TW202320707A - 人體實時監測裝置 - Google Patents

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黃繼德
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郭承儀
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Abstract

本發明主要揭示一種人體實時監測裝置，可用於對監測人體之身體狀況及/或生理參數，例如嬰兒的身體。該人體實時監測裝置包括一感測器模組與一數據處理模組，其中該感測器模組與一嬰兒的身體接觸，從而自人體收集一體溫信號、一第一聲音信號與一慣性信號。另一方面，該數據處理模組耦接該感測器模組，且自人體和環境收集一第二聲音信號，接著分析該第一聲音信號、該慣性信號與該第二聲音信號，從而判斷所述人體是否有一身體狀況，且確定所述身體狀況為排泄、發出異常腸鳴、氣道阻塞、進入深度睡眠、進入淺度睡眠、進入矛盾睡眠之中的任一種。此外，透過分析該第一聲音信號、該慣性信號與該第二聲音信號，該數據處理模組還可估測人體的呼吸速率和心率等生理參數。

Description

人體實時監測裝置
本發明為人體之身體狀況及/或生理參數監測的有關技術領域，尤指一種人體實時監測裝置。
已知，已有多種嬰兒監測系統被提出，舉例而言，美國專利號US9,402,596B1公開了一種腸鳴音分析系統、美國專利號US8,094,013B1號公開了一種嬰兒監測系統、美國專利號US8,461,996B2號公開了一種嬰兒監測系統、且美國專利號US 2005/0195085A1號公開了一種尿布濕度、運動、溫度、聲音的無線監測系統。
實務經驗顯示，美國專利號US9,402,596B1所公開的腸鳴音分析系統只能夠監測嬰兒的腹腔活動(即，腸子活動)，並無法同步監測嬰兒的身體及/或其它生理參數(如Heart rate(HR)、respiratory rate (RR))。另一方面，美國專利號US8,094,013B1所公開的嬰兒監測系統只能夠監測嬰兒的呼吸頻率和身體方向，無法監測嬰兒的身體活動(如排泄(excretion))。再者，美國專利號US8,461,996B2所公開的嬰兒監測系統只能夠用於測量嬰兒身體的運動，以監測呼吸、心跳、體溫等。 然而，習知的嬰兒監測器仍然不能監測或確定嬰兒的至少一種身體活動（例如，排泄）。
由前述說明可知，雖然已有多種嬰兒監測系統被提出，然而各所述嬰兒監測系統皆各自具有缺陷以待改進。有鑑於此，本發明之創作人係極力加以研究創作，而終於研發完成本發明之一種人體實時監測裝置。
本發明之主要目的提供一種人體實時監測裝置，可用於對監測人體之身體狀況及/或生理參數，例如嬰兒的身體。本發明之人體實時監測裝置包括一感測器模組與一數據處理模組，其中，該感測器模組與一嬰兒的身體接觸，從而自該嬰兒的身體收集一體溫信號、一第一聲音信號與一慣性信號。另一方面，該數據處理模組耦接該感測器模組，且自該嬰兒的身體及環境收集一第二聲音信號，接著分析該第一聲音信號、該慣性信號與該第二聲音信號，從而判斷該嬰兒是否有一身體狀況，且確定所述身體狀況為排泄、異常心率、異常呼吸率、發出異常腸鳴、氣道阻塞、進入深度睡眠、進入淺度睡眠、進入矛盾睡眠之中的任一種。此外，透過分析該第一聲音信號、該慣性信號與該第二聲音信號，該數據處理模組還可估測該嬰兒的呼吸速率和心率等生理參數。
為達成上述目的，本發明提出所述人體實時監測裝置的一實施例，其包括： 一感測器模組，包括一第一主體以及設置在該第一主體之上的一第一電路組件，其中該第一電路組件包括：一第一麥克風、一溫度感測器與一慣性感測器；以及 一數據處理模組，包括一第二主體以及設置在該第二主體之上的一第二電路組件，其中該第二電路組件電性連接該第一電路組件，且包括：一第二麥克風、一微處理器、一記憶體、與一無線傳輸介面； 其中，該第一主體係貼附至一人體，且該記憶體內儲存有利用一程式語言編輯成的一應用程式，使該微處理器透過存取該記憶體以執行所述應用程式，從而啟用以下功能： 控制該溫度感測器感測該人體的體溫，接著送出一體溫信號； 控制該第一麥克風收集從該人體發出的聲音，接著送出一第一聲音信號； 控制該慣性感測器感測該人體的身體動作，接著送出一慣性信號； 控制該第二麥克風收集從該人體發出的聲音以及環境的聲音，接著送出一第二聲音信號； 比對該第一聲音信號與該第二聲音信號及該慣性信號，從而判斷該人體是否有一身體狀況；以及 分析該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號，從而確定所述身體狀況的種類，其中所述身體狀況為選自於由排泄、異常心率、異常呼吸率、發出異常腸鳴、氣道阻塞、進入深度睡眠、進入淺度睡眠、進入矛盾睡眠所組成群組之中的任一者。
在一實施例中，該應用程式包含複數個子程式，且該複數個子程式包括： 一溫度感測器控制程式，含有用於配置該微處理器控制該溫度感測器感測該人體的體溫之指令； 一麥克風控制程式，含有用於配置該微處理器控制該第一麥克風收集從該人體發出的聲音以及控制該第二麥克風收集從該人體發出的聲音以及環境的聲音之指令； 一慣性感測器控制程式，含有用於配置該微處理器控制該慣性感測器感測該人體的身體動作之指令； 一信號處理程式，含有用於配置該微處理器對該體溫信號、該第一聲音信號、該第二聲音信號及/或該慣性信號執行一信號處理之指令； 一信號同步程式，含有指令以配置該微處理器依據時戳(timestamp)對該體溫信號、該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號進行一信號同步處理；以及 一身體狀況解析程式，含有指令以配置該微處理器進一步地對經過所述信號同步處理的該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號進行分析比對，從而確定所述身體狀況。
在可行的實施例中，該複數個子程式進一步包括： 一生理參數估測程式，含有指令以配置該微處理器分析該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號，從而估測該人體的一生理參數，且含有指令以配置該微處理器依據該體溫信號從而估測該人體的一體溫； 其中，所述生理參數包含選自於由發出呼吸速率和心率所組成群組之中的至少一者。
在可行的實施例中，該複數個子程式進一步包括： 一貼附狀態分析程式，含有指令以配置該微處理器14P依據呼吸變化、該人體的體溫、該第一聲音信號的第一頻段與第二頻段判斷該第一主體是否已穩定貼附至該人體。
在可行的實施例中，該複數個子程式進一步包括： 一警示程式，含有指令以配置該微處理器在所述身體狀況及/或所述生理參數不正常的情況下透過該無線傳輸介面發送一警示信號至一電子裝置。
在一實施例中，該電子裝置為選自於由信號收發裝置、平板電腦、遠端監測系統的伺服器、筆記型電腦、桌上型電腦、一體式(All-in-one)電腦、智慧型手機、智慧型手錶、和智慧型眼鏡所組成群組之中的任一者。
在一實施例中，該記憶體為選自於由內嵌式快閃記憶體、快閃記憶體晶片、磁盤式硬碟、固態硬碟、和隨身碟所組成群組之中的一者。
在一實施例中，該微處理器內部整合有一類比數位轉換器，且該類比數位轉換器直接將該第一聲音信號數位化，依一第一採樣率接收該第二聲音信號並將其數位化，且依一第二採樣率接收該慣性信號並將其數位化。
在一實施例中，該第一採樣率不大於4KHz，且該第二採樣率不大於120Hz。
在一實施例中，該第一主體具有用以容納該第一電路組件的一第一容置空間，且一第一蓋件結合至該第一容置空間的一第一開口，從而遮蓋該第一電路組件。
在一實施例中，該第一容置空間的底部開設有一開孔，使得該第一麥克風透過該開孔而露出該第一主體。
在一實施例中，該第一主體以其一接觸表面貼附至該人體，該接觸表面之上設有一圓形凹槽，該圓形凹槽的徑長介於4.5mm至20mm之間，且該圓形凹槽具有一深度，使得該徑長與該深度之間的一比值不大於6。
在一實施例中，該深度的一最小值為1.5mm。
在一實施例中，該第二主體具有用以容納該第二電路組件的一第二容置空間，且一第二蓋件結合至該第二容置空間的一第二開口，從而遮蓋該第二電路組件。
在一實施例中，一中間體連接於該第二主體與該第一主體之間，該中間體之內埋設有一電連接件，且該電連接件耦接該第二電路組件與該第一電路組件。
在一實施例中，包括一平台與複數個支撐腳的一乘載單元係設置於該第二容置空間之內，使得該平台的頂面係面對該第二容置空間的底部，且該第二電路組件位於該複數個支撐腳和該平台的底面之間。
在一實施例中，該數據處理模組更包括： 一無線充電單元，設置在該平台的頂面上，且耦接該第二電路組件；以及 一電池，整合在該第二電路組件之中。
在一應用例中，可利用一扣具與該第二主體、該中間體和該第一主體相互結合，接著將該扣具扣在該人體上的一物件，使該第一主體以其所述接觸表面貼附至該人體。並且，在該第一主體以其所述接觸表面接觸該人體的情況下，可進一步利用一固定件將該第二主體固定和該物件之上。
在另一應用例中，可利用一固定件將所述人體實時監測裝置固定在該人體上，使該第一主體以其所述接觸表面貼附至該人體。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種人體實時監測裝置，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。
請參閱圖1A、圖1B，係分別為本發明之一種人體實時監測裝置的第一、第二立體圖。如圖1A與圖1B所示，本發明之人體實時監測裝置1可用於對監測人體之身體狀況及/或生理參數，例如嬰兒的身體。依據本發明之設計，該人體實時監測裝置1包括：一感測器模組1S、一數據處理模組1P以及形成於該感測器模組1S與該數據處理模組1P之間的一中間體1B。進一步地，圖2為本發明之人體實時監測裝置的第一應用例圖。如圖1A、圖1B和圖2所示，使用本發明之人體實時監測裝置1之時，可彎折該中間體1B而使其具有一第一曲率(curvature)。
進一步地，圖3A、3B、3C為本發明之人體實時監測裝置的第三、第四、第五立體圖。在可行的實施例中，可利用一扣具1K與本發明之人體實時監測裝置1相互結合，接著再將該扣具1K扣合人體上的一物件(如衣物)。舉例而言，如圖3C所示，利用該扣具1K與該人體實時監測裝置1相互結合，接著再將該扣具1K扣合至一嬰兒2的尿布21，使本發明之人體實時監測裝置1藉由其具有第一曲率的該中間體1B以及該扣具1K而吊掛(hang on)在該尿布21的頂部口緣。進一步地，圖3D為本發明之人體實時監測裝置的第六立體圖。如圖3D所示，在本發明之人體實時監測裝置1藉由其中間體1B以及該扣具1K而吊掛在該尿布21的頂部口緣的情況下，可進一步利用一第一固定件1PT將該人體實時監測裝置1固定在該尿布21之上。
圖4A、4B為本發明之人體實時監測裝置的第七、第八立體圖。如圖4A與圖4B所示，在其它可行實施例中，亦可不使用該扣具1K，而是直接將本發明之人體實時監測裝置1展開以使該中間體1B而使其具有一第二曲率。應可理解，該第二曲率小於該第一曲率。依此設置，便可以接著利用一第二固定件(未圖示)將所述人體實時監測裝置1固定在該人體上，使該數據處理模組1P貼附至該人體。
圖5A和圖5B分別為本發明之人體實時監測裝置的第一、第二立體分解圖。如圖5A與圖5B所示，該感測器模組1S包括矽膠材質的一第一主體11以及容納在該第一主體11的一第一容置空間11A1之中的一第一電路組件(circuit assembly)，其中，該第一電路組件包括一第一電路板120以及設置在該第一電路板120之上的一第一麥克風12M、一溫度感測器12T與一慣性感測器(inertial measurement unit, IMU)12I。另一方面，該數據處理模組1P包括矽膠材質的一第二主體13以及容納在該第二主體13的一第二容置空間13A2之中的一第二電路組件，其中，該第二電路組件包括：一第二電路板140以及設置在該第二電路板140之上的一第二麥克風14M、一微處理器14P、一記憶體14S、一電池14B、與一無線傳輸介面14W。
如圖5A與圖5B所示，一第一蓋件11C1結合至該第一容置空間11A1的一第一開口從而遮蓋該第一電路組件，且一第二蓋件13C2結合至該第二容置空間13A2的一第二開口，從而遮蓋該第二電路組件。更詳細地說明，該第一容置空間11A1的底部開設有一開孔111O，使得該第一麥克風12M透過該開孔111O而露出該第一主體11。並且，該開孔111O內還設有一透氣疏水膜(hydrophobic acoustic mesh)，以阻擋外界水氣進入該開孔111O。另一方面，該第二主體13具有用以容納該第二電路組件的一第二容置空間13A2，且一第二蓋件13C2結合至該第二容置空間13A2的一第二開口，從而遮蓋該第二電路組件。依據本發明之設計，該中間體1B連接於該第二主體13與該第一主體11之間，該中間體1B之內埋設有一電連接件，且該電連接件耦接該第二電路組件與該第一電路組件。
依據本發明之設計，該第一主體11的該接觸表面之上設有一圓形凹槽111R，該圓形凹槽111R的徑長(diameter)介於4.5mm至20mm之間，且該圓形凹槽111R具有一深度，使得該徑長與該深度之間的一比值不大於6。此外，該第一主體11的製造材料可以是液態矽橡膠(Liquid Silicone Rubber, LSR)、矽膠(silicon rubber)、矽酮膠(silicone)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS)、聚胺酯(Polyurethane, PU)、或聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)，且其具有範圍介於A20至A50的邵氏硬度。依此設計，當該第一主體11以其接觸表面貼附至該人體之時，該第一主體11的接觸表面透過該圓形凹槽111R而穩定貼附人體的皮膚(例如：嬰兒2的腹部的皮膚)，同時該圓形凹槽111R的口緣與人體的皮膚之間具有良好的氣密性。因此，當該第一主體11以其接觸表面貼附至該人體之時，該第一主體11的該接觸表面和該人體的一聲源部位(如：腹腔)之間具有良好的聲學耦和(Acoustic coupling)。值得說明的是，對於產生在人體內的聲音(如：心、肺、呼吸道、腸、排泄)而言，人體本身即為一個低頻共振腔，可以將25Hz以下的(極)低頻聲音的強度予以放大。並且，由於該第一主體11和該人體的聲源部位(如：腹腔)之間具有良好的聲學耦和(Acoustic coupling)，因此，當人體內發出聲音時，該聲音係經由聲學耦和被傳送至該圓形凹槽111R，從而由該第一麥克風12M所收集。
在特定的實施例中，該深度的最小值為1.5mm。此外，當該第一主體11係以其一接觸表面貼附至該人體之時，該圓形凹槽111R可以防止人體的皮膚(例如：嬰兒2的腹部的皮膚)塞住該開孔111O。更詳細地說明，包括一平台14F1與複數個支撐腳14F2的一乘載單元14F係設置於該第二容置空間13A2之內，使得該平台14F1的頂面係面對該第二容置空間13A2的底部，且該第二電路組件位於該複數個支撐腳14F2和該平台14F1的底面之間。並且，一無線充電單元1P1設置在該平台14F1的頂面上，且耦接該第二電路組件。依此設計，當本發明之人體實時監測裝置1被放置到一專屬的信號收發裝置之上時，該第二主體13的以其外表面接觸該信號收發裝置的頂部表面。此時，該信號收發裝置內的無線充電模組透過該無線充電單元1P1對該電池14B充電。
如圖1A、圖1B、圖2、圖5A與圖5B所示，正常工作時，該感測器模組1S自該嬰兒2的身體收集一體溫信號、一第一聲音信號與一慣性信號。同時，該數據處理模組1P自該嬰兒2的身體及環境收集一第二聲音信號，且自該感測器模組1S接收該體溫信號、該第一聲音信號與該慣性信號，接著分析該第一聲音信號、該慣性信號與該第二聲音信號，從而判斷該嬰兒是否有一身體狀況，例如：排泄(excretion)、異常心率、異常呼吸率、發出異常腸鳴(emission of abnormal bowel sounds)、氣道阻塞(airway obstruction)、進入深度睡眠(going into a deep sleep)、進入淺度睡眠(going into a light sleep)、或進入矛盾睡眠(going into a paradoxical sleep)。應知道的是，矛盾睡眠亦稱為快速動眼期(rapid-eye-movement, REM)睡眠。此外，透過分析該第一聲音信號、該慣性信號與該第二聲音信號，該數據處理模組1P還可估測該嬰兒2的呼吸速率和心率等生理參數。當然，該數據處理模組1P可以依據該體溫信號從而估測該嬰兒2的一體溫。
依據本發明之設計，當所述身體狀況、所述生理參數及/或所述體溫不正常的情況下，該數據處理模組1P透過該無線傳輸介面14W發送一警示信號至一電子裝置3。在一可行實施例中，該電子裝置3可以是一信號收發裝置，透過該信號收發裝置還可以將相關監測數據上傳至雲端及/或父母親的電子產品，如：平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、一體式(All-in-one)電腦、智慧型手機、智慧型手錶、或智慧型眼鏡。值得說明的是，若本發明之人體實時監測裝置1的應用環境係在醫院、月子中心或托嬰中心，則該電子裝置3可以前述機構的遠端監測系統的伺服器，亦可以是嬰兒照護人員隨身攜帶的電子產品，例如：平板電腦、筆記型電腦、智慧型手機、智慧型手錶、或智慧型眼鏡。
圖6為圖5A和圖5B所示之第一麥克風12M、溫度感測器12T、慣性感測器12I、微處理器14P、第二麥克風14M、記憶體14S、與無線傳輸介面14W的方塊圖。在一實施例中，該記憶體14S內儲存有利用一程式語言編輯成的一應用程式，使該微處理器14P透過存取該記憶體14S以執行所述應用程式，從而啟用多個功能以實現該嬰兒2的身體狀況、生理參數以及體溫之監測。如圖6所示，該應用程式包含複數個子程式，且該複數個子程式包括：一溫度感測器控制程式14S1、一麥克風控制程式14S2、一慣性感測器控制程式14S3、一信號處理程式14S4、一信號同步程式14S5、一身體狀況解析程式14S6、一生理參數估測程式14S7、一貼附狀態分析程式14S8、以及一警示程式14S9。值得說明的是，在可行的實施例中，該記憶體14S整合在該微處理器14P之中，從而成為一內嵌式快閃記憶體(embedded flash (eFlash) memory)。當然，在其它可行的實施例中，該記憶體14S亦可為快閃記憶體晶片(flash memory chip)、磁盤式硬碟(hard drive, HD)、固態硬碟(solid state drive, SSD)、或隨身碟(USB flash drive。
依據本發明之設計，該溫度感測器控制程式14S1含有用於配置(for configuring)該微處理器14P控制該溫度感測器12T對該嬰兒2進行一體溫採集操作之指令(instructions)，且麥克風控制程式14S2含有用於配置該微處理器14P控制該第一麥克風12M收集從該人體發出的聲音以及控制該第二麥克風14M收集從該人體發出的聲音以及環境的聲音之指令。並且，該慣性感測器控制程式14S3含有用於配置該微處理器14P控制該慣性感測器12I感測該嬰兒2的身體動作之指令，且該信號處理程式14S4含有用於配置該微處理器14P對該體溫信號、該第一聲音信號、該第二聲音信號及/或該慣性信號執行一信號處理之指令。另一方面，該信號同步程式14S5含有指令用以配置該微處理器14P依據時戳(timestamp)對該體溫信號、該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號進行一信號同步處理。
如圖6所示，該身體狀況解析程式14S6含有指令以配置該微處理器14P進一步地對經過所述信號同步處理的該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號進行分析比對，從而確定該嬰兒2之身體狀況。並且，該生理參數估測程式14S7含有指令以配置該微處理器14P分析該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號，從而估測(estimating)該嬰兒2的一生理參數，且含有指令以配置該微處理器14P依據該體溫信號從而估測人體(嬰兒2)的體溫。其中，所述生理參數包含發出呼吸速率(respiration rate, RR)及/或心率(heart rate, HR)。並且，該貼附狀態分析程式14S8含有指令以配置該微處理器14P依據呼吸變化率、人體(嬰兒2)的體溫、該第一聲音信號的第一頻段與第二頻段判斷該第一主體11是否已穩定貼附至該嬰兒2的身體。在可行的實施例中，當該微處理器14P完成貼附狀態分析從而確認該感測器模組1S已經貼附人體之後，該微處理器14P控制該感測器模組1S執行人體實時監測。如此設置，不僅有助於本發明之人體實時監測裝置1收集正確的感測數據，同時也可以達到省電之效。再者，該警示程式14S9含有指令以配置該微處理器14P在所述身體狀況及/或所述生理參數不正常的情況下透過該無線傳輸介面14W發送一警示信號至該電子裝置3。
更詳細地說明，正常工作時，該微處理器14P執行所述溫度感測器控制程式14S1，從而控制該溫度感測器12T感測該嬰兒2的體溫，接著送出一體溫信號。同時，該微處理器14P執行所述麥克風控制程式14S2，從而控制該第一麥克風12M收集從該人體發出的聲音並送出一第一聲音信號，且控制該第二麥克風14M收集從該人體發出的聲音以及環境的聲音並送出一第二聲音信號。並且，該微處理器14P還執行所述慣性感測器控制程式14S3，從而控制該慣性感測器12I感測該嬰兒2的身體動作，接著送出一慣性信號。
圖7顯示慣性信號、體溫信號、與第一聲音信號的實際量測數據曲線圖。執行貼附狀態分析時，該微處理器14P可以首先分析所述慣性信號是否包含一段區間，其中該區間內的慣性信號可以用以表示嬰兒2的呼吸變化(如圖7所示)。換句話說，若所述慣性信號含有可以用以表示嬰兒2的呼吸狀態(呼吸變化)的一信號區間，表示該感測器模組1S的該第一主體11已經穩定貼附該嬰兒2的身體。另一方面，通過分析所述體溫信號亦可判斷該第一主體11是否穩定貼附該嬰兒2的身體。更詳細地說明，在該第一主體11被貼附至該嬰兒2的身體的瞬間，如圖7所示，該體溫信號會出現明顯變化。當然，在該第一主體11和該嬰兒2的身體突然失去良好接觸時，該體溫信號同樣會出現明顯變化。特別地，通過分析第一聲音信號亦可判斷該第一主體11是否穩定貼附該嬰兒2的身體。實際的量測數據顯示，穩定貼附時，該第一聲音信號之中的25Hz以下的聲音(即，圖7中的p_25數據(第一頻段)以及40~60Hz的聲音(即，圖7中的p_40_60數據(第二頻段))的強度皆會陡升。
補充說明的是，在接收所述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述體溫信號、和所述慣性信號的時候，該微處理器14P會啟用整合在其內部的一類比數位轉換器。特別地，該類比數位轉換器直接將該第一聲音信號數位化，依一第一採樣率接收該第二聲音信號並將其數位化，且依一第二採樣率接收該慣性信號並將其數位化。在一實施例中，該第一採樣率不大於4KHz(即，≦4KHz)，且該第二採樣率不大於120Hz(即，≦120Hz)。之後，該微處理器14P可以執行所述信號處理程式14S4(如圖6所示)，從而對該第一聲音信號、該第二聲音信號、該體溫信號、及/或該慣性信號行一信號處理。應可理解，快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)為慣用的一種信號處理方法。因此，圖8顯示包含氣道堵塞特徵的第一聲音信號的FFT頻譜圖。經過FFT處理之後，可以在該第一聲音信號的FFT頻譜圖上找出用以表示氣道堵塞(airway obstruction)之特徵(如灰階虛線方框所標示)。
圖9顯示包含第一聲音信號、第一聲音信號的FFT頻譜、第二聲音信號、第二聲音信號的FFT頻譜、和慣性信號的實際量測數據曲線圖。如圖9所示，通過比對第一聲音信號和第二聲音信號慣性信號以即可以判斷第一麥克風12M所收集到的聲音變化是來自於嬰兒2的身體或者環境。在確定聲音變化是來自於嬰兒2的身體之後，可以自所述慣性信號(包含陀螺儀信號和加速規信號)、所述第一聲音信號和所述第二聲音信號之中同時找出用以表示嬰兒2發出異常腸鳴之有關特徵(如灰階方框所標示)。
圖10顯示包含第一聲音信號、第一聲音信號的FFT頻譜、第二聲音信號、第二聲音信號的FFT頻譜、和慣性信號的實際量測數據曲線圖。如圖10所示，通過比對第一聲音信號和第二聲音信號可以判斷第一麥克風12M所收集到的聲音變化是來自於嬰兒2的身體或者環境。在確定聲音變化是來自於嬰兒2的身體之後，可以自所述慣性信號(包含陀螺儀信號和加速規信號)、所述第一聲音信號和所述第二聲音信號之中同時找出用以表示嬰兒2的排泄(excretion)之有關特徵(如灰階方框所標示)。
圖11顯示包含心率信號、呼吸率信號和身體靜止信號的數據曲線圖。如圖11所示，通過對所述慣性信號進行對應的信號處理之後，可以將其轉換成如圖11所示之心率信號和呼吸率信號。進一步地，可以自所述心率信號和所述呼吸率信號之中同時找出用以表示嬰兒2的有關進入深度睡眠(going into a deep sleep)、進入淺度睡眠(going into a light sleep)、和進入矛盾睡眠(going into a paradoxical sleep)之身體狀況的有關特徵。同時，依據圖11的心率信號和呼吸率信號，該微處理器14P可以估測該嬰兒2的心率(heart rate, HR)和呼吸速率(respiration rate, RR)。
如此，上述已完整且清楚地說明本發明之一種人體實時監測裝置。然而，必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
1:人體實時監測裝置 1S:感測器模組 1P:數據處理模組 1B:中間體 1K:扣具 11:第一主體 11A1:第一容置空間 111R:圓形凹槽 111O:開孔 11C1:第一蓋件 120:第一電路板 12M:第一麥克風 12T:溫度感測器 12I:慣性感測器 13:第二主體 13A2:第二容置空間 13C2:第二蓋件 140:第二電路板 14M:第二麥克風 14P:微處理器 14S:記憶體 14S1:溫度感測器控制程式 14S2:麥克風控制程式 14S3:慣性感測器控制程式 14S4:信號處理程式 14S5:信號同步程式 14S6:身體狀況解析程式 14S7:生理參數估測程式 14S8:貼附狀態分析程式 14S9:警示程式 14B:電池 14W:無線傳輸介面 14F:乘載單元 14F1:平台 14F2:支撐腳 1P1:無線充電單元 1PT:貼附件 2:嬰兒 21:尿布 3:電子裝置
圖1A為本發明之一種人體實時監測裝置的第一立體圖； 圖1B為本發明之人體實時監測裝置的第二立體圖； 圖2為本發明之人體實時監測裝置的第一應用例圖； 圖3A為本發明之人體實時監測裝置的第三立體圖； 圖3B為本發明之人體實時監測裝置的第四立體圖； 圖3C為本發明之人體實時監測裝置的第五立體圖； 圖3D為本發明之人體實時監測裝置的第六立體圖； 圖4A為本發明之人體實時監測裝置的第七立體圖； 圖4B為本發明之人體實時監測裝置的第八立體圖； 圖5A為本發明之實時監測裝置的第一立體分解圖； 圖5B為本發明之人體實時監測裝置的第二立體分解圖； 圖6為圖5A和圖5B所示之第一麥克風、溫度感測器、慣性感測器、微處理器、第二麥克風、記憶體、與無線傳輸介面的方塊圖； 圖7為慣性信號、體溫信號、與第一聲音信號的實際量測數據曲線圖； 圖8為包含氣道堵塞特徵的第一聲音信號的FFT頻譜圖； 圖9為包含第一聲音信號、第一聲音信號的FFT頻譜、第二聲音信號、第二聲音信號的FFT頻譜、和慣性信號的實際量測數據曲線圖； 圖10為包含第一聲音信號、第一聲音信號的FFT頻譜、第二聲音信號、第二聲音信號的FFT頻譜、和慣性信號的實際量測數據曲線圖；以及 圖11為包含心率信號、呼吸率信號和身體靜止信號的數據曲線圖。
1:人體實時監測裝置
1S:感測器模組
1P:數據處理模組
1B:中間體
11:第一主體
111R:圓形凹槽
111O:開孔
11C1:第一蓋件
120:第一電路板
12M:第一麥克風
12T:溫度感測器
13:第二主體
13C2:第二蓋件
140:第二電路板
14B:電池
14F:乘載單元
14F1:平台
14F2:支撐腳
1P1:無線充電單元

Claims (20)

  1. 一種人體實時監測裝置，包括： 一感測器模組，包括一第一主體以及設置在該第一主體之上的一第一電路組件，其中該第一電路組件包括：一第一麥克風、一溫度感測器與一慣性感測器；以及 一數據處理模組，包括一第二主體以及設置在該第二主體之上的一第二電路組件，其中該第二電路組件電性連接該第一電路組件，且包括：一第二麥克風、一微處理器、一記憶體、與一無線傳輸介面； 其中，該第一主體用於以其一接觸表面係貼附至一人體，且該記憶體內儲存有利用一程式語言編輯成的一應用程式，使該微處理器透過存取該記憶體以執行所述應用程式，從而啟用以下功能： 控制該溫度感測器感測該人體的體溫，接著送出一體溫信號； 控制該第一麥克風收集從該人體發出的聲音，接著送出一第一聲音信號； 控制該慣性感測器感測該人體的身體動作，接著送出一慣性信號； 控制該第二麥克風收集從該人體發出的聲音以及環境的聲音，接著送出一第二聲音信號； 比對該第一聲音信號與該第二聲音信號及該慣性信號，從而判斷該人體是否有一身體狀況；以及 分析該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號，從而確定所述身體狀況，其中所述身體狀況為選自於由排泄、異常心率、異常呼吸率、發出異常腸鳴、氣道阻塞、進入深度睡眠、進入淺度睡眠、進入矛盾睡眠所組成群組之中的任一者。
  2. 如請求項1所述之人體實時監測裝置，其中，該應用程式包含複數個子程式，且該複數個子程式包括： 一溫度感測器控制程式，含有用於配置該微處理器控制該溫度感測器感測該人體的體溫之指令； 一麥克風控制程式，含有用於配置該微處理器控制該第一麥克風收集從該人體發出的聲音以及控制該第二麥克風收集從該人體發出的聲音以及環境的聲音之指令； 一慣性感測器控制程式，含有用於配置該微處理器控制該慣性感測器感測該人體的身體動作之指令； 一信號處理程式，含有用於配置該微處理器對該體溫信號、該第一聲音信號、該第二聲音信號及/或該慣性信號執行一信號處理之指令； 一信號同步程式，含有指令以配置該微處理器依據時戳(timestamp)對該體溫信號、該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號進行一信號同步處理；以及 一身體狀況解析程式，含有指令以配置該微處理器進一步地對經過所述信號同步處理的該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號進行分析比對，從而確定所述身體狀況。
  3. 如請求項2所述之人體實時監測裝置，其中，該複數個子程式進一步包括： 一生理參數估測程式，含有指令以配置該微處理器分析該第一聲音信號、該第二聲音信號與該慣性信號，從而估測該人體的一生理參數，且含有指令以配置該微處理器依據該體溫信號從而估測該人體的體溫； 其中，所述生理參數包含選自於由發出呼吸速率和心率所組成群組之中的至少一者。
  4. 如請求項3所述之人體實時監測裝置，其中，該複數個子程式進一步包括： 一貼附狀態分析程式，含有指令以配置該微處理器依據呼吸變化、該人體的體溫、該第一聲音信號的第一頻段與第二頻段判斷該第一主體是否已穩定貼附至該人體。
  5. 如請求項4所述之人體實時監測裝置，其中，該複數個子程式進一步包括： 一警示程式，含有指令以配置該微處理器在所述身體狀況及/或所述生理參數不正常的情況下透過該無線傳輸介面發送一警示信號至一電子裝置。
  6. 如請求項5所述之人體實時監測裝置，其中，該電子裝置為選自於由信號收發裝置、平板電腦、遠端監測系統的伺服器、筆記型電腦、桌上型電腦、一體式(All-in-one)電腦、智慧型手機、智慧型手錶、和智慧型眼鏡所組成群組之中的任一者。
  7. 如請求項5所述之人體實時監測裝置，其中，該記憶體為選自於由內嵌式快閃記憶體、快閃記憶體晶片、磁盤式硬碟、固態硬碟、和隨身碟所組成群組之中的一者。
  8. 如請求項5所述之人體實時監測裝置，其中，該微處理器內部整合有一類比數位轉換器，且該類比數位轉換器直接將該第一聲音信號數位化，依一第一採樣率接收該第二聲音信號並將其數位化，且依一第二採樣率接收該慣性信號並將其數位化。
  9. 如請求項8所述之人體實時監測裝置，其中，該第一採樣率不大於4KHz，且該第二採樣率不大於120Hz。
  10. 如請求項1所述之人體實時監測裝置，其中，該第一主體具有用以容納該第一電路組件的一第一容置空間，且一第一蓋件結合至該第一容置空間的一第一開口，從而遮蓋該第一電路組件。
  11. 如請求項10所述之人體實時監測裝置，其中，第一容置空間的底部開設有一開孔，使得該第一麥克風透過該開孔而露出該第一主體。
  12. 如請求項11所述之人體實時監測裝置，其中，該接觸表面之上設有一圓形凹槽，該圓形凹槽的徑長介於4.5mm至20mm之間，且該圓形凹槽具有一深度，使得該徑長與該深度之間的一比值不大於6。
  13. 如請求項12所述之人體實時監測裝置，其中，該深度的一最小值為1.5mm。
  14. 如請求項12所述之人體實時監測裝置，其中，該第二主體具有用以容納該第二電路組件的一第二容置空間，且一第二蓋件結合至該第二容置空間的一第二開口，從而遮蓋該第二電路組件。
  15. 如請求項14所述之人體實時監測裝置，其中，一中間體連接於該第二主體與該第一主體之間，該中間體之內埋設有一電連接件，且該電連接件耦接該第二電路組件與該第一電路組件。
  16. 如請求項15所述之人體實時監測裝置，其中，包括一平台與複數個支撐腳的一乘載單元係設置於該第二容置空間之內，使得該平台的頂面係面對該第二容置空間的底部，且該第二電路組件位於該複數個支撐腳和該平台的底面之間。
  17. 如請求項16所述之人體實時監測裝置，其中，該數據處理模組更包括： 一無線充電單元，設置在該平台的頂面上，且耦接該第二電路組件；以及 一電池，整合在該第二電路組件之中。
  18. 如請求項15所述之人體實時監測裝置，其中，利用一扣具與該第二主體、該中間體和該第一主體相互結合，接著將該扣具扣合在該人體上的一物件，使該第二主體以其所述接觸表面貼附至該人體。
  19. 如請求項18所述之實時監測裝置，其中，在該第一主體以其所述接觸表面接觸該人體的情況下，可進一步利用一固定件將該第二主體固定和該物件之上。
  20. 如請求項15所述之人體實時監測裝置，其中，可利用一固定件將所述人體實時監測裝置固定在該人體上，使該第一主體以其所述接觸表面貼附至該人體。
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