TW201815443A - 握力訓練裝置 - Google Patents

Abstract

一種握力訓練裝置，包括彈性本體、壓力感測電路、控制器電路、資料庫以及分析電路。彈性本體用以承受使用者的握力，以協助使用者進行握力訓練。壓力感測電路與控制器電路配置於彈性本體中。壓力感測電路用以感測使用者的握力，而產生握力資訊。控制器電路用以處理該握力資訊，以判斷使用者的該握力的力值。資料庫用以將該力值記錄至該握力訓練的歷程資料中。分析電路用以分析資料庫的該歷程資料，來獲得該握力訓練的使用者特徵曲線。

Description

握力訓練裝置

本發明是有關於一種運動/復健器材，且特別是有關於一種握力訓練裝置。

根據醫學研究，對於中風患者、手部肌肉損傷者或是老年退化者，握力訓練是有效且方便的復健方式。現今市面上常見的握力球大多是以具彈性的橡膠或矽膠材質，製作成適合手部壓握的球型或蛋型裝置。使用者透過反覆壓握或捏擠握力球的方式，來訓練手指、拇指、手掌、手腕和前臂的肌肉耐力。習知握力球皆沒有任何電子元件附加於其中。習知握力球無法顯示和記錄握力訓練的各項量化數據以供參考。使用者無法客觀得知手部壓握的力量大小，不能確定每次所施加的握力是否能夠達到訓練的效果。

本發明提供一種握力訓練裝置，以記錄/分析握力訓練。

本發明的實施例提供一種握力訓練裝置，包括一彈性本體、至少一壓力感測電路、一控制器電路、一資料庫以及一分析電路。彈性本體用以承受使用者的握力，以協助使用者進行握力訓練。壓力感測電路配置於彈性本體中。壓力感測電路用以感測使用者的握力，而產生握力資訊。控制器電路配置於彈性本體中。控制器電路電性耦接至壓力感測電路，以接收該握力資訊。控制器電路用以處理該握力資訊，以判斷使用者的該握力的力值。資料庫用以將該力值記錄至該握力訓練的歷程資料中。分析電路用以分析資料庫的該歷程資料，來獲得該握力訓練的使用者特徵曲線。

在本發明的一實施例中，上述的握力訓練裝置更包括顯示電路。顯示電路配置於彈性本體中。顯示電路電性耦接至控制器電路。顯示電路用以顯示該力值。

在本發明的一實施例中，上述的控制器電路更計數使用者的壓握次數。顯示電路更顯示該壓握次數。

在本發明的一實施例中，上述的壓力感測電路包括至少一手指端壓力感測器。手指端壓力感測器配置於彈性本體的手指壓按區域，以便感測使用者的對應手指的壓力。

在本發明的一實施例中，上述的壓力感測電路包括手掌壓力感測器。手掌壓力感測器配置於彈性本體的手掌壓按區域，以便感測使用者的手掌的壓力。

在本發明的一實施例中，上述的握力訓練裝置更包括至少一手指角度感測器。手指角度感測器電性耦接至控制器電路。手指角度感測器用以感測使用者的對應手指的彎曲角度。

在本發明的一實施例中，上述的資料庫與分析電路被配置於彈性本體中。

在本發明的一實施例中，上述的資料庫與分析電路被配置於彈性本體的外部。控制器電路經由通訊介面電路而將該力值傳輸至資料庫。

在本發明的一實施例中，上述的資料庫具有參考特徵曲線。分析電路比對該參考特徵曲線與該使用者特徵曲線。

在本發明的一實施例中，上述的控制器電路包括放大器、類比數位轉換器以及控制器。放大器的輸入端電性耦接至壓力感測電路，以接收該握力資訊。類比數位轉換器的輸入端電性耦接至放大器的輸出端。控制器的輸入端電性耦接至類比數位轉換器的輸出端。

基於上述，本發明諸實施例所述握力訓練裝置可以量測出手部壓握彈性本體時的相關數據，以便記錄/分析握力訓練。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

習知握力訓練裝置無法顯示和記錄握力訓練的各項量化數據以供參考。使用者無法客觀得知手部壓握的力量大小，不能確定每次所施加的握力是否能夠達到訓練的效果。使用者對於握力訓練的次數和時間，只能以人工計數的輔助方式進行，容易因為外在人事物的影響而分心，無法正確計數。握力訓練較為枯燥單調。如果握力訓練裝置能記錄每次的握力訓練的相關數據，讓使用者能即時得知自己的訓練成果，如此將能大幅提高使用者逕行握力訓練的意願。

圖1是依照本發明一實施例所繪示使用者操作握力訓練裝置100來進行握力訓練的情境示意圖。圖2是依照本發明一實施例所繪示一種握力訓練裝置100的外觀示意圖。於圖2所示實施例中，握力訓練裝置100具有彈性本體110。依照設計需求，彈性本體110可以被製作成適合手部壓握的任何幾何形體。例如（但不限於此），彈性本體110可以被製作成球型、蛋型或其他幾何形體。彈性本體110可以承受使用者的手部10的握力，以協助使用者進行握力訓練。透過反覆壓握或捏擠彈性本體110的方式，使用者可以訓練手指、拇指、手掌、手腕和/或前臂的肌肉耐力。

圖3是依照本發明一實施例繪示了圖2所示握力訓練裝置100的電路方塊示意圖。於圖3所示實施例中，握力訓練裝置100還包括至少一個壓力感測電路310、一個控制器電路320、一個資料庫330以及一個分析電路340。壓力感測電路310與控制器電路320被配置於彈性本體110中。當使用者的手部10壓握或捏擠彈性本體110時，壓力感測電路310可以感測手部10的握力而產生握力資訊311。

依照設計需求，在一些實施例中，壓力感測電路310可以包括一個或多個手指端壓力感測器。這（這些）手指端壓力感測器可以被配置於彈性本體110的手指壓按區域112，以便感測使用者的手部10的一個（或多個）對應手指的壓力。在一些實施例中，壓力感測電路310可以包括一個（或多個）手掌壓力感測器。這（這些）手掌壓力感測器可以被配置於彈性本體110的手掌壓按區域111，以便感測使用者的手部10的手掌的壓力。控制器電路320電性耦接至壓力感測電路310，以接收握力資訊311。控制器電路320可以處理握力資訊311，以判斷使用者握力的力值Vf。一般來說，手部10在進行壓握動作時，小指的施力應該是五根手指頭中力值最微小的一根，其次依序是無名指、中指、食指和拇指。拇指的力值應該是五根手指頭中最大的。手掌部分則是較大面積的施力模式。

依照設計需求，握力訓練裝置100可以選擇性地包括顯示電路350。顯示電路350被配置於彈性本體110中。顯示電路350電性耦接至控制器電路320。顯示電路350可以顯示力值Vf給使用者即時觀看。在另一些實施例中，控制器電路320可以計數使用者的握力訓練的壓握次數。顯示電路350可以顯示握力訓練的壓握次數。

在另一些實施例中，握力訓練裝置100可以選擇性地包括一個或多個手指角度感測器。這（這些）手指角度感測器電性耦接至控制器電路320。依照設計需求，在一些實施例中，這（這些）手指角度感測器可以被黏貼於使用者的手部10的一個（或多個）對應手指，以便感測這（這些）對應手指的彎曲角度。在另一些實施例中，這（這些）手指角度感測器可以被配置於手套的一個（或多個）對應手指部，以便感測使用者的手部10的一個（或多個）對應手指的彎曲角度。這（這些）手指角度感測器可以將手部10的一個（或多個）對應手指的彎曲角度資訊提供給控制器電路320。

舉例來說，圖4是依照本發明實施例所繪示，配置了多個手指角度感測器的手套410的佈局示意圖。手套410可以被穿戴於使用者的手部10。圖4所示手套410配置了手指角度感測器421、422、423、424與425。手指角度感測器421~425是可彎曲的條狀感測器。手指角度感測器421被配置於手套410的姆指部。當手部10的姆指彎曲時，配置於手套410的姆指部的手指角度感測器421會被彎曲。因此，手指角度感測器421可以感測手部10的姆指的彎曲角度。手指角度感測器422被配置於手套410的食指部，以便感測手部10的食指的彎曲角度。手指角度感測器423被配置於手套410的中指部，以便感測手部10的中指的彎曲角度。手指角度感測器424被配置於手套410的無名指部，以便感測手部10的無名指的彎曲角度。手指角度感測器425被配置於手套410的小指部，以便感測手部10的小指的彎曲角度。這些手指角度感測器421~425電性耦接至控制器電路320，以便將手部10的手指的彎曲角度資訊提供給控制器電路320。

請參照圖3，資料庫330可以將力值Vf（及/或手指的彎曲角度，及/或握力訓練的壓握次數）記錄至握力訓練的歷程資料中。分析電路340可以分析資料庫330的該歷程資料，來獲得握力訓練的使用者特徵曲線。在一些實施例中，資料庫330與分析電路340可以被配置於彈性本體110中。在另一些實施例中，資料庫330與分析電路340可以被配置於彈性本體100的外部。控制器電路320可以經由通訊介面電路而將力值Vf傳輸至資料庫330。依照設計需求，所述通訊介面電路可以是通用序列匯流排（Universal Serial Bus, USB）介面電路、無線保真（Wide Fidelity, WiFi）介面電路或是其他通訊介面電路。分析電路340可以是個人電腦或是雲端伺服器。

在一些應用情境中，握力訓練裝置100可以事先蒐集多人的握力訓練的歷程資料，以建立參考特徵曲線（樣本曲線）。舉例來說（但不限於此），握力訓練裝置100可以先分別量測出多人（正常人，參考樣本）的握力訓練的各項數據（例如力值、手指的彎曲角度及/或壓握次數），再用數學分析工具（例如線性擬合或是其他分析工具）推導出正常手部進行握力訓練時的參考特徵曲線（樣本曲線）。此參考特徵曲線可以被存放於資料庫330中。在一些應用情境中，握力訓練裝置100可以藉由建立性別、年齡層、病患傷勢種類等各項參數資料，而將這些參考特徵曲線（樣本曲線）進行分類，並將這些參考特徵曲線（樣本曲線）佈建於雲端資料庫（例如資料庫330）和遠距醫療系統。

在實際應用時，使用者（例如病患）可以操作握力訓練裝置100來進行握力訓練/復健。在握力訓練/復健的過程中，握力訓練裝置100的分析電路340可以分析/取得使用者（病患）的手部10的握力訓練的使用者特徵曲線。分析電路340可以比對所述參考特徵曲線與所述使用者特徵曲線來獲得比較結果，以便評估使用者（病患）的復健程度。依據經評估的復健程度，分析電路340可以提示使用者（病患）再進一步針對手部10的哪個部位調整其復健/訓練的內容（例如握力、訓練次數和訓練時間等內容）。此舉有利於訓練歷程的追蹤，並能促進使用者（病患）的使用意願，且可以提供臨床應用之參考。

在一些應用情境中，專業醫療人員可以依據分析電路340所提供的使用者特徵曲線來評估使用者（病患）復健程度。依據分析電路340所提供的比較結果，專業醫療人員可以評估需要針對使用者（病患）的手部10的哪個部位，加強其壓握的復健/訓練，再由其手部壓握的特徵曲線圖形。針對手指/手掌傷殘的病患，專業醫療人員可依照個案的不同，再推演得到其手部壓握的特徵曲線圖形和資料，進而評估每次復健所需的握力值、次數和時間。

圖5是依照本發明一實施例繪示了圖3所示壓力感測電路310與控制器電路320的電路方塊示意圖。於圖5所示實施例中，壓力感測電路310包括壓力感測器510與電阻520。壓力感測器510的第一端耦接至第一電壓（例如系統電壓VDD）。電阻520的第一端耦接至第二電壓（例如接地電壓GND）。壓力感測器510的第二端與電阻520的第二端共同耦接至控制器電路320的輸入端（放大器321的輸入端），以提供握力資訊311。藉由調整電阻520的阻值，可以改善握力資訊311的線性度。

於圖5所示實施例中，控制器電路320包括放大器321、類比數位轉換器322、控制器323、通訊介面點路324與參考電壓模組325。參考電壓模組325具有低誤差（±0.1%）、低溫度漂移（8 ppm/°C）、低功耗（100μA）、低輸出雜訊（0.1 Hz至10 Hz）等優點。參考電壓模組325可以提供適應的參考電壓給放大器321與類比數位轉換器322。

放大器321的輸入端電性耦接至壓力感測電路310，以接收握力資訊311。依照設計需求，在一些實施例中，放大器321可以是高精密度前級電流放大器。電流放大器具有可程式化控制、低失真（±3%）等優點。類比數位轉換器322的輸入端電性耦接至放大器321的輸出端。在一些實施例中，類比數位轉換器322具有自我校正回授補償、低功耗（150μA）、大範圍取樣率（8~860sps）、大範圍差動訊號輸入（±256mV）等優點。

控制器323的輸入端電性耦接至類比數位轉換器322的輸出端。控制器323可以從類比數位轉換器322的輸出端接收到握力資訊311的數位資料。控制器323可以處理所述數位資料，以判斷使用者握力的力值Vf。控制器323可以經由通訊介面電路324而將力值Vf傳輸至資料庫330。依照設計需求，所述通訊介面電路324可以是USB介面電路、WiFi介面電路或是其他通訊介面電路。

顯示電路350電性耦接至控制器323。基於控制器323的控制，顯示電路350可以顯示力值Vf給使用者即時觀看。在另一些實施例中，控制器323可以計數使用者的握力訓練的壓握次數。基於控制器323的控制，顯示電路350還可以顯示握力訓練的壓握次數。

值得注意的是，在不同的應用情境中，控制器電路320、控制器323、資料庫330及/或分析電路340的相關功能可以利用一般的編程語言（programming languages，例如C或C++）、硬體描述語言（hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL）或其他合適的編程語言來實現為軟體、韌體或硬體。可執行所述相關功能的編程語言可以被佈置於任何已知的計算機可存取媒體（computer-accessible medias），例如磁帶（magnetic tapes）、半導體（semiconductors）記憶體、磁盤（magnetic disks）或光盤（compact disks，例如CD-ROM或DVD-ROM），或者可通過互聯網（Internet）、有線通信（wired communication）、無線通信（wireless communication）或其它通信介質傳送所述編程語言。所述編程語言可以被存放在計算機的可存取媒體中，以便於由計算機的處理器來存取/執行所述編程語言的編程碼（programming codes）。另外，本發明的裝置和方法可以通過硬體和軟體的組合來實現。

綜上所述，本發明諸實施例所述握力訓練裝置100可以量測出手部10壓握彈性本體110時的相關數據，以便記錄/分析握力訓練。握力訓練可以增強手部10的血管彈性，進而增強心肺功能。目前市面上所販售的握力球或握力器，皆為單純由軟性材料所製作的硬體裝置，沒有任何電子元件附加在上面。市面上所販售的握力球或握力器無法顯示和記錄各項量化數據以供參考，更沒有進一步提供審視判斷的功能。本發明諸實施例所述握力訓練裝置100可以將握力訓練的力量強度轉換成量化的數據，並且更進一步地進行用數學計算的方式推導出特徵曲線。此科學化的方式將有助於醫療人員進行專業的診斷和評量。在一些實施例中，上述的特徵曲線可以被儲存於資料庫330，以作為參考特徵曲線（樣本曲線）。日後，依據建立性別、年齡層、病患傷勢種類等各項參數資料來將這些參考特徵曲線（樣本曲線）進行分類，並將這些參考特徵曲線（樣本曲線）佈建於雲端資料庫（例如資料庫330）和遠距醫療系統。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧手部

100‧‧‧握力訓練裝置

110‧‧‧彈性本體

111‧‧‧手掌壓按區域

112‧‧‧手指壓按區域

310‧‧‧壓力感測電路

311‧‧‧握力資訊

320‧‧‧控制器電路

321‧‧‧放大器

322‧‧‧類比數位轉換器

323‧‧‧控制器

324‧‧‧通訊介面點路

325‧‧‧參考電壓模組

330‧‧‧資料庫

340‧‧‧分析電路

350‧‧‧顯示電路

410‧‧‧手套

421、422、423、424、425‧‧‧手指角度感測器

510‧‧‧壓力感測器

520‧‧‧電阻

GND‧‧‧接地電壓

VDD‧‧‧系統電壓

Vf‧‧‧力值

圖1是依照本發明一實施例所繪示使用者操作握力訓練裝置來進行握力訓練的情境示意圖。 圖2是依照本發明一實施例所繪示一種握力訓練裝置的外觀示意圖。 圖3是依照本發明一實施例繪示了圖2所示握力訓練裝置的電路方塊示意圖。 圖4是依照本發明實施例所繪示，配置了多個手指角度感測器的手套的佈局示意圖。 圖5是依照本發明一實施例繪示了圖3所示壓力感測電路與控制器電路的電路方塊示意圖。

Claims (10)

1. 一種握力訓練裝置，包括： 一彈性本體，用以承受一使用者的握力以協助該使用者進行一握力訓練； 至少一壓力感測電路，配置於該彈性本體中，用以感測該使用者的該握力而產生一握力資訊； 一控制器電路，配置於該彈性本體中，電性耦接至該壓力感測電路以接收該握力資訊，用以處理該握力資訊以判斷該使用者的該握力的力值； 一資料庫，用以將該力值記錄至該握力訓練的一歷程資料中；以及 一分析電路，用以分析該資料庫的該歷程資料來獲得該握力訓練的一使用者特徵曲線。
2. 如申請專利範圍第1項所述的握力訓練裝置，更包括： 一顯示電路，配置於該彈性本體中，電性耦接至該控制器電路，用以顯示該力值。
3. 如申請專利範圍第2項所述的握力訓練裝置，其中該控制器電路更計數該使用者的一壓握次數，而該顯示電路更顯示該壓握次數。
4. 如申請專利範圍第1項所述的握力訓練裝置，其中所述至少一壓力感測電路包括至少一手指端壓力感測器，該手指端壓力感測器配置於該彈性本體的手指壓按區域以便感測該使用者的一對應手指的壓力。
5. 如申請專利範圍第1項所述的握力訓練裝置，其中所述至少一壓力感測電路包括一手掌壓力感測器，該手掌壓力感測器配置於該彈性本體的手掌壓按區域以便感測該使用者的一手掌的壓力。
6. 如申請專利範圍第1項所述的握力訓練裝置，更包括： 至少一手指角度感測器，電性耦接至該控制器電路，用以感測該使用者的一對應手指的彎曲角度。
7. 如申請專利範圍第1項所述的握力訓練裝置，其中該資料庫與該分析電路被配置於該彈性本體中。
8. 如申請專利範圍第1項所述的握力訓練裝置，其中該資料庫與該分析電路被配置於該彈性本體的外部，該控制器電路經由一通訊介面電路而將該力值傳輸至該資料庫。
9. 如申請專利範圍第8項所述的握力訓練裝置，其中該資料庫具有一參考特徵曲線，該分析電路比對該參考特徵曲線與該使用者特徵曲線。
10. 如申請專利範圍第1項所述的握力訓練裝置，其中該控制器電路包括： 一放大器，該放大器的輸入端電性耦接至該壓力感測電路以接收該握力資訊； 一類比數位轉換器，該類比數位轉換器的輸入端電性耦接至該放大器的輸出端；以及 一控制器，該控制器的輸入端電性耦接至該類比數位轉換器的輸出端。