TWI604822B - ECG detection of arrhythmia patch detection device and its group of devices - Google Patents

ECG detection of arrhythmia patch detection device and its group of devices Download PDF

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Description

以心電訊號偵測心律不整之貼片式偵測裝置及其成組裝置
本發明係一種偵測裝置，尤指一種以心電訊號偵測心律不整之貼片式偵測裝置。
為得知使用者之心跳狀況，習知技術多在使用者身上貼附用於檢測心電訊號之貼片，並將貼片連接到外部的檢測機台，由於現有的檢測機台需透過離線分析使用者的心電訊號是否異常，使得使用者無法即時的得知目前的健康狀況。
此外，由於習知心電量測及分析技術無法做到可攜式以及即時分析之要求，因此使用者欲檢查心跳狀況時，則需花費時間在固定地點(例如：醫院)進行檢查，而對使用者的生活造成了極大的不便。
綜上所述，如何提供一種可解決前揭問題之技術手段乃本領域亟需解決之技術問題。
為解決前揭之問題，本發明之目的係提供一種可方便偵測使用者心電訊號之貼片式偵測裝置。
為達上述目的，本發明提出一種以心電訊號偵測心律不整之貼片式偵測裝置。前述之裝置包含本體、以及設於本體內的振動單元、通 訊模組、訊號前處理電路、以及處理單元。本體上設有貼片接頭，以使本體透過貼片接頭與外部之貼片進行接合。通訊模組用於通訊連接外部之電子裝置。訊號前處理電路經由貼片接頭以從貼片取得心電訊號，並對心電訊號進行訊號處理以提供心電資訊。處理單元係連接訊號前處理電路、振動單元、以及通訊模組，並於心電資訊匹配心律不整特徵下則驅動振動單元進行振動。
為達上述目的，本發明提出一種以心電訊號偵測心律不整之貼片偵測成組裝置。成組裝置包含前述之貼片式偵測裝置以及通訊裝置。通訊裝置通訊連接貼片式偵測裝置，並於通訊裝置之顯示介面顯示心電資訊。
綜上所述，本發明之貼片式偵測裝置及其成組裝置可讓使用者隨身攜帶以及即時檢測目前心狀況外，此裝置更可在心跳發生異常時發生振動來提醒使用者之功效。
H‧‧‧間隔高度
1‧‧‧貼片式偵測裝置
10‧‧‧本體
101‧‧‧第一殼體
102‧‧‧第二殼體
1020‧‧‧嵌入口
103‧‧‧貼片接頭
11‧‧‧電路板
111‧‧‧處理單元
112‧‧‧訊號前處理電路
113‧‧‧振動單元
12‧‧‧電池
13‧‧‧通訊模組
14‧‧‧通訊傳輸埠
15‧‧‧卡榫元件
2‧‧‧貼片
21‧‧‧貼片連結部
3‧‧‧使用者
圖1為本發明一實施之貼片式偵測裝置分解示意圖。
圖2為本發明一實施例之貼片式偵測裝置之剖面圖。
圖3為本發明一實施例電路板之方塊示意圖。
圖4為本發明一實施例之貼片式偵測裝置之處理流程圖。
圖5為本發明一實施範例示意圖。
圖6係為本發明心電訊號示意圖。
圖7~圖12本發明之心電訊號判斷模式示意圖。
以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。
請參閱圖1，其為本發明一實施例中以心電訊號偵測心律不整之貼片式偵測裝置1分解示意圖。前述之貼片式偵測裝置1包含本體10，以及設於本體10內的電路板11、電池12、通訊模組13。前述之本體10上設有貼片接頭103，以使本體10透過貼片接頭103與外部之貼片2進行接合。貼片接頭103係具有可結合貼片2上貼片連結部21之凹槽。
於另一實施例中，本體10進一步包含第一殼體101以及第二殼體102，第二殼體102之開口形狀係匹配第一殼體101之開口形狀，第一殼體101以及第二殼體102組合時更於二者之間形成一容置空間。於另一實施例中，本體10之一部設有嵌入口1020，並可在嵌入口1020設置通訊傳輸埠14(例如防水之USB接頭)以及用以組合第一殼體101以及第二殼體102之卡榫元件15。前述之通訊模組13可選擇的為藍芽、Wi-Fi…等無線通訊介面。前述之通訊傳輸埠14可選擇的為USB、RS232…等通訊介面。
請參閱圖2，其為貼片式偵測裝置1之剖面圖，第二殼體102(圖1)介於貼片2(圖1)間之部位係與貼片接頭103間具有間隔高度H，以讓貼片式偵測裝置1可適應人體之結構。
於另一實施例中，複數個貼片接頭103係設於第二殼體102之側端。於另一實施例中振動單元113係為振動馬達。於另一實施例中，訊號前處理電路112進一步包含依序串接之濾波器以及放大器。
請參閱圖3，其為電路板11之方塊示意圖，前述之電路板11 進一步包含處理單元111、以及與處理單元111連接的訊號前處理電路112以及振動單元113；電池12係連接電路板11，並提供電路板11以及與電路板11連接的元件工作電壓。前述之通訊模組13連接電路板11之處理單元111，並提供處理單元111與外部的電子裝置通訊連接。
前述之訊號前處理電路112經由貼片接頭103以從貼片2取得心電訊號，並對心電訊號進行訊號處理以提供心電資訊。而處理單元111於心電資訊匹配心律不整特徵下則驅動振動單元113進行振動，以對使用者進行提醒或警示。
請接著參閱圖5，其為前述貼片式偵測裝置1判斷心律不整特徵處理流程圖。其處理流程說明如下：S101：對取得的心電訊號ECG(n)進行濾波處理F_ECG(n)。
S102：對前述之心電訊號F_ECG(n)進行微分(differential)處理D_ECG(n)。
S103：分離(separate)心電訊號之P_peak訊號以及N_peak訊號。
S104：刪除冗餘的P_peak訊號及N_peak訊號。
S105：配對(pair)p_peak訊號及n_peak訊號。
S106：刪除冗餘的p_N_pair訊號。
S107：刪除錯誤之R波(R wave)。
S108：在P_N_Pair 1中搜尋R波。
S109：在P_N_Pair 1中找到一個零交叉點(zero crossing point)。
S110：判斷為不正常心跳。
於另一實施例中，處理單元111之類比數值轉換埠(ADC Port)係連接放大器之輸出端，以對類比型態之心電資訊進行取樣。於另一 實施例中，處理單元111更經由通訊模組13傳送心電資訊。
本發明於另一實施例中更提供一種以心電訊號偵測心律不整之貼片式偵測成組裝置。本實施例之成組裝置包含前述之貼片式偵測裝置1以及通訊裝置。通訊裝置係通訊連接貼片式偵測裝置1，並於通訊裝置之顯示介面上顯示心電資訊。於另一實施例中，通訊裝置之操作介面係提供使用端設定心律不整特徵值。通訊裝置係可為電腦、智慧型手機、平板電腦等具備運算功能、操作介面(實體或觸控式螢幕)、以及通訊功能之電子裝置。
請參閱圖5，其為本發明一實施範例示意圖。使用者3可將前述之貼片式偵測裝置1裝上貼片後貼附於心臟位置，而貼片式偵測裝置1運作後，便可即時的檢測使用者3之心跳狀況，並在心跳不正常運作時產生振動來提示使用者3注意。此外，使用者3亦可透過智慧型手機之通訊介面(例如：藍芽介面、Wi-Fi介面等)與貼片式偵測裝置1進行連線，而貼片式偵測裝置1在量測到心電資訊後可透過通訊介面將資料傳輸至智慧型手機，此時智慧型手機可將接收到之心電資訊顯示在螢幕上，以讓使用者3觀看目前心跳狀況。此外，使用者3更可透過智慧型手機之觸控式螢幕來操作由應用程式(App)所建構而成之應用程式介面，以設定前述之心律不整特徵值，來調整發生振動之門檻值。
為進一步說明本案判斷心律不整特徵手段，請參閱圖6~圖12內容以及下述說明。圖6為心電訊號示意圖，本案係透過圖7~12內之心電訊號判斷模式來分析心電資訊內各個peak(峰值、波峰)之特徵排列組合(波峰同相、波峰反相、左波峰>右波峰、左波峰<右波峰、左波峰與右波峰之比 值…等)，以判斷是否匹配心律不整特徵，來快速檢測心電訊號是否異常。各圖式內容之流程說明如下：
圖7所示流程說明：
S200：處理單元111將量測到的心電訊號以分頁方式劃分，並讀取分頁初始訊號。
S201：透過4階帶拒濾波對前述之分頁初始訊號進行處理，頻帶為59Hz~61Hz。
S202：再經由2階低通濾波進行處理，頻帶為20Hz~20.8Hz。
S210：提取前述濾波處理後之訊號，做為後續演算用之訊號。
S211：透過動態平均(window integration)進行處置。
S212：讀取原始WI訊號。
S213：刪除平均1.5倍以下訊號。
S214：將WI訊號>0部分設為”1”；將將WI訊號<=0部分設為”0”。
S215：以時間軸為基準，對區塊區間<10部分進行填補。
S216：以時間軸為基準，當區塊區間<0.2*NRRI時，則刪除此窄區塊。
S217：修正WI訊號。
S210A：對訊號進行高通濾波處理，頻帶為1Hz~0.8Hz。
S211A：產生高通訊號。
S218：以時間軸為基準，在區塊±30搜尋符合大小為15遮罩的peak。
S219：從WI區塊位置對應高通訊號位置計算出peak(波峰、峰值)門檻。
S220：刪除不符合peak門檻值之peak。
S221：在peak正負上限各為3組間內刪除差異最大者。
S222：候選peak排列。
S223：標記R點處理，以及樣板比對點。
S224：以時間軸為基準，在方向相同且間距<120、在方向相異且間距<60則刪除矮峰。
S225：刪除符合T波條件的波形。
圖8所示流程說明：
S230：由高通訊號上標記Rpeak點。
S231：以時間軸為基準，於訊號上向左向右搜尋。
S232：記錄訊號之斜率值。
S233：判斷斜率值是否達到斜率門檻值？若是則執行S234；若否則執行S231。
S234：記錄QS端點。
S235：計算訊號左右振幅高度以及脈寬。
S230A：由高通訊號上標記Rpeak點。
S231A：以時間軸為基準，於訊號上向右搜尋極值點位置。例如：搜尋距離為RRI的1/4長度。
S232A：以角度門檻進行刪除。
S233A：以高度大小進行刪除。
S234A：選取角度小者為T波。
S230B：R點彙整。
S231B：鄰域刪除處理(刪除門檻範圍：50)。 S232B：Rpeak輸出。
圖9所示流程說明：
S240：整合對應的Rpeak參數。
S241：計算以及更新NRRI。
S242：在分頁數量為3時，記錄中間分頁資料。
S243：刪除間距小於NRRI*0.3倍且高度差異符合條件之矮波。
S244：刪除重疊區塊產生的相同位置的Ppeak。
S245：計算參數RRI1和RRI2。
S250：預處理樣板參數。例如：先行檢視訊號，將較為標準的訊號定義為標準訊號，並記下所有參數。
S251：存取前處理後的Rpeak及其參數。參數如下所示：RRI1、RRI2、脈寬、左端長、右端長、左端高、右端高、T波高、樣板比對點、樣板比對方式旗標(Flag)。
S252：以Rpeak大小對樣板作縮放。以參數RRI1以及RRI2，來將標準樣板作縮放。
S253：計算二者相關係數以及各別處置。例如依照樣板比對方式旗標，分成下列動作1~5：
動作1：無動作為原始比較方式(Rpeak標記點與樣板比對點相同)。
動作2：比對S波，無參數比較。
動作3：比對Q波，無參數比較。
動作4：比對S波。
動作5：比對Q波。
無參數比較：為樣板比對點與標準樣板點正負性相異。
再依序按照相關係數作9個條件的判斷。
S254：判斷正常與不正常之peak。
S255：正常Rpeak。
S256：不正常Rpeak及其參數。
圖10所示流程說明：
S260：預先處理VT樣板參數。
S261：存取不正常Rpeak及其參數。
S262：以Rpeak對樣板作縮放。
S263：計算兩者相關係數後作9個條件判斷。
S264：判斷是否為VT？
S265：判斷為VT。
S266：判斷為不正常peak。
圖11所示流程說明：
S301：存取標準樣板T1及其參數params1。
S302：存取所有心電訊號及其參數params2。
前述參數params(9個條件判斷依據)各含：比對點、RRI1、RRI2、左端長、右端長、左端高、右端高、脈寬、T波高度。
S303：樣板T2選取。
S304：樣板T1、T2進行正規化。
S305：計算相關係數。
S306：判斷相關係數是否<0.5？若是執行S314；若否則執行S306A。前述相關係數之計算係以左脈寬/右脈寬。
S306A：判斷相關係數是否>0.8？若是執行S312；若否則執行S307。
S307：對兩者參數進行比較。
S308：脈寬>1.4倍？若是則執行S314；若否則執行S309。
S309：RRI1<0.6倍？若是則執行S310；若否則執行S311A。
圖11所示流程說明：
S310：RRI1<0.6倍？若是則執行S311；若否則執行S312。
S311：6項特徵是否有3項相似？若是則執行S312；若否則執行S314。6項特徵如下：左端長、右端長、左端高、右端高、脈寬、T波高。
S312：判斷peak為正常。
S313：更新params1。
S314：判斷peak異常。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
1‧‧‧貼片式偵測裝置
10‧‧‧本體
101‧‧‧第一殼體
102‧‧‧第二殼體
1020‧‧‧嵌入口
103‧‧‧貼片接頭
11‧‧‧電路板
12‧‧‧電池
13‧‧‧通訊模組
14‧‧‧通訊傳輸埠
15‧‧‧卡榫元件
2‧‧‧貼片
21‧‧‧貼片連結部

Claims (14)

  1. 一種以心電訊號偵測心律不整之貼片式偵測裝置，包含：本體，該本體之側端僅設有二貼片接頭，以使該本體透過該貼片接頭與外部之貼片進行接合，其中該本體進一步包含組合的第一殼體以及第二殼體，且該第二殼體介於該等貼片間之部位係與該等貼片接頭間具有間隔高度；振動單元，設於該本體內；通訊模組，設於該本體內，用於通訊連接外部之電子裝置；訊號前處理電路，設於該本體內，經由該貼片接頭以從該貼片取得心電訊號，並對該心電訊號進行訊號處理以提供心電資訊；以及處理單元，設於該本體內，該處理單元連接該訊號前處理電路、該振動單元、以及該通訊模組，並於該心電資訊匹配心律不整特徵下則驅動該振動單元進行振動以及經由該通訊模組傳送警告資訊至該電子裝置；其中，該處理單元於判斷該心電資訊匹配心律不整特徵之模式係由該心電資訊分離出P_peak訊號以及N_peak訊號、刪除冗餘之該P_peak訊號及該N_peak訊號、配對該p_peak訊號及該n_peak訊號、刪除冗餘之p_N_pair訊號、刪除錯誤之R波、在P_N_Pair 1中搜尋R波，並在P_N_pair 1中找到一個零交叉點則判該該心電資訊匹配心律不整特徵。
  2. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該第二殼體之開口形狀係匹配該第一殼體之開口形狀，該第一殼體以及該第二殼體組合時更於二者之間形成一容置空間。
  3. 如請求項2所述之貼片式偵測裝置，其中複數個該貼片接頭係設於該第二 殼體之側端。
  4. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該振動單元係為振動馬達。
  5. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該訊號前處理電路進一步包含依序串接之濾波器以及放大器。
  6. 如請求項5所述之貼片式偵測裝置，其中該處理單元之類比數值轉換埠連接該放大器之輸出端，以對類比型態之該心電資訊進行取樣。
  7. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該處理單元更經由該通訊模組傳送該心電資訊。
  8. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該處理單元更經由該通訊模組接收設定指令，以設定心律不整特徵值之門檻值。
  9. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該門檻值進一步包含臨界頻率值。
  10. 如請求項1所述之貼片式偵測裝置，其中該處理單元分析該心電資訊內各個波峰之特徵，以判斷是否匹配心律不整特徵。
  11. 如請求項10所述之貼片式偵測裝置，其中該特徵包含下列其中至少一：比對點、RRI1、RRI2、左端長、右端長、左端高、右端高、脈寬、T波高度。
  12. 一種以心電訊號偵測心律不整之貼片偵測成組裝置，包含：如請求項1至11任一項所述之貼片式偵測裝置；以及通訊裝置，通訊連接該貼片式偵測裝置，並於該通訊裝置之顯示介面顯示該心電資訊。
  13. 如請求項12所述之貼片式偵測成組裝置，其中該通訊裝置之操作介面係提供使用端設定心律不整特徵值。
  14. 如請求項12所述之貼片式偵測成組裝置，其中該通訊裝置之操作介面係 提供使用端設定心律不整特徵值之門檻值。
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