TWI539931B - 心電圖量測方法與裝置 - Google Patents

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Description

心電圖量測方法與裝置
本發明是有關於一種生理訊號量測方法，特別是指一種心電圖量測方法與裝置。
參見圖1所示，是習知一種簡易型手持(攜帶)卡片式心電圖量測裝置1，且為了使用上的便利性，這類產品大都以第一導程(Lead1)方式來量測使用者心臟的電氣訊號，亦即以使用者的左、右手分別接觸(按壓)心電圖量測裝置1上的兩個電極11、12之方式來量測使用者的心電圖。而且在使用上必須明確規定使用者的左、右手手指需對應接觸那一個電極，以避免因左、右手接觸電極相反(習稱電極倒置)量測出反向的心電圖，而影響後續對心電圖的判讀。但並非每個使用者在進行心電圖量測時都能注意到上述規定事項。
所以，若心電圖量測裝置能藉由自動偵測，發現電極倒置並自動執行相對應措施，以獲取正確的心電圖訊號，將可讓使用者量測心電圖時更為安全便利。
因此，本發明的目的即在於提供一種可自動判 別所測得的心電圖正確與否，以執行相對應措施取得正確的心電圖訊號的心電圖量測方法與裝置。
於是，本發明一種心電圖量測方法，應用於一心電圖量測裝置，該心電圖量測裝置具有兩個分別用以接觸人體左、右手以取得一心臟電氣訊號的電極、一與該兩個電極電耦接，以適當放大該兩個電極取得的該心臟電氣訊號並據以產生一心電圖訊號的訊號放大器，以及一與該訊號放大器電耦接，以接收該心電圖訊號的訊號處理器，該方法包括：(A)該訊號處理器根據該心電圖訊號，求得該心電圖訊號的一基準線值、一極大值及一極小值；(B)該訊號處理器判斷該極大值減去該基準線值大於該基準線值減去該極小值時，取得該心電圖訊號；及(C)該訊號處理器判斷該極大值減去該基準線值小於該基準線值減去該極小值時，執行一相對應措施，以取得正確的心電圖訊號並記錄。
較佳地，在步驟(A)中，該訊號處理器是使用經驗模態分析法求得該心電圖訊號的該基準線值、該極大值及該極小值。
較佳地，該心電圖量測裝置還包括一個設在該兩個電極與該訊號放大器之間的切換電路，且在步驟(C)中，該相對應措施為：該訊號處理器控制該切換電路將該兩個電極與該訊號放大器的兩個輸入端交換連接後，再次接收該訊號放大器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號並記錄。
較佳地，該心電圖量測裝置還包括設在該訊號放大器與該訊號處理器之間的一非反向放大器及一反向放大器，且在執行步驟(A)之前，該訊號放大器是經由該非反向放大器與該訊號處理器電耦接，以經由該非反向放大器輸出該心電圖訊號至該訊號處理器，而且在步驟(C)中，該相對應措施為：該訊號處理器令該訊號放大器經由該反向放大器與該訊號處理器電耦接後，經由該反向放大器再次接收該訊號放大器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號並記錄。
較佳地，在步驟(C)中，該相對應措施為：該訊號處理器對該心電圖訊號進行反轉處理，並記錄經過反轉處理的該心電圖訊號。
較佳地，該心電圖量測裝置還包括一警示單元，且在步驟(C)中，該相對應措施為：該訊號處理器令該警示單元發出一警示訊息。
再者，本發明實現上述方法的一種心電圖量測裝置，與人體的左、右手接觸以量測人體的一心電圖，並包括兩個電極、一訊號放大器及一訊號處理器。其中該兩個電極分別用以接觸人體的左、右手以取得一心臟電氣訊號；該訊號放大器與該兩個電極電耦接，以適當放大該兩個電極取得的該心臟電氣訊號並據以產生一心電圖訊號；該訊號處理器與該訊號放大器電耦接，以接收該心電圖訊號，且根據該心電圖訊號，求得該心電圖訊號的一基準線值、一極大值及一極小值，並判斷該極大值減去該基準線 值大於該基準線值減去該極小值時，取得該心電圖訊號，且於判斷該極大值減去該基準線值小於該基準線值減去該極小值時，執行一相對應措施。
較佳地，該訊號處理器是使用經驗模態分析法求得該心電圖訊號的該基準線值、該極大值及該極小值。
較佳地，該心電圖量測裝置還包括一個設在該兩個電極與該訊號放大器之間的切換電路，且該相對應措施為：該訊號處理器控制該切換電路將該兩個電極與該訊號放大器的兩個輸入端交換連接後，再次接收該訊號放大器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號並記錄。
較佳地，該切換電路包括一第一切換開關及一第二切換開關，該第一切換開關具有一第一輸入接點、一第二輸入接點及一與該訊號放大器的一輸入端電連接的輸出接點，該第二切換開關具有一第一輸入接點、一第二輸入接點及一與該訊號放大器的另一輸入端電連接的輸出接點，且該兩個電極其中之一與該第一切換開關的第一輸入接點及該第二切換開關的第二輸入接點電連接，該兩個電極其中另一與該第二切換開關的第一輸入接點及該第一切換開關的第二輸入接點電連接，該第一及第二切換開關的該輸出接點恆與該第一輸入接點導接，直到該切換電路收到該訊號處理器的一控制訊號，該第一及第二切換開關的該輸出接點改為與該第二輸入接點導接，以將該兩個電極與該訊號放大器的兩個輸入端交換連接。
較佳地，該心電圖量測裝置還包括設在該訊號放大器與該訊號處理器之間的一非反向放大器及一反向放大器，且該訊號放大器恆經由該非反向放大器與該訊號處理器電耦接，以經由該非反向放大器輸出該心電圖訊號至該訊號處理器，而該相對應措施為該訊號處理器令該訊號放大器改為經由該反向放大器與該訊號處理器電耦接，並經由該反向放大器再次接收該訊號放大器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號並記錄。
較佳地，該相對應措施為該訊號處理器對該心電圖訊號進行反轉處理，並記錄經過反轉處理的該心電圖訊號。
較佳地，該心電圖量測裝置還包括一警示單元，且該相對應措施為該訊號處理器令該警示單元發出一警示訊息。
較佳地，該心電圖量測裝置還包括一儲存單元，且該訊號處理器將該心電圖訊號記錄於該儲存單元。
本發明藉由心電圖量測裝置的訊號處理器自動根據心電圖訊號的一基準線值、一極大值及一極小值，判斷心電圖訊號是否被反向，並自動執行相對應措施，將反向的心電圖訊號調整回正向的訊號或發出警示訊息，使心電圖量測裝置能記錄正確的心電圖訊號，讓使用者量測心電圖時更為安全便利。
21、22‧‧‧電極
23‧‧‧訊號放大器
24‧‧‧訊號處理器
25‧‧‧儲存單元
26‧‧‧切換電路
27‧‧‧非反向放大器
28‧‧‧反向放大器
29‧‧‧開關
30‧‧‧警示單元
231、232‧‧‧輸入端
261‧‧‧第一切換開關
262‧‧‧第二切換開關
S1~S6‧‧‧步驟
P1‧‧‧第一輸入接點
P2‧‧‧第二輸入接點
P3‧‧‧輸出接點
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的 實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是習知一種卡片式心電圖量測裝置的外觀示意圖；圖2是本發明心電圖量測裝置的第一較佳實施例的電路方塊圖；圖3是一心電圖訊號的波形示意圖；圖4是圖3的心電圖訊號的一局部放大圖；圖5是本發明心電圖量測方法的一較佳實施例的流程圖；圖6是由圖3的心電圖訊號求得的一基準線值波形圖；圖7是本發明心電圖量測裝置的第二較佳實施例的電路方塊圖；圖8是本發明心電圖量測裝置的第三較佳實施例的電路方塊圖；及圖9是本發明心電圖量測裝置的第四較佳實施例的電路方塊圖。
參見圖2所示，本發明心電圖量測裝置用以與人體(使用者)的左、右手接觸以量測人體的一心電圖，其第一較佳實施例主要包括兩個電極21、22，一與該兩個電極21、22電耦接的訊號放大器23，一與訊號放大器23電耦接的訊號處理器24，及一與訊號處理器24電耦接的儲存單元25。
且本實施例心電圖量測裝置是以第一導程(Lead1)方式來量測心臟的電氣訊號，亦即兩個電極21、22 其中之一(電極21)做為正極且供人體的右手手指接觸，其中另一(電極22)做為負極且供人體的左手手指接觸，以透過手指感應心臟的電位變化，而取得一心臟電氣訊號。
訊號放大器23與該兩個電極21、22電耦接，以適當放大兩個電極21、22取得的該心臟電氣訊號，因此，當電極21、22被正確按壓時，即使用者的右手指接觸電極21(正極)，左手指接觸電極22(負極)，訊號放大器23即會根據兩個電極21、22分別輸出的正、負心臟電氣訊號，產生如圖3所示的一具有正、負波形變化的心電圖訊號。且如圖4所示，將心電圖訊號放大來看，可以觀察到其中包含的所謂的PQRST波的振幅存在極大值(R波)遠大於極小值(S波)的特性。
訊號處理器24接收訊號放大器23輸出的心電圖訊號，且為了確認心電圖訊號是否為使用者遵照正確的量測方式，即使用者的右手指接觸電極21(正極)，左手指接觸電極22(負極)所測得，訊號處理器24會自動執行如圖5所示的心電圖量測流程。
首先，如圖5的步驟S1，訊號處理器24根據收到的如圖3所示的心電圖訊號的片段，求得心電圖訊號的一基準線值，如圖6所示，以及一極大值和一極小值。且在本實施例中，訊號處理器24是使用以經驗模態分析法(Empirical Mode Decomposition,EMD)為基礎的希爾伯特-黃轉換(Hilbert-Huang Transform,HHT)求得心電圖訊號的基準線值、極大值及極小值，但並不以此為例，凡是能 求得心電圖訊號的基準線值、極大值及極小值的其它習知方法亦可應用於本實施例中。
接著，訊號處理器24執行圖5的步驟S2，判斷該極大值(正值)減去該基準線值是否大於該基準線值減去該極小值(絕對值)，若是，表示心電圖訊號為正向，且是在電極21、22被正確按壓的情況下產生的，因為如圖3所示，在正確按壓電極21、22的情況下所產生的心電圖訊號中的極大值通常會遠大於極小值。因此訊號處理器24取得該心電圖訊號並將其記錄於儲存單元25中，即完成心電圖量測流程。若否，則訊號處理器24執行圖5的步驟S4，判斷該極大值減去該基準線值是否小於該基準線值減去該極小值，若是，表示電極21、22被倒置，即使用者誤將其右手指接觸電極22(負極)，左手指接觸電極21(正極)，導致訊號放大器輸出的心電圖訊號為反向(即反相180度)，以致其極大值小於極小值，則訊號處理器24會進行步驟S5，執行一相對應措施，以取得正確的心電圖訊號。
而在本實施例中，訊號處理器24執行的相對應措施為以軟體進行訊號處理方式，對該心電圖訊號進行反轉處理，使原本被反相180度的心電圖訊號再反相180度，成為正確的心電圖訊號並將其記錄於儲存單元25中，即完成心電圖量測流程。
另外，為了執行該相對應措施以取得正確的心電圖訊號，如圖7所示，本發明心電圖量測裝置的第二較佳實施例與第一實施例不同處在於：心電圖量測裝置2還 包括一個設在該兩個電極21、22與訊號放大器23之間且受訊號處理器24控制的切換電路26，其在訊號處理器24執行該相對應措施之前，是恆令該兩個電極21、22與訊號放大器23的兩個輸入端231、232對應電連接。
而當訊號處理器24需要執行步驟S5中的相對應措施時，訊號處理器24則控制切換電路26將該兩個電極21、22與訊號放大器23的兩個輸入端231、232交換連接後，再次接收訊號放大器23根據該兩個電極21、22取得的心臟電氣訊號所產生的心電圖訊號並記錄。藉此，讓電極21、22因倒置(使用者誤將其右手指接觸電極22(負極)，左手指接觸電極21(正極))而測得的心臟電氣訊號在輸入訊號放大器23之前可以被接到訊號放大器23正確的輸入端，使訊號放大器23輸出正確的心電圖訊號。
更確切地說，本實施例的切換電路26包括一第一切換開關261及一第二切換開關262。其中第一切換開關261具有一第一輸入接點P1、一第二輸入接點P2及一與訊號放大器23的一輸入端231電連接的輸出接點P3，第二切換開關262具有一第一輸入接點P1、一第二輸入接點P2及一與訊號放大器23的另一輸入端232電連接的輸出接點P3。且電極21與第一切換開關261的第一輸入接點P1及第二切換開關262的第二輸入接點P2電連接，電極22與第二切換開關262的第一輸入接點P1及第一切換開關261的第二輸入接點P2電連接。
而且在訊號處理器24執行該相對應措施之前， 即該兩個電極21、22沒有被倒置時，第一及第二切換開關261、262的輸出接點P3恆與第一輸入接點P1導接，使該兩個電極21、22分別與訊號放大器23的兩個輸入端231、232對應電連接，而當訊號處理器24需要執行該相對應措施時，即該兩個電極21、22被倒置時，訊號處理器24會發出一控制訊號給切換電路26，使根據該控制訊號，控制第一及第二切換開關261、262的輸出接點P3改為與第二輸入接點P2導接，使電極21改為與訊號放大器23的輸入端232電連接，而電極22改為與訊號放大器23的輸入端231電連接，讓電極21、22輸出的心臟電氣訊號可以被接到訊號放大器23正確的輸入端。
此外，為了執行該相對應措施以取得正確的心電圖訊號，如圖8所示，本發明心電圖量測裝置的第三較佳實施例與第一實施例不同處在於：心電圖量測裝置2還包括設在訊號放大器23與訊號處理器24之間的一非反向放大器27、一反向放大器28，以及一設在訊號放大器23與非反向放大器27及反向放大器28之間，並受訊號處理器24控制的開關29，且非反向放大器27及反向放大器28的輸出端與訊號處理器24電連接。
在訊號處理器24執行該相對應措施之前，即該兩個電極21、22沒有被倒置時，訊號處理器24令開關29恆導接訊號放大器23與非反向放大器27，使經由非反向放大器27輸出心電圖訊號至訊號處理器24；而當訊號處理器24需要執行該相對應措施時，即該兩個電極21、22被 倒置時，訊號處理器24令開關29改為導接訊號放大器23與反向放大器28，使訊號放大器23輸出的心電圖訊號經由反向放大器28反相後再輸出至訊號處理器24，則可將原先因為電極21、22倒置所產生的反相的心電圖訊號，經由反相放大器28反相後成為正確的心電圖訊號，再將其記錄於儲存單元25中，即完成心電圖量測流程。
當然，開關29亦可被內建或整合在訊號放大器23中，並由訊號處理器24控制訊號放大器27與非反向放大器或反向放大器28電連接。
又或者，如圖9所示，為了執行該相對應措施以取得正確的心電圖訊號，本發明心電圖量測裝置的第四較佳實施例與第一實施例不同處在於：心電圖量測裝置2還包括一與訊號處理器24電耦接的警示單元30，例如一警示燈或一蜂鳴器。則當訊號處理器24需要執行該相對應措施時，即該兩個電極21、22被倒置時，訊號處理器24即令警示單元30發出一警示訊息，例如令警示燈閃爍或令蜂鳴器發出聲響等，以提醒使用者該兩個電極21、22是處於被倒置的情況。
而在步驟S4中，若判斷結果為否，表示心電圖訊號無法被判別為正向或反向，則訊號處理器24會記錄該心電圖訊號，並且例如透過警示單元30指示使用者將電極21、22倒置後，再次測量電極21、22倒置後使用者的心電圖訊號並記錄，以供後續由人工對所記錄的兩個心電圖訊號進行判讀。
綜上所述，上述實施例中的訊號處理器24自動根據心電圖訊號的一基準線值、一極大值及一極小值，判斷心電圖訊號是否被反向，並自動執行相對應措施，將反向的心電圖訊號調整回正向的訊號或發出警示訊息，使心電圖量測裝置能記錄正確的心電圖訊號，讓使用者量測心電圖時更為安全便利，確實達到本發明的功效與目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
S1~S6‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種心電圖量測方法，應用於一心電圖量測裝置，該心電圖量測裝置具有兩個分別用以接觸人體左、右手以取得一心臟電氣訊號的電極、一與該兩個電極電耦接，以適當放大該兩個電極取得的該心臟電氣訊號並據以產生一心電圖訊號的訊號放大器，以及一與該訊號放大器電耦接，以接收該心電圖訊號的訊號處理器，該方法包括：(A)該訊號處理器根據該心電圖訊號，求得該心電圖訊號的一基準線值、一極大值及一極小值；(B)該訊號處理器判斷該極大值減去該基準線值大於該基準線值減去該極小值時，取得該心電圖訊號；及(C)該訊號處理器判斷該極大值減去該基準線值小於該基準線值減去該極小值時，執行一相對應措施，以取得正確的心電圖訊號。
  2. 如請求項1所述的心電圖量測方法，在步驟(A)中，該訊號處理器是使用經驗模態分析法求得該心電圖訊號的該基準線值、該極大值及該極小值。
  3. 如請求項1或2所述的心電圖量測方法，其中該心電圖量測裝置還包括一個設在該兩個電極與該訊號放大器之間的切換電路，且在步驟(C)中，該相對應措施為該訊號處理器控制該切換電路將該兩個電極與該訊號放大器的兩個輸入端交換連接後，再次接收該訊號放大 器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號。
  4. 如請求項1或2所述的心電圖量測方法，其中該心電圖量測裝置還包括設在該訊號放大器與該訊號處理器之間的一非反向放大器及一反向放大器，且在執行步驟(A)之前，該訊號放大器是經由該非反向放大器與該訊號處理器電耦接，以經由該非反向放大器輸出該心電圖訊號至該訊號處理器，而且在步驟(C)中，該相對應措施為該訊號處理器令該訊號放大器經由該反向放大器與該訊號處理器電耦接後，經由該反向放大器再次接收該訊號放大器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號。
  5. 如請求項1或2所述的心電圖量測方法，在步驟(C)中，該相對應措施為該訊號處理器對該心電圖訊號進行反轉處理，並記錄經過反轉處理的該心電圖訊號。
  6. 如請求項1或2所述的心電圖量測方法，其中該心電圖量測裝置還包括一警示單元，且在步驟(C)中，該相對應措施為該訊號處理器令該警示單元發出一警示訊息。
  7. 一種心電圖量測裝置，與人體的左、右手接觸以量測人體的一心電圖，並包括：兩個電極，其分別用以接觸人體的左、右手以取得一心臟電氣訊號；一訊號放大器，與該兩個電極電耦接，以適當放大該兩個電極取得的該心臟電氣訊號並據以產生一心 電圖訊號；及一訊號處理器，與該訊號放大器電耦接，以接收該心電圖訊號，且根據該心電圖訊號，求得該心電圖訊號的一基準線值、一極大值及一極小值，並判斷該極大值減去該基準線值大於該基準線值減去該極小值時，取得該心電圖訊號，且於判斷該極大值減去該基準線值小於該基準線值減去該極小值時，執行一相對應措施，以取得正確的心電圖訊號並記錄。
  8. 如請求項7所述的心電圖量測裝置，其中該訊號處理器是使用經驗模態分析法求得該心電圖訊號的該基準線值、該極大值及該極小值。
  9. 如請求項7所述的心電圖量測裝置，還包括一個設在該兩個電極與該訊號放大器之間的切換電路，且該相對應措施為該訊號處理器控制該切換電路將該兩個電極與該訊號放大器的兩個輸入端交換連接後，再次接收該訊號放大器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號並記錄。
  10. 如請求項9所述的心電圖量測裝置，其中該切換電路包括一第一切換開關及一第二切換開關，該第一切換開關具有一第一輸入接點、一第二輸入接點及一與該訊號放大器的一輸入端電連接的輸出接點，該第二切換開關具有一第一輸入接點、一第二輸入接點及一與該訊號放大器的另一輸入端電連接的輸出接點，且該兩個電極其中之一與該第一切換開關的第一輸入接點及該 第二切換開關的第二輸入接點電連接，該兩個電極其中另一與該第二切換開關的第一輸入接點及該第一切換開關的第二輸入接點電連接，該第一及第二切換開關的該輸出接點恆與該第一輸入接點導接，直到該切換電路收到該訊號處理器的一控制訊號，該第一及第二切換開關的該輸出接點改為與該第二輸入接點導接，以將該兩個電極與該訊號放大器的兩個輸入端交換連接。
  11. 如請求項7所述的心電圖量測裝置，還包括設在該訊號放大器與該訊號處理器之間的一非反向放大器及一反向放大器，且該訊號放大器恆經由該非反向放大器與該訊號處理器電耦接，以經由該非反向放大器輸出該心電圖訊號至該訊號處理器；而該相對應措施為該訊號處理器令該訊號放大器改為經由該反向放大器與該訊號處理器電耦接，並經由該反向放大器再次接收該訊號放大器根據該兩個電極取得的該心臟電氣訊號所產生的該心電圖訊號並記錄。
  12. 如請求項7所述的心電圖量測裝置，其中該相對應措施為該訊號處理器對該心電圖訊號進行反轉處理，並記錄經過反轉處理的該心電圖訊號。
  13. 如請求項7所述的心電圖量測裝置，還包括一警示單元，且該相對應措施為該訊號處理器令該警示單元發出一警示訊息。
  14. 如請求項7至13其中任一所述的心電圖量測裝置，還包括一儲存單元，且該訊號處理器將該心電圖訊號記 錄於該儲存單元。
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