TW202123881A - 具有可撓式感測貼片的穿戴裝置 - Google Patents

Abstract

一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該裝置包含光體積描記法感測器、外殼及延伸連接線，該延伸連接線用以將該光體積描記法感測器及該外殼電性連接藉此當該外殼移動時不會直接帶動該光體積描記法感測器移動。該光體積描記法感測器包含有機發光二極體、有機光電二極體及軟性基板，其中該有機發光二極體用以發出光源；該有機光電二極體用以接收該光源，並產生光訊號；該軟性基板用以放置該有機發光二極體及該有機光電二極體。該外殼包含微處理器、電池及電路板，其中該微處理器用以利用演算法分析該光訊號；該電池用以提供該微處理器電能；該電路板用以放置該微處理器及該電池。

Description

具有可撓式感測貼片的穿戴裝置

本發明涉及一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置。

受到近幾年來生活形態的影響，慢性病(如心臟疾病、糖尿病、中風及癌症)已取代急性傳染病成為現代文明病困擾著許多人。慢性病除了損害個人健康外，也會對家庭經濟及國家醫療支出造成沉重負擔。因此慢性病的防治與治療已經成為世界各國所必須面對的議題。目前醫院具備多種慢性病偵測方式，但很多病患往往偵測到慢性病時都已過了早期治療的時機。因此如果能夠落實在任何地方和時間都能定時檢測，就能發揮早期發現早期治療的效用。

因此目前全球各大技術廠，皆紛紛推出攜帶式或穿戴式個人健康檢測裝置，其中用於偵測心血管疾病的檢測裝置更是佔據大部分的市場。因為根據世界衛生組織統計，全世界十大死因排行第一和第二名分別是冠狀動脈疾病和中風。而在台灣雖然癌症仍然佔據十大死因第一名，但心臟疾病和腦血管疾病則是佔據第二和第三名，並且在十大死因中，有半數與心血管有關，其加起來的死亡百分比超過第一名的癌症，由此可見此一威脅之嚴重性。因此用於偵測心血管疾病的穿戴式檢測裝置更是如雨後春筍。

目前用於偵測心血管疾病的穿戴式檢測裝置主要使用的技術為血液脈動容積變化(Photoplethysmography ，PPG)(或稱為光體積描記法)，它是利用紅外光感測元件照射皮膚表面，運用血液吸收光線能量的原理，紀錄光線的變化而感應出來的訊號。當心臟周期性搏動時，血液體積也會產生周期性變動，因此光感測元件所接收到的紅外光也會隨著血液體積的變化而感應出電壓並產生訊號，因此 光體積描記法(PPG)訊號的振幅會隨血液進出組織成正比的變化。光體積描記法訊號取得簡單，與其他儀器相比光體積描記法具有設備輕便、操作簡易、非侵入性、親和性高及成本低廉等優勢，以致許多學者投入研究。

但現今大多數已知使用光體積描記法生理感測器檢測心血管疾病的穿戴裝置都存在訊號品質差、使用上不夠靈活及貼片固定效果差的問題。原因為現今用於穿戴裝置的感測器與外殼是固定在一起的結構，因此當人體在運動狀態中時，外殼的移動會與感測器產生連動關係，以致於人體與感測器之間的相對位移造成干擾雜訊，因此引發人體與感測器之間的運動偽影 (Motion artifact)雜訊。以及有時將貼片貼至腕動脈所預期的位置時，會因為感測器為硬性材質，感測器結構無法隨著手腕結構而變化，因而導致貼覆不夠密合造成感測器偵測到環境雜訊的問題。還有可能因為使用者不清楚動脈正確位置而貼覆到其它手腕位置，因而導致感測器偵測到其它非手腕動脈所產生的訊號。

因此，為了解決上述問題，本案提出了一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置的解決方案。其中該裝置包含光體積描記法感測器、外殼及延伸連接線，該延伸連接線用以將該光體積描記法感測器及該外殼電性連接藉此當該外殼移動時不會直接帶動該光體積描記法感測器移動。該光體積描記法感測器包含有機發光二極體(OLED)、有機光電二極體(OPD)及軟性基板，其中該有機發光二極體用以發出光源；該有機光電二極體用以接收該光源，並產生光訊號；該軟性基板用以放置該有機發光二極體及該有機光電二極體。該外殼包含微處理器、電池及電路板，其中該微處理器用以利用演算法分析該光訊號；該電池用以提供該微處理器電能；該電路板用以放置該微處理器及該電池。

依照一實施例，上述該光體積描記法感測器所包含之該有機發光二極體、該有機光電二極體及該軟性基板皆為軟性材質，可以隨著皮膚表面之結構而彎曲，用以完全貼覆於手腕結構，以使貼片和手之間的縫隙可以更接近並更靠近皮膚，以獲得運動偽影雜訊消除的良好測量結果。

依照一實施例，上述該光體積描記法感測器中的該有機發光二極體及該有機光電二極體以陣列排佈方式排列，該陣列排佈方式為一種適用於檢測心血管疾病的陣列排佈方式。

依照一實施例，上述該光體積描記法感測器可以為長條形狀貼覆於整個手腕皮膚表面，該光體積描記法感測器上的有機發光二極體及有機光電二極體可以陣列排佈的方式延伸至整個光體積描記法感測器，因此可以偵測到手腕皮膚表面上的所有訊號。

依照一實施例，上述該有機發光二極體及該有機光電二極體之間的相對距離與該光源的波長相關，該光源的波長越長時元件之間的相對距離也隨之變大。

依照一實施例，上述該演算法為一種專門用於分析心律顫動訊號的演算方法，該演算法可以將最強訊號做為動脈訊號，其餘為參考訊號，可以達成雜訊消除的機制。

依照一實施例，上述該該微處理器用以產生心律顫動圖，該心律顫動(Atrial fibrillation，AF)圖為一種用於檢測心房顫動的心電圖，可以利用該心電圖檢查心血管方面的疾病。

一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該裝置包含光體積描記法感測器及外殼，其中該光體積描記法感測器表面具有黏性物質用以黏貼於皮膚表面，該外殼與該光體積描記法感測器利用延伸連接線電性連接。因此可以使該外殼與該光體積描記法感測器分離，以避免該光體積描記法感測器因該外殼的移動而跟著移動。

依照一實施例，上述該外殼可以與該光體積描記法感測器之間的相對位置有相對位移，但該光體積描記法感測器與該皮膚表面之間的相對位置沒有相對位移，因此可以避免運動偽影雜訊。

依照一實施例，上述該運動偽影雜訊為一種在人體運動狀態中所產生的雜訊干擾，因為運動狀態使得該光體積描記法感測器產生位移，使得光體積描記法感測器測出不規則訊號，而使該心律顫動圖出現不規則跳動圖形。

為了使本創作的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本創作進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描 述的具體實施例僅用以解釋本創作，但並不用於限定本創作。

實施例1

請參閱第1圖所示，本創作係一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，包括光體積描記法感測器100、外殼110及延伸連接線120。其中該光體積描記法感測器100用以發出光源及接收光源，並產生光訊號，該光體積描記法感測器100表面具有黏性物質，用以黏貼在人體皮膚上，該外殼110為一種硬性材質，用以固定在物體上，例如將該外殼110固定在人體的腕部或臂部上。該光體積描記法感測器100與該外殼110分離，該外殼110與該光體積描記法感測器100透過該延伸連接線120電性連接，該延伸連接線120用以傳送該光體積描記法感測器100所產生之該光訊號給該外殼110。因此當該外殼110與手腕有相對位移時，該光體積描記法感測器100不會隨著該外殼110連動而與手腕有相對位移，可以用來避免運動偽影雜訊，其中該運動偽影雜訊為一種在人體運動狀態中所產生的雜訊干擾。

請參閱第1圖所示，該光體積描記法感測器100包含有機發光二極體101、有機光電二極體103及軟性基板105。其中該有機發光二極體101為一種軟性材質，可以根據手腕的結構彎曲，以與手腕完全貼合，並可發出光源，該有機光電二極體103為一種軟性材質，可以根據手腕的結構彎曲，用以接收該光源。該有機發光二極體101及該有機光電二極體103放置在該軟性基板105上，用以將該有機發光二極體101及該有機光電二極體103的相對位置固定，並以陣列排佈方式排列該相對位置，其中該陣列排佈方式之間的相對距離與該光源的波長相關。該軟性基板105為一種軟性材質，可以根據手腕結構彎曲，以與手腕完全貼合。

請參閱第1圖所示，該外殼110包括電池111、微處理器113及電路板115。其中該電池111可以是可撓曲鋰陶瓷電池，該電池用以提供電能給該微處理器113，該微處理器113用以接收從該光體積描記法感測器100傳送之該光訊號，該微處理器113使用專門用於心律顫動之演算法計算及分析該光訊號，並得到心律顫動圖。該電池111及該微處理器113放置在該電路板115上，用以固定該電池111及該微處理器113的相對位置。該外殼110用以包覆該電池111、該微處理器113及該電路板115以使上述該些元件固定在手腕上。

請參閱第1圖所示，該有機發光二極體101及該有機光電二極體103放置在該軟性基板105上。該有機發光二極體101用以發出光源，該光源穿透皮膚表層照射到微血管或動脈，該微血管或該動脈的血流量決定該光源的反射光多寡，該有機光電二極體103將該光源的反射光訊號接收之後，該光體積描記法感測器100產生光訊號，該光訊號透過延伸連接線120傳送該光訊號給該外殼110內之該微處理器113。

請參閱第1圖所示，該電池111及該微處理器113放置在該電路板115上。該電池111可以是可撓曲鋰陶瓷電池，該電池111用以提供電能給該微處理器113，該微處理器113利用演算法分析從該光體積描記法感測器110所產生之該光訊號，該演算法為一種將該光訊號繪製成心律顫動圖之演算方法，其中該心律顫動圖為一種用於檢測心律不整的心電圖。

實施例2

請參閱第2圖所示，本創作係一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，包括光體積描記法感測器200、外殼210及延伸連接線220。其中該光體積描記法感測器200用以發出光源及接收光源，並產生光訊號，該光體積描記法感測器200表面具有黏性物質，用以黏貼在人體皮膚上，該外殼210為一種硬性材質，用以固定在物體上，例如將該外殼210固定在人體的腕部或臂部上。該光體積描記法感測器200與該外殼210分離，該外殼210與該光體積描記法感測器200透過該延伸連接線220電性連接，該延伸連接線220用以傳送該光體積描記法感測器200所產生之該光訊號給該外殼210。因此當該外殼210與手腕有相對位移時，該光體積描記法感測器200不會隨著該外殼210連動而與手腕有相對位移，可以用來避免運動偽影雜訊，其中該運動偽影雜訊為一種在人體運動狀態中所產生的雜訊干擾。

請參閱第2圖所示，該光體積描記法感測器200包含發光二極體201、光電二極體203及硬性基板205，該發光二極體201為一種硬性材質，可以將該發光二極體201做地很小，以與手臂或手腕大致貼合，並可發出光源，該光電二極體203為一種硬性材質，用以接收該光源，該發光二極體201及該光電二極體203放置在該硬性基板205上，該硬性基板205可以是一種硬性玻璃材質，用以將該發光二極體201及該光電二極體203的相對位置固定，並以陣列排佈方式排列該相對位置，其中該陣列排佈方式之間的相對距離與該光源的波長相關。

請參閱第2圖所示，該外殼210包括電池211、微處理器213及電路板215。其中該電池211可以是可撓曲鋰陶瓷電池，該電池用以提供電能給該微處理器213，該微處理器213用以接收從該光體積描記法感測器200傳送之該光訊號，該微處理器213使用專門用於心律顫動之演算法計算及分析該光訊號，並得到心律顫動圖。該電池211及該微處理器213放置在該電路板215上，用以固定該電池211及該微處理器213的相對位置。該外殼210用以包覆該電池211、該微處理器213及該電路板215以使上述該些元件固定在手腕上。

請參閱第2圖所示，該發光二極體201及該光電二極體203放置在該硬性基板205上。該發光二極體201用以發出光源，該光源穿透皮膚表層照射到微血管或動脈，該微血管或該動脈的血流量決定該光源的反射光多寡，該光電二極體203將該光源的反射光訊號接收之後，該光體積描記法感測器200產生光訊號，該光訊號透過延伸連接線220傳送該光訊號給該外殼210內之該微處理器213。

請參閱第2圖所示，該電池211及該微處理器213放置在該電路板215上。該電池211可以是可撓曲鋰陶瓷電池，該電池211用以提供電能給該微處理器213，該微處理器213利用演算法分析從該光體積描記法感測器210所產生之該光訊號，該演算法為一種將該光訊號繪製成心律顫動圖之演算方法，其中該心律顫動圖為一種用於檢測心律不整的心電圖。

實施例3

請參閱第3圖所示，本創作係一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，包括光體積描記法感測器300、外殼310及延伸連接線320，其中該光體積描記法感測器300用以感測光源及接收光源。該光體積描記法感測器300表面具有黏性物質，用以黏貼在人體皮膚上，該光體積描記法感測器300可以為長條形狀貼覆在整個手腕皮膚表面，因此可以偵測到手腕皮膚表面上的所有訊號，以方便當使用者檢測動脈時找不到動脈可以先檢測手腕上的所有訊號，再利用演算法將最強的訊號做為動脈訊號，其它訊號做為參考訊號，可以用來做為雜訊消除的機制。該外殼310為一種硬性材質，用以固定在物體上，例如將該外殼310固定在人體的腕部或臂部上。該光體積描記法感測器300與該外殼310分離，該外殼310與該光體積描記法感測器300透過該延伸連接線320電性連接，該延伸連接線320用以傳送該光體積描記法感測器300所產生之該光訊號給該外殼310。因此當該外殼310與手腕有相對位移時，該光體積描記法感測器300不會隨著該外殼310連動而與手腕有相對位移，可以用來避免運動偽影雜訊，其中該運動偽影雜訊為一種在人體運動狀態中所產生的雜訊干擾。

請參閱第3圖所示，該光體積描記法感測器300包含有機發光二極體301、有機光電二極體303及軟性基板305，該有機發光二極體301為一種軟性材質，可以根據手腕的結構彎曲，以與手腕完全貼合，並可發出光源，該有機光電二極體303為一種軟性材質，可以根據手腕的結構彎曲，用以接收該光源。該有機發光二極體301及有機光電二極體303放置在該軟性基板305上，用以將該有機發光二極體301及該有機光電二極體303的相對位置固定，並以陣列排佈方式排列該相對位置，其中該陣列排佈方式之間的相對距離與該光源的波長相關。該光體積描記法感測器300上的有機發光二極體301及有機光電二極體303可以陣列排佈的方式延伸至整個光體積描記法感測器300，因此可以偵測到手腕皮膚表面上的所有訊號，該軟性基板305為一種軟性材質，可以根據手腕結構彎曲，以與手腕完全貼合。

請參閱第3圖所示，該外殼310包括電池311、微處理器313及電路板315。其中該電池311可以是可撓曲鋰陶瓷電池，該電池用以提供電能給該微處理器313，該微處理器313用以接收從該光體積描記法感測器300傳送之該光訊號，該微處理器313使用專門用於心律顫動之演算法計算及分析該光訊號，並得到心律顫動圖。該電池311及該微處理器313放置在該電路板315上，用以固定該電池311及該微處理器313的相對位置。該外殼310用以包覆該電池311、該微處理器313及該電路板315以使上述該些元件固定在手腕上。

請參閱第3圖所示，該有機發光二極體301及該有機光電二極體303放置在該軟性基板305上。該有機發光二極體301用以發出光源，該光源穿透皮膚表層照射到微血管或動脈，該微血管或該動脈的血流量決定該光源的反射光多寡，該有機光電二極體303將該光源的反射光訊號接收之後，該光體積描記法感測器300產生光訊號，該光訊號透過延伸連接線320傳送該光訊號給該外殼310內之該微處理器313。

請參閱第3圖所示，該電池311及該微處理器313放置在該電路板315上。該電池311可以是可撓曲鋰陶瓷電池，用以提供電能給該微處理器313，該微處理器313利用演算法分析該光體積描記法感測器310所產生之該光訊號，該演算法為一種將該光訊號繪製成心律顫動圖之演算方法，其為將偵測到的較強訊號做為動脈訊號，將較弱訊號做為參考訊號，並將動脈訊號所參雜的參考訊號消除，以達成雜訊消除機制，並得到心律顫動圖，其中該心律顫動圖為一種用於檢測心律不整的心電圖。

綜上所述，本發明提出一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，該裝置的光體積描記法感測器與外殼分離，並且該光體積描記法感測器表面利用黏性物質黏貼於皮膚表面，其與該外殼僅以延伸連接線連接，因此當該外殼與手腕有相對位移時，該光體積描記法感測器不會受到該外殼的連動而與手腕有相對位移，因此可以避免心律顫動圖產生運動偽影雜訊。並且該光體積描記法感測器可以為軟性材質，其材質可以隨手腕結構彎曲以避免貼覆不夠密合導致偵測到環境雜訊。以及該光體積描記法感測器可以為長條形狀貼覆於整個手腕皮膚表面，該光體積描記法感測器上的有機發光二極體及有機光電二極體可以陣列排佈的方式延伸至整個光體積描記法感測器，因此可以偵測到手腕皮膚表面上的所有訊號，並利用演算法的方式將較強訊號做為動脈訊號，其餘訊號為參考訊號，可以擁有雜訊消除的機制。因此該具有可撓式感測貼片的穿戴裝置可以去除運動偽影雜訊並得到雜訊更少的心律顫動圖。

惟，以上所揭露之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例而已，非為用以限定本發明之實施，大凡熟 悉該項技藝之人士其所依本發明之精神，所作之變化或修飾，皆應涵蓋在以下本案之申請專利範圍內。

100、200、300:光體積描記法感測器 101、301:有機發光二極體 103、303:有機光電二極體 105、305:軟性基板 110、210、310:外殼 111、211、311:電池 113、213、313:微處理器 115、215、315:電路板 120、220、320:延伸連接線 201:發光二極體 203:光電二極體 205:硬性基板

第1圖係繪示可撓式OLED-OPD感測貼片穿戴裝置示意圖

第2圖係繪示LED-PD感測貼片穿戴裝置示意圖

第3圖係繪示可撓式OLED-OPD延伸感測貼片穿戴裝置示意圖。

100:光體積描記法感測器

101:有機發光二極體

103:有機光電二極體

105:軟性基板

110:外殼

111:電池

113:微處理器

115:電路板

120:延伸連接線

Claims (9)

1. 一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，包含： 一光體積描記法感測器，包含： 一有機發光二極體，用以發出一光源； 一有機光電二極體，用以接收該光源，並產生一光訊號；以及 一軟性基板，用以放置該有機發光二極體及該有機光電二極體；以及 一外殼，包含： 一微處理器，用以利用一演算法分析該光訊號； 一電池，用以提供該微處理器電能；以及 一電路板，用以放置該微處理器及該電池；以及 一延伸連接線，用以將該光體積描記法感測器及該外殼電性連接藉此當該外殼移動時不會直接帶動該光體積描記法感測器移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該光體積描記法感測器所包含之該有機發光二極體、該有機光電二極體及該軟性基板皆為一軟性材質，用以隨著一皮膚表面之結構而彎曲。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該光體積描記法感測器中的該有機發光二極體及該有機光電二極體以一陣列排佈方式排列。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該有機發光二極體及該有機光電二極體之間的相對距離與該光源的波長相關。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該演算法為一種專門用於分析心律顫動訊號的演算方法。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該微處理器用以產生一心律顫動圖，該心律顫動圖為一種用於檢測心房顫動的心電圖。
7. 一種具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，包含： 一光體積描記法感測器，其表面具有一黏性物質用以黏貼於一皮膚表面；以及 一外殼，其與該光體積描記法感測器利用一延伸連接線電性連接。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該外殼可以與該光體積描記法感測器之間的相對位置有相對位移，但該光體積描記法感測器與該皮膚表面之間的相對位置沒有相對位移，因此可以避免一運動偽影雜訊。
9. 如申請專利範圍第7項所述之具有可撓式感測貼片的穿戴裝置，其中該運動偽影雜訊為一種在人體運動狀態中所產生的雜訊干擾。

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