TW201909843A - 血氧濃度動態隨身監測裝置及血氧動態管理警示系統 - Google Patents

Abstract

一血氧濃度動態隨身監測裝置，供量測一受測者的運作資訊，該監測裝置包含：一監控模組，包含：一血氧監測單元，供量測前述受測者的血氧濃度並轉換為至少一血氧信號；一運動監測單元，供量測前述受測者含重力方向的運動狀態並轉換為一運動信號；一接收前述血氧信號和前述運動信號的信號處理單元；至少一儲存有前述受測者的一血氧參考數值的記憶體；以及，至少一電源模組，至少供應前述血氧監測單元和上述運動監測單元的電能；使得，當該信號處理單元判斷上述血氧信號低於上述血氧參考數值達一預定標準時，依照上述運動信號輸出一警示信號。

Description

血氧濃度動態隨身監測裝置及血氧動態管理警示系統

本發明是一種血氧濃度監測裝置，尤其是一種動態隨身的血氧濃度監測裝置。

血氧濃度一直是確認人體運作健康狀況的一項重要數據，可用以呈現受測者的呼吸系統運作狀態以及體內氣體交換狀態。因此，早在1980年代，美國便已將血氧濃度量測設備標準化，規定做為開刀房及加護病房等空間的基本配備，藉以確保病患不致缺氧而發生危險，足見血氧濃度數據的重要性。

在趨勢上，血氧量測設備也持續朝向小型化、便於攜帶發展，甚至與行動裝置結合更深入日常生活的遠距醫療照護。一般穿透式血氧量測設備雖然準確，但往往體積較大，因此多僅限於在醫院內使用，並不適合讓受測者攜帶並且進行活動，若要量測受測者一段時間的血氧狀況，則必須讓受測者留在醫療院所內進行檢測，才能配合血氧量測設備收到長時間持續量測的數據，例如：睡眠門診受測者需在診療室內睡一晚，既造成受測者的不便，又無法達成監測受測者日常狀態的任務。

目前市面上可以自行攜帶量測的血氧量測設備，如圖1所示，是以夾制元件91夾制受測者的手指，使得發光LED貼緊於受測者手指，並且搭配一個光接收器共同作為血氧量測設備93，再判讀反射所得到的數 值，藉以獲得受測者的血氧濃度。但要求受測者持續將夾制元件91固定於手指處，明顯會影響日常活動，尤其當受測者在運動的狀態，即使勉強把夾制元件91固定在手指上，都會容易脫落，並不能真正即時監測受測者日常活動時的血氧濃度。

除上述的監測困難外，目前的趨勢，是朝向以單一的穿戴裝置，蒐集整合多種人體健康狀態的數據，但受限於量測設備的體積、重量以及精準度，實際量測的判斷和應用仍然受到侷限。另方面，雖然血氧濃度的變化與許多疾病和人體健康狀態相互關聯，可是血氧濃度的數值並不像血壓高低或血糖濃度，具有明確而易懂的代表意義和標準。單純量測血氧濃度，並不能據以絕對判斷受測者，包括是否得到高山症等的健康狀況。例如，雖然已經證實血氧濃度與高山症密切相關，猶他州立大學Jonathan R.Knott的研究卻發現，在特定時空下對經歷相同爬山活動後之人分別統計獲得高山症者與未獲得高山症者的族群血氧濃度平均，結果兩族群的血氧同度平均值之間並沒有統計上的顯著差異；如此一來，更無從以血氧濃度判定高山症。

綜合上述，目前量測身體健康參數的各種穿戴裝置，都持續在小型化、方便攜帶方面嘗試改進，但針對血氧濃度量測，更重要的是能夠允許精確並持續地監測受測者日常活動的數值變化；尤其要能同步考量量測環境的條件變化以及受測者的活動狀態，以突破現有量測和判讀的侷限，進而即時判斷受測者的健康狀態變化、達成預防甚至緊急救治的效果，降低受測者的健康風險。

本發明在提供一種血氧濃度動態隨身監測裝置，藉由血氧監測單元、運動監測單元以及通訊模組使得監測裝置微型化。

本發明在提供一種血氧濃度動態隨身監測裝置，藉由監控模組以及通訊模組，允許長時間監測受測者日常活動及運動的血氧狀態。

本發明在提供一種血氧濃度動態隨身監測裝置，藉由血氧監測單元配合運動監測單元，即時判斷受測者健康狀態的改變及可能成因。

本發明的血氧濃度動態隨身監測裝置，供量測一受測者的運作資訊，該監測裝置包含：一監控模組，包含：一血氧監測單元，供量測前述受測者的血氧濃度並轉換為至少一血氧信號；一運動監測單元，供量測前述受測者含重力方向的運動狀態並轉換為一運動信號；一接收前述血氧信號和前述運動信號的信號處理單元；以及，至少一儲存有前述受測者的一血氧參考數值的記憶體；以及，至少一電源模組，至少供應前述血氧監測單元和上述運動監測單元的電能；使得，當該信號處理單元判斷上述血氧信號低於上述血氧參考數值達一預定標準時，依照上述運動信號輸出一警示信號。

本發明在提供一種血氧濃度動態隨身監測裝置，藉由設置運動監測單元，讓穿戴裝置不僅可以即時記錄受測者的血氧濃度，還能同步量測和記錄受測者的運動狀態，藉此判斷受測者血氧變化的可能因素，尤其穿戴裝置不但達到小型化、方便攜帶、不影響受測者日常活動；並且可以長時間隨身監測受測者的健康動態變化，藉以在緊急狀態下，即時提醒預防或請求緊急救助，降低受測者的健康風險。

1、1’、1”‧‧‧監控模組

11、11’、11”‧‧‧血氧監測單元

13、13’、13”‧‧‧運動監測單元

15’‧‧‧氣壓監測單元

17、17’、17”‧‧‧信號處理單元

19、19’、19”‧‧‧記憶體

3、3’、3”‧‧‧電源模組

51、51’、51”‧‧‧通訊模組

53、53’、53”‧‧‧遠端電子裝置

7、7’、7”‧‧‧警示模組

75’‧‧‧液晶顯示螢幕

2、2’、2”‧‧‧固定模組

91‧‧‧夾制元件

93‧‧‧血氧量測設備

圖1為一先前技術的示意圖。

圖2為本發明第一較佳實施例的方塊圖，用以說明本發明血氧濃度動態隨身監測裝置和血氧動態管理系統的組成和作用。

圖3為圖2實施例的立體示意圖。

圖4為本發明第二較佳實施例的方塊圖，用以說明本發明血氧濃度動態隨身監測裝置和血氧動態管理系統的組成和作用。

圖5為圖4實施例的立體示意圖。

圖6為本發明第三較佳實施例的方塊圖，用以說明本發明血氧濃度動態隨身監測裝置和血氧動態管理系統的組成和作用。

圖7為圖6實施例的示立體意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相似的元件將以相似之標號表示。

本發明的第一較佳實施例，請一併參照圖2和圖3，本例中的血氧監測單元11，是例釋為一種反射式血氧監測單元，因此，不需要限制穿戴在手指等可以光線穿透的身體部位。為便於日常生活以及運動的需要，本例中的固定模組2是以一種透氣橡膠手環為例，供隨身配戴監測，手環中裝設有監控模組1、電源模組3以及通訊模組51。監控模組1在本例中則包括血氧監測單元11和運動監測單元13。

運動監測單元13在本例中是以三維感測元件為例，可以量測 三維，包含重力信號等的運動信號，可以同步感測受測者的身體運作和活動型態。以運動監測單元13作為輔助，藉以判斷受測者血氧濃度變化的可能成因，例如當受測者劇烈運動時，可藉以判定受測者的運動體適能。當電源模組3供電給血氧監測單元11與運動監測單元13，並且由血氧監測單元11和運動監測單元13分別感測受測者的血氧濃度及運動狀態，並且分別轉換為血氧信號和運動信號，再藉由例如藍芽模組的通訊模組51，無線傳輸至例如智慧型手機的遠端電子裝置53。當然，熟知本技術領域之人同樣可依需要以其他通訊模組，如：Wifi模組等，替代本例中的藍芽模組；並可以用如電子書、平板電腦、甚至其他終端機等輕易替換智慧型手機，作為遠端電子裝置。

接著，智慧型手機內的信號處理單元17將接收上述血氧信號和運動信號，一方面儲存於記憶體19內，另方面進行分析判讀，由於記憶體19內已經依照受測者過去記錄的血氧信號，例如以受測者血氧濃度的一個平均值區間，標定出至少一個血氧參考數值。因此，當運動監測單元13量測到受測者幾乎沒有運動而處於睡眠狀態，且信號處理單元17所接收到的血氧信號，已經超出預先定義的血氧參考數值的區間時，將自動判定為受測者睡眠呼吸中止已經達到需警示的程度。在本例中，信號處理單元17會發出警示信號至通信連結的警示模組7，本例例釋以智慧型手機中的揚聲器，發出警示聲響而喚醒受測者，避免睡眠中的缺氧情況惡化。

另外，當缺氧情況已經惡化到危險程度時，也可以透過遠端電子裝置53將警示信號發送至其他相連結的無線網路系統，例如附近的醫療院所或消防單位，藉以在第一時間針對受測者進行救治。甚至在受測者 出外活動，例如登山，可以三維感測元件輔助，以三維感測元件取得重力信號以及其他運動信號，判定受測者的狀態，如在一海拔高度是否發生高山症。綜上述，以智慧型手機作為遠端電子裝置53，並乘載有信號處理單元17和記憶體19，受測者亦可以隨時開啟而主動瞭解自己的身體運作狀態，達到個人健康和運動管理的效果、針對變化成因的判斷建議等。

本發明的第二較佳實施例，請一併參照圖4至圖5，是以受測者進行含海拔高度變化的運動，如：登山活動等為例。如同Jonathan R.Knott所研究，量測登山者中，單純以發生高山症者的血氧濃度與其他沒有發生高山症的受測者相比，並不見得有明顯差異，因此單由血氧數值一個變數，並不能準確分辨是否有高山症的症狀。依照目前常見的預防高山症方式，是在海拔達若干高度的基地處，協助量測登山者血氧濃度，勸阻血氧濃度低於一個參考值的登山者繼續向上攀登。但是如上述研究結果，此種量測並不能準確地判斷高山症發作與否，也因此造成台灣地區每年都有人死於高山症的憾事。

本發明透過監控模組1’，不同於在登山基地單點式的單次量測，並在本例中整合運動監測單元13’中的全球定位(GPS)晶片資料，判斷受測者所處位置的海拔，以及受測者隨時間進行過程，在重力方向上的海拔高度改變，順利解決Knott所指長久存在的問題。由於本例中，血氧監測單元11’、運動監測單元13’主動持續量測受測者的身體運作，並分別對應轉換為受測者的血氧信號和運動信號。即使本例中的運動監測單元13’並沒有真實監測受測者的運動，而僅是依照全球定位晶片監測其所在位置，但當受測者的血氧信號表示其血氧濃度不斷下降，且運動信號標定其所在位置的 海拔不斷升高，前述兩種信號便被通訊模組51’，在本例例釋為Wifi無線通訊，傳送至一遠端電子裝置53’，於本例遠端電子裝置53’是以一個登山隊領隊專用的身體健康狀態分析儀為例，讓領隊即時發現隊伍中的受測者已經有發生高山症的風險。當然，熟知本技術領域之人，也可以輕易以領隊的智慧型手機，並安裝有智慧型手機軟體等隨身行動通訊設備作為替代。

至於本實施例中的血氧監測單元11’、運動監測單元13’以及通訊模組51’、電源模組3’，則是共同被製作成可以貼附於受測者皮膚表面的貼片，在此將貼片的基礎部分和黏著部分稱為固定模組2’，使得貼片不會影響受測者進行如登山、甚至極限運動(Extreme Sports)等活動；本例中的監控模組1’還包括有氣壓監測單元15’，提供將受測者所在位置的環境大氣壓力轉換為氣壓信號，並同經通訊模組51’傳送給遠端電子裝置53’。

藉此，信號處理單元17’還可以同時獲得對應受測者所處環境的氣壓信號，藉由所接收的以及儲存在記憶體19’的信號，以準確判斷受測者所遭遇的環境因素改變，更能針對受測者在即將發生高山症的等症候時，預先發出警示信號。由於本例中的受測者僅需身負一片貼片，遠端電子裝置53’則是領隊的身體健康狀態分析儀或智慧型手機，因此當警示信號被發送至警示模組7’，在本例中，將同步驅動揚聲器發出警示音響，並且在例如智慧型手機的液晶顯示螢幕75’上，顯示受測者身體資訊及相對應的建議處理方式。

由於本發明的監測都是持續性地進行，尤其是還可以參照環境因素，更可以準確判斷血氧濃度變化的成因，在受測者血氧隨登山過程逐漸降低，而且降低過速或降低至一個危險範圍時，迅速反應提醒，提醒 受測者必須折返，或至少停留在同一海拔高度一段時間進行適應，直到身體逐漸適應該高度後，才能繼續向上攀爬。此種準確預測判斷受測者是否產生高山症的症候，就能解決本技術領域中長久存在的問題。

當然，如本實施例，同時還可搭配其他監測單元，除同本例中的氣壓監測單元15’進一步校準本實施例的判斷，熟知本技術領域之人還可以用其他監測單元如：陀螺儀、三維感測器等替代而不影響本發明實質。

本發明的第三較佳實施例，請一併參照圖6至圖7，是一種針對日常生活中受測者，尤其是如：老年人身體運作變化的照護監測應用。與第一較佳實施例相同的部分於此處省略不予贅述。其中，固定模組2”製作成環繞式的貼片，並在固定模組2”中裝設有屬於監控模組1”的血氧監測單元11”、運動監測單元13”、信號處理單元17”以及記憶體19”。其中，貼片環繞貼覆以固定監測單元，不過熟知此技術領域之人也可輕易以兩片式的貼片或者夾制元件、戒指等形式替代。

接著，黏貼於受測者身上的固定模組2”以及包含在固定模組2”內的血氧監測單元11”、運動監測單元13”、信號處理單元17”以及記憶體19”藉由一條排線作為有線形式的通訊模組51”，延伸連結至例如護理站的遠端電子裝置53”。同時，本實施例中的電源模組3”同樣整合於有線的通訊模組51”中，藉由插座提供電能。由於本實施例的有線方式傳遞信號將有更高的傳遞速度，可以傳輸更多關於受測者的監測信號，尤其是例如看護中心的臥床病患。本例中的警示模組7”，則例釋為裝設於受測者床頭的LED發光元件，方便救護人員到達時判斷受測者位置；另方面，於本例在遠端電子裝置53”中也獨立設置有一警示模組7”，釋以桌上型電腦的揚聲器，同 樣接受來自信號處理單元17”的警示信號，該遠端電子裝置53”於救護人員的值班區域直接呼叫值班救護人員。

當信號處理單元17”在判斷受測者的血氧信號時，若血氧信號超出血氧參考數值，將發送警示信號，且在發送出警示信號時，也將一併連同受測者所儲存於記憶體19”的血氧信號和運動信號歷史傳送至遠端電子裝置53”，供救護人員第一時間在遠端能更完整判斷受測者的症候，如：受測者是否經歷跌倒或其他身體狀態的改變。此血氧參考數值是根據受測者儲存於記憶體19”的血氧信號所定義，於本例例釋為一最高界限值以及最低界限值的血氧參考數值。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (8)

1. 一種血氧濃度動態隨身監測裝置，供量測一受測者的運作資訊，該監測裝置包含：一監控模組，包含：一血氧監測單元，供量測前述受測者的血氧濃度並轉換為至少一血氧信號；一運動監測單元，供量測前述受測者含重力方向的運動狀態並轉換為一運動信號；一接收前述血氧信號和前述運動信號的信號處理單元；以及，至少一儲存有前述受測者的一血氧參考數值的記憶體；以及，至少一電源模組，至少供應前述血氧監測單元和上述運動監測單元的電能；使得，當該信號處理單元判斷上述血氧信號低於上述血氧參考數值達一預定標準時，依照上述運動信號輸出一警示信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的血氧濃度動態隨身監測裝置，更包含至少一通訊模組，供與至少一遠端電子裝置通信連結。
3. 如申請專利範圍第1項所述的血氧濃度動態隨身監測裝置，其中上述監控模組更包含：一氣壓監測單元，供量測上述受測者所處環境的氣壓狀態並輸出一氣壓信號至上述信號處理單元。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述的血氧濃度動態隨身監測裝置，其中上述運動信號至少包括一重力信號，以及上述信號處理單元是依據上述血氧信號及上述血氧參考數值的比對，並參考上述重力信號，判斷上述 受測者是否已發生高山症的徵候。
5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述的血氧濃度動態隨身監測裝置，更包含至少一個至少將上述血氧監測單元、上述運動監測單元及上述電源模組固定至上述受測者的固定模組。
6. 如申請專利範圍第1項所述的血氧濃度動態隨身監測裝置，更包含至少一個受上述警示信號驅動的警示模組。
7. 如申請專利範圍第6項所述的血氧濃度動態隨身監測裝置，上述警示模組是一揚聲器。
8. 如申請專利範圍第6項所述的血氧濃度動態隨身監測裝置，上述警示模組是一LED發光元件。