TWI729387B - 穿戴式生理數值偵測裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種生理數值偵測方法。此生理數值偵測方法包括以下步驟。首先，偵測一ECG訊號與一PPG訊號。隨後，依據ECG訊號計算出複數個RRI值，並依據PPG訊號計算出複數個PPI值。接下來，依據這些RRI值與/或這些PPI值排除錯誤之RRI值。然後，利用保留下來之RRI值，判斷是否存在異常狀態。依此，本發明並提供一種穿戴式生理數值偵測裝置。

Description

穿戴式生理數值偵測裝置
本發明係關於一種生理數值偵測方法與穿戴式生理數值偵測裝置。
傳統之心律不整偵測方法主要是利用心電圖取得患者之生理數值進行判斷。由於心電圖之資料在判斷上容易產生錯誤，因此，往往需要由醫療院所安排24小時之心電圖檢查，患者本身並需要隨身攜帶檢測機器24小時，方能看出明顯的心律變化，進而判斷是否有心律不整及其嚴重度。因此，傳統之心律不整偵測方法非常耗費時間，並會對患者之日常生活造成不便。
本發明提供一種生理數值偵測方法。此生理數值偵測方法包括以下步驟。首先，偵測一心電描記圖(Electrocardiography,ECG)訊號與一光體積變化描記圖(Photoplethysmography,PPG)訊號。隨後，依據ECG訊號計算出複數個R波波峰間隔(R-R interval,RRI)值， 並依據前述PPG訊號，計算出複數個波峰間隔(peak-peak interval,PPI)值。接下來，依據這些RRI值與/或這些PPI值，排除錯誤之RRI值。然後，在保留下來之RRI值中，判斷相鄰二該RRI值之變化是否大於一預設值，若是，即判斷存在異常狀態。
本發明並提供一種穿戴式心律不整偵測裝置。此穿戴式心律不整偵測裝置包括一ECG偵測模組、一PPG偵測模組與一計算單元。其中，ECG偵測模組係用以偵測一ECG訊號。PPG偵測模組係用以偵測一PPG訊號。計算單元係電性連接ECG偵測模組與PPG偵測模組，並用以依據ECG訊號與PPG訊號分別計算出複數個RRI值與複數個PPI值，並依據這些RRI值與/或這些PPI值排除錯誤之RRI值，以及在保留下來之RRI值中，判斷相鄰二該RRI值之變化是否大於一預設值，若是，即判斷存在異常狀態。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
100‧‧‧穿戴式生理數值偵測裝置
110‧‧‧殼體
120‧‧‧ECG偵測模組
122,124‧‧‧ECG電極
140‧‧‧PPG偵測模組
160‧‧‧計算單元
180‧‧‧顯示單元
t1,t2,t3,t4,t1’‧‧‧RRI值
T1‧‧‧PPI值
P1,P2,P3‧‧‧波峰
第一圖係本發明之穿戴式生理數值偵測裝置一實施例之方塊示意圖。
第二A與二B圖係第一圖之穿戴式生理數值偵測裝置一實施例之立體圖。
第三圖係待測者使用第一圖之穿戴式生理數值偵測裝置 實際進行偵測一實施例之示意圖。
第四圖係本發明之生理數值偵測方法一實施例之流程圖。
第五圖係一波型圖顯示第四圖之步驟S120所取得之ECG訊號與PPG訊號之一實施例。
下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
第一圖係本發明之穿戴式生理數值偵測裝置100一實施例之方塊示意圖。第二A與二B圖係第一圖之穿戴式生理數值偵測裝置100一實施例之立體圖。第三圖係待測者使用第一圖之穿戴式生理數值偵測裝置100進行偵測一實施例之示意圖。此穿戴可攜式生理數值偵測裝置可以是電子錶、電子手環、皮膚貼片或示其他可配戴或接觸人體以偵測脈搏之電子裝置。圖中係以一腕戴式心律偵測裝置為例進行說明
如第一圖所示，此穿戴式生理數值偵測裝置100包括一心電描記圖(Electrocardiography,ECG)偵測模組120、一光體積變化描記圖(Photoplethysmography,PPG)偵測模組140、一計算單元160與一顯示單元180。
其中，ECG偵測模組120係用以偵測一ECG訊號，PPG偵測模組140係用以偵測一PPG訊號。計算單元160係電性連接ECG偵測模組120與PPG偵測模組140以接收ECG訊號與PPG訊號，藉以判斷是否存在心律不整。顯示單元180係電性連接計算單元160以呈現計算單元160之判斷結果。
在一實施例中，此計算單元160係一處理單元，此顯示單元180係一液晶顯示模組、一有機發光二極體顯示模組或是一電子墨水顯示模組。關於計算單元160依據ECG訊號與PPG訊號以判斷是否存在心律不整之細節，在後續第四圖之對應段落會有更詳細的描述。
請一併參照第二A與二B圖，第二A與二B圖係第一圖之穿戴式生理數值偵測裝置一實施例之立體圖，其中，第二A圖係此穿戴式生理數值偵測裝置100之正面立體圖，第二B圖係此穿戴式生理數值偵測裝置100之背面立體圖。如圖中所示，在一實施例中，此ECG偵測模組120包括二個ECG電極122與124，以構成一單導程ECG感測器。此二個ECG電極122與124分別設置於穿戴式生理數值偵測裝置之殼體110的正面(即遠離手腕之表面)與背面(即朝向手腕之表面)。PPG偵測模組140係設置於穿戴式生理數值偵測裝置之殼體110的背面以偵測待測者手腕處之PPG訊號。
如第三圖所示，當待測者以手指壓按位於穿戴式生理數值偵測裝置之殼體110正面的ECG電極122，位於穿戴式生理數值偵測裝置之殼體110背面的 ECG電極124即會接觸待測者另一隻手的手腕，如此，即可產生待測者之ECG訊號。同時，位於穿戴式生理數值偵測裝置之殼體110背面的PPG偵測模組140即可偵測待測者手腕處之PPG訊號。
如第二A與二B圖所示，本實施例之穿戴式生理數值偵測裝置僅具有一PPG偵測模組140，設置於穿戴式生理數值偵測裝置之殼體110背面以偵測待測者手腕處之PPG訊號。不過亦不限於此。在一實施例中，除了圖中設置於穿戴式生理數值偵測裝置之殼體110背面之PPG偵測模組140，亦可以在殼體110正面或側面設置其他的PPG偵測模組，以偵測待測者之手指PPG訊號。如此，即可同時取得待測者之手指PPG訊號與手腕PPG訊號，以提升PPG訊號之準確度。
前述實施例之穿戴式生理數值偵測裝置100係將計算單元160之判斷結果透過顯示單元180提示待測者。不過亦不限於此。在一實施例中，穿戴式生理數值偵測裝置亦可以音訊方式將計算單元160之判斷結果提示待測者，或是將計算單元160之判斷結果傳送至其他電子裝置，如手機、筆電等，供後續統計處理。
第四圖係本發明之生理數值偵測方法一實施例之流程圖。此生理數值偵測方法適用於第一圖所示之穿戴式生理數值偵測裝置100，不過亦不限於此。任何可同時提供待測者之ECG訊號與PPG訊號之裝置，均可適用本實施例之生理數值偵測方法，以偵測待測者之心律，進而判斷是否存在心律異常或心律不整之問題。 以下係以待測者使用第一圖之穿戴式生理數值偵測裝置100進行偵測為例，說明此生理數值偵測方法。如圖中所示，此生理數值偵測方法包括以下步驟。
首先，如步驟S120所述，利用ECG偵測模組120偵測待測者之一ECG訊號，並且利用PPG偵測模組140偵測待測者之一PPG訊號。
請一併參照第五圖，第五圖係一波型圖顯示第四圖之步驟S120所取得之ECG訊號與PPG訊號之一實施例，其中，ECG訊號係以實線表示，PPG訊號則是以虛線表示。由於步驟S120係同時偵測待測者之ECG訊號與PPG訊號，因此，圖中呈現出來之ECG訊號之波峰與PPG訊號之波峰會呈現對應關係。又，因為血液由心臟被加壓流到手臂需要時間，一般而言，PPG訊號之波峰會略晚於ECG訊號之波峰。
在一實施例中，步驟S120所偵測之ECG訊號係一單導程ECG訊號，也就是使用二個ECG電極偵測之ECG訊號，以簡化偵測之複雜度。
在一實施例中，步驟S120所偵測之PPG訊號係一手腕PPG訊號。此手腕PPG訊號可以是一右手腕PPG訊號或是一左手腕PPG訊號。不過亦不限於此。在一實施例中，此PPG訊號也可以是一手指PPG訊號。
其次，步驟S120係偵測單一個PPG訊號，不過亦不限於此。在一實施例中，步驟S120亦可同時偵測待測者之多個不同身體位置之PPG訊號，以提高所取得之PPG訊號之準確度。舉例來說，此步驟可同時偵測待 測者之手腕PPG訊號與手指PPG訊號，並以手指PPG訊號來彌補手腕PPG訊號之不足。
隨後，如步驟S140所述，利用計算單元160，依據前述ECG訊號計算出複數個R波波峰間隔(R-R interval,RRI)值，並依據前述PPG訊號，計算出複數個波峰間隔(peak-peak interval,PPI)值。請一併參照第五圖所示，這些RRI值就是步驟S120所偵測之ECG訊號中，各個波峰之時間間隔值，如圖中所示之t1,t2,t3,t4。這些PPI值就是步驟S120所偵測之PPG訊號中，各個波峰之時間間隔值，如圖中所示之T1。
接下來，如步驟S160所述，利用計算單元160，依據步驟S140所計算出之這些RRI值與/或這些PPI值，排除這些RRI值中錯誤的RRI值。
在一實施例中，請參照第五圖所示，步驟S160係比對對應之RRI值與PPI值，例如圖中之t1與T1，以排除錯誤之RRI值。一般而言，相較於PPG訊號，ECG訊號所計算出之RRI值雖然可以提供較精確之偵測數據，但也比較容易受到待測者個人狀態變化之影響而產生錯誤，例如將雜訊或是待測者受驚嚇產生之波峰誤判為心電R波之波峰。因此，透過比對對應之RRI值與PPI值，有助於排除這些RRI值中之錯誤的RRI值，以獲得更準確的數值，避免產生誤判。舉例來說，如圖中所示，RRI值t1與相對應之PPI值T1之數值大小有明顯差異，因此，RRI值t1有相當高之可能性為錯誤數值，而需要加以排除。
在一實施例中，步驟S160係比對各個RRI值與這些RRI值之一平均值，以排除錯誤之RRI值。此平均值係步驟S120之偵測時間內(例如1分鐘)取得之所有RRI值之平均。一般而言，待測者之RRI值無論是否存在異常，均會落在一定範圍內，如果超出此範圍，即有相當大的可能性是錯誤的RRI值。因此，透過比對各個RRI值與這些RRI值之平均值，有助於排除錯誤的RRI值，以獲得更準確的數值，避免產生誤判。舉例來說，請參照第五圖所示，RRI值t1之數值大小明顯小於偵測時間內所有RRI值之平均(例如圖中所示之所有RRI值之平均)，因此，RRI值t1有相當高之可能性為錯誤數值，而需要加以排除。
針對判斷出來之錯誤的RRI值，如圖中所示之t1，在一實施例中，步驟S160係透過此RRI值t1判斷出錯誤之波峰P2，並排除此波峰P2以產生修正後的RRI值t1’取代錯誤的RRI值t1，也就是以圖中之P2前後兩側之波峰P1與P3計算出正確RRI值t1’取代RRI值t1。在一實施例中，為了加速處理程序，步驟S160係直接排除錯誤的RRI值t1，而不補入其他補正後的數值。
然後，如步驟S180所述，利用排除錯誤RRI值後保留下來的RRI值，判斷是否存在異常狀態，如心律不整。在一實施例中，請一併參照第五圖所示，步驟S180係於排除錯誤之RRI值(如t1)後，在保留下來的RRI值中，判斷是否存在相鄰二個RRI值(如t3與t4)之變化滿足一預設條件。若是，即判斷存在異常狀態， 若否，則判斷合於常規值。舉例來說，若是在這些RRI值中，存在相鄰二個RRI值之變化達到30%之情況(即前述預設條件)，即判斷待測者存在異常狀態，反之，則判斷為合於常規值心律正常。又，為了進一步避免誤判產生，在一實施例中，步驟S180可設定為需要發生連續多次相鄰二個RRI值之變化達到30%之情況，才判斷待測者存在異常狀態。
舉例來說，如第五圖所示，若未排除錯誤之RRI值t1直接利用ECG訊號進行判斷，此判斷步驟可能會因為RRI值t1與t2之存在，而誤判待測者存在異常狀態。反之，若是排除此錯誤之RRI值，即不會產生此誤判。
在完成前述判斷步驟後，此生理數值偵測方法即可透過穿戴式生理數值偵測裝置100之顯示單元180將判斷結果提示待測者。不過，本發明亦不限於此。在一實施例中，此生理數值偵測方法亦可透過音訊將判斷結果提示待測者，或是將判斷結果傳送至其他電子裝置，如手機、筆電等，供後續統計處理。
相較於傳統之心律不整偵測方法，透過本發明所提供之生理數值偵測方法與穿戴式生理數值偵測裝置，待測者可利用輕便之穿戴型裝置進行判斷，並可縮短偵測時間以避免對待測者之日常生活造成不便。
上述僅為本發明較佳之實施例而已，並不對本發明進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術手段的範圍內，對本發明揭 露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術手段的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。

Claims (8)

  1. 一種穿戴式生理數值偵測裝置，包括：一ECG偵測模組，用以偵測一ECG訊號；一殼體，於該殼體的二個不同表面分別具有一PPG偵測模組，用以偵測不同部位的複數PPG訊號；以及一計算單元，電性連接該ECG偵測模組與該些PPG偵測模組，用以：依據該ECG訊號與該些PPG訊號分別計算出複數個RRI值與複數個PPI值；依據該些RRI值與該些PPI值，以排除錯誤之該RRI值；以及在保留下來之該些RRI值中，判斷相鄰二該RRI值之變化是否大於一預設值，若是，即判斷為異常狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之穿戴式生理數值偵測裝置，更包括一顯示單元，電性連接該計算單元，以呈現該計算單元之判斷結果。
  3. 如申請專利範圍第1項之穿戴式生理數值偵測裝置，其中，該ECG訊號係一單導程ECG訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項之穿戴式生理數值偵測裝置，其中，該些PPG訊號係包含一手腕PPG訊號以及一手指PPG訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項之穿戴式生理數值偵測裝置，其中，該計算單元係比對對應之該RRI值與該PPI值，以排除錯誤之該RRI值。
  6. 如申請專利範圍第1項之穿戴式生理數值偵測裝置，其中，該計算單元係比對各該RRI值與該些RRI值之一平均值，以排除錯誤之該RRI值。
  7. 如申請專利範圍第1項之穿戴式生理數值偵測裝置，其中，該ECG偵測模組包括二ECG電極，分別設置於該殼體之一正面與一背面。
  8. 如申請專利範圍第7項之穿戴式生理數值偵測裝置，其中，該些PPG偵測模組係設置於該殼體之該正面與該背面。
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