TWI566742B - 分析處理裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種分析處理裝置，特別是有關於一種生理信號的分析處理裝置。
隨著科技的進步，許多醫療裝置除了可提供原本的醫療功能外，亦具有遠端監測的功能。再者，許多可攜式的監測裝置，如穿戴式監測裝置，也逐漸出現在市場中。然而，人體的生理現象屬非穩態非線性的信號，若利用習知方式分析處理生理信號，很有可能讓後端的醫療人員做出錯誤的判斷。
本發明提供一種分析處理裝置，處理一第一生理信號，用以產生一分析結果，並包括一感測單元、一拆解單元、一比較單元以及一重組單元。感測單元偵測第一生理信號，用以產生一感測信號。拆解單元拆解感測信號，用以產生複數內生特徵信號。比較單元將內生特徵信號分別與一參考信號進行比較，用以產生複數比較結果。重組單元根據比較結果，將內生特徵信號劃分成一第一群組以及一第二群組，並根據第一群組裡的內生特徵信號產生分析結果。
本發明更提供一種分析方法，用以分析一生理信號，並產生一分析結果。本發明的分析方法包括：偵測第一生理信號，用以產生一感測信號；拆解感測信號，用以產生複數
內生特徵信號；比較內生特徵信號與一參考信號，用以產生複數比較結果；以及根據比較結果，將內生特徵信號劃分成一第一群組以及一第二群組，並根據第一群組裡的內生特徵信號產生分析結果。
為讓本發明之特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
110‧‧‧人體
120、200、400‧‧‧分析處理裝置
130‧‧‧顯示裝置
SP1、SP2‧‧‧生理信號
SE‧‧‧外部信號
SA‧‧‧分析結果
210、410‧‧‧感測單元
220、420‧‧‧拆解單元
230、430‧‧‧比較單元
240、440‧‧‧重組單元
SD‧‧‧感測信號
SR‧‧‧參考信號
SC1~SC8‧‧‧比較結果
SS‧‧‧設定值
221~228‧‧‧內生特徵信號
S511~S514‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之分析處理裝置的應用示意圖。
第2圖為本發明之分析處理裝置之一可能實施例。
第3A圖為感測信號與內生特徵信號之間的關係示意圖。
第3B圖為參考信號的一可能示意圖。
第4圖為本發明之分析處理裝置之另一可能實施例。
第5圖為本發明之分析方法的一可能流程示意圖。
第1圖係為本發明之分析處理裝置的應用示意圖。如圖所示，分析處理裝置120根據人體110的一生理信號SP1以及一外部信號SE產生一分析結果SA。後端的使用者(如醫療人員)根據分析結果SA便可判斷得知人體110的生理狀態。在一可能實施例中，分析結果SA係以畫面或數據方式呈現在一顯示裝置130中。後端的使用者根據顯示裝置130所呈現的影像，進行分析。
本發明並不限定生理信號SP1的種類。只要是從人體110上所量測到的信號，均可做為生理信號SP1。舉例而言，
生理信號SP1係為脈膊、血壓、心跳…等。另外，本發明亦不限定外部信號SE的種類。在一可能實施例中，外部信號SE係為人體110的另一生理信號SP2。舉例而言，若生理信號SP1係為人體的血壓狀態時，由於人體的呼吸會影響血壓的量測，故在本實施例中，外部信號SE係為人體的呼吸信號。在另一可能實施例中，若生理信號SP1係為人體的脈膊狀態時，在進行較劇烈的運作後，人體的脈膊狀態會受到影響，故在此例中，外部信號SE與人體的晃動量有關。
在本實施例中，由於生理信號SP1會受到外部信號SE的影響，故分析處理裝置120藉由偵測外部信號SE，便可從生理信號SP1中，刪除被外部信號SE影響的成分因素。在一可能實施例中，分析處理裝置120將生理信號SP1分解成複數內生特徵成分，再將內生特徵成分與外部信號SE進行比較，用以找出受到外部信號SE影響的成分，再重組沒有受到影響的成分，用以產生一乾淨的分析結果。由於分析結果已沒有影響成分，故後端使用者可做出較正確的判斷。
第2圖為本發明之分析處理裝置之一可能實施例。如圖所示，分析處理裝置200包括一感測單元210、一拆解單元220、一比較單元230以及一重組單元240。感測單元210分別偵測生理信號SP1與外部信號SE，用以產生一感測信號SD與一參考信號SR。
本發明並不限定感測單元210的種類。只要能偵測人體的生理狀態的感測元件，均可應用在感測單元210中。在一可能實施例中，感測單元210具有至少一壓力感測器(force
sensor)、一壓電式感測器(piezoelectric sensor)、一加速器(accelerator)、一穿載式感測器(wearable sensor)、一光感測器(photoplethysmo-sensor)及一可撓性感測器(flexible sensor)。
在另一可能實施中，感測單元210具有兩感測元件，分別偵測生理信號SP1與外部信號SE，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，生理信號SP1與外部信號SE係由同一感測元件所偵測。
拆解單元220拆解感測信號SD，用以產生內生特徵信號(intrinsic characteristic signal)221~228。第3A圖為感測信號SD與內生特徵信號221~228之間的關係。拆解單元220根據感測信號SD，拆解出內生特徵信號221~228，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，拆解單元220可能拆解出其它數量的內生特徵信號。
在一可能實施例中，直接將內生特徵信號221~228疊加在一起後，便可得到感測信號SD。因此，拆解單元220係以零失真方式拆解感測信號SD。本發明並不限定拆解單元220如何拆解感測信號SD。在一可能實施例中，拆解單元220係利用一經驗模態分解(Empirical Mode Decomposition；EMD)，將感測信號SD從高頻至低頻依序拆解出來。
比較單元230將內生特徵信號221~228分別與參考信號SR進行比較，用以產生比較結果SC1~SC8。在一可能實施例中，比較結果SC1~SC8分別表示內生特徵信號221~228與參考信號SR的相似度。第3B圖為參考信號SR的一可能示意圖。在本實施例中，參考信號SR係為一生理信號，如呼吸信號。由第3A
與3B圖可知，參考信號SR與內生特徵信號226最為相似。因此，比較單元230所產生的比較結果SC6的數值最大，為0.95。
本發明並不限定比較單元230接收及輸出信號的方式。在一可能實施例中，比較單元230係以串列或並列方式接收內生特徵信號221~228，並以串列或並列方式輸出比較結果SC1~SC8。在另一可能實施例中，比較單元230接收信號的方式不同於輸出信號的方式。舉例而言，比較單元230係以串列或並列方式接收內生特徵信號221~228，並以並列或串列方式輸出比較結果SC1~SC8。
重組單元240根據比較結果SC1~SC8，將內生特徵信號221~228劃分成一第一群組以及一第二群組。在一可能實施例中，藉由比較結果SC1~SC8便可得知內生特徵信號221~228與參考信號SR之間的相似度。因此，重組單元240將相似度小於一預設值的內生特徵信號歸類成一第一群組，並將相似度大於預設值的內生特徵信號歸類成一第二群組。在一可能實施例中，重組單元240將內生特徵信號221~225及227~228歸類成第一群組，並將內生特徵信號226歸類成第二群組。
由於第一群組裡的內生特徵信號221~225及227~228與參考信號SR之間的相似度較低，表示內生特徵信號221~225及227~228並非干擾成分，因此，重組單元240根據第一群組裡的內生特徵信號221~225及227~228，產生一分析結果SA。在一可能實施例中，重組單元240係直接將內生特徵信號221~225及227~228之一者作為分析結果SA。在另一可能實施例中，重組單元240係重組內生特徵信號221~225及227~228，用
以產生分析結果SA。本發明並不限定重組單元240接收比較結果SC1~SC8的方式。在一可能實施例中，重組單元240係以串列或並列方式，接收比較結果SC1~SC8。
第4圖為本發明之分析處理裝置的另一可能實施例。第4圖相似第2圖，不同之處在於，第4圖的重組單元440係根據一設定值SS，強化內生特徵信號221~225及227~228，用以產生複數增強信號，再根據該等增強信號產生分析結果SA。由於第4圖中的感測單元410、拆解單元420以及比較單元430的特性與第2圖中的感測單元210、拆解單元220以及比較單元230的特性相同，故不再贅述。
如圖所示，設定值SS具有複數加強成分，重組單元440根據該等加強成分，加強比較結果SC1~SC8。在本實施例中，重組單元440將內生特徵信號221~228與參考信號SR之間的相似度441轉換成一重組矩陣442，再將重組矩陣442與設定值SS相乘，再根據相乘後的結果，產生分析結果SA。
在一可能實施例中，設定值SS的多個加強成分裡的某一加強成分係不同或相同於另一加強成分。本發明並不限定重組單元440接收比較結果SC1~SC8與設定值SS的方式。在一可能實施例中，重組單元440係以串列或並列方式，接收比較結果SC1~SC8。在另一可能實施例中，當設定值SS具有複數加強成分時，重組單元440可能以串列或並列方式接收複數加強成分。在其它實施例中，設定值SS係為單一加強值，重組單元440將第一群組裡的內生特徵信號均乘上該加強值，用以進行相同程度的增強。
第5圖為本發明之分析方法的一可能流程圖。本發明的分析方法係用以分析一患者的生理信號，並產生一分析結果。使用者可根據分析結果，判斷患者的生理狀態。首先，偵測患者的一生理信號，用以產生一感測信號(步驟S511)。本發明並不限定如何量測生理信號。不同的生理信號需利用不同的感測元件進行偵測。在一可能實施例中，可利用一壓力感測器、一壓電式感測器、一加速器、一穿載式感測器、一光感測器或是一可撓性感測器進行量測。
接著，拆解感測信號，用以產生複數內生特徵信號(步驟S512)。本發明並不限定如何拆解感測信號。在一可能實施例中，可利用一經驗模態分解，處理感測信號。在另一可能實施例中，重疊所有內生特徵信號後，便可重新得到感測信號。
將所有內生特徵信號與一參考信號進行比較，用以產生複數比較結果(步驟S513)。在本實施例中，步驟S513係一一地比較所有內生特徵信號與參考信號，並產生比較結果。在一可能實施例中，比較結果係表示內生特徵信號與參考信號之間的相似度。在其它實施例中，參考信號亦為一生理信號，並由同一患者身上所量測得到的。在一些實施例中，參考信號係為影響步驟S511所量測到的生理信號的因素，如患者的晃動量。因此，在其它實施例中，步驟S511更偵測一現象，用以產生參考信號，其中，步驟S511所量測到的生理信號或是感測信號是受到該現象的影響。
根據該等比較結果，將所有內生特徵信號劃分成
一第一群組以及一第二群組，並根據第一群組裡的內生特徵信號產生一分析結果(步驟S514)。在本實施例中，第一及第二群組均具有至少一內生特徵信號。本發明並不限定如何劃分內生特徵信號。在一可能實施例中，步驟S514係根據內生特徵信號與參考信號之間的相似度，將內生特徵信號歸類在第一或第二群組。
舉例而言，當內生特徵信號中之一第一內生特徵信號與參考信號的相似度大於一預設值時，第一內生特徵信號便被劃分於第二群組中。當內生特徵信號中之一第二內生特徵信號與參考信號的相似度小於預設值時，第二內生特徵信號便被劃分於第一群組中。
在另一可能實施例中，步驟S514係根據一設定值，將至少一內生特徵信號劃分於第二群組中。在其它實施例中，步驟S514係根據一設定值，強化第一群組裡的內生特徵信號，用以產生複數增強信號，再根據增強信號產生分析結果。因此，可達到特徵波形強化的目的。在一可能實施例中，設定值具有複數加強成分，每一加強成分對應第一群組裡的一內生特徵信號。在另一可能實施例中，加強成分中之一第一成分不同於加強成分中之一第二成分。因此，第一群組裡的一內生特徵信號的強化程度相同或不同於第一群組裡的另一內生特徵信號的強化程度。
另外，本發明並不限定步驟S514如何產生分析結果。在一可能實施例中，步驟S514係重組第一群組裡的內生特徵信號。在另一可能實施中，步驟S514係根據設定值，將第一
群組裡的一內生特徵信號作為分析結果。再者，由於步驟S514所產生的分析結果與第二群組裡的內生特徵信號無關，故可消除干擾成分。
由於人體的生理狀態通常為非穩態非線性狀態，故可藉由在偵測人體的生理信號時，一併偵測影響人體生理狀態的因素(如呼吸或晃動)，再從人體的生理信號中去除影響因素，用以得到一較正常的分析結果，進而輔助長時間生理監測的功能。
除非另作定義，在此所有詞彙(包含技術與科學詞彙)均屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解。此外，除非明白表示，詞彙於一般字典中之定義應解釋為與其相關技術領域之文章中意義一致，而不應解釋為理想狀態或過分正式之語態。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧分析處理裝置
SP1、SP2‧‧‧生理信號
SE‧‧‧外部信號
SA‧‧‧分析結果
210‧‧‧感測單元
220‧‧‧拆解單元
230‧‧‧比較單元
240‧‧‧重組單元
SD‧‧‧感測信號
SR‧‧‧參考信號
221~228‧‧‧內生特徵信號
SC1~SC8‧‧‧比較結果
Claims (8)
- 一種分析處理裝置，處理一第一生理信號，用以產生一分析結果，並包括：一感測單元，偵測該第一生理信號，用以產生一感測信號；一拆解單元，耦接該感測單元，並依據該感測信號的頻率拆解該感測信號，用以產生複數內生特徵信號；一比較單元，耦接該拆解單元，並將該等內生特徵信號分別與一參考信號進行比較，用以產生複數比較結果；以及一重組單元，耦接該比較單元，用以根據該等比較結果，將該等內生特徵信號劃分成一第一群組以及一第二群組，並根據該第一群組裡的內生特徵信號產生該分析結果，其中該等比較結果係表示該等內生特徵信號與該參考信號的相似度，當該等內生特徵信號中之一第一內生特徵信號與該參考信號的相似度大於一預設值時，該重組單元將該第一內生特徵信號歸屬於該第二群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之分析處理裝置，其中該參考信號係為一第二生理信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之分析處理裝置，其中該重組單元根據一設定值，加強該第一群組裡的內生特徵信號，用以產生複數增強信號，再根據該等增強信號產生該分析結果。
- 如申請專利範圍第3項所述之分析處理裝置，其中該設定值具有複數加強成分，每一加強成分對應該第一群組裡的一內生特徵信號，該等加強成分中之一第一成分不同於該等 加強成分中之一第二成分。
- 如申請專利範圍第1項所述之分析處理裝置，其中該拆解單元係利用一經驗模態分解，處理該感測信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之分析處理裝置，其中重疊該等內生特徵信號後，可得到該感測信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之分析處理裝置，其中該感測單元偵測一現象，用以產生該參考信號，該感測信號受到該現象的影響。
- 如申請專利範圍第1項所述之分析處理裝置，其中該感測單元係為一壓力感測器、一壓電式感測器、一加速器、一穿載式感測器、一光感測器或是一可撓性感測器。
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| TW201630565A TW201630565A (zh) | 2016-09-01 |
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| TW104106172A TWI566742B (zh) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | 分析處理裝置 |
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