CN113853155B - 用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的材料、系统和组件。

Description

用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统和方法
背景技术
触觉敏感度劣化是疾病、损伤和老化的常见结果。然而，对引起这些劣化的基础神经机制的科学理解知之甚少。在一定时间段内对触觉敏感度的定量监测可为针对治疗和疾病评估的研究提供有价值的信息。此外，存在选择性地损害神经系统的肌肉运动系统的若干疾病和病症。震颤和肌张力障碍是由疾病、损伤和某些处方药物引起的一些肌肉运动损害/异常。对震颤的更好理解以及对低水平震颤的早期检测可改善患者预后。
发明内容
概括地讲，本文公开了用于测量震颤和周围神经敏感度的系统、装置和方法。装置可包括外壳和能够从该外壳的外表面触及的致动器和/或加速度计。致动器可向受试者的皮肤表面生成刺激信号。处理电路可控制致动器以生成刺激信号，并记录对刺激信号的响应以确定振动触觉敏感度。如果使用加速度计，则可测量由受试者生成的振动。在以下具体实施方式中，这些方面和其他方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交申请的权利要求书中呈现还是在修订申请的权利要求书中呈现，或者是以其他方式在申请过程中呈现。
附图说明
图1是根据示例性实施方案的用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统的图示。
图2是根据示例性实施方案的包括用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的分布式模块的系统的图示。
图3示出了根据一些实施方案的可包括在用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统中的致动器组件的外表面。
图4是根据一些实施方案的可包括在用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统中的致动器组件的隐藏线视图。
图5示出了根据一些实施方案的致动器组件的剖面图。
图6是示出根据一些实施方案将机械顺应性窗口放置成与致动器接触的框图。
图7是示出根据一些实施方案将感染屏障放置在致动器组件的表面上的部分框图。
图8是描绘根据一些实施方案的致动器组件的部件的框图。
图9示出了根据一些实施方案的测量振动触觉感知的方法的流程图。
图10示出了根据一些实施方案的检测指示神经障碍的震颤的方法的流程图。
图11示出了用于人类受试者的振动检测的阈值。
图12示出了在不同时间对人类受试者采取的测量。
图13示出了根据一些实施方案的来自振动捕获的信号流。
图14示出了可在其上实现一些示例性实施方案的计算系统。
具体实施方式
在以下描述中，参考了形成描述的一部分的附图，并且附图以说明的方式示出了可实践的具体实施方案。这些实施方案被充分详细地描述以使本领域技术人员能够实践本发明，并且应理解，可利用其他实施方案，并且可在不脱离本发明的范围的情况下做出结构、逻辑和电变化。因此，示例性实施方案的以下描述不以限制意义进行，并且本发明的范围由所附的权利要求书限定。
可在临床环境中诊断并评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常。图1是根据示例性实施方案的用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统100的图示。如图1所示，受试者102可与装置(例如，致动器组件106)的机构(例如，振动触觉致动器104)接触(例如，通过放置手指)。在临床医生108的控制下或使用预配置的测试协议，临床医生设备110(例如，PC、膝上型电脑、平板电脑或智能电话，下文称为PDA)可通过有线或无线接口112进行通信，以引导致动器组件106向受试者102的皮肤表面发送振动触觉刺激。在一些示例中，皮肤表面包括指尖，但实施方案不限于此。振动触觉刺激可为单脉冲，或者基于标准基准或测试协议的一系列刺激，或者来自临床医生108的自定义特定指令。
受试者102可使用反馈设备114提供确认已感知到刺激的反馈。反馈可以是口头的、经由计算机屏幕按钮、触摸屏按钮、专用按钮、键盘等的。系统100存储用于分析的数据(测试时间、刺激的频率和振幅、患者反馈等)。可将数据存储在云116中、临床医生设备110处、或致动器组件106自身内、如相对于图14所述的存储器中、或其他存储装置中、或其他存储装置的组合中。
图2是根据示例性实施方案的包括用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的分布式致动器组件206的系统200的图示。受试者202可具有沿着一个肢体(如图所示)、或者在受试者202上的多个肢体或其他皮肤表面或位置上分布的致动器组件206。多个致动器组件206通过有线或无线接口212彼此通信，或与临床医生设备210通信。在一些方面，多个致动器组件206可通过中央控制器214以无线方式或通过有线连接彼此通信，该中央控制器可另外包括天线216、通信电路218和用于控制此类通信的处理电路220。
示例性装置
图3示出了根据一些实施方案的可包括在用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统(例如，系统100(图1)或系统200(图2))中的致动器组件106的外表面。振动触觉致动器104可如图所示未被覆盖并暴露，但实施方案不限于此。可提供外壳300。在实施方案中，能够从外壳300的外表面触及致动器104，并且该致动器被配置成向受试者102(图1)的皮肤表面生成刺激信号(例如，振动)。
外壳300可包括接合在一起的顶件302和底件304，但实施方案不限于此。可使用对清洁用化学品具有抗性的材料来构造外壳300。此类材料可包括一种或多种热塑性材料类型，诸如聚丙烯或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，但实施方案不限于此。这些件(例如，顶件302和底件304)应充分联接以防止在经受清洁溶液的适度喷涂时在内部电子部件上形成水滴。可提供机构或装置(例如，图3中未示出的弹性条或带、或粘合剂)来固定受试者102的身体部位(例如，指/趾、肢体或其部分、上肢或下肢、面部或头部)，使得可在振动触觉致动器104上以可控制的和已知的基线法向力提供或刺激相关身体部位。
振动触觉致动器104表面可具有适于舒适且可重复地放置手指、手或脚的轮廓。压载物、簧载质量或减震安装座形式的减振可用于将设备与环境振动隔离。组件106和/或外壳300可具有恰好放入或贴合例如受试者102的手掌或其他身体部位的轮廓。致动器104可在被刺激的皮肤表面处引起振动。振动可垂直于或几乎垂直于皮肤表面，但实施方案并不限于此。致动器104可通过使用处理电路或本文稍后描述的其他电路进行控制来引起已知频率、振幅和相位的振动。致动器104可包括压电盘(可购自例如佛罗里达州多兰市的斯泰纳和马丁公司(Steiner&Martins,Inc.，Dolan,Florida))、音圈、偏心旋转质量(ERM)致动器(可购自英国伦敦的精密微驱动器公司(Precision Microdrives,London,England))或其他类型的致动器。
图4是根据一些实施方案的可包括在用于评估触觉感知损害和肌肉运动控制异常的系统中的致动器组件106的隐藏线视图。如图4所示，致动器组件106内的电路可包括用于放大往返于振动触觉致动器的信号的放大器400，以及用于感测振动触觉致动器104处的向下力的法向力传感器402。如本文稍后进一步详细描述，法向力传感器402的输出(例如，模拟或数字输出)可被显示或输出到系统100的其他计算系统。可包括其他电路和结构。
在一些示例中，可最小化或消除外壳300(图3和图4)中的间隙和接缝，以防止感染，以防止损坏外壳300内的电路，或出于任何其他原因。通过在外壳300内提供由具有接近(例如，接触，使得致动器104能够移动顺应性表面500)致动器104的机械顺应性表面构成的区段，可减小或消除间隙和接缝。这在图5和图6中示出。图5示出了致动器组件106的剖面图。如图5所示，外壳300的一个区段可包括机械顺应性表面500。如图所示，机械顺应性表面500可与致动器104接触。
在示例中，机械顺应性表面500有利于在致动器104与受试者102的皮肤表面、指/趾等之间转移振动。在一些示例中，可通过在外壳300的顶部上方模制热塑性氨基甲酸酯(TPU)或有机硅膜来形成机械顺应性表面500。在一些实施方案中，机械顺应性表面500可包围接缝接合顶件302(图3)和底件304(图3)以形成一体式垫圈。
在一些实施方案中，所形成的顺应性材料的单独件可用于卡扣到外壳300的顶部中的凹槽中。在一些实施方案中，可将顺应性材料诸如腈材料的平面件夹紧在致动器104的顶部上方。材料的刚性件可用作活塞以转移振动。在这种情况下，可使用单独的机械顺应性表面500来确保外壳300保持防止水侵入。
图6是示出根据一些实施方案放置机械顺应性表面500的框图。如图所示，人类受试者的皮肤表面(例如，指尖)可呈现给机械顺应性表面500以感测由致动器104提供的刺激信号。
防止感染传播的附加屏障可包括受试者与致动器组件之间的一次性屏障。在各方面，这些无菌屏障可由无菌分配系统提供并且在使用后丢弃。图7是示出根据一些实施方案将感染屏障700放置在致动器组件106的表面上的部分框图。在示例中，感染屏障700被放置成接近或至少部分地重叠机械顺应性表面500。
除了本文已经描述的致动器组件106的部件之外，致动器组件106还可包括用于提供控制、通信、感测和其他功能的其他部件。图8是描绘根据一些实施方案的致动器组件的部件的框图。在图8中，使用对应于图1至图7中使用的附图标记的附图标记来描述具有图1至图7中的对应部件的部件。
参见图8，装置(例如，致动器组件106)包括外壳300和能够从外壳300的外表面触及的致动器104。致动器组件106还包括处理电路800。处理电路800可控制致动器104以生成上述刺激信号并记录对刺激信号的响应。刺激信号可在垂直于机械顺应性表面500的轴线上。在一些实施方案中(例如，类似于图3和图4中所示实施方案的实施方案)，不存在机械顺应性表面500，即，患者的手指或其他身体部分可直接接触致动器104。
致动器组件106还可包括加速度计802以测量振动。加速度计802可为多轴加速度计。环境传感器804可测量环境振动(建筑振动、身体振动等)或不同于预期的振动触觉刺激或患者震颤的其他振动，并且这可用于通过从致动器组件106的测量振动中减去该振动来减轻不期望的环境振动。致动器组件106还可包括位移传感器806以测量机械顺应性表面500的位移。位移传感器可为激光位移传感器。在一些方面，位移传感器可为多普勒(LD)计或传感器(例如，Keyence LK-G5000系列激光位移传感器，可购自美国伊利诺伊州伊塔斯卡的基恩士公司(Keyence,Itasca,Illinois,USA))。
致动器组件106还可包括存储器，本文稍后将参考图14更详细地描绘和描述存储器。处理电路800可存储数据，诸如由加速度计802测量的振动，或包括日期信息、时间信息、刺激信息(例如，振动信号的振幅、频率或相位)、协议信息、受试者识别信息和受试者响应信息在内的其他信息。
致动器组件106可包括其他传感器和电路808，包括例如温度传感器和湿度传感器、力传感器和力控制电路。示例性温度传感器和湿度传感器可包括可购自总部位于瑞士日内瓦的意法半导体集团(STMicroelectronics,Geneva,Switzerland)的传感器。示例性力传感器包括FlexiForce传感器(可购自美国马萨诸塞州波士顿的TekScan公司(TekScan,Boston,MA))或FX力传感器(可购自总部位于瑞士沙夫豪森的泰科电子有限公司(TEConnectivity,Schaffhausen,Switzerland))。这些和其他传感器和控制系统可使用例如任何合适的总线诸如通用串行总线(USB)、I2C或SPI串行总线向处理电路800提供模拟或数字信号。力控制电路可控制由受试者施加到致动器的力。
致动器组件106可包括通信电路810。通信电路810可用于通过有线或无线接口112(图1)与云116(图1)、临床医生设备110(图1)、其他致动器组件(例如，在系统200(图2)的其他致动器组件中)、远程存储装置等通信。可使用通信信道，根据符合Wi-Fi、蜂窝、蓝牙、USB或其他通信标准的标准进行通信。通信可包括往返于致动器组件106的数据流或周期性数据上载、软件更新和下载等。
致动器组件106可包括电池812，该电池可为可再充电的，或者可通过连接诸如通过电源插座或USB端口来提供电力。可通过在816处电感耦合到外部线圈818的内部充电电路814对电池(如果存在)进行再充电。
示例性方法
再次参见图1和图2，系统100和200可在至少两种模式下操作。在第一模式下，通过向受试者102注入振动(例如，提供刺激信号)并测量感知响应来测量振动触觉感知。在第二模式下，根据震颤量化方法对震颤进行量化以检测肌肉运动控制异常。
在第一(振动触觉感知)模式下，系统100(或用于分布式系统实施方案的系统200)确定患者可检测从致动器组件106发射的振动触觉刺激并记录患者感知的点。当随时间推移而发生变化时，可量化感知的最小可觉差(JND)阈值。
此类感知可发生在受试者身体上的各种感受器处。在光滑(无毛发)皮肤中存在四种主要的机械刺激感受器。这些机械刺激感受器中的每一者响应于独特类型的机械振动。每种类型的机械刺激感受器对应于不同类型的机械振动，如表1所示：
机械刺激感受器 最佳感测项目 频率范围
默克尔细胞 压力(较慢移动) 0.4Hz至100Hz(5Hz至15Hz峰值)
鲁菲尼终末器 压力(较慢移动) 7Hz
麦斯纳氏小体 触摸(较快移动)振动 10Hz至200Hz(10Hz至30Hz峰值)
潘申尼小体 振动 40Hz至800Hz(200Hz至300Hz峰值)
表1：机械刺激感受器感测能力
在根据至少一些实施方案的方法中，处理电路800可控制致动器104(例如，通过由临床医生设备110发出的命令)以扫描各种频率范围并确定患者对每个振动触觉频率范围的敏感度。由于随着时间推移而采取测量，因此研究人员可更好地理解周围神经病变的进展以及不同的机械刺激感受器如何受到影响。还可观察到药物治疗的影响。下文描述了用于测量振动触觉感知和用于检测震颤的方法。
图9示出了根据一些实施方案的测量振动触觉感知的方法900的流程图。方法900的操作可由处理电路800(图8)、由系统100(图1)或系统200(图2)的元件或由任何其他处理电路或计算系统执行。
方法900开始于操作902，其中处理电路800向与受试者的皮肤表面物理接触的致动器提供振动触觉刺激。在一些实施方案中，振动触觉刺激是单脉冲。
在其他实施方案中，振动触觉刺激包括基于标准基准或协议的一系列脉冲。在一些实施方案中，至少一个脉冲具有介于约0.4Hz至100Hz之间的频率以刺激默克尔感受器。在一些实施方案中，至少一个脉冲具有约7Hz的频率以刺激鲁菲尼小体。在一些实施方案中，至少一个脉冲具有约10赫兹至200赫兹的频率以刺激麦斯纳氏小体。在一些实施方案中，至少一个脉冲具有约40赫兹至800赫兹的频率。在一些实施方案中，一系列脉冲包括来自不止一个频率范围的脉冲。
方法900继续操作904，其中处理电路800接收关于是否感测到刺激的指示。如相对于图1所述，可通过反馈设备114(例如，经由口头反馈、计算机屏幕按钮、触摸屏按钮、专用按钮、键盘等)提供该指示。在一些实施方案中，处理电路800可将指示存储在存储器中。处理电路800可将包括日期信息、时间信息、刺激信息、协议信息、受试者识别信息和受试者响应信息在内的其他数据存储在存储器中，无论是同一存储器还是其他存储器，其中在下文中参考图14更详细地描述存储器。
方法900继续操作906，其中处理电路800分析指示以诊断神经失能。在一些实施方案中，分析可包括比较在一段时间内记录的信息以检测振动触觉感知的变化。本文稍后提供对分析的进一步描述。
在一些实施方案中，当使用分布式系统诸如系统200(图2)时，方法900可包括处理电路800向在受试者皮肤表面上的多个点处物理接触的多个致动器提供振动触觉刺激。在至少这些实施方案中，处理电路可从多个致动器接收指示并基于这些指示来比较多个点处的敏感度。处理电路800可将该信息提供给系统200中的其他元件，并且可在这些其他元件(例如，临床医生设备110、云116等)处执行分析。在一些实施方案中，方法900的操作可与下文稍后描述的方法1000的操作组合，以测量振动触觉感知和检测震颤。
图10示出了根据一些实施方案的检测指示神经障碍的震颤的方法1000的流程图。方法1000的操作可由处理电路800(图8)或致动器组件106的其他元件(图1)、由系统100(图1)或系统200(图2)的元件或由任何其他处理电路或计算系统执行。在其中未测量振动触觉刺激的一些场景下，致动器组件106可包括加速度计但不包括致动器，并且可被称为加速度计组件。
方法1000开始于操作1002，其中提供与受试者(例如，受试者102(图1))的上肢或下肢、指/趾、手或脚、面部等物理接触的加速度计(例如，加速度计802(图8))。在一些实施方案中，通过提供如系统200(图2)所示的多个致动器组件206来提供多个加速度计802。在这些和其他实施方案中，在受试者的肢体或指/趾上的多个点处提供多个加速度计。然后，如果怀疑有基于位置的震颤，处理电路800可比较来自多个加速度计的移动指示器以确定生成震颤的位置或发生震颤的位置。
方法1000继续操作1004，其中处理电路800在加速度计802处接收移动指示。
方法1000继续操作1006，其中处理电路分析该指示以诊断神经失能。在根据图2所描绘的实施方案中，来自多个致动器组件206的多个指示由处理电路800接收和分析。在一些实施方案中，处理电路800可比较在一段时间内记录的信息以检测震颤严重性或震颤频率的变化。在一些实施方案中，方法1000的操作可与本文先前描述的方法900的操作组合，以测量振动触觉感知和检测震颤。
诸如在类似于方法900和1000的方法中执行的分析可包括震颤统计值与姿势的相关性，并且身体活动可为临床医生提供诊断信息。例如，处理电路800可记录震颤加速度数据并将该原始数据划分成数据帧。处理电路800可分析每个帧的频率、频率变化和强度。处理电路800还可执行其他统计分析，包括平均频率、频率标准偏差或变异系数和强度。例如，静止性震颤可指示帕金森氏病(频率介于4Hz至8Hz之间)，并且该静止性震颤可具有可被分析的第一频谱。在帕金森氏病中，静止性震颤可在活动期间暂时减少以稍加恢复(称为复发性震颤)；这可具有不同于指示静止性震颤的频谱的单独指示频谱。肌张力障碍震颤是不规则且急促的，其产生与一致的帕金森震颤不同的频谱。类似于本文先前(具体地讲是参考图10)描述的那些方法的方法可提供该行为的定量数据，以检测指示不同类型震颤的频谱。
本文先前描述的致动器组件的机械顺应性表面的位移可用于除了震颤之外的物理现象的肌肉运动损害评估。例如，可通知受试者102(图1)在致动器组件106(图1)上执行目标定向移动，并且可评估各种运动学，诸如反应时间、移动精度以及速度和加速度。
图11示出了用于人类受试者的振动检测的阈值。在类似于图1和图2中所示的设置的设置中，可基于图11中所示的典型检测阈值来设置触觉感知缺陷的评估。例如，在曲线1102处示出人类感知的阈值。实验设置的一个示例将是让受试者102指示在刺激试验期间是否存在信号，其中刺激信号的频率和由此类刺激生成的皮肤压痕的量根据曲线1102(正常或未受损的人类检测阈值)来指示。在一些刺激试验中将存在刺激信号，而在一些试验中将不存在所述信号。为了分析，研究人员可以任何给定的振动触觉频率量化参与者成功检测刺激的存在所需的触觉位移阈值。可通过将结果分别与曲线1104和1106进行比较来检测麦斯纳氏小体或潘申尼小体中的缺陷。
图12示出了在不同时间对人类受试者采取的测量。在时间T0处采取的测量可能不足以指示疾病，因为敏感度发生在较低的检测阈值处。相比之下，在时间T1处(在疾病进展之后)，敏感度可能恶化(例如，需要更大的皮肤压痕才能进行检测)。稍后，在时间T2处，敏感度进一步降低。
如本文先前所提及，特别是在震颤的分析和诊断期间，解释与震颤无关的环境振动可能十分重要。根据一些实施方案，可提供用于检测和解释此类环境振动的系统。图13示出了根据一些实施方案的来自振动捕获的信号流。信号处理1300的输入可包括所测量的振动或震颤axyz。在一些具体实施和测试环境中，可能发生环境振动；例如，一些振动源可为人体所固有的(心脏、肺、肠道等)，并且根据实施方案的系统和方法可在后续分析中识别并解释这些振动。因此，此类环境振动a环境也被提供给信号处理1300。其他输入包括所测量振动的时间T、所测量振动的频率F、位移dxyz和其他信号。
患者所经历的振动(a患者)的量度可通过从由致动器组件106或206测量的振动中减去环境振动(a环境)来计算，注意如上所述，a患者具有基于例如重力方向的关联(x,y,z)参考坐标系，以及关联环境振动，即，a患者＝axyz–a环境。这在图13中以总和1302(例如，通过减去采样的时域数据)示出。在另选的实施方案中，可使用根据公式(1)的上述振动信号的快速傅里叶变换(FFT)在频域中进行减法：
F(a患者)＝F(axyz)–F(a环境) (1)
可使用信号处理和融合进行信号处理并增强用于信号分析的各种信号输入。在框1304处，该处理和融合的示例可为取信号平均和应用频率特定滤波器以移除、增强信号的频率内容。信号分析1308可包括计算震颤的平均频率(可在框1306处找到)。还可确定震颤频率和强度的变化。可在1310处提供报告。
在一些实施方案中，处理电路800可基于震颤的数据采集(例如，基于axyz与T数据，它们作为上面框1300的输入)来计算统计值。另选地，该数据可以图形方式显示为在离散时间样本处出现的离散数据点(数字序列)。该数字序列被划分成数据帧。在每个帧中，处理电路800可计算震颤频率或对多个帧上的结果进行功率比较。另选地，处理电路800可生成从t＝0(或n＝0)连续移动到数据结束的移动滤波器并计算滑动平均震颤频率。进行上述操作的技术包括傅里叶变换、小波变换或其他变换方法。将帧数据与来自相同会话或来自数天、数月或数年前的数据进行比较，以比较震颤统计值。
计算系统
图14是根据示例性实施方案示出计算机系统1400的示例性形式的机器的框图，在该计算机系统内可执行指令集或指令序列以使得机器执行本文所讨论的方法中的任一种方法。在一些实施方案中，可使用计算机系统1400的不同实例化来实现致动器组件106(图1)、临床医生设备110、反馈设备114或系统100(图1)的其他元件的功能的全部或部分。在另选的实施方案中，机器作为独立设备操作或者可连接(例如，联网)到其他机器。在联网部署中，机器可在服务器-客户端网络环境中以服务器或客户端机器的能力操作，或者其可在对等(或分布式)网络环境中用作对等机器。机器可以是个人计算机(PC)、平板电脑、混合平板电脑、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络设备、网络路由器、交换机或桥接器，或能够(顺序地或以其他方式)执行指定该机器要采取的动作的指令的任何机器。此外，虽然仅示出了单个机器，但术语“机器”还应被视为包括单独地或联合地执行一个(或多个)指令集以执行本文所讨论的方法中的任一种或多种方法的机器的任何集合。
示例性计算机系统1400包括经由链路1408(例如，总线)彼此通信的至少一个处理器1402(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者、处理器内核、计算节点等)、主存储器1404和静态存储器1406。计算机系统1400还可包括视频显示单元1410、数字字母混合输入设备1412(例如，键盘)和用户界面(UI)导航设备1414(例如，鼠标)。在一个示例中，视频显示单元1410、输入设备1412和UI导航设备1414结合到触摸屏显示器中。计算机系统1400可另外包括存储装置1416(例如，驱动单元)、信号生成设备1418(例如，扬声器)、网络接口设备1420和一个或多个传感器(未示出)，诸如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计或其他传感器。
存储装置1416包括非暂态机器可读介质1422，在该非暂态机器可读介质上存储有体现或由本文所述的方法或功能中的任何一者或多者利用的一组或多组数据结构和指令1424(例如，软件)。指令1424还可在其由计算机系统1400执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器1404、静态存储器1406和/或处理器1402内，其中主存储器1404、静态存储器1406和处理器1402也构成机器可读介质。
虽然机器可读介质1422在示例性实施方案中被示出为单个介质，但术语“机器可读介质”可包括存储一个或多个指令1424的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”还应被视为包括能够存储、编码或携带用于由机器执行的指令并使得机器执行本公开的方法中的任何一者或多者的任何有形介质，或者能够存储、编码或携带由此类指令利用或与此类指令相关联的数据结构的任何有形介质。因此，术语“机器可读介质”应视为包括但不限于固态存储器以及光学和磁性介质。机器可读介质的具体示例包括非易失性存储器，包括但不限于例如：半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM))和闪存存储器设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用光盘只读存储器(DVD-ROM)盘。
还可利用多个熟知的传输协议(例如，超文本传输协议(HTTP))中的任一者，经由网络接口设备1420使用传输介质通过通信网络1426传输或接收指令1424。通信网络的示例包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网、移动电话网络、普通老式电话(POTS)网络和无线数据网络(例如，Wi-Fi、3G和4G长期演进(LTE)/高级LTE(LTE-A)或WiMAX网络)。术语“传输介质”应被视为包括能够存储、编码或携带用于由机器执行的指令的任何无形介质，并且包括数字或模拟通信信号或其他无形介质，以便于此类软件的通信。
在不脱离本发明的范围和实质的前提下，本发明的各种变型和更改对本领域的技术人员而言将显而易见。应当理解，本发明并非意图不当地限制于本文所示出的示例性实施方案和实施例，并且上述实施例和实施方案仅以举例的方式提出，而且本发明的范围旨在仅受下面本文所示出的权利要求书的限制。

Claims (8)

1.一种用于测量周围神经损害的装置，所述装置包括：
外壳，所述外壳包括机械顺应性表面；
致动器，所述致动器能够从所述外壳的外表面触及并接触所述外壳的所述机械顺应性表面，所述致动器被配置成经由所述机械顺应性表面向与所述外壳接触的皮肤表面传送刺激信号；以及
处理电路，所述处理电路被配置成：
控制所述致动器以生成所述刺激信号，
从受试者接收对所述刺激信号的响应，以及
基于所接收的响应，形成关于神经失能的诊断。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括加速度计，其中，为了接收对所述刺激信号的响应，所述处理电路被配置成从所述加速度计接收振动测量。
3.根据权利要求2所述的装置，所述装置还包括存储器，并且其中所述处理电路被进一步配置成在所述存储器中记录从所述加速度计接收的所述振动测量以及日期信息、时间信息、刺激信息、协议信息、或受试者识别信息、或与所接收的响应相关联的受试者响应信息中的一个或多个。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述刺激信号是振动信号，并且其中所述处理电路被配置成接收基于所述振动信号的振幅或相位中的至少一者的刺激信息。
5.一种系统，所述系统包括：
外壳，所述外壳包括机械顺应性表面；
致动器组件，所述致动器组件能够从所述外壳的外表面触及并接触所述外壳的所述机械顺应性表面，所述致动器组件包括致动器，所述致动器被配置成经由所述外壳的所述机械顺应性表面向与所述外壳接触的皮肤表面传送刺激信号；
临床医生设备；
处理电路，所述处理电路被配置成控制所述致动器以生成所述刺激信号；
反馈设备，所述反馈设备被配置成：
从受试者接收对被传送至皮肤表面的所述刺激信号的响应；以及
向所述临床医生设备提供反馈；并且
其中，所述临床医生设备被配置成：
向所述致动器组件的所述处理电路提供测试输入；以及
从所述反馈设备接收针对每个相应的测试输入的相应的响应，其中所述处理电路被配置成从所述受试者接收对所述刺激信号的响应。
6.根据权利要求5所述的系统，其中为了传送所述刺激信号，所述致动器被配置成主要在垂直于所述机械顺应性表面的轴线上传送所述刺激信号。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述刺激信号包括振动信号，并且其中所述处理电路还被配置成基于所述振动信号的振幅或相位中的至少一者来记录受试者响应信息和刺激信息。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的系统，其中所述刺激信号具有由测试协议提供的频率、振幅或相位。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11751799B1 (en) * 2023-02-08 2023-09-12 Lanny Leo Johnson Methods and systems for diagnosing cognitive conditions

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5363859A (en) * 1990-01-24 1994-11-15 Topical Testing, Inc. Tactile testing device and methods
CN205268525U (zh) * 2015-07-20 2016-06-01 广州博什康医疗设备有限公司 一种多触点能量肌肉刺激仪
CN106175761A (zh) * 2016-09-22 2016-12-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种同步检测触觉刺激力和肌电信号的触觉检测装置
WO2018134996A1 (ja) * 2017-01-23 2018-07-26 株式会社飛鳥電機製作所 皮膚感覚閾値の測定装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5002065A (en) * 1988-04-20 1991-03-26 Link Performance And Recovery Systems Vibratory screening or diagnostic systems
US8425429B2 (en) * 2006-05-26 2013-04-23 The University Of North Carolina At Chapel Hill Devices, systems and methods for vibrotactile stimulation and non-invasive neurological screening
US20120220892A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 The University Of Utah Vibrometers, vibrometric systems, and methods for measuring sensory threshold
US9080918B2 (en) * 2012-09-11 2015-07-14 Syntouch Llc Compliant tactile sensor with fluid-filled, sponge-like material
KR102306064B1 (ko) * 2014-02-14 2021-09-30 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 가속도계 데이터를 사용하는 활동 인식
US9717644B2 (en) * 2014-12-22 2017-08-01 John H. Shadduck Wearable sensing and actuator systems, and methods of use
GB2538506B (en) * 2015-05-18 2018-10-31 Bu Innovations Ltd A device, system and method for vibration sensitivity assessment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5363859A (en) * 1990-01-24 1994-11-15 Topical Testing, Inc. Tactile testing device and methods
CN205268525U (zh) * 2015-07-20 2016-06-01 广州博什康医疗设备有限公司 一种多触点能量肌肉刺激仪
CN106175761A (zh) * 2016-09-22 2016-12-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种同步检测触觉刺激力和肌电信号的触觉检测装置
WO2018134996A1 (ja) * 2017-01-23 2018-07-26 株式会社飛鳥電機製作所 皮膚感覚閾値の測定装置

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