一种可穿戴装置和用于对象的预定心脏状况的确定方法与流程

本发明关于可穿戴装置，且更特别地关于可测量穿戴者心跳的可穿戴装置。

背景技术：

心房颤动是以快速和非常规心跳为特征的非正常心率。心房颤动增加了血液凝结、中风、心衰以及其它心脏相关的并发症的风险。已经开发了许多心脏监护器以监测非常规心跳。然而，非常规心跳很少发生。因此，大多数时间，用户不知道什么时候使用这些心脏状况监测装置以检查他们的心跳。

因此，希望提供一种可以戴在用户的手腕上以每天监测心跳，且可当检测到非常规心跳时发出警报信号或消息的可穿戴装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种一种可穿戴装置和用于对象的预定心脏状况的确定方法以解决以上问题。

本发明提供一种可穿戴装置，包含光子传感器，感测从对象的特定区域反射的光，并将光转换为多个电信号分量；处理器，接收在周期内获得的电信号分量以形成维度感测信号，提取维度感测信号的波形的特征，并根据维度感测信号的波形的特征确定对象的预定心脏状况是否出现以生成确定信号；以及输出单元，耦合到处理器，接收确定信号并根据确定信号生成警报信号。

本发明还提供一种用于对象的预定心脏状况的确定方法，包含感测从对象的特定区域反射的光；将感测的光转换为多个电信号分量，其中在周期内感测的电信号分量形成维度感测信号；提取维度感测信号的波形的特征；根据维度感测信号的波形的特征确定对象的预定心脏状况是否出现以生成确定信号；以及根据确定信号生成警报信号。

根据本公开实现，可有效地监测用户心跳，当检测到非常规心跳时发出警报信号或消息。

【附图说明】

图1显示可穿戴装置的示范性实施例的外观；

图2是图1中可穿戴装置的示范性实施例的示意图。

图3A显示当对象的心跳是常规时从感测的光派生的维度感测信号的示范性实施例。

图3B显示当对象的心跳是非常规时从感测的光派生的维度感测信号的示范性实施例。

图4显示其波形特征是由图2中的处理器基于波谷点提取的维度感测信号的示范性实施例；

图5A显示根据图2中的处理器获得的统计信息以显示跳动间间隔的标准差的直方图。

图5B显示根据图2中的处理器获得的统计信息以显示心率的变化的直方图。

图6是图1中可穿戴装置的另一示范性实施例的示意图。

【具体实施方式】

图1显示可穿戴装置的示范性实施例的外观。参考图1，可穿戴装置1包含环10。可穿戴装置1可以通过环10系到对象的特定区域。在实施例中，对象是人体(即，可穿戴装置1的用户)，且特定区域是用户的一个手腕，例如，右手手腕。图2是图1中可穿戴装置的示意图。参考图2，可穿戴装置10还包括发光源11、光子传感器12、存储器13、处理器14、输出单元15、运动传感器16以及状态检测器17。显示于图2中的可穿戴装置1的部件11-17位于环10。图2中的示意图用于图示部件11-17的操作，并显示部件11-17之间的通信。显示于图2中的部件布置不是环10上的实际布置。环10上的部件11-17的实际布置是根据可穿戴装置1的设计要求来确定的，例如，环10的宽度和长度，不限于本发明。对于图示，图2显示对象的特定区域20。

参考图2，当可穿戴装置1系到特定区域20时，可穿戴装置1可进入测量模式。在测量模式中，发光源11提供光束21到特定区域20。同时，光子传感器12感测从特定区域20中的皮肤反射的光22，并将感测的光转换为电信号分量S12。在实施例中，每次光子传感器12获得一个电信号分量S12，光子传感器12储存一个电信号分量S12到存储器13。根据实施例，发光源11持续地提供光束21。在另一实施例中，发光源11离散地提供光束21用于降低功耗。

处理器14耦合到存储器13以读取电信号分量S12。在实施例中，处理器14接收由光子传感器12在测量模式的预定周期内感测的一系列电信号分量S12，且该系列电信号分量形成维度感测信号，如图3A和3B所示。图3A显示维度感测信号S30的示范性实施例，其当对象的心跳是常规时从感测的光派生。图3B显示维度感测信号S31的示范性实施例，其当对象的心跳是非常规时从感测的光派生。已知人体的心跳影响手腕中血液流动的量。由于血液的光吸收特性，由光子传感器12感测的光的强度随着血液流动的量改变，血液流动的量随着光被感测而同时呈现。因此，从感测的光派生的维度感测信号可显示对象的心跳的状况。具体而言，在一实施例中，维度感测信号的任何两个邻近波峰点PP30之间的周期表示跳动间间隔，如图3A所示。在另一实施例中，维度感测信号的两个邻近波谷点VP30之间的周期表示跳动间间隔，如图3B所示。在其它实施例中，维度感测信号的斜率具有最大或最小值的两个邻近点之间的周期表示跳动间间隔。在下文中，可穿戴装置1的操作将通过参考当对象的心跳是非常规时出现的维度感测信号S40(显示于图4)来描述。

参考图2和图4，在获得维度感测信号S40后，处理器14提取维度感测信号S40的波形的特征，用于根据维度感测信号S40的波形的特征确定对象的预定心脏状况是否出现以生成确定信号S14。在实施例中，预定心脏状况是心律不齐。根据实施例，处理器14检测维度感测信号S40的特征点。维度感测信号S40的特征点可以是波峰点、波谷点或维度感测信号S40的斜率具有最大或最小值的点。在下文中，维度感测信号S40的波谷点VP40用作说明的示例。参考图4，处理器14计算维度感测信号S40的每两个邻近波谷点之间的距离，获得计算的距离D的统计信息以用作维度感测信号S40的波形的特征。在图4中，仅仅四个距离D1-D4显示用于说明。在实施例中，统计信息由标准差、熵、样本熵、多尺度、部分功率频谱、直方图或多维向量表示。参考图5A，直方图是根据关于计算的距离D的统计信息而获得以显示跳动间间隔的标准差。图5B是根据关于计算的距离D的统计信息获得的直方图以显示心率的变化。在获得计算的距离D的统计信息后，处理器14通过应用算法处理统计信息以确定预定心跳状况(心律不齐)是否出现，并根据确定结果生成确定信号S14到输出单元15。在实施例中，算法包含决定规则、决定树、支持向量机制、随机森林或深度学习算法。

根据另一实施例，处理器14检测维度感测信号S40的波形的形状以用作维度感测信号S40的波形的特征。在检测维度感测信号S40的波形的形状后，处理器14将维度感测信号的波形的形状与参考形状比较，以确定预定心脏状况(心律不齐)是否出现。当维度感测信号S40的波形的形状不同于参考形状时，处理器14确定预定心脏状况出现。在一实施例中，参考形状定义用于常规心跳。在另一实施例中，参考形状是从由光子传感器11在测量模式预定周期前感测的光派生的维度感测信号的形状。

为了准确地提取维度感测信号S40的波形的特征，处理器14可通过滤波器用于滤波无效噪声处理维度感测信号S40。

在发光源11离散地提供光束21的情形中，当发光源11停止提供光束21，光子传感器12感测环境光。处理器使用关于感测的环境光的电信号分量作为参考参数，以补偿维度感测信号S40用于环境照明条件中的改变。

当处理器14确定预定心脏状况出现时，输出单元15根据来自处理器14的确定信号S14生成警报信号，以指示对象的心跳是非常规的。根据实施例，输出单元15包含显示器、振动单元、扬声器以及无线传送单元的至少一个。在一实施例中，当处理器14确定预定心脏状况出现时，显示器根据警报信号显示关于预定心脏状况的信息，例如，记号、消息。在另一实施例中，当处理器14确定预定心脏状况出现时，振动单元根据警报信号使能振动警报以警告对象心律不齐。在另一实施例中，当处理器14确定预定心脏状况出现时，扬声器根据警报信号发出警报声音，以警告对象心律不齐。在一实施例中，当处理器14确定预定心脏状况出现时，无线传送单元根据警报信号与远程装置通信，以使能远程装置执行特定测量。例如，远程装置是心电图(ECG)记录器。当处理器14确定预定心脏状况出现时，无线传送单元使能心电图记录器执行ECG测量操作。

根据以上实施例，可穿戴装置1可系到对象(用户)的特定区域(手腕)，以监测用户每天的心跳并当检测到非常规心跳时发出警报信号或消息。当用户被警报信号通知时，用户或用户的医生可推断心房颤动可能发生。然后，响应于警报信号，用户或其医生可采取动作，例如，ECG测量或心脏病的诊断。

在一实施例中，发光源11由发光二极管实施。由发光源11提供的光束的强度是可调整的。例如，在测量模式的开始，发光源11提供光束并调整光束的强度，以便由光子传感器12感测的光的整个强度增加。因此，从感测的光派生的维度感测信号的幅度相对更大或者更清晰，其有益于处理器14基于维度感测信号的波形的特征准确地确定预定心脏状况(心律不齐)是否出现。

在一些实施例中，当对象猛烈移动时，由光子传感器12感测的光的整个强度可变得过大或过小，其不能反映对象的心跳的状况。因此，当对象猛烈移动时从感测的光转换的任何电信号分量对于心律不齐的确定是无效的。参考图2，可穿戴装置1也包含运动传感器16。运动传感器16用于感测对象的运动。当运动传感器16感测对象猛烈移动时，运动传感器16生成指示信号S16到处理器14。当处理器14接收指示信号时，处理器14从维度感测信号排除电信号分量，电信号分量是从对象猛烈移动期间感测的光转换的。

当对象正在睡觉，由光子传感器12感测的光的整个强度可不被较大运动所影响，且过程可准确地确定预定心脏状况(心律不齐)是否出现。因此，可穿戴装置1也包含状态检测器17。状态检测器17用于检测对象的当前状态。当状态检测器17检测对象是在特定状态(例如，睡眠状态)时，状态检测器17生成使能信号S17以触发光子传感器12以感测来自特定区域的光。注意，状态检测器17的输入可以是处理器14的输出。在一实施例中，特定状态的检测可以由运动传感器16执行。在此情况下，状态检测器17从可穿戴装置1移除。当运动传感器16感测对象没有长时间移动，运动传感器16确定对象是在特定状态(睡眠状态)并生成使能信号以触发光子传感器12。

在一些实施例中，可穿戴装置1还包括ECG记录器60，如图6所示。ECG记录器60位于环10上。当可穿戴装置1系到对象(用户)的特定区域(手腕)时，ECG记录器的电极接触特定区域的皮肤。ECG记录器60耦合到处理器14。当处理器14确定预定心脏状况(心律不齐)出现时，来自处理器14的确定信号S14被生成以触发ECG记录器60以执行ECG测量操作，以便根据ECG测量的结果可以确定心房颤动。响应于ECG测量结束，ECG记录器60发送表示测量结果的ECG测量数据到服务器或接收器。此外，ECG记录器60也发送ECG测量数据到处理器14。处理器14根据ECG测量数据确定心律不齐是否出现，并根据确定结果生成信号。信号可以发送到输出单元15。在此情况下，输出单元15可根据关于ECG测量的信号生成警报信号。

尽管本发明以示例的方式以及依据优选实施例来描述，要理解，本发明不限于所公开的实施例。相反，其旨在覆盖本领域技术人员清楚的各种修改和类似布置。因此，所附的权利要求的范围应该符合最广解释，以便包含所有这样的修改和类似布置。