TWI476715B - 健康管理系統 - Google Patents

Description

健康管理系統

本發明係關於一種管理系統，特別是有關一種健康管理系統。

過勞與慢性疲勞症候群為現代社會持續的緊張、壓力、不斷追求進步與工作過量等因素下的產物，而其發生率不斷上升也是全世界共同的趨勢。

改善過勞與避免慢性疲勞症候群必須從源頭改善，調整生活方式，定期健康檢查有助了解自己的身體並能及時發現異狀。其次，個人也需要注意飲食，保有運動習慣，方能減少心血管疾病的危險因子。

而傳統醫療模式通常是在人們已出現不適症狀就醫後，由醫師透過儀器診斷後方能進行監控，診斷出的資訊需經過分析成為臨床的有用資訊，與臨床比對後才能作出確切診斷，上述診斷流程通常需要耗費一段時間，甚至有可能無法能發現真正病兆。

為了讓使用者能自我進行簡單的健康管理，市面上有可攜式產品，例如將血壓模組與手機整合，並能透過手機傳送測得的生理資訊，這種產品可稱為移動醫療產品，然而這類產品只能得到基本的生理資訊，例如血壓、血糖等，並沒有進一步提供使用者如何自我健康管理的資訊，對於使用者居家健康管理的幫助不大。

因此需要對上述傳統醫療模式以及移動醫療產品不能提供自我健康管理資訊的問題提出解決方法。

本發明之一目的在於提供一種健康管理系統，其能改善現有移動醫療產品不能提供自我健康管理的問題。

為達到上述目的，根據本發明之一特點係提供一種健康管理系統，其包括一感測單元以及一處理單元。該處理單元用於測量一使用者之心電圖訊號。該處理單元用於對該心電圖訊號作心率變異度分析。

本發明之健康管理系統之心電圖訊號可以隨時隨地傳輸至處理單元，判讀上更有效率；再者，本發明之健康管理系統之雲端伺服器具有強大的運算能力，能作即時及長期的分析。

以下結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明。

請參閱第1圖，其係繪示根據本發明之健康管理系統的示意圖。

本發明之健康管理系統包括一感測單元10以及一處理單元12。

感測單元10可以視為一心電圖訊號感測器(Electrocardiography sensor；EKG sensor)，用於測量一使用者之心電圖訊號，為便於使用及攜帶，感測單元10的設計以輕薄短小為較佳。

處理單元12用於對所測量之心電圖訊號作心率變異度分析(將於稍後詳述)。處理單元12包括一移動裝置120以及一雲端伺服器122。於一實施例中，移動裝置120接收該感測單元10所測量之心電圖訊號並對該心電圖訊號作心率變異度分析，將分析結果傳送至雲端伺服器122。於另一實施例中，移動裝置120接收該感測單元10所測量之心電圖訊號並將所測量之心電圖訊號傳送至雲端伺服器122，由雲端伺服器122對 心電圖訊號作心率變異度分析。簡而言之，可以由移動裝置120作心率變異度分析，也可以由雲端伺服器122作心率變異度分析。

請參閱第2圖，其係繪示根據本發明實施例之感測單元10的示意圖。如圖所示，感測單元10為片狀形式且包括兩電極片100、102、一外接電極介面104、一充電單元106、一指示單元108、一通訊單元110以及一感測處理單元112。感測處理單元112用於控制各元件。本發明之感測單元10提供兩種測量模式：短時間測量模式與長時間測量模式。

在短時間測量模式下，使用者雙手之手指分別按壓在電極片100、102上以持續測量數分鐘，例如以雙手之拇指分別按壓在電極片100、102上並量測3至5分鐘，由電極片100、102接觸身體收集心電圖訊號。

在長時間測量模式下，外接電極介面104例如為一插入口，其可以外接至一外部電極(未圖示)，使用者將外部電極(未圖示)貼附在待測部位，藉以收集心電圖訊號，長時間測量模式所獲得的心電圖訊號可以偵測日常生活心電圖訊號的變化。

要說明的是，感測單元10可以僅包括兩電極片100、102或僅包括外接電極介面104。

短時間測量模式或長時間測量模式獲得的心電圖訊號經由通訊單元110傳輸至第1圖之移動裝置120，於一實施例中，通訊單元110為一無線收發模組，心電圖訊號以無線傳輸例如以藍芽或近場通訊(Near Field Communication；NFC)等方式傳輸至第1圖之移動裝置120。

充電單元106可以對感測單元10進行充電。於一實施例 中，充電單元106可以透過微型通用序列匯流排(micro Universal Serial Bus；micro USB)介面充電。

指示單元108可以指示感測單元10的工作狀態。於一實施例中，指示單元108為發光二極體(Light Emitting Diode；LED)，藉由顯示不同顏色的光來指示感測單元10的工作狀態，舉例而言，亮綠燈表示感測單元10正常運作中，綠燈閃爍表示通訊單元110正在傳輸心電圖訊號，亮紅燈表示感測單元10異常，紅燈閃爍表示電力不足。

請參閱第3A圖以及第3B圖，其係繪示根據本發明另一實施例之感測單元20的示意圖，本實施例之感測單元20係製作成腕帶形式，感測單元20包括兩電極片200、202分別設置在感測單元20之內側及外側，感測單元20佩帶在使用者的手腕上並用電極片200與使用者身體接觸時，藉由將另一手的手指按壓在外側的電極片202可以獲得心電圖訊號。此外，第2圖之外接電極介面104、充電單元106、指示單元108、通訊單元110以及感測處理單元112可以設置在感測單元20合適的位置，此不多加贅述。本實施例之感測單元20也可提供上述短時間測量模式及長時間測量模式。

請再參閱第1圖，移動裝置120接收感測單元10或20所測量的心電圖訊號後，可以對心電圖訊號進行定標(annotation)，藉以獲得PQRST波(將於以下詳述)。此外，移動裝置120可以透過無線傳輸將心電圖訊號及/或定標的結果傳輸至雲端伺服器122，作進一步的運算。於另一實施例中，移動裝置120可以透過無線傳輸將心電圖訊號傳輸至雲端伺服器122，由雲端伺服器122執行上述定標操作。

請參閱第4圖，其係繪示對心電圖訊號進行定標後所獲得 的結果，所謂定標係指找出心電圖訊號的PQRST波，其所代表的意義為本領域所屬技術人員所熟知，此不多加贅述。定標操作後，移動裝置120或雲端伺服器122進一步作心率變異度(Heart Rate Variability；HRV)分析，心率變異度係指目前心跳與下一個心跳間之時間間距(R-Rinterval，以下稱R-R波間距)的變異，並將一特定時間內(例如3分鐘)複數個連續獲得的R-R波間距(即相鄰心跳間距)以淺顯易懂的方式呈現在移動裝置120之一螢幕(未圖示)上，請參閱第5A圖以及第5B圖，其係分別繪示以心花的方式呈現使用者狀態，每一根指標50之長度L係由一個R-R波間距所決定，複數個指標(即複數個相鄰心跳間距)50以一圓心為中心，根據該特定時間內該等指標50(即相鄰心跳間距)的大小呈放射狀分布，形成如第5A圖及第5B圖所示之心花，並顯示於移動裝置120，使用者狀態係由各指標50之長度L(即相鄰心跳間距的值)及所有指標50的規律程度(即各指標50之長度L的差異)來判斷，例如於第5A圖中，所有指標50之長度L的差異較小，因此形成的心花呈現較為規律，於第5B圖中，所有指標50之長度L的差異較大，因此形成的心花呈現較為不規律。本發明根據各指標50之長度L與所有指標50的規律程度來判斷心率協調度。

本發明之移動裝置120或雲端伺服器122可以將定標的PQRST波及/或心花儲存於一資料庫中，以供後續能長期追蹤及分析。此外，本發明之移動裝置120或雲端伺服器122可以執行進一步的運算，包括對R-R波間距進行時域(time domain)分析以及頻域(frequency domain)分析，得到各種分析參數。

時域分析可以得到平均值(mean)、正常心跳間的標準偏差(Standard Deviation of all Normal to Normal intervals；SDNN) 以及相鄰R-R波間距差值序列的方均根值(Root Mean Square of Successive Differences；RMSSD)等生理參數。在移動裝置120之螢幕可以顯示以時域分析運算所得的參數。

頻域分析則利用快速傅利葉轉換(Fast Fourier Transform；FFT)將心跳間隔的時間序列轉換為頻域，再以功率頻譜密度(Power Spectral Density；PSD)或是頻譜分佈(Spectral Distribution)的方式表現。一般而言，可將頻譜分成極低頻(VLF)0.05赫茲(Hertz；Hz)以下、低頻(LF)0.05赫茲至0.15赫茲和高頻(HF)0.15赫茲至0.4赫茲以及總功率(TP)等生理參數。高頻(HF)主要受副交感神經調控，低頻(LF)則主要受交感神經系統的影響。

自律神經係負責心跳、呼吸、血壓、體溫等重要生理功能的維持與協調，包括交感神經與副交感神經，交感神經像汽車的油門，而副交感神經就像煞車，兩者作用相反但又相輔相成，當油門與煞車可以正常運作，車子開得動也停得穩，才能安全適切地發揮完整的功能，交感神經與副交感神經兩者也需要調節，否則就會導致自律神經失調。

一旦發生自律神經失調，會表現臨床症狀，而臨床症狀視交感神經與副交感神經兩者強弱而定，若交感神經較強，會出現焦慮緊繃、心跳很快、血壓升高等等，若副交感神經較強，容易覺得疲憊懶散、精神不濟、體力下降等等。

本發明之移動裝置120或雲端伺服器122在經過頻域分析後，可根據頻域分析的結果判斷偏向交感神經或副交感神經，在移動裝置120之螢幕顯示情緒指標(如第6圖所示之情緒傾向)以及自律神經的協調指標(如第7圖所示)，使用者也能透過移動裝置120之螢幕訊息，由移動裝置120或雲端伺服器 122根據頻域分析的結果來指導使用者調節呼吸速度及/或強度，例如「吸氣一秒憋氣二秒吐氣二秒」呼吸導引，讓使用者之心花的心率協調度接近理想。此外，移動裝置120或雲端伺服器122並能根據資料庫中所儲存的長期資料(例如最近三個月)作進一步的時域及頻域分析，繪出心率協調度等健康指標的趨勢變異圖，作為使用者長期觀察及追蹤之用。

請參閱第8圖，其係繪示第6圖之情緒指標的另外一種呈現方式，其係將頻域分析後交感神經值與副交感神經值分析後標註在由交感神經與副交感神經所構成之四象限的座標中(例如圖中以一人形標註)，標註在中間的核心範圍A內表示心率協調度佳，此外，還可以顯示多個標註，例如一天內多次測量的結果，讓使用者了解本身心率協調度的變化。

要說明的是，上述情緒指標及自律神經的協調指標可以用其他方式呈現，並非限於第6圖以及第7圖所示。

本發明之健康管理系統具有下列優點：(1)感測單元可隨時隨地自行佩帶及測量，使用方便且簡單；(2)心電圖訊號可以隨時隨地運算後並傳輸至雲端伺服器，比起習知技術必須等待專業人員判讀更有效率；(3)習知測量的心電圖訊號必須下載至電腦進行事後分析，本發明之健康管理系統之雲端伺服器具有強大的運算能力，能作即時及長期的分析；(4)本發明之健康管理系統能指導使用者調節呼吸速度及/或強度，容易地達到自我健康管理的目的。

本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、20‧‧‧感測單元

12‧‧‧處理單元

120‧‧‧移動裝置

122‧‧‧雲端伺服器

50‧‧‧指標

100、102、200、202‧‧‧電極片

104‧‧‧外接電極介面

106‧‧‧充電單元

108‧‧‧指示單元

110‧‧‧通訊單元

112‧‧‧感測處理單元

A‧‧‧核心範圍

L‧‧‧長度

第1圖係繪示根據本發明之健康管理系統的示意圖；第2圖係繪示根據本發明實施例之感測單元的示意圖；第3A圖以及第3B圖係繪示根據本發明另一實施例之感測單元的示意圖；第4圖係繪示利用心電圖訊號獲得心率變異度的分析；第5A圖係繪示以心花呈現均勻規則的分布；第5B圖係繪示心花呈現不均勻規則的分布；第6圖係繪示在移動裝置之螢幕顯示情緒指標；第7圖係繪示在移動裝置之螢幕顯示自律神經的協調指標；以及第8圖係繪示第6圖之情緒指標的另外一種呈現方式。

10‧‧‧感測單元

12‧‧‧處理單元

120‧‧‧移動裝置

12.2.‧‧‧雲端伺服器

Claims (10)

1. 一種健康管理系統，包括：一感測單元，至少包括兩電極片分別供一使用者之雙手接觸以測量該使用者之心電圖訊號；以及一處理單元，用於僅根據該心電圖訊號定標獲得PQRST波並作心率變異度分析後，得到一特定時間內複數個相鄰心跳間距，並根據該心率變異度分析的結果指導該使用者調節呼吸速度及/或強度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之健康管理系統，其中該處理單元包括：一移動裝置，用於接收該心電圖訊號；以及一雲端伺服器，其中該移動裝置及該雲端伺服器之其中一者對該心電圖訊號作心率變異度分析。
3. 如申請專利範圍第2項所述之健康管理系統，其中該感測單元進一步包括：一外接電極介面，用於外接至一外部電極；一充電單元，用於對該感測單元進行充電；一指示單元，用於指示該感測單元的工作狀態；以及一通訊單元，用於將該心電圖訊號以無線傳輸至該移動裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之健康管理系統，其中該通訊單元將該心電圖訊號以無線傳輸至該移動裝置。
5. 如申請專利範圍第3項所述之健康管理系統，其中該充電單元係透過一微型通用序列匯流排介面充電。
6. 如申請專利範圍第2項所述之健康管理系統，其中該移動裝置及該雲端伺服器之其中一者將該心電圖訊號及心率變 異度分析的結果儲存於一資料庫中。
7. 如申請專利範圍第2項所述之健康管理系統，其中該移動裝置及該雲端伺服器之其中一者對該心電圖訊號作心率變異度分析後，得到該特定時間內該等相鄰心跳間距，進一步對該等心跳間距進行時域分析。
8. 如申請專利範圍第7項所述之健康管理系統，其中以一圓心為中心，根據該特定時間內該等相鄰心跳間距的大小呈放射狀分布並顯示於該移動裝置。
9. 如申請專利範圍第2項所述之健康管理系統，其中該等相鄰心跳間距進行頻域分析後得到一交感神經值以及一副交感神經值，根據該交感神經值及該副交感神經值判斷該使用者之一情緒指標並顯示於該移動裝置上。
10. 如申請專利範圍第2項所述之健康管理系統，其中該移動裝置及該雲端伺服器之其中一者將心率變異度分析後的結果儲存於資料庫中，作長時間的分析並將結果顯示在該移動裝置上。