TWI536195B - 生理信號接收裝置和方法 - Google Patents

Description

生理信號接收裝置和方法

本發明係關於一種生理信號接收裝置，特別係關於具有快速卡(即ExpressCard，以下皆稱為ExpressCard)介面的生理信號接收裝置。

隨著醫學的進步，人類對自身健康的重視日益提升。但現代人生活繁忙，步調緊湊，常常沒有時間做全面性的健康檢查。而心跳、呼吸、腦波，都是人體健康狀況的重要指標，結合以上生理信號，可以讓個人對健康狀況有更進一步的了解，也有助於家庭醫師對個人健康提出合適的建議。

目前傳統的心跳、呼吸、腦波偵測系統以有線系統為主。例如心電圖，受試者必須在身上貼上許多電極，經由電極傳導心跳信號，儀器再將心跳信號做信號處理，顯示在電腦螢幕上。受試者因為身上布滿電線，對於行動有很大的不方便，也降低了受試者接受檢查的意願。

醫學儀器的昂貴和操作不易，也使得個人難以自行監測自身的生理信號，而必須求助於醫院。綜上所述，在現今情況下，有必要開發出無線、體積小且價格便宜的生理信號接收裝置，以供個人進行人體生理信號的監測。

此外，ExpressCard介面是一種資訊裝置用的擴充介面，是由PCMCIA機構所發展。ExpressCard介面具有熱插拔的機制功效。

本發明提供一種電子裝置，適用於接收一使用者的一生理信號，包括：一生理信號接收裝置，包括：一感測器，用以接收上述使用者的上述生理信號；一第一處理器，耦接至上述感測器，用以將上述生理信號轉換成一數位信號；一第一傳輸介面，用以輸出上述數位信號；一電池及電源管理系統；以及一ExpressCard接頭，耦接至上述第一處理器；以及一運算裝置，包括：一第二傳輸介面，用以接收上述數位信號；以及一ExpressCard插槽。

另外，本發明提供一種生理信號接收裝置，適用於接收一使用者的一生理信號，包括：一感測器，用以接收上述使用者的上述生理信號；一處理器，耦接於上述感測器，用以將上述生理信號轉換成一數位信號；一傳輸介面，用以輸出上述數位信號；一電池及電源管理系統；以及一ExpressCard接頭，耦接至上述第一處理器。

另外，本發明提供一種生理信號接收方法，適用於接收一使用者的一生理信號，包括：經由一生理信號接收裝置，接收上述使用者的上述生理信號；經由上述生理信號接收裝置，將上述生理信號轉換成一數位信號；經由上述生理信號接收裝置，以無線傳輸方式輸出上述數位信號；經由一運算裝置，以無線傳輸方式接收上述數位信號；以及經由上述運算裝置，根據上述數位信號，產生一使用者狀態資訊，其中，上述生理信號接收裝置具有一ExpressCard介面。

另外，本發明提供一種運算裝置，適用於運算一數位信號，包括：一處理器，根據上述數位信號，產生一使用者狀態資訊。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置100之示意圖。如圖所示，電子裝置100，包括生理信號接收裝置120和運算裝置140。其中，生理信號接收裝置120可以具有ExpressCard介面。運算裝置可以是筆記型電腦(notebook)、個人電腦(personal computer)、平板電腦(tablet PC)或是其他可以連接生理信號接收裝置120的電腦。若運算裝置140是筆記型電腦，生理信號接收裝置120可以連接在筆記型電腦的ExpressCard接頭上，並收納在筆記型電腦中，增加攜帶時的便利性。

如第1圖所示，在本發明一實施例中，生理信號接收裝置120包括：處理器121、感測器122、儲存單元123、無線通訊單元124、天線125、ExpressCard接頭126，以及電池及電源管理系統127。值得注意的是，第1圖僅顯示和本發明相關的生理信號接收裝置元件，其他例如：生理信號接收裝置上蓋和下蓋等元件，熟知本技術領域人士可輕易了解，故未標示於圖上。其中，感測器122、儲存單元123、無線通訊單元124、ExpressCard接頭126以及電池及電源管理系統127，都和處理器121電性連接。天線125電性連接到無線通訊單元124。處理器121可以是心電圖晶片(electrocardiogram chip，ECG chip)、腦波晶片或是其他可以將生理信號，例如：心跳、腦波、呼吸，轉換成數位信號的晶片。感測器122，可以是金屬感應片、電極，用以接收人體的生理信號。儲存單元123可以是記憶體(memory)、硬碟，用以儲存生理信號或數位信號。天線125可以是平面倒F型天線(planar inverted F antenna)、單極天線(monopole antenna)、迴路天線(loop antenna)、螺旋天線(helical antenna)或晶片天線(chip antenna)。無線通訊單元124和天線125合稱為傳輸介面128，可以是無線通訊模組，例如：藍牙(Bluetooth)模組，以無線傳輸方式輸出處理器121處理過的數位信號。在本發明另一實施例中，傳輸介面128亦可以取代為通用序列匯流排(即Universal Serial Bus，以下皆稱USB)介面，用以輸出處理器121處理過的數位信號。

如第1圖所示，在本發明另一實施例中，運算裝置140包括：處理器141、顯示單元142、無線通訊單元144、天線145、ExpressCard插槽146。其中，顯示單元142、無線通訊單元144以及ExpressCard插槽146都電性連接到處理器141，而天線145電性連接到無線通訊單元144。顯示單元142可以是電視、電腦螢幕、投影機。無線通訊單元144和天線145合稱為傳輸介面148，可以是無線通訊模組，例如：藍牙模組，以無線傳輸方式接收數位信號，再傳送給處理器141。在本發明另一實施例中，傳輸介面148亦可以取代為USB介面，用以接收數位信號，再傳送給處理器141。

處理器141接收到數位信號後，可以直接將數位信號顯示在顯示單元142上面，也可以根據數位信號，計算出一個使用者狀態資訊，再顯示使用者狀態資訊在顯示單元142上面，例如：生理信號是心跳或脈搏，數位信號是心電圖，而使用者狀態資訊，是處理器141根據心電圖，計算出使用者目前的情緒屬於放鬆或緊張的一個情緒指數；又或者生理信號是腦波，數位信號是腦波圖，而使用者狀態資訊，是處理器141根據腦波圖，計算出使用者目前的睡眠程度深淺的一個睡眠指數。ExpressCard插槽146可以和生理信號接收裝置120的ExpressCard接頭126電性連接，用以提供電力至生理信號接收裝置120的電池及電源管理系統127。因此，運算裝置140亦可當作充電裝置。在一些實施例中，數位信號也可以經由ExpressCard插槽146，由生理信號接收裝置120傳送到運算裝置140的處理器141。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之生理信號接收裝置外觀圖200。生理信號接收裝置正面220配置有複數個感應金屬片，例如感應金屬片221a和感應金屬片221b，用以當作感測器。雖然第2圖僅顯示兩個感應金屬片，實際的設計可以具有2個以上的感應金屬片，例如：3個或4個。透過感應金屬片221a和感應金屬片221b，生理信號接收裝置120可以接收來自使用者的生理信號，例如：心跳、脈搏、腦波、體溫、體脂肪等等。生理信號接收裝置背面240配置有金屬接地片241。在一些實施例中，金屬接地片241為選擇性的設計，可以不配置在生理信號接收裝置背面241上。

在本發明一實施例中，利用生理信號接收裝置120量測使用者的心電圖和計算使用者的情緒指數，可以應用在例如：健康檢查、測謊等用途。首先，使用者將兩手的姆指，分別輕壓在生理信號接收裝置正面220的金屬感應片221a和金屬感應片221b上。若有必要，其餘手指可輕壓在生理信號接收裝置背面240的金屬接地片241上。透過計算金屬感應片221a和金屬感應片221b之間的電位差，生理信號接收裝置120的處理器121可以將生理信號(脈搏或心跳信號)轉換成數位信號(心電圖)。接著，生理信號接收裝置120將心電圖無線傳送到運算裝置140的處理器141。處理器141將心電圖顯示在顯示單元142上，並根據心電圖的心跳次數和心跳波形，計算測試當時使用者的一個使用者狀態資訊(情緒指數)，亦顯示在顯示單元142之上。例如：情緒指數分成1-100，小於40代表使用者心情放鬆，40-60代表使用者心情正常，大於60代表使用者心情緊張。透過情緒指數的計算，使用者可以數據化自己的情緒，司法單位也可以利用情緒指數來對嫌疑人進行測謊。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之生理信號接收裝置轉接USB接頭示意圖300。對於一些沒有配置ExpressCard接頭的電腦，可以透過USB轉接器320，將ExpressCard接頭126耦接到電腦的USB接頭上，增加了使用的便利性。另外，在本發明一些實施例中，生理信號接收裝置120也可以具有迷你USB(即Micro USB)插槽，直接透過USB連接線和電腦的USB接頭連接，以進行充電或是數位信號傳送。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之生理信號接收方法的流程圖400。首先流程開始，在步驟S402，經由生理信號接收裝置，接收一個使用者的生理信號，例如：心跳、脈搏、腦波。接著，在步驟S404，經由生理信號接收裝置，將生理信號轉換成數位信號，例如：心電圖、腦波圖。在步驟S406，經由生理信號接收裝置，以無線傳輸方式輸出數位信號。在步驟S408，經由運算裝置，以無線傳輸方式接收數位信號。最後，在步驟S410，經由運算裝置，根據數位信號，產生使用者狀態資訊，例如：情緒指數、睡眠指數，結束整個流程。其中，上述生理信號接收裝置具有一ExpressCard介面。

本發明使用ExpressCard作為生理信號接收裝置的介面，係因ExpressCard具有容易取得、價格低、可以收納入筆記型電腦、便於攜帶等優點，對個人或醫學單位了解健康狀況很有幫助，具有商業上的優勢。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

100．．．電子裝置

120．．．生理信號接收裝置

121、141．．．處理器

122．．．感測器

123．．．儲存單元

124、144．．．無線通訊單元

125、145．．．天線

126．．．ExpressCard接頭

127．．．電池及電源管理系統

128、148．．．傳輸介面

140．．．運算裝置

142．．．顯示單元

146‧‧‧ExpressCard插槽

200‧‧‧生理信號接收裝置外觀圖

220‧‧‧生理信號接收裝置正面

221a、221b‧‧‧金屬感應片

240‧‧‧生理信號接收裝置背面

241‧‧‧金屬接地片

300‧‧‧生理信號接收裝置轉接USB接頭示意圖

320‧‧‧USB轉接器

400‧‧‧流程圖

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置之示意圖；

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之生理信號接收裝置外觀圖；

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之生理信號接收裝置轉接USB接頭示意圖；

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之生理信號接收方法的流程圖。

100．．．電子裝置

120．．．生理信號接收裝置

121、141．．．處理器

122．．．感測器

123．．．儲存單元

124、144．．．無線通訊單元

125、145．．．天線

126．．．ExpressCard接頭

127．．．電池及電源管理系統

128、148．．．傳輸介面

140．．．運算裝置

142．．．顯示單元

146．．．ExpressCard插槽

Claims (18)

1. 一種電子裝置，適用於接收一使用者的一生理信號，包括：一生理信號接收裝置，包括：一感測器，具有複數個感應金屬片，其中上述感應金屬片係設置於上述生理信號接收裝置之一側；一第一處理器，耦接至上述感測器，用以將上述生理信號轉換成一數位信號；一第一傳輸介面，用以輸出上述數位信號；一電池及電源管理系統；以及一ExpressCard接頭，耦接至上述第一處理器；以及一運算裝置，包括：一第二傳輸介面，用以接收上述數位信號；以及一ExpressCard插槽；其中，上述感應金屬片係用於接觸上述使用者之二手指，以接收上述使用者之上述生理信號；其中，上述運算裝置為一筆記型電腦，而當上述生理信號接收裝置之上述ExpressCard接頭與上述筆記型電腦相連接時，上述生理信號接收裝置可收納於上述筆記型電腦中並隨之移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中上述運算裝置更包括：一第二處理器，耦接於上述第二傳輸介面，根據上述數位信號，產生一使用者狀態資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中上述生理信號接收裝置的上述ExpressCard接頭，經由一USB轉接器，耦接到上述運算裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中上述ExpressCard插槽耦接至上述ExpressCard接頭，用以提供電力至上述生理信號接收裝置的上述電池及電源管理系統。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中上述生理信號為一心跳信號，上述數位信號為一心電圖。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中上述第一傳輸介面和上述第二傳輸介面分別為一無線通訊模組。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中上述第一傳輸介面和上述第二傳輸介面分別為一USB介面。
8. 如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，其中上述使用者狀態資訊為一情緒指數。
9. 一種生理信號接收裝置，適用於接收一使用者的一生理信號，包括：一感測器，具有複數個感應金屬片，其中上述感應金屬片係設置於上述生理信號接收裝置之一側；一處理器，耦接於上述感測器，用以將上述生理信號轉換成一數位信號；一傳輸介面，用以輸出上述數位信號；一電池及電源管理系統；以及一ExpressCard接頭，耦接至上述處理器； 其中，上述感應金屬片係用於接觸上述使用者之二手指，以接收上述使用者之上述生理信號；其中，當上述生理信號接收裝置之上述ExpressCard接頭與一筆記型電腦相連接時，上述生理信號接收裝置可收納於上述筆記型電腦中並隨之移動。
10. 如申請專利範圍第9項所述之生理信號接收裝置，其中上述感測器為複數感應金屬片，用以接收上述使用者的上述生理信號。
11. 如申請專利範圍第9項所述之生理信號接收裝置，其中上述ExpressCard接頭耦接到一USB轉接器。
12. 如申請專利範圍第9項所述之生理信號接收裝置，其中上述ExpressCard接頭耦接到一充電裝置。
13. 如申請專利範圍第9項所述之生理信號接收裝置，其中上述生理信號為一心跳信號，上述數位信號為一心電圖。
14. 如申請專利範圍第9項所述之生理信號接收裝置，其中上述傳輸介面為一無線通訊模組。
15. 如申請專利範圍第9項所述之生理信號接收裝置，其中上述傳輸介面為一USB介面。
16. 一種生理信號接收方法，適用於接收一使用者的一生理信號，包括：經由一生理信號接收裝置，接收上述使用者的上述生理信號；經由上述生理信號接收裝置，將上述生理信號轉換成 一數位信號；經由上述生理信號接收裝置，以無線傳輸方式輸出上述數位信號；經由一運算裝置，以無線傳輸方式接收上述數位信號；以及經由上述運算裝置，根據上述數位信號，產生一使用者狀態資訊；其中，上述生理信號接收裝置具有一ExpressCard介面；其中，上述生理信號接收裝置之一感測器具有複數個感應金屬片，上述感應金屬片係設置於上述生理信號接收裝置之一側，而上述感應金屬片係用於接觸上述使用者之二手指，以接收上述使用者之上述生理信號；其中，上述運算裝置為一筆記型電腦，而當上述生理信號接收裝置與上述筆記型電腦相連接時，上述生理信號接收裝置可收納於上述筆記型電腦中並隨之移動。
17. 如申請專利範圍第16項所述之生理信號接收方法，其中上述生理信號為一心跳信號，上述數位信號為一心電圖。
18. 如申請專利範圍第16項所述之生理信號接收方法，其中上述使用者狀態資訊為一情緒指數。