一種用于帕金森病人震顫的傳感裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于帕金森病人震顫的傳感裝置，它包括殼體、激光器、濾光片、凸透鏡、PSD器件、信號處理模塊、ZigBee無線傳輸模塊和鋰電池，所述信號處理模塊、ZigBee無線傳輸模塊固定在殼體內(nèi)的小盒體內(nèi)，激光器固定在小盒體外壁，小盒體一側(cè)的殼體上固定有PSD器件，濾光片和凸透鏡固定在激光器一側(cè)。其檢測方法包括以下步驟：A.將震顫轉(zhuǎn)化為電流信號；B.處理電信號得震顫信號；C.計算人體皮膚表面偏移量δ和成像偏移量d之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，得震顫波形。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是：本發(fā)明能有效的檢測出帕金森病人的震顫信號，具有抗干擾、易穿戴等特點；能避免了多姿態(tài)下的信號干擾；且造價低，易普及。
【專利說明】一種用于帕金森病人震顫的傳感裝置及檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于帕金森病人震顫的傳感裝置及檢測方法，尤其是一種基于 ZigBee的可穿戴非接觸式帕金森病人震顫傳感裝置及檢測方法，屬于醫(yī)療領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 從1886年Schafer等人發(fā)現(xiàn)震顫現(xiàn)象開始，對于人體生理震顫的研究就從未間斷 過。在對帕金森（Parkinson'sDisease，PD)病人早期的診斷中，為了使測得的數(shù)據(jù)更準確， 以便于確診，對于震顫源的信號采集質(zhì)量要求也是越來越高的。這就要求傳感器的性能要 不斷提高，以至于從最開始的機械信號傳感器發(fā)展到后來的重力感應(yīng)式傳感器、生物傳感 器。
[0003] 傳統(tǒng)的機械式傳感器只是依靠機械傳感器采集震顫信號的原理，將震顫信號最終 轉(zhuǎn)化為電信號，使得整個采集過程干擾大，采集速度慢，能耗高。只適合短時間固定姿態(tài)下 的測量，采集的數(shù)據(jù)沒有可靠保障，無法有效降低誤診率。
[0004] 生物信號傳感器也稱作生物力信號傳感器。這種傳感器主要用于測量肢體某一部 位產(chǎn)生的生物信號。其采集的信號干擾小，準確度高，但由于傳感器的造價高，以及傳感器 的安裝方式較復(fù)雜，需要多種輔助裝置集成等問題，目前大多是在精密的醫(yī)學(xué)儀器中有所 應(yīng)用。
[0005] 此外，傳統(tǒng)的用于"穿戴式"的傳感器一般都要和人體發(fā)生直接的緊密接觸。這在 一定程度上會使得傳感設(shè)備受到人體皮膚表面耦合電容的影響，造成干擾，增加了人體負 荷。還會導(dǎo)致病人因穿戴傳感器而出現(xiàn)緊張、激動等不良情緒，這些都將影響測量的精確 性，無法得到ro病人常規(guī)生活狀態(tài)下的有效數(shù)據(jù)，實際測量的可操作性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種用于帕金森病人震顫的傳感裝 置及檢測方法。
[0007] 本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種用于帕金森病人震顫的傳感 裝置，其特征在于：它包括殼體、激光器、濾光片、凸透鏡、PSD器件、信號處理模塊、ZigBee 無線傳輸模塊和鋰電池，所述信號處理模塊、ZigBee無線傳輸模塊固定在殼體內(nèi)的小盒體 內(nèi)，激光器固定在小盒體外壁，小盒體一側(cè)的殼體上固定有PSD器件，濾光片和凸透鏡固定 在激光器一側(cè)。
[0008] 進一步地，所述小盒體設(shè)有陀螺儀，所述陀螺儀為單軸陀螺儀。
[0009] 進一步地，所述PSD器件為一維PSD或者二維PSD。
[0010] 一種用于帕金森病人震顫的檢測方法，包括以下步驟：
[0011] A.將震顫轉(zhuǎn)化為電流信號：由微功率激光發(fā)射管發(fā)出經(jīng)過調(diào)制了的調(diào)制光束，該 光束經(jīng)過人體表面反射，透過濾光片，再經(jīng)過凸透鏡，最終會在PSD器件上形成光斑的投 影，隨著皮膚表面的震顫，該投影會相應(yīng)的在PSD器件上抖動，從而引起PSD器件兩極微弱 的電流變化，將震顫動作轉(zhuǎn)化成了電信號；
[0012] B.處理電信號得震顫信號：將接收到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號再進行解調(diào)、濾 波、增減幅等處理，得出帕金森病人肢體單個節(jié)點的震顫信號；
[0013] C.計算人體皮膚表面偏移量δ和成像偏移量d之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，得震顫波形：采 用了激光三角法的原理，激光發(fā)射管所發(fā)射的光線與凸透鏡中心光軸的夾角為α ;凸透鏡 中心光軸與激光發(fā)射管所發(fā)射的光線的垂直方向的夾角為β，在傳感裝置內(nèi)部使α和β 滿足α+β =90° ;s是物距，s'是像距，δ是能夠測量的人體表面皮膚最大偏移量，d是 光點成像在PSD器件上的最大偏移量；使前述幾個值滿足以下關(guān)系：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于帕金森病人震顫的傳感裝置，其特征在于：它包括殼體、激光器、濾光片、 凸透鏡、PSD器件、信號處理模塊、ZigBee無線傳輸模塊和鋰電池，所述信號處理模塊、 ZigBee無線傳輸模塊固定在殼體內(nèi)的小盒體內(nèi)，激光器固定在小盒體外壁，小盒體一側(cè)的 殼體上固定有PSD器件，濾光片和凸透鏡固定在激光器一側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于帕金森病人震顫的傳感裝置，其特征在于：所述小 盒體設(shè)有陀螺儀，所述陀螺儀為單軸陀螺儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于帕金森病人震顫的傳感裝置，其特征在于：所述PSD 器件為一維PSD或者二維PSD。
4. 一種用于帕金森病人震顫的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟： A. 將震顫轉(zhuǎn)化為電流信號：由微功率激光發(fā)射管發(fā)出經(jīng)過調(diào)制了的調(diào)制光束，該光束 經(jīng)過人體表面反射，透過濾光片，再經(jīng)過凸透鏡，最終會在PSD器件上形成光斑的投影，隨 著皮膚表面的震顫，該投影會相應(yīng)的在PSD器件上抖動，從而引起PSD器件兩極微弱的電流 變化，將震顫動作轉(zhuǎn)化成了電信號； B. 處理電信號得震顫信號：將接收到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號再進行解調(diào)、濾波、 增減幅等處理，得出帕金森病人肢體單個節(jié)點的震顫信號； C. 計算人體皮膚表面偏移量δ和成像偏移量d之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，得震顫波形：采用了 激光三角法的原理，激光發(fā)射管所發(fā)射的光線與凸透鏡中心光軸的夾角為α ;凸透鏡中心 光軸與激光發(fā)射管所發(fā)射的光線的垂直方向的夾角為β，在傳感裝置內(nèi)部使α和β滿足 α+β =90° ;s是物距，s'是像距，δ是能夠測量的人體表面皮膚最大偏移量，d是光點 成像在PSD器件上的最大偏移量；使前述幾個值滿足以下關(guān)系：
由于上式中只有d和δ是變量，其它的都是固定值，從而得出人體皮膚表面偏移量δ 和成像偏移量d之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，進而根據(jù)這些數(shù)據(jù)關(guān)系的變化，得出震顫波形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于帕金森病人震顫的檢測方法，其特征在于：傳感裝 置內(nèi)部采用單軸陀螺儀，能夠采集佩戴點的人體姿態(tài)數(shù)據(jù)，多個采集點結(jié)合后，能夠在信號 處理終端得出人體的姿態(tài)信號；因為不同的人體姿態(tài)對震顫信號的影響很大，所以姿態(tài)數(shù) 據(jù)能夠進一步改善和調(diào)節(jié)采集的震顫信號，使得到的震顫信號更加準確。
【文檔編號】A61B5/11GK104116510SQ201410390791
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】謝維成, 沙德雷 申請人:西華大學(xué)