TW202308566A - 具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置 - Google Patents

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Abstract

一種具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，包括：一具有至少一致動器的底座、一連接該底座的透明容器、一設置在該底座的第一電極、一設置在該底座的第二電極、一光體積變化描記(PPG)感測模組、一體溫感測器、及一生理訊號偵測紀錄模組。生理訊號偵測紀錄模組，具有心電(ECG or EKG)偵測功能電路設計，電性連接於第一電極、第二電極，並透過第一電極及第二電極同時各別與使用者雙手接觸，獲取使用者的心電(ECG)訊號，或透過光體積變化描記感測模組與使用者手部接觸，獲取使用者的血液脈動光體積變化描記(PPG)訊號，或透過體溫感測器與使用者手部接觸，獲取使用者的體溫訊號，並藉由內建演算法計算出使用者的各項生理指標，並且生理訊號偵測紀錄模組根據使用者的各項生理指標，控制至少一致動器即時做出相對應的視覺或聽覺反饋。

Description

具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置
本發明涉及一種具透明容器的裝置，特別是一種具有偵測、紀錄生理訊號並即時反饋功能的透明裝置。
近年來，隨著人們對於健康的日益重視，透過配戴各種裝置，如腕錶、腕帶，進行日常的生理訊號的量測和收集，作為日常心理與生理壓力監控與管理的主要介面，長期累積大量的數據和採取相應的生活習慣的改變，逐步地達到健康管理的效果。然而，在忙碌的生活下，人們往往無法長期維持反覆無趣的量測動作，而無法有效地達到健康管理的效益。因此，若是能透過結合日常擺設裝飾的生活物品，適度地給予反饋，可以達到鼓勵人們持續進行生理訊號量測和壓力釋放之效果。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具有偵測、紀錄生理訊號，並可即時反饋量測生理訊號的透明裝置。
為了達到上面所描述的，本發明提供的一種具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，包括：一具有至少一致動器的底座、一連接該底座的透明容器、一設置在該底座的第一電極、一設置在該底座的第二電極、一光體積變化描記(PPG)感測模組、一體溫感測器、及一生理訊號偵測紀錄模組。生理訊號偵測紀錄模組，具有心電(ECG or EKG)偵測功能電路設計，電性連接於第一電極、第二電極，並透過第一電極及第二電極同時各別與使用者雙手接觸，獲取使用者的心電(ECG)訊號，或透過光體積變化描記感測模組與使用者手部接觸，獲取使用者的血液脈動光體積變化描記(PPG)訊號，或透過體溫感測器與使用者手部接觸，獲取使用者的體溫訊號，並藉由內建演算法計算出使用者的各項生理指標，並且生理訊號偵測紀錄模組根據使用者的各項生理指標，控制至少一致動器即時做出相對應的視覺或聽覺反饋。
本發明的實施例中，能即時反饋給該使用者或能被紀錄的該各項生理指標為體溫、心跳率(BPM)、心跳變異度(HRV)、血氧飽和度(SpO2)、心臟年齡、相對血壓、心跳率過快危險警示的至少其一；能即時反饋給該使用者的延伸反饋指標為根據所偵測紀錄之原始生理電性數據、心電、血管血液光體積變化紀錄歷程，並透過預載的演算式計算出的心理或生理指標，為心情指數、生理壓力指數、咖啡因適合指數、心臟風險指數的至少其一。
本發明的實施例中，至少一致動器具有一電性連接該生理訊號偵測紀錄模組的色彩燈，以透過該色彩燈的燈光開關與燈光色彩之變化，即時反饋該使用者的生理狀態。至少一致動器具有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組的播放器，以透過該播放器的音樂啟動與音量之變化，即時反饋該使用者的生理狀態。至少一致動器具有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組的溫度控制器，該透明容器內設置有至少一能感應溫度變化的可變色模型裝飾品，其電性連接該溫度控制器，以透過該溫度控制器產生的溫度控制使該可變色模型裝飾品產生對應之視覺變化，即時反饋該使用者的生理狀態。至少一致動器設置有一電性連接該生理訊號偵測紀錄模組的旋轉馬達，該生理訊號偵測紀錄模組根據該使用者的各項生理指標，控制該至少一致動器的開啟與關閉轉動以及轉速之變化，使該至少一模型裝飾品產生相應之動作變化，即時反饋該使用者的生理狀態。
本發明的實施例中，具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，還包括有一無線數據傳輸模組與一無線數據傳輸天線，電性連接於該生理訊號偵測紀錄模組，用以接收並利用藍芽、WiFi、紅外線無線數據傳輸技術的至少其一，傳輸該使用者的各項生理數據至一電子裝置。
本發明的實施例中，電子裝置為一手機、穿戴式裝置、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦的至少其一。
本發明的實施例中，使用者的各項生理數據累積形成歷史資料庫，儲存在該電子裝置上，以該電子裝置上之軟體應用程式呈現，作為使用者健康管理之平台，以及與使用者互動之介面與應用內容。
本發明的實施例中，具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，還包括有一電池模組，電性連接於該生理訊號偵測紀錄模組，用以提供電力。
本發明的實施例中，電池模組選自一替換式電池模組、一充電式乾電池模組、一拆卸式可充電電池模組、一無線充電式電池模組的至少其一。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件等，但這些元件不應受這些術語限制。這些術語乃用以區分一元件與另一元件。以下所描述之實施例有提及數量或其類似者，除非另作說明，否則本發明的應用範疇應不受其數量或其類似者之限制。
請參閱圖1至圖3，本發明實施例提供一種具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置100。
本實施例的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置100(以下簡稱透明裝置100)基本上包括有一底座101、一透明容器102、一第一電極10、一第二電極20、一無線數據傳輸天線30、一生理訊號偵測紀錄模組40。
本實施例的底座101的形狀可視實際需求作適當的變化，並不限制。生理訊號偵測紀錄模組40可設置於底座101適當位置處，或可以是內建組裝、被包含於底座101的一部分。另外，除上述的模組，本實施例的透明裝置100還可以包括有無線數據傳輸模組50及電源模組60。無線數據傳輸天線30、無線數據傳輸模組50及電源模組60可設置於底座101適當位置處，或可以是內建、被包含於底座101的一部分。另外，本實施例的透明裝置100還可以包括有光體積變化描記感測模組70及體溫感測器80。
本實施例的透明容器102可以是各種可透光材料製作，例如玻璃、塑膠、塑酯等，並一體成型或是組裝成適當形狀之容器，亦可以是實心充填，且亦可以是各種可透光的顏色，或是透光色膜或顏料於容器表面。透明容器102外型可以是球型、多角型或是不規則型，並不限制。另外，透明容器102也可組裝、可拆卸於底座101。
本實施例的第一電極10設置在底座101側緣靠近頂緣。第一電極10例如為正電極，且第一電極10以可導電材料所製成，例如是金屬片、導電矽膠/薄膜、底座101表面之金屬電鍍薄層、金屬塗料薄層、金屬濺鍍薄層、金屬片薄層的至少其一，並且其材質及形狀可視實際需求或是底座101的形狀作適當的變化。第一電極10可透過導電通路，如金屬導線、薄膜、鍍層，電性連接於生理訊號偵測紀錄模組40。
本實施例的第二電極20設置在底座101側緣並間隔於第一電極10，且靠近底緣。第二電極20例如為負電極，且第二電極20以可導電材料所製成，例如是金屬片或是導電矽膠/薄膜、底座101表面之金屬電鍍薄層、金屬塗料薄層、金屬濺鍍薄層、金屬片薄層的至少其一，並且其材質及形狀可視實際需求或是底座101的形狀作適當的變化。第二電極20可透過導電通路，如金屬導線、薄膜、鍍層，電性連接於生理訊號偵測紀錄模組40。在一些實施例中，也可設置有接地電極。
本實施例的生理訊號偵測紀錄模組40可設置在底座101底部，並電性連接於第一電極10、第二電極20，並透過第一電極10、第二電極20，偵測並獲取使用者的生理訊號。在一實施例中，生理訊號偵測紀錄模組40包含心電(ECG)感測電路或積體電路，且在使用者兩手分別接觸到第一電極10與第二電極20時，使身體(心臟)與生理訊號偵測紀錄模組40形成封閉迴圈電路，從而使生理訊號偵測紀錄模組40得以偵測使用者的心電(ECG)訊號並紀錄當下的心電歷程而產生心電圖。在另一實施例中，生理訊號偵測紀錄模組40，可以接收光體積變化描記(PPG)感測模組70之電性訊號。在使用者的手部接觸光體積變化描記感測模組70時，偵測到血管脈動時血液內流動物質之光體積變化(PPG)訊號，進而計算出各項生理數據，例如心跳率或與各項血液相關生理資訊。細部來說，心電(Electrocardiographic, ECG or EKG)感測使用者的心電訊號，即是在每次心臟搏動，心肌細胞去極化的時候，在肢體皮膚表面上，透過標準肢導層(Standard limb lead, Lead I)設計機制，可以偵測到很小的電學改變，這個小變化可由心電偵測電路設計或積體電路捕捉並放大，即可描繪出心電圖並紀錄，此為本領域技術人員所熟知，不再贅述。由於訊號微弱很容易受到干擾，因此生理訊號偵測紀錄模組40內可集成有放大電路、濾波電路之積體電路，以放大微弱的訊號及降低訊號的雜訊，以確保偵測及紀錄的準確性。
本實施例的底座101具有至少一致動器103，且至少一致動器103伸入透明容器102中。並且，生理訊號偵測紀錄模組40與至少一致動器103電性連接，且生理訊號偵測紀錄模組40根據使用者的各項生理指標，控制至少一致動器103即時做出相對應的視覺或聽覺反饋。舉例來說，其中一個致動器103(第一致動器)設置有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組40的色彩燈1031，並且另一個致動器103(第二致動器)設置有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組40的播放器1032，以透過播放器1032的音樂啟動與音量之變化、以及色彩燈1031的燈光開關與燈光色彩之變化的互動聲光效果，即時反饋使用者的生理狀態，例如心跳率。再者，還有一個致動器103(第三致動器)設置有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組40的溫度控制器1033，以透過溫度控制器1033控制溫度變化，且透明容器102內可設置有至少一能對溫度變化感應的可變色模型裝飾品104a，以透過溫度控制器1033產生的溫度控制，使得可變色模型裝飾品104a在透明容器102內產生了顏色變化之視覺效果，即時反饋使用者的生理狀態，使用者可以直觀的瞭解自己的生理狀態，並藉此提供使用者，例如咖啡因攝取量之參考指標。
值得一提的是，本實施例還有一個致動器103(第四致動器)設置有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組40的旋轉馬達1034，且生理訊號偵測紀錄模組40根據使用者的各項生理指標，控制致動器103的開啟與關閉轉動以及轉速之變化，即時反饋使用者的生理狀態。並且，透明容器102內可設置有至少一模型裝飾品104b，例如可動作的模型、灌注液體和小碎片，當使用者的生理數據，例如心跳率較高時，則可以使致動器103開啟或轉速由低速轉為高速，使得模型裝飾品104b在透明容器102內產生了模型動作或小碎片高速飛舞的視覺變化效果，藉此即時反饋使用者的生理狀態。
在本實施例中，具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置100具有可擴充的光體積變化描記(PPG)感測模組70，例如為光體積變化描記(PPG)感測器，而光體積變化描記感測模組70所輸出的訊號為血液脈動光體積變化(PPG)訊號。
細部來說，光體積變化描記測模組是利用光學穿透與反射方式，光感測元件吸收光線能量的原理，偵測末稍血管(如小動脈)於心臟搏動時，血管、血液內流動之物質吸收與反射之光量變化。進一步地說，因血管內的血液流量會因心臟的搏動而產生週期性的變化，光體積變化描記感測模組即是利用不同波長的光照射皮膚下血管組織、血液之反射光強度來感測血管組織、血液內容物質流量或濃度之變化。同時，血液脈動光體積變化訊號週期亦會對應心臟搏動的週期。也就是，血液脈動光體積變化訊號是光體積變化描記感測模組利用光感測元件感測血管組織、血液內物質流量或濃度之單位光體積變化對應產生之電性訊號。此為本領域技術人員所熟知，不再贅述。在本實施例中，光體積變化描記感測模組70可外露或內建在底座101，並電性連接於生理訊號偵測紀錄模組40。當使用者手指接觸到光體積變化描記感測模組70時，可由生理訊號偵測紀錄模組40根據光體積變化描記感測模組70獲取的電性訊號，計算出該使用者的各項生理數據，例如血氧飽和度，作為健康管理的參考。並且，血液脈動光體積變化描記(PPG)訊號配合心電(ECG)訊號，可估算出更多使用者的生理數據，如相對的血壓估計值等。
在本實施例中，具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置100可具有可擴充的體溫感測器80，可以是電子式體溫計或是紅外線感測體溫計，電性連接於生理訊號偵測紀錄模組40，用以在接觸使用者手部時獲取體溫訊號。當使用者手指接觸到體溫感測器80時，可由生理訊號偵測紀錄模組40根據體溫感測器80獲取的電性訊號，計算並紀錄使用者的體溫。
本實施例的無線數據傳輸模組50可設置在底座101底部，並電性連接於無線數據傳輸天線30和生理訊號偵測紀錄模組40之間，且生理訊號偵測紀錄模組40能夠發送使用者的生理原始偵測數據至無線數據傳輸模組50，且無線數據傳輸模組50以無線傳輸方式，例如藍芽、Wi-Fi或紅外線傳輸技術，透過無線數據傳輸天線30，傳輸使用者的即時生理偵測數據資料至電子裝置300，例如手機、穿戴式裝置、平板電腦或是筆記型電腦，經結合在生理訊號偵測紀錄模組40或是電子裝置上的各種演算法，計算出各種應用資訊，如體溫、心跳率、心率變異度、心臟年齡、血氧飽和度、相對血壓、心跳率過快危險警示、心情指數、生理壓力指數、咖啡因適合指數、心臟風險指數等。
另外，無線數據傳輸天線30可為底座101表面之金屬電鍍薄層、金屬塗料薄層、金屬濺鍍薄層、金屬片薄層的至少其一。
本實施例的電池模組60可設置在底座101底部，並電性連接於生理訊號偵測紀錄模組40，用以提供各模組之基礎電力。電池模組60可以是一替換式電池模組、一充電式乾電池模組，或一拆卸式可充電電池模組、或是一無線充電式電池模組。
請參閱圖4，本發明實施例另提供一種具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置200(以下簡稱透明裝置200)。
在本實施例中，透明裝置200具有一結合底座1011、兩底座101a、101b、兩透明容器102a、102b、兩第一電極10a、10b、及兩第二電極20a、20b。並且，兩底座101a、101b間隔設置在結合底座1011上，兩透明容器102a、102b、兩第一電極10a、10b、兩第二電極20a、20b分別設置在兩底座101a、101b上，且兩底座101a、101b分別具有至少一致動器103。本實施例的多個電極及多個致動器分別與生理訊號偵測紀錄模組形成電性連接。因此，本實施例的透明裝置可供兩使用者同時使用，從而能夠分別對應兩使用者產生不同的視覺或聽覺反饋，更增添雙方彼此的互動性與互動樂趣。
需說明的是，本實施例示例有兩個透明容器，但透明容器的數量並不限制，也可以為兩個以上。另外，本實施例的兩個透明容器外型並不相同，其中一個為球型，另一個為多角型，但也可以是不規則型。
另外，以上是針對本實施例與其它實施例不同之處進行說明，而不再對相同之處作重複贅述。
綜合以上所述，本發明提供的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其具有設置於裝置底座的第一電極、第二電極、光體積變化描記感測模組、體溫感測器、生理訊號偵測紀錄模組，且裝置底座具有至少一致動器伸入透明容器中，使生理訊號偵測紀錄模組根據使用者的各項生理指標，控制至少一致動器即時做出相對應的視覺或聽覺反饋，從而能讓使用者在握持裝置底座時就能進行生理訊號的量測，以便於在不增加任何額外穿戴負擔或強迫習慣的情況下，完成生理訊號量測，並透過透明容器即時得到相對應的視覺或聽覺反饋。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
100,200:具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置 101,101a,101b:底座 102,102a,102b:透明容器 103:致動器 1031:色彩燈 1032:播放器 1033:溫度控制器 1034:旋轉馬達 104a:可變色模型裝飾品 104b:模型裝飾品 10,10a,10b:第一電極 20,20a,20b:第二電極 30:無線數據傳輸天線 40:生理訊號偵測紀錄模組 50:無線數據傳輸模組 60:電源模組 70:光體積變化描記感測模組 80:體溫感測器 300:電子裝置 1011:結合底座
圖1為本發明一實施例的立體示意圖。
圖2為本發明一實施例的立體分解示意圖。
圖3為本發明一實施例的方塊示意圖。
圖4為本發明另一實施例的立體示意圖。
100:具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置
101:底座
102:透明容器
103:致動器
104a:可變色模型裝飾品
104b:模型裝飾品
10:第一電極
20:第二電極
30:無線數據傳輸天線
70:光體積變化描記感測模組
80:體溫感測器

Claims (12)

  1. 一種具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，包括： 一底座，具有至少一致動器； 一連接該底座的透明容器，且該至少一致動器伸入該透明容器中； 一第一電極，設置在該底座； 一第二電極，設置在該底座； 一體溫感測器，設置在該底座； 一光體積變化描記(Photoplethysmography, PPG)感測模組，設置在該底座；及 一具心電(Electrocardiographic, ECG or EKG)感測功能的生理訊號偵測紀錄模組，電性連接於該第一電極、該第二電極，並透過該第一電極及該第二電極同時各別與使用者雙手接觸，使該生理訊號偵測紀錄模組，獲取該使用者的心電(ECG)訊號；該生理訊號偵測紀錄模組與該光體積變化描記感測模組電性連接，透過該光體積變化描記感測模組與該使用者手部接觸，獲取該使用者的血液脈動之光體積變化描記(PPG)訊號；該生理訊號偵測紀錄模組與該體溫感測器電性連接，透過該體溫感測器與該使用者手部接觸，獲取該使用者的體溫訊號；該生理訊號偵測紀錄模組與該至少一致動器電性連接，且該生理訊號偵測紀錄模組根據該使用者的各項生理指標，控制該至少一致動器即時做出相對應的視覺或聽覺反饋。
  2. 如請求項1所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中能即時反饋給該使用者或能被紀錄的該各項生理指標為體溫、心跳率(BPM)、心跳變異度(HRV)、血氧飽和度(SpO2)、心臟年齡、相對血壓、心跳率過快危險警示的至少其一。
  3. 如請求項2所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中能即時反饋給該使用者的延伸反饋指標為根據所偵測紀錄之原始生理電性數據、心電、血管血液光體積變化紀錄歷程，並透過預載的演算式計算出的心理或生理指標，為心情指數、生理壓力指數、咖啡因適合指數、心臟風險指數的至少其一。
  4. 如請求項1所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中該至少一致動器具有一電性連接該生理訊號偵測紀錄模組的色彩燈，以透過該色彩燈的燈光開關與燈光色彩之變化，即時反饋該使用者的生理狀態。
  5. 如請求項1所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中該至少一致動器具有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組的播放器，以透過該播放器的音樂啟動與音量之變化，即時反饋該使用者的生理狀態。
  6. 如請求項1所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中該至少一致動器具有一電性連接生理訊號偵測紀錄模組的溫度控制器，該透明容器內設置有至少一能感應溫度變化的可變色模型裝飾品，其電性連接該溫度控制器，以透過該溫度控制器產生的溫度控制使該可變色模型裝飾品產生對應之視覺變化，即時反饋該使用者的生理狀態。
  7. 如請求項1所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中該至少一致動器設置有一電性連接該生理訊號偵測紀錄模組的旋轉馬達，該透明容器內設置有至少一可動作的模型裝飾品，該生理訊號偵測紀錄模組根據該使用者的各項生理指標，控制該至少一致動器的開啟與關閉轉動與轉速之變化，使該至少一模型裝飾品產生相應之動作變化，即時反饋該使用者的生理狀態。
  8. 如請求項1所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，還包括有一無線數據傳輸模組與一無線數據傳輸天線，電性連接於該生理訊號偵測紀錄模組，用以接收並利用藍芽、WiFi、紅外線無線數據傳輸技術的至少其一，傳輸該使用者的各項生理數據至一電子裝置。
  9. 如請求項8所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中該電子裝置為一手機、穿戴式裝置、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦的至少其一。
  10. 如請求項9所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中該使用者的各項生理數據累積形成歷史資料庫，儲存在該電子裝置上，以該電子裝置上之軟體應用程式呈現，作為使用者健康管理之平台，以及與使用者互動之介面與應用內容。
  11. 如請求項1所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，還包括有一電池模組，電性連接於該生理訊號偵測紀錄模組，用以提供電力。
  12. 如請求項11所述的具有生理訊號偵測、紀錄與反饋功能的透明裝置，其中該電池模組選自一替換式電池模組、一充電式乾電池模組、一拆卸式可充電電池模組、一無線充電式電池模組的至少其一。
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