TWM620879U - 微血管生理參數檢測與估測裝置，及其相關的生理量測槍、掛耳生理量測儀、耳塞式量測儀、可攜式生理量測儀、生理量測片與眼鏡式量測儀 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種微血管生理參數檢測與估測裝置係能夠測量受試者之微血管。微血管生理參數檢測與估測裝置包含一殼體、一光容積感測模組、一慣性感測單元與一處理單元。光容積感測模組、慣性感測單元與處理單元設置於殼體的容置空間。光容積感測模組藉由光源元件以非接觸式方式或接觸式方式產生一入射光以能夠入射至微血管和光感測元件能夠接收自微血管反射的一反射光，以產生一光容積訊號。慣性感測單元能夠偵測受試者的行為以輸出軸向訊號。處理單元執行一應用程序演算出相關於一心率、一血氧、一血壓與一血流之至少一者的一生理數值。

Description

微血管生理參數檢測與估測裝置，及其相關的生理量測槍、 掛耳生理量測儀、耳塞式量測儀、可攜式生理量測儀、生理量測片與眼鏡式量測儀

本創作為一種生理參數檢測與估測應用的技術領域，特別是於偵測相關於微血管之微血管生理參數檢測與估測裝置。

傳統的穿戴裝置可以用來測量人體的生理訊號，例如心跳訊號，一般是配戴在手腕上或是透過耳朵進行測量。

手腕由於需要經常使用的緣故，相較於在耳朵的測量方式，手腕測量是較為不精確的，其容易受到外部環境的影響。

為了獲得更為精確的測量結果，先前的技術是在耳朵的內耳道、鼓膜與耳廓設置監控裝置，用以測量核心溫度、心率與血氧濃度。不幸的是，將光電容積脈搏波描記裝置結合到耳機面臨多種挑戰。

傳統技術無法兼顧長期配戴、安全性即時測量等的問題。又，傳統技術僅能提供單純的測量提供使用者進行紀錄與提醒，並未有遠端診斷、健康照護等功能。

有鑑於此，本創作提出一種微血管生理參數檢測與估測裝置，用以解決習知技術的缺失。

本創作之第一目的係提供一種微血管生理參數檢測與估測裝置，係藉由光學偵測微血管，例如包含但不限於耳部、顏面、額頭、腋下、胸口等處的微血管，而能夠以非侵入或侵入方式且在開放環境中取得穩定的生理訊號(或稱生理參數)。

本創作之第二目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，藉由演算生理訊號取得包含但不限於溫度、靜態心率、動態心率、血氧、血壓、血流等的生理徵象(Vital signs)。

本創作之第三目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，進一步結合雲端中心(或可攜式電子裝置)，以實施包含但不限於提供偵測、監控、診斷、建議等功能，以實現防疫管制、健康管理、預防醫學、長期照護等目的。

本創作之第四目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，藉由分散演算方式，將複雜的運算傳遞至例如可攜式電子裝置進行演算，以提高 演算的效率、減少本地端處理單元演算的負擔和延長微血管生理參數檢測與估測裝置的電力續航力。

本創作之第五目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，係可在連續時間或非連續時間內進行偵測。

本創作之第六目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，選擇演算生理訊號的頻域數據、時域數據或其組合，以加快演算速度、精確性、減少運算負擔。

本創作之第七目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，可以根據受試者的行為狀態，自動地選用靜態心率模式或動態心率模式，以達到準確測量的目的。

本創作之第八目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，可以選擇增加溫度感測、音訊傳輸(包含輸入與輸出)、指示、定位、心電偵測等功能。

本創作之第九目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，可以應用在生理量測槍、掛耳生理量測儀、耳塞式量測儀、可攜式生理量測儀、生理量測片等應用領域。

本創作之第十目的係根據前述微血管生理參數檢測與估測裝置，係結合生理訊號測量與溫度感測以形成生理特徵檢測設備，以達到單獨或同時測量溫度與生理訊號的多重測量模式的目的。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供一種微血管生理參數檢測與估測裝置係能夠測量受試者微血管。微血管生理參數檢測與估測裝置包含一殼體、一光容積感測模組、一慣性感測單元與一處理單元。殼體具有包含一開孔的一本體與形成一容置空間。其中，開孔與容置空間連通。光容積感測模組 設置於容置空間。光容積感測模組包含一光源元件與一光感測元件。光源元件產生一入射光以能夠入射至微血管和光感測元件能夠接收自微血管反射的一反射光，以產生相關於一血液容積變化的一光容積訊號。其中，光源元件與光感測元件透過開孔而鄰近於受試者的一皮膚表皮或接觸受試者的皮膚表皮，以非接觸式方式或接觸式方式入射入射光至皮膚表皮與自皮膚表皮接收反射光。慣性感測單元設置於容置空間。慣性感測單元具有加速元件，以能夠偵測受試者的行為以輸出軸向訊號。處理單元設置於容置空間。處理單元連接光容積感測模組與慣性感測單元，又處理單元執行一應用程序以根據軸向訊號而自複數演算法中選擇其中一種以演算光容積訊號，進而演算出相關於一心率、一血氧、一血壓與一血流之至少一者的一生理數值。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供的微血管生理參數檢測與估測裝置應用於受試者包含但不限於一額頭、一耳廓、一腋下、一胸口等，藉由光源元件與光感測元件以取得光容積訊號。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供由微血管生理參數檢測與估測裝置與溫度感測元件所組成的一生理量測槍，生理量測槍應用於受試者的一額頭。本體的開孔與額頭具有一距離，使得溫度感測元件透過開孔而能夠測量受試者的額溫，以及本體的另一開孔鄰近於額頭，使得光源元件與光感測元件透過開孔供接觸受試者之額頭的皮膚表皮以取得光容積訊號。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供由微血管生理參數檢測與估測裝置所形成的一掛耳生理量測儀或一耳塞式量測儀。其中，掛耳生理量測儀或耳塞式量測儀分別地應用於受試者的一耳廓，本體的開孔鄰近於耳廓，使得光源元件與光感測元件透過開孔能夠接觸或鄰近於受試者之耳廓之皮膚表皮以取得光容積訊號。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供由微血管生理參數檢測與估測裝置以及溫度感測元件所組成的一掛耳生理量測儀或一耳塞式量測儀。其中，掛耳生理量測儀或耳塞式量測儀分別地應用於受試者的一耳道與一耳廓，又本體在耳道形成開孔，使得溫度感測元件透過開孔測量受試者之耳道內的一溫度，以及本體在鄰近於耳廓形成另一開孔，使得光源元件與光感測元件透過另一開孔能夠接觸或鄰近於受試者之耳廓之皮膚表皮以取得光容積訊號。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供由微血管生理參數檢測與估測裝置所形成的可攜式生理量測儀。其中，可攜式生理量測儀應用於受試者的一耳廓，可攜式生理量測儀提供可分離的本體，當本體被移動至受試者的耳部且本體設置於耳廓時，光源元件與光感測元件透過本體的開孔供接觸或鄰近於受試者之耳廓之皮膚表皮以取得光容積訊號。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供由微血管生理參數檢測與估測裝置所形成的一生理量測片。其中，生理量測片應用於受試者的皮膚表皮，當本體的開孔面向於皮膚表皮，光源元件與光感測元件透過本體的開孔而能夠接觸受試者之皮膚表皮以取得光容積訊號。

為達到上述目的與其他目的，本創作提供由微血管生理參數檢測與估測裝置所形成的眼鏡式量測儀。其中，眼鏡式量測儀應用於受試者的耳部。眼鏡式量測儀之本體的開孔鄰近於耳廓，使得光源元件與光感測元件透過開孔而能夠接觸受試者之耳廓的皮膚表皮以取得光容積訊號。

相較於習知的技術，本創作提供的微血管生理參數檢測與估測裝置，可以根據使用者的行為(例如運動、靜止、睡眠等)，選用不同的演算法演算光容積訊號，以獲得精準相關於心率、血氧、血壓等的生理數值。藉由精準測量到的結果，可以提供給後端演算進行準確的分析、紀錄與診斷。

又於一實施例中，微血管生理參數檢測與估測裝置進一步提供了多種電子元件/單元的結合，例如溫度感測、音訊輸入/輸出、定位、指示等，以測量除光容積訊號的訊號，藉由前述該等電子元件/單元所輸出的訊息，可以形成多種生理指標而進一步判斷符合哪一種症狀，包含但不限於例如呼吸中止症、壓力指標、情緒指標、血流狀態、清醒指數、血糖指標等，亦即微血管生理參數檢測與估測裝置可以是使用者的個人化健康助理。更甚至，微血管生理參數檢測與估測裝置可以根據前述的指標、指數與狀態進行健康趨勢的預估。

又於一實施例中，微血管生理參數檢測與估測裝置除前述的個人化健康助理之外，也可以讓使用者在自我鍛鍊的過程中，即時地反饋當前的體能狀態，以作為補助使用者進行鍛鍊的隨身教練。

又於一實施例中，為因應病毒所造成的群聚感染，微血管生理參數檢測與估測裝置可用於對大量的使用者實施居家隔離，透過確認使用者的身份並結合生理數值，可以用於監控使用者的即時狀態。

2:受試者

10、10’、10”:微血管生理參數檢測與估測裝置

12:光容積感測模組

122:光源元件

124:光感測元件

14:慣性感測單元

142:加速元件

16:處理單元

18:溫度感測元件

20:音訊輸出單元

22:指示單元

24:定位單元

26:音訊輸入單元

28:通訊單元

30:伺服單元

32:殼體

322:本體

324:耳掛結構

325:耳廓調整結構

326、326’:開孔

327:耳塞結構

328:手持部

34:纜線

36:鏡架

38:鏡腳

ILB:入射光

RLB:反射光

HRS:光容積訊號

AS:軸向訊號

APP:應用程序

SHRM:靜態心率模式

DHRM:動態心率模式

PV:生理數值

TS:溫度訊號

MS:音源訊號

IS:指示訊號

GS:地理訊號

OS:外部音訊

FS:回饋訊號

SP:容置空間

d:距離

圖1係本創作一第一實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的方塊示意圖。

圖2係本創作一第二實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的方塊示意圖。

圖3係本創作一第三實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的方塊示意圖。

圖4係本創作一第四實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。

圖5係本創作一第五實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。

圖6係本創作一第六實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。

圖7係本創作一第七實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。

圖8(a)與圖8(b)係說明本創作圖7之具有微血管生理參數檢測與估測裝置之生理特徵檢測設備的應用示意圖。

圖9係本創作一第八實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。

圖10係本創作一第九實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。

圖11(a)、圖11(b)與圖11(c)係說明本創作圖1之動態心率模式的模擬示意圖。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明，說明如後。

於本創作中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的單元、元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本創作之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個、至少一個，且單數也同時包括複數。

於本創作中，用語「包含」、「包括」、「具有」、「含有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性的包括物。舉例而言，含有複數要件的一元件、結構、製品或裝置不僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件、結構、製品或裝置通常固有的其他要件。除此之外，除非有相反的明確說明，用語「或」是指涵括性的「或」，而不是指排他性的「或」。

請參考圖1，係本創作一第一實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的方塊示意圖。在圖1中，微血管生理參數檢測與估測裝置10能夠測量相關於一位或是多位受試者2之微血管的生理訊號，例如微血管可以是位於淺顳動脈或是身體任一處之微血管。於此，係以淺顳動脈為例說明，淺顳動脈指的 是頭部主要的動脈之一，特別是經過耳部、顏面、頸部等部位，亦即微血管生理參數檢測與估測裝置10主要是偵測淺顳動脈之分支的微血管的變化。又，淺顳動脈主要出現在受試者2的頸部以上。值得注意的是，雖本實施例中係以淺顳動脈之微血管為例說明，然而，於其他實施例中，只要能夠透過本創作取得微血管中例如紅血球相關的數據，也屬於本創作所述的範圍。

微血管生理參數檢測與估測裝置10包含一光容積感測模組12、一慣性感測單元14、一處理單元16與殼體32。

光容積感測模組12包含一光源元件122與一光感測元件124。值得注意的是，光容積感測模組12除了光源元件122與光感測元件124之外，還可以根據電子訊號處理的需求，額外增加其他電子元件，例如光電轉換元件、放大元件、數位類比訊號轉換元件等。舉例而言，若光容積感測模組12檢測到的光訊號較為微弱時，可以進一步設置放大元件以放大微弱的光訊號。

光源元件122產生一入射光ILB能夠入射至微血管(圖未示)和光感測元件124能夠接收自微血管反射的一反射光RLB，以輸出相關於一血液容積變化的一光容積訊號HRS。前述中，反射光RLB是產生自入射光ILB入射到例如血球、血漿、骨頭等的反射光線。光容積訊號HRS可以採用例如光體積變化描記圖法(Photoplethysmography，PPG)進行擷取，光體積變化描記圖法是以光學的方式取得的器官體積描記圖，例如使用發光二極體之光源元件122產生入射光ILB照射皮膚，並用光電二極體之光感測元件124測量反射光RLB的光量，即可獲得表示脈衝壓引起體積變化的對應圖表。

光源元件122可以由單一發光源或是複數發光源所組成，例如光源元件122可以是前述所提及的發光二極體。於本實施例中，光源元件122係以3個發光源所組成的磊晶為例說明，其光源元件122提供一個或多個光波長區 間。舉例而言，第一光波長範圍介於480奈米至590奈米之間(大致為綠光)、第二光波長範圍介於630奈米至570奈米之間(大致為紅光)與第三光波長範圍介於760奈米至1000奈米之間(大致為紅外光)。於其他實施例中，光源元件122可以選用其他的光波長。

又，光源元件122與光感測元件124可以透過後續將提及關於破設在殼體32的開孔326鄰近於受試者2的皮膚表皮或接觸受試者2的皮膚表皮。此外，光源元件122與光感測元件124可以非接觸式方式或接觸式方式入射入射光ILB至皮膚表皮與自皮膚表皮接收反射光RLB。

慣性感測單元14包含一加速元件142，例如六軸或九軸的陀螺感測器。加速元件142能夠偵測例如X軸、Y軸、Z軸、角速度、加速度等的變化量，以判斷受試者2的行為，例如運動、靜止、休憩等行為，以輸出一軸向訊號AS。

處理單元16連接光容積感測模組12與慣性感測單元14。

處理單元16執行一應用程序APP以根據軸向訊號AS與自複數演算法中選擇其中一種，例如演算法可為一靜態心率演算法SHRM或一動態心率演算法DHRM，進而演算出相關於一心率、一血氧、一血壓、一血流等一生理數值PV。換言之，處理單元16可計算慣性感測單元14之軸向訊號AS的純量變化，以判斷受試者2現在的行為狀態。

前述靜態心率模式SHRM是演算在時域(Time domain)下的光容積訊號和前述動態心率模式DHRM是演算在頻域(Frequency domain)下的光容積訊號，其可一併參考圖11(a)至圖11(c)，係說明本創作圖1之動態心率模式的模擬示意圖，其橫軸為頻率和縱軸為振幅。

在圖11(a)中，係提供慣性感測單元14的頻域頻譜圖，其使用短時距傅立葉變換(Short-time Fourier Transform，STFT)對加速元件142進行時域頻域間轉換，在頻域頻譜圖可觀察到慣性感測單元14所呈現的運動頻率出現在3HZ左右；接著參考圖11(b)，係光體積變化描記圖法的頻域頻譜圖，其同樣使用短時距傅立葉變換進行時域頻域間轉換，在頻域頻譜圖可觀察到光體積變化描記圖出現二個振幅強度較高的頻率點約在2Hz與3Hz處。其中，2Hz為正確的心跳頻率和3Hz為運動所造成之雜訊頻率，由此可以得知，若未經過適當的轉換，有可能判讀到錯誤的雜訊頻率，誤把雜訊頻率當成心跳的頻率；以及，參考圖11(c)，係根據處理單元16演算慣性感測單元14與光體積變化描記圖法的頻域頻譜圖之後所獲得頻域頻譜圖，即經過相減的演算而獲得消除運動所產生之雜訊頻率，可在2Hz獲得真正的光容積訊號。因此，藉由前述的方式，可以有效率地提高測量的精確度。

應用程序APP會根據來自於軸向訊號AS的變化量，進一步判斷受試者2目前正處於哪一種行為，其行為判斷的方式例如若受試者2處於運動行為則軸向訊號AS的變化量劇烈；反之，受試者2若處於靜止行為則軸向訊號AS的變化量平緩；接著，應用程序APP在確定受試者2的哪一種行為之後，選擇用哪一種模式運算光容積訊號HRS，於此，若受試者2處於運動行為，則執行動態心率模式DHRM；以及，若受試者2處於靜止或休憩行為，則執行靜態心率模式SHRM，相關的應用例方式舉例如下：

應用例一，處理單元16演算自光容積感測模組12使用例如綠光所取得的光容積訊號HRS以執行前述的靜態心率模式或動態心率模式。其中，光容積訊號HRS相關於光容積訊號HRS之波形的脈搏訊號峰值。

應用例二，處理單元16演算自光容積感測模組12使用例如紅光與紅外光以自微血管取得帶氧紅血球與非帶氧血紅色之比例，進而演算出血氧飽和濃度(blood oxygen saturation)。

應用例三，處理單元16演算自光容積感測模組12使用例如綠光所取得的光容積訊號HRS以輸出血壓數值。其中，光容積訊號相關於脈波傳遞時間(Pulse Transit Time，PTT)。

應用例四，處理單元16執行應用程序APP以演算光容積訊號HRS而能夠取得相關於血氧、血壓、血流等的數值。

應用例五，應用程序APP可以供對受試者2的身份進行身份識別以辨別使用微血管生理參數檢測與估測裝置10的對象。舉例而言，應用程序APP透過與處理單元16連接的生物擷取單元(圖未示)，例如生物擷取單元可以為指紋擷取器、虹膜擷取器、聲音擷取器、影像擷取器等，以擷取受試者2的生物特徵，例如指紋、虹膜、靜脈紋、掌紋、聲紋等，以確認受試者2的身份。

殼體32具有包含開孔326的一本體322與形成一容置空間SP。光容積感測模組12、慣性感測單元14與處理單元16設置於殼體32的容置空間SP。殼體32可方便受試者2操作微血管生理參數檢測與估測裝置10。殼體32的外型不受任何限制，可以依照使用的場域進行設計，例如外型可為槍型殼體、掛耳殼體、耳塞式殼體、盒體式殼體、片狀殼體等。

請參考圖2，係本創作一第二實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的方塊示意圖。在圖2中，微血管生理參數檢測與估測裝置10’除包含第一實施例的光容積感測模組12、慣性感測單元14、處理單元16與殼體32之外，更包含一溫度感測元件18、一音訊輸出單元20、一指示單元22、一定位單元24與一音訊輸入單元26。值得注意的是，於此為便於說明，在此實施例提出多 個單元，實際上，可以根據實際的需求，自多個單元中選擇一個或多個單元進行組合。

光容積感測模組12、慣性感測單元14、處理單元16與殼體32的描述如前所述，於此不贅述。

溫度感測元件18連接處理單元16，以能夠測量受試者2之溫度，例如耳溫、額溫、腋溫等，且溫度感測元件18輸出溫度訊號TS至處理單元16，例如溫度感測元件18可為紅外線熱堆疊元件、溫度感測器等。舉例而言，微血管生理參數檢測與估測裝置10’可以透過溫度感測元件18感測受試者2的溫度或是透過溫度的測量，以確認受試者2確實攜帶著微血管生理參數檢測與估測裝置10’。舉例而言，當溫度感測元件18採用紅外線熱堆疊元件時，溫度感測元件18與受試者2之間具有一距離，而能夠進行非接觸式的測量。

音訊輸出單元20連接處理單元16，處理單元可以接受外部的或是內部所產生的音源訊號MS並驅動音訊輸出單元20輸出聲音訊號SS，例如音訊輸出單元20可以為揚聲器等。舉例而言，微血管生理參數檢測與估測裝置10’可以利用音訊輸出單元20提醒受試者2當前的生理數值PV、生理狀態或提供受試者2聆聽音樂、廣播等。舉例而言，當處理單元16根據應用程序APP判斷已經超過例如心率的閥值，處理單元16將根據應用程序APP對受試者2發出提醒與警告。

指示單元22連接處理單元16，例如指示單元22可以為發光二極體、冷光、液晶顯示屏等。指示單元22受到處理單元16的驅動，以輸出指示訊號IS，例如顯示生理數值PV、生理狀態、警告訊息、電量資訊等。

定位單元24連接處理單元16，例如GPS定位晶片等，定位單元24受處理單元16的驅動，以輸出可以用於定位微血管生理參數檢測與估測裝置 10’所處在經緯度的地理訊號GS。舉例而言，微血管生理參數檢測與估測裝置10’可以透過定位單元24標記微血管生理參數檢測與估測裝置10’的位置，間接可以顯示受試者2所處在的位置，可以進行有效的空間或是當受試者2因生理數值PV明顯異常導致於昏迷等緊急事件可以藉由定位受試者2的位置而進行緊急救援。

音訊輸入單元26連接處理單元16，例如音訊輸入單元26可以是麥克風等。音訊輸入單元26受處理單元16的驅動，可以擷取外部音訊OS，例如外部音訊OS可以為環境背景音、受試者2本身的聲音、受試者2的呼氣聲、吸氣聲、氣息聲等。舉例而言，微血管生理參數檢測與估測裝置10’可以透過音訊輸入單元26接收受試者2的呼氣聲、吸氣聲、氣息聲的相關訊息，以供後端判斷受試者2檢測是否存在例如呼吸中止症；或是，當受試者2昏迷時，急救人員可以透過音訊輸入單元26所接收到的外部音訊OS，判斷受試者2的情況或是可以受試者2進行對話。

請參考圖3，係本創作一第三實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的方塊示意圖。在圖3中，微血管生理參數檢測與估測裝置10”係除包含第一實施例的光容積感測模組12、慣性感測單元14與處理單元16且自第二實施例中選擇一個或多個單元之外，更包含通訊單元28與伺服單元30。

光容積感測模組12、慣性感測單元14、處理單元16、殼體32、溫度感測元件18、音訊輸出單元20、指示單元22、定位單元24與音訊輸入單元26的描述如前所述，於此不贅述。

通訊單元28連接處理單元16，以傳輸光容積訊號HRS、軸向訊號AS生理數值PV、溫度訊號TS、音源訊號MS、指示訊號IS、地理訊號GS與外部音訊OS等，例如通訊單元28係符合藍牙(Bluetooth)/低功率藍牙(Bluetooth Low Energy，BLE)無線通訊協定、無線保真(Wi-Fi)無線通訊協定、紫蜂(ZigBee)無線通訊協定、n代行動通訊協定(GRPS、2G、3G、4G、5G...NG)等。

伺服單元30連接通訊單元28，例如伺服單元30可以透過有線或是無線的方式與通訊單元28連接，在伺服單元30與通訊單元28可以透過例如網際網路、封閉網路或是行動網路進行連接。

伺服單元30透過通訊單元28接收來自於處理單元16的光容積訊號HRS、軸向訊號AS生理數值PV、溫度訊號TS、音源訊號MS、指示訊號IS、地理訊號GS與外部音訊OS等數據。伺服單元30可以統計、分析、管理、處理與紀錄該等數據，並選擇性產生回饋訊號FS回傳至通訊單元28。舉例而言，伺服單元30可以回饋經過分析之後的數據，產生相應的提醒或警告信息負載於回饋訊號FS而經由通訊單元28傳遞回微血管生理參數檢測與估測裝置10”，例如透過前述的音訊輸出單元20或指示單元22通知受試者2。於另一實施例中，伺服單元30可以進行雲端或是本地端(例如智慧型手機)的統計、分析、管理、處理與紀錄，進而外部的診斷。

請參考圖4，係本創作一第四實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。於圖4，微血管生理參數檢測與估測裝置10形成一掛耳生理量測儀。於本實施例中，掛耳生理量測儀應用於受試者2的耳廓。又，掛耳生理量測儀可透過例如耳掛結構324與耳廓調整結構325.其中，耳掛結構324可讓微血管生理參數檢測與估測裝置10附掛於受試者2的左耳或右耳，以及耳廓調整結構325可根據受試者2不同的耳廓形狀進行轉動調整讓例如光源元件122與光感測元件124可以更貼近皮膚表面而能夠提高量測的精準度。殼體32 的本體322的開孔鄰近於耳廓，使得光源元件122與光感測元件124透過開孔326能夠接觸或鄰近於受試者2之耳廓之皮膚表皮以取得光容積訊號HRS。

於本實施例的掛耳生理量測儀，係包含光容積感測模組12、慣性感測單元14、處理單元16、溫度感測元件18、音訊輸出單元20、指示單元22、定位單元24、音訊輸入單元26與通訊單元28等，其描述如前所述，於此不贅述。

於本實施例中，殼體32為單邊掛耳的型態。本體322形成容置空間SP，又開孔326和耳掛結構324自本體322延伸，以供附掛於受試者2的單邊外耳。容置空間SP設置例如光容積感測模組12、慣性感測單元14、處理單元16、溫度感測元件18、音訊輸出單元20、指示單元22等，部分元件隱藏在容置空間SP，於此未顯示。在容置空間SP連通的開孔326顯露出例如光容積感測模組12、指示單元22、溫度感測元件18。值得注意的是，殼體32之開孔326的位置是經過特別設計的，例如鄰近於耳朵(圖未示)之微血管的位置設置開孔326，讓光容積感測模組12之光源元件122與光感測元件124藉由設置在開孔326，而能夠準確地作用於微血管。

值得注意的是，本體322的開孔326’也設置溫度感測元件18，於此，開孔326’係可為矽膠材質或是塑料材質，用以插入受試者2的耳道，以感測耳道的溫度。

請參考圖5，係本創作一第五實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。於圖5，微血管生理參數檢測與估測裝置10形成一耳塞式生理量測儀。於此，耳塞式生理量測儀係以雙邊繞頸式耳機為例說明，其具有二個殼體32，且二個殼體32透過纜線34進行連接，在任何一個殼體32中，可以設置微血管生理參數檢測與估測裝置10。於本實施例中，耳塞式生理量測儀 應用於受試者2的耳廓。又，耳塞式生理量測儀係以耳塞結構327固定於受試者2的左耳與右耳的耳道口。殼體32的本體322的開孔鄰近於耳廓，使得光源元件122與光感測元件124透過開孔326，係位於本圖殼體32的後側，以能夠接觸或鄰近於受試者2之耳廓之皮膚表皮以取得光容積訊號HRS。又，於本實施例中，殼體32的開孔326’也設置溫度感測元件18，於此，開孔326’係可為矽膠材質或是塑料材質，用以插入受試者2的耳道，以感測耳道內的溫度。

請參考圖6，係本創作一第六實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。於圖6，微血管生理參數檢測與估測裝置10形成一眼鏡式量測儀。眼鏡式量測儀具有鏡架36與鏡腳38，即是本創作所稱之殼體32。殼體32的本體322的開孔326鄰近於耳廓，使得光源元件122與光感測元件124透過開孔326而能夠接觸受試者2之耳廓的皮膚表皮以取得光容積訊號HRS，以在受試者2配戴眼鏡的過程中，取得相關於受試者2的生理數值PV。

請參考圖7，係本創作一第七實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。於圖7，微血管生理參數檢測與估測裝置10是由微血管生理參數檢測與估測裝置10與溫度感測元件18所組成的一生理量測槍。生理量測槍應用於受試者2的一額頭。本體322的開孔326與額頭具有一距離d，使得溫度感測元件18透過開孔326而能夠測量受試者2的額溫，以及本體322的另一開孔326’破設於本體322的前端以鄰近於額頭，使得光源元件122與光感測元件124透過開孔326而能夠接觸受試者2之額頭的皮膚表皮以取得光容積訊號HRS。為便於進行測量，在本實施例中，是由例如醫護人員手持殼體32之手持部328對受試者2的額頭進行測量，並且利用設置在殼體32之本體322的微血管生理參數檢測與估測裝置10以取得相關於受試者2的生理數值PV。

一併參考圖8(a)與8(b)，係分別地說明本創作圖7之生理量測槍的應用示意圖。

在圖8(a)中，生理量測槍提供溫度測量、生理訊號測量及其組合的測量模式，且生理量測槍應用在額頭的測量。於本實施例中，微血管生理參數檢測與估測裝置10且特別是光容積感測模組12的部分是設置在槍型生理特徵檢測設備之前緣而能夠接觸受試者2的額頭，以進行接觸式的溫度量測；又，溫度感測元件18設置在槍型生理特徵檢測設備且與受試者2的額頭保持有一距離d，以進行非接觸式的溫度測量。

舉例而言，在接觸式測量模式，醫護人員手持生理量測槍之手持部328直接地接觸受試者2的額頭，藉由微血管生理參數檢測與估測裝置10之光源元件122讓入射光ILB以直射入射至受試者2的額頭下的微血管和由微血管生理參數檢測與估測裝置10之光感測元件124接收反射光RLB，經計算而輸出相關於血液容積變化的光容積訊號HRS。於另外一實施例中，在接觸式測量模式，也可以讓與受試者2的額頭保持一距離的溫度感測元件18，對受試者2進行溫度(或體溫)的測量；以及，在非接觸式測量模式，醫護人員手持槍型生理特徵檢測設備之手持部328與受試者2的額頭保持一距離而不接觸受試者2，以進行溫度(或體溫)的測量。

在圖8(b)中，生理量測槍也可以增加探頭40，以應用在耳溫的測量。於本實施例中，為了能夠適應於耳部的測量，係在生理量測槍前緣形成錐形，以便可以插入耳朵之耳道。於本實施例中，微血管生理參數檢測與估測裝置10且光源元件122與光感測元件124鄰近於受試者2的耳廓設置而能夠接觸皮膚表面，讓入射光ILB直射入射到耳朵內的微血管與接收來自微血管反射的 反射光RLB，和溫度感測元件18設置在探頭40以在插入受試者2的耳道之後進行非接觸式的溫度測量。

請參考圖9，係本創作一第八實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。於圖9，微血管生理參數檢測與估測裝置10是由微血管生理參數檢測與估測裝置10所形成的一生理量測片。生理量測片應用於受試者2的皮膚表皮。當本體322的開孔326面向於皮膚表皮，例如設置於腋下，則光源元件122與光感測元件124透過本體322的開孔326接觸受試者2之皮膚表皮以取得光容積訊號HRS。

請參考圖10，係本創作一第九實施例之微血管生理參數檢測與估測裝置的結構示意圖。於圖10，微血管生理參數檢測與估測裝置10所形成的可攜式生理量測儀。其中，可攜式生理量測儀應用於受試者2的耳廓。可攜式生理量測儀係以盒體為例說明。可攜式生理量測儀提供可分離的本體322。當本體322被移動至受試者2的耳部且本體322設置於耳廓時，藉由鄰近於耳廓之本體322的開孔326，讓光源元件122與光感測元件124透過本體322的開孔326而接觸或鄰近於受試者2之耳廓之皮膚表皮以取得光容積訊號HRS。

在前述的各實施例中，另外可以增加可用取得心電圖(Electrocardiography，ECG)所需要的電極(圖未示)，其連接處理單元16以捕抓受試者2之皮膚上的電訊號，而能夠記錄在時間內受試者2之心臟的電生理活動。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

2:受試者

10:微血管生理參數檢測與估測裝置

12:光容積感測模組

122:光源元件

124:光感測元件

14:慣性感測單元

142:加速元件

16:處理單元

32:殼體

ILB:入射光

RLB:反射光

HRS:光容積訊號

AS:軸向訊號

APP:應用程序

SHRM:靜態心率模式

DHRM:動態心率模式

PV:生理數值

Claims (20)

1. 一種微血管生理參數檢測與估測裝置，係供測量受試者之微血管，該微血管生理參數檢測與估測裝置包含：殼體，係具有開孔的本體與形成容置空間，其中該開孔與該容置空間連通；光容積感測模組，係設置於該容置空間，該光容積感測模組具有光源元件與光感測元件，該光源元件產生入射光供入射至該微血管和該光感測元件供接收自該微血管反射的反射光，以產生光容積訊號，其中該光源元件與該光感測元件透過該開孔供鄰近於該受試者的皮膚表皮或接觸該受試者的該皮膚表皮，以非接觸式方式或接觸式方式入射該入射光至該皮膚表皮與自該皮膚表皮接收該反射光；慣性感測單元，係設置於該容置空間，該慣性感測單元具有加速元件，以供偵測該受試者的行為以輸出軸向訊號；以及處理單元，係設置於該容置空間，該處理單元連接該光容積感測模組與該慣性感測單元，又該處理單元執行應用程序以根據該軸向訊號而自複數演算法中選擇其中一種以演算該光容積訊號，進而演算出相關於心率、血氧與血壓之至少一者的生理數值。
2. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該等演算法為靜態心率演算法與動態心率演算法，其中該靜態心率演算法演算在時域(Time domain)下的該光容積訊號和該動態心率演算法演算在頻域(Frequency domain)下的該光容積訊號，藉由該處理單元計算該軸向訊號的純量變化，以決定執行該靜態心率演算法或該動態心率演算法。
3. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該光源元件提供光波長區間的第一光波長範圍介於480奈米至590奈米之間、第二 光波長範圍介於630奈米至570奈米之間與第三光波長範圍介於760奈米至1000奈米之間。
4. 如請求項3所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該光容積感測模組使用該第一光波長範圍的該光波長以取得該光容積訊號，或該光容積感測模組使用該第二光波長範圍的該光波長與該第三光波長範圍的該光波長以取得帶氧血紅素與非帶氧血紅素的比例，以取得血氧飽和濃度(Blood Oxygen Saturation)。
5. 如請求項4所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該光容積訊號相關於該心率訊號之波形的脈搏訊號峰值與脈波傳遞時間(Pulse Transit Time)之一者。
6. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，更包含溫度感測元件，係連接該處理單元，該溫度感測元件供非接觸式或接觸式測量該受試者之額溫、耳溫與體溫之至少一者，該溫度感測元件輸出溫度訊號至該處理單元。
7. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，更包含音訊輸出單元，係連接該處理單元，該音訊輸出單元受該處理單元的驅動，以輸出聲音訊號。
8. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，更包含指示單元，係連接該處理單元，該指示單元受該處理單元的驅動，以輸出指示訊號。
9. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，更包含定位單元，係連接該處理單元，該定位單元受該處理單元的驅動，以輸出地理訊號。
10. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，更包含音訊輸入單元，係連接該處理單元，該音訊輸入單元受該處理單元的驅動，以擷取外部音訊。
11. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該應用程序更包含身份識別模組，以供對該受試者的身份進行身份識別而進一步確認該受試者的身份。
12. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，更包含通訊單元，係連接該處理單元，以傳輸該光容積訊號、該軸向訊號與該生理數值之至少一者。
13. 如請求項12所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，更包含伺服單元，係連接該通訊單元，該伺服單元透過該通訊單元接收來自於該處理單元的該光容積訊號、該軸向訊號與該生理數值之至少一者，該伺服單元統計、分析、管理、處理與紀錄該光容積訊號、該軸向訊號與該生理數值之至少一者，並選擇性產生回饋訊號回傳至該通訊單元。
14. 如請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該光源元件與該光感測元件應用於該受試者的額頭、耳廓與腋下之至少一者，藉由該光源元件與該光感測元件供接觸該受試者的該皮膚表皮以取得該光容積訊號。
15. 一種生理量測槍，係包含請求項6所述之微血管生理參數檢測與估測裝置之該溫度感測元件，其中該生理量測槍應用於該受試者的額頭，該本體的該開孔與該額頭具有距離，使得該溫度感測元件透過該開孔供測量該受試者的額溫，以及該本體的另一該開孔鄰近於該額頭，使得該光源元件與該光感測元件透過該開孔供接觸該受試者之該額頭的該皮膚表皮以取得該光容積訊號。
16. 一種掛耳生理量測儀或耳塞式量測儀，係包含請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該掛耳生理量測儀或耳塞式量測儀分別地應用於該受試者的耳廓，該本體的該開孔鄰近於該耳廓，使得該光源元件與該光感測元件透過該開孔供接觸或鄰近於該受試者之該耳廓之該皮膚表皮以取得該光容積訊號。
17. 一種掛耳生理量測儀或耳塞式量測儀，係包含請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置以及包含請求項6所述之微血管生理參數檢測與估測裝置之該溫度感測元件，其中該掛耳生理量測儀或該耳塞式量測儀分別地應用於該受試者的耳道與耳廓，又該本體在該耳道形成該開孔，使得該溫度感測元件透過該開孔測量該受試者之該耳道內的溫度，以及該本體在鄰近於該耳廓形成另一該開孔，使得該光源元件與該光感測元件透過該另一開孔供接觸或鄰近於該受試者之該耳廓之該皮膚表皮以取得該光容積訊號。
18. 一種可攜式生理量測儀，係包含請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該可攜式生理量測儀應用於該受試者的耳廓，該可攜式生理量測儀提供可分離的該本體，當該本體被移動至該受試者的耳部且該本體設置於該耳廓時，該光源元件與該光感測元件透過該本體的該開孔供接觸或鄰近於該受試者之該耳廓之該皮膚表皮以取得該光容積訊號。
19. 一種生理量測片，係包含請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該生理量測片應用於該受試者的該皮膚表皮，當該本體的該開孔面向於該皮膚表皮，該光源元件與該光感測元件透過該本體的該開孔供接觸該受試者之該皮膚表皮以取得該光容積訊號。
20. 一種眼鏡式量測儀，係包含請求項1所述之微血管生理參數檢測與估測裝置，其中該眼鏡式量測儀應用於該受試者的耳部，該本體的該開 孔鄰近於該耳廓，使得該光源元件與該光感測元件透過該開孔供接觸該受試者之該耳廓的該皮膚表皮以取得該光容積訊號。

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