TWM657485U - 步態智能系統 - Google Patents
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Abstract
一種步態智能系統，其包括：一步伐採集模組，用以收集一使用者行動
時之數據，並發出一步伐訊號；一分析模組，訊號連接至該步伐採集模組，接收該步伐訊號，並分析該使用者之行動軌跡，以得到一步伐結果；及一步態模組，訊號連接至該分析模組，並以該步伐結果建立一步態方程式，用以判斷或預測該使用者之後續步伐是否符合該使用者之行動軌跡。
Description
本新型是一種系統，特別是指可檢測步態的智能系統。
帕金森氏症是年長族群中常見的行動障礙疾病之一。帕金森氏症者因大腦中分泌多巴胺的神經元開始退化，使得腦部多巴胺分泌不足，導致動作啟動困難，患者會逐漸出現小碎步、步態緩慢的跡象。
步態復健訓練是跨步障礙者重拾獨立步行能力的重要過程。目前臨床上進行的步態訓練，多半依賴治療師在旁監督並且主觀評斷患者的能力來給予提醒以利誘發正確步態，然而，當治療師沒有在旁監督時，患者可能在缺乏提醒的情況下以不良的姿勢行走而養成錯誤的跨步習慣，反而不利於日後的步態復健。
此外，臨床對帕金森病人運動狀態的評估主要是參考病人對自己情况的描述和醫生觀察，然後通過帕金森量表進行人爲評分診斷，但是這樣的診斷方式較為主觀，醫生無法得到較爲準確且長時間的數據作爲評定依據，是以這樣的方法造成的評價誤差較大。
隨著智能硬件向著小型化、輕量化的方向發展，帕金森病人可以穿戴便攜式設備在緩解病態和改善病情的同時採集他們的運動相關數據。然後分析病人出現步態凍結和運動失衡的數據來判斷他們病情的嚴重程度或者改善程度，相較於醫生短時間的觀察和病人自身的描述更具有客觀性。
醫生可以根據這些數據對病人病情給出更好的治療復健方案，同時，病人在治療期間的運動數據醫生亦可以及時跟踪，可即時爲治療方案的調整並且可為該類疾病研究提供依據。
此外，在一些情况下，患者不能及時的得到醫生的診斷。綜上所述，有必要研發一種技術，可以採集患者的步態特徵，以作爲臨床診斷的一種依據。
根據中國實用新型專利號CN216417173U揭示一種病情監測腳環，其包括：腳環本體，用於穿戴於評估目標的腿部，腳環本體設有容納腔；電路板，設於容納腔，電路板上設置有錄音模塊和無線通信模塊，錄音模塊用於採集評估目標的腳步聲，無線通信模塊用於將與錄音模塊的採集結果相關的信息傳輸至終端設備。腳環本體穿戴於評估目標的腿部，錄音模塊採集評估目標的腳步聲，無線通信模塊將與錄音模塊的採集結果相關的信息傳輸至終端設備，存儲於電路板或終端設備的軟件可以根據腳步聲的頻率和腳部拖拽的時長分析評估目標的步態特徵，以作爲評估目標的病情評估的參考。該前案雖亦提供腳環對使用者做監測，但其是依據腳步聲作為判斷，無法直觀的對使用者的步伐做檢測及記錄。
根據中國公開號CN114964225A揭示一種基於單節點傳感器的步態識別系統設計方法，包括如下步驟：步驟S101、構建數據採集模塊和數據處理分析模塊；步驟S102、將數據採集模塊做成腳環的形式佩戴在測試者的腳腕處採集人體運動數據；步驟S103、對步驟S102中採集的人體運動數據過無線裝置傳輸到數據處理分析模塊進行數據分析處理，得到步態時域特徵、步長、步高與轉向角度的數據並製作數據集；步驟S104、利用多種機器學習分類器進行模型訓練從而進行特徵降維；S105、在計算機上完成步驟S102～S104後，用Keil軟件將步驟S102～S104的算法過程編寫C語言程序寫入微控制器中完成嵌入式開發。該前案雖具有採集及分析使用者步態之功能，但其只做紀錄及分析，並未有警示或提醒的功能。
有鑑於此，本新型提供一種步態智能系統，其包括：一步伐採集模組，用以收集一使用者行動時之數據，並發出一步伐訊號；一分析模組，訊號連接至該步伐採集模組，接收該步伐訊號，並分析該使用者之行動軌跡，以得到一步伐結果；及一步態模組，訊號連接至該分析模組，並以該步伐結果建立一步態方程式，用以判斷或預測該使用者之後續步伐是否符合該使用者之行動軌跡。
較佳的，該步伐採集模組包括一微控制器、一多軸感測器及/或一濾波器。
較佳的，該多軸感測器包括一陀螺儀、一多軸加速計及/或一磁力計。
較佳的，該多軸感測器更包括一氣壓感測器。
較佳的，該系統更包括一盒體，該盒體具有一容置空間，該步伐採集模組設置於該容置空間。
較佳的，該系統更包括一電池，其設置於該容置空間。
較佳的，該盒體為圓柱體或角柱體。
較佳的，該盒體兩側連接一帶體。
較佳的，該帶體包括綁帶、環帶、革帶、束帶。
較佳的，該盒體之一側設置至少一按鍵，用以開關機或調整設定。
較佳的，該盒體之一側設置一插孔，用以連接電源，其中，該插孔與該按鍵位於同一側、相鄰一側或相對一側。
較佳的，該盒體之一面設置有一顯示面板，用以顯示該使用者之行動軌跡。
較佳的，該使用者之行動軌跡包括該使用者之步伐長度、該使用者之步伐重量、該使用者之步伐轉向角度、該使用者之步伐高度、或其任意組合。
較佳的，該系統更包括一警示單元，訊號連接至該步態模組，若該使用者之後續步伐不符合該使用者之行動軌跡，則該警示單元發出一警示訊號。
較佳的，其中該警示單元更包含一揚聲器、一振動器、一光源、或其任意組合。
較佳的，該警示訊號包括聲音、振動、亮光、或其任意組合。
較佳的，該警示訊號顯示於該顯示面板。
本新型之功效在於可實時採集使用者的步伐數據，並提供分析、判斷、預測及警示提醒等功能，可較為客觀的檢視使用者的步態特徵，使用上方便、簡潔且直觀，使用者不需透過醫師或照護者即可自行操作，且可常態性使用。
有關本新型之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
請參閱圖1，本新型提供一種步態智能系統，其包括：一步伐採集模組1，用以收集一使用者行動時之數據，並發出一步伐訊號；一分析模組2，訊號連接至該步伐採集模組，接收該步伐訊號，並分析該使用者之行動軌跡，以得到一步伐結果；及一步態模組3，訊號連接至該分析模組，並以該步伐結果建立一步態方程式，用以判斷或預測該使用者之後續步伐是否符合該使用者之行動軌跡。
請參閱圖2，該步伐採集模組1包括一微控制器5及一多軸感測器6，在一些較佳的實施例中，該步伐採集模組1更包括一濾波器60。
請參閱圖2，該多軸感測器6包括一陀螺儀61、一多軸加速計62、一磁力計63、或其任意組合，在一些較佳的實施例中，該多軸感測器6更包括一氣壓感測器64。
請參閱圖3，該系統更包括一盒體7，該盒體7具有一容置空間8，該步伐採集模組1設置於該容置空間8。
在一些較佳的實施例中，該系統更包括一電池，其設置於該容置空間8。
在一些實施例中，該盒體7為圓柱體或角柱體。
請參閱圖3，該盒體7兩側連接一帶體9。
在一些實施例中，該帶體9包括綁帶、環帶、革帶、束帶、矽膠環帶、不織布環帶、紗布環帶、尼龍環帶、或魔鬼氈綁帶。
請參閱圖3，該盒體7之一側設置至少一按鍵70，用以開關機或調整設定，在一些較佳的實施例中，該盒體7之一側設置一插孔，用以連接電源對該電池充電，其中，該插孔與該按鍵位於同一側、相鄰一側或相對一側。
在一些較佳的實施例中，於該容置空間8中，該微控制器5設置於靠近該案件70之一側，該電池設置於該插孔之一側。
在一些實施例中，該盒體7之一面設置有一顯示面板，用以顯示該使用者之行動軌跡，其中，該使用者之行動軌跡包括該使用者之步伐長度、該使用者之步伐重量、該使用者之步伐轉向角度、該使用者之步伐高度、或其任意組合。
在另一些實施例中，該使用者之行動軌跡顯示於一手機介面，並可使用該手機介面調整設定。
請參閱圖4，該系統更包括一警示單元4，訊號連接至該步態模組3，若該使用者之後續步伐不符合該使用者之行動軌跡，則該警示單元4發出一警示訊號，其中，該警示單元包含一揚聲器、一振動器、一光源、或其任意組合；該警示訊號包括聲音、振動、亮光、或其任意組合。舉例來說，聲音可為警示音或人聲提醒；振動為盒體振動或手機畫面振動；亮光為持續亮光或間歇性亮光，其中，持續亮光可以設定呈現相對應顏色，例如當一使用者之後續步伐符合該使用者之行動軌跡80%者，呈現藍色亮光；當該使用者之後續步伐只符合該使用者之行動軌跡50%以下者，呈現紅色亮光。
在另一些實施例中，該警示訊號顯示於該顯示面板。
請參閱圖5，具體實施方式為：將步態智能系統製作成一腳環，(S1)將其穿戴至一使用者的腳上，在一些較佳的實施例中，將其穿戴至腳踝上；(S2)接上電源，在一些較佳的實施例中，該系統為充電式，可於其充飽電後斷開電源直接使用；(S3)啟動開發版， (S4)啟動加速計以擷取加速度訊號；(S5)使用演算法記錄及計算該使用者行動時之數據，計算後得到該使用者所應有的正確步伐長度；(S8)利用無線網路連結以傳送資料；在一些實施例中，(S81)將該使用者之步伐資料儲存至雲端表格以建立該使用者之個人資料庫，(S82)並利用線性回歸將數據分析後建立該使用者的步態方程式，(S83)以該步態方程式提供該使用者步伐健康監控及復健；在一些較佳的實施例中，(S84)更可於一手機介面調整設定，可依據該步態方程式設定低於一步伐長度時提醒該使用者，提醒方式可設定為人聲，亦可設定為中文或多國語言，(S85)於手機介面上顯示該使用者已走之步數及其步伐長度，(S86)當低於前述設定之步伐長度，則發出人聲提醒，若大於設定之步伐長度則不提醒。
實施例1
將該步態智能系統製作成腳環態樣，該腳環具有一盒體及一帶體，該盒體具有一容置空間、一按鍵及一顯示面板，該顯示面板設置於腳環外側，該按鍵設置於該顯示面板左側或右側，該容置空間容置一微控制器、一多軸感測器、一濾波器及一電池，該多軸感測器為一加速計；其中，該按鍵控制開關機，該顯示面板顯示一使用者之步伐長度，該微控制器計算及分析該多軸感測器與該濾波器所蒐集之資訊。
實施例2
實施例2與實施例1之結構、構件功能及實施態樣大致相同，惟該步態智能系統製作成手環態樣或指環態樣。
實施例3
實施例3與實施例1之結構、構件功能及實施態樣大致相同，惟該盒體一側設置一魔鬼氈、一夾件或一卡扣，使得該盒體可裝置於鞋體或褲管。
實施例4
實施例4與實施例1之結構、構件功能及實施態樣大致相同，惟該多軸感測器更換為一陀螺儀或一磁力計。
實施例5
實施例5與實施例1之結構、構件功能及實施態樣大致相同，惟該多軸感測器更設置一氣壓感測器。
實施例6
實施例6與實施例1之結構、構件功能及實施態樣大致相同，惟該盒體更設置一揚聲器、一振動器、或一光源，使得該顯示面板可發出警示音、該盒體可振動，或發出警示燈。
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新型說明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:步伐採集模組
2:分析模組
3:步態模組
4:警示單元
5:微控制器
6:多軸感測器
60:濾波器
61:陀螺儀
62:多軸加速計
63:磁力計
64:氣壓感測器
7:盒體
70:按鍵
8:容置空間
9:帶體
S1~S86:步驟
圖1為一方塊圖，說明本新型之一實施方式。
圖2為一示意圖，說明步伐採集模組之實施方式。
圖3為一示意圖，說明本新型之一實施態樣。
圖4為一方塊圖，說明本新型之另一實施方式。
圖5為一流程圖，說明本新型之操作流程。
7:盒體
70:按鍵
8:容置空間
9:帶體
Claims (17)
- 一種步態智能系統，其包括：一步伐採集模組，包括一微控制器及一多軸感測器，用以收集一使用者行動時之數據，並發出一步伐訊號；一分析模組，訊號連接至該步伐採集模組，接收該步伐訊號，並分析該使用者之行動軌跡，以得到一步伐結果；及一步態模組，訊號連接至該分析模組，並以該步伐結果建立一步態方程式，用以判斷或預測該使用者之後續步伐是否符合該使用者之行動軌跡。
- 依據請求項1所述之步態智能系統，該步伐採集模組更包括一濾波器。
- 依據請求項1所述之步態智能系統，該多軸感測器包括一陀螺儀、一多軸加速計、一磁力計、或其任意組合。
- 依據請求項3所述之步態智能系統，該多軸感測器更包括一氣壓感測器。
- 依據請求項1所述之步態智能系統，其更包括一盒體，該盒體具有一容置空間，該步伐採集模組設置於該容置空間。
- 依據請求項5所述之步態智能系統，該系統更包括一電池，其設置於該容置空間。
- 依據請求項5所述之步態智能系統，該盒體為圓柱體或角柱體。
- 依據請求項5所述之步態智能系統，該盒體兩側連接一帶體。
- 依據請求項8所述之步態智能系統，該帶體包括綁帶、環帶、革帶、或束帶。
- 依據請求項5所述之步態智能系統，該盒體之一側設置至少一按鍵，用以開關機或調整設定。
- 依據請求項10所述之步態智能系統，該盒體之一側設置一插孔，用以連接電源，其中，該插孔與該按鍵位於同一側、相鄰一側或相對一側。
- 依據請求項5所述之步態智能系統，該盒體之一面設置有一顯示面板，用以顯示該使用者之行動軌跡。
- 依據請求項12所述之步態智能系統，該使用者之行動軌跡包括該使用者之步伐長度、該使用者之步伐重量、該使用者之步伐轉向角度、該使用者之步伐高度、或其任意組合。
- 依據請求項12所述之步態智能系統，其更包括一警示單元，訊號連接至該步態模組，若該使用者之後續步伐不符合該使用者之行動軌跡，則該警示單元發出一警示訊號。
- 依據請求項14所述之步態智能系統，其中該警示單元更包含一揚聲器、一振動器、一光源、或其任意組合。
- 依據請求項14所述之步態智能系統，該警示訊號包括聲音、振動、亮光、或其任意組合。
- 依據請求項14所述之步態智能系統，該警示訊號顯示於該顯示面板。
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