TWI671660B

TWI671660B - 生理資訊紀錄裝置及其生理資訊紀錄方法

Info

Publication number: TWI671660B
Application number: TW107131149A
Authority: TW
Inventors: 張雅如; Ya Ju Chang; 廖駿偉; Jiunn Woei Liaw
Original assignee: 長庚大學; Chang Gung University
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2019-09-11
Also published as: CN110876610A; TW202011152A; US11172867B2; CN110876610B; US20200069234A1

Abstract

本發明公開一種生理資訊紀錄裝置，其包括承載板體、接觸式感應元件以及處理單元，承載板體用以承載一生物體，承載板體設置有多個壓阻感應器，多個壓阻感應器定義出至少一平面。多個接觸式感應元件佈設在承載板體的表面。處理單元與多個壓阻感應器以及多個接觸式感應元件訊號連接。其中，處理單元根據壓阻感應器所發出的訊號，計算生物體的重量以及生物體的重心位置。其中，處理單元根據多個接觸式感應元件所發出的訊號，判斷生物體與承載板體表面實際接觸的位置。藉此，能以低成本的解決方案，達成同時偵測各點不同下壓力道的訊號。

Description

生理資訊紀錄裝置及其生理資訊紀錄方法

本發明涉及一種生理資訊紀錄裝置，尤指一種能根據使用者的重心變化以及相對應的壓控信號的同步測量與分析，以達到對使用者更全面性的平衡能力評估的生理資訊紀錄裝置及其生理資訊紀錄方法。

現有的平衡板設計，主要是在複數位置(例如：四個角落)設置壓阻感應器，以藉此偵測使用者的重心偏移，進而判斷使用者的平衡能力。然而在實際應用上，使用者能否良好地控制自身重心穩定，事實上會受到包括使用者雙腳張開站立或併攏站立等諸多因素的影響，且其影響程度甚鉅，因此，在現有的平衡板設計下，僅僅以壓力中心(center of pressure,COP)測試法進行評估，實不足以準確地評估使用者的平衡能力。基於上述理由，雖然現有的平衡板設計用於娛樂或許尚堪使用，但用於研究或醫療復健等目的就略顯不足，甚至在原本的娛樂目的上，也有操作不夠精準的問題。

承上所述，應用於研究或醫療復健等目的的平衡板，有採用兩塊平衡板拼接的方式，令各該平衡板各司其職，分別偵測使用者的左腳與右腳，以提高檢測的針對性與精準度，期望能藉此嘗試彌補現有平衡板的前述缺陷。然而，此等作法不但會造成成本提高，且倘若使用者採用雙腳過於併攏的站姿，容易因為過於靠近兩塊平衡板拼接處的邊線，以致測量結果精確度降低，反而不能達成原本提高精確度的目的。此外，採用兩塊平衡板拼接的方式，也會有訊號處理時間同步上的問題。

另一方面，還有另一種應用於研究或醫療復健等目的的感測墊，其通過設置大量壓力感應元件的方式，分別偵測各點所受到的壓力值，以收取每一個受測點的資料數據，並通過浮點運算的方式處理大量數據。然而，在此等設置方式之下，各點所採用的壓力感應元件，都必須要能夠涵蓋極廣的壓力數值偵測範圍，以便能偵測各點被輕觸的訊號，以及單點承受全部體重時壓力的訊號，甚至能偵測動態下對單點產生的1.5甚至2倍體重的壓力訊號，因此對壓力感應元件的規格要求很高，在成本上造成極大負擔。另一方面，為了滿足實際應用上精確性的需求，對於壓力感應元件的佈設密度要求同樣是非常的高；於此同時，為了能提高訊息採集的速度，以應付隨時且大量的浮點運算資料，便需要設置更多的數位類比轉換器(Analog-to-digital converter，簡稱ADC)處理訊息，因而必須採用極大量的壓力感應元件與ADC。綜合上述各種條件可以明顯看出，此等感測墊本身的成本非常非常地高昂。另一方面而言，由於任一感應元件或ADC失效都會影響整體的判斷出錯，每個感測元件又都必然存在著的誤差，因此，為了提高其精確性，在使用前需要一一校準各別壓力感應元件，在感測墊的維修保養上也必須時常進行校正，是以在人力成本上也會造成非常可觀的負擔。除了前述問題外，此等研究用的感測墊雖然能夠對各點受力提供相對較精確的偵測數據，但是卻較難獲得其上所負載的總重量，在應用上仍有其不足之處。

因此，現有的技術尚難稱理想，有必要提出一種能以低成本達成多功能偵測目的的裝置，並通過整合所擷取的資料，在各種基本的量測功能之外，能夠智慧化地提供進一步的自動識別、判斷以及紀錄與建議的服務。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種生理資訊紀錄裝置及其生理資訊紀錄方法，其能以低成本達成多功能偵測目的的功能，並且能夠智慧化地提供進一步的自動識別、判斷以及紀錄與建議的服務。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種生理資訊紀錄裝置，其包括一承載板體、多個接觸式感應元件以及一處理單元，所述承載板體用以承載一生物體，所述承載板體設置有多個壓阻感應器，多個所述壓阻感應器定義出至少一平面。多個所述接觸式感應元件佈設在所述承載板體的表面。所述處理單元與多個所述壓阻感應器以及多個所述接觸式感應元件訊號連接。其中，所述處理單元根據所述壓阻感應器所發出的訊號，計算所述生物體的重量，以及所述生物體的重心位置。其中，所述處理單元根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的位置。

較佳地，所述接觸式感應元件為薄膜開關或力敏電阻(Force Sensing Resistor，簡稱FSR)。

較佳地，所述承載板體的表面佈設有多個凸點，且多個所述凸點為高低交錯排列，每一個所述接觸式感應元件設置各別的所述凸點內，且在各別的所述凸點受到外力下壓時，對應的所述接觸式感應元件向所述處理單元發出訊號。

較佳地，所述生理資訊紀錄裝置還包括一驅動單元，其用以驅動所述承載板體向一側傾斜或晃動。

較佳地，所述生理資訊紀錄裝置還包括一儲存單元，其與所述處理單元訊號連接，所述儲存單元儲存有一生物體資訊資料庫，所述處理單元能讀取所述生物體資訊資料庫。

較佳地，所述生理資訊紀錄裝置還包括一顯示單元，其與所述處理單元訊號連接。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中另一技術方案是，提供一種生理資訊紀錄方法，其應用於一生理資訊紀錄裝置，所述生理資訊紀錄裝置包括一承載板體、多個接觸式感應元件以及一處理單元，所述承載板體用以承載一生物體，且所述承載板體設置有多個壓阻感應器，多個所述接觸式感應元件佈設在所述承載板體的表面，所述處理單元與多個所述壓阻感應器以及多個所述接觸式感應元件訊號連接，所述生理資訊紀錄方法使所述處理單元執行下列步驟：根據所述壓阻感應器所發出的訊號，計算所述生物體的重量，以及所述生物體的重心位置；根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的位置。

較佳地，所述處理單元還執行下列步驟：根據所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的形狀，判斷所述生物體的一站姿，所述站姿包括站立的方向、單足或雙足站立以及是否踮起腳尖其中任一條件或其組合。

較佳地，所述生理資訊紀錄裝置的所述承載板體的表面佈設有多個凸點，多個所述凸點為高低交錯排列，每一個所述接觸式感應元件設置各別的所述凸點內，其中，所述處理單元還執行下列步驟：根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體的足弓形狀。

較佳地，所述處理單元還執行下列步驟：根據所述承載板體承受的重量變化，以及所述承載板體表面實際接觸的形狀變化，判斷所述生物體踮起腳尖的次數。

較佳地，所述生理資訊紀錄裝置還包括一儲存單元，其與所述處理單元訊號連接，所述儲存單元儲存有一生物體資訊資料庫，所述處理單元能讀取所述生物體資訊資料庫，其中，所述處理單元還執行下列步驟：根據所述生物體的重量以及所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的形狀，判別所述生物體資訊資料庫中是否有對應所述生物體的一使用者資訊；其中，所述處理單元判別所述生物體對應於一使用者資訊時，將所述生物體的一生理資訊紀錄於所述儲存單元，並且使所述生理資訊對應於所述使用者資訊；其中，所述處理單元判別所述生物體並未對應於任何使用者資訊時，根據所述生物體的重量以及所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的形狀，於所述生物體資訊資料庫建立一使用者資訊。

較佳地，所述生理資訊紀錄裝置還包括一驅動單元，其用以驅動所述承載板體向一側傾斜或晃動，其中，所述處理單元還執行下列步驟：根據所述生物體重心位置的變化，以及所述承載板體傾斜或晃動的情形，判斷所述生物體的平衡能力。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的生理資訊紀錄裝置及其生理資訊紀錄方法，其能通過“承載板體設置有多個壓阻感應器，多個壓阻感應器定義出至少一平面”以及“多個接觸式感應元件佈設在承載板體的表面”的技術方案，不僅能以低成本達成多功能偵測目的的功能，並且能夠智慧化地提供進一步的自動識別、判斷以及紀錄與建議的服務。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

D‧‧‧生理資訊紀錄裝置

1‧‧‧承載板體

11‧‧‧支撐腳

111‧‧‧壓阻感應器

2‧‧‧接觸式感應元件

21‧‧‧力敏電阻

22‧‧‧凸點

3‧‧‧處理單元

4‧‧‧顯示單元

5‧‧‧連接介面單元

6‧‧‧儲存單元

61‧‧‧生物體資訊資料庫

7‧‧‧驅動單元

P1、P2‧‧‧足部接觸範圍

S‧‧‧伺服裝置

U‧‧‧使用者

圖1為本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置的立體示意圖。

圖2為本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置的元件架構方塊圖。

圖3為使用者雙腳站立在本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置時的足部接觸範圍示意圖。

圖4為使用者踮腳站在本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置時的足部接觸範圍示意圖。

圖5為本發明第二實施例的生理資訊紀錄裝置的側面示意圖。

圖6為使用者在本發明的生理資訊紀錄裝置上進行深蹲的初始站立狀態示意圖。

圖7為使用者在本發明的生理資訊紀錄裝置上進行深蹲的離心階段示意圖。

圖8為使用者在本發明的生理資訊紀錄裝置上進行深蹲的蹲下狀態示意圖。

圖9為使用者在本發明的生理資訊紀錄裝置上進行深蹲的向心階段示意圖。

圖10為使用者在本發明的生理資訊紀錄裝置上進行深蹲回復到站立狀態時的示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“生理資訊紀錄裝置及其生理資訊紀錄方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

請參閱圖1以及圖2所示，圖1為本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置D的立體示意圖。圖2為本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置D的元件架構方塊圖。由上述圖中可知，本發明提供一種生理資訊紀錄裝置D，其包括承載板體1以及佈設在承載板體1表面的多個接觸式感應元件2。在本實施例中，承載板體1四個角落的底面分別設置有支撐腳11，每一個支撐腳11內分別設有壓阻感應器111，當承載板體1上承受到壓力時，各壓阻感應器111受壓產生訊號。具體地說，四個角落的壓阻感應器111可以定義出一平面(最少三個壓阻感應器111即可定義出平面)，而根據施加於該平面的力，以及受力點與各該壓阻感應器111之間的距離(即力矩)，每一個壓阻感應器111各自會受到對應的壓力值，因此，根據各該壓阻感應器111所發出的訊號，便可以計算出受力點的位置及大小。在此須特別說明的是，雖然本實施例將壓阻感應器111設置在承載板體1底面的支撐腳11內，然而，本發明的具體結構並不以此為限，只要通過適當的設置方式，使得壓阻感應器111可以定義出至少一平面，且能夠用以紀錄施加於承載板體1的壓力，如此便能夠符合本發明之精神，其他具體結構的細節調整並非用於限制本發明權利要求之範圍，合先敘明。

再請參閱圖1以及圖2所示，在本實施例中，生理資訊紀錄裝置D還包括處理單元3、顯示單元4、連接介面單元5、儲存單元6以及驅動單元7，壓阻感應器111、接觸式感應元件2、顯示單元4、連接介面單元5、儲存單元6以及驅動單元7都與處理單元3訊號連接。處理單元3可以是中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)或圖形處理器(graphics processing unit，簡稱GPU)等具備運算能力的電子元件，但不以此為限，其可以接收來自壓阻感應器111以及接觸式感應元件2所發出的偵測訊號，並據以執行後續的分析運算。此外，為便於使用者獲取偵測結果，處理單元3可以驅動顯示單元4顯示資訊，以供使用者閱覽，或將訊號通過連接介面單元5發送至伺服裝置S，以便能通過伺服裝置S顯示更完整詳細的資訊內容。

承上所述，具體地說，本實施例的顯示單元4可以是設置在承載板體1表面特定區塊的顯示面板(如圖1所示)，用以將簡單的數據資訊呈現在面板上。如此，當使用者站立於承載板體1上，僅需低頭觀看面板就能夠獲得基本所需的資訊，如同一般體重計的使用方式，十分直覺而且生活化，有利於本發明的生理資訊紀錄裝置D被普遍性地推廣。然而，其設置位置並不限於承載板體1的上表面，也可以是凸設於承載板體1一側的一個獨立顯示器，或者通過有線或無線的方式，與處理單元3訊號連接的顯示裝置。

另一方面，本發明的生理資訊紀錄裝置D的資訊呈現方式，還可以是通過有線(如圖1所示)或無線的方式，將資訊發送到伺服裝置S，如此，該等資訊可以在伺服裝置S中被進一步處理後，再藉由伺服裝置S本身搭載的顯示器，以統計圖表等方式呈現更完整甚至是更視覺化的資訊。前述連接介面單元5在有線連接的應用方式下，可以是連接纜線用的通用序列匯流排(Universal Serial Bus，簡稱USB)連接埠、IEEE 1394連接埠(又稱火線FireWire接口)或Display Port等各種連接埠；在無線連接的應用方式下，也可以是藍芽(Bluetooth)、紅外線、ZigBee或ANT等無線信號發送模組。伺服裝置S在實際施作時可以是個人電腦或其他具備顯示器的專門儀器設備。如此，生理資訊紀錄裝置D所收集的使用者資訊能夠被更詳細地處理成更專業的統計圖表，十分有利於本發明的生理資訊紀錄裝置D被應用在更專業性的研究或醫療復健等用途。

接下來請搭配圖1以及圖2所示的各元件符號，一併參閱圖3以及圖4所示。圖3為使用者雙腳站立在本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置D時的足部接觸範圍P1示意圖；圖4為使用者踮腳站在本發明第一實施例的生理資訊紀錄裝置時的足部接觸範圍P2示意圖。當使用者以一般站姿站立於承載板體1上(如圖3所示)，則佈設於承載板體1表面的接觸式感應元件2，在對應於使用者足部與承載板體1表面的足部接觸範圍P1內，會受到使用者足部的接觸而發出訊號，而前述訊號會由處理單元3接收處理；另一方面，當使用者踮起腳尖站立於承載板體1上(如圖4所示)，則使用者足部與承載板體1表面的足部接觸範圍P2變小(相對於前述足部接觸範圍P1)，僅剩對應於前腳掌以及腳趾等部位的接觸式感應元件2會受到接觸而發出訊號。

由上述圖中可知，由於本發明的生理資訊紀錄裝置D在承載板體1表面佈設有多個接觸式感應元件2，因此，可以準確地偵測使用者足部與承載板體1接觸的位置與面積，而非僅僅是通過壓阻感應器111所接收的訊號，反向推算出針對整個承載板體1而言抽象的一個受力點。換言之，處理單元3能夠根據多個接觸式感應元件2所發出的訊號，判斷使用者U與承載板體1表面實際接觸的位置及形狀，因此，根據接觸式感應元件2偵測到的資訊，可以輕易得知使用者具體站立的方式是雙腳併攏或分離、單腳站立或雙腳站立以及是否踮起腳尖等站姿相關資訊，因而能夠獲得精確的量測結果。此外，由於處理單元3還能夠根據壓阻感應器111所發出的訊號，計算所述使用者U的重量以及使用者U的重心位置，因此也可以結合壓阻感應器111所偵測的資訊，判讀使用者的體重以及重心偏移情形。

承上所述，在實際施作時，接觸式感應元件2可以採用薄膜開關或力敏電阻(Force Sensing Resistor，簡稱FSR)的形式，如此，相較於類似功能的研究設備，能以極低廉的成本實現更全面的判讀結果。值得一提的是，由於本發明通過佈設在承載板體1表面的大量接觸式感應元件2，協助收集使用者的站姿相關資訊，因此無須擔心因為站姿不同，導致的重量或重心的量測結果發生偏誤。據此，有別傳統的體重計等裝置，常常標示兩個腳印，讓使用者只能夠依照指定的方向或站姿使用之，本發明的生理資訊紀錄裝置D能夠智慧化地自動判斷使用者站到其上的站姿，且無論從任何方向以任何站姿使用此生理資訊紀錄裝置D，都不會影響量測的正確性，因此，能夠大幅提升使用上的便利性。

再請參閱圖1至圖4所示，在部分身體能力量測的研究中，或是復健訓練中，施測者或治療師會要求受測者或患者依照預先設定的次數，反覆進行踮起腳尖再放下的操作，視其能否完成一定的次數或組數，以評估身體能力或復健成果。由於本發明的處理單元3能夠根據承載板體1承受的重量變化，以及承載板體1表面實際接觸的形狀變化，判斷使用者U踮起腳尖的次數，因此，本發明的生理資訊紀錄裝置D在前述應用上特別有幫助。具體地說，本發明的生理資訊紀錄裝置D通過接觸式感應元件2紀錄使用者足部與承載板體1表面的接觸面積的變化，再結合壓阻感應器111所偵測到的重量變化資訊，使得處理單元3在接收到該等資訊後，可以很精確的估算正確地踮起腳尖再放下的週期數。甚至，通過分析前述資訊，處理單元3還能夠精確地紀錄受測者到第幾次時動作開始不標準，以及從動作開始不標準起到完全無法再操作可以持續幾個週期，而這些資訊對於耐力以及協調性等諸多身體能力的評估而言，都是相當重要的參考指標。

再請參閱圖1以及圖2所示，在本實施例的生理資訊紀錄裝置D中，儲存單元6儲存有生物體資訊資料庫61，而處理單元3則能夠讀取生物體資訊資料庫61，或者將資訊寫入生物體資訊資料庫61。具體而言，本發明的生理資訊紀錄裝置D在實際應用上可供多個使用者共同使用，且能夠智慧化地自動記錄對應個別使用者的資訊。

更具體地說，本實施例的處理單元3能夠根據使用者的重量以及使用者與承載板體1表面實際接觸的形狀(包括足底輪廓甚至足弓高度等)，判別生物體資訊資料庫61中是否有對應使用者的使用者資訊。以一個全新的生理資訊紀錄裝置D而言，當第一位使用者站到承載板體1上之後，處理單元3判斷生物體資訊資料庫61中沒有對應的使用者資訊，因此，處理單元3根據使用者的重量以及使用者足底與承載板體1表面實際接觸的形狀，於生物體資訊資料庫61中建立對應於該使用者的使用者資訊。之後，當同一個使用者再次使用同一個生理資訊紀錄裝置D，其處理單元3就能夠根據錄於生物體資訊資料庫61中的使用者資訊，判斷出是哪一個使用者在使用生理資訊紀錄裝置D。此一特點非常有利於家庭成員共用或類似的應用場合，由於現代小家庭的社會中，一個家庭中的成員人數不是非常多，且每個人的體重以及足底形狀等可能都有些差異，因此能夠輕易地紀錄並判別每個人的資訊，並且能夠自動化的針對個別使用者，紀錄每次施測的週期以及施測的結果，十分便於自我管理以及各種研究的用途。

承上所述，當同一個使用者再次使用生理資訊紀錄裝置D時，由於處理單元3能夠判別出該使用者對應於生物體資訊資料庫61中已經紀錄的使用者資訊，因此，當處理單元3將該次施測的結果(即該使用者的生理資訊)寫入儲存單元6時，會一併建立該生理資訊與該使用者的連結關係。換句話說，處理單元3會將使用者的生理資訊紀錄於儲存單元6，並且使該生理資訊對應於使用者資訊。

如同前述，當有數名使用者共同使用本發明的生理資訊紀錄裝置D時，本發明的生理資訊紀錄裝置D能夠根據每個使用者個人的一些生理特徵，自動辨識正在使用生理資訊紀錄裝置D的使用者為何人，並智慧化的紀錄其生理資訊變化，此一功效特別適用於復健或訓練的過程，即便僅用於日常體重紀錄追蹤等功能，也能夠發揮十分優異的效果。

再請參閱圖1至圖4所示，一般來說，現有的平衡能力測試，多以壓力中心(center of pressure,COP)測試法進行評估。在本發明的較佳實施例中，生理資訊紀錄裝置D還包括驅動單元7，其用以驅動承載板體1向一側傾斜或晃動，因此有助於應用COP測試法評估使用者的平衡能力。具體地說，處理單元3通過驅動單元7驅動承載板體1向一側傾斜或晃動後，處理單元3能夠根據使用者重心位置的變化(根據壓阻感應器111所偵測的資訊判斷)，以及承載板體1傾斜或晃動的情形(根據處理單元3所發出的驅動訊號判斷)，綜合評估使用者U的平衡能力。據此，處理單元3綜合承載板體1傾斜或晃動的情形，以及使用者的重心是否在傾斜或晃動之下，偏移至雙腳站立的範圍(根據多個接觸式感應元件2所發出的訊號判斷)外，進而瞭解到使用者在傾斜或晃動下的平衡能力。

有關COP測試法的原理以及技術細節在此不額外贅述，僅簡單地點出幾個實際應用上遭遇的問題，以便能更輕易地瞭解本發明之優點。首先，在平衡評估時，若僅單獨得知COP位移，難以代表完整的平衡能力，例如單足站立的COP位移距離必定小於雙足站立，若無法同時得知此時受測者之站立狀態(如單足站立或雙足站立)，則無法從數據判斷受測者的平衡能力良莠；此外，若COP晃動發生在雙足跨度的範圍內，則通常並無跌倒之疑慮，但若靠近或超過雙足跨度的邊界，則使用者有跌到的風險。因此，從原理上來看，應當要同時測量重心的變化以及雙足站立的位置，才可達到對平衡能力的完整評估。由前述說明可知，由於本發明的生理資訊紀錄裝置D能夠通過佈設於承載板體1表面的多個接觸式感應元件2精確地掌握使用者的站立狀態，因此無論是單、雙足站立，甚至是雙腳併攏或跨開站立，都能夠忠實地被反應於處理單元3所收集到的資訊中，從而能夠有效避免了平衡能力評估上的偏誤。據此，本發明的生理資訊紀錄裝置D不僅僅能夠應付一般家庭的日常使用(因為成本低)，且能應用於復建以及各種平衡及動態訓練(因為精確度高)，其應用層面十分廣泛。

本發明的較佳實施例中，當處理單元3根據COP測試法以及所接收到的各種訊號，判斷站立於承載板體1使用者U重心已經偏離到接近雙腳有效支撐範圍的臨界點(如範圍的邊界處一定距離內)時，本發明的生理資訊紀錄裝置D可以產生預警(warning)訊號，以避免使用者可能在受測的過程中跌倒。具體來說，前述預警訊號可以通過處理單元3驅動顯示單元4顯示警告標示，也可以在生理資訊紀錄裝置D上加裝蜂鳴器等音訊裝置(圖示未顯示)，並由處理單元3驅動音訊裝置發出警示音響，或者，也可以由處理單元3驅動作為警示燈號的發光單元(圖示未顯示)發光。如同前述，由於傳統的平衡板無法精確地偵測受力位置，而不能夠根據使用者U雙腳的確切位置去推算有效支撐的範圍，因此，單憑COP偵測判斷重心變化，並不能達到及早預警的效果，而導致使用者U在受測過程中可能面臨跌倒的風險。

此外，本發明的實施例與回饋式的互動復健系統共同使用時，可以根據使用者U的COP與支撐範圍臨界點的距離關係，以個別化回饋控制互動復健系統的互動程式的難易程度。舉例來說，當使用者U的COP測試結果顯示使用者U的重心落在安全範圍內，處理單元3可以通過驅動單元7，驅動承載板體1進行較大幅度的晃動；反之，向一側傾斜或晃動後，當使用者U的COP測試結果顯示使用者U的重心已經非常接近支撐範圍的臨界點，處理單元3則通過驅動單元7以較緩和的方式驅動承載板體1，以避免使用者U在受測過程發生意外。

[第二實施例]

接下來請搭配圖1以及圖2所示的各元件符號，一併參閱圖5所示，圖5為本發明第二實施例的生理資訊紀錄裝置的側面示意圖。在本發明的第二較佳實施例中，本發明的承載板體1的表面佈設有多個凸點22，該等凸點22是由具有彈性的材質製成，且該等凸點22在承載板體1的表面上高低交錯排列。每一個接觸式感應元件2分別由該等凸點22以及設置在各別的凸點22內的力敏電阻21所組成，且在各別的凸點22受到外力下壓時，觸發對應的力敏電阻21，進而使接觸式感應元件2向處理單元3發出訊號。如此設計的優點在於，通過高低交錯排列的該等凸點22，使得通過接觸式感應元件2接收到的資訊，能夠進一步反映出使用者U的足弓高度狀況，這除了有利於進一步瞭解使用者U的生理特徵，在通過生理特徵智慧化分辨使用者U時也能夠產生相當大的助益。具體來說，對於足弓較高的使用者U，當期站立在本發明的生理資訊紀錄裝置D，將只會使較高的凸點22內的接觸式感應元件2被下壓並觸發訊號，對於較低的凸點22內的接觸式感應元件2，則不會觸發訊號；反之，對於足弓較扁平者，則無論高低的凸點22內，其接觸式感應元件2都會被下壓並觸發訊號。據此，由於本發明的生理資訊紀錄裝置D也可以偵測使用者U足弓的形狀，因此能夠獲得如使用者U是否有扁平足等與足底形狀相關的身體資訊。

值得一提的是，該等凸點22可以各別形成於承載板體1的表面，也可以是一整張覆蓋在承載板體1表面的彈性膜層，且在對應於各個力敏電阻21的位置形成突起結構，其施作方式並非本發明權利範圍之限制。

[第三實施例]

接下來請搭配圖1以及圖2所示的各元件符號，一併參閱圖6 至圖10所示，圖6為使用者U在本發明的生理資訊紀錄裝置D上進行深蹲的初始站立狀態示意圖；圖7為使用者U在本發明的生理資訊紀錄裝置D上進行深蹲的離心階段示意圖；圖8為使用者U在本發明的生理資訊紀錄裝置D上進行深蹲的蹲下狀態示意圖；圖9為使用者U在本發明的生理資訊紀錄裝置D上進行深蹲的向心階段示意圖；圖10為使用者U在本發明的生理資訊紀錄裝置D上進行深蹲並回復到站立狀態時的示意圖。

由上述各圖可知，本發明的生理資訊紀錄裝置D也可以被應用於紀錄並評估使用者U進行各種動態活動的能力。在本說明書中，已經先提過了使用者U踮腳尖的能力可以通過本發明的生理資訊紀錄裝置D進行紀錄與評估。在前述應用例中，主要是結合了接觸面積的變化資訊以及重量變化資訊，進而判斷踮起腳尖的週期數，然而，本發明的生理資訊紀錄裝置D並不限於此等應用方式。為進一步說明，在此以深蹲為例說明其他應用方式，惟，本發明的生理資訊紀錄裝置D並不限於應用在這些層面，在此所舉的例子僅僅是為了便於快速瞭解其功效，所摘錄出的說明，並非用以限制本發明的生理資訊紀錄裝置D的應用領域。

具體而言，當使用者U做深蹲等動態動作時，承載板體1所承受的重量會發生變化，記錄這些重量變化即可得知使用者U深蹲的次數。雖然不像踮腳尖的過程會有腳底接觸面積的變化，但在深蹲的過程中，重量的變化會十分明顯，換句話說，根據兩腳接觸面積及位置都穩定維持不變，但重量明顯週期性地變化，就可以探知使用者U的深蹲能力。更具體地說，在離心階段(如圖6至圖8所示，即使用者下蹲的過程)中，承載板體1所承受的重量會先突然變輕，然後再使用者煞停之前陡然升高，並且在靜止狀態下回穩；反之，在向心階段(如圖8至圖10所示，即使用者站起的過程)中，由於使用者必須用力踩踏承載板體1以使其身體被撐起，因此承載板體1所承受的重量會先變重，在使用者立定時下降，並且在靜止狀態下再次回穩。紀錄前述週期可以瞭解使用者U進行深蹲的過程，且倘若使用者進行了超過能力負荷的動作，導致步伐不穩而踩在承載板體1上的不同位置，這些細節也都可以被很精確地記錄下來，對於後續評估身體能力都是非常具有參考價值的指標。

簡單地說，無論是前述深蹲，或本說明書更前面提到的踮腳尖等活動，在實際應用上，都可以預先設定要求使用者U執行踮腳或深蹲的次數，當使用者U完成預設的次數，表示完成了設定的訓練目標，因此，可以被應用於特定的訓練項目。另一方面來說，也可以不設定目標次數，由使用者U反覆執行踮腳或深蹲的動作，並記錄使用者U可以執行前述動作的最大次數，如此，在長期追蹤下也可以瞭解使用者U生理狀況的變化，在復健治療等方面十分有用。

[實施例的有益效果]

本發明所提供的生理資訊紀錄裝置D及其生理資訊紀錄方法，其能通過“承載板體1設置有多個壓阻感應器111，多個壓阻感應器111定義出至少一平面”以及“多個接觸式感應元件2佈設在承載板體1的表面”的技術方案，不僅能以低成本達成多功能偵測目的的功能，並且能夠智慧化地提供進一步的自動識別、判斷以及紀錄與建議的服務。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims

一種生理資訊紀錄裝置，其包括：一承載板體，其用以承載一生物體，所述承載板體設置有多個壓阻感應器，多個所述壓阻感應器定義出至少一平面，所述承載板體的表面佈設有高低交錯排列的多個凸點；多個接觸式感應元件，其佈設在所述承載板體的表面，且每一個所述接觸式感應元件設置在各別的所述凸點內；以及一處理單元，其與多個所述壓阻感應器以及多個所述接觸式感應元件訊號連接，且在各別的所述凸點受到外力下壓時，對應的所述接觸式感應元件向所述處理單元發出訊號；其中，所述處理單元根據所述壓阻感應器所發出的訊號，計算所述生物體的重量，以及所述生物體的重心位置；其中，所述處理單元根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的位置。
如請求項1所述的生理資訊紀錄裝置，其中，所述接觸式感應元件為薄膜開關。
如請求項1所述的生理資訊紀錄裝置，其中，所述接觸式感應元件為力敏電阻。
如請求項1所述的生理資訊紀錄裝置，其中，所述生理資訊紀錄裝置還包括一驅動單元，其用以驅動所述承載板體向一側傾斜或晃動。
如請求項1所述的生理資訊紀錄裝置，其中，所述生理資訊紀錄裝置還包括一儲存單元，其與所述處理單元訊號連接，所述儲存單元儲存有一生物體資訊資料庫，所述處理單元能讀取所述生物體資訊資料庫。
如請求項1所述的生理資訊紀錄裝置，其中，所述生理資訊紀錄裝置還包括一顯示單元，其與所述處理單元訊號連接。
一種生理資訊紀錄方法，其應用於一生理資訊紀錄裝置，所述生理資訊紀錄裝置包括一承載板體、多個接觸式感應元件以及一處理單元，所述承載板體用以承載一生物體，其表面佈設有多個高低交錯排列的凸點且所述承載板體設置有多個壓阻感應器，多個所述接觸式感應元件佈設在各別的所述凸點內，所述處理單元與多個所述壓阻感應器以及多個所述接觸式感應元件訊號連接，所述生理資訊紀錄方法使所述處理單元執行下列步驟：根據所述壓阻感應器所發出的訊號，計算所述生物體的重量，以及所述生物體的重心位置；根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的位置；根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體的足弓形狀。
一種生理資訊紀錄方法，其應用於一生理資訊紀錄裝置，所述生理資訊紀錄裝置包括一承載板體、多個接觸式感應元件以及一處理單元，所述承載板體用以承載一生物體，且所述承載板體設置有多個壓阻感應器，多個所述接觸式感應元件佈設在所述承載板體的表面，所述處理單元與多個所述壓阻感應器以及多個所述接觸式感應元件訊號連接，所述生理資訊紀錄方法使所述處理單元執行下列步驟：根據所述壓阻感應器所發出的訊號，計算所述生物體的重量，以及所述生物體的重心位置；根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的位置；根據所述承載板體承受的重量變化，以及所述承載板體表面實際接觸的形狀變化，判斷所述生物體踮起腳尖的次數。
一種生理資訊紀錄方法，其應用於一生理資訊紀錄裝置，所述生理資訊紀錄裝置包括一承載板體、多個接觸式感應元件、一儲存單元以及一處理單元，所述承載板體用以承載一生物體，且所述承載板體設置有多個壓阻感應器，多個所述接觸式感應元件佈設在所述承載板體的表面，所述儲存單元儲存有一生物體資訊資料庫，所述處理單元與多個所述壓阻感應器、多個所述接觸式感應元件以及所述儲存單元訊號連接，所述處理單元能讀取所述生物體資訊資料庫，所述生理資訊紀錄方法使所述處理單元執行下列步驟：根據所述壓阻感應器所發出的訊號，計算所述生物體的重量，以及所述生物體的重心位置；根據多個所述接觸式感應元件所發出的訊號，判斷所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的位置；根據所述生物體的重量以及所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的形狀，判別所述生物體資訊資料庫中是否有對應所述生物體的一使用者資訊；其中，所述處理單元判別所述生物體對應於一使用者資訊時，將所述生物體的一生理資訊紀錄於所述儲存單元，並且使所述生理資訊對應於所述使用者資訊；其中，所述處理單元判別所述生物體並未對應於任何使用者資訊時，根據所述生物體的重量以及所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的形狀，於所述生物體資訊資料庫建立一使用者資訊。
如請求項7至9任一項所述的生理資訊紀錄方法，其中，所述處理單元還執行下列步驟：根據所述生物體與所述承載板體表面實際接觸的形狀，判斷所述生物體的一站姿。
如請求項10所述的生理資訊紀錄方法，其中，所述站姿包括站立的方向、單足或雙足站立以及是否踮起腳尖其中任一條件或其組合。
如請求項7至9任一項所述的生理資訊紀錄方法，其中，所述生理資訊紀錄裝置還包括一驅動單元，其用以驅動所述承載板體向一側傾斜或晃動，其中，所述處理單元還執行下列步驟：根據所述生物體重心位置的變化，以及所述承載板體傾斜或晃動的情形，判斷所述生物體的平衡能力。