CN206026321U - 穿戴式生理量测仪 - Google Patents
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Abstract
一种穿戴式生理量测仪，包含彼此之间未以实体线路或电线连接且以无线传输方式通讯的一体带模块与一肢带模块。体带模块用以耦合至一使用者之一躯体且用以撷取一心电讯号之一R峰时刻。肢带模块系用以耦合至该使用者之四肢中的至少一肢且用以撷取一血管容积脉波讯号之一波峰时刻。该穿戴式生理量测仪系用以由该心电讯号之该R峰时刻与该血管容积脉波讯号之该波峰时刻产生一脉波传导时间数据。
Description
技术领域
本实用新型系关于穿戴式生理量测仪，尤其是实时量测用之穿戴式血压仪。
背景技术
连续非侵入式血压(continuous non-invasive blood pressure,CNIBP)的基本原理详述于Peter等人2014年发表于IRBM的“A review of methods for non-invasiveand continuous blood pressure monitoring:Pulse transit time method ispromising？”，目前较常用的方法是量取脉波传导时间(pulse transit time,PTT)，即脉波从左心室出发(以心电图(Electrocardiograph,ECG)的R峰代表心室挤出血液，即脉波从心室出发的时刻，心电图在体内的传导速度为光速)，传递到肢体末端的时间(由压力式(tonometry)、电阻抗式(impedance)或光式(photo)血管容积计(plethysmograph)，观察脉波再取其波峰，即为脉波到达肢末的时刻)。由脉波传导时间配合受测者本身的血流动力学参数(例如血管弹性、血液黏稠性等，见美国专利5865755A)，即可推估连续非侵入式血压。但这些血流动力学参数不容易直接量测，所以在实际上会先以传统之压脉带型非侵入式血压计(cuff-type non-invasive blood pressure meter,NIBP)与脉波传导时间方法同时量测血压，比对两者以取得相关的血流动力学参数作为校正基准，此后即可在一段时间(例如两小时)之内利用脉波传导时间推估连续非侵入式血压。然而，更长时间之后，血流动力学参数会因人体的排汗排尿或环境的温湿度等因素而显著改变，此时就需要再用传统之非侵入式血压计进行校准，才能维持准确性。
为了让使用者能在正常生活作息中还能进行连续血压量测，而不致于被血压计限制行动，非侵入式连续血压量测仪最好是能穿戴在身上。例如Sotera Wireless公司的一系列美国专利(如US 8,475,370B2与US 8,364,250B2)揭露一 种技术，此技术涉及在胸部贴三个电极取得心电图讯号的R峰(即脉波从心室出发的时刻)，经由电线越过左肩再接到绑在左小臂的主机，再由戴在左手姆指处之发光二极管及光传感器获得光血管容积脉波之波峰(代表脉波传递到姆指的时刻)，以两者之时间(即为脉波传递时间)估算连续非侵入式血压。此专利另具有一传统型非侵入式血压计绑在上臂供校准之用，校准后即可取下，以免使用者受束缚或不舒适。此专利已商品化成名为ViSi Mobile Monitoring System的商品并获美国食品药物管理局(USFDA)K130709号上市许可。然而，该技术涉及将电极贴在特定位置以取得心电图，这对一般人而言非但不舒适也有技术上的困难度，故须由医护人员操作。因此，美国食品药物管理局仅准许此产品用于医疗院所，且需经医师处方。SoteraWireless公司另有美国专利US 7993275B2，所揭露之手持式装置系藉由双手取得心电图及两个光血管容积脉波，计算得两个脉波传导时间以增加准确度。
Triage Wireless公司之美国专利US 7,481,772B2揭露一种传感器，此传感器的贴片上有两个电极以撷取心电图的R峰，还有一发光二极管及感光二极管以撷取光血管容积脉波，以两者之时间估算连续非侵入式血压。此传感器架构之利弊与US 8,369,936B2类似，其R峰讯号小且易受干扰，而且贴电极在身上很不舒适。
Triage Wireless公司之美国专利公开案US 2008/0,221,461揭露一种血压量测方法，其不用压脉袋但用两个电极取心电讯号、并用两个光学或压力式之血管容积传感器获得脉波讯号，计算得脉波传导时间，并由两个脉波讯号做微分及其他运算，以求得血压。但它必须在同一肢佩戴两个血管容积传感器，并不舒适。
微软公司之美国专利公开案US 2014/0,249,398揭露一种利用手机计算脉波传导时间的方法，其藉由装置在手机上的两个电极由双手取得心电讯号，并且利用手机上的摄影机由瞳孔取得脉波讯号，以此两者之时间作为脉波传导时间。
三星公司之美国专利US 7,896,811B2揭露一种可携式手持装置，其藉由安装在手机上的电极及压力式血管容积传感器，同时获得心电图与脉波。然而，用户手持此装置时，双手便不能同时进行其他工作。
综合上述，现有技术大多是在同一装置中有线连接心电图电极和血管容积传感器，但这样做势必要拉长电线在身上，牺牲了穿戴式系统不可或缺的舒适性，让使用者难以接受。目前技术尚未能提出足够舒适、且操作方便的穿戴式脉波传导时间量测装置，供高血压或中风之已确诊或高危险群病患长期使用，以实时并连续地获得生理讯息。
发明内容
本实用新型之目的在于提供一种穿戴式生理量测仪，其包含彼此之间未以实体线路或电线连接且以无线传输方式通讯的一体带模块与一肢带模块。体带模块系用以耦合至一使用者之一躯体且用以撷取一心电讯号之一R峰时刻。肢带模块系用以耦合至该使用者之四肢中的至少一肢且用以撷取一血管容积脉波讯号之一波峰时刻。该穿戴式生理量测仪系用以由该心电讯号之该R峰时刻与该血管容积脉波讯号之该波峰时刻产生一脉波传导时间数据。
根据本实用新型之一实施例，该穿戴式生理量测仪之该体带模块或该肢带模块系用以经由一无线传输方式传送该脉波传导时间数据至一资通讯装置。
本实用新型之目的亦在于提供一种脉波传导时间数据之获得方法，其包含一提供步骤、一R峰时刻撷取步骤、一波峰时刻撷取步骤、及一脉波传导时间数据之产生步骤。该提供步骤提供一穿戴式生理量测仪，此穿戴式生理量测仪包含用以耦合至一使用者之一躯体的一体带模块及用以耦合至该使用者之四肢中至少一肢的一肢带膜组，该体带模块与该肢带模块之间并无实体线路或电线连接且系以一无线传输方式通讯。该R峰时刻撷取步骤利用该体带模块撷取一心电讯号之一R峰时刻。该波峰时刻撷取步骤利用该肢带膜组撷取一血管容积脉波讯号之一波峰时刻。在该脉波传导时间数据之产生步骤中，该穿戴式生理量测仪根据该心电讯号之该R峰时刻及该血管容积脉波讯号之该波峰时刻产生该脉波传导时间数据。
为让本实用新型的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图式，作详细说明如下。需注意的是，所附图式中的各组件仅是示意，并未按照各组件的实际比例进行绘示。
附图说明
图1概略显示根据本实用新型一实施例之穿戴式生理量测仪及此量测仪无线通信之一态样。
图2显示根据本实用新型一实施例之穿戴式生理量测仪中的一体电路的细部架构。
图3-1显示根据本实用新型一实施例之穿戴式生理量测仪中的一肢电路的细部架构。
图3-2显示根据本实用新型另一实施例之穿戴式生理量测仪中的一肢电路的细部架构。
图3-3显示根据本实用新型另一实施例之穿戴式生理量测仪中的一肢电路的细部架构。
图4显示根据本实用新型一实施例之体带模块之多个态样。
图5显示图4之一体带模块的概略俯视图。
图6显示图4之一体带模块的概略背面视图。
图7-1显示根据本实用新型一实施例之电极与体束带耦合前之状态侧视图。
图7-2显示根据本实用新型一实施例之电极与体束带耦合后之状态侧视图。
图8显示根据本实用新型另一实施例之电极与体束带施用于人体时的状态侧视图。
具体实施方式
下面将详细地说明本实用新型的较佳实施例，举凡本中所述的组件、组件子部、结构、材料、配置等皆可不依说明的顺序或所属的实施例而任意搭配成新的实施例，此些实施例当属本实用新型之范畴。
本实用新型的实施例及图示众多，为了避免混淆，类似的组件是以相同或相似的标号示之；为避免画面过度复杂及混乱，重复的组件仅标示一处，他处则以此类推。
本实用新型之穿戴式生理量测仪使用易穿戴且舒适的体带模块(含心电图电极)及肢带模块(含血管容积传感器)，体带模块与肢带模块之间并无实体线路或电线连接而以无线传输取得脉波传导时间数据以推估连续非侵入式血压，因此相较于既不舒适又不易穿戴的现行技术架构，本实用新型之穿戴式生理量测仪能在完全不妨碍睡眠和日常生活的情况下进行非侵入式连续生理监测。此外，本实用新型更包含其他传感器，可排除身体运动干扰，并在血液动力学参数大幅改变时，提醒使用者再进行校准，以维持测量的准确度。
现参考图1至图6。图1概略显示根据本实用新型一实施例之穿戴式生理量测仪1000及此量测仪无线通信之一态样。图2显示根据本实用新型一实施例之穿戴式生理量测仪1000中的一体电路520的细部架构。图3-1、3-2及3-3显示根据本实用新型一实施例之穿戴式生理量测仪1000中的肢电路620的细部架构。图4显示根据本实用新型一实施例之体带模块之多个态样。图5显示图4之一体带模块的概略俯视图。图6显示图4之一体带模块的概略背面视图。如图1所示，穿戴式生理量测仪1000包含一体带模块500和一肢带模块600。体带模块500包含一体束带510及一体电路520，体束带510例如是图1所示之松紧腰带、皮带、或任何可固定至身体的支撑件例如图4所示之内裤、胸罩或项圈。体束带510上有两个固定或可拆卸的电极530与540，以便如图4、5、6所示分别接触穿戴者的腹部(如图1与图4所示)、胸部(如图4所示)或颈部(如图5、6所示)位于心脏左右两侧的表皮皮肤。图4显示穿戴者之全身正面，由正面视图可见穿戴在颈部的电极530与540，但由于穿戴在颈部的体电路520系位于身体背面，故以虚线代表其不可见之状态。图5为用以例示图4中穿戴于颈部之体带模块的头肩俯视图，由于颈部被头遮蔽，故以细虚线代表其不可见之状态。在图5中，以细虚线代表例如以略具弹性之塑料制成并呈C型夹持颈部的体束带510，以粗虚线代表依附于体束带510上的体电路520，而体束带之两端分别设有电极530与540。图6显示穿戴者之颈部背面，可见夹在颈部的体束带510及依附其上的体电路520，但看不到两端的电极530与540。
电极530与540可以各种方式与体束带耦合。现参考图7-1、7-2与图8。图7-1与7-2分别显示根据本实用新型一实施例之电极530、540与体束带510耦合前、后之状态侧视图。图8显示根据本实用新型另一实施例之电极530、540 与体束带510施用于人体时的状态侧视图。对于电极530与540系固定至体束带510的情况而言，电极530及540的主体可以是纺织产业习用的叉爪按扣(prong snap button)，由上下两片金属533、534组成，未固定之前其侧视图系如图7-1所示。贴近人体的金属533具有尖爪以刺穿体束带510并与金属534衔合，金属534之中心有一凸型空腔535作为按扣的公头并可容纳533的尖爪。当欲将金属530及540安装至体束带510时，使金属533与534压迫靠近让凸型空腔535得以将尖爪挤到旁边，如此一来533与534紧密衔合并紧夹住体束带510，其侧视图系如图7-2所示。如图8所示，凸型空腔535系供按扣母座522扣夹并且电耦合，电极540及530与身体接触的一面，较佳地镀上一层银和氯化银(Ag/AgCl)，以便有较稳定的化学电位，才可取得高质量之心电讯号。
在电极530与540为可拆卸式的情况中，两者可以是导电材质的公型按扣，其侧视呈一U型，如图8所示。按扣夹在体束带侧(例如内裤或胸罩)，按扣一侧的平坦面系用以与皮肤相接触，仿上述镀上一层银和氯化银。按扣另一侧的公头系用以与体电路520末端的按扣母座522电耦合。更具体而言，电极530之公头系用以与体电路520突伸之按扣母座522电耦合，电极540之公头(图未示)系用以与体电路520突伸之按扣母座(图未示)电耦合。电极540及530之公头例如与医院习用之生理电极相匹配，以便在必要时能使用医院习用之生理监视器。系于腰部或胸部之体束带510可为用可伸缩布料(例如含Spandex之布料，商品名Lycra)制成之松紧腰带，即可直接投入洗衣机洗涤，既兼顾穿戴之舒适性，又可安置电极530与540及体电路520于穿戴者躯体。体束带510亦可为经改造或加工之普通皮带，方便穿戴者外出或工作时使用。对于安置于腹部的电极530和540，若距离太近，则取得心电图之振幅会太小而难以辨识R峰。本实用新型以体型中等(身高约160cm)之成年人测试，置于腹部之电极540及530距离在10cm以上，可得振幅达0.3mV之清晰心电图，足以辨识R峰。10cm之距离也适用于电极530及540分别置于女用胸罩之中央与左侧，如图4所示，如此同一体电路可适用于腹部及胸部。
用于颈部之体束带510可为用塑料制成之C型夹，如图5、6所示，电极530与540置于两端，由体束带510略施压力在穿戴者的颈部左右两侧。用于颈部之体束带510以C型夹实施之目的有二：一是其他人由正面仅能看到C型夹的 一小部份，无损于穿戴者之美观；二是C型夹容易自颈部脱离，可避免不慎勾住其他物品造成穿戴者窒息。颈部体束带之穿戴位置，以靠近心脏为佳，因为可取得较大之振幅，而且距离人体感测血压的左右两侧颈动脉窦777较远(如图4所示，是人体本身调控血压机制之血压传感器，若受压会使血压不稳定甚至低血压休克)，较不会影响血压，而且穿戴舒适。
现再参考图1-6。如图2所示，体电路520包含心电量测电路，无线收发电路(Wireless Transmitter/Receiver)、微控制器及电池、按扣母座(图未示)，以撷取心电讯号测得R峰，再把R峰出现的时刻经无线收发电路传送至肢电路620或资通讯装置300。体电路520还可选择性加上呼吸量测电路、表皮汗湿量测电路、身体阻抗量测电路、以及多任务器(和电极530与540电耦合)。肢带模块600包含一肢电路620，以及一肢束带610，如手环、表带、脚环、袜子或任何可固定至腕部或踝的支撑件，用以将肢电路620固定于穿戴者之手腕或脚踝。如图3-1所示，肢电路620包含可被红血球反射或吸收之光源，如绿光、红光及/或近红外光之发光二极管、用以接收被红血球反射或未被吸收之光的一感光装置如感光二极管、与感光装置电耦合以将光转换为电讯号的一光电转换电路、无线收发电路、微控制器及电池。肢电路620系用以由血管容积脉波讯号撷取脉波并测出脉波出现的时刻，将脉波出现的时刻与体电路520传来之R峰出现的时刻相减，即得脉波传导时间，后续可以无线收发电路传送至一资通讯装置300如手机、健康监控装置、或讯号中继站等，较佳地为一手机。或者，肢电路620将脉波出现的时刻传送给体电路520，计算得到脉波传导时间后，再以无线收发电路传送至该资通讯装置300。体电路520及肢电路620较佳地以软性电路板(FlexiblePrinted Circuit,FPC)为基础，将上述电子组件焊接于其上，外覆生物兼容性良好的高分子材料(例如硅酮(silicone)或聚氨酯(Polyurethane))，以保护电子组件，并且有足够的韧性以便穿戴者感觉舒适。
仍参考图1。装置300开始进行连续非侵入式血压监视之初，可引导使用者协同使用传统的压脉袋式血压计100与本实用新型之穿戴式生理量测仪1000进行校准，以取得并储存计算连续非侵入式血压所必须的血液动力学参数。校准之后，资通讯装置300接收自体电路520或肢电路620所传送的脉波传导时间，即可推估及显示连续非侵入式血压。使用者可先设定连续非侵入式 血压的正常范围，当测得之连续非侵入式血压超出正常范围时，即发出警讯如特殊铃声、震动加铃声、闪烁加铃声、文字讯息等予用户本人、近端照顾者，及/或发出文字简讯、寄电子邮件、拨打电话等予远程监护中心2000，以确保上述至少一者采取必要措施。本实用新型之体带模块500与肢带模块600采分离式架构，能避免导线缠身影响行动，并且足够舒适，非但不会妨碍日常生活工作且亦可带着睡觉。本实用新型之穿戴式生理量测仪1000可达到在正常生活作息下连续监视血压同时量取其他生理参数的目的。下列为本实用新型之较佳实施例的详细说明以及本实用新型之应用实施例。
实施例一：使用穿戴式生理量测仪进行连续非侵入式血压监测
如图2所示，腰带电路盒520内可选择性增设一多任务器如74HC4052，以于下列三组电路中择一：选择性设置之心电及呼吸量测电路(例如德州仪器之ADS1292R)、选择性设置之表皮汗湿量测电路(Galvanic skin response,GSR，使用直流偏压测电阻)及选择性设置之生物阻抗量测电路(BIA,bio-impedance，可推估体内含水量(water content)，以微弱的高频交流电测量阻抗，使用例如德州仪器之AFE4300)。此外，体电路520尚可选择性地包含感测环境用之温度湿度计(例如以德州仪器之HDC1008)、贴近体表的体温计(例如以德州仪器的LMT70)及加速规(例如飞思卡尔之MMA8652)，侦测体表温度与身体活动量。体电路520亦可选择性地包含一警讯产生装置如震动马达、喇叭等，产生感官警讯如震动、蜂鸣或语音等警讯，以警告使用者或其近端照护者。当加速规察觉到身体静止不动作时，体电路520即开始撷取心电图，用习知的R峰侦测器算法(例如So and Chan算法)侦测R峰，并同时以无线传输如蓝芽传输传送R峰的时刻予肢电路620，肢电路620同时由血管容积脉波讯号取波峰决定脉波到达时刻，以便计算脉波传导时间，然后再以前述之算法推估连续非侵入式血压。或者，由肢电路620将脉波到达时刻传送至体电路520，由体电路520来推估连续非侵入式血压。
另一方面，体电路520可由R峰出现的时刻进行心率变异分析(Heart RateVariability,HRV，其原理可参考Camm等人著作“Heart Rate Variability:Standards ofMeasurement,Physiological Interpretation,and Clinical use.”Circulation,93,1043-1065,1996)，并可在连续测量三至五分钟ECG后，花数秒 时间量测汗湿程度及身体阻抗。当身体轻度活动如进食或说话时，体电路520仍可继续传送R峰的时刻给肢电路620，但此时毋需进行心率变异分析(心率变异必须在身体静止时量测才有代表性)；当身体激烈活动如爬楼梯或奔跑时，由于此时心电图可能会被过度干扰而难以辨识R峰，因此体电路520即停止撷取心电图，但此时仍可量测环境温湿度。由表皮汗湿量测及身体阻抗量测，可观察身体是否有大量的水分变化。由环境温湿度、体表温度与汗湿度，可推估环境对周边血管的影响。由心率变异可推估是否有重大精神压力，例如以心率变异进行快速傅利叶转换(FastFourier Transform,FFT)求取低频(LF，自0.04至0.15Hz)之功率频谱密度，以及高频(HF，自0.15至0.4Hz)之功率频谱密度，两者之比(LF/HF)下降时代表精神压力及交感活性下降，血管舒张，血压随之降低。若这些生理或环境参数在校准后有重大变化而超过使用者事先预设或表订的正常范围，即代表原校准所得之血液动力学参数已不再适用，体电路520即开启警讯产生装置(震动马达或喇叭)或其他提醒机构以提醒使用者以传统非侵入式血压计再次进行校准、或改变环境温度如开启冷气或暖气、或改变原有的生活作息如暂停紧张忙碌的工作，以避免异常血压危害健康。体电路520亦可经由无线传输，将上述生理或环境参数超过正常范围之讯息，传送至肢电路620或用户附近的资通装置如手机、平板等，用感官效果如震动、声音或影像等来提醒用户。
如图3-1所示，肢电路620包含前述之光源如绿光发光二极管(发光波长约530nm)、红光发光二极管(发光波长约660nm)或红外光发光二极管(发光波长约925nm)、前述之感光装置如感光二极管、前述之光电转换电路，以自任一发光二极管取得光血管容积脉波讯号。如图3-2所示，若肢电路620同时包含红光发光二极管与红外光发光二极管，及额外包含一血氧饱和度量测电路(例如以德州仪器之AFE4400为核心)，借着将此两发光二极管与感光二极管电连接至此血氧饱和度量测电路，即可量测血氧饱和度。肢电路除了以一发光二极管取得光血管容积脉波讯号之外(图3-1)，也可改为量测阻抗式血管容积脉波讯号，如图3-3所示，肢电路之外壳有两个电极接触人体，内含生物阻抗量测电路(使用例如德州仪器之AFE4300)，此电路取得之阻抗会随脉波流过血管而变化，即可藉脉波峰以取得脉波到达的时刻。肢电路620亦可选择性地包 含一警讯产生装置如震动马达或喇叭、环境温湿度计及加速规，其作用和上述体带电路520中的警讯产生装置、环境温湿度计及加速规相同。当身体静止与轻度活动时，肢电路620以无线传输如蓝芽传输接收体电路520传送的R峰并同时以红光发光二极管或红外光发光二极管取得PPG讯号，计算两者之时间作为脉波传导时间，然后再将脉波传导时间传送到手机300来推估及显示连续非侵入式血压。体电路620亦可将PPG传送至体电路520，如上所述，由体电路520来计算脉波传导时间以推估连续非侵入式血压。
另一方面，演算由绿、红、或红外光之任一发光二极管取得之光血管容积脉波，皆可获得血管舒张系数(Vessel Dilation Index,VDI，请参考中国台湾专利I473595)与加大指标(Augmentation index,AI，请参考US6786872B2)，作为评估血管及血压的依据。类似于上述体电路520对环境温湿度、体表温度与汗湿度、及心率变异的处理方式，肢电路620亦可判别血管舒张系数、加大指标及环境温湿度在校准后是否有重大变化致超过使用者事先预设或表订之正常范围。若此些参数超过正常范围，肢电路620可开启警讯产生装置如震动马达、喇叭或其他提醒机构以提醒使用者或近端照护者、或经由无线传输将参数超过正常范围之讯息传送至用户附近的资通装置例如手机、平板等，以感官效果如震动、声音或影像等来提醒用户或近端照护者。
协同体电路520与肢电路620可测量得到脉波传导时间、环境温湿度、体表温度、汗湿度、体内含水量、心率变异等数据，此些数据皆可经由无线传输传送至用户附近的资通讯装置如手机或平板等。资通讯装置不仅能推估连续非侵入式血压，还能依据预设或表订的正常范围来分析测量结果是否异常，再发出各种感官警讯如震动、声音或影响，提醒使用者或是近端照顾者进行必要处置如开启冷气或暖气、用传统血压计再行校准等。手机亦可经由无线传输将测量结果传送至网络基地台，再传送到远程的监护中心，进行储存与进一步分析，必要时由远程的医护人员实时指导使用者或近端照顾者，进行必要之处置如指示使用者服用降血压药、就医等。
实施例二：使用穿戴式生理量测仪监测连续非侵入式血压并配合呼吸引导以调节血压
已知血液的主要阻力来自周边血管(小动脉)，小动脉的舒张或收缩系受到 交感神经节制，而交感神经与副交感神经互为拮抗，副交感神经可受深呼吸刺激横膈膜而强化，故深呼吸可降低血压，此方法称为生物回馈法(Biofeedback)降血压，其细节系揭露于美国专利US 5,800,337专利中且商品化为由美国食品药物管理局核发上市许可(K020399)。本实施例的穿戴式生理量测仪的组态系如实施例一所述，但额外地将体电路520之心电呼吸量测电路所撷取之呼吸讯号(pneumograph)，经由无线传输传送至用户附近的资通讯装置如手机或平板。手机或平板内可装设程序以判定收到的连续非侵入式血压是否大于预设的正常值上限，若超过则以感官效果如语音指示、文字暨语音指示或影像暨语音指示引导用户以生物回馈法调节呼吸节奏，以降低血压，避免过高血压危害健康。
实施例三：使用穿戴式生理量测仪监测睡眠呼吸中止及快速眼动期(REM)
本实用新型之穿戴式生理量测仪亦可用以监测睡眠呼吸暂停(sleep apnea)。当用户在睡眠时，体电路520以及肢电路620不仅能估算连续非侵入式血压及心率变异并将数据无线传输至资通讯装置如手机或平板，还能将加速度、呼吸、血氧饱和度、汗湿度等生理参数也一并无线传输至资通讯装置如手机或平板。资通讯装置如手机或平板计算机可同时记录影像及鼾声，使得资通讯装置如手机或平板得以记录整个睡眠过程的生理变化。当发生呼吸中止时，呼吸会暂停，血氧饱和度会降低，其他生理参数亦可能异常。此睡眠记录可作为筛检睡眠呼吸中止之依据，供医师进一步诊治之参考。此外，当肢电路620测得血氧饱和度过低(例如低于90％)时，或体电路520测得呼吸暂停(例如呼吸讯号不变达15秒以上)，即可启动警讯产生装置如震动马达唤醒用户，避免长时间缺氧。
本实用新型之穿戴式生理量测仪亦可用于观察快速眼动期(Rapid EyeMovement,REM)。一般人类的正常睡眠，每次平均大约为八小时，可分为四个睡眠周期，每个睡眠周期是由浅眠渐进到深眠然后再逐渐回到浅眠，在浅眠时身体常有小动作，例如翻身或移动四肢，同时眼球也会转动，故称为快速眼动期。要侦测快速眼动期，除了直接侦测眼动之外，亦可由观察肢体运动如利用加速规监测肢体运动来推估快速眼动期。或由心率变异也可推估快 速眼动期，细节请参考Berlad等人著作「Power spectrum analysis andheart rate variability in Stage 4and REM sleep:evidence for state specificchanges in autonomic dominance.」J.Sleep Res 1993；2(2)。心率变异之低频功率频谱密度(LF)在快速动眼期较显著，而高频(HF)在非快速动眼期较显著。若在快速眼动期(即浅眠)被唤醒，人较不会感觉疲倦；反之，若在深眠时被唤醒，人会感觉疲倦与不悦。本实用新型可由体电路520及肢电路620内的加速规观察肢体运动，或由体电路520计算所得之心率变异，判定使用者是否在快速眼动期。使用者可事先设定欲被唤醒的时段(例如早上6:30～7:30)，本实用新型之穿戴式生理量测仪即可在该时段内的快速眼动期时，启动体电路520或肢电路520的警讯产生装置如震动马达或喇叭，来唤醒使用者。
熟习此项技艺者应明白，本实用新型不限于上述实施例及文中所述之特定组件，可使用任何可达到相同功能之其他组件或装置来替代文中所述之特定组件。例如，体带模块500或肢带模块600之间的矩距离无线传输可使用Wi-Fi、Zigbee、UWB、或其他技术，穿戴式生理量测仪1000与远程监护中心2000之间的远距离无线传输可使用GSM、3G、4G/LTE、或其他技术。此外，组件之名称并非意味着组件之形状及/或尺寸。例如，电路盒并非局限于四方体，其可为扁圆柱体、椭圆体、类卡片或芯片之扁平板。又，文中所列举之芯片如德州仪器或飞思卡尔之芯片可以具有类似功能之其他公司的芯片所取代。本实用新型之穿戴式生理量测仪的应用亦不限于上述实施例，而是涵盖过去已知及未来将开发之与心电讯号及/或血管容积脉波讯号相关的所有应用。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。
Claims (18)
1.一种穿戴式生理量测仪，包含：
一体带模块，用以耦合至一使用者之一躯体且用以撷取一心电讯号之一R峰时刻；及
一肢带模块，用以耦合至该使用者之四肢中的至少一肢且用以撷取一血管容积脉波讯号之一波峰时刻，
其中该体带模块与该肢带模块之间并无实体线路或电线连接且以一无线传输方式通讯，
该穿戴式生理量测仪用以由该心电讯号之该R峰时刻与该血管容积脉波讯号之该波峰时刻产生一脉波传导时间数据。
2.如权利要求1所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该体带模块包含一体束带及一体电路。
3.如权利要求2所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该体束带具有两个导电电极，此两个导电电极分别用以接触该使用者之位于心脏左右两侧的表皮皮肤。
4.如权利要求2所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该体电路包含一心电图放大电路、一微控制器、一无线传输电路、及一电池。
5.如权利要求1所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该肢带模块包含一肢束带与一肢电路。
6.如权利要求5所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该肢电路包含一光源、一感光装置、一光电转换电路、一微控制器、一无线传输电路、及一电池。
7.如权利要求1所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该体带模块用以经由一无线传输方式传送该脉波传导时间数据至一资通讯装置。
8.如权利要求1所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该肢带模块用以经由一无线传输方式传送该脉波传导时间数据至一资通讯装置。
9.如权利要求7或8所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该资通讯装置用以将该脉波传导时间数据经由一无线传输方式传送至一远程监护中心，致使该远程监护中心储存与分析该脉波传导时间数据，以指导该穿戴式 生理量测仪的该使用者或其照顾者，其中该资通讯装置为一手机。
10.如权利要求9所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该资通讯装置用以发出一感官效果以引导该使用者调整呼吸节奏，其中该资通讯装置为一手机。
11.如权利要求2所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该体电路更包含选自下列之一或多者：一呼吸感测电路、一汗湿感测电路、一身体阻抗量测电路、一加速规、一温度计、一环境湿度计、一警讯产生装置。
12.如权利要求5所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该肢电路更包含选自下列之一或多者：一另一光源、一血氧饱和度电路、一加速规、一温度计、一环境湿度计、一警讯产生装置。
13.如权利要求12所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该穿戴式生理量测仪用以量测一生理或环境参数或侦测一生理现象且在该生理或环境参数在一预设范围之外或该生理现象发生时启动该警讯产生装置。
14.如权利要求13所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该生理或环境参数包含下列的一或多者：汗湿感测值、身体阻抗量测值、体表温度值、环境湿度值、环境温度值、血管舒张系数、加大指标、心率变异分析值。
15.如权利要求14所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该穿戴式生理量测仪用以在该生理或环境参数在一预设范围之外时，以一感官效果提醒该穿戴式生理量测仪的一使用者以一血压计进行校准。
16.如权利要求13所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该生理现象为一呼吸暂停。
17.如权利要求13所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该生理现象为一快速动眼期。
18.如权利要求17所述的穿戴式生理量测仪，其特征在于，该快速动眼期由一心率变异分析所获得。
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Cited By (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170322 Termination date: 20210422 |