光学生理信号测量装置以及信号处理方法

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光学生理信号测量装置以及信号处理方法
【技术领域】
[0001]本揭露涉及一种测量装置以及信号处理方法,且特别涉及一种用于测量光学生理信号的光学生理信号测量装置以及相关的信号处理方法。
【背景技术】
[0002]能够正确地评估病患动脉中氧合(oxygenat1n)程度对于了解有缺氧或呼吸功能障碍的病人的状况是非常重要的。光学生理信号测量装置中的血氧浓度测量装置是用来测量人体动脉血液中带氧血红素的饱和浓度。1970年代在急诊加护单位中,开始以抽取病患的动脉血液来进行动脉血液气体分析,以得到血液中的氧分压及二氧化碳分压来评估病患的氧气传输及供给状况。由于抽取动脉血液是侵入式的测量方式,且在需要连续监测病人的状况下,需要重复地抽血,不仅造成病人的痛苦,亦增加了检查的时间及成本。
[0003]非侵入式血氧浓度测量装置不同于抽血采样分析的测量方式,而是利用光脉冲式调制技术,藉由双波长光源,照射人体血管密集处,藉由带氧血红素及去氧血红素在吸收光谱上的差异,形成两个穿透光强度不同的波长,同时根据血氧浓度的计算理论以求得光学生理信号。
[0004]血氧浓度测量装置的发展最早可回溯至1940年代,而至1980年代,结合传统的光学血氧计和体积描记术(PIethymography)获得非侵入式光学血氧浓度理论模型,且成功地运用手指探头设计穿透式的光脉冲血氧浓度测量装置。
[0005]光学原理应用在人体及生理信号的测量可达到非侵入式测量的目的,由于非侵入式测量不仅可以降低受试者测量时的痛苦,而且利用光学测量的方式,可以避免直接以电信号接触人体,提高测量的安全性。此外,光学测量可以避免测量信号受到人体的体电位及外界电信号的干扰,提高测量的准确性。一般非侵入式光学测量其测量部位为手指,若测量过程中移动手指或身体,将造成光学测量信号飘移,假如晃动程度过大,甚至会造成剧烈变动的动作干扰(mot1n artifact)。
[0006]再者,目前已有利用耳垂测量光学生理信号的产品,但常见应用于活动力不大的婴儿或是需要持续卧床且没有甚么大动作的病患,并不适合应用在活动中的成人使用。

【发明内容】

[0007]本揭露提供一种可在个体移动中,测量待测物的光学生理信号的光学生理信号测量装置。
[0008]本揭露提供一种可降低待测物因为移动而产生的干扰的信号处理方法。
[0009]本揭露的光学生理信号测量装置包括载具、至少两组感测单元以及信号处理单元。感测单元设置于载具上,且第一感测单元与第二感测单元之间呈空间几何关系,例如各个感测单元之间分别具有特定夹角,其中每一感测单元包括光源以及光接收器,且光源具有至少红外光以及红光两种波长。信号处理单元设置于载具内,包括加速度感测单元,且信号处理单元并与感测单元进行电性连接,用于将感测单元测得的信号调解成红外光信号及红光信号,当个体移动造成动作干扰时,各个红外光信号包含静态测量的红外光信号以及动作干扰信号,各个红光信号包含静态测量的红光信号以及动作干扰信号,且来自同一感测单元的红外光信号及红光信号具有相似的动作干扰信号,依各个感测单元的空间几何对应关系,使来自不同的感测单元的动作干扰信号,彼此间呈线性或接近线性关系,此外,为减少动作干扰误判,可根据加速度感测单元的感测结果决定是否对动作干扰信号进行处理。
[0010]本揭露的信号处理方法包括使用光学生理信号测量装置对待测物进行测量;将光学生理信号测量装置的各个感测单元所各自得到的信号进行处理;信号处理单元判断待测物的晃动是否超过预定值;若晃动超过预定值时,各个感测单元所得到的各个红外光信号及各个红光信号,依各个感测单元的对应空间几何关系,将各个红外光信号及各个红光信号进行相对应调整,以降低动作干扰,并获得待测物的光学生理信号。
[0011]基于上述,本揭露的光学生理信号测量装置中使用至少两组以上的感测单元,且至少两组感测单元之间呈空间几何关系,同时搭配加速度感测单元,因此藉由使用此光学生理信号测量装置的测量方法,可经由所测量出来的信号互相呈相对应的关系解析出因为晃动而产生的动作干扰信号并且降低动作干扰信号,以获得更为精确的光学生理信号。
[0012]为让本揭露的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0013]图1A及图1B为光学生理信号测量装置不同视角的示意图。
[0014]图2为光学生理信号测量装置应用的示意图。
[0015]图3为使用光学生理信号测量装置对待测物进行测量的示意图。
[0016]图4为两个传感器的检测方向与晃动方向的示意图。
[0017]图5为使用此光学生理信号测量装置进行信号处理方法的流程步骤。
[0018]图6为使用者以下巴为旋转中心,固定下巴而以脸的长度为半径头部做沿着圆周左右晃动的示意图。
[0019]图7为于X、Y、Z方向上加速度感测单元检测出加速度与时间的关系图。
[0020]图8为从不同感测单元得到经处理后的两组红外光信号及红光信号与时间的关系图。
[0021]图9为将从两组感测单元所获得的信号处理并且整合之后解析出来的光学生理信号与时间的关系图。
[0022]图10为降低动作干扰后的红外光信号以及红光信号与时间的关系图。
[0023]图11为另一实施方式中,待测物以其脖子为旋转轴,而头部左右晃动的示意图。
[0024]图12为于X、Y、Z方向上加速度感测单元检测出加速度与时间的关系图。
[0025]图13为从不同传感器所得到的经处理后两组红外光信号及红光信号与时间的关系图。
[0026]图14为将从两组感测单元所获得的信号处理并且整合之后解析出来的光学生理信号与时间的关系图。
[0027]图15为降低动作干扰后的红外光信号以及红光信号与时间的关系图。
[0028]【符号说明】
[0029]100:光学生理信号测量装置
[0030]110:载具
[0031]112:锥部分
[0032]112a:水平面
[0033]112b:斜面
[0034]114:柱体部分
[0035]120:感测单元/第一感测单元
[0036]130:感测单元/第二感测单元
[0037]122、132:光源
[0038]124、134:光接收器
[0039]140:信号处理单元
[0040]142:天线
[0041]144:电路板
[0042]146:加速度感测单元
[0043]148:电池
[0044]150:耳挂
[0045]160:弹性突起
[0046]200:头戴式耳罩
[0047]210:耳罩
[0048]S:待测物
[0049]Setl、Set2、Set3、Set4:信号组
[0050]IRl、IR2、N_IR*、IR*:红外光信号
[0051]Redl、Red2N_Red*、Red*:红光信号
【具体实施方式】
[0052]下面将参照附图以更全面地叙述本揭露的各实施例。本揭露的各实施例也可表现为许多不同的形态,而不应理解为局限于本文所列举的实施例。确切地讲,提供这些实施例是为了使揭露的内容更透彻更完整,且将各实施例的概念全面传达给本领域技术人员。在这些附图中,为清楚起见,各层或各区域的厚度被放大。
[0053]为了便于叙述,本文会使用与空间有关的术语(如“在……下方”、“在……下面”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等等)来叙述如图所示的一个元件或结构特征相对于其他元件或结构特征的关系。对于正在使用或正在操作的装置或设备而言,与空间有关的术语除了包含如图所示的方位外,也包含不同的方位。举例而言,若将图式中的装置或设备翻转,则原本位于其他元件或结构特征“下面”或“下方”的元件将变成位于其他元件或结构特征的“上方”。因此,作为示范的术语“下方”可包含上方和下方这两种方位,取决于基准点。设备也可采用其他方式定位(旋转90度或其他方位),且按相同方式来理解本文所用的与空间有关的解说词。
再多了解一些
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