TWI648033B - Palm-type physiological measurement system for fitness equipment - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其包括一握持件、一心律量測裝置、一光體積描記裝置及一訊號處理器。握持件係裝設在一健身器材設備。心律量測裝置包括二感測電極單元，其間隔設置於握持件上，並用以量測一心律訊號。光體積描記裝置包括一光學感測單元，其設置於握持件上，並用以量測一光體積描記訊號。訊號處理器則用以接收心律訊號與光體積描記訊號，據以計算出至少一生理資訊。其中，當使用者握持握持件時，感測電極單元及光學感測單元係與使用者之手掌表面接觸，以同步量測心律訊號與光體積描記訊號。

Description

健身器材設備之手掌式生理量測系統

本發明係關於一種手掌式生理量測系統，尤指一種用於健身器材設備之手掌式生理量測系統。

隨著近年來健康意識抬頭，國人運動風氣提高，致使健身訓練器材的使用及使用期間的生理資訊量測之需求大增。

然而，目前一般傳統的健身器材，其係藉由固定握把件，以提供使用者於運動健身時，進行極為簡易的生理訊號量測，例如僅能單獨量測出心律脈搏數或體脂肪率，如公告第M407726號「具同軸轉動之手握心跳感測裝置」一案。因此，現前既有的健身訓練器材，除了無法提供更全面性且多元化的生理資訊檢測態樣外，同時亦未能提供或滿足使用者於運動前、運動中及運動後量測記錄自我生理訊號變化檢測的需求。

因此，亟需發展出一種新穎之生理量測系統，以能夠有效地結合用於健身訓練器材設備上，從而可更為全面地整合量測出使用者主要生理資訊，以作為自我健康檢測之依據。

本發明之主要目的係在提供一種用於健身器材設備之手掌式生理量測系統，俾能提供使用者於運動健身期間，同時能夠獲得更為全面且多元的生理資訊檢測數據，並且可有效地根據運動時間予以分析探究不同運動前後及期間所對應的生理狀態及其比較。

為達成上述目的，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其包括一握持件、一心律量測(electrocardiography；ECG)裝置、一光體積描記(photoplethysmographic；PPG)裝置及一訊號處理器。握持件係裝設在一健身器材設備。心律量測裝置包括二感測電極單元，其間隔設置於握持件上，並用以量測一心律訊號。光體積描記裝置包括一光學感測單元，其設置於握持件上，並用以量測一光體積描記訊號。訊號處理器則用以接收心律訊號與光體積描記訊號，據以計算出至少一生理資訊。其中，當使用者握持握持件時，感測電極單元及光學感測單元係與使用者之手掌表面接觸，以同步量測心律訊號與光體積描記訊號。藉此，手掌式生理量測系統將可同時檢測出使用者更多元且全面的生理資訊；而且，因本發明利用手掌作為量測對象，其接觸面積大，可確保接觸品質，而量測品質相當穩定，亦可有效避免雜訊之產生。

又，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中訊號處理器係設置於健身器材設備之一儀表中。如此，將可使訊號處理器有效整合配置於健身器材設備中，以減少整體體積及提升外型美觀。

再者，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中訊號處理器係設置於握持件中。藉此，配置可大幅減少訊號傳輸距離，並降低實體訊號傳輸線之使用。

此外，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中訊號處理器係設置於一外部電子裝置中，且握持件更包括一無線傳輸模組，用以無線傳輸所量測之心律訊號與光體積描記訊號至訊號處理器，而透過無線傳輸模組將可避免實體訊號傳輸線之使用，並可利用外部電子裝置來處理、記錄及分析使用者之生理資訊。

另，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中外部電子裝置為一智慧型行動裝置或一雲端伺服器。如此一來，將可提供更適切符合使用者的處理配置架構，以及後續儲存及運用的便利性。

更者，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中訊號處理器更包含一標記單元，用以根據一預設參數或一可程式化參數，對心律訊號與光體積描記訊號進行標記。透過標記單元，可有效分類及歸納各運動時段的生理數據。

又，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中預設參數或可程式化參數為一量測時段間隔值，且標記單元係用以根據量測時段間隔值，對心律訊號與光體積描記訊號予以標記分段，並對應分段給予一標定記號。藉此，將可有效紀錄各運動時段的對應生理數據，從以提供使用者進行更精準地分析衡量。

此外，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中訊號處理器係藉由所接收的心律訊號與光體積描記訊號之間的時間差距，擷取脈波傳遞時間，進而產生血壓資訊。如此一來，訊號處理系統將可提供使用者更多元的生理資訊種類態樣。

其次，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中感測電極單元其中之一係至少局部環設於光學感測單元。經由上述配置特徵，將可依據實際應用與設計需求，而提供更具彈性的配置關係。

又，本發明一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，更包含一顯示介面單元，且設置於握持件中，用以顯示至少一生理資訊。透過顯示介面單元，將可即時地提供使用者當下的生理狀態資訊，進而藉以調整運動訓練之強度與時間長短。

100‧‧‧手掌式生理量測系統

110‧‧‧握持件

112‧‧‧連接傳輸線

114‧‧‧無線傳輸模組

116‧‧‧動作感測器

120‧‧‧心律量測裝置

122‧‧‧感測電極單元

130‧‧‧光體積描記裝置

132‧‧‧光學感測單元

140‧‧‧訊號處理器

142‧‧‧標記單元

150‧‧‧電源供應單元

160‧‧‧顯示介面單元

200‧‧‧健身器材設備

210‧‧‧儀表板

300‧‧‧外部電子裝置

圖1A係繪示根據本發明一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的功能方塊圖。

圖1B係繪示根據本發明一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的具體使用配置示意圖。

圖1C係繪示根據本發明一實施例中之握持件上之感測電極單元與光學感測單元的配置示意圖。

圖1D係繪示根據本發明另一實施例中之握持件上之感測電極單元與光學感測單元的配置示意圖。

圖2係繪示根據本發明另一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的具體使用配置示意圖。

圖3係繪示根據本發明又一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的具體使用配置示意圖。

圖4係繪示根據本發明一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的功能方塊圖。

本發明所揭示健身器材設備之手掌式生理量測系統，其在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

請參照圖1A及圖1B，其係繪示根據本發明一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的功能方塊圖及具體使用配置示意圖。如圖所示，一種健身器材設備之手掌式生理量測系統100，其主要包括一握持件110及一訊號處理器140，而握持件110上設置有心律(electrocardiography；ECG)量測裝置120以及光體積描記(photoplethysmographic；PPG)裝置130。

再者，握持件110係裝設在一健身器材設備200。更進一步地說，握持件110係提供使用者於健身器材設備200進行訓練期間握持，並且握持件110可依據使用者之訓練喜好習慣或實際設計需求，而調整握持件110固定於健身器材設備200上之配置方式，如此不僅可有效提供使用者於運動前、運動中及運動後之時間 點，進時量測即時生理資訊，同時亦可提供使用者更為適切之量測操作配置。

此外，心律量測裝置120可包括二感測電極單元122，其間隔設置於握持件110上，並用以量測使用者之一心律訊號。光體積描記裝置130包括一光學感測單元132，其亦設置於握持件110上，並用以量測量測使用者之一光體積描記訊號。其中，當使用者握持於握持件110時，感測電極單元122及光學感測單元132係皆可與使用者之手掌表面接觸。因此，藉由握持件110上的感測電極單元122及光學感測單元132的設置，進而可同步量測心律訊號與光體積描記訊號。

更進一步地說，感測電極單元122係可為兩感應電極片，並且間隔地且相互電性絕緣地嵌設於握持件110之表面上。光學感測單元132則可包含一光發射裝置及一光接收裝置，間隔設置於光學感測單元132之本體中，且藉由光發射裝置產生一光訊號至使用者接觸表面皮膚，及光接收裝置對應自使用者接觸表面皮膚接收的光訊號，藉以擷取因使用者血液流動變化所折射的不同光線量，從而獲知血液流速等訊號資訊。

請接續參照圖1C，如圖1C所示，感測電極單元122係可完全環設圍繞光學感測單元132，當然在其他的實施例中亦可為局部環設光學感測單元132。使用時，可讓使用者之雙手手掌各接觸一感測電極單元122，且其中一手掌又可同時接觸光學感測單元132。

請參閱圖1D，圖1D係繪示根據本發明另一實施例中之握持件上之感測電極單元與光學感測單元的配置示意圖。如圖中所示，本實施例之兩感測電極單元122係與光學感測單元132間隔設置，亦即光學感測單元132係設置於兩感測電極單元122之間。使用時，可讓使用者之雙手手掌各接觸一感測電極單元122，而大拇指則接觸光學感測單元132，亦即本實施例係以大拇指作為輔助量測之用。

請接續參照圖1A及圖1B，其中訊號處理器140係用以接收心律訊號與光體積描記訊號，據以計算出至少一生理資訊，例如心跳、血壓、血氧等生理資訊數據。舉例而言，於本發明之一實施例中，訊號處理器140係可藉由所接收的心律訊號與光體積描記訊號之間的時間差距，以從中擷取脈波傳遞時間(Pulse Transit Time，PTT)，進而對應產生血壓資訊。

再者，如圖1B所示，訊號處理器140係可依據實際設計需求而設置於健身器材設備200之儀表210中，且握持件110係電性連接至設置於健身器材設備200中之訊號處理器140。藉此，當使用者握持使用握持件110來感應紀錄訊號時，握持件110將可傳輸所量測之心律訊號與光體積描記訊號至訊號處理器140，以供運算出使用者的生理資訊。

更進一步地說，訊號處理器140係可設置於健身器材設備200之儀表210內部，再透過設置於實體傳輸線，而與握持件110相互電性連接。然而，本發明 不以此為限，於本發明之另一實施例中，訊號處理器140係可直接設至於握持件110中。此外，於本發明之其他實施例中，訊號處理器140與握持件110之間亦可採用無線傳輸的方式，進行訊號傳送。

舉例而言，如圖2所示，其繪示本發明另一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的具體使用配置示意圖。如圖所示，本實施例之訊號處理器140同樣設置於健身器材設備200之儀表210中，而握持件110係可更包括一無線傳輸模組114，其係用以將心律量測裝置120與光體積描記裝置130所分別量測到心律訊號與光體積描記訊號，予以無線傳輸至儀表210內的訊號處理器140。

請接續參照圖3，其繪示本發明又一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的具體使用配置示意圖。本實施例與前述實施例之差異在於，本實施例之訊號處理器140可為一外部電子裝置300，亦即訊號處理器140也可依據實際使用需求，而設置於獨立於握持件110與健身器材設備200之外。於本實施例中，外部電子裝置300係可為一智慧型行動裝置或一雲端伺服器，用以接收從握持件110之無線傳輸模組114所傳送的心律訊號與光體積描記訊號。

整體而言，根據上述實施例之說明，訊號處理器140係可依據使用者需求，而直接設置於握持件110中、健身器材設備200、抑或是外部電子裝置300中。此外，本發明之握持件110與訊號處理器140間之連線 及信號傳輸可以透過無線或有線形式來進行連接。而且，若採用無線形式進行電性連接時，本發明之無線傳輸模組可以是紅外線通訊模組、射頻通訊模組、藍芽通訊模組、WIFI模組、群蜂通訊模組、第三代、第四代、第五代行動通訊模組或其他等效之無線傳輸模組。

請接續參照圖4，其係繪示根據本發明一實施例之健身器材設備之手掌式生理量測系統的功能方塊圖。如圖所示，訊號處理器140可更包含一標記單元142。標記單元142係用以根據一預設參數或一可程式化參數，針對經由心律訊號與光體積描記訊號所產生的生理資訊進行標記分類，以提供使用者對於自身生理資訊進一步有效檢測分析並歸納之。

舉例而言，預設參數或可程式化參數係可為一量測時段間隔參數值，且標記單元142係可用以根據量測時段間隔參數值，而對生理資訊予以標記分段，並對應分段給予一標定記號。藉此，使用者將可有效地將生理資訊區分為使用健身器材之前、使用健身器材期間以及使用健身器材之後的對應資訊，或針對不同運動階段如前期、中期及後期，以提供使用者進一步探究每一區段的生理參數，進而可即時調整練習步調及強度，或是據以做為日後訓練方針調配的依據。

再者，手掌式生理量測系統100可更包含一電源供應單元150。電源供應單元150係設置於握持件110中，且用以提供一電源至心律量測裝置120與光體積描記裝置130。然而，本發明亦不以此為限，電源供 應單元150亦依據實際設計需求而整合設置在健身器材設備200中，再藉由電源傳輸線傳送電源至握持件110。此外，手掌式生理量測系統100可更包含一顯示介面單元160，且設置於握持件110中，用以顯示所量測之生理資訊。

此外，於本發明之另一操作態樣中，握持件110係可依據實際使用需求而自健身器材設備200拆卸下來，進而讓握持件110可隨著使用者的運動狀態，同步自由移動與擺動；例如，將本發明運用於跑步機時，將如圖1C和圖1D所示的握持件110拆分成二段，由使用者左、右手各持一段操作使用。據此，使用者可在不改變或影響運動姿勢及身體延展範圍，以同步量測所需的生理資訊，如此一來，將可提供使用者更多的健身練習自由度，使得使用者手部肢體運動範圍不受限需握持固定於健身器材設備200之握持件110，而大幅限制運動姿勢。

此外，於本發明之另一實施例中，握持件110可更包含一動作感測器，且預設參數與可程式化參數至少其中之一包含一感測臨界值。當動作感測器偵測出使用者之動作強度或動作頻率大於感測臨界值時，將產生一起始感應訊號並發送至訊號處理器140，使前述標記單元142開始對所量測之心律訊號與光體積描記訊號進行標記為運動期間。接著，再當動作感測器偵測出使用者之動作強度或動作頻率小於感測臨界值時，將產生一停止感應訊號並發送至訊號處理器140，使標記單元142 停止對所量測之心律訊號與光體積描記訊號進行標記為運動期間。

然而，本發明不以上述實施例為限，使用者亦可例如輸入心跳脈搏上限值與下限值，當實際量測出的心跳脈搏值超過心跳脈搏上限值或低於下限值時，標記單元將對應予以標記分類，以提供使用者可檢測出心跳脈搏數過高或過低之數值及其對應當時的訓練期間。再者，本實施例中所指的預設參數係指使用者可預先輸入之參數值，而可程式化參數則使用者可於訓練操作期間，動態隨著實際需求目的而予以輸入之參數值。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (9)

1. 一種健身器材設備之手掌式生理量測系統，包括：一握持件，係裝設在一健身器材設備；一心律量測裝置，包括至少二感測電極單元，間隔設置於該握持件上，用以量測一心律訊號；一光體積描記裝置，包括一光學感測單元，設置於該握持件上，並用以量測一光體積描記訊號；及一訊號處理器，用以接收該心律訊號與該光體積描記訊號，據以計算出至少一生理資訊；其中，當使用者握持該握持件時，該等感測電極單元及該光學感測單元係與該使用者之手掌表面接觸，以同步量測該心律訊號與該光體積描記訊號；其中，該訊號處理器更包含一標記單元，用以根據一預設參數或一可程式化參數，對該心律訊號與該光體積描記訊號進行標記。
2. 如請求項1之健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中該訊號處理器係設置於該健身器材設備之一儀表中。
3. 如請求項1之健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中該訊號處理器係設置於該握持件中。
4. 如請求項1之健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中該訊號處理器係設置於一外部電子裝置中，且該握持件更包括一無線傳輸模組，用以無線傳輸所量測之該心律訊號與該光體積描記訊號至該訊號處理器。
5. 如請求項4之健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中該外部電子裝置為一智慧型行動裝置或一雲端伺服器。
6. 如請求項1之健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中該預設參數或該可程式化參數為一量測時段間隔值，且該標記單元係用以根據量測時段間隔值，對該心律訊號與該光體積描記訊號予以標記分段，並對應分段給予一標定記號。
7. 如請求項1之健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中該訊號處理器係藉由所接收的該心律訊號與該光體積描記訊號之間的時間差距，擷取該脈波傳遞時間，進而產生一血壓資訊。
8. 如請求項1之健身器材設備之手掌式生理量測系統，其中該等感測電極單元其中之一係至少局部環設於該光學感測單元。
9. 如請求項1之健身器材設備之手掌式生理量測系統，更包含一顯示介面單元，且設置於該握持件中，用以顯示該至少一生理資訊。