TWI688369B - 生理信號處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供了一種生理信號處理裝置。上述生理信號處理裝置包括一貼片本體、複數電極，以及一處理裝置。複數電極會偵測一心電信號。處理裝置配置於貼片本體，且耦接複數電極，以接收心電信號。此外，處理裝置根據心電信號，計算心電信號之R波之電壓值和一心電信號基準值之一第一差值，並判斷第一差值是否大於或等於一第一臨界值，以決定是否需要調整複數電極之位置。當複數電極之位置確定後，處理裝置根據心電信號，取得一心跳資訊以及/或一呼吸資訊。

Description

生理信號處理裝置
本揭露說明書主要係有關於一生理信號處理裝置。
在目前量測心電信號之技術中，會使用多導程(multi-leads)之量測方式或是單導程(single-lead)之量測方式來量測心電信號。在多導程之量測方式中，會使用多個(超過兩個)電極黏貼在使用者之身體的不同位置，以取得使用者之心電信號，且電極彼此之位置和距離可以自由移動。在單導程之量測方式中，會將一貼片(patch)黏貼在使用者之身上，以透過貼片上的兩個電極來取得使用者之心電信號。
相較於多導程之量測方式，單導程之量測方式可以較簡便的方式來取得使用者之心電信號。然而，由於配置在單導程之量測方式所使用之貼片上之兩個電極間的距離是固定的，因此並無法根據不同使用者之不同的身體構造，來調整電極間的距離。因此，單導程之量測方式並無法滿足在量測不同使用者之心電信號之不同需求。
有鑑於上述先前技術之問題，本揭露提供了一生理信號處理技術，特別係有關於提高心電信號分析之準確率之生理信號處理裝置。
根據本揭露之一實施例提供了一種生理信號處理裝置。上述生理信號處理裝置包括一貼片本體、複數電極，以及一處理裝置。複數電極會產生一心電信號。處理裝置配置於貼片本體，且耦接複數電極，以接收心電信號。此外，處理裝置根據心電信號，計算心電信號之R波之電壓值和一心電信號基準值之一第一差值，並判斷第一差值是否大於或等於一第一臨界值，以決定是否需要調整複數電極之位置。當複數電極之位置確定後，處理裝置根據心電  信號，取得一心跳資訊以及/或一呼吸資訊。
關於本揭露其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之生理信號處理裝置，做些許的更動與潤飾而得到。
本章節所敘述的是實施本揭露之方式，目的在於說明本揭露之精神而非用以限定本揭露之保護範圍，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第1圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之生理信號處理裝置100之示意圖。如第1圖所示，生理信號處理裝置100可包括一貼片本體110、一第一電極120A、一第二電極120B、一第一可拉伸導線130A、一第二可拉伸導線130B，以及一處理裝置140。注意地是，在第1圖中之示意圖，僅係為了方便說明本揭露之實施例，但本揭露並不以此為限。
根據本發明一實施例，處理裝置140可係一微處理器或一微控制器，但本發明不以此為限。
如第1圖所示，在此實施例中，處理裝置140會配置在貼片本體110中。第一電極120A和第二電極120B會分別藉由第一可拉伸導線130A和第二可拉伸導線130B耦接至處理裝置140。第一電極120A和第二電極120B所黏貼之位置可分別藉由可拉伸導線130A和可拉伸導線130B來進行調整。
當要對使用者進行心電信號(Electrocardiography，ECG)之量測時，可將生理信號處理裝置100之貼片本體110先貼在使用者之身上。接著，生理信號處理裝置100之心電信號讀取功能會被啟動，並開始做初始化之參數設定。然後，第一電極120A和第二電極120B會被貼在使用者欲測量心電信號之位置，以取得使用者之心電信號。當第一電極120A和第二電極120B黏貼好後，第一電極120A和第二電極120B會開始擷取使用者之心電信號，並將擷取之心電信號傳送給處理裝置140。根據本揭露一實施例，第一電極120A和第二電極120B至少會擷取兩周期(例如：3秒)之心電信號。
當處理裝置140接收到心電信號後，根據接收到之心電信號，處理裝置140會去抓取心電信號中的R波，並去計算心電信號中的R波之電壓值Rp和一心電信號基準值Bn之一第一差值，並對第一差值取絕對值(即
Figure 02_image001
，說明書中直接以第一差值稱之)。接著，處理裝置140會判斷第一差值是否大於或等於一第一臨界值Va，以決定是否需要調整第一電極120A和第二電極120B之位置。
當第一差值未大於或等於第一臨界值Va時，表示所抓取到之心電信號中的R波之信號強度並不夠強。因此，第一電極120A和第二電極120B黏貼在使用者上之位置會被調整，以擷取新的心電信號。特別說明地是，在此實施例所述之第一電極120A和第二電極120B之位置會被調整係表示一種「粗調」，例如：第一電極120A和第二電極120B所調整之位置距離會超過1公分，但本揭露不以此為限。當第一電極120A和第二電極120B位置被調整後，第一電極120A和第二電極120B會重新開始擷取使用者之心電信號，並將新擷取之心電信號傳送給處理裝置140。處理裝置140會再對新擷取之心電信號取作分析。
當第一差值大於或等於上述第一臨界值Va時，表示所抓取到之心電信號中的R波之信號強度夠強。因此，處理裝置140會去抓取心電信號中的Q波，並計算心電信號中的Q波之電壓值Qp和心電信號基準值Bn之一第二差值，並對第二差值取絕對值(即
Figure 02_image003
，說明書中直接以第二差值稱之)。此外，處理裝置140會去抓取心電信號中的S波，並計算心電信號中的S波之電壓值Sp和心電信號基準值Bn之一第三差值，並對第三差值取絕對值(即
Figure 02_image005
，說明書中直接以第三差值稱之)。接著，處理裝置140會判斷第二差值是否大於或等於一第二臨界值Vb，以及判斷第三差值是否大於或等於一第三臨界值Vc。此外，處理裝置140還會判斷心電信號之訊雜比(SNR)是否大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之訊雜比。
當第二差值未大於或等於第二臨界值Vb、第三差值未大於或等於第三臨界值Vc，或心電信號之訊雜比未大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之電壓值時，表示Q波或S波之信號強度並不夠強。因此，第一電極120A和第二電極120B之位置會被調整。特別說明地是，由於此心電信號已通過R波之判定，因此，在此實施例所述之第一電極120A和第二電極120B之位置會被調整係表示一種「微調」，例如：第一電極120A和第二電極120B所調整之位置距離會小於1公分，但本揭露不以此為限。當第一電極120A和第二電極120B位置被調整後，第一電極120A和第二電極120B會重新開始擷取使用者之心電信號，並將新擷取之心電信號傳送給處理裝置140。處理裝置140會再對新擷取之心電信號作分析。
當第二差值大於或等於第二臨界值Vb、第三差值大於或等於第三臨界值Vc，以及心電信號之訊雜比大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之電壓值時，即表示心電信號之波形滿足了R波、Q波和S波之型態，且R波、Q波和S波之信號強度都夠強。因此，處理裝置140會根據心電信號開始計算使用者之心跳資訊以及/或呼吸資訊。
根據本揭露一實施例，處理裝置140可透過複數心跳演算法，根據所取得之心電信號，去計算對應使用者之心跳資訊(即心跳演算法之運算結果)。舉例來說，處理裝置140會去計算心電信號中每一R波和下一R波間的間距(R-R interval，RRI)。接著，處理裝置140會根據所取得之RRI數值，去求得對應使用者之心率(heart rate，HR)以及心率變異(heart rate  variability，HRV)。根據本揭露一實施例，在處理裝置140透過心跳演算法來產生使用者之心跳資訊前，處理裝置140會依生理信號處理裝置100需求決定是否致能執行一平滑演算法，將心電信號經過一平滑演算，以降低雜訊之干擾，讓心電信號變得比較平滑和穩定，以提高處理裝置140在後續產生心跳資訊之運算之精確度。
根據本揭露一實施例，處理裝置140會判斷所求得之RRI數值是否會在一預設之範圍內。舉例來說，處理裝置140會判斷對應所求得之RRI數值是否會大於等於一第一時間臨界值TL，以及小於等於一第二時間臨界值TH(即TL≦RRI≦TH)。若RRI數值未大於等於一第一時間臨界值TL，或RRI數值未小於等於一第一時間臨界值TH，處理裝置140就會判斷此段心電信號並不正常。因此，處理裝置140就會濾除對應此RRI數值之心電信號。
根據本揭露一實施例，處理裝置140可透過呼吸演算法，根據心電信號，去計算對應使用者之呼吸資訊(即呼吸演算法之運算結果)。舉例來說，處理裝置140可根據心電圖推導之呼吸信號(ECG-derived respiration，EDR)技術或心跳呼吸混頻訊號解離技術，來取得使用者之呼吸資訊。根據本揭露一實施例，在處理裝置140透過呼吸演算法來產生使用者之呼吸資訊後，處理裝置140可透過生理信號處理裝置100致能控制與否，啟動呼吸數值平滑功能，以降低雜訊干擾，讓呼吸信號變得比較平滑和穩定，以提高處理裝置140在後續產生呼吸資訊之運算之精確度。
根據本揭露一實施例，當處理裝置140取得使用者之心跳資訊和呼吸資訊後，處理裝置140會將使用者之心跳資訊和呼吸資訊，以及電極目前黏貼(放置)之位置之資訊儲存在生理信號處理裝置100之一儲存裝置(圖未顯示)中。
根據本揭露一實施例，處理裝置140可藉由一機械學習演算法，根據電極放置之位置之資訊去進行學習。當學習的樣本數夠多時，當使用者要進行心電信號之量測時，就可將生理信號處理裝置100之電極(例如：第一電極120A和第二電極120B)直接黏貼在經機械學習演算法學習過後之位置。
根據本揭露一實施例，生理信號處理裝置100更包括一傳輸裝置(圖未顯示)。傳輸裝置可經由無線傳輸之方式(例如：藍芽或Wi-Fi，但本發明不以此為限)將使用者之心跳資訊以及呼吸資訊傳送給一電子裝置，例如：智慧型手機、平板電腦、筆電等。根據本發明一實施例，上述實施例中處理裝置140所進行之操作(即對心電信號之分析)亦可在一電子裝置上進行。也就是說，當生理信號處理裝置100取得使用者之心電信號後，生理信號處理裝置100會直接將取得之心電信號傳送給一電子裝置，再經由此電子裝置會進行上述實施例處理裝置140所進行之操作。
第2圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之生理信號處理裝置200之示意圖。如第2圖所示，生理信號處理裝置200可包括一貼片本體210、一第一電極220A、一第二電極220B、可拉伸導線230A~230C，以及一處理裝置240。注意地是，在第2圖中之示意圖，僅係為了方便說明本揭露之實施例，但本揭露並不以此為限。此外，特別說明地是，在此實施例中，可拉伸導線之數目可係一條、兩條或其他數目，並不以第2圖所示為限。
根據本發明一實施例，處理裝置240可係一微處理器或一微控制器，但本發明不以此為限。
如第2圖所示，和生理信號處理裝置100不同的是，在此實施例中，第一電極220A、第二電極220B、複數可拉伸導線230A~230C，以及處理裝置240都會配置在貼片本體210中。第一電極220A和第二電極220B會藉由複數可拉伸導線230A~230C相連接，且第一電極220A和第二電極220B會耦接至處理裝置240。第一電極220A和第二電極220B所黏貼之位置可藉由拉伸可拉伸導線230A~230C來進行調整。也就是說，在本實施例中，貼片本體210本身亦是可拉升之材料，可隨著可拉伸導線230A~230C被拉伸。此外，由於處理裝置240所進行之操作和生理信號處理裝置100之處理裝置140類似，因此在此就不再贅述。
第3圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之補償裝置300等效之示意圖。根據本揭露一實施例，補償裝置300可包括一匹配電路組態，且補償裝置300會耦接生理信號處理裝置之可拉伸導線。匹配電路組態可補償因可拉伸導線被拉伸時產生之阻抗變化，而造成之訊號衰減。以生理信號處理裝置100為例，當可拉伸導線130A或可拉伸導線130B被拉伸時，可拉伸導線130A或可拉伸導線130B之阻抗(Zs)會增加。因此，當可拉伸導線130A或可拉伸導線130B之阻抗(Zs)增加時，將會使得負載所接收到之信號會因為可拉伸導線130A或可拉伸導線130B之阻抗(Zs)之增加，而產生失真或衰減。若以數學式來做說明，還未連接補償裝置300時，負載所接收到之信號之電壓值可表示為f(S)=V 0+(
Figure 02_image007
)，其中V 0係表示初始之電壓值、V S係表示生理信號處理裝置提供之電壓值、Z係表示電路中之等效阻抗，以及Zs係表示可拉伸導線之阻抗。由上述數學式可得知，當可拉伸導線之阻抗Zs變大時，負載所接收到之信號之電壓值將會下降，即負載所接收到之信號產生失真或衰減。參考第3圖，在此實施例中，當生理信號處理裝置加入補償裝置300後，負載所接收到之信號之電壓值可改寫為f(S)=V 0+[(
Figure 02_image009
]
Figure 02_image011
) 其中V 0係表示初始之電壓值、V S係表示生理信號處理裝置提供之電壓值、Z係表示電路中之等效阻抗、Zs係表示可拉伸導線之阻抗、Z C係表示補償裝置300內之等效阻抗、Z L係表示負載之等效阻抗，以及Z O係表示補償裝置300之等效輸出阻抗。由上述改寫後之數學式可得知，透過調整補償裝置300內之阻抗Z C將可降低負載所接收到之信號產生失真或衰減。根據本揭露一實施例，補償裝置300可應用在生理信號處理裝置100。
第4圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之補償裝置400之示意圖。根據本揭露一實施例，補償裝置400可包括一穩壓電路，且補償裝置400會耦接生理信號處理裝置之可拉伸導線。穩壓電路可包含一功率電晶體P、一第一電阻R a，以及一第二電阻R b。穩壓電路可去補償因為可拉伸導線被拉伸時產生之阻抗變化所產生之雜訊之干擾。以生理信號處理裝置200為例，當可拉伸導線230A~230C被拉伸時，可拉伸導線230A~230C之阻抗(Z S1、Z S2、Z S3)會產生變化，因而使得可拉伸導線230A~230C之所產生之雜訊信號之干擾亦會產生變化。當雜訊信號之干擾產生變化時，會造成負載所接收到之信號之電壓值亦會產生變化。也就是說，負載所接收到之信號之電壓值會因為雜訊之干擾而不穩定。參考第4圖，在此實施例中，當生理信號處理裝置加入補償裝置400後，負載所接收到之信號之電壓值可表示為f(S)=V 0+[(
Figure 02_image013
]
Figure 02_image015
。由上述數學式可得知，當生理信號處理裝置加入補償裝置400後，可經由調整補償裝置400之第一電阻R a和第二電阻R b，而使得負載所接收到之信號之電壓值一直維持在一定值。因此，透過調整補償裝置400將可避免負載所接收到之信號之電壓值，會因為可拉伸導線之阻抗產生之變化而跟著變化。根據本揭露一實施例，補償裝置400可應用在生理信號處理裝置200。
第5圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之生理信號處理裝置500之示意圖。如第5圖所示，生理信號處理裝置500可包括一貼片本體510、一第一電極520A、一第二電極520B、一第一導線530A、一第二導線530B，以及一處理裝置540。注意地是，在第5圖中之示意圖，僅係為了方便說明本揭露之實施例，但本揭露並不以此為限。
根據本發明一實施例，處理裝置540可係一微處理器或一微控制器，但本發明不以此為限。
特別說明地是，和生理信號處理裝置100不同的是，在此實施例中，第一導線530A和第二導線530B本身並非可拉伸之導線。第一導線530A和第二導線530B係捲收於貼片本體510之導線，其可藉由生理信號處理裝置500中的一機械結構或一電動馬達(圖未顯示)來進行長度之伸縮。此外，如第5圖所示，在此實施例中，處理裝置540會配置在貼片本體510中。第一電極520A和第二電極520B會分別藉由第一導線530A和第二導線530B耦接至處理裝置540。由於處理裝置540所進行之操作和生理信號處理裝置100之處理裝置140類似，因此在此就不再贅述。
第6圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之生理信號處理裝置600之示意圖。如第6圖所示，生理信號處理裝置600可包括一貼片本體610、一第一電極620A、一第二電極620B、一第三電極620C、一第四電極620D，以及一處理裝置640。注意地是，在第6圖中之示意圖，僅係為了方便說明本揭露之實施例，但本揭露並不以此為限。在不同應用中，生理信號處理裝置600亦可配置不同數目之電極。
根據本發明一實施例，處理裝置640可係一微處理器或一微控制器，但本發明不以此為限。
根據本揭露一實施例，貼片本體610可係由一可拉伸材料所形成。此外，如第6圖所示，根據本揭露一實施例，第一電極620A會被配置在貼片本體610之一第一側(例如：左側)，第二電極620B、第三電極620C和第四電極620D則是會被配置在貼片本體610之一第二側(例如：右側)。當要對使用者進行心電信號之量測時，可將生理信號處理裝置600之貼片本體610貼在使用者之身上。根據本揭露一實施例，當生理信號處理裝置600之貼片本體610貼在使用者之身上後，處理裝置640會從第一電極620A取得心電信號。此外，處理裝置640亦會從配置在貼片本體610同一側之第二電極620B、第三電極620C和第四電極620D中選取一者作為取得心電信號之另一電極。也就是說，若處理裝置640選取第二電極620B，處理裝置640就會從第一電極620A和第二電極620B取得心電信號。根據本揭露一實施例，當電極之位置需要被調整時，處理裝置640可直接從配置在貼片本體610同一側之第二電極620B、第三電極620C和第四電極620D中選取另一者作為取得心電信號之電極。由於處理裝置640所進行之其他操作和生理信號處理裝置100之處理裝置140類似，因此在此就不再贅述。
第7A-7B圖係根據本揭露之一實施例所述之心電信號處理方法之流程圖700。此心電信號處理方法適用生理信號處理裝置100、200、500和600。在步驟S710，當生理信號處理裝置之複數電極放置(黏貼)在使用者之身上後，生理信號處理裝置之處理裝置會從複數電極接收心電信號。在步驟S720，根據接收到之心電信號，生理信號處理裝置之處理裝置會計算心電信號所包含之R波之電壓值和一心電信號基準值之一第一差值，並判斷第一差值是否大於或等於一第一臨界值，以決定是否需要調整複數電極之位置。當第一差值未大於或等於第一臨界值時，會進行步驟S730。在步驟S730，複數電極之位置會被調整(粗調)。複數電極之位置會被調整後，流程會回到S710。當第一差值大於或等於第一臨界值時，會進行步驟S740。在步驟S740，生理信號處理裝置之處理裝置會計算心電信號所包含之Q波之電壓值和心電信號基準值之一第二差值，以及計算心電信號所包含之S波之電壓值和心電信號基準值之一第三差值。
在步驟S750，生理信號處理裝置之處理裝置會判斷第二差值是否大於或等於一第二臨界值、第三差值是否大於或等於一第三臨界值，以及心電信號之一訊雜比是否大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之訊雜比。當第二差值大於或等於第二臨界值、第三差值大於或等於上述第三臨界值，以及心電信號之訊雜比大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之訊雜比時，進行步驟S760。在步驟S760，生理信號處理裝置之處理裝置根據取得之心電信號，計算使用者之心跳資訊。當第二差值未大於或等於第二臨界值、第三差值未大於或等於上述第三臨界值，或心電信號之訊雜比未大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之訊雜比時，複數電極之位置會被調整(微調)，且流程會回到步驟S720。
在步驟S770，當取得使用者之心跳資訊後，生理信號處理裝置之處理裝置會判斷所取得之心跳資訊中的每一RRI數值是否大於等於一第一時間臨界值TL，以及小於等於一第二時間臨界值TH。當有RRI數值未大於等於第一時間臨界值TL，以及未小於等於第二時間臨界值TH時，進行步驟S780。在步驟S780，生理信號處理裝置之處理裝置會濾除對應未大於等於第一時間臨界值TL和未小於等於第二時間臨界值TH之RRI數值之心電信號。當RRI數值大於等於第一時間臨界值，以及小於等於第二時間臨界值TH時，進行步驟S790。在步驟S790，生理信號處理裝置之處理裝置根據取得之心電信號，計算使用者之呼吸資訊。
根據本發明一實施例，在步驟S760，在透過複數心跳演算法，產生使用者之心跳資訊前，生理信號處理裝置之處理裝置更會根據一移動平均演算法，對取得之心電信號進行一移動平均之運算。
根據本發明一實施例，在步驟S790，在透過複數呼吸演算法，產生使用者之呼吸資訊前，生理信號處理裝置之處理裝置更會根據一移動平均演算法，對取得之心電信號進行一移動平均之運算。
根據本發明之實施例所提出之生理信號處理裝置和心電信號處理方法，可根據不同使用者之不同的身體構造，來調整電極間的距離。因此，將可提高使用單導程之量測方式量測使用者之信電信號之準確率。
在本說明書中以及申請專利範圍中的序號，例如「第一」、「第二」等等，僅係為了方便說明，彼此之間並沒有順序上的先後關係。
本揭露之說明書所揭露之方法和演算法之步驟，可直接透過執行一處理器直接應用在硬體以及軟體模組或兩者之結合上。一軟體模組(包括執行指令和相關數據)和其它數據可儲存在數據記憶體中，像是隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、暫存器、硬碟、可攜式應碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD或在此領域習之技術中任何其它電腦可讀取之儲存媒體格式。一儲存媒體可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是電腦/處理器(爲了說明之方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可透過來讀取資訊(像是程式碼)，以及寫入資訊至儲存媒體。一儲存媒體可整合一處理器。一特殊應用積體電路(ASIC)包括處理器和儲存媒體。一用戶設備則包括一特殊應用積體電路。換句話說，處理器和儲存媒體以不直接連接用戶設備的方式，包含於用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合電腦程序之產品包括可讀取之儲存媒體，其中可讀取之儲存媒體包括和一或多個所揭露實施例相關之程式碼。在一些實施例中，電腦程序之產品可包括封裝材料。
以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現，而在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本文之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本文揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、500、600:生理信號處理裝置
110、210、510、610:貼片本體
120A、220A、520A、620A:第一電極
120B、220B、520B、620B:第二電極
130A:第一可拉伸導線
130B:第二可拉伸導線
140、240、540、640:處理裝置
230A~230C:可拉伸導線
300、400:補償裝置
530A:第一導線
530B:第二導線
620C:第三電極
620D:第四電極
700:流程圖
P:功率電晶體
Ra:第一電阻
Rb:第二電阻
S710~S790:步驟
V0:初始之電壓值
VS:電源提供之電壓值
Z:電路中之阻抗
Zs:可拉伸導線之阻抗
ZC:係表示補償裝置300內之阻抗
ZL:係表示負載之阻抗
ZO:係表示示補償裝置300之輸出阻抗
ZS1、ZS2、ZS3:可拉伸導線230A~230C之阻抗
第1圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之生理信號處理裝置100之示意圖。 第2圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之生理信號處理裝置200之示意圖。 第3圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之補償裝置300之示意圖。 第4圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之補償裝置400之示意圖。 第5圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之生理信號處理裝置500之示意圖。 第6圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之生理信號處理裝置600之示意圖。 第7A-7B圖係根據本揭露之一實施例所述之心電信號處理方法之流程圖700。
100:生理信號處理裝置
110:貼片本體
120A:第一電極
120B:第二電極
130A:第一可拉伸導線
130B:第二可拉伸導線
140:處理裝置

Claims (16)

  1. 一種生理信號處理裝置，包括：一貼片本體；複數電極，偵測一心電信號；一處理裝置，配置於上述貼片本體，耦接上述複數電極，以接收上述心電信號，並根據上述心電信號，計算上述心電信號之R波之電壓值和一心電信號基準值之一第一差值，並判斷上述第一差值是否大於或等於一第一臨界值，以決定是否需要調整上述複數電極之位置，其中當上述複數電極之位置確定後，上述處理裝置根據上述心電信號，取得一心跳資訊以及/或一呼吸資訊；複數可拉伸導線，配置於上述貼片本體，其中上述複數電極配置於上述貼片本體，且上述複數電極藉由上述複數可拉伸導線彼此相連接；以及一第二補償裝置，耦接上述複數可拉伸導線，且包括一穩壓電路，其中上述第二補償裝置藉由上述穩壓電路去補償因上述可拉伸導線被拉伸時產生之阻抗變化，所產生之雜訊之干擾。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之生理信號處理裝置，其中上述貼片本體係由一可拉伸材料形成，且上述複數電極之一者配置在上述貼片本體之一第一側，以及上述複數電極之其他者配置在上述貼片本體之一第二側。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之生理信號處理裝置，其中上述處理裝置從配置在上述貼片本體之上述第二側之上述複數電極選取一者作為取得心電信號之電極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之生理信號處理裝置，其中當上述複數電極之位置需要調整時，上述處理裝置從配置在上述貼片本體之上述第二側之上述複數電極選取另一者作為取得心電信號之電極。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之生理信號處理裝置，其中當上述第一差值未大於或等於上述第一臨界值時，調整上述複數電極之位置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之生理信號處理裝置，其中當上述第一差值大於或等於上述第一臨界值時，上述處理裝置計算上述心電信號之Q波之電壓值和上述心電信號基準值之一第二差值，以及計算上述心電信號之S波之電壓值和上述心電信號基準值之一第三差值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之生理信號處理裝置，其中上述處理裝置判斷上述第二差值是否大於或等於一第二臨界值、上述第三差值是否大於或等於一第三臨界值，以及上述心電信號之一訊雜比是否大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之訊雜比。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之生理信號處理裝置，其中當上述第二差值大於或等於上述第二臨界值、上述第三差值大於或等於上述第三臨界值，以及上述心電信號之上述訊雜比大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之訊雜比時，上述處理裝置根據上述心電信號，計算上述心跳資訊和上述呼吸資訊。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之生理信號處理裝置，其中當上述第二差值未大於或等於上述第二臨界值、上述第三差值未 大於或等於上述第三臨界值，或上述心電信號之上述訊雜比未大於或等於R波、且/或Q波且/或S波對應之訊雜比時，調整上述複數電極之位置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之生理信號處理裝置，其中上述處理裝置透過複數心跳演算法，根據上述心電信號，以產生上述心跳資訊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之生理信號處理裝置，其中上述心跳資訊包括R波和R波間的間距、心率，以及心率變異之數值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之生理信號處理裝置，其中上述處理裝置判斷所取得之每一上述R波和R波間的間距的數值是否大於等於一第一時間臨界值，以及小於等於一第二時間臨界值。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之生理信號處理裝置，其中當上述R波和R波間的間距的數值未大於等於一第一時間臨界值，且上述R波和R波間的間距的數值未小於等於一第一時間臨界值，處理裝置濾除對應上述R波和R波間的間距的數值之上述心電信號。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之生理信號處理裝置，其中在透過上述複數心跳演算法，產生上述心跳資訊前，上述處理裝置根據一平滑演算法，對上述心電信號進行運算。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之生理信號處理裝置，其中上述處理裝置根據一呼吸演算法，根據上述心電信號，以產生上述呼吸資訊。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之生理信號處理裝置，其中可藉由一機械學習演算法，決定上述複數電極之初始放置之位置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816557A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 微星科技股份有限公司 可携式生物信息测量装置
CN105550734A (zh) * 2014-10-22 2016-05-04 维灵（杭州）信息技术有限公司 能进行无线通信的可穿戴贴片
TW201617026A (zh) * 2014-11-11 2016-05-16 金寶電子工業股份有限公司 呼吸相關訊號量測系統及其量測方法
CN107049301A (zh) * 2017-05-27 2017-08-18 东莞广州中医药大学中医药数理工程研究院 一种可测标准心电的保健穿戴物
CN107582045A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 成都心吉康科技有限公司 心电采集方法、可穿戴设备及其控制方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6496715B1 (en) * 1996-07-11 2002-12-17 Medtronic, Inc. System and method for non-invasive determination of optimal orientation of an implantable sensing device
US20070179388A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Vincent Larik Methods and systems of implanting a medical implant for improved signal detection
TW201031384A (en) 2009-02-25 2010-09-01 Micro Star Int Co Ltd A portable physiological information measurement device
US8613708B2 (en) 2010-10-08 2013-12-24 Cardiac Science Corporation Ambulatory electrocardiographic monitor with jumpered sensing electrode
US8818478B2 (en) 2011-03-31 2014-08-26 Adidas Ag Sensor garment
US9775536B2 (en) 2013-09-25 2017-10-03 Bardy Diagnostics, Inc. Method for constructing a stress-pliant physiological electrode assembly
US9433380B1 (en) 2013-09-25 2016-09-06 Bardy Diagnostics, Inc. Extended wear electrocardiography patch
US9619660B1 (en) 2013-09-25 2017-04-11 Bardy Diagnostics, Inc. Computer-implemented system for secure physiological data collection and processing
CN106030798A (zh) 2014-02-24 2016-10-12 Mc10股份有限公司 具有变形指示器的适形电子器件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816557A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 微星科技股份有限公司 可携式生物信息测量装置
CN105550734A (zh) * 2014-10-22 2016-05-04 维灵（杭州）信息技术有限公司 能进行无线通信的可穿戴贴片
TW201617026A (zh) * 2014-11-11 2016-05-16 金寶電子工業股份有限公司 呼吸相關訊號量測系統及其量測方法
CN107049301A (zh) * 2017-05-27 2017-08-18 东莞广州中医药大学中医药数理工程研究院 一种可测标准心电的保健穿戴物
CN107582045A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 成都心吉康科技有限公司 心电采集方法、可穿戴设备及其控制方法

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