生理量測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種生理量測裝置，固定于人體手臂上，包括：一電子裝置，內部具有一處理器模塊。至少一帶狀體，與電子裝置連接，用以將電子裝置固定于人體手臂上，具有一內表面，內表面與電子裝置底面同一表面。一第一感測模塊，設置于電子裝置底面并電性連接處理器模塊，包括至少一第一光源及至少一第一光傳感器。一第二感測模塊，設置于帶狀體內表面上并電性連接處理器模塊，包括至少一第二光源及至少一第二光傳感器。本實用新型的生理量測裝置能夠突破穿戴式生理量測裝置共有的通病，使動態(tài)量測的準確度與靜態(tài)量測值相當，非常適合于運動下使用。
【專利說明】
生理量測裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種生理量測裝置，更具體的是涉及一種光學式的生理量測裝置。

【背景技術】
[0002]生理量測裝置用以記錄光體積變化，以判別心跳次數(shù)，生理量測裝置是通過至少一光源以及一光傳感器作用，光體積變化是通過光傳感器擷取光源照射入身體組織后所反射的光源產生，光體積變化即為一種光源或是多種光源反射后的強度變化，借此來測得心跳次數(shù)。
[0003]此種量測方法具有非侵入性，實時性以及高準確性的特性，因此成為許多運動者的喜愛，在運動過程中，使用穿戴式的生理量測裝置能夠全程記錄生理變化，公開運動者調控自身的激烈程度，或是做為運動計劃的參考。
[0004]但是在某些劇烈的運動下，例如跑步或是跳繩，生理量測裝置會持續(xù)受到劇烈的晃動，使得光傳感器擷取到環(huán)境周圍的光源，造成裝置擷取到周圍環(huán)境光源的聲噪信號，因跑步或是跳繩會處于持續(xù)晃動的狀態(tài)，造成生理量測裝置所擷取的光體積變化持續(xù)受到聲噪信號干擾。
[0005]業(yè)界對此問題均束手無策，一般是設計盡量更貼合身體的固定結構或是遮光結構以防止生理量測裝置漏光，但是，皮膚屬于柔軟的組織，在劇烈晃動下皮膚均會產生變形，通常遮光結構在烈日下仍會漏光，且遮光結構使得生理量測裝置與皮膚接觸的面積增大，造成穿戴舒適度降低，因此，在動態(tài)下，仍無法完全阻隔聲噪信號產生，此一問題為穿戴式生理量測裝置的共有通病。
[0006]另外，現(xiàn)有的穿戴式生理量測裝置的光傳感器均設置于手臂外側表面上，通常大多數(shù)使用者的手臂外側表面的皮膚顏色較深，尤其以有色人種特別明顯，在此狀況下，若使用者的手腕皮膚因為過黑或油亮，若造成光源照射后大部不易穿透皮膚表層或是還未穿透皮膚表層及即遭到反射的情況，通常使所能擷取到的光體積變化變得微弱，生理量測裝置所量測的生理信息將會產生誤差。
[0007]為了提升生理量測裝置在所述多種狀況下的準確度，本實用新型在此公開一種生理量測裝置結構，能夠克服量測過程中漏光及膚色所造成的誤差。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的是為公開一種生理量測裝置，旨在提升該生理量測裝置在動態(tài)下的準確度，能夠克服量測過程中漏光所造成的誤差。
[0009]為達成所述目的，本實用新型公開一種生理量測裝置，固定于人體手臂上，包括:一電子裝置，內部具有一處理器模塊；至少一帶狀體，與電子裝置連接，用以將電子裝置固定于人體手臂上，具有一內表面，內表面與電子裝置底面同一表面；一第一感測模塊，設置于電子裝置底面并電性連接處理器模塊，第一感測模塊靠近人體手臂外側表面皮膚，包括至少一第一光源及至少一第一光傳感器；一第二感測模塊，設置于帶狀體內表面上并電性連接處理器模塊，第二感測模塊靠近人體手臂內側表面皮膚，包括至少一第二光源及至少一第二光傳感器。
[0010]所述第一光傳感器傳送的信號中包括第一信號噪聲比，第二光傳感器傳送的信號中包括第二信號噪聲比。
[0011]所述第一光傳感器傳送的信號中包括有第一性能指標，第二光傳感器傳送的信號中包括有第二性能指標。
[0012]所述第一光傳感器及第二光傳感器為光電二極管或是光電晶體管。
[0013]所述帶狀體包括一第一帶狀體及一第二帶狀體，分別相對固定于電子裝置的兩側。
[0014]所述第一帶狀體及第二帶狀體末端能夠選擇用扣環(huán)、粘扣或折迭扣的結構相互扣入口 ο
[0015]本實用新型的生理量測裝置能夠突破穿戴式生理量測裝置共有的通病，使動態(tài)量測的準確度與靜態(tài)量測值相當，在激烈運動下，生理量測裝置的準確度并不會被晃動所影響，非常適合于運動下使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型生理量測裝置的立體圖。
[0017]圖2是本實用新型生理量測裝置的電路方塊圖。
[0018]圖3是圖1所示生理量測裝置配戴于手臂上的示意圖。
[0019]圖4是本實用新型生理量測裝置的一種信號比對方法的流程圖。
[0020]圖5是本實用新型生理量測裝置的另一種信號比對方法的流程圖。
[0021]圖中各附圖標記說明如下。
[0022]生理量測裝置I 電子裝置 10
[0023]處理器模塊 11顯示屏12
[0024]帶狀體20內表面200
[0025]第一帶狀體 21第二帶狀體 22
[0026]第一感測模塊30第一光源 31
[0027]第一光傳感器32第二感測模塊40
[0028]第二光源 41第二光傳感器42。

【具體實施方式】
[0029]為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特征、所達成的目的及功效，在此例舉實施例并配合附圖詳予說明。
[0030]請參閱圖1，本實施例中，生理量測裝置I固定于人體手臂上，包括一電子裝置10、至少一帶狀體20、一第一感測模塊30及一第二感測模塊40，帶狀體20與電子裝置10連接，用以將電子裝置10固定于人體手臂上，第一感測模塊30設置于電子裝置10底面，第二感測模塊40設置于帶狀體20上。第一感測模塊30及第二感測模塊40用以擷取生理信息。
[0031]所述帶狀體20具有一內表面200，內表面200與電子裝置10底面同一表面，帶狀體20至少有一部分是由絕緣材料所構成，用以將電子裝置10固定于人體上，例如手臂上，實施例中帶狀體20包括一第一帶狀體21及一第二帶狀體22，分別相對固定于電子裝置10的兩側，第一帶狀體21及第二帶狀體22的末端能夠選擇用扣環(huán)、粘扣或折迭扣的結構相互扣合。
[0032]請參閱圖2，電子裝置10內部設置有一處理器模塊11，頂面具有一顯示屏12，所述處理器模塊11電性連接第一感測模塊30與第二感測模塊40，用以運算第一感測模塊30及第二感測模塊40所擷取的生理信息，顯示屏12電性連接處理器模塊11，用以顯示生理信肩、O
[0033]第一感測模塊30靠近人體手臂外側表面皮膚，包括至少一第一光源31及至少一第一光傳感器32,第一光源31及第一光傳感器32電性連接處理器模塊11。第二感測模塊40靠近人體手臂內側表面皮膚，包括至少一第二光源41及至少一第二光傳感器42，第二光源41及第二光傳感器42電性連接處理器模塊11，其中第一光傳感器32及第二光傳感器42可選擇為光電二極管或是光電晶體管。
[0034]請參閱圖3，第一感測模塊30及第二感測模塊40分別位于電子裝置10及帶狀體20上且被設置成使用者在配戴后，第一感測模塊30與第二感測模塊40分別位于配戴部位的相對側邊，更進一步說明，當用戶將生理量測裝置I配戴于手臂上時，第一感測模塊30面向手臂外側表面皮膚，第二感測模塊40面向手臂內側表面皮膚。
[0035]通過所述的生理量測裝置I結構，第一感測模塊30及第二感測模塊40將貼緊使用者的皮膚，使第一光源31向手臂外側表面皮膚照射，第一光傳感器32能夠擷取皮膚內部所反射的光源，以及使第二光源41向手臂內側表面皮膚照射，使第二光傳感器42能夠擷取皮膚內部所反射的光源，并將擷取反射光源的信號傳送至處理器模塊11。
[0036]當光傳感器32、42將信號輸入處理器模塊11后，處理器模塊11能夠依據(jù)信號測得光體積變化、噪聲比以及性能指標。其中光體積變化(Photoplethysmography)為血管內單位面積下血流量的變化，光體積變化是記錄血液反射光源的情況，當血液隨著含氧量不同時，對光源的吸收程度也不一樣，心臟收縮時含氧量會增加，反之，心臟擴張時含氧量會減少，因此光傳感器擷取到的光源強度即為光體積變化。
[0037]噪聲比(signal-to-noise rat1)為用來判別信號傳輸質量的數(shù)值,噪聲比是信號平均值對信號標準偏差的比值，噪聲比越小表示噪聲越大，則信號準確度較差，反之，噪聲比越大表示噪聲越少，則信號準確度較高。
[0038]性能指標(performance index)是心跳波型中交流電壓與直流電壓準位的差值，性能指標越大代表量到的信號越明顯，則信號準確度較高，反之，性能指標越小所量到的信號越不明顯，則信號準確度較差。
[0039]因此第一光傳感器32傳送的信號中包括有第一光體積變化、第一信號噪聲比及第一性能指標，第二光傳感器42傳送的信號中包括有第二光體積變化、第二信號噪聲比及第二性能指標。
[0040]處理器模塊11能夠借著比對噪聲比或是性能指標得知第一光體積變化或是第二光體積變化何者最為準確，借以選擇較佳的光體積變化以運算出生理信息，其中生理信息包括有心跳率，血氧含量，心率變異性等。
[0041]請參閱圖4，在一具體的處理器模塊11的信號比對方法中，包含有一段特定的感測時間，感測時間為幾秒之間或是幾毫秒之間，在感測開始后:
[0042]首先第一光傳感器32及第二光傳感器42傳送信號至處理器模塊11。
[0043]接著處理器模塊11通過比較信號內的第一信號噪聲比與第二信號噪聲比，當?shù)谝恍盘栐肼暠却笥诘诙盘栐肼暠葧r，則處理器模塊11關閉第二感測模塊40電源，并運算第一光體積變化，或當?shù)谝恍盘栐肼暠刃∮诘诙盘栐肼暠葧r，則處理器模塊11關閉第一感測模塊30電源，并運算第二光體積變化，直到所述特定的感測時間結束。
[0044]通過重復所述的信號比對方法使處理器模塊11能夠運算多組連續(xù)時間的光體積變化，借此獲得較準確的生理信息。
[0045]請參閱圖5，在另一具體的處理器模塊11的信號比對方法中，包含有一段特定的感測時間，感測時間為幾秒之間或是幾毫秒之間，在感測開始后:
[0046]首先第一光傳感器32及第二光傳感器42傳送信號至處理器模塊11。
[0047]接著處理器模塊11通過一默認的噪聲比容忍條件比較第一信號噪聲比。
[0048]然后，當?shù)谝恍盘栐肼暠却笥谠肼暠热萑虠l件時，處理器模塊11關閉第二感測模塊40電源，并運算第一光體積變化，直到所述特定的感測時間結束，或當?shù)谝恍盘栐肼暠刃∮谀J條件比較值時，則處理器模塊11繼續(xù)將第一信號噪聲比比較第二信號噪聲比，選擇噪聲比最大的光體積變化做運算，且同時關閉噪聲比小的感測模塊，直到所述特定的感測時間結束。
[0049]通過重復所述信號比對方法使處理器模塊11能夠獲得多段連續(xù)的特定感測時間下的光體積變化，借此獲得生理信息。
[0050]所述信號比對方法中除了比對信號噪聲比，也能夠比對性能指標或著是同時比對噪聲比與性能指標來獲得判別的依據(jù)。
[0051]其中所述的噪聲比容忍條件為能夠正確判斷光體積變化的生理數(shù)據(jù)的最小噪聲比值。
[0052]采用所述的信號比對方法以及本實用新型結構，用戶在配戴生理量測裝置I過程中無論是在奔跑或是激烈運動下，都能夠正確的選擇合適的傳感器模塊的光體積變化以做運算，在配戴生理量測裝置I的狀態(tài)下，當跑步或劇烈運動時，人體配戴位置的軟組織彈性變形或是生理量測裝置I在晃動中受到離心力甩動時，會造成感側器模塊與皮膚表面產生間隙，此時環(huán)境的聲噪信號會被感側器模塊擷取到，通常在此狀況時本實用新型能夠通過所述信號比對方法使處理器模塊11選擇較準確的信號，使生理信息更為準確。
[0053]以配戴于手臂上晃動來說，當?shù)谝粋鞲衅髂K30與手臂外側產生間隙時會造成第二傳感器模塊40貼緊手臂內測，當?shù)诙鞲衅髂K40與手臂內側產生間隙時會造成第一傳感器模塊30貼緊手臂內測，此一現(xiàn)象是因為所配戴的帶狀體20在生理量測裝置I晃動時為固定長度的結構，因此若一側的傳感器模塊與皮膚之間產生間隙，相對側的傳感器模塊將會被帶狀體20拉往皮膚方向靠近，因此使得被拉動的傳感器模塊更貼近皮膚。
[0054]或著說，當手臂激烈的往復甩動時，第一傳感器模塊30與第二傳感器模塊40因受到自身重力的慣性，會分別輪流被向外拋甩，通常在拋甩過程會輪流將相對側的傳感器模塊拉向皮膚表面靠近，因此，若一側手臂表面皮膚與傳感器模塊產生間隙時，其相對側的傳感器模塊會更貼近皮膚。
[0055]因傳感器模塊越貼近皮膚，聲噪越小，所量測的生理信息越準確，因此由所述動作可以知道，在激烈運動下，生理量測裝置I的準確度并不會被晃動所影響。
[0056]在進一步說明，當?shù)谝粋鞲衅髂K30被甩向外側后，第一傳感器模塊30與皮膚之間產生間隙，則第一傳感器模塊30獲得的信號的噪聲比/性能指標會減少，因第二傳感器模塊40會貼緊皮膚，噪聲比/性能指標會增加，故此處理器模塊11通過處理方法選擇第二傳感器模塊40的光體積變化運算，若反之，第二傳感器模塊40與皮膚之間產生間隙，處理器模塊11選擇第一傳感器模塊30的光體積變化運算，借此大幅提升了生理信息的準確度。
[0057]故此，本實用新型的生理量測裝置I能夠突破穿戴式生理量測裝置I共有的通病，使動態(tài)量測的準確度與靜態(tài)量測值相當，非常適合于運動下使用。并且，因為皮膚的顏色不同，光傳感器所擷取到的信號強度也不相同，若使用者的皮膚因為過黑或油亮，造成光源照射后大部分不易穿透皮膚表層或是還未穿透皮膚表層及即遭到反射的情況，通常使所能擷取到的光體積變化變得微弱，此一狀況在單一傳感器的生理量測裝置I上將造成生理信息產生誤差，通常因手臂內側的膚色較外側淺，本實用新型仍能夠通過皮膚內側的第二傳感器模塊40進行量測，提升了生理量測裝置I實用性。
[0058]綜上所述，本實用新型符合專利要件，爰依法提出專利申請。唯，以上所述僅為本實用新型的較佳可行實施例，非因此即局限本實用新型的專利范圍，故舉凡運用本實用新型說明書及附圖內容所為的等效結構變化，均同理均包含于本實用新型的范圍內，合予陳明。
【權利要求】
1.一種生理量測裝置，固定于人體手臂上，其特征在于:包括:一電子裝置，內部具有一處理器模塊；至少一帶狀體，與電子裝置連接，用以將電子裝置固定于人體手臂上，具有一內表面，內表面與電子裝置底面同一表面；一第一感測模塊，設置于電子裝置底面并電性連接處理器模塊，第一感測模塊靠近人體手臂外側表面皮膚，包括至少一第一光源及至少一第一光傳感器；及一第二感測模塊，設置于帶狀體內表面上并電性連接處理器模塊，第二感測模塊靠近人體手臂內側表面皮膚，包括至少一第二光源及至少一第二光傳感器。
2.根據(jù)權利要求1所述的生理量測裝置，其特征在于:所述第一光傳感器傳送的信號中包括第一信號噪聲比，第二光傳感器傳送的信號中包括第二信號噪聲比。
3.根據(jù)權利要求1所述的生理量測裝置，其特征在于:所述第一光傳感器傳送的信號中包括有第一性能指標，第二光傳感器傳送的信號中包括有第二性能指標。
4.根據(jù)權利要求1所述的生理量測裝置，其特征在于:所述第一光傳感器及第二光傳感器為光電二極管或是光電晶體管。
5.根據(jù)權利要求1所述的生理量測裝置，其特征在于:所述帶狀體包括一第一帶狀體及一第二帶狀體，分別相對固定于電子裝置的兩側。
6.根據(jù)權利要求5所述的生理量測裝置，其特征在于:所述第一帶狀體及第二帶狀體末端能夠選擇用扣環(huán)、粘扣或折迭扣的結構相互扣合。
【文檔編號】A61B5/02GK204016264SQ201420307070
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權日:2014年6月10日
【發(fā)明者】李政 申請人:富港電子（東莞）有限公司, 正崴精密工業(yè)股份有限公司