生理量测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种生理量测装置，固定于人体手臂上，包括：一电子装置，内部具有一处理器模块。至少一带状体，与电子装置连接，用以将电子装置固定于人体手臂上，具有一内表面，内表面与电子装置底面同一表面。一第一感测模块，设置于电子装置底面并电性连接处理器模块，包括至少一第一光源及至少一第一光传感器。一第二感测模块，设置于带状体内表面上并电性连接处理器模块，包括至少一第二光源及至少一第二光传感器。本实用新型的生理量测装置能够突破穿戴式生理量测装置共有的通病，使动态量测的准确度与静态量测值相当，非常适合于运动下使用。
【专利说明】
生理量测装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种生理量测装置，更具体的是涉及一种光学式的生理量测装置。

【背景技术】
[0002]生理量测装置用以记录光体积变化，以判别心跳次数，生理量测装置是通过至少一光源以及一光传感器作用，光体积变化是通过光传感器撷取光源照射入身体组织后所反射的光源产生，光体积变化即为一种光源或是多种光源反射后的强度变化，借此来测得心跳次数。
[0003]此种量测方法具有非侵入性，实时性以及高准确性的特性，因此成为许多运动者的喜爱，在运动过程中，使用穿戴式的生理量测装置能够全程记录生理变化，公开运动者调控自身的激烈程度，或是做为运动计划的参考。
[0004]但是在某些剧烈的运动下，例如跑步或是跳绳，生理量测装置会持续受到剧烈的晃动，使得光传感器撷取到环境周围的光源，造成装置撷取到周围环境光源的声噪信号，因跑步或是跳绳会处于持续晃动的状态，造成生理量测装置所撷取的光体积变化持续受到声噪信号干扰。
[0005]业界对此问题均束手无策，一般是设计尽量更贴合身体的固定结构或是遮光结构以防止生理量测装置漏光，但是，皮肤属于柔软的组织，在剧烈晃动下皮肤均会产生变形，通常遮光结构在烈日下仍会漏光，且遮光结构使得生理量测装置与皮肤接触的面积增大，造成穿戴舒适度降低，因此，在动态下，仍无法完全阻隔声噪信号产生，此一问题为穿戴式生理量测装置的共有通病。
[0006]另外，现有的穿戴式生理量测装置的光传感器均设置于手臂外侧表面上，通常大多数使用者的手臂外侧表面的皮肤颜色较深，尤其以有色人种特别明显，在此状况下，若使用者的手腕皮肤因为过黑或油亮，若造成光源照射后大部不易穿透皮肤表层或是还未穿透皮肤表层及即遭到反射的情况，通常使所能撷取到的光体积变化变得微弱，生理量测装置所量测的生理信息将会产生误差。
[0007]为了提升生理量测装置在所述多种状况下的准确度，本实用新型在此公开一种生理量测装置结构，能够克服量测过程中漏光及肤色所造成的误差。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的是为公开一种生理量测装置，旨在提升该生理量测装置在动态下的准确度，能够克服量测过程中漏光所造成的误差。
[0009]为达成所述目的，本实用新型公开一种生理量测装置，固定于人体手臂上，包括:一电子装置，内部具有一处理器模块；至少一带状体，与电子装置连接，用以将电子装置固定于人体手臂上，具有一内表面，内表面与电子装置底面同一表面；一第一感测模块，设置于电子装置底面并电性连接处理器模块，第一感测模块靠近人体手臂外侧表面皮肤，包括至少一第一光源及至少一第一光传感器；一第二感测模块，设置于带状体内表面上并电性连接处理器模块，第二感测模块靠近人体手臂内侧表面皮肤，包括至少一第二光源及至少一第二光传感器。
[0010]所述第一光传感器传送的信号中包括第一信号噪声比，第二光传感器传送的信号中包括第二信号噪声比。
[0011]所述第一光传感器传送的信号中包括有第一性能指标，第二光传感器传送的信号中包括有第二性能指标。
[0012]所述第一光传感器及第二光传感器为光电二极管或是光电晶体管。
[0013]所述带状体包括一第一带状体及一第二带状体，分别相对固定于电子装置的两侧。
[0014]所述第一带状体及第二带状体末端能够选择用扣环、粘扣或折迭扣的结构相互扣入口 ο
[0015]本实用新型的生理量测装置能够突破穿戴式生理量测装置共有的通病，使动态量测的准确度与静态量测值相当，在激烈运动下，生理量测装置的准确度并不会被晃动所影响，非常适合于运动下使用。

【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是本实用新型生理量测装置的立体图。
[0017]图2是本实用新型生理量测装置的电路方块图。
[0018]图3是图1所示生理量测装置配戴于手臂上的示意图。
[0019]图4是本实用新型生理量测装置的一种信号比对方法的流程图。
[0020]图5是本实用新型生理量测装置的另一种信号比对方法的流程图。
[0021]图中各附图标记说明如下。
[0022]生理量测装置I 电子装置 10
[0023]处理器模块 11显示屏12
[0024]带状体20内表面200
[0025]第一带状体 21第二带状体 22
[0026]第一感测模块30第一光源 31
[0027]第一光传感器32第二感测模块40
[0028]第二光源 41第二光传感器42。

【具体实施方式】
[0029]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所达成的目的及功效，在此例举实施例并配合附图详予说明。
[0030]请参阅图1，本实施例中，生理量测装置I固定于人体手臂上，包括一电子装置10、至少一带状体20、一第一感测模块30及一第二感测模块40，带状体20与电子装置10连接，用以将电子装置10固定于人体手臂上，第一感测模块30设置于电子装置10底面，第二感测模块40设置于带状体20上。第一感测模块30及第二感测模块40用以撷取生理信息。
[0031]所述带状体20具有一内表面200，内表面200与电子装置10底面同一表面，带状体20至少有一部分是由绝缘材料所构成，用以将电子装置10固定于人体上，例如手臂上，实施例中带状体20包括一第一带状体21及一第二带状体22，分别相对固定于电子装置10的两侧，第一带状体21及第二带状体22的末端能够选择用扣环、粘扣或折迭扣的结构相互扣合。
[0032]请参阅图2，电子装置10内部设置有一处理器模块11，顶面具有一显示屏12，所述处理器模块11电性连接第一感测模块30与第二感测模块40，用以运算第一感测模块30及第二感测模块40所撷取的生理信息，显示屏12电性连接处理器模块11，用以显示生理信肩、O
[0033]第一感测模块30靠近人体手臂外侧表面皮肤，包括至少一第一光源31及至少一第一光传感器32,第一光源31及第一光传感器32电性连接处理器模块11。第二感测模块40靠近人体手臂内侧表面皮肤，包括至少一第二光源41及至少一第二光传感器42，第二光源41及第二光传感器42电性连接处理器模块11，其中第一光传感器32及第二光传感器42可选择为光电二极管或是光电晶体管。
[0034]请参阅图3，第一感测模块30及第二感测模块40分别位于电子装置10及带状体20上且被设置成使用者在配戴后，第一感测模块30与第二感测模块40分别位于配戴部位的相对侧边，更进一步说明，当用户将生理量测装置I配戴于手臂上时，第一感测模块30面向手臂外侧表面皮肤，第二感测模块40面向手臂内侧表面皮肤。
[0035]通过所述的生理量测装置I结构，第一感测模块30及第二感测模块40将贴紧使用者的皮肤，使第一光源31向手臂外侧表面皮肤照射，第一光传感器32能够撷取皮肤内部所反射的光源，以及使第二光源41向手臂内侧表面皮肤照射，使第二光传感器42能够撷取皮肤内部所反射的光源，并将撷取反射光源的信号传送至处理器模块11。
[0036]当光传感器32、42将信号输入处理器模块11后，处理器模块11能够依据信号测得光体积变化、噪声比以及性能指标。其中光体积变化(Photoplethysmography)为血管内单位面积下血流量的变化，光体积变化是记录血液反射光源的情况，当血液随着含氧量不同时，对光源的吸收程度也不一样，心脏收缩时含氧量会增加，反之，心脏扩张时含氧量会减少，因此光传感器撷取到的光源强度即为光体积变化。
[0037]噪声比(signal-to-noise rat1)为用来判别信号传输质量的数值,噪声比是信号平均值对信号标准偏差的比值，噪声比越小表示噪声越大，则信号准确度较差，反之，噪声比越大表示噪声越少，则信号准确度较高。
[0038]性能指标(performance index)是心跳波型中交流电压与直流电压准位的差值，性能指标越大代表量到的信号越明显，则信号准确度较高，反之，性能指标越小所量到的信号越不明显，则信号准确度较差。
[0039]因此第一光传感器32传送的信号中包括有第一光体积变化、第一信号噪声比及第一性能指标，第二光传感器42传送的信号中包括有第二光体积变化、第二信号噪声比及第二性能指标。
[0040]处理器模块11能够借着比对噪声比或是性能指标得知第一光体积变化或是第二光体积变化何者最为准确，借以选择较佳的光体积变化以运算出生理信息，其中生理信息包括有心跳率，血氧含量，心率变异性等。
[0041]请参阅图4，在一具体的处理器模块11的信号比对方法中，包含有一段特定的感测时间，感测时间为几秒之间或是几毫秒之间，在感测开始后:
[0042]首先第一光传感器32及第二光传感器42传送信号至处理器模块11。
[0043]接着处理器模块11通过比较信号内的第一信号噪声比与第二信号噪声比，当第一信号噪声比大于第二信号噪声比时，则处理器模块11关闭第二感测模块40电源，并运算第一光体积变化，或当第一信号噪声比小于第二信号噪声比时，则处理器模块11关闭第一感测模块30电源，并运算第二光体积变化，直到所述特定的感测时间结束。
[0044]通过重复所述的信号比对方法使处理器模块11能够运算多组连续时间的光体积变化，借此获得较准确的生理信息。
[0045]请参阅图5，在另一具体的处理器模块11的信号比对方法中，包含有一段特定的感测时间，感测时间为几秒之间或是几毫秒之间，在感测开始后:
[0046]首先第一光传感器32及第二光传感器42传送信号至处理器模块11。
[0047]接着处理器模块11通过一默认的噪声比容忍条件比较第一信号噪声比。
[0048]然后，当第一信号噪声比大于噪声比容忍条件时，处理器模块11关闭第二感测模块40电源，并运算第一光体积变化，直到所述特定的感测时间结束，或当第一信号噪声比小于默认条件比较值时，则处理器模块11继续将第一信号噪声比比较第二信号噪声比，选择噪声比最大的光体积变化做运算，且同时关闭噪声比小的感测模块，直到所述特定的感测时间结束。
[0049]通过重复所述信号比对方法使处理器模块11能够获得多段连续的特定感测时间下的光体积变化，借此获得生理信息。
[0050]所述信号比对方法中除了比对信号噪声比，也能够比对性能指标或着是同时比对噪声比与性能指标来获得判别的依据。
[0051]其中所述的噪声比容忍条件为能够正确判断光体积变化的生理数据的最小噪声比值。
[0052]采用所述的信号比对方法以及本实用新型结构，用户在配戴生理量测装置I过程中无论是在奔跑或是激烈运动下，都能够正确的选择合适的传感器模块的光体积变化以做运算，在配戴生理量测装置I的状态下，当跑步或剧烈运动时，人体配戴位置的软组织弹性变形或是生理量测装置I在晃动中受到离心力甩动时，会造成感侧器模块与皮肤表面产生间隙，此时环境的声噪信号会被感侧器模块撷取到，通常在此状况时本实用新型能够通过所述信号比对方法使处理器模块11选择较准确的信号，使生理信息更为准确。
[0053]以配戴于手臂上晃动来说，当第一传感器模块30与手臂外侧产生间隙时会造成第二传感器模块40贴紧手臂内测，当第二传感器模块40与手臂内侧产生间隙时会造成第一传感器模块30贴紧手臂内测，此一现象是因为所配戴的带状体20在生理量测装置I晃动时为固定长度的结构，因此若一侧的传感器模块与皮肤之间产生间隙，相对侧的传感器模块将会被带状体20拉往皮肤方向靠近，因此使得被拉动的传感器模块更贴近皮肤。
[0054]或着说，当手臂激烈的往复甩动时，第一传感器模块30与第二传感器模块40因受到自身重力的惯性，会分别轮流被向外抛甩，通常在抛甩过程会轮流将相对侧的传感器模块拉向皮肤表面靠近，因此，若一侧手臂表面皮肤与传感器模块产生间隙时，其相对侧的传感器模块会更贴近皮肤。
[0055]因传感器模块越贴近皮肤，声噪越小，所量测的生理信息越准确，因此由所述动作可以知道，在激烈运动下，生理量测装置I的准确度并不会被晃动所影响。
[0056]在进一步说明，当第一传感器模块30被甩向外侧后，第一传感器模块30与皮肤之间产生间隙，则第一传感器模块30获得的信号的噪声比/性能指标会减少，因第二传感器模块40会贴紧皮肤，噪声比/性能指标会增加，故此处理器模块11通过处理方法选择第二传感器模块40的光体积变化运算，若反之，第二传感器模块40与皮肤之间产生间隙，处理器模块11选择第一传感器模块30的光体积变化运算，借此大幅提升了生理信息的准确度。
[0057]故此，本实用新型的生理量测装置I能够突破穿戴式生理量测装置I共有的通病，使动态量测的准确度与静态量测值相当，非常适合于运动下使用。并且，因为皮肤的颜色不同，光传感器所撷取到的信号强度也不相同，若使用者的皮肤因为过黑或油亮，造成光源照射后大部分不易穿透皮肤表层或是还未穿透皮肤表层及即遭到反射的情况，通常使所能撷取到的光体积变化变得微弱，此一状况在单一传感器的生理量测装置I上将造成生理信息产生误差，通常因手臂内侧的肤色较外侧浅，本实用新型仍能够通过皮肤内侧的第二传感器模块40进行量测，提升了生理量测装置I实用性。
[0058]综上所述，本实用新型符合专利要件，爰依法提出专利申请。唯，以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此即局限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及附图内容所为的等效结构变化，均同理均包含于本实用新型的范围内，合予陈明。
【权利要求】
1.一种生理量测装置，固定于人体手臂上，其特征在于:包括:一电子装置，内部具有一处理器模块；至少一带状体，与电子装置连接，用以将电子装置固定于人体手臂上，具有一内表面，内表面与电子装置底面同一表面；一第一感测模块，设置于电子装置底面并电性连接处理器模块，第一感测模块靠近人体手臂外侧表面皮肤，包括至少一第一光源及至少一第一光传感器；及一第二感测模块，设置于带状体内表面上并电性连接处理器模块，第二感测模块靠近人体手臂内侧表面皮肤，包括至少一第二光源及至少一第二光传感器。
2.根据权利要求1所述的生理量测装置，其特征在于:所述第一光传感器传送的信号中包括第一信号噪声比，第二光传感器传送的信号中包括第二信号噪声比。
3.根据权利要求1所述的生理量测装置，其特征在于:所述第一光传感器传送的信号中包括有第一性能指标，第二光传感器传送的信号中包括有第二性能指标。
4.根据权利要求1所述的生理量测装置，其特征在于:所述第一光传感器及第二光传感器为光电二极管或是光电晶体管。
5.根据权利要求1所述的生理量测装置，其特征在于:所述带状体包括一第一带状体及一第二带状体，分别相对固定于电子装置的两侧。
6.根据权利要求5所述的生理量测装置，其特征在于:所述第一带状体及第二带状体末端能够选择用扣环、粘扣或折迭扣的结构相互扣合。
【文档编号】A61B5/02GK204016264SQ201420307070
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】李政 申请人:富港电子（东莞）有限公司, 正崴精密工业股份有限公司