[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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，即成为本发明在此亟欲解决的重要问题。

发明内容

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，本发明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。本发明的讯号处理方法，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。