TWI596562B - Attitude assessment management system - Google Patents

Description

姿態評估管理系統

本發明是有關於一種管理系統，特別是指一種姿態評估管理系統。

目前一般的健康管理系統大多僅透過使用者操作血糖計或是血壓計等個人使用之醫療器材上傳量測資料至後台伺服器來進行管理，難以有效地提供即時記錄或建議。另一方面，前述後台伺服器所紀錄之相關資料也未見整合，單純僅是提供讀取/存放，未能有效地整合利用，也是一亟欲解決之課題。所以，對於上述的諸項缺點必須謀求解決的方式。

因此，本發明之目的，即在提供一種姿態評估管理系統。

於是本發明姿態評估管理系統，適用於多個使用者的健康管理服務。該姿態評估管理系統包含多個感測元件、多個姿態管理伺服器及一中央伺服器。

該等感測元件以一對一或多對一的方式分別設置於該 等使用者，每一感測元件分別感測所設置之該單一使用者的一作動訊號。

每一姿態管理伺服器連結該單一使用者安裝之所有感測元件，並接收該使用者之作動訊號及進行管理服務。

該中央伺服器與該等姿態管理伺服器連結，並對該等姿態管理伺服器及該等感測元件進行管理服務。

本發明之功效在於：藉由該等感測元件、該等姿態管理伺服器及該中央伺服器的設置，能讓使用者能夠有效獲得與自身有關之姿態健康訊息，並加以管理。

100‧‧‧姿態評估管理系統

1‧‧‧感測元件

11‧‧‧殼體

12‧‧‧感測器

13‧‧‧無線網路模組

14‧‧‧提示模組

2‧‧‧姿態管理伺服器

21‧‧‧伺服端網路模組

22‧‧‧正常姿勢資料庫

23‧‧‧處理單元

3‧‧‧中央伺服器

31‧‧‧伺服端網路模組

32‧‧‧長期姿勢資料庫

33‧‧‧處理單元

4‧‧‧使用者姿勢異常通知流程

41~45‧‧‧步驟

5‧‧‧使用者姿勢異常校正流程

51~55‧‧‧步驟

6‧‧‧使用者姿勢變化趨勢資訊流程

61~63‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一系統架構示意圖，說明本發明姿態評估管理系統的一較佳實施例；圖2是一流程圖，說明該較佳實施例所執行的一使用者姿勢異常通知流程；圖3是一流程圖，說明該較佳實施例所執行的一使用者姿勢異常校正流程；及圖4是一流程圖，說明該較佳實施例所執行的一使用者姿勢變化 趨勢資訊流程。

參閱圖1，本發明姿態評估管理系統100的較佳實施例適用於多個使用者的健康管理服務，該姿態評估管理系統100包含多個感測元件1、多個姿態管理伺服器2及一中央伺服器3。

每一使用者穿戴或被設置有多個感測元件1，換言之，該等多個感測元件以一對一或多對一的方式分別設置於該等使用者，每一感測元件分別感測所設置之該單一使用者的一作動訊號。每一姿態管理伺服器2分別連結單一使用者安裝之所有感測元件1，且用以對所連結的感測元件1進行管理服務。中央伺服器3與各姿態管理伺服器2連結，並用以對該等姿態管理伺服器2及該等感測元件1進行管理服務。

於本實施例中，各感測元件1分別包括一配帶於對應使用者之肢體的殼體11、一設於殼體11中且用以在該使用者產生動作時，產生該作動訊號的感測器12，以及一設於殼體11中，並與感測器12電連接，且用以將該作動訊號向外傳送的無線網路模組13。

再者，各姿態管理伺服器2，分別包括一伺服端網路模組21、一正常姿勢資料庫22，及一處理單元23。在作動上，主要 透過伺服端網路模組21接收與其連線且安裝於各使用之感測元件1所發出之作動訊號，並藉由處理單元23用以將該作動訊號處理成一待比對資料，並藉由將該待比對資料與該正常姿勢資料庫22進行比對，判定該使用者之姿勢是否異常。

在本實施例中，使用者配帶之多個感測元件1之其中二者分別為一加速度計，且設置於使用者的腰部兩側，且用於感測使用者的步態。當姿態管理伺服器2的處理單元23將該等加速度計的作動訊號處理成該待比對資料時，實際上，處理單元23是根據一段時間長度內的該等作動訊號，獲得多筆左腳滑行期時間(也就是右腳支撐期時間)及多筆分別與該等左腳滑行期時間對應之右腳滑行期時間(也就是左腳支撐期時間)；接著，再根據該等左腳滑行期時間及該等右腳滑行期時間，獲得多筆對稱度，其中，每筆對稱度是彼此對應之左腳滑行期時間與右腳滑行期時間之比值；接著，再根據該等對稱度，獲得該待比對資料，其中，該待比對資料包含該等對稱度的一變異數。該正常姿勢資料庫22包含一變異數臨界值，處理單元23比對該變異數及該變異數臨界值，當該變異數大於該變異數臨界值，處理單元23判定該使用者之姿勢異常，更明確的說，可以透過處理單元23了解該使用者行走姿勢的趨勢變化是呈現雙邊細碎步的異常狀態。

此外，該待比對資料還包含該等對稱度的一平均值， 該正常姿勢資料庫22還包含一平均值上限及一平均值下限，處理單元23還比對該平均值及該平均值上限與該平均值下限，當該平均值大於該平均值上限或小於該平均值下限，處理單元23判定該使用者之姿勢異常，更明確的說，可以透過處理單元23了解該使用者行走姿勢的趨勢變化是呈現單邊細碎步的異常狀態。

再者，為進一步獲得使用者姿態於平衡度的相關資訊並進行評估管理，可將本實施例中多個感測元件1之其中二者分別為一壓力感測器，且分別設置於使用者的兩腳底側，且用於感測使用者的雙腳腳壓中心晃動軌跡。

姿態管理伺服器2的處理單元23將該等壓力感測器的作動訊號處理成該待比對資料時，實際上，處理單元23是根據使用者透過正常步行速度由定點出發至12公尺遠之終點折返回到原出發點的作動訊號進行處理；接著，透過多次測試後，獲得多筆平衡值，其中，每筆平衡值至少包含左右腳個別之晃動軌跡、全身移動軌跡、身體在前後左右方向晃動時序曲線、左右腳載重變化等資訊；並藉由該處理單元23整合為該待比對資料，且該待比對資料包含該等平衡值分別換算對應之極座標位置。於本實施例中，每筆待比對資料是處理單元23透過輸出誤差模型及最小平方法以及動態模能量分配比例計算而來。

該正常姿勢資料庫22包含一界定於z平面之單位圓，處 理單元23將待比對資料應之極座標位置映射於該單位圓，並藉此比對其與該單位圓的距離，當該距離越遠離該單位圓之圓周時，處理單元23判定該使用者之平衡度較趨向正常及穩定，而當該距離越靠近該單位圓之圓周時，處理單元23判定該使用者之平衡度較趨向異常及不穩定。在此要說明的是，本發明於收集作動訊號時並不限於前開揭露折返距離，相關數值可依使用者狀態進行調整。

補充說明的是，感測元件1不以前開揭露之加速度計與壓力感測器為限，由於前述例子是分別揭露瞭解使用者步態與平衡度之使用狀態，若為進一步了解並綜合評估使用者的活動度，感測元件1亦可以替換為其他可感測使用者狀態的感測器，並藉此了解使用者的活動度。此外，處理單元23將所述作動訊號處理成待比對資料的方式也不以前述例子為限，處理單元23處理所述作動訊號的方式也可以是任何從時間域(time domain)、空間域(space domain)、力量域(force domain)、頻率域(frequency domain)分析處理所述作動訊號的方式。

各感測元件1還包含一設於殼體11內並與無線網路模組13電連接之提示模組14，當姿態管理伺服器2之處理單元23判定出該使用者之姿勢異常時，該處理單元23產生一提示訊號，並藉由該伺服端網路模組21發送給該無線網路模組13，以觸發該提示模組14以一預定方式(例如訊息提示、鈴響及震動等，端視提示模組 14選用之態樣而定，且可以單一種或是多種混合使用)提醒該使用者其姿勢已發生異常。

又，該中央伺服器3包括一伺服端網路模組31、一長期姿勢資料庫32，及一處理單元33。伺服端網路模組31用以接收各姿態管理伺服器2之該待比對資料，據此將該待比對資料與該長期姿勢資料庫32進行比對，且提供一變化趨勢資訊供使用者知悉。其中，前開所述之長期姿勢資料庫32為安裝於各使用者之感測元件1回傳提供，作業上，中央伺服器3固定發送一資訊收集通知訊息至姿態管理伺服器2，此時，姿態管理伺服器2發送該資訊收集通知訊息至與其連結之感測元件1，繼而感測元件1沿反向途徑發送一反饋資訊至中央伺服器3，接著中央伺服器3依據各感測元件1之反饋資訊根據一初始欄位劃分儲存，該初始欄位可視需求而規劃，例如性別、年齡等進行分類並歸納為不同的群組。

補充說明的是，由於中央伺服器3的長期姿勢資料庫32儲存的多位不同使用者的反饋資訊，使得長期姿勢資料庫32可以形成一大數據，而處理單元33可以將單一使用者的反饋資訊與其他使用的反饋資訊比較分析(即hyper domain分析)，從而產生一種「健聯網(Internet of health)」架構。

要說明的是，各姿態管理伺服器2可為使用者姿態調整提供建議及治療之區所，例如設置在各醫療管理機構或是健康中心 等，而中央伺服器3為收集該些資訊並進行彙整之中樞，其中，因每位使用者的資料都是持續傳送，且在本架構下並未限制特定使用者，如此一來，即可得到藉由本發明下不同姿態管理伺服器2，以及與其連線之感測元件1提供之資訊，進一步建置完整的姿態與年齡時間演進資料庫。

參閱圖2，對於每一使用者，該姿態評估管理系統100執行判定使用者姿勢異常通知流程4。首先，分別設置於該等使用者的感測元件1因感應使用者作動，而將作動訊號發送至所連線之姿態管理伺服器2，此時姿態管理伺服器2透過伺服端網路模組21接收並藉由處理單元23用以將該作動訊號處理成該待比對資料，並藉由將該待比對資料與該正常姿勢資料庫22進行比對(步驟41)，判定該使用者之姿勢是否異常(步驟42)，當判定結果為是的情況下，將有以下三種情況進行處置：

1. 姿態管理伺服器2之處理單元23產生一提示訊號，並藉由該伺服端網路模組21發送給該無線網路模組13，以觸發該提示模組14以一預定方式提醒該使用者其姿勢已發生異常(步驟43)。

2. 姿態管理伺服器2之處理單元23產生一緊急聯絡訊息，並藉由伺服端網路模組21發送給一緊急聯絡人，以提醒連線之感測元件1對應之使用者姿勢已發生異常(步驟44)。

3. 姿態管理伺服器2之處理單元23產生一緊急聯絡訊息，並藉由 伺服端網路模組21發送給一醫療機構，以提醒連線之感測元件1對應之使用者姿勢已發生異常(步驟45)。

當步驟42中使用者之姿勢是否異常之判定結果為否的情況下，將回復至步驟41持續比對。

此外，參閱圖3，對於每一使用者之感測元件1，該姿態評估管理系統100執行一姿勢異常校正流程5。本流程主要是針對當使用者發生姿態異常時，所發出的提醒以及紀錄進行規劃。首先，姿態管理伺服器2偵測到已連線之感測元件1對應之使用者其姿勢發生異常(步驟51)，此時，姿態管理伺服器2同樣地藉由伺服端網路模組21發送一警示訊息至該感測元件1及中央伺服器3(步驟52)，接著判斷該使用者姿勢是否恢復正常(步驟53)，當判定結果為是的情況下，姿態管理伺服器2回傳一異常排除訊息至中央伺服器3及感測元件1(步驟54)，而當判定結果為否的情況下將回復至步驟52，使姿態管理伺服器2持續發送警示訊息至感測元件1及中央伺服器3，並進行後續判斷該使用者姿勢是否恢復正常之比對(步驟53)。

特別地，藉由上述的姿勢異常通知流程4，以及姿勢異常校正流程5，可讓各使用者了解自身姿態是否需要調整，且藉由紀錄於姿態管理伺服器2的方式，讓管理該姿態管理伺服器2之機構可有效掌握各使用者姿態資訊，並藉以對使用者提供通知及建議。 再者，各姿態管理伺服器2也可經由該中央伺服器3所紀錄之警示訊息，而快速地了解到所屬連線感測元件1之使用者之姿態狀況的歷史紀錄。

參閱圖4，對於每一使用者，該姿態評估管理系統100還執行一使用者姿勢變化趨勢資訊流程6，讓各使用者可方便地取得與自身健康變化相關資訊。首先，感測元件1向所屬連線之姿態管理伺服器2發出要求比對姿勢變化趨勢需求(步驟61)，接著，姿態管理伺服器2轉向中央伺服器3要求該項服務(步驟62)，中央伺服器3依據使用者所屬之分類，提供使用者姿勢趨勢是遞增或遞減的訊息(步驟63)，其中所述遞增係指姿勢異常的程度增加，遞減則指姿勢異常的程度減低。

更一步地說，在執行姿勢變化趨勢資訊流程6所下達之需求可為：當下與過去一段時間之比對、當下展望未來之比對、個別使用者與所劃分群組的姿勢變化趨勢比對等，端視使用者之選擇。其中所述與過去一段時間之比對，還可與相同群組中的其他使用者之資料相比對，例如相同性別、相同年齡層且已使用兩年以上之使用者，如此一來，可彌補新加入之使用者在初期尚不具足夠資料的不足。

值得一提的是，該中央伺服器3也可透過設定在各使用者之變化趨勢資訊顯示有明顯遞增或遞減時，主動或是定期發送一 警示訊息至每一使用者之感測元件1，以提醒各使用者應注意自身健康資訊。

綜上所述，本發明姿態評估管理系統100，藉由該等感測元件1、該等姿態管理伺服器2及該中央伺服器3的設置，能讓各使用者有效掌握自身姿態訊息與變化趨勢，並能進行管理，本架構從近端、遠端及雲端三方出發，為使用者建構全面的健康管理服務，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧姿態評估管理系統

200‧‧‧使用者

1‧‧‧感測元件

11‧‧‧殼體

12‧‧‧感測器

13‧‧‧無線網路模組

14‧‧‧提示模組

2‧‧‧姿態管理伺服器

21‧‧‧伺服端網路模組

22‧‧‧正常姿勢資料庫

23‧‧‧處理單元

3‧‧‧中央伺服器

31‧‧‧伺服端網路模組

32‧‧‧長期姿勢資料庫

33‧‧‧處理單元

Claims (10)

1. 一種姿態評估管理系統，適用於多個使用者的健康管理服務，該姿態評估管理系統包含：多個感測元件，以一對一或多對一的方式分別設置於該等使用者，每一感測元件分別感測所設置之該單一使用者的一作動訊號，該等感測元件分別包括一殼體、一感測器及一無線網路模組，該殼體配帶於對應使用者之肢體，該感測器設於該殼體中且在該使用者產生動作時產生該作動訊號，該無線網路模組設於該殼體中且與該感測器電連接且將該作動訊號向外傳送；多個姿態管理伺服器，每一姿態管理伺服器連結該單一使用者安裝之所有感測元件，並接收該使用者之作動訊號及進行管理服務，該等姿態管理伺服器分別包括一伺服端網路模組、一正常姿勢資料庫，及一處理單元，該伺服端網路模組接收該作動訊號，該處理單元將該作動訊號處理成一待比對資料，並藉由將該待比對資料與該正常姿勢資料庫進行比對，判定該使用者之姿勢是否異常；及一中央伺服器，與該等姿態管理伺服器連結，並對該等姿態管理伺服器及該等感測元件進行管理服務；其中，設置於該單一使用者的多個感測元件的其中二者分別為一用於感測使用者步態的加速度計；當該姿態管理伺服器的處理單元將該等加速度計的作動訊號處理成該待比對資料時，該處理單元是根據一段時間長度內的該等作動訊號，獲得多筆左腳滑行期時間及 多筆分別與該等左腳滑行期時間對應之右腳滑行期時間，且該處理單元根據該等左腳滑行期時間及該等右腳滑行期時間，獲得多筆對稱度，其中，每筆對稱度是彼此對應之左腳滑行期時間與右腳滑行期時間之比值，且該處理單元根據該等對稱度，獲得該待比對資料，其中，該待比對資料包含該等對稱度的一變異數；該正常姿勢資料庫包含一變異數臨界值，該處理單元比對該變異數及該變異數臨界值，當該變異數大於該變異數臨界值，該處理單元判定該使用者之姿勢異常。
2. 如請求項1所述的姿態評估管理系統，其中，該待比對資料還包含該等對稱度的一平均值；該正常姿勢資料庫還包含一平均值上限及一平均值下限，該處理單元還比對該平均值及該平均值上限與該平均值下限，當該平均值大於該平均值上限或小於該平均值下限，該處理單元判定該使用者之姿勢異常。
3. 如請求項1所述的姿態評估管理系統，其中當該遠端伺服器之處理單元判定出該使用者之姿勢異常時，該處理單元產生一緊急聯絡訊息藉由該伺服端網路模組發送給一緊急聯絡人。
4. 如請求項1所述的姿態評估管理系統，其中當遠端該伺服器之處理單元判定出該使用者之姿勢異常時，該處理單元產生一緊急聯絡訊息藉由該伺服端網路模組發送給一醫療機構。
5. 如請求項1所述的姿態評估管理系統，還包含一設於該殼 體內並與該無線網路模組電連接之提示模組，當該伺服器之處理單元判定出該使用者之姿勢異常時，該處理單元產生一提示訊號藉由該伺服端網路模組發送給該無線網路模組，以觸發該提示模組以一預定方式提醒該使用者其姿勢已發生異常。
6. 如請求項1所述的姿態評估管理系統，其中該中央伺服器包括一伺服端網路模組、一長期姿勢資料庫，及一處理單元，該伺服端網路模組接收各該姿態管理伺服器之該待比對資料，該處理單元將該作動訊號處理成一待比對資料，並藉由將該待比對資料與該長期姿勢資料庫進行比對，且提供一變化趨勢資訊。
7. 如請求項6所述的姿態評估管理系統，其中該長期姿勢資料庫為安裝於各該使用者之感測元件回傳提供，並根據一初始欄位劃分儲存。
8. 如請求項6所述的姿態評估管理系統，其中當該變化趨勢資訊顯示為遞增或遞減，該伺服端網路模組發送給一警示訊息至該使用者。
9. 如請求項1所述的姿態評估管理系統，其中每一感測元件藉由感測之動態訊息偵測所設置使用者之肢體是否正常運作，且在偵測結果為否的情況下發送一對應該使用者的異常資訊至與該感測元件連結的姿態管理伺服器，繼而該姿態管理伺服器發送一警示訊息至該使用者及該中央伺服器，待該警示訊息解除後，該姿態管理伺服器回傳一異常排除訊息至該中央伺服器。
10. 如請求項1所述的姿態評估管理系統，其中當該中央伺服器發送一資訊收集通知訊息至一特定姿態管理伺服器，該特定姿態管理伺服器發送該資訊收集通知訊息至與該特定姿態管理伺服器連結的一特定使用者，繼而該特定使用者沿反向途徑發送一反饋資訊至該中央伺服器。