TW202133193A - 生理訊號量測裝置動態閾值調校系統 - Google Patents

Abstract

本發明係一種生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，包括穿戴式生理訊號量測裝置以及後端分析裝置，用以實現動態調校用於心電圖量測的判斷閾值。本發明能量測心電圖，並即時儲存心電圖而建立生理訊號大數據，同時依據疾病判斷閾值進行初步的疾病判斷，產生警示訊息，提醒就醫或就診，並利用生理訊號大數據動態調校疾病判斷閾值，可改善疾病判斷的客觀性，並在後續就醫、就診時提供所量測的心電圖給醫師參考。

Description

生理訊號量測裝置動態閾值調校系統

本發明係有關於一種生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，尤其是能量測生理訊號，並即時儲存生理訊號資料而建立生理訊號大數據，同時依據疾病判斷閾值進行初步的疾病判斷，產生警示訊息，提醒就醫或就診，並利用生理訊號大數據動態調校疾病判斷閾值，可改善疾病判斷的客觀性，並在後續就醫、就診時提供所量測的生理訊號資料給醫師參考。

眾所周知，心電圖是很重要的生理資訊，也是相當成熟的技術，可供醫師判斷初步心臟、血管等方面的健康狀態，尤其是所使用的裝置很輕巧，在使用上相當方便，不受場地的限制。

在習用技術中，量測心電圖一般是是使用包含量測電極的裝置，主要是將電極貼在使用者身上，用以感測心電訊號，同時利用處理器將心電訊號轉換成心電資訊，比如心律，並藉適當的顯示裝置以顯示心電訊號的波形及心電資訊。

由於在量測心電圖時會受到外部環境雜訊的影響而干擾，導致量測訊號的不準確，因而降低在後續判讀或處理時的準確性，所以通常會設定判斷閾值，以濾除雜訊，避免雜訊的干擾。

然而，習用技術的缺點在於判斷閾值為固定值，雖然已有業者開發出可由使用者改變判斷閾值的產品，但是一般不具有醫療專業知識的人是很難正確設定較佳的判斷閾值，所以在消除雜訊干擾上會大打折扣。

因此，非常需要一種創新的生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，可量測生理訊號，並即時儲存生理訊號資料而建立生理訊號大數據，同時依據疾病判斷閾值進行初步的疾病判斷，產生警示訊息，提醒就醫或就診，尤其是利用生理訊號大數據動態調校疾病判斷閾值，可改善疾病判斷的客觀性，並在後續就醫、就診時提供所量測的生理訊號資料給醫師參考，藉以解決上述習用技術的所有問題。

本發明之主要目的在於提供一種生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，主要包括穿戴式生理訊號量測裝置以及後端分析裝置，用以實現動態調校用於生理訊號量測的判斷閾值。

具體而言，穿戴式生理訊號量測裝置可供使用者穿戴而精準量測以產生原始的量測資料，並依據判斷閾值進行偵測處理而將超出判斷閾值的量測資料轉換成生理訊號資料，其中判斷閾值以及生理訊號資料是經由無線方式而傳送。

進一步，後端分析裝置是經由無線方式接收判斷閾值及生理訊號資料，並儲存判斷閾值及生理訊號資料以建立生理訊號大數據，進而依據該生理訊號大數據進行判斷處理後判定是否產生並傳送警示訊息，否則即產生動態調校處理而調校、更新並傳送該判斷閾值至該穿戴式生理訊號量測裝置。

尤其，穿戴式生理訊號裝置是在量測資料的平均值超出判斷閾值時，將量測資料轉換成生理訊號資料而傳送，而動態調校處理進一步是用以更新穿戴式生理訊號量測裝置的判斷閾值。

因此，本發明的生理訊號量測裝置動態閾值調校系統能量測生理訊號，並即時儲存生理訊號資料而建立生理訊號大數據，同時依據疾病判斷閾值進行初步的疾病判斷，產生警示訊息，提醒就醫或就診，尤其是利用生理訊號大數據動態調校疾病判斷閾值，可改善疾病判斷的客觀性，並在後續就醫、就診時提供所量測的心電圖給醫師參考。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參考第一圖及第二圖，分別為本發明實施例生理訊號量測裝置動態閾值調校系統的示意圖以及穿戴式生理訊號量測裝置的示意圖。如第一圖及第二圖所示，本發明實施例的生理訊號量測裝置動態閾值調校系統包括穿戴式生理訊號量測裝置10以及後端分析裝置30，用以實現動態調校用於心電圖量測的判斷閾值。

進一步，穿戴式生理訊號量測裝置10是供使用者穿戴，比如可貼附於使用者皮膚，藉以精準量測而產生關於生理訊號的量測資料，例如心電圖訊號，並依據判斷閾值以進行偵測處理而將超出判斷閾值的量測資料轉換成生理訊號資料，而且經由有線或線方式傳送將斷閾值以及生理訊號資料至行動電子裝置20較佳的，上述的有線或線方式可包含Wifi技術。尤其，穿戴式生理訊號量測裝置10是在量測資料的平均值超出判斷閾值時，將量測資料轉換成生理訊號資料而傳送，而且在平均值小於判斷閾值時，不傳送生理訊號資料。

舉例而言，生理訊號資料可為心電圖訊號、呼吸訊號、血氧濃度、腦波訊號或肌電圖訊號的至少其中之一。

尤其，生理訊號資料可包含心電圖訊號、時間訊息以及生理訊號資料轉換時所對應的時間段標記，其中時間訊息是穿戴式生理訊號量測裝置10為對使用者之心電圖訊號進行計算處理所產生的時間訊息，而計算處理是包含擷取固定時間內的心電圖訊號以及計算出對應的時間。

然後，穿戴式生理訊號裝置10進一步將量測資料儲存成生理訊號資料而於特定時間傳送，或是在量測資料平均值為未超出判斷閾值時，不傳送生理訊號資料。

此外，後端分析裝置30是經由上述的無線方式接收判斷閾值及生理訊號資料，並儲存判斷閾值及生理訊號資料，藉以建立生理訊號大數據。後端分析裝置30依據生理訊號大數據進行判斷處理後判定是否產生並傳送警示訊息，否則即產生動態調校處理，進而調校、更新並傳送判斷閾值至行動電子裝置20，且由行動電子裝置20進一步傳送判斷閾值至戴式生理訊號量測裝置10。此外，動態調校處理進一步是用以更新穿戴式生理訊號量測裝置10的判斷閾值。

上述的判斷處理包含：利用演算法分析判斷閾值、生理訊號資料以及生理訊號大數據以決定使用者的潛在疾病類型；以及標示潛在疾病類型以及警示等級，而且警示等級是用以表示判斷處理的判斷結果為狀態正常、低等級或高等級，若判斷結果為狀態正常，則產生動態調校處理而調校、更新並傳送判斷閾值至穿戴式生理訊號量測裝置10而更新其預設的判斷閾值，而若判斷結果為高等級，則傳送警示訊息，而該高警示等級所對應到潛在的心臟疾病可為心跳停止(Pause)、心房顫動(Atrial fibrillation)或是心室顫動(Ventricular fibrillation)。

更加具體而言，穿戴式生理訊號量測裝置10主要是包含量測電極單元11、資料儲存單元12、資料處理單元13、有線或無線收發單元14以及電池單元15，其中量測電極單元11係用以貼附於使用者的皮膚而量測使用者以產生並傳送量測資料，資料處理單元13是電氣連接至量測電極單元11，用以接收量測資料，並依據判斷閾值而將量測資料轉換成所需的生理訊號資料，資料儲存單元12是電氣連接至資料處理單元13，用以接收並儲存量測資料，此外，有線或無線收發單元14是電氣連接至資料處理單元13，用以經由上述的有線或無線方式而傳送生理訊號資料，且接收來自穿戴式生理訊號裝置10的判斷閾值，電池單元15是供應電力給量測電極單元11、資料儲存單元12、資料處理單元13、有線或無線收發單元14而運作。

再者，本發明的生理訊號量測裝置動態閾值調校系統還可包括行動電子裝置20，是經由有線或無線方式連結至穿戴式生理訊號量測裝置10，用以接收判斷閾值以及該生理訊號資料，並啟動行動電子裝置20所內建的應用程式(Application，APP)以進行初步判斷處理，其中判斷閾值及生理訊號資料是經由無線方式傳送至後端分析裝置30，進而動態調校處理亦調校、更新並傳送判斷閾值至行動電子裝置，而且由行動電子裝置20進一步傳送判斷閾值至穿戴式生理訊號量測裝置10。

另外，行動電子裝置20是經由上述的有線或無線方式接收判斷閾值以及生理訊號資料，並啟動內建的應用程式(Application，APP)，進行初步判斷處理以產生、顯示警示訊息，其中判斷閾值、生理訊號資料及警示訊息進一步經由無線方式而傳送。較佳的，上述的無線方式包含無線網路。

上述的行動電子裝置20可為至少一中繼器、智慧手機、智慧手錶或平板電腦，而且資料處理單元13可包含微控制器，或者，量測電極單元11、資料儲存單元12、資料處理單元13以及有線或無線收發單元14是整合至單晶片的微控制器。

較佳的，後端分析裝置30可為一個或多個資料庫，或為一個或多個伺服器。

後端分析裝置30的動態調校處理可包含：利用生理訊號大數據，並參考使用者的生理資料，計算使用者的判斷平均值，其中生理資料可包含身份辨識資訊、歷史資訊、時間資訊、心電圖訊號、運動狀態、年齡、姓別、病史以及用藥記錄的至少其中之一；在判斷平均值以及判斷閾值之間的差值是不大於預設的容許範圍時，保持判斷閾值不變；以及在判斷平均值以及判斷閾值之間的差值大於容許範圍時，將判斷閾值更新為判斷平均值。

不過要注意的是，上述穿戴式生理訊號量測裝置10、行動電子裝置20以及後端分析裝置30之間的無線連結方式只是方便說明本發明特點的示範性舉例而已，並非用以限定本發明的範圍。

由於穿戴式生理訊號量測裝置10只在量測資料的平均值等於或大於判斷閾值時，才將量測資料轉換成生理訊號資料而傳送，所以穿戴式生理訊號量測裝置10的工作量可大幅減少，因而減少電力的消耗，達到延長操作時間的功效。

整體而言，使用者可在配戴本發明的穿戴式生理訊號量測裝置10後，可量測原始的量測資料並產生生理訊號資料，並利用行動電子裝置20連結穿戴式生理訊號量測裝置10，以接收、處理生理訊號資料而產生、顯示警示訊息，再由後端分析裝置30動態調校判斷閾值，並經該行動電子裝置而傳送至穿戴式生理訊號量測裝置10，具體達成心電圖量測的客觀性，避免誤判，並可當作就醫、就診時的重要參考資訊。

另外，上述量測資料的量測計算為：擷取使用者的心電圖訊號資料，且如第三圖所示，本發明實施例生理訊號量測裝置動態閾值調校系統中使用者心電圖訊號資料的示意圖，其中心電圖訊號資料包含週期性依序重覆出現的P波、Q波、R波、S波以及T波；判斷生理訊號資料中的尖峰振幅是否大於預設的R波振幅閾值，並將大於R波振幅閾值的尖峰振幅當作R波波峰；計算相鄰二R波波峰之間的時間間隔，當作R-R間隔(RR-interval)或RRI，而判斷閾值可為預設的RRI閾值；且偵測處理為判斷RRI是否超出RRI閾值，而如果RRI不超出RRI閾值，則繼續判斷RRI是否大於RRI閾值；以及如果RRI超出RRI閾值，則產生包含RRI以及RRI閾值的RRI偵測訊息，並傳送RRI偵測訊息至後端分析裝置30，且後端分析裝置30接收RRI偵測訊息並進行判斷處理。

再者，後端分析裝置30接收來自穿戴式生理訊號量測裝置10的RRI偵測訊息後，接著進行RRI判斷處理，而且RRI判斷處理是包含：接收RRI偵測訊息；利用RRI偵測訊息以及心電圖訊號資料，並參考生理訊號大數據而進行RRI判斷演算法，用以判斷是否需修正RRI閾值；以及，如果需修正RRI閾值，則利用生理訊號大數據以計算、調整、更新RRI閾值，並傳送至行動電子裝置20，再經由應用程式傳送至戴式生理訊號量測裝置10，用以供穿戴式生理訊號量測裝置10利用更新後的RRI閾值取代判斷閾值中預設的RRI閾值，藉以進行偵測處理。

舉例而言，上述的RRI閾值可為1.5秒至5.5秒之間。

上述的RRI判斷演算法是包含：擷取一段時間中各個使用者的RRI，比如該段時間可為至少8秒，並計算其平均值，且設定RRI閾值為平均值，或是將RRI閾值設定為至少2秒鐘。

或者，RRI判斷演算法是包含：擷取一段時間的RRI，並判斷其值是否高於閾值，或計算其平均值是否低於閾值，或計算其變異率是否異常；若判斷RRI變異率為異常或超出閾值範圍，則產生並傳送心律不整警示訊息。

因此，使用者可立即由行動電子裝置20獲知已發生心律不整，進而緊急就醫診治，避免延誤搶救時間。當然，應用程式可進一步將心律不整警示訊息傳送至其他的行動電子裝置、電子裝置或後端裝置，用以通知與使用者相關的人員，比如親屬、社工人員、鄰居或醫護人員，進而在使用者無法自行就醫或適當處置時，可緊急從旁協助，或由遠端召喚醫療資源，比如立即通知救護車到場，藉以防止遺憾發生。

綜上所述，本發明的特點在於可量測心電圖，並即時儲存心電圖而建立生理訊號大數據，同時依據疾病判斷閾值進行初步的疾病判斷，產生警示訊息，提醒就醫或就診，尤其是利用生理訊號大數據動態調校疾病判斷閾值，可改善疾病判斷的客觀性，並在後續就醫、就診時提供所量測的心電圖給醫師參考。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10:穿戴式生理訊號量測裝置 11:量測電極單元 12:資料儲存單元 13:資料處理單元 14:有線或無線收發單元 15:電池單元 20:行動電子裝置 30:後端分析裝置 40:無線網路

第一圖顯示依據本發明實施例生理訊號量測裝置動態閾值調校系統的示意圖。 第二圖顯示依據本發明實施例生理訊號量測裝置動態閾值調校系統中穿戴式生理訊號量測裝置的示意圖。 第三圖顯示依據本發明實施例生理訊號量測裝置動態閾值調校系統中使用者心電圖訊號資料的示意圖。

10:穿戴式生理訊號量測裝置

20:行動電子裝置

30:後端分析裝置

40:無線網路

Claims (10)

1. 一種生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，包括： 一穿戴式生理訊號量測裝置，係用以供一使用者穿戴而精準量測以產生一量測資料，並依據一判斷閾值進行一偵測處理而將超出該判斷閾值的該量測資料轉換成一生理訊號資料，且該判斷閾值以及該生理訊號資料是經由一無線方式而傳送；以及 一後端分析裝置，是經由該無線方式接收該判斷閾值及該生理訊號資料，並儲存該判斷閾值及該生理訊號資料以建立一生理訊號大數據，進而依據該生理訊號大數據進行一判斷處理後判定是否產生並傳送一警示訊息，否則即產生一動態調校處理而調校、更新並傳送該判斷閾值至該穿戴式生理訊號量測裝置， 其中該穿戴式生理訊號裝置是在該量測資料的一平均值超出該判斷閾值時，將該量測資料轉換成該生理訊號資料而傳送，而該動態調校處理進一步是用以更新該穿戴式生理訊號量測裝置的判斷閾值。
2. 如請求項1之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，其中該穿戴式生理訊號量測裝置包含： 一量測電極單元，係用以貼附於該使用者的皮膚，並量測該使用者而產生並傳送該量測資料； 一資料處理單元，係電氣連接至該量測電極單元，用以接收該量測資料，並依據該判斷閾值而將該量測資料轉換成該生理訊號資料； 一資料儲存單元，係電氣連接至該資料處理單元，用以接收並儲存該量測資料； 一有線或無線收發單元，係電氣連接至該資料處理單元，用以接收並經由該有線或無線方式而傳送該生理訊號資料，且接收來自該穿戴式生理訊號裝置的該判斷閾值；以及 一電池單元，係用以供應電力給該量測電極單元、該資料儲存單元、該資料處理單元、該有線或無線收發單元而運作。
3. 如請求項1之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，其中該生理訊號資料係包含一心電圖訊號以及一時間訊息或是一心電圖訊號以及該生理訊號資料轉換時所對應的一時間段標記，該時間段標記為該穿戴式生理訊號量測裝置對該使用者之一心電圖訊號進行計算處理所產生的一時間訊息，而該計算處理包含擷取一固定時間內的心電圖訊號以及計算出一相對應的時間。
4. 如請求項1之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，進一步具有一行動電子裝置，其中該行動電子裝置係經由一有線或無線方式連結至該穿戴式生理訊號量測裝置，用以接收該判斷閾值以及該生理訊號資料，並啟動內建的一應用程式(Application，APP)以進行一初步判斷處理，而該判斷閾值及該生理訊號資料是經由一無線方式傳送至該後端分析裝置，而該動態調校處理亦調校、更新並傳送該判斷閾值至該行動電子裝置，該行動電子裝置進一步傳送該判斷閾值至該穿戴式生理訊號量測裝置，且該行動電子裝置為至少一中繼器、一智慧手機、一智慧手錶或一平板電腦，該後端分析裝置為一個或多個資料庫，或為一個或多個伺服器。
5. 如請求項1之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，其中該穿戴式生理訊號裝置進一步將該量測資料轉換成該生理訊號資料而於特定時間傳送，或是在該量測資料平均值為未超出該判斷閾值時，不傳送該生理訊號資料。
6. 如請求項1之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，其中該判斷處理包含： 利用一演算法分析該判斷閾值、該生理訊號資料以及該生理訊號大數據以決定該使用者的一潛在疾病類型；以及 標示該潛在疾病類型和一警示等級，而該警示等級是用以表示該判斷處理的一判斷結果為狀態正常、低等級或高等級，若該判斷結果為狀態正常，則產生該動態調校處理而調校、更新並傳送該判斷閾值至該穿戴式生理訊號量測裝置而更新其預設的判斷閾值，若該判斷結果為高等級，則傳送該警示訊息。
7. 如請求項1之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，該動態調校處理包含： 利用該生理訊號大數據並參考該使用者的一生理資料以計算該使用者的一判斷平均值，而且該生理資料包含一身份辨識資訊、一歷史資訊、一時間資訊、一心電圖訊號、一運動狀態、一年齡、一姓別、一病史以及一用藥記錄的至少其中之一； 在該判斷平均值以及該判斷閾值之間的一差值是不大於預設的一容許範圍時，保持該判斷閾值不變；以及 在該判斷平均值以及該判斷閾值之間的該差值大於該容許範圍時，將該判斷閾值更新為該判斷平均值。
8. 如請求項1之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，其中該量測資料的量測計算為： 擷取該使用者的一心電圖訊號資料，而該心電圖訊號資料包含週期性依序重覆出現的一P波、一Q波、一R波、一S波以及一T波； 判斷該心電圖訊號資料中的一尖峰振幅是否大於預設的一R波振幅閾值，並將大於該R波振幅閾值的該尖峰振幅當作一R波波峰；以及 計算相鄰二該R波波峰之間的一時間間隔，當作一R-R間隔(RR-interval)或一RRI，而該判斷閾值為預設的一RRI閾值； 而該偵測處理為判斷該RRI是否超出該RRI閾值，而如果該RRI不超出該RRI閾值，則繼續判斷該RRI是否超出該RRI閾值；以及 如果該RRI是超出該RRI閾值，則產生包含該RRI以及該RRI閾值的一RRI偵測訊息，並傳送該RRI偵測訊息至該後端分析裝置，該後端分析裝置接收該RRI偵測訊息並進行該判斷處理，而該判斷處理包含： 接收該RRI偵測訊息； 利用該RRI偵測訊息以及該心電圖訊號資料，並參考該生理訊號大數據而進行一RRI判斷演算法，用以判斷是否需修正該RRI閾值；以及 如果需修正該RRI閾值，則利用該生理訊號大數據以計算、調整、更新該RRI閾值，並傳送至該穿戴式生理訊號量測裝置，用以供該穿戴式生理訊號量測裝置利用更新後的該RRI閾值取代該判斷閾值中預設的RRI閾值以進行該偵測處理。
9. 如請求項8之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，其中該RRI判斷演算法包含擷取一段時間中各個該使用者的RRI，並計算其平均值，且設定該RRI閾值為該平均值，或是將該RRI閾值設定為至少2秒鐘。
10. 如請求項8之生理訊號量測裝置動態閾值調校系統，其中該RRI判斷演算法包含： 擷取一段時間的RRI並判斷其值是否高於該閾值，或計算其平均值是否低於該閾值，或計算其變異率是否異常；以及 若判斷RRI變異率為異常或超出閾值範圍，則產生並傳送一心律不整警示訊息。

Images