[發明專利]一種壓電柔性傳感裝置

有效

• 申請號: 201810110979.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108309293B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 郭海燕;吳锜
• 申請（專利權）人: 青島黃海學院
• 主分類號: A61B5/0488
• 分類號: A61B5/0488;B33Y80/00;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 張世功

本發明屬于傳感器制作技術領域，特別是一種壓電柔性傳感裝置；其主要由壓電柔性傳感器、肌電信號前處理模塊、藍牙無線發射模塊、藍牙無線接收模塊、肌電信號分析處理模塊和控制假肢動作模塊等構成；壓電柔性傳感器采集肌張力信號并將信號傳遞給肌電信號前處理模塊，肌電信號前處理模塊將預處理的肌電信號傳輸給肌電信號分析處理模塊，控制假肢動作模塊根據肌電信號分析處理模塊處理后的肌電信號控制假肢動作；該裝置的結構合理，原理科學可靠，產品穩定性好，靈敏度高，能夠極大的改善殘疾者的生活，采用內置式的傳感器能夠避開表皮組織直接用運用肌電信號，能更有效準確地采集信號去輔助操控假肢，使假肢動作功能更接近原肢體。

技術領域

本發明屬于傳感器制作技術領域，具體涉及一種壓電柔性傳感裝置，使用3D打印成無縫貼合殘存肢體肌肉及相鄰組織形狀的壓電柔性傳感器采集肌張力信號，傳感器能夠在自由無張力狀態的最佳工作點附近工作，靈敏度更高，依靠ARM 9架構 S3C2440 為核心處理器的假肢控制端，通過軟件智能行為模式進行特征識別分析，將控制殘留肢的信號和缺失肢體的信號分開，運用缺失肢體信號通過ARM單片機控制假肢動作，使假肢動作功能接近原肢體。

背景技術

現有的傳感器種類及其制備方法多種多樣，用傳感器控制假肢的技術也多有報道。如果能準確獲得截肢病人的殘存肢體中原來感覺和控制失去的肢體的肌肉、筋腱的肌張力就可以更好地控制義肢，使其更加接近原來肢體功能（Kuiken TA, Marasco PD, LockBA, Harden RN, Dewald JPA. Redirection of cutaneous sensation from the handto the chest skin of human amputees with targeted reinnervation. Proc NatlAcad Sci USA.2007;104 (50):20061-6；Kevin Kit，Anisotroic muscular tissuedevices with integrated electrical force readouts. United States PatentApplication 20170016875, Kind Code A1, Parker;January 19, 2017；李濤,向馗,王金鳳,宋全軍,孫建,葛運建在2011年發明的一種肌肉張力傳感器[P]，專利號為CN202086486U；李濤,向馗,王金鳳,宋全軍,孫建,葛運建等2011年發明的一種肌肉張力傳感器及肌肉張力檢測方法[P]，專利號為CN102247151A。）；人體相關應用的壓電傳感器需要無毒、柔軟。共聚物 P(VDF-TrFE)無毒柔軟，符合這一特征要求，而且共聚物 P(VDF-TrFE)是目前有機壓電材料中壓電性能最好的傳感器材料；另外由于殘肢部位具有一定形狀，3D打印可以使打印出的傳感器具有能夠與殘存肢體肌肉無縫貼結合的結構形狀，在體外檢測肌張力時，這樣的傳感器也能夠更好的采集肌張力信號；從體表獲取肌張力數據的方式存在易受噪音干擾、皮膚本身或牽動變形造成的信號衰減問題，而內置式的傳感器能夠避開表皮組織直接運用肌電信號，更有效地去輔助操控假肢（Loeb GE, Peck RA, Moore WH,Hood K. BION (TM) system for distributed neural prosthetic interfaces. MedEng Phys. 2001;23(1):9-18。）；在內置使用時，傳感器周圍的肌肉組織結構就更加復雜，通過3D 打印做出一個柔軟的貼合受體部位形狀的肌電傳感器能夠更加有效轉達肌肉運動指令和更好地控制假肢；另外盡管是柔性材料的傳感器，把它的工作點設置在其自然無張力狀態下效果最佳，而一體化的直接打印制成形狀可控的PVDF-TrFE 傳感器能夠實現這種設計理念（蘇江舟,張延,廖勵志,王宇翔等于2017年發明的基于3D打印的仿生假肢手和裝置[P]，專利號為CN106974749A；劉利彪,周煉等于2017年發明的復合3D打印成型系統、成型方法及血管支架[P]，專利號為CN106584836A；夏志東,黃培,崔頌,聶京凱,雷永平等于2017年發明的 一種3D打印柔性導電復合材料及其制備方法[P]，專利號為CN106751908A。）。