TWI549090B - Portable sensing operation device - Google Patents

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Description

可攜式感測運算裝置 【0001】
本發明為關於一種分析裝置，特別是指一種可攜式感測運算裝置。

 【0002】
早期用於量測生理訊號的儀器，如血壓計、血糖計、心臟監控儀等，均具有一定的體積，導致這類生理訊號量測儀器不易被搬動，使這些量測儀器並無法隨著受測者移動。如此，一旦受測者移動時(例如:出門)，醫護人員便無法輕易得知受測者的健康狀態，使得居家照護出現空窗期。因此各家生理訊號量測儀器製造商針對攜帶性設計出可攜式量測儀器，並搭配對應之可攜式量測耗材。
【0003】
由於可攜式設計為用於量測受測者時生理訊號的儀器時，並未考量要將生理訊號之檢測結果上傳至一遠端資料庫系統。所以，這些儀器所檢測到的生理訊號檢測結果僅會顯示於它們各自的顯示單元(如血壓計的液晶顯示螢幕)。因此，在目前的看護環境中，前述之生理訊號檢測結果(如高低血壓值)仍必須藉由看護者(或其家人)打電話或傳真至資料看管機構的方式，才能被傳遞至醫療機構或者是看護機構。也就是說，目前呈報生理訊號檢測結果至資料管理機構或看護機構的作業模式須要透過人工聯繫，而非常沒有效率。
【0004】
為此，更有業者，將收集生理訊號儀器進一步設置無線網路模組，主要是透過體外所連接的生理訊號監測裝置，定時擷取監測對象的生理訊號，並且透過外部儀器將所監控得到的病人生理訊號資料，以經由無線網路模組傳送至外部監控中心，作為分析病人狀況的參考依據。
【0005】
然而，現今民眾在資訊爆炸的環境下，能夠輕易透過網路媒體、電視媒體等獲得生醫相關資訊，因而會想即刻獲得監測儀器所監測之結果，但一般監測結果的分析資料量相當龐大，並非一般攜帶式設備所能負擔。
【0006】
綜合以上所述之問題，本發明提供一種可攜式感測運算裝置，其藉由攜帶式運算電路將感測訊號所對應之感測資料運算出分量，以供外部連接之電子裝置可即時呈現感測資料所對應之圖表，因而讓一般民眾可即時獲得生醫監測結果，例如:利用手機執行圖表應用程式看血壓變化、心律變異等。
 【0007】
本發明之主要目的在於，提供一種可攜式感測運算裝置，其提供攜帶式運算，無須上傳至電腦裝置即可運算監測結果。
【0008】
本發明為提供一種可攜式感測運算裝置，其包含一感測模組、一運算電路與一輸出電路，感測電路係電性連接至少一感測器，以接收感測器所傳送之感測訊號，並對應產生至少一感測資料，運算電路係電性連接該感測模組，並依據該感測資料獲得複數極大值與複數極小值，進而依據該些極大值與該些極小值運算出一第一矩陣與一第二矩陣，並依據該第一矩陣與該第二矩陣運算出至少一分量，以供輸出電路輸出至外接之一電子裝置。

 【0020】
10‧‧‧可攜式感測運算裝置
12‧‧‧感測模組
122‧‧‧感測器
14‧‧‧運算電路
142‧‧‧極值運算單元
144‧‧‧曲線運算模組
146‧‧‧分量單元
148‧‧‧累計單元
16‧‧‧輸出電路
20‧‧‧電子裝置
22‧‧‧傳輸電路
24‧‧‧顯示單元
30‧‧‧智慧型手機
34‧‧‧顯示單元
40‧‧‧平板
44‧‧‧顯示單元
50‧‧‧資料庫
LED‧‧‧光源
Dc‧‧‧運算結果
Dsen‧‧‧感測資料
PPG‧‧‧感測器
Ssen‧‧‧感測訊號
【0009】

第一圖：其為本發明之一較佳實施例之方塊圖；
第二圖：其為本發明之一較佳實施例之運算電路之方塊圖；
第三圖：其為本發明之另一較佳實施例之結構示意圖；以及
第四圖：其為本發明之另一較佳實施例之結構示意圖。

 【0010】
為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
【0011】
請參閱第一圖與第二圖，其為本發明之一較佳實施例之方塊圖與其運算電路之方塊圖。如圖所示，本發明之可攜式感測運算裝置10包含一感測模組12、一運算電路14與一輸出電路16，其中運算電路14中包含一極值運算單元142、一曲線運算模組144、一分量單元146與一累計單元148。
【0012】
感測模組12電性連接至少一感測器122，並接收該感測器122所傳送之感測訊號Ssen，而對應產生至少一感測資料Dsen，其中本實施例之感測訊號Ssen與感測資料Dsen為序列傳輸，因為感測訊號Ssen與感測資料Dsen分別是序列感測訊號與序列感測資料，然，本發明不限於此，更可是並列傳輸之並列感測訊號與並列感測資料；運算電路14係電性連接該感測模組12，運算電路14依據該感測資料Dsen取得複數極大值與複數極小值，並依據該些極大值與該些極小值分別運算出對應之第一矩陣與第二矩陣，該運算電路14分別將該第一矩陣與該第二矩陣拆解成複數第一子矩陣與複數第二子矩陣，以運算出該些極大值與該些極小值所對應之至少一均值函數，該運算電路14依據該均值函數與該感測資料求得至少一分量Dc；輸出電路16係電性連接該運算電路14並依據該感測資料Dsen輸出該分量Dc至一電子裝置20，該電子裝置20經由傳輸電路22接收輸出電路16所傳頌之分量Dc，電子裝置20依據該分量Dc顯示一圖表於該電子裝置20之一顯示單元24上。
【0013】
如第二圖所示，極值運算單元142經接收感測模組12所輸出之感測資料Dsen，依據該感測資料Dsen獲得複數極大值與複數極小值；該曲線運算模組144依據該極值運算單元142所獲得之該些極大值與該些極小值分別建立一第一矩陣與依第二矩陣，曲線運算模組144依據該些矩陣分別分解成複數第一子矩陣與複數第二子矩陣，且曲線運算模組144依據該些子矩陣求得對應該些極大值與該些極小值之一均值函數，其中該些第一子矩陣之乘積等於該第一矩陣，該些第二子矩陣之乘積等於該第二矩陣，該些子矩陣為複數三角矩陣、複數正交矩陣、單位矩陣、對角矩陣或上述之組合的其中一者。
【0014】
本實施例之曲線運算模組144係採用一包絡線法，因此曲線運算模組144依據該些極大值與該些極小值分別建立該第一矩陣與該第二矩陣，再藉由該第一矩陣與該第二矩陣求得一上包絡線（maxima envelope）與一下包絡線（minima envelope），以進行運算，而分別求得複數第一插補值（對應該些極大值）與複數第二插補值（對應該些極小值），其中上包絡線係對應該些極大值與對應之複數第一插補值，下包絡線係對應於該些極小值與對應之複數第二插補值，進而依據該些極大值、該些極小值、該些第一插補值與該些第二插補值求得一均值函數；分量單元146依據該均值函數與該輸入資料求得至少一分量；本實施例之運算電路14更藉由一累計單元148累計該分量單元146所輸出之分量，而產生一累計分量，並依據該累計分量求得一均值分量。
【0015】
輸出電路16係接收運算電路14所輸出之運算結果Dc，也就是分量單元所產生之分量，或者是經由累計單元148所產生之均值分量。復參閱第一圖，輸出電路16係電性連接至一電子裝置20，可經由傳輸線電性連接至電子裝置20，例如:輸出電路16為支援一通用序列匯流排(USB)、一RS-232傳輸協定或一RS485傳輸協定，所以輸出電路16其經由一USB傳輸線、一RS-232傳輸線或一RS485傳輸線傳輸運算電路14之運算結果至電子裝置20；輸出電路16亦可經由無線傳輸介面傳輸運算電路14之運算結果至電子裝置20，例如:輸出電路16經由Wi-Fi傳輸協定或藍芽傳輸協定傳輸運算電路14之運算結果至電子裝置20。
【0016】
此外，本發明之感測器122可為一光體積變化描記圖（Potoplethy-smography，PPG）感測器，以擷取生理訊號，光體積變化描記圖需要以LED作為光源並藉由光接收電晶體作為PPG量測之主要結構。光體積變化描記圖是基於選定皮膚區塊量測光的特性。一般以光源打入皮膚內後，當光在生物組織中行進時，會被不同吸收物質所吸收，例如膚色、骨骼、動脈及靜脈血液。當動脈在心臟收縮期間，光被吸收度增加，主要是大量吸收光的物質增加(血紅素)以及光在動脈中行進的距離增加。因此接收這種隨時間、組織變化之光訊號波形稱作光體積變化描記圖。因此如第三圖所示，可攜式感測運算裝置10係電性連接感測器PPG，其包含光源LED與感測器122，可攜式感測運算裝置10，即可透過感測器122在光在被吸收的過程中，感測動脈血管脈動的現象，以提供運算結果至智慧型手機30，藉由智慧型手機30執行應用程式(APP)，以分析心血管參數並顯示對應之圖表。
【0017】
或者，感測器122可做為心電圖感測器，一般而言，心電圖感測器為至少三導聯的設置方式方可達到較簡化心電圖，也就是三個電極，如第四圖所示，設置感測器122於左手、右手與左腳，因而構成左、右手之電位差、左手與左腳之電位差與右手與左腳之電位差，以傳送至感測分析裝置10，並由感測分析裝置10經由傳輸線傳輸至一平板40，平板40經執行一應用程式(APP)而做進一步分析運算，以將心電圖之分析運算結果上傳至資料庫50，用於後續醫療分析追蹤，或者顯示分析運算結果。甚至本發明更可應用於腦波圖之感測。
【0018】
除了上述之生理訊號之應用，本發明更可應用於感測聲音、讀取音軌、感測機械震動、感測無線電波、感測腦波等感測訊號之應用，藉由感測模組12將感測訊號Dsen轉為感測資料Dsen，藉此讓運算電路獲得極大值與極小值，再讓運算電路藉由極大值與極小值獲得第一矩陣與第二矩陣並分解運算出至少一均值函數，以進一步運算出至少一分量，以提供至輸出電路，並由輸出電路輸出至電子裝置，以供電子裝置顯示對應之圖表或做進一步分析運算，而將分析運算結果上傳至一資料庫，或者由電子裝置顯示分析運算結果，例如:感測結果OK。
【0019】
綜上所述，本發明之可攜式感測運算裝置為藉由感測模組接收感測器所傳送之感測訊號並產生對應之感測資料，以供運算電路運算出運算結果，用以提供外接之電子裝置顯示圖表，並未依靠外接之電腦裝置運算感測資料，可及時獲得感測結果。
10‧‧‧可攜式感測運算裝置
12‧‧‧感測模組
122‧‧‧感測器
14‧‧‧運算電路
16‧‧‧輸出電路
20‧‧‧電子裝置
22‧‧‧傳輸電路
24‧‧‧顯示單元
Ssen‧‧‧感測訊號
Dsen‧‧‧感測資料
Dc‧‧‧運算結果

Claims (10)

  1. 【第1項】
    一種可攜式感測運算裝置，其包含:
    一感測模組，其電性連接至少一感測器，並接收該感測器所傳送之感測訊號，而對應產生至少一感測資料；
    一運算電路，電性連接該感測模組，依據該感測資料取得複數極大值與複數極小值，並依據該些極大值與該些極小值分別運算出一第一矩陣與一第二矩陣，該運算電路分別將該第一矩陣與該第二矩陣分解成複數第一子矩陣與複數第二子矩陣並進行運算，以運算出該些極大值與該些極小值所對應之至少一均值函數，該運算電路依據該均值函數與該感測資料求得至少一分量；及
    一輸出電路，其電性連接該運算電路並依據該感測資料輸出該分量至一電子裝置。
  2. 【第2項】
    如請求項1所述之可攜式感測運算裝置，其中該運算電路包含:
    一極值運算單元，接收該感測資料，並依據該感測資料獲得該些極大值與該些極小值；
    一曲線運算模組，依據該些極大值與該些極小值分別建立該第一矩陣與該第二矩陣，該曲線運算模組將該第一矩陣與該第二矩陣分解成複數第一子矩陣與複數第二子矩陣，該些第一子矩陣之乘積等於該第一矩陣，該些第二子矩陣之乘積等於該第二矩陣，該曲線運算模組依據該些子矩陣求得該些極大值與該些極小值所對應之至少一均值函數；以及
    一分量單元，依據該均值函數與該感測資料求得該分量。
  3. 【第3項】
    如請求項2所述之該運算電路，其中該極值運算單元、該矩陣單元、該分解運算單元與該分量單元係整合於一積體電路。
  4. 【第4項】
    如請求項1所述之可攜式感測運算裝置，其中該分量為對應於該感測訊號之頻率。
  5. 【第5項】
    如請求項1所述之可攜式感測運算裝置，其中該輸出電路為經由一傳輸線連接至該電子裝置。
  6. 【第6項】
    如請求項5所述之可攜式感測運算裝置，其中該傳輸線為支援一通用序列匯流排(USB)傳輸協定、一RS-232傳輸協定或一RS485傳輸協定。
  7. 【第7項】
    如請求項1所述之可攜式感測運算裝置，其中該輸出電路為經由一無線傳輸介面連接至該電子裝置。
  8. 【第8項】
    如請求項7所述之可攜式感測運算裝置，其中該無線傳輸介面為支援一藍芽傳輸協定或一Wi-Fi傳輸協定。
  9. 【第9項】
    如請求項1所述之可攜式感測運算裝置，其中該電子裝置係執行一應用程式，以轉換該分量為該圖表。
  10. 【第10項】
    如請求項1所述之可攜式感測運算裝置，其中該電子裝置係執行一應用程式，以分析運算該分量並產生一分析結果。
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