TWI695705B

TWI695705B - 結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置及其方法

Info

Publication number: TWI695705B
Application number: TW108108436A
Authority: TW
Inventors: 林俊成
Original assignee: 國立勤益科技大學
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-06-11
Also published as: TW202033155A

Abstract

本發明結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置及其方法，其包含有量測模組，連接該量測模組之儲存模組，以及分別連接該量測模組與該儲存模組之處理模組；其中，該量測模組量測使用者的心跳訊號及生理資訊，並計算出該心跳訊號所對應的運動強度，接著轉換為可輸出之格式由該處理模組讀取，同時該處理模組依據該生理資訊由該儲存模組內讀取一適合的心跳訊號樣本，藉由比對該待測心跳訊號與該心跳訊號樣本以得到一相關係數，再將該相關係數與預先設定之預設範圍值進行比對，藉以判斷該心跳訊號是否異常，不僅有效提升檢測的準確性，同時得以讓使用者了解異常心跳發生時的運動強度，進而了解自身運動強度限制，以及降低使用者從事超出自身所能承受之運動強度的運動而猝死的風險。

Description

結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置及其方法

本發明是有關於一種檢測裝置，特別是一種結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置及其方法。

隨著生活水準與品質的提升，同時國人平均壽命逐年延長，因此，重大疾病的預防及檢測逐漸受到現代人所重視，此外，疾病的型態也由急性轉為慢性居多，例如癌症、心臟疾病、腦性血管疾病等，受助於科技的發展，藉由量測相關的生理訊號並進行分析，使得重大疾病的早期徵兆得以被察覺，以利患者及早接受治療，同時有助於控制病情並提升治癒率。

查，心電圖普遍用於追蹤心臟疾病的發生，以及針對心臟疾病進行分析及診斷，其採用非侵入性的量測方式，同時提供良好的訊息，使得醫療人員或研究人員得以藉由心電圖所呈現的心臟整體的電位變化，進而清楚地瞭解患者的心臟狀況，以及檢測出有潛在危險的患者，亦或是幫助監測心臟有缺陷的患者，以便降低患者心臟疾病發作的風險，然，心電圖無法隨時隨地監控患者的心跳訊號，因此無法於患者產生異常心跳訊號的情況下提供即時的援助，再者，心電圖僅能用於判斷心跳訊號是否異常，其無法分析異常心跳訊號發生當下的運動強度，使得患者於從事運動時無法掌握自身的運動強度限制，若是患者高估自身所能承受的運動強度而從事運動強度較大的活動時（例如爬山、長時間開車、跑步等），其可能導致患者發生心臟猝死的風險，因此，如何隨時隨地進行心跳訊號的偵測，同時分析心跳訊號所對應的運動強度，藉以讓患者了解自身的運動強度限制，進而降低患者從事超出自身負荷之劇烈運動而再次產生異常心跳訊號的風險，實以成為各界無法忽視的重要議題。

因此，本發明之目的，是在提供一種結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置及其方法，其可於偵測心跳訊號的同時分析心跳訊號所對應的運動強度，進而讓使用者了解自身運動強度限制，以及降低使用者從事超出自身所能承受之運動強度的運動而產生異常心跳訊號的風險。

於是，本發明結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置及其方法，其包含有一量測模組，一連接該量測模組之儲存模組，以及一與該量測模組與該儲存模組連接之處理模組；其中，該量測模組包含有一心電量測單元，一姿態感測單元，一連接該心電量測單元與該姿態感測單元之轉換單元，以及一連接該轉換單元之傳輸單元，另該處理模組包含有一讀取單元，以及一連接該讀取單元之判斷單元；藉由該心電量測單元量測心跳訊號，同時該姿態感測單元感測該心跳訊號對應的生理資訊，並透過該生理資訊換算出對應之運動強度，接著配合該轉換單元將其轉換為可輸出之訊號，以及該傳輸單元將該心跳訊號、該生理資訊與該運動強度傳送至該讀取單元，再由該判斷單元依據該生理資訊由該儲存模組選取一適合的心跳訊號樣本與該心跳訊號進行比對，藉以取得一相關係數，最後將該相關係數對比一預設範圍值，藉以判斷該心跳訊號是否異常，不僅有效檢測不同運動強度下的心跳訊號的變化，同時讓使用者了解自身運動強度限制，以及降低使用者從事超出所能承受之運動強度的運動而產生異常心跳訊號的風險。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。

參閱圖1，本發明一種結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置，其包含有一量測模組，一連接該量測模組之儲存模組，以及一分別連接該量測模組與該儲存模組之處理模組，另該儲存模組內預先儲存有複數心跳訊號樣本，而該等心跳訊號樣本係於使用者於靜態（即運動強度低）的狀態下預先量測儲存的心跳訊號，其所儲存之心跳訊號樣本亦可依據不同生理資訊進行分類並儲存，或者該儲存模組可為一心跳樣本資料庫（圖中未示），藉以取得該等心跳訊號樣本，以利進行後續的比對分析作業。

仍續前述，該量測模組包含有一心電量測單元，一姿態感測單元，一連接該心電量測單元與該姿態感測單元之轉換單元，以及一連接該轉換單元之傳輸單元，至於該處理模組係設於一電子裝置內（圖中未示），且該處理模組包含有一分別與該傳輸單元與該儲存模組連接之讀取單元，一連接該讀取單元之判斷單元，以及一連接該判斷單元之預警單元。

仍續前述，該偵測裝置於使用時，使用者將其穿戴於身上，以便藉由該心電量測單元針對使用者的心跳訊號進行量測，並產生一待測心跳訊號，同時該姿態感測單元針對該待測心跳訊號所對應之生理資訊進行量測，而前述該生理資訊包含有行進速度、身體前傾角度、體溫與心率等，接著該姿態感測單元透過該生理資訊進行計算以得到該待測心跳訊號所對應之運動強度。

仍續前述，待該姿態感測單元計算出該待測心跳訊號所對應的運動強度後，接著配合該轉換單元將該待測心跳訊號、該生理資訊與該運動強度由類比格式轉換為可傳輸的數位格式，而後該轉換單元分別將該轉換之待測心跳訊號、生理資訊與運動強度傳送至該傳輸單元，然後該讀取單元接著由該傳輸單元讀取該待測心跳訊號、該生理資訊與該運動強度並載入該電子裝置內，再配合該判斷單元由該儲存模組載入一心跳訊號樣本，而前述該心跳訊號樣本可依據該待測心跳訊號之生理資訊進行挑選，以便提升檢測的準確性，亦或選擇一運動強度較低的心跳訊號樣本進行比對，該判斷單元進一步將該待測心跳訊號與該心跳訊號樣本進行比對計算以取得一相關係數，而該判斷單元接著將該相關係數依據一預先設定之預設範圍值進行判斷分類，藉以判斷該待測心跳訊號是否異常，因此，該判斷單元可依據該待測心跳訊號與該心跳訊號樣本所計算出的相關係數判定該待測心跳訊號是否異常，故，使用者可依據該待測心跳訊號的分類，以及該待測心跳訊號所對應的運動強度，進而了解自身運動強度限制，以及降低使用者從事超出自身所能承受之運動強度的運動而產生異常心跳訊號的風險。

仍續前述，當該待測心跳訊號被判定為異常時，該判斷單元連動該預警單元，以便透過該電子裝置發出警示效果，例如發出警示聲響、求救簡訊、定位資訊或求救通話等方式，使得使用者得以獲得即時的援助，再者，該待測心跳訊號與所對應的生理資訊及運動強度可由該量測模組或該處理模組傳送至該儲存模組儲存備用，以便作為心跳訊號樣本使用，亦或供醫療人員日後診療時所參考之依據。

參閱圖2，本發明一種結合運動強度分析之異常心跳偵測方法，其包含有一量測步驟，一計算步驟，一轉換步驟，以及一判斷步驟等，而本實施例中，該判斷步驟後另具有一預警步驟，以及一儲存步驟；首先於該量測步驟中備有一檢測裝置，而該檢測裝置包含有一量測模組，一連接該量測模組且儲存有複數心跳訊號樣本之儲存模組，以及一分別連接該量測模組與該儲存模組且設於一電子裝置（圖中未示）內之處理模組，以便藉由該量測模組量測使用者的心跳訊號，並產生一待測心跳訊號，同時該量測模組於一預定時間內收集該待測心跳訊號對應的生理資訊，而前述該生理資訊包含有行進速度、身體前傾角度、體溫與心率等。

仍續前述，接著於該計算步驟將前述生理資訊予以帶入一算式中，以計算出一運動強度，而前述該算式如下列：運動強度=(平均行進速度/最大行進速度)x行進速度佔比(%)+(平均身體前傾角度/最大前傾角度)x前傾角度佔比(%)+(平均體溫/最高體溫)x體溫佔比(%)+(平均心率/最高心率)x心率佔比(%)；其中，該行進速度佔比、該前傾角度佔比、該體溫佔比及該心率佔比總和為百分之百，因此，當前述該預訂時間較短時，所計算出的運動強度可以反應出使用者於較短時間內的運動強度，反之，當該預訂時間較長時，該運動強度可以反應出使用者於較長時間內的運動強度。

仍續前述，再於該轉換步驟中將該待測心跳訊號、該生理資訊與該運動強度由類比格式轉換為可傳輸的數位格式，進一步於該判斷步驟藉由該處理模組由該儲存模組內依據該待測心跳訊號之生理資訊選定一適合的心跳訊號樣本，接著該處理模組再將該待測心跳訊號與該心跳訊號樣本進行比對計算以取得一相關係數，而該相關係數計算之算式如下列：

其中，該相關係數的範圍為-1至1，x[n]為待測心跳訊號，y[n]為心跳訊號樣本，N為待測心跳訊號與心跳訊號樣本中QRS波的長度(QRS波的取樣數目)，

[n]為待測心跳訊號的平均，而

[n]為心跳訊號樣本的平均，當相關係數越接近0時，代表該待測心跳訊號與心跳訊號樣本間的相關程度越低，反之，當相關係數越接近1或-1時，則代表該待測心跳訊號與心跳訊號樣本間的正相關程度或負相關程度越高，，而本實施例中，該相關係數經由絕對值化後轉為百分比制，其範圍在0%~100%之間，同時該處理模組預先設定有一預設範圍值，當該相關係數介於80%~100%間時，該待測心跳訊號係被區分為正常；當該相關係數介於60%~80%間時，該待測心跳訊號係被區分為低度異常；而當該相關係數低於60%時，該待測心跳訊號係被區分為高度異常。

仍續前述，於該預警步驟中，當該待測心跳訊號被判定為異常時，該處理模組連動該電子裝置進一步發出警示效果，例如發出警示聲響、求救簡訊、定位資訊或求救通話等，以便提供即時的援助，再者，於該儲存步驟內將該待測心跳訊號與所對應的生理資訊及運動強度儲存於該儲存模組內，以便作為心跳訊號樣本使用，亦或作為醫療人員日後診療時之依據。

歸納前述，本發明結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置及其方法，其透過該量測模組量測使用者的心跳訊號，以及感測該心跳訊號所對應的生理資訊，並換算出該運動強度，配合該處理模組針對前述該生理資訊選取一適合的心跳訊號樣本，並將該待測心跳訊號與該心跳訊號樣本進行比對計算以取得該相關係數，再將該相關係數比對該預設範圍值進行判斷，藉以判斷該心跳訊號是否異常，如此不僅有效提升檢測的準確性，同時得以讓使用者了解自身運動強度限制，以及降低使用者從事超出自身所能承受之運動強度的運動而產生異常心跳訊號的風險。

惟以上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

(本發明) 無

圖1是本發明一較佳實施例之示意圖。圖2是本發明一較佳實施例之流程方塊示意圖。

Claims

一種結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置，其包含有：一量測模組，其包含有一心電量測單元，一姿態感測單元，一連接該心電量測單元與該姿態感測單元之轉換單元，以及一連接該轉換單元之傳輸單元，其中，該心電量測單元針對使用者的心跳訊號進行量測，並產生一待測心跳訊號，而該姿態感測單元針對該待測心跳訊號所對應之生理資訊進行量測，並進行計算以得到一運動強度，接著該轉換單元針對該待測心跳訊號、該生理資訊與該運動強度轉換為可輸出之格式，再由該傳輸單元進行傳輸，另該生理資訊包含有行進速度、身體前傾角度、體溫與心率；一儲存模組，其與該量測模組連接，藉以記錄儲存前述待測心跳訊號、生理資訊與運動強度，同時該儲存模組內儲存有複數心跳訊號樣本；以及一處理模組，其係安裝於一電子裝置且分別與該量測模組及該儲存模組連接，而該處理模組包含有一讀取單元，以及一連接該讀取單元之判斷單元，以便該讀取單元由該量測模組接收該待測心跳訊號，以及對應該待測心跳訊號之生理資訊與運動強度，接著由該儲存模組內讀取一心跳訊號樣本，再配合該判斷單元將該待測心跳訊號與該心跳訊號樣本進行比對計算以取得一相關係數，再將該相關係數依據一預先設定之預設範圍值進行判斷分類，藉以判斷該待測心跳訊號是否異常。
根據申請專利範圍第1項所述之結合運動強度分析之異常心跳偵測裝置，其中，該處理模組另包含有一與該判斷單元連接之預警單元，以便該判斷單元判斷該待測心跳訊號為異常時，該判斷單元連動該預警單元發出警示。
一種結合運動強度分析之異常心跳偵測方法，其包含有下列步驟：一量測步驟，其備有一檢測裝置，而前述該檢測裝置包含有一量測模組，一連接該量測模組且儲存有複數心跳訊號樣本之儲存模組，以及一分別連接該量測模組與該儲存模組且設於一電子裝置內之處理模組，以便藉由該量測模組針對使用者的心跳訊號進行量測，並產生一待測心跳訊號，同時該量測模組於一預定時間內收集該待測心跳訊號對應的生理資訊，而前述該生理資訊包含有行進速度、身體前傾角度、體溫與心率；一計算步驟，其透過該量測模組將前述生理資訊予以帶入一算式中，以計算出一運動強度，其中，該算式為：運動強度=(平均行進速度/最大行進速度)x行進速度佔比(%)+(平均身體前傾角度/最大前傾角度)x前傾角度佔比(%)+(平均體溫/最高體溫)x體溫佔比(%)+(平均心率/最高心率)x心率佔比(%)；且該行進速度佔比、該前傾角度佔比、該體溫佔比及該心率佔比總和為百分之百；一轉換步驟，其藉由該量測模組將該待測心跳訊號、該生理資訊與該運動強度轉換為可輸出之格式；以及一判斷步驟，其透過該處理模組由該儲存模組內選定一心跳訊號樣本，再將該待測心跳訊號與該心跳訊號樣本進行比對計算以取得一相關係數，同時該處理模組預先設定有一預設範圍值，將該相關係數依據該預設範圍值進行判斷分類，藉以判斷該待測心跳訊號是否異常。
根據申請專利範圍第3項所述之結合運動強度分析之異常心跳偵測方法，其中，該計算步驟後另具有一儲存步驟，藉以將前述該待測心跳訊號、該生理資訊與該運動強度記錄儲存於該儲存模組內。
根據申請專利範圍第3項所述之結合運動強度分析之異常心跳偵測方法，其中，該判斷步驟後另具有一預警步驟，當該待測心跳被歸類為異常時，該處理模組連動該電子裝置發出警示通知。