胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置，此方法包括：量测使用者于自然状态下的胸腹部运动信号；分别解构胸腹部运动信号，以萃取出胸腹部运动信号的主成份；计算腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算胸腹部运动信号主成份的瞬时相位，以取得胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力；根据腹部肌群收缩度、胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力，评估使用者于自然状态下的胸腹部运动模式；根据目标环境模式，指引使用者调整胸腹部运动至适当状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置。
技术介绍
由呼吸运动的过程与机转的定义而论，“胸腹部运动”(Thoracoabdominal Motion，简称TAM)为胸腔及腹部的收缩及扩张的变化，其影响因子包含性别、年龄、姿势、呼吸运动条件、病征状态等身体当下的健康状态以及外界环境刺激。在临床医学上，呼吸生理功能检查项目惯以胸腔与腹部运动的相位角表示胸腹部运动的不同步(Thoracoabdominal Asynchrony，简称TAA)程度来做为特定呼吸生理功能的表现指标，其也为评估呼吸相关疾病、呼吸器官术后照护的重要参数之一。然而，纵使胸腹部运动的量测过程是在例如是医院肺功能实验室等可控制的外在环境下，使用者所呈现的非稳定胸腹部运动常导致后续量测与计算得到的相位角仍有失准确度。举例而言，使用者在身体晃动、肌群收缩等非稳定条件下的量测会造成不同频宽的噪声。此外，现有的相关系统多是以呼吸周期为单位来观察TAA程度，无法观察瞬时(Instantaneous)变化，而难以得知使用者在呼吸期间胸腹部运动的瞬时变化。为了前述问题进而所导致差异颇大的结果，目前是以滤波方法来抑制噪声，但却也导致相位偏移而促使TAA相位角出现偏差。同时就临床应用层面，目前虽有生理回馈仪器的开发使用，但仍无针对瞬时TAA提出有效指标、且尚无针对胸腹部运动的瞬时协调性过程的滤波相位差回馈补偿以及建构对应的监控及评估介面。
技术实现思路
本专利技术提供一种胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置，其
可在不同的量测环境下监控使用者的TAM状态及其瞬时变化，并且指引使用者调整其TAM状态。本专利技术提出一种TAM的监控与反馈方法，适用于具有感测信号装置以及电子装置的系统，此方法包括下列步骤。于预定时间内，量测以及获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号。分别解构胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出胸部运动信号的主成份以及腹部运动信号的主成份。计算腹部运动信号中主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度。计算胸部运动信号的主成份的瞬时相位以及腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以取得TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。根据腹部肌群收缩度、TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，评估使用者于自然状态下的TAM模式。提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引使用者调整TAM至适当状态。本专利技术提出一种电子装置，包括屏幕、输入单元、通信单元、储存单元以及至少一处理单元，其中处理单元耦接屏幕、输入单元、通信单元以及储存单元。储存单元用以记录多个模块。处理单元用以存取并执行储存单元中记录的模块。上述模块包括接收模块、分析模块、评估模块以及反馈模块。接收模块通过通信单元，接收自感测信号装置所量测使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号。分析模块分别解构胸部运动信号以及腹部运动信号，以萃取出胸部运动信号的主成份以及腹部运动信号的主成份，又计算腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算胸部运动信号的主成份的瞬时相位以及腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以取得TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。评估模块根据腹部肌群收缩度、TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，评估使用者于自然状态下的TAM模式。反馈模块通过屏幕提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据输入单元所接收到所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引使用者调整TAM至适当状态。本专利技术另提出一种TAM的监控与反馈系统，包括感测信号装置以及电子装置。感测信号装置用以量测并且获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号。电子装置用以自感测信号装置接收胸部运动信号以及
腹部运动信号，再分别解构胸部运动信号以及腹部运动信号，以萃取出胸部运动信号的主成份以及腹部运动信号的主成份。电子装置又计算腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算胸部运动信号的主成份的瞬时相位以及腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以取得TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，再根据腹部肌群收缩度、TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，评估使用者于自然状态下的TAM模式。电子装置又提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引使用者调整TAM至适当状态。基于上述，本专利技术所提出的TAM的监控与反馈系统及其方法与电子装置，其通过解构使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号来萃取胸部与腹部运动信号的主成份，进而评估腹部肌群收缩度，并且又计算胸部与腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以求得两者间的瞬时相位同步关系，可进而评估TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。本专利技术可利用前述评估的结果，根据对使用者所选择的目标环境模式，指引使用者自行调整其呼吸运动的模式。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是根据本专利技术一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈系统的方块图；图2是根据本专利技术一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈方法的流程图；图3是根据本专利技术一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈方法的功能方块图。附图标记说明：100：系统；10：感测信号装置；12：感测元件；14：信号转换元件；20：电子装置；22：屏幕；24：输入单元；26：通信单元；28：处理单元；30：储存单元；32：接收模块；34：分析模块；36：评估模块；38：反馈模块；S202～S212：胸腹部运动的监控与反馈方法的流程；310、312、314：数据获取程序；320、322、324：数据处理程序；330、332、334、336：评估指标计算程序；340：TAM属性比对程序；350、352、354：个人最佳化TAM反馈调整程序。具体实施方式本专利技术的部份实施例接下来将会配合附图来详细描述，以下的描述所引用的元件符号，当不同附图出现相同的元件符号将视为相同或相似的元件。这些实施例只是本专利技术的一部份，并未揭示所有本专利技术的可实施方式。更确切的说，这些实施例只是本专利技术的专利申请范围中的装置与方法的范例。图1是根据本专利技术一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈系统的方块图，但此仅是为了方便说明，并不用以限制本专利技术。首先图1先介绍TAM的监控与反馈系统的所有构件以及配置关系，详细功能将配合图2一并揭露。请参照图1，系统100包括感测信号装置10以及电子装置20。感测信号装置10包括感测元件12以及信号转换元件14，其中信号转换元件14耦接于感测元件12。感测元件12可以例如是压电(Piezoelectric，简称PZT)元件，用以安置于人体表面来连续性地感测使用者的胸部以及腹部
所产生的信号。信号转换元件14可以例如是模-数信号转换器(Analog-to-digital Converter，简称ADC)，用以将感测信号装置10所产生的信号成为电子装置20可处理的数位信号。感测信号装置10可实作成感测衣、呼吸绑带、可粘贴于人体表面的感测标志点等非侵入式传感器，然而本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胸腹部运动的监控与反馈方法，其特征在于，适用于具有感测信号装置以及电子装置的系统，包括：于预定时间内，量测以及获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号；分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的主成份以及该腹部运动信号的主成份；计算该腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度；计算该胸部运动信号的该主成份的瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成份的瞬时相位，以取得该胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力；根据该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力，评估该使用者于该自然状态下的胸腹部运动模式；以及提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引该使用者调整该胸腹部运动模式至适当状态。

【技术特征摘要】
2015.01.26 TW 1041025351.一种胸腹部运动的监控与反馈方法，其特征在于，适用于具有感测信号装置以及电子装置的系统，包括：于预定时间内，量测以及获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号；分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的主成份以及该腹部运动信号的主成份；计算该腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度；计算该胸部运动信号的该主成份的瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成份的瞬时相位，以取得该胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力；根据该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力，评估该使用者于该自然状态下的胸腹部运动模式；以及提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引该使用者调整该胸腹部运动模式至适当状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的该主成份以及该腹部运动信号的该主成份的步骤包括：利用互补性经验模态拆解演算法，分别将该胸部运动信号以及该腹部运动信号解构成具有不同时间特征尺度的多个本质模态函数；自对应于该胸部运动信号的所述本质模态函数中，萃取出该胸部运动信号的该主成份；以及自对应于该腹部运动信号的所述本质模态函数中，萃取出该腹部运动信号的该主成份。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算该腹部运动信号中的该主成份能量以及该非噪声成份能量，据以取得该腹部肌群收缩度的步骤包括：自对应于该腹部运动信号的所述本质模态函数中，获取该腹部运动信号的每一成份；计算该腹部运动信号的各所述成份的能量以及平均周期；根据所述成份的所述能量以及所述平均周期，取得多个噪声成份；自所述成份中，去除所述噪声成份，以取得该非噪声成份能量；以及计算该主成份能量于该非噪声成份能量中所占的比例，以取得该腹部肌群收缩度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算该胸部运动信号的该主成分的该瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成分的该瞬时相位，以取得该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力的步骤包括：利用正规化直接正交演算法，计算该胸部运动信号的该主成分的该瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成分的该瞬时相位；以该胸部运动信号的该主成分的该瞬时相位为参考值，计算瞬时相位同步关系；以及利用该瞬时相位同步关系，取得多个细部指标，据以取得该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细部指标包括该瞬时相位同步关系的分布曲线的半高宽、该瞬时相位同步关系中每一呼吸周期的震荡振幅以及该瞬时相位同步关系中每一呼吸周期的震荡频率。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力，评估该使用者于该自然状态下的该胸腹部运动模式的步骤包括：以该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力为独立变数，利用多变数分析演算法来评估该使用者于该自然状态下的该胸腹部运动模式。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供用以选择的所述其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的该目标环境模式，指引该使用者调整该胸腹部运动至该适当状态的步骤包括：接收选择信号，以设定该选择信号所对应的该其它环境模式为该目标环境模式；以及指引该使用者调整该胸腹部运动至符合该目标环境模式的该适当状态。8.一种电子装置，其特征在于，包括：屏幕；输入单元；通信单元；储存单元，记录多个模块；以及处理单元，耦接该屏幕、该输入单元、该通信单元以及该储存单元，以存取并执行该储存单元中记录的所述模块，所述模块包括：接收模块，通过该通信单元，接收自感测信号装置所量测使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号；分析模块，分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的主成份以及该腹部运动信号的主成份，计算该腹部运动信号的主成份能量以及非噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧子健，詹佩姗，
申请(专利权)人：财团法人交大思源基金会，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71