TW201402069A - 穿戴型姿態動態感測裝置 - Google Patents
穿戴型姿態動態感測裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201402069A TW201402069A TW101124120A TW101124120A TW201402069A TW 201402069 A TW201402069 A TW 201402069A TW 101124120 A TW101124120 A TW 101124120A TW 101124120 A TW101124120 A TW 101124120A TW 201402069 A TW201402069 A TW 201402069A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- limb
- sensing device
- module
- subject
- conductive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本發明是一種穿戴型姿態動態感測裝置，其穿戴於受試者的肢體，以檢測肢體的動態生理訊號。此感測裝置包含感測模組、傳輸模組及穩定模組。感測模組接觸於肢體，且具有導電紡織品、電極及非導電基材。導電紡織品用以在肢體運動時，拉伸或回復而產生對應的電阻值。電極連接至導電紡織品，用以接收導電紡織品產生的電阻值。非導電基材承載導電紡織品及電極。傳輸模組連接至感測模組的電極，用以傳輸電極接收自導電紡織品產生的電阻值。穩定模組連接至感測模組的基材，用以維持感測模組於肢體。
Description
本發明攸關一種姿態動態感測裝置。更詳細地說，本發明是關於一種穿戴型姿態動態感測裝置。
隨著社會逐漸邁入高齡化，行動障礙、感覺遲緩或智力退化造成行動不便的患者逐年增加。以罹患關節疼痛的病患為例，臨床上，此病患需透過關節屈曲練習進行復健。復健時，不易測量病患肢體的運動，需仰賴有經驗的醫師或復健師利用量角器多次測量，才能得到精確的資料，以瞭解病患肢體的運動能力。在前述練習，需要經過繁瑣的測量及評估，且醫師或復健師大多是以一對多的方式替病患進行復健。所述種種因素造成了病患未能獲得完善且省時的照顧與服務，病患容易失去耐心，進而影響復健的效果。另外，在姿態矯正訓練中，也遭遇到和關節屈曲練習同樣的問題。
為了解決上述問題，目前市面上已出現許多相關產品。舉例來說，Nenadic等人在2011年利用含碳油墨塗佈在平板上，而使用平板測量手肘的彎曲角度。然而，由於平板質地堅硬，Nenadic等人提出的方案並不適宜用來測量肢體的運動。詳情請參考，P.T.Wang,C.E.King,A.H.Do,Z.Nenadic,Medical Engineering & Physics,Vol.33,pp.546-552,2011。又舉例來說，Yeo等人在2011年使用光學線性編碼器，來測量手肘的彎曲角度。但是光學線性編碼器質地堅硬，且須額外搭配訊號傳輸器進行連結，Yeo等人提出的方案仍有待改善的空間。詳情請參考，C.K.Lim,Z.Luo,I.M.Chen,S.H.Yeo,Sensors and Actuators A,Vol.166,pp.125-132,2011。再舉例來說，
Rossi等人在2004年提出利用含碳橡膠來測量手肘或膝蓋的彎曲角度。但是，含碳橡膠的應變與對應的電阻間存在著遲滯現象，無法呈現肢體的彎曲角度。詳情請參考，F.Lorussi,W.Rocchia,E.P.Scilingo,A.Tognetti,D.Rossi,IEEE Sensors Journal,Vol.4,No.6,pp.807-818,2004。更舉例來說，Sung等人在2004年利用不鏽鋼纖維及彈性纖維編織成彈性導電繩，並透過彈性導電繩拉伸或回復時，彼此相互摩擦而產生電阻的變化。但是，彈性導電繩的應變與對應的電阻關係不易再現，也無法呈現肢體的彎曲角度。詳情請參考，M.Sung,K.Jeong,G.Cho,Lecture Notes in Computer Science,Vol.5612,pp.784-792,2009。
從上述說明，可以瞭解到，雖然上揭相關產品已應用在測量肢體的運動，但此等產品仍存在著許多問題，而影響應用性。因此，確實有必要設計一種新穎的姿態動態感測裝置，此感測裝置，相較於相關產品，更適合用在測量肢體的運動。而且，此感測裝置能即時且準確地測量肢體的運動，帶給像是關節屈曲練習或姿態矯正訓練等相關療程絕佳的效率。
本發明之目的是在提出一種姿態動態感測裝置。此感測裝置透過導電紡織品在肢體的運動時，拉伸或回復來產生對應的電阻值，而能即時且準確地測量肢體的運動。相較於目前相關產品，此感測裝置更適合用在測量肢體的運動。一旦此感測裝置應用於譬如關節屈曲練習或姿態矯正訓練等相關的療程，其會帶來絕佳的效率。
於是，為實現前述及/或其他目的，本發明提供一種穿戴型姿態動態感測裝置，係穿戴於受試者的肢體，以檢測受試者之肢體的動態生理訊號，
此感測裝置，包含有：感測模組，係接觸於受試者的肢體，且具有導電紡織品、電極及非導電基材，其中，導電紡織品係提供用以在受試者之肢體的運動時，拉伸或回復而產生對應的電阻值，電極係連接至導電紡織品，用以接收導電紡織品產生的電阻值，非導電基材係承載導電紡織品及電極；傳輸模組，係連接至感測模組的電極，用以傳輸電極接收自導電紡織品產生的電阻值；以及穩定模組，係連接至感測模組的非導電基材，用以維持感測模組於受試者的肢體。
於本發明中，由於導電紡織品是提供用以在受試者之肢體的運動時，拉伸或回復而產生對應的電阻值，因此本發明之感測裝置藉由所述對應的電阻值即時且準確地檢測受試者之肢體的動態生理訊號，而測量肢體的運動。而且，本發明之感測裝置應用於像是關節屈曲練習或姿態矯正訓練等相關的療程時，更可以帶來絕佳的效率。
請參閱第一、二圖，其繪示著本發明一較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置。此較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置係穿戴於受試者的肢體，以檢測受試者之肢體的動態生理訊號。如第一、二圖所示，此較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置包含有感測模組(1)、傳輸模組(2)、穩定模組(3)及分析模組(4)。
感測模組(1)是接觸於受試者的肢體。一般來說，感測模組(1)是直接貼附在肢體上，或是直接貼附在肢體上的物件，例如：衣服、褲子或
襪子。如第一圖所示，感測模組(1)具有導電紡織品(11)、電極(12)及非導電基材(13)。
導電紡織品(11)是提供用以拉伸或回復而產生對應的電阻值。其中，本文的用語「拉伸」是指導電紡織品(11)受外力作用下自原有長度延伸到一長度；本文的用語「回復」是指導電紡織品(11)於外力釋放時自延伸後的長度回歸到原有長度。因此，於此較佳實施例，導電紡織品(11)是提供用以在受試者之肢體的運動時，拉伸或回復而產生對應的電阻值。導電紡織品(11)最好是沿著受試者的肢體。這樣一來，當受試者的肢體彎曲時，導電紡織品(11)將受制地拉伸，而產生對應的電阻值；相反地，當受試者的肢體回復到原來的姿態時，導電紡織品(11)將受制地回復，而另產生對應的電阻值。藉由所述二對應的電阻值就能檢測出受試者之肢體的動態生理訊號，而測量肢體的運動。所述動態生理訊號包含受測者之肢體的彎曲角度、彎曲次數、彎曲頻率或彎曲時間。
導電紡織品(11)是用在受試者之肢體的運動，其伸長率一般約為0至300%即以足夠(此處的「伸長率」是指延伸後的長度扣除原有長度的差相對於原有長度的比例)。基於上述情況，導電紡織品(11)產生之對應的電阻值具有約為10-3至103 Ω/%的變化率，而此處的「變化率」是指延伸後產生之對應的電阻值扣除原有長度產生之對應的電阻值的差相對於伸長率的比例。導電紡織品(11)可以是彈性纖維以及導電纖維透過一般紡織工業技藝編織而成。另外，也可以將彈性纖維及導電纖維編織成不同的形態，像是一次元紗線繩索、二次元織品、三次元織品等任一形態的實心或中空結構的紡織品。彈性纖維可以是聚氨酯彈性纖維(如：市售的Lycra®彈性
纖維)，但不限於此。導電纖維可以是金屬纖維、鍍有金屬的纖維、碳纖維或有機導電纖維，但不限於此。
電極(12)是連接至導電紡織品(11)，用以接收導電紡織品(11)產生的電阻值。電極(12)最好是金屬材質製成，但不限於何種金屬材質。
非導電基材(13)是承載導電紡織品(11)及電極(12)，用來在受試者之肢體的運動時，減少導電紡織品(11)和肢體間的摩擦。如此一來，可以保護肢體不受到外傷，且更可避免導電紡織品(11)摩擦損壞。因此，非導電基材(13)最好是具有低摩擦係數，像是板材(如：市售的PTFE薄板)或薄膜均為適用的例子。
如第一圖所示，傳輸模組(2)是連接至感測模組(1)的電極(12)，用以傳輸電極(12)接收自導電紡織品(11)產生的電阻值。傳輸模組(2)可以是可水洗且防電磁波干擾的導線，但不限於此。然而，關於可水洗且防電磁波干擾的導線在中華民國發明專利公告號I282559已詳細地敘述，在此不再贅述。另一方面，於一些可能實現的實施例，傳輸模組(2)也可能以無線傳輸系統替代前述的導線，無線地連接至感測模組(1)的電極(12)，用以傳輸電極(12)接收自導電紡織品(11)產生的電阻值。
如第一、二圖所示，穩定模組(3)是連接至感測模組(1)的非導電基材(13)，用以維持感測模組(1)於受試者的肢體。穩定模組(3)具有固定元件(31)以及張力調整元件(32)。
固定元件(31)可以是縫製貼合在非導電基材(13)的二端，用以貼合於受試者的肢體並固定感測模組(1)。固定元件(31)可以是，但不限於，紡織品、塑膠或橡膠等材質製成。於此較佳實施例，固定元件(31)
是帶狀梭織綿布織品。另外，受試者能夠透過調整固定元件(31)的長度、寬度，使得此穿戴型姿態動態感測裝置能貼合且舒適地穿戴於其肢體。
張力調整元件(32)是設置於固定元件(31)，用以調整固定元件(31)的張力，使得固定元件(31)穩定地貼合受試者的肢體。張力調整元件(32)可以是黏扣帶或扣帶，但不限於此。一般來說，黏扣帶有公黏扣帶及母黏扣帶，用以彼此相互黏扣在一起，藉此固定元件(31)將穩定地貼合受試者的肢體。
分析模組(4)是連接至傳輸模組(2)，用以接收自傳輸模組(2)接收的電阻值並分析轉換成動態生理訊號。
請參閱第三圖，其繪示著此較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置穿戴於受試者之肢體的示意圖。於第三圖中，所述的肢體為手肘。另外，此較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置也可以穿戴於受試者的足踝或膝蓋。
請參閱第四至六圖，其分別說明著此較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置穿戴於受試者之手肘、膝蓋及足踝連續彎曲後產生的動態生理訊號。明顯地看出，此較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置能即時且精確地測量受試者之肢體的彎曲角度、彎曲頻率、彎曲時間及彎曲次數。更重要的是，此較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置具有絕佳的再現性。
基於上述較佳實施例的說明，本發明之穿戴型姿態動態感測裝置藉由導電紡織品(11)在肢體的運動時，拉伸或回復來產生對應的電阻值，而能即時且準確地測量肢體的運動。此感測裝置應用於像是關節屈曲練習或姿態矯正訓練等相關的療程時，其會帶來絕佳的效率與再現性，相較於目
前相關產品，此感測裝置更為適合用在測量肢體的運動。
顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求項之範圍內加以理解，除了上述詳細的描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。
(1)‧‧‧感測模組
(11)‧‧‧導電紡織品
(12)‧‧‧電極
(13)‧‧‧非導電基材
(2)‧‧‧傳輸模組
(3)‧‧‧穩定模組
(31)‧‧‧固定元件
(32)‧‧‧張力調整元件
(4)‧‧‧分析模組
第一圖係一示意圖，其繪示著本發明一較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置的感測模組、傳輸模組及分析模組的組合。
第二圖係一示意圖，其繪示著上述較佳實施例之穿戴型姿態動態感測裝置的穩定模組。
第三圖係一示意圖，其繪示著上述較佳實施例的穿戴型姿態動態感測裝置穿戴於受試者的手肘。
第四至六圖係分析圖，其顯示著上述較佳實施例的穿戴型姿態動態感測裝置分別穿戴於受試者的手肘、膝蓋及足踝連續彎曲後產生的動態生理訊號。
(11)‧‧‧導電紡織品
(13)‧‧‧非導電基材
(2)‧‧‧傳輸模組
(31)‧‧‧固定元件
(32)‧‧‧張力調整元件
(4)‧‧‧分析模組
Claims (10)
- 一種穿戴型姿態動態感測裝置，係穿戴於受試者的肢體，以檢測該受試者之肢體的動態生理訊號，而該感測裝置，係包括：感測模組，係接觸於該受試者的肢體，且具有導電紡織品、電極及非導電基材，其中，該導電紡織品係提供用以在該受試者之肢體的運動時，拉伸或回復而產生對應的電阻值，該電極係連接至該導電紡織品，用以接收該導電紡織品產生的電阻值，該非導電基材係承載該導電紡織品及該電極；傳輸模組，係連接至該感測模組的電極，用以傳輸該電極接收自該導電紡織品產生的電阻值；以及穩定模組，係連接至該感測模組的非導電基材，用以維持該感測模組於該受試者的肢體。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，更包括：分析模組，係連接至該傳輸模組，用以接收自該傳輸模組接收的電阻值並分析轉換成該動態生理訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該導電紡織品含有彈性纖維以及導電纖維。
- 如申請專利範圍第3項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該彈性纖維係為聚氨酯彈性纖維。
- 如申請專利範圍第3項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該導電纖維係為金屬纖維、鍍有金屬的纖維、碳纖維或有機導電纖維。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該傳輸模 組係為可水洗且防電磁波干擾的導線。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該對應的電阻值具有為10-3至103 Ω/%的變化率。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該穩定模組具有固定元件以及張力調整元件，該固定元件係設置於該非導電基材的二端，用以貼合於該受試者的肢體並固定該感測模組，該張力調整元件係設置於該固定元件，用以調整該固定元件的張力。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該非導電基材具有低摩擦係數。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴型姿態動態感測裝置，其中該動態生理訊號係選自於由該受測者之肢體的彎曲角度、彎曲次數、彎曲頻率及彎曲時間所組成的群組。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101124120A TWI491379B (zh) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | 穿戴型姿態動態感測裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101124120A TWI491379B (zh) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | 穿戴型姿態動態感測裝置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201402069A true TW201402069A (zh) | 2014-01-16 |
| TWI491379B TWI491379B (zh) | 2015-07-11 |
Family
ID=50345311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101124120A TWI491379B (zh) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | 穿戴型姿態動態感測裝置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI491379B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI580397B (zh) * | 2014-04-16 | 2017-05-01 | Taiwan Textile Res Inst | Array Network Sensing System for Sensing Body Surface Physiological Signals |
| TWI638280B (zh) * | 2016-07-15 | 2018-10-11 | 宏達國際電子股份有限公司 | 自動配置感測器的方法、電子設備及記錄媒體 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI679557B (zh) | 2018-05-14 | 2019-12-11 | 國立臺灣師範大學 | 適應性運動姿態感測系統與方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4715235A (en) * | 1985-03-04 | 1987-12-29 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Deformation sensitive electroconductive knitted or woven fabric and deformation sensitive electroconductive device comprising the same |
| TWI274577B (en) * | 2005-03-17 | 2007-03-01 | Univ Feng Chia | Wearable physiological measurement system |
| TW201117768A (en) * | 2009-11-20 | 2011-06-01 | Univ Feng Chia | Smart clothing for motion physiology measurement and dynamical stable apparatus thereof |
-
2012
- 2012-07-04 TW TW101124120A patent/TWI491379B/zh active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI580397B (zh) * | 2014-04-16 | 2017-05-01 | Taiwan Textile Res Inst | Array Network Sensing System for Sensing Body Surface Physiological Signals |
| TWI638280B (zh) * | 2016-07-15 | 2018-10-11 | 宏達國際電子股份有限公司 | 自動配置感測器的方法、電子設備及記錄媒體 |
| US11341776B2 (en) | 2016-07-15 | 2022-05-24 | Htc Corporation | Method, electronic apparatus and recording medium for automatically configuring sensors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI491379B (zh) | 2015-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101722064B1 (ko) | 스트레쳐블 스트레인 센서 및 이를 이용한 생체 신호의 감지 방법 | |
| JP5536943B2 (ja) | 運動検出システム | |
| JP5413561B2 (ja) | 感圧導電糸および生体情報測定用被服 | |
| JP6325482B2 (ja) | 静電容量型センサシート及びセンサ装置 | |
| RU2649376C2 (ru) | Датчики | |
| WO2015156174A1 (ja) | センサ装置 | |
| Abro et al. | Development of a smart garment for monitoring body postures based on FBG and flex sensing technologies | |
| JP2009511135A5 (zh) | ||
| JP5432513B2 (ja) | 生体信号測定装置 | |
| KR101346769B1 (ko) | 생체신호 측정용 스마트 의복의 접속구조 | |
| TWI491379B (zh) | 穿戴型姿態動態感測裝置 | |
| US20190298219A1 (en) | Electrode Belt Device for Measuring Bio-Signal | |
| KR101322838B1 (ko) | 카본블랙이 함유된 압전센서 제조방법 | |
| CN105266817A (zh) | 一种基于织物传感器的上肢功能运动监测系统及方法 | |
| WO2018047842A1 (ja) | 生体情報計測用プローブ、及び、生体情報計測装置 | |
| KR101693306B1 (ko) | 인덕턴스기반 인장 센서와 이를 적용한 생체신호 측정 센서 및 그 의류 | |
| Mokhlespour Esfahani et al. | Novel printed body worn sensor for measuring the human movement orientation | |
| JP2018096870A (ja) | 動作計測装置、及び、動作計測用部材 | |
| CN103211592B (zh) | 放置心电测量电极的装置及心电图仪 | |
| Fay et al. | Wearable Carbon Nanotube‐Spandex Textile Yarns for Knee Flexion Monitoring | |
| WO2020148829A1 (ja) | センサ用材料、センサ素子、被服、測定装置、監視システム、およびプログラム | |
| TW201343134A (zh) | 穿戴型呼吸生理量測裝置 | |
| CN209916006U (zh) | 一种运动姿态监测器 | |
| JP6505164B2 (ja) | 静電容量型センサシート及びセンサ装置 | |
| Hossain et al. | An IoT-enabled electronic textile-based flexible body sensor network for real-time health monitoring in assisted living during pandemic |