生理量測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種生理量測(cè)裝置，固定于人體手臂上，包括：一電子裝置，內(nèi)部具有一處理器模塊。至少一帶狀體，與電子裝置連接，用以將電子裝置固定于人體手臂上，具有一內(nèi)表面，內(nèi)表面與電子裝置底面同一表面。一第一感測(cè)模塊，設(shè)置于電子裝置底面并電性連接處理器模塊，包括至少一第一光源及至少一第一光傳感器。一第二感測(cè)模塊，設(shè)置于帶狀體內(nèi)表面上并電性連接處理器模塊，包括至少一第二光源及至少一第二光傳感器。本實(shí)用新型的生理量測(cè)裝置能夠突破穿戴式生理量測(cè)裝置共有的通病，使動(dòng)態(tài)量測(cè)的準(zhǔn)確度與靜態(tài)量測(cè)值相當(dāng)，非常適合于運(yùn)動(dòng)下使用。
【專利說(shuō)明】
生理量測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種生理量測(cè)裝置，更具體的是涉及一種光學(xué)式的生理量測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]生理量測(cè)裝置用以記錄光體積變化，以判別心跳次數(shù)，生理量測(cè)裝置是通過(guò)至少一光源以及一光傳感器作用，光體積變化是通過(guò)光傳感器擷取光源照射入身體組織后所反射的光源產(chǎn)生，光體積變化即為一種光源或是多種光源反射后的強(qiáng)度變化，借此來(lái)測(cè)得心跳次數(shù)。
[0003]此種量測(cè)方法具有非侵入性，實(shí)時(shí)性以及高準(zhǔn)確性的特性，因此成為許多運(yùn)動(dòng)者的喜愛(ài)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，使用穿戴式的生理量測(cè)裝置能夠全程記錄生理變化，公開(kāi)運(yùn)動(dòng)者調(diào)控自身的激烈程度，或是做為運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的參考。
[0004]但是在某些劇烈的運(yùn)動(dòng)下，例如跑步或是跳繩，生理量測(cè)裝置會(huì)持續(xù)受到劇烈的晃動(dòng)，使得光傳感器擷取到環(huán)境周圍的光源，造成裝置擷取到周圍環(huán)境光源的聲噪信號(hào)，因跑步或是跳繩會(huì)處于持續(xù)晃動(dòng)的狀態(tài)，造成生理量測(cè)裝置所擷取的光體積變化持續(xù)受到聲噪信號(hào)干擾。
[0005]業(yè)界對(duì)此問(wèn)題均束手無(wú)策，一般是設(shè)計(jì)盡量更貼合身體的固定結(jié)構(gòu)或是遮光結(jié)構(gòu)以防止生理量測(cè)裝置漏光，但是，皮膚屬于柔軟的組織，在劇烈晃動(dòng)下皮膚均會(huì)產(chǎn)生變形，通常遮光結(jié)構(gòu)在烈日下仍會(huì)漏光，且遮光結(jié)構(gòu)使得生理量測(cè)裝置與皮膚接觸的面積增大，造成穿戴舒適度降低，因此，在動(dòng)態(tài)下，仍無(wú)法完全阻隔聲噪信號(hào)產(chǎn)生，此一問(wèn)題為穿戴式生理量測(cè)裝置的共有通病。
[0006]另外，現(xiàn)有的穿戴式生理量測(cè)裝置的光傳感器均設(shè)置于手臂外側(cè)表面上，通常大多數(shù)使用者的手臂外側(cè)表面的皮膚顏色較深，尤其以有色人種特別明顯，在此狀況下，若使用者的手腕皮膚因?yàn)檫^(guò)黑或油亮，若造成光源照射后大部不易穿透皮膚表層或是還未穿透皮膚表層及即遭到反射的情況，通常使所能擷取到的光體積變化變得微弱，生理量測(cè)裝置所量測(cè)的生理信息將會(huì)產(chǎn)生誤差。
[0007]為了提升生理量測(cè)裝置在所述多種狀況下的準(zhǔn)確度，本實(shí)用新型在此公開(kāi)一種生理量測(cè)裝置結(jié)構(gòu)，能夠克服量測(cè)過(guò)程中漏光及膚色所造成的誤差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的是為公開(kāi)一種生理量測(cè)裝置，旨在提升該生理量測(cè)裝置在動(dòng)態(tài)下的準(zhǔn)確度，能夠克服量測(cè)過(guò)程中漏光所造成的誤差。
[0009]為達(dá)成所述目的，本實(shí)用新型公開(kāi)一種生理量測(cè)裝置，固定于人體手臂上，包括:一電子裝置，內(nèi)部具有一處理器模塊；至少一帶狀體，與電子裝置連接，用以將電子裝置固定于人體手臂上，具有一內(nèi)表面，內(nèi)表面與電子裝置底面同一表面；一第一感測(cè)模塊，設(shè)置于電子裝置底面并電性連接處理器模塊，第一感測(cè)模塊靠近人體手臂外側(cè)表面皮膚，包括至少一第一光源及至少一第一光傳感器；一第二感測(cè)模塊，設(shè)置于帶狀體內(nèi)表面上并電性連接處理器模塊，第二感測(cè)模塊靠近人體手臂內(nèi)側(cè)表面皮膚，包括至少一第二光源及至少一第二光傳感器。
[0010]所述第一光傳感器傳送的信號(hào)中包括第一信號(hào)噪聲比，第二光傳感器傳送的信號(hào)中包括第二信號(hào)噪聲比。
[0011]所述第一光傳感器傳送的信號(hào)中包括有第一性能指標(biāo)，第二光傳感器傳送的信號(hào)中包括有第二性能指標(biāo)。
[0012]所述第一光傳感器及第二光傳感器為光電二極管或是光電晶體管。
[0013]所述帶狀體包括一第一帶狀體及一第二帶狀體，分別相對(duì)固定于電子裝置的兩側(cè)。
[0014]所述第一帶狀體及第二帶狀體末端能夠選擇用扣環(huán)、粘扣或折迭扣的結(jié)構(gòu)相互扣入口 ο
[0015]本實(shí)用新型的生理量測(cè)裝置能夠突破穿戴式生理量測(cè)裝置共有的通病，使動(dòng)態(tài)量測(cè)的準(zhǔn)確度與靜態(tài)量測(cè)值相當(dāng)，在激烈運(yùn)動(dòng)下，生理量測(cè)裝置的準(zhǔn)確度并不會(huì)被晃動(dòng)所影響，非常適合于運(yùn)動(dòng)下使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型生理量測(cè)裝置的立體圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型生理量測(cè)裝置的電路方塊圖。
[0018]圖3是圖1所示生理量測(cè)裝置配戴于手臂上的示意圖。
[0019]圖4是本實(shí)用新型生理量測(cè)裝置的一種信號(hào)比對(duì)方法的流程圖。
[0020]圖5是本實(shí)用新型生理量測(cè)裝置的另一種信號(hào)比對(duì)方法的流程圖。
[0021]圖中各附圖標(biāo)記說(shuō)明如下。
[0022]生理量測(cè)裝置I 電子裝置 10
[0023]處理器模塊 11顯示屏12
[0024]帶狀體20內(nèi)表面200
[0025]第一帶狀體 21第二帶狀體 22
[0026]第一感測(cè)模塊30第一光源 31
[0027]第一光傳感器32第二感測(cè)模塊40
[0028]第二光源 41第二光傳感器42。

【具體實(shí)施方式】
[0029]為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成的目的及功效，在此例舉實(shí)施例并配合附圖詳予說(shuō)明。
[0030]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例中，生理量測(cè)裝置I固定于人體手臂上，包括一電子裝置10、至少一帶狀體20、一第一感測(cè)模塊30及一第二感測(cè)模塊40，帶狀體20與電子裝置10連接，用以將電子裝置10固定于人體手臂上，第一感測(cè)模塊30設(shè)置于電子裝置10底面，第二感測(cè)模塊40設(shè)置于帶狀體20上。第一感測(cè)模塊30及第二感測(cè)模塊40用以擷取生理信息。
[0031]所述帶狀體20具有一內(nèi)表面200，內(nèi)表面200與電子裝置10底面同一表面，帶狀體20至少有一部分是由絕緣材料所構(gòu)成，用以將電子裝置10固定于人體上，例如手臂上，實(shí)施例中帶狀體20包括一第一帶狀體21及一第二帶狀體22，分別相對(duì)固定于電子裝置10的兩側(cè)，第一帶狀體21及第二帶狀體22的末端能夠選擇用扣環(huán)、粘扣或折迭扣的結(jié)構(gòu)相互扣合。
[0032]請(qǐng)參閱圖2，電子裝置10內(nèi)部設(shè)置有一處理器模塊11，頂面具有一顯示屏12，所述處理器模塊11電性連接第一感測(cè)模塊30與第二感測(cè)模塊40，用以運(yùn)算第一感測(cè)模塊30及第二感測(cè)模塊40所擷取的生理信息，顯示屏12電性連接處理器模塊11，用以顯示生理信肩、O
[0033]第一感測(cè)模塊30靠近人體手臂外側(cè)表面皮膚，包括至少一第一光源31及至少一第一光傳感器32,第一光源31及第一光傳感器32電性連接處理器模塊11。第二感測(cè)模塊40靠近人體手臂內(nèi)側(cè)表面皮膚，包括至少一第二光源41及至少一第二光傳感器42，第二光源41及第二光傳感器42電性連接處理器模塊11，其中第一光傳感器32及第二光傳感器42可選擇為光電二極管或是光電晶體管。
[0034]請(qǐng)參閱圖3，第一感測(cè)模塊30及第二感測(cè)模塊40分別位于電子裝置10及帶狀體20上且被設(shè)置成使用者在配戴后，第一感測(cè)模塊30與第二感測(cè)模塊40分別位于配戴部位的相對(duì)側(cè)邊，更進(jìn)一步說(shuō)明，當(dāng)用戶將生理量測(cè)裝置I配戴于手臂上時(shí)，第一感測(cè)模塊30面向手臂外側(cè)表面皮膚，第二感測(cè)模塊40面向手臂內(nèi)側(cè)表面皮膚。
[0035]通過(guò)所述的生理量測(cè)裝置I結(jié)構(gòu)，第一感測(cè)模塊30及第二感測(cè)模塊40將貼緊使用者的皮膚，使第一光源31向手臂外側(cè)表面皮膚照射，第一光傳感器32能夠擷取皮膚內(nèi)部所反射的光源，以及使第二光源41向手臂內(nèi)側(cè)表面皮膚照射，使第二光傳感器42能夠擷取皮膚內(nèi)部所反射的光源，并將擷取反射光源的信號(hào)傳送至處理器模塊11。
[0036]當(dāng)光傳感器32、42將信號(hào)輸入處理器模塊11后，處理器模塊11能夠依據(jù)信號(hào)測(cè)得光體積變化、噪聲比以及性能指標(biāo)。其中光體積變化(Photoplethysmography)為血管內(nèi)單位面積下血流量的變化，光體積變化是記錄血液反射光源的情況，當(dāng)血液隨著含氧量不同時(shí)，對(duì)光源的吸收程度也不一樣，心臟收縮時(shí)含氧量會(huì)增加，反之，心臟擴(kuò)張時(shí)含氧量會(huì)減少，因此光傳感器擷取到的光源強(qiáng)度即為光體積變化。
[0037]噪聲比(signal-to-noise rat1)為用來(lái)判別信號(hào)傳輸質(zhì)量的數(shù)值,噪聲比是信號(hào)平均值對(duì)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)偏差的比值，噪聲比越小表示噪聲越大，則信號(hào)準(zhǔn)確度較差，反之，噪聲比越大表示噪聲越少，則信號(hào)準(zhǔn)確度較高。
[0038]性能指標(biāo)(performance index)是心跳波型中交流電壓與直流電壓準(zhǔn)位的差值，性能指標(biāo)越大代表量到的信號(hào)越明顯，則信號(hào)準(zhǔn)確度較高，反之，性能指標(biāo)越小所量到的信號(hào)越不明顯，則信號(hào)準(zhǔn)確度較差。
[0039]因此第一光傳感器32傳送的信號(hào)中包括有第一光體積變化、第一信號(hào)噪聲比及第一性能指標(biāo)，第二光傳感器42傳送的信號(hào)中包括有第二光體積變化、第二信號(hào)噪聲比及第二性能指標(biāo)。
[0040]處理器模塊11能夠借著比對(duì)噪聲比或是性能指標(biāo)得知第一光體積變化或是第二光體積變化何者最為準(zhǔn)確，借以選擇較佳的光體積變化以運(yùn)算出生理信息，其中生理信息包括有心跳率，血氧含量，心率變異性等。
[0041]請(qǐng)參閱圖4，在一具體的處理器模塊11的信號(hào)比對(duì)方法中，包含有一段特定的感測(cè)時(shí)間，感測(cè)時(shí)間為幾秒之間或是幾毫秒之間，在感測(cè)開(kāi)始后:
[0042]首先第一光傳感器32及第二光傳感器42傳送信號(hào)至處理器模塊11。
[0043]接著處理器模塊11通過(guò)比較信號(hào)內(nèi)的第一信號(hào)噪聲比與第二信號(hào)噪聲比，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)噪聲比大于第二信號(hào)噪聲比時(shí)，則處理器模塊11關(guān)閉第二感測(cè)模塊40電源，并運(yùn)算第一光體積變化，或當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)噪聲比小于第二信號(hào)噪聲比時(shí)，則處理器模塊11關(guān)閉第一感測(cè)模塊30電源，并運(yùn)算第二光體積變化，直到所述特定的感測(cè)時(shí)間結(jié)束。
[0044]通過(guò)重復(fù)所述的信號(hào)比對(duì)方法使處理器模塊11能夠運(yùn)算多組連續(xù)時(shí)間的光體積變化，借此獲得較準(zhǔn)確的生理信息。
[0045]請(qǐng)參閱圖5，在另一具體的處理器模塊11的信號(hào)比對(duì)方法中，包含有一段特定的感測(cè)時(shí)間，感測(cè)時(shí)間為幾秒之間或是幾毫秒之間，在感測(cè)開(kāi)始后:
[0046]首先第一光傳感器32及第二光傳感器42傳送信號(hào)至處理器模塊11。
[0047]接著處理器模塊11通過(guò)一默認(rèn)的噪聲比容忍條件比較第一信號(hào)噪聲比。
[0048]然后，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)噪聲比大于噪聲比容忍條件時(shí)，處理器模塊11關(guān)閉第二感測(cè)模塊40電源，并運(yùn)算第一光體積變化，直到所述特定的感測(cè)時(shí)間結(jié)束，或當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)噪聲比小于默認(rèn)條件比較值時(shí)，則處理器模塊11繼續(xù)將第一信號(hào)噪聲比比較第二信號(hào)噪聲比，選擇噪聲比最大的光體積變化做運(yùn)算，且同時(shí)關(guān)閉噪聲比小的感測(cè)模塊，直到所述特定的感測(cè)時(shí)間結(jié)束。
[0049]通過(guò)重復(fù)所述信號(hào)比對(duì)方法使處理器模塊11能夠獲得多段連續(xù)的特定感測(cè)時(shí)間下的光體積變化，借此獲得生理信息。
[0050]所述信號(hào)比對(duì)方法中除了比對(duì)信號(hào)噪聲比，也能夠比對(duì)性能指標(biāo)或著是同時(shí)比對(duì)噪聲比與性能指標(biāo)來(lái)獲得判別的依據(jù)。
[0051]其中所述的噪聲比容忍條件為能夠正確判斷光體積變化的生理數(shù)據(jù)的最小噪聲比值。
[0052]采用所述的信號(hào)比對(duì)方法以及本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)，用戶在配戴生理量測(cè)裝置I過(guò)程中無(wú)論是在奔跑或是激烈運(yùn)動(dòng)下，都能夠正確的選擇合適的傳感器模塊的光體積變化以做運(yùn)算，在配戴生理量測(cè)裝置I的狀態(tài)下，當(dāng)跑步或劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體配戴位置的軟組織彈性變形或是生理量測(cè)裝置I在晃動(dòng)中受到離心力甩動(dòng)時(shí)，會(huì)造成感側(cè)器模塊與皮膚表面產(chǎn)生間隙，此時(shí)環(huán)境的聲噪信號(hào)會(huì)被感側(cè)器模塊擷取到，通常在此狀況時(shí)本實(shí)用新型能夠通過(guò)所述信號(hào)比對(duì)方法使處理器模塊11選擇較準(zhǔn)確的信號(hào)，使生理信息更為準(zhǔn)確。
[0053]以配戴于手臂上晃動(dòng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)谝粋鞲衅髂K30與手臂外側(cè)產(chǎn)生間隙時(shí)會(huì)造成第二傳感器模塊40貼緊手臂內(nèi)測(cè)，當(dāng)?shù)诙鞲衅髂K40與手臂內(nèi)側(cè)產(chǎn)生間隙時(shí)會(huì)造成第一傳感器模塊30貼緊手臂內(nèi)測(cè)，此一現(xiàn)象是因?yàn)樗浯鞯膸铙w20在生理量測(cè)裝置I晃動(dòng)時(shí)為固定長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)，因此若一側(cè)的傳感器模塊與皮膚之間產(chǎn)生間隙，相對(duì)側(cè)的傳感器模塊將會(huì)被帶狀體20拉往皮膚方向靠近，因此使得被拉動(dòng)的傳感器模塊更貼近皮膚。
[0054]或著說(shuō)，當(dāng)手臂激烈的往復(fù)甩動(dòng)時(shí)，第一傳感器模塊30與第二傳感器模塊40因受到自身重力的慣性，會(huì)分別輪流被向外拋甩，通常在拋甩過(guò)程會(huì)輪流將相對(duì)側(cè)的傳感器模塊拉向皮膚表面靠近，因此，若一側(cè)手臂表面皮膚與傳感器模塊產(chǎn)生間隙時(shí)，其相對(duì)側(cè)的傳感器模塊會(huì)更貼近皮膚。
[0055]因傳感器模塊越貼近皮膚，聲噪越小，所量測(cè)的生理信息越準(zhǔn)確，因此由所述動(dòng)作可以知道，在激烈運(yùn)動(dòng)下，生理量測(cè)裝置I的準(zhǔn)確度并不會(huì)被晃動(dòng)所影響。
[0056]在進(jìn)一步說(shuō)明，當(dāng)?shù)谝粋鞲衅髂K30被甩向外側(cè)后，第一傳感器模塊30與皮膚之間產(chǎn)生間隙，則第一傳感器模塊30獲得的信號(hào)的噪聲比/性能指標(biāo)會(huì)減少，因第二傳感器模塊40會(huì)貼緊皮膚，噪聲比/性能指標(biāo)會(huì)增加，故此處理器模塊11通過(guò)處理方法選擇第二傳感器模塊40的光體積變化運(yùn)算，若反之，第二傳感器模塊40與皮膚之間產(chǎn)生間隙，處理器模塊11選擇第一傳感器模塊30的光體積變化運(yùn)算，借此大幅提升了生理信息的準(zhǔn)確度。
[0057]故此，本實(shí)用新型的生理量測(cè)裝置I能夠突破穿戴式生理量測(cè)裝置I共有的通病，使動(dòng)態(tài)量測(cè)的準(zhǔn)確度與靜態(tài)量測(cè)值相當(dāng)，非常適合于運(yùn)動(dòng)下使用。并且，因?yàn)槠つw的顏色不同，光傳感器所擷取到的信號(hào)強(qiáng)度也不相同，若使用者的皮膚因?yàn)檫^(guò)黑或油亮，造成光源照射后大部分不易穿透皮膚表層或是還未穿透皮膚表層及即遭到反射的情況，通常使所能擷取到的光體積變化變得微弱，此一狀況在單一傳感器的生理量測(cè)裝置I上將造成生理信息產(chǎn)生誤差，通常因手臂內(nèi)側(cè)的膚色較外側(cè)淺，本實(shí)用新型仍能夠通過(guò)皮膚內(nèi)側(cè)的第二傳感器模塊40進(jìn)行量測(cè)，提升了生理量測(cè)裝置I實(shí)用性。
[0058]綜上所述，本實(shí)用新型符合專利要件，爰依法提出專利申請(qǐng)。唯，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳可行實(shí)施例，非因此即局限本實(shí)用新型的專利范圍，故舉凡運(yùn)用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所為的等效結(jié)構(gòu)變化，均同理均包含于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，合予陳明。
【權(quán)利要求】
1.一種生理量測(cè)裝置，固定于人體手臂上，其特征在于:包括:一電子裝置，內(nèi)部具有一處理器模塊；至少一帶狀體，與電子裝置連接，用以將電子裝置固定于人體手臂上，具有一內(nèi)表面，內(nèi)表面與電子裝置底面同一表面；一第一感測(cè)模塊，設(shè)置于電子裝置底面并電性連接處理器模塊，第一感測(cè)模塊靠近人體手臂外側(cè)表面皮膚，包括至少一第一光源及至少一第一光傳感器；及一第二感測(cè)模塊，設(shè)置于帶狀體內(nèi)表面上并電性連接處理器模塊，第二感測(cè)模塊靠近人體手臂內(nèi)側(cè)表面皮膚，包括至少一第二光源及至少一第二光傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理量測(cè)裝置，其特征在于:所述第一光傳感器傳送的信號(hào)中包括第一信號(hào)噪聲比，第二光傳感器傳送的信號(hào)中包括第二信號(hào)噪聲比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理量測(cè)裝置，其特征在于:所述第一光傳感器傳送的信號(hào)中包括有第一性能指標(biāo)，第二光傳感器傳送的信號(hào)中包括有第二性能指標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理量測(cè)裝置，其特征在于:所述第一光傳感器及第二光傳感器為光電二極管或是光電晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理量測(cè)裝置，其特征在于:所述帶狀體包括一第一帶狀體及一第二帶狀體，分別相對(duì)固定于電子裝置的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生理量測(cè)裝置，其特征在于:所述第一帶狀體及第二帶狀體末端能夠選擇用扣環(huán)、粘扣或折迭扣的結(jié)構(gòu)相互扣合。
【文檔編號(hào)】A61B5/02GK204016264SQ201420307070
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】李政 申請(qǐng)人:富港電子（東莞）有限公司, 正崴精密工業(yè)股份有限公司