TWM459842U - 平衡感評估裝置 - Google Patents

Description

平衡感評估裝置

本新型是有關於一種評估裝置，特別是指一種平衡感評估裝置。

研究發現，六十五歲以上的老人，有百分之三十曾經跌倒，且四分之一以上的老人，更因跌倒而嚴重受傷，其中，又以個人感官的失調及不平衡，所造成的跌倒或骨折，花費最多的醫療費用。

平衡感的減退是老化過程中的重要指標之一，通常一般健康成年人在60歲以後便開始有平衡感減退的初期表徵，之後會更加速退化。主要的原因在於多重生理功能的退化，包括神經系統、骨骼關節系統及心血管系統的問題皆會造成"平衡"功能的退化。

因此，如何快速的檢測人體平衡感狀況，而事先予以注意與矯正，並節省醫療成本，便成為各醫療單位極思克服與改良的目標。

因此，本新型之目的，即在提供一種構造簡單、使用方便、快速且低成本的平衡感評估裝置。

於是本新型平衡感評估裝置，包含一平台、數重力感測器，及一計算裝置。該平台供一受測者站立。該等重力感測器安裝在該平台，分別感測沿一垂直方向所承受的一重力。該計算裝置具有擷取前述重力的一通訊單元、與該通訊單元電連接的一處理單元，及與該處理單元電連接的一顯示單元，該處理單元根據前述重力，計算重心的座標位置、重心移動軌跡、重心移動軌跡長度、重心移動軌跡速度，及由重心軌跡所形成的面積獲得一基底面積，並獲得一平衡指數顯示於該顯示單元。

本新型的功效：提供一種構造簡單、使用方便、快速且低成本的平衡感評估工具。

4‧‧‧平台

5‧‧‧重力感測器

6‧‧‧計算裝置

31‧‧‧通訊單元

32‧‧‧處理單元

33‧‧‧顯示單元

O‧‧‧原點

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本新型平衡感評估裝置的一較佳實施例；圖2是該較佳實施例的一方塊圖；及圖3是一示意圖，說明該較佳實施例一平台與該等重力感測器的位置關係。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、圖2，及圖3，本新型平衡感評估裝 置的一較佳實施例包含一平台1、數重力感測器2，及一計算裝置3。

該平台1供一受測者站立。

在本較佳實施例中，該等重力感測器2共有4個，呈矩陣方式安裝在平台1的四個對角位置，分別感測沿一垂直方向所承受的一重力f1、f2、f3、f4。

該計算裝置3具有擷取前述重力f1、f2、f3、f4的一通訊單元31、與該通訊單元31電連接的一處理單元32，及與該處理單元32電連接的一顯示單元33。該通訊單元31可以是一種連接介面，如通用序列匯流排(Universal Serial Bus；USB)、或無線通訊模組，如無線區域網路(wi-fi)、藍牙(Bluetooth)，或有線通訊模組，在本較佳實施例中，該通訊元31是透過有線通訊模組與該等重力感測器2相互通訊。該處理單元32根據前述重力f1、f2、f3、f4，計算重心的座標(X,Y)位置、重心移動軌跡、重心移動軌跡長度、重心移動軌跡速度，及由重心軌跡所形成的面積獲得一基底面積，並獲得一平衡指數(balance index)顯示於該顯示單元33。該顯示單元33在本較佳實施例為一顯示器。

以10位生理狀況良好的大學生為受測者，使該等受測者以自己最舒適的四種姿勢站立於該平台1上，前述姿勢包含：(1)以雙腳穩定站立於該平台1；(2)張眼，及以單腳站立於該平台1；(3)閉眼，及以雙腳穩定站立於該平台1；(4)閉眼，及以單腳站立於該平台1，此時，該等重力感測器2會分別感測前述四種姿勢下沿一垂直方向所承 受的一重力f1、f2、f3、f4，並傳送至該計算裝置3，使該計算裝置3透過該通訊單元31擷取前述重力f1、f2、f3、f4。

以該等重力感測器2所圍起來的矩陣邊長等於為29cm為例，由於受測者站立在該平台1時的重心不一定會在該平台1的中心，因此，各個重力感測器2的受力不等，即f1≠f2≠f3≠f4。根據前述，該處理單元32會以該平台1的中心為原點O(0,0)，假設受測者的重心作用於該平台1的重力為W(X,Y)，則根據力矩平衡原理，在平衡狀態下該平台1所有作用力的力矩和為零，即重力f1+f2+f3+f4=Fw，因此，取一X軸方向、一Y軸方向的力矩平衡點，可以獲得：X軸：

Y軸：

得出受測者在該平台1的重心投影位置(-X,Y)為：

由於重心的訊號變化，可視為一種隨機訊號，這些訊號會因人而異且受不同的生理作用而時時刻刻變化，所以，將每次的重心變化視為一種隨機變數(random variable)ri ，m為其平均值，且假設每次發生的機率pi 都是獨立的，就可以由公式(1)與公式(2)得到此隨機訊號的期望值E{r}與標 準差σ：E {r }=Σ _i piri ，pi =p {r =ri }---------------公式(1)

若令m=E{r}，我們可以得到變異數(Variance)為σ² ：σ² =Σ _i pi (ri -m )² ，pi =P {r =ri }------------公式(2)

而正值的標準差σ，稱為r的標準差(standard deviation)。

然後，該處理單元32會在一預設時間n內由每秒產生的連續重心座標(X，Y)，獲得維持一靜態姿勢下反應出的重心移動軌跡，用來代表身體重心的晃動，即比較原點O(0,0)與Y軸方向(前/後)、X軸方向(左/右)最大偏移量的關係，做為評估平衡能力(身體控制能力)的指標，偏移量越小表是平衡能力越好。

同樣的，該處理單元32能夠以前述連續重心座標(X，Y)，獲得維持靜態姿勢下反應出的重心移動軌跡長度，及獲得維持靜態姿勢下反應出的重心移動軌跡速度，其中，n=預設時間，重心移動軌跡長度越短表示平衡能力越好，而重心移動軌跡速度越慢表示平衡能力越好。

同時，該處理單元32也能夠計算前述連續重心軌跡所圍成的面積，做為評估平衡能力(身體控制能力)的指標，重心分佈變異較大，所圍成的面積亦相對較大，相對的，平衡能力較佳所形成的連續重心，重心分佈變化較小，所圍成的面積亦相對較小。

根據前述，以每秒250Hz採樣頻率收集重心偏 移原點O(0,0)的度數，及根據下列公式，就可以獲得平衡指數，其中，N為一常數。

經由上述分析法統計之後發現，張開眼睛會比閉上眼睛時的平衡能力較佳，而雙腳站立時會比單腳站立的平衡能力還要好，與預期結果相符合。

綜上所述，本新型的平衡感評估裝置具有下列優點及功效：本新型只需以一平台1、數重力感測器2，及一計算裝置3就能夠獲得重心的座標位置、重心移動軌跡、重心移動軌跡長度、重心移動軌跡速度、基底面積，及平衡指數等相關於平衡感的指標，不但構造簡單、成本低，且使用方便、快速，而能夠提升評估時的方便性與實用性。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧平台

2‧‧‧重力感測器

3‧‧‧計算裝置

33‧‧‧顯示單元

Claims (5)

1. 一種平衡感評估裝置，包含：一平台，供一受測者站立；數重力感測器，安裝在該平台，分別感測沿一垂直方向所承受的一重力；及一計算裝置，具有擷取前述重力的一通訊單元、與該通訊單元電連接的一處理單元，及與該處理單元電連接的一顯示單元，該處理單元根據前述重力，計算重心的座標位置、重心移動軌跡、重心移動軌跡長度、重心移動軌跡速度，及由重心軌跡所形成的面積獲得一基底面積，並獲得一平衡指數顯示於該顯示單元。
2. 如請求項1所述的平衡感評估裝置，其中，該等重力感測器共有4個，呈矩陣方式安裝在平台的四個對角位置。
3. 如請求項2所述的平衡感評估裝置，其中，該處理單元分別根據該等重力感測器的重力，取一X軸方向、一Y軸方向的力矩平衡點，計算出重心的座標(X,Y)。
4. 如請求項3所述的平衡感評估裝置，其中，該處理單元根據每秒產生的重心座標，獲得一預設時間內的重心移動軌跡、重心移動軌跡長度，及重心移動軌跡速度。
5. 如請求項1所述的平衡感評估裝置，其中，該顯示單元為一顯示器。