TWM499203U - 生理訊號感測裝置 - Google Patents

Description

生理訊號感測裝置

本創作係關於一種用於感測生理訊號的裝置，特別是關於一種可檢測心電訊號之生理訊號感測裝置。

由於現代人生活常伴隨緊張、飲食不正常以及運動缺乏等情形，常導致許多文明病的產生，例如：肥胖或各種心血管相關疾病等，而與心血管疾病相關的各種生理檢測指標中，又以心電訊號及心音的檢測最為基本。人體所產生的心電訊號及心音關係著人體的各種健康狀況，透過人體心電訊號可了解其整體身體的運作機能，因此有各種心電訊號量測裝置被研發出來，以藉由人體心電訊號之偵測來監控人體的各種健康狀況。例如醫療用之心電圖(Electrocardiography,ECG, EKG)量測裝置，皆可使各個使用者藉由所量測之心電訊號而了解其本身身體狀況。

在心跳周期中，心肌收縮、瓣膜啟閉、血液加速度和減速度對心血管壁的加壓和減壓作用以及形成的渦流等因素引起的機械振動，可通過周圍組織傳遞到胸壁，若將聽診器放在胸壁某些部位就可以聽到心音。若可將這些機械振動轉換成電信號記錄下來，便得到了心音圖，但仍需專業醫師的判斷。

以心電訊號的量測而言，在一般心電訊號量測裝置中主要是以數個電極貼片和導線以及一心電訊號量測主體加以量測，亦即將電極貼片貼附於人體，而導線係連接於電極貼片和電腦裝置之問，用以傳輸電極貼片所偵測之心電訊號至心電訊號量測主體，心電訊號量測主體再將所接收之心電訊號予以分析並顯示於自身之顯示螢幕上。然而此種心電訊號量測裝置常具有體積大、使用不便的缺點。而在坊間所使用個人之心電訊號量測裝置係附加一變壓器以連接於牆上之插座，用以使心電訊號量測裝置 產生電源，以此方式，若於戶外無插座處，則無法使用。有鑑於此，用於檢測心電圖等相關生理訊號的各種可攜式生理檢測裝置或監測系統也隨之快速發展。

現今發展的無線、可攜式、手持式等生理監測裝置中，雖說已不同於以往醫院床邊的巨大監控裝置，且也改進了一些缺點，但卻依然具有一定的體積與重量，仍會讓使用者在使用者感受到不便。一般的手持式心電圖紀錄器，容易因手持的不穩而造成雜訊，或是有的需要以雙手大拇指按壓，許多行動能力不便的病人無法配合此操作方式，且又不能連續性紀錄。而無線ECG貼片在電池接收端需要進行複雜設定，對老人而言也是使用不便。

再就習知技術的相關專利前案來看，如美國專利第6,611,705號所示，其係揭示一種心電訊號監測的電極連接器以及一種心電訊號監測系統，乃是利用一電極連接器作為有線電極以及監測主機之間的一無線橋樑，此一方式雖避免了患者與監測主機之間的導線牽絆，但事實上，背負在患者身上的電極連接器仍佔據相當大的體積。並且，傳統監測主機體積龐大以及其相關的不方便性，例如移動性的問題也依然存在。而在進行測量時，還需要專業的技術人員在旁操作，或是花費大量時間訓練後，才能夠很順暢的執行所有生理現象偵測，這些都會造成使用上的不方便。

再者，如中華民國專利第1337536號所示，其揭露一種適用於長期監測的項鍊型心電及體溫訊號偵測器，可用在長期正常人睡眠品質、睡眠障礙診斷及循環疾病的評估。然而，此種設計上除了需要注意電力使用的情況外，也需注意配戴者的身體與偵測器之間的電極是否有確實接觸，同時也無法快速地透過各種外部分析軟體進行細部的資料分析，在使用彈性上仍具有諸多缺點。

由於在現有的醫院設備中已具有許多既有的生理監測設備、裝置等。因此，如何發展出能盡可能利用現今大眾都擁有的可攜式電子裝置，在平時或遇到緊急狀態之下，皆可快速地達到隨插即用且具有完整紀錄生理訊號的功能，確實是當務之急。

有鑑於習知技藝之各項問題，為了能夠兼顧解決習知問題，創作人基於多年從事研究開發與諸多實務經驗，提出一種生理訊號感測裝置，以作為改善上述缺點之實現方式與依據。

緣此，本創作之一目的即是提供一種生理訊號感測裝置，用於即時感測一待測者之心電訊號並傳輸至一可攜式電子裝置，其特徵在於該生理訊號感測裝置包括：一感測器本體；一第一心電感測單元，設置於該感測器本體內部並露出於該感測器本體以感測該待測者之心電訊號；一心電訊號處理器，耦接於該第一心電感測單元以接收該第一心電感測單元測得之心電訊號並據以進行訊號處理；一類比訊號傳輸介面，耦接該心電訊號處理器並連接該可攜式電子裝置；其中該第一心電感測單元所測得之心電訊號號經由該心電訊號處理器進行訊號處理後，經由該類比訊號傳輸介面傳輸至該可攜式電子裝置進行判讀及儲存於該可攜式電子裝置。

較佳地，該生理訊號感測裝置更包括一心音感測單元，該心音感測單元設置於該感測器本體內部以感測該待測者之心音訊號。

較佳地，其中該第一心電感測單元係為一乾式電極。

較佳地，該生理訊號感測裝置更包括一第二心電感測單元，該第二心電感測單元係設置於該感測器本體內部並露出於該感測器本體；其中該第二心電感測單元係為一濕式電極。

較佳地，該生理訊號感測裝置更包括一顯示單元，其中該顯示單元係耦接該心電訊號處理器且可根據該測得之心電訊號對應地表現一顯示動作；其中該顯示單元係為一LED發光單元。

較佳地，其中該類比訊號傳輸介面係為一3.5mm音源傳輸介面。

較佳地，該生理訊號感測裝置，其中該可攜式電子裝置係為一手機、一PDA、一多媒體播放器、一筆記型電腦或一平板電腦。

較佳地，該生理訊號感測裝置，其中該心電訊號處理器更透過一轉接介面耦接該第一心電感測單元以及該第二心電感測單元；其中該轉接介面包括一轉接頭及一轉接座。

較佳地，其中該心電訊號處理器係設置於該轉接介面之連接頭內。

經由本創作所採用之技術手段，本創作之生理訊號感測裝置具有操作簡便、隨插即用、即時監測的功效性。使用前只需將導線結合於可攜式電子裝置，再將心電訊號感測單元貼到胸前即可自動開始紀錄分析包含心電圖與心音兩種生理指數。除了使用簡單易懂外，也不像習知無線傳輸方式的生理訊號感測裝置，還需要進行許多訊號連接的設定。而其輕巧簡單的結構，除了方便攜帶外，未來也可放在隨身急救包設備中，無論是作為一般日常生理狀況的監測外，亦可在遇到緊急狀態時供急救使用。

另可藉由心電感測單元及心音感測單元等耗材集中配置於感測器本體內，在使用一定時間氧化損耗後，可僅更換感測器本體即可。這種設計除了具有與第一實施例相同的功能性之外，也可使感測器本體尺寸更精簡，且在維修或更換時更為節省成本。

100、100a‧‧‧生理訊號感測裝置

1‧‧‧感測器本體

21‧‧‧第一心電感測單元

22‧‧‧第二心電感測單元

3‧‧‧心音感測單元

4‧‧‧心電訊號處理器

41‧‧‧訊號處理模組

42‧‧‧微處理器

5‧‧‧類比訊號傳輸介面

51‧‧‧傳輸線

52‧‧‧連接頭

6‧‧‧顯示單元

7‧‧‧可攜式電子裝置

8‧‧‧轉接介面

81‧‧‧轉接頭

82‧‧‧轉接座

第一圖係顯示本創作生理訊號感測裝置之系統方塊圖。

第二~三圖係顯示本創作生理訊號感測裝置第一實施例之立體圖。

第四圖係顯示本創作生理訊號感測裝置之操作示意圖。

第五圖係顯示本創作生理訊號感測裝置感測之生理狀態資訊。

第六圖係顯示本創作生理訊號感測裝置第二實施例之立體圖。

請同時參閱第一~三圖，第一圖係顯示本創作生理訊號感測裝置之系統方塊圖，第二~三圖係顯示分別顯示本創作生理訊號感測裝置不同角度之立體圖。

如圖所示，本實施例之生理訊號感測裝置100之組成元件主要包括一感測器本體1、一第一心電感測單元21、一第二心電感測單元22、一心音感測單元3、一心電訊號處理器4、一類比訊號傳輸介面5以及一顯 示單元6。生理訊號感測裝置100之最小實施範圍本不包含心音感測單元3，為方便直接說明其最佳實施方式，在本實施例中一併包含心音感測單元3，以利後續說明。

本實施例中，感測器本體1為一圓扁形殼體，但其形狀及材質並不限於本實施例所揭露之式樣。

第一心電感測單元21係設置於感測器本體1內部並露出於感測器本體1之一面，而第二心電感測單元22係設置於感測器本體1內部並露出於感測器本體另一面。兩者皆可用於感測待測者之心電訊號，其差異在於本實施例中的第一心電感測單元21係為一乾式電極(Dry Electrode)，在量測時無需塗抹傳統的導電膠，而第二心電感測單元22係為一濕式電極(Wet electrode)，使用前需要在電極與皮膚之間塗佈導電膠以增加導電性。

心音感測單元3係設置於感測器本體1內部，可用於感測該待測者之心音。心動周期中，心肌收縮、瓣膜啟閉、血液加速度和減速度對心血管壁的加壓和減壓作用以及形成的渦流等因素引起的機械振動，可通過周圍組織傳遞到胸壁產生心音，正常心臟可聽到四個心音：即第一、第二、第三和第四心音，將這些機械振動轉換成電信號記錄下來，便可得到了心音圖。

心音圖可協助診斷某些心血管疾病，鑒別一些體表雜音的相似而病變不同的心內疾病，並可利用心音圖將心音與雜音變成可長期保存的分析的圖形，可作為判斷的病變變化，對比手術或藥物療效的客觀指標。上述心音感測單元3，其組成可包括一麥克風(例如電容式麥克風)，據以將心音信號轉變為電信號。

心電訊號處理器4耦接上述之各感測單元，係用於接收第一心電感測單元21、第二心電感測單元22測得之心電訊號及心音感測單元3測得之心音訊號並進行訊號處理。本實施例中，心電訊號處理器4包括一訊號處理模組41以及一微處理器42。訊號處理模組41包含濾波器、放大器、數位/類比訊號轉換等相關元件，上述訊號處理包括由第一心電感測單元21或第二心電感測單元22所獲得之電子訊號先通過濾波器濾除雜訊以 增加訊噪比，之後心電訊號再經由放大器產生一放大之訊號，放大之訊號再經濾除雜訊後以利進行類比數位取樣。同樣地，心音感測單元3所測得之心音訊號也經濾波及放大等相同處理過程，通過類比/數位訊號轉換相關元件轉換成數位生理訊號後，再經由微處理器42整合運算，再轉換為類比訊號，經由耦接於心電訊號處理器4之類比訊號傳輸介面5的傳輸線51及連接頭52，傳輸至連接的可攜式電子裝置7進行判讀及儲存。而在測得心電圖等生理資訊後，可藉由顯示單元6(本實施例為LED發光單元)產生亮暗或閃爍等相對應之變化。

同時參閱第四~五圖，第四圖係顯示本創作生理訊號感測裝置之操作示意圖，第五圖係顯示本創作生理訊號感測裝置感測之生理狀態資訊。本實施例中，可攜式電子裝置7以一手機為例，但並非僅限於此，亦可以是PDA、多媒體播放器、筆記型電腦或平板電腦等，只要是可執行對應的心電圖及心音圖資訊處理軟體即可，而第二圖所示的連接頭52亦可隨連接介面而改變，例如可以是3.5mm音源插頭或其他類比訊號輸出之介面。

在實際操作時，以乾式電極的第一心電感測單元為例，使用前僅需將生理訊號感測裝置100連接於可攜式電子裝置7(手機)，再將電極接觸於使用者胸部待測位置，即可即時地將例如心電圖、心跳頻率及心音圖等生理資訊顯示於可攜式電子裝置7(如第五圖所示)，確實具有操作簡便、隨插即用、即時監測的功效性。

參閱第六圖，係顯示本創作生理訊號感測裝置第二實施例之立體圖。如圖所示，本實施例之生理訊號感測裝置100a與第一實施例組成相似，相似部份在此不再重複贅述，僅就其主要差異之處說明。生理訊號感測裝置100a主要差異在於心電訊號處理器4係配置於連接頭52內，且透過一轉接介面8耦接於第一心電感測單元21、第一心電感測單元22及心音感測單元3(本圖未示)，且感測器本體1與連接頭52之間可透過一轉接介面8連接，使心電訊號處理器耦接於類比訊號傳輸介面5。轉接介面8包括有一轉接頭81及一轉接座82。本實施例中的轉接頭81係透過傳輸線連接於感測器本體1之一端，而轉接座82係透過傳輸線連接於之連接頭52 之一端，然而此種配置方式僅為例示，轉接頭81及轉接座82的連接亦可相反地設置於感測器本體端及連接頭端，亦可以其他相似連接手段達成此種分開配置的目的。

此種配置方式雖與第一實施例相似，但透過將生理訊號感測裝置4配置於連接頭52，使其與感測器本體1透過轉接介面8連接的方式，可將不易損耗且成本較高的生理訊號感測裝置4與感測器本體1作區隔，而使得心電感測單元及心音感測單元等耗材集中配置於感測器本體1內，在使用一定時間氧化損耗後，可僅更換前段的感測器本體即可。這種設計除了具有與第一實施例相同的功能性之外，也可使感測器本體尺寸更精簡，且在維修或更換時更為節省成本。

由以上實施例可知，本創作所提供之生理訊號感測裝置確具產業上之利用價值，惟以上之敘述僅為本創作之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本創作之精神及以下所界定之專利範圍中。

100‧‧‧生理訊號感測裝置

21‧‧‧第一心電感測單元

22‧‧‧第二心電感測單元

3‧‧‧心音感測單元

4‧‧‧心電訊號處理器

41‧‧‧訊號處理模組

42‧‧‧微處理器

5‧‧‧類比訊號傳輸介面

6‧‧‧顯示單元

7‧‧‧可攜式電子裝置

Claims (12)

1. 一種生理訊號感測裝置，用於即時感測一待測者之心電訊號並傳輸至一可攜式電子裝置，其特徵在於該生理訊號感測裝置包括：一感測器本體；一第一心電感測單元，設置於該感測器本體內部並露出於該感測器本體以感測該待測者之心電訊號；一心電訊號處理器，耦接於該第一心電感測單元以接收該第一心電感測單元測得之心電訊號並據以進行訊號處理；一類比訊號傳輸介面，耦接該心電訊號處理器並連接該可攜式電子裝置；其中該第一心電感測單元所測得之心電訊號經由該心電訊號處理器進行訊號處理後，經由該類比訊號傳輸介面傳輸至該可攜式電子裝置進行判讀及儲存於該可攜式電子裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測裝置，更包括一心音感測單元，該心音感測單元設置於該感測器本體內部以感測該待測者之心音訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測裝置，其中該第一心電感測單元係為一乾式電極。
4. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測裝置，更包括一第二心電感測單元，其中該第二心電感測單元係設置於該感測器本體內部並露出於該感測器本體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之生理訊號感測裝置，其中該第二心電感測單元係為一濕式電極。
6. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測裝置，更包括一顯示單元， 其中該顯示單元係耦接該心電訊號處理器且可根據該測得之心電訊號對應地表現一顯示動作。
7. 如申請專利範圍第6項所述之生理訊號感測裝置，其中該顯示單元係為一LED發光單元。
8. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測裝置，其中該類比訊號傳輸介面係為一3.5mm音源傳輸介面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測裝置，其中該可攜式電子裝置係為一手機、一PDA、一多媒體播放器、一筆記型電腦或一平板電腦。
10. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測裝置，其中該心電訊號處理器更透過一轉接介面耦接該第一心電感測單元以及該第二心電感測單元。
11. 如申請專利範圍第10項所述之生理訊號感測裝置，其中該轉接介面包括一轉接頭及一轉接座。
12. 如申請專利範圍第11項所述之生理訊號感測裝置，其中該心電訊號處理器係設置於該轉接介面之連接頭內。