【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于傳感器，具體涉及一種硬度傳感器及使用其的皮膚硬度檢測裝置。
技術(shù)介紹
1、目前，對于皮膚硬度的評估是判斷皮膚健康和疾病的重要指標(biāo)之一。由于人體皮膚的復(fù)雜性，硬度的評估一直缺少一個客觀的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的檢測方法是通過臨床醫(yī)生的觸診來實現(xiàn)的，由此帶來諸多局限。而可穿戴柔性傳感器有望為病情診斷和后期康復(fù)開辟新的方法。但由于硬度需要同時涉及應(yīng)力與應(yīng)變的測量，通常情況下兩者的響應(yīng)會受到彼此的干擾，并且應(yīng)力傳感器的低靈敏度也限制了對于微小應(yīng)變的區(qū)分。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
2、為了解決現(xiàn)有硬度傳感器存在的問題，促進(jìn)皮膚硬度的快速、便捷測量與分析，本專利技術(shù)設(shè)計了一種柔性傳感器多模態(tài)協(xié)同檢測的硬度傳感器及使用其的皮膚硬度檢測裝置。
3、具體的，本專利技術(shù)提供了一種硬度傳感器，包括：
4、柔性壓阻陣列、柔性電容傳感器、彈性封裝體；
5、所述彈性封裝體包括凸塊、凹塊、間隔物，其中，
6、所述柔性壓阻陣列安裝在所述凸塊的中間部位，所述柔性電容傳感器安裝在所述凹塊的中間部位，所述凸塊的兩側(cè)和所述凹塊的兩側(cè)通過所述間隔物連接，所述柔性壓阻陣列與所述柔性電容傳感器位置相對且被所述間隔物中部的中空間隙隔開。
7、進(jìn)一步地，所述柔性壓阻陣列包括：
8、上電極層、傳感層、下電極層；
9、所述上電極層朝向下電極層的表面設(shè)置縱置導(dǎo)線，所述下電極層朝向上電極層的表面設(shè)置橫置導(dǎo)
10、進(jìn)一步地，所述傳感層的微結(jié)構(gòu)由蟬翼表面二次倒模制成，一次倒模時將環(huán)氧樹脂的ab膠以3：1的比例均勻混合3分鐘并脫氣后，放置在室溫下12小時等待固化，二次倒模時將基固化劑比10：1的pdms與質(zhì)量比12:1的碳納米管分散液均勻混合20分鐘后，放置在真空箱中脫氣并以80度加熱2小時固化制成。
11、進(jìn)一步地，所述柔性電容傳感器包括：
12、上電極層、介電層、下電極層。
13、進(jìn)一步地，所述上電極層和下電極層均為由pet/ito構(gòu)成的電極層，所述介電層采用蟬翼表面倒模制成的微結(jié)構(gòu)。
14、進(jìn)一步地，所述介電層采用離子凝膠作為附著的介電材料，制備方法如下：
15、將1克聚乙烯醇溶解在9克去離子水中并在90℃下攪拌2小時直至其完全溶解；
16、將溶液冷卻至50℃后，將0.8ml?h3po4加入聚乙烯醇溶液中并攪拌1小時；
17、將pva/h3po4溶液澆鑄在所述微結(jié)構(gòu)表面并在24℃下固化24小時成型。
18、進(jìn)一步地，通過控制按壓時所述柔性壓阻陣列與柔性電容傳感器之間的距離以實現(xiàn)對應(yīng)變的控制。
19、本專利技術(shù)還提供了一種皮膚硬度檢測裝置，包括：
20、如上所述的硬度傳感器；
21、與所述硬度傳感器的輸出端連接的單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
22、與所述單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接的上位機(jī)。
23、本專利技術(shù)還提供了一種皮膚硬度檢測方法，使用如上所述的皮膚硬度檢測裝置，包括：
24、將所述硬度傳感器通過所述凹塊佩戴在測試者的手指上，凸塊面向待測者的待測皮膚；
25、按壓所述待測皮膚使得所述柔性電容傳感器測量出的硬度傳感器形變達(dá)到預(yù)設(shè)值；
26、通過所述柔性壓阻性陣列測量應(yīng)力在所述按壓過程中的變化，生成電流信號的時間序列，通過所述單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將所述時間序列發(fā)送給上位機(jī)；
27、通過timesnet神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取所述電流信號的時間序列的特征，根據(jù)所述特征進(jìn)行硬度檢測。
28、進(jìn)一步地，所述通過timesnet神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取所述電流信號的時間序列的特征，根據(jù)所述特征進(jìn)行硬度檢測，包括：
29、將所述時間序列進(jìn)行增強(qiáng)處理作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，包括：下采樣、翻轉(zhuǎn)序列數(shù)值的正負(fù)、增加噪聲以擴(kuò)充時間序列數(shù)據(jù)并提高模型的泛化能力；以7：3的比例將時間序列數(shù)據(jù)隨機(jī)分為訓(xùn)練集和驗證集，按照軟、較軟、硬、較硬四個標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注；
30、采用基于transformer框架的timesnet模型對輸入的16組時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，輸入的batchsize大小為16，訓(xùn)練100個epoch；其中timesnet模型特征提取的步驟如下：(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：將時間序列數(shù)據(jù)劃分為固定長度的窗口，并將其轉(zhuǎn)換為適合模型輸入的二維矩陣；(2)卷積層(cnn)特征提取：將時間序列數(shù)據(jù)輸入到卷積層中，通過一系列卷積核提取不同尺度的特征以捕捉時間序列數(shù)據(jù)中的局部模式和特征；(3)池化層：在卷積層之后，通過最大池化操作來減少特征的維度，提取出窗口內(nèi)的最顯著特征；(4)循環(huán)層(rnn)特征提取：通過將池化層的輸出輸入到循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，捕捉時間序列數(shù)據(jù)的時序信息，建模序列之間的依賴關(guān)系，并提取出更高級別的特征；(5)全局池化層：在循環(huán)層之后，使用全局池化層來進(jìn)一步減少特征的維度，提取整個時間序列的全局特征；(6)全連接層：將全局池化層的輸出連接到全連接層，通過激活函數(shù)和權(quán)重矩陣的運(yùn)算來進(jìn)行非線性映射，得到最終的特征表示；(7)分類層：將全連接層的輸出輸入到分類層中，使用softmax函數(shù)進(jìn)行分類，輸出時間序列數(shù)據(jù)所屬的類別；
31、使用上述訓(xùn)練完成的參數(shù)進(jìn)行分類；
32、將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最終輸出的分類結(jié)果參數(shù)通過上位機(jī)顯示。
33、本專利技術(shù)的優(yōu)點在于：
34、1、有效解決了傳統(tǒng)硬度檢測設(shè)備笨重、可穿戴性差的問題。
35、2、本專利技術(shù)的硬度檢測系統(tǒng)在不借助機(jī)械臂等大型設(shè)備的前提下，實現(xiàn)了對于物體硬度的精確分類，依托于高靈敏度的柔性壓阻陣列，模量的分類可在微小的應(yīng)變量下區(qū)分，為臨床觸診和居家康復(fù)監(jiān)測提供了可能性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種硬度傳感器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
8.一種皮膚硬度檢測裝置，其特征在于，包括：
9.一種皮膚硬度檢測方法，使用權(quán)利要求8所述的皮膚硬度檢測裝置，其特征在于，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種硬度傳感器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬度傳感器，其特征在于，
6.根據(jù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金葉璽，陳立國，申浩，袁德濤，
申請(專利權(quán))人：昆山昆博智能感知產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。