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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價 Reinhard Gentner1,2和Joseph Classen1 1德國烏爾茨堡大學神經(jīng)學系人體皮質(zhì)生理和運動控制實驗室,D-97080,烏爾茨堡 2德國慕尼黑工業(yè)大學測量系統(tǒng)和傳感器技術(shù)研究所,D-80333 Muenchen 摘要 測量手指運動的傳感器手套是客觀評估運動參數(shù)和新的康復策略的一個有前途的工具。本文介紹并評價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)化測量精度(量化為快速恒定彎曲后傳感器信號的穩(wěn)定性),并增加傳感器的線性度,將校準時間從幾分鐘縮短到10秒左右,對電阻式彎曲傳感器進行了改進。5名受試者的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)為0.93±0.05,平均標準偏差為1.59°,總誤差為4.96°,與先前評估的傳感器手套相當。通過用戶反饋問卷評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確評估人的手指運動。低材料成本(<500美元)和簡單的制造使得該解決方案在研究、臨床和康復環(huán)境中的廣泛應(yīng)用變得有趣。 介紹 了解人類手指運動的控制對于解釋中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的缺陷和制定康復策略至關(guān)重要。為了達到這種理解,傳感器手套被用來記錄和分析健康受試者的自愿手指運動(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),由運動皮層的經(jīng)顱磁刺激(TMS)引起的手指運動揭示了對運動系統(tǒng)運行的新見解(Classen等人,1998;Gentner和Classen,2006),并可能補充基于傳感器手套的康復系統(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)允許精確測量(傳感器信號的穩(wěn)定性、運動的重復性)、易于使用(在穿衣服、脫毛和使用過程中舒適)、快速校準、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)科學方法,如TMS。最后,它應(yīng)該很容易負擔得起,因為高昂的成本可能會妨礙它的廣泛使用。 幾個集團和公司已經(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)計中,用雙面醫(yī)用級膠帶將5個傳感器(3英寸長)分別嵌入塑料護套和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)定性和重復性結(jié)果,但這些傳感器的缺點是傳感器信號和彎曲角度之間的非線性關(guān)系,每個傳感器需要耗時校準(5個傳感器約8分鐘)。 在這里,描述和評估了一種新型的傳感器手套,裝備了相當多的電阻彎曲傳感器,10個用于記錄彎曲,4個用于記錄外展運動。此外,為了提高測量精度和提高傳感器線性度,對傳感器進行了改進。WISE及其同事介紹的重復性試驗(WISE等人,1990年)與其他手套設(shè)計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,傳感器線性化校準時間從幾分鐘縮短到約10秒。由于手套是在德國烏爾茨堡大學開發(fā)的,所以被稱為手套。 方法 這項研究得到了德國烏爾茨堡大學倫理委員會的批準,并獲得了所有參與者的書面知情同意。 傳感器評估和修改 我們評估了電阻式彎曲傳感器(flexpoint,draper,UT,USA;2
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