本公开涉及一种生理信息检测装置及使用其的生理信息检测方法。
背景技术：
生理信息检测装置逐渐发展成可轻松穿戴在生物体上，例如智慧手环、头带、或耳机等，以长时间持续式地检测生物体的生理信息。然而，生物体在长时间活动过程中，生理信息检测装置与与肢体之间难免发生错位，此错位可能导致测量出失真的生理信息，而目前的穿戴式生理信息检测装置仍会显示这些失真的生理信息值给使用者，因而可能造成生理状态的误判。另外，当生物体在进出不同环境区域时，可能因不同环境区域的环境光的改变，而导致生理检测装置的测量信号失真。
因此，亟需提出一种新的技术去改善前述问题。
技术实现要素：
因此，本公开提出一种生理信息检测装置及使用其的生理信息检测方法，可改善前述已知问题。
根据本公开的一实施例，提出一种生理信息检测装置。生理信息检测装置包括一第一光信号提供器、一光信号接收器及一处理器。第一光信号提供器用以提供一第一光检测信号给一生物体，第一光检测信号经与该生物体作用后成为一第一生理信号。光信号接收器用以接收该第一生理信号。处理器用以操作在：依据第一生理信号，计算生物体的数个生理信息值；判断此些生理信息值的任何一个是否异常；以及，若此些生理信息值的任何一个为异常，以非异常的那些生理信息的一生理信息信赖值取代异常的生理信息。
根据本公开的另一实施例，提出一种生理信号检测方法。生理信号检测方法包括以下步骤。提供前述生理信息检测装置；第一光信号提供器提供一第一光检测信号给一生物体，第一光检测信号经与生物体作用后成为一第一生理信号；光信号接收器接收第一生理信号；处理器依据第一生理信号，计算生物体的数个生理信息值；处理器判断此些生理信息的任何一个是否异常；以及，若此些生理信息的任何一个为异常，以非异常的那些生理信息的一生理信息信赖值取代异常的生理信息。
为了对本公开的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1a及1b为本公开一实施例的生理信息检测方法的流程示意图。
图2为本公开一实施例的生理信息检测装置的功能方块示意图。
图3a至3f为本公开一实施例的处理第一生理信号及第二生理信号的过程示意图。
图4为本公开另一实施例的生理信息检测方法的流程示意图。
图5为本公开一实施例的生理信息字段的示意图。
图6a及6b为本公开另一实施例的生理信息检测方法的流程示意图。
图7为图5的脉搏值字段的更新示意图。
图8为图7的异常脉搏值的剔除示意图。
【符号说明】
10：生物体
100：生理信息检测装置
110：处理器
120：第一光信号提供器
130：第二光信号提供器
140：光信号接收器
150：指示器
160：显示器
a1、a11、a12、a13、a14、a15、a16：脉搏值字段
a2、a21、a22、a23、a24、a25、a26：生理讯息值字段
dc1：第一基线值
dc2：第二基线值
m1：最大值
m11、m12：对应点
p1：第一生理信号
p11、p21：第一点
p2：第二生理信号
p12、p22：第二点
p3：合成生理信号
p4：微分曲线
p41：脉冲间距
pa1：第一振幅值
pa2：第二振幅值
s1：第一光检测信号
s2：第二光检测信号
s110、s120、s130、s140、s150、s160、s170、s180、s210、s220、s230、s240、s250、s260、s270、s280、s290、s310、s315、s320、s325、s330、s335、s340、s345、s350、s355、s360、s365、s370、s375、s380：步骤
具体实施方式
请参照图1a及1b，其绘示本公开一实施例的生理信息检测方法的流程示意图。
在步骤s110中，请同时参照图2，其绘示本公开一实施例的生理信息检测装置100的功能方块示意图。提供生理信息检测装置100。在本实施例，生理信息检测装置100包括处理器110、第一光信号提供器120、第二光信号提供器130、光信号接收器140、指示器150及显示器160。处理器110耦接于第一光信号提供器120、第二光信号提供器130及光信号接收器140，用以控制第一光信号提供器120及第二光信号提供器130发出光检测信号，并处理和/或分析光信号接收器140接收到的生理信号。在一实施例中，第一光信号提供器120例如是红光发射器，第二光信号提供器130例如是红外光发射器，而光信号接收器140例如是光检测器(photodetector，pd)，然本公开实施例不受此限。
在步骤s120中，处理器110响应生理信息检测装置100的启动指令，控制第一光信号提供器120及第二光信号提供器130分别提供第一光检测信号s1及第二光检测信号s2给一生物体10。启动指令例如是生物体10对生理信息检测装置100的一触发动作所产生，或生理信息检测装置100定时自我启动。
第一光检测信号s1及第二光检测信号s2经与生物体10作用(例如：反射、穿透等光路有接触到生物体10的方式)后分别成为第一生理信号p1及第二生理信号p2，并由光信号接收器140接收，其中作用是指光检测信号经过生物体反射或穿透等，但本公开实施例并不限于此。生物体10例如是人类身体或动物身体的任一部分，如指头等。在此步骤，生物体10可保持静态，以提升或确保生理信息检测装置100的驱动设定的准确性。
处理器110分别调整第一光信号提供器120及第二光信号提供器130的驱动参数，使第一生理信号p1的第一基线值dc1(绘示于图3f)达到一第一基线预设值及第二生理信号p2的第二基线值dc2(绘示于图3f)达到一第二基线预设值。若未达基线预设值，处理器110可增加第一光信号提供器120及第二光信号提供器130的驱动电流，让第一基线值dc1达到第一基线预设值且让第二基线值dc2达到第二基线预设值。若驱动电流已达到上限值，就不再增加驱动电流，改增加光信号接收器140的放大倍率，让第一基线值dc1达到第一基线预设值且让第二基线值dc2达到第二基线预设值。前述第一基线预设值及第二基线预设值例如是光信号接收器140接收到的生理信号转换成电压值的一半，其中第一光信号提供器120及第二光信号提供器130可以分别具有不同或相同的驱动参数，即第一光信号提供器120及第二光信号提供器130的驱动电流可相同或相异和/或放大倍率可相同或相异。
藉由前述调光步骤，可让第一光检测信号s1及第二光检测信号s2因应测量位置血管分布与密度不同或是环境光源改变而调整，以提高所检测的生理信息的准确性。
在步骤s130中，处理器110判断第一生理信号p1的每个心跳脉冲(cardiacpulse)的血液灌流指数(perfusionindex，pi)是否达到一第一指数预设值及第二生理信号p2的每个心跳脉冲的血液灌流指数是否达到一第二指数预设值；若是，进入步骤s140；若否，表示生理信息检测装置100未正确穿戴，进入步骤s180，处理器110控制指示器150或显示器160发出一警告讯息。响应警告讯息，生物体10可重新穿戴生理信息检测装置100。重戴后，生理信号检测方法可回到步骤s120。此外，警告讯息可以是光线、声音、画面、振动等任何可以通知生物体10的讯息。
血液灌流指数可定义为生理信号(如第一生理信号p1及第二生理信号p2)的振幅值与基线值的比例。例如，第一生理信号p1的各心跳脉冲的血液灌流指数为第一振幅值pa1(如图3f所示)与第一基线值dc1(如图3f所示)的比例，而第二生理信号p2的各心跳脉冲的血液灌流指数为第二振幅值pa2(如图3f所示)与第二基线值dc2(如图3f所示)的比例。在一实施例中，第一指数预设值及第二指数预设值例如是3％，然其值可更小或更大。
举例来说，请参照图3a至3f，其绘示依照本公开一实施例的处理第一生理信号p1及第二生理信号p2的过程示意图。首先，如图3a所示，光信号接收器140接收第一生理信号p1及第二生理信号p2。图3a所示的第一生理信号p1及第二生理信号p2例如是一段时间区间内所取得的信号，此时间区间例如是2秒，然也可更短或更长。第一生理信号p1及第二生理信号p2各包含数个心跳脉冲。然后，如图3b所示，处理器110合成第一生理信号p1与第二生理信号p2，以获得一合成生理信号p3。然后，如图3c所示，处理器110对合成生理信号p3进行带通滤波(bandpassfilter)，然后进行一次微分，接着再进行正规化，而获得微分曲线p4。此外，处理器110记录微分曲线p4的二波峰的脉冲间距(pulse-pulseinterval，ppi)p41。然后，如图3d所示，处理器110决定微分曲线p4的最大值m1。每个心跳脉冲会有一个最大值m1。图3d绘示四个心跳脉冲，因此会有四个最大值m1。然后，如图3e所示，处理器110决定微分曲线p4中邻近最大值m1且等于0(或近似0)的二个对应点m11及m12。为避免图示过于复杂，图3e仅绘示一个最大值m1所对应的一组对应点m11及m12。然后如图3f所示，把二个对应点m11及m12分别对应到图3a的第一生理信号p1，以获得第一点p11及第二点p12，其中第一点p11为第一生理信号p1的波谷，而第二点p12为第一生理信号p1的波峰。第一点p11与第二点p12的垂直距离定义为第一振幅值pa1，而第一点p11定义为第一基线值dc1。相似地，把二个对应点m11及m12分别对应到图3a的第二生理信号p2，以获得第一点p21及第二点p22，其中第一点p21为第二生理信号p2的波谷，而第二点p22为第二生理信号p2的波峰。第一点p21与第二点p22的垂直距离定义为第二振幅值pa2，而第一点p21定义为第二基线值dc2。在获得第一基线值dc1、第一振幅值pa1、第二基线值dc2及第二振幅值pa2后，处理器110可据以计算出第一指数预设值(如pa1/dc1×100％)及第二指数预设值(如pa2/dc2×100％)。
在步骤s140中，若第一生理信号p1的心跳脉冲(cardiacpulse)的血液灌流指数(perfusionindex，pi)达到第一指数预设值，处理器110记录当前的第一基线值dc1及第一振幅值pa1(即达到第一指数预设值的第一基线值dc1及第一振幅值pa1)，并分别设为第一基线初始值及第一振幅初始值，且将第二生理信号p2当前的第二基线值dc2及第二振幅值pa2分别设为第二基线初始值及第二振幅初始值(即达到第二指数预设值的第二基线值dc2及第二振幅值pa2)，以做为后续判断第一基线值dc1、第一振幅值pa1、第二基线值dc2及第二振幅值pa2是否偏离的基准。
在步骤s150中，处理器110采用前述图3a～3f的流程，持续计算每个时间区间内所接收到的第一生理信号p1的每个心跳脉冲的第一基线值dc1及第一振幅值pa1以及第二生理信号p2的每个心跳脉冲的第二基线值dc2及第二振幅值pa2。
在步骤s160中，处理器110依据第一生理信号p1的每个心跳脉冲的第一基线值dc1及第一振幅值pa1以及第二生理信号p2的每个心跳脉冲的第二基线值dc2及第二振幅值pa2，计算生物体10的生理信息，如每分钟的脉搏数(以下称脉搏值)及其它生理讯息，如血氧量等。
在步骤s170中，处理器110判断第一生理信号p1的每个心跳脉冲的第一基线值dc1及第一振幅值pa1是否偏离前述第一基线初始值及第一振幅初始值持续一段时间，且判断第二生理信号p2的每个心跳脉冲的第二基线值dc2及第二振幅值pa2是否偏离前述第二基线初始值及第二振幅初始值持续一段时间；若是，进入步骤s180，发出一警告讯息；若否，回到步骤s150，继续检测生物体10的生理信息。前述的“一段时间”例如是4秒，然也可更长或更短。此外，前述的“偏离”指的是当第一基线值dc1偏离第一基线初始值的一定比例后，如+/-10％，即判断为偏离。第一振幅值pa1、第二生理信号p2及第二振幅值pa2的偏离判断亦同。可能发生“偏离”的情况例如是，生理信息检测装置与与生物体10或生物体10的肢体之间发生错位。
在步骤s180中，处理器110控制指示器150或显示器160发出警告讯息。生物体10响应警告讯息，可重新调整或重新穿戴生理信息检测装置100。待生物体10重新调整或重戴生理信息检测装置100后，生理信号检测方法可回到步骤s120。
请参照图4，其绘示依照本公开另一实施例的生理信息检测方法的流程图。图4的步骤s210可接续在图1a的步骤s130与步骤s140之间，或并入图1a的步骤s150中执行。
在步骤s210中，处理器110设定n的初始值为1。
在步骤s220中，处理器110判断依据图3f的脉冲间距p41，判断脉搏值是否介于40bpm(beatsperminute)与240bpm之间；若是，表示生物体10是在一稳定状态中；若否，表示生物体10可能处在一不稳定状态(如运动后)，此时所量得的生理信息对生物体10来说参考意义较低，因此可忽略不计，即该心跳脉冲的信号可跳过不计。此外，前述的“脉搏值”例如是图3f的脉冲间距p41换算为每分钟的脉动次数。
在步骤s230中，如图5所示，其绘示依照本公开一实施例的生理讯息值字段的示意图。处理器110将当前脉搏值记录在第n个脉搏值字段(生理信息字段的一种)，如脉搏值字段a11～a16，其中脉搏值字段a11、a12、a13、a14、a15及a16分别为第1个(n＝1)字段、第2个(n＝2)字段、第3个(n＝3)字段、第4个(n＝4)字段、第5个(n＝5)字段及第6个(n＝6)字段。脉搏值字段a1以六个为例说明，然也可少于六个或多于六个。此外，脉搏值字段a1为存储器的一地址阵列，其中存储器可整合于处理器110中，或独立于处理器110外但与处理器110电性连接。
在步骤s240中，处理器110依据第一生理信号p1的心跳脉冲的第一基线值dc1及第一振幅值pa1以及第二生理信号p2的心跳脉冲的第二基线值dc2及第二振幅值pa2，计算当前生理讯息值，如血氧量。
在步骤s250中，处理器110将当前生理讯息值记录在第n个生理讯息值字段(生理信息字段的一种)，如生理讯息值字段a21～a26，其中生理讯息值字段a21、a22、a23、a24、a25及a26分别为第1个(n＝1)字段、第2个(n＝2)字段、第3个(n＝3)字段、第4个(n＝4)字段、第5个(n＝5)字段及第6个(n＝6)字段，如图5的实施例所示。生理讯息值字段a2以六个为例说明，然也可少于六个或多于六个。生理讯息值字段a2为处理器110中的存储器的一地址阵列或另一存储器的地址阵列。
在步骤s260中，处理器110判断n是否等于m，其中m例如是脉搏值字段a1的数量及生理讯息值字段a2的数量，如六个。若n等于m，表示脉搏值字段a1及生理讯息值字段a2被填满，进入步骤s270，处理器110计算存储在m个生理讯息值字段a2内的m个生理讯息值的生理讯息中位数(生理信息信赖值的一种)及存储在m个脉搏值字段a1内的m个脉搏值的脉搏中位数(生理信息信赖值的一种)；若n不等于m，表示字段尚未被填满，处理器110回到步骤s220，继续计算下一个心跳脉冲的脉搏值及生理讯息值，并分别存储在下一个(n＝n+1)脉搏值字段a1及下一个(n＝n+1)生理讯息值字段a2，直到n等于m。在另一实施例中，生理信息信赖值也可例如是此些生理信息字段内的数个生理信息的众数(mode)或此些生理信息字段内的数个生理信息中最接近此些生理信息的标准差(standarddeviation)的一个等，但本公开实施例并不以此为限。
请再参见图5的实施例，m个脉搏值字段a1的m个脉搏值依序是60、62、61、59、60及59，其脉搏中位数为60。m个生理讯息值字段a2的m个生理讯息值依序是96％、95％、97％、92％、99％及98％，其生理讯息中位数的计算方式类似脉搏中位数，在此不再赘述。
在步骤s280中，处理器110计算m个脉搏值字段a1内的m个脉搏值的脉搏平均值及m个生理讯息值字段a2内的m个生理讯息值的生理讯息平均值。
在步骤s290中，处理器110控制显示器160显示脉搏平均值及生理讯息平均值。在另一实施例中，也可省略本步骤s290。
此外，在其它实施例中，图5的脉搏值字段a11～a16也可填入系统预设值。例如，脉搏值字段a11～a16可填入相同值，如60～80的其中一数值，然也可填入相异值。相似地，图5的生理讯息值字段a21～a26也可填入系统预设值。例如，生理讯息值字段a21～a26可填入相同值，如99％～90％的其中一数值，然也可填入相异值；在此设计下，可省略图4的流程。
请参照图6a及6b，其绘示依照本公开另一实施例的生理信息检测方法的流程示意图。步骤s310可接续在图4的步骤s290之后。
在步骤s310中，处理器110设定n的初始值为1。
然后，处理器110可执行步骤s150，采用例如是前述图3a～3f的流程，计算所接收到的第一生理信号p1的心跳脉冲的第一基线值dc1及第一振幅值pa1以及第二生理信号p2的心跳脉冲的第二基线值dc2及第二振幅值pa2，接着进入步骤s315。
在步骤s315中，处理器110依据脉冲间距p41(绘示于图3f)判断脉搏值是否介于40bpm与240bpm之间；若是，表示生物体10处在一稳定状态，方进行后续生理信息的检测；若否，表示生物体10可能处在一不稳定状态(如运动后)，此时所量得的生理信息对生物体10来说参考意义较低，因此可忽略不计，即该心跳脉冲的信号可跳过不计，流程可回到步骤s150，再进入步骤s315。
在步骤s320中，如图7所示，其绘示图5的脉搏值字段a1的更新示意图。处理器110以当前的脉搏值取代m个脉搏值字段a1的第n个脉搏值字段a1的脉搏值，以将最新的脉搏值依序更新至脉搏值字段a1。如图7所示，以目前的n等于1来说，则第1个脉搏值字段a11的脉搏值由当前脉搏值(以数值80为例说明)取代。
在步骤s325中，处理器110依据第一生理信号p1的心跳脉冲的第一基线值dc1及第一振幅值pa1以及第二生理信号p2的心跳脉冲的第二基线值dc2及第二振幅值pa2，计算当前生理讯息值，如血氧量。
在步骤s330中，处理器110以当前的生理讯息值取代m个生理讯息值字段a2的第n个生理讯息值字段a2的生理讯息值，以将最新的生理讯息值依序更新至生理讯息值字段a2。生理讯息值字段a2的更新方式类似图7的脉搏值字段a1的更新方式，因此图7未绘示。
在步骤s335中，处理器110判断当前脉搏值(即第n个脉搏值字段a1的脉搏值)是否为异常脉搏值。若是，则进入步骤s340，剔除异常的脉搏值，改以图4的步骤s270所计算的脉搏信赖值取代此异常脉搏值。例如，如图8所示，其绘示图7的异常脉搏值的剔除示意图。以目前的n等于1来说，以脉搏信赖值(如数值60)取代第1个脉搏值字段a11的脉搏值。若当前脉搏值非异常脉搏值，则进入步骤s345，处理器110计算m个脉搏值字段a1的数个脉搏值的脉搏平均值。此外，处理器110重新计算更新后的m个脉搏值字段a1的m个脉搏值的脉搏信赖值(如图8的m个脉搏值)，并以新的脉搏信赖值取代原先的脉搏信赖值。本文的“异常”例如是相对于一预设范围所定义出，不一定是绝对的情况，然也可为绝对情况。本文“异常”也可视为“失真”。
接着，在步骤s350中，处理器110判断当前生理讯息值(即第n个生理讯息值字段a2的生理讯息值)是否为异常生理讯息值。若是，则进入步骤s355，用图4的步骤s270所计算的生理讯息信赖值取代此异常生理讯息值。异常生理讯息值的剔除方式类似图8的脉搏值字段a1的剔除方式，因此图8未绘示。若当前生理讯息值非异常生理讯息值，则进入步骤s360，处理器110计算m个生理讯息值字段a2的数个生理讯息值的生理讯息平均值。此外，处理器110重新计算更新后的m个生理讯息值字段a2的m个生理讯息值的生理讯息信赖值(如图8的m个生理讯息值)，并以新的生理讯息信赖值取代原先的生理讯息信赖值。
接着，在步骤s365中，处理器110控制显示器160显示生理讯息平均值及脉搏平均值。由于已经剔除异常脉搏值及异常生理讯息值，因此显示器160所显示的脉搏平均值及生理讯息平均值必为具有意义(非失真或非异常)的数值。
在步骤s365后，进入步骤s170。步骤s170已在前说明过，在此不再赘述。然后，在步骤s370中，处理器110判断n是否等于m。若n等于m，表示数值更新已到最后一个字段(第m个字段)，进入步骤s375，处理器110重设n的值为1，然后进入步骤s315；若n不等于m，表示数值更新尚未到最后一个字段(第m个字段)，进入步骤s380，处理器110累加n的值，然后进入步骤s315，继续对第一生理信号p1及第二生理信号p2的下一个(n＝n+1)心跳脉冲进行计算。综上可知，本公开实施例的生理信息检测装置以有固定数量的生理信息字段(存储器地址)去存放最新的数个生理信息，因此，即使生理信息一直不断地持续产生，仍不会占用过多的存储器空间。
综上所述，虽然本公开已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。本公开所属技术领域的技术人员在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本公开的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。