TWM652488U - Ai心臟病預警指套式裝置 - Google Patents
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Abstract
一種人工智能心臟病預警指套式裝置可以偵測心臟病，可在心臟病症
狀發生之前，預警心臟病，包括：一偵測區塊，其包括發出一綠光的一發光源以及一光接收器，該光接收器接收一使用者的手指反射該綠光的一響應光訊號；一通訊傳輸區塊，其傳輸該響應光訊號至一外界裝置以及自該外界接收一分析結果，其中該分析結果得自該外界裝置進行分析該響應光訊號，該分析結果包括可監測心臟病相關的一時域指標和一頻域指標；一控制區塊與該偵測區塊和該通訊傳輸區塊彼此電連接，其接收該分析結果並判斷該時域指標和該頻域指標後，決定是否發出一警示；以及一電源區塊，其提供電力給該偵測區塊、該通訊傳輸區塊和該控制區塊。
Description
本新型是關於一種生理訊號監測的穿戴裝置的領域，特別是關於一種可預警心房顫動及可監測心臟病的指套式裝置。
以前用EKG心電圖監測心臟，體積大且需黏貼在胸部，不方便居家24小時監測。指環可以穿戴在手指上，隨時監測心臟，尤其是在睡眠時，當發生急性心率不整時可能會引起猝死，而猝死通常無法預警。
在沒有外力傷害下，當人突然倒地並於24小時內死亡，就符合猝死定義，但發病時限說法不一，多數定義是急性徵狀發作後一小時內就宣告不治。依據研究，猝死大多數為心因性，分別有冠狀動脈心血管疾病、心臟衰竭和心率不整。心率不整是心率異常的總稱，常見的心率不整類型有心房顫動(atrial fibrillation,AF)、上心室心搏過速、心房撲動(atrial flutter,AF2)和心房頻脈(atrial tachycardia,AT)、心室性心搏過速(ventricular tachycardia,VT)和心臟傳導障礙(heart block)等等。其中，心室類的心率不整雖猝死率較高，但發生率不如心房顫動(AF)高。
心率不整的症狀有心悸、胸悶、胸痛、呼吸短促、頭暈、嚴重時全身無力、倦怠、心臟衰竭、呼吸困難、低血壓昏厥或意識改變等等。由於上述症狀和其他原因症狀相同，故可能在第一時間被忽略或被誤判，導致嚴重的後果。此外，因為心房顫動(AF)約有高達3分之1的患者無症狀，加上多數有症狀病患為陣發性發作，心電圖並未檢查出心房顫動的發作，故心房顫動(AF)患者比例被嚴重低估。若心房顫動(AF)及心率不整(ARR.)未確診而無接受任何治療，則患者中風和猝死的風險將大幅提高。
以往技術未使用可穿戴的指套式裝置、人工智能演算法、無線傳輸、物聯網技術及雲端平台計算技術。
於此提供一種AI心臟病預警指套式裝置，其為一種穿戴式監測心房顫動(AF)造成中風或急性心率不整造成猝死風險的指套式裝置。使用者可長時間連續配戴於單一手指，尤其是指腹位置上而不會有不適之感，使用者亦可自行配戴或取下而無須專業人員協助。本裝置透過簡易的穿戴方式便於使用者使用，而裝置進行量測和分析一或多期間內的生理訊號，也可將量測結果傳輸到外部裝置分析後在如手機、iPad或電腦上顯示，可以提前預警房顫及猝死，提供使用者或收到警示的他人及早進行或安排更精確的專業診斷和治療。
於此提供一種AI心臟病預警指套式裝置，透過處理和分析量測的生理響應光訊號，得到可監測心臟病相關的時域指標和頻域指標，並運用此些指標綜合結果偵測心臟病，藉以在心臟病症狀發生前預警心臟病。
於此提供一種AI心臟病預警指套式裝置，包括：一偵測區塊，其包括發出一綠光的一發光源以及一光接收器，該光接收器接收一使用者的手指反射該綠光的一響應光訊號；一通訊傳輸區塊，其傳輸該響應光訊號至一外界裝置以及自該外界接收一分析結果，其中該分析結果得自該外界裝置進行分析該響應光訊號，該分析結果包括可監測心臟病相關的一時域指標和一頻域指標；一控制區塊與該偵測區塊和該通訊傳輸區塊彼此電連接，其接收該分析結果並判斷該時域指標和該頻域指標後，決定是否發出一警示；以及一電源區塊，其提供電力給該偵測區塊、該通訊傳輸區塊和該控制區塊。
依據上述，一種AI心臟病預警指套式裝置，包括：一偵測區塊，其包括發出一綠光的一發光源以及一光接收器，該光接收器接收一使用者的手指反射該綠光的一響應光訊號；一控制和處理區塊與該偵測區塊彼此電連接，其接收和分析該響應光訊號以得到一分析結果，其中該分析結果包括可監測心臟病相關的一時域指標和一頻域指標，該控制和處理區塊判斷該時域指標和該頻域指標以決定是否發出一警示；一通訊傳輸區塊，其傳輸該分析結果與該控制和處理區塊的一判斷結果二者至少之一至一外界裝置；以及一電源區塊，其提供電力給該偵測區塊、該控制和處理區塊和該通訊傳輸區塊。
2、8:AI心臟病預警指套式裝置
5:手指
7:伺服器
11:外表面
21:內表面
24:光接收器
25:綠光源
27:紅光源
32:中繼裝置
33:處理區塊
35:儲存區塊
42:偵測區塊
43:控制區塊
44:感應區塊
45:儲存區塊
46:通訊傳輸區塊
47:電源區塊
48:警示區塊
51:偵測光
53:響應光
61、62、63、64、65、66:步驟
82:外界裝置
83:控制和處理區塊
圖1為本新型之第一實施例的AI心臟病預警指套式裝置的外觀立體示意圖。
圖2為本新型之第一實施例的AI心臟病預警指套式裝置與使用者穿戴部位的外觀示意圖。
圖3為本新型之第一實施例的AI心臟病預警指套式裝置的系統方塊示意圖。
圖4為本新型之第二實施例的AI心臟病預警指套式裝置的系統方塊示意圖。
圖5為本新型之第三實施例的AI心臟病預警指套式裝置的系統方塊示意圖。
圖6為本新型之第一實施例的分析響應光訊號的流程方塊示意圖。
圖1為本新型之第一實施例的AI心臟病預警指套式裝置的外觀立體示意圖，圖2為本新型之第一實施例的AI心臟病預警指套式裝置與使用者穿戴部位的外觀示意圖。參考圖1和圖2，AI心臟病預警指套式裝置2具有一環狀外觀的本體11，可套接在使用者的一手指5上，當AI心臟病預警指套式裝置2套在手指5上時，本體的外表面11朝外，內表面21朝向手指5的皮膚。AI心臟病預警指套式裝置2的本體提供一容置空間，有關偵測、控制、儲存和警示等區塊可被設置於本體內，其中偵測光接收器24、綠光源25和紅光源27暴露於內表面21，且套接在手指5，尤其是指腹位置的時候，光接收器24、綠光源25和紅光源27位於手指5的側面，也就是光接收器24、綠光源25和紅光源27位於指間或/和指外側，而非與手掌心或掌背面同一面。其次，光接收器24、綠光源25和紅光源27的排列方式於圖1和圖2中僅為例示，也可以是光接收器24位於三者的外側。其次，綠光源25和紅光源27亦可以整合為一混光源，可以發出紅光和綠光
波長混合的光源，或是透過控制將紅光和綠光依序發射。本新型的發光源可設置複數單一波長發光源，或是單一波長與混合波長的發光源組合，或是混合波長的一或多個發光源。另外，發光源和光接收器也可以整合一起。再者，光接收器24、綠光源25和紅光源27的位置避開套指時指骨所在位置，以便進行偵測。
圖3為本新型之第一實施例的AI心臟病預警指套式裝置的系統方塊示意圖。請同時參考圖1、圖2和圖3，AI心臟病預警指套式裝置2包括一偵測區塊42、控制區塊43、儲存區塊45、電源區塊47、警示區塊48、通訊傳輸區塊46和感應區塊44，上述區塊/模組/單元皆被容置於本體11內。偵測區塊42發出偵測光51並接收響應光53，其包括一或多發光源，例如發出綠光和紅光的綠光源25和紅光源27以及接收響應光53的光接收器24(圖1)，並且由電源區塊47提供偵測區塊42所需的電力。控制區塊43與偵測區塊42、儲存區塊45、電源區塊47、警示區塊48和感應區塊44電連接並相通訊。控制區塊43至少控制偵測區塊42的運作頻率，例如發出偵測光51和接收響應光53的頻率，以及將響應光53訊號存取於儲存區塊45，其中控制區塊43可包括處理器(processor)、周邊電路和儲存韌體、程式及指令的儲存單元。儲存區塊45，例如記憶體和周邊電路，用以儲存響應光53訊號。感應區塊44可包括偵測加速度的加速度計或是可進行無線感應的電磁感應器/單元/模組或微機電功模組/元件，例如一或多個重力加速度計或陀螺儀等。其次，感應區塊44可感應使用者或/和使用者的手指本身的狀態，例如使用者正在移動手指或是手指靜止，並將此感應結果傳給控制區塊43，控制區塊43可據此感應結果控制偵測區塊42的偵測或/和存取響應光53訊號，藉以即時偵測或/和通訊傳輸。例如當感應區塊44感應使用者的手指5靜止
時，可將手指靜止的感應結果傳給控制區塊43，控制區塊43可即時控制偵測區塊42進行偵測，藉以得到較佳的響應光53訊號。
續參考圖1、圖2和圖3，通訊傳輸區塊46和外界通訊、將響應光53訊號傳輸至外界外、以及將外界模組/裝置處理響應光53訊號所得的分析結果回送至控制區塊43。依據處理響應光53訊號所得的分析結果，控制區塊43決定是否指示警示區塊48以發出一警示給使用者或他人。通訊傳輸區塊46可包括近距離或無線通訊的相關模組/元件/電路，舉例但不限地，例如包括藍芽通訊(Bluetooth communication)模組、近場通訊(Near Field Communication,NFC)模組、無線通訊(wireless communication)模組或上述至少二者以上的組合等等。電源區塊47則提供AI心臟病預警指套式裝置2內的各區塊/模組/單元運作和操作所需的電力，其可包括充電和儲電模組。再者，控制區塊43可更包括一自動增益控制(Auto Gain Control,AGC)區塊執行自動增益控制功能，以在處理脈波信號時若得知脈波訊號的品質不佳，透過自動增益控制區塊的自動增益控制功能，提高回傳的生理響應訊號53的有效部分。
續參考圖1、圖2和圖3，中繼裝置32至少包括一處理區塊33和一儲存區塊35。中繼裝置32，例如一接收器，透過無線通信的方式接收來自通訊傳輸區塊46傳輸的響應光53訊號，其可利用儲存區塊35儲存並利用處理區塊33加以處理分析得到一分析結果，再將分析結果輸出給通訊傳輸區塊46接收。可以理解的，中繼裝置32可包括顯示區塊(圖上未示)顯示分析結果。圖4為本新型之第二實施例的AI心臟病預警指套式裝置的系統方塊示意圖。和第一實施例的差異在於，中繼裝置32透過網路與一遠端伺服器7通訊連接，中繼裝置32接收來自AI心臟病預警指套式裝置2的響應光53訊號後，可將此訊號透過無線或有
線方式上傳至雲端的伺服器7去進行處理分析。伺服器7將分析結果傳送至中繼裝置32中，再由中繼裝置32將分析結果傳送至AI心臟病預警指套式裝置2以供決定是否警示。
圖5為本新型之第三實施例的AI心臟病預警指套式裝置的系統方塊示意圖。請參考圖1、圖2、圖3和圖5，和AI心臟病預警指套式裝置2相較，AI心臟病預警指套式裝置8的控制和處理區塊83可處理和分析響應光53訊號以得到分析結果和一判斷結果，決定是否啟動警示區塊48以警示使用者或他人。其次，控制和處理區塊83的分析結果或/和判斷結果也可以透過通訊傳輸區塊46傳遞至外界裝置82。外界裝置82，例如一智慧手機，可以透過應用程式(APP)顯示分析結果或更包括進行警示。
圖6為應用於本新型的AI心臟病預警指套式裝置的響應光訊號分析步驟的流程方塊示意圖。請同時參考圖1到圖6，AI心臟病預警指套式裝置(2或8)的綠光源25發出綠光波段，例如波長495-570nm、頻率526-606THz的偵測光51入射使用者的手指5，偵測光51打到手指側面的血管並形成響應光53，響應光53被光接收器24接收成為響應光訊號。可以理解的，偵測光51可包括紅光源27發出的紅光入射使用者的手指5，響應光53訊號包括響應紅光的訊號，其中紅光可用以測量血氧值。可以理解的，偵測光51可包括其他可響應生理的不同波長光。進一步說明，於一實施例中，控制區塊43或控制和處理區塊83可包括內建的偵測控制指令控制偵測區塊42以一預設時間頻率，例如每30秒或每3分鐘進行偵測等等。於另一實施例中，控制區塊43或控制和處理區塊83可進一步基於感應區塊44的感應結果調整對偵測區塊42的控制，例如基於手指或使用者靜止的感應結果控制偵測區塊42進行即時偵測。控制區塊43或控制和處理區
塊83可進一步基於通訊傳輸區塊46的通訊結果調整對偵測區塊42的控制，例如通訊傳輸區塊46感應中繼裝置32或外界裝置82的藍芽配對或接近時，控制區塊43或控制和處理區塊83基於此配對或接近感應的結果來控制偵測區塊42進行即時偵測。於另一實施例中，控制區塊43或控制和處理區塊83亦可從配對或接近的中繼裝置32或外界裝置82接收一控制指定來變更偵測區塊42的偵測時間頻率，例如外界裝置82為一智慧型手機並安裝控制應用程式(APP)，使用者可外界裝置82變更偵測區塊42的偵測時間頻率或即時偵測，從預設的每3分鐘偵測一次變更為每2分鐘偵測一次，或是即時偵測。
續參考圖1到圖6，響應光訊號先進行閾值過濾(threshold filtering)和訊號調整處理以得到類比波形訊號圖(步驟61)。舉例來說，響應光訊號先進行高低通濾波處理(閾值過濾)，再通過權重分析以提高訊噪比和降低異常棘波後，得到依時的類比波形圖(時域圖)。接著一方面，透過人工智能分析依時的類比波形圖(時域圖)，藉以得到可監測心臟病相關的時域指標(步驟65)。與本新型中，時域指標和心臟病相關，可包括一或多個心臟時域數值。另一方面，類比波形訊號經過轉換，例如快速傅立葉或/和小波轉換，以得到第一頻譜訊號的頻譜圖(步驟62)，之後再將第一頻譜訊號進行優化處理以得到第二頻譜訊號(步驟63)。第一頻譜訊號的優化處理，舉例但不限地，例如依據頻譜圖的點數目將能量強度正規化以及將極低頻的異常強度修正，得到第二頻譜訊號圖(修正後頻譜圖)。之後，透過人工智能分析第二頻譜訊號(修正後頻譜圖)以得到可監測心臟病相關的頻域指標(步驟64)，其中頻域指標亦和心臟病相關，可包括一或多個心臟頻域數值。最後，彙總時域指標和頻域指標為一分析結果(步驟66)。於步驟66中，分析結果可包括一或多個心臟時域數值和一或多個心臟頻域數值，
主要可反映急性心率不整情形的發生，尤其是心房顫動(AF)的發生情形。一旦分析結果透過控制區塊或控制和處理區塊的判斷後為發生急性心率不整情形，則此就可以指示警示區塊發出警示提醒使用者或他人注意。舉例來說，分析結果包括一第一心臟時域數值、一第二心臟時域數值、一第一心臟頻域數值和一第二心臟頻域數值，控制區塊或控制和處理區塊判斷第一心臟時域數值大於一第一預定值，且所有心臟時域數值和所有心臟頻域數值的加總大於一第二預定值，則表示有心房顫動(AF)發生的情形，反映使用者的猝死機率高。根據控制區塊或控制和處理區塊的一判斷結果後，則可控制警示區塊發出警示。警示區塊的警示方式，可以是讓AI心臟病預警指套式裝置振動、發出音訊(鳴聲)或是視訊(文字或光顯示)以引起注意。舉例來說，當控制區塊判斷該些指標超過若干預定數值，表示使用者的猝死機率高，則控制區塊發出一指令控制警示區塊發出鳴響提醒使用者或附近的其他人。
續參考圖1到圖6，使用者的手指5長時間連續穿戴AI心臟病預警指套式裝置時，可透過AI心臟病預警指套式裝置連續定時地偵測並儲存響應光訊號。儲存的響應光訊號可依據預設時間頻率以無線傳輸的方式傳送至中繼裝置處理或外界裝置，或由中繼裝置或外界裝置再上傳伺服器端或直接由外界裝置處理分析後回傳。儲存的響應光訊號也可受控即時傳送至中繼裝置或外界裝置以即時處理分析。可以理解的，中繼裝置是智慧型手機(外界裝置)時，AI心臟病預警指套式裝置透過近場感應或其他非接觸方式，感應到智慧型手機迫近，直接透過藍芽或其他無線通信方式將儲存區塊中的響應光訊號傳輸出去。可以選擇的，響應光訊號也可透過傳輸給智慧型手機後進一步上傳至雲端伺服器處理或由智慧型手機直接處理和分析後將分析結果上傳雲端伺服器。AI心臟
病預警指套式裝置的感應區塊44也可以透過感應到使用者的身體姿勢變動，例如使用者跑步後坐下來靜止，由控制區塊43判斷運動變動感應結果以決定將響應光訊號傳輸出去或處理分析。當中繼裝置為可獨立存在的接收器時，亦可於其他智慧型手機安裝相應於接收器的應用程式(APP)，使其他人接收到響應光訊號的分析結果，進而協助使用者進行後續的就醫或安排等處理。
續參考圖1到圖6，依據上述，本新型的響應光訊號的處理分析流程(圖6)可以由AI心臟病預警指套式裝置、中繼裝置或外界裝置、以及伺服器共同完成。舉例來說，由AI心臟病預警指套式裝置2的控制區塊43進行閾值/調訊號處理，外界裝置、中繼裝置或/及伺服器進行其他步驟；或是步驟61~步驟66皆由AI心臟病預警指套式裝置8進行。
根據上述，本新型的AI心臟病預警指套式裝置，可透過長時間配戴於使用者身上以取得數據分析心臟狀況及取得使用者當下狀況，但配戴和監測方式簡單。相較於傳統需專業人士協助將偵測貼片貼於使用者的特定位置而造成不適之感，本新型所需的長時間取樣方式簡單，降低使用者地排斥感，而且可以隨時隨地使用，並將接收的響應光訊號即時分析並得到結果，藉以爭取時間盡早採取後續步驟或處理，達到提前預警猝死的目的。其次，本新型的AI心臟病預警指套式裝置採用綠光做為偵測光，其所得到的光響應訊號的變化幅度較紅光大，有利於後續訊號的處理和分析結果的取得及準確性。再者，本新型的AI心臟病預警指套式裝置的分析結果反映使用者可能有心臟病的情形，故即使在與心臟病相關的症狀發生前，也可運用本新型的AI心臟病預警指套式裝置來監測及預警心臟病發生。
以上所述之實施例僅是為說明本新型之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本新型之內容並據以實施，當不能以之限定本新型之專利範圍，即大凡依本新型所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本新型之專利範圍內。
2:AI心臟病預警指套式裝置
5:手指
24:光接收器
25:綠光源
27:紅光源
Claims (15)
- 一種AI心臟病預警指套式裝置，包括：一偵測區塊，其包括發出一綠光的一發光源以及一光接收器，該光接收器接收一使用者的手指反射該綠光的一響應光訊號；一通訊傳輸區塊，其傳輸該響應光訊號至一外界裝置以及自該外界接收一分析結果，其中該分析結果得自該外界裝置進行分析該響應光訊號，該分析結果包括可監測心臟病相關的一時域指標和一頻域指標；一控制區塊與該偵測區塊和該通訊傳輸區塊彼此電連接，其接收該分析結果並判斷該時域指標和該頻域指標後，決定是否發出一警示；以及一電源區塊，其提供電力給該偵測區塊、該通訊傳輸區塊和該控制區塊。
- 如請求項1所述的AI心臟病預警指套式裝置，更包括一感應區塊與該控制區塊電連接，其感應該使用者的手指狀態以將一感應結果傳送至該控制區塊，該控制區塊依據該感應結果控制該偵測區塊進行即時偵測或更包括控制該通訊傳輸區塊傳輸該響應光訊號至該外界裝置。
- 如請求項1所述的AI心臟病預警指套式裝置，更包括一儲存區塊與該控制區塊電連接，其儲存該響應光訊號。
- 如請求項1所述的AI心臟病預警指套式裝置，更包括一警示區塊與該控制區塊彼此電連接，其中該警示區塊依據該控制區塊的控制發出一音訊或一視訊作為該警示。
- 如請求項1-4中任一項所述的AI心臟病預警指套式裝置，其中該偵測區塊的該發光源更包括發出一紅光或複數波長光，並且該響應光訊號包括該使用者的手指反射該紅光或該複數波長光的響應。
- 如請求項1-4中任一項所述的AI心臟病預警指套式裝置，其中該控制區塊與該偵測區塊電連接並控制該偵測區塊依一時間頻率或即時進行發光和接收。
- 如請求項1-4中任一項所述的AI心臟病預警指套式裝置，其中該通訊傳輸區塊包括一藍芽通訊模組、一近場通訊模組、一無線通訊模組或上述至少二者以上的組合。
- 一種AI心臟病預警指套式裝置，包括：一偵測區塊，其包括發出一綠光的一發光源以及一光接收器，該光接收器接收一使用者的手指反射該綠光的一響應光訊號；一控制和處理區塊與該偵測區塊彼此電連接，其接收和分析該響應光訊號以得到一分析結果，其中該分析結果包括可監測心臟病相關的一時域指標和一頻域指標，該控制和處理區塊判斷該時域指標和該頻域指標以決定是否發出一警示；一通訊傳輸區塊與該控制和處理區塊電連接，其傳輸該分析結果與該控制和處理區塊的一判斷結果二者至少之一至一外界裝置；以及一電源區塊，其提供電力給該偵測區塊、該控制和處理區塊和該通訊傳輸區塊。
- 如請求項8所述的AI心臟病預警指套式裝置，更包括一感應區塊與該控制和處理區塊電連接，其感應該使用者的手指狀態以將一感應結果傳 送至該控制和處理區塊，該控制和處理區塊依據該感應結果控制該偵測區塊進行即時偵測或更包括控制該通訊傳輸區塊傳輸該響應光訊號或/和該分析結果至該外界裝置。
- 如請求項8所述的AI心臟病預警指套式裝置，更包括一儲存區塊與該控制和處理區塊電連接，其儲存該響應光訊號或/和該分析結果。
- 如請求項8所述的AI心臟病預警指套式裝置，更包括一警示區塊與該控制和處理區塊彼此電連接，其中該警示區塊依據該控制和處理區塊的控制發出一音訊或一視訊作為該警示。
- 如請求項8-11中任一項所述的AI心臟病預警指套式裝置，其中該偵測區塊的該發光源更包括發出一紅光或複數波長光，並且該響應光訊號包括該使用者的手指反射該紅光或該複數波長光的響應。
- 如請求項8-11中任一項所述的AI心臟病預警指套式裝置，其中該控制和處理區塊與該偵測區塊電連接並控制該偵測區塊依一時間頻率或即時進行發光和接收。
- 如請求項8-11中任一項所述的AI心臟病預警指套式裝置，其中該控制和處理區塊處理該響應光訊號的一類比波形信號以得到該時域指標，以及轉換並處理該類比波形信號以得到該頻域指標。
- 如請求項8-11中任一項所述的AI心臟病預警指套式裝置，其中該通訊傳輸區塊包括一藍芽通訊模組、一近場通訊模組、一無線通訊模組或上述至少二者以上的組合。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM652488U true TWM652488U (zh) | 2024-03-11 |
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