TWI402088B - 視覺化復健診療系統 - Google Patents

Description

視覺化復健診療系統

本發明係關於一種復健診療系統，尤其是一種可與使用者產生互動之視覺化復健診療系統。

在人體當中，四肢係屬於與外界接觸重要的器官之一，由於使用頻率高的結果，導致受傷的機率亦相對提高；其中，一旦發生意外事故、職業傷害或運動傷害等情形時，往往必須配合適當的復健作業，方可早日恢復較佳的健康狀態。

一般而言，目前較常見之習知復健診療技術除了可藉由物理治療師透過徒手操作的方式來輔助病患進行復健作業以外，病患亦可選擇藉由自行操控復健器材，來達到復健效果。舉例而言，請參照第1圖所示，係中華民國公告第M315091號「手足復健機結構」新型專利，其包含一基板91、二手動桿92及二腳踏板93。該基板91上設有一座椅911及二機座912，該座椅911可供一使用者乘坐；該二機座912內皆樞設有二聯結件94、95，各該聯結件94、95之一側皆設有一伸縮作動桿941、951。該二手動桿92係分別聯結至各該機座912內之其中一聯結件94，該二腳踏板93則分別聯結至各該機座912內之另一聯結件95。藉此，透過各該伸縮作動桿941、951來控制該手動桿92或該腳踏板93之擺動，進而可供該使用者進行復健作業。

然而，雖然上述習知結構可藉由調整該手動桿92或該腳踏板93之擺動速度，以因應不同使用者之復健需求；但由於該習知結構僅能提供使用者反覆執行相同動作來進行復健作業，不僅導致復健過程單調缺乏變化性，在長時間使用下，更容易導致使用者產生厭倦感，進而相對降低復健欲望，嚴重影響整體復健進度及效果，故仍有進一步加以改良之必要。

本發明目的乃改良上述缺點，以提供一種可供復健患者在遊戲過程中進行復健作業，有效提升復健效果之視覺化復健診療系統。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術內容如下：

一種視覺化復健診療系統，其包含：一多媒體單元，儲存數種復健模式，各該復健模式分別包含不同之復健動作；至少一感測元件，係感測該感測元件自身之移動並產生一感測訊號；一運算處理單元，係接收該感測訊號並輸出一姿態動作後進行比對作業程序，比對該姿態動作與目前復健模式之復健動作，並產生一比對訊號；及一監控單元，係接收該比對訊號，並評估該姿態動作與該復健動作之間的相似度後輸出一分析結果。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第2圖所示，本發明較佳實施例之視覺化復健診療系統係包含一多媒體單元1、至少一感測元件2、一運算處理單元3及一監控單元4。該多媒體單元1連接該運算處理單元3。該感測元件2係用以感測其自身在空間中之移動並產生訊號。該運算處理單元3係用以接收該感測元件2之訊號並進行運算，以獲得一患者8之運動情形，且該運算處理單元3可利用有線或無線傳輸方式透過網際網路或區域網路耦接至該監控單元4，以便醫療人員可透過該監控單元4以即時或離線方式了解該患者8之運動情形。

請參照第2及3圖所示，該多媒體單元1係用以儲存數種〝復健模式〞，各該〝復健模式〞係為依據物理治療師或醫師等專業人士之建議加以設計的遊戲，以便因應各種類型之復健患者的復健需求，並可增加復健過程中的樂趣。其中，各該〝復健模式〞至少可包含適用對象、使用教學[遊戲方式]及復健動作等相關資料。該多媒體單元1具有一顯示介面11，該顯示介面11可陳列出該數種〝復健模式〞供該患者8瀏覽，以便該患者8可瞭解各該〝復健模式〞之適用對象及使用教學。藉此，在該患者8依據自身之復健需求選擇其中一種〝復健模式〞後，即可透過該顯示介面11觀看此〝復健模式〞之復健動作[如第2及3圖所示之復健動作影像M1]，使該患者8得以跟隨該復健動作影像M1作出相對應之動作，進而可在遊戲過程中進行復健作業。

該至少一感測元件2係用以配屬於該患者8身體欲復健之部位〔例如：手部或足部等〕，以感測該部位之移動並對應產生一〝感測訊號〞；其中，該感測元件2之感測速度〔取樣速度〕可選擇保持每秒210次〔210 Hz〕，以便該〝感測訊號〞能夠更符合該患者8實際之運動情形，並可節省傳輸頻寬及保持傳輸效能。此外，該至少一感測元件2之數量及使用方式係因應各該〝復健模式〞之復健動作而有所不同，該患者8可透過該多媒體單元1之顯示介面11觀看所選擇之〝復健模式〞的使用教學，以便得知對應此〝復健模式〞之感測元件2所應使用之正確數量及配帶部位。在本實施例中，如第2及3圖所揭示之感測元件2係選擇為一個，且該感測元件2係配屬於該患者8之前臂，以便感測該患者8前臂之運動情形。

再者，本實施例之感測元件2係選擇採用內建一顆三軸加速規〔Tri-Axis Accelerometer，或稱三軸加速度感測計〕配合一類比數位轉換器〔Analog-Digital Converter，ADC〕於該感測元件2的外部外接另一顆三軸加速規，以感測該患者8前臂之運動情形，該內建及外接的三軸加速規之感測參數至少包含有角度及力道等，其詳細結構、運作方式及所能達成的功能係為熟悉該項技藝者所能理解，於此容不贅述。藉此，該內建之三軸加速規係可產生X軸、Y軸及Z軸等三個感測資料，而該外接之三軸加速規亦可另產生X軸、Y軸及Z值等三個感測資料，藉由將上述六個感測資料透過同步處理方式〔Synchronization〕整合為該〝感測訊號〞，以確保該感測元件2感測該患者 8運動情形之精確度。

該運算處理單元3係用以即時接收該感測元件2所發出之〝感測訊號〞，並將該〝感測訊號〞轉換為一姿態動作後輸出至該多媒體單元1，以於該顯示介面11呈現一姿態動作影像M2；其中，該姿態動作與該姿態動作影像M2皆為該患者8配帶有該感測元件2之該部位的運動情形，例如本實施例係代表該患者8前臂之運動情形，以便該患者8可即時瞭解自身之動作與目前復健動作之間的相似度。此外，該運算處理單元3係進一步依照一〝動作誤差參照表〞進行一比對作業程序，比對該姿態動作之角度與該復健動作之角度，並估算該二角度之間的角度誤差值後對應產生一〝比對訊號〞。更詳言之，該〝動作誤差參照表〞主要係依據不同程度之復健患者設計出一角度誤差範圍來代表該患者8之姿態動作的精確度，在本實施例中，該〝動作誤差參照表〞係可如下表(一)所示：

如上表(一)所示，簡言之，對於一般復健患者之姿態動作的要求，係相較對於嚴重復健患者之姿態動作的要求要來的嚴格。此外，在本實施例中，該運算處理單元3再進一步依據該角度誤差值是否落於該角度誤差範圍而給予適當之評分，以初步表示該患者8之復健情況；更詳 言之，當該姿態動作與該復健動作之角度誤差值落於該角度誤差範圍內時，則給予較高之遊戲分數〔例如6~10分〕，而當該姿態動作與該復健動作之角度誤差值落於該角度誤差範圍外時，則給予較低之遊戲分數〔例如1~5分〕。藉此，該運算處理單元3係可將所計算之遊戲分數以累加的方式透過該顯示介面11加以呈現，進而可有效激勵該患者8之復健欲望，並可有效提升其復健效果。

該監控單元4係可建構於一醫師7或物理治療師等單位，用以即時接收來自該運算處理單元3所產生之〝比對訊號〞後，藉由該醫師7評估該姿態動作與該復健動作之間的相似度後輸出一〝分析結果〞傳送至該運算處理單元3，並透過該多媒體單元1之顯示介面11即時顯示該〝分析結果〞供該患者8瀏覽；其中，該〝分析結果〞係代表該醫師7對該患者8之復健動作所作出之即時評價及即時建議。更詳言之，該監控單元4具有一監控介面41，該監控介面41係可同步顯示該多媒體單元1之顯示介面11的影像〔亦即同步顯示該復健動作影像M1及姿態動作影像M2〕，以及同步顯示該患者8之遊戲分數供該醫師7瀏覽，且該遊戲分數係可選擇配合以曲線圖方式來呈現其變化趨勢。藉此，該醫師7係可在該患者8進行復健作業時，立即依據該患者8之復健情形給予適當之評價及建議，使該患者8可在第一時間內瞭解所應改善之處。其中，在完成此次復健作業後，該運算處理單元3係可將該〝分析結果〞、復健影像〔包含整個復健過程中之復健動作影像M1與該姿態動作影像M2〕及遊戲分數等相關 資料一併整合為一〝復健歷史資料〞儲存於一暫存資料庫內，以便日後供相關人員查詢瀏覽。

再者，本發明較佳實施例之視覺化復健診療系統較佳另包含一使用者端5，該使用者端5可為各種手持式行動設備〔如：智慧型手機、筆記型電腦或行動數位助理(PDA)，並可藉由有線或無線方式透過網際網路耦接至該運算處理單元3。該使用者端5係用以配屬於該患者8之家屬〔以下簡稱家屬〕，其實施態樣係可如以下所述兩種方式：

其一、該使用者端5可在該患者8進行復健作業時，同步擷取該監控單元4傳送至該運算處理單元3之〝分析結果〞，進而可供家屬在第一時間內瞭解該患者8之復健情形，以便適時給予該患者8鼓勵及溝通。

其二、該使用者端5可在該患者8完成復健作業時，透過該運算處理單元3之暫存資料庫擷取該〝復健歷史資料〞，進而亦可清楚掌握該患者8之復健情形。

本發明之視覺化復健診療系統的技術特點在於：藉由該多媒體單元1提供多樣化之〝復健模式〞供該患者8選擇，且該患者8在跟隨該顯示介面11所顯示之復健動作影像M1進行復健過程中，該醫師7可透過該監控介面41同步觀看該患者8之復健情形，並可即時提供該〝分析結果〞供該患者8參考。藉此，相較於習知復健診療技術面對冰冷復健儀器所容易衍生之厭倦感，本發明不僅可增進該患者8於復健過程之樂趣，有效提升該患者8之復健欲望之外，該患者8更可不受限於時間與空間，使該患 者8自行在家中進行復健作業時，亦可在第一時間內得知該醫師7專業之復健評價及建議，使得本發明可有效達到提升整體之復健效果的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧多媒體單元

11‧‧‧顯示介面

2‧‧‧感測元件

3‧‧‧運算處理單元

4‧‧‧監控單元

41‧‧‧顯示介面

5‧‧‧使用者端

7‧‧‧醫生

8‧‧‧患者

M1‧‧‧復健動作影像

M2‧‧‧姿態動作影像

〔習用〕

91‧‧‧基板

911‧‧‧座椅

912‧‧‧機座

92‧‧‧手動桿

93‧‧‧腳踏板

94、95‧‧‧聯結件

941、951‧‧‧伸縮作動桿

第1圖：中華民國公告第M315091號之手足復健機結構的立體圖。

第2圖：本發明較佳實施例之視覺化復健診療系統之架構示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之視覺化復健診療系統之使用情形示意圖。

1．．．多媒體單元

11．．．顯示介面

2．．．感測元件

3．．．運算處理單元

4．．．監控單元

41．．．監控介面

5．．．使用者端

7．．．醫生

8．．．患者

M1．．．復健動作影像

Claims (8)

1. 一種視覺化復健診療系統，其包含：一多媒體單元，儲存數種復健模式，各該復健模式分別包含不同之復健動作；至少一感測元件，係感測該感測元件自身之移動並產生一感測訊號；一運算處理單元，係接收該感測訊號並輸出一姿態動作後進行比對作業程序，比對該姿態動作與目前復健模式之復健動作，並產生一比對訊號；及一監控單元，係接收該比對訊號，並評估該姿態動作與該復健動作之間的相似度後輸出一分析結果；其中該多媒體單元具有一顯示介面，該顯示介面係顯示對應於該復健動作之一復健動作影像，該運算處理單元係依照一動作誤差參照表估算該姿態動作與該復健動作兩者之間的角度誤差值。
2. 依申請專利範圍第1項所述之視覺化復健診療系統，其中該顯示介面顯示對應於該姿態動作之一姿態動作影像。
3. 依申請專利範圍第1項所述之視覺化復健診療系統，其中該監控單元所輸出之分析結果係藉由該多媒體單元之顯示介面顯示。
4. 依申請專利範圍第2項所述之視覺化復健診療系統，其中該監控單元具有一監控介面，該監控單元係即時接收該比對訊號，並於該監控介面同步顯示該復健動 作影像與該姿態動作影像。
5. 依申請專利範圍第2項所述之視覺化復健診療系統，其中該運算處理單元係將該分析結果、復健動作影像及姿態動作影像一併整合為一復健歷史資料儲存於一暫存資料庫內。
6. 依申請專利範圍第1項所述之視覺化復健診療系統，其中該動作誤差參照表係依據不同程度之復健患者設定不同之角度誤差範圍，來代表該姿態動作的精確度。
7. 依申請專利範圍第6項所述之視覺化復健診療系統，其中該運算處理單元係依據該角度誤差值是否落於該角度誤差範圍而給予不同之評分。
8. 依申請專利範圍第1、2、3、4、5、6或7項所述之視覺化復健診療系統，其另包含一使用者端，該使用者端係擷取該監控單元所輸出之分析結果。