晴時多雲

《科技與創新》貼心科技助銀髮族「趴趴走」

2020/06/30 08:00

工研院開發「全身步態測試系統」,結合「智慧地墊」與「肢體骨架動態分析系統」,評估異常步態風險等級、異常部位分析,協助銀髮族重新邁出人生的步伐。(圖片由工研院提供)

隨心所欲的趴趴走,是樂齡銀髮族的必備要件。但長者受限於體力或疾病,走穩、走遠不再理所當然,甚至會因為曾經跌倒而害怕出門。當外出成為長者最期盼又最恐懼的生活日常,科技人貼心觀察使用者需求,打造出偵測、矯正、扶持的步行科技,協助他們重新邁出人生的步伐。

高齡社會到來,銀髮族的樂齡生活逐漸受到重視,尤其長者的行動能力,更是健康樂活的關鍵。根據國民健康署統計,「跌倒」高居65歲以上事故傷害死亡原因第二位,也是老人失能的主因之一。老人跌倒的原因有很多,疾病、關節退化或藥物都有影響;幸好,根據統計,早期衰弱的患者仍然有2成至2成5機會恢復正常,若能盡早提供協助,就能有效預防老人跌倒失能。

全身步態測試系統  一條龍解決行走問題

如何預防跌倒?從走路步態,即可看出端倪。工研院開發的「全身步態測試系統」,結合「智慧地墊」與「肢體骨架動態分析系統」2項技術,長者不須穿戴任何裝置,只需步行3到4公尺,即可偵測行走時腳底與地面接觸的壓力分布、大小、步行速度、步頻、步幅、人體壓力中心(Center of Pressure;COP)移動軌跡等步態資訊;再輔以獨特的影像融合技術,提供深度視覺感測與立體影像辨識功能,精準辨識受測者足、踝、膝、髖、軀幹、頸、肩、臂和關節的位置與移動,綜合評估受測者的生理年齡、評估異常步態風險等級、異常部位分析。

「全身步態測試系統」可追蹤長者的步態及姿勢變化,早期篩檢出可能衰弱的長輩,一旦發現步態異常便可進一步透過「體適能量測系統」提出個人化的矯正方法,或由專業教練給予運動處方箋進行調整。未來將朝建立國人步態常模,建立跌倒風險模型方向發展,幫助長者早期發現問題,對症下藥。
從步態測試、運動矯正,到量測回饋,一條龍的解決方案看似簡單,研發過程卻不輕鬆。工研院電子與光電系統研究所經理陳長營說,這兩套系統當初開發時,程式語言跟系統介面相差甚遠,團隊成員來自不同單位,但大家各司其職,從使用者角度出發每天腦力激盪,測試系統時,還自己親自下海,模擬帕金森氏症或早衰長者動作,把握每分每秒時間,最後終於成功整合。

研發團隊成員之一的工研院材料與化工研究所李彬州也指出,把工程數據轉化成民眾也懂的內容,以「紅綠燈」方式展現測試結果,就像將原本艱澀難懂的文言文變成圖像符號,讓受測長者一目瞭然地立刻知道自己的身體狀況。

動態足壓量測系統  客製出智慧鞋墊

全身步態測試系統可提供醫療人員判斷長者是否早衰,68年經典品牌-阿瘦皮鞋,也嗅出高齡社會脈動,將細膩心思放在銀髮族身上,與工研院合作共創「動態足壓量測系統」,幫助打造一雙讓人更健康的專屬智慧鞋墊。

「早在2013年,阿瘦皮鞋就將多年來所累積的腳圖全數系統化,建立『足壓大數據資料庫』,堅信唯有將資料累積並分析,才能替『足健康』的夢想鋪下磐石。」阿瘦皮鞋總經理郭欣怡表示,多年來在累積資料庫數據的過程中,發現有足弓塌陷問題的客人愈來愈多,而足弓塌陷好發於中老年人身上,通常是穿不對鞋、行走步態錯誤所造成。

「很多人會覺得,只要鞋子鞋墊是軟的,就是好鞋,這是錯誤觀念!」郭欣怡表示,臺灣人對於選購鞋子的謬誤,時常造成足部健康問題,「穿鞋的目的是為了要支撐、保護腳,因此一雙好鞋必須要能減壓與避震;選錯了鞋,再加上體重、行走姿勢等,足弓塌陷問題就跟著來。」

此外,阿瘦皮鞋也從多年門市經驗中發現,老年人常因為膝蓋、腳踝及足跟常感疼痛,導致行走時不敢用力,反而更容易跌倒,因此郭欣怡開始思考,是否能替銀髮族們做些什麼?

這份貼心的起心動念,讓阿瘦皮鞋找上工研院團隊,展開長達2年的合作開發。在歷經了研究背景的訪談分析、討論,以及雙方反覆測試、問題排除及修正,終於在2018年的春天,開發推出全國首創的「動態足壓量測系統」。

工研院材料與化工研究所經理簡仁德表示:「透過試穿鞋底搭載的85至89個感測器,動態量測足壓分布,演算法可在5秒鐘內完成步態分析。」門市店員可依步態與足壓分布等資訊,建議適合鞋款或客製專屬鞋墊,幫助客人將足壓均勻分散至整個足底,避免壓力過度集中造成不適或受傷,「整個流程,短短數分鐘即可完成。」

一路走來,郭欣怡由衷感謝工研院團隊的積極投入,「為了讓所有門市店員都能輕易上手,工研院團隊花了很多心思在優化操作介面,力求簡單、易懂,就算新手店員也能輕鬆操作,」郭欣怡說,阿瘦皮鞋也延伸這項暖心科技,在全臺156個門市設置這套系統,期待能成為社區地方健康關懷站,做政府足健康照護的幫手。

外骨骼機器人 給銀髮族站起來的力

對於腿腳症狀輕微的老人家,尚能以更換鞋墊的方式找回健康的踏步足跡,然而已經行動不便,甚至得仰賴輔具行走的老年人,又該如何是好呢?

所幸業界已有良方助援。工研院新創公司福寶科技,繼協助脊損傷患站起來的「FREE Walk」外骨骼機器人之後,再接再厲研發出全國第一台協助肌無力患者的外骨骼機器人,透過控制器與馬達動力輔助,讓肌肉日漸無力的銀髮族也能重新站立行走。

福寶科技執行長巫震華表示,早在2012年他就與夥伴們投入研發給脊髓損傷病友的第一代機器人,在工研院機械所機器人領域扎根了10年以上的功力,「當時想幫的不只是脊髓損傷病友,像是中風患者、勞力工作者,外骨骼機器人都能幫上忙,當然銀髮族更是我們的協助對象之一。」

最後一句話講得深情,巫震華在投入外骨骼機器人研究的過程中,原先健康的奶奶身體已經開始退化,走路愈來愈不穩,甚至在一次跌倒骨折之後,變得更不想動、也不敢動,活動範圍愈來愈小,巫震華前去探望時,奶奶心情差、吃不下,直嚷著自己老了不中用。

「當時我已經在開發第一代的機器人,但礙於法規限制,我無法帶回去,只能天天盼望有廠商趕快來技轉成產品,買回去給奶奶使用,」可惜奶奶還沒等到機器人便驟然離世。

巫震華雖滿腹遺憾,但也在痛苦中堅定意志,「不等外面的業者了,我自己來做吧!」2017年福寶科技成為臺灣第一家致力於發展外骨骼仿生科技產品的研發設計公司,在團隊加緊腳步與社會期待之下,創業第一年就取得歐盟ISO 13485認證並通過衛福部食品藥物管理署(TFDA)核可,當年沒能幫助到奶奶的產品,終於要進入量產階段,造福更多人。

阿瘦皮鞋與工研院合作共創「動態足壓量測系統」,幫助客人打造更健康的專屬智慧鞋墊。(圖片由工研院提供)福寶科技為不良於行的銀髮族量身打造重量輕、好穿戴的外骨骼機器人。圖為福寶科技執行長巫震華著裝外骨骼機器人。(圖片由工研院提供)

重量僅1公斤 5分鐘穿戴完成

拿出這款鎖定銀髮族,重量只有1公斤的穿戴型外骨骼機器人,巫震華在短短5分鐘內完成穿戴。他解釋,為了減輕機器人重量、穿戴方便,團隊花費許多心思,「有別於其他類似產品必須黏貼感測器,為了讓民眾好上手,我們以馬達的傳動系統替代感測器,在業界是很大的突破。」

除了減輕重量,福寶也持續收集使用者的回饋。在舒適度上,無論是舒壓墊的選擇、綁帶的方式一改再改,力求讓使用者在戴上去後能分散壓力,以避免壓瘡、褥瘡、微血管破裂以及瘀青現象。

巫震華表示,這台機器人未來朝輔具發展,但同時也是居家運動訓練的好幫手,藉著固定與幫助使用者正確行走、輔助訓練,來達到更好的行走步態姿勢,未來也考慮將此技術應用在長期照護、工業與軍事等產業。「我們最終希望協助老人家慢慢增加肌力,用正確的方式行走,最後讓他們以自己的力量,在無需任何輔具的情況下,回到生活常軌。」

深感行走對銀髮族的重要性,工研院攜手產業,從預防、復健到輔具,為的就是幫助長者在人生下半場,能夠更隨心所欲、自由自在,享受尊嚴與品質兼具的樂齡人生。

(本文轉載自工業技術與資訊月刊)

無論是舒壓墊的選擇、綁帶的方式一改再改,福寶力求讓使用者在戴上外骨骼機器人後能分散壓力,以避免壓瘡、褥瘡、微血管破裂以及瘀青現象。(圖片由工研院提供)

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