TWI538657B - 輔助生理監測的肚兜與生理監測方法 - Google Patents

Description

輔助生理監測的肚兜與生理監測方法

本發明是有關於生理監測技術，且特別是有關於一種輔助生理監測的肚兜與生理監測方法。

嬰兒在睡覺時突然死亡，對家屬而言是極大的打擊。嬰兒猝死症候群(sudden infant death syndrome)一直以來是個像謎一般的疾病與意外。根據美國兒科學會(American Academy of Pediatrics)的建議，嬰兒猝死症候群的定義是：一歲以下嬰兒突然死亡，且經過完整病理解剖、解析死亡過程並檢視臨床病史等詳細調查後仍未能找到死因者。

一些目前的技術是在嬰兒所處的房間裝設攝影機，藉此監視嬰兒是否有移動，若長期沒有移動則發出警告。然而，裝設攝影機並無法得知嬰兒的心跳、呼吸等生理數據，容易發出錯誤的警告。另一種技術是在嬰兒身上設置一或多個感測器，然而這些感測器需要接觸嬰兒的皮膚，有時會讓嬰兒不舒服，或者有些器材並不適合長期接觸。有時這些接觸式的感測器需要一些線材，也曾經發生過器材纏繞嬰兒而致死的案例。或者，目前也已發展出一些智慧穿戴裝置(例如智慧錶或是智慧手環)，這些智慧穿戴裝置上配置了有定位系統或是心跳感測器等。然而，這些智慧穿戴裝置通常是設置在手部，不一定適用於監測嬰兒的生理狀況，例如手部上的感測器無法準確地偵側嬰兒的睡姿或移動。綜合以上問題，如何安全又準確地監視嬰兒的生理狀況，為此領域技術人員所關心的議題。

本發明提出一種輔助生理監測的肚兜與生理監測方法，可以有效地監測嬰兒趴睡的情形，並且可以避免一些錯誤警告。

本發明的實施例提出一種輔助生理監測的肚兜，包括包覆部、至少一個壓力感測器、姿態感測器、聲音感測器與處理器。包覆部是用以包覆使用者。壓力感測器是設置於包覆部上，用以取得至少一個壓力訊號，其中壓力訊號至少是對應至使用者的背側。姿態感測器是設置於包覆部上，用以取得姿態訊號。聲音感測器是設置於包覆部上，用以取得聲音訊號。處理器是設置於包覆部上並電性耦接至壓力感測器、姿態感測器與聲音感測器。若處理器判斷對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，處理器判斷壓力狀況為異常。若處理器根據姿態訊號判斷使用者的軀幹角度符合角度臨界條件，處理器判斷軀幹角度狀況為異常。若處理器根據聲音訊號判斷使用者的心率符合心率臨界條件，處理器判斷心跳狀況為異常。若處理器判斷壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況中的只有一者為異常，處理器增加取得壓力訊號、姿態訊號與聲音訊號的頻率。

在一實施例中，壓力感測器的數目與壓力訊號的數目都大於等於3，壓力訊號還對應至使用者的驅幹左側與軀幹右側。若處理器判斷對應驅幹左側的壓力訊號大於第一壓力臨界值並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，處理器判斷壓力狀況為異常。若處理器判斷對應驅幹右側的壓力訊號大於一第二壓力臨界值並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，處理器判斷壓力狀況為異常。若處理器判斷對應驅幹左側的壓力訊號小於等於第一壓力臨界值、對應驅幹右側的壓力訊號小於等於第二壓力臨界值、並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，處理器判斷壓力狀況為異常。

在一實施例中，上述的包覆部具有前段、中段與後段，而中段是位於前段與後段之間。對應背側的壓力感測器是設置於中段，對應驅幹左側的壓力感測器是設置於前段與後段的其中之一，並且對應驅幹右側的壓力感測器是設置於前段與後段的另一。包覆部還具有聽診器開口，設置於後段。

在一實施例中，若處理器判斷驅幹角度大於第一軀幹角度臨界值並且小於一第二軀幹角度臨界值，處理器判斷驅幹角度狀況為異常。

在一實施例中，若處理器判斷心率大於第一心率臨界值或是小於第二心率臨界值，且心率的變異數大於心率變異數臨界值，則處理器判斷心跳狀況為異常。

在一實施例中，上述的肚兜更包括通訊模組。若處理器判斷壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況中兩者以上為異常，處理器用以透過通訊模組發出警告訊息。

本發明的實施例提出一種生理監測方法，適用於電子裝置。此生理監測的方法包括：取得壓力訊號、姿態訊號以及聲音訊號，其中壓力訊號至少是對應至使用者的背側；若判斷對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，判斷壓力狀況為異常；若根據姿態訊號判斷使用者的軀幹角度符合角度臨界條件，判斷軀幹角度狀況為異常；若根據聲音訊號判斷使用者的心率符合心率臨界條件，判斷心跳狀況為異常；以及若判斷壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況中只有一者為異常，增加取得壓力訊號、姿態訊號與聲音訊號的頻率。

在一實施例中，上述的壓力訊號的數目大於等於3，並且壓力訊號還對應至使用者的驅幹左側與軀幹右側。所述判斷對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值的步驟包括：若判斷對應驅幹左側的壓力訊號大於第一壓力臨界值並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，判斷壓力狀況為異常；若判斷對應驅幹右側的壓力訊號大於第二壓力臨界值並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，判斷壓力狀況為異常；以及若判斷對應驅幹左側的壓力訊號小於等於第一壓力臨界值、對應驅幹右側的壓力訊號小於等於第二壓力臨界值、並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，判斷壓力狀況為異常。

在一實施例中，上述根據姿態訊號判斷使用者的軀幹角度符合角度臨界條件的步驟包括：若判斷驅幹角度大於第一軀幹角度臨界值並且小於第二軀幹角度臨界值，判斷驅幹角度狀況為異常。

在一實施例中，上述的判斷使用者的心率符合心率臨界條件的步驟包括：若判斷心率大於第一心率臨界值或是小於第二心率臨界值，且心率的變異數大於心率變異數臨界值，則判斷心跳狀況為異常。

在一實施例中，上述的生理監測方法更包括：若判斷壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況中兩者以上為異常，透過通訊模組發出警告訊息。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

趴睡是嬰兒猝死症候群最重要的危險因素。趴睡會使得嬰兒猝死發生的機率提高三倍以上，是目前較有科學證據支持的嬰兒猝死危險因子，也是在預防介入的較佳切入點。也因此在1990年代初期美國與其他國家開始提倡仰睡(如”back to sleep campaign”)，據估計至少降低了50%的嬰兒猝死，拯救了數千名嬰兒的寶貴生命。以下的實施例中提出了一種肚兜，可以圍繞在嬰兒身上，當嬰兒有生理狀況異常或是趴睡的情形時便會發出警告訊息。

圖1是根據一實施例繪示輔助生理監測的肚兜100的示意圖。請參照圖1，肚兜100包括了包覆部110，此包覆部110是用來包覆使用者。在一些實施例中，肚兜100的使用者為嬰兒，但在其他實施例中使用者也可以為青少年、老人等，本發明並不在此限。包覆部110的材料可為液態矽膠、布或任意合適的材料。在圖1的實施例中，包覆部110是實作為長條狀，具有前段131、中段132與後段133，中段132是位於前段131與後段133之間，但在其他實施例中包覆部110也可以實作為三角狀、橢圓或任意其他的形狀。

包覆部110上設置有聽診器開口112、調整區114、電路凹槽120與走線凹槽121。聽診器開口112可讓護理人員放置聽診器，在此實施例中是設置於後段133。調整區114上可設置一些調整鬆緊用的部件，例如為魔鬼氈或是鈕扣等，在此實施例中是設置於前段131。電路凹槽120上可設置一或多個電路，而走線凹槽121上可設置電線。在感測區域122~124上可設置一或多個感測器，這些感測器可以透過走線凹槽121上的電線電性耦接至電路凹槽120上的電路。然而，圖1僅是一範例，在其他實施例中電路凹槽120與走線凹槽121也可以設置在其他的部位，本發明並不在此限。

在此實施例中，感測區域122是設置在後段133，感測區域123是設置在中段110，而感測區域124是設置在前段124。在一些實施例中，當包覆部110包覆住使用者時，感測區域123是對應至使用者的背側，感測區域122是對應至使用者的軀幹左側，而感測區域124是對應至使用者的軀幹右側，而聽診器開口112會接近使用者的胸口。然而，依照不同的包覆方式，在其他實施例中感測區域122也可對應至使用者的軀幹右側，而感測區域124也可以對應至使用者的軀幹左側。

圖2是根據一實施例繪示電子裝置200的電路示意圖。請參照圖1與圖2，電子裝置200包括處理器210、聲音感測器220、姿態感測器230、壓力感測器240與通訊模組250。舉例來說，處理器210與通訊模組250可以設置於電路凹槽120中；聲音感測器220、姿態感測器230與壓力感測器240可以設置於感測區域122~124。

聲音感測器220例如為麥克風或是聽診器，用來取得聲音訊號。處理器210可分析此聲音訊號來取得使用者的心跳聲與呼吸聲。舉例來說，處理器210可對聲音訊號執行時域至頻率域(spatial to frequency)轉換，並根據訊號的頻率來從聲音訊號中分出心跳聲與呼吸聲。或者，處理器210可對聲音訊號執行自相關(Autocorrelation)等演算法來找到重覆出現的心跳聲與呼吸聲。在一些實施例中，聲音感測器220的位置是對應至使用者胸腔附近的位置，藉此容易收到心跳聲與呼吸聲。

姿態感測器230例如為加速度感測器或是斜度感測器等，用來取得姿態訊號。舉例來說，此姿態訊號代表了使用者的軀幹角度。在一些實施例中，當使用者仰躺時，軀幹角度大約為0度；當使用者側躺時，軀幹角度大約為90度或是-90度；當使用者趴著的時候，軀幹角度大約為180度。然而，上述的度數僅僅是範例，本發明應不在此限。在此也不限制姿態感測器230所設置的位置。

壓力感測器240是用來取得壓力訊號。在此實施例中共有三個壓力感測器241~243，這三個壓力感測器241~243在包覆部110上分別是對應至使用者的背側、軀幹左側和軀幹右側的位置。舉例來說，對應背側的壓力感測器241是設置於感測區域123；對應軀幹左側的壓力感測器242是設置於感測區域122；而對應驅幹右側的壓力感測器是設置於感測區域124。在其他實施例中，對應軀幹左側的壓力感測器242也可以設置於感測區域124；而對應驅幹右側的壓力感測器也可以設置於感測區域122。然而，在其他實施例中也可以有更多的感測器，或者也可以使用平面式的壓力感測器來包覆使用者，本發明並不在此限。

通訊模組250可以是任意的無線模組，例如為藍芽、IEEE 802.11等。

圖3是根據一實施例繪示生理監測方法的流程圖。在步驟S301中，處理器210會取得上述的聲音訊號、姿態訊號與壓力訊號。在步驟S302中，處理器210會根據壓力訊號判斷肚兜100上的壓力狀況是否為異常，根據姿態訊號判斷使用者的軀幹角度狀況是否異常，並且根據聲音訊號判斷使用者的心跳狀況是否異常。以下會詳細說明各種狀況的判斷方法。

首先，壓力訊號可以用來判斷使用者是處於仰躺、側睡或是趴睡。若處理器210判斷對應背側的壓力訊號小於一個背側壓力臨界值，表示使用者至少不是仰躺，因此處理器210會判斷壓力狀況為異常。在一些實施例中，處理器210還會細分使用者是否處於側躺。詳細來說，若處理器210判斷對應驅幹左側的壓力訊號大於第一壓力臨界值並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，則表示使用者是左側睡，因此處理器210會判斷壓力狀況為異常。若處理器210判斷對應驅幹右側的壓力訊號大於第二壓力臨界值並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，則表示使用者是右側睡，因此處理器210也判斷該壓力狀況為異常。再者，若處理器210判斷對應驅幹左側的壓力訊號小於等於第一壓力臨界值、對應驅幹右側的壓力訊號小於等於第二壓力臨界值、並且對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，則很有可能使用者是趴睡，此時處理器210也判斷壓力狀況為異常。值得注意的是，本發明並不限制上述背側壓力臨界值、第一壓力臨界值與第一壓力臨界值的數值。

在此說明軀幹角度狀況的判斷。大致上來說，若處理器210根據姿態訊號判斷使用者的軀幹角度符合一個角度臨界條件，則處理器210會判斷軀幹角度狀況為異常。舉例來說，若驅幹角度大於第一軀幹角度臨界值(例如為95度)並且小於第二軀幹角度臨界值(例如為-95度)，則處理器210會判斷驅幹角度狀況為異常。然而，上述的角度僅為範例，本發明並不限制第一軀幹角度臨界值與第二軀幹角度臨界值的數值。或者，上述的角度臨界條件也可以設定為軀幹角度在某一個範圍之內時表示軀幹角度狀況為異常。本領域具有通常知識者當可依照姿態感測器230的位置、角度、與規格而定義出不同的角度臨界條件。

接下來說明心跳狀況的判斷。若處理器210根據聲音訊號判斷使用者的心率符合一個心率臨界條件，則處理器會判斷心跳狀況為異常。此心率例如為每分鐘的心跳數，一般來說嬰兒的心跳次數較成人的快，約120-140次，若是大於6歲的小孩約是60-100次。因此對於不同年齡的使用者，處理器210可以使用不同的心率臨界條件。在此實施例中，若處理器210判斷使用者的心率大於第一心率臨界值(例如為160)或是小於第二心率臨界值(例如為110)，且心率的變異數大於心率變異數臨界值(例如為1.2)，則處理器會判斷心跳狀況為異常。然而，本發明並不限制上述第一心率臨界值、第二心率臨界值與心率變異數臨界值的數值。

接下來，在步驟S303中，處理器210會判斷異常狀況的數目。若異常狀況的數目為零，則會進行步驟S304，維持取得訊號的頻率不變。若異常狀況的數目為一，也就是說上述壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況中只有一者為異常，則會進行步驟S305，增加取得聲音訊號、姿態訊號與壓力訊號的頻率。舉例來說，在預設情況下處理器210是毎五秒取得一組聲音訊號、姿態訊號與壓力訊號，但在步驟S305中會調整為每三秒取得一組訊號。然而，上述調整頻率的方式僅是範例，處理器210也可以將頻率調整為每一秒一次，或者是毎一秒多次等。

此外，若異常狀況的數目大於等於二，即壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況中兩者以上為異常，則會進行步驟S306，處理器210會透過通訊模組250發出警告訊息。此警告訊息的形式可以是簡訊、電子郵件、聲音訊息或是其他多媒體訊息，本發明並不在此限。此警告訊息可以傳送至嬰兒的雙親或是與使用者照護相關的人，藉此讓相關的人員知道使用者目前有異狀，並即時地做適當的處理。

在上述的實施例中，處理器210判斷了壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況，但在其他實施例中處理器210也可以增加其他生理狀況的判斷。舉例來說，處理器210可以從聲音訊號中取得呼吸聲，並且判斷每分鐘的呼吸數是否在一個數值區間內，若不是則判斷呼吸狀況為異常。在這樣的實施例中，也可以在有三個生理狀況為異常的情況下才進行步驟S306，並且在有兩個生理狀況為異常時進行步驟S305。

圖4是根據一實施例繪示生理監測方法的流程圖。請參照圖4，在步驟S401中，取得壓力訊號、姿態訊號以及聲音訊號，其中壓力訊號至少是對應至使用者的背側。在步驟S402中，若判斷對應背側的壓力訊號小於背側壓力臨界值，判斷壓力狀況為異常。在步驟S403中，若根據姿態訊號判斷使用者的軀幹角度符合角度臨界條件，判斷軀幹角度狀況為異常。在步驟S404中，若根據聲音訊號判斷使用者的心率符合心率臨界條件，判斷心跳狀況為異常。在步驟S405中，若判斷壓力狀況、驅幹角度狀況與心跳狀況中的只有一者為異常，增加取得壓力訊號、姿態訊號與聲音訊號的頻率。然而，圖4中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖4中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明並不在此限。此外，圖4的方法可以搭配以上實施例使用，也可以單獨使用。

在本發明實施例提出的肚兜與生理監測方法中，可以偵測到嬰兒趴睡的情形以降低嬰兒猝死症發生的機率，並且會在兩個生理狀況為異常時才發出警告訊號，如此一來可以降低錯誤警告的數目。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧肚兜
110‧‧‧包覆部
112‧‧‧聽診器開口
114‧‧‧調整區
120‧‧‧電路凹槽
121‧‧‧走線凹槽
122~124‧‧‧感測區域
131‧‧‧前段
132‧‧‧中段
133‧‧‧後段
200‧‧‧電子裝置
210‧‧‧處理器
220‧‧‧聲音感測器
230‧‧‧姿態感測器
240~243‧‧‧壓力感測器
250‧‧‧通訊模組
S301~S306、S401~S405‧‧‧步驟

圖1是根據一實施例繪示輔助生理監測的肚兜100的示意圖。 圖2是根據一實施例繪示電子裝置200的電路示意圖。 圖3是根據一實施例繪示生理監測方法的流程圖。 圖4是根據一實施例繪示生理監測方法的流程圖。

100‧‧‧肚兜

110‧‧‧包覆部

112‧‧‧聽診器開口

114‧‧‧調整區

120‧‧‧電路凹槽

121‧‧‧走線凹槽

122~124‧‧‧感測區域

131‧‧‧前段

132‧‧‧中段

133‧‧‧後段

Claims (9)

1. 一種輔助生理監測的肚兜，包括：一包覆部，用以包覆一使用者；至少一壓力感測器，設置於該包覆部上，用以取得至少一壓力訊號，其中該至少一壓力訊號至少是對應至該使用者的背側；一姿態感測器，設置於該包覆部上，用以取得一姿態訊號；一聲音感測器，設置於該包覆部上，用以取得一聲音訊號；一通訊模組；以及一處理器，設置於該包覆部上並電性耦接至該至少一壓力感測器、該姿態感測器與該聲音感測器，其中若該處理器判斷對應該背側的該至少一壓力訊號小於一背側壓力臨界值，該處理器判斷一壓力狀況為異常，若該處理器根據該姿態訊號判斷該使用者的一軀幹角度符合一角度臨界條件，該處理器判斷一軀幹角度狀況為異常，若該處理器根據該聲音訊號判斷該使用者的一心率符合一心率臨界條件，該處理器判斷一心跳狀況為異常，其中，若該處理器判斷該壓力狀況、該驅幹角度狀況與該心跳狀況中只有一者為異常，該處理器增加取得該至少一壓力訊號、該姿態訊號與該聲音訊號的頻率， 其中若該處理器判斷該壓力狀況、該驅幹角度狀況與該心跳狀況中兩者以上為異常，該處理器用以透過該通訊模組發出警告訊息。
2. 如申請專利範圍第1項所述之肚兜，其中該至少一壓力感測器的數目與該至少一壓力訊號的數目都大於等於3，該些壓力訊號還對應至該使用者的驅幹左側與軀幹右側，若該處理器判斷對應該驅幹左側的該壓力訊號大於一第一壓力臨界值並且對應該背側的該壓力訊號小於該背側壓力臨界值，該處理器判斷該壓力狀況為異常，若該處理器判斷對應該驅幹右側的該壓力訊號大於一第二壓力臨界值並且對應該背側的該壓力訊號小於該背側壓力臨界值，該處理器判斷該壓力狀況為異常，若該處理器判斷對應該驅幹左側的該壓力訊號小於等於該第一壓力臨界值、對應該驅幹右側的該壓力訊號小於等於該第二壓力臨界值、並且對應該背側的該壓力訊號小於該背側壓力臨界值，該處理器判斷該壓力狀況為異常。
3. 如申請專利範圍第2項所述之肚兜，其中該包覆部具有前段、中段與後段，該中段位於該前段與該後段之間，對應該背側的該壓力感測器是設置於該中段，對應該驅幹左側的該壓力感測器是設置於該前段與該後段的其中之一，並且對應該驅幹右側的該壓力感測器是設置 於該前段與該後段的另一，該包覆部還具有一聽診器開口，設置於該後段。
4. 如申請專利範圍第1項所述之肚兜，其中若該處理器判斷該驅幹角度大於一第一軀幹角度臨界值並且小於一第二軀幹角度臨界值，該處理器判斷該驅幹角度狀況為異常。
5. 如申請專利範圍第1項所述之肚兜，其中若該處理器判斷該心率大於一第一心率臨界值或是小於一第二心率臨界值，且該心率的變異數大於一心率變異數臨界值，則該處理器判斷該心跳狀況為異常。
6. 一種生理監測方法，適用於一電子裝置，該生理監測的方法包括：取得至少一壓力訊號、一姿態訊號以及一聲音訊號，其中該至少一壓力訊號至少是對應至一使用者的背側；若判斷對應該背側的該至少一壓力訊號小於一背側壓力臨界值，判斷一壓力狀況為異常；若根據該姿態訊號判斷該使用者的一軀幹角度符合一角度臨界條件，判斷一軀幹角度狀況為異常；若根據該聲音訊號判斷該使用者的一心率符合一心率臨界條件，判斷一心跳狀況為異常；若判斷該壓力狀況、該驅幹角度狀況與該心跳狀況中 的只有一者為異常，增加取得該至少一壓力訊號、該姿態訊號與該聲音訊號的頻率；以及若判斷該壓力狀況、該驅幹角度狀況與該心跳狀況中兩者以上為異常，透過一通訊模組發出警告訊息。
7. 如申請專利範圍第6項所述之生理監測方法，其中該至少一壓力訊號的數目大於等於3，該些壓力訊號還對應至該使用者的驅幹左側與軀幹右側，所述判斷對應該背側的該壓力訊號小於該背側壓力臨界值的步驟包括：若判斷對應該驅幹左側的該壓力訊號大於一第一壓力臨界值並且對應該背側的該壓力訊號小於該背側壓力臨界值，判斷該壓力狀況為異常；若判斷對應該驅幹右側的該壓力訊號大於一第二壓力臨界值並且對應該背側的該壓力訊號小於該背側壓力臨界值，判斷該壓力狀況為異常；以及若判斷對應該驅幹左側的該壓力訊號小於等於該第一壓力臨界值、對應該驅幹右側的該壓力訊號小於等於該第二壓力臨界值、並且對應該背側的該壓力訊號小於該背側壓力臨界值，判斷該壓力狀況為異常。
8. 如申請專利範圍第6項所述之生理監測方法，其中根據該姿態訊號判斷該使用者的該軀幹角度符合該角度臨界條件的步驟包括： 若判斷該驅幹角度大於一第一軀幹角度臨界值並且小於一第二軀幹角度臨界值，判斷該驅幹角度狀況為異常。
9. 如申請專利範圍第6項所述之生理監測方法，其中判斷該使用者的該心率符合該心率臨界條件的步驟包括：若判斷該心率大於一第一心率臨界值或是小於一第二心率臨界值，且該心率的變異數大於一心率變異數臨界值，則判斷該心跳狀況為異常。