CN103860155B - 生理测量系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生理测量系统。该系统包含感测装置及信号处理装置。该感测装置包含第一天线、第二天线、第一脉冲信号产生器、第二脉冲信号产生器、第一脉冲信号接收器、第二脉冲信号接收器以及第一无线模块。该信号处理装置还包含第二无线模块及微控制器，该微控制器具有算法。该第一无线模块及该第二无线模块通过无线通信协议进行电性数据交换。

Description

生理测量系统及其方法

技术领域

本发明是有关于一种生理测量系统及其方法。

背景技术

在现今血压测量装置，袖套(Cuff)及听诊器被广泛地应用于测量动脉的收缩压及舒张压。

因此，该袖套需被充气及消气并以非直接的方式测量非连续性的血压。然而，当测量连续性血压时，该袖套需被正确地设置并施以重复性地充气及放气而造成使用者极大的不便，进而导致无法有效及正确地获得血压数据。

因此，本发明揭示一种生理测量系统及其方法。

发明内容

本发明的一实施例揭示一种生理测量系统，该系统包含感测装置。其中该感测装置包含第一天线、第二天线、第一脉冲信号产生器、第二脉冲信号产生器、第一脉冲信号接收器、第二脉冲信号接收器以及第一无线模块。

该第一天线经设置以发射多个第一辐射脉冲信号及接收多个第一散(Scattered)脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作及其中第一散脉冲信号为当第一辐射信号碰到动脉的第一测量点的反射信号。

该第二天线经设置以发射多个第二辐射脉冲信号及接收多个第二散(Scattered)脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作及其中第二散脉冲信号为当第二辐射信号碰到该动脉的第二测量点的反射信号，其中该第一测量点及该第二测量点相距距离。

该第一脉冲信号产生器经设置以产生该些第一辐射脉冲信号至该第一天线，该第二脉冲信号产生器经设置以产生该些第二辐射脉冲信号至该第二天线，该第一脉冲信号接收器经设置以接收来自该第一天线的该些第一散脉冲信号，该第二脉冲信号接收器经设置以接收来自该第二天线的该些第二散脉冲信号。

本发明的一实施例揭示一种生理测量系统，该系统包含感测装置以及第一无线模块。该感测装置包含第一天线、第二天线、脉冲信号产生器以及脉冲信号接收器。

该第一天线经设置以发射多个第一辐射脉冲信号及接收多个第一散(Scattered)脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作，其中第一散脉冲信号为当第一辐射信号碰到动脉的第一测量点的反射信号。

该第二天线经设置以发射多个第二辐射脉冲信号及接收多个第二散(Scattered)脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作及其中第二散脉冲信号为当第二辐射信号碰到该动脉的第二测量点的反射信号。其中该第一测量点及该第二测量点相距距离。

该脉冲信号产生器，经设置以产生该些第一辐射脉冲信号至该第一天线及该第二辐射脉冲信号至该第二天线。

该脉冲信号接收器，经设置以接收来自该第一天线的该些第一散脉冲信号及接收来自该第二天线的该些第二散脉冲信号。

本发明的一实施例揭示一种通过一种生理测量系统的一信号处理装置执行的方法，包含：计算第一脉冲波峰与第二脉冲波峰间的脉冲时间差异；计算脉波速度；以及计算动脉的收缩压及舒张压；该第一脉冲波峰及该第二脉冲波峰由感测装置所产生；该感测装置发射多个第一辐射脉冲信号至该动脉的第一测量点及接收由该动脉的该第一测量点反射的多个第一散脉冲信号，该发射动作及该接收动作为交替动作；以及该感测装置发射多个第二辐射脉冲信号至该动脉的第二测量点及接收该第二测量点反射的多个第二散脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作。

上文已经概略地叙述本发明的技术特征，以使下文的本发明详细描述得以获得较好了解。构成本发明的权利要求的其它技术特征将描述于下文。

本发明所属技术领域中普通技术人员应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而相当轻易地予以修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中普通技术人员也应可了解，这类等同替换并无法脱离权利要求所提出的本发明的精神和范围。

附图说明

图1显示本发明一实施例的一感测装置示意图；

图2显示本发明一实施例的一种生理测量系统的示意图；

图3显示本发明一实施例的一种生理测量系统的细部电路示意图；

图4显示本发明一实施例的一种生理测量系统的详细电路示意图；

图5显示辐射脉冲信号及散脉冲信号的时间差异示意图；

图6显示本发明一实施例的该第一脉冲波峰及第二脉冲波峰的波型示意图；及

图7显示本发明一实施例的一种通过一种生理测量系统的一信号处理装置执行的方法的流程示意图。

【主要元件符号说明】

10感测装置；

13第一天线；

15第二天线；

20生理测量系统；

21信号处理装置；

22第一辐射脉冲信号；

23第一测量点；

24第二辐射脉冲信号；

25第二测量点；

26第一散脉冲信号；

27动脉；

28第二散脉冲信号；

31微控制器；

311计算单元；

32第一脉冲信号接收器；

321第一脉冲信号接收模块；

323第一脉冲信号解调模块；

325第一脉冲信号滤波及放大模块；

33第二无线模块；

34第二脉冲信号接收器；

341第二脉冲信号接收模块；

343第二脉冲信号解调模块；

345第一脉冲信号滤波及放大模块；

41脉冲信号产生器；

42脉冲信号调制模块；

43脉冲信号接收器；

44脉冲信号传送模块；

45脉冲信号接收模块；

46脉冲信号滤波及放大模块；

48解调模块；

S701～S709步骤。

具体实施方式

图1显示本发明一实施例的感测装置10示意图。如图1所示，该感测装置10包含第一天线13及第二天线15，其中该第一天线13经设置以位于该感测装置10的一端及该第二天线15经设置以位于该感测装置10的相反于该端的另一端。在其他实施例中，该第一天线13及该第二天线15的位置并非仅限于两相反方向的端点。

图2显示本发明一实施例的一种生理测量系统20的示意图。如图2所示，该生理测量系统包含信号处理装置21及该感测装置10。图2所示为一非接触式实施例。然而，在其他实施例中，本发明并不限于非接触式的应用。

该信号处理装置21经由无线通信协议与该感测装置10进行电性数据交换，该无线通信协议包含蓝牙通信协议。此外，回到图2，该第一天线经设置以发射多个第一辐射脉冲信号22及接收多个第一散(Scattered)脉冲信号26，其中该发射动作及该接收动作为交替动作，其中第一散脉冲信号26为当第一辐射信号22碰到动脉27的第一测量点23的反射信号。在本发明一实施例中，该信号处理装置21包含桌面计算机或可携式电子装置。

该第二天线15经设置以发射多个第二辐射脉冲信号24及接收多个第二散脉冲信号28，其中该发射动作及该接收动作为交替动作，其中第二散脉冲信号28为当第二辐射信号24碰到该动脉27的第二测量点25的反射信号。

该第一测量点23与该第二测量点25相距距离D，在本发明一实施例中，该些辐射脉冲信号包含多个5纳秒辐射脉冲信号。

图3显示本发明一实施例的一种生理测量系统的细部电路示意图。如图3所示，该信号处理装置21还包含第二无线模块33、微控制器31及信号显示器35。

该微控制器31包含计算单元311。该感测装置10还包含该第一天线13、该第二天线15、第一脉冲信号接收器32、第二脉冲信号接收器34、第一脉冲信号产生器36、第二脉冲信号产生器38及第一无线模块37。

该第一脉冲信号接收器32包含第一脉冲信号接收模块321、第一脉冲信号解调模块323及第一脉冲信号滤波及放大模块325。

该第二脉冲信号接收器34包含第二脉冲信号接收模块341、第二脉冲信号解调模块343及第一脉冲信号滤波及放大模块345。

该第一脉冲信号产生器36包含第一脉冲信号调制模块361及第一脉冲信号传送模块363。该第二脉冲信号产生器38包含第一脉冲信号调制模块381及第二脉冲信号传送模块383。

回到图2，该第一脉冲信号产生器36经设置依据来自该信号处理装置21且经由该第一无线模块37的第一辐射脉冲信号的产生指令以产生该些第一辐射脉冲信号22至该第一天线13。该第二脉冲信号产生器38经设置依据来自该信号处理装置21且经由该第一无线模块37的第二辐射脉冲信号的产生指令以产生该些第二辐射脉冲信号24至该第二天线15。

该些第一辐射信号22经由该第一脉冲信号调制模块361调制后再被传送至该第一脉冲信号传送模块363。该些第二辐射信号24经由该第二脉冲信号调制模块381调制后再被传送至该第一脉冲信号传送模块383。

此外，来自该第一脉冲信号接收模块321的该些第一散脉冲信号26于经由该第一无线模块37被传送至该信号处理装置21前，该些第一散脉冲信号26是通过该第一解调模块323解调并通过该第一脉冲信号滤波及放大模块325滤波及放大。

此外，来自该第二脉冲信号接收模块341的该些第二散脉冲信号28在经由该第一无线模块37被传送至该信号处理装置21前，该些第二散脉冲信号28是通过该第二解调模块343解调并通过该第二脉冲信号滤波及放大模块345滤波及放大。

图4显示本发明一实施例的一种生理测量系统的详细电路示意图。相比于图3，该生理测量系统包含脉冲信号产生器41及脉冲信号接收器43。

如图4所示，该脉冲信号产生器41还包含脉冲信号调制模块42及脉冲信号传送模块44，该脉冲信号接收器43还包含脉冲信号接收模块45、脉冲信号解调模块48及脉冲信号滤波及放大模块46。

该脉冲信号产生器41经设置依据经由依据来自该信号处理装置21且经由该第一无线模块37的第一辐射脉冲信号22及第二辐射脉冲信号24的产生指令以产生该些第一辐射脉冲信号22及该些第二辐射脉冲信号24至该第一天线13及该第二天线15。该些第一辐射脉冲信号22及该些第二辐射脉冲信号24通过该调制模块以调制后，再被传送至该传送模块44。

此外，来自该脉冲接收模块45的该些第一散脉冲信号26及该些第二散脉冲信号28分别经由该第一无线模块37传送至该信号处理模块21之前，通过该解调模块48以解调，再通过该脉冲信号滤波及放大模块46以滤波及放大。

此外，在该些第一散脉冲信号26及该些第二散脉冲信号28被传送至该信号处理装置21之后，该计算单元311应用其具有的算法以执行多个计算以产生该动脉27的收缩压及舒张压。

又，每一该些第一辐射脉冲信号22及每一该些第一散脉冲信号26间具有第一时间差异。该第一时间差异经由下列公式计算而得：

第一时间差异＝该第一散脉冲信号的接收时间-该第一辐射脉冲信号的发射时间

每一该些第二辐射脉冲信号24及每一该些第二散脉冲信号28间具有第二时间差异。该第二时间差异经由下列公式计算而得：

第二时间差异＝该第二散脉冲信号的接收时间-该第二辐射脉冲信号的发射时间

图5显示辐射脉冲信号及散脉冲信号的时间差异示意图。如图5所示，当时间差异t₂大于时间差异t₁时，脉冲波峰将被产生，其中该时间差异t₁为该时间差异t₂之前一次时间差异。

图6显示本发明一实施例的该第一脉冲波峰及第二脉冲波峰的波型示意图。如图6所示，该第一脉冲波峰及该第二脉冲波峰间的脉冲时间差异经由下列公式计算而得：

脉冲时间差异＝该第二脉冲波峰的产生时间-该第一脉冲波峰产生时间

因此，脉波波速经由下列公式计算而得：

脉波速度(PulseWaveVelocity，PWV)＝该第一测量点与该第二测量点间的距离D/该脉冲时间差异

在本实施例中，该距离D的范围为，例如：1至10厘米。

此外，该动脉27的收缩压及舒张压的步骤是通过下列公式达成：

BP_Sys＝a₁xPWV+b₁；以及

BP_Dia＝a₂xPWV+b₂；

其中该PWV为该动脉27的该第一测量点与第二测量点间的脉波速度，该BP_Sys为该动脉27的该收缩压，该BP_Dia为该动脉27的该舒张压。其中该a₁及该a₂为该脉波速度的权重系数，该b₁及该b₂为线性权重系数。

因此，图7显示本发明一实施例的一种通过一种生理测量系统的一信号处理装置执行的方法的流程示意图。如图7所示，在步骤S701，通过第一天线发射多个第一辐射脉冲信号至动脉的第一测量点及接收由该动脉的该第一测量点反射的多个第一散脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作。

在步骤S702，通过第二天线发射多个第二辐射脉冲信号至该动脉的第二测量点及接收该第二测量点反射的多个第二散脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作。

在步骤S703，第一脉冲波峰被产生及在步骤S704，第二脉冲波峰被产生。在步骤S705，计算第一脉冲波峰与第二脉冲波峰间的脉冲时间差异，该脉冲时间差异经由下列计算公式而得：

脉冲时间差异＝该第二脉冲波峰的产生时间-该第一脉冲波峰产生时间

在步骤S707，计算脉波速度，该脉波速度经由下列公式计算而得：

脉波速度(PulseWaveVelocity，PWV)＝该第一测量点与该第二测量点间的距离D/该脉冲时间差异

其中该距离D的范围为1至10厘米。

在步骤S709，计算动脉的收缩压及舒张压，该动脉的该收缩压及该舒张压的步骤是通过下列公式达成：

BP_Sys＝a₁xPWV+b₁；以及

BP_Dia＝a₂xPWV+b₂；

其中该PWV为该动脉的该第一测量点与第二测量点间的脉波速度，该BP_Sys为该动脉的该收缩压，该BP_Dia为该动脉的该舒张压。其中该a₁及该a₂为该脉波速度的权重系数，该b₁及该b₂为线性权重系数。

此外，在步骤S701，该发射多个第一辐射脉冲信号至该动脉的第一测量点及接收由该动脉的该第一测量点反射的多个第一散脉冲信号的步骤还包含取得多个第一时间差异，每一该些第一时间差异经由下列计算公式计算而得：

第一时间差异＝该第一散脉冲信号的接收时间-该第一辐射脉冲信号的发射时间

在步骤S702，该发射多个第二辐射脉冲信号至该动脉的第二测量点及接收由该动脉的该第二测量点反射的多个第二散脉冲信号的步骤还包含取得多个第二时间差异，每一该些第二时间差异经由下列计算公式计算而得：

第二时间差异＝该第二散脉冲信号的接收时间-该第二辐射脉冲信号的发射时间

在步骤S703，当第一时间差异大于前一个第一时间差异时，产生该第一脉冲波峰，在步骤S704，当第二时间差异大于前一个第二时间差异时，产生该第二脉冲波峰。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而本发明所属技术领域中普通技术人员应了解，在不背离权利要求所界定的本发明精神和范围内，本发明的教导及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代，或者采用上述二种方式的组合。

此外，本发明的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中普通技术人员应了解，基于本发明教导及揭示工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本发明实施例揭示的内容以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，也可使用于本发明。因此，权利要求用以涵盖用以此类工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。

Claims (10)

1.一种生理测量系统，其特征在于，该系统包含：感测装置和信号处理装置，其中：

该感测装置包含：

第一天线，用于发射多个第一辐射脉冲信号及接收多个第一脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作，其中第一脉冲信号为当第一辐射信号碰到动脉的第一测量点的反射信号；

第二天线，用于发射多个第二辐射脉冲信号及接收多个第二脉冲信号，其中该发射动作及该接收动作为交替动作及其中第二脉冲信号为当第二辐射信号碰到该动脉的第二测量点的反射信号；其中该第一测量点及该第二测量点相距一距离；

脉冲信号产生器，用于产生该些第一辐射脉冲信号至该第一天线及该些第二辐射脉冲信号至该第二天线；

脉冲信号接收器，用于接收来自该第一天线的该些第一脉冲信号及接收来自该第二天线的该些第二脉冲信号；以及

第一无线模块；以及

该信号处理装置包含：

第二无线模块，所述第一无线模块经由无线通信协议与该第二无线模块进行电性数据交换；以及

微控制器，其具有计算单元，其中该计算单元具有算法，该算法包含下列公式：

BP_Sys＝a₁xPWV+b₁；以及

BP_Dia＝a₂xPWV+b₂；

其中该PWV为该动脉的该第一测量点与第二测量点间的脉波速度，该BP_Sys为该动脉的收缩压，该BP_Dia为该动脉的舒张压；以及

其中该a₁及该a₂为该脉波速度的权重系数，该b₁及该b₂为线性权重系数。

2.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该些第一辐射脉冲信号包含多个5纳秒辐射脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该些第二辐射脉冲信号包含多个5纳秒辐射脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该无线通信协议包含蓝牙通信协议。

5.根据权利要求4所述的生理测量系统，其中该信号处理装置包含桌面计算机及可携式电子装置。

6.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该信号处理装置还包含信号显示器。

7.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该脉冲信号产生器还包含：

脉冲信号调制模块；以及

脉冲信号传送模块。

8.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该脉冲信号接收器还包含：

脉冲信号接收模块；

脉冲信号解调模块；以及

脉冲信号滤波及放大模块。

9.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该距离为1至10厘米。

10.根据权利要求1所述的生理测量系统，其中该第一天线位于该感测装置的一端及该第二天线位于该感测装置的相对应于该端的另一端。