TWI568409B

TWI568409B - 整合於自行車使用之生理參數的量測與分析設備

Info

Publication number: TWI568409B
Application number: TW103114619A
Authority: TW
Inventors: 劉建昇
Original assignee: 立創生醫科技股份有限公司
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2017-02-01
Also published as: TW201540257A

Description

整合於自行車使用之生理參數的量測與分析設備

本發明係指一種應用於生理參數的量測與分析設備，尤指一種整合於自行車使用以即時顯示及訊號傳輸之量測與分析生理參數的整合設備。

慢性非傳染性疾病(Chronic noncommuicable diseases,NCDs)為公共衛生及預防醫學的重要議題，隨著經濟化及全球化的步伐，NCDs已變成國家的健康負擔，而NCDs的防治，則可透過積極對生活型態的管理而的到效果，根據聯合國估計，目前全球8億6千萬人有慢性病，75-85%的醫療花費與慢性疾病相關。

為了有效降低慢性非傳染性疾病的發生，近年來越來越多人選擇透過飲食的管控以及規律的運動來增進自身免疫能力，其中，規律的運動不但可以有效促進體內的新陳代謝，更可維持身體機能以隨時應付外界環境的突然變化。

近年由於環保風氣的崛起，自行車再度成為都市內為了降低溫室氣體排放及減少交通阻塞之重要大眾交通工具，一般人在享受自行車的使用所帶來的便捷以及對於周遭環境保護的同時，也利用騎乘過程來進行休閒與運動。

在利用自行車從事休閒及運動的過程中，透過生理訊號的量測可以有效幫助使用者隨時掌握個人的健康狀態，目前常見的記錄方式為經由一固定於胸腔外之彈性帶，一方面紀錄呼吸次數，二方面紀錄心跳頻率，同時透過定位系統與運動軌跡紀錄技術，以瞭解運動過程中熱量的消耗以及生理參數的變化情形。此量測記錄方式在應用上的最大困擾，在於特定族群(例如女性)在使用時所存在的生理限制而造成不便，進而影響量測結果，此外，此紀錄方式僅能提供即時量測結果，而無法進一步同時提供分析量化的資訊，例如在使用者生理狀況不佳時提醒注意並降低運動強度以避免意外發生等，於實際使用上存在著改善的空間。

因此，如何提出一種簡易、方便使用且可不因性別差異影響量測方式，同時結合訊號分析量化技術能夠提供使用者即時狀態回饋的裝置，遂成為本領域技術人員之重要課題。

有鑑於上述先前技術之問題，本發明提供一種整合於自行車使用以即時顯示及訊號傳輸之生理參數的量測與分析設備，讓使用者在不需額外穿戴任何量測裝置的情況下，更為簡單輕易的量測到相關生理訊號，同時整合分析演算法則後，以量化得到相關的即時生理參數。

依據本發明之主要發明目的，在於建構一種整合於自行車使用之生理參數的量測與分析設備，包括：量測裝置以及嵌入式裝置，其中，量測裝置包括生理訊號感測單元，嵌入式裝置則包括生理訊號量測單元、生理訊號分析單元、資訊顯示單元、資料儲存單元、訊號傳輸單元以及電源供給單元；生理訊號感測單元，係利用各種生理訊號感測器，結合相關類比電路以偵測受測者的生理訊號；生理訊號量測單元，係接收類比式生理訊號，並將類比式生理訊號轉換為數位式生理訊號；生理訊號分析單元，係將所轉換之數位式生理訊號，透過分析演算法，量化輸出所對應之生理參數；資訊顯示單元，係將量化之生理參數透過使用者界面顯示；資料儲存單元，係將量化之生理參數儲存於資料儲存媒介；訊號傳輸單元，係利用有線或無線傳輸介面與外部裝置進行資料交換與傳輸；以及電源供給單元，用於提供嵌入式裝置運作過程所需之電源。

較佳者，本發明之量測裝置固定於自行車手握把上。

較佳者，本發明之量測裝置所量測之生理訊號包括：心電、呼吸以及體溫訊號。

較佳者，本發明之生理分析單元所產生的量化之生理參數包括：心率、心律變異度、心臟狀態參數、呼吸次數、呼吸變化參數、體溫、體溫變化參數以及整合分析參數。

較佳者，本發明之生理訊號分析單元採用非線性分析方式運算心臟狀態參數。

較佳者，本發明之生理訊號分析單元採用多變數分析方式運算整合分析參數。

較佳者，本發明之訊號傳輸單元包括有線或無線傳輸介面。

較佳者，本發明之電源供給單元包括內部電池或外部供電。

較佳者，本發明之資訊顯示單元及訊號傳輸單元可整合至一伺服裝置中。

較佳者，本發明之伺服裝置可提供資訊顯示、資料分析以及結果儲存功能，並透過通訊介面與雲端主機進行資料交換。

綜上所述，本發明所提供之一種整合於自行車使用之生理參數的量測與分析設備，其提供下列優點：使用者不需額外穿戴相關量測裝置，即可在自行車騎乘過程中自動紀錄生理訊號，且不受限於性別所造成的限制。

利用即時分析方式提供使用者即時回饋，使用者可以更快速地掌握生理參數，以作為決策的輔助參考依據。

透過傳輸介面可與外部裝置及資源整合，擴大所量測與分析訊號結果之服務提供與應用範疇。

1‧‧‧量測裝置

11‧‧‧生理訊號感測單元

2‧‧‧嵌入式裝置

21‧‧‧生理訊號量測單元

22‧‧‧生理訊號分析單元

23‧‧‧資訊顯示單元

24‧‧‧資料儲存單元

25‧‧‧訊號傳輸單元

26‧‧‧電源供給單元

3‧‧‧伺服裝置

31‧‧‧資訊顯示單元

32‧‧‧訊號傳輸單元

第1圖係本發明之整合於自行車使用之生理參數的量測與分析設備之方塊圖；第2圖係本發明之整合於自行車使用之生理參數的量測與分析設備之另一實施例方塊圖；

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點及功效。本發明亦可以其它不同的方式予以實施，即，在不悖離本發明所揭示之範疇下，能予不同之修飾與改變。

請參閱第1圖，本發明之整合於自行車使用之生理參數的量測與分析設備，包括量測裝置1和嵌入式裝置2。量測裝置1內含有生理訊號感測單元11，以利用各式感測器配合類比電路以取得受測者之生理訊號；嵌入式裝置2至少包括生理訊號量測單元21、生理訊號分析單元22、訊號傳輸單元25、電源供給單元26、資料儲存單元24及資訊顯示單元23；生理訊號量測單元21，係將量測裝置1所感測之生理訊號，透過轉換技術取得數位式生理訊號；生理訊號分析單元22，係將所數位式生理訊號透過分析演算法，量化輸出所對應之生理參數；資訊顯示單元23，係將量化的生理參數透過使用者界面顯示；資料儲存單元24，係將量化的生理參數儲存於資料儲存媒介；訊號傳輸單元25，係利用傳輸介面與其他裝置進行資料交換與傳輸；以及電源供給單元26，用於提供嵌入式裝置2運作過程所需之電源。

在應用實例部分，以心率參數為例，本發明在量測裝置1內至少包括兩個電極接觸點並固定於自行車手握把上，配合放大濾波電路以取得心電訊號，再透過嵌入式裝置2內生理訊號量測單元21，將其轉換為數位心電訊號；利用生理訊號分析單元22，標定出心電訊號序列上特徵波形位置，以計算心率以及取得RR間隔序列，經由傅利葉轉換可計算RR間隔序列相對應的能量頻譜分布並計算相對應的心律變異度，經由多維度相位空間映射技術可以計算心電訊號相對應的心臟狀態參數，運算結果將透過資訊顯示單元23提供使用者參考，同時透過傳輸介面與其他裝置串接。

相關學術研究指出，個人每分鐘的最大心率=(220-年齡)，誤差在±10-12下之間，最大心率60%為建議運動強度的下限，90%為上限，運動的強度應保持在此範圍內；60~80%的最大心跳數為中強度的運動量，而80~90%則是高強度的運動量，一般認為低強度長時間的運動較高強度短時間的運動為佳。

另外，第2圖為本發明之另一實施例方塊圖，係將資訊顯示單元31以及訊號傳輸單元32，整合至一伺服裝置3；該伺服裝置3可以為智慧型移動裝置。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。