TWI763382B - 決定低周波電流強度的方法及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種電子裝置及決定低周波電流強度的方法。所述方法包括：在連續的N個時間區間個別施加對應的第一電流至使用者的身體部位，其中所述多個時間區間包括第i個時間區間至第i+N個時間區間；取得身體部位在各時間區間內的多個肌電值；基於各時間區間對應的第一電流、身體部位、使用者的個人資訊及各時間區間的所述多個肌電值決定對應於第i+N+1個時間區間的第二電流；以及在所述第i+N+1個時間區間施加第二電流至使用者的身體部位。

Description

決定低周波電流強度的方法及電子裝置
本發明是有關於一種決定電流強度的技術，且特別是有關於一種決定低周波電流強度的方法及電子裝置。
在復健科或其相關的醫療場所中，透過電療儀器對患者進行電療已是相當常見的醫療手段。另外，市面上也存在各式低周波電療器，以供使用者在購入後自行依需求進行電療。
在上述醫療場所中，電療儀器多半是由相關的醫療人員控制，但使用者自行使用低周波電療器時則必須自行控制其電流強度。一般而言，低周波電療器所能提供的醫療效果與其電流強度並無直接相關，且過大的電流強度有時反而可能對使用者造成傷害。
因此，對於本領域技術人員而言，如何設計一種自動決定低周波電流強度的機制實為一項重要議題。
有鑑於此，本發明提供一種決定低周波電流強度的方法及電子裝置，其可用於解決上述技術問題。
本發明提供一種決定低周波電流強度的方法，適於一電子裝置，包括：透過一電極貼片在連續的N個時間區間個別施加對應的一第一電流至一使用者的一身體部位，其中所述多個時間區間包括第i個時間區間至第i+N個時間區間，其中i、N為正整數；透過一肌電值測量電路取得身體部位在各時間區間內的多個肌電值；基於各時間區間對應的第一電流、身體部位、使用者的至少一個人資訊及各時間區間的所述多個肌電值決定對應於第i+N+1個時間區間的一第二電流；以及透過電極貼片在所述第i+N+1個時間區間施加第二電流至使用者的身體部位。
本發明提供一種電子裝置，其包括肌電值測量電路、儲存電路、電極貼片及處理器。儲存電路儲存一程式碼。處理器耦接於肌電值測量電路、儲存電路及電極貼片，並存取程式碼以執行下列步驟：透過電極貼片在連續的N個時間區間個別施加對應的一第一電流至一使用者的一身體部位，其中所述多個時間區間包括第i個時間區間至第i+N個時間區間，其中i、N為正整數；透過肌電值測量電路取得身體部位在各時間區間內的多個肌電值；基於各時間區間對應的第一電流、身體部位、使用者的至少一個人資訊及各時間區間的所述多個肌電值決定對應於第i+N+1個時間區間的一第二電流；以及透過電極貼片在所述第i+N+1個時間區間施加第二電流至使用者的身體部位。
請參照圖1，其是依據本發明之一實施例繪示的電子裝置示意圖。在不同的實施例中，電子裝置100例如是可攜式的低周波治療器或其他類似的裝置/儀器，但可不限於此。
如圖1所示，電子裝置100包括電極貼片101、儲存電路102、肌電值測量電路103及處理器104。在本發明的實施例中，電極貼片101例如可貼附於使用者欲進行電療的身體部位，而處理器104可用於決定欲透過電極貼片101施加於上述身體部位的電流，但可不限於此。肌電值測量電路103例如可具有對應的電極貼片（例如電極貼片101或其他額外的電極貼片），而此電極貼片可貼附於上述身體部位，以測量此身體部位上的肌電值，但可不限於此。
儲存電路102例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、快閃記憶體（Flash memory）、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合，而可用以記錄多個程式碼或模組。
處理器104耦接於儲存電路102，並可為一般用途處理器、特殊用途處理器、傳統的處理器、數位訊號處理器、多個微處理器（microprocessor）、一個或多個結合數位訊號處理器核心的微處理器、控制器、微控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、現場可程式閘陣列電路（Field Programmable Gate Array，FPGA）、任何其他種類的積體電路、狀態機、基於進階精簡指令集機器（Advanced RISC Machine，ARM）的處理器以及類似品。
在本發明的實施例中，處理器104可存取儲存電路102中記錄的模組、程式碼來實現本發明提出的決定低周波電流強度的方法，其細節詳述如下。
請參照圖2，其是依據本發明之一實施例繪示的決定低周波電流強度的方法流程圖。本實施例的方法可由圖1的電子裝置100執行，以下即搭配圖1所示的元件說明圖2各步驟的細節。
首先，在步驟S210中，處理器104可透過電極貼片101在連續的N個時間區間個別施加對應的第一電流至使用者的身體部位。接著，在步驟S220中，處理器104可透過肌電值測量電路103取得身體部位在各時間區間內的多個肌電值。為便於理解本發明的概念，以下將另輔以圖3作進一步說明。
請參照圖3，其是依據本發明之一實施例繪示的肌電值波形圖。在圖3中，假設處理器104係透過電極貼片101在連續的N個時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
（即，第i個時間區間至第i+N個時間區間）個別施加對應的第一電流至使用者的身體部位，且處理器104透過肌電值測量電路103取得身體部位在各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
內的多個肌電值。
在本發明的實施例中，時間區間
Figure 02_image001
內所測得的多個肌電值例如可整合地表示為肌電值
Figure 02_image005
，時間區間
Figure 02_image007
內所測得的多個肌電值例如可整合地表示為肌電值
Figure 02_image009
。基此，時間區間
Figure 02_image011
~
Figure 02_image013
對應的肌電值
Figure 02_image015
~
Figure 02_image017
的涵意可依此類推，故不另贅述。
接著，在步驟S230中，處理器104可基於各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
對應的第一電流、身體部位、使用者的個人資訊及各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
的所述多個肌電值
Figure 02_image005
~
Figure 02_image019
決定對應於第i+N+1個時間區間（即，時間區間
Figure 02_image013
）的第二電流。為便於理解，以下將輔以圖4說明步驟S230的細節。
請參照圖4，其是依據圖3繪示的決定對應於第i+N+1個時間區間的第二電流的示意圖。在一實施例中，處理器104可將各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
中的所述多個肌電值
Figure 02_image005
~
Figure 02_image019
轉換為第一向量V1。在圖4中，處理器104例如可先取得包括串接的第1個隱藏層至第N個隱藏層的一長短期記憶（long short term memory，LSTM）模型411。之後，處理器104可將肌電值
Figure 02_image005
~
Figure 02_image019
分別輸入所述第1個隱藏層至所述第N個隱藏層。相應地，LSTM模型411可因應於肌電值
Figure 02_image005
~
Figure 02_image019
而產生第一向量V1，藉以表徵肌電值
Figure 02_image005
~
Figure 02_image019
之間的關聯性，但可不限於此。
此外，處理器104可將各時間區間對應的第一電流、身體部位及使用者的個人資訊（例如性別、年齡等）轉換為第二向量V2，並將第一向量V1及第二向量V2拼接為特定矩陣M1。
在圖4中，處理器104例如可將各時間區間對應的第一電流、身體部位及使用者的個人資訊輸入第一深度神經網路（deep neural network，DNN）412，其中第一DNN 412可因應於各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
對應的第一電流、身體部位及使用者的個人資訊而產生第二向量V2，但可不限於此。之後，處理器104可透過拼接層413將第一向量V1及第二向量V2以左右或上下拼接的方式拼接為特定矩陣M1，但可不限於此。
接著，處理器104可將特定矩陣M1轉換為第三向量V3，並將第三向量V3轉換為參考係數R1。在圖4中，處理器104例如可將特定矩陣M1輸入第二DNN 414，其中第二DNN 414可因應於特定矩陣M1而產生第三向量V3，但可不限於此。此外，處理器104例如可將第三向量V3輸入一雙曲正切函數415，以將第三向量V3轉換為介於-1及1之間的參考係數R1，但可不限於此。
之後，處理器104可將參考係數R1乘以常數m，以產生對應於時間區間
Figure 02_image013
的第二電流A2。
在步驟S240中，處理器104可透過電極貼片101在所述第i+N+1個時間區間施加第二電流A2至使用者的身體部位。藉此，本發明的方法即可在綜合考量過去N個時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
內的肌電值、各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
對應的第一電流、使用者的個人資訊及電極貼片101所貼附的身體部位之後，更為適切地決定時間區間
Figure 02_image013
所對應的第二電流A2。
此外，對於第i+N+2個時間區間（即，時間區間
Figure 02_image021
），處理器104仍可執行相似於上述教示的機制，以決定對應於時間區間
Figure 02_image021
的第三電流。
概略而言，處理器104可透過肌電值測量電路103取得身體部位在時間區間
Figure 02_image013
中的肌電值
Figure 02_image017
；基於第二電流A2、身體部位、使用者的個人資訊及
Figure 02_image009
~
Figure 02_image017
決定對應於時間區間
Figure 02_image021
的第三電流；以及透過電極貼片101在時間區間
Figure 02_image021
施加第三電流至使用者的身體部位。上述步驟的細節可參照圖2~圖4中的相關說明，於此不另贅述。
由上可知，本發明可綜合考量過去N個時間區間內的肌電值、各時間區間對應的電流、使用者的個人資訊及電極貼片101所貼附的身體部位之後，決定下一個時間區間所使用的電流，進而達到智慧地調整低周波治療時所使用電流強度的效果。藉此，可避免使用者因不當選擇電流強度所導致的不良治療效果。
在一些實施例中，除了施加於身體部位的電流強度之外，整體治療的時間長度也是相當重要的因素。過長或過短的治療時間都將相應地降低治療的效果。因此，本發明另提出了以下機制，其可用以決定何時應停止再施加電流至使用者的身體部位，詳述如下。
請參照圖5，其是依據本發明之一實施例繪示的判定停止施加電流機制的流程圖。本實施例的方法可由圖1的電子裝置100執行，以下即搭配圖1所示的元件說明圖5各步驟的細節。此外，為使本發明概念易於理解，以下將輔以圖3及圖6的情境作說明，其中圖6是依據圖3繪示的中位頻率值示意圖。
概略而言，在執行圖2的步驟S240之前，處理器104可先執行圖5中的各步驟，以決定是否在時間區間
Figure 02_image013
中繼續施加第二電流A2。
首先，在步驟S510中，處理器104可基於各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
的肌電值
Figure 02_image005
~
Figure 02_image019
取得各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
的一中位頻率值。以時間區間
Figure 02_image001
為例，處理器104可將肌電值
Figure 02_image005
進行傅立葉轉換及正規化積分等運算來估計對應於時間區間
Figure 02_image001
的中位頻率值
Figure 02_image023
。再以時間區間
Figure 02_image007
為例，處理器104可將肌電值
Figure 02_image009
進行傅立葉轉換及正規化積分等運算來估計對應於時間區間
Figure 02_image007
的中位頻率值
Figure 02_image025
。對於其他的時間區間（例如時間區間
Figure 02_image011
及
Figure 02_image003
）而言，處理器104可基於相似的機制估計對應的中位頻率值（例如中位頻率值
Figure 02_image027
及
Figure 02_image029
），但可不限於此。
之後，在步驟S520中，處理器104可基於時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
中的第i+k個時間區間（即，時間區間
Figure 02_image031
）至所述第i+N個時間區間個別的中位頻率值決定多個頻率值斜率，其中
Figure 02_image033
。在不同的實施例中，設計者可依需求而決定k的值，以下則以k為0為例作說明，但可不限於此。
當k為0時，處理器104可基於時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
個別的中位頻率值決定多個頻率值斜率。在圖6中，處理器104可估計中位頻率值
Figure 02_image023
與
Figure 02_image025
之間的斜率作為頻率值斜率
Figure 02_image035
。相似地，處理器104可估計中位頻率值
Figure 02_image025
與
Figure 02_image037
之間的斜率作為頻率值斜率
Figure 02_image039
。基此原則，處理器104共可基於時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
個別的中位頻率值決定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
。
之後，在步驟S530中，反應於判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
滿足第一條件或第二條件，處理器104可停止施加第二電流A2至使用者的身體部位，反之則可透過電極貼片101在個時間區間
Figure 02_image013
施加第二電流A2至使用者的身體部位。
在一實施例中，反應判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
中的連續n者（n可由設計者依需求而定）皆為正且其個別的絕對值皆小於第一預設值（例如0.1），處理器104可判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
滿足第一條件，反之則判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
未滿足第一條件。
具體而言，時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
對應的中位頻率值
Figure 02_image023
~
Figure 02_image029
可分別用於表徵各時間區間
Figure 02_image001
~
Figure 02_image003
中衡量肌肉狀態的指標。較低的中位頻率值代表身體部位的肌肉處於疲勞或緊繃狀態，而較高的中位頻率值則代表身體部位的肌肉處於未疲勞或放鬆狀態。
當處理器104判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
中的連續n者皆為正且其個別的絕對值皆小於第一預設值（例如0.1）時，此即代表使用者的身體部位已逐漸達到放鬆，因而可知其已得到一定程度的治療效果。因此，處理器104可相應地停止施加第二電流A2，以停止繼續對使用者的身體部位進行治療。另一方面，當處理器104判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
未滿足上述第一條件，此即代表使用者的身體部位可能還需進一步治療，故處理器104可相應地執行步驟S240，但可不限於此。
在一實施例中，反應於判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
中的連續n者皆為負或其個別的絕對值皆大於第二預設值（例如0.6），處理器104可判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
滿足第二條件，反之則可判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
未滿足第二條件。
具體而言，當處理器104判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
中的連續n者皆為負或其個別的絕對值皆大於第二預設值時，此即代表使用者的身體部位除了未得到治療效果之外，還出現更加緊繃、疲勞等惡化情形。因此，處理器104可相應地停止施加第二電流A2，以停止繼續對使用者的身體部位進行治療。另一方面，當處理器104判定頻率值斜率
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
未滿足上述第二條件，此即代表使用者的身體部位還可承受進一步治療，故處理器104可相應地執行步驟S240，但可不限於此。
由上可知，本發明可適切地決定何時應停止對使用者施加電流，進而避免使用者因過長或過短的治療時間而無法得到較佳的治療效果。
綜上所述，本發明可綜合考量過去N個時間區間內的肌電值、各時間區間對應的電流、使用者的個人資訊及身體部位之後，決定下一個時間區間所使用的電流，進而達到智慧地調整低周波治療時所使用電流強度的效果。藉此，可避免使用者因不當選擇電流強度所導致的不良治療效果。
另外，本發明還可依據各時間區間對應的中位頻率值的變化情形來判斷使用者的身體部位是否已得到一定程度的治療效果或是更加惡化。當判定使用者的身體部位已得到良好治療或是更加惡化時，本發明可適時地停止治療，以避免使用者因過長或過短的治療時間而無法得到較佳的治療效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:電子裝置 101:電極貼片 102:儲存電路 103:肌電值測量電路 104:處理器 411:LSTM模型 412:第一DNN 413:拼接層 414:第二DNN 415:雙曲正切函數 R1:參考係數 m:常數 A2:第二電流
Figure 02_image001
~
Figure 02_image021
:時間區間
Figure 02_image005
~
Figure 02_image017
:肌電值
Figure 02_image023
~
Figure 02_image029
:中位頻率值
Figure 02_image035
~
Figure 02_image041
:頻率值斜率 M1:特定矩陣 S210~S240, S510~S530:步驟 V1:第一向量 V2:第二向量 V3:第三向量
圖1是依據本發明之一實施例繪示的電子裝置示意圖。 圖2是依據本發明之一實施例繪示的決定低周波電流強度的方法流程圖。 圖3是依據本發明之一實施例繪示的肌電值波形圖。 圖4是依據圖3繪示的決定對應於第i+N+1個時間區間的第二電流的示意圖。 圖5是依據本發明之一實施例繪示的判定停止施加電流機制的流程圖。 圖6是依據圖3繪示的中位頻率值示意圖。
S210~S240:步驟

Claims (9)

  1. 一種決定低周波電流強度的電子裝置，包括：一肌電值測量電路；一儲存電路，其儲存一程式碼；一電極貼片；以及一處理器，其耦接於該肌電值測量電路、該儲存電路及該電極貼片，並存取該程式碼以執行下列步驟：透過該電極貼片在連續的N個時間區間個別施加對應的一第一電流至一使用者的一身體部位，其中該些時間區間包括第i個時間區間至第i+N個時間區間，其中i、N為正整數；透過該肌電值測量電路取得該身體部位在各該時間區間內的多個肌電值；基於各該時間區間對應的該第一電流、該身體部位、該使用者的至少一個人資訊及各該時間區間的該些肌電值決定對應於第i+N+1個時間區間的一第二電流，包括：將各該時間區間中的該些肌電值轉換為一第一向量；將各該時間區間對應的該第一電流、該身體部位及該使用者的該至少一個人資訊轉換為一第二向量，並將該第一向量及該第二向量拼接為一特定矩陣；將該特定矩陣轉換為一第三向量，並將該第三向量轉換為一參考係數；以及將該參考係數乘以一常數，以產生對應於所述第 i+N+1個時間區間的該第二電流；以及透過該電極貼片在所述第i+N+1個時間區間施加該第二電流至該使用者的該身體部位。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中該處理器經配置以：取得一長短期記憶模型，其中該長短期記憶模型包括串接的第1個隱藏層至第N個隱藏層；將所述第i個時間區間至所述第i+N個時間區間個別的該些肌電值分別輸入所述第1個隱藏層至所述第N個隱藏層，其中該長短期記憶模型因應於所述第i個時間區間至所述第i+N個時間區間個別的該些肌電值而產生該第一向量。
  3. 如請求項1所述的電子裝置，其中該處理器經配置以：將各該時間區間對應的該第一電流、該身體部位及該使用者的該至少一個人資訊輸入一第一深度神經網路，其中該第一深度神經網路因應於各該時間區間對應的該第一電流、該身體部位及該使用者的該至少一個人資訊而產生該第二向量。
  4. 如請求項1所述的電子裝置，其中該處理器經配置以：將該特定矩陣輸入一第二深度神經網路，其中該第二深度神經網路因應於該特定矩陣而產生該第三向量。
  5. 如請求項1所述的電子裝置，其中該處理器經配置以：基於一雙曲正切函數將該第三向量轉換為該參考係數，其中該參考係數介於-1與1之間。
  6. 如請求項1所述的電子裝置，該處理器更經配置以：透過該肌電值測量電路取得該身體部位在所述第i+N+1個時間區間中的多個肌電值；基於該第二電流、該身體部位、該使用者的該至少一個人資訊及所述第i+1個時間區間至所述第i+N+1個時間區間個別的該些肌電值決定對應於第i+N+2個時間區間的一第三電流；以及透過該電極貼片在所述第i+N+2個時間區間施加該第三電流至該使用者的該身體部位。
  7. 如請求項1所述的電子裝置，其中在透過該電極貼片在所述第i+N+1個時間區間施加該第二電流至該使用者的該身體部位之前，該處理器更經配置以：基於各該時間區間的該些肌電值取得各該時間區間的一中位頻率值；基於該些時間區間中的第i+k個時間區間至所述第i+N個時間區間個別的該中位頻率值決定多個頻率值斜率，其中k
    Figure 110109782-A0305-02-0017-1
    N-1；反應於判定該些頻率值斜率滿足一第一條件或一第二條件，停止施加該第二電流至該使用者的該身體部位，反之則透過該電極 貼片在所述第i+N+1個時間區間施加該第二電流至該使用者的該身體部位。
  8. 如請求項7所述的電子裝置，其中反應於判定該些頻率值斜率中的連續n者皆為正且其個別的絕對值皆小於一第一預設值，該處理器判定該些頻率值斜率滿足該第一條件，反之則判定該些頻率值斜率未滿足該第一條件。
  9. 如請求項7所述的電子裝置，其中反應於判定該些頻率值斜率中的連續n者皆為負或其個別的絕對值皆大於一第二預設值，該處理器判定該些頻率值斜率滿足該第二條件，反之則判定該些頻率值斜率未滿足該第二條件。
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