TW201544071A - 異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置。異常心跳訊號檢測方法包括下列步驟。接收使用者的待測心跳訊號，並且對應所述待測心跳訊號，取得使用者的生理資訊。依據生理資訊，由心跳樣本資料庫選擇一個心跳樣本，並且比對待測心跳訊號與心跳樣本以取得待測心跳訊號與心跳樣本的相關係數。比較相關係數與預設閥值，藉以判斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。

Description

異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置

本揭露是有關於一種訊號檢測方法，且特別是有關於一種異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置。

在現代社會中，由於工作繁重、生活壓力龐大或者是飲食不健康等負面因素，心臟疾病已是相當常見的重大疾病之一，並且是造成猝死(心因性猝死，Sudden Cardiac Death)的常見原因。當患者的急性心臟疾病發作時，若無旁人提供適當的援助，而患者又陷入意識不清或無行為能力的情況下，後果往往是不堪設想的。

為了預防急性心臟疾病的發生，一般民眾可藉由醫療設施所提供的健康檢查來掌握自身的健康狀況。藉由判讀心跳訊號的方式，一旦有民眾出現心臟疾病的徵兆，即可以透過早期警示以及合理的治療來降低猝死的風險。然而，對於心臟疾病的患者或者是心臟疾病的高危險群而言，單靠醫療設施所提供的健康檢 查是不足的。若無法隨時隨地的監控患者的心跳訊號，自然地，也就無法在患者的心跳訊號產生異常或者是患者發生急性心臟疾病的情況下提供即時的援助。因此，如何提供一個即時且有效的異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置，仍是本領域技術人員努力的目標之一。

本發明提供一種異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置，可即時且較佳地檢測出異常心跳訊號。

本發明提出一種異常心跳訊號檢測方法，適用於一電子裝置。異常心跳訊號檢測方法包括下列步驟。接收使用者的待測心跳訊號。對應所接收的待測心跳訊號，取得使用者的生理資訊。依據生理資訊，由心跳樣本資料庫選擇心跳樣本。比對待測心跳訊號與心跳樣本以取得待測心跳訊號與心跳樣本的相關係數。比較相關係數與預設閥值，以判斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。

本發明提出一種電子裝置，包括接收單元、生理資訊擷取單元以及控制單元。接收單元接收使用者的待測心跳訊號，而生理資訊擷取單元對應待測心跳訊號，取得使用者的生理資訊。控制單元依據生理資訊，由心跳樣本資料庫選擇心跳樣本。此外，控制單元比對待測心跳訊號與心跳樣本以取得待測心跳訊號與心跳樣本的相關係數。控制單元更比較相關係數與預設閥值，以判 斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。

基於上述，本發明所提供的異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置，藉由比對待測心跳訊號與心跳樣本所得到的相關係數來更進一步地分辨待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。詳細而言，為增加比對的精準度，心跳樣本是依據使用者的生理資訊而從心跳樣本資料庫中選出，並且是屬於正常生理情況下的心跳樣本。藉此，所接收的每個待測心跳訊號皆能被有效地被比對與分析，從而使得異常心跳訊號可以被即時且準確地被檢測出來。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、600‧‧‧電子裝置

200‧‧‧穿戴式心跳訊號量測裝置

220‧‧‧類比數位轉換裝置

240‧‧‧微控制器

260‧‧‧通訊模組

B1~B9‧‧‧操作選項

I1~I6‧‧‧裝置選項

HSUT‧‧‧待測心跳訊號

HS‧‧‧心跳樣本

W‧‧‧求救頁面

M‧‧‧求救簡訊

610‧‧‧接收單元

620‧‧‧生理資訊擷取單元

630‧‧‧控制單元

640‧‧‧輸入介面

650‧‧‧顯示模組

DB‧‧‧心跳樣本資料庫

S110、S120、S130、S140、S150、S160、S162、S170‧‧‧異常心跳訊號檢測方法的步驟

S122、S124‧‧‧提供操作選項的步驟

下面的所附圖式是本揭露的說明書的一部分，繪示了本揭露的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本揭露的原理。

圖1是依照本發明一實施例所繪示的異常心跳訊號檢測方法的流程圖。

圖2A是依照本發明實施例所繪示的穿戴式心跳訊號量測裝置的示意圖。

圖2B是依照本發明一實施例所繪示的電子裝置的連線示意圖。

圖3繪示一個理想完整的心跳訊號的示意圖。

圖4A是依照本發明一實施例所繪示的提供操作選項的流程圖。

圖4B是依照本發明一實施例所繪示的操作選項的示意圖。

圖5A是依照本發明一實施例所繪示的求救頁面的示意圖。

圖5B是依照本發明一實施例所繪示的求救簡訊的示意圖。

圖6是依照發明一實施例所繪示的電子裝置的示意圖。

現將詳細參考本揭露之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

圖1是依照本發明一實施例所繪示的異常心跳訊號檢測方法的流程圖。本發明所提的異常心跳訊號檢測方法適用於電子裝置，而電子裝置例如是智慧型手機(Smart Phone)、平板電腦(Tablet)、筆記型電腦(Laptop)等可攜式電子裝置，但並不限制於此。請參照圖1，異常心跳訊號檢測方法的步驟如下。首先，利用電子裝置接收使用者的待測心跳訊號(步驟S110)。於本實施例中，待測心跳訊號例如是從穿戴式心跳訊號量測裝置所接收。

圖2A是依照本發明一實施例所繪示的穿戴式心跳訊號量測裝置的示意圖。請參照圖2A，穿戴式心跳訊號量測裝置200包括類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter)220、微控制器 (Micro-controller)240以及通訊模組260。具體而言，穿戴式心跳訊號量測裝置200所量測的心跳訊號，由類比數位轉換器220從類比格式轉換為數位格式後，經微控制器240傳輸至通訊模組260，然後再透過無線通訊網路(Wireless Network)而由電子裝置所接收。於本實施例中，通訊模組260例如是藍牙(Blue-tooth)通訊模組，並且依循藍牙通訊協定以傳輸數位格式的心跳訊號，但於其它實施例中，通訊模組260可以例如是依循Zigbee通訊協定、WIMAX通訊協定、LTE通訊協定或者WIFI通訊協定來傳輸數位格式的心跳訊號。

於本實施例中，電子裝置可以是自發地與穿戴式心跳訊號量測裝置200進行連線，藉以接收使用者的待測心跳訊號，但本發明並不限於此。圖2B是依照本發明一實施例所繪示的電子裝置的連線示意圖。於本實施例中，電子裝置100提供一個操作選項B1，並且於使用者點選操作選項B1後，顯示出多個可配對的裝置選項I1~I6。使用者可更進一步點選一個正確的裝置選項(例如是裝置選項I1)，藉以完成電子裝置100與穿戴式心跳訊號量測裝置200間的連線，以便開始接收待測心跳訊號。

圖3繪示一個理想完整的心跳訊號的示意圖。參考圖3，一個完整的心跳訊號代表一次心肌動作週期中，心肌細胞的電位變化情形。理想的心跳訊號包括P波、QRS波(Q波、R波、S波所形成的波群)以及T波等特徵波，分別對應至心房去極化期、心室去極化期以及心室再極化期。於臨床醫學上，可藉由分析P波、 QRS波(Q波、R波、S波所形成的波群)以及T波的波形來判斷心跳訊號是否正常，但於本實施例中，主要是藉由比對待測心跳訊號與正常的心跳樣本來判斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。更詳細而言，是藉由比較待測心跳訊號與心跳樣本的QRS波，來判斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。然而，縱使是健康的使用者，其心跳訊號也會隨著使用者自身的活動狀態而有所改變。因此，若以一個固定的心跳樣本而與所有可能的待測心跳訊號進行比對，則很有可能使部分的待測心跳訊號被誤判為異常心跳訊號。

因此，重新參照圖1，於接收使用者的待測心跳訊號後，本發明實施例所提供的異常心跳訊號檢測方法，更進一步地對應待測心跳訊號，取得使用者的生理資訊(步驟S120)。接著，更依據前述生理資訊，由心跳樣本資料庫選擇心跳樣本(步驟S130)。前述生理資訊包括使用者的行進速度以及人體傾斜角度，而心跳樣本資料庫內所儲存的心跳樣本預先以生理資訊進行分類並儲存。當接收到待測心跳訊號時，對應待測心跳訊號取得使用者的生理資訊，並且依據生理資訊挑選適當的心跳樣本，使得本發明實施例所提供的異常心跳訊號檢測方法能具有較準確的檢測能力。

於本實施例中，電子裝置更可透過無線網路或有線網路連接至使用者身上的電子計步器(未繪示)以及慣性測量單元(未繪示)，並且據以分別取得使用者行進速度以及人體傾斜角度。詳細 而言，電子計步器包括震動傳感器和電子計數器以偵測使用者的步行次數，而電子裝置將使用者的行次數除以步行時間以獲得使用者的行進速度。同理，慣性測量單元包括三軸的陀螺儀以及三方向的加速度計，藉以量測使用者人體在三維空間中的角速度與加速度，並且交由電子裝置進一步地計算人體傾斜角度。值得注意的是，使用者的行進速度以及人體傾斜角度皆是對應待測心跳訊號而取得。

重新參照圖1，於選擇心跳樣本後，本發明實施例所提供的異常心跳訊號檢測方法更比對待測心跳訊號與心跳樣本以取得待測心跳訊號與心跳樣本的相關係數(步驟S140)。與本發明實施例中，計算相關係數的方程式如下：

其中r為皮爾遜相關係數(Pearson Correlation Coefficient)，其範圍為-1至1。x[n]為待測心跳訊號、y[n]為樣本心跳、N為待測心跳訊號以及心跳樣本中QRS波的長度(QRS波的取樣數目)、為待測心跳訊號的平均，而為樣本心跳的平均。當r越接近0時，代表待測心跳訊號以及心跳樣本間的相關程度越低，而當r越接近1或-1，代表待測心跳訊號以及心跳樣本間的正相關程度或負相關程度越高。於本實施例中，相關係數r經由絕對值化後更轉為百分比制，其範圍在0%~100%之間。

取得相關係數r後，異常心跳訊號檢測方法以一預設閥值與相關係數r相互比較，藉以判斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號(步驟S150)。預設閥值例如是60%，但不以此為限。若相關係數低於預設閥值，則判斷待測心跳訊號為異常心跳訊號，並且儲存待測心跳訊號(步驟S160)。相對地，若相關係數高於或等於預設閥值，則判斷待測心跳訊號為正常心跳訊號，並且異常心跳訊號檢測方法此時更將待測心跳訊號與其對應的生理資訊儲存至心跳樣本資料庫(步驟S170)，據以擴充心跳樣本資料庫，然後異常心跳訊號檢測方法返回步驟S110，重新判斷新輸入的待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。值得注意的是，於其他實施例中，步驟S170並不一定儲存待測心跳訊號至心跳樣本資料庫，而可以是在不儲存待測心跳訊號的情況下，直接重回步驟S110以接收新的待測心跳訊號。

於前述實施例中，一旦電子裝置100與穿戴式心跳訊號量測裝置200間的連線成功建立後，異常心跳訊號檢測方法便自動地被執行以判斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。然而，於本發明其他實施例中，異常心跳訊號檢測方法也可以是由電子裝置100的使用者手動地進行操作以完成對待測心跳訊號的檢測。圖4A是依照本發明一實施例所繪示的提供操作選項的流程圖。圖4B是依照本發明一實施例所繪示的操作選項的示意圖。參照圖1、4A以及4B，於取得使用者的待測心跳訊號(步驟S110)以及生理資訊(步驟S120)後，電子裝置100顯示待測心跳訊號HSUT(步 驟S122)並提供多個操作選項B2~B6(步驟S124)。

更詳細而言，異常心跳訊號檢測方法顯示使用者的待測心跳訊號HSUT與心跳樣本HS供使用者觀看，並且更可以即時地顯示使用者目前的心跳速率。詳細而言，異常心跳訊號檢測方法更利用每一個待測心跳訊號的QRS波，藉以計算連續兩個待測心跳訊號的R波波峰間的距離。R波波峰間的距離即為使用者的心跳週期，而心跳週期的倒數即為使用者的心跳速率。

異常心跳訊號檢測方法還提供多個操作選項B2~B6使得使用者能手動地完成待測心跳訊號HSUT與心跳樣本HS間的比對。於本實施例中，操作選項B2~B6分別對應至不同的功能。操作選項B2對應至儲存功能，而使用者可以藉由點選操作選項B2來直接儲存待測心跳訊號HSUT以及對應的生理資訊至進入心跳樣本資料庫。換言之，只要使用者認為待測心跳訊號屬於正常心跳訊號，即可直接點選操作選項B2以直接儲存待測心跳訊號HSUT至心跳樣本資料庫。操作選項B3對應至心跳樣本HS的選擇功能。當使用者點選操作選項B3時，電子裝置100會依據所接收的待測心跳訊號HSUT的生理資訊來選擇合適的心跳樣本HS，並且電子裝置100同樣顯示心跳樣本HS供使用者觀看。

當使用者欲進行待測心跳訊號HSUT以及心跳樣本HS的比對時，可以藉由點選操作選項B4以開始比對程序。若使用者想要調閱過去的異常心跳訊號紀錄，可以藉由點選操作選項B5使電子裝置100提供相關的紀錄。操作選項B6則用以提供設定頁面 (未繪示)，而使用者可透過設定頁面對異常心跳訊號檢測方法進行各項設定。舉例而言，例如是設定異常心跳訊號檢測方法為自動執行或者是手動執行。

重新參照圖1，於本實施例中，異常心跳訊號檢測方法於判定待測心跳訊號為異常心跳訊號後便儲存待測心跳訊號(步驟S160)，並且發出求救訊號(步驟S162)。當待測心跳訊號被判定為異常心跳訊號，異常心跳訊號檢測方法首先儲存前述待測心跳訊號，以便於日後就醫時供醫生參考。接著，異常心跳訊號檢測方法透過電子裝置100而向使用者的親友或者是醫療設施自動發出求救訊號。求救訊號例如是包括求救聲響、求救簡訊以及求救通話。求救聲響用於吸引使用者周遭環境的注意，而求救簡訊以及求救通話則用於通知特定人士，使其能儘速對使用者伸出援手。求救簡訊以及求救通話的通訊對象可事先於設定頁面中進行設定，而設定頁面例如是藉由點選操作選項B6(圖4B)來進入。

於前述實施例中，待測心跳訊號以及求救訊號於待測心跳訊號被判定為異常心跳訊號後，分別自動地被紀錄與發送，然而本發明並不限於此。在待測心跳訊號被判定為異常心跳訊號後，使用者可以透過搖動電子裝置以手動地儲存待測心跳訊號。類似地，求救訊號也可以是由使用者手動地發送至設定對象。圖5A是依照本發明一實施例所繪示的求救頁面的示意圖。參照圖5A，於本實施例中，待測心跳訊號被判定為異常心跳訊號後，異常心跳訊號檢測方法進一步地顯示求救頁面W，而求救頁面W同 樣包括多個操作選項B7~B9對應至不同的功能。舉例而言，操作選項B7對應至求救通話的功能，並且於使用者點選後，向設定對象播打通話號碼進行聯繫。操作選項B8對應至發送求救簡訊的功能，並且於使用者點選後，向設定對象發送求救簡訊。求救簡訊的格式及內容為預先設定並儲存於電子裝置100之中，因此不需使用者另外輸入相關訊息。圖5B是依照本發明一實施例所繪示的求救簡訊的示意圖。請參照圖5B，求救簡訊M例如是包括使用者所在的精確位置(經緯度)以及地址，但不限於此。操作選項B9則對應至取消功能，用以避免異常心跳訊號檢測方法作出錯誤判斷後，仍舊送出求救訊號。值得注意的是，求救頁面W所包括的操作選項並不限於此，還可以依實際應用而有所變化。

於本發明其它實施例中，另提供一種可實際運用前述異常心跳訊號檢測方法的電子裝置。圖6是依照發明一實施例所繪示的電子裝置的示意圖。電子裝置600包括接收單元610、生理資訊擷取單元620以及控制單元630。接收單元610接收使用者的待測心跳訊號，而生理資訊擷取單元620耦接接收單元610，對應待測心跳訊號，取得該使用者的生理資訊。生理資訊包括使用者的行進速度以及人體傾斜角度。控制單元630，耦接接收單元610以及生理資訊擷取單元620，其依據生理資訊，由心跳樣本資料庫DB選擇心跳樣本。控制單元630比對待測心跳訊號與心跳樣本以取得待測心跳訊號與心跳樣本的相關係數，並且更比較相關係數與預設閥值以判斷待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。若相關係 數低於預設閥值，則控制單元630判斷待測心跳訊號為異常心跳訊號。此外，心跳樣本資料庫DB例如是以硬碟、非揮發性記憶體等裝置實現。

於本實施例中，電子裝置600更包括輸入介面640以及顯示模組650，皆耦接至控制單元630。顯示模組650用於顯示待測心跳訊號、心跳樣本以及多個操作選項，而電子裝置600的使用者則透過輸入介面640點選操作選項。於本發明一實施例中，輸入介面640以及顯示模組650可以是整合為一體的觸控式顯示螢幕，但不限於此。

值得一提的是，電子裝置600還可以包括全球定位系統模組(Global Positioning System,GPS)以及發送單元，藉以實現前述求救訊號的發送，特別是求救簡訊的發送。

電子裝置600的詳細運作以及設定，請參照前述異常心跳訊號檢測方法的詳述，在此不再贅述。

綜上所述，本發明所提供的異常心跳訊號檢測方法及其電子裝置，藉由比對待測心跳訊號與心跳樣本所得到的相關係數來更進一步地分辨待測心跳訊號是否為異常心跳訊號。詳細而言，為增加比對的精準度，心跳樣本是依據使用者的生理資訊而從心跳樣本資料庫中選出，並且是屬於正常生理情況下的心跳樣本。藉此，所接收的每個待測心跳訊號皆能被有效地被比對與分析，從而使得異常心跳訊號可以被即時且準確地被檢測出來。

雖然本揭露已呈現多個實施例如上，然其並非用以限定 本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S110、S120、S130、S140、S150、S160、S162、S170‧‧‧異常心跳訊號檢測方法的步驟

Claims (10)

1. 一種異常心跳訊號檢測方法，適用於一電子裝置，包括：接收一使用者的一待測心跳訊號；對應該待測心跳訊號，取得該使用者的一生理資訊；依據該生理資訊，由一心跳樣本資料庫選擇一心跳樣本；比對該待測心跳訊號與該心跳樣本以取得該待測心跳訊號與該心跳樣本的一相關係數；以及比較該相關係數與一預設閥值以判斷該待測心跳訊號是否為一異常心跳訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之異常心跳訊號檢測方法，其中該生理資訊包括該使用者的一行進速度以及一人體傾斜角度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之異常心跳訊號檢測方法，更包括：顯示該待測心跳訊號；以及提供多個操作選項，其中該些操作選項之一對應至一儲存功能，當該使用者選取對應該儲存功能的該操作選項時，儲存該待測心跳訊號以及對應的該生理資訊至該心跳樣本資料庫。
4. 如申請專利範圍第1項所述之異常心跳訊號檢測方法，更包括：若該相關係數高於該預設閥值，判斷該待測心跳訊號為一正常心跳訊號，並儲存該待測心跳訊號與對應的該生理資訊至該心跳樣本資料庫。
5. 如申請專利範圍第1項所述之異常心跳訊號檢測方法，更包括：若該相關係數低於該預設閥值，判斷該待測心跳訊號為該異常心跳訊號，並儲存該待測心跳訊號；以及發出一求救訊息，其中該求救訊息包括一求救聲響、一求救簡訊以及一求救通話。
6. 一種電子裝置，包括：一接收單元，接收一使用者的一待測心跳訊號；一生理資訊擷取單元，耦接該接收單元，對應該待測心跳訊號，取得該使用者的一生理資訊；以及一控制單元，耦接該接收單元以及該生理資訊擷取單元，依據該生理資訊，由一心跳樣本資料庫選擇一心跳樣本，該控制單元比對該待測心跳訊號與該心跳樣本以取得該待測心跳訊號與該心跳樣本的一相關係數，並且該控制單元更比較該相關係數與一預設閥值以判斷該待測心跳訊號是否為一異常心跳訊號。。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該生理資訊包括該使用者的一行進速度以及一人體傾斜角度。
8. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該電子裝置更包括：一輸入介面，耦接該控制單元；以及一顯示模組，耦接該控制單元，顯示該待測心跳訊號並提供多個操作選項，其中該些操作選項之一對應至一儲存功能，當該 使用者透過該輸入介面選取對應該儲存功能的該操作選項時，該控制單元儲存該待測心跳訊號以及對應的該生理資訊至該心跳樣本資料庫。
9. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中若該相關係數高於該預設閥值，該控制單元判斷該待測心跳訊號為一正常心跳訊號，並且儲存該待測心跳訊號與對應的該生理資訊至該心跳樣本資料庫。
10. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中若該相關係數低於該預設閥值，該控制單元判斷該待測心跳訊號為該異常心跳訊號時而儲存該待測心跳訊號，並且該控制單元發出一求救訊息，該求救訊息包括一求救聲響、一求救簡訊以及一求救通話。