TWI612941B - 以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置 - Google Patents

Description

以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置

本發明係一種偵測裝置，尤指一種透過肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置。

隨著國人健康意識的提昇，使得現行運動風氣日益興盛。而在需耗費大量肌力的高強度運動中，當運動者之肌力疲勞超過門檻時，若未停止運動，或降低運動負荷量，容易在肌肉疲勞處造成運動傷害。

而在習知的運動情境中，多由運動者主觀的評估目前的運動強度是否超過肌力之負荷，而此種評估方式容易受到情境影響其準確性。因此，如何在運動時可科學化量測以及評估目前肌力狀況對於運動者之健康而言日顯重要。

綜上所述，如何提供一種可解決前揭問題之技術手段乃本領域亟需解決之技術問題。

為解決前揭之問題，本發明之目的係提供一種可方便偵測使用者疲乏狀態之貼片式偵測裝置。

為達上述目的，本發明提出一種以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置。前述之裝置包含本體，以及設於本體之振動單元、訊號前處理電路、以及處理單元。前述本體上設有貼片接頭，以使本體透過貼 片接頭與外部之貼片進行接合。前述之訊號前處理電路經由貼片接頭以從貼片取得肌電訊號，並對肌電訊號進行訊號處理以提供肌電資訊。而處理單元連接訊號前處理電路以及振動單元，並對肌電資訊進行時頻轉換以產生肌電頻域資訊，並於肌電頻域資訊之中頻率值低於門檻值即驅動振動單元進行振動。

綜上所述，本發明所提出的以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置透過感測以及分析使用者身體的肌電訊號，即可在使用者疲乏時產生振動，以對使用者進行提醒或警示。

TH‧‧‧門檻值

FI‧‧‧疲乏區間

H‧‧‧間隔高度

1‧‧‧貼片式偵測裝置

10‧‧‧本體

101‧‧‧第一殼體

102‧‧‧第二殼體

1020‧‧‧嵌入口

103‧‧‧貼片接頭

11‧‧‧電路板

111‧‧‧振動單元

112‧‧‧訊號前處理電路

1121‧‧‧儀錶放大器

1122‧‧‧濾波器

1123‧‧‧放大器

113‧‧‧處理單元

12‧‧‧電池

13‧‧‧通訊模組

14‧‧‧通訊傳輸埠

15‧‧‧卡榫元件

2‧‧‧貼片

21‧‧‧貼片連結部

3‧‧‧使用者

圖1係為本發明一實施例以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置之分解示意圖。

圖2係為本發明貼片式偵測裝置之剖面示意圖。

圖3係為本發明貼片式偵測裝置之電路板之方塊圖示意圖。

圖4係為本發明貼片式偵測裝置之訊號前處理電路之方塊示意圖。

圖5係為本發明一實施態樣示意圖。

圖6係為本發明肌電頻域資訊於時頻分佈之示意圖。

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

請參閱圖1，其為本發明一實施例中以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置1之分解示意圖。前述之裝置包含本體10，以及設於本 體10的電路板11、電池12、以及通訊模組13。前述之本體10上設有貼片接頭103，以使本體10透過貼片接頭103與外部之貼片2進行接合。貼片接頭103係具有可結合貼片2上貼片連結部21之凹槽。

請參閱圖2，其為一實施例之貼片式偵測裝置1之剖面示意圖，前述貼片式偵測裝置1於第二殼體102方向(圖1)介於貼片2接點間之部位係與貼片接頭103(圖1)間具有間隔高度H，以讓貼片式偵測裝置1可適應人體之結構。

請參閱圖3，其為電路板11方塊圖示意圖。前述之電路板11進一步包含振動單元111、訊號前處理電路112、以及處理單元113。處理單元113係電性連接振動單元111以及訊號前處理電路112。訊號前處理電路112經由貼片接頭103從貼片2(圖1)取得肌電訊號，並對肌電訊號進行訊號處理以提供肌電資訊。而處理單元113會對肌電資訊進行時頻轉換以產生肌電頻域資訊，並於肌電頻域資訊之中頻率值低於門檻值即驅動振動單元111進行振動。

於另一實施例中，前述之本體10進一步包含第一殼體101以及第二殼體102。第二殼體102之開口形狀係匹配第一殼體101之開口形狀，第一殼體101以及第二殼體102組合時更於二者之間形成一容置空間。於另一實施例中，本體10之一部設有嵌入口1020，並可在嵌入口1020設置通訊傳輸埠14(例如防水之USB接頭)以及用以組合第一殼體101以及第二殼體102之卡榫元件15。

電路板11係連接前述之通訊模組13及通訊傳輸埠14，以提供處理單元113與外部的電子裝置(例如：電腦、手機、平板電腦等)進行通訊 連接並傳輸資料。電池12係電性連接電路板11以通訊模組13，以提供工作電源至電路板11以通訊模組13。前述之通訊模組13可選擇的為藍芽、Wi-Fi…等無線通訊介面。前述之通訊傳輸埠14可選擇的為USB、RS232…等通訊介面。

於另一實施例中，複數個貼片接頭103係設於第二殼體102之側端。於另一實施例中，前述之第二殼體102介於貼片2間之部位係與貼片接頭103間具有間隔高度H。於另一實施例中，前述之振動單元111係為振動馬達。

請參閱圖4，其為前述訊號前處理電路112之內部方塊示意圖。前述訊號前處理電路112進一步包含依序串接之儀錶放大器1121、濾波器1122、以及放大器1123。於另一實施例中，前述之處理單元113之類比數值轉換埠(ADC port)係連接放大器1123之輸出端，以對類比訊號型態之肌電資訊進行取樣。

於另一實施例中，前述之處理單元113係以傅利葉轉換/快速傅利葉轉換以產生肌電頻域資訊(時域-頻域轉換)。

於另一實施例中，處理單元113係透過通訊模組13與外部之電子裝置通訊連接，以提供電子裝置設定門檻值。於另一實施例中，前述之中頻率值係為頻譜1/2功率之頻率值。

請接著參閱圖5，其為本發明以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置1之一實施態樣。於此實施態樣中，貼片式偵測裝置1在裝置貼片2後係擺放於使用者3左股外側肌之位置，使用者3可透過各式的具有通訊功能的電子裝置(例如：電腦裝置、行動通訊裝置…等)與貼片式偵測裝置 1進行連線，並透過電子裝置設定貼片式偵測裝置1之門檻值。當貼片式偵測裝置1開始運作後，會持續取得該名使用者3於時域之肌電資訊，並將時域肌電資訊轉換成肌電頻域資訊(圖6)，並透過式(1)計算肌電頻域資訊之中頻率值MF：

其中，p(f)為肌電資訊之頻譜分佈，中頻率為頻譜1/2功率之頻率。

接著，當中頻率值低於預設之門檻值TH時，即判斷該名使用者3之肌肉已達疲乏程度(肌肉疲乏區間FI)，此時處理單元113會驅動振動單元111進行振動，並透過振動來對使用者3"提出提醒或警示"。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1‧‧‧貼片式偵測裝置

10‧‧‧本體

101‧‧‧第一殼體

102‧‧‧第二殼體

1020‧‧‧嵌入口

103‧‧‧貼片接頭

11‧‧‧電路板

12‧‧‧電池

13‧‧‧通訊模組

14‧‧‧通訊傳輸埠

15‧‧‧卡榫元件

2‧‧‧貼片

21‧‧‧貼片連結部

Claims (9)

1. 一種以肌電訊號偵測肌肉疲勞之貼片式偵測裝置，包含：本體，該本體之側端僅設有二貼片接頭，以使該本體透過該貼片接頭與外部之貼片進行接合，其中該本體進一步包含組合的第一殼體以及第二殼體，且該第二殼體介於該等貼片間之部位係與該等貼片接頭間具有間隔高度；振動單元，設於該本體內；訊號前處理電路，設於該本體內，經由該貼片接頭以從該貼片取得肌電訊號，並對該肌電訊號進行訊號處理以提供肌電資訊；以及處理單元，設於該本體內，該處理單元連接該訊號前處理電路以及該振動單元，並對該肌電資訊進行時頻轉換以產生肌電頻域資訊，該處理單元於該肌電頻域資訊之中頻率值低於門檻值即驅動該振動單元進行振動。
2. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該該第二殼體之開口形狀係匹配該第一殼體之開口形狀，該第一殼體以及該第二殼體組合時更於二者之間形成一容置空間。
3. 如請求項2所述之貼片式偵測裝置，其中複數個該貼片接頭係設於該第二殼體之側端。
4. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該振動單元係為振動馬達。
5. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該訊號前處理電路進一步包含依序串接之儀錶放大器、濾波器、以及放大器。
6. 如請求項 5所述之貼片式偵測裝置，其中該處理單元之類比數值轉換埠係連接該放大器之輸出端，以對類比型態之該肌電資訊進行取樣。
7. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該處理單元係以快速傅利葉轉換 以產生該肌電頻域資訊。
8. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，更包含與該處理單元連接之通訊模組，該處理單元係透過該通訊模組與外部之電子裝置通訊連接，以提供該電子裝置設定該門檻值。
9. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該中頻率值係為頻譜1/2功率之頻率值。