TW201431534A - 膝關節極心線量測方法 - Google Patents
膝關節極心線量測方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201431534A TW201431534A TW102104460A TW102104460A TW201431534A TW 201431534 A TW201431534 A TW 201431534A TW 102104460 A TW102104460 A TW 102104460A TW 102104460 A TW102104460 A TW 102104460A TW 201431534 A TW201431534 A TW 201431534A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- measuring
- angle
- measured
- seat
- knee joint
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本發明有關於一種膝關節極心線量測方法，其主要係令量測者坐於底座上之坐椅部，且依量測者腳部長度於坐椅部前端量測座之量測板上下移動調整移動板之位置，使得量測者即可將待量測之一腳置於量測板前端，且令腳掌踩踏於腳踏板上，由量測者操作讓動力源帶動該量測座轉動上升至與坐椅部同一角度位置進行歸零，再操作令動力源帶動量測座轉動下降至量測者膝蓋所能彎曲之最大角度，於此過程中即能藉由第一角度解碼器、長度量測器及第二角度解碼器所量測到的數據進行換算，而可算出量測者膝關節之極心線的相關數據；藉此，以達到非侵入式進行量測，且無放射性危險存在，並於量測上精密度較高，可立即獲得量測結果，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
Description
本發明係有關於一種膝關節極心線量測方法，尤其是指一種非侵入式進行量測，且無放射性危險存在，並於量測上精密度較高，可立即獲得量測結果，而在其整體施行使用上更增實用功效特性之膝關節極心線量測方法創新設計者。
按，膝關節是身體內最大的關節，其係由大腿骨、脛骨、腓骨和賸骨〔俗稱膝蓋骨〕幾塊骨頭所組成，支撐著人體的重量、膝蓋的屈曲和伸直。在大腿骨和脛骨之間有半月軟骨，厚約3-9毫米，這個軟骨的功能，就是吸收了來自外力的衝擊，並使膝關節能圓滑的進行活動，相當於靠墊的功能；此外，尚有幾條韌帶，負責膝關節的穩定及運動。
而人體膝關節之尺寸及其運動特性因人而異，同時會因為受傷、疾病、老化及手術等因素而產生變化；膝關節外傷是最常見的運動傷害之一，舉凡從簡單的走路、慢跑，到激烈的接觸運動〔如足、籃球、柔道等〕，均可能發生膝關節傷害的狀況。
於學理上，極心線〔或稱瞬心線〕是描述膝關節之運動特性最有效的方法；傳統量測人體膝關節極心線之方法，其係拍攝膝關節運動時之連續X光照片，然後從連續X光照片量測及計算出極心線〔或稱瞬心線〕。
然而，上述量測及計算極心線之方式，由於目前醫療單位尚無拍攝膝關節運動時之連續X光照片的專業設備，而若用一般醫院之X光攝影設備，則其於定位上極為不易，且需拍攝數十張連續X光照片，加上放射性計量，影像解析度及精度等因
素，使得此種傳統方法甚少被使用。
緣是，發明人秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構再予以研究改良，提供一種膝關節極心線量測方法，以期達到更佳實用價值性之目的者。
本發明之主要目的在於提供一種膝關節極心線量測方法，其主要係以非侵入式進行量測，且無放射性危險存在，並於量測上精密度較高，可立即獲得量測結果，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
本發明膝關節極心線量測方法之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：其主要係令量測者坐於底座上之坐椅部，且依量測者腳部長度於坐椅部前端量測座之量測板上下移動調整移動板之位置，使得量測者即可將待量測之一腳置於量測板前端，且令腳掌踩踏於腳踏板上，由量測者操作讓動力源帶動該量測座轉動上升至與坐椅部同一角度位置進行歸零，再操作令動力源帶動量測座轉動下降至量測者膝蓋所能彎曲之最大角度，於此過程中即能藉由第一角度解碼器、長度量測器及第二角度解碼器所量測到的數據進行換算，而可算出量測者膝關節之極心線的相關數據。
本發明膝關節極心線量測方法的較佳實施例，其中，第一角度解碼器所量測的角度定義為，其從第1個位置記錄到第i個位置，令量測板對稱中心與腳踏板旋轉軸心的高度差定義為δ，令第二角度解碼器所量測的角度定義為ψ，其從第1個位置記錄到第i個位置，令長度量測器所量測的位移定義為S，其從第1個位置記錄到第i個位置，令移動板在量測板上所能移動的最大長度定義為L，令第i個腳踏板旋轉軸心位置定義為A i ；
使得即可進行腳跟位移運算：
式中
[ i+1 D i ]為Rigid-Body Displacement Matrix將公式(2)~(4)代入(1)，即可求得
再予以計算極心：平面上某一點(Xp i ,Yp i )經由剛體位移矩陣運算後得到(Xp i+1,Yp i+1)，此點經矩陣運算前後此點固定不動，此點即為極心
矩陣乘開後可表示成下列表示式：Xp i+1=f 1(Xp i ,Yp i )
Yp i+1=f 2(Xp i ,Yp i )利用上述Rigid-Body Displacement Matrix求極心的特性因此，令Xp i =Xp i+1=f 1(Xp i ,Yp i )
Yp i =Yp i+1=f 2(Xp i ,Yp i )
解聯立求得(Xp i ,Yp i )即為第i點之極心，再將運算出之極心依序連線，即可得一極心線。
(1)‧‧‧底座
(11)‧‧‧坐椅部
(2)‧‧‧動力源
(21)‧‧‧傳動輪
(211)‧‧‧連動件
(3)‧‧‧量測座
(31)‧‧‧驅動輪
(32)‧‧‧量測板
(33)‧‧‧第一角度解碼器
(34)‧‧‧長度量測器
(35)‧‧‧移動板
(36)‧‧‧腳踏板
(37)‧‧‧第二角度解碼器
第一圖：本發明之立體結構示意圖
第二圖：本發明之前視結構示意圖
第三圖：本發明之量測座移動狀態示意圖
第四圖：本發明之移動板移動狀態示意圖
第五圖：本發明之使用量測狀態示意圖(一)
第六圖：本發明之使用量測狀態示意圖(二)
第七圖：剛體位移理論示意圖
第八圖：本發明之量測座標定義示意圖
為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成
之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：首先，請參閱第一圖本發明之立體結構示意圖及第二圖本發明之前視結構示意圖所示，本發明主要係於一底座(1)上設有坐椅部(11)，且於該底座(1)設有動力源(2)，該動力源(2)可為步進馬達，並於坐椅部(11)外側設有傳動輪(21)，於動力源(2)與傳動輪(21)間則以連動件(211)予以連結帶動，另於該坐椅部(11)前端組設有量測座(3)，該量測座(3)外側對應傳動輪(21)設有驅動輪(31)，且於驅動輪(31)連結設置有量測板(32)，並設有第一角度解碼器(33)與驅動輪(31)連結動作，於該量測板(32)上另設有長度量測器(34)，且亦於量測板(32)上對應長度量測器(34)活動設有移動板(35)，再於移動板(35)底端樞設有腳踏板(36)，並於移動板(35)與腳踏板(36)樞設結合處設有第二角度解碼器(37)。
使得本創作於操作使用上，即可令量測者坐於該底座(1)上之坐椅部(11)，令量測座(3)之驅動輪(31)與坐椅部(11)之傳動輪(21)相嚙合〔請一併參閱第三圖本發明之量測座移動狀態示意圖所示〕，且依量測者腳部長度於量測板(33)上下移動調整移動板(36)之位置〔請一併參閱第四圖本發明之移動板移動狀態示意圖所示〕，使得量測者即可將待量測之一腳置於量測板(33)前端，且令腳掌踩踏於腳踏板(37)上，由量測者操作讓動力源(2)經連動件(211)帶動傳動輪(21)進行轉動，此時驅動輪(31)即由與其相嚙合之傳動輪(21)帶動，令該量測座(3)轉動上升至與坐椅部(11)同一角度位置進行歸零〔請一併參閱第五圖本發明之使用量測狀態示意圖(一)所示〕，再操作令動力源(2)帶動量測座(3)轉動下降至量測者膝蓋所能彎曲之最大角度〔請一併參閱第六圖本發明之使用量測狀態示意圖(二)所示〕，於此過
程中即能藉由第一角度解碼器(34)、長度量測器(35)及第二角度解碼器(38)所量測到的數據進行換算，而可算出量測者膝關節之極心線的相關數據。
其中，本發明在量測該量測者之膝關節極心線時，請一併參閱第七圖剛體位移理論示意圖所示，由剛體位移理論可知：剛體由位置1位移至位置2之水平距離為a=Xa 2-Xa 1剛體由位置1位移至位置2之垂直距離為b=Ya 2-Ya 1剛體AB兩點連線與水平線之夾角為
剛體位移後，剛體上AB兩點連線與水平線之夾角為
該θ 1 和θ 2 的角度差值則係為
而於剛體上A、B兩點由位置1位移至位置2，其可由下列算式表示：其中
剛體平移(-Xa 1,-Ya 1)：
剛體繞軸旋轉θ 12 角：
剛體平移(Xa 2,Ya 2)：
如此一來，請再一併參閱第八圖本發明之量測座標定義示意圖所示，令第一角度解碼器(34)所量測的角度定義為，其從第1個位置記錄到第i個位置，令量測板(32)對稱中心與腳踏板(36)旋轉軸心的高度差定義為δ，令第二角度解碼器(38)所量測的角度定義為ψ，其從第1個位置記錄到第i個位置，令長度量測器(35)所量測的位移定義為S，其從第1個位置記錄到第i個位置，令移動板(35)在量測板(32)上所能移動的最大長度定義為L，令第i個腳踏板(36)旋轉軸心位置定義為A i 。
使得即可進行腳跟位移運算：
式中
[ i+1 D i ]為Rigid-Body Displacement Matrix將公式(2)~(4)代入(1)，即可求得
由上述公式可得知，第一角度解碼器(34)、長度量測器(35)及第二角度解碼器(38)〔分別記錄、S及ψ〕，即可得每一瞬間的剛體位移矩陣之數值。
再予以計算極心：平面上某一點(Xp i ,Yp i )經由剛體位移矩陣運算後得到
(Xp i+1,Yp i+1),此點經矩陣運算前後此點固定不動，此點即為極心〔即Xp i =Xp i+1 Yp i =Yp i+1〕
矩陣乘開後可表示成下列表示式：Xp i+1=f 1(Xp i ,Yp i )
Yp i+1=f 2(Xp i ,Yp i )利用上述Rigid-Body Displacement Matrix求極心的特性〔剛體即以此點作旋轉故為極心〕因此，令Xp i =Xp i+1=f 1(Xp i ,Yp i )
Yp i =Yp i+1=f 2(Xp i ,Yp i )
解聯立求得(Xp i ,Yp i )即為第i點之極心，再將運算出之極心依序連線，即可得一極心線。
藉由以上所述，本發明結構之組成與使用實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，本發明主要係以非侵入式進行量測，且無放射性危險存在，並於量測上精密度較高，可立即獲得量測結果，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
然而前述之實施例或圖式並非限定本發明之產品結構或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未
曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(1)‧‧‧底座
(11)‧‧‧坐椅部
(2)‧‧‧動力源
(21)‧‧‧傳動輪
(211)‧‧‧連動件
(3)‧‧‧量測座
(31)‧‧‧驅動輪
(32)‧‧‧量測板
(33)‧‧‧第一角度解碼器
(34)‧‧‧長度量測器
(35)‧‧‧移動板
(36)‧‧‧腳踏板
(37)‧‧‧第二角度解碼器
Claims (2)
- 一種膝關節極心線量測方法，其主要係令量測者坐於底座上之坐椅部，且依量測者腳部長度於坐椅部前端量測座之量測板上下移動調整移動板之位置，使得量測者即可將待量測之一腳置於量測板前端，且令腳掌踩踏於腳踏板上，由量測者操作讓動力源帶動該量測座轉動上升至與坐椅部同一角度位置進行歸零，再操作令動力源帶動量測座轉動下降至量測者膝蓋所能彎曲之最大角度，於此過程中即能藉由第一角度解碼器、長度量測器及第二角度解碼器所量測到的數據進行換算，而可算出量測者膝關節之極心線的相關數據。
- 如申請專利範圍第1項所述膝關節極心線量測方法，其中，第一角度解碼器所量測的角度定義為，其從第1個位置記錄到第i個位置，令量測板對稱中心與腳踏板旋轉軸心的高度差定義為δ，令第二角度解碼器所量測的角度定義為ψ，其從第1個位置記錄到第i個位置，令長度量測器所量測的位移定義為S，其從第1個位置記錄到第i個位置，令移動板在量測板上所能移動的最大長度定義為L，令第i個腳踏板旋轉軸心位置定義為A i ；使得即可進行腳跟位移運算：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102104460A TWI505815B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 膝關節極心線量測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102104460A TWI505815B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 膝關節極心線量測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201431534A true TW201431534A (zh) | 2014-08-16 |
| TWI505815B TWI505815B (zh) | 2015-11-01 |
Family
ID=51797164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW102104460A TWI505815B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 膝關節極心線量測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI505815B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI554264B (zh) * | 2015-01-15 | 2016-10-21 | Univ Cheng Shiu | The use of the core design of the auxiliary structure |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4637379A (en) * | 1984-12-05 | 1987-01-20 | Toronto Medical Corporation | Device for imparting continuous passive motion to leg joints |
| US4728150A (en) * | 1986-10-08 | 1988-03-01 | Gaudreau Charles H Jun | Apparatus for wheelchair fittings |
| US4771548A (en) * | 1987-06-29 | 1988-09-20 | Donnery Joseph P | Biplane goniometer |
| US5040522A (en) * | 1990-11-30 | 1991-08-20 | Michael Daniels | Passive flexion chair for physical therapy |
| US6715784B2 (en) * | 2000-05-31 | 2004-04-06 | Sunrise Medical Hhg Inc. | Method programming and operating a wheelchair having tilt and recline functions |
-
2013
- 2013-02-05 TW TW102104460A patent/TWI505815B/zh active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI554264B (zh) * | 2015-01-15 | 2016-10-21 | Univ Cheng Shiu | The use of the core design of the auxiliary structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI505815B (zh) | 2015-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205145027U (zh) | 座椅可移动式下肢外骨骼康复训练装置 | |
| TWI354550B (en) | Rehabilitating and training device and controlling | |
| CN205126722U (zh) | 下肢功能康复训练机器人 | |
| CN103040535B (zh) | 一种三维正畸力检测装置 | |
| CN104287737B (zh) | 一种踝关节活动角度快速测量仪 | |
| TW201007578A (en) | Method and system for carrying out simulation and measurement relating to optimum operational condition for support stand of passive training device | |
| CN107174475B (zh) | 一种坐卧式下肢康复机器人的机架 | |
| Jayaratne et al. | A 3D anthropometric analysis of the orolabial region in Chinese young adults | |
| TWI505815B (zh) | 膝關節極心線量測方法 | |
| Picon et al. | Diabetic patients with and without peripheral neuropathy reveal different hip and ankle biomechanical strategies during stair descent | |
| CN209004473U (zh) | 一种辅助站立椅 | |
| CN202036218U (zh) | 一种足踝多功能测量装置 | |
| CN208793943U (zh) | 一种多用途探头固定装置 | |
| TWI505814B (zh) | 膝關節極心線量測裝置 | |
| CN105078701A (zh) | 基于并联机构和二维测力机构的下肢双关节康复训练机构 | |
| CN209269728U (zh) | 辅助仰卧位及坐位dr髌骨轴位的两用装置 | |
| TW202317030A (zh) | 具有影像掃描功能的體組成分析系統 | |
| CN209790231U (zh) | 一种心血管内科检查用的护理床 | |
| CN108392204B (zh) | 人体体段质量测量方法及装置 | |
| RU2532358C1 (ru) | Способ определения угла наклона нижней челюсти и устройство для переноса гипсовых моделей в пространство артикулятора | |
| CN204618272U (zh) | 人体足部籽骨负重切线位辅助检查装置 | |
| CN209048159U (zh) | 一种ct扫描模拟负重装置 | |
| CN219939862U (zh) | 一种用于辅助柔韧性平足全足激光三维扫描的矫形器具 | |
| CN215229399U (zh) | 双下肢可活动轮椅 | |
| CN215938933U (zh) | 一种踝关节骨折后康复训练装置 |