TWM565021U - Rehabilitation exercise aid - Google Patents

Abstract

一種復健運動輔助裝置，用以解決習知復健裝置只能重複單一運動，而無法配合使用者不同使用需求的問題。係包含：一基座，由一旋轉台樞接一平台，該旋轉台內具有一動力元件，該動力元件具有一轉軸；一活動臂，由一滑塊可滑動地結合於一主桿上，該主桿之一端連接該轉軸；一固定件，該固定件具有一踏板；一感測模組，由一扭矩感測器設置於該動力元件內，及一壓力感測器設置於該踏板上；及一控制單元，該控制單元耦合連接該動力元件、該扭矩感測器及該壓力感測器，該控制單元具有一運動數學模型，該運動數學模型用於分析該感測模組所收集之資訊。

Description

復健運動輔助裝置

本創作係關於一種復健運動輔助裝置，尤其是一種可以依據使用者的狀況變更運動模式，以進行適合使用者之運動治療的復健運動輔助裝置。

疾病、創傷、運動傷害及手術後衰弱等因素所導致的身體失能，係可以通過物理治療提升生活自理能力，甚至恢復或強化身體機能。惟，有效的物理治療必須經由醫師診斷，再由復健治療師依據患者的個人狀況安排治療內容，最理想的方式係一對一個人化運動治療指導。

復健治療師還可以運用復健運動機器輔助治療的過程，係可以減輕復健治療師的工作負擔。習知的復健運動機器係通過馬達帶動機械裝置，以單調的反覆動作牽引患者的肢體進行運動治療。惟，習知的復健運動機器僅提供單一且強制的帶動，且無法依據患者的狀況改變運動模式，而導致治療效果降低，甚至，當患者因突發狀況(如痙攣、低血壓、心率偏高等)而不適合運動時，若無法立即停止機器運作，可能導致患者受到二次傷害。

有鑑於此，習知的復健運動機器確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本創作的目的是提供一種復健運動輔助裝置，係可以依據使用者的不同身材而調整該裝置的運動角度及伸展距離， 並安排個人化的運動治療者。

本創作的次一目的是提供一種復健運動輔助裝置，係可以即時監控並紀錄使用者的運動狀況，經判斷後調整為適當的治療模式者。

本創作的復健運動輔助裝置，包含：一基座，由一旋轉台樞接於一平台，該旋轉台內具有一動力元件，該動力元件具有一轉軸；一活動臂，由一滑塊可滑動地位於一主桿上，該主桿之一端結合於該轉軸；一固定件，具有一樞接部，該樞接部可樞接於該活動臂之該滑塊，該固定件具有一踏板；一感測模組，由一扭矩感測器設置於該動力元件內，及一壓力感測器設置於該踏板上；及一控制單元，該控制單元耦合連接該基座之該動力元件、該感測模組之該扭矩感測器及該壓力感測器，該控制單元具有一運動數學模型，該運動數學模型用於分析該感測模組所收集之資訊。

據此，本創作的復健運動輔助裝置，係可以藉由改變該旋轉台、該活動臂、該滑塊及該踏板的相對移動位置，使用者可以依據身體條件及治療需求調整該踏板的角度及高度，並以個人化的路徑進行運動治療，具有用途廣泛的功效。此外，藉由該運動數學模型分析使用者的狀況，係可以即時調整治療模式，具有提升治療效果及避免使用者受到二次傷害的功效。

其中，該固定件具有一護套，該護套固定一使用者的下肢於該固定件。如此，可以避免該使用者的下肢在運動治療過程中脫離該固定件，係具有維持運動以確保治療效果的功效。

其中，該固定件的二側分別具有一樞接部，任一該樞接部可轉動地結合於該滑塊。如此，係具有分別適用於左右腳的功效。

其中，該運動數學模型依據該扭矩感測器的偵測結果，判斷該一使用者的出力是否增加，若判斷結果為是，則該控制單元調降該動力元件之牽引力，若判斷結果為否，該控制單元調升該動力元件之牽引力。 如此，該動力元件可以輔助使用者維持運動頻率，係具有提升治療效果的功效。

其中，若該運動數學模型判斷該使用者恢復至不需輔助牽引，則該控制單元控制該動力元件反轉，將牽引力轉為逐漸升高之阻力。如此，使用者可以逐步增加肌肉強度，係具有負重訓練的功效。

其中，該感測模組具有一生理感測器，該生理感測器供一使用者穿戴，該控制單元耦合連接該生理感測器。如此，該生理感測器可以判讀使用者之血壓、心率、血氧濃度等狀態，係具有即時監控使用者健康狀況的功效。

其中，若該控制單元依據該生理感測器的偵測結果，判斷該使用者的健康狀況異常，則該控制單元控制該動力元件停止施力並發出一警告訊息。如此，係具有避免造成二次傷害及提醒醫療人員做進一步處理的功效。

其中，該固定件具有一震動器，該控制單元耦合連接該震動器。如此，該震動器可以帶動該固定件對該使用者的下肢進行震動按摩，係具有舒緩肌肉緊繃及解除痙攣的功效。

其中，若該扭矩感測器及該壓力感測器偵測到一使用者的出力瞬間增加，並由該運動數學模型判斷為異常狀況，則該控制單元控制該動力元件反向出力及驅動該固定件之該震動器發出震動。如此，該控制單元可以即時協助緩解痙攣狀態，係具有減少醫療人員工作負擔的功效。

其中，該控制單元儲存一使用者在治療過程中的狀況，且在下一次治療時將資料載入以延續治療進度。如此，復健治療師可以通過資料掌握各該使用者的復原狀況，係具有提升醫療工作效率的功效。

1‧‧‧基座

11‧‧‧旋轉台

12‧‧‧平台

13‧‧‧動力元件

131‧‧‧轉軸

2‧‧‧活動臂

21‧‧‧滑塊

22‧‧‧主桿

3‧‧‧固定件

31‧‧‧踏板

32‧‧‧樞接部

33‧‧‧護套

34‧‧‧震動器

4‧‧‧感測模組

41‧‧‧扭矩感測器

42‧‧‧壓力感測器

43‧‧‧生理感測器

5‧‧‧控制單元

51‧‧‧運動數學模型

B‧‧‧診療床

P‧‧‧使用者

L1‧‧‧身體中軸線

L2‧‧‧延伸線

θ‧‧‧夾角

第1圖：本創作一較佳實施例的組合立體圖。

第2圖：本創作一較佳實施例的使用情形圖。

第3圖：如第2圖所示的動作情形圖。

第4圖：如第3圖所示的俯視圖。

第5圖：本創作一較佳實施例的系統方塊圖。

為讓本創作之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本創作之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係本創作復健運動輔助裝置的一較佳實施例，係包含一基座1、一活動臂2、一固定件3、一感測模組4及一控制單元5，該活動臂2可擺動地結合於該基座1，該固定件3可轉動地結合於該活動臂2，該感測模組4係可以偵測該基座1、該活動臂2及該固定件3之間的相對運動，該控制單元5耦合連接該基座1及該感測模組4。

該基座1係由一旋轉台11樞接於一平台12，使該旋轉台11可以相對於該平台12轉動，該基座1可以設置並固定於一診療床B之一側，該診療床B可供一使用者P躺臥，該使用者P具有一身體中軸線L1，該基座1還可以具有一動力元件13，該動力元件13可以為一馬達，該動力元件13可以設置於該旋轉台11中，且該動力元件13具有一轉軸131。

該活動臂2具有一主桿22，該主桿22具有縱長方向之一延伸線L2，該延伸線L2與該身體中軸線L1之間具有一夾角θ，該主桿22上有一滑塊21，該滑塊21可以沿該主桿22移動，又，該主桿22之一端結合於該動力元件13之該轉軸131，使該動力元件13可以帶動該活動臂2旋轉。

請參照第1至3圖所示，該固定件3具有一踏板31，該踏板31可以供該使用者P踩踏施力，該固定件3具有一樞接部32，該固定 件3係可以由該樞接部32可轉動地樞接於該活動臂2之該滑塊21，該動力元件13係可以帶動該活動臂2依該轉軸131旋轉，及由該踏板31抬動該使用者P的下肢以進行運動治療；另，該使用者P亦可以藉由蹬踏施力於該踏板31，使該活動臂2之該延伸線L2與該身體中軸線L1之夾角θ可以改變，該樞接部32較佳形成在固定件3的二側，使該固定件3可以選擇其中一側之該樞接部32與該活動臂2樞接，如此，係可以使該基座1可以選擇設置並固定於一診療床B之任一側，而適用於左腳或右腳的復健治療。該固定件較佳具有一護套33，藉由該護套33可以包覆固定該使用者P之腳踝或小腿，以避免該使用者P的下肢在運動治療過程中脫離該固定件3。該固定件3還可以具有一震動器34，該震動器34係可以帶動該固定件3進行震動。

該感測模組4具有一扭矩感測器41及一壓力感測器42，該扭矩感測器41位於該基座1之該動力元件13內，該壓力感測器42位於該固定件3之該踏板31上，藉由該扭矩感測器41及該壓力感測器42，係可以判讀該使用者P作用於該踏板31之施力、該動力元件13產生之牽引力，及該使用者P運動的頻率等活動狀況。該感測模組4還可以具有一生理感測器43，當該使用者P穿戴該生理感測器43時，係可以判讀該使用者P之健康狀況(如血壓、心率、血氧濃度等)。

該控制單元5可以為具有資料處理、訊號產生及驅動控制等功能之元件，該控制單元5係可以是一微控制器(Micro Control Unit,MCU)。該控制單元5耦合連接該基座1之該動力元件13及該固定件3之該震動器34，該控制單元5係可以調整該動力元件13之出力，及啟動該震動器34進行震動，又，該控制單元5耦合連接該感測模組4之該扭矩感測器41、該壓力感測器42及該生理感測器43，係可以接收及儲存該使用者P在運動治療過程中的資訊(活動狀況及健康狀況)。如第5圖所示，該 控制單元5還可以具有一運動數學模型51，該運動數學模型51係用於分析上述該使用者P的各種資訊，並由該控制單元5依據分析結果下達指令，以進行調整及處置。在本實施例中，該控制單元5可以裝設在該基座1之側緣，惟不以此為限。

請參照第4圖所示，該使用者P欲使用本創作的復健運動輔助裝置時，係可以依對左腳或右腳進行復健治療之需要，將該基座1設置於該診療床B之左側或右側，該使用者P係可以藉由蹬踏施力於該踏板31，使該旋轉台11相對於該平台12旋轉，以使該活動臂2之該延伸線L2與該身體中軸線L1之夾角θ改變，係可以依據該使用者P之髖關節外擴、腿型彎曲等活動狀態、程度，自行調整運動路徑，具有以符合人體工學的方式進行治療的功效。

請參照第2、3圖所示，該使用者P係可以藉由施力抬升該踏板31的高度，使該活動臂2之該滑塊21沿該主桿22移動，及使該主桿22相對於該旋轉台11旋轉，如此，該使用者P以足部施力抬升該固定件3之該踏板31，係可以循環進行伸直屈膝之運動治療。且本創作的復健運動輔助裝置，由於該滑塊21可以沿該主桿22移動，因此，本創作的復健運動輔助裝置係可依據該使用者P之身體狀況(如下肢長度、關節靈活度等)調整為適當伸展距離及屈膝角度之運動治療。

請參照第5圖所示，該運動數學模型51依據該扭矩感測器41的偵測結果，判斷該使用者P的出力增加時，該控制單元5調降該動力元件13之牽引力，使該使用者P必須以較高的出力維持原本的運動頻率；當該運動數學模型51判斷該使用者P的出力衰退時，該控制單元5調升該動力元件13之牽引力，以輔助該使用者P維持原本的運動頻率；當該使用者P恢復至不需輔助牽引時，該控制單元5可以控制該動力元件13反轉，將牽引力轉為逐漸升高之阻力，藉此鍛鍊該使用者P之肌肉強度。

當該使用者P在運動治療中發生痙攣時，該扭矩感測器41及該壓力感測器42可以偵測到該使用者P的出力瞬間增加，並由該運動數學模型51判斷以確認該使用者P的下肢痙攣，再由該控制單元5控制該動力元件13反向出力，使該動力元件13的出力等於該扭矩感測器41所偵測的扭力，係可以支撐該使用者P的下肢，並由該控制單元5驅動該固定件3之該震動器34發出震動，係可以對該使用者P的下肢進行震動按摩，以協助該使用者P緩解痙攣狀態。

請參照第1圖所示，當該使用者P進入不適合運動的狀態時，該生理感測器43可以偵測到該使用者P的健康狀況異常(如低血壓、血氧濃度低或心率劇烈變化等)，再由該控制單元5確認是否超出預設之正常範圍，若確認結果為是，則該控制單元5控制該動力元件13停止施力並發出一警告訊息，以提醒醫療人員做進一步處理，若確認結果為否，則繼續治療運動且該生理感測器43持續監測。

該控制單元5還可以儲存每一位使用者P在治療過程中的狀況，使復健治療師可以通過儲存的資料掌握各該使用者P的復原狀況，而通過將資料載入係可以在下一次治療中延續治療進度，具有提升醫療工作效率的功效。

綜上所述，本創作的復健運動輔助裝置，藉由改變該旋轉台、該活動臂、該滑塊及該踏板的相對移動位置，使用者可以依據身體條件及治療需求調整該踏板的角度及高度，並以個人化的路徑進行運動治療，係具有用途廣泛的功效。此外，藉由該運動數學模型分析使用者的狀況，係可以即時調整治療模式，係具有提升治療效果及避免使用者受到二次傷害的功效。

雖然本創作已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者在不脫離本創作之精神和範圍之內，相對上述 實施例進行各種更動與修改仍屬本創作所保護之技術範疇，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種復健運動輔助裝置，包含：一基座，由一旋轉台樞接於一平台，該旋轉台內具有一動力元件，該動力元件具有一轉軸；一活動臂，由一滑塊可滑動地位於一主桿上，該主桿之一端結合於該轉軸；一固定件，具有一樞接部，該樞接部可樞接於該活動臂之該滑塊，該固定件具有一踏板；一感測模組，由一扭矩感測器設置於該動力元件內，及一壓力感測器設置於該踏板上；及一控制單元，該控制單元耦合連接該基座之該動力元件、該感測模組之該扭矩感測器及該壓力感測器，該控制單元具有一運動數學模型，該運動數學模型用於分析該感測模組所收集之資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之復健運動輔助裝置，其中，該固定件具有一護套，該護套固定一使用者的下肢於該固定件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之復健運動輔助裝置，其中，該固定件的二側分別具有一樞接部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之復健運動輔助裝置，其中，該運動數學模型依據該扭矩感測器的偵測結果，判斷該一使用者的出力是否增加，若判斷結果為是，則該控制單元調降該動力元件之牽引力，若判斷結果為否，該控制單元調升該動力元件之牽引力。
5. 如申請專利範圍第4項所述之復健運動輔助裝置，其中，若該運動數學模型判斷該使用者恢復至不需輔助牽引，則該控制單元控制該動力元件反轉，將牽引力轉為逐漸升高之阻力。
6. 如申請專利範圍第1項所述之復健運動輔助裝置，其中，該感測模組具 有一生理感測器，該生理感測器供一使用者穿戴，該控制單元耦合連接該生理感測器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之復健運動輔助裝置，其中，若該控制單元依據該生理感測器的偵測結果，判斷該使用者的健康狀況異常，則該控制單元控制該動力元件停止施力並發出一警告訊息。
8. 如申請專利範圍第1項所述之復健運動輔助裝置，其中，該固定件具有一震動器，該控制單元耦合連接該震動器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之復健運動輔助裝置，其中，若該扭矩感測器及該壓力感測器偵測到一使用者的出力瞬間增加，並由該運動數學模型判斷為異常狀況，則該控制單元控制該動力元件反向出力及驅動該固定件之該震動器發出震動。
10. 如申請專利範圍第1項所述之復健運動輔助裝置，其中，該控制單元儲存一使用者在治療過程中的狀況，且在下一次治療時將資料載入以延續治療進度。