专利名称：心率变异性装置及云端健康管理系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种心率变异性装置及云端健康管理系统，尤指一种能一方面做心率变异性装置，另一方面也可以利用电信与通讯功能模块，网连到医院、抒压机构与云端，形成新的商业模式来降低心率变异性疾病的成本与获得整体健康管理的目的。
背景技术：
传统上，已有所谓自律神经计算机装置，其为使用非侵入式的方式来得到自律神经系统功能的检查数据的分析方法及其计算机装置，例如所谓的阴阳仪。其原理是由Task Force of European Society of Cardiology and the North American Society of Pacingand Electrophysiology 及 Malliani 等人发现心率变异性(Heart Rate Variability)除了受呼吸波动影响外，还反应了自律神经的功能。所谓心率变异性是指心脏跳动的速率(亦即心率)，除了静态恒定维持在每分钟60-90次外，其中还隐藏了一些规则与不规则的波动。由于这些波动的幅度太小，过去传统的分析方法无法进行精确的分析。直到近几年，讯号侦测与处理的技术已大幅进步，因此可藉由频谱分析的协助，研究人员发现心率变异性中微小的波动可区分为两群，一般称为高频(High Frequency,简称HF)和低频(LowFrequency,简称LF)变翼性,而且还可进一步将低频变异性区分为低频与极低频变异性。其中，高频和人类的呼吸讯号同步，所以又称为呼吸成份，于人体约3秒一次。低频则来源不明，学者推测可能和血管运动或感压反射有关，于人体约10秒一次。而目前已有许多生理学家与心脏科医师同意心率高频变异性(HF)或总变异性(Total power, TP)能代表副交感神经功能，低频变异性(LF)能代表自主神经的整体活性，而低频变异性和高频变异性的比值(LF/HF)能反应交感神经活性。除了作为自主神经指标外，亦有研究发现心率变异性能反应多样身体信息。譬如脑压上升的病人其心率变异性会下降。不久前于美国Framingham的调查发现,若老年人的心率低频成份降低达I个标准差，其面临死亡的机会是常人的I. 7倍。虽然目前非侵入式的心率变异性装置(例如阴阳仪)已经被研发出来，然而由于心率变异性装置价格昂贵，无法利用云端运算做经济有效的利用，压力病人无法利用远距离医疗网络来做压力诊断与治疗，故极需要研发出一种心率变异性装置能一方面做心率变异性装置，另一方面也可以利用电信与通讯功能模块，网连到医院、抒压机构与云端，形成新的商业模式来降低心率变异性疾病的成本与获得整体健康管理的目的。
发明内容
本发明提供一种心率变异性装置，其包括
一感测组件，用于感测一压力病人的心跳讯号；
一讯号处理模块，其具有第一高通滤波器、第一放大器、第一低通滤波器、电压电流转换器、比较电路、第二高通滤波器、及模拟/数字转换器，用于将该心跳讯号转换成一自律神经输出讯号；一心率变异性中央处理器，安装有一心率变异性处理软件，用于将该自律神经输出讯号处理运算后输出一检查数据；及
一无线电信与通讯模块，用于接收该检查数据，并透过无线电信与通讯模块将该检查数据向一上网装置传送。依据本发明，较佳地该上网装置是一基地台或是一个人计算机。依据本发明，较佳地该无线通讯模块是采用2. 75G、3G、3. 5G或4G的通讯标准。本发明提供一种心律变异频谱云端健康管理系统，其包括
一个以上检查数据输入输出装置，用于输入或输出一个以上压力病人的检查数据；一个以上的上网装置，其连接至该检查数据输入输出装置，用于透过该上网装置将该检查数据传送出去至云端；
一个以上的云端服务器，其连接至该上网装置，用于储存该检查数据，以用该检查数据输入输出装置来存取该检查数据；
一抒压机构服务器，其连接至该云端服务器，具有一搜寻引擎，当该检查数据的压力指数超过一预定值，则于该检查数据输入输出装置上呈现抒压机构的超级链接，以连上该抒压机构的网站，以便于该压力病人进行抒压。
依据本发明，较佳地该检查数据输入输出装置是一计算机或是一上述的心率变异性装置。依据本发明，较佳地该抒压机构为抒压音乐机构、瑜珈机构、禅坐机构、心灵旅游机构、温泉泡汤机构、游戏软件机构、太极拳机构、正向思考学习机构、精油抒压机构、抒压按摩器机构、冥想课程机构、韵律呼吸机构、八段锦气功机构、或抒压饮食餐厅。
图I是本发明一较佳实施例的心率变异性装置的电路方块图。图2是本发明一较佳实施例的一种自律神经的分析方法步骤流程图。图3是本发明一较佳实施例的一种将心跳讯号由时间域转换成频域的步骤流程图。图4是本发明一较佳实施例的一种至内建表中寻找相对应的分析数据的步骤流程图。图5是本发明心率变异性装置的显示器上呈现六种压力状态的示意图。图6是本发明一种心律变异云端健康管理系统的方块示意图。图7是本发明心率变异性装置的前视示意图。主要组件符号说明
11 心率变异性装置 110感测组件
121中央处理器 122电信与通讯模块 123内存 130无线通讯模块 6 云端611, 612, 613, 614云端服务器 621基地台 622个人计算机
63抒压机构服务器
64医院或家医或心理医生。
具体实施例方式请参阅图1，其绘出本发明一较佳实施例的一种心率变异性装置，本实施例中，该心率变异性装置11可以用手捧在手掌中，利用感测组件110以感测一压力病人的心跳讯号，利用第一心率变异中央处理器121来得知心率变异性参数，即对这些心率变意性参数 做计算、比较与分析，于内存123中数据库的内建表中寻找相对应的分析数据，当测试完成后，透过第二无线电信与通讯模块122连接至因特网，连接至云端。在本实施例中，该心率变异性装置11的内存123内存有一数据库，此数据库储存有归纳整理过的多型态的分析数据与供查询的内建表。心率变异性装置11是利用感测组件110来接收心跳讯号，并对心跳讯号予以放大、滤波、数字化与转换计算后得到多数个心率变异性参数。其中，心率变异性装置11可以是包括第一高通滤波器、第一放大器、第一低通滤波器、电压电流转换器、比较电路、第二高通滤波器、光隔离器、模拟/数字转换器，连接至无线通讯模块的天线，但均不以此为限。该无线通讯模块130可为连接至手机基地台的各种2. 5G，2. 75G (GPRS),3G (WCDMA, CDMA2000, TD-CDMA), 3. 5G, 4G (ffIMAX, LTE, TD-LTE)无线通讯模块，再透过基地台(未绘出)连接至云端。当然也可以将该心率变异性装置11有线连接至一台个人计算机在连接至云端。该心率变异性装置11在得到心率变异性参数后，即对这些心率变异性参数作计算、比较、分析，然后再至心率变异性装置11中的数据库的内建表寻找相对应的分析数据。同时手持的心率变异性装置11上的显示器可以显示心率变异性参数的检查数据，当然透过计算机联机亦可打印此检查数据。在本发明的较佳实施例中，该心率变异性装置11为具有数字讯号处理(DSP)能力的计算机，并可作频域分析、时域分析与非线性分析。在本实施例中，请参阅图2，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种自律神经的分析方法步骤流程图。此自律神经的分析方法，是以非侵入式对一压力病人的自律神经作诊断。而在本实施例中，其是例如是对压力病人进行数分钟的心跳讯号的收集。在本实施例中，此分析方法首先为输入压力病人的基本数据，并开始量测压力病人的心跳讯号(s202)。其中，压力病人的基本资料包括病人编号、姓名、年龄、性别、该压力病人网站偏好等，但不以此为限。接着，对所接收到的对心跳讯号作转换，以获得多数个心率变异性参数(S204)。其中，s204的步骤包括使用快速傅立叶转换(Fast Fourier Transform)将此心跳讯号由时域转换为频率域(s206)，然后即可得到包括波峰(R-R)间距(s208)、低频(LF)变异性参数(s210)、高频(HF)变异性参数(s214)与低频/高频变异性参数比值(s212)等多个心率变异性参数。
在上述对所所接收到的对心跳讯号作转换，以获得多数个心率变异性参数的步骤s204中，其细部流程为如第3图绘示。请参照图3，步骤s204包括首先对此心跳讯号作数字转换，并侦测数字心跳讯号的多数个波峰(s302)。其中，对此心跳讯号作数字转换，并侦测数字心跳讯号的多数个波峰是利用心率变异性装置中模拟/数字转换器将此心跳讯号转换为数字心跳讯号(s304)。接着，心率变异性装置将侦测数字心跳讯号中的每一波峰(s306)。在本实施例中，在侦测完波峰后，则对每一波峰进行统计与确认的动作(s308)。然后，心率变异性装置接着计算与得到这些波峰的多数个波峰间距，并统计与确认这些波峰间的每一波峰间距(s310)。其中，心率变异性装置是为计算这些波峰与波峰的距离，以得到多数个波峰间距(s312)。在得到这些波峰间距后，则对这些波峰间的每一波峰间距进行统计与确认的动作(s314)。 最后，心率变异性装置即对这些波峰间距作计算，并得到这些心率变异性参数的频率域(s316)。其中，对这些波峰间距作计算是为对这些波峰间距作填补与取样的计算(s318)，以得到这些心率变异性参数的频率域(s320)。请接着继续参照图2，在本实施例中，在得到这些心率变异性参数后，即在步骤s204之后，心率变异性装置是为对这些心率变异性参数至少其中之一作自然对数运算，并得到这些心率变异性参数的自然对数(s216)。在步骤s216中，其是为对低频变异性参数、高频变异性参数与低频/高频变异性参数比值作自然对数运算(s218)。接着，将得到低频变异性参数的自然对数In(LF) (s220)、高频变异性参数的自然对数In(HF) (s222)与低频/高频变异性参数比值的自然对数ln(LF/HF) (s224)。接下来，以心率变异性装置中数据库内多数个参考值对运算后的这些心率变异性参数作计算与最佳化，并输出所得到的多数个标准差(s226)。其中，以心率变异性装置中的数据库内的多数个参考值对运算后的这些心率变异性参数作计算与最佳化，并输出所得到的多数个标准差是利用人工智能方式以心率变异性装置中的数据库内的参考值对波峰间距、In (LF)、In(HF)与ln(LF/HF)作计算与最佳化(s228)然后输出所得到的波峰间距、In (LF)、In (HF)与 In (LF/HF)各自的标准差(s230)。在本实施例中，在得到波峰间距、In (LF)、In (HF)与ln(LF/HF)各自的标准差后，则根据压力病人的基本资料与这些标准差至内建表中寻找相符的分析数据(s232)。在步骤s232中，根据压力病人的基本资料与这些标准差至内建表中寻找相符的分析数据的操作流程如图4绘示。请参照图4，心率变异性装置为分别以波峰间距的标准差与内建表中的多数个内建值作比较，以得到波峰间距的功能状态(s404)，以In(LF)的标准差与内建表中的多数个内建值作比较，以得到In(LF)的功能状态(s406)，以In (LF/HF)的标准差与内建表中的多数个内建值作比较，以得到ln(LF/HF)的功能状态(s408)，以In(HF)的标准差与内建表中的多数个内建值作比较，以得到In(HF)的功能状态(s410)。接着，分别输出波峰间距的功能状态(s412)、ln(LF)的功能状态(s414)、In(LF/HF)的功能状态(s416)与In(HF)的功能状态(s418)。最后，根据这些功能状态的组合于内建表中寻找相对应的分析数据(s420)。然后，返回s232(s422)。其中，各功能状态例如是均包括3种状态L(低)、N(中等)与H(高)。因此，这些心率变异性参数的功能状态的组合将会有3*3*3*3=81种组合。
请参照图2，在本实施例中，最后将输出整合心率变异性参数、分析数据、基本数据与这些标准差的检查数据(s234)。在本发明的较佳实施例中，自律神经的分析方法为量测压力病人手掌电波的R波，藉由感测组件所感测的微弱讯号，进入讯号放大器，然后，将QRS复合波从众多噪声中过滤出来，并予以放大，之后，再由模拟/数字转换器将模拟讯号转换为数字讯号。当检查数据显示压力病人的压力状态如图5中之一状态图所示，压力状态有极好(very good)、好(good)、正常(normal)、微劣(slightly bad)、劣(bad)、极劣(very bad)六种。请参阅图6，显示本发明的心律变异性装置及云端健康管理系统，当一位压力病人甲手捧一心率变异性装置11量测自律神经的检查数据，连同日期、心率变异性参数、分析数据、基本数据与这些标准差的检查数据形成病状数据封包(例如2. 75G通讯标准)，透过基地台612将该封包传送至云端的服务器611，612，613，614储存此一压力病人的病状数据， 同时心率变异性装置11的显示器会透过抒压机构63的搜寻引擎631在右边呈现该压力病人的偏好抒压机构的超连接(hyperlink),此时抒压机构是音乐网站(例如ΚΚΒ0Χ) 71,连上音乐网站后，听音乐来减轻压力。之后，另一位压力病人乙手捧一心率变异性装置11量测自律神经的检查数据，连同日期、心率变异性参数、分析数据、基本数据与这些标准差的检查数据形成病状数据封包(例如2. 75G通讯标准)，透过基地台612将该封包传送至云端的服务器611，612，613，614储存此一压力病人乙的病状数据，同时心率变异性装置11的显示器会依压力的程度最劣时发生多少日需马上询求医生，微劣以下时会透过抒压机构63的搜寻引擎631在右边呈现该压力病人乙的偏好抒压机构的超连接(hyperlink)，此时抒压机构是SPA，连上SPA的网站后，用病人编号去预订做SPA的时间却做抒压的SPA，过几天，故本发明心律变异性装置及云端健康管理系统能透过云端储存许多压力病人的病人病历数据库，方便医院64的心理科医师或家医科医生查询某一压力病人的压力病历数据，以做远距医疗之用。同时若儿子是压力病人，获得父母的病历数据库密码与账号，就可以用看心率变异性装置上父母的压力病历数据。抒压机构可为抒压音乐机构、瑜珈机构、禅坐机构、心灵旅游机构、温泉泡汤机构、游戏软件机构、太极拳机构、正向思考学习机构、精油抒压机构、抒压按摩器机构、冥想课程机构、韵律呼吸机构、八段锦气功机构、或抒压饮食餐厅等。抒压机构是与本发明人与电讯厂商(例如，中华电信、台湾大哥大、远传电讯)做本发明云端商业模式的合作，其中包括金流与讯息流，例如收费采用会员制，加入会员，可以透过心率变异性装置11量测的病状数据显现在显示器70上，例如，同时透过电讯厂商总合向压力病人收费。讯息流包含有最新抒压的新闻721，心理治疗的信息、世界各大抒压机构的信息与网站等，这些讯息流的数据都储存在抒压机构服务器内。
权利要求
1.一种心率变异性装置，其包括 一感测组件，用于感测一压力病人的心跳讯号； 一讯号处理模块，其具有第一高通滤波器、第一放大器、第一低通滤波器、电压电流转换器、比较电路、第二高通滤波器、及模拟/数字转换器，用于将该心跳讯号转换成一自律神经输出讯号； 一心率变异性中央处理器，安装有一心率变异性处理软件，用于将该自律神经输出讯号处理运算后输出一检查数据；及 一无线电信与通讯模块，用于接收该检查数据，并透过无线通讯将该检查数据向一上网装置传送。
2.如权利要求I所述的心率变异性装置，其中，该上网装置是一基地台或是一个人计算机。
3.如权利要求I所述的心率变异性装置，其中，该无线通讯模块是采用2.75G、3G、3.5G或4G的通讯标准。
4.一种心律变异频谱云端健康管理系统，其包括 一个以上检查数据输入输出装置，用于输入或输出一个以上压力病人的检查数据； 一个以上的上网装置，其连接至该检查数据输入输出装置，用于透过该上网装置将该检查数据传送出去至云端； 一个以上的云端服务器，其连接至该上网装置，用于储存该检查数据，以用该检查数据输入输出装置来存取该检查数据； 一抒压机构服务器，其连接至该云端服务器，具有一搜寻引擎，当该检查数据的压力指数超过一预定值，则于该检查数据输入输出装置上呈现抒压机构的超级链接，以连上该抒压机构的网站，以便于该压力病人进行抒压。
5.如权利要求4所述的心律变异频谱云端健康管理系统，其中，该检查数据输入输出装置是一计算机或是一如申请专利范围第I项的心率变异性装置。
6.如权利要求4所述的心律变异频谱云端健康管理系统，其中，该抒压机构为抒压音乐机构、瑜珈机构、禅坐机构、心灵旅游机构、温泉泡汤机构、游戏软件机构、太极拳机构、正向思考学习机构、精油抒压机构、抒压按摩器机构、冥想课程机构、韵律呼吸机构、八段锦气功机构、志工团体或抒压饮食餐厅。
全文摘要
本发明提供一种心率变异性装置及云端健康管理系统，该心率变异性装置包含中央处理器及可以配接电信与通讯功能模块。该云端健康管理系统包含有一个以上的云端服务器及一抒压机构服务器。本发明能一方面做心率变异性装置，另一方面也可以利用电信与通讯功能模块，网连到医院、抒压机构与云端，形成新的商业模式来降低心率变异性疾病的成本与获得整体健康管理的目的。
文档编号A61B5/024GK102793538SQ201110136489
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者陈政宗, 陈以昌 申请人:旺三丰兴业股份有限公司