TWI796628B

TWI796628B - 生物檢測裝置及方法

Info

Publication number: TWI796628B
Application number: TW110101541A
Authority: TW
Inventors: 顏碩廷; 王怡驊; 張振忠
Original assignee: 瑞愛生醫股份有限公司
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2023-03-21
Also published as: TW202229844A

Abstract

本發明提供一種生物檢測裝置，其包括：一主機和一偵測部。其中，該生物檢測裝置至少包括一發光源與一光學感測器。該生物檢測裝置為一種不需添加任何化學試劑，且不需採集任何血液檢體，就能夠自動檢測三酸甘油脂的居家健康監護裝置。

Description

生物檢測裝置及方法

本發明係關於一種生物檢測裝置及方法，特別係關於一種設置於馬桶坐墊上的生物檢測裝置及方法。

血液中的三酸甘油脂(Triglycerides, TG)，俗稱中性脂肪。血液中的三酸甘油脂偏高通常是罹患動脈粥狀硬化、心血管疾病及腦中風的高危險群。

正常成人的正常值小於150，邊緣性偏高值為150至199，高危險值為200至499，超高危險值為大於500。一般而言均需抽血檢查才能得知。習知抽血檢測技術須於採檢前空腹8-10小時並採用侵入式抽血檢驗。此外，需要在專業醫療院所進行並經由生化分析才能得知結果。故極度缺乏即時性，無法即時(Real-Time)監控三酸甘油脂，達到降低疾病發生的機率。

雖然習知抽血檢驗方式多需要空腹檢測，但是飲食後的三酸甘油脂濃度會明顯上升，且考量心血管疾病或腦中風的當下並非都是空腹的情況，因此如何隨機或不侷限空腹情況下進行三酸甘油脂的檢測是具有一定程度的醫學意義。

因此，如何滿足快速性和即時性之生物檢測需求，同時又能兼顧簡易性及非侵入性，實是目前尚待解決之重要課題。

為解決前述之習知技術問題，本發明提出一種生物檢測裝置，設置於一馬桶上用以對一生物體進行檢測，該生物檢測裝置包括：一主機，包括一運算控制單元；以及一偵測部，置於該馬桶地一坐墊中，該偵測部包括一發光源，該發光源與該運算控制單元電性連接；其中，該運算控制單元控制該發光源射出一發射光至該生物體產生一散射光後而進入一光學感測器，該光學感測器接收該散射光後將一感測信號傳送至該運算控制單元，由該運算控制單元判斷該感測信號而輸出檢測結果。

本發明再提出一種生物檢測方法，設置於一馬桶上用以對一生物體進行檢測，該方法應用於一生物檢測裝置，該裝置包括一主機及一偵測部，該主機包括一運算控制單元，該偵測部置於該馬桶的一坐墊中且包括一發光源，該發光源與該運算控制單元電性連接；該生物檢測方法包括：透過一輸入單元接收一開始檢測指令；使該發光源射出一發射光至該生物體；該發射光射向該生物體後產生一散射光而進入一光學感測器，由該運算控制單元接收來自該光學感測器之一感測信號；以及藉由該運算控制單元判斷該感測信號並發送檢測結果至一顯示單元。

本發明藉由採用非侵入式檢測方式達到不須抽血、不須添加生化試劑、不須空腹、不侷限專業醫療院所結合日常生活常用的馬桶達到即時檢測之目的，同時又能滿足快速性、即時性、簡易性及非侵入性之需求。

請參閱圖1至圖3，圖1及圖2為本發明之較佳實施例之生物檢測裝置100設置於一馬桶10之側視圖、上視圖；圖3為本發明之第一較佳實施例之生物檢測裝置100設置於馬桶之方塊圖。該馬桶10包括一坐墊11及一馬桶蓋12。該本發明之較佳實施例之生物檢測裝置100至少包括：一主機110和一偵測部120。該主機110與該偵測部120電性連接。較佳地，該主機110設置於該馬桶10的外部；該偵測部120則是內嵌於該坐墊11中，讓該生物體130(即人的大腿)於如廁時能夠直接接觸。

於不同實施例中，本發明尚可藉由設置部以懸掛、吸附、黏貼、束縛、套接、卡榫、扣接、磁吸、鉚接、螺接或鎖固等方式將生物檢測裝置100(主機110)設置、固定或安裝於馬桶(蓋)上或馬桶(蓋)側邊，以及對應前述之各種設置方式而例如包括夾子、黏附劑、束帶、螺絲、螺帽、卡扣件、磁鐵、鉚釘或吸盤等，本發明並不加以限制設置部之各種變化態樣，凡任何可穩固設置之方式皆適用於本發明。

在圖3中，該主機110包括一運算控制單元111與一電源112。一偵測部120包括一發光源121與一光學感測器122。該運算控制單元111與該電源112電性連接，該運算控制單元111亦與該偵測部120之該發光源121與該光學感測器122電性連接。較佳地，該坐墊11包括一透明視窗140，該發光源121及該光學感測器122均通過該透明視窗140直接接觸該生物體130。該透明視窗140的厚度加上該發光源121到該透明視窗140的距離小於5 mm，以避免偵測出現誤差。

於本發明中，運算控制單元例如為MCU、CPU等具有運算、處理、控制或/與分析功能之單元。電源例如為電池型態(替換型或是充電型)或是外接交流電等，若為外接交流電，電源則包括直流/交流轉換電路。輸入單元例如為實體按鍵、聲控模組、或LCD觸控顯示器等，用以接收檢測指令或控制可調整支持部之指令。輸入單元若為LCD觸控顯示器則尚可包括使用者介面。輸入單元可具有針對不同檢測對象(例如血液、尿酸、尿蛋白及尿糖)之選項。顯示單元例如為LCD觸控顯示器或LED燈號等，用以顯示檢測結果及資訊。發光源例如為LED燈源或鐳射等且具有控制器(controller)，可擊發各種波長之光束。光學感測器例如為光譜儀(spectrophotometer)、光電二極體(photo-diode)、互補式金氧半導體感測器(CMOS sensor)或電荷耦合元件感測器(CCD sensor)等且具有控制器。以上舉例本發明皆不加以限制。

在本較佳實施中，該生物檢測裝置100在接收到壓力或接觸的訊息後，即人(該生物體130)坐在該坐墊11上，便開始運作，運作結束後可以傳送到與該生物檢測裝置100連接的電腦或行動裝置上。同時也可以由該電腦或行動裝置開始該生物檢測裝置100的運作，本發明並不加以限制。

於其他實施例中，主機更可以與(外接型)免治馬桶結合，甚至由免治馬桶提供電源。更進一步，主機可以是與免治馬桶合而為一，共用運算控制單元、輸入單元、顯示單元與電源。

本發明之生物檢測裝置用以進行生物檢測。以下本發明之較佳實施例係以皮膚中三酸甘油脂的數量產生的散射光檢測作舉例說明，而於其他不同之實施例中，不同生物檢測。於不同實施例中，生物檢測之檢測原理例如為利用吸收、螢光、散射或拉曼(Raman)光譜特性，以上舉例本發明並不加以限制。

請參閱圖4，圖4為皮膚表層示意圖。圖4中描繪皮膚的表層構造，由上而下分別為表皮層(Epidermis)、真皮層(Dermis)以及皮下層(Subcutanous Tissue)。波長太短的光線無法有效穿透皮膚且波長太長的光線會直接穿透皮膚，因此選擇適當波長的光線作為該發射光123是完成本發明的重要技術手段。為了能夠有效量測到穿透皮膚且能產生足夠散射光124，該運算控制單元111控制該發光源121擊發射出特定波長(500-1200nm)之該發射光123，該發射光123入射該生物體130並產生該散射光124而進入該光學感測器122，該光學感測器122接收該散射光124後產生一感測信號125，該感測信號125被傳送至運算控制單元111。較佳地，該發射光123的波長範圍為700-1100nm。

請參考圖5，圖5為本發明之較佳實施例之發射光123照射不同三酸甘油脂含量之生物體130及產生的散射光124的示意圖。圖中的黑色點為三酸甘油脂，可知左側的生物體130的三酸甘油脂明顯較右側的生物體130的三酸甘油脂來的多，相對應的，在相同強度(數量等同強度)的發射光123的照射下，左側的生物體130所產生的散射光124也明顯較右側的生物體130所產生的散射光124來的強。相對應地，該感測信號125也會更強。

再進一步參考圖6，圖6為本發明之較佳實施例之感測信號125對應習知抽血檢驗結果的對照圖。實線的部分是採用習知抽血檢驗的數據(請參考右側的單位mg/dL；毫克/單位公升)；條狀圖是採用本發明的生物檢測裝置100的數據(請參考左側的單位count；次數；次數越多等同強度越強對應著越多的三酸甘油脂)。如圖可知本發明的有著與習知抽血檢驗相同的趨勢，表示抽血檢驗中的三酸甘油脂的高低與利用本發明的生物檢測裝置100採集生物體130(大腿皮膚)的感測信號125有著相同的趨勢。該運算控制單元111接收該感測信號125後判斷該感測信號125(於本發明較佳實施例中為該光學感測器122接收到多少該散射光124的信號)，如圖中可以發現信號強度與習知抽血檢驗得知的三酸甘油脂數值有正向關係。故可根據該感測信號125的強度搭配與習知抽血檢驗的換算便可得知多少強度可以對應多少的三酸甘油脂數值。

請參閱圖7，圖7為本發明之第二較佳實施例之生物檢測裝置200設置於馬桶10之方塊圖。以下僅針對第二較佳實施例與第一較佳實施例之生物檢測裝置200之差別處做說明，相同處則不再重複贅述。第二較佳實施例與第一較佳實施例之差別在於：第二較佳實施例的該主機還包括一輸入單元113及一顯示單元114。該運算控制單元111也與該輸入單元113和該顯示單元114電性連接。能夠由該輸入單元113接收指令開始檢測也可以由該顯示單元114顯示結果。

請參閱圖8，圖8為本發明之第三較佳實施例之生物檢測裝置300設置於馬桶10之方塊圖。以下僅針對第三較佳實施例與第二較佳實施例之生物檢測裝置200之差別處做說明，相同處則不再重複贅述。第三較佳實施例與第二較佳實施例之差別在於：還包括增加二光導管128，以及將該發光源121及該光學感測器122設置於該主機110中。本實施例中將該發光源121及光學感測器122設置於該主機110內，換言之，該偵測部120中僅剩該二光導管128(一條用於傳送該發射光123，一條用於傳送該散射光124。如此一來可以簡化生產流程，因為主要元件都在該主機110，能夠一定程度簡化生產工序。然而，也可以根據需求將該發光源121及該光學感測器122分別設置於該主機110及該偵測部120中(同時對應設置所需的光導管，並不以此為限。

請參考，圖9為本發明之第三較佳實施例之光傳遞之示意圖。可知該發射光123由該發光源121發射，經過該光導管128以及該透明視窗140，最後進入該生物體130；接著該發射光123因接觸該生物體130中的三酸甘油脂產生該散射光124，該散射光經由該透明視窗140以及該光導管128進入該光學感測器122中。

請參考圖10，為本發明之生物檢測方法之流程圖。本發明提供一種生物檢測方法，用以進行一生物檢測，以下本發明以一生物體130的三酸甘油脂檢測作舉例說明。於不同實施例中，生物檢測之檢測原理例如為利用吸收、螢光、散射或拉曼(Raman)光譜特性，以上舉例本發明並不加以限制。

本發明之生物檢測方法應用於生物檢測裝置，本發明之較佳實施例之生物檢測裝置之相關內容已如前述與圖1至圖9所示。生物檢測裝置至請參考圖1至圖9，不再重複贅述。該生物檢測方法包括以下步驟：

步驟S1601：透過一輸入單元113接收一開始檢測指令。透過該輸入單元113接收由使用者所輸入之開始檢測指令，以開始進行檢測。該輸入單元113例如為實體按鍵、聲控模組或LCD觸控顯示器等，用以供使用者輸入開始檢測指令或控制可調整支持部進行調整之指令。該輸入單元113若為LCD觸控顯示器則尚可包括使用者介面。

步驟S1602：使與該運算控制單元111電性連接之一發光源121射出一發射光123向該生物體130。透過輸入單元113接收開始檢測指令後產生啟動訊號，使得該運算控制單元111控制發光源121擊發射出特定波長(如上所述)之一發射光123。

步驟S1603：該發射光123射向該生物體130後產生一散射光124而進入一光學感測器122，由該運算控制單元111接收來自該光學感測器122之一感測信號125。

步驟S1604：藉由該運算控制單元111判斷該感測信號125並發送檢測結果至一顯示單元114。

以上本發明之實施例之基本檢測原理為量測三酸甘油脂之散射光，但實際上不應只限定三酸甘油脂造成的散射，舉凡量測皮膚通用光譜之螢光、散射、與拉曼等光譜特性，皆可作為檢測淺層皮膚，含有三酸甘油脂多寡之依據。

總結上述，本發明提供一種不需添加任何生物/化學藥劑、稀釋液及檢測試紙，且不需採集任何排泄物檢體，不需進行任何採血程序，就能夠自動檢測酸酸甘油脂的生物檢測裝置 (居家健康照護裝置)及生物檢測方法，適合一般民眾居家操作運用。利用非侵入式的方法來檢測三酸甘油脂是否異常，可減少傳統抽血檢查所帶來的不舒服感，達到本發明之生物檢測之目的。

本發明雖已以多個實施例揭露於上，惟其並非用以限制本發明，任何本發明之所屬技術領域人員在不脫離本發明之精神和範圍仍可做些許的變動與調整，所以本發明之權利範圍當以申請專利範圍所界定及其均等範圍者為準。

10:馬桶 11:坐墊 12:馬桶蓋 100,200,300:生物檢測裝置 110:主機 111:運算控制單元 112:電源 113:輸入單元 114:顯示單元 120:偵測部 121:發光源 122:光學感測器 123:發射光 124:散射光 125:感測信號 128:光導管 130:生物體 140:透明視窗 S1601~S1604:步驟

圖1為本發明之第一較佳實施例之生物檢測裝置設置於馬桶之側視圖；圖2為本發明之第一較佳實施例之生物檢測裝置設置於馬桶之上視圖；圖3為本發明之第一較佳實施例之生物檢測裝置設置於馬桶之方塊圖；圖4為皮膚表層示意圖；圖5為本發明之較佳實施例之發射光照射不同三酸甘油脂含量之生物體及散射光的示意圖；圖6為本發明之較佳實施例之感測信號對應習知抽血檢驗結果的對照圖；圖7為本發明之第二較佳實施例之生物檢測裝置設置於馬桶之方塊圖；圖8為本發明之第三較佳實施例之生物檢測裝置設置於馬桶之方塊圖；圖9為本發明之第三較佳實施例之光傳遞之示意圖；及圖10為本發明之生物檢測方法之流程圖。

100:生物檢測裝置

110:主機

111:運算控制單元

112:電源

120:偵測部

121:發光源

122:光學感測器

123:發射光

124:散射光

125:感測信號

130:生物體

140:透明視窗

Claims

一種生物檢測裝置，設置於一馬桶上用以對一生物體進行檢測，該生物檢測裝置包括：一主機，包含一運算控制單元；一偵測部，置於該馬桶的一坐墊中並與該主機電性連接；其中，該運算控制單元控制與其電性連接之一發光源射出一發射光至該生物體產生一散射光後進入一光學感測器，該光學感測器將一感測信號傳送至與其電性連接之該運算控制單元，由該運算控制單元判斷該感測信號而輸出檢測結果。
如請求項1所述之生物檢測裝置，其中，該主機更包括與該運算控制單元電性連接之一輸入單元及一顯示單元，該輸入單元供輸入檢測指令，該運算控制單元控制該顯示單元顯示檢測結果。
如請求項1所述之生物檢測裝置，其中，該光學感測器被包括於該偵測部或該主機。
如請求項1所述之生物檢測裝置，其中，該發光源被包括於該偵測部或該主機。
如請求項1所述之生物檢測裝置，其中，該生物檢測為三酸甘油脂之檢測。
如請求項1所述之生物檢測裝置，其中，該生物檢測之檢測原理為利用吸收、螢光、散射或拉曼(Raman)光譜特性。
如請求項1所述之生物檢測裝置，其中，藉由該主機以夾持、懸掛、吸附、黏貼、束縛、套接、卡榫、扣接、磁吸、鉚接、螺接或鎖固方式設置於該馬桶上。
如請求項1所述之生物檢測裝置，其中，該發射光的波長介於500-1200奈米。
如請求項1所述之生物檢測裝置，還包括一透明視窗，該發光元件及該感測元件均通過該透明視窗直接接觸該生物體。
一種生物檢測方法，設置於一馬桶上用以對一生物體進行檢測，該方法應用於一生物檢測裝置，該生物檢測裝置包括一主機及一偵測部，該生物檢測裝置藉由一設置部設置於馬桶上，該主機包括一運算控制單元，該偵測部用以置於該馬桶的一座墊中，該生物檢測方法包括：透過一輸入單元接收一開始檢測指令；使與該運算控制單元電性連接之一發光源射出一發射光向該生物體；該發射光射向該生物體後產生一散射光而進入一光學感測器，由該運算控制單元接收來自該光學感測器之一感測信號；以及藉由該運算控制單元判斷該感測信號並發送檢測結果至一顯示單元。