TWI572328B - Wearable Compound Vessel Flow Detector - Google Patents

Description

穿戴式複合血管流速偵測器

一種複合血管流速偵測器，尤指一種可以行動方式進行血管量測，同時量測體溫與血管壓力生理參數，讓使用者容易瞭解血管健康狀態，並增加無線傳輸裝置，能將使用者感測資料即時上傳至雲端伺服器，進行資料之儲存、處理、分析，作為醫師診斷依據之穿戴式複合血管流速偵測器。

按，超音波(Ultrasound)是指任何的聲波或是震動，其定義為頻率高於20kHz，人類耳朵無法聽見，此一高頻特性被產業界廣泛應用於許多領域，例如醫學、工件清洗等方面。

如醫學領域，超音波可用於診斷人體內部組織或器官，相較於X光或是電子電腦斷層掃描等醫學技術，超音波診斷儀器其完全無放射性，具有極佳之安全性，而普遍應用於產婦或是胎兒檢測。且超音波成像為即時的，當醫護人員將探測頭對準待側部位時，可即時顯示檢測結果，相較於X光或是電子電腦斷層掃描等醫學技術需等待膠片沖洗或是數碼處理成像，超音波診斷儀器可立即顯示檢測結果。

其中，都卜勒超音波(Doppler ultrasound)用來作為血管流速的偵測已有很多年的時間了，其主要的原理包括有發射端以及接收端，發射端用以發射超音波信號，而接收端即根據反射回來的超音波信號，再進一步以演算法計算處理得到血管內的血液流速。

然而，目前的超音波診斷儀器通常都必須到醫療機構才有辦法使用，其需要專業人員才有辦法操作且體積龐大，並沒有任何一種方便操作且方便攜帶的診斷儀器，實有改良的必要。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種發明專利者。

本發明之主要目的在於提供一種以行動方式進行血管量測，同時量測體溫與血管壓力生理參數，讓使用者容易瞭解血管健康狀態，並增加無線傳輸裝置，能將使用者感測資料即時上傳至雲端伺服器，進行資料之儲存、處理、分析，作為醫師診斷依據之穿戴式複合血管流速偵測器。

為了達到上述目的，本創作一種穿戴式複合血管流速偵測器，包含有具有一穿戴式載體，用以安裝於使用者之特定部位一血液流速感測器，設置於該穿戴式載體上，用以感測使用者之血液流速；一體溫感測器，設置於該穿戴式載體上，用以感測使用者之體溫；一血壓感測器，設置於該穿戴式載體上，用以感測使用者之血管壓力；一重力感測器(G-sensor)，設置於該穿戴式載體上，用以感測速度與位移資訊；一訊號處理器，設置於該穿戴式載體上，連接於該血液流速感測器、該體溫感測器、該血管壓力感測器以及該重力感測器，用以接 收感測結果並轉換為一數位資料；一顯示裝置，設置於該穿戴式載體上，連接於該訊號處理器，用以顯示感測結果；以及一無線傳輸裝置，設置於該穿戴式載體上，連接於該訊號處理器，用以將該數位資料傳送出去。

在一較佳實施例中，更包括一雲端資料庫，無線連接於該無線傳輸裝置，用以接收該無線傳輸裝置所傳送之該數位資料。

在一較佳實施例中，更包括一揚聲器，連接於該訊號處理器，用以發出警示聲響。

在一較佳實施例中，其中該顯示裝置為一液晶顯示器或者發光二極體顯示器(LED Display)。在另一實施例中，該顯示裝置為可撓式發光二極體顯示器(Flexible OLED Display)。

藉此，本發明整合超音波偵測、體溫偵測、壓力偵測與G-Sensor技術，並作單晶片微型化設計，適用於身體各部位，能精確測量體溫、血液流速與血管壓力，即時以數字與聲音影像方式呈現，作為判斷血管相關疾病之依據。

1‧‧‧穿戴式載體

11‧‧‧血液流速感測器

111‧‧‧發射端

112‧‧‧接收端

113‧‧‧血管

114‧‧‧膏狀物

12‧‧‧體溫感測器

13‧‧‧血管壓力感測器

14‧‧‧重力感測器

15‧‧‧訊號處理器

16‧‧‧顯示裝置

17‧‧‧無線傳輸裝置

171‧‧‧雲端資料庫

18‧‧‧揚聲器

21‧‧‧射頻放大器

22‧‧‧功率放大器

23‧‧‧類比數位轉換器

24‧‧‧數位類比轉換器

25‧‧‧解調變及濾波器

26‧‧‧顯示介面

圖1係為本發明較佳實施例之第一方塊圖；圖2係為本發明較佳實施例之第一實施示意圖；圖3係為本發明較佳實施例之第二方塊圖；以及圖4係為本發明較佳實施例之第二實施示意圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請同時參閱圖1、4所示，由圖中可清楚看出，本發明為一種穿戴式複合血管流速偵測器，包含有一穿戴式載體1，用以安裝於使用者之特定部位，一血液流速感測器11、一體溫感測器12、一血管壓力感測器13、一重力感測器14、一訊號處理器15、一顯示裝置16以及一無線傳輸裝置17。

該血液流速感測器11設置於該穿戴式載體1上，用以感測使用者之血液流速。具體而言，請同時參閱圖2所示，該血液流速感測器11為一超音波感測器，其係利用一發射端111以及一接收端112對使用者之血管113位置處進行感測，並且該血液流速感測器11與使用者皮膚之間係塗抹有膏狀物114以利感測。本實施例中，超音波感測器聚焦深度為兩公分。

該體溫感測器12設置於該穿戴式載體1上，用以感測使用者之體溫。

該血管壓力感測器13設置於該穿戴式載體1上，用以感測使用者之血管壓力，在本發明之一較佳實施例中，該血管壓力感測器13係為一可感測使用者局部血管壓力之壓電晶體。

該重力感測器14(G-sensor)設置於該穿戴式載體1上，用以感測速度與位移資訊。

該訊號處理器15設置於該穿戴式載體1上，連接於該血液流速感測器11、該體溫感測器12、該血管壓力感測器13以及該重力感測器14，用以接收感測結果並轉換為一數位資料。

該顯示裝置16設置於該穿戴式載體1上，連接於該訊號處理器15，用以顯示感測結果。較佳地，該顯示裝置16為一液晶顯示器或者發光二極體顯示器或者發光二極體可撓式顯示器。

該無線傳輸裝置17設置於該穿戴式載體1上，連接於該訊號處理器15，用以將該數位資料傳送出去。較佳地，本發明更包括一雲端資料庫171，無線連接於該無線傳輸裝置17，用以接收該無線傳輸裝置17所傳送之該數位資料。進一步說明，該雲端資料庫171即可儲存、處理、分析該數位資料，並根據個人進行歸納整理。

並且，本發明更包括一揚聲器18，連接於該訊號處理器15，用以發出警示聲響。進一步說明，例如當該體溫感測器12感測到使用者體溫高於一閾值時(該閾值可自由設定)，則揚聲器18即可發出警告聲響，以提醒使用者注意。

藉由上述之結構、組成設計，茲就本發明之使用作動情形說明如下：請同時參閱圖3所示，本發明具體實施時，係更包括射頻放大器21、功率放大器22、類比數位轉換器23、數位類比轉換器24、解調變及濾波器25以及顯示介面26等元件。

以下說明各元件之動作原理，射頻放大器21：係與該血液流速感測器11連接，將接收回來的超音波回波訊號進行適當的固定增益放大，該射頻放大器21之放大增益範圍係為30至60dB，在本發明之最佳實施例中，該射頻放大器之放大增益係為45dB。功率放大器22：係與該血液流速感測器11連接，將類比激發波形放大至所需要的功率大小，使得該血液流速感測器11可以輸出足夠的超音波能量。類比數位轉換器23：係與該射頻放大器21連接，將經 過適當放大的類比超音波回波訊號轉換成數位訊號，得以進入數位處理器進行訊號的演算，該類比數位轉換器係使用複數形式之快速傅立葉轉換，將都卜勒訊號之實部與虛部成分做方向加權後，分別代表流速方向資訊。數位類比轉換器24：係與該功率放大器22連接，將數位晶片提供的訊號類比化後，提供功率放大器放大。此區塊的功能是為了產生超音波的基本波形，其波形為連續式同頻率的弦波，用以驅動該血液流速感測器11。解調變及濾波器25：係與該訊號處理器15連接，經過解調變及濾波器25處理過後的訊號即為具有方向性之都卜勒訊號，而接下來的資料處理皆為使得都卜勒訊號成為都卜勒頻譜所做的一系列處理。顯示介面26：係與該訊號處理器15連接，此區塊中包含即時顯示經過分析處理區塊都卜勒頻譜圖、可控制功能按鍵、卷軸等，顯示介面所提供的功能以及資料圖形顯示，皆可透過顯示區塊中呈現。而圖中以虛線區分為數位訊號部分以及類比訊號部分。

請同時參閱如圖4所示，進一步說明本發明實施例可採行之技術與功能，但不限於此，所屬技術領域中具有通常知識者可輕易理解：

一、本發明採用ASIC整合式晶片設計，以達成產品高度可用性，本發明係以單晶片微型化設計，整合該血液流速感測器11、該體溫感測器12、該血管壓力感測器13、該重力感測器14、該訊號處理器15、該顯示裝置16以及該無線傳輸裝置17於一穿戴式載體1上。

二、採用藍芽無線傳輸標準，能與智慧裝置連結，延伸量測資料之加值運用，本發明之無線傳輸裝置17與一實施列中係採用藍芽無線傳輸標準，可與智慧裝置透過無線傳輸裝置17進行無線網路連接，將量測數據傳輸至智慧裝置中，進行儲存、處理、顯示與查詢，且量測數據可傳送至雲端資料庫171，進行進階資料 處理、比對、分析，可有效協助醫師進行臨床研究之用，同時可協助病患做好疾病預防與健康管理，但本發明並不以此為限，除了藍芽無線傳輸標準以外，本發明亦可採用近場通訊(NFC,Near Field Communication)、Wi-Fi或長期演進技術(LTE,Long Term Evolution)等通訊標準。

三、增加G-Sensor感應局部位移，自動修正讀數，增加量測精準度，將該重力感測器14(G-sensor)設置於該穿戴式載體1上，用以感測速度與位移資訊，且可自動修正讀數，增加量測精準度。

四、整合溫度偵測與壓力偵測功能，增加生理量測數值與資料多維分析功能，本發明係藉由該體溫感測器12感測使用者之體溫，該血管壓力感測器13感測使用者之血管壓力。

五、透氣貼布式All-in-one設計，隨貼可用，聲音與數字指示，使產品運用更為廣泛，本發明藉由該揚聲器18連接於該訊號處理器15，用以發出警示聲響。進一步說明，例如當該體溫感測器12感測到使用者體溫高於一閾值時(該閾值可自由設定)，則揚聲器18即可發出警告聲響，以提醒使用者注意；該顯示裝置16設置於該穿戴式載體1上，連接於該訊號處理器15，以數字指示方式顯示感測結果。

六、32-Bit高解析度取樣率，24小時連續性偵測，於智慧手機上顯示血管影像。

七、可多點量測，數據同時傳輸至智慧裝置上，智慧型手機應用軟體服務，提供量測數據呈現、儲存、處理、分析、查詢等功能，本發明可與智慧裝置透過無線傳輸裝置17進行無線網路連接，將量測數據傳輸至智慧裝置中，進行儲存、處理、顯示與查詢。

八、雲端服務提供資料儲存、處理、分析、通知、查詢功能，利用該無線傳輸裝置17，能將使用者血管量測資訊即時上傳至該雲端資料庫171，而具有資料儲存、處理、分析、通知、查詢功能。

本發明之穿戴式載體1例如可為一類似手表態樣，或其它可與皮膚接觸的形式，例如：貼布、腕帶、腰帶、環狀彈性帶、兩連接帶互相連接，但不限於此。於本實施例中，係利用兩連接帶互相連接固定於使用者之手腕處，該穿戴式載體1具有顯示裝置16用以顯示該血液流速感測器11、體溫感測器12、血管壓力感測器13以及重力感測器14之感測結果。例如，本發明可適用在手臂下肢監控洗腎病患簍管。

現有產品技術缺點在於只能穿戴於手腕，故無法量測身體其他部位血管。本發明可擴大量測範圍與量測參數，並可連結智慧行動裝置與雲端服務。對於不同類型的病患，可在不同的身體部位進行量測，應用領域包含：一般病患血管流速、血管壓力與體溫量測、糖尿病患手、足、血液循環效率監測、腦中風病患頸動脈血液流速偵測、洗腎病患人工血管血液流速偵測以及睡眠障礙病患呼吸狀態偵測。

且本發明可與智慧裝置透過無線傳輸裝置17進行無線網路連接，將量測數據傳輸至智慧裝置中，進行儲存、處理、顯示與查詢。並量測數據可傳送至雲端資料庫171，進行進階資料處理、比對、分析，可有效協助醫師進行臨床研究之用，同時可協助病患做好疾病預防與健康管理。

故，請參閱全部附圖所示，本發明改善並補強現有超音波的血管檢測裝置之不足，其優勢如下：

一、具穿戴式與複合式生理量測功能，單一裝置可進行體溫、血管壓力與血管流速量測。

二、可在移動中進行量測，改善病患操作便利性與生活品質。

三、穿戴方便，故可長時間量測，增加病患即時監測的實用性。

四、具同時多點量測功能，可大幅縮短量測時間，不同部位同時量測之數據更具備診斷價值。

五、具無線傳輸裝置17之無線傳輸功能，故能與智慧裝置連接，長期紀錄量測數據並深入分析，協助病患與醫生瞭解健康狀況與趨勢。

六、結合雲端服務與大數據分析功能，對醫療臨床診斷處置與公共衛生皆具研究參考價值。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即拘限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

11‧‧‧血液流速感測器

12‧‧‧體溫感測器

13‧‧‧血管壓力感測器

14‧‧‧重力感測器

15‧‧‧訊號處理器

16‧‧‧顯示裝置

17‧‧‧無線傳輸裝置

171‧‧‧雲端資料庫

18‧‧‧揚聲器

Claims (7)

1. 一種穿戴式複合血管流速偵測器，具有一穿戴式載體用以安裝於使用者之特定部位，至少包括：一血液流速感測器，設置於該穿戴式載體上，用以感測使用者之血液流速；一體溫感測器，設置於該穿戴式載體上，用以感測使用者之體溫；一血管壓力感測器，設置於該穿戴式載體上，用以感測使用者之血管壓力；一重力感測器(G-sensor)，設置於該穿戴式載體上，用以感測速度與位移資訊；一訊號處理器，設置於該穿戴式載體上，連接於該血液流速感測器、該體溫感測器、該血管壓力感測器以及該重力感測器，用以接收感測結果並轉換為一數位資料；一顯示裝置，設置於該穿戴式載體上，連接於該訊號處理器，用以顯示感測結果；一無線傳輸裝置，設置於該穿戴式載體上，連接於該訊號處理器，用以將該數位資料傳送出去；一射頻放大器，係與該血液流速感測器連接，用以將接收回來的超音波回波訊號進行增益放大；一功率放大器，係與該血液流速感測器連接，用以將類比激發波形放大至所需要的功率大小，使得該血液流速感測器可以輸出足夠的超音波能量； 一類比數位轉換器，係與該射頻放大器連接，用以將經過適當放大的類比超音波回波訊號轉換成數位訊號，得以進入數位處理器進行訊號的演算；一數位類比轉換器，係與該功率放大器連接，用以將數位晶片提供的訊號類比化後，提供該功率放大器放大，據此產生超音波的基本波形，其波形為連續式同頻率的弦波，用以驅動該血液流速感測器；一解調變及濾波器，係與該訊號處理器連接，解調變及濾波器處理過後的訊號即為具有方向性之都卜勒訊號，而接下來的資料處理皆為使得都卜勒訊號成為都卜勒頻譜所做的一系列處理；以及一顯示介面，係與該訊號處理器連接，係包含即時顯示經過分析處理區塊都卜勒頻譜圖、可控制功能按鍵、卷軸等，顯示介面所提供的功能以及資料圖形顯示，皆可透過顯示區塊中呈現。
2. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式複合血管流速偵測器，更包括一雲端資料庫，無線連接於該無線傳輸裝置，用以接收該無線傳輸裝置所傳送之該數位資料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式複合血管流速偵測器，更包括一揚聲器，連接於該訊號處理器，用以發出警示聲響。
4. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式複合血管流速偵測器，其中該顯示裝置為一發光二極體顯示器、一可撓式有機發光二極體顯示器或一液晶顯示器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式複合血管流速偵測器，其中該類比數位轉換器係使用複數形式之快速傅立葉轉換，將都卜勒訊號之實部與虛部成分做方向加權後，分別代表流速方向資訊。
6. 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式複合血管流速偵測器，其中該射頻放大器之放大增益範圍係為30至60dB。
7. 如申請專利範圍第1至6項任1項所述之穿戴式複合血管流速偵測器，其中該血液流速感測器、該體溫感測器、該血管壓力感測器、該重力感測器、該訊號處理器、該顯示裝置以及該無線傳輸裝置係以單晶片微型化設計整合於該穿戴式載體上。