TW201538125A - 訊號量測方法及相關穿戴式電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種訊號量測方法，用於一穿戴式電子裝置，該方法包含有設定對應於一使用者的複數個生理訊號中每一生理訊號的至少一臨界值；測量該複數個生理訊號，以取得複數個量測數據；以及根據該至少一臨界值及該複數個量測數據，取得一量測結果。

Description

訊號量測方法及相關穿戴式電子裝置
本發明係指一種訊號量測方法及相關穿戴式電子裝置，尤指一種可測量多種人體生理訊號的訊號量測方法及相關穿戴式電子裝置。
隨著穿戴式科技的發展，穿戴式產品可望成為未來消費性電子產品的主流，例如穿戴式相機、智慧型手錶及谷歌眼鏡(Google Glass)等。由於穿戴式產品可貼身穿戴在使用者身上，因而方便於人體生理資訊的量測，因此，透過和生理資訊量測裝置的結合，穿戴式產品帶動了健康照護及運動領域的發展。
目前市面上的穿戴式裝置往往只具有單一生理資訊的量測功能。舉例來說，耳機上可能附帶有溫度感測器，用來測量使用者的耳溫，或者在手錶上內建心率感測器，以藉由偵測脈搏來測量使用者的心跳頻率。然而，這些裝置無法同時進行不同類型的生理訊號量測，也難以結合不同生理訊號的量測數據或人體的運動狀態以進行進一步的分析。當使用者因運動或健康照護的目的而需要取得多種生理資訊時，往往必須同時配戴多種穿戴式裝置，以取得相關於不同類型生理訊號的量測數據。此外，透過上述裝置取得的資訊，通常需要先傳送到電腦或智慧型手機的處理裝置，再進行資料的分析及處理，因而無法即時取得生理資訊的變化，造成使用上的不便。同時，現有的穿戴式裝置採隨時偵測與紀錄的方式，缺乏明確的偵測時機與即時回饋之機制。有鑑於此，習知技術實有改進之必要。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種可測量多種人體生理訊號、動作狀態訊號及所在地理資訊，並根據測量到的訊號及地理資訊，提供使用者即時資訊的訊號量測方法及相關穿戴式電子裝置。
本發明揭露一種訊號量測方法，用於一穿戴式電子裝置，該方法包含有設定對應於一使用者的複數個生理訊號中每一生理訊號的至少一臨界值；測量該複數個生理訊號，以取得複數個量測數據；以及根據該至少一臨界值及該複數個量測數據，取得一量測結果。
本發明另揭露一種訊號量測方法，用於一穿戴式電子裝置，該方法包含有設定對應於一使用者的至少一生理訊號中每一生理訊號的至少一臨界值；偵測該使用者的一狀態，以產生一狀態訊號；測量該至少一生理訊號，根據該狀態訊號及該至少一生理訊號之一相對關係，取得至少一量測數據；以及根據該至少一臨界值、該狀態訊號及該至少一量測數據，取得一量測結果。
本發明另揭露一種穿戴式電子裝置，包含有一臨界值設定裝置，用來設定對應於至少一生理訊號中每一生理訊號的至少一臨界值；至少一生理訊號量測裝置，每一生理訊號量測裝置分別用來量測該至少一生理訊號中每一生理訊號，以取得至少一量測數據；以及一生理訊號判斷模組，根據該至少一臨界值及該至少一量測數據，取得一量測結果，並判斷對應於該測量結果應執行之動作，此動作可以是顯示、警示或者傳送訊息至手機等。
10‧‧‧穿戴式電子裝置
102A~102D‧‧‧生理訊號量測裝置
104‧‧‧臨界值設定裝置
106‧‧‧生理訊號判斷模組
108‧‧‧狀態感測模組
110‧‧‧控制單元
112‧‧‧記憶單元
114‧‧‧警示裝置
116‧‧‧顯示單元
20、30、40、50、60、70‧‧‧流程
200~212、300~314、400~412、500~514、600~614、700~712‧‧‧步驟
V_1~V_n‧‧‧量測數據
S_1~S_n‧‧‧生理訊號
T_1~T_n‧‧‧單位時間
D_1~D_n‧‧‧單位距離
N_1~N_n‧‧‧單位動作次數
第1圖為本發明實施例一穿戴式電子裝置之架構示意圖。
第2A圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第2B圖為本發明實施例對應於單位時間的量測數據之示意圖。
第3A圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第3B圖為本發明實施例每一次生理訊號出現與前一次生理訊號出現的 時間間隔之示意圖。
第4A圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第4B圖為本發明實施例對應於使用者的單位移動距離的量測數據之示意圖。
第5A圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第5B圖為本發明實施例每一次生理訊號出現相較於前一次生理訊號出現時使用者的移動距離之示意圖。
第6A圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第6B圖為本發明實施例每一次生理訊號出現到下一次生理訊號出現的期間使用者的動作次數之示意圖。
第7A圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第7B圖為本發明實施例對應於使用者執行單位動作次數的量測數據之示意圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一穿戴式電子裝置10之架構示意圖。如第1圖所示，穿戴式電子裝置10包含有生理訊號量測裝置102A~102D、一臨界值設定裝置104、一生理訊號判斷模組106、一狀態感測模組108、一控制單元110、一記憶單元112、一警示裝置114及一顯示單元116。穿戴式電子裝置10可用來測量多種生理訊號，包括體溫、呼吸頻率、心跳頻率及腦波等。生理訊號量測裝置102A~102D可為各種可測量生理訊號的量測裝置，其可用來測量各種生理訊號，以取得量測數據。在本實施例中，生理訊號量測裝置102A~102D係分別為溫度感測器102A、呼吸頻率感測器102B、心率感測器102C及腦波感測器102D，其分別用來測量體溫、呼吸頻率、心跳頻率及腦波。須注意的是，在其它實施例中，穿戴式電子裝置10也可包含或外接其它類型的生理訊號量測裝置，如心電圖量測裝置、血壓計及血氧濃度計等，以根據使用者的需求，進行各種生理訊號的量測。
針對生理訊號量測裝置102A~102D所包含的各種生理訊號量測功能，臨界值設定裝置104可設定相對應的臨界值或參考數據，例如體溫的上限及下限、心跳頻率或呼吸頻率的正常範圍等。這些臨界值或參考數據可由使用者自行設定，也可根據世界衛生組織(World Health Organization，WHO)、醫療研究機構或運動科學研究機構所提供的標準值來設定。此外，臨界值設定裝置104亦可針對時間、相對距離、海拔高度等所偵測之參數值設定相對應的臨界值或參考數據。生理訊號判斷模組106可根據臨界值設定裝置104所設定的臨界值及生理訊號量測裝置102A~102D所測得的量測數據，取得一量測結果。對應於不同量測目的或不同生理訊號，生理訊號判斷模組106可取得不同的量測結果，或作為量測時機點的開關，並可根據後續步驟演算所得之數據進行判斷。舉例來說，生理訊號判斷模組106可比較臨界值及生理訊號量測裝置102A~102D所測得的量測數據，得知使用者的生理訊號是否位於正常範圍，進而判斷使用者的生理狀態，例如是否失溫或發燒、心律是否正常及精神狀況是否良好等。
狀態感測模組108可用來偵測使用者的狀態，以產生一狀態訊號。使用者的狀態可包括使用者的所在位置、所在海拔高度、動作狀態或運動狀態。若使用者在運動時或登山時使用穿戴式電子裝置10，狀態感測模組108可根據使用者的動作狀態、運動狀態或所在位置來取得狀態訊號，進而結合生理訊號量測裝置102A~102D所取得的生理訊號量測數據，提供使用者適當的資訊。舉例來說，使用者可透過穿戴式電子裝置10進行馬拉松長跑訓練，狀態感測模組108可透過全球衛星定位系統(Global Positioning System，GPS)判斷使用者的位置，以計算使用者長跑的距離，並可將馬拉松的42公里路程分配為二段21公里的路程，生理訊號量測裝置102A~102D則分別取得使用者在前半段路程及後半段路程的生理訊號，例如呼吸次數及心跳次數。使用者可根據前半段路程及後半段路程中呼吸或心跳頻率的差異，進行配速的調整。舉例來說，前半段路程可根據該運動員以往的跑步紀錄做為參考值，透 過複數個生理訊號量測數據執行判斷，即時回饋給運動員呼吸調整的訊號，以維持體能；後半段路程可依照事先設定之臨界值，給予運動員配速與加速度時機點的訊號。狀態感測模組108可包含全球衛星定位系統、重力感測器(G-sensor)、陀螺儀或氣壓偵測器等各種偵測裝置，以偵測使用者的各種狀態資訊。
控制單元110可用來控制該穿戴式電子裝置10的整體運作。如第1圖所示，控制單元110接收來自於生理訊號量測裝置102A~102D的生理訊號量測數據以及來自於狀態感測模組108的狀態訊號，並根據使用者的需求，控制生理訊號判斷模組106取得量測結果。控制單元110可包含微控制器或微處理器等裝置，用來執行各種生理訊號的處理及運算(如計算生理訊號量測數據的變化幅度、單位時間內的平均值等)，各種訊號的轉換亦可在控制單元110內部進行。記憶單元112可用來儲存上述量測數據及量測結果，此外，記憶單元112儲存有程式碼120，用來指示控制單元110內部的微控制器或微處理器執行訊號處理及運算。記憶單元112可為任何類型的記憶裝置，如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體(flash memory)或其它記憶體裝置。警示裝置114可根據來自於生理訊號判斷模組106的量測結果，產生一警示訊號。警示訊號可以震動、聲音、光線或任何其它形式發送，其可根據穿戴式電子裝置10的特性，使用適合的發送形式。顯示單元116可用來顯示上述量測數據、量測結果或警示訊號。舉例來說，顯示單元116可包含一小型螢幕，設置於穿戴式的手錶或眼鏡上，以顯示量測數據或量測結果。
較佳地，顯示單元116可即時顯示使用者的生理訊號量測數據或量測結果，相較於習知的穿戴式裝置必須將量測數據或量測結果傳送至手機或電腦再進行顯示，本發明可即時提供生理資訊予使用者，特別是在運動時，使用者往往不會隨身攜帶手機，只能透過顯示單元116即時顯示的資訊或警示裝置114提供的警示訊號來取得生理資訊，進而採取相對應的措施。
透過上述穿戴式電子裝置10的架構，多種生理訊號的量測得以實現，若將不同生理訊號的量測數據加以結合，可實現更豐富的應用。在一實施例中，可透過腦波及呼吸頻率的測量，判斷使用者的專注力。一般來說，當使用者處於全神貫注且心無旁騖的狀態時，偵測到的腦波為α波，且頻率在11~12赫茲(Hz)附近，而成人靜止時，呼吸頻率應落在每分鐘10~18次之間。在此情況下，使用者的專注力最高。因此，當使用者進行需要高度專注力的活動時(如射箭)，呼吸頻率感測器102B及腦波感測器102D可分別用來測量使用者的呼吸頻率及腦波。臨界值設定裝置104可設定呼吸頻率的上下臨界值分別為每分鐘10次及18次，並設定α波頻率的上下臨界值分別為11赫茲及12赫茲。當生理訊號判斷模組106判斷使用者的呼吸頻率及腦波皆位於臨界值的範圍內時，即可透過警示裝置114發送一警示訊號，此警示訊號代表使用者正處於高度專注的狀態。
請參考第2A圖，第2A圖為本發明實施例一流程20之示意圖。如第2A圖所示，流程20可用於穿戴式電子裝置10，用來偵測使用者在每一單位時間內的生理訊號，以取得對應於每一單位時間的量測數據。流程20包含以下步驟：
步驟200：開始。
步驟202：臨界值設定裝置104設定一預設數據。
步驟204：控制單元110設定一計時器，並開始計時。
步驟206：生理訊號量測裝置102A~102D根據計時器，在複數個單位時間中的每一單位時間內，測量使用者的生理訊號，以分別取得對應於每一單位時間的量測數據。
步驟208：生理訊號判斷模組106根據量測數據及預設數據，產生量測結果。
步驟210：根據量測結果，執行相對應的動作。
步驟212：結束。
在流程20中，臨界值設定裝置104先設定一組對應於一生理訊號的預設數據。舉例來說，使用者欲測量下圍棋時是否能持續維持專注力，可透過臨界值設定裝置104預設一臨界值，以判斷每單位時間內腦波出現α波的時間是否達到90%，進而判斷使用者的專注力。預設的數據可由使用者自行輸入，或來自於官方機構提供的標準值，也可根據使用者過去測得的生理資訊進行個人化的調整。接著，控制單元110可設定一計時器，並在使用者欲進行生理訊號量測時開始計時。如第2B圖所示，生理訊號量測裝置102A~102D根據計時器，在複數個單位時間T_1、T_2、...、T_n內，測量使用者的生理訊號，以分別取得對應於每一單位時間T_1、T_2、...、T_n的量測數據V_1、V_2、...、V_n。例如，開始計時之後，使用者可設定每10分鐘為一單位時間，並透過腦波感測器102D偵測每10分鐘內，使用者的腦波分布狀況。接著，生理訊號判斷模組106根據量測數據V_1~V_n及預設數據，產生量測結果。控制單元110、警示裝置114或顯示單元116再根據量測結果，執行相對應的動作。例如，若一單位時間之內測得α波的時間未達到90%時，生理訊號判斷模組106判斷使用者專注力不夠，並由警示裝置114發出警示訊號，警示訊號可能以震動、聲音等方式發送，或者由顯示單元116顯示使用者專注力不足的資訊。另一方面，若一單位時間之內測得α波的時間達到90%時，表示使用者的專注力達到標準，控制單元110或警示裝置114可能不執行任何動作，或是在顯示單元116顯示使用者專注力合乎標準的資訊。需注意的是，控制單元110根據上述量測結果所執行的動作可包含任何相對應的資料處理或訊號發送，其不限於此實施例所描述的範圍。
更進一步來說，生理訊號判斷模組106根據量測數據V_1~V_n及預設數據，產生量測結果的步驟不僅限於量測數據V_1~V_n與預設數據的比較(比較單位時間內出現α波的時間是否達到90%)。舉例來說，單位時間內所測量到的數據V_1~V_n可進行進一步的處理或運算，例如判斷數據演變的趨勢(遞增或遞減)、推算未來某一時間的數據、或計算數據V_1~V_n 的平均數等；或者，也可根據每一單位時間之內取得的不同類型生理訊號之量測數據來推算其它類型的數據。在一實施例中，警示裝置114可在連續三個單位時間所測得的α波比例出現遞減時發送一警示訊號，以指示使用者的專注力下降。警示裝置114或控制單元110也可根據量測數據V_1~V_n的其它運算結果來執行相對應的動作，而不限於此。
請參考第3A圖，第3A圖為本發明實施例一流程30之示意圖。如第3A圖所示，流程30可用於穿戴式電子裝置10，用來判斷每一次生理訊號出現與下一次生理訊號出現的時間間隔。流程30包含以下步驟：
步驟300：開始。
步驟302：臨界值設定裝置104設定一預設數據。
步驟304：在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到一生理訊號出現時，控制單元110開始計時。
步驟306：在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到下一次生理訊號出現時，控制單元110停止計時。
步驟308：控制單元110計算計時器經過的時間。
步驟310：生理訊號判斷模組106根據預設數據及計時器的時間，產生量測結果。
步驟312：根據量測結果，執行相對應的動作。
步驟314：結束。
在流程30中，臨界值設定裝置104先設定一組對應於一生理訊號的預設數據。舉例來說，使用者在進行長跑訓練時，欲測量每一次呼吸間隔的時間，以判斷呼吸頻率是否穩定。可以先在臨界值設定裝置104設定每一次呼吸之間的時間間隔應大於1秒，若時間間隔小於1秒時，則代表使用者的呼吸過於急促。接著開始進行訓練，如第3B圖所示，控制單元110可在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到一生理訊號S_1出現時開始計時，並在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到下一次生理訊號S_2出現時停止計時， 以計算計時器經過的時間T_1。例如，在呼吸頻率感測器102B偵測到使用者開始吸氣的時間點開始計時，並在偵測到使用者下一次開始吸氣的時間點停止計時，以計算二次呼吸之間的時間間隔。值得注意的是，步驟304到步驟308可重複進行，因此生理訊號量測裝置102A~102D可在生理訊號S_1~S_n出現的時間內，分別取得時間間隔T_1~T_(n-1)。接著，生理訊號判斷模組106根據預設數據及計時器的時間，產生量測結果。控制單元110、警示裝置114或顯示單元116再根據量測結果，執行相對應的動作。承上例，當一時間間隔T_x小於1秒時，生理訊號判斷模組106判斷呼吸過於急促，透過警示裝置114發送呼吸過於急促的警示訊號，警示訊號可能以震動、聲音等方式發送，或者由顯示單元116顯示使用者呼吸過於急促的資訊。另一方面，若一時間間隔T_y大於1秒時，表示使用者的呼吸穩定，控制單元110或警示裝置114可能不執行任何動作，或是在顯示單元116顯示使用者的呼吸足夠穩定的資訊。
更進一步來說，生理訊號判斷模組106根據預設數據及計時器的時間，產生量測結果的步驟不僅限於時間間隔T_1~T_(n-1)與預設數據的比較(比較每一時間間隔是否大於1秒)。舉例來說，根據每一次生理訊號S_1~S_n出現的時間所測量到的時間間隔T_1~T_(n-1)可進行進一步的處理或運算，例如換算累積多次生理訊號出現的時間間隔(如第1次呼吸與第10次呼吸之間的時間間隔)、判斷數據演變的趨勢(遞增或遞減)、推算未來某一單位時間內出現生理訊號的次數、或計算時間間隔T_1~T_(n-1)的平均數等。在一實施例中，亦可在生理訊號判斷模組106判斷出連續二次呼吸時間間隔T_z、T_(z+1)出現較大差異時，由警示裝置114提出警示，以指示使用者的呼吸不穩定。警示裝置114或控制單元110也可根據時間間隔T_1~T_(n-1)的其它運算結果來執行相對應的動作，而不限於此。
值得注意的是，若將生理訊號的量測數據與使用者的狀態資訊進一步結合，可實現更多樣化的應用。請參考第4A圖，第4A圖為本發明實施 例一流程40之示意圖。如第4A圖所示，流程40可用於穿戴式電子裝置10，用來偵測使用者在移動一單位距離之內的生理訊號，以取得對應於每一單位距離的量測數據。流程40包含以下步驟：
步驟400：開始。
步驟402：臨界值設定裝置104設定一預設數據。
步驟404：控制單元110設定使用者移動的一單位距離大小。
步驟406：生理訊號量測裝置102A~102D於使用者在一單位距離內移動時，測量使用者的生理訊號，以取得對應於此單位距離的一量測數據。
步驟408：生理訊號判斷模組106根據量測數據及預設數據，產生量測結果。
步驟410：根據量測結果，執行相對應的動作。
步驟412：結束。
在流程40中，臨界值設定裝置104先設定一組對應於一生理訊號的預設數據。臨界值設定裝置104預先設定使用者移動的單位距離。舉例來說，使用者欲進行跑200米的訓練，並判斷在200米的過程中呼吸頻率是否穩定。臨界值設定裝置104可設定一單位距離為50米，且每單位距離之內測量到的呼吸次數應落在3~5次之間，若每50米之內測量到大於5次或小於3次的呼吸次數時，表示使用者的呼吸調節不佳。接著開始進行訓練，如第4B圖所示，生理訊號量測裝置102A~102D於使用者在單位距離D_1、D_2、...、D_n內移動時，測量使用者的生理訊號，以取得對應於每一單位距離D_1、D_2、...、D_n的量測數據V_1、V_2、...、V_n。例如，在使用者出發之後，可分別在最前50米、第50~100米、第100~150米及第150~200米透過呼吸頻率感測器102B偵測呼吸次數。接著，生理訊號判斷模組106根據量測數據V_1~V_n及預設數據，產生量測結果。控制單元110、警示裝置114或顯示單元116再根據量測結果，執行相對應的動作。例如，若生理訊號判斷模 組106在一單位距離之內測得的呼吸次數大於5次或小於3次時，由警示裝置114發送呼吸調節不佳的警示訊號，警示訊號可能以震動、聲音等方式發送，或者由顯示單元116顯示使用者呼吸調節不佳的資訊。另一方面，若一單位距離之內測得的呼吸次數落在3~5次之間時，表示使用者的呼吸調節達到標準，控制單元110或警示裝置114可能不執行任何動作，或是在顯示單元116顯示使用者的呼吸調節合乎標準的資訊。
更進一步來說，生理訊號判斷模組106根據量測數據V_1~V_n及預設數據，產生量測結果的步驟不僅限於量測數據V_1~V_n與預設數據的比較(比較單位距離內的呼吸次數是否落在3~5次之間)。舉例來說，單位距離內所測量到的數據V_1~V_n可進行進一步的處理或運算，例如判斷數據演變的趨勢(遞增或遞減)、推算未來某一單位距離相對應的數據、或計算數據V_1~V_n的平均數等；或者，也可根據每一單位距離之內取得的不同類型生理訊號之量測數據來推算其它類型的數據。在上述實施例中，警示裝置114可在連續複數個單位距離所測得的呼吸次數出現明顯遞增或遞減時發送一警示訊號，以指示使用者的呼吸調節不佳。警示裝置114或控制單元110也可根據量測數據V_1~V_n的其它運算結果來執行相對應的動作，而不限於此。
值得注意的是，在此實施例中，狀態感測模組108可包含全球衛星定位系統或其它可偵測移動距離之相關裝置或技術，用來偵測使用者的所在位置，以根據使用者在不同時間點的所在位置來判斷使用者移動的距離，進而判斷使用者在每一單位距離D_1~D_n的量測數據V_1~V_n。
請參考第5A圖，第5A圖為本發明實施例一流程50之示意圖。如第5A圖所示，流程50可用於穿戴式電子裝置10，用來判斷每一次生理訊號出現相較於前一次生理訊號出現時使用者移動的距離。流程50包含以下步驟：
步驟500：開始。
步驟502：臨界值設定裝置104設定一預設數據。
步驟504：在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到一生理訊號出現時，狀態感測模組108開始記錄使用者的位置。
步驟506：在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到下一次生理訊號出現時，狀態感測模組108停止記錄使用者的位置。
步驟508：控制單元110計算使用者移動的距離。
步驟510：生理訊號判斷模組106根據預設數據及使用者移動的距離，產生量測結果。
步驟512：根據量測結果，執行相對應的動作。
步驟514：結束。
在流程50中，臨界值設定裝置104先設定一組對應於一生理訊號的預設數據。舉例來說，使用者在進行長跑訓練時，欲測量每一次呼吸所對應到的移動距離，以判斷呼吸頻率是否穩定。臨界值設定裝置104可設定每一次呼吸所對應到的移動距離須大於10米，若對應到的移動距離小於10米時，代表使用者的呼吸過於急促。接著，如第5B圖所示，狀態感測模組108可在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到一生理訊號S_1出現時開始記錄使用者的位置，並在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到下一次生理訊號S_2出現時停止記錄使用者的位置，使得控制單元110可據以計算使用者移動的距離D_1。例如，狀態感測模組108在呼吸頻率感測器102B偵測到使用者開始吸氣的時間點開始記錄使用者的位置，並在偵測到使用者下一次開始吸氣的時間點停止記錄使用者的位置，以計算二次呼吸之間使用者移動的距離。值得注意的是，步驟504到步驟508可重複進行，因此生理訊號量測裝置102A~102D可在生理訊號S_1~S_n出現的時間內，分別取得移動距離D_1~D_(n-1)。接著開始進行訓練，生理訊號判斷模組106根據預設數據及使用者移動的距離，產生量測結果。控制單元110、警示裝置114或顯示單元116再根據量測結果，執行相對應的動作。承上例，當一移動距離D_x小於 10米時，生理訊號判斷模組106判斷換氣過早，由警示裝置114發送換氣過早的警示訊號，警示訊號可能以震動、聲音等方式發送，或者由顯示單元116顯示使用者呼吸過於急促的資訊。另一方面，若一移動距離D_y大於10米時，表示使用者的呼吸穩定，控制單元110或警示裝置114可能不執行任何動作，或是在顯示單元116顯示使用者的呼吸足夠穩定的資訊。
更進一步來說，生理訊號判斷模組106根據預設數據及使用者的移動距離D_1~D_(n-1)，產生量測結果的步驟不僅限於移動距離D_1~D_(n-1)與預設數據的比較(比較每一移動距離是否大於10米)。舉例來說，根據每一次生理訊號S_1~S_n出現的時間所測量到的移動距離D_1~D_(n-1)可進行進一步的處理或運算，例如換算累積多次生理訊號出現相對應的移動距離(如第1次呼吸與第10次呼吸之間的移動距離)、判斷數據演變的趨勢(遞增或遞減)、推算某一單位距離內出現生理訊號的次數、或計算移動距離D_1~D_(n-1)的平均數等。在一實施例中，警示裝置114亦可在連續二次呼吸對應到的移動距離D_z、D_(z+1)出現較大差異時發送一警示訊號，以指示使用者的呼吸不穩定。警示裝置114或控制單元110也可根據移動距離D_1~D_(n-1)的其它運算結果來執行相對應的動作，而不限於此。
同樣地，在此實施例中，狀態感測模組108可包含全球衛星定位系統或相關裝置與技術，用來偵測使用者的所在位置，以根據使用者在每一次生理訊號出現的時間點的所在位置，判斷二次生理訊號出現的時間點之間使用者的移動距離D_1~D_(n-1)。
值得注意的是，本發明的訊號量測方法及穿戴式電子裝置可測量多種人體生理訊號、人體的動作狀態訊號及所在地理資訊，並根據測量到的訊號，提供使用者即時資訊。本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，在流程30及40的實施例中，所使用的狀態訊號是使用者的所在位置及移動距離，並透過全球衛星定位系統來實現使用者所在位置的偵測。但在其它實施例中，狀態訊號亦可包含使用者的其它狀態，如 海拔高度或動作狀態等。舉例來說，穿戴式電子裝置10可測量使用者在不同海拔高度時的生理訊號，以取得對應於不同海拔高度的量測數據。詳細來說，狀態感測模組108可包含氣壓偵測器或其它相關裝置，用來偵測使用者的所在海拔高度。在使用者位於一第一海拔高度及一第二海拔高度時，生理訊號量測裝置102A~102D可測量使用者的生理訊號(如體溫、呼吸或心跳等)，以分別取得對應於第一海拔高度及第二海拔高度的量測數據，控制單元110並計算第一海拔高度及第二海拔高度之間的高度變化量所對應到的量測數據的變化量，以進行後續分析及處理。此實施例有助於應用在登山時，協助判斷使用者是否出現失溫、高山症或其它適應不良的情況，以及早進行應變措施。在另一實施例中，穿戴式電子裝置10可結合計時器與氣壓偵測器，以在每一單位時間內偵測海拔高度的變化量及生理訊號的變化量。相關實施方式類似於前述流程，於此不贅述。
請參考第6A圖，第6A圖為本發明實施例一流程60之示意圖。如第6A圖所示，流程60可用於穿戴式電子裝置10，用來判斷每一次生理訊號出現到下一次生理訊號出現的期間使用者的一動作次數。流程60包含以下步驟：
步驟600：開始。
步驟602：臨界值設定裝置104設定一預設數據。
步驟604：在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到一生理訊號出現時，狀態感測模組108開始偵測使用者的動作。
步驟606：在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到下一次生理訊號出現時，狀態感測模組108停止偵測使用者的動作。
步驟608：控制單元110計算使用者的動作次數。
步驟610：生理訊號判斷模組106根據預設數據及使用者的動作次數，產生量測結果。
步驟612：根據量測結果，執行相對應的動作。
步驟614：結束。
在流程60中，臨界值設定裝置104先設定一組對應於一生理訊號的預設數據。舉例來說，使用者在進行重量訓練時，欲測量每一次呼吸所對應到的舉啞鈴次數，一方面判斷呼吸頻率是否穩定，另一方面判斷舉啞鈴的速度是否穩定。臨界值設定裝置104可設定每一次呼吸所對應到舉啞鈴的動作次數(如上舉加放下的動作算一次)應落在2~3次之間，若動作次數小於2次時，代表使用者的呼吸過於急促或動作速率過慢，若動作次數大於3次時，代表使用者的呼吸過於緩慢或動作速率過快。接著開始進行訓練，如第6B圖所示，狀態感測模組108可在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到一生理訊號S_1出現時開始偵測使用者的動作，並在生理訊號量測裝置102A~102D偵測到下一次生理訊號S_2出現時停止偵測使用者的動作，使得控制單元110可據以計算使用者的動作次數N_1。例如，狀態感測模組108在呼吸頻率感測器102B偵測到使用者開始吸氣的時間點開始偵測使用者的動作(在此以吸氣為例，亦可以吐氣做為偵測的時間點)，並在偵測到使用者下一次開始吸氣的時間點停止偵測使用者的動作，以計算二次呼吸之間使用者的動作次數。值得注意的是，步驟604到步驟608可重複進行，因此生理訊號量測裝置102A~102D可在生理訊號S_1~S_n出現的時間內，分別取得動作次數N_1~N_(n-1)。接著，生理訊號判斷模組106根據預設數據及使用者的動作次數N_1~N_(n-1)，產生量測結果。生理訊號判斷模組106、控制單元110、警示裝置114或顯示單元116再根據量測結果，執行相對應的動作。例如，當一動作次數N_x小於2次或大於3次時，生理訊號判斷模組106判斷使用者的呼吸過於急促或動作速率過慢，由警示裝置114發送一警示訊號。警示訊號可能以震動、聲音等方式發送，或者由顯示單元116顯示使用者呼吸過於急促或動作速率過慢的資訊。另一方面，若一動作次數N_y落在2~3次之間時，表示使用者的呼吸及動作狀態皆穩定，控制單元110或警示裝置114可能不執行任何動作，或是在顯示單元116顯示使用者的呼吸及動作足夠穩 定的資訊。
更進一步來說，生理訊號判斷模組106根據預設數據及使用者的動作次數N_1~N_(n-1)，產生量測結果的步驟不僅限於動作次數N_1~N_(n-1)與預設數據的比較(比較每二次呼吸之間的動作次數是否落在2~3次之間)。舉例來說，根據每一次生理訊號S_1~S_n出現的時間所測量到的動作次數N_1~N_(n-1)可進行進一步的處理或運算，例如換算累積多次生理訊號出現相對應的動作次數(如第1次呼吸與第10次呼吸之間的動作次數)、判斷數據演變的趨勢(遞增或遞減)、推算每一次執行動作時出現生理訊號的次數、或計算動作次數N_1~N_(n-1)的平均數等。在一實施例中，警示裝置114亦可在連續二次呼吸之間的動作次數N_z、N_(z+1)出現較大差異時發送一警示訊號，以指示使用者的呼吸或動作狀態不穩定。警示裝置114或控制單元110也可根據動作次數N_1~N_(n-1)的其它運算結果來執行相對應的動作，而不限於此。
值得注意的是，在此實施例中，狀態感測模組108可包含重力感測器、壓力感測器、陀螺儀或其它相關裝置與技術，用來偵測使用者的動作狀態，以判斷二次生理訊號出現的時間點之間使用者的動作次數N_1~N_(n-1)。此外，上述動作次數除了可為舉啞鈴次數以外，也可以是走路的步數、跑步的步數、跳繩次數或騎單車時的踩踏次數。
請參考第7A圖，第7A圖為本發明實施例一流程70之示意圖。如第7A圖所示，流程70可用於穿戴式電子裝置10，以在使用者執行一動作時，測量使用者的生理訊號，以取得對應於執行一單位動作次數的量測數據。流程70包含以下步驟：
步驟700：開始。
步驟702：臨界值設定裝置104設定一預設數據。
步驟704：控制單元110設定使用者的單位動作次數。
步驟706：生理訊號量測裝置102A~102D於使用者執行一單位 動作次數時，測量使用者的生理訊號，以取得對應於此單位動作次數的一量測數據。
步驟708：生理訊號判斷模組106根據量測數據及預設數據，產生量測結果。
步驟710：根據量測結果，執行相對應的動作。
步驟712：結束。
在流程70中，臨界值設定裝置104先設定一組對應於一生理訊號的預設數據。控制單元110並設定使用者的單位動作次數。舉例來說，使用者欲進行騎單車的訓練，並判斷在騎單車的過程中心跳速率是否穩定。臨界值設定裝置104可設定雙腳每踩踏20次(如踏板旋轉一圈為一次)的時間之內測量到的心跳次數應落在15~30次之間。若雙腳每踩踏20次的時間內測量到大於30次的心跳次數時，表示使用者的運動量過高，若雙腳每踩踏20次的時間內測量到小於15次的心跳次數時，表示使用者未達到運動效果。接著，如第7B圖所示，生理訊號量測裝置102A~102D於使用者執行單位動作次數N_1、N_2、...、N_n時，測量使用者的生理訊號，以取得對應於每一單位動作次數N_1、N_2、...、N_n的量測數據V_1、V_2、...、V_n。例如，在使用者開始騎車時或經過一段時間之後，可分別在第1~20次踩踏、第21~40次踩踏、第41~60次踩踏、......及第n~(n+19)次踩踏的期間透過心率感測器102C偵測心跳次數。接著，生理訊號判斷模組106根據量測數據V_1~V_n及預設數據，產生量測結果。控制單元110、警示裝置114或顯示單元116再根據量測結果，執行相對應的動作。例如，若每20次踩踏之內測得的心跳次數大於30次或小於15次時，警示裝置114可分別發送代表運動過量或運動量不足的警示訊號。警示訊號可能以震動、聲音等方式發送，或者由顯示單元116顯示使用者運動量過大或不足的資訊。另一方面，若執行一單位動作次數的時間內測得的心跳次數落在15~30次之間時，表示使用者的運動量達到標準，控制單元110或警示裝置114可能不執行任何動作，或是在 顯示單元116顯示使用者的運動量合乎標準的資訊。
更進一步來說，生理訊號判斷模組106根據量測數據V_1~V_n及預設數據，產生量測結果的步驟不僅限於量測數據V_1~V_n與預設數據的比較(比較執行單位動作次數的時間內心跳次數是否落在15~30次之間)。舉例來說，執行單位動作次數的時間內所測量到的數據V_1~V_n可進行進一步的處理或運算，例如判斷數據演變的趨勢(遞增或遞減)、推算未來某一單位動作次數相對應的數據、或計算數據V_1~V_n的平均數等；或者，也可根據執行每一單位動作次數的時間內取得的不同類型生理訊號之量測數據來推算其它類型的數據。在一實施例中，當生理訊號判斷模組106在連續複數個單位動作次數的執行時間內所測得的心跳次數出現明顯遞增時，由警示裝置114發送一警示訊號，以指示使用者的運動量提升過快。警示裝置114或控制單元110也可根據量測數據V_1~V_n的其它運算結果來執行相對應的動作，而不限於此。
同樣地，在此實施例中，狀態感測模組108可包含重力感測器、壓力感測器、陀螺儀或其它相關裝置與技術，用來偵測使用者的動作狀態，以根據使用者執行一動作的次數來測量使用者的生理資訊，進而判斷使用者執行每單位動作次數N_1~N_n時的量測數據V_1~V_n。此外，上述動作次數除了可為騎單車時的踩踏次數以外，也可以是走路的步數、跑步的步數、跳繩次數或舉啞鈴次數等。
在習知技術中，穿戴式裝置無法同時進行不同類型的生理訊號量測，也難以結合不同生理訊號的量測數據或人體的運動狀態，甚至是使用者所在地理資訊以進行進一步的分析，且測量到的數據通常需要先傳送到電腦或智慧型手機的處理裝置，再進行資料的分析及處理，因而無法即時取得生理資訊的變化，造成使用上的不便。相較之下，本發明的訊號量測方法及穿戴式電子裝置可測量多種人體生理訊號、人體的動作狀態訊號和相關地理資訊，並根據測量到的數據，提供使用者即時資訊，以達到運動訓練的目的， 同時，在使用者的生理訊號出現異常時，可及早進行應變措施，以避免使用者發生危險或出現生理危害。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧穿戴式電子裝置
102A~102D‧‧‧生理訊號量測裝置
104‧‧‧臨界值設定裝置
106‧‧‧生理訊號判斷模組
108‧‧‧狀態感測模組
110‧‧‧控制單元
112‧‧‧記憶單元
114‧‧‧警示裝置
116‧‧‧顯示單元

Claims (24)

  1. 一種訊號量測方法，用於一穿戴式電子裝置，該方法包含有：設定對應於一使用者的複數個生理訊號中每一生理訊號的至少一臨界值；測量該複數個生理訊號，以取得複數個量測數據；以及根據該至少一臨界值及該複數個量測數據，取得一量測結果。
  2. 如請求項1所述之訊號量測方法，其中該複數個生理訊號包含該使用者的一呼吸頻率、一心跳頻率、一體溫及一腦波。
  3. 如請求項1所述之訊號量測方法，另包含有：根據該量測結果，產生一警示訊號。
  4. 如請求項3所述之訊號量測方法，另包含有：顯示該複數個量測數據、該量測結果或該警示訊號。
  5. 如請求項1所述之訊號量測方法，其中根據該至少一臨界值及該複數個量測數據，取得該量測結果之步驟包含有：根據該使用者的一呼吸頻率及一腦波，判斷該使用者的一專注力。
  6. 如請求項1所述之訊號量測方法，其中測量該複數個生理訊號，以取得該複數個量測數據之步驟包含有：在一單位時間內，測量該使用者的一生理訊號，以取得對應於該單位時間的一量測數據。
  7. 如請求項1所述之訊號量測方法，其中測量該複數個生理訊號，以取得該複數個量測數據之步驟包含有：測量該使用者的一生理訊號，以判斷每一次該生理訊號出現與下一次或更之後的該生理訊號出現的一時間間隔。
  8. 一種訊號量測方法，用於一穿戴式電子裝置，該方法包含有：設定對應於一使用者的至少一生理訊號中每一生理訊號的至少一臨界 值；偵測該使用者的一狀態，以產生一狀態訊號；測量該至少一生理訊號，根據該狀態訊號及該至少一生理訊號之一相對關係，取得至少一量測數據；以及根據該至少一臨界值、該狀態訊號及該至少一量測數據，取得一量測結果。
  9. 如請求項8所述之訊號量測方法，其中該至少一生理訊號包含該使用者的一呼吸頻率、一心跳頻率、一體溫及一腦波。
  10. 如請求項8所述之訊號量測方法，其中該狀態包含該使用者的一所在位置、一所在海拔高度或一動作狀態。
  11. 如請求項8所述之訊號量測方法，另包含有：根據該量測結果，產生一警示訊號。
  12. 如請求項11所述之訊號量測方法，另包含有：顯示該複數個量測數據、該狀態訊號、該量測結果或該警示訊號。
  13. 如請求項8所述之訊號量測方法，其中偵測該使用者的該狀態，以產生該狀態訊號之步驟包含有：偵測該使用者的一所在位置，並根據該使用者在不同時間點的該所在位置判斷該使用者移動的一距離。
  14. 如請求項13所述之訊號量測方法，其中測量該至少一生理訊號，根據該狀態訊號及該至少一生理訊號之該相對關係，取得該至少一量測數據之步驟包含有：在使用者移動的該距離中，設定一單位距離大小；以及當該使用者在該距離中一單位距離移動時，測量該使用者的一生理訊號，以取得對應於該單位距離的一量測數據。
  15. 如請求項13所述之訊號量測方法，其中測量該至少一生理訊號，根據該狀態訊號及該至少一生理訊號之該相對關係，取得該至少一量測數據之 步驟包含有：測量該使用者的一生理訊號，以判斷每一次該生理訊號出現相較於前一次或更之前的該生理訊號出現時該使用者移動的該距離。
  16. 如請求項8所述之訊號量測方法，其中設定對應於該使用者的該至少一生理訊號中每一生理訊號的該至少一臨界值之步驟包含有：根據該使用者所在的一海拔高度，設定相對應於該海拔高度的該至少一臨界值。
  17. 如請求項8所述之訊號量測方法，其中根據該至少一臨界值、該狀態訊號及該至少一量測數據，取得該量測結果之步驟包含有：於該使用者位於一第一海拔高度及一第二海拔高度時，分別取得對應於該第一海拔高度及該第二海拔高度的一量測數據，並計算該第一海拔高度及該第二海拔高度之間的高度變化量所對應到的該量測數據的變化量。
  18. 如請求項8所述之訊號量測方法，其中偵測該使用者的該狀態，以產生該狀態訊號之步驟包含有：偵測該使用者的一動作狀態，並根據該使用者在不同時間點的該動作狀態，判斷該使用者執行一動作的一動作次數。
  19. 如請求項18所述之訊號量測方法，其中測量該至少一生理訊號，根據該狀態訊號及該至少一生理訊號之該相對關係，取得該至少一量測數據之步驟包含有：測量該使用者的一生理訊號，並判斷每一次該生理訊號出現到下一次或更之後的該生理訊號出現的期間之內，使用者執行該動作的該動作次數。
  20. 如請求項18所述之訊號量測方法，其中根據該狀態訊號，測量該至少一生理訊號，以取得該至少一量測數據的步驟包含有：於該使用者執行該動作時，測量該使用者的一生理訊號，以取得對應於 該動作次數的一量測數據。
  21. 一種穿戴式電子裝置，包含有：一臨界值設定裝置，用來設定對應於至少一生理訊號中每一生理訊號的至少一臨界值；至少一生理訊號量測裝置，每一生理訊號量測裝置分別用來量測該至少一生理訊號中每一生理訊號，以取得至少一量測數據；以及一生理訊號判斷模組，用來根據該至少一臨界值及該至少一量測數據，取得一量測結果。
  22. 如請求項21所述之穿戴式電子裝置，另包含有：一狀態感測模組，用來偵測該使用者的一狀態，以產生一狀態訊號。
  23. 如請求項22所述之穿戴式電子裝置，其中該至少一狀態感測模組包含一全球衛星定位系統(Global Positioning System，GPS)、一重力感測器(G-sensor)、一陀螺儀或一氣壓偵測器。
  24. 如請求項21所述之穿戴式電子裝置，另包含有：一警示裝置，用來根據該量測結果，產生一警示訊號；一顯示單元，用來顯示該至少一量測數據、該量測結果或該警示訊號；一控制單元，用來控制該穿戴式電子裝置的運作；以及一記憶單元，用來儲存該至少一量測數據及該量測結果。
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