一种用于帕金森病患者的防抖手表装置

1.本发明涉及手表相关领域，具体为一种用于帕金森病患者的防抖手表装置。


背景技术：

2.帕金森病是中老年人群中常见的神经变性病，由于体内缺乏多巴胺，患者会产生肢体震颤、行动迟缓等运动障碍症状。帕金森病典型的震颤多发于一侧上肢远端，表现为频率在3.5-7.5hz范围内的手部抖动。具有相似症状的还有特发性震颤，也是十分常见的运动障碍性疾病。手部震颤严重影响了患者的生活，使得如吃饭、喝水、写字等简单的日常行为成为奢望，这给患者家庭带来了沉重的人力和经济负担。截至2018年，全球已有超过1000万名的帕金森病患者。据流行病学调查显示，每1000 人中就有1～2人患有帕金森病。随着全球人口老龄化加剧，患病人数预计将从2015年的690万增加到2040年的1420万。
3.市面上辅助帕金森病患者使用的产品，主要集中在简单的机械结构和机器人方面，电子类的防抖产品相对较少，而且电子类的防抖产品多是手持类的。这些电子类的产品，主要是通过一套伺服控制系统来达到防抖的目的。其具体表现为：传感器实时采集患者手部的抖动幅度和频率，并将所采集到的手部抖动数据实时传送给微控制器，微控制器根据所述手部抖动数据的动态变化，生成控制信号并将所述控制信号传送给伺服机构，以驱动伺服机构朝与手部抖动方向相反的方向运动，以抵消手部抖动造成的空间姿态变化，保持手部空间位置的相对稳定。
4.手持类的电子防抖产品，主要用于帕金森病患者进食，用途相对单一，不能满足日常读书、写字、看电子设备等日常生活需要。而且，手持类的电子产品，仅仅在患者进食的时候可以掩盖帕金森病患者的疾病情况，而日常的一些读书看报等的行为举动会暴露出患者患有帕金森病的疾病情况，这会对帕金森病患者的自尊心造成一定的不良影响。如果将防抖设备做成手表样式，其不仅便于携带，而且具有一定的装饰作用，因此不会让手表佩戴者产生抗拒心理，有利于提高其生活质量。
5.现有专利中，还有通过脉冲电极产生电刺激脉冲传递至帕金森病患者手部的桡神经来抑制患者手部的抖动，此种方法缺乏科学依据，不能很好的达到防抖的目的，也不能很好进行实验验证其有效性。
6.因此，如何解决患者日常生活需要并且保证防抖的控制效果显得至关重要，本发明专利打算将防抖装置做成手表样式佩戴在帕金森病患者的手腕处，并在患者的手心和手背上佩戴与手表相辅助的柔性带和柔性电路板，对患者的手抖情况进行有效的控制。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种用于帕金森病患者的防抖手表装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于帕金森病患者的防抖手表装置，包括表盘、表带、柔性带、柔性电路板和腕带，所述表盘上设有液晶显示屏，可以正常
显示时间，所述表盘侧面设有按键，内部设有电路板，所述电路板上设有微控制器、显示模块、电源模块、传感器模块、电机控制模块、报警模块和蓝牙模块；
9.所述表盘和表带活动连接，所述表带靠近所述表盘的两端，分别通过一根长于表带宽度的金属长条固定，而所述金属长条通过传动装置与电机连接；
10.所述微控制器由单片机或数字信号处理器等其他控制器件组成；
11.所述显示模块与所述液晶显示屏相连；
12.所述电源模块为可充电的锂离子电池，采用有线适配器方式进行充电，电源模块为柔性电路板和表盘内的器件进行供电；
13.所述的电机控制模块是由多台微型旋转电机机械组合而成的电机组，所述电机组中各旋转电机运动对手部产生的空间位置影响具有可用数学描述的位置关系，所述电机控制模块内的电机接收到微控制器的控制信号后，会驱动电机带动传动装置运动，进而传动装置带动表带和柔性带运动。表带做伸长和收缩运动，以达到对手腕施加不同束缚力的目的，同时表盘内还有一个电机，专门负责柔性带的牵拉工作，当手部抖动的频率和幅值超过预设值时，电机拉动表带和柔性带，抑制手部的抖动，当手部抖动的频率和幅值低于预设值时，电机回放表带和柔性带，回放具体表现为增大表带在手腕上的长度，取消对柔性带的牵拉；
14.所述的报警模块，是针对电池的低电量或者电池状态异常报警，以及手表装置工作情况异常进行报警，所述电池传感器能准确测量和监控锂离子电池电压、电流和温度，同时还可以计算电池剩余时间，而且可以将检测异常信息传递给微控制器，由微控制器给报警装置传递电池状态异常的信息，再由报警装置进行电池状态异常报警；
15.所述的蓝牙模块是与手机进行通信的，可以在手机app上设置手部的抖动频率和抖动幅度的动作阈值，并设置抖动的频率优先级高于抖动幅度的优先级，当传感器模块检测到手部抖动的频率超过预设的阈值时，再结结合抖动幅度的变化，触发微控制器控制电机控制模块开始采取相应的防抖措施，而且还可以通过手机app将手机上的时间自动同步到手表上，以起到校准时间的作用，当同步时间出现异常时，可以通过手机app进行手动设置时间。
16.作为优选，所述液晶显示屏、显示模块、电源模块、传感器模块、电机控制模块、报警模块和蓝牙模块均与电路板上的微控制器电性相连。
17.作为优选，所述的表带，在未佩戴前，表带的两个悬空端通过扣钉和定位调节孔进行连接，可以通过定位调节孔根据个人手腕舒适度来自由调整表带长短，为了保证表带对手腕起到很好的控制作用，可以将表带做的宽一点，增大表带和皮肤的接触面积。
18.作为优选，所述的液晶显示屏完全覆盖整个表盘的上表面，跟平常所见的手表样式一样，可以正常显示时间。
19.作为优选，所述的表盘内的电路板上的各个模块协同工作，不仅要完成手部抖动的数据采集，还要对数据进行滤波和有效特征提取处理，再通过姿态解算，得到最优的空间姿态角，并将处理后的结果传给微控制器，进而驱动电机进行相应的补偿动作。
20.作为优选，所述的柔性带由具有一定硬度的柔性防水材料制成，不仅防水，而且可以降低对患者手部灵活性造成的影响，柔性电路板的外部包覆有柔性带，柔性带分别穿过食指和中指、中指和无名指、无名指和小拇指三者的指间缝隙，最终连接在手心和手背侧的
腕带上，但手背上的柔性带先连接在形状如矩形的柔性电路板外部包覆的柔性带上，再通过柔性带连接至腕带上，而手心上的柔性带通过第二扣钉连接在腕带上，手心和手背的柔性带都是一体成型的，只是手心的柔性带是通过第二扣钉连接在腕带上，而手背上的柔性带和腕带是一体成型固定在一起的。
21.作为优选，所述的柔性电路板上安装有位姿传感器，其通过柔性导线与表盘内的微控制器电性相连，通过位姿传感器采集手部抖动信息，并将信息传给微控制器，微控制器解算出手部抖动情况，并驱动电机拉或者推表带和柔性带进行运动，从而有效的抑制手部的抖动。
22.作为优选，在表带或者柔性带对手腕或者手心手背的束缚力达到患者难以承受的程度时候，按下表盘侧面的按键可以快速减少表带和柔性带对患者手腕、手心和手背的束缚力，起到对患者紧急保护的作用。
23.综上所述，本发明有益效果是：
24.1、本发明是一种用于帕金森病患者的防抖手表装置，可以完善现有电子类产品只侧重于检测和预防疾病的弊端。本发明不仅可以检测，而且还可以有效的减缓帕金森病患者的手部抖动症状。
25.2、本发明是一种用于帕金森病患者的防抖手表装置，可以在患者手部施加有效的作用力，来控制手部抖动的程度，而不是被动的改变手抖造成的结果。传统的防抖电子产品主要是被动的接受手部抖动后的结果并进行相应的动作，来补偿手部的抖动，而对患者手部没有施加一个反馈力来影响手部的抖动情况。如果对患者的手心、手背和手腕进行主动控制后，可以使患者手部的抖动频率和幅度明显低于患者原始的抖动频率和幅度，从而更好地缓解患者手部抖动的症状。
附图说明
26.为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明的手表正面俯视结构图；
28.图2是本发明的手表侧视结构图；
29.图3是本发明的手表表盘内的电路板示意图；
30.图4是本发明的人手手背结构图；
31.图5是本发明的人手手心结构图；
32.图6是本发明实施例的电路模块连接示意图。
33.附图中标记分述如下：1、表盘；2、表带；3、定位调节孔；4、第一扣钉；5、按键；6、液晶显示屏；7、金属长条；8、微控制器；9、显示模块； 10、电源模块；11、传感器模块；12、电机控制模块；13、蓝牙模块；14、电路板；15、报警模块；16、柔性带；17、柔性电路板；18、腕带；19、第二扣钉。
34.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
35.本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
36.下面结合图1-6对本发明进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1视图方向的前后左右上下的方向一致，图1为本发明装置的正视图，图1所示方向与本发明装置正视方向的前后左右上下方向一致。
37.请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种用于帕金森病患者的防抖手表装置，包括表盘1、表带2、柔性带16、柔性电路板17和腕带18，所述表盘1上设有液晶显示屏6，可以正常显示时间，所述表盘1侧面设有按键5，内部设有电路板14，所述电路板14上设有微控制器8、显示模块9、电源模块10、传感器模块11、电机控制模块12、报警模块15和蓝牙模块13；
38.所述表盘1和表带2活动连接，所述表带2靠近所述表盘1两端，分别通过一根长于表带2宽度的金属长条7固定，而所述金属长条7通过传动装置与电机连接；
39.所述微控制器8由单片机或数字信号处理器等其他控制器件组成；
40.所述显示模块9与所述液晶显示屏6相连；
41.所述电源模块10为可充电的锂离子电池，采用有线适配器方式进行充电，电源模块10为柔性电路板17和表盘1内的器件进行供电；
42.所述的电机控制模块12是由多台微型旋转电机机械组合而成的电机组，所述电机组中各旋转电机运动对手部产生的空间位置影响具有可用数学描述的位置关系，所述电机控制模块12内的电机接收到微控制器8的控制信号后，会驱动电机带动传动装置运动，进而传动装置带动表带2做伸长和收缩运动，以达到对手腕施加不同束缚力的目的，同时表盘1内还有一个电机，专门负责柔性带16的牵拉工作，当手部抖动的频率和幅值超过预设值时，电机拉动表带2和柔性带16，抑制手部的抖动，当手部抖动的频率和幅值低于预设值时，电机回放表带2和柔性带16，回放具体表现为增大表带2在手腕上的长度，取消对柔性带16的牵拉；
43.所述的报警模块15，是针对电池的低电量或者电池状态异常报警，以及手表装置工作情况异常进行报警，所述电池传感器能准确测量和监控锂离子电池电压、电流和温度，同时还可以计算电池剩余时间，而且可以将检测异常信息传递给微控制器8，由微控制器8给报警装置传递电池状态异常的信息，再由报警装置进行电池状态异常报警；
44.所述的蓝牙模块13是与手机进行通信的，可以在手机app上设置手部的抖动频率和抖动幅度的动作阈值，并设置抖动的频率优先级高于抖动幅度的优先级，当传感器模块11检测到手部抖动的频率超过预设的阈值时，再结结合抖动幅度的变化，触发微控制器8控制电机控制模块12开始采取相应的防抖措施，而且还可以通过手机app将手机上的时间自动同步到手表上，以起到校准时间的作用，当同步时间出现异常时，可以通过手机app进行手动设置时间。
45.另外，在一个实施例中，所述液晶显示屏6、显示模块9、电源模块10、传感器模块11、电机控制模块12、报警模块15和蓝牙模块13均与电路板14 上的微控制器8电性相连。
46.另外，在一个实施例中，所述的表带2，在未佩戴前，表带2的两个悬空端通过第一扣钉4和定位调节孔3进行连接，可以通过定位调节孔3根据个人手腕舒适度来自由调整表
带2长短，为了保证表带2对手腕起到很好的控制作用，可以将表带2做的宽一点，增大表带2和皮肤的接触面积。
47.另外，在一个实施例中，所述的液晶显示屏6完全覆盖整个表盘1的上表面，跟平常所见的手表样式一样，可以正常显示时间。
48.另外，在一个实施例中，所述的表盘1内的电路板14上的各个模块协同工作，不仅要完成手部抖动的数据采集，还要对数据进行滤波和有效特征提取处理，再通过姿态解算，得到最优的空间姿态角，并将处理后的结果传给微控制器8，进而驱动电机进行相应的补偿动作。
49.另外，在一个实施例中，所述的柔性带16由具有一定硬度的柔性防水材料制成，不仅防水，而且可以降低对患者手部灵活性造成的影响，柔性电路板17的外部包覆有柔性带16，柔性带16分别穿过食指和中指、中指和无名指、无名指和小拇指三者的指间缝隙，最终连接在手心和手背侧的腕带18上，但手背上的柔性带16先连接在形状如矩形的柔性电路板17外部包覆的柔性带16上，再通过柔性带16连接至腕带18上，而手心上的柔性带16通过第二扣钉19连接在腕带18上，手心和手背的柔性带16都是一体成型的，只是手心的柔性带16是通过第二扣钉19连接在腕带18上，而手背上的柔性带16 和腕带18是一体成型固定在一起的。
50.另外，在一个实施例中，所述的柔性电路板17上安装有位姿传感器，其通过柔性导线与表盘1内的微控制器8电性相连，通过位姿传感器采集手部抖动信息，并将信息传给微控制器8，微控制器8解算出手部抖动情况，并驱动电机拉或者推表带2和柔性带16进行运动，从而有效的抑制手部的抖动。
51.另外，在一个实施例中，在表带2或者柔性带16对手腕或者手心手背的束缚力达到患者难以承受的程度时候，按下表盘1侧面的按键5可以快速减少表带2和柔性带16对患者手腕、手心和手背的束缚力，起到对患者紧急保护的作用。
52.当患者的手部抖动，通过传感器模块11实时采集患者的手部抖动数据，并通过相关的滤波和有效特征提取处理，再通过姿态解算，得到最优的空间姿态角，并将处理后的结果传给微控制器8，进而驱动电机进行相应的补偿动作，其中，电机的补偿动作可以分为两部分：手心手背柔性带16的牵拉防抖和表带2伸缩变化的防抖，其具体表现为：在手部发生抖动后，经过传感器模块11采集数据，再对数据进行处理，处理后的数据传到微控制器8后，判断手部抖动的频率和幅值，当手部抖动的频率和幅值超过预设值时，电机拉动表带2和柔性带16，抑制手部的抖动。当手部抖动的频率和幅值低于预设值时，电机取消对表带2和柔性带16的作用力，具体表现为增大表带2在手腕上的长度，并取消对柔性带16的牵拉。
53.其中，当手部抖动的频率和幅值超过预设值时，表盘1内侧面的电机驱动传动装置牵拉柔性带16，当手部抖动的频率和幅值低于预设值时，表盘1 内侧面的电机对柔性带16不动作，而表盘1的上下两端(靠近表带2的两端)，分别由一个电机进行控制，根据手部抖动的剧烈程度，上述两个电机同步做表带2长度伸缩变化，具体为手部抖动的频率和幅值超过预设值时，上述两个电机同时拉动表带2向表盘1方向运动，以减少裸露在皮肤上表带2的长度，进而增大对手腕的束缚力，反之，当手部抖动的频率和幅值低于预设值时，上述两个电机同时推动表带2向表盘1外运动，以增加裸露在皮肤上表带2的长度，进而减少对手腕的束缚力，这样，表带2可以更好地辅助柔性带16减弱手部的抖动。
54.以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。因此，发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。