CN106175789A - 穿戴式生理状态测量装置 - Google Patents

Abstract

一种穿戴式生理状态测量装置，包括一环形弹性本体、一气囊、一测量模块以及一无线传输模块。环形弹性本体具有一容置空间，其容置气囊、测量模块以及无线传输模块。测量模块具有一驱动单元、一处理单元、一发射单元及一接收单元。于一工作期间，发射单元发射一第一光束及一第二光束，而接收单元接收第一光束及第二光束后产生一回授信号，处理单元接收回授信号并据以产生一测量信号，无线传输模块则接收并传送测量信号。

Description

穿戴式生理状态测量装置

技术领域

本发明关于一种生理状态测量装置，特别关于一种穿戴式生理状态测量装置。

背景技术

血氧浓度测量器又可称为光脉式血氧浓度计，其是用来测量人体血液中氧浓度的含量多寡，也就是用来测量人体血液中血红素带氧能力的一种医疗仪器。

所谓光脉的意思是指此种血氧浓度计不同于抽取动脉血液采样分析的测量方式（抽取动脉血所得的血氧浓度称之为SaO2），而是利用非侵入式的光变调技术，借助两束能够分别被人体血液中的带氧血红素及去氧血红素吸收的特定波长光源，经照射人体血管密集的皮肤组织，再以接受的测量器运算器分析。根据穿透光的强度变化会随带氧血红素及去氧血红素浓度浓淡所调变的物理现象，撷取人体血液中带氧血红素及去氧血红素个别的浓度变化信号，利用光电转换技术取得这两种血红素的电气型态信号。经由脉动测得，光源放射后被脉动组织吸收后传到体积变化描记器呈现波形，经由比例转换或根据血氧浓度的定义公式计算成血氧浓度。

一般而言，目前市面上常见的血氧浓度计是夹指式、夹耳式或鼻式。不论何种型式的血氧浓度计，为方便夹取，通常都是以弹簧夹来固定放射端和接收端。弹簧夹虽可加强固定手指与感应器的位置，但所施加的压力却容易造成伤害，因此不适宜长期连续监测，而血氧浓度计也常用于早产儿的监测，虽然新生儿使用感应器通常为像胶带粘贴式，就是为避免对皮肤伤害，但仍须常更换感应器位置。

另外，目前使用的血氧浓度计也碍于使用弹簧夹固定，而难以设计为可携式，因而无法令有使用需求者能够随时随地进行测量。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种便于携带及使用的穿戴式生理状态测量装置，以令使用者能够随时随地进行测量动作。

为达上述目的，本发明提供一种穿戴式生理状态测量装置包括一环形弹性本体、一气囊、一测量模块以及一无线传输模块。环形弹性本体具有一容置空间。气囊为可挠式中空长条状，其设置于容置空间中，且具有一开孔。测量模块实质设置于环形弹性本体的容置空间中，并具有一驱动单元、一处理单元、一发射单元及一接收单元。其中，处理单元分别与驱动单元及接收单元电性连接，驱动单元分别与发射单元及接收单元电性连接，且部分的发射单元及部分的接收单元外露于环形弹性本体。于一工作期间，发射单元发射一第一光束及一第二光束，而接收单元接收第一光束及第二光束后产生一回授信号，处理单元接收回授信号并据以产生一测量信号。无线传输模块设置于环形弹性本体的容置空间，并与测量模块电性连接以接收并传送测量信号。

依据本发明的一实施例，其中穿戴式生理状态测量装置更包括一充气泵，其设置于容置空间，并具有一气体通孔，其与气囊的开孔连接。充气泵于工作期间，将一气体经由气体通孔通入气囊。

依据本发明的一实施例，其中，气囊的开孔外露于环形弹性本体，而生理状态测量装置包括一充气泵，其具有一气体通孔，其与气囊的开孔连接。充气泵于工作期间，将一气体经由气体通孔通入气囊。

依据本发明的一实施例，其中，测量模块为一血氧测量模块，发射单元包括一第一发光元件及一第二发光元件，而接收单元包括一光接收元件。第一发光元件及第二发光元件分别发射第一光束及第二光束。光接收元件与第一发光元件及第二发光元件对应设置，并接收第一光束及第二光束。

依据本发明的一实施例，其中，第一光束的波长介于650nm至670nm，而第二光束的波长介于900nm至950nm。

依据本发明的一实施例，其中，第一发光元件及第二发光元件分别为一发光二极体，而光接收元件为一光二极体（photo diode）。

依据本发明的一实施例，其中，环形弹性本体具有一外周缘及一内周缘，测量模块的发射单元及接收单元外露于靠近内周缘，且发射单元与接收单元对向设置。

承上所述，本发明的穿戴式生理状态测量装置可配戴于手腕，在其工作期间，可将气囊充气，使得测量模块的发射单元及接收单元紧密贴近手腕皮肤，以达准确测量的功能。在测量之后，其测量结果可透过无线传输模块传输至一主机，或是适合的行动电子装置，以供使用者记录。

附图说明

图1是依据本发明第一实施例的一种穿戴式生理状态测量装置的一组成示意图。

图2是图1沿AA线段的一剖面视图。

图3是本发明第一实施例的穿戴式生理状态测量装置的一电路组成方块图。

图4是依据本发明第二实施例的一种穿戴式生理状态测量装置的一组成示意图。

【主要元件符号说明】

1 穿戴式生理状态测量装置

10、20 环形弹性本体

101、201 容置空间

102 外周缘

103 内周缘

11、21 气囊

111、211 开孔

12、22 测量模块

121、221 发射单元

122、222 接收单元

123、223 驱动单元

124、224 处理单元

13、23 无线传输模块

14、24 充气泵

141、241 气体通孔

CS1 控制信号

DS1~DS4 驱动信号

FB1 回授信号

LB1 第一光束

LB2 第二光束

LE1 第一发光元件

LE2 第二发光元件

MS1 测量信号

RE1 光接收元件。

具体实施方式

以下将通过实施例来解释本发明内容，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。须说明者，以下实施例及图式中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示；且图式中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

请参照图1至图3所示，其中，图2为图1中沿AA线段的一剖面图。依据本发明第一实施例的穿戴式生理状态测量装置1包括一环形弹性本体10、一气囊11、一测量模块12、一无线传输模块13以及一充气泵14。一般而言，本发明的穿戴式生理状态测量装置1为手环形式而配置于使用者的手腕部分，然而在不同的使用方法上，其亦可能配戴于脚踝或颈部，于此并不加以限定。

请同时参照图1及图2所示，环形弹性本体10的材质可为硅胶、橡胶等具有弹性，且对人体皮肤较为无害的材质。环形弹性本体10具有一容置空间101，换言之，环形弹性本体10实质上为一中空的设计。另外，环形弹性本体10具有一外周缘102及一内周缘103，其中内周缘103靠近于使用者的手腕的一侧。

气囊11大致为可挠式中空长条状，其设置于环形弹性本体10的容置空间101中。气囊11具有一开孔111，以使得气体能够进出气囊11。于本实施例中，开口111亦位于环形弹性本体10的容置空间101。

测量模块12实质设置于环形弹性本体10的容置空间101中。于此，所谓的实质设置表示大部分的测量模块12包覆于环形弹性本体10，而有少部分的测量模块12外露于环形弹性本体10。请同时参照图2所示，于本实施例中，测量模块12为一血氧测量模块，其至少具有一发射单元121、一接收单元122、一驱动单元123以及一处理单元124，其中，发射单元121以及接收单元122对向设置，且部分的发射单元121以及部分的接收单元122外露于环形弹性本体10，于此定义外露于环形弹性本体10的发射单元121为一发射部，而外露于环形弹性本体10的接收单元为一接收部。另外，发射部以及接收部分别位于环形弹性本体10的内周缘103，且对向设置。

发射单元121具有一第一发光元件LE1以及一第二发光元件LE2，其分别与驱动单元123电性连接。接收单元122具有一光接收元件RE1，其分别与驱动单元123以及处理单元124电性连接。第一发光元件LE1位于发射部，并受驱动单元123的驱动而发射一第一光束LB1射向光接收元件RE1。第二发光元件LE2亦位于发射部且邻设于第一发光元件LE1，并受驱动单元123的驱动而发射一第二光束LB2射向光接收元件RE1。光接收元件RE1与第一发光元件LE1及第二发光元件LE2对应而位于接收部。光接收元件RE1受驱动单元123的驱动而动作，以接收由第一发光元件LE1及第二发光元件LE2所发射的第一光束LB1及第二光束LB2。光接收元件RE1在接收第一光束LB1及第二光束LB2之后即据以产生一回授信号FB1至处理单元124。

由于作为血氧测量的用途，因此，第一光束LB1及第二光束LB2为能够分别被人体血液中的带氧血红素及去氧血红素吸收的特定波长光源。于本实施例中，第一光束LB1的波长介于650nm至670nm，而第二光束LB2的波长介于900nm至950nm。本实施例较佳的选择，第一光束LB1的波长为约660nm，而第二光束LB2的波长约为940nm。

处理单元124分别与驱动单元123以及光接收元件RE1电性连接。处理单元124在工作期间输出控制信号CS1至驱动单元123，以使驱动单元123分别产生驱动信号DS1、DS2、DS3以驱动第一发光元件LE1、第二发光元件LE2以及光接收元件RE1。于本实施例中，驱动信号DS1及DS2分别驱动第一发光元件LE1及第二发光元件LE2于不同时间先后动作，以使得第一光束LB1及第二光束LB2分时穿过配戴者的手腕，之后再由受驱动信号DS3所驱动的光接收元件RE1分别接收穿过手腕的第一光束LB1及第二光束LB2，而分别产生回授信号FB1并传输至处理单元124。处理单元124在接收回授信号FB1之后，将据以运算而产生一测量信号MS1。

无线传输模块13设置于环形弹性本体10的容置空间101，并与测量模块12的处理单元124电性连接。无线传输模块13接收处理单元124所产生的测量信号MS1，并将其发射至外界，以供对应的主机或行动装置得以接收，并作后续判读或显示用。

充气泵14设置于环形弹性本体10的容置空间101中，并具有一气体通孔141。气体通孔141与气囊11的开孔111连接。充气泵14于工作期间，接收驱动单元123所产生的一驱动信号DS4的驱动，而将一气体经由气体通孔141及气囊11的开孔111而通入气囊11中，使其充气。由于血氧的测量，在紧密贴合的状况下效果较佳，因此，在工作期间先由充气泵14将气体通入气囊11使其充气，并使得测量模块12的发射部及接收部能够紧密贴合待测表面，以达较佳的测量效果。

请再参照图4所示，依据本发明第二实施例的穿戴式生理状态测量装置2包括一环形弹性本体20、一气囊21、一测量模块22、一无线传输模块23以及一充气泵24。

环形弹性本体20具有一容置空间201，气囊21具有一开孔211，测量模块22至少具有一发射单元221、一接收单元222、一驱动单元223以及一处理单元224。

在第二实施例中，与第一实施例不同的是，气囊21虽亦是设置于容置空间201中，然其开孔211外露于环形弹性本体20。充气泵24的一气体通孔241以外接方式而与外露于环形弹性本体20的开孔211连接。于一工作期间，充气泵24则将一气体经由气体通孔241通入气囊21中。

上述实施例的穿戴式生理状态测量装置以血氧测量为例说明，然本领域技术人员，亦可置换或增加一心律测量、一脉搏测量、一血压测量的功能，于此并不加以限定。

综上所述，本发明的穿戴式生理状态测量装置可配戴于手腕、脚踝或颈部，在其工作期间，可将气囊充气，使得测量模块的发射单元及接收单元紧密贴近皮肤，以轻巧可携式的穿戴式概念达准确测量的功效。在测量之后，其测量结果可通过无线传输模块传输至一主机，或是适合的行动电子装置，以供使用者记录。

以上所述者仅为本发明的较佳实施例，自不能以此限制本案的申请专利范围。举凡熟悉本案技艺的人士，爰依本案发明精神所作的等效修饰或变化，皆应包括于申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种穿戴式生理状态测量装置，其特征在于，其包含：

一环形弹性本体，具有一容置空间；

一气囊，为可挠式中空长条状，设置于该容置空间，并具有一开孔；

一测量模块，实质设置于该环形弹性本体的该容置空间，并具有一驱动单元、一处理单元、一发射单元及一接收单元，部分的该发射单元及部分的该接收单元分别外露于该环形弹性本体，于一工作期间，该发射单元受该驱动单元的驱动而发射一第一光束及一第二光束，该接收单元接收该第一光束及该第二光束后产生一回授信号，该处理单元接收该回授信号并据以产生一测量信号；以及

一无线传输模块，设置于该环形弹性本体的该容置空间，并与该测量模块电性连接以接收并传送该测量信号。

2.如权利要求1所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于，更包含：

一充气泵，设置于该容置空间，并具有一气体通孔，其与该气囊的该开孔连接，该充气泵于该工作期间，将一气体经由该气体通孔通入该气囊。

3.如权利要求1所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该气囊的该开孔外露于该环形弹性本体，该生理状态测量装置更包含：

一充气泵，具有一气体通孔，其与该气囊的该开孔连接，该充气泵于该工作期间，将一气体经由该气体通孔通入该气囊。

4.如权利要求1所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该测量模块为一血氧测量模块。

5.如权利要求4所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该发射单元包含：

一第一发光元件，发射该第一光束；以及

一第二发光元件，邻设于该第一发光元件，并发射该第二光束。

6.如权利要求5所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该接收单元包含：

一光接收元件，与该第一发光元件及该第二发光元件对应设置，并接收该第一光束及该第二光束。

7.如权利要求5所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该第一光束的波长介于650nm至670nm，该第二光束的波长介于900nm至950nm。

8.如权利要求5所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该第一发光元件及该第二发光元件分别为一发光二极体，而该光接收元件为一光二极体。

9.如权利要求1所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该环形弹性本体具有一外周缘及一内周缘，该测量模块的该发射单元及该接收单元外露于靠近该内周缘。

10.如权利要求9所述的穿戴式生理状态测量装置，其特征在于：该发射单元与该接收单元对向设置。