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一種低成本傳感器手套的研制
來源:薄膜壓力傳感器壓力分布 | 發(fā)布時(shí)間:2019/8/2 10:10:30 | 瀏覽次數(shù)：
一種低成本傳感器手套的研制與評(píng)價(jià) Reinhard Gentner1,2和Joseph Classen1 1德國(guó)烏爾茨堡大學(xué)神經(jīng)學(xué)系人體皮質(zhì)生理和運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室，D-97080，烏爾茨堡 2德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)測(cè)量系統(tǒng)和傳感器技術(shù)研究所，D-80333 Muenchen 摘要 測(cè)量手指運(yùn)動(dòng)的傳感器手套是客觀評(píng)估運(yùn)動(dòng)參數(shù)和新的康復(fù)策略的一個(gè)有前途的工具。本文介紹并評(píng)價(jià)了一種新型的低成本傳感器手套，該手套配有電阻式彎曲傳感器。為了優(yōu)化測(cè)量精度（量化為快速恒定彎曲后傳感器信號(hào)的穩(wěn)定性），并增加傳感器的線性度，將校準(zhǔn)時(shí)間從幾分鐘縮短到10秒左右，對(duì)電阻式彎曲傳感器進(jìn)行了改進(jìn)。5名受試者的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）為0.93±0.05，平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.59°，總誤差為4.96°，與先前評(píng)估的傳感器手套相當(dāng)。通過用戶反饋問卷評(píng)估的用戶接受度和適用性很高。因此，只要稍加修改，電阻式彎曲傳感器就可以準(zhǔn)確評(píng)估人的手指運(yùn)動(dòng)。低材料成本（<500美元）和簡(jiǎn)單的制造使得該解決方案在研究、臨床和康復(fù)環(huán)境中的廣泛應(yīng)用變得有趣。 介紹 了解人類手指運(yùn)動(dòng)的控制對(duì)于解釋中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的缺陷和制定康復(fù)策略至關(guān)重要。為了達(dá)到這種理解，傳感器手套被用來記錄和分析健康受試者的自愿手指運(yùn)動(dòng)（例如（Boesnach等人，2004年；Jerde等人，2003年；Lang和Schieber，2004年a；Mason等人，2001年；Santello等人，1998年；Weiss和Flanders，2004年））和PA。Tients（Lang和Schieber，2003年，2004年b）。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，由運(yùn)動(dòng)皮層的經(jīng)顱磁刺激（TMS）引起的手指運(yùn)動(dòng)揭示了對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的新見解（Classen等人，1998；Gentner和Classen，2006），并可能補(bǔ)充基于傳感器手套的康復(fù)系統(tǒng)（AdamOvich等人，2004年；Holden，2005年）。 然而，傳感器手套尚未廣泛地融入臨床實(shí)踐。這可能部分是由于現(xiàn)有傳感器手套的技術(shù)特性造成的。理想情況下，傳感器手套應(yīng)允許精確測(cè)量（傳感器信號(hào)的穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性）、易于使用（在穿衣服、脫毛和使用過程中舒適）、快速校準(zhǔn)、適用于左手和右手以及不同的手尺寸，并與OT兼容。她的神經(jīng)科學(xué)方法，如TMS。最后，它應(yīng)該很容易負(fù)擔(dān)得起，因?yàn)楦甙旱某杀究赡軙?huì)妨礙它的廣泛使用。 幾個(gè)集團(tuán)和公司已經(jīng)開發(fā)（例如（Hommel等人，1994；Simone等人，2007；Tsagarakis等人，2006；Williams等人，2000））、商業(yè)化（例如，5dt數(shù)據(jù)手套、CybergLove®II、X-IST數(shù)據(jù)手套、HumanGlove、Power手套、P5手套、傳感器手套II、VPL數(shù)據(jù)手套或DG5 vhand）或E經(jīng)過評(píng)估（Dipietro等人，2003年；Kessler等人，1995年；Mentzel等人，2001年；Wise等人，1990年）過去15年中不同的傳感器手套。其中，Simone及其同事開發(fā)的“傳感器手套”對(duì)于使用低成本電阻彎曲傳感器（flexpoint、draper、ut、USA）非常值得注意。在他們的設(shè)計(jì)中，用雙面醫(yī)用級(jí)膠帶將5個(gè)傳感器（3英寸長(zhǎng)）分別嵌入塑料護(hù)套和Lycra套管連接到掌指關(guān)節(jié)（Simone等人，2007年）。盡管有合理的穩(wěn)定性和重復(fù)性結(jié)果，但這些傳感器的缺點(diǎn)是傳感器信號(hào)和彎曲角度之間的非線性關(guān)系，每個(gè)傳感器需要耗時(shí)校準(zhǔn)（5個(gè)傳感器約8分鐘）。 在這里，描述和評(píng)估了一種新型的傳感器手套，裝備了相當(dāng)多的電阻彎曲傳感器，10個(gè)用于記錄彎曲，4個(gè)用于記錄外展運(yùn)動(dòng)。此外，為了提高測(cè)量精度和提高傳感器線性度，對(duì)傳感器進(jìn)行了改進(jìn)。WISE及其同事介紹的重復(fù)性試驗(yàn)（WISE等人，1990年）與其他手套設(shè)計(jì)相比得出了相似的精度結(jié)果（Dipietro等人，2003年；Simone等人，2007年；WISE等人，1990年）。因此，傳感器線性化校準(zhǔn)時(shí)間從幾分鐘縮短到約10秒。由于手套是在德國(guó)烏爾茨堡大學(xué)開發(fā)的，所以被稱為手套。 方法 這項(xiàng)研究得到了德國(guó)烏爾茨堡大學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，并獲得了所有參與者的書面知情同意。 傳感器評(píng)估和修改 我們?cè)u(píng)估了電阻式彎曲傳感器（flexpoint，draper，UT，USA；2
 
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