TWI555503B - 生理量測裝置及系統 - Google Patents
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Description
本揭露係關於一種生理量測裝置及系統。
現今具有電子式共振壓脈帶及聽診器之血壓量測裝置被廣泛應用在量測動脈(artery)之收縮壓(systolic blood)與舒張壓(diastolic blood)。使用時,壓脈帶需要被充氣(inflated)與放氣(deflated),以間接地量測非連續性之血壓。然而,當量測連續性之血壓時,需要讓壓脈帶正確地被設置,並且必須重複地被充氣與放氣,需搭配充放氣裝置,故裝置體積大且量測時間長,不便於使用者隨身攜帶。因此,具有壓脈帶之血壓量測裝置之實用性將明顯地降低效用。
本揭露之一實施例提供一種生理量測裝置,包含至少二個發光單元及檢測單元。前述的二個發光單元分別提供第一輻射光及一第二輻射光照射至一身體部位之第一受測位置及第二受測位置,然後分別被所述身體部位之第一受測位置及第二受測位置反射出第一反射光及第二反射光,並由上述檢測單元接收前述之第一反射光及第二反射光並轉換輸出第一感測訊號及一
第二感測訊號。
本揭露之一實施例提供一種生理量測系統,包含生理量測裝置及訊號處理裝置,其中生理量測裝置耦接至訊號處理裝置以進行資訊交換。前述的生理量測裝置整合了至少二個發光單元及檢測單元,其中前述的二個發光單元分別提供第一輻射光及一第二輻射光照射至一身體部位之第一受測位置及第二受測位置,然後分別被所述身體部位之第一受測位置及第二受測位置反射出第一反射光及第二反射光,並由上述檢測單元接收前述之第一反射光及第二反射光並轉換輸出第一感測訊號及第二感測訊號。訊號處理裝置,接收生理量測裝置所輸出之第一感測訊號及第二感測訊號。
為讓本發明內容能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧生理量測系統
100‧‧‧生理量測裝置
130‧‧‧第一發光單元
131‧‧‧第一輻射光
133‧‧‧第一反射光
150‧‧‧第二發光單元
151‧‧‧第二輻射光
153‧‧‧第二反射光
170‧‧‧檢測單元
190‧‧‧感測訊號處理電路
191‧‧‧第一訊號前置處理電路
193‧‧‧第二訊號前置處理電路
195‧‧‧數位取樣電路
200‧‧‧訊號處理裝置
RS1‧‧‧第一感測訊號
RS2‧‧‧第二感測訊號
PS1‧‧‧第一前處理訊號
PS2‧‧‧第二前處理訊號
DS1‧‧‧第一脈衝波訊號
DS2‧‧‧第二脈衝波訊號
PP1‧‧‧第一脈衝波峰
PP2‧‧‧第二脈衝波峰
△T‧‧‧第一脈衝波峰與第二脈衝波峰間之時間間隔
P1‧‧‧第一受測位置
P2‧‧‧第二受測位置
D‧‧‧第一受測位置P1相距於第二受測位置P2之距離
L‧‧‧肢體部位
第1圖繪示本揭露一實施例之一生理量測裝置示意圖。
第2圖繪示本揭露一實施例之一種生理量測系統之示意圖。
第3圖繪示本揭露一實施例之一生理量測裝置接收一第一反射光及一第二反射光後,經轉換而個別對應輸出之一第一脈衝波訊號及一第二脈衝波訊號。
第4圖繪示本揭露一實施例之一生理量測系統之系統電路架構之示意圖。
第5圖繪示本揭露一實施例之藉由一生理量測系統之執行血壓量測之流程示意圖。
請參照第1圖,其繪示使用本揭露一實施例之生理量測裝置100示意圖。如圖1所示,該生理量測裝置100包含第一發光單元130、第二發光單元150及檢測單元170,其中第一發光單元及第二發光單元可為半導體發光源,例如發光二極體或半導體雷射等等,但本發明不以此為限。
第2圖繪示本揭露一實施例之生理量測系統10之示意圖。如第2圖所示,該生理量測系統包含訊號處理裝置200及生理量測裝置100,其中訊號處理裝置200耦接至生理量測裝置100以進行資訊交換,所述進行資訊交換之耦接之方式可以是無線通訊之方式或是訊號線連接之方式。請參照第1圖及第2圖之實施例,第一發光單元130及第二發光單元150分別提供第一輻射光131及第二輻射光151至使用者之一手指部位L(肢體部位)之第一受測位置P1及第二受測位置P2,其中第一輻射光131經該第一受測位置P1之血脈30反射第一反射光133回至檢測單元170,同樣地,第二輻射光151經該第二受測位置P2之血脈30反射第二反射光153回至檢測單元170,第一受測位置P1與第二受測位置P2相距一距離D。須說明的是,本揭露之生理量測系統並不限用於手指部位的感測,亦可用於量測使用者任一身體部位,例如為手腕、上手臂、下手臂等等。
在本實施例中,檢測單元170可為光電二極體(Photodiode),但本發明不以此為限。請參見第1圖,在本實施例中,生理量測裝置100中之第一發光單元130、第二發光單元150及檢測單元170可為一個整合元件,即為整合發光二極體及光電二極體之封裝元件,但本發明不以此為限。
請參照第3圖及第4圖之實施例。第3圖繪示本揭露一實施例之生理量測裝置100接收第一反射光133及第二反射光153後,經轉換而個別對應輸出之第一脈衝波訊號DS1及第二脈衝波訊號DS2。在本實施例,第一脈衝波訊號RS1及第二脈衝波訊號RS2為經過訊號處理之輸出訊號,例如經過濾波或訊號放大等訊號處理電路後之輸出訊號。
第4圖繪示本揭露一實施例之生理量測系統10之系統電路架構之示意圖,生理量測裝置100更包含一感測訊號處理電路190,檢測單元170分別接收第一反射光133及第二反射光153後轉換光訊號為電訊號輸出為第一感測訊號RS1及第二感測訊號RS2。在本實施例,第一感測信號RS1及第二感測訊號RS2會先經過第一訊號前置處理電路191及第一訊號前置處理電路193後分別輸出為第一前處理訊號PS1及第二前處理訊號PS2,其中第一訊號前置處理電路191及/或第二訊號前置處理電路193可包含前置濾波電路、前極放大電路、帶通濾波(0.8-4Hz)電路或後極放大電路。第一前處理訊號PS1及第二前處理訊號PS2可經數位取樣電路195後輸出如第3圖所示之第一脈衝波訊號DS1及第二脈衝波訊號
DS2至訊號處理裝置200。
根據本揭露之一實施範例,感測系統可被應用於量測血管之壓力,例如動脈之收縮壓與舒張壓,但本發明不限於此。由於血流於受測部位血管中到達第一受測位置P1及第二受測位置P2之時間點不同,因此第一脈衝波訊號DS1中之脈衝波產生時間與第二脈衝波訊號DS2中之脈衝波產生時間會有所不同。請參照第3圖,第一脈衝波訊號DS1之一第一脈衝波峰PP1與第二脈衝波訊號DS2之一第二脈衝波峰PP2之間具有一時間間隔△T,則血流之脈波速度(Pulse Wave Velocity,PWV)可由兩受測位置間之距離D及量測血流行經至兩受測位置之時間間隔△T而得,如下面之公式所示:PWV=D/△T
承上所述,在求得血流之脈衝波速度(PWV),由以下所示之血壓(BP)與脈衝波速度(PWV)相關性計算公式,可進一步得出受測身體部位之血壓,血壓(BP)與脈衝波速度(PWV)相關性計算公式如下式:BP Sys =a 1×PWV+b 1 BP Dio =a 2×PWV+b 2
其中,BPsys與BPDia分別代表血壓參數之收縮壓與舒張壓,脈衝波速度(PWV)可以利用公式PWV=D/△T來算出,參數a1、a2、b1與b2係利用非線性耦合(non-linear fitting)方式取得。
因此,第5圖繪示本揭露一實施例之藉由生理量測系統10之執行血壓量測之之流程示意圖。如第5圖所示,於步驟S501,藉由一第一控制器(未繪示)用以控制生理量測裝置100之第一發光單元130及第二發光單元150以一時間間隔分別發出第一輻射光131及第二輻射光151,使第一輻射光131及第二輻射光151分別輻射至使用者之一身體部位之第一受測位置P1及第二受測位置P2。在一實施例中,請參見第2圖,前述第一控制器可例如為訊號處理裝置200,但本發明不限於此。
於步驟S502,藉由一第二控制器(未繪示)用以調變時間間隔使生理量測裝置100之檢測單元170不斷接收經第一受測部位P1及第二受測位置P2反射之第一反射光133及第二反射光153,其中第一反射光133及第二反射光153由檢測單元170接收後分別經生理量測裝置100轉換輸出為第一脈衝波訊號RS1及第二脈衝波訊號RS2。在一實施例中,請參見第2圖,前述第二控制器可例如為訊號處理裝置200,但本發明不限於此。
於步驟S503,藉由訊號處理裝置200接收第一脈衝波訊號RS1及第二脈衝波訊號RS2,並對第一脈衝波訊號RS1與第二脈衝波訊號RS2進行波峰偵測,並計算出第一脈衝波訊號RS1與第二脈衝波訊號RS2之兩脈衝波峰間之時間間隔△T。
於步驟S504,再由步驟S503所得出之脈衝波峰時間間隔△T,藉由前述之公式計算出血流之脈波速度,進而於步驟S505計算出受測身體部位之血壓(收縮壓/舒張壓)。
在一實施例中,生理量測裝置100中之第一發光單元130及第二發光單元150可分別發出不同波長之輻射光,例如第一輻射光131之發光波長可為660nm,第二輻射光151之發光波長可為900nm,但本發明不以此為限。
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,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍以申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧生理量測裝置
130‧‧‧第一發光單元
131‧‧‧第一輻射光
133‧‧‧第一反射光
150‧‧‧第二發光單元
151‧‧‧第二輻射光
153‧‧‧第二反射光
170‧‧‧檢測單元
L‧‧‧肢體部位
P1‧‧‧第一受測位置
P2‧‧‧第二受測位置
Claims (13)
- 一種生理量測裝置,包含:至少二個發光單元,用以分別提供一第一輻射光及一第二輻射光,其中一個該發光單元經配置使該第一輻射光照射至一身體部位之一第一受測位置,另一個該發光單元經配置使該第二輻射光照射至該身體部位之一第二受測位置;以及一檢測單元,用以接收一第一反射光及一第二反射光以分別產生一第一感測訊號及一第二感測訊號,其中該第一輻射光經該身體部位之該第一受測位置反射出該第一反射光,該第二輻射光經該身體部位之該第二受測位置反射出該第二反射光;其中,該第一感測訊號及該第二感測訊號分別為一第一脈衝波訊號及一第二脈衝波訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之生理量測裝置,其中該第一輻射光及該第二輻射光之波長不同。
- 如申請專利範圍第1項所述之生理量測裝置,其中該第一輻射光之波長為660nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之生理量測裝置,其中該第二輻射光之波長為900nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之生理量測裝置,更包含一控制器,用以使該二個發光單元以一時間間隔分別發出該第一輻射光及該第二輻射光。
- 如申請專利範圍第1項所述之生理量測裝置,更包含一控制器,用以調變一時間間隔以使該檢測單元不斷接收該第一反射光及該第二反射光。
- 如申請專利範圍第1項所述之生理量測裝置,更包含一感測訊號處理電路,用以接收該第一感測訊號及該第二感測訊號,該感測訊號處理電路並用以處理該第一感測訊號及該第二感測訊號以輸出該第一脈衝波訊號及該第二脈衝波訊號。
- 如申請專利範圍第7項所述之生理量測裝置,其中感測訊號處理電路包含一濾波電路及一放大電路。
- 如申請專利範圍第8項所述之生理量測裝置,其中該濾波電路為一帶通濾波電路,該帶通濾波電路之帶通濾波頻帶介於0.8Hz與4Hz之間。
- 一種生理量測系統,包含:一生理量測裝置,該生理量測裝置包含至少二個發光單元,用以分別提供一第一輻射光及一第二輻射光,其中一個該發光單元經配置使該第一輻射光照射至一身體部位之一第一受測位置,另一個該發光單元經配置使該第二輻射光照射至該身體部位之一第二受測位置; 一檢測單元,用以接收一第一反射光及一第二反射光以分別產生一第一感測訊號及一第二感測訊號,其中該第一輻射光經該身體部位之該第一受測位置反射出該第一反射光,該第二輻射光經該身體部位之該第二受測位置反射出該第二反射光;以及一訊號處理裝置,其中該訊號處理裝置接收該生理量測裝置輸出之該第一感測訊號及該第二感測訊號;其中,該第一感測訊號及該第二感測訊號分別為一第一脈衝波訊號及一第二脈衝波訊號。
- 如申請專利範圍第10項所述之生理量測系統,其中該訊號處理裝置對該第一脈衝波訊號與該第二脈衝波訊號進行波峰偵測,以計算出該第一脈衝波訊號之一第一脈衝波峰與該第二脈衝波訊號之一第二脈衝波峰之時間間隔。
- 如申請專利範圍第11項所述之生理量測系統,其中該訊號處理裝置藉由偵測該時間間隔,以計算出該身體部位之一血脈之收縮壓及舒張壓。
- 如申請專利範圍第10項所述之生理量測系統,其中該訊號處理裝置以一無線通訊之方式接收該第一感測訊號及該第二感測訊號。
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US20170150894A1 (en) | 2017-06-01 |
TW201717843A (zh) | 2017-06-01 |
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