TWM573229U - 肌力偵測裝置及系統 - Google Patents

Abstract

在此揭示一種肌力偵測裝置及系統。所述肌力偵測裝置與一計 算機裝置通訊連接，供一個體使用。所述肌力偵測裝置包括肌力偵測模組、訊號處理模組和無線傳輸模組，本裝置係利用肌力偵測裝置偵測個體肌肉表層的肌電訊號，再透過訊號處理模組處理所述肌電訊號，並將該訊號透過無線傳輸模組傳輸至該計算機裝置。

Description

肌力偵測裝置及系統

本新型是有關於一種肌力偵測裝置和系統，特別是一種可利用多種傳輸技術並能夠跨多種作業系統平台的肌力偵測裝置和系統。

高齡者身心健康及保健為目前主要面臨的問題，有研究報告指出高齡者跌倒發生的風險與身體平衡機能控制相關，由於老年人平衡、肌力和柔軟度的退化，使得老年人維持身體姿勢的穩定度不佳。

在高齡個體中肌肉流失的狀況嚴重，當肌肉不足時相對地肌力會隨著下降，使得高齡者在日常生活中行動力將逐漸下降，提升跌倒發生的風險。

有鑑於此，為了改善先前技術問題，讓高齡者能夠更容易的進行訓練，並且樂於從事肌力訓練，本領域亟需一種肌力偵測裝置和系統，以改善先前技術的不足。

新型內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此新型內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本新型實施例的重要/關鍵元件或界定本新型的範圍。

本新型之一態樣係有關於一種肌力偵測裝置，其整合二種不同無線傳輸技術(即，藍牙無線傳輸和2.4G無線射頻(Radio Frequency))，使得肌力偵測裝置可與不同系統平台的計算機裝置通訊連接，讓個體能夠利用任何計算機裝置皆能夠進行肌力訓練檢測及遊戲。

依據本新型一實施方式，本新型肌力偵測裝置，用以與一計算機裝置通訊連接，供一個體使用。在結構上，所述肌力偵測裝置包括一肌力偵測模組、訊號處理模組和無線傳輸模組。所述肌力偵測模組用以偵測個體肌肉表層至少一肌電訊號、訊號處理模組與肌力偵測模組電性耦接，用以處理至少一肌電訊號，得到至少一經處理的肌電訊號；以及所述無線傳輸模組與訊號處理模組電性耦接，用以將至少一經處理的肌電訊透過藍牙和無線射頻傳輸至計算機裝置。

再者，在另一實施方式中，所述肌力偵測裝置更包含一配接器與計算機裝置電性耦接，使計算機裝置與肌力偵測裝置透過所述無線射頻通訊連通。

本新型另一態樣係關於一種肌力訓練系統，供一個體使用。所述系統包含上述任一實施方式所述之肌力訓練系統及計算機裝置，其中計算機裝置與肌力偵測裝置通訊連接，且設有處理單元其包含一遊戲模組和一測量模組。

依據本新型一具體的實施方式，所述處理單元透過遊戲模組產生一遊戲單元於計算機裝置上，使個體藉由肌力偵測裝置進行遊戲單元。另外，所述系統的處理單元亦可透過遊戲模組產生一遊戲設定參數設定介面於計算機裝置上，用以控制進行遊戲時的遊戲設定參數。在可任選的實施方式中，所述遊戲設定參數至少一選自於以下所組成之群組：遊戲時間設定、訓練比例設定、訓練範圍設定和靈敏度設定。

依據本新型可任選的實施方式，所述計算機裝置是平板電腦、桌上型電腦或智慧型裝置。

在參閱下文實施方式後，本新型所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本新型之基本精神及其他新型目的，以及本新型所採用之技術手段與實施態樣。

本新型主要元件符號如下：

101、201‧‧‧肌力偵測裝置

112、212‧‧‧肌力偵測模組

128、228‧‧‧訊號處理模組

130、230‧‧‧無線傳輸模組

212A、212B、212C‧‧‧感測電極

250‧‧‧配接器

280‧‧‧計算機裝置

H‧‧‧手臂

為讓本新型的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依據本新型一實施方式所示之本新型肌力偵測裝置101硬體配置示意圖； 第2圖是依據本新型一實施方式所示之本新型肌力訓練系統200硬體配置示意圖；第3圖繪示依照本新型一實施方式的所示肌力訓練系統200的外觀示意圖；以及第4圖是依據本新型一實施方式所示之第3圖所示肌力偵測裝置201的外觀結構。

根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本新型相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本新型的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本新型具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。

雖然用以界定本新型較廣範圍的數值範圍與參數皆是約略的數值，此處已盡可能精確地呈現具體實施例中的相關數值。然而，任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差。在此處，「約」通常係指實際數值在一特定數值或範圍的正負10%、5%、1%或0.5%之內。或者是，「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接 受標準誤差之內，視本新型所屬技術領域中具有通常知識者的考量而定。除了實驗例之外，或除非另有明確的說明，當可理解此處所用的所有範圍、數量、數值與百分比(例如用以描述材料用量、時間長短、溫度、操作條件、數量比例及其他相似者)均經過「約」的修飾。因此，除非另有相反的說明，本說明書與附隨申請專利範圍所揭示的數值參數皆為約略的數值，且可視需求而更動。至少應將這些數值參數理解為所指出的有效位數與套用一般進位法所得到的數值。

當可理解，所述的「計算機裝置」通常具備至少某種形式的儲存媒體；所述的儲存媒體包含依電性、及非依電性、可移除及不可移除媒體，可運用適當的方法或技術，使上述媒體能用於儲存所欲資訊(如：電腦可讀取指令、資料結構、應用程式模組、及其他資料)。儲存媒體包含但不限於：RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體、或其他記憶體技術、CD-ROM、數位多功能影音光碟(DVD)、或其他光學儲存器、磁厘、磁帶、磁碟片儲存器、以及其他磁性儲存裝置、或任何能夠用以儲存所需資訊且可供處理器存取之其他媒體。一般而言，通訊元件可將電腦可讀取指令、資料、結構、應用程式模組及其他資料具體實作成各種資料訊號，且可透過任何通訊媒體傳遞之。作為例示而非限制，通訊媒體包含有線媒體(如有線網路或直接有線連線)及無線媒體(如音波、紅外線、無線電、微波、展頻技術、及其他無線媒體技術)。此外，本文所述的電腦可讀取媒體係指可供所述處理器執行存取的任何可用媒體，譬如上述之儲存媒體、通訊元件，或兩者之組合。作為例示而非限制，所 述的「計算機裝置」可以是桌上型電腦、伺服器電腦、手持式或膝上型裝置、個人數位助理、多處理器系統、基於微處理器之系統、機上盒、可程式化消費性電子產品、行動電話(特別是智慧型手機)、網路電腦、迷你電腦、主機電腦、包含任何上述系統或裝置之分散式運算環境及與其相似者。在一較佳的實施方式中，適用於本新型內容之「計算機裝置」可以是平板電腦。

在此所述之「使用者」是指可使用本新型肌力偵測裝置和/或系統的個體。

除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本新型所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。

為了解決先前技術所存在的問題，本新型提出一種整合無線射頻和藍牙傳輸技術的肌力偵測裝置，不僅能夠與搭載不同作業系統的計算機裝置通訊連通，進行肌力訓練，亦可改善先前技術單以藍牙技術傳輸時訊號傳送不穩定的狀況。再者，本技術領域具有通常知識者皆知肌電訊號數值大，例如，約800-1000HZ，一秒需傳輸至少800筆數據，如何過濾雜訊亦為本新型的技術優勢之一。

第1圖是依據本新型一實施方式所示之肌力偵測裝置101硬體配置示意圖。所述肌力偵測裝置101主要包括三個模組分別為肌力偵測模組112、訊號處理模組128和無線傳輸模組130。所述肌力偵測 模組上設有至少三個感測電極，即，參考電極、正極和負極。所述電極配置的方式和位置可依據通常經驗選擇適當的位置。所述肌力偵測模組112用以從個體的表皮上偵測肌電訊號。再者，訊號處理模組128與肌力偵測模組112電性耦接，用以處理該至少一肌電訊號，例如，放大、過濾、類比數位轉換、數位訊號處理等。接著，所述無線傳輸模組130與訊號處理模組128通訊連接，藉由無線傳輸技術將透過本肌力偵測裝置101所偵測到的肌電訊號傳送至任一種計算機裝置(圖中未繪示)中。

第2圖是依據本新型一實施方式所示之肌力訓練系統200硬體配置示意圖，而第3圖為繪示依照本新型一實施方式的所示肌力訓練系統200的外觀示意圖。

如圖所示，本新型肌力訓練系統200主要包括一肌力偵測裝置201和計算機裝置280，該些裝置可於網路環境下通訊連接，讓使用者可以透過肌力偵測裝置201進行本新型所開發出裝載於計算機裝置280上的肌力訓練應用程式。

需要注意的是本新型的肌力偵測裝置201係整合二種無線傳輸技術，即，無線射頻和藍牙技術。因此，為了讓本肌力偵測裝置201能夠搭配市面上任一種計算機裝置280使用，本新型的肌力偵測裝置201可更包含一配接器250，作為肌力偵測裝置201和計算機裝置280通訊連接的橋樑。具體而言，本新型的肌力偵測裝置201設有肌力偵測模組212、訊號處理模組228和第一傳輸模組230，彼此通訊連接。

具體而言，肌力偵測模組212偵測肌肉出力之後，產生類 比訊號，其中訊號的強弱與肌肉出力狀況成正比，接著，透過訊號處理模組228進行訊號處理，例如，將訊號放大、降低雜訊和類比-數位訊號轉換等，其中所述雜訊可以來自各式電子器材或天線訊號等不同頻率的干擾。為達前述目的，本發明所屬技術領域具有通常知識者應當可以理解所述訊號處理模組228可包含放大器、過濾器或類比數位轉換器，該些元件本技術領域相關人士可依據其通常經驗選擇、修改或置換。

配接器250設有第二通訊模組252、用以傳送或接收數據資訊至肌力偵測裝置201內的第一通訊模組230，例如，指令，且所述配接器250更設有通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter；UART)和USB轉換晶片彼此電性耦接。舉例而言，所述指令是喚醒及關閉指令、肌力偵測裝置201之硬體序號、肌電訊號感測的基準值、肌電訊號感測的校正值或傳輸鮑率。在可任選的實施方式中，所述第一傳輸模組230和第二通訊模組252能夠透過Wi-Fi、藍牙、紅外線、無線射頻等無線傳輸媒介通訊連接。在一較佳的實施方式中，所述第一傳輸模組230為整合無線射頻和藍牙技術的通訊模組，而第二通訊模組252為無線射頻模組，且利用2.4GHz ISM頻帶進行通訊連接，但不限於此。在通訊連接的實際應用上，配接器250將第二通訊模組252所接收肌電訊號透過通用非同步收發傳輸器、USB轉換晶片將肌電訊號傳送至計算機裝置280中。所述配接器250為USB配接器適用於各種裝載有USB連接埠的計算機裝置280，具有隨插即用的特點，提升使用便利性。在可任選的實施方式中，所述USB配接器的規格包含， 但不限於，USB Type A、USB Type B、USB Type C、Mini-A、Mini-B、Micro A或Micro B；所屬技術領域具有通常知識者可依據實際使用需求選擇特定規格的USB。

此外，所述肌力偵測裝置201可拆卸式地設在個體的手部(如，手臂H)，作為與應用程式中測驗單元和遊戲單元互動的遙控元件。在非限制的實施方式中，所述肌力偵測裝置201可設於任一肌群上，例如上肢或下肢肌群。以上肢肌群為例，包含但不限於，肱二頭肌、肱三頭肌、伸腕肌和屈腕肌。在裝置的配戴上，所述肌力偵測裝置201可以是帶狀繞設個體手臂(參見第3圖)，或者是所述肌力偵測裝置201可以透過貼片黏貼至個體的手臂上。所述肌力偵測裝置201固定於個體手部的方式可依據本新型所屬技術領域者之通常知識配置合適的構件。

請參見第4圖，此圖為依據本新型一實施方式所示的肌力偵測裝置201的外觀結構，如圖所示本新型肌力偵測裝置201被配置成臂帶形式，但並不限於此。在結構上，所述肌力偵測裝置201設有三個感測電極(212A、212B、212C)，分布於肌力偵測裝置201的內表面，用以貼附個體的皮表，偵測肌電訊號。此外，所述感測電極(212A、212B、212C)的形狀亦可依據本新型所屬技術領域具有通常知識者實際使用的需求改變。在其他實施方式中，所述肌力偵測裝置201亦可以是片狀，直接貼附在個體的肌肉上。

另，適用於本系統的計算機裝置280可以是市售一般的計算機裝置，其設有一處理單元，能夠運行於該裝置上所裝載的遊戲模組 和測量模組。在非限制的實施方式中，所述處理單元用以執行該遊戲模組和/或測量模組分別產生遊戲單元和測量單元於計算機裝置280的顯示器上，供使用者透過本新型肌力偵測裝置201進行肌力訓練遊戲和檢測。

請同時參見第2圖和第3圖，本新型肌力訓練系統200在實際使用的應用上，首先，使肌力偵測裝置201和計算機裝置280透過無線傳輸技術直接通訊連接，或透過裝載配接器250於計算機裝置280上，使肌力偵測裝置201和計算機裝置280通訊連接。接著，利用裝設於計算機裝置280上的本新型應用程式執行遊戲和/或測量單元。

因個體生理參數的差異，通常利用本新型肌力偵測裝置201透過計算機裝置280執行應用程式中的測驗或遊戲前，需先進行校正，經由處理單元導引個體進行校正步驟。接著，在執行測驗或遊戲的過程中，本新型透過肌力偵測裝置201上的感測電極(212A、212B、212C)，用以偵測個體活動時所產生的肌電訊號，並藉由訊號處理模組228中的放大器、過濾器、類比數位轉換器將其轉化成肌電訊號值，再藉由第一通訊模組230傳送至本實施例裝配有本配接器250的計算機裝置280，以計算機裝置280透過顯示器呈現個體肌肉出力的狀況(如，以均方根值RMS(root mean square)表示)。具體而言，所述校正步驟於實際應用上，請個體進行最大出力動作3-5次後，得到最大自主收縮能力值(maximum voluntary contraction，簡稱MVC)，並以此值作為基準值。

此外，本新型揭示另一態樣為利用本新型系統執行肌力訓練和檢測的方法。依據本新型一實施方式，於執行肌力訓練的步驟，首先經由前述步驟將肌力偵測裝置穿戴後，再透過計算機裝置所搭載的應用程式執行各種肌力訓練單元。所述肌力訓練單元包含數種模式，包含但不限於，生物回饋訓練模式、遊戲訓練模式、循環訓練模式、肌肉放鬆訓練模式。再者，個體亦可藉由本新型肌力訓練系統透過肌力訓練單元，達到復健的效果，與先前技術不同的是本新型所揭示的肌力訓練單元經執行，能夠產生一遊戲設定參數設定介面於計算機裝置的顯示器(圖中未繪示)上，用以設定不同種遊戲設定參數，其包含，但不限於，訓練次數，訓練秒速、訓練比例設定、訓練範圍設定和難易度設定，讓使用者可因應各種不同狀況，給予適當的訓練參數。舉例而言，難易度的設定可利用不同的方式進行，例如，透過按鈕或是透過設定誘發動作的MVC基值、EMG閾值設定或設定RMS的放大倍率。因此，本系統可以依據實際狀況調整難易度，讓肌肉較為無力的個體，也能以較輕鬆的方式操縱遊戲，於遊戲中建立成就感，進而提升訓練的效果。

此外，為了方便使用者快速選擇特定的數種訓練處方，本遊戲模組經執行可產生複數個訓練處方，其可分別儲存各種不同的遊戲設定參數。

在另一實施方式中，本新型的方法包含，透過計算機裝置所搭載的應用程式執行各種肌力測驗單元，治療師可根據使用需求選擇特定試驗，除了透過本新型所揭示應用程式導引個體外，治療師亦可從 旁協助個體完成各項試驗。

雖然上文實施方式中揭露了本新型的具體實施例，然其並非用以限定本新型，本新型所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本新型之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本新型之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

1. 一種肌力偵測裝置，用以與一計算機裝置通訊連接，供一個體使用，包含：一肌力偵測模組，用以偵測該個體肌肉表層至少一肌電訊號；一訊號處理模組，與該肌力偵測模組電性耦接，用以處理該至少一肌電訊號，得到至少一經處理的肌電訊號；以及一無線傳輸模組，與該訊號處理模組電性耦接，用以將該至少一經處理的肌電訊透過藍牙和無線射頻傳輸至該計算機裝置。
2. 如請求項1所述之肌力偵測裝置，更包含一配接器，與該計算機裝置電性耦接，使該計算機裝置與該肌力偵測裝置透過無線射頻通訊連通。
3. 一種肌力訓練系統，供一個體使用，包含：如請求項1所述之肌力偵測裝置；以及一計算機裝置，與該肌力偵測裝置通訊連接，且該計算機裝置設有一處理單元，其包含一遊戲模組和一測量模組。
4. 如請求項3所述之肌力訓練系統，其中該處理單元透過該遊戲模組產生一遊戲單元於該計算機裝置上，使該個體藉由該肌力偵測裝置進行該遊戲單元。
5. 如請求項4所述之肌力訓練系統，其中該處理單元透過該 遊戲模組產生一遊戲設定參數設定介面於該計算機裝置上。
6. 如請求項5所述之肌力訓練系統，其中該遊戲設定參數至少一選自於以下所組成之群組：遊戲時間設定、訓練比例設定、訓練範圍設定和靈敏度設定。
7. 如請求項3所述之肌力訓練系統，其中該處理單元透過該測量模組產生一測量單元於該計算機裝置上，使該個體藉由該肌力偵測模組進行該測量單元。
8. 如請求項3所述之肌力訓練系統，更包含一配接器，外接於該計算機裝置，使該計算機裝置與該無線傳輸模組通訊連接。
9. 如請求項3所述之肌力訓練系統，其中該計算機裝置是平板電腦、桌上型電腦或智慧型裝置。