專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)帕金森病震顫行為進(jìn)行 記錄的裝置。
技術(shù)背景帕金森病(Parkinson' s disease, PD)是一種主要發(fā)生在中年以上致 殘性的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病。靜止性震顫是一種復(fù)合震顫，常伴隨著交替的旋 前-旋后和屈曲-伸展運(yùn)動(dòng)，而且不會(huì)單純以一種形式出現(xiàn)，通常是可變的。 帕金森病早期，靜止性震顫具有波動(dòng)性，在隨意運(yùn)動(dòng)時(shí)減輕或暫時(shí)消失，但 數(shù)秒后又出現(xiàn)；情緒激動(dòng)、焦慮或疲勞時(shí)震顫加重，但在睡眠或麻醉時(shí)消失。 此外，帕金森病患者還表現(xiàn)出行動(dòng)遲緩、慌張步態(tài)等病征。帕金森病患者的 震顫行為的幅度通常是隨機(jī)的，頻率是固定的。 一般帕金森病的震顫頻率多 為4-8Hz， 一般要比單純性震顫稍慢些，幅度稍大，而比動(dòng)作性震顫的頻率快， 幅度略小。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究者利用肌電圖、腦電圖、震顫運(yùn)動(dòng)參數(shù)等技術(shù)用 來(lái)觀(guān)察震顫及肢體平衡的節(jié)律與頻率，但通常是短時(shí)間、有負(fù)荷的檢查方式。 由于患者的緊張心理、早期震顫的波動(dòng)等特點(diǎn)，檢查結(jié)果易出現(xiàn)較大偏差， 使這類(lèi)技術(shù)無(wú)法全面客觀(guān)的評(píng)估患者的震顫行為。因此目前，國(guó)內(nèi)外神經(jīng)科 臨床中對(duì)震顫行為一般只由醫(yī)師觀(guān)察震顫的情況，并主觀(guān)判斷其發(fā)生的原因 和程度，沒(méi)有建立針對(duì)帕金森病震顫行為的客觀(guān)定量記錄手段，無(wú)法為臨床 診斷和治療提供定量可靠數(shù)據(jù)；并且也沒(méi)有一種成熟的定量檢測(cè)裝置用于帕 金森病患者震顫行為的臨床記錄。本實(shí)用新型針對(duì)帕金森病患者的震顫行為特點(diǎn)和現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出 了一種基于三維加速度傳感器技術(shù)的帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠連續(xù)檢測(cè)帕金森病患者 震顫行為的定量記錄裝置，實(shí)現(xiàn)帕金森病患者低負(fù)荷、長(zhǎng)期、持續(xù)的定量震顫?rùn)z測(cè)與記錄。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種基于三維加速度 傳感器技術(shù)的帕金森病患者震顫行為連續(xù)定量記錄裝置。本記錄裝置采用三維加速度傳感器檢測(cè)帕金森病患者肢體震顫行為的加速度，采用Flash存儲(chǔ) 器連續(xù)記錄采集的震顫加速度信號(hào)，同時(shí)裝置可以通過(guò)串口通信或USB接口 連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行震顫信號(hào)的下載、分析與處理。本實(shí)用新型所描述的記錄 裝置由三維加速度傳感模塊①、濾波放大電路②、單片機(jī)控制處理器③、存 儲(chǔ)器 、 USB通信電路⑤以及電源⑥構(gòu)成。三維加速度傳感模塊采集帕金森病 患者肢體震顫行為的加速度信號(hào)，濾波放大電路的輸入端連接加速度傳感模 塊的輸出端，接收加速度信號(hào)，濾除其他噪聲信號(hào)，并放大后通過(guò)輸出端傳 送到單片機(jī)A/D接口輸入端，單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，并對(duì)其進(jìn)行采樣及處理后通過(guò)輸出端口送入存儲(chǔ)器中進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。根據(jù)帕金森病患者肢體震顫行為的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，本實(shí)用新型采用三維加 速度傳感模塊來(lái)檢測(cè)患者肢體震顫所產(chǎn)生的三維加速度信號(hào)，然后通過(guò)單片 機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行采樣，并進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理，將處理后的 震顫加速度信號(hào)存入存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者肢體震顫行為的連續(xù)定量記錄。在 對(duì)患者震顫行為的加速度進(jìn)行定量記錄的同時(shí)，還可以通過(guò)USB通信電路將 上述定量記錄的數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并下載，為帕金 森病的臨床檢査提供客觀(guān)定量的震顫行為運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)。由于帕金森病震顫行為的波動(dòng)性，為了避免震顫?rùn)z測(cè)過(guò)程引起的患者緊 張和疲勞，本實(shí)用新型所述的記錄裝置采用微型化穿戴式設(shè)計(jì)，可以將裝置 設(shè)計(jì)為手表型、護(hù)腕型等外觀(guān)，使病患在進(jìn)行連續(xù)定量震顫行為記錄時(shí)仍正 常行動(dòng)和生活。本實(shí)用新型的有益效果，針對(duì)帕金森病震顫行為的隨機(jī)性和被動(dòng)性，提 供客觀(guān)的定量記錄裝置，為臨床診斷和治療提供定量可靠數(shù)據(jù)；并且該記錄 裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、低負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)帕金森病患者低負(fù)荷、 長(zhǎng)期、持續(xù)的定量震顫?rùn)z測(cè)與記錄。

圖1帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置原理框圖 圖2三維加速度信號(hào)采樣接口原理圖 圖3存儲(chǔ)器接口原理圖 具體實(shí)施方法本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)定量檢測(cè)帕金森病患者震顫行為的記錄裝置， 基于三維加速度傳感器技術(shù)，檢測(cè)帕金森病患者肢體震顫行為的加速度，并4能連續(xù)記錄采集的震顫加速度信號(hào)，同時(shí)裝置可以通過(guò)串口通信或USB連接 到計(jì)算機(jī)進(jìn)行震顫信號(hào)的下載、分析與處理。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的連續(xù)定量檢測(cè)帕金森病患者震 顫行為的記錄裝置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1為本實(shí)用新型所述的帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置原理圖， 本記錄裝置由三維加速度傳感模塊①、濾波放大電路②、單片機(jī)③、存儲(chǔ)器
④、USB通信電路⑤以及電源⑥構(gòu)成。采用三維加速度傳感器技術(shù)檢測(cè)帕金森 病患者肢體震顫行為的加速度，采用Flash存儲(chǔ)技術(shù)連續(xù)記錄采集的震顫加 速度信號(hào)，同時(shí)裝置可以通過(guò)串口通信或USB接口連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行震顫信 號(hào)的下載、分析與處理。
三維加速度傳感模塊采集帕金森病患者肢體震顫行為的加速度，濾波放 大電路的輸入端連接加速度傳感模塊的輸出端，接收帕金森病患者肢體震顫 行為的加速度信號(hào)，對(duì)其濾除其他噪聲信號(hào)，并放大后通過(guò)輸出端傳送到單 片機(jī)A/D接口輸入端，單片機(jī)對(duì)經(jīng)濾波處理的加速度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采 樣A/D轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，采樣及處理信號(hào)通過(guò)輸出端口送 入存儲(chǔ)器中進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。記錄裝置完成患者肢體震顫行為的加速度信號(hào)的 采集、處理和記錄，單片機(jī)控制該記錄裝置存儲(chǔ)器中記錄的震顫信號(hào)通過(guò)USB 通信電路傳送到計(jì)算機(jī)，對(duì)震顫信號(hào)進(jìn)行分析與處理，并通過(guò)USB通信電路 進(jìn)行震顫信號(hào)的下載。
其中三維加速度傳感模塊包括一片電壓輸出的三維加速度傳感器，分別 采集包括表示患者身體軸線(xiàn)及與其垂直平面的三個(gè)軸的加速度三個(gè)維度的加 速度信號(hào)，濾波放大電路采用RC濾波器過(guò)濾三維加速度傳感模塊產(chǎn)生的時(shí)鐘 噪聲。濾波放大電路可以采用簡(jiǎn)單的射隨放大進(jìn)行電壓匹配，以滿(mǎn)足記錄裝 置低功耗和低負(fù)荷的要求，以及三維加速度傳感模塊輸出電壓匹配問(wèn)題，本 實(shí)施例通過(guò)對(duì)單片機(jī)的優(yōu)選，采用能直接匹配三維加速度傳感模塊輸出電壓， 并集成A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)。三維加速度傳感模塊通過(guò)RC濾波器直接和單片機(jī) 電連接。存儲(chǔ)器為Flash存儲(chǔ)器，考慮到連續(xù)記錄的數(shù)據(jù)量，本實(shí)施例采用 了 256M以上的Flash存儲(chǔ)器。USB通信電路采用通用USB通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)記 錄震顫加速度信號(hào)的下載和上傳。電源考慮記錄裝置低負(fù)荷要求，采用高能 量密度的鋰電池配合相應(yīng)的電源管理電路對(duì)記錄裝置進(jìn)行供電。
本實(shí)用新型采用低功耗大容量Flash存儲(chǔ)器和微型化設(shè)計(jì)，可以連續(xù)記錄24小時(shí)的震顫加速度信號(hào)，使用時(shí)患者如同僅帶著一只手表一般，可以進(jìn) 行任何日常生活活動(dòng)，從而避免了因震顫?rùn)z測(cè)過(guò)程引起的患者緊張和疲勞造 成的帕金森病震顫行為的波動(dòng)。此外，只要在任意需記錄的肢體佩戴本實(shí)用 新型所述的記錄裝置，即可以記錄多處肢體的震顫行為。
圖2為本實(shí)用新型所述記錄裝置加速度接口原理圖，如圖1所述，三維 加速度傳感模塊通過(guò)RC濾波器直接和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電連接。三維加速度傳感器 Ul的輸入端GS1、GS2采集患者肢體震顫行為的加速度信號(hào)，三個(gè)輸出端XOUT、 Y0UT、 Z0UT輸出三個(gè)維度的加速度信號(hào)分別經(jīng)由R31、 C31， R41、 C41， R51、 C51構(gòu)成的RC濾波電路偶合到集成在單片機(jī)U2中的A/D轉(zhuǎn)換接口電路輸入端 (ADO、 AD1、 AD2)，對(duì)三個(gè)維度的加速度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，三維加速度傳 感器輸出電壓和集成在單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換接口可以直接匹配。
圖3為本實(shí)用新型所述記錄裝置存儲(chǔ)器接口原理圖，本實(shí)施例采用256M 以上的Flash存儲(chǔ)器，單片機(jī)U2MCU的I/O接口 P0RT1與Flash存儲(chǔ)芯片的 1/0端口電連接，傳送經(jīng)單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換的震顫行為加速度信號(hào)，F(xiàn)lash存儲(chǔ) 芯片對(duì)其進(jìn)行及時(shí)記錄，MCU的分時(shí)復(fù)用I/O接口 P0RT2連接Flash存儲(chǔ)芯片 完成命令、地址、數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)和擦除。采用循環(huán)記錄的形式對(duì)Flash存儲(chǔ)芯 片按頁(yè)讀寫(xiě)、按塊擦除，這樣本實(shí)施例的記錄裝置記錄的總是最新的震顫行 為加速度信號(hào)。
本記錄裝置采用穿戴式設(shè)計(jì)方式對(duì)其進(jìn)行微型化設(shè)計(jì)，并可以將記錄裝 置設(shè)計(jì)為手表型、護(hù)腕型等形狀外觀(guān)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、低負(fù)荷的震顫行為記錄， 避免了因震顫?rùn)z測(cè)過(guò)程引起患者緊張和疲勞造成的帕金森病震顫行為的波動(dòng) 和失真。通過(guò)安裝在表帶或護(hù)腕中的三維加速度傳感器探頭采集患者震顫行 為，并對(duì)其進(jìn)行連續(xù)記錄。患者只需要佩戴在肢體上打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)即可，使 用非常方便。
權(quán)利要求1、一種帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置，包括三維加速度傳感模塊、濾波放大電路、單片機(jī)、存儲(chǔ)器、USB通信電路以及電源，其特征在于，三維加速度傳感模塊采集帕金森病患者肢體震顫行為的加速度信號(hào)，濾波放大電路的輸入端連接加速度傳感模塊的輸出端，接收加速度信號(hào)，濾除三維加速度傳感模塊產(chǎn)生的時(shí)鐘噪聲信號(hào)，并將加速度信號(hào)放大后通過(guò)輸出端傳送到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口輸入端對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，對(duì)其進(jìn)行采樣及處理后通過(guò)輸出端口送入存儲(chǔ)器中進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置，其特 征在于，該記錄裝置還包括USB通信電路連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行震顫信號(hào)的上傳、 下載。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置，其特 征在于，所述濾波放大電路采用RC濾波器，并采用射隨放大進(jìn)行電壓匹配。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置，其特 征在于，三維加速度傳感模塊包括一片電壓輸出的三維加速度傳感器，三維 加速度傳感器輸出電壓直接匹配集成在單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換接口 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置，其特 征在于，該記錄裝置外觀(guān)形狀為微型化的手表型、護(hù)腕型。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置，其特 征在于，采用直接匹配三維加速度傳感模塊輸出電壓，并集成A/D轉(zhuǎn)換的單 片機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)一種帕金森病震顫行為連續(xù)定量記錄裝置，涉及醫(yī)療儀器領(lǐng)域。本實(shí)用新型采用三維傳感器采集帕金森病患者肢體震顫行為所產(chǎn)生的三維加速度信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換對(duì)三維加速度信號(hào)進(jìn)行采樣，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器連續(xù)記錄采集的震顫加速度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)帕金森病患者低負(fù)荷、長(zhǎng)期、持續(xù)的定量震顫行為自動(dòng)檢測(cè)與記錄，并具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、低負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/11GK201290676SQ200820100659
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者何慶華, 馮正權(quán), 吳寶明, 朱新建, 洪 王, 閆慶廣 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)野戰(zhàn)外科研究所