通过心跳讯号评估心脏健康的穿戴式装置及讯号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种穿戴式装置，是通过穿戴式装置量测到的心跳相关讯号来进行评估个人心脏健康，其包含运动状态传感器，用以侦测使用者是否处于运动状态；心率传感器，用以侦测使用者的心跳间隔讯号；内存器，用以储存数据处理、比对及分析所需的演算程序及数据库；微处理器，用以对讯号进行计算、筛选及判断；以及回馈模块，可将判断结果作显示或警示；其中，穿戴式装置，可持续侦测使用者的运动状态及心跳状态，在使用者非属运动状态时，侦测其心率，并进一步判断使用者的心脏健康状态，例如是否有心房颤动情形。

Wearable device and signal processing method for evaluating heart health through heartbeat signal

The invention discloses a wearable device that is related to the wearable device through the heartbeat signal measured to assess individual heart health, which includes motion sensors, used to detect whether the user is in motion; heart rate sensor is used to detect the user's heartbeat interval signal; memory device, using calculus program and database to store data processing, comparison and analysis is required; the microprocessor, calculation, selection and judgment for the signal; and the feedback module, the judgment result display or warning; among them, wearable device, motion state and the state of sustainable user's heart, is the motion state in non users, detection the heart rate, and further determine the heart health of users, such as whether there are cases of atrial fibrillation.

【技术实现步骤摘要】
通过心跳讯号评估心脏健康的穿戴式装置及讯号处理方法
本专利技术关于一种穿戴式装置；尤指一种通过量测到的心跳讯号来评估个人心脏健康的穿戴式装置及其讯号处理方法。
技术介绍
在过去，由于检测生理机能的仪器多十分庞大，故若欲得知己身健康情形，都必须前往医疗中心始能进行检测，无法随时随地进行检测。随着医疗与半导体技术的进步，如今检测装置的体积亦日益缩小，近年来更出现能直接配戴于人体上，实时进行检测的「穿戴式装置」。现有技术的穿戴式装置可以侦测使用者的各项生理数据，例如：体温、呼吸、心跳、走路时间与距离等；其中，「心跳」的侦测，可以反映个人健康的重要讯息，在一定时间内的心跳间隔讯号，称为「心率」，可反映出心脏的状态。心率检测的方式主要有两种，分别为「光透射测量法」与「电讯号测量法」；其中，「光透射测量法」又称光体积变化描记法(Photoplethysmography)，其作法为对皮肤投射光束，并测量反射或透射的光讯号，藉以获知心跳情形，其原理为，因为特定区域的人体皮肤肌肉组织等对光的吸收量原是恒定不变的，但皮肤内的血液容积会影响光的吸收量。因此，当心脏搏动时，皮肤内的血液容积亦呈搏动性变化，当心脏收缩时，外周血容量最多，光吸收量也最大。用光感测接收反射的光，产生微小变化，就认为心脏跳动一次。而后，因为血液对特定波长的光有吸收作用，每次心脏泵血时，该波长都会被大量吸收，故测量反射或透射的光讯号，即可确认心跳，此一技术的缺点是耗电量大，且易受外界环境光干扰。另外，「电讯号测量法」的原理则类似于心电图，系透过传感器，直接测量心脏跳动时产生的电信号，并且判断出使用者的心率情况，此一技术的缺点是电路比较复杂，且传感器必须紧贴皮肤，放置位置相对固定，故较不容易使用在手环、手表这类穿戴式装置。由于穿戴式装置必须够轻巧，否则将会造成使用者配戴上的负担，故时下的穿戴式装置几乎皆以「光透射测量法」检测使用者的心跳。而如何对「光透射测量法」所检测到的讯号进行分析解读，即成为此类穿戴式装置对于生理讯号分析精准度的关键。但另一方面，若分析方法过于复杂，除了处理电路将较庞大外，亦会增加穿戴式装置的耗电量，而影响其待机的续航力。因此，对于业者而言，如何兼顾「检测精准性」、「低功耗」、与「体积轻巧」，可说是设计上的一大难题。为解决前述问题，先前技术已出现将穿戴式装置与一行动装置相配合的技术。穿戴式装置以无线传输方式，将接收到的检测讯号传递至行动装置，以并将分析解读以及讯号显示的程序交由行动装置进行。如此，即便使用较为复杂的分析演算方法，也不会影响到该穿戴式装置的电路体积或耗电速度。然而，此种方式使得穿戴式装置无法独立使用，使用者必须取出行动装置，始能查看并确认生理状态，会破坏使用上的便利性与直觉性，故并非一完善的解决方式。另外，因为穿戴式装置必须将大量讯号通过无线传输方式传输至外部装置，将仍然存有耗电量过高的问题。因此，如何设计出一种简洁的处理方法，能快速地对穿戴式装置检测到的讯号作分析，以在低功耗、快速演算的前提下，精确地将心跳、节律等生理状态的数据显示予使用者，即成为本专利技术在此亟欲解决的重要问题。
技术实现思路
针对上述须解决的技术问题，有鉴于习知穿戴式装置缺少一种能在低功耗状态下，精确检测出使用者的心跳、节律等生理状态的数据的技术，本专利技术首先提供一种可利用心跳相关讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法。本专利技术的讯号处理方法，一目的在于通过先侦测运动状态，减少不必要的讯号处理，减低功耗；另方面，通过将所侦测到的数据经过多次筛选及判读，提升数据判读的精确度。本专利技术提供一种通过心跳相关讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，包含以下步骤：(1)判断使用者是否处于运动状态；(2)若非处运动状态，则侦测及判断使用者的心跳讯号；(3)将使用者的心跳讯号，作演算、筛选及对比，判断是否为心房颤动情形；(4)若非心房颤动情形，将使用者的心跳讯号，作异常心跳检测，判断是否有心律不整的情形。本专利技术更提供一种穿戴式装置，其特征在于应用上述利用心跳讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，并且包含以下机构：一运动状态传感器，是用于侦测使用者是否处于运动状态；一心率传感器，是用于侦测使用者的心跳间隔讯号；一内存器，是用于储存数据处理、比对及分析所需的演算程序及数据库；一微处理器，是用于对讯号进行计算、筛选及判断；以及一回馈模块，是将判断结果作显示或警示；穿戴式装置，可持续侦测使用者的运动状态及心跳状态，在使用者非属运动状态时，侦测其心率，并进一步判断使用者的心脏健康状态。本专利技术的通过心跳相关讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，其讯号处理流程经过多层缜密数据计算及筛选，评估心脏健康讯号的精准度大为提升，且可用以判读各类心脏健康讯息。另外，本专利技术的算法系针对「各心跳间隔与中位数间的差值」、「各心跳间隔平均值」、「各心跳间隔标准偏差」、「邻近两两心跳间隔时间差」进行分析，无须透过繁复的运算或分析，故能实现快速演算的要求。并且，因讯号筛选过程的优化，本专利技术的讯号处理方法，可侦测出较不明显的心房颤动讯号。本专利技术的应用心跳相关讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法的穿戴式装置，除了讯号判读的准确度高、指令周期快的外，因为于信号侦测及讯号处理过程中，会先侦测运动讯号，判断使用者当前是否处于活动的状态，评估是否作进一步的讯号处理，以避免在使用者正进行运动状态下，对该心跳间隔讯号进行判断及分析处理，进而减少误判机率，据此，不仅能省略不必要的电力损耗，更能确保检测结果的有效性；并且，因为本专利技术的穿戴式装置，可使用本身的微处理器进行讯号处理，因此无须持续将庞大的原始资料通过无线传输传递至其他外部电子装置进行分析，亦能减少无线传输上的电力耗损，并增加使用上的便利度，且兼顾体积小的优势。综合以上数点，应用本专利技术的通过心跳相关讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法的穿戴式装置，可以解决习知穿戴式心脏健康评估装置难以兼顾小功耗、体积小、讯号分析精确度的问题，使用非常方便，大幅改善穿戴式心脏健康侦测装置的性能。附图说明图1为本专利技术一实施例的穿戴式装置结构示意图图2为本专利技术另一实施例的穿戴式装置结构示意图图3为本专利技术的通过心跳相关讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法概略总流程图图4为本专利技术的心房颤动检测讯号筛选概略流程图图5为本专利技术的心房颤动检测讯号筛选详细流程图图6为本专利技术的异常心跳检测步骤流程图主要组件符号说明穿戴式装置1运动状态传感器11心率传感器12内存器13微处理器14回馈模块15无线传输模块16外部装置2具体实施方式以下结合附图及实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本专利技术主要系揭露一种通过心跳相关讯号评估个人心脏健康的穿戴式装置，透过穿戴式装置上的传感器，量测使用者的心跳讯号，来评估个人心脏健康。与本专利技术有关的穿戴式装置的基本原理与功能，已为相关
具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，仅针对与本专利技术的穿戴式装置有关的技术特征处，进行详细说明。此外，于下述内文中的图式，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本专利技术特征有关的示意图。首先，请参见图1，为本专利技术一实施例的穿戴式装置结构示意图。如图1所示，本专利技术一实施例的穿戴式装置1，其结构包含运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过心跳讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤(1):判断使用者是否处于运动状态；步骤(2):侦测心跳讯号，当判断使用者不是处于运动状态时，则侦测使用者的心跳讯号；步骤(3):判断是否为心房颤动，将所述心跳讯号进行演算，以获得心跳间隔讯号，用来判断是否为心房颤动；步骤(4):判断是否有心律不整，于判断并非心房颤动后，将使用者的心跳讯号作异常心跳检测，以获得心跳间隔时间与所有心跳间隔时间中位数的差值，用以判断是否有心律不整的情形。

【技术特征摘要】
1.一种通过心跳讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤(1):判断使用者是否处于运动状态；步骤(2):侦测心跳讯号，当判断使用者不是处于运动状态时，则侦测使用者的心跳讯号；步骤(3):判断是否为心房颤动，将所述心跳讯号进行演算，以获得心跳间隔讯号，用来判断是否为心房颤动；步骤(4):判断是否有心律不整，于判断并非心房颤动后，将使用者的心跳讯号作异常心跳检测，以获得心跳间隔时间与所有心跳间隔时间中位数的差值，用以判断是否有心律不整的情形。2.如权利要求1所述的通过心跳讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，其特征在于，步骤(3)中，包含第一阶段筛选程序及第二阶段筛选程序，其中，第一阶段筛选程序的步骤如下：(1)根据心跳间隔讯号，计算各心跳间隔时间的平均值、标准偏差、相邻心跳间隔的差值；(2)利用正常心跳数据库筛选出不确定是否为心房颤动的心跳讯号；以及第二阶段筛选程序的步骤如下：(1)利用相邻心跳的心跳差，剔除异常心跳；(2)利用第二正常筛选数据库作对比，判断是否可能为心房颤动；(3)计算剔除异常心跳后讯号的心跳变异程度；(4)利用第二正常筛选数据库作对比，判断是否为心房颤动。3.如权利要求2所述的通过心跳讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，其特征在于，步骤(3)中，进一步包含第三阶段筛选程序，是将前两步骤筛选后，依然不确定的讯号作出判断，筛选出较不明显的心房颤动讯号，其步骤包含：(1)利用第三正常筛选数据库作对比，判断是否为心房颤动；(2)计算剩余心跳间隔时间的标准偏差；(3)与第三异常筛选数据进行对比，筛选出心房相关的异常数据。4.如权利要求1所述的通过心跳讯号评估个人心脏健康的讯号处理方法，其特征在于，步骤(4)中，若非心房相关异常情形，将使用者的心跳讯号，作异常心跳检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瀞，刘昌佑，高材，
申请(专利权)人：庆旺科技股份有限公司，艾科密波特公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71