TW202128256A - 用以穩定手顫抖症之設備 - Google Patents

Abstract

本揭示內容提供一種用以穩定手部顫抖之設備，包含可安裝於使用者手部的可旋轉飛輪組件(23)。該可旋轉飛輪組件(23)包含：i)具有飛輪質量為m及飛輪直徑為d的飛輪(24)以及ii)一設以一旋轉速度R繞著飛輪旋轉軸(38)旋轉飛輪(24)的原動機(25)，從而使可旋轉飛輪組件(23)產生具有約0.05 kgm² /s至約0.30 kgm² /s之間大小的角動量。

Description

用以穩定手顫抖症之設備

本揭示內容關於一種穩定顫抖設備或改良穩定顫抖設備及其方法，具體是於生理及病理上用以穩定身體部位(尤指手部)顫抖之陀螺儀裝置。

非自願性肌肉震顫(Involuntary muscle tremors)常見於一系列神經性疾病，特別是退化性疾病，像是帕金森氏症。

專利號US5058571描述一種先前技術方案，其中，電池驅動之陀螺儀透過固定帶固定於手的背面。陀螺儀試圖以維持其自旋軸方向及抵擋任一種試圖改變其方向之動作。因此使用陀螺儀的理論為，當肌肉發生顫抖造成手部動作時，陀螺儀作用抵抗該動作，實質上抵銷顫抖。

專利號WO2016/102958A1為申請者較早之專利申請，揭露一種用以穩定顫抖之陀螺裝置。陀螺裝置包含安裝於平衡環的可旋轉飛輪，該平衡環安裝於陀螺裝置之外殼體內的轉盤上。平衡環容許飛輪的進動，且飛輪及平衡環可在轉盤上旋轉以符合顫抖的方向。彈性阻尼器被提供用以控制飛輪的進動。

本揭示內容的一態樣是提供一種用於穩定手部顫抖之設備，包含可安裝於使用者之手部的可旋轉飛輪組件；其中該可旋轉飛輪組件包含i）具有飛輪質量為m及飛輪直徑為d的飛輪，以及ii）原動機係(prime mover)用以旋轉速度R繞著飛輪旋轉軸旋轉該飛輪，使可旋轉飛輪組件產生具有約0.05 kgm² /s至約0.30 kgm² /s之間大小的角動量。

有利的是，已發現此範圍的角動量提供有效的手部顫抖穩定而不阻礙自主性運動。發現低於此範圍的角動量則提供無效顫抖穩定，而超過本範圍的角動量則發現會抑制自主性運動。

在優選的實施例中，飛輪的質量m等於或少於2 kg，較優選為等於或少於1 kg，更優選為等於或少於0.5 kg，更優選為介於約0.05 kg至0.5 kg之間，最優選為介於約0.1 kg至0.2 kg之間。

在優選的實施例中，飛輪直徑d等於或少於約150 mm，較優選為等於或少於約100 mm，更優選為等於或少於約80 mm，最優選為約50 mm。

在優選的實施例中，飛輪之旋轉速度R介於約5,000 RPM至70,000 RPM之間，較優選為介於約10,000 RPM至30,000 RPM之間，最優選為介於約15,000 RPM至約30,000 RPM之間。

這類設備可適用在穿戴於使用者的手部，同時提供有效的顫抖穩定。

在某些實施例中，該設備可更包含一控制器係設以控制原動機(prime mover)及感測器，當可旋轉飛輪組件被安裝於使用者的手部時，感測器配置以感測使用者手部的動作特徵。該控制器可設以基於感測到之動作特徵控制該原動機以一旋轉速度R，以旋轉該飛輪。

在某些實施例中，當可旋轉飛輪組件被安裝於使用者之手部時，感測器是配置以感測手部顫抖的特徵，舉例來說手部顫抖的振幅、頻率及/或加速度。

在某些實例中，該設備更包含一外殼體，以及可旋轉飛輪組件還可包含一平衡環。飛輪可被安裝於平衡環，且平衡環可被樞軸地安裝於外殼體之進動軸，使得飛輪可相對於外殼體進動。

在某些實例中，外殼體包含一轉盤且平衡環被樞軸地安裝於轉盤上，以定義進動軸。該轉盤可繞著樞軸旋轉，使得進動軸可相對於外殼體旋轉。

在其他實施例中，外殼體包含一鉸鍊座，其與平衡環之鉸鍊構件協作，以將平衡環樞軸地安裝置相對外殼體固定的外殼體進動軸上。

優選地，飛輪包含中央盤部分以及圓周裙部，其向飛輪旋轉軸的軸向延伸，圓周裙部定義出一凹腔。該凹腔可構成飛輪總質量的至少50%，優選為飛輪總質量的至少75%。

根據本揭示內容的另一態樣，係提供一種用以穩定顫抖的設備，包含一外殼體，其可貼附於使用者的身體部分，例如：手部；以及安裝於外殼體之可旋轉飛輪組件，該可旋轉飛輪組件包含可旋轉飛輪以及原動機，該原動機係設以使飛輪繞著旋轉軸旋轉；其中該飛輪包含中央盤部分以及向飛輪旋轉軸的軸向延伸的圓周裙部，該圓周裙部定義凹腔且構成該飛輪總質量的至少50%，優選為該飛輪總質量的至少75%。

在某些實例中，原動機至少部分嵌套於飛輪之凹腔中。

優選地，原動機包含一電動馬達。該電動馬達可包含一或更多的： 飛輪旋轉軸軸向的一高度尺寸與垂直於該高度尺寸之一寬度尺寸的一長寬比約為1或小於1；及/或 無刷電動馬達；及/或 無刷直流電馬達；以及/或 包含徑向極化永磁轉子之直流電馬達； 以及/或是 直流電馬達，其包含無槽及/或無芯繞組及/或軸向通量配置。

本揭示內容的另一態樣提供一種製造該顫抖穩定設備之方法，該顫抖穩定設備用以附加於使用者之身體部位，例如：手部，該顫抖穩定設備包含用以產生迴轉力以穩定使用者之身體部位顫抖的飛輪，該方法包含： 安裝該飛輪於顫抖穩定設備之馬達上，提供顫抖穩定設備一可旋轉飛輪組件，該可旋轉飛輪組件包含一旋轉元件，該旋轉元件包含飛輪及馬達的轉子； 利用馬達旋轉該旋轉元件； 自該旋轉元件移除材料，或添加材料至該旋轉元件，以平衡該可旋轉飛輪組件；以及 將可旋轉飛輪組件組裝於顫抖穩定設備的外殼體內。

前述方法更包含將馬達及飛輪附加至平衡環上，該平衡環包含一鉸鍊構件作為可旋轉飛輪組件之進動軸，透過該鉸鍊構件將平衡環安裝於加速計組件上，利用馬達旋轉加速計組件上之飛輪，以及自旋轉元件移除材料，或添加材料至該旋轉元件。

優選是藉由在車床上車削材料坯件以形成飛輪，車削包含從材料坯件裁切材料，係從相反於車床的夾盤之材料坯件的一端裁切，以形成飛輪外型，以及不重新夾合材料坯件，將飛輪從車床中的材料坯件切下。

在實施例中，藉由非接觸程序可自飛輪中移除材料，或加入材料至飛輪，例如：像是雷射削磨或電子束削磨的削磨技術。

優選為飛輪包含一圓周面，且其中自飛輪移除材料或添加材料至飛輪的步驟包含自飛輪的圓周面之至少兩平面(planes)移除材料，或添加材料至飛輪的圓周之至少兩平面。

在實施例中，所述方法可包含： 利用馬達以第一旋轉速度旋轉飛輪， 自飛輪移除材料，或添加材料至飛輪， 接著利用馬達以第二旋轉速度旋轉飛輪，以及 接著自飛輪移除材料，或添加材料至飛輪，其中第二旋轉速度大於第一旋轉速度。

本揭示內容的又一態樣是提供一種根據前述方法製作的顫抖穩定設備。

陀螺儀是一種具有可旋轉圓盤之裝置，例如：飛輪，其可繞著飛輪旋轉軸旋轉。隨著飛輪的旋轉，陀螺儀會抵擋施加的耦合作用並傾向於維持一固定方向。如果該陀螺儀旋轉位移，則是透過使裝置圍繞與飛輪旋轉軸及裝置藉以移位之軸相互垂直的軸線進行章動(nutation)，以保持角動量。

陀螺儀會施加一迴轉力矩，該迴轉力矩與飛輪的慣性力矩、飛輪的角速度以及章動的角速度的大小成比例。迴轉力矩的方向向量與飛輪角速度與裝置的章動角速度的向量外積(vector cross product)成比例。

本揭示內容的設備包含具有一可旋轉陀螺儀組件(具體是可旋轉飛輪組件)及一外殼體的陀螺儀裝置。該可旋轉陀螺儀組件包含可繞著飛輪旋轉軸旋轉的可旋轉飛輪。該飛輪被安裝於繞著進動軸進動，藉以使該飛輪的位移被限制僅繞著該進動軸旋轉。在某些實施例中，將飛輪安裝至鉸接貼附於外殼體的平衡環上，以定義進動軸。在其他實施例中，平衡環是安裝於外殼體的轉盤上，使其可在外殼體內旋轉該進動軸。外殼體可貼附於使用者的身體部位，例如：手部；在使用時，飛輪旋轉及使用者身體部位的顫抖會造成飛輪及平衡環繞著該進動軸位移，產生一反向旋轉力抵抗顫抖，從而穩定顫抖。

本揭示內容的設備可包含圍繞著使用者身體部位間隔的複數個陀螺儀裝置。當身體的平衡狀態受到擾動(像是顫抖期間或旋轉位移期間)，該複數個陀螺儀裝置同時施加累積的淨迴轉力矩至身體，但是允許使用較小的陀螺儀，從而將陀螺儀的質量散佈至身體部位，使得該裝置更容易穿戴也減少設備的體積，從而以較小的程度阻礙身體的靈巧度及動作。

第1圖顯示一種顫抖穩定設備的實施方式。該顫抖穩定裝置是一種附加於可用於手部12之手套10上之陀螺儀裝置11。在該實施方式中，手套10為開放式或無指式，以允許手指13以及拇指14的自由運動。優選地，可以織品製成手套10，以支撐陀螺儀裝置11，藉由固定帶可附加於穿戴者的手腕、手指以及拇指，可採用黏扣帶(hook and loop，又稱魔鬼氈)類型的可調整鎖固裝置作為適合的固定帶。織品優選為軟質、舒適材料，可長時間舒適地穿戴。在優選的實施方式中，該織品為專利號WO2014/127291中描述的種類，其中在軟質聚矽氧纖維表面與穿戴者的皮膚之間形成的凡得瓦力可用以將織品固定到位。

在其他實施例中，可將手套10置換成簡單固定帶或可將陀螺儀裝置11牢固地附加於手部或使用者的其他身體部位的其他裝置。陀螺儀裝置11對使用者身體部位的附著力是足夠牢固的，以將顫抖自該身體部位轉移至陀螺儀裝置11，並將迴轉力自陀螺儀裝置11轉移至該使用者身體部位。

所述實施例是一可附加於使用者手部12的陀螺儀裝置11，可想而知的是，該顫抖穩定設備(特別是陀螺儀裝置11)可附加至使用者身體的任一種部位，以穩定該身體部位或鄰近身體部位的顫抖。舉例來說，陀螺裝置11可附加至使用者的前臂、上臂、肩部、大腿、小腿、踝部、頸部、軀幹或頭部，用以穩定上述身體部位的顫抖。如同上文所述，可提供複數個陀螺儀裝置11安裝於使用者不同的身體部位。不同的陀螺儀裝置11可作用在穩定不同身體部位之顫抖，或它們可彼此互相協作穩定特定身體部位之顫抖。舉例來說：使用者可安裝第一陀螺儀裝置11於其上臂，安裝第二陀螺儀裝置11於其前臂以及安裝第三陀螺儀裝置11於其頭部，而為了在執行任務(像是進食)時提供穩定的手部，三個陀螺儀裝置11均會作用穩定該使用者手臂及頭部的顫抖。

第2圖顯示一種顫抖穩定設備的陀螺儀裝置11。陀螺儀裝置11有座架15用以將陀螺儀裝置11附加至使用者的身體，如第1圖所例示的手套10及手部12。陀螺儀裝置11包含用於自另一組件向陀螺儀裝置11提供電力及/或控制訊號的電纜16。舉例來說：包含動力源(像是電池)的電源組可附加至使用者的手臂或使用者身體的其他地方，例如腰帶上。電源組可包含用於控制陀螺儀裝置11並以電纜16連接的控制器，或是陀螺儀裝置11可包含一控制器。

在實施例中，電源組可藉由連接至主電源充電，例如：藉由充電電纜充電。在實施例中，電源組具有單一連接器，該連接器可連接至陀螺儀裝置11的電纜16或一可充電電纜。在實施例中，陀螺儀裝置11的電纜16具有磁性組件，且電源組的連接器具有逆磁組件，使得該磁性組件用於將陀螺儀裝置11的電纜16磁性吸引至連接器。在實施例中，電源組包含感測器，舉例來說一霍爾效應(Hall effect)感測器，設以偵測陀螺儀裝置11電纜16的磁性組件。藉此，可偵測電源組是否連接至陀螺儀裝置11或可充電電纜(其不具有磁性成分)。在實施例中，在充電電纜上並連接至電源組的連接器包含一覆板(shroud)設以防止充電電纜於電源組被穿戴時被連接至電源組。舉例來說，該覆板可包含突出結構配置以環繞電源組設置於緊靠使用者的一部分，因此當電源組被穿戴時，無法接取該電源組。據此，該覆板可防止充電電纜在電源組被穿戴時連接至電源組。

在某些實施例中，陀螺儀裝置11具有整合電源，例如：電池，而在本實施例中可不需要電纜16。

如第1及2圖所示，陀螺儀裝置11包含外殼體17，該外殼體17安置可旋轉飛輪組件(不列示於第2圖中)。外殼體17一般為圓柱狀，具有圓周面19及相對端面20、21。在例示性實施例中，外殼體17的端面20、 21為平面，儘管在其他實施例中，端面20、21其一或皆可為曲面，舉例來說：可彎曲以符合可貼附之使用者身體部位的輪廓，例如：手部12的背面。

如第1及2圖中所示，將外殼體17的端面21置於使用者手部12的背面。在本揭示實施例中，陀螺儀裝置11包含一成形板12形式的座架15，該成形板可藉由固定帶穿過在座架15成形的孔隙18安固於手部12的背面及/或安固於如第1圖繪示之手套10(為簡潔起見省略繪示)。或者可藉由一或多個扣件將座架15安裝至手套10，優選為快速拆卸的扣件，像是插旋配件或夾子等。

第3A及3B圖顯示出具有固定的進動軸34之實施例陀螺儀裝置11的剖面圖。陀螺儀裝置11包含一般為圓柱狀的外殼體17，且界定出一內部凹腔22，且可旋轉飛輪組件23安置於該凹腔22中。可旋轉飛輪組件23包含飛輪24、馬達25及平衡環26。馬達25包含定子27以及含有馬達軸體29的轉子28。飛輪24安裝於馬達軸體29上。可藉由壓裝(press fitting)、栓槽軸體(keyed shaft)配置或扣件將飛輪24安裝於馬達軸體29上。馬達25的定子27貼附該平衡環26，如第3B圖所示，該平衡環被樞軸地安裝至外殼體17。馬達25係設以使旋轉飛輪24繞著飛輪旋轉軸38旋轉。

如圖所示，平衡環26包含平面構件型式的馬達安裝部30，馬達25則附著於該馬達安裝部30上。馬達安裝部30設置在馬達25及飛輪24之間並包含開口31，且馬達軸體29穿過該開口31。平衡環26亦包含鉸鍊構件32延伸至飛輪24的外緣上，並與形成於外殼體17內的鉸鍊座33協力，以於平衡環26及外殼體17之間提供一鉸鍊。透過此方式，可旋轉飛輪組件23(具體是平衡環26、馬達25及飛輪24)皆鉸接地安裝在外殼體17內以繞著進動軸34旋轉。在第3B圖中進動軸34延伸跨越可旋轉飛輪組件23，而在第3A圖中，進動軸34為垂直於圖面的法線。鉸鍊座33及鉸鍊構件32提供相對固定於外殼體17的進動軸34。

馬達25設置以使外殼體17內的飛輪24旋轉，如第1圖所示該外殼體17則附著於使用者的手部12。

如上文所述，經由電纜16(參見第2圖)或自外殼體內的電池提供電力。在某些實施例中，是藉由在電源端子或外殼體17內電池與馬達25之間延伸的可撓性電線，將電連接提供給馬達25。該可撓性電線適應馬達25圍繞進動軸34的運動。優選為，配置該可撓性電線使得它們不會在可旋轉飛輪組件23的進動期間蜷曲或摺疊。可透過一或多個彎曲將可撓性電線從外殼體17的開口路由至馬達(以及其他電子組件)。在其他實施例中，於平衡環26及外殼體17之間提供一集電環(slip ring)以提供電連接至馬達25。在其他實施例中，提供電感耦合(inductive coupling)以選擇性地透過平衡環26，從電源端子或外殼體17電池轉移電功率至馬達25。

當使用者的手部12經歷顫抖時，可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34產生角位移。旋轉飛輪24的迴轉效應產生迴轉力來抵銷顫抖。該迴轉力藉由外殼體17及座架15轉移至使用者的手部12。如下文所解釋的，配置偏壓元件35以控制可旋轉飛輪組件23繞著該進動軸34的進動。

如第3A圖所示，平衡環26更包含從平衡環26的馬達安裝部30延伸的平板構件36。該平板構件36延伸至相對於外殼體17內表面37的位置，並於其之間界定一空間。一偏壓元件35(在本實施例則為彈簧35)設置於各平板構件36與外殼體17內表面37之間。

第3A圖顯示陀螺儀裝置11的橫截面，該橫截面與第3B圖的橫截面呈90度。在本實施例中，平板構件36對鉸鍊構件32繞著飛輪旋轉軸38有角度偏位(offset)。因此，當顫抖造成可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34旋轉時，如前述，其中一個平板構件36則壓縮連接的彈簧35。藉由彈簧35對外殼體17的施力，促使可旋轉飛輪組件23回復至平衡位置(如第3A及3B圖所示)。

在某些實施例中，彈簧35被附加至外殼體17以及平衡環26的平板構件36上，從而使彈簧35的延伸也可促使可旋轉飛輪組件23回復至平衡位置(如第3A及3B圖所示)。

因此，彈簧35用以控制可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34的進動。相較於可旋轉飛輪組件23以本身迴轉力恢復相比，由彈簧35提供的偏壓力藉由使可旋轉飛輪組件23更快地恢復至平衡位置，有利地增加穩定該顫抖的頻率。手部顫抖通常為小幅度且高頻率(亦即短及劇烈的顫抖)，彈簧35有利地允許陀螺儀裝置11藉由限制繞著進動軸34的角位移及藉由使可旋轉式飛輪組件23快速恢復至平衡位置以抵銷連續性顫抖。

第4圖繪示一替代的平衡環26及彈簧35的配置，其中平衡環26是圍繞形成於外殼體17之一側的鉸鍊39樞軸地安裝至該外殼體17。平衡環26的鉸鍊構件32延伸超過飛輪24至鉸鍊39。在本實施例中，鉸鍊39定義出相對外殼體17固定的進動軸34。

平衡環26的平板構件36向鉸鍊構件32的反向延伸且以與上述相同的方法與彈簧35接合。在本實施例中，彈簧35附加至外殼體17的內表面37及平板構件36，藉以使彈簧35，無論是被壓縮或被延伸，都可抵銷該可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34任一方向的進動。

外殼體17及平衡環26係設以限制可旋轉飛輪組件23繞著該進動軸34旋轉。第5A及5B圖顯示平板構件36、彈簧35及外殼體17的放大視圖。第5A圖呈現在平衡位置的平板構件36。平板構件36包含一個用於固定彈簧35第一端的底座40，且外殼體17的內表面37包含另一個用於固定彈簧35另一端的底座41。如前述，彈簧35可附加至平板構件36及/或外殼體17，具體是附著至該底座40、41。

在實施例中，彈性阻尼器42是設置於彈簧35與平板構件36之間。彈性阻尼器42用以減緩彈簧35施加於平板構件36的力，反之亦然。舉例來說，彈性阻尼器42可為矽或尼龍嵌入物。在某些實施例中，彈性阻尼器42是設置在外殼體17及彈簧35之間的底座41中。在某些實施例中，在彈簧35及平板構件36之間提供第一彈性阻尼器，且在外殼體17及彈簧35之間提供第二彈性阻尼器。

在第6圖的實施例中，偏壓元件包含附著於平衡環26(具體是附著於如第5A及5B圖所述之底座40)的第一磁石98，以及附著於外殼體17的第二磁石99，具體是附著於如第5A及5B圖所述之底座41。磁石98、99配置以相互排斥，從而提供偏壓力抵銷可旋轉飛輪組件23的進動。

如第5B及6圖所繪示，平板構件36的屏障43可作為一硬擋件來抵銷可旋轉飛輪組件23的進動。在本實施例中，屏障43在最大進動角度下連接外殼體17防止進一步的旋轉。在替代的實施例中，外殼體17可額外包含作為一硬擋件的屏障或是包含另取代繪示之屏障43的屏障。

在本方法中，平衡環26及外殼體17係設以限制可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34的旋轉。在實施例中，最大的進動角度優選為少於約30度，較優選為少於約20度，更優選為約10度，最優選為約5度。限制進動角度有利地代表可旋轉飛輪組件23不會進動超過其針對顫抖所需產生的的回復力，限制所產生角動量的大小以防止迴轉力變得過大，並確保可旋轉飛輪組件23在短時間內回歸至平衡位置，使得隨後的任何顫抖都可以被抵銷(亦即確保陀螺儀裝置11對連續性顫抖有反應性)。此外，針對限制進動的角度提供更小型的陀螺儀裝置11，因為外殼體17不需要因應可旋轉飛輪組件23繞著該進動軸34的進一步旋轉。

在第7圖的陀螺儀裝置11的實施例中，平衡環26經由球窩鉸鍊82安裝於外殼體17以定義出進動軸34。馬達25及飛輪24安裝至平衡環26，如圖所示，平衡環26包含球體83，且外殼體17包含承窩84，該承窩84承接球體83且允許球體83及平衡環26旋轉。該承窩84優選為已定型的，使得球體83及平衡環26僅能在一個平面中旋轉(如本圖式所繪示之平面)，或可提供額外的導件以限制球體83及平衡環26對單一平面的旋轉。本實施例提供具有固定進動軸34的鉸鍊82。如第3A至6圖的例示，提供一或多個偏壓元件35以抵抗平衡環26對進動軸34的旋轉。球窩鉸鍊82可與飛輪24的飛輪旋轉軸38有利地設置在一直線上，因而可旋轉飛輪組件23的徑向尺寸少於如第3A至6圖的示例。

如第7圖之示例，於一底座提供一偏壓元件35，同時也具有如第5A至6圖所繪示的擋件及彈性阻尼器。

如上文所解釋，平衡環26及外殼體17之間形成的鉸鍊界定出可旋轉飛輪組件23的進動軸34。進動軸34的定向相對於外殼體17固定，如前述，在使用期間，外殼體17相對固定於使用者的手部12。第8圖繪示陀螺儀裝置11位於使用者手部12的背面。軸線44是虛構的手部12縱軸，自使用者的手臂通過陀螺儀裝置11的中心平行延伸至使用者手指13的一般位置。如圖，陀螺儀裝置11的可旋轉飛輪組件23的進動軸34定義出一非平行、非垂直於手部軸線44的角度。

以下說明在進動軸34與手部軸線44之間的角度偏位允許使用者手部12的顫抖，以造成可旋轉飛輪組件23繞著該進動軸34的位移，也允許由可旋轉飛輪組件23產生迴轉力以抵銷該顫抖。

具體是使用者手部12的顫抖會包含繞著手部軸線44，在手部12平面上垂直於手部軸線44之手部橫軸46，以及垂直於手部軸線44及手部橫軸46(亦即第7圖面的法線)的第三軸(未示出)旋轉的組合。通常，手部顫抖最大及最具破壞性的部分是對手部軸線44及手部橫軸46的旋轉。顯示在第7圖中的進動軸34的配置提供穩定手部軸線44及手部橫軸46的顫抖，因為繞著該些軸旋轉會導致可旋轉飛輪組件23的進動。任一種在第三軸(未示出)以及飛輪旋轉軸之間的角度偏位也會造成可旋轉飛輪組件23的進動，因而被陀螺儀裝置11穩定。

在優選的實施例中，在進動軸34及手部軸線44之間的角度偏位是介於5度及85度之間，較優選為介於5度及45度之間，及最優選為介於10度以及20度之間。相較於對手部橫軸46周圍的顫抖，進動軸34及手部軸線44之間較優選的角度偏位是可對手部軸線44的顫抖提供較大的穩定性，因為手部軸線44周圍的顫抖通常對要執行的任務最具破壞性。

具體地，由飛輪24的角動量產生的迴轉效應呈90度作用於進動軸34。因此，在第8圖繪示配置中，陀螺儀裝置11定向主要以繞著手部軸線44旋轉的形式穩定手部12的顫抖。包含繞著手部軸線44的旋轉的顫抖會位移可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34的旋轉，造成對軸線45穩定施力，且該軸線45與進動軸34呈90度(如第8圖所繪示)。由於進動軸34相對於手部軸線44的角度配置，大多數的穩定力用以抵抗手部軸線44周圍的手部顫抖。此外，由於進動軸34相對於手部軸線44的角度配置，部分穩定力也會穩定手部12相對於垂直手部軸線44之手部橫軸46的顫抖。因此，有利之處為，在陀螺儀裝置11中的進動軸34的位置在對不同顫抖提供穩定作用時也能保持固定。

可針對特定使用者的顫抖輪廓量身打造進動軸34相對於手部軸線44的角度配置。在申請人較早的專利申請案WO2016/102958A1中，可旋轉飛輪組件是安裝於外殼體內的轉盤上，因此角度偏位會依據顫抖不同而改變。然而，本發明發現利用固定進動軸相對於使用者手部12的角度位置，可提供有效的顫抖穩定效果，同時維持小型、輕巧的且含有較少移動零件的陀螺儀裝置11。此外，固定的進動軸，如上文所述，改善自陀螺儀裝置11至使用者手部12的迴轉力轉移，因為在飛輪24與座架15之間具有較少的移動零件，從而減少任一種可能藉由如移動零件產生的阻尼(例如：由於彎曲、在承軸中打滑等原因)。

在某些實施例中，可基於使用者的顫抖輪廓設定相對於使用者手部12的進動軸34位置。舉例來說，可對主要經歷手部軸線44周圍的手部顫抖的使用者提供一具有與手部軸線44對齊之進動軸34的陀螺儀裝置11，僅圍繞手部軸線44提供穩定力。然而，如第8圖所示，大部分使用者會經歷一顫抖輪廓，最好的解決方式是透過手部軸線44及進動軸34之間介於5度至85度之間的角度偏位。具體是，介於5度至45度之間，或介於20度至30度之間的角度偏位，可對大部分的使用者顫抖輪廓提供有效的顫抖穩定。

在某些實施例中，陀螺儀裝置11被配置為使得進動軸34平行於手部橫軸46或手部軸線44。如上文所解釋，使用者手部顫抖包含在不同方向的移動，因此可能使可旋轉飛輪組件23在手部12進動軸34的任一種定向產生角位移(亦即進動)。此外，若陀螺儀裝置11被使用於其他身體部位時，進動軸34可依據身體部位的顫抖以不同的定向配置。

此外，可依據使用者的顫抖輪廓選擇提供用以控制可旋轉飛輪組件23的進動及回復該可旋轉飛輪組件23至平衡位置的彈簧或偏壓元件35。具體地說，相較於具有較小幅度較高顫抖頻率的使用者，藉由具有較低彈簧率(spring rate)的彈簧35可更有利地處理具有較大幅度較低頻率顫抖的使用者。因此，可選擇彈簧35來提供客製化的陀螺儀裝置11。

在第9A圖及第9B圖的實施例中，外殼體17包含轉盤組件85安裝於平衡環26上。在本實施例中，進動軸34可在外殼體17中旋轉，使得進動軸34的方向相對於使用者身體部位，可於陀螺儀裝置11附加於使用者身體部位後改變。在本實施例中，如圖所繪示，外殼體17包含具有轉盤86的轉盤組件85，平衡環26以類似於第3A及3B圖之平衡環26安裝於外殼體17上的方式樞軸地安裝於該轉盤86上。具體是，可旋轉飛輪組件23(亦即平衡環26、馬達25以及飛輪24)是鉸接地安裝於該轉盤，因此可旋轉飛輪組件23可繞著定義在轉盤86及平衡環26之間的進動軸34旋轉。偏壓元件35(例如：彈簧)則配置在轉盤86及平衡環26之間作用。如此一來，偏壓元件35經由轉盤組件85在平衡環26及外殼體17之間作用。轉盤86經由樞軸87安裝於外殼體17上，該樞軸87定義一旋轉軸88，用以使轉盤86旋轉及伴隨該轉盤一起旋轉的平衡環26、馬達25及飛輪24之可旋轉飛輪組件23。

在某些實施例中，可提供馬達89以控制轉盤86及可旋轉飛輪組件23的旋轉，或是轉盤86及可旋轉飛輪組件23可自由地繞著外殼體17內的樞軸87旋轉，從而使可旋轉飛輪組件23基於使用者的顫抖自我定位。

在優選的實施例中，可在平衡環26及外殼體17之間作用，或是在平衡環26與陀螺儀裝置11之轉盤86之間作用的偏壓元件35包含可調力偏壓元件。該可調力偏壓元件，如上文所述，可提供於第3A至9圖的任一例示陀螺儀裝置11。

舉例來說，可調力偏壓元件可包含一可調整彈簧，例如：一具有螺紋軸體(threaded shaft)延伸通過壓縮彈簧中心的壓縮彈簧，以及一安裝於該螺紋軸體上的螺紋調節螺母，使得螺紋軸體的旋轉及/或螺紋調節螺母壓縮或延伸前述壓縮彈簧，藉以改變彈簧提供的偏壓力。可提供致動器以旋轉螺紋軸體及/或該螺紋調節螺母。

在另一實施例中，可調力偏壓元件可包含可調力氣壓彈簧，其中可調力氣壓彈簧中的氣體壓力可改變以控制由可調力氣壓彈簧提供的偏壓力。可提供致動器以降低或增加在可調力氣壓彈簧中的氣壓。致動器可包含一釋放閥用以降低壓力及/或一壓縮機用以增加壓力。

在其他實施例中，可調力偏壓元件可包含電磁鐵配置，其中在外殼體17或轉盤86中提供有電磁鐵，並在平衡環上提供一反向永久磁鐵(或反之亦然)。在本配置中，控制提供至電磁鐵的電源可控制由可調力偏壓元件所提供的偏壓力。可提供致動器以控制電磁鐵。

在某些實施例，可設定可調力偏壓元件的偏壓力以針對特定使用者來配置陀螺儀裝置11。具體地，承前所述，可依照使用者的需求客制化的方式來設定偏壓力以控制可旋轉飛輪組件23的進動。舉例來說，可基於使用者顫抖的振幅及頻率設定偏壓力及/或最大進動角度。會提供較大的偏壓力以及較小的最大進動角度給具有低幅度高頻率顫抖的使用者，而會提供較小的偏壓力以及較大的最大進動角度給具有較高幅度較低頻率顫抖的使用者。

在其他實施例中，陀螺儀裝置11係設以調整操作期間可調力偏壓元件的偏壓力，換言之，是動態的。本裝置允許依據使用者當前的顫抖而改變偏壓力。此外，前述配置有利地表示單一裝置可基於使用者的特定顫抖而設置於不同的使用者。

第10圖繪示一種陀螺儀裝置11，其具有動態的控制系統用於依據感測之顫抖，動態地控制可調力偏壓元件。本例示實施例是基於第3A及3B圖的實施例來做說明，但是可理解為該實施例也可施用至第4、7、9A及9B圖的實施例。

第10圖繪示具有外殼體17及可旋轉飛輪組件23之陀螺儀裝置11。該可旋轉飛輪組件23包含飛輪24、馬達25及平衡環26。平衡環26旋轉地安裝至外殼體17上的方式如同第3A及3B圖所述。在本實施例中，可調力偏壓元件47是提供在外殼體17與平衡環26的平板構件36之間。各可調力偏壓元件47具有致動器48，用於改變由可調力偏壓元件47所提供之偏壓力。

第10圖的陀螺儀裝置11也包含感測器49，係配置以感測貼附陀螺儀裝置11之使用者手部之動作，例如：顫抖。在繪示的實施例中，感測器49附加至外殼體17。然而，感測器49可位於陀螺儀裝置11中的其他位置，或可位於外殼體17的外側，例如：直接設置在使用者的手部或手臂上。該感測器49優選為加速計，以用來偵測手部的動作(例如：顫抖)。該感測器49優選為感測至少繞著兩個軸的手部旋轉(顫抖)，具體是如第8圖繪示的手部軸線44及手部橫軸46。該感測器49感測一或多個手部12的動作特徵，例如：一或多個顫抖特徵。舉例來說，加速計可感測任一或更多顫抖(像是手部顫抖)的振幅、頻率、及/或加速度。

如第10圖所示，陀螺儀裝置11更包含控制器50，該控制器配置以接收來自感測器49的訊號。該控制器50是基於感測之顫抖來控制可調力偏壓元件47的致動器48。

如第11圖所示，在一種控制陀螺儀裝置11的方法中，控制器50是設以接收來自感測器49、51的感測器訊號。本方法可包含對使用者身體部位感測到的動作接收動作特徵的資料(例如：顫抖的振幅、頻率、加速度)，或是該方法可包含接收未處理的訊號及確認動作特徵(例如：顫抖的振福、頻率、加速度)。

控制器50更設以可針對可調力偏壓元件47、52決定標的偏壓力。該標的偏壓力是基於動作特徵決定。控制器50更設以控制可調力偏壓元件47的致動器48以提供標的偏壓力53。標的偏壓力可基於偵測到之動作特徵決定。控制器50可包含一個記憶體，其依據感測到的動作特徵儲存一標的偏壓力的表格。控制器50可基於感測到的動作特徵自記憶體中獲得標的偏壓力，並控制可調力偏壓元件47以提供該標的偏壓力。

在替代的實施例中，控制器50依據偵測到的動作特徵及一致動器的組態之間的比例關係來控制可調力偏壓元件47的致動器48。該比例關係可在控制器中被定義。因此，當基於該感測到之動作特徵控制可調力偏壓元件47時，控制器50不需要決定或獲得一真實的標的偏壓力數值。

在本方法中，可安裝陀螺儀裝置11於任一種使用者，且陀螺儀裝置會依據使用者的動作(例如：使用者的顫抖)配置可調力偏壓元件的操作。此外，當該些顫抖的大小及頻率不同時，如同常見於受到帕金森氏症及自發性震顫影響的患者，本發明的陀螺儀裝置11可有效地抵消使用者的顫抖。

陀螺儀裝置11可額外或選擇性地包含設置以感測可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34旋轉的感測器(未列示)。這類感測器可偵測相對於平衡位置的進動角度，其中，當使用者的手部無動作時，可旋轉飛輪組件23被定位於該平衡位置中。舉例來說，感測器可包含旋轉位置感測器。在其他實施例中，感測器配置以偵測由馬達25牽引的力量，具體是由馬達25牽引的電流。當可旋轉飛輪組件23繞著該進動軸34旋轉時，發現到施加於馬達軸體的迴轉力導致牽引更強的力來旋轉飛輪24。因此，可藉由感測由馬達牽引的力來偵測可旋轉飛輪組件23的進動。替代地或額外地，感測器可配置以偵測飛輪24的旋轉速度。具體而言，由於迴轉力作用於馬達25上，這會增加在馬達中的摩擦力，因此可旋轉飛輪組件23的進動會降低飛輪24的旋轉速度。感測器可配置以偵測真實的飛輪24旋轉速度並與馬達25理應的旋轉速度(依據控制器)比較以測定旋轉速度誤差。此旋轉速度誤差會與可旋轉飛輪組件23之進動角度成比例，因此可用以偵測可旋轉飛輪組件23的進動。

在本實施例中，控制器50可自感測器接收訊號及控制致動器48以基於感測到之進動角度調整可調力偏壓元件47的偏壓力。舉例來說，若感測器感測較大的進動角度，控制器50可增加由可調力偏壓元件47提供之偏壓力。如此，可基於可旋轉飛輪組件23的進動量來控制可調力偏壓元件47所提供之偏壓力，其至少部分是由任一種手部動作的加速度及大小決定，尤指顫抖。因此，感測進動角度使得可調力偏壓元件47提供的偏壓力可適應使用者的動作。此外，可控制可調力偏壓元件47以防止可旋轉飛輪組件23接地，亦即接觸如第5A及5B圖所述之擋件43，其可造成飛輪24及/或馬達25的損害。

第11圖也繪示這類方法，在該方法中，控制器50是設以接收自感測器49、51之感測器訊號，該訊號指明繞著該進動軸34的旋轉角度。

控制器更設以基於偵測到之進動角度決定調力偏壓元件47、52之標的偏壓力。控制器50更被設置以控制可調力偏壓元件47的致動器48以提供標的偏壓力53。控制器50可包含一記憶體，其基於偵測到之進動角度儲存一標的偏壓力表格。控制器50可自記憶體中基於該偵測到之進動角度檢索標的偏壓力並控制該可調力偏壓元件47以提供該標的偏壓力。

在替代的實施例中，控制器50依據在偵測到之進動角度與引動器之組態之間的比例關係，控制可調力偏壓元件47的引動器48。該比例的關係可被定義在控制器中。因此，當基於該偵測到之進動角度控制可調力偏壓元件47時，控制器50不需要決定或獲得真實標的偏壓力數值。

如上文所解釋，主要是基於旋轉的飛輪24產生之角動量及使用者的顫抖施加給飛輪24的位移力矩(亦即進動)，透過陀螺儀裝置11產生的力來穩定使用者的顫抖。因此，即便飛輪24的旋轉速度是穩定的，陀螺儀裝置11會產生較大的抵消迴轉力回應較強的顫抖(反之亦然)。

儘管由飛輪24產生的迴轉力的大小本質取決於顫抖的嚴重度(亦即施加給繞著進動軸34的飛輪24之位移力矩)，如下文所述之陀螺裝置11可額外或是選擇性地設以控制飛輪24的旋轉速度，以控制由陀螺儀裝置11產生之角動量。如此，由陀螺儀裝置11提供的力的範圍，可針對具有特定動作特徵(例如：顫抖特徵)的特定使用者加以客製化。

角動量是飛輪24的慣性函數及旋轉速度。慣性是飛輪24質量和直徑的函數，包括質量是如何分佈於飛輪24的半徑。

用於使用者的身體部分(例如：手部)的陀螺儀裝置11，優選的尺寸及重量為不會抑制身體部位的自主性運動及允許使用者舒適地穿戴陀螺儀裝置11，如第1圖所示。

具體是，用於使用者手部的陀螺儀裝置11優選為具有最大重量約1 kg及跨越陀螺儀裝置11最大尺寸為約80 mm。在繪示之例示中，陀螺儀裝置11的外殼體17為圓柱狀以容納圓柱狀飛輪24。在實施例中外殼體17的最大直徑優選為約80 mm。為了可用於使用者的手部，該陀螺儀裝置11的最大重量優選為約0.5 kg，以及最大直徑優選為約60 mm。這類的陀螺儀裝置11可使使用者舒適地穿戴於其手部12，如第1圖所示。

使用於其他身體部位時，當可想見陀螺儀裝置11可能較大且較重。舉例來說，使用於使用者的手臂或腿上，陀螺儀裝置11的最大重量約2 kg，優選為約1 kg，及最大直徑約180 mm，優選為約100 mm至150 mm之間。較強壯、較重的四肢像是手臂及腿會需要較大的迴轉力以穩定較強的顫抖，因此用於該些身體部位之飛輪24優選為較重的，例如：至多1 kg；以及較大的，例如：至多約160 mm。

在上文所述的大小及重量限制內，設計陀螺儀裝置11予使用者穿戴，可藉由選擇飛輪24客製化於特定使用者，飛輪24在給定的旋轉速度下，提供適量的力以穩定附著有陀螺儀裝置11的身體部位的顫抖。由陀螺儀裝置11產生的力優選為提供足以穩定顫抖的力且同時允許身體部位的自主性運動以及提供使用者舒適地穿戴的陀螺儀裝置11之間的平衡。

發明者發現到，某些範圍的角動量對於使用於使用者手部的陀螺裝置11在穩定手部顫抖而言特別地有效。具體是，如第13圖中所繪示的測試結果，發明人呈現角動量在約 0.05 kgm² /s至0.30 kgm² /s的範圍中，更具體來說在約0.08 kgm² /s至0.2 kgm² /s之範圍中，可提供使用者大範圍有效的手部顫抖穩定，且仍允許使用者做自主性運動以執行任務。

具體是，測試顯示出對於大部分使用者，角動量介於0.05 kgm² /s至0.30 kgm² /s的範圍中，能最有效的提供手部顫抖穩定而不會抑制自主性手部運動。另發現到低於本範圍的角動量提供無效的手部顫抖穩定，而大於本範圍的角動量則會抑制自主性手部運動，產生的過大的迴轉力以致額外的顫抖被轉至使用者，及/或使得陀螺儀裝置11對於穿戴在使用者的手部而言過重且過大。

共46位受試者接受以下描述的測試。14位受試者已診斷出帕金森氏症，以及32位受試者已診斷出自發性震顫。所有的測試都在各受試者的相同手執行，通常但非僅止於受試者之慣用手。所有的受試者皆超過18歲。

提供受試者五種不同的陀螺儀裝置穿戴於使用者的手部。各不同的陀螺儀裝置之飛輪規格詳述於下表。 表1 用於測試之飛輪的規格

	飛輪#1	飛輪#2	飛輪#3	飛輪#4	飛輪#5
飛輪質量(kg)	0.0047	0.195	0.152	0.195	0.152
飛輪直徑(mm)	14	52	51	52	51
飛輪慣性(kgm2 )	1.0E-6	6.7E-5	5.9E-5	6.7E-5	5.9E-5
旋轉速度(RPM)	14,000	12,000	14,000	24,000	28,000
角動量(kg.m2 /s)	0.002	0.084	0.086	0.168	0.173

慣性測量機組(inertial measurement unit)在各受試者測試期間內附加於手部。該慣性測量機組是一Bosch BNO055 9-軸絕對定向感測器。該慣性測量機組配置以測量手部的三軸線(x,y,z)的歐拉角(Euler angle)、手部旋轉速度的三軸線(x,y,z)，及在三軸線(x,y,z)方向中的手部直線加速度。

在該測試期間內，藉由結合所有三軸線的該歐拉角資料作為向量總合及接著計算一旋轉手部顫抖振幅之平均數(mean average)，使用自該慣性測量機組輸出的資料來測定平均旋轉手部顫抖振幅。該受試者被要求進行兩個活動，如下述： 1. 容量測試­­­­－受試者被要求坐著並於水盆上拿著裝滿水的100 ml燒杯60秒，測試其間不支撐受試者的手臂。本活動於各測試皆重複5次。 2. 進食測試－受試者被要求自第一個碗(滿度75%)轉移一匙的黃豆至與第一個碗距離一個碗之直徑的第二個碗(最初為空)。本活動於各測試皆重複5次。

首先要求各受試者於各陀螺儀裝置關機時(亦即無飛輪旋轉)完成活動。確定各陀螺儀裝置的平均旋轉手部顫抖的振幅之基線。接著，要求各受試者在各陀螺儀裝置啟動時(亦即有飛輪旋轉)完成如上文詳述之活動，且測量平均旋轉手部顫抖振幅。

第13圖繪示各前述五個陀螺儀裝置於旋轉手部顫抖中平均降低之振幅(程度)。具體是，第13圖顯示在手部顫抖之振幅的平均差異，該差異為在各陀螺儀裝置的平均旋轉手部顫抖振幅之基線以及在陀螺儀裝置啟動後動作期間的平均手部顫抖振幅之間的差異。在所有的測試中皆取平均值，亦即：所有的受試者及所有的容量測試及進食測試。

如第13圖呈現之測試結果，飛輪#1具有0.002 kgm² /s之角動量，導致平均顫抖振幅(程度)增加。這類的增加歸因於附加至受試者手部的重量，該重量使得受試者更難以穩定他們的手部，而飛輪提供極少的迴轉力因而僅提供少量的顫抖穩定。另發現到至少需要約0.05 kgm² /s的角動量以展現降低平均顫抖振幅。

飛輪 #2、#3及#4呈現有效的顫抖穩定，而飛輪#5降低的顫抖振幅則少於飛輪#2、#3及#4。本發明發現到大於約0.30 kgm² /s的角動量導致較差的顫抖減少，因為迴轉力的力量明顯地對受試者而言過於巨大而無法控制，造成由陀螺儀裝置11引起的額外的顫抖。此外，發現到大於約0.30 kgm² /s的角動量傾向以抑制受試者的自主性運動，表示受試者必須更費力以進行任務，反而降低穩定顫抖的有效性。

因此，測試結果呈現陀螺儀裝置於穩定使用者的手部顫抖的有效性，並且呈現可設定或控制角動量以提供有效顫抖穩定。

具體是，測試實驗結果指出用於穩定手部顫抖的優選的角動量範圍介於約0.05 kgm² /s至約0.30 kgm² /s之間，更加具體來說介於約0.08 kgm² /s至0.20 kgm² /s之間。本揭示內容揭示這類範圍可提供有效的手部顫抖穩定，且仍然允許受試者做出自主性手部運動以進行任務。

具體是，本揭示內容發現到具有質量約0.150公斤、直徑約50毫米及慣性約6x10^-5 k gm² 之飛輪的陀螺儀裝置11，可於旋轉速度介於8000 RPM至50000 RPM之間操作，以提供在範圍約0.05 kgm² /s至0.30 kgm² /s之間的角動量，該角動量可針對使用者手部大範圍的顫抖提供顫抖穩定。這類陀螺儀裝置11也可以在其他經歷類似顫抖的身體部位中(例如：使用者前臂)有效地穩定顫抖。因此，具有這類飛輪的陀螺儀裝置11可使用於各種不同的使用者，且飛輪的旋轉速度可設於各使用者以提供範圍介於約0.05 kgm² /s至約0.30 kgm² /s之間適當的角動量。

至於其他身體部位，例如：手臂、腿、頸部、背面、頭部，發明人發現到由於該些區域的肌肉力量較大(引起較強顫抖)及經歷顫抖的身體部位的質量較大，因此需要較大的角動量。

在某些實施例中，第10圖繪示之控制器50額外地或選擇性地被設置以控制馬達25及飛輪24的旋轉速度。因此，控制器50係設以控制飛輪24的角動量及提供給穩定顫抖的迴轉力。在該些實施例中，當安裝陀螺儀裝置11於使用者以提供適當角動量時，控制器50是可配置的，以及/或是基於感測器49感測到的一顫抖特徵或數個特徵，控制器50可設以動態地控制飛輪24的旋轉速度。控制飛輪24的旋轉速度可提供於包含被動偏壓元件的陀螺儀裝置11中，例如：參考第3A至5、7、或9A及9B圖中所述的彈簧35，或參考第10圖繪示可調力偏壓元件。

舉例來說，如第12圖呈現一種控制陀螺儀裝置11的方法，控制器50係設以接收自感測器49、54之感測訊號。感測器49可配置以感測使用者手部之動作特徵，例如：顫抖特徵或進動的角度，如參考第10及11圖所述。

控制器更設以決定飛輪24、55的標的角動量及/或標的旋轉速度。該標的角動量及/或標的旋轉速度是基於感測訊息，例如：動作特徵及/或進動的角度。控制器50更設以控制馬達25以提供角動量及/或一標的旋轉速度56。

標的角動量及/或標的旋轉速度可以基於感測到的動作特徵及/或進動角度。控制器50可包含一個記憶體，依據感測到的動作特徵及/或進動角度儲存標的角動量的表格及/或標的旋轉速度。控制器50可自記憶體中基於感測到的動作特徵及/或進動角度檢索出標的角動量及/或標的旋轉速度，並控制馬達25以提供角動量及/或標的旋轉速度。在某些實施例中，記憶體儲存對應一或多個動作特徵及/或進動角度之飛輪旋轉速度，且控制器50基於感測到的動作特徵及/或進動角度檢索出標的飛輪旋轉速度。在其他實施例，記憶體儲存對應一或多個動作特徵及/或進動角度之標的角動量，且控制器50基於感測到的動作特徵及/或進動角度檢索出標的角動量，接著決定飛輪24相應於標的角動量之標的旋轉速度。如此，相同的記憶體項目(亦即標的角動量)可使用於不同的飛輪24，亦即，飛輪24具有不同的質量及/或徑向質量分布(旋轉慣性)。

在替代性實施例中，控制器50依據感測到之動作特徵與動力及/或馬達25的速度之間的比例關係來控制馬達25。可於該控制器中定義該比例關係。因此，當基於感測到的動作特徵控制馬達25時，控制器50不需要確定或檢索出真實的標的角動量數值或旋轉速度數值。

在本方法中，陀螺儀裝置11可安裝給任一使用者，且會調整馬達25以提供適當角動量於使用者的動作，具體是使用者的顫抖。此外，當顫抖的大小及頻率不同時，特別普遍見於受到帕金森氏症及自發性震顫影響的患者中，這類陀螺儀裝置11可有效地抵消使用者的動作(具體為顫抖)。此外，藉由動態地控制飛輪24的旋轉速度，當使用者未經歷顫抖時，陀螺儀裝置11可藉由關閉馬達25來儲存能量並且延長陀螺儀裝置11的使用壽命。

參考第11圖，在優選的實施例中，控制器50係設以控制一或多個可調力偏壓元件47以提供標的偏壓力用於進動，另外參考第12圖，控制器也設以控制飛輪24的旋轉速度以提供標的角動量及/或飛輪旋轉速度。在本實施例中，當藉由感測器49或其他感測器偵測時，基於動作特徵及/或進動角度動態地操作陀螺儀裝置11以控制飛輪角動量及進動力。

第14A至15圖繪示用於陀螺儀裝置11中的飛輪24的實施例。第14A圖單獨顯示飛輪24，而第14B圖繪示包括飛輪24的可旋轉飛輪組件23的橫截面。飛輪通常是繞著飛輪旋轉軸38呈圓柱狀。如圖，飛輪24包含具有用於附加至馬達軸體29之一孔洞58的中央盤部57。該中央盤部57通常是平面且相對薄的。飛輪24也包含一圓周裙部59自中央盤部57的圓周邊緣以飛輪旋轉軸38的軸向延伸。

飛輪24包含一聚焦在飛輪24的外側圓周邊緣(亦即在圓周裙部)之質量分佈的輪廓。換言之，大部分的飛輪24總質量均包含於圓周裙部59中。

在優選的實施例中，圓周裙部59包含至少50%的飛輪24的總質量，較優選為至少60%的飛輪24總質量，最優選為至少75%的飛輪24總質量。如圖，圓周裙部59的配置是將質量集中在飛輪24的圓周邊緣，其提供飛輪24較高的角慣性，可產生欲求的角動量同時限制飛輪24的整體質量。

當飛輪24的質量及直徑決定飛輪24的慣性及角動量，以及陀螺儀裝置11的外型尺寸時，選擇飛輪24合適的質量及直徑對於陀螺儀裝置11附著至使用者的身體部位(例如：使用者的手部)是有利的。因此，用於使用在使用者手部的陀螺儀裝置11，其飛輪24質量優選為介於約0.05 kg至約0.5 kg之間，更優選為介於約0.1 kg至0.2 kg之間。飛輪24的直徑優選為少於約150 mm，較優選為少於約100 mm，更優選為少於約80 mm，最優選為約50 mm。

至於用於不同身體部位(例如手臂或腿部)的陀螺儀裝置11，理想的角動量更大，且使用者可支撐較重的陀螺儀裝置11。在此情況下，飛輪具有高達約2 kg的質量，更優選為約1 kg，最優選為少於約0.5 kg，或介於0.2 kg至0.5 kg之間。相似地，用於手臂或腿部的陀螺儀裝置11可能更大，因此飛輪24的半徑尺寸可大至約200 mm，優選為約150 mm。

在該些質量及直徑限制下，發明者發現到有至少75%的質量位於圓周裙部59的飛輪，在旋轉速度介於約5000 RPM至70000 RPM之間變化時，可提供欲求之範圍的角動量，優選為介於約10000 RPM至30000 RPM之間，較優選為介於約15000 RPM至30000 RPM之間。

此外，飛輪24的圓周裙部59於飛輪24的一側提供一凹腔60。如第14B圖所繪示，在優選的實施例中，平衡環26及馬達25至少部分嵌套在飛輪24的凹腔60中。此配置有利地使可旋轉飛輪組件23具有低剖面(low profile)，且協助維持可旋轉飛輪組件23的質量中心，而陀螺儀裝置11在使用期間更靠近使用者身體部位的表面。此配置有利地降低陀螺儀裝置11的重量產生之任何效應，像是當旋轉手部時，由陀螺儀裝置11的重量產生的力矩。

如第14B圖所示，平衡環26為盤狀，馬達安裝部30設置於飛輪24及馬達25之間的凹腔60中。此配置提供馬達25嵌套於凹腔60中的安裝位置。馬達25是一低剖面馬達25，如以下所述，設以實質上合乎飛輪24的凹腔60。如此，外殼體17可與飛輪24的大小緊密地相符，使陀螺儀裝置11的整體尺寸縮小。

在第16圖的實施例中，具有低剖面的飛輪24有比第14A及15圖的飛輪更加平均的徑向質量分布，且位於圓周裙部的質量的比例較低。在其他所有因素都相同下，第16圖的飛輪具有較低慣性且會產生較少的角動量，因此予一給定的迴轉速度較低的迴轉力。這類飛輪可用於有較弱顫抖的使用者，或是用於陀螺儀裝置的整體重量需最小化(例如：用於孩童或長者)的情況。本實施例的飛輪24可在較高的速度下旋轉以在整體重量較低的其他飛輪中達到相同角動量。當主要趨使迴轉力大小的是角動量時，這類輕量裝置可用以穩定顫抖同時保持較輕重量的陀螺儀裝置11。

此外，如第3A、3B、4、7、10圖所繪示，在優選的配置中飛輪24設置以連接至外殼體17的一側(端面21)，該側於使用時配置於緊貼或最接近使用者的身體部位。在本發明的配置中，平衡環26及馬達25配置在飛輪24貼近使用者身體部位的另一側。這類配置是有利的，因為飛輪24是陀螺儀裝置11中最重的部分，因此將飛輪24配置於靠近使用者身體部位限制被陀螺儀裝置11的重量在使用者身體部位上產生的力矩，使陀螺儀裝置11可舒適地穿戴。此外，陀螺儀裝置11的迴轉力在靠近顫抖的運動軸線時(亦即較靠近身體部位時)更為有效。因此，這類配置提供陀螺儀裝置11更加舒適於使用者穿戴，且更加有效於顫抖穩定。

在某些實施例中，如第15圖中所繪示，飛輪24上於凹腔60的另一面表面60頃斜以適應可旋轉飛輪組件23繞著進動軸34的進動。具體是，表面60的角度可符合繞著進動軸34旋轉的最大角度。這允許飛輪24可被設於靠近外殼體17的一側(端面21)，提供一低剖面的陀螺儀裝置11且陀螺儀裝置11的質量中心靠近使用者身體部位。

在其他實施例中，於第3A、3B、4、7、10、14A、14B圖中所繪示，飛輪24位於凹腔60對面的表面60是平面的(亦即平坦的)或是如第15圖繪示之凸面。以下將描述這類飛輪24於製造(亦即機械加工)平衡的飛輪24上是具備優勢的。

在優選的實施例中，馬達25是一電動馬達，例如：無刷直流電(DC)馬達。無刷直流電馬達優於有刷馬達，因為無刷馬達產生較少的粉塵及可能妨礙陀螺儀裝置11操作的其他物質，例如：藉由累積在承軸中或飛輪24上來妨礙陀螺儀裝置11操作。如第3A及3B圖所示，馬達25包含定子27及轉子28。

在優選的實施例中，馬達本體(排除馬達軸體29)包含約為1或小於1的長寬比(旋轉軸38的軸向尺寸與其徑向尺寸之比例)，優選為約0.5。如圖所繪示，此長寬比提供一可嵌套於飛輪24的凹腔60的低剖面馬達25。

在優選的實施例中，馬達25的轉子28包含徑向極化磁石轉子。這類轉子28適用於低剖面馬達25。

優選的實施例中，馬達25包含無槽式及/或無芯繞組，其提供於小型及低剖面馬達25。

如圖示，在優選的實施例中，馬達25包含軸向通量配置，其提供可嵌套於更加靠近飛輪24的凹腔60中的小型及低剖面馬達25。

在其他實施例中，以一配置以旋轉飛輪24的替代性原動機來取代馬達25。舉例來說，原動機可包含一藉由壓縮機提供之壓縮空氣驅動的氣動馬達。該壓縮機可攜帶於使用者身體上，或可為外部資源的一部分。舉例來說，若顫抖穩定設備使用於工作站(例如工廠中)以輔助使用者，則可經由軟管自外源壓縮機提供壓縮空氣。針對可攜式顫抖穩定設備(亦即使用者可隨身攜帶)，優選原動機為電動馬達。

在某些實施例中，原動機(具體是電動馬達25)是與飛輪24整合。在該些實施例中，如第17圖所示，飛輪24具有極性交替安裝於內圓周之複數個永久磁鐵91。於飛輪24的內圓周中提供定子92且定子92包含交變磁場繞組93。在本配置中，飛輪24作為馬達的轉子，藉由交變磁場繞組93相應交替極性的手段進行旋轉。這類配置提供較輕的重量及更小型的可旋轉飛輪組件。

在其他陀螺儀裝置11的實施例中，原動機(具體是馬達25)不直接與飛輪24耦接。如第18A及18B圖所示，其顯示出陀螺儀裝置11的垂直橫截面，提供在馬達25及飛輪24之間的傳動件94以轉移自馬達25至飛輪24的旋轉。

在本實施例中，馬達25固定至外殼體17，且傳動件94包含可撓或關節式軸體95，該軸體會承受飛輪24相對於馬達25繞著進動軸34之進動。這類配置有利之處在於，不需要為了繞著進動軸34的旋轉而安裝馬達25，使得飛輪24在可旋轉飛輪組件23質量較小時，更加活躍地進動以降低顫抖的振幅/加速度。此外，因馬達25不會相對於外殼體17移動因此簡化了馬達25的電氣連接。

如圖所示，關節式軸體95自馬達25向飛輪24延伸且該關節式軸體95可在繞著進動軸34(在第18B圖面之平面上)旋轉的平面彎曲。以第3A及3B圖中所描述的相同方式，將平衡環26於鉸鍊座33處鉸接地安裝於外殼體17以定義進動軸34。關節式軸體95於承軸96處可旋轉地安裝至平衡環26上，使得平衡環26及飛輪24懸於關節式軸體95上。關節式軸體95可在平衡環26及馬達25之間彎曲。因此，關節式軸體95允許平衡環26及飛輪24繞著進動軸34的進動。平衡環26及偏壓元件的作用方式與先前描述的實施例相同，具體是如第3A及3B圖的實施例。

在某些實施例中，傳動件94可更包含設置於馬達25與飛輪24之間的離合器97，設以脫離馬達25及飛輪24之間的旋轉連接。有利的是，此配置允許飛輪24在離合器97鬆開時，使馬達25自由地自旋。當使用者未經歷顫抖或使用者未在執行任務時可控制離合器97脫離。此外，當取下陀螺儀裝置11或裝置掉落時，設以將離合器97脫離，從而自這類情況中保護馬達25免於受飛輪24的動量產生的力影響。

第19圖繪示說明一種馬達25及飛輪24的配置。在本實施例中，馬達25的定子27安裝至平衡環26。平衡環26包含一開口或是一定子27位於其中之凹槽61，且該凹槽61包含形成於凹槽61的內面之複數個槽孔62，並且連接至定子27。該槽孔優選為弧形。如圖所示，在本實施例中凹槽61包含分佈於凹槽61周圍的四個槽孔62，優選為平均分佈。在其他實施例中，凹槽61可具有更多或更少槽孔，例如：兩個、三個或六個槽孔62。馬達25的定子27包含自定子27的外側圓周面延伸且突出至槽孔62之徑向調整片63。馬達25的轉子28配置以依箭頭64的方向旋轉飛輪24。彈簧65配置於各徑向調整片63以及徑向調整片63一側之對應凹槽61的一側之間，該徑向調整片63的方向和旋轉的方向(箭頭64)相反。如此，當馬達25開始旋轉飛輪24時，亦即當馬達25力矩達到最大時，彈簧65配置以減少慣性轉移至定子27。上文所述之陀螺儀裝置11，優選為具有高慣性的飛輪24及小型且低能量的馬達25。在第19圖中所繪示的徑向調整片63及彈簧65的配置，可在飛輪24開始旋轉的期間且力矩最大時，降低自飛輪24轉移至平衡環26(且因而至陀螺儀裝置11的外殼體17)的慣性。此配置使得陀螺儀裝置11在開始運轉時可被舒適地穿戴於使用者身上。

在其他實施例中，在馬達外殼體中形成槽孔62，該馬達外殼體至少部分圍繞定子27，且外殼體因此安裝至平衡環26上。

第20圖繪示一種用於陀螺儀裝置11馬達25的馬達控制電路66。如第10、11及12圖任一圖繪示，該馬達控制電路66可由控制器60提供。馬達控制電路66包含用於馬達25的三個繞組67的電源供應68。各電源供應68包含開關69，可由控制器60控制在從動力源71(例如：電池)提供動力至繞組67以驅動馬達25的驅動組態，以及繞組67短路接地70的制動組態之間切換。為了制動馬達25以減速或停止馬達25及飛輪24旋轉，控制器50將所有開關69配置為將繞組67接地70。在此配置中，於馬達中產生的電磁效應在馬達25及飛輪24上產生制動煞車效果。本配置可更加快速地停止飛輪24的旋轉，並且降少使用者感受到之力矩。

在優選的實施例中，控制器50設以藉由在零功率開關69組態及接地開關69組態之間依序變化的脈衝以制動馬達25。脈衝制動效應在馬達25上減少使用者穿戴陀螺儀裝置11時所產生及感受到之反向力矩。

在第20圖中顯示的組態中，馬達25具有三個繞組67，但理應想見馬達25可具有更多繞組，例如：四個繞組67、五個繞組67，或更多。

第21圖顯示用於陀螺儀裝置11的可旋轉飛輪組件23，包括飛輪24。具體是，第21圖顯示第3A及3B圖之陀螺儀裝置11的可旋轉飛輪組件23。優選為，飛輪24為高度平衡以降低在操作陀螺儀裝置11期間因飛輪24高速旋轉產生的振動及雜訊。本發明特別利於在每日活動期間產生不良的振動及雜訊時，可穿戴在使用者身體上(例如：在手上)的陀螺儀裝置11。高度平衡的飛輪24也會增加馬達25及任一種承軸或在陀螺儀裝置11中其他元件(例如：鉸鍊)的使用壽命。保護承軸或增加其壽命，可提供更加可靠及持久性較長的陀螺儀裝置。

如第21圖所示及前文所述，飛輪24優選為包含平坦表面78以及在飛輪24相對於平坦表面78的一側上的凹腔60。如第23圖及下文所述，飛輪24在兩個水平面79上平衡。

如第21圖所示及其他前述實施例，飛輪24安裝於馬達軸體29上。在該些實施例中，飛輪24完全藉由馬達軸體29支撐，其提供飛輪24的低摩擦旋轉。在進一步的實施例中，如第22圖所示，於飛輪24及平衡環26之間提供承軸100。承軸100配置於飛輪24(凹腔60內)內圓周面101及平衡環26之間。承軸100可為滾動元件承軸，例如：圓珠承軸或圓柱狀滾動承軸，或可為一種軸襯。

承軸100提供於飛輪24支撐及幫助降低飛輪24與馬達25之間非旋轉力的轉移。舉例來說，若陀螺儀裝置11掉落，接著飛輪24產生的衝擊動量不會完全傳至馬達軸體29上，因為該衝擊動量的部分會藉由承軸100傳至平衡環26，保護馬達25免受衝擊力。

此外或者是，如第22圖繪示之，於飛輪24及馬達軸體29之間提供一橡膠嵌入物102。此橡膠嵌入物也可幫忙降低馬達25及飛輪24之間非旋轉力的轉移以保護馬達25免受衝擊力。該橡膠嵌入物102優選為薄且堅固使得於飛輪24旋轉的扭矩轉移不會顯著地減少。

第23圖繪示一種用於顫抖穩定設備的陀螺儀裝置11中之飛輪24的製造方法。飛輪24優選為由金屬(例如：黃銅)製成；且自圓柱狀坯件製造。

製造程序包含在車床上自圓柱狀坯件機械加工以形成飛輪24的第一階段72。在機械加工(第一階段72)期間內，車床是用以從飛輪24上表面80的方向轉動飛輪24的外圓周面77、上表面80、凹腔60以及馬達安裝孔洞58。換言之，上述飛輪24的表面及特徵是從突出車床夾盤之圓柱狀坯件的一端經機械加工形成。

在製造程序的第二階段73，藉由削切垂直該車床旋轉軸之該平坦表面78自圓柱狀坯件上切出飛輪24，藉以從圓柱狀坯件上分離該飛輪24。削切該平坦表面78，從而使該表面為平面或凸面，這表示可由單一次的夾合操作完整加工來形成飛輪24，而無需在車床上重新夾合飛輪24，因重新夾合可能會產生偏心矩。

有利的是，藉由在車床上僅從上表面80的方向機械加工飛輪24以及自坯件上切下該飛輪24(如上文第二階段73所述)，所有飛輪24的平面都可由機械加工完成且不需從車床上移除飛輪24。換言之，無需重新夾合材料坯件(重新夾合可能產生偏心距)，透過機械加工形成飛輪24。此製程使得飛輪24的表面之間較佳的公差，及降低在飛輪24內部的初始不平衡(initial unbalance)。

接著，在階段74中，將機械加工的飛輪24安裝至陀螺儀裝置11的馬達25及平衡環26上，以形成如上文描述之可旋轉飛輪組件23，例如：參考第3A及3B圖。具體是，馬達25附著於平衡環26上且馬達軸體29是壓裝至飛輪24的馬達安裝孔洞58。

接著，在階段75中，平衡可旋轉飛輪組件23以改善可旋轉飛輪組件23(具體是飛輪24)的平衡。此階段75包含安裝可旋轉飛輪組件23至一加速計組件上，該加速計組件包含用於平衡環26之座架的用於感測平衡環26之振動的複數個加速計以及用於自飛輪24中藉由雷射削磨移除材料的雷射削磨設備。如第17圖繪示，該雷射削磨設備配置以在水平面79上自飛輪24移除材料。兩水平面79位於飛輪24的外圓周面77的邊緣，連接下部平坦表面78及上表面80。在水平面79上自飛輪24移除材料提供最有效的平衡形式，因為自飛輪24的外圓周面77移除的質量具有較強的減少不平衡的效果，且提供兩水平面79可藉由移除較少的材料達成可接受的平衡等級，減少任一種在操作時由飛輪24提供的慣性及角動量產生之效應。

在其他實施例中，可利用其他方法自飛輪24移除材料，例如：機械鑽孔或切除。優選為，藉由非接觸式操作自飛輪24移除材料，該非接觸式操作不會機械性地接觸飛輪24，例如：雷射削磨或電子束削磨。有利的是，非接觸式操作不會造成飛輪24中可能損害馬達25的振動。在其他實施例中，例如：藉由材料沉積像是透過焊接額外的材料至飛輪24或透過在飛輪24中鑽孔並嵌入較重材料於該孔洞中的方式，將材料添加至飛輪24以平衡該飛輪24。優選為，藉由非接觸式沉積操作添加材料至飛輪24，例如：物理氣相沉積，像是脈衝雷射沉積。

在階段76中，安裝可旋轉飛輪組件23至加速計組件後，可旋轉飛輪組件23的馬達25供電以在第一速度下旋轉飛輪24，且基於加速計偵測到的振動，藉由雷射削磨自飛輪24移除材料以降低由飛輪24引起的振動。本發明改善可旋轉飛輪組件23的平衡。

接下來，在階段81中，可旋轉飛輪組件23的馬達25增加飛輪24的旋轉速度至第二速度，較快於階段76的第一速度，且基於加速計偵測到的振動，藉由雷射削磨自飛輪24移除材料以降低飛輪24引起的振動。

非必要性地，在甚至高於第二速度的旋轉速度下重複階段81。

上文的方法提供一平衡的可旋轉飛輪組件23。

有利的是，在平衡程序期間使用陀螺儀裝置11的馬達25代表可旋轉飛輪組件23(亦即飛輪24、平衡環26及馬達25)是作為單一單位進行平衡，其於馬達軸體29及飛輪24的外圓周面77之間提供非常準確的公差。平衡的可旋轉飛輪組件23可接著組裝至陀螺儀裝置11中，且不擾動可旋轉飛輪組件23的平衡。可旋轉飛輪組件23優選為組裝至陀螺儀裝置11前不拆解，具體是如第3A及3B圖所繪示的外殼體17。

有利的是，在第一速度下執行平衡，接著在較快的第二速度下執行平衡可保護馬達25(具體是馬達25的承軸)免受最初未平衡之飛輪產生的振動影響。本發明允許相同馬達25在陀螺儀裝置11中使用，且不需要在組裝進陀螺儀裝置11前拆解可旋轉飛輪組件23。

發明人發現到前述製造及平衡飛輪24的方法，提供了一種平衡的可旋轉飛輪組件23，其超過動平衡等級ISO 1940/1中規定的極限，亦即，本發明達到低於G0.4的平衡等級。

這種高度的平衡方式，於本文所述的顫抖穩定設備中特別有用，因其能最小化或去除振動及雜訊，這有利於使用者，因為驅動飛輪24所需的能源較少因此延長陀螺儀裝置11的使用壽命及延長電池使用壽命。

儘管本揭示內容的設備已描述其主要關於受神經性疾病所誘發相對強烈顫抖的治療效益，本揭示內容同樣適合於其他穩定手部振動之用途，舉例來說，有利於像是在正常程度下容易由血流的脈動引起的手部振動，像是運動(例如：射箭、標槍或高爾夫)；美術，像是繪畫細節；攝影或於外科手術。

為了避免疑慮，上文所描述關於本揭示內容的特定實施方式之特徵或樣態，不限於該實施方式。該些描述的特徵可合併於任一種組合中。這類的組合的任一種及所有皆涵蓋於本發明中並且不應構成也不構成附加的標的。

10:手套 11:陀螺儀裝置 12:手部、成形板 13:手指 14:拇指 15:座架 16:電纜 17:外殼體 18:孔隙 19:圓周面 20、21:端面 22:凹腔 23:可旋轉飛輪組件 24、55:飛輪 25、89:馬達 26:平衡環 27、92:定子 28:轉子 29:馬達軸體 30:馬達安裝部 31:開口 32:鉸鍊構件 33:鉸鍊座 34:進動軸 35:偏壓元件 36:平板構件 37:內表面 38:飛輪旋轉軸 39、82:鉸鍊 40、41:底座 42:彈性阻尼器 43:屏障、擋件 44、45:軸線 46:橫軸 47、52:可調力偏壓元件 48:致動器 49、51、54:感測器 50、60:控制器 53:偏壓力 56:標的旋轉速度 57:中央盤部 58:孔洞 59:圓周裙部 60:凹腔、表面、控制器 61:凹槽 62:槽孔 63:徑向調整片 64:箭頭 65:彈簧 66:馬達控制電路 67:繞組 68:電源供應 69:開關 70:接地 71:動力源 72-76、81:階段 77:外圓周面 78:平坦表面 79:水平面 80:上表面 83:球體 84:承窩 85:轉盤組件 86:轉盤 87:樞軸 88:旋轉軸 91:永久磁鐵 93:交變磁場繞組 94:傳動件 95:關節式軸體 96、100:承軸 97:離合器 98、99:磁石 101:內圓周面 102:橡膠嵌入物

藉由實施例以及參考圖式更詳細地描述上述及本揭示內容的其他態樣，其中：

第1圖顯示一種顫抖穩定設備，包括一陀螺儀裝置穿戴於使用者的手部；

第2圖顯示第1圖的顫抖穩定設備之陀螺儀裝置；

第3A圖及第3B圖顯示一例示陀螺儀裝置的橫截面 ；

第4圖顯示另一例示陀螺儀裝置的橫截面；

第5A圖及第5B圖呈現偏壓元件之放大視圖，該偏壓元件係安裝以控制陀螺儀裝置的可旋轉飛輪組件的進動；

第6圖顯示一替代性偏壓元件，其包含磁石；

第7圖顯示一例示陀螺儀裝置，其具有圓珠以及連接插座，用以提供進動軸；

第8圖顯示陀螺儀裝置附加於使用者的手部；

第9A圖以及第9B圖顯示具有轉盤之一例示陀螺儀裝置；

第10圖顯示陀螺儀裝置的橫截面，包含一控制器以及一可調力偏壓元件；

第11圖繪示一種控制陀螺儀裝置的進動之方法；

第12圖繪示一種控制陀螺儀裝置的飛輪旋轉速度之方法；

第13圖繪示實驗結果，其顯示產生不同的角動量的陀螺儀裝置之平均顫抖幅度降低；

第14A圖、第14B圖、第15圖以及第16圖分別繪示出陀螺儀裝置的飛輪及可旋轉飛輪組件的實施例之橫截面；

第17圖顯示機內電動機(integrated motor)以及飛輪的實施例；

第18A圖以及第18B圖顯示具有一去耦合馬達以及飛輪之陀螺儀裝置之橫截面；

第19圖顯示陀螺儀裝置的馬達以及飛輪配置的實施例；

第20圖繪示說明陀螺儀裝置的馬達控制電路；

第21圖繪示一例示可旋轉飛輪組件；

第22圖繪示一例示可旋轉飛輪組件，該可旋轉飛輪組件具有介於飛輪以及平衡環之間的軸承；以及

第23圖繪示說明一種製造第21圖之飛輪之方法。

11:陀螺儀裝置

17:外殼體

19:圓周面

20、21:端面

22:凹腔

23:可旋轉飛輪組件

24:飛輪

25:馬達

26:平衡環

27:定子

28:轉子

29:馬達軸體

30:馬達安裝部

31:開口

34:進動軸

35:偏壓元件

36:平板構件

37:內表面

38:飛輪旋轉軸

Claims (22)

1. 一種用於穩定手部顫抖之設備，包含一可安裝於一使用者之一手部的可旋轉飛輪組件；其中該可旋轉飛輪組件包含i）一具有一飛輪質量為m及一飛輪直徑為d的飛輪，以及ii）一原動機，係用以一旋轉速度R繞著一飛輪旋轉軸旋轉該飛輪，使該可旋轉飛輪組件產生一具有約0.05 kgm² /s至約0.30 kgm² /s 之間大小的角動量。
2. 如請求項1所述之設備，其中該飛輪質量m等於或少於2 kg，優選為等於或少於1 kg，更優選為等於或少於0.5 kg，更優選為介於約0.05 kg至0.5 kg之間，最優選為介於約0.1 kg以及0.2 kg之間。
3. 如請求項1或2所述之設備，其中該飛輪直徑d等於或少於約150 mm，優選為等於或少於約100 mm，更優選為等於或少於約80 mm，最優選為約 50 mm。
4. 如前述請求項任一項所述之設備，其中該飛輪之旋轉速度R介於約5,000 RPM至70,000 RPM之間，優選為介於約10,000 RPM至30,000 RPM之間，更優選為介於約15,000 RPM至約30,000 RPM之間。
5. 如前述請求項任一項所述之設備，更包含一控制器，係被設置以控制該原動機以及一感測器，當該可旋轉飛輪組件被安裝於該使用者的手部時，該感測器配置以感測該使用者之該手部的一動作特徵，且其中該控制器設以基於感測到之該動作特徵，控制該原動機以一旋轉速度R旋轉該飛輪。
6. 如請求項 5 所述之設備，其中當該可旋轉飛輪組件被安裝於該使用者之該手部時，該感測器配置以偵測一手部顫抖之一特徵，例如一手部顫抖之一振幅、一頻率及/或一加速度。
7. 如前述請求項任一項所述之設備，更包含一外殼體，且其中該可旋轉飛輪組件更包含一平衡環，其中該飛輪安裝於該平衡環上，以及其中該平衡環樞軸地安裝於該外殼體之一進動軸，以使該飛輪可相對於該外殼體進動。
8. 如請求項7所述之設備，其中該外殼體包含一轉盤，該平衡環係樞軸地安裝於該轉盤以定義該進動軸，且其中該轉盤可繞著一樞軸旋轉，從而使該進動軸可相對於該外殼體旋轉。
9. 如請求項7所述之設備，其中該外殼體包含一鉸鍊座，其與該平衡環之一鉸鍊構件協作，以將該平衡環樞軸地安裝至相對該外殼體固定的該外殼體一進動軸上。
10. 如前述請求項任一項所述之設備，其中該飛輪包含一中央盤部分以及一圓周裙部，其向該飛輪旋轉軸的一軸向延伸，該圓周裙部定義出一凹腔。
11. 如請求項10所述之設備，其中該凹腔構成該飛輪總質量的至少50 % ，優選為該飛輪總質量的至少75 %。
12. 一種用以穩定顫抖的設備，包含一外殼體，其可貼附至一使用者的一身體部位，例如：一手部；以及一安裝於該外殼體之可旋轉飛輪組件，該可旋轉飛輪組件包含一可旋轉飛輪以及一原動機，該原動機係設以使該飛輪繞著一飛輪旋轉軸旋轉；其中該飛輪包含一中央盤部分以及一向該飛輪旋轉軸之一軸向延伸的圓周裙部，該圓周裙部定義一凹腔且構成該飛輪總質量的至少50%，優選為該飛輪總質量的至少75%。
13. 如請求項11或12所述之設備，其中該原動機至少部分嵌套於該飛輪之該凹腔中。
14. 如前述請求項任一項所述之設備，其中該原動機包含一電動馬達。
15. 如請求項14所述之設備，其中該電動馬達包含一電動馬達，其具有一或更多的： 該飛輪旋轉軸之軸向一高度尺寸與垂直於該高度尺寸之一寬度尺寸之一長寬比約為1或小於1；及/或 一無刷電動馬達；及/或 一無刷直流電馬達；及/或 一直流電馬達，其包含一徑向極化永磁轉子；及/或 一直流電馬達，其包含無槽及/或無芯繞組及/或 一軸向通量組態。
16. 一種製造該顫抖穩定設備之方法，該顫抖穩定設備用以附加於一使用者之一身體部位，例如：一手部，該顫抖穩定設備包含一用以產生迴轉力以穩定該使用者之該身體部位顫抖的飛輪，該方法包含： 安裝該飛輪於該顫抖穩定設備之一馬達上，提供該顫抖穩定設備一可旋轉飛輪組件，該可旋轉飛輪組件包含一旋轉元件，該旋轉元件包含該飛輪以及該馬達的一轉子； 利用該馬達旋轉該旋轉元件； 自該旋轉元件移除材料、或添加材料至該旋轉元件，以平衡該可旋轉飛輪組件；以及 將該可旋轉飛輪組件組裝於該顫抖穩定設備的一外殼體內。
17. 如請求項16所述之方法，更包含附加該馬達及該飛輪至一平衡環上，該平衡環包含一鉸鍊構件作為該可旋轉飛輪組件之一進動軸，透過該鉸鍊構件將該平衡環安裝於一加速計組件上，利用該馬達旋轉該加速計組件上之該飛輪，以及自該旋轉元件移除材料，或添加材料至該旋轉元件。
18. 如請求項16或17所述之方法，其中該飛輪是透過在一車床上車削一材料坯件形成該飛輪，該車削包含從該材料坯件裁切材料，係從相反於該車床的一夾盤之該材料坯件的一端裁切，以形成該飛輪外型，以及不重新夾合該材料坯件，將該飛輪從該車床中的該材料坯件切下。
19. 如請求項16至18任一項所述之方法，其中藉由非接觸程序自該飛輪中移除材料，或加入材料至該飛輪，例如：像是雷射削磨或電子束削磨的削磨技術。
20. 如請求項16至19任一項所述之方法，其中該飛輪包含一圓周面，且其中自該飛輪移除材料或添加材料至該飛輪的該步驟包含自該飛輪的該圓周面之至少兩平面(planes)移除材料，或添加材料至該飛輪的該圓周面之至少兩平面。
21. 如請求項16至20任一項所述之方法， 包含： 利用該馬達以一第一旋轉速度旋轉該飛輪， 自該飛輪移除材料，或添加材料至該飛輪， 接著利用該馬達以一第二旋轉速度旋轉該飛輪，以及 接著自該飛輪移除材料，或添加材料至該飛輪，其中該 第二旋轉速度大於該第一旋轉速度。
22. 一種如請求項16至21任一項所述之方法製作的顫抖穩定設備。

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