TWM523856U - 生物醫學訊號感測裝置 - Google Patents

Description

生物醫學訊號感測裝置

本創作是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種生物醫學訊號感測裝置。

近年來，心血管疾病如心臟病、糖尿病、高血壓、高膽固醇等已開發國家盛行率相當高的慢性疾病。一般情形下，患有這些疾病的病患很多人平時沒有明顯病徵。然而，這些心血管疾病病況可能突然惡化，患者可能在數秒內喪失脈搏、意識，並失去自主呼吸的能力。因此，若無盡速接受緊急醫療，則有很高的致死機率。

過去量測和計算呼吸和心跳速率大多是在鼻孔放置呼吸管和心電導電貼片方式來偵測呼吸和心跳訊號，但這類的量測必須經過專業的人員進行操作。另一方面，近年來也有透過綁帶上放置加速度感測原件來偵測呼吸和心跳訊號，但此方法容易受到身體的擺動或翻身而產生雜訊，甚至加速度感測元件容易受到綁帶的鬆緊程度，而造成呼吸和心跳訊號不易被偵測且被雜訊影響。此外，上述二種訊號多是透過不同的感測元件來量測，少有僅透過一個感測元件來進行量測。即便有，亦容易受到身體的擺動而有所侷限。有鑑於此，如何發展一種用於醫療檢測，並結合訊號分析後，可以有效的提升量測到的生理訊號品質，並有效改善取得之呼吸和心跳速率的準確性之生物醫學訊號感測裝置，俾解決習知技術之缺 失，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。

緣是，本創作提供一種生物醫學訊號感測裝置，其量測出來的生理訊號具有較低的雜訊與基線飄移，進而透過簡單的訊號處理即可計算出呼吸、心跳速率等各種生理資訊。

本創作提出一種生物醫學訊號感測裝置，其包括一壓電感測單元以及一控制模組。其中，該壓電感測單元貼附於一生物體，以感測該生物體之一生物醫學訊號。該控制模組則與該壓電感測單元耦接，接收該生物體之該生物醫學訊號，並輸出至少一生理訊號。

在本創作之一實施例中，該控制模組包括一類比前端(AFE)。

在本創作之一實施例中，該控制模組包括一微控制器以及一重力感應器。

在本創作之一實施例中，該生物醫學訊號係為一心電圖(ECG)。

在本創作之一實施例中，該生理訊號包含一呼吸訊號以及一心跳訊號至少其中之一。

在本創作之一實施例中，該生物醫學訊號感測裝置更包括一計算模組，用以接收、處理及計算該生理訊號得到一生理資訊。

在本創作之一實施例中，該生理資訊包含一呼吸速率以及一心跳速率至少其中之一。

在本創作之一實施例中，該計算模組無線連接於該控制模組。

在本創作之一實施例中，該計算模組為一電子裝置。

在本創作之一實施例中，該控制模組包括一傳輸單元，該計算模組包括一接收單元。

在本創作之一實施例中，生物醫學訊號感測裝置更包括一固持帶，與該壓電感測單元同樣具可撓性，以讓該壓電感測單元緊密貼附於該生物體上，用以感測該生物體之表面的變形得到該生物醫學訊號。

在本創作之生物醫學訊號感測裝置，可藉由該壓電感測單元來感測該生物體的生物醫學訊號，以提升呼吸、心跳等各種生理資訊量測的準確率。

100‧‧‧生物醫學訊號感測裝置

110‧‧‧壓電感測單元

120‧‧‧控制模組

122‧‧‧微控制器

124‧‧‧重力感應器

126‧‧‧類比前端

130‧‧‧計算模組

140‧‧‧固持帶

R‧‧‧接收單元

S‧‧‧生理訊號

T‧‧‧傳輸單元

第1圖繪示本創作一實施例之生物醫學訊號感測裝置的示意圖。

第2圖繪示本創作一實施例之生物醫學訊號感測裝置的元件方塊圖。

第3A圖以及第3B圖繪示本創作之一實施例之心跳/呼吸訊號對應時間的示意圖。

第4圖繪示第3A圖以及第3B圖經訊號處理得到之心跳/呼吸強度對應頻率的示意圖。

為更清楚了解本創作之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中 所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍。

本創作之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本創作或可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本創作的範疇，且本創作將僅為所附加的申請專利範圍所定義。

第1圖繪示本創作一實施例之生物醫學訊號感測裝置的示意圖。第2圖繪示本創作一實施例之生物醫學訊號感測裝置的元件方塊圖。請同時參考第1圖以及第2圖，本創作之生物醫學訊號感測裝置100包括一壓電感測單元110以及一控制模組120。其中，該壓電感測單元110適於貼附於一生物體，以感測該生物體之一生物醫學訊號，該生物醫學訊號係為一心電圖(electrocardiography,ECG)，本創作在此並不做任何限制。該控制模組120則與該壓電感測單元110耦接，用以接收該生物體之該生物醫學訊號，並輸出至少一生理訊號S，該生理資訊例如包含一呼吸速率以及一心跳速率至少其中之一，本創作在此並不做任何限制。

請再繼續參考第1圖與第2圖，本實施例之控制模組120還包括一微控制器122、一重力感應器124、一類比前端(analog front-end,AFE)126。該類比前端(AFE)126可處理及轉換該壓電感測單元110所感測之該生物醫學訊號。

此外，該生物醫學訊號感測裝置100更可包括一計算模組130，該計算模組130可為一電子裝置，其內設有可接收、處理及計算訊號之軟體或硬體，以接收、處理及計算該生理訊號S得到一生理資訊，進而讓使用者或是對應之人員得知。該對應之人員可以是醫療人員。在一較佳實施例中，計算模組130可為平板電腦或是智慧型手機，在另一較佳實施例中，計算模組130亦可為遠端的電腦或伺服器，本創作在此並不做任何限制。

在本實施例中，計算模組130可無線連接於該控制模組120，以接收該生理訊號S，例如以藍牙(Bluetooth)或WiFi等方式連接。當然，在其他較佳實施例中，計算模組130亦可用有線的方式來與該控制模組120連接，本創作在此並不作任何限制。在本創作中，該控制模組120可包括一傳輸單元T，該計算模組可包括一接收單元R，因此，生理訊號S可藉由該傳輸單元T以及該接收單元R之配合而傳送至該計算模組130。

第3A圖以及第3B圖繪示本創作之一實施例之心跳/呼吸訊號對應時間的示意圖。心跳/呼吸訊號係屬於該控制模組120所輸出之該生理訊號S，由第3A圖以及第3B圖可知，本創作之生物醫學訊號感測裝置100所量測出之生理訊號具有較低的雜訊與基線飄移。

如前所述，該生理訊號S可經由該傳輸單元T以及該接收單元R傳送至該計算模組130，該計算模組130接收該生理訊號S後，會再進行處理及計算，第4圖繪示本創作一實施例之生物醫學訊號感測裝置所量測出之心跳/呼吸強度對應頻率的示意圖，係為該計算模組130處理第3A圖以及第3B圖之心跳訊號、呼吸訊號所得到。由第4圖再經進一步計算可得到心跳速率為1.1Hz，10秒心跳10次和呼吸速率為0.2Hz，10秒呼吸2次。因此，呼 吸和心跳速率等生理資訊可透過簡單的訊號處理計算出來，進而讓對應之人員了解受測者之身體狀況。

此外，本實施例之生物醫學訊號感測裝置100更包括一固持帶140，其與該壓電感測單元110均具可撓性。如此一來，在對該生物體進行量測時，該壓電感測單元110即可有效隨著該生物體之表面變形，進而緊密貼附於該生物體上來進行量測該生物醫學訊號，降低雜訊之干擾。

值得一提的是，本創作之至少部分構件，例如微控制器122、一重力感應器124、一多通道類比輸入126、以及收發單元構件(如傳輸單元T以及接收單元R)可藉分離電路元件實現，以簡化電氣設計的複雜度，或利用積體電路(integrated circuit，IC)而實現，進而大幅縮小整體的體積，改善攜帶性。尤其是，本創作可再利用固持帶140以及壓電感測單元110具可撓功效之特性來以貼片或貼布的方式實現本創作之生物醫學訊號感測裝置，以方便長時間持續監測或記錄呼吸及心跳的生理資訊。

綜上所述，本創作之生物醫學訊號感測裝置，可藉由該壓電感測單元來感測該生物體的生物醫學訊號，可大幅提高整體感測的靈敏度，並改善生物醫學訊號的訊雜比，進而提升呼吸、心跳等各種生物資訊的量測準確率。此外，基於壓電感測單元的功能特性，本創作可僅透過一個感測元件來進行量測，增加量測便利性。

以上所述之實施例僅係為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本創作之專利範圍，即凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。

110‧‧‧壓電感測單元

120‧‧‧控制模組

122‧‧‧微控制器

124‧‧‧重力感應器

126‧‧‧類比前端

130‧‧‧計算模組

R‧‧‧接收單元

S‧‧‧生理訊號

T‧‧‧傳輸單元

Claims (11)

1. 一種生物醫學訊號感測裝置，包括：一壓電感測單元，貼附於一生物體，以感測該生物體之一生物醫學訊號；以及一控制模組，與該壓電感測單元耦接，接收該生物體之該生物醫學訊號，並輸出至少一生理訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該生物醫學訊號係為一心電圖(ECG)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該控制模組包括一類比前端(AFE)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該控制模組包括一微控制器以及一重力感應器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該生理訊號包含一呼吸訊號以及一心跳訊號至少其中之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該控制模組包括一傳輸單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之生物醫學訊號感測裝置，更包括一計算模組，用以接收、處理及計算該生理訊號得到一生理資訊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該生理資訊包含一呼吸速率以及一心跳速率至少其中之一。
9. 如申請專利範圍第7項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該計算模組包括一接收單元。
10. 如申請專利範圍第7項所述之生物醫學訊號感測裝置，其中該計算模組無線連接於該控制模組。
11. 如申請專利範圍第1項所述之生物醫學訊號感測裝置，更包括一固持帶，與該壓電感測單元同樣具可撓性，以讓該壓電感測單元緊密貼附於該生物體上。