TWI551269B - 攜帶型分析裝置以及系統 - Google Patents

Description

攜帶型分析裝置以及系統

本申請是關於用於量測樣本的光學性質的攜帶型分析裝置以及系統。

現今存在多種可用於量測樣本的性質的儀器。舉例而言，血氧定量計(oximeter)用於量測人的組織毛細血管中的飽和血紅蛋白的量，且折射計(refractometer)用於判定液體樣本中的溶解物質的濃度。

被視為「第五生命徵象」的SpO2表示血氧飽和度(blood oxygen saturation)。醫療專業人員可藉由監看患者的SpO2而偵測到血氧過少(hypoxemia)，亦即氧不足。一般認為介於約95%與100%之間的值是正常的；低於此含量則代表血氧過少。

脈動式測氧法(Pulse oximetry)為用於量測患者的SpO2的技術，可自患者之動脈血氧飽和度或SaO2(其為患者的血液中存在之含氧動脈血紅蛋白的百分比)獲得此參數。

大體而言，官能血紅蛋白分子可與多達四個氧分子結合而得到「含氧」血紅蛋白(HbO2)，其中與小於四個氧分子結合的血紅蛋白分子被分類為「還原」血紅蛋白(Hb)。已知的脈動式 血氧定量計使用假定血液中僅存在HbO2以及Hb的演算法，並根據等式(1)自含氧血紅蛋白與血紅蛋白總量(含氧「HbO2」以及還原「Hb」兩者)之比量測SpO2：SpO2=HbO2/(HbO2+Hb) (1)

目前可分別在不同的吸收光譜(例如，可見紅色光區以及紅外線區)中以光學方式量測HbO2以及Hb含量。已知的脈動式血氧定量計帶有在可見紅色光(約660nm之λ)以及紅外線(介於900nm與950nm之間的λ)光譜區中輻射的光源，且亦帶有用於量測透射通過患者之脈動血液的在每一所提及波長處的輻射之一部分的光偵測器。

舉例而言，在660nm下，Hb吸收的輻射約HbO2的十倍，而在925nm下，HbO2吸收的輻射約Hb的兩倍。偵測這些波長下之所透射的輻射可得到兩個時間相依的波形，分別被稱為光電血管容積圖(photoplethysmogram，PPG)。血氧定量計使用所述光電血管容積圖來求得上述等式(1)中所定義的SpO2值。

具體而言，血氧定量計處理兩個PPG波形(一者為藉由紅色光波長所量測(RED(PPG))，且另一者為藉由紅外線波長所量測(IR(PPG)))，以判定時間相依AC信號以及時間獨立DC信號。AC分量主要由動脈血容量中的脈動改變所引起。AC分量之頻率等效於患者的心搏率(heart beat rate)。因此，可直接根據計數AC分量之頻率而估計心搏率。術語「AC信號」是指PPG波形之隨著時間相對快速地變化的一部分，例如，由患者之血液中的脈動引起的信號部分。另一方面，術語「DC信號」為PPG之隨著時間相對恆定的一部分，例如，由從諸如骨骼、皮膚之成分 的散射以及患者之血液的非脈動分量引起的信號部分。

通常藉由本領域中熟知的類比以及數位濾波技術來進行AC信號與DC信號之分離。在脈動式測氧法期間，通常使用下文之等式(2)自AC信號以及DC信號計算正規化「R值」：R=(Red(AC)/Red(DC))/(IR(AC)/IR(DC)) (2)

R表示Hb與HbO2之比，其使實際SpO2值(其在0% O2至100% O2的範圍內)等同於類似非線性等式的經驗關係。在高於約70% O2的情況下，此等式通常得到精度達到若干百分比的值。雖然未必準確，但低於此值之量測仍可指示患者需要醫療關注。

藉由發射光束通過樣本溶液，並利用折射計用預設比例觀察折射角度。樣本溶液中之溶解物質的量在折射率方面改變溶液的光學性質。當光自空氣傳遞至樣本溶液時，光的速度變得較慢且其方向受到折射。隨著溶解於溶液中的物質之量增加，光的速度變得更慢，使得折射角度改變更多。具體而言，在折射計中，來自光源之光線以小於稜鏡掠入射(grazing incidence)的所有角度入射於樣本上。詳言之，掠入射之光線以臨界角折射至稜鏡中，且在稜鏡之光出射面處具有所有其他光線中的最小折射角度。當經由望遠鏡觀看離開稜鏡之光時，此入射的結果為處於臨界角之光線界定陰影邊界。藉由量測陰影邊界與稜鏡之光出射面的法線之間的角度，可計算樣本的折射率。

血氧定量計以及折射計儀器兩者皆需要具有至少一波長的多個光源、複雜的光學元件以及至少一偵測器。對於分析應用，亦需要安裝有至少一測試程式的計算裝置。為了執行量測程序， 其包含激發光束、判定信號位準、計算測試結果以及輸出測試結果等。因此，現存的儀器通常是大型、難以操作且昂貴的。大體而言，每一個這些儀器是經訂製以用於特定測試或用於單一目的之測試。

本申請揭露一種相對簡單的攜帶型裝置，其包含可與外部手持式計算裝置(諸如，智慧型手機)組合使用以用於分析目的的光學單元。此裝置可用於以類似於獨立血氧定量計的方式量測人的組織毛細血管中的飽和血紅蛋白的量。在具有相同設置的情況下，其亦可用於以類似於獨立折射計的方式判定液體樣本中的溶解物質的濃度。此外，亦可用於量測人的心搏。

在一實施例中，光學單元包含第一光束接收區域、樣本固持器、第一光束出射區域，以及具有第一反射表面以及第二反射表面的透鏡組件。第一反射表面用以將第一光束的光路自光束接收區域改變至第二反射表面。第二反射表面用以將第一光束重新導向至第一光束出射區域。樣本固持器位於第一光束的光路上。

在一實施例中，攜帶型分析裝置可包含光學單元以及適配裝置。適配裝置為固持器，其具有用於固持外部手持式計算裝置(EHCD)的第一部位，以及用於將光學單元定位至外部手持式計算裝置使得光學單元與EHCD對準的第二部位。

在另一實施例中，一種用於量測生理參數的攜帶型分析系統包含用於接收資料的輸入裝置、第一發射器、第二發射器、儲存資訊的記憶體、用於顯示所計算生理參數的輸出裝置，以及 耦接至輸入裝置、輸出裝置以及記憶體以用於控制程式常式的執行的處理單元。儲存資訊的記憶體包含多個測試程式常式。測試程式常式包含：觸發第一發射模組，以控制第一發射器朝向樣本發射具有第一波長的第一光束，及，觸發第二發射模組，以控制第二發射器朝向樣本發射具有第二波長的第二光束；啟動記錄器，以用於在預定持續時間中記錄由自樣本接收的第一光束以及第二光束導致的多個信號；以及啟用計算器，以用於基於所記錄信號計算多個生理參數。

在另一實施例中，一種用於量測飽和血紅蛋白含量的方法包含以下步驟：(a)自外部手持式計算裝置將第一波長的第一光束以及第二波長的第二光束照射至樣本；(b)建立獲取時間以收集來自樣本的信號；(c)由外部手持式計算裝置中的多個接收器接收來自穿透樣本或自樣本反射的第一光束以及第二光束的多個信號，其中在外部手持式計算裝置上執行量測；以及(d)將每一個所接收信號的強度與預定義信號進行比較。若所接收信號的強度大於預定義信號，則藉由使用公式(1)來計算飽和血紅蛋白含量。若所接收信號的強度小於預定義信號，則延長步驟(b)中的獲取時間並重複步驟(c)至(d)。最後，(e)將飽和血紅蛋白的含量輸出至外部手持式計算裝置的顯示器上。

下文詳細描述伴有圖式之若干例示性實施例以進一步詳細地描述本申請。

100‧‧‧光學單元

102‧‧‧第一光束接收區域

104‧‧‧透鏡組件

104a‧‧‧第一反射表面

104b‧‧‧第二反射表面

106‧‧‧第一樣本固持器

108‧‧‧第一光束出射區域

110‧‧‧外部手持式計算裝置(EHCD)

300‧‧‧圓柱形形狀光學單元

302‧‧‧第一光束接收區域

303‧‧‧第二光束接收區域

304‧‧‧圓錐形形狀透鏡組件

304a‧‧‧第一反射表面/第一反射點

304b‧‧‧第二反射表面/第二反射點

306‧‧‧圓柱形形狀樣本固持器

308‧‧‧第一光束出射區域

309‧‧‧第二光束出射區域

400‧‧‧攜帶型分析裝置

410‧‧‧外部手持式計算裝置(EHCD)

412‧‧‧第一光束發射器

414‧‧‧第一光束接收器

416‧‧‧第二光束發射器

418‧‧‧適配裝置

420‧‧‧第二光束接收器

430‧‧‧第一部位

432‧‧‧第二部位

500‧‧‧攜帶型分析裝置

503‧‧‧第二光束接收區域

507‧‧‧第二樣本固持器

509‧‧‧第二光束出射區域

510‧‧‧外部手持式計算裝置(EHCD)

512‧‧‧第一光束發射器

514‧‧‧第一光束接收器

516‧‧‧第二光束發射器

520‧‧‧第二光束接收器

522‧‧‧第二樣本

524‧‧‧第一樣本

610‧‧‧外部手持式計算裝置(EHCD)

612‧‧‧第一光束發射器

614‧‧‧第一光束接收器

615‧‧‧第二光束發射器

616‧‧‧第二光束接收器

620‧‧‧光學單元

620a‧‧‧第一反射表面

620b‧‧‧第二反射表面

622‧‧‧樣本

626‧‧‧第一光束接收區域

628‧‧‧第二光束離開表面

650‧‧‧樣本固持器

800‧‧‧攜帶型分析系統

810‧‧‧處理單元

820‧‧‧輸入裝置

830‧‧‧輸出裝置

840‧‧‧第一發射器

850‧‧‧第二發射器

860‧‧‧儲存資訊的記憶體/記憶體單元

862‧‧‧第一發射模組

864‧‧‧第二發射模組

866‧‧‧記錄器

868‧‧‧計算器

870‧‧‧校準器

L‧‧‧光束

L1‧‧‧光束

L2‧‧‧另一光束

L3‧‧‧第一光束

L4‧‧‧第二光束

下文結合附圖以提供進一步的理解，且其併入本說明書 中並構成本說明書之部分。圖式用以說明實施例，並結合文字描述用以解釋本申請之原理。

圖1A為根據本申請之第一實施例的光學單元的橫截面圖。

圖1B為安置於外部手持式計算裝置上的本申請之第一實施例的光學單元的橫截面圖。

圖2為根據本申請之第一實施例的光學單元的立體圖。

圖3A為用於接收具有第一波長之光束的根據本申請之第二實施例的光學單元的立體圖。

圖3B為用於接收具有第二波長之另一光束的根據本申請之第二實施例的光學單元的立體圖。

圖4為根據本申請之第二實施例的攜帶型分析裝置的立體圖，此攜帶型分析裝置具有適配裝置、圖3A以及圖3B之光學單元，以及外部手持式計算裝置。

圖5為根據本申請之第三實施例的攜帶型分析裝置的立體圖，此攜帶型分析裝置藉由使用圖1A之光學單元、額外的樣本固持器以及外部手持式計算裝置，以用於雙指分析(dual-finger analysis)。

圖6為具有根據本申請之第四實施例的光學單元以及外部手持式計算裝置的攜帶型分析裝置的立體圖。

圖7為量測飽和血紅蛋白之含量的流程圖。

圖8為用於量測生理參數的攜帶型分析系統的方塊圖。

以下參照圖式來說明本申請之眾多實施例。在圖式中藉 由相同的元件符號表示相同或對應部分。一或多個所述實施例的不同部件及組件與另一部件及組件之互換屬於本申請之技術領域中具有通常知識者可預見之變化。

圖1A為根據本申請之第一實施例的光學單元的橫截面圖。圖1B為安裝於外部手持式計算裝置(諸如智慧型手機)上的經安置的本申請之第一實施例的光學單元的橫截面圖。圖2為如圖1A中所展示的根據本申請之第一實施例的光學單元的立體圖。光學單元100可包含光束接收區域102、透鏡組件104、樣本固持器106以及第一光束出射區域108。圖1A中展示光路的實例。光學單元100的材料可包括鏡面狀塗層、玻璃、塑膠、石英以及液體。舉例而言，光學單元100亦可為使用電潤濕之概念的液體透鏡，其中透鏡含有不可混溶的兩種液體：油及水。藉由電潤濕改變油滴之形狀。兩種液體皆是透明的，其具有不同的折射率但恰好相同的密度。

光束接收區域102可用於接收自外部手持式計算裝置110(圖1B)筆記型電腦之光束發射器(未展示)發射的光束L(圖1A)。外部手持式計算裝置110例如是智慧型手機、筆記型電腦、智慧型手錶以及平板電腦。自外部手持式計算裝置110之光束發射器接收的光束L，在用於血氧定量計以及折射計應用(例如，計算樣本的甜度或鹹度)時，其波長範圍介於約550nm至約700nm之間或介於約800nm至約1000nm之間。此外，光束接收區域102可耦接至外部手持式計算裝置110之光束發射器(未展示)，或與之對準。樣本固持器106用於固持諸如液體、手指的樣本或含有用於測試之樣本的試管。儘管存在許多不同種類之外部 手持式計算裝置，此處之外部手持式計算裝置110可為智慧型手機、筆記型電腦、攝影機、CD播放器、PDA、智慧型手錶或任何其他攜帶型數位設備。為簡單起見，下文將外部手持式計算裝置稱為EHCD。

EHCD 110可包括充當光束發射器的攝影機、顯示器或其他發光裝置。第一光束出射區域108為光束L離開光學單元100的地方。此外，第一光束出射區域108可耦接至EHCD 110之光束接收器，或與之對準。EHCD 110可進一步包括光學感測器(例如，近接感測器，用於偵測附近物件的影像感測器)以充當光束接收器。

如圖1A所示，光學單元100經設計，使得將光束L自光束接收區域102導引至第一光束出射區域108。光束之光路包括以下階段：(1)於光束接收區域102中被接收，(2)照射於第一反射表面104a並自第一反射表面104a反射，(3)穿過樣本固持器106，(4)照射於第二反射表面104b並自第二反射表面104b反射，以及(5)傳送至第一光束出射區域108。在此實例中，透鏡組件104具有第一反射表面104a以及第二反射表面104b。所述兩表面可為穿透反射性表面、反射性表面或其組合。穿透反射性表面允許光部分透射並部分反射。藉由光學單元100之第一反射表面104a以及第二反射表面104b，自EHCD 110之發射器發射的光束L之光路至光學單元100並返回至EHCD 110之接收器。當光束L返回至EHCD 110時，EHCD 110可記錄來自光束L的信號，並根據信號計算樣本的參數。接著，EHCD 110可顯示計算結果。另外，光束接收區域102以及第一光束出射區域108中的至少一 者可為光束提供濾波及/或偏振功能。

圖1中所展示之樣本固持器106位於光束L的光路上。然而，在其他配置中，樣本固持器可能不必位於第一反射表面104a以及第二反射表面104b之間。舉例而言，用於固持樣本(例如，手指)的樣本固持器106可恰好位於第一反射表面104a抑或第二反射表面104b上。樣本固持器106的形狀可為(但不限於)圓柱形、矩形、鐘形、圓錐形、立方形、角錐形或多邊形形狀。對於折射計應用，光束L的光路的方向並不垂直於樣本固持器106的表面。

另外，光學單元100可進一步包含第一準直儀(未展示)，其設在光束接收區域102中，用於準直來自光束接收區域102的傳入光束L。光學單元100亦可包含第二準直儀(未展示)，其設在第一光束出射區域108中，用於準直自第二反射表面104b反射的傳出光束L。

此外，光學單元100可接收具有不同波長的額外光束(未展示)。樣本固持器106亦位於額外光束的路徑中。因此，當樣本置放於樣本固持器106中時，EHCD藉由穿過樣本的具有不同波長的光束L以及額外光束來分析樣本的光學性質。以此方式，藉由自具有不同波長的兩個光束獲取資料而判定飽和血紅蛋白含量。

圖3A為用於接收具有第一波長之光束的根據本申請之第二實施例的光學單元300的立體圖。在此實施例中，圓柱形形狀的光學單元300包含圓錐形形狀的透鏡組件304，且說明了圓柱形形狀的樣本固持器306。光學單元300經設計，使得將光束L1 自光束接收區域302導引至光束出射區域308。光束L1之光路包括以下階段：(1)於光束接收區域302中被接收，(2)照射於第一反射表面304a處並自所述表面反射，(3)穿過樣本固持器306，(4)照射於第二反射表面304b處並自所述表面反射，以及(5)傳送至光束出射區域308。

在此實例中，透鏡組件304具有第一反射點304a以及第二反射點304b。實際上此等兩點位於圓錐形形狀透鏡組件304的相同表面上。透鏡表面可為穿透反射性表面、反射性表面或其組合。穿透反射性表面允許光部分透射並部分反射。

圖3B為用於接收具有第二波長之另一光束的根據本申請之相同第二實施例的光學單元的立體圖。圖3B中展示光束接收區域303以及光束出射區域309。光學單元300之另一光束L2的光路包括以下階段：(1)於光束接收區域303被接收，(2)照射於樣本固持器306處並穿過樣本固持器306，以及(3)將反射光束傳送至光束出射區域309。

當樣本置放於樣本固持器306中時，EHCD經由自樣本所反射的具有不同波長之光束L1以及L2來分析樣本的光學性質。在此實施例中，經由自光束L1以及光束L2獲取資料而判定飽和血紅蛋白含量。

在其他實施例中，光學單元300可僅利用一組光束接收區域302與光束出射區域308，或一組光束接收區域303與光束出射區域309。藉由僅具有一組光束接收區域與光束出射區域，僅量測一光束，所述光束可用於量測(例如)樣本的鹹度或甜度。在此狀況下，對於折射計應用，光束L1以及L2之光路的方向不垂 直於樣本固持器306的表面。

圖4為與適配裝置418組合使用的攜帶型分析裝置400的立體圖。在此實施例中，光學單元300(來自圖3A抑或圖3B)以及EHCD 410彼此對準。此處，攜帶型分析裝置400包括光學單元300以及適配裝置418。適配裝置418具有用於固持EHCD 410的第一部位430，以及用於固持光學單元300的第二部位432，使得光學單元300對準EHCD 410。如圖4所示，第一部位430為用於固持EHCD 410的適配裝置418中之空間，且第二部位432為用於固持光學單元300的適配裝置418上之區域。EHCD 410的第一光束發射器412(例如，顯示器單元)與光學單元300的第一光束接收區域302對準。EHCD 410的第一光束接收器414(例如，攝影機)與光學單元300的第一光束出射區域308對準。EHCD 410的第二光束發射器416(例如，近接感測器)與光學單元300的第二光束接收區域303對準。EHCD 410的第二光束接收器420(例如，近接感測器)與光學單元300的第二光束出射區域309對準。

在一實施例中，第一準直儀(未展示)可耦接至EHCD 410之至少一對應光束發射器，且第二準直儀(未展示)可耦接至EHCD 410之至少一對應光束接收器。EHCD 410可記錄來自光束的信號、基於信號計算資料，並顯示結果。攜帶型分析裝置400亦可用作用於分析諸如樣本之甜度、鹹度的光學性質的折射計。可替代地，攜帶型分析裝置400可為用於分析患者之飽和血紅蛋白或心搏率的血氧定量計。

圖5為根據本申請之第三實施例的攜帶型分析裝置的立體圖。此攜帶型分析裝置藉由使用光學單元100(如圖1以及圖2 中所展示)、額外的樣本固持器507以及EHCD 510，以用於雙指分析。在攜帶型分析裝置500中，光學單元100的第一光束接收區域102經對準，以自EHCD 510之第一光束發射器512(顯示器)接收光束。光學單元100的第一光束出射區域108對準至EHCD 510之第一光束接收器514(攝影機)。第一樣本(或手指)524置放於第一樣本固持器106上，所述樣本固持器形成於光學單元100之第二反射表面104b上。第二樣本(或手指)522置放於第二樣本固持器507上。第二樣本固持器507安置於EHCD 510之第二光束發射器516以及第二光束接收器520(近接感測器)上方。第二樣本522置放於第二樣本固持器507上，而光束自第二光束接收區域503穿過第二樣本522或自第二樣本522反射。由EHCD 510接收穿過第二樣本固持器507之第二光束出射區域509的光束。在此實施例中，第二光束接收區域503以及第二光束出射區域509位於大約相同之區域。在其他實施例中，第二光束接收區域503以及第二光束出射區域509亦可位於不同區域處。視情況，可省略第二樣本固持器507，使得第二樣本522可直接安置於第二光束發射器516以及第二光束接收器520區域上。實施例的第一樣本524以及第二樣本522可為(例如)使用者之兩個不同手指。

在實施例中，第一光束發射器512以及第二光束發射器516發射具有兩個不同波長之光束，以用於量測諸如飽和血紅蛋白含量的生理資料。可替代地，僅一光束發射器可用於發射僅一波長，以偵測僅要求一波長的生理資料，或量測樣本的甜度及鹹度。

圖6為具有根據本申請之第四實施例的光學單元的攜帶 型分析裝置的立體圖。光學單元620包含樣本固持器650、第一反射表面620a、第二反射表面620b、第一光束接收區域626以及第一光束出射區域628。光學單元620對準至EHCD 610。所述EHCD 610包含第一光束發射器612(例如，顯示器)、第一光束接收器614(例如，攝影機)、第二光束發射器615以及第二光束接收器616。在本實施例中，第二光束發射器615以及第二光束接收器616可為智慧型手機之近接感測器。光學單元620中自第一光束發射器612所發射的第一光束L3之光路包括以下階段：(1)於光束接收區域626中被接收，(2)照射於第一反射表面620a處並自第一反射表面620a反射，(3)部分的第一光束L3穿過樣本622或自所述樣本622反射，(4)部分的第一光束L3自第二反射表面620b反射，以及(5)傳送至光束出射區域628。第一光束接收區域626以及第一光束出射區域628各自可進一步裝設有用於準直此等光束的準直儀。光學單元620經設計，使得第一光束接收區域626對準第一光束發射器612。第一光束L3自第一光束發射器612發射，並接收於第一光束接收區域626中。第一光束出射區域628對準至第一光束接收器614，使得在第一光束L3離開光束出射區域628之後，第一光束接收器614接收第一光束L3。另外，第一光束發射器612發射波長範圍介於550nm至700nm之間(或為白色光)的第一光束L3。第一光束接收區域626或第一光束出射區域628可裝設有用以選擇光束L3的特定波長的濾波裝置。

光學單元620亦提供自第二光束發射器615所發射的第二光束L4之另一光路。第二光束L4之光路包括以下階段：(1)自第二光束發射器615進行接收，(2)照射於樣本622處並由所 述樣本622接收，以及(3)將第二光束L4自樣本622反射以接收於第二光束接收器616中。在實施例中，將光束L4直接自EHCD 610之第二光束發射器615發射至樣本622。在實施例中，發射兩個不同波長之光束，以便由兩波長來偵測信號。因此，可判定諸如飽和血紅蛋白含量的生理資料。可替代地，僅一光束發射器可用於發射僅一波長之光束，以偵測僅要求一波長的生理資料，或用於量測樣本之甜度及鹹度。此外，對於折射計應用，光束L3以及L4之光路的方向並不垂直於樣本固持器650的表面。

圖7為根據本申請之實施例的量測飽和血紅蛋白含量的流程圖。用於量測的方法包含以下步驟：(1)將兩個光束(具有第一波長的第一光束及具有第二波長的第二光束)自EHCD發射至至少一樣本(諸如，至少一手指)(S720)。(2)等待預定獲取時間以收集來自樣本的信號(S730)。(3)在第一光束以及第二光束穿透樣本或自樣本反射之後，由EHCD中之多個接收器自第一光束以及第二光束接收多個信號，其中在EHCD上執行量測(S740)。(4)將所接收信號的光強度與預定義信號比較(S750)。若所量測信號的強度大於預定義信號(S_measured>S_predefined)，則藉由使用公式SpO2=HbO2/(HbO2+Hb)計算飽和血紅蛋白含量(S760)。若強度小於預定義信號，則延長S730中的獲取時間並重複自S740至S750的步驟。詳言之，預定義信號S_predefined為閥值，用以確保所量測信號的強度S_measured並非僅為雜訊信號，而是自光束接收的信號。若所量測信號的強度小於預定義信號，則延長獲取時間以便獲取較好品質的信號。最後，將自步驟S760計算的結果(亦即，飽和血紅蛋白含量)輸出至EHCD的顯示裝置上 (S770)。亦可採用諸如藉由語音揚聲器的其他輸出裝置。可替代地，可在步驟S720之前進行步驟S730。

圖8為用於量測生理參數的攜帶型分析系統的方塊圖。根據上文的實施例，提供用於量測生理參數或樣本參數的攜帶型分析系統800。攜帶型分析系統800包含：用於接收資料的輸入裝置820(諸如，觸控面板、小鍵盤、麥克風等)；用於儲存資訊的記憶體單元860；用於輸出所計算的參數的輸出裝置830(諸如，顯示器、揚聲器等)；用於發射不同波長之光束的第一發射器840、第二發射器850；以及耦接至輸入裝置820、輸出裝置830、第一發射器840、第二發射器850以及儲存資訊的記憶體860以用於控制程式常式之執行的處理單元810。第一發射器840可為先前實施例之EHCD的顯示器。第二發射器850可為先前實施例之EHCD的近接感測器。儲存資訊的記憶體860包含多個程式常式。程式常式包含：(1)用於控制第一發射器840發射具有第一波長之第一光束的第一發射模組862；(2)用於控制第二發射器850朝向樣本發射具有第二波長之第二光束的第二發射模組864，(3)用於在預定持續時間中記錄由自樣本接收的第一光束以及第二光束導致的多個信號的記錄器866，以及(4)用於基於所記錄信號計算多個參數的計算器868。儲存資訊的記憶體可進一步包含用於校準的校準器870，以確保信號強度到達預定義信號閥值。儲存資訊的記憶體可為EHCD內部的記憶體裝置。

在實施例中，輸入裝置820可為先前實施例之EHCD的觸控面板或鍵盤。輸出裝置830可為先前實施例之EHCD的顯示裝置、語音揚聲器、振動器、閃爍器、印表機、傳輸器或其組合。 第一發射器840可為輸出裝置830的顯示器。然而，第一發射器840以及輸出裝置830亦可以是分離的。

在實施例中，攜帶型分析系統800量測飽和血紅蛋白含量，其中自樣本所接收的信號中之至少一者為反射光束信號。可替代地，攜帶型分析系統800量測飽和血紅蛋白含量，其中自樣本所接收的信號中之一者為穿透光束信號。攜帶型分析系統800量測包含飽和血紅蛋白值以及心搏率值的生理參數。

本申請進一步提供程式儲存媒體，其儲存用於執行量測多個生理參數的各種步驟的程式。所述程式執行包含以下步驟：(1)朝向樣本發射具有第一波長的第一光束以及具有第二波長的第二光束；(2)在預定持續時間中記錄由自樣本反射的第一光束以及第二光束導致的多個信號；(3)基於所記錄信號計算生理參數，以及(4)將所計算生理參數報告至輸出裝置。程式儲存媒體可安裝於EHCD內的儲存裝置中。當安裝於EHCD中的程式儲存媒體經調適用於先前實施例的光學單元時，所述程式儲存媒體可用於獲得生理資料。此處所提及的EHCD包含(例如)平板電腦、攜帶型電腦、可穿戴式裝置、手錶或智慧型手機。然而，本申請並不限於此情況。程式儲存媒體可安裝於其他計算裝置中以用於獲得資料。

熟習此項技術者將顯而易見，在不脫離本申請之範疇或精神的情況下，可對所揭露實施例的結構作出各種修改及變化。鑒於前述內容，本申請意在涵蓋本申請的修改及變化，只要所述修改及變化屬於以下申請專利範圍及其等效物的範疇內。

300‧‧‧圓柱形形狀光學單元

302‧‧‧第一光束接收區域

303‧‧‧第二光束接收區域

304‧‧‧圓錐形形狀透鏡組件

304b‧‧‧第二反射表面/第二反射點

306‧‧‧圓柱形形狀樣本固持器

308‧‧‧第一光束出射區域

309‧‧‧第二光束出射區域

400‧‧‧攜帶型分析裝置

410‧‧‧外部手持式計算裝置(EHCD)

412‧‧‧第一光束發射器

414‧‧‧第一光束接收器

416‧‧‧第二光束發射器

418‧‧‧適配裝置

420‧‧‧第二光束接收器

430‧‧‧第一部位

432‧‧‧第二部位

L1‧‧‧光束

L2‧‧‧另一光束

Claims (22)

1. 一種攜帶型分析裝置，其包括：一光學單元，其包括：一第一光束接收區域；一樣本固持器，其用於固持樣本；一第一光束出射區域；以及一透鏡組件，其具有一第一反射表面以及一第二反射表面，其中所述第一反射表面用以將在所述第一光束接收區域中接收的一第一光束的一光路重新導向至所述第二反射表面，且所述第二反射表面用以將所述第一光束重新導向至所述第一光束出射區域，且所述樣本固持器位於所述第一光束的所述光路上；以及一適配裝置，其具有用於固持一外部手持式計算裝置的一第一部位，以及用於將所述光學單元定位至所述外部手持式計算裝置使得所述光學單元與所述外部手持式計算裝置對準的一第二部位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所述第二部位將所述光學單元定位至所述外部手持式計算裝置，使得所述外部手持式計算裝置的一第一光束發射器與所述第一光束接收區域對準，且一第一光束出射區域與所述外部手持式計算裝置的一第一光束接收器對準。
3. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所述光學單元更包括：至少一準直儀，其位於所述第一光束的所述光路上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中自所述外部手持式計算裝置的所述第一光束發射器發射所述第一光束。
5. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所述光學單元更包括：一第二光束接收區域，用以接收一第二光束；以及一第二光束出射區域，其中所述第二光束自樣本固持器被重新導向至所述第二光束出射區域，且所述樣本固持器位於所述第二光束的一光路上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之攜帶型分析裝置，其中自所述外部手持式計算裝置的一第二光束發射器發射所述第二光束。
7. 如申請專利範圍第5項所述之攜帶型分析裝置，其中所述光學單元更包括：至少一準直儀，其位於所述第二光束的所述光路上。
8. 如申請專利範圍第5項所述之攜帶型分析裝置，其中來自所述外部手持式計算裝置的所述第一光束的一波長範圍介於約550nm至約700nm之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之攜帶型分析裝置，其中來自所述外部手持式計算裝置的所述第二光束的一波長範圍介於約800nm至約1000nm之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中第一反射表面以及第二反射表面中之至少一者包括一穿透反射性表面、一反射性表面或其組合。
11. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所 述攜帶型分析裝置為用於分析樣本的甜度以及鹹度中之至少一者的一折射計。
12. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所述攜帶型分析裝置為用於分析飽和血紅蛋白以及心搏率中之至少一者的一血氧定量計。
13. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所述樣本固持器的形狀為圓柱形、矩形、鐘形、圓錐形、立方形、角錐形或多邊形。
14. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所述樣本固持器耦接至所述第一反射表面以及所述第二反射表面中之至少一者。
15. 如申請專利範圍第1項所述之攜帶型分析裝置，其中所述外部手持式計算裝置包括一平板電腦、一攜帶型電腦、一可穿戴式裝置、一手錶或一智慧型手機。
16. 一種用於量測生理參數的攜帶型分析系統，其包括：一輸入裝置，其用於接收資料；一第一發射器；一第二發射器；一記憶體，儲存包括多個程式常式的資訊，所述記憶體包括：一第一發射模組，用於控制所述第一發射器發射具有一第一波長的一第一光束；以及一第二發射模組，用於控制所述第二發射器朝向樣本發射具有一第二波長的一第二光束；一記錄器，用於在一預定持續時間中記錄由自所述樣 本接收的所述第一光束以及所述第二光束導致的多個信號；以及一計算器，用於基於所述所記錄信號計算多個生理參數；以及一輸出裝置，用於顯示所述所計算生理參數；以及一處理單元，耦接至所述輸入裝置、所述輸出裝置以及所述記憶體，用於控制所述程式常式的執行。
17. 如申請專利範圍第16項所述之用於量測生理參數的攜帶型分析系統，其中所述輸出裝置包括一顯示裝置、一語音揚聲器、一振動器、一閃爍器、一印表機、一傳輸器或其組合。
18. 如申請專利範圍第16項所述之用於量測生理參數的攜帶型分析系統，其中所述攜帶型分析系統量測飽和血紅蛋白含量，且自所述樣本所接收的所述信號中之一者為一反射光束信號。
19. 如申請專利範圍第16項所述之用於量測生理參數的攜帶型分析系統，其中所述攜帶型分析系統量測飽和血紅蛋白含量，且自所述樣本所接收的所述信號中之一者為一穿透光束信號。
20. 如申請專利範圍第16項所述之用於量測生理參數的攜帶型分析系統，其中儲存資訊的所述記憶體更包括用於校準的一校準器，以確保所述信號的強度到達一預定義信號閥值。
21. 如申請專利範圍第16項所述之用於量測生理參數的攜帶型分析系統，其中所述攜帶型分析系統量測飽和血紅蛋白含量，且所述生理參數包括飽和血紅蛋白值以及心搏率值中之至少一者。
22. 一種用於量測飽和血紅蛋白含量的方法，其包括以下步 驟：(a)自外部手持式計算裝置將一第一波長的一第一光束以及一第二波長的一第二光束照射至一樣本；(b)建立獲取時間以自所述樣本收集信號；(c)藉由所述外部手持式計算裝置中的多個接收器自穿透所述樣本或自所述樣本反射的所述第一光束以及所述第二光束接收多個信號，其中在所述外部手持式計算裝置上執行量測；(d)將所述每一個所接收信號的強度與預定義信號進行比較；若所述所接收信號的所述強度大於所述預定義信號，則藉由使用公式SpO2=HbO2/(HbO2+Hb)計算飽和血紅蛋白含量；若所述所接收信號的所述強度小於所述預定義信號，則延長步驟(b)中的所述獲取時間並重複步驟(c)至(d)；以及(e)將飽和血紅蛋白的所述含量輸出至所述外部手持式計算裝置的一螢幕上。