TWI789980B - 肌力評估裝置、方法及系統 - Google Patents

Abstract

一種肌力評估裝置、方法及系統，該肌力評估方法包含：在一人體結合至少一肌力評估裝置，該人體執行一動作；所述肌力評估裝置的一慣性訊號量測單元由該動作經運算取得一動作參數、由一肌電訊號經運算取得一肌力參數，以及由一電阻抗訊號經運算取得一肌肉質量參數；一人工智慧模型或一電腦評估一身體計量參數、該動作參數、該肌力參數及該肌肉質量參數對該人體之一肌力大小的影響，進而取得該人體之該肌力大小的一評估參數。藉此，更準確的評估該人體之該肌力大小。

Description

肌力評估裝置、方法及系統

本發明係有關於一種肌力評估裝置，以及一種使用該肌力評估裝置的肌力評估方法、系統。

Irwin Rosenberg在1989年指出，人們骨骼肌的肌肉質量與大小會隨著年紀的增加而減少，並提出肌少症(Sarcopenia)一詞。在肌少症的診斷方面，最簡單的方式是採用握力器，普遍認為當男性握力小於26公斤，女性握力小於18公斤時，都有可能被診斷為肌少症。然而，僅靠單一握力器，對於肌力的判斷仍有所不足。

於是，有中國專利公告號第CN 108209912 B提供一種肌電信號採集方法及裝置，該方法包括：獲取用戶即將要執行動作的動作類型；將所述動作類型輸入數據分析模型，以確定與所述動作類型相匹配的採集頻率；控制可穿戴裝置中的採集模塊以所述採集頻率從預設的人體位置採集肌電信號。前述專利案通過獲知用戶當前應當執行動作的動作類型，能夠確定出符合當前實際運動狀況的一種肌電信號採集頻率，由此能夠將可穿戴裝置的採集頻率與當前時刻用戶的肌肉活動狀態關聯起來，使得可穿戴裝置中的採集模塊不再依靠單一的採集模式來獲取肌電信號，而是隨著肌肉不同的活動狀 態來有針對性地使用不同的採集頻率，因此，提高了肌電信號的採集有效性和準確性。

然而，前述專利案中，仍然僅依靠單一的肌電訊號判斷肌肉活動狀態，在肌力的判斷上較不準確。

爰此，本發明人提出一種肌力評估方法，包含以下步驟：輸入一人體的一身體計量參數至一電腦，該電腦包含或訊號連接事先訓練的一人工智慧模型；在該人體結合至少一肌力評估裝置，該人體執行一動作；所述肌力評估裝置的一慣性訊號量測單元由該動作經由一第一運算電路單元運算而取得一動作參數對應該人體，並將該動作參數傳送至該電腦；所述肌力評估裝置的一生物電阻抗量測單元，透過一電極單元取得該人體之一電阻抗訊號，再經由一第二運算電路單元運算而取得該人體全身或部分區段的一肌肉質量參數並傳送至該電腦；所述肌力評估裝置的一肌電訊號量測單元，透過該電極單元取得該人體之一肌電訊號，再經由一第三運算電路單元運算而取得該人體的一肌力參數並傳送至該電腦；該電腦或該人工智慧模型評估該身體計量參數、該動作參數、該肌力參數及該肌肉質量參數對該人體之一肌力大小的影響，進而取得該人體之該肌力大小的一評估參數。

進一步，事先輸入一訓練身體計量參數、一訓練動作參數、一訓練肌力參數、一訓練肌肉質量參數及一臨床評估結果至該電腦或一伺服器，該電腦或該伺服器進行深度學習，以根據該臨床評估結果，評估該訓練身體計量參數、該訓練動作參數、該訓練肌力參數及該訓練肌肉質量參數對該人體之該肌力大小的影響，而建立該人工智慧模型。

進一步，該人體執行該動作時，由該電腦顯示該人體的一動作情形，並在該人體完成該動作時，由該電腦及/或所述肌力評估裝置發出一提示。

其中，該身體計量參數包含年齡、性別、身高、體重及體型之一或其組合，該動作參數包含該動作的位置、加速度、旋轉、距離及時間之一或其組合，該肌力參數在時域方面包含有均方根值、積分肌電值及平均振幅之一或其組合，在頻域方面則包含有平均功率頻率及/或中位頻率，該肌肉質量參數包含該人體之身體質量指數、體脂肪率、體脂肪量、肌肉量、體水分量、體水分率、細胞內外液、區段肌肉量、區段體脂肪率、區段體脂肪量、生物電阻值及生物電抗值之一或其組合。

本發明人又提供一種肌力評估裝置，結合於一人體，該肌力評估裝置包含：一殼體；一慣性訊號量測單元，設置於該殼體，該慣性訊號量測單元用於獲得該人體在執行一動作時的一六軸資訊；一電極單元，包含複數內建電極，所述內建電極設置於該殼體並接觸該人體；一生物電阻抗量測單元，設置於該殼體並電性連接該電極單元，該生物電阻抗量測單元透過該電極單元取得該人體之一電阻抗訊號；一肌電訊號量測單元，設置於該殼體並電性連接該電極單元，該肌電訊號量測單元透過該電極單元取得該人體之一肌電訊號；一通訊單元，設置於該殼體，該通訊單元訊號連接該慣性訊號量測單元、該生物電阻抗量測單元及該肌電訊號量測單元，以傳輸該六軸資訊、該肌電訊號及該電阻抗訊號；以及一供電單元，設置於該殼體，該供電單元電性連接該慣性訊號量測單元、該生物電阻抗量測單元、該肌電訊號量測單元及該通訊單元。

進一步，有一提示單元設置於該殼體，該提示單元電性連接該供電單元。

進一步，有一連接埠設置於該殼體，該電極單元包含複數外接電極以接觸該人體，該生物電阻抗量測單元訊號連接該連接埠，所述外接電極電性連接該連接埠，該生物電阻抗量測單元透過所述外接電極取得該電阻抗訊號；當所述外接電極接觸該人體的一手腕時，所述外接電極設置在該人體的一尺骨頭的中央；當所述外接電極接觸該人體的一腳踝時，所述外接電極設置在該人體的一內踝的中央。

進一步，有一連接埠設置於該殼體，該電極單元包含複數外接電極以接觸該人體，該生物電阻抗量測單元訊號連接該連接埠，所述外接電極電性連接該連接埠，該生物電阻抗量測單元透過所述外接電極取得該電阻抗訊號；當所述外接電極為柱體形式時，該人體係以手握的方式接觸所述外接電極；當所述外接電極為踏墊形式時，該人體係以腳踏的方式接觸所述外接電極。

本發明人再提供一種肌力評估系統，用於量測一人體，該肌力評估系統包含：一電腦，該電腦包含或訊號連接事先訓練的一人工智慧模型；至少一肌力評估裝置，結合於該人體，所述肌力評估裝置訊號連接該電腦，所述肌力評估裝置有一慣性訊號量測單元、一生物電阻抗量測單元、一肌電訊號量測單元及一電極單元，該生物電阻抗量測單元及該肌電訊號量測單元分別電性連接該電極單元，且該電極單元接觸該人體；一第一運算電路單元，訊號連接該電腦及該慣性訊號量測單元；一第二運算電路單元，訊號連接該電腦及該生物電阻抗量測單元；以及一第三運算電路單元，訊號連接 該電腦及該肌電訊號量測單元；輸入該人體的一身體計量參數至該電腦，該人體並執行一動作；該慣性訊號量測單元由該動作，經由該第一運算電路單元運算而取得一動作參數對應該人體，並將該動作參數傳送至該電腦；該生物電阻抗量測單元透過該電極單元取得該人體之一電阻抗訊號，再經由該第二運算電路單元運算而取得該人體全身或部分區段的一肌肉質量參數並傳送至該電腦；該肌電訊號量測單元透過該電極單元取得該人體之一肌電訊號，再經由該第三運算電路單元運算而取得該人體的一肌力參數並傳送至該電腦；該電腦或該人工智慧模型評估該身體計量參數、該動作參數、該肌力參數及該肌肉質量參數對該人體之一肌力大小的影響，進而取得該人體之該肌力大小的一評估參數。

進一步，有一緊固件結合於所述肌力評估裝置，以使該電極單元貼合於該人體。

進一步，該第一運算電路單元包含一微控制器，該慣性訊號量測單元為一慣性感測晶片，該微控制器訊號連接該慣性訊號量測單元；透過該慣性訊號量測單元取得一六軸資訊，並將該六軸資訊輸入該微控制器進行差分運算，而取得該動作參數。

進一步，該第二運算電路單元包含一多工器電路訊號連接該生物電阻抗量測單元、一電壓控制電流源電路訊號連接該多工器電路、一數位類比器訊號連接該電壓控制電流源電路、一儀表放大器電路訊號連接該多工器電路、一濾波及自動增益控制電路訊號連接該儀表放大器電路、一調變器訊號連接該濾波及自動增益控制電路，以及一微控制器訊號連接該調變器及該數位類比器；透過該微控制器控制該數位類比器產生一正弦波，該電壓控 制電流源電路再根據該正弦波輸出一電流至該多工器電路以選擇式的經由該生物電阻抗量測單元及該電極單元導入該人體，自該人體回饋的該電阻抗訊號則從該多工器電路經由該儀表放大器電路、該濾波及自動增益控制電路，以及該調變器訊號處理而得到一電阻抗值，再輸入該微控制器分析而取得該肌肉質量參數。

進一步，該第二運算電路單元包含一多工器電路訊號連接該生物電阻抗量測單元、一積體電路晶片訊號連接該多工器電路，以及一微控制器訊號連接該積體電路晶片；透過該微控制器控制該多工器電路，以選擇式的將一電流經由該生物電阻抗量測單元及該電極單元導入該人體，自該人體回饋的該電阻抗訊號則從該多工器電路經由該積體電路晶片處理而得到一電阻抗值，再輸入該微控制器分析而取得該肌肉質量參數。

進一步，該第三運算電路單元包含一放大器訊號連接該肌電訊號量測單元、一高/低通濾波器訊號連接該放大器、一可調整增益與平移電路訊號連接該高/低通濾波器，以及一微控制器訊號連接該可調整增益與平移電路；該肌電訊號量測單元透過該電極單元將該肌電訊號經由該放大器、該高/低通濾波器及該可調整增益與平移電路進行訊號處理之後，再輸入至該微控制器進行濾波、運算及分析，而取得該人體的該肌力參數。

根據上述技術特徵較佳地可達成以下功效：

1.藉由身體計量參數、動作參數、肌力參數及肌肉質量參數，以電腦或人工智慧模型取得肌力大小的評估參數，避免單一參數的不準確，在提高肌力評估準確性的同時，節省醫師的人力與時間。

2.藉由執行動作時，電腦顯示動作情形，或是動作完畢時電腦及/或肌力評估裝置發出提示，讓使用者更容易操作。

3.肌力評估裝置可以選擇直接以緊固件綁在人體而讓內建電極接觸人體，或是藉由外接電極接觸人體，方便使用者依據需求選擇。

4.不只是肌少症的評估，運動員、老年人，甚至一般人，都可以快速的利用肌力評估方法評估自身肌力。

5.可以由電腦連線至伺服器以取得肌力大小的評估參數，或是以單機的方式，直接在電腦上完成評估參數的取得，無需每次都要連線至伺服器。

6.將慣性訊號量測單元、生物電阻抗量測單元及肌電訊號量測單元整合在同一台肌力評估裝置中，不僅簡化量測步驟，減少整體系統體積，更大幅提高肌力評估的便利性。

1,1a:肌力評估裝置

11:殼體

12:慣性訊號量測單元

13:連接埠

14,14a:電極單元

141:內建電極

1411:肌電圖電極

1412:參考電極

142:外接電極

1421a:第一外接電極

1422a:第二外接電極

15:通訊單元

16:供電單元

17:提示單元

18,18a:生物電阻抗量測單元

19:肌電訊號量測單元

2:緊固件

3:電腦

4:伺服器

41:人工智慧模型

42:資料庫

5:第一運算電路單元

51,51a:微控制器

6,6a:第二運算電路單元

61,61a:多工器

62:電壓控制電流源電路

63:數位類比器

64:儀表放大器電路

65:濾波及自動增益控制電路

66:調變器

67a:積體電路晶片

7:第三運算電路單元

71:放大器

72:高/低通濾波器

73:可調整增益與平移電路

A:人體

B:身體計量參數

C:動作參數

D:肌肉質量參數

E:肌力參數

F:評估參數

[第一圖]係本發明第一實施例之肌力評估裝置之立體外觀圖。

[第二圖]係本發明第一實施例之肌力評估裝置另一方向之立體外觀圖。

[第三圖]係本發明第一實施例之實施示意圖一，示意肌力評估裝置藉由緊固件結合於人體。

[第四圖]係本發明第一實施例之實施示意圖二，示意肌力評估裝置的外接電極貼合於人體。

[第五圖]係本發明第一實施例之系統方塊圖一，示意肌力評估系統的主要訊號連結關係。

[第六圖]係本發明第一實施例之系統方塊圖二，示意第一運算電路單元、第二運算電路單元及第三運算電路單元。

[第七圖]係本發明第一實施例之流程示意圖，示意肌力評估方法。

[第八圖]係本發明第一實施例之功能方塊圖，示意肌力評估方法。

[第九圖]係本發明第一實施例之折線示意圖，示意肌力大小的評估參數。

[第十圖]係本發明第二實施例之實施示意圖一，示意人體以手握及腳踏的方式接觸外接電極。

[第十一圖]係本發明第二實施例之實施示意圖一，示意外接電極。

[第十二圖]係本發明第二實施例之系統方塊圖，示意第二運算電路單元。

綜合上述技術特徵，本發明肌力評估裝置、方法及系統的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明肌力評估系統的第一實施例，可以用於對一人體A執行一肌力評估方法[該人體A請搭配第三圖]。

該肌力評估系統包含：至少一肌力評估裝置1，結合於該人體A，所述肌力評估裝置1包含：一殼體11、一慣性訊號量測單元12、一連接埠13、一電極單元14、一 通訊單元15、一供電單元16、一提示單元17、一生物電阻抗量測單元18及一肌電訊號量測單元19[該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19請搭配第五圖]。該慣性訊號量測單元12為慣性感測晶片，型號例如可以是MPU-9520，於實際實施時不限於此。

該慣性訊號量測單元12、該連接埠13、該通訊單元15、該供電單元16、該提示單元17、該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19皆設置於該殼體11，該通訊單元15訊號連接該慣性訊號量測單元12、該連接埠13、該提示單元17、該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19。該供電單元16則電性連接該慣性訊號量測單元12、該通訊單元15、該提示單元17、該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19，該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19分別電性連接該電極單元14。

該電極單元14實際上包含複數內建電極141及複數外接電極142以接觸該人體A[所述外接電極142請搭配第四圖]，所述內建電極141設置於該殼體11的表面並訊號連接該通訊單元15、該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19，所述外接電極142則一端接觸該人體A，另一端經由電線電性連接該連接埠13而也能夠訊號連接該通訊單元15、該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19。在本發明之較佳實施例中，所述內建電極141分為二肌電圖電極1411及一參考電極1412。

請參閱第三圖及第四圖，該肌力評估系統包含一緊固件2，例如結合有魔鬼氈的束帶等等。當所述肌力評估裝置1是以所述內建電極141接觸該人體A時，所述肌力評估裝置1可以藉由該緊固件2使所述內建電極141緊密 貼合該人體A，如第三圖所示；當所述肌力評估裝置1是以所述外接電極142接觸該人體A時，則不必藉由該緊固件2結合於該人體A，如第四圖所示。

舉例來說，當所述肌力評估裝置1是以所述內建電極141接觸該人體A時，所述肌力評估裝置1數量可以為四個，以分別結合於該人體A的雙手及雙腳上，或者，可以為兩個以上，其中兩個所述肌力評估裝置1如第三圖所示結合於該人體A的同一隻手上。

當所述肌力評估裝置1是以所述外接電極142接觸該人體A時，則所述肌力評估裝置1數量可以僅有一個，並透過八個所述外接電極142如第四圖所示接觸該人體A。當所述外接電極142接觸該人體A的一手腕時，所述外接電極142設置在該人體A的一尺骨頭的中央；當所述外接電極142接觸該人體A的一腳踝時，所述外接電極142設置在該人體A的一內踝的中央。

請參閱第五圖及第六圖，該肌力評估系統包含一電腦3，以及皆訊號連接該電腦3的一伺服器4、一第一運算電路單元5、一第二運算電路單元6及一第三運算電路單元7。

事先輸入一訓練身體計量參數、一訓練動作參數、一訓練肌力參數、一訓練肌肉質量參數及一臨床評估結果至該電腦3或該伺服器4，該臨床評估結果例如是來自於一醫師根據該人體A進行的評估。

該電腦3或該伺服器4並進行深度學習，以根據該臨床評估結果，評估該訓練身體計量參數、該訓練動作參數、該訓練肌力參數及該訓練肌肉質量參數對該人體A之一肌力大小的影響，而建立一人工智慧模型41，且該人工智慧模型41與所述肌力評估裝置1彼此直接或間接訊號連接。

在本發明之較佳實施例中，該人工智慧模型41是該伺服器4建立的，而儲存在該伺服器4中，該伺服器4中還有一資料庫42，該電腦3並訊號連接該人工智慧模型41及該資料庫42，實際實施時，也可以是該電腦3建立該人工智慧模型41，使得該電腦3包含該人工智慧模型41。另要特別說明的是，以下僅以該電腦3進行說明，實際實施時除了一般電腦，也可以使用行動裝置執行，如手機、平板等智慧型裝置。

該訓練身體計量參數包含年齡、性別、身高、體重及體型之一或其組合，該訓練動作參數包含該動作的位置、加速度、旋轉、距離及時間之一或其組合，該訓練肌力參數在時域方面包含有均方根值、積分肌電值及平均振幅之一或其組合，在頻域方面則包含有平均功率頻率及/或中位頻率，該訓練肌肉質量參數包含該人體A之身體質量指數、體脂肪率、體脂肪量、肌肉量、體水分量、體水分率、細胞內外液、區段肌肉量、區段體脂肪率、區段體脂肪量、生物電阻值及生物電抗值之一或其組合。較佳地，該訓練身體計量參數、該訓練動作參數、該訓練肌力參數、該訓練肌肉質量參數及該臨床評估結果可以儲存在該資料庫42中。

該電腦3或該伺服器4進行深度學習以建立該人工智慧模型41的演算法可以採用以下演算法之一：隨機森林演算法(Random Forest)、支持向量機(Support Vector Machines,SVM)、K-鄰近演算法(K Nearest Neighbor,KNN)、多層感知器(Multilayer Perceptron,MLP)、輕量級梯度提升模型(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)、極限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)及邏輯回歸分析(Logistic Regression)。

該第一運算電路單元5包含一微控制器51，該微控制器51例如可以選擇32位元的，於實際實施時不限於此。該微控制器51訊號連接該慣性訊號量測單元12及該電腦3。

該第二運算電路單元6包含一多工器61訊號連接該生物電阻抗量測單元18、一電壓控制電流源電路62訊號連接該多工器61、一數位類比器63訊號連接該電壓控制電流源電路62、一儀表放大器電路64訊號連接該多工器61、一濾波及自動增益控制電路65訊號連接該儀表放大器電路64、一調變器66訊號連接該濾波及自動增益控制電路65，以及該微控制器51訊號連接該調變器66、該數位類比器63及該電腦3。

該第三運算電路單元7包含一放大器71訊號連接該肌電訊號量測單元19、一高/低通濾波器72訊號連接該放大器71、一可調整增益與平移電路73訊號連接該高/低通濾波器72，以及該微控制器51訊號連接該可調整增益與平移電路73及該電腦3。舉例來說，該放大器71的增益值可以是2000，該高/低通濾波器72的f_3dB則為2赫茲/500赫茲，於實際實施時不限於此。

要特別補充說明的是，在本發明之較佳實施例中，該第一運算電路單元5、該第二運算電路單元6及該第三運算電路單元7分別包含同一個該微控制器51，於實際實施時，也可以有獨立的三個該微控制器51。各元件、電路之間可以採用積體匯流排電路(I²C)進行電性連接。

請參閱第六圖至第八圖，並請搭配第一圖及第三圖，要執行該肌力評估方法時，先輸入該人體A的一身體計量參數B至該電腦3，該身體計量參數B包含年齡、性別、身高、體重及體型之一或其組合。

接著，可以透過該電腦3選擇要量測的模式，再將所述肌力評估裝置1結合於該人體A。舉例來說，量測的模式可以有一動作肌力分析模式、一單區段身體組成量測模式及一全身式身體組成量測模式，以取得一動作參數C、一肌肉質量參數D及一肌力參數E。以下以依序進行該動作肌力分析模式、該單區段身體組成量測模式及該全身式身體組成量測模式為例，實際實施順序不限於此，該單區段身體組成量測模式及該全身式身體組成量測模式也可以僅擇一進行。

選擇該動作肌力分析模式時，所述肌力評估裝置1較佳地是如第三圖一樣直接以所述內建電極141接觸該人體A，該人體A再執行一動作，例如舉起重物等等。該慣性訊號量測單元12透過數個加速器與陀螺儀的六軸晶片，由該動作取得一六軸資訊，透過該通訊單元15將該六軸資訊輸入該第一運算電路單元5的該微控制器51進行差分運算，而取得該人體A每一肢體的該動作參數C，該第一運算電路單元5再將該動作參數C傳送至該電腦3。該動作參數C包含該動作的位置、加速度、旋轉、距離及時間之一或其組合。

同時，該肌電訊號量測單元19透過該電極單元14取得該人體A之一肌電訊號，透過該通訊單元15將該肌電訊號經由該第三運算電路單元7的該放大器71放大、該高/低通濾波器72濾波，導入該可調整增益與平移電路73進行訊號處理之後取得較佳的該肌電訊號，再輸入至該微控制器51進行濾波、運算及分析，包含數位類比轉換、數位IIR濾波與絕對值及積分運算，及分別進行時域與頻域等肌力分析，而取得該人體A的該肌力參數E，該第三運算電路單元7再將該肌力參數E傳送至該電腦3。該肌力參數E在時域方面包含 有均方根值、積分肌電值及平均振幅之一或其組合，在頻域方面則包含有平均功率頻率及/或中位頻率。

請參閱第一圖、第五圖及第八圖，該人體A執行該動作時[該人體A請搭配第三圖]，該電腦3可以顯示該人體A的一動作情形，該電腦3也可以將該動作情形儲存於該資料庫42，並在該人體A完成該動作時，由該電腦3及/或該電腦3控制由該提示單元17發出一提示，例如燈號、聲音或震動之相關生物回饋訊號。

較佳地，該電腦3可以預設有多種之該動作並顯示給該人體A觀看，該人體A依照該電腦3顯示的該動作，依序做完每一個該動作，該電腦3並儲存每一個該動作的該動作情形及該動作參數C。在這種情況下，該提示單元17可以是不同顏色的多個提示燈，例如：正在做其中一動作時，該提示單元17顯示藍燈；做完該其中一動作但尚未做另一動作時，該提示單元17顯示紅燈；全部該動作皆做完時，該提示單元17則顯示綠燈等等，惟於實際實施時不限於此。

請參閱第六圖至第八圖，選擇該單區段身體組成量測模式時，除了可以如第三圖一樣直接以所述內建電極141接觸該人體A，也可以藉由將第四圖的所述外接電極142結合於該人體A的部分區段，例如右上臂與右下臂、右手臂與右大腿等等。

此時，該第二運算電路單元6透過該微控制器51控制該數位類比器63產生一正弦波，該電壓控制電流源電路62再根據該正弦波輸出一電流至該多工器61以選擇式的經由該生物電阻抗量測單元18及該電極單元14導入該人體A。自該人體A回饋的一電阻抗訊號則由該生物電阻抗量測單元18透過該 電極單元14接收，而透過該通訊單元15從該多工器61經由該儀表放大器電路64、該濾波及自動增益控制電路65[該通訊單元15請搭配第一圖]，以及該調變器66訊號處理而得到一電阻抗值，再輸入該微控制器51分析而取得該人體A部分區段的該肌肉質量參數D，並將該肌肉質量參數D傳送至該電腦3。該肌肉質量參數D包含該人體A之身體質量指數(BMI)、體脂肪率、體脂肪量、肌肉量、體水分量、體水分率、細胞內外液、區段肌肉量、區段體脂肪率、區段體脂肪量、生物電阻值及生物電抗值之一或其組合。根據該電極單元14的結合角度，可以量測並在後續計算中取得該人體A縱向或橫向的該肌肉質量參數D。

選擇該全身式身體組成量測模式時，則是如同第四圖一樣將所述外接電極142結合於該人體A的四肢，並經由與該單區段身體組成量測模式相同的計算方式，而取得該人體A全身的該肌肉質量參數D，並將該肌肉質量參數D傳送至該電腦3。

請參閱第五圖及第八圖，該身體計量參數B、該動作參數C、該肌肉質量參數D及該肌力參數E除了直接經由該電腦3輸入該人工智慧模型41，也可以同時輸入至該資料庫42儲存，進而做為該訓練身體計量參數、該訓練動作參數、該訓練肌力參數及該訓練肌肉質量參數，使得該人工智慧模型41更為準確，還可以即時顯示在該電腦3。

請參閱第七圖至第九圖，並請搭配下表一及下表二，該人工智慧模型41取得該身體計量參數B、該動作參數C、該肌肉質量參數D及該肌力參數E之後，評估該身體計量參數B、該動作參數C、該肌肉質量參數D及該肌 力參數E對該人體A之該肌力大小的影響[該人體A請搭配第三圖]，進而取得該人體A之該肌力大小的一評估參數F。

更詳細的說，該人工智慧模型41首先由該動作參數C界定該人體A對該動作的完成度量化值，再將該人體A執行該動作時所量取之該肌力參數E、所舉起物品的重量，以及該人體A區段或全身之該肌肉質量參數D綜合運算，而取得所需的該評估參數F。

其中，該人體A區段或全身之該肌肉質量參數D及該肌力參數E可經計算為該人體A單位肌肉下的該肌力大小，即第九圖的Y軸；而該人體A所舉起物品的重量則做為X軸，再分別計算每個等級下的兩條曲線段斜率(例S11及S12)，經計算得到該評估參數F。

該電腦3可以將該身體計量參數B、該動作參數C、該肌肉質量參數D及該肌力參數E等各參數傳送至該人工智慧模型41，並由該人工智慧模型41取得該評估參數F，或者，該電腦3也可以自行取得該評估參數F。舉例來說，在執行多次該肌力評估方法後，該電腦3根據過去該人工智慧模型41取得的該評估參數F，比較過去與現在的各參數，直接找出對應的該評估參數F等等。藉由這種方式，除了可以由該電腦3連線至該伺服器4以取得該肌力大小的該評估參數F，還可以藉由單機的方式，直接在該電腦3上完成該評估參數F的取得，無需每次都要連線至該伺服器4的該人工智慧模型41。

請參閱第十圖至第十二圖，係揭示本發明肌力評估系統的第二實施例，本實施例與第一實施例的最大不同之處在於：在第一實施例中[第一實施例請搭配第四圖]，所述外接電極142係為貼片的形式，而以貼覆的方式接觸該人體A；在本實施例中，所述外接電極則可以有兩種不同的形式，而以不同的方式接觸該人體A。以下為方便說明，將兩種形式的所述外接電極分別命名為一第一外接電極1421a及一第二外接電極1422a。

該第一外接電極1421a為柱體形式，例如圓柱體，該人體A可以雙手握住該第一外接電極1421a；該第二外接電極1422a則為踏墊形式，該人體A可以雙腳踏於該第二外接電極1422a。本實施例中該第一外接電極1421a做為電壓與電流的正端，該第二外接電極1422a則做為電壓與電流的負端，於實際實施時不限於此。

除了以上所述肌力評估裝置1a之該電極單元14a的差異，本實施例中，將第一實施例之該電壓控制電流源電路62、該數位類比器63、該儀表放大器電路64、該濾波及自動增益控制電路65及該調變器66[上述各元件請搭配第六圖]，整合為一積體電路晶片67a。

與第一實施例相似，該第二運算電路單元6a透過該微控制器51a控制該多工器電路61a，以選擇式的將該電流經由該生物電阻抗量測單元18a及該電極單元14a導入該人體A，自該人體A回饋的該電阻抗訊號則從該多工器電路61a經由該積體電路晶片67a處理而得到該電阻抗值，再輸入該微控制器51a分析而取得該肌肉質量參數D[該肌肉質量參數D請搭配第六圖]。

惟本實施例其餘結構與作動皆與第一實施例相同或對應，於此不再贅述。於實際實施時，也可以將第一實施例與本實施例的元件互相搭配，例如以第一實施例的所述外接電極142搭配本實施例的該積體電路晶片67a等等。

復請參閱第八圖，以第一實施例來說，藉由該身體計量參數B、該動作參數C、該肌肉質量參數D及區段或全身之該肌力參數E，以該人工智慧模型41取得該肌力大小的該評估參數F，避免單一參數的不準確，在提高肌力評估準確性的同時，節省醫師的人力與時間。

不只是肌少症的評估，運動員、老年人，甚至一般人，都可以快速的利用該肌力評估方法評估自身肌力。

除此之外，藉由將該慣性訊號量測單元12、該生物電阻抗量測單元18及該肌電訊號量測單元19整合在同一台所述肌力評估裝置1中，不僅簡化量測步驟，減少整體系統體積，更大幅提高肌力評估的便利性。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:肌力評估裝置

12:慣性訊號量測單元

14:電極單元

18:生物電阻抗量測單元

19:肌電訊號量測單元

3:電腦

4:伺服器

41:人工智慧模型

42:資料庫

5:第一運算電路單元

6:第二運算電路單元

7:第三運算電路單元

B:身體計量參數

C:動作參數

D:肌肉質量參數

E:肌力參數

F:評估參數

Claims (14)

1. 一種肌力評估方法，包含以下步驟：輸入一人體的一身體計量參數至一電腦，該電腦包含或訊號連接事先訓練的一人工智慧模型；在該人體結合至少一肌力評估裝置，該人體執行一動作；所述肌力評估裝置的一慣性訊號量測單元由該動作，經由一第一運算電路單元運算而取得一動作參數對應該人體，並將該動作參數傳送至該電腦；所述肌力評估裝置的一生物電阻抗量測單元，透過一電極單元取得該人體之一電阻抗訊號，再經由一第二運算電路單元運算而取得該人體全身或部分區段的一肌肉質量參數並傳送至該電腦；所述肌力評估裝置的一肌電訊號量測單元，透過該電極單元取得該人體之一肌電訊號，再經由一第三運算電路單元運算而取得該人體的一肌力參數並傳送至該電腦；該電腦或該人工智慧模型評估該身體計量參數、該動作參數、該肌肉質量參數及該肌力參數對該人體之一肌力大小的影響，進而取得該人體之該肌力大小的一評估參數。
2. 如請求項1所述之肌力評估方法，進一步，事先輸入一訓練身體計量參數、一訓練動作參數、一訓練肌力參數、一訓練肌肉質量參數及一臨床評估結果至該電腦或一伺服器，該電腦或該伺服器進行深度學習，以根據該臨床評估結果，評估該訓練身體計量參數、該訓練動作參數、該訓練肌力參數及該訓練肌肉質量參數對該人體之該肌力大小的影響，而建立該人工智慧模型。
3. 如請求項1所述之肌力評估方法，進一步，該人體執行該動作時，由該電腦顯示該人體的一動作情形，並在該人體完成該動作時，由該電腦及/或所述肌力評估裝置發出一提示。
4. 如請求項1所述之肌力評估方法，其中，該身體計量參數包含年齡、性別、身高、體重及體型之一或其組合，該動作參數包含該動作的位置、加速度、旋轉、距離及時間之一或其組合，該肌力參數在時域方面包含有均方根值、積分肌電值及平均振幅之一或其組合，在頻域方面則包含有平均功率頻率及/或中位頻率，該肌肉質量參數包含該人體之身體質量指數、體脂肪率、體脂肪量、肌肉量、體水分量、體水分率、細胞內外液、區段肌肉量、區段體脂肪率、區段體脂肪量、生物電阻值及生物電抗值之一或其組合。
5. 一種肌力評估裝置，結合於一人體，該肌力評估裝置包含：一殼體；一慣性訊號量測單元，設置於該殼體，該慣性訊號量測單元用於獲得該人體在執行一動作時的一六軸資訊；一電極單元，包含複數內建電極，所述內建電極設置於該殼體並接觸該人體；一生物電阻抗量測單元，設置於該殼體並電性連接該電極單元，該生物電阻抗量測單元透過該電極單元取得該人體之一電阻抗訊號；一肌電訊號量測單元，設置於該殼體並電性連接該電極單元，該肌電訊號量測單元透過該電極單元取得該人體之一肌電訊號；一通訊單元，設置於該殼體，該通訊單元訊號連接該慣性訊號量測單元、該生物電阻抗量測單元及該肌電訊號量測單元，以傳輸該六軸資訊、該肌電訊號及該電阻抗訊號；以及 一供電單元，設置於該殼體，該供電單元電性連接該慣性訊號量測單元、該生物電阻抗量測單元、該肌電訊號量測單元及該通訊單元。
6. 如請求項5所述之肌力評估裝置，進一步，有一提示單元設置於該殼體，該提示單元電性連接該供電單元。
7. 如請求項5所述之肌力評估裝置，進一步，有一連接埠設置於該殼體，該電極單元包含複數外接電極以接觸該人體，該生物電阻抗量測單元訊號連接該連接埠，所述外接電極電性連接該連接埠，該生物電阻抗量測單元透過所述外接電極取得該電阻抗訊號；當所述外接電極接觸該人體的一手腕時，所述外接電極設置在該人體的一尺骨頭的中央；當所述外接電極接觸該人體的一腳踝時，所述外接電極設置在該人體的一內踝的中央。
8. 如請求項5所述之肌力評估裝置，進一步，有一連接埠設置於該殼體，該電極單元包含複數外接電極以接觸該人體，該生物電阻抗量測單元訊號連接該連接埠，所述外接電極電性連接該連接埠，該生物電阻抗量測單元透過所述外接電極取得該電阻抗訊號；當所述外接電極為柱體形式時，該人體係以手握的方式接觸所述外接電極；當所述外接電極為踏墊形式時，該人體係以腳踏的方式接觸所述外接電極。
9. 一種肌力評估系統，用於量測一人體，該肌力評估系統包含：一電腦，該電腦包含或訊號連接事先訓練的一人工智慧模型；至少一肌力評估裝置，結合於該人體，所述肌力評估裝置訊號連接該電腦，所述肌力評估裝置有一慣性訊號量測單元、一生物電阻抗量測單元、一肌電訊號量測單元及一電極單元，該生物電阻抗量測單元及該肌電訊號量測單元分別電性連接該電極單元，且該電極單元接觸該人體； 一第一運算電路單元，訊號連接該電腦及該慣性訊號量測單元；一第二運算電路單元，訊號連接該電腦及該生物電阻抗量測單元；以及一第三運算電路單元，訊號連接該電腦及該肌電訊號量測單元；輸入該人體的一身體計量參數至該電腦，該人體並執行一動作；該慣性訊號量測單元由該動作，經由該第一運算電路單元運算而取得一動作參數對應該人體，並將該動作參數傳送至該電腦；該生物電阻抗量測單元透過該電極單元取得該人體之一電阻抗訊號，再經由該第二運算電路單元運算而取得該人體全身或部分區段的一肌肉質量參數並傳送至該電腦；該肌電訊號量測單元透過該電極單元取得該人體之一肌電訊號，再經由該第三運算電路單元運算而取得該人體的一肌力參數並傳送至該電腦；該電腦或該人工智慧模型評估該身體計量參數、該動作參數、該肌力參數及該肌肉質量參數對該人體之一肌力大小的影響，進而取得該人體之該肌力大小的一評估參數。
10. 如請求項9所述之肌力評估系統，進一步，有一緊固件結合於所述肌力評估裝置，以使該電極單元貼合於該人體。
11. 如請求項9所述之肌力評估系統，進一步，該第一運算電路單元包含一微控制器，該慣性訊號量測單元為一慣性感測晶片，該微控制器訊號連接該慣性訊號量測單元；透過該慣性訊號量測單元取得一六軸資訊，並將該六軸資訊輸入該微控制器進行差分運算，而取得該動作參數。
12. 如請求項9所述之肌力評估系統，進一步，該第二運算電路單元包含一多工器電路訊號連接該生物電阻抗量測單元、一電壓控制電流源電路 訊號連接該多工器電路、一數位類比器訊號連接該電壓控制電流源電路、一儀表放大器電路訊號連接該多工器電路、一濾波及自動增益控制電路訊號連接該儀表放大器電路、一調變器訊號連接該濾波及自動增益控制電路，以及一微控制器訊號連接該調變器及該數位類比器；透過該微控制器控制該數位類比器產生一正弦波，該電壓控制電流源電路再根據該正弦波輸出一電流至該多工器電路以選擇式的經由該生物電阻抗量測單元及該電極單元導人該人體，自該人體回饋的該電阻抗訊號則從該多工器電路經由該儀表放大器電路、該濾波及自動增益控制電路，以及該調變器訊號處理而得到一電阻抗值，再輸入該微控制器分析而取得該肌肉質量參數。
13. 如請求項9所述之肌力評估系統，進一步，該第二運算電路單元包含一多工器電路訊號連接該生物電阻抗量測單元、一積體電路晶片訊號連接該多工器電路，以及一微控制器訊號連接該積體電路晶片；透過該微控制器控制該多工器電路，以選擇式的將一電流經由該生物電阻抗量測單元及該電極單元導入該人體，自該人體回饋的該電阻抗訊號則從該多工器電路經由該積體電路晶片處理而得到一電阻抗值，再輸入該微控制器分析而取得該肌肉質量參數。
14. 如請求項9所述之肌力評估系統，進一步，該第三運算電路單元包含一放大器訊號連接該肌電訊號量測單元、一高/低通濾波器訊號連接該放大器、一可調整增益與平移電路訊號連接該高/低通濾波器，以及一微控制器訊號連接該可調整增益與平移電路；該肌電訊號量測單元透過該電極單元將該肌電訊號經由該放大器、該高/低通濾波器及該可調整增益與平移電路進行訊號處 理之後，再輸入至該微控制器進行濾波、運算及分析，而取得該人體的該肌力參數。

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