TWI792975B - 肌肉張力評估裝置及其評估方法 - Google Patents

肌肉張力評估裝置及其評估方法 Download PDF

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TWI792975B
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Abstract

本發明之肌肉張力評估裝置包含一踏板、一設於踏板前端之前力量感測器、一設於踏板後端之後力量感測器及一連接前、後力量感測器之判斷單元，判斷單元由感測結果取得前力量標準差、後力量標準差、前力量偏離度和後力量偏離度，並由前、後力量標準差取得一第一閥值及一第二閥值，前兩者為前、後力量訊號在第一時間區間內的標準差，後兩者代表前、後力量訊號在第二時間區間相對於第一時間區間的偏離程度，當前力量偏離度大於第一閥值且後力量偏離度大於第二閥值時，表示肌肉發生高張力狀態。另外，本發明更提供一種肌肉張力評估方法。

Description

肌肉張力評估裝置及其評估方法
本發明與肌肉張力的評估技術有關，特別是指一種肌肉張力評估裝置及其評估方法。
痙攣(spasticity)是一種肌肉運動失調現象，其通常是由控制自主運動的大腦或脊髓損傷所引起，例如腦性麻痺、多發性硬化症、中風或肌萎縮性脊髓側索硬化症等，這些損傷導致神經系統和肌肉之間的信號平衡發生變化，使肌肉張力增加。若肌肉張力過高，可能會導致關節的活動角度受到限制，如此將無法達到良好的復健效果。因此，在患者使用下肢訓練機進行復健之前，通常會由物理治療師先以徒手方式對患肢進行按摩，以降低患肢的肌肉張力，但是上述方式完全取決於物理治療師的經驗和主觀上的感覺，難以準確地評估患者是否適合進行復健及可進行的復健程度。
TW M311442所揭露的踝關節復健裝置一方面以轉動板固定足部，另一方面以第一支撐件和第二支撐件分別固定大腿和小腿，藉由設置於轉動板和致動器之間的扭力感測器來感測傳動軸所承受的扭力值，以評估足部關節的最大活動範圍和肌肉張力是否有過高的情況。然而，前述踝關節復健裝置在使用時必須讓患者保持坐姿，若要接續使用下肢訓練機進行復健訓練時需要轉移患者，在使用上較不方便且會耗費復健時間。
CN 102614066 B專利案所揭露的患肢訓練裝置以控制器檢測電機驅動部的電流變化，然後根據檢測到的電流變化估算出患肢的張力變化，並同時調節運動速度和運動範圍。然而，不同患者的踝關節至腳底的距離不盡相同，所以控制部所檢測到的電流變化可能會面臨不夠精準的問題。另外，前述患肢訓練裝置在使用時只能讓患者保持坐姿或躺姿，若要接續使用下肢訓練機進行復健訓練時需要轉移患者，在使用上較不方便且會耗費復健時間。
本發明之主要目的在於提供一種肌肉張力評估裝置，其能準確評估患者的肌肉是否有高張力狀態，而且不需要轉移患者即能進行後續的步態訓練。
為了達成上述主要目的，本發明之肌肉張力評估裝置包含一小腿支撐單元、一致動單元、一感測單元，以及一判斷單元。該小腿支撐單元用以支撐一小腿，該小腿支撐單元具有一踏板，該踏板具有一踩踏區，該踩踏區用以承載一腳掌；該致動單元驅動該踏板轉動；該感測單元具有至少一前力量感測器和至少一後力量感測器，該至少一前力量感測器埋設於該踏板內且位於該踩踏區之前方，用以感測一前踩踏力量而對應發送一前力量訊號，該至少一後力量感測器埋設於該踏板內且位於該踩踏區之後方，用以感測一後踩踏力量而對應發送一後力量訊號；該判斷單元電性連接該感測單元，當該致動單元驅動該踏板之前，該判斷單元根據該前力量訊號和該後力量訊號在一第一時間區間內的數個力量數值分別計算出一前力量標準差和一後力量標準差，並根據該前力量標準差及該後力量標準差分別計算出一第一閥值及一第二閥值，當該致動單元驅動該踏板之後，該判斷單元計算該前力量訊號和該後力量訊號在每一第二時間區間相對於該第一時間區間的一前力量偏離度和一後力量偏離度，且該第二時間區間小於該第一時間區間，當該前力量偏離度大於該第一閥值且該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉發生一高張力狀態。
由上述可知，本發明之肌肉張力評估裝置利用該前力量偏離度是否大於該第一閥值及該後力量偏離度是否大於該第二閥值來評估肌肉是否有高張力狀態，待解除高張力狀態後可立即進入步態訓練，並不需要轉移患者，同時也不需要耗費額外人力對患者進行肌肉張力舒緩。
較佳地，當該判斷單元判斷該前力量訊號大於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳掌進行背屈運動時發生該高張力狀態，當該判斷單元判斷該前力量訊號小於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳掌進行蹠屈運動時發生該高張力狀態。
較佳地，該前力量標準差定義為
Figure 02_image001
，
Figure 02_image003
，該後力量標準差定義為
Figure 02_image005
，
Figure 02_image007
，N為在該第一時間區間內所採集的資料數量，
Figure 02_image009
為該前力量訊號在該第一時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值，
Figure 02_image013
為N筆
Figure 02_image009
的平均值，
Figure 02_image015
為該後力量訊號在該第一時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值，
Figure 02_image017
為N筆
Figure 02_image015
的平均值，該前力量偏離度定義為
Figure 02_image019
，
Figure 02_image021
，該後力量偏離度定義為
Figure 02_image023
，
Figure 02_image025
，
Figure 02_image027
為在該第二時間區間內所採集的資料數量，
Figure 02_image029
為該前力量訊號在該第二時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值，
Figure 02_image031
為該後力量訊號在該第二時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值。
較佳地，該第一閥值定義為
Figure 02_image033
，
Figure 02_image035
，該第二閥值定義為
Figure 02_image037
，
Figure 02_image039
，
Figure 02_image041
為靈敏度，當
Figure 02_image043
時，該第一閥值為該前力量標準差的2倍，該第二閥值為該後力量標準差的2倍。換言之，若靈敏度小於1，該第一閥值及該第二閥值會變小，表示更容易判斷肌肉發生該高張力狀態，若靈敏度大於1，該第一閥值及該第二閥值會變大，表示較不容易判斷肌肉發生該高張力狀態。
較佳地，該小腿支撐單元還具有一上支撐件和一下支撐件，該下支撐件之頂端樞設於該上支撐件之底端，該踏板固設於該下支撐件之底端，該致動單元具有一缸體和一活塞桿，該缸體之頂端樞設於該上支撐件，該活塞桿可線性位移地設於該缸體且以其底端樞設於該踏板，該下支撐件的樞轉角度定義為
Figure 02_image045
，
Figure 02_image047
，
Figure 02_image049
為
Figure 02_image051
與
Figure 02_image053
之間所形成的夾角，
Figure 02_image055
，
Figure 02_image051
為該下支撐件之樞轉軸心與該缸體之樞轉軸心之間的直線距離，
Figure 02_image053
為該下支撐件之樞轉軸心與該活塞桿之樞轉軸心之間的直線距離，
Figure 02_image057
為該缸體之樞轉軸心與該活塞桿之樞轉軸心之間的直線距離，
Figure 02_image059
為
Figure 02_image061
與
Figure 02_image053
之間所形成的夾角，
Figure 02_image061
為通過該下支撐件之樞轉軸心且垂直該踏板之軸線，
Figure 02_image063
為
Figure 02_image065
與
Figure 02_image051
之間所形成的夾角，
Figure 02_image065
為通過該上支撐件之固定軸心和該下支撐件之樞轉軸心之軸線。藉由上述技術特徵，待該小腿的肌肉解除該高張力狀態後，依據上述樞轉角度以每次增加一特定角度的方式將該腳掌帶動至目標角度。
較佳地，該感測單元具有二該前力量感測器和二該後力量感測器，該等前力量感測器和該等後力量感測器位於該踩踏區之四個角落。
本發明之另一目的在於提供一種適用於前述肌肉張力評估裝置之肌肉張力評估方法，包含有下列步驟: a)該致動單元驅動該踏板之前，該判斷單元根據該前力量訊號和該後力量訊號在一第一時間區間內的數個力量數值分別計算出一前力量標準差和一後力量標準差，並根據該前力量標準差及該後力量標準差分別計算出一第一閥值及一第二閥值; b) 該致動單元驅動該踏板，使該踏板帶動該腳掌在一目標角度內運動；以及c) 在該腳掌運動的過程中，該判斷單元計算該前力量訊號和該後力量訊號在每一第二時間區間相對於該第一時間區間的一前力量偏離度和一後力量偏離度，且該第二時間區間為該第一時間區間的一部分，當該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在發生該高張力狀態，該致動單元停止驅動該踏板。
較佳地，在步驟c)中，當該判斷單元判斷該前力量訊號大於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳掌進行背屈運動時發生該高張力狀態，該致動單元停止驅動該踏板，當該判斷單元判斷該前力量訊號小於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳掌進行蹠屈運動時發生該高張力狀態，該致動單元停止驅動該踏板。
較佳地，在該踏板停止作動至該小腿的肌肉解除該高張力狀態時，該致動單元繼續驅動該踏板，使該踏板帶動該腳掌至該目標角度。
較佳地，在該踏板停止作動後，計算該下支撐件的樞轉角度，當該小腿的肌肉解除該高張力狀態時，根據該下支撐件的樞轉角度以每次增加一固定角度的方式將該腳掌帶動至該目標角度。
有關本發明所提供對於肌肉張力評估裝置及其評估方法的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。
申請人首先在此說明，於整篇說明書中，包括以下介紹的實施例以及申請專利範圍的請求項中，有關方向性的名詞皆以圖式中的方向為基準。其次，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之元件標號，代表相同或近似之元件或其結構特徵。
請先參閱圖1，本發明之肌肉張力評估裝置10主要配合步態訓練機12使用，讓患者在使用步態訓練機12進行步態訓練前，先由本發明之肌肉張力評估裝置10舒緩下肢肌力，以降低訓練受傷的風險，由於步態訓練機12非本案重點，在此容不贅述其細部結構及作動原理。
請再參閱圖2、圖4及圖6，本發明之肌肉張力評估裝置10包含有一小腿支撐單元20、一致動單元30、一感測單元40，以及一判斷單元50。
如圖2及圖3所示，小腿支撐單元20具有一上支撐件22、一下支撐件24和一踏板26。上支撐件22以一第一軸件P1固定於步態訓練機12；下支撐件24之頂端以一第二軸件P2樞設於上支撐件22之底端，上支撐件22與下支撐件24共同用來支撐小腿14(如圖5及圖7所示)；踏板26固設於下支撐件24之底端，且踏板26具有一用來承載腳掌16(如圖5及圖7所示)之踩踏區28。
本實施例的致動單元30為一線性致動器（但不以此為限），並具有一缸體32和一活塞桿34，缸體32之頂端以一第三軸件P3樞設於上支撐件22，活塞桿34可線性位移地設於缸體32，且活塞桿34之底端以一第四軸件P4樞設於踏板26。
如圖4所示，感測單元40具有二個前力量感測器41、42(實際上只要至少一個即可)和二個後力量感測器43、44(實際上只要至少一個即可)。該等前力量感測器41、42埋設於踏板26內且位於踩踏區28之前方的左右二個角落，用以感測前踩踏力量而對應發送二個前力量訊號S4、S3(如圖6及圖8所示)；該等後力量感測器43、44埋設於踏板26內且位於踩踏區28之後方的左右二個角落，用以感測後踩踏力量而對應發送二個後力量訊號S1、S2(如圖6及圖8所示)。
判斷單元50電性連接感測單元40，當致動單元30驅動踏板26之前，判斷單元50根據該等前力量訊號S4、S3及該等後力量訊號S1、S2在一第一時間區間內的數個力量數值分別計算出一前力量標準差和一後力量標準差，當致動單元30驅動踏板26之後，判斷單元50分別計算該等前力量訊號S4、S3及該等後力量訊號S1、S2在每一個第二時間區間相對於該第一時間區間的一前力量偏離度和一後力量偏離度，且第二時間區間小於第一時間區間，其中，前力量標準差定義為
Figure 02_image001
，
Figure 02_image003
，後力量標準差定義為
Figure 02_image005
，
Figure 02_image007
，N為在第一時間區間內所採集的資料數量，
Figure 02_image009
為前力量訊號S3、S4在第一時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值，
Figure 02_image013
為N筆
Figure 02_image009
的平均值，
Figure 02_image015
為後力量訊號S1、S2在第一時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值，
Figure 02_image017
為N筆
Figure 02_image015
的平均值，前力量偏離度定義為
Figure 02_image019
，
Figure 02_image021
，後力量偏離度定義為
Figure 02_image023
，
Figure 02_image025
，
Figure 02_image027
為在第二時間區間內所採集的資料數量，
Figure 02_image029
為前力量訊號S3、S4在第二時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值，
Figure 02_image031
為後力量訊號S1、S2在第二時間區間內的第
Figure 02_image011
筆資料的力量數值。
當患者站上步態訓練機12，並由小腿支撐單元20支撐小腿14及腳掌16，於致動單元30驅動踏板26之前，以圖6及圖8為例，設定0-5秒為第一時間區間，判斷單元50計算出第一時間區間內的前力量標準差及後力量標準差，當致動單元30開始驅動踏板26之後（即開始帶動患者的腳部運動），例如第6秒開始，判斷單元50計算出每一個第二時間區間內的前力量偏離度及後力量偏離度，此處第二時間區間設定為1秒，表示判斷單元50每間隔1秒計算出一組前力量偏離度及後力量偏離度，前述第一時間區間及第二時間區間可以根據實際需要加以調整，不以圖6及圖8所顯示的時間區間為限。另外需要補充說明的是，在圖6及圖8當中所顯示的標記為判斷過程當中所採集的的資料數量，由於資料數量眾多，為了方便顯示，在本實施例中為每間隔10筆資料標記一個，實際上所採集的資料筆數遠大於圖面上所顯示的標記。
判斷單元50根據前力量標準差及後力量標準差分別進一步計算出一第一閥值及一第二閥值，當判斷單元50判斷前力量偏離度大於第一閥值且後力量偏離度大於第二閥值時，表示小腿14的肌肉發生高張力狀態。在本實施例中，第一閥值定義為
Figure 02_image033
，
Figure 02_image035
，第二閥值定義為
Figure 02_image037
，
Figure 02_image039
，
Figure 02_image041
為靈敏度，當
Figure 02_image043
時，第一閥值為前力量標準差的2倍，第二閥值為後力量標準差的2倍，然而實際上，靈敏度可以根據實際需要加以調整，若靈敏度小於1，第一閥值及第二閥值會變小，表示更容易判斷肌肉發生高張力狀態，反之，若靈敏度大於1，第一閥值及第二閥值會變大，表示較不容易判斷肌肉發生高張力狀態。
當判斷單元50判斷該等前力量訊號S3、S4大於該等後力量訊號S1、S2，且前力量偏離度大於第一閥值以及後力量偏離度大於第二閥值時，如圖5及圖6所示，顯示該等前力量訊號S3、S4在第10~11秒的區間急遽上升，該等後力量訊號S1、S2在第10~11秒的區間急遽下降，意味著該等前力量訊號S3、S4及該等後力量訊號S1、S2在第10~11秒的力量數值相對於第0~5秒（即第一時間區間）的力量數值偏離許多，表示小腿14的肌肉在腳掌16進行背屈運動時發生高張力狀態；當判斷單元50判斷該等前力量訊號S3、S4小於該等後力量訊號S1、S2，且前力量偏離度大於第一閥值以及後力量偏離度大於第二閥值時，如圖7及圖8所示，顯示該等後力量訊號S1、S2在第10~11秒的區間急遽上升，該等前力量訊號S3、S4在第10~11秒的區間急遽下降，同樣意味著該等前力量訊號S3、S4及該等後力量訊號S1、S2在第10~11秒的力量數值相對於第0~5秒（即第一時間區間）的力量數值偏離許多，表示小腿14的肌肉在腳掌16進行蹠屈運動時發生高張力狀態。
以上為本發明之肌肉張力評估裝置10的結構特徵，以下將進一步說明本發明之肌肉張力評估方法，如圖9及圖10所示，其包含有下列步驟:
a)致動單元30驅動踏板26之前，判斷單元50根據前力量訊號S3、S4及後力量訊號S1、S2在一第一時間區間內的數個力量數值分別計算出一前力量標準差和一後力量標準差，並根據該前力量標準差及該後力量標準差分別計算出一第一閥值及一第二閥值。
b) 致動單元30以活塞桿34驅動踏板26，使踏板26帶動腳掌16在設定的一目標角度內進行蹠屈或背屈運動。在此需要說明的是，患者可以先選擇進行蹠屈運動後再進行背屈運動，也可以先選擇進行背屈運動後再進行蹠屈運動，兩者並沒有一定的先後順序。
c) 在該腳掌運動的過程中，判斷單元50分別計算前力量訊號S3、S4及後力量訊號S1、S2在每一個第二時間區間相對於該第一時間區間的一前力量偏離度和一後力量偏離度，且該第二時間區間小於該第一時間區間，不論先進行背屈或蹠屈運動，在腳掌16進行背屈運動的過程中，當判斷單元50判斷前力量訊號S3、S4大於後力量訊號S1、S2，且前力量偏離度大於第一閥值以及後力量偏離度大於第二閥值時，表示小腿14的肌肉在腳掌16進行背屈運動時發生高張力狀態，此時的致動單元30即停止驅動踏板26；另一方面，當判斷單元50判斷前力量訊號S3、S4小於後力量訊號S1、S2，且前力量偏離度大於第一閥值以及後力量偏離度大於第二閥值時，表示小腿14的肌肉在腳掌16進行蹠屈運動時發生高張力狀態，此時的致動單元30即停止驅動踏板26。
d) 在踏板26停止作動後，進一步計算下支撐件24在當下的樞轉角度，如圖5及圖7所示，將下支撐件24的樞轉角度(亦即踝關節的角度)定義為
Figure 02_image045
，
Figure 02_image047
，
Figure 02_image049
為
Figure 02_image051
與
Figure 02_image053
之間所形成的夾角，根據餘弦定理，當
Figure 02_image051
、
Figure 02_image053
、
Figure 02_image057
為已知的長度時，
Figure 02_image049
可被計算得出，
Figure 02_image055
，
Figure 02_image051
為下支撐件24之樞轉軸心(亦即第二軸件P2)與缸體32之樞轉軸心(亦即第三軸件P3)之間的直線距離，
Figure 02_image053
為下支撐件24之樞轉軸心(亦即第二軸件P2)與活塞桿34之樞轉軸心(亦即第四軸件P4)之間的直線距離，
Figure 02_image057
為缸體32之樞轉軸心(亦即第三軸件P3)與活塞桿34之樞轉軸心(亦即第四軸件P4)之間的直線距離，
Figure 02_image059
為
Figure 02_image061
與
Figure 02_image053
之間所形成的夾角，
Figure 02_image061
為通過下支撐件24之樞轉軸心(亦即第二軸件P2)且垂直踏板26之軸線，
Figure 02_image063
為
Figure 02_image065
與
Figure 02_image051
之間所形成的夾角，
Figure 02_image065
為通過上支撐件22之固定軸心(亦即第一軸件P1)和下支撐件24之樞轉軸心(亦即第二軸件P2)之軸線。
在取得前述角度
Figure 02_image045
後，等待一段時間(約30秒)從判斷單元50來確認小腿14的肌肉是否解除高張力狀態，若無解除高張力狀態，表示患肢出現異常，必須先暫停操作，並將患者轉移至適合的地方確認身體狀況；反之，若已解除高張力狀態，根據下支撐件24的樞轉角度
Figure 02_image045
以每次增加固定角度(在本實施例中以每次增加1度的方式，但實際上不以1度為限)的方式將腳掌16帶動至目標角度，之後按照上述步驟讓腳掌16反覆地進行蹠屈運動和背屈運動，直到確認腳掌16在目標角度內進行蹠屈運動和背屈運動的過程中都沒有讓小腿14肌肉發生高張力狀態時，即可讓腳掌16在目標角度內來回作動，以完成肌肉張力的舒緩。
綜上所陳，本發明之肌肉張力評估裝置10利用前力量偏離度是否大於第一閥值以及後力量偏離度是否大於第二閥值來評估小腿14的肌肉是否發生高張力狀態，一旦發生高張力狀態時即停止作動，以降低受傷的風險。在完成張力舒緩運動後可立即進入後續的步態訓練，並不需要轉移患者，同時也不需要耗費額外人力對患者的下肢肌肉進行張力舒緩，以提升訓練效率。
10:肌肉張力評估裝置 12:步態訓練機 14:小腿 16:腳掌 20:小腿支撐單元 22:上支撐件 P1:第一軸件 24:下支撐件 P2:第二軸件 26:踏板 28:踩踏區 30:致動單元 32:缸體 34:活塞桿 P3:第三軸件 P4:第四軸件 40:感測單元 41:前力量感測器 42:前力量感測器 43:後力量感測器 44:後力量感測器 S1:後力量訊號 S2:後力量訊號 S3:前力量訊號 S4:前力量訊號 50:判斷單元 θ 1:下支撐件的樞轉角度 θ 2:A 2與L 2之間所形成的夾角 θ 3:A 1與L 1之間所形成的夾角 θ t :L 1與L 2之間所形成的夾角 L 1:下支撐件之樞轉軸心與缸體之樞轉軸心之間的直線距離 L 2:下支撐件之樞轉軸心與活塞桿之樞轉軸心之間的直線距離 L 3:缸體之樞轉軸心與活塞桿之樞轉軸心之間的直線距離 A 1:通過上支撐件之固定軸心 A 2:通過下支撐件之樞轉軸心且垂直踏板之軸線
圖1為本發明之肌肉張力評估裝置配合步態訓練機使用的立體圖。 圖2為本發明之肌肉張力評估裝置的立體圖。 圖3為本發明之肌肉張力評估裝置的側視圖。 圖4為本發明之肌肉張力評估裝置所提供之踏板的俯視圖。 圖5類同圖3，主要顯示腳掌進行背屈運動。 圖6為本發明之肌肉張力評估裝置所提供之判斷單元的曲線圖，主要顯示腳掌進行背屈運動時發生高張力狀態。 圖7類同圖5，主要顯示腳掌進行蹠屈運動。 圖8類同圖6，主要顯示腳掌進行蹠屈運動時發生高張力狀態。 圖9為本發明之肌肉張力評估方法的流程圖。 圖10本發明之肌肉張力評估方法的另一流程圖。
10:肌肉張力評估裝置
20:小腿支撐單元
22:上支撐件
P1:第一軸件
24:下支撐件
P2:第二軸件
26:踏板
28:踩踏區
30:致動單元
32:缸體
34:活塞桿
P3:第三軸件
P4:第四軸件

Claims (10)

  1. 一種肌肉張力評估裝置，包含：一小腿支撐單元，用以支撐一小腿，該小腿支撐單元具有一踏板，該踏板具有一踩踏區，該踩踏區用以承載一腳掌；一致動單元，驅動該踏板轉動；一感測單元，具有至少一前力量感測器和至少一後力量感測器，該至少一前力量感測器埋設於該踏板內且位於該踩踏區之前方，用以感測一前踩踏力量而對應發送一前力量訊號，該至少一後力量感測器埋設於該踏板內且位於該踩踏區之後方，用以感測一後踩踏力量而對應發送一後力量訊號；以及一判斷單元，電性連接該感測單元，當該致動單元驅動該踏板之前，該判斷單元根據該前力量訊號和該後力量訊號在一第一時間區間內的數個力量數值分別計算出一前力量標準差和一後力量標準差，並根據該前力量標準差及該後力量標準差分別計算出一第一閥值及一第二閥值，當該致動單元驅動該踏板之後，該判斷單元分別計算該前力量訊號和該後力量訊號在每一第二時間區間相對於該第一時間區間的一前力量偏離度和一後力量偏離度，且該第二時間區間小於該第一時間區間，當該前力量偏離度大於該第一閥值且該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉發生一高張力狀態。
  2. 如請求項1所述之肌肉張力評估裝置，其中，當該判斷單元判斷該前力量訊號大於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳 掌進行背屈運動時發生該高張力狀態，當該判斷單元判斷該前力量訊號小於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳掌進行蹠屈運動時發生該高張力狀態。
  3. 如請求項1所述之肌肉張力評估裝置，其中，該前力量標準差定義為δ front ，
    Figure 111113682-A0305-02-0019-1
    ，該後力量標準差定義為δ back ，
    Figure 111113682-A0305-02-0019-2
    ，N為在該第一時間區間內所採集的資料數量，f fi 為該前力量訊號在該第一時間區間內的第i筆資料的力量數值，μ f 為N筆f fi 的平均值，f bi 為該後力量訊號在該第一時間區間內的第i筆資料的力量數值，μ b 為N筆f bi 的平均值，該前力量偏離度定義為δ tf ，δ tf =
    Figure 111113682-A0305-02-0019-3
    ，該後力量偏離度定義為δ tb ，
    Figure 111113682-A0305-02-0019-4
    ，N t 為在該第二時間區間內所採集的資料數量，f tfi 為該前力量訊號在該第二時間區間內的第i筆資料的力量數值，f tbi 為該後力量訊號在該第二時間區間內的第i筆資料的力量數值。
  4. 如請求項3所述之肌肉張力評估裝置，其中，該第一閥值定義為δ f ，δ f =2＊δ front ＊δ factor ，該第二閥值定義為δ b ，δ b =2＊δ back ＊δ factor ，δ factor 為靈敏度，當δ factor =1時，該第一閥值為該前力量標準差的2倍，該第二閥值為該後力量標準差的2倍。
  5. 如請求項1所述之肌肉張力評估裝置，其中，該小腿支撐單元還具有一上支撐件和一下支撐件，該下支撐件之頂端樞設於該上支 撐件之底端，該踏板固設於該下支撐件之底端，該致動單元具有一缸體和一活塞桿，該缸體之頂端樞設於該上支撐件，該活塞桿可線性位移地設於該缸體且以其底端樞設於該踏板，該下支撐件的樞轉角度定義為θ 1，θ 1=180°-θ t -θ 2-θ 3，θ t 為L 1與L 2之間所形成的夾角，θ t =
    Figure 111113682-A0305-02-0020-5
    ，L 1為該下支撐件之樞轉軸心與該缸體之樞轉軸心之間的直線距離，L 2為該下支撐件之樞轉軸心與該活塞桿之樞轉軸心之間的直線距離，L 3為該缸體之樞轉軸心與該活塞桿之樞轉軸心之間的直線距離，θ 2為A 2與L 2之間所形成的夾角，A 2為通過該下支撐件之樞轉軸心且垂直該踏板之軸線，θ 3為A 1與L 1之間所形成的夾角，A 1為通過該上支撐件之固定軸心和該下支撐件之樞轉軸心之軸線。
  6. 如請求項1所述之肌肉張力評估裝置，其中，該感測單元具有二該前力量感測器和二該後力量感測器，該等前力量感測器位於該踩踏區之前方的左右二角落，該等後力量感測器位於該踩踏區之後方的左右二角落。
  7. 一種肌肉張力評估方法，適用於一肌肉張力評估裝置，該肌肉張力評估裝置包含一小腿支撐單元、一致動單元、一感測單元及一判斷單元，該小腿支撐單元用以支撐一小腿，且該小腿支撐單元具有一用以承載一腳掌的踏板，該致動單元可驅動該踏板轉動，該感測單元設置於該踏板並發送一前力量訊號及一後力量訊號，該判斷單元電性連接該感測單元，該肌肉張力評估方法包含下列步驟： a)該致動單元驅動該踏板之前，該判斷單元根據該前力量訊號和該後力量訊號在一第一時間區間內的數個力量數值分別計算出一前力量標準差和一後力量標準差，並根據該前力量標準差及該後力量標準差分別計算出一第一閥值及一第二閥值；b)該致動單元驅動該踏板，使該踏板帶動該腳掌在一目標角度內運動；以及c)在該腳掌運動的過程中，該判斷單元計算該前力量訊號和該後力量訊號在每一第二時間區間相對於該第一時間區間的一前力量偏離度和一後力量偏離度，且該第二時間區間小於該第一時間區間，當該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉發生一高張力狀態，該致動單元停止驅動該踏板。
  8. 如請求項7所述之肌肉張力評估方法，其中，在步驟c)中，當該判斷單元判斷該前力量訊號大於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳掌進行背屈運動時發生該高張力狀態，該致動單元停止驅動該踏板，當該判斷單元判斷該前力量訊號小於該後力量訊號，且該前力量偏離度大於該第一閥值以及該後力量偏離度大於該第二閥值時，表示該小腿的肌肉在該腳掌進行蹠屈運動時發生該高張力狀態，該致動單元停止驅動該踏板。
  9. 如請求項7所述之肌肉張力評估方法，更包含有一步驟d)，在該踏板停止作動至解除該高張力狀態時，該致動單元繼續驅動該踏板，使該踏板帶動該腳掌至該目標角度。
  10. 如請求項7所述之肌肉張力評估方法，其中，該小腿支撐單元還具有一上支撐件和一下支撐件，該下支撐件之頂端樞設於該上支撐件之底端，該踏板固設於該下支撐件之底端，在該踏板停止作動後，計算該下支撐件的樞轉角度，當解除該高張力狀態時，根據該下支撐件的樞轉角度以每次增加一固定角度的方式將該腳掌帶動至該目標角度。
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