TW201801035A - 嬰幼兒生命監測裝置及系統 - Google Patents

Abstract

一種嬰幼兒生命監測裝置，用以穿戴式設置於嬰幼兒身上，包含：偵測模組、處理模組以及傳輸模組。偵測模組偵測嬰幼兒之生理訊號。處理模組儲存有辨識碼且電連接偵測模組，用以依據生理訊號產生包含辨識碼、血氧濃度值及心跳值之生理狀態資料封包。傳輸模組電連接處理模組，用以傳輸生理狀態資料封包。藉此，照護者可即時且全面地監測嬰幼兒的生理狀態。本發明復提供一種嬰幼兒生命監測系統。

Description

嬰幼兒生命監測裝置及系統

本發明是有關一種生命監測裝置及系統，且特別是可穿戴式設置於嬰幼兒身上之一種嬰幼兒生命監測裝置及系統。

隨著少子化與高齡化時代的來臨，嬰幼兒照護成為社會關注的重要課題，嬰幼兒無法表達自己的感受，照護嬰幼兒必須隨時注意其生理反應，然而照護者無法隨時陪伴在嬰幼兒的身旁，嬰幼兒在照護者不注意的情形下發生猝死時有所聞。

嬰幼兒猝死症(Sudden Infant Death Syndrome,SIDS)並非一種疾病，其發生原因還在研究中，即使是生理非常健康的新生幼兒，仍會無預警地死亡。追蹤SIDS案例發現，於猝死前一段時間，嬰幼兒會發生呼吸暫停的現象(Period of Apnea，Stoppage of Breathing)，若能及時發現而加以救治，是有機會可挽救嬰幼兒的生命。美國兒科醫學會(American Academy of Pediatrics,AAP)公布的「嬰兒睡眠指南」中，明確建議照護者應使嬰幼兒保持仰睡，才能有效預防SIDS的發生。

目前已有嬰兒監視系統可以讓照護者藉由影像監視嬰幼兒之狀況。然而，單憑影像無法判斷許多嬰幼兒的異常狀況，再者，在醫療院所或托育機構，一位照護者須負責照護多為嬰幼兒，照護者無法長時間監看每一個嬰幼兒的影像，如有嬰幼兒發生猝死前呼吸暫停的現象，照護者容易錯失SIDS黃金救援時間。

因此，如何利用日新月異的電子科技，即時且全面的監測嬰幼兒的生理狀態，以防止各種意外風險，進而提升嬰幼兒照護工作的品質，即為發展本發明的主要目的。

為達上述目的，本發明提供一種嬰幼兒生命監測裝置，用以穿戴式設置於嬰幼兒身上，包含：偵測模組、處理模組以及傳輸模組。偵測模組用以偵測嬰幼兒之生理訊號。處理模組儲存有辨識碼且電連接偵測模組，用以依據生理訊號產生包含辨識碼、血氧濃度值及心跳值之生理狀態資料封包。傳輸模組電連接處理模組，用以傳輸生理狀態資料封包。

於一實施例，上述嬰幼兒生命監測裝置復包含：接觸感測模組以及電能模組。接觸感測模組用以感測上述偵測模組與上述嬰幼兒的接觸狀態。電能模組用以供應上述偵測模組、上述處理模組、上述傳輸模組以及接觸感測模組所需電能。

於一實施例，上述偵測模組包含：光發射單元以及光接收單元。光發射單元用以發射紅光以及紅外光至上述嬰幼兒之身體。光接收單元用以接收自上述嬰幼兒之身體所反射之紅光以及紅外光，而產生上述生理訊號。

於一實施例，當上述處理模組判斷上述血氧濃度值或上述心跳值超出預設值範圍時，上述處理模組產生異常訊號，用以通知照護者觀察上述嬰幼兒之生命狀態。

於一實施例，上述傳輸模組以無線方式傳輸上述生理狀態資料封包。

本發明復提供一種嬰幼兒生命監測系統，包含：至少一上述嬰幼兒生命監測裝置、通訊裝置以及處理裝置。上述嬰幼兒生命監測裝置 穿戴式設置於嬰幼兒身上，用以產生並傳輸嬰幼兒之生理狀態資料封包。通訊裝置用以自上述嬰幼兒生命監測裝置接收生理狀態資料封包。處理裝置電連接通訊裝置以及儲存裝置，用以依據生理狀態資料封包產生嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值。

於一實施例，當上述嬰幼兒生命監測裝置判斷上述生理資料封包中之上述血氧濃度值或上述心跳值超出預設值範圍時，上述嬰幼兒生命監測裝置傳輸異常訊號至上述通訊裝置，上述處理裝置接收異常訊號後產生告警訊息，上述通訊裝置傳輸告警訊息，以通知照護者觀察上述嬰幼兒之生命狀態。

於一實施例，當上述處理裝置判斷上述嬰幼兒之上述血氧濃度值或上述心跳值超出預設值範圍時，上述處理裝置產生告警訊息，該通訊裝置傳輸告警訊息，以通知照護者觀察該嬰幼兒之生命狀態。

於一實施例，上述嬰幼兒生命監測裝置復包含：儲存裝置以及顯示裝置。儲存裝置電連接上述處理裝置，且儲存有對應上述嬰幼兒生命監測裝置之辨識碼之身分資料，其中上述處理裝置依據身分資料將上述嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值儲存於儲存裝置。顯示裝置電連接上述處理裝置，用以顯示上述血氧濃度值以及上述心跳值。

於本發明之嬰幼兒生命監測裝置，偵測模組以預定頻率偵測嬰幼兒之生理訊號，處理模組依據生理訊號產生包含對應嬰幼兒生命監測裝置之辨識碼以及嬰幼兒之血氧濃度值與心跳值之生理狀態資料封包，傳輸模組即時傳輸生理狀態資料封包至通訊裝置，照護者可藉由本發明之嬰幼兒生命監測系統即時且全面地監測嬰幼兒的生理狀態，以防止各種意外風險，進而提升嬰幼兒照護工作的品質。

1‧‧‧嬰幼兒生命監測系統

10‧‧‧嬰幼兒生命監測裝置

11‧‧‧通訊裝置

12‧‧‧處理裝置

13‧‧‧儲存裝置

14‧‧‧顯示裝置

100‧‧‧嬰幼兒身體

101‧‧‧偵測模組

102‧‧‧處理模組

103‧‧‧傳輸模組

104‧‧‧接觸感測模組

105‧‧‧電能模組

1011‧‧‧第一光發射單元

1012‧‧‧第一光接收單元

1011a‧‧‧發射紅光之發光二極體

1011b‧‧‧發射紅外光之發光二極體

S301,S302,S303,S3031,S3032,S304,S305,S306‧‧‧步驟

第1圖為本發明之嬰幼兒生命監測裝置之方塊圖；第2圖為本發明之嬰幼兒生命監測裝置之使用示意圖；第3圖為本發明之嬰幼兒生命監測裝置之一實施例之監測流程圖；以及第4圖為本發明之嬰幼兒生命監測系統。

以下係藉由特定的具體實施例配合圖式說明本發明之實施方式，熟習此專業之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點及功效。值得注意的是，為清楚展現本發明的主要特點，因此第一圖只是以示意方式顯示其中主要元件之間的相對關係，並非依據實際大小而繪製，所以圖中主要元件的厚度、大小、形狀、排列、配置等等都只是參考而已，並非用以限定本發明的範圍。

第1圖為本發明之嬰幼兒生命監測裝置之方塊圖。如第1圖所示，嬰幼兒生命監測裝置10包含：偵測模組101、處理模組102、傳輸模組103、接觸感測模組104以及電能模組105，其中處理模組102電連接偵測模組101、傳輸模組103、接觸感測模組104以及電能模組104。

血液中之血紅素(Hemoglobin,Hb)與氧合血紅素(Oxygenated Hemoglobin,HbO2)對波長805奈米之紅外光之吸收度相近，而對波長660奈米之紅光之吸收度差異最大，利用血紅素與氧合血紅素吸收此二波長的光之差異，可偵測出生理訊號。此外，當心臟收縮與舒張時，動脈血液對光的吸收率也會呈現週期的變化，因此也可利用脈搏血氧飽和濃度偵測器所測得週期性變化之生理訊號(對應血氧飽和濃度Saturation of Peripheral Oxygen,SpO₂)運算出心跳值。

嬰幼兒生命監測裝置10為模組化之微型監測裝置，其適於以穿戴方式設置於嬰幼兒身上，舉例而言：嬰幼兒生命監測裝置10可設置於接觸嬰幼兒皮膚之手環、衣物、帽子或襪子內。偵測模組101可以是穿透式或反射式脈搏血氧飽和濃度偵測器，由於嬰幼兒的皮膚較薄，偵測模組101較佳是反射式脈搏血氧飽和濃度偵測器。

偵測模組101可預設取樣頻率(例如：125Hz或500Hz)自動偵測嬰幼兒之生理訊號，或依據處理模組102定時傳輸的取樣指令進行偵測嬰幼兒之生理訊號。處理模組102儲存有嬰幼兒生命監測裝置10之辨識碼以及心跳值與血氧濃度值之運算程式，處理模組102依據生理訊號的變化運算出嬰幼兒之心跳值後(例如：於一定取樣時間，依據週期性生理訊號前後兩次低值出現之時點運算出每分鐘之心跳值時)產生包含辨識碼、血氧濃度值及心跳值之生理狀態資料封包。傳輸模組電103自處理模組102接收生理狀態資料封包後，即時以有線或無線方式將生理狀態資料封包傳輸至通訊裝置(如第4圖所示)。

接觸感測模組104(包含但不限於：電容式近接開關、溫度感測器等)用以感測偵測模組101與嬰幼兒身體的接觸狀態，若因嬰幼兒身體的動作(例如：翻身或摩擦)或其他因素(例如：餵奶或更換尿片)使嬰幼兒生命監測裝置10移位，以致偵測模組101無法正確偵測嬰幼兒的生理狀態，接觸感測模組104產生代表移位之訊號，處理模組102依據偵測模組101的生理訊號與接觸感測模組104的移位訊號判斷嬰幼兒生命監測裝置10是否發生位移，用以通知照護者檢查嬰幼兒生命監測裝置。

電能模組105用於供應偵測模組101、處理模組102、傳輸模組103以及接觸感測模組104所需電能，電能模組105例如但不限於：可重複充電及替換之鋰電池或光伏電池，若電能模組105儲存的電量不足 飽和電量的特定百分比(例如：不足20%)，處理模組102可依據電量減少的程度(例如：由20%降至10%)多次發出代表電量不足之通知訊號，以提醒照護者充電或更換電池。

第2圖為本發明之嬰幼兒生命監測裝置之使用示意圖。如第2圖所示，於本實施例，嬰幼兒生命監測裝置10之偵測模組101至少包含：第一光發射單元1011以及第一光接收單元1012，其中第一光發射單元1011至少包含發射紅光(波長660奈米)之發光二極體1011a以及發射紅外光(波長805或940奈米)之發光二極體1011b。第一光接收單元1012包含可將紅光以及紅外光轉換成電訊號之光電二極體。第一光發射單元1011將紅光以及紅外光發射至嬰幼兒之身體100，第一光接收單元1012接收自嬰幼兒之身體100所反射之紅光以及紅外光(如第2圖中箭頭記號所示光反射路徑)，而產生脈搏血氧飽和濃度訊號。

於其他實施例，偵測模組可進一步包含第二光發射單元以及第二光接收單元。第二光發射單元例如是發射綠光或白光之發光二極體，第二光接收單元例如是可將綠光或白光轉換成電訊號之光電二極體。由於人類的血液可吸收綠光而反射紅光，藉由設置第二光發射單元以及第二光接收單元獨立偵測嬰幼兒之第二生理訊號，處理模組依據兩種生理訊號運算嬰幼兒之心跳值，嬰幼兒生命監測裝置可更準確地監測嬰幼兒之生理狀態。

第3圖為本發明之嬰幼兒生命監測裝置之一實施例之監測流程圖。如第3圖所示，於步驟S301，偵測模組偵測生理訊號。進入步驟S302，處理模組運算生理訊號而產生生理狀態資料封包。進入步驟S303，處理模組判斷血氧濃度值與心跳值是否超出預設值範圍(例如：正常血氧濃度值範圍介於95至100%，0至12個月嬰幼兒的正常心跳值範圍介於120 至140)；進入步驟S304，處理模組產生通知照護者觀察嬰幼兒之異常訊號，傳輸模組將生理狀態資料封包以及通知照護者觀察嬰幼兒之異常訊號傳輸至通訊裝置；若處理模組判斷血氧濃度值與心跳值符合預設值範圍(代表：嬰幼兒之生理狀態正常)；進入步驟S305，傳輸模組將生理狀態資料封包傳輸至通訊裝置。

於其他實施例，於步驟S302，處理模組運算生理訊號而產生生理狀態資料封包後，處理模組可不進行步驟S303及S304，而直接進入步驟S305，將生理狀態資料封包經由傳輸模組傳輸至通訊裝置，以進一步增加嬰幼兒生命監測裝置監測嬰幼兒生理狀態之次數。

藉由第3圖所示之監測流程，本發明之嬰幼兒生命監測裝置可即時且全面地監測嬰幼兒之生理狀態，還具備自我檢測功能，以防止監測錯誤或失效，從而提升嬰幼兒照護工作的品質。

基於上述嬰幼兒生命監測裝置，本發明進一步提供嬰幼兒生命監測系統，其可適用於家庭、醫療院所以及照護機構，提供照護者即時且全面的嬰幼兒生理狀態資訊。

第4圖為本發明之嬰幼兒生命監測系統。如第4圖所示，嬰幼兒生命監測系統1包含：至少一本發明之嬰幼兒生命監測裝置10、通訊裝置11、處理裝置12、儲存裝置13以及顯示裝置14，其中處理裝置12電連接通訊裝置11、儲存裝置13以及顯示裝置14。

嬰幼兒生命監測裝置10可利用穿戴方式設置於嬰幼兒身上，用以產生並傳輸嬰幼兒之生理狀態資料封包，其中生理狀態資料封包包含對應嬰幼兒生命監測裝置10之辨識碼、該嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值。通訊裝置11用以自嬰幼兒生命監測裝置10接收嬰幼兒之生理狀態資料封包。儲存裝置13儲存有可對應嬰幼兒生命監測裝置10之辨識碼的 嬰幼兒之身分資料。處理裝置12依據生理狀態資料封包以及身分資料產生嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值，處理裝置12可將嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值儲存於儲存裝置13，並且將嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值傳輸至通訊裝置11以及顯示裝置14以通知照護者。

嬰幼兒生命監測裝置10可經由有線或無線方式將每次所測得生理狀態資料封包即時傳輸至通訊裝置11，其中無線方式例如但不限於：近場通訊(NFC)、低功耗藍牙(BLE)、ZigBee、Wi-Fi等。若考慮嬰幼兒生命監測裝置10所傳輸之無線電波對嬰幼兒可能產生的影響，較佳是通訊距離較短的近場通訊(NFC)、低功耗藍牙(BLE)、ZigBee。通訊裝置11具有轉換資料封包通訊協定之功能，可將嬰幼兒之生理狀態資料封包傳輸至遠端的處理裝置12，例如但不限於：NFC或BLE轉Wi-Fi或4G。

舉例而言，若是家庭內使用單一或少數嬰幼兒生命監測裝置10監測家中的嬰幼兒，照護者可利用行動裝置(智慧型手機或平板電腦等)自處理裝置12(例如：雲端伺服器)下載應用程式，即可作為嬰幼兒生命監測系統之通訊裝置11。照護者之行動裝置可將嬰幼兒之生理狀態資料傳輸至處理裝置12(雲端伺服器)，由處理裝置12(雲端伺服器)解譯生理狀態資料封包，再將嬰幼兒之血氧濃度值與心跳值傳輸至行動裝置，行動裝置顯示並記錄血氧濃度值與心跳值。或者，行動裝置可下載應用程式，由行動裝置之處理器直接解譯生理狀態資料封包而獲得血氧濃度值與心跳值，行動裝置之處理器可進一步將血氧濃度值與心跳值傳輸至顯示行動裝置之顯示單元(即螢幕)，並且儲存於行動裝置之儲存單元(例如：內建或外接硬碟)。

若是醫療院所或照護機構大量布建嬰幼兒生命監測裝置10監測其負責照護的嬰幼兒，通訊裝置11可包含多個訊號加強器以及至少一 個路由器(未圖示)。各訊號加強器配置於各嬰幼兒生命監測裝置10旁，於接收到嬰幼兒生命監測裝置10所傳輸之生理狀態資料封包後，各訊號加強器放大生理狀態資料封包之訊號強度，再將放大訊號強度之生理狀態資料封包傳輸至路由器。路由器轉換各生理狀態資料封包之通訊格式(例如：BLE轉Wi-Fi或Wi-Fi轉4G)後，將各生理狀態資料封包傳輸至處理裝置12(例如：醫療院所或照護機構之中央或雲端伺服器)。於處理裝置12產生各嬰幼兒之血氧濃度值與心跳值後，處理裝置12將各嬰幼兒之血氧濃度值與心跳值傳輸至通訊裝置11以及顯示裝置14(例如：醫療院所或照顧機構之電腦終端機)。處理裝置12還可依據各嬰幼兒之身分資料於儲存裝置13(例如：雲端資料庫)建立檔案，將各嬰幼兒之血氧濃度值與心跳值儲存於儲存裝置13之檔案，以供照護者檢視各嬰幼兒之動態生理資訊。

於一實施例，當嬰幼兒生命監測裝置10判斷生理狀態資料封包之血氧濃度值或心跳值超出預設值範圍時，嬰幼兒生命監測裝置10傳輸異常訊號(代表：嬰幼兒之生理狀態發生異常)至通訊裝置11；處理裝置12自通訊裝置11接收異常訊號產生嬰幼兒之生理狀態發生異常之告警訊息；通訊裝置13傳輸告警訊息至顯示裝置14或其他影音裝置；顯示裝置14以聲音或影像訊息通知照護者前往觀察嬰幼兒之生命狀態。

於另一實施例，嬰幼兒生命監測裝置10將生理狀態資料封包傳輸至通訊裝置11，處理裝置12依據生理狀態資料封包以及身分資料產生嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值後，由處理裝置12判斷該嬰幼兒之血氧濃度值或心跳值是否超出預設值範圍。當處理裝置12判斷該嬰幼兒之血氧濃度值或心跳值超出預設值範圍時，處理裝置12產生告警訊息，通訊裝置13傳輸告警訊息，以通知照護者觀察該嬰幼兒之生命狀態。

當嬰幼兒生命監測裝置10發生位移時，嬰幼兒生命監測裝 置10傳輸位移訊號(代表：嬰幼兒生命監測裝置之位置不正確)至通訊裝置11；處理裝置12自通訊裝置11接收位移訊號後產生嬰幼兒生命監測裝置10位置錯誤訊息；通訊裝置傳輸位置錯誤訊息，以通知照護者調整嬰幼兒生命監測裝置10之位置。

綜上所述，於本發明之嬰幼兒生命監測裝置，偵測模組以預定頻率偵測嬰幼兒之生理訊號，處理模組依據生理訊號產生包含對應嬰幼兒生命監測裝置之辨識碼以及嬰幼兒之血氧濃度值與心跳值之生理狀態資料封包，傳輸模組即時傳輸生理狀態資料封包至通訊裝置，照護者可藉由本發明之嬰幼兒生命監測系統即時且全面地監測嬰幼兒的生理狀態，以防止各種意外風險，進而提升嬰幼兒照護工作的品質。

上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項專業之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有此項專業知識者，在未脫離本發明所揭示之精神與技術原理下所完成之一切等效修飾或改變，仍應由本發明之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧嬰幼兒生命監測裝置

101‧‧‧偵測模組

102‧‧‧處理模組

103‧‧‧傳輸模組

104‧‧‧接觸感測模組

105‧‧‧電能模組

Claims (9)

1. 一種嬰幼兒生命監測裝置，用以穿戴式設置於嬰幼兒身上，包含：偵測模組，用以偵測該嬰幼兒之生理訊號；處理模組，儲存有辨識碼且電連接該偵測模組，用以依據該生理訊號產生包含該辨識碼、血氧濃度值及心跳值之生理狀態資料封包；以及傳輸模組，電連接該處理模組，用以傳輸該生理狀態資料封包。
2. 如申請專利範圍第1項所述嬰幼兒生命監測裝置，復包含：接觸感測模組，用以感測該偵測模組與該嬰幼兒的接觸狀態；以及電能模組，用以供應該偵測模組、該處理模組、該傳輸模組以及該接觸感測模組所需電能。
3. 如申請專利範圍第1項所述嬰幼兒生命監測裝置，其中該偵測模組包含：光發射單元，用以發射紅光以及紅外光至該嬰幼兒之身體；光接收單元，用以接收自該嬰幼兒之身體所反射之該紅光以及該紅外光，而產生該生理訊號。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述嬰幼兒生命監測裝置，其中當該處理模組判斷該血氧濃度值或該心跳值超出預設值範圍時，該處理模組產生異常訊號，用以通知照護者觀察該嬰幼兒之生命狀態。
5. 如申請專利範圍第1項所述嬰幼兒生命監測裝置，其中該傳輸模組以無線方式傳輸該生理狀態資料封包。
6. 一種嬰幼兒生命監測系統，包含：至少一如申請專利範圍第1項所述嬰幼兒生命監測裝置，設置於嬰幼兒身上，用以產生並傳輸該嬰幼兒之生理狀態資料封包；通訊裝置，用以自該嬰幼兒生命監測裝置接收該生理狀態資料封包；以及處理裝置，電連接該通訊裝置，用以依據該生理狀態資料封包產生該嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值。
7. 如申請專利範圍第6項所述嬰幼兒生命監測裝置，其中當該嬰幼兒生命監測裝置判斷該生理狀態資料封包中之該血氧濃度值或該心跳值超出預設值範圍時，該嬰幼兒生命監測裝置傳輸異常訊號至該通訊裝置，該處理裝置接收該異常訊號後產生告警訊息，該通訊裝置傳輸該告警訊息，以通知照護者觀察該嬰幼兒之生命狀態
8. 如申請專利範圍第6項所述嬰幼兒生命監測裝置，其中當該處理裝置判斷該嬰幼兒之該血氧濃度值或該心跳值超出預設值範圍時，該處理裝置產生告警訊息，該通訊裝置傳輸該告警訊息，以通知照護者觀察該嬰幼兒之生命狀態。
9. 如申請專利範圍第6項所述嬰幼兒生命監測裝置，復包含：儲存裝置，電連接該處理裝置，且儲存有對應該嬰幼兒生命監測裝置之辨識碼之身分資料，其中該處理裝置依據該身分資料將該嬰幼兒之血氧濃度值以及心跳值儲存於該儲存裝置；以及 顯示裝置，電連接該處理裝置，用以顯示該血氧濃度值以及該心跳值。