CN113413152A - 一种非接触式手指运动检测仪器与方法 - Google Patents

一种非接触式手指运动检测仪器与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种非接触式手指运动检测仪器，包括具有三层结构的电极，下层为接地电极，中层为发射电极，上层包括至少两片接收电极，通过电源为所述发射电极提供电压，使所述发射电极激发电场，所述接收电极的电压变化用于获取手指周围的电场变化。本发明还提供了一种非接触式手指运动检测方法。本发明的有益效果是：提供了一种非接触式手指运动检测仪器，具有精确、便携与低成本的优点。

Description

一种非接触式手指运动检测仪器与方法
技术领域
本发明涉及手指运动检测仪器，尤其涉及一种非接触式手指运动检测仪器与方法。
背景技术
中国有将近300万的帕金森病患者，占全球帕金森病患者的一半，是世界上该病患者最多的国家。统计显示，中国每年新增患者约10万，65岁以上老人的帕金森病发病率为1.7%，专家预测，到2030年，中国将有500万的帕金森病人，到2040年，这一数字将达到1200万。然而我国的帕金森病早期筛查率并不高。近几十年，随着我国中老年人群不断扩大，帕金森病（帕金森病）患病率和发病率也逐年增高，但帕金森病的就诊率仅占四成，从发病至诊断时间平均2.5年。由于漏诊、误诊等原因，这300万帕金森病患者中，能够真正被诊断和治疗的，不到50万人。
基于帕金森综合症在中国高龄人群中较高的发病率，市面上已经出现了多种针对这种疾病的检测仪器与检测方法，致力于在病程早期发现病症并对患者进行治疗。目前市面上较为流行的几种检测手段包括观察法、核磁共振与穿戴式仪器，使用场所主要集中在大型的医院。
目前针对帕金森病的检测手段更加的便捷与精确，利用基于准静态场的非接触式手指震颤检测仪器，可以更加便捷的判断使用者是否拥有帕金森病患者的病理特征“静止性震颤”。而其使用场景将不再局限于医院内，而是扩大到医院、社康、家庭等多个使用场景，以较低的成本随时检测使用者的健康状况，确保患者能在并称早期就能及时发现并采取治疗手段。
市面上流行的部分检测手段也拥有精确检测的能力，但多具有使用场地、成本的限制：核磁共振需要成本高昂的专业的仪器，只有大型医院拥有这样的设备，其检测费用较高、耗时较长，并且身上有人工器官的人无法使用；穿戴式检测仪器一般需要医护帮助穿戴，患者无法独立使用。所以目前市面上缺少一种兼具精确、便携与低成本这三种特性的帕金森病检测仪器。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种非接触式手指运动检测仪器与方法。
本发明提供了一种非接触式手指运动检测仪器，包括具有三层结构的电极，下层为接地电极，中层为发射电极，上层包括至少两片接收电极，通过电源为所述发射电极提供电压，使所述发射电极激发电场，所述接收电极的电压变化用于获取手指周围的电场变化。
作为本发明的进一步改进，上层包括四片接收电极。
作为本发明的进一步改进，所述接收电极与所述发射电极之间设有第一分隔板，所述发射电极与所述接地电极之间设有第二分隔板，所述接收电极与手指之间设有第三分隔板，所述接地电极与外界之间设有第四分隔板。
作为本发明的进一步改进，所述接地电极黏贴至所述第二分隔板的底面，所述发射电极黏贴至所述第二分隔板的正面，所述第一分隔板设置在所述第二分隔板的正上方，所述接收电极黏贴至所述第一分隔板的正面。
作为本发明的进一步改进，所述第一分隔板与所述第二分隔板均为亚克力板。
作为本发明的进一步改进，所述接收电极与所述发射电极之间的间距为10mm，所述发射电极与所述接地电极之间的间距为10mm。
作为本发明的进一步改进，所述接地电极、发射电极、接收电极均为铜片，所述接地电极、发射电极的大小尺寸相同，均为100mm*20mm，厚度为0.08mm，所述接收电极的尺寸为3mm*3mm，厚度为0.08mm。
本发明还提供了一种非接触式手指运动检测方法，基于上述中任一项所述的非接触式手指运动检测仪器来检测手指运动。
作为本发明的进一步改进，将所述的非接触式手指运动检测仪器按照第一种电极设计方案或者第二种电极设计方案制作完成，并放置在手指下方。
第一种电极设计方案为：所述接地电极、发射电极、接收电极依次排布在同一根手指下，在俯视角度下接地电极与发射电极重合并且能完整覆盖该手指，在纵向角度上，多个接收电极等距分布在指尖到第三个指关节之间。
第二种电极设计方案为：在俯视角度下，接地电极与发射电极重合，四个接收电极分别分布在除大拇指外的四根手指指尖下，并且，在俯视角度下，接地电极与发射电极完全覆盖4个接收电极。
作为本发明的进一步改进，向所述发射电极提供100kHz的3.3V交流电压，用于激发产生准静态场，手指运动将使得接收电极附近的电场发生变化，从而可以测得接收电极的电势变化，从而反映手指的运动情况。
本发明的有益效果是：提供了一种非接触式手指运动检测仪器，具有精确、便携与低成本的优点。
附图说明
图1是本发明一种非接触式手指运动检测仪器的俯视图。
图2是本发明一种非接触式手指运动检测仪器的第一种电极设计方案的示意图。
图3是本发明一种非接触式手指运动检测仪器的第一种电极设计方案的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示一种非接触式手指运动检测仪器，包括具有三层结构的电极，下层为接地电极1，即GND电极，中层为发射电极2，即Tx电极，上层包括至少两片接收电极3,即Rx电极，优选采用四片接收电极3。
通过电源为所述发射电极2提供电压，使所述发射电极2激发电场，所述接收电极3的电压变化用于获取手指周围的电场变化。
所述接收电极3与所述发射电极2之间设有第一分隔板，所述发射电极2与所述接地电极1之间设有第二分隔板，所述接收电极与手指之间设有第三分隔板，使得接收电极与手指不直接接触，所述接地电极与外界之间设有第四分隔板，使得接地电极不与外界直接接触。
所述接地电极1黏贴至所述第二分隔板的底面，所述发射电极2黏贴至所述第二分隔板的正面，所述第一分隔板设置在所述第二分隔板的正上方，所述接收电极3黏贴至所述第一分隔板的正面。
所述第一分隔板与所述第二分隔板均为亚克力板。
所述接收电极3与所述发射电极2之间的间距为10mm，所述发射电极2与所述接地电极1之间的间距为10mm。
所述接地电极1、发射电极2、接收电极3均为铜片，所述接地电极1、发射电极2的大小尺寸相同，均为100mm*20mm，厚度为0.08mm，所述接收电极3的尺寸为3mm*3mm，厚度为0.08mm，可以使用铜胶带或类似材料裁剪出两片20mm*100mm的矩形、四片3mm*3mm的正方形。
一种非接触式手指运动检测方法，基于上述中任一项所述的非接触式手指运动检测仪器来检测手指运动。
将所述的非接触式手指运动检测仪器按照第一种电极设计方案或者第二种电极设计方案制作完成，并放置在手指下方；
第一种电极设计方案为：如图2，所有电极依次排布在同一根手指下，在俯视角度下GND电极与Tx电极重合并且能完整覆盖这根手指（指从指尖到手指从指尖开始的第三个关节），在纵向角度上4个Rx电极等距分布在指尖到第三个指关节之间。其中，位于指尖的Rx电极与Tx电极上沿的水平距离为8mm，最下端的Rx电极与Tx电极下沿的水平距离为8mm，四个Rx电极相邻之间间距为24mm，每个Rx电极与Tx电极两侧的水平距离均为8.5mm。
第二种电极设计方案为：如图3，在俯视角度下GND电极与Tx电极重合，4个Rx电极分别分布在除大拇指外的四根手指指尖下（俯视角度下GND电极与Tx电极可以完全覆盖4个Rx电极）。其中Tx电极左右两侧间距为100mm，上下间距为40mm；位于食指指尖的Rx电极与Tx电极左侧的水平距离为5mm，位于小拇指指尖的Rx电极与Tx电极右侧的水平距离为5mm，四个Rx电极相邻之间横向间距为26mm，每个Rx电极与Tx电极上下两侧的水平距离均为8.5mm。
向所述发射电极提供100kHz的3.3V交流电压，用于激发产生准静态场，手指运动将使得接收电极附近的电场发生变化，从而可以测得接收电极的电势变化，从而反映手指的运动情况。
本发明提供了一种基于MGC3130运动传感器的电极设计方案，可以实现非接触式手指震颤检测方法，基于准静态场原理，涉及的MGC3130运动传感器的电极设计方案可以检测手指周围的电场变化，从而推知手指的运动状态，实现非接触式手指运动检测。
本发明提供的一种非接触式手指运动检测仪器与方法，可以获取手指周围的电势大小以及其变化，拥有三层电极的设计结构，便于指尖震颤检测与手指运动检测。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非接触式手指运动检测仪器，其特征在于：包括具有三层结构的电极，下层为接地电极，中层为发射电极，上层包括至少两片接收电极，通过电源为所述发射电极提供电压，使所述发射电极激发电场，所述接收电极的电压变化用于获取手指周围的电场变化。
2.根据权利要求1所述的非接触式手指运动检测仪器，其特征在于：上层包括四片接收电极。
3.根据权利要求1所述的非接触式手指运动检测仪器，其特征在于：所述接收电极与所述发射电极之间设有第一分隔板，所述发射电极与所述接地电极之间设有第二分隔板，所述接收电极与手指之间设有第三分隔板，所述接地电极与外界之间设有第四分隔板。
4.根据权利要求3所述的非接触式手指运动检测仪器，其特征在于：所述接地电极黏贴至所述第二分隔板的底面，所述发射电极黏贴至所述第二分隔板的正面，所述第一分隔板设置在所述第二分隔板的正上方，所述接收电极黏贴至所述第一分隔板的正面。
5.根据权利要求3所述的非接触式手指运动检测仪器，其特征在于：所述第一分隔板与所述第二分隔板均为亚克力板。
6.根据权利要求1所述的非接触式手指运动检测仪器，其特征在于：所述接收电极与所述发射电极之间的间距为10mm，所述发射电极与所述接地电极之间的间距为10mm。
7.根据权利要求1所述的非接触式手指运动检测仪器，其特征在于：所述接地电极、发射电极、接收电极均为铜片，所述接地电极、发射电极的大小尺寸相同，均为100mm*20mm，厚度为0.08mm，所述接收电极的尺寸为3mm*3mm，厚度为0.08mm。
8.一种非接触式手指运动检测方法，其特征在于：基于如权利要求1至7中任一项所述的非接触式手指运动检测仪器来检测手指运动。
9.根据权利要求8所述的非接触式手指运动检测方法，其特征在于：将所述的非接触式手指运动检测仪器按照第一种电极设计方案或者第二种电极设计方案制作完成，并放置在手指下方；
第一种电极设计方案为：所述接地电极、发射电极、接收电极依次排布在同一根手指下，在俯视角度下接地电极与发射电极重合并且能完整覆盖该手指，在纵向角度上，多个接收电极等距分布在指尖到第三个指关节之间。
第二种电极设计方案为：在俯视角度下，接地电极与发射电极重合，四个接收电极分别分布在除大拇指外的四根手指指尖下，并且，在俯视角度下，接地电极与发射电极完全覆盖4个接收电极。
10.根据权利要求8所述的非接触式手指运动检测方法，其特征在于：向所述发射电极提供100kHz的3.3V交流电压，用于激发产生准静态场，手指运动将使得接收电极附近的电场发生变化，从而可以测得接收电极的电势变化，从而反映手指的运动情况。
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