TWI773259B - 利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統與方法 - Google Patents

Abstract

本發明主要揭示一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其主要包括：至少一用戶端電子裝置、一攝影裝置、配戴於一用戶之一手腕上的一壓脈裝置、以及至少一醫生端電子裝置。執行遠距中醫診脈時，該用戶端電子裝置控制該壓脈裝置依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至用戶手腕的橈動脈，且同時控制該攝影裝置對應於該壓脈裝置之動作而分次擷取該用戶之一用戶影像。接著，該用戶端電子裝置對擷取自用戶影像的生理信號執行信號處理，藉以獲得與脈象相關聯之資料，接著將所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置。如此，位處異地的醫生僅需閱讀、分析所述與脈象相關聯之資料便能夠完成對於該用戶之遠距中醫診脈。

Description

利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診 脈之系統與方法

本發明係關於非接觸式生理信號量測之技術領域，尤指一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統與方法。

隨著人口結構高齡化、疾病型態慢性化以及人口過度向都市集中，住在鄉下或者山上屬於偏遠地區的居民不便取得醫療服務或資源的問題越發嚴重。為了解決偏遠地區的居民就醫看診不便的問題，政府開始制定遠距醫療(Telemedicine)的相關法規，使得市區醫院能夠利用遠距醫療系統向偏遠地區的居民提供看診服務，從而節省這些居民往返住家與醫院的交通時間。

目前，已知遠距醫療系統的運作內容至少包括： (1) 市區醫院醫生使用遠距醫療系統的視訊裝置向住在偏遠地區之有看病需求的患者提供即時視訊諮詢(即，問診)； (2) 利用遠距醫療系統的生理指數量測裝置，患者可以在視訊問診的過程中提供自身的生理指數供醫生參考；以及 (3) 遠距醫療系統具有個人健康紀錄(Personal Health Record,  PHR)資料庫以及監控裝置，使醫師和醫護人員能即時知道患者的健康狀況，在必要的時候提供患者相關醫療服務。

應知道，中醫診脈( Traditional chinese medicine (TCM) pulse diagnosis)方式乃醫師以其一手之三根手指頭(食指、中指及無名指)施以不同程度的壓迫力至患者手腕的橈動脈(中醫稱為“吋口”)，並用手指頭去感覺血管的反應狀態。進行中醫診脈時，醫師首先以手指頭施予高壓迫力至橈動脈從而使血流幾乎不通，此一步驟稱為沉取(或稱按)。接著，醫師將逐漸放鬆手指頭以釋放血管的壓迫力，使手指頭僅輕放在患者的手腕皮膚上從而使橈動脈沒有受到任何壓迫力，此一步驟稱為浮取(或稱舉)。最終，醫師的手指頭在舉按之間游動從而感知最明顯之橈動脈的脈動，此一步驟稱為中取(或尋)。

由前述說明可知，遠距醫療系統無法實現遠距中醫診脈，原因在於目前能缺乏可模擬醫師以其手指頭完成的浮、中、沉之中醫診脈。雖然市面上已經販售有具有診脈功能的穿戴式電子裝置或診脈儀，然而其所量測出的橈動脈之脈動信號的準確度仍舊有所疑慮。畢竟，傳統中醫師是依靠其手指頭的感覺去完成中醫診脈，而後依其經驗推斷患者的健康狀況。

由上述說明可知，習知的遠距醫療系統無法實現遠距中醫診脈，故其仍舊具有可加以改善的空間。有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究發明，而終於研發完成一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統與方法。

本發明之主要目的在於提供一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其主要包括：至少一用戶端電子裝置、一攝影裝置、配戴於一用戶之一手腕上的一壓脈裝置、以及至少一醫生端電子裝置。執行遠距中醫診脈時，該用戶端電子裝置控制該壓脈裝置依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至用戶手腕的橈動脈，且同時控制該攝影裝置對應於該壓脈裝置之動作而分次擷取該用戶之一用戶影像。接著，該用戶端電子裝置對擷取自用戶影像的生理信號執行信號處理，藉以獲得與脈象相關聯之資料，接著將所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置。如此，位處異地的醫生僅需閱讀、分析所述與脈象相關聯之資料便能夠完成對於該用戶之中醫診脈(TCM pulse diagnosis)，不需要親自替用戶把脈。

為達成上述目的，本發明提出所述利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統的一實施例，其包括： 至少一用戶端電子裝置，具有一控制與處理模組與一第一通訊單元； 一攝影裝置，耦接該用戶端電子裝置； 一壓脈裝置，配戴於一用戶的一手腕上且耦接該用戶端電子裝置；以及 至少一醫生端電子裝置，具有一顯示單元以及一第二通訊單元，且以其所述第二通訊單元和該用戶端電子裝置之所述第一通訊單元達成通訊連結； 其中，該控制與處理模組控制該壓脈裝置依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至該手腕的橈動脈，且同時控制該攝影裝置對應於該壓脈裝置之動作而分次擷取該用戶之一用戶影像； 其中，該控制與處理模組自所述用戶影像之中擷取出反映該用戶之一脈象的一生理信號，接著對該生理信號執行至少一信號處理，藉以獲得反映該用戶之健康狀況的至少一與脈象相關聯之資料，從而透過該第一通訊單元將該用戶之所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置。

並且，本發明同時提出一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，包括以下步驟： (1)令一用戶端電子裝置與一醫生端電子裝置達成通訊連結，其中該用戶端電子裝置耦接一攝影裝置和一壓脈裝置，且該壓脈裝置配戴於一用戶的一手腕上； (2)令該用戶端電子裝置控制該壓脈裝置依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至該手腕的橈動脈，且同時控制該攝影裝置對應於該壓脈裝置之動作而分次擷取該用戶之一用戶影像； (3)令該用戶端電子裝置自所述用戶影像之中擷取出反映該用戶之一脈象的一生理信號，接著對該生理信號執行至少一信號處理，藉以獲得反映該用戶之健康狀況的至少一與脈象相關聯之資料；以及 (4)令該用戶端電子裝置將所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置。

在一實施例中，前述本發明之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統更包括一雲端管理平台，用以使該用戶端電子裝置經由該雲端管理平台之媒介而與該醫生端電子裝置達成通訊連結；該雲端管理平台具有： 一用戶身份資料庫，用以儲存所述用戶之個人資料； 一量測數據資料庫，用以儲存所述生理信號以及所述與脈象相關聯之資料；以及 一即時資料顯示介面，用以於該用戶端電子裝置上傳所述生理信號及/或所述與脈象相關聯之資料之時，同步地顯示所述生理信號及/或所述與脈象相關聯之資料。

在一實施例中，該控制模組具有： 一第一控制單元，用以控制該壓脈裝置執行所述中醫診脈程序； 一第二控制單元，用以控制該攝影裝置在該壓脈裝置執行所述中醫診脈程序的過程中對應地完成所述用戶影像之分次擷取；以及 一信號處理單元，用以對該生理信號執行所述信號處理，藉以獲得所述與脈象相關聯之資料。

在一實施例中，該用戶端電子裝置與該醫生端電子裝置皆為選自於由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、一體式電腦、門口機、和智慧型電視所組成群組之中的一種電子裝置。

在一實施例中，該攝影裝置和該用戶端電子裝置整合成單一資訊處理裝置，且所述資訊處理裝置為選自於由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門口機、和智慧型電視所組成群組之中的一種電子裝置。

在一實施例中，該醫生端電子裝置進一步具有一分析單元，用以對所述與脈象相關聯之資料進行一資料分析。

在一實施例中，該壓脈裝置為選自於由診脈儀、具有診脈功能的智慧手錶、具有診脈功能的智慧手環、具有複數個獨立氣囊的壓脈帶、使用壓力感測器陣列的壓脈帶、和具有壓力感測器陣列的護腕所組成群組之中的一種裝置。

在一可行實施例中，所述信號處理將該生理信號轉換成一與信號質量指數相關聯之資料，且所述信號質量指數為下列任一種：血流灌注指數(Perfusion index, Pi)、偏度指數(Skewness index)、或峰度指數(Kurtosis index)。

在另一實施例中，所述信號處理將該生理信號轉換成一與時域指數相關聯之資料，且所述時域指數為下列任一種：正常心跳間期之標準差(Standard deviation of all normal to normal intervals, SDNN)、相鄰值平方和的均方根(Root mean square successive differences, RMSSD)、正常心跳間期差值超過50毫秒的個數(Number of pairs of adjacent NN intervals differing by more than 50 ms in the entire recording, NN50)、或相鄰正常心跳間期差值超過50毫秒的比例(NN50 count divided by the total number of all NN intervals, PNN50)。

在又一實施例中，所述信號處理將該生理信號轉換成一與頻域指數相關聯之資料，且所述頻域指數為下列任一種：總功率(Total power, TP)、高頻功率(High frequency power, HF)、低頻功率(Low frequency power, LF)、極低頻功率(Very low frequency power, VLF)、超低頻功率(Ultral low frequency power, ULF)、常規化低頻功率比(nLF)、或常規化高頻功率比(nHF)。

為使  貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、與其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。

請參閱圖1，其顯示本發明之一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統的示意性立體圖。如圖1所示，本發明提出一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統1(下文簡稱“遠距中醫診脈之系統1”)於架構上主要包括：設置於用戶居所的一用戶端電子裝置11、耦接該用戶端電子裝置11的一攝影裝置12、耦接該用戶端電子裝置11的一壓脈裝置13、設置於醫生所在位置的一醫生端電子裝置14、以及一雲端管理平台15。

繼續地參閱圖1，並請同時參閱圖2，其顯示本發明之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統的方塊圖。並且，圖3顯示該用戶端電子裝置11、該攝影裝置12、該壓脈裝置13、以及該醫生端電子裝置14的方塊圖。依據本發明之設計，該用戶端電子裝置11具有一控制與處理模組110與一第一通訊單元111，且該醫生端電子裝置14具有一顯示單元141以及一第二通訊單元142，從而以其所述第二通訊單元142和該用戶端電子裝置11之所述第一通訊單元111達成通訊連結。更詳細地說明，用戶想使用遠距中醫看脈之功能時，該用戶端電子裝置11必須先透過網路連上一雲端管理平台15，從而經由該雲端管理平台15之媒介而與該醫生端電子裝置14達成通訊連結。

值得說明的是，雖然圖1繪示該用戶端電子裝置11與該醫生端電子裝置14分別為一桌上型電腦與一體式電腦，然而並非以此限制作為該用戶端電子裝置11與該醫生端電子裝置14的可實施態樣。在可行的實施例中，該用戶端電子裝置11與該醫生端電子裝置14皆可為智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、一體式電腦、門口機、或智慧型電視。由此可知，雖然圖1繪示該用戶端電子裝置11和該攝影裝置12為彼此獨立的二個體裝置，但是，在可行的實施例中，該攝影裝置12和該用戶端電子裝置11整合成如前所述之智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門口機、或智慧型電視等單一資訊處理裝置。

更詳細地說明，該壓脈裝置13可以是一診脈儀(TCM pulse-taking machine)、一具有診脈功能的智慧手錶、一具有診脈功能的智慧手環、一具有複數個獨立氣囊的壓脈帶、一使用壓力感測器陣列的壓脈帶、或一具有壓力感測器陣列的護腕。應知道，中醫診脈(TCM pulse diagnosis)方式乃醫師以其一手之三根手指頭(食指、中指及無名指)施以不同程度的壓迫力至患者手腕的橈動脈，並用手指頭去感覺血管的反應狀態，且一個中醫診脈程序包括：沉取、浮取以及中取。故而，執行遠距中醫診脈前，用戶2必須先將壓脈裝置13配戴於其手腕21上。接著，該控制與處理模組110控制該壓脈裝置13依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至該手腕21的橈動脈，且同時控制該攝影裝置12對應於該壓脈裝置13之動作而分次擷取該用戶2之一用戶影像。

獲取所述用戶影像之後，該控制與處理模組110自所述用戶影像之中擷取出反映該用戶2之一脈象的一生理信號，接著對該生理信號執行至少一信號處理，藉以獲得反映該用戶2之健康狀況的至少一與脈象相關聯之資料，從而透過該第一通訊單元111將該用戶2之所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置14。

如圖1與圖3所示，該控制模組110具有一第一控制單元1101、一第二控制單元1102以及一信號處理單元1103，其中該第一控制單元1101即用以控制該壓脈裝置13執行所述中醫診脈程序，且該第二控制單元1102用以控制該攝影裝置12在該壓脈裝置13執行所述中醫診脈程序的過程中對應地完成所述用戶影像之分次擷取。簡單地說，該第一控制單元1101和該第二控制單元1102分別為該壓脈裝置13和該攝影裝置12的專屬控制器。故而，在可行的實施例中，該第一控制單元1101和該第二控制單元1102可以應用軟體的形式安裝在該用戶端電子裝置11的作業系統內。

另一方面，該信號處理單元1103用以對該生理信號執行一信號處理，藉以獲得反映該用戶2之健康狀況的至少一與脈象相關聯之資料。已知，光體積變化描記圖法(Photoplethysmography, PPG)已經被廣泛地應用在量測一個體之生理信號。例如，發出一偵測光至用戶2的臉部，接著利用光接收單元接收來自於臉部的反射光，並連續紀錄反射光的變化以獲得一光體積變化信號(PPG signal)。另一方面，遙測式體積變化描記圖法(Remote photoplethysmography, rPPG)，亦稱成像式體積變化描記圖法(Imaging photoplethysmography, iPPG)，目前也被廣泛地用於量測光體積變化信號。運用rPPG技術執行個體生理信號之量測時，係使用攝影裝置12擷取用戶2的一用戶影像，接著利用一臉部識別演算法自所述用戶影像中選擇一個感興趣區域(Region of interest, ROI)。如此，在持續記錄該感興趣區域的光強度變化之後，即獲得該用戶2的生理信號(即，rPPG信號)。

在一可行實施例中， 所述信號處理單元1103用以對該生理信號(rPPG信號)執行一信號處理，從而將該生理信號轉換成一與信號質量指數相關聯之資料，其中所述信號質量指數例如為：血流灌注指數(Perfusion index, Pi)、偏度指數(Skewness index)、或峰度指數(Kurtosis index)。圖4顯示原始的生理信號以及完成所述信號處理之生理信號的波形圖。應可理解，經過信號處理之後，圖4的波形圖(a)可以選擇性地被轉換成波形圖(b)、(c)或(d)。其中，波形圖(b)為與血流灌注指數相關聯之資料，波形圖(c)為與峰度指數相關聯之資料，且波形圖(d)為與峰度指數相關聯之資料峰度指數。特別說明的是，血流灌注指數、偏度指數與峰度指數皆為常用的信號品質指數(Singnal quality index, SOI)，故而在此不再重複介紹其基礎演算法則。

補充說明的是，將rPPG信號轉換成與血流灌注指數(Perfusion index)相關聯之資料，有助於判斷診脈的壓迫力的輕重，即浮取、中取和沉取反映在rPPG信號之振幅高低差異。另一方面，偏度指數(Skewness index)用於分析信號波形的對稱性，因此，將rPPG信號轉換成與偏度指數相關聯之資料，有助於判斷用戶2的血管強度和血流流暢度。再者，峰度指數(Kurtosis index)用於分析信號波形的峰度。

在另一實施例中，所述信號處理單元1103用以對該生理信號(rPPG信號)執行一信號處理，從而將該生理信號轉換成一與時域指數相關聯之資料，其中所述時域指數例如為：正常心跳間期之標準差(Standard deviation of all normal to normal intervals, SDNN)、相鄰值平方和的均方根(Root mean square successive differences, RMSSD)、正常心跳間期差值超過50毫秒的個數(Number of pairs of adjacent NN intervals differing by more than 50 ms in the entire recording, NN50)、或相鄰正常心跳間期差值超過50毫秒的比例(NN50 count divided by the total number of all NN intervals, PNN50)。圖5顯示原始的生理信號以及完成所述信號處理之生理信號的波形圖。應可理解，經過信號處理之後，圖5的波形圖(a)可以選擇性地被轉換成波形圖(b)或(c)。其中，波形圖(b)為與SDNN指數相關聯之資料，而波形圖(c)為與RMSSD指數相關聯之資料。特別說明的是，前述之SDNN、RMSSD、NN50、以及PNN50皆為常用的心率變異(Heart Rate Variability, HRV)分析指數，故而在此不再重複介紹其基礎演算法則。

補充說明的是，在又一實施例中，所述信號處理單元1103用以對該生理信號(rPPG信號)執行一信號處理，從而將該生理信號轉換成一與頻域指數相關聯之資料，其中所述頻域指數例如為：總功率(Total power, TP)、高頻功率(High frequency power, HF)、低頻功率(Low frequency power, LF)、極低頻功率(Very low frequency power, VLF)、超低頻功率(Ultral low frequency power, ULF)、常規化低頻功率比(Normalized LF, nLF)、或常規化高頻功率比(Normalized HF, nHF)。

圖1示範性地繪示該壓脈裝置13為一具有診脈功能的智慧手錶，其中此智慧手錶具有三個凸點，可以仿照醫師以其一手之三根手指頭(食指、中指及無名指)施以壓迫力至該手腕21的橈動脈。依據所述中醫診脈程序，壓脈裝置13會先利用該三個凸點施以高壓迫力至該手腕21的橈動脈從而使血流幾乎不通，此一步驟稱為沉取。接著，壓脈裝置13逐漸放鬆三個凸點以釋放血管的壓迫力，使三個凸點僅輕放在手腕21的皮膚上從而使橈動脈沒有受到任何壓迫力，此一步驟稱為浮取。最終，壓脈裝置13令其三個凸點在浮取與沉取之間游動，此一步驟稱為中取。

圖6顯示多個rPPG信號的波形圖。其中，在該壓脈裝置13未施予任何壓迫力至手腕21的情況下，該控制與處理模組110所得到的rPPG信號係如圖6的波形圖(a)所示。並且，在該壓脈裝置13實行所述浮取時，該控制與處理模組110所得到的rPPG信號係如圖6的波形圖(b)所示。另一方面，在該壓脈裝置13實行中取與沉取時，該控制與處理模組110所得到的rPPG信號係如圖6的波形圖(c)與波形圖(d)所示。在觀察圖6的數據後，可以理解，實行浮取所獲得之rPPG信號的波形振幅大於實行中取所獲得之rPPG信號的波形振幅，且實行中取所獲得之rPPG信號的波形振幅大於實行沉取所獲得之rPPG信號的波形振幅。令一方面，實行浮取所獲得之rPPG信號的波形振幅約為原始的rPPG信號的波形振幅的80%。

圖7顯示多個rPPG信號的波形圖。其中，在該壓脈裝置13未施予任何壓迫力至手腕21的情況下，該控制與處理模組110所得到的rPPG信號係如圖7的波形圖(a)所示。為了利於位處異地的醫師可以直接閱讀、觀察rPPG信號的方式判斷用戶2的健康狀況，可進一步地對rPPG信號執行一分析處理。圖1與圖3所示，該醫生端電子裝置14進一步具有一分析單元143，用以對所述與脈象相關聯之資料(即，rPPG資料)進行一資料分析。所述分析處理可以為一次微分處理、二次微分處理、三次微分處理、或四次微分處理。舉例而言，經過一次微分處理之後，圖7的波形圖(a)被轉換成波形圖(b)。接著，可以接著對圖7的波形圖(b)執行波形特徵萃取，從而依據至少一波形特徵點來判斷用戶2的健康狀況。

值得說明的是，患有更年期症候群的女性容易有腎氣虧虛的狀況。在用戶2具有腎氣虧虛的狀況之情況下，該壓脈裝置13實行浮取而獲得之rPPG信號係如圖7的波形圖(c)所示。另一方面，在用戶2的心臟功能減弱而至使其血管緊張性極度降低的情況下，該壓脈裝置13實行浮取而獲得之rPPG信號係如圖7的波形圖(d)所示。就中醫的說法，對心臟功能減弱的病患進行診脈時，輕按有分散零亂之感，重按則觸不到脈動，此脈象稱為散脈。應可理解，將rPPG信號轉換成與血流灌注指數(Perfusion index)相關聯之資料，有助於判斷診脈的壓迫力的輕重，即浮取、中取和沉取反映在rPPG信號之振幅高低差異，故而有助於醫師針對用戶2的心臟功能、腎氣、血流流暢度等健康狀況進行評估。

在可行的實施例中，如圖1與圖2所示，可令該雲端管理平台15具有一用戶身份資料庫151、一量測數據資料庫152以及一即時資料顯示介面153。其中，該用戶身份資料庫151用以儲存所述用戶之個人資料，且該量測數據資料庫152，用以儲存所述生理信號以及所述與脈象相關聯之資料。另一方面，該即時資料顯示介面153用以於該用戶端電子裝置11上傳所述生理信號及/或所述與脈象相關聯之資料之時，同步地顯示所述生理信號及/或所述與脈象相關聯之資料。簡單地說，就本發明之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統1而言，其不僅可讓用戶2透過操作用戶端電子裝置11、攝影裝置12和壓脈裝置13而能夠在視訊問診的過程中提供自身的生理指數供醫生參考，同時雲端管理平台15具有個人健康紀錄(Personal Health Record,  PHR)資料庫以及監控裝置，使醫師和醫護人員能即時知道用戶2的健康狀況，在必要的時候提供用戶2相關醫療服務及/或協助。

本發明同時提出一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法。圖8顯示本發明之一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法的流程圖。如圖1、圖2與圖8所示，方法流程首先執行步驟圖S1：令一用戶端電子裝置11與一醫生端電子裝置14達成通訊連結，其中該用戶端電子裝置11耦接一攝影裝置12和一壓脈裝置13，且該壓脈裝置13配戴於一用戶2的一手腕21上。

如圖1、圖2與圖8所示，方法流程接著執行步驟S2：令該用戶端電子裝置11控制該壓脈裝置13依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至該手腕21的橈動脈，且同時控制該攝影裝置12對應於該壓脈裝置13之動作而分次擷取該用戶2之一用戶影像。接著，方法流程係執行步驟S3：令該用戶端電子裝置11自所述用戶影像之中擷取出反映該用戶2之一脈象的一生理信號，接著對該生理信號執行至少一信號處理，藉以獲得反映該用戶2之健康狀況的至少一與脈象相關聯之資料。最終，方法流程係執行步驟S4：令該用戶端電子裝置11將所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置14。

如此，上述已完整且清楚地說明本發明之一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統與方法。然而，必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

1:利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統

11:用戶端電子裝置

110:控制與處理模組

1101:第一控制單元

1102:第二控制單元

1103:信號處理單元

111:第一通訊單元

12:攝影裝置

13:壓脈裝置

14:醫生端電子裝置

141:顯示單元

142:第二通訊單元

143:分析單元

15:雲端管理平台

151:用戶身份資料庫

152:量測數據資料庫

153:即時資料顯示介面

2:用戶

21:手腕

S1~S4:步驟

圖1為本發明之一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統的示意性立體圖； 圖2為本發明之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統的方塊圖； 圖3為用戶端電子裝置、攝影裝置、壓脈裝置、以及醫生端電子裝置的方塊圖； 圖4為原始的生理信號以及完成所述信號處理之生理信號的波形圖； 圖5為原始的生理信號以及完成所述信號處理之生理信號的波形圖； 圖6為多個rPPG信號的波形圖； 圖7為多個rPPG信號的波形圖；以及 圖8為示本發明之一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法的流程圖。

1:利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統

11:用戶端電子裝置

12:攝影裝置

13:壓脈裝置

14:醫生端電子裝置

15:雲端管理平台

151:用戶身份資料庫

152:量測數據資料庫

153:即時資料顯示介面

2:用戶

21:手腕

Claims (21)

1. 一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其包括：至少一用戶端電子裝置，具有一控制與處理模組與一第一通訊單元；一攝影裝置，耦接該用戶端電子裝置；一壓脈裝置，配戴於一用戶的一手腕上且耦接該用戶端電子裝置；以及至少一醫生端電子裝置，具有一顯示單元以及一第二通訊單元，且以其所述第二通訊單元和該用戶端電子裝置之所述第一通訊單元達成通訊連結；其中，該控制與處理模組控制該壓脈裝置依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至該手腕的橈動脈，且同時控制該攝影裝置對應於該壓脈裝置之動作而分次擷取該用戶之一用戶影像；其中，該控制與處理模組自所述用戶影像之中擷取出反映該用戶之一脈象的一rPPG信號，接著對該rPPG信號執行至少一信號處理，藉以獲得反映該用戶之健康狀況的至少一與脈象相關聯之資料，從而透過該第一通訊單元將該用戶之所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置。
2. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，更包括一雲端管理平台，用以使該用戶端 電子裝置經由該雲端管理平台之媒介而與該醫生端電子裝置達成通訊連結；該雲端管理平台具有：一用戶身份資料庫，用以儲存所述用戶之個人資料；一量測數據資料庫，用以儲存所述rPPG信號以及所述與脈象相關聯之資料；以及一即時資料顯示介面，用以於該用戶端電子裝置上傳所述rPPG信號及/或所述與脈象相關聯之資料之時，同步地顯示所述rPPG信號及/或所述與脈象相關聯之資料。
3. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，該控制模組具有：一第一控制單元，用以控制該壓脈裝置執行所述中醫診脈程序；一第二控制單元，用以控制該攝影裝置在該壓脈裝置執行所述中醫診脈程序的過程中對應地完成所述用戶影像之分次擷取；以及一信號處理單元，用以對該rPPG信號執行所述信號處理，藉以獲得所述與脈象相關聯之資料。
4. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，該用戶端電子裝置與該醫生端電子裝置皆為選自於由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、一體式電腦、門口機、和智慧型電視所組成群組之中的一種電子裝置。
5. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，該攝影裝置和該用戶端電子裝置整合成單一資訊處理裝置。
6. 如請求項5所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，所述資訊處理裝置為選自於由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門口機、和智慧型電視所組成群組之中的一種電子裝置。
7. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，該醫生端電子裝置進一步具有一分析單元，用以對所述與脈象相關聯之資料進行一資料分析。
8. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，該壓脈裝置為選自於由診脈儀、具有診脈功能的智慧手錶、具有診脈功能的智慧手環、具有複數個獨立氣囊的壓脈帶、使用壓力感測器陣列的壓脈帶、和具有壓力感測器陣列的護腕所組成群組之中的一種裝置。
9. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，所述信號處理將該rPPG信號轉換成一與信號質量指數相關聯之資料，且所述信號質量指數為下列任一種：血流灌注指數(Perfusion index,Pi)、偏度指數(Skewness index)、或峰度指數(Kurtosis index)。
10. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，所述信號處理將該生理信號轉換成一與時域指數相關聯之資料，且所述時域指數為下列任一種：正常心跳間期之標準差(Standard deviation of all normal to normal intervals,SDNN)、相鄰值平方和的均方根(Root mean square successive differences,RMSSD)、正常心跳間期差值超過50毫秒的個數(Number of pairs of adjacent NN intervals differing by more than 50ms in the entire recording,NN50)、或相鄰正常心跳間期差值超過50毫秒的比例(NN50 count divided by the total number of all NN intervals,PNN50)。
11. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之系統，其中，所述信號處理將該生理信號轉換成一與頻域指數相關聯之資料，且所述頻域指數為下列任一種：總功率(Total power,TP)、高頻功率(High frequency power,HF)、低頻功率(Low frequency power,LF)、極低頻功率(Very low frequency power,VLF)、超低頻功率(Ultral low frequency power,ULF)、常規化低頻功率比(nLF)、或常規化高頻功率比(nHF)。
12. 一種利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，包括以下步驟： (1)令一用戶端電子裝置與一醫生端電子裝置達成通訊連結，其中該用戶端電子裝置耦接一攝影裝置和一壓脈裝置，且該壓脈裝置配戴於一用戶的一手腕上；(2)令該用戶端電子裝置控制該壓脈裝置依一中醫診脈程序分次施予不同壓迫力至該手腕的橈動脈，且同時控制該攝影裝置對應於該壓脈裝置之動作而分次擷取該用戶之一用戶影像；(3)令該用戶端電子裝置自所述用戶影像之中擷取出反映該用戶之一脈象的一rPPG信號，接著對該rPPG信號執行至少一信號處理，藉以獲得反映該用戶之健康狀況的至少一與脈象相關聯之資料；以及(4)令該用戶端電子裝置將所述與脈象相關聯之資料傳送至該醫生端電子裝置。
13. 如請求項12所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，於該步驟(1)之中，該用戶端電子裝置經由一雲端管理平台之媒介而與該醫生端電子裝置達成通訊連結。
14. 如請求項12所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，其中，該用戶端電子裝置與該醫生端電子裝置皆為選自於由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、一體式電腦、門口機、和智慧型電視所組成群組之中的一種電子裝置。
15. 如請求項12所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，其中，該攝影裝置和該用戶端電子裝置整合成單一資訊處理裝置。
16. 如請求項15所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，其中，所述資訊處理裝置為選自於由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門口機、和智慧型電視所組成群組之中的一種電子裝置。
17. 如請求項1所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，更包括以下步驟：(5)該醫生端電子裝置進一步以其一分析單元對所述與脈象相關聯之資料進行一資料分析。
18. 如請求項12所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，其中，該壓脈裝置為選自於由診脈儀、具有診脈功能的智慧手錶、具有診脈功能的智慧手環、具有複數個獨立氣囊的壓脈帶、使用壓力感測器陣列的壓脈帶、和具有壓力感測器陣列的護腕所組成群組之中的一種裝置。
19. 如請求項12所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，其中，所述信號處理將該生理信號轉換成一與信號質量指數相關聯之資料，且所述信號質量指數為下列任 一種：血流灌注指數(Perfusion index,Pi)、偏度指數(Skewness index)、或峰度指數(Kurtosis index)。
20. 如請求項12所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，其中，所述信號處理將該生理信號轉換成一與時域指數相關聯之資料，且所述時域指數為下列任一種：正常心跳間期之標準差(Standard deviation of all normal to normal intervals,SDNN)、相鄰值平方和的均方根(Root mean square successive differences,RMSSD)、正常心跳間期差值超過50毫秒的個數(Number of pairs of adjacent NN intervals differing by more than 50ms in the entire recording,NN50)、或相鄰正常心跳間期差值超過50毫秒的比例(NN50 count divided by the total number of all NN intervals,PNN50)。
21. 如請求項12所述之利用非接觸式生理信號量測技術實現遠距中醫診脈之方法，其中，所述信號處理將該rPPG信號轉換成一與頻域指數相關聯之資料，且所述頻域指數為下列任一種：總功率(Total power,TP)、高頻功率(High frequency power,HF)、低頻功率(Low frequency power,LF)、極低頻功率(Very low frequency power,VLF)、超低頻功率(Ultral low frequency power,ULF)、常規化低頻功率比(nLF)、或常規化高頻功率比(nHF)。

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