穿戴式电子装置与心跳频率量测方法与流程

本发明涉及一种电子装置与量测方法，尤其涉及一种穿戴式电子装置与心跳频率量测方法。

背景技术：

近年来随着科技蓬勃发展，电子装置的体积越来越小，但功能却越来越多元而丰富。为了符合市场趋势与消费者的期待，穿戴式电子装置(wearable electronic device)，例如智能型手表(smart watch)等，逐渐受到人们的瞩目。

另一方面，随着人们对于自身健康的重视程度的增加，穿戴式电子装置的生理信号检测能力也不断提升。过去，心跳频率是仰赖人体脉搏对于反射光的强度所造成的变化而获取。然而，当受测者处于运动状态时，反射光的强度变化将会受运动状态所产生的伪影干扰。为了消除运动状态所产生的伪影干扰，目前的穿戴式电子装置内会配置加速度计与陀螺仪而获取运动状态，并通过信号处理获得真正的心跳频率。但是，这种设计会使得穿戴式电子装置的整体成本上升，且反射光的强度与加速度是不同种类的原始数据，信号处理的难度较高。

技术实现要素：

本发明提供一种穿戴式电子装置包括装置本体以及穿戴元件。装置本体具有处理器、主光源、副光源与光传感器。人体血液对于所述主光源提供的主光线的吸收率是人体血液对于所述副光源提供的副光线的吸收率的二倍以上。所述光传感器用以量测人体所反射的所述主光线与所述副光线的强度。所述处理器以所述光传感器所接收的所述副光线的强度对所述光传感器所接收的所述主光线的强度进行误差校正而获得心跳频率。所述穿戴元件连接所述装置本体。

本发明提供一种心跳频率量测方法包括下列步骤：以主光线与副光线照 射人体，其中人体血液对于所述主光线的吸收率是人体血液对于所述副光线的吸收率的二倍以上，以所述副光线的反射光的强度对所述主光线的反射光的强度进行误差校正而获得心跳频率。

基于上述，在本发明的穿戴式电子装置与心跳频率量测方法中，通过比较主光线的反射光的强度变化与副光线的反射光的强度变化，可以获得准确的心跳频率。

为让本发明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

图1是本发明一实施例的穿戴式电子装置穿戴于受测者的手腕上的示意图；

图2为人体血液对各种波长的光线的吸收率的关系图。

具体实施方式

本发明的部分实施例接下来将会配合附图来详细描述，以下的描述所引用的元件符号，当不同附图出现相同的元件符号将视为相同或相似的元件。这些实施例只是本发明的一部分，并未揭示所有本发明的可实施方式。更确切的说，这些实施例只是本发明的专利申请范围中的装置的范例。

图1是本发明一实施例的穿戴式电子装置穿戴于受测者的手腕上的示意图，但此仅是为了方便说明，并不用以限制本发明。请参照图1，本实施例的穿戴式电子装置100包括装置本体110以及穿戴元件120。装置本体110具有处理器112、主光源114、副光源116与光传感器118。穿戴元件120连接装置本体110，以将装置本体110固定于受测者身上。本实施例的穿戴式电子装置100是以手表为例，故装置本体110即手表本体，而穿戴元件120则为表带，但本发明不局限于此。处理器112电性连接光传感器118。人体血液52对于主光源114提供的主光线L14的吸收率是人体血液52对于副光源116提供的副光线L16的吸收率的二倍以上。光传感器118用以量测人体50所反射的主光线L14与副光线L16的强度。处理器118以光传感器116所接收的副光线L16的强度对光传感器116所接收的主光线L14的强度进行误 差校正而获得心跳频率。

从上述可知，人体血液52对于主光源114提供的主光线L14的吸收率较高，因此主光线L14被人体血液52反射后的主反射光R14的强度与人体血液52的体积变化会有很强的关联性。另一方面，人体血液52对于副光源116提供的副光线L16的吸收率则较低，因此副光线L16被人体血液52反射后的副反射光R16的强度与人体血液52的体积变化的关联性极低。由于主光线L14被反射后的主反射光R14以及副光线L16被反射后的副反射光R16都会反应受测者的运动状态，故只要参考副反射光R16即可将主反射光R14所搭载的运动伪影消除，最终获得正确的人体血液52的体积变化频率。在以副反射光R16对主反射光R14进行校正时，由于两者皆为光信号，因此校正难度较低。本发明一实施例的心跳频率量测方法即是，先以主光线L14与副光线L16照射人体50，再以副光线L16的副反射光R16的强度对主光线L14的正反射光R16的强度进行误差校正而获得心跳频率，但本发明的心跳频率量测方法不限于需使用穿戴式电子装置100执行。

由于穿戴式电子装置100内仅配置单一光传感器118，因此可降低穿戴式电子装置100的成本。另一方面，主光线L14的正反射光R16与副光线L16的副反射光R16也就都由同一光传感器118量测。当光传感器118仅能记录光线强度而无法记录光的波长时，主光源114与副光源116可轮流提供主光线L14与副光线L16。如此一来，就可以用光传感器118接收到光线的时间来做切割，以分别记录主光线L14的正反射光R16与副光线L16的副反射光R16的强度变化。另外，穿戴式电子装置100也可根据受测者的肤色不同而调整主光线L14与副光线L16的强弱，以获得最佳的量测效果。

图2为人体血液对各种波长的光线的吸收率的关系图。请参照图1与图2，本实施例中，主光线L14的波长为700nm以下，例如是波长为535nm的绿光，副光线L16的波长为600nm以上，例如是波长为940nm的红外光，但本发明不限于此。从图2中可看到，人体血液中的含氧血红蛋白以及非含氧血红蛋白对于波长为700nm以下的主光线L14的吸收率都高于1/mm，而人体血液中的含氧血红蛋白以及非含氧血红蛋白对于波长为600nm以上的副光线L16的吸收率都低于1/mm。换言之，人体血液对于波长为700nm以下的主光线L14的吸收率是人体血液对于波长为600nm以上的副光线L16 的吸收率的二倍以上。因此，主光线L14被人体血液52反射后的主反射光R14的强度与人体血液52的体积变化会有很强的关联性，而副光线L16被人体血液52反射后的副反射光R16的强度与人体血液52的体积变化的关联性极低，两者有明显落差。所以，可利用光传感器116所接收的副光线L16的强度对光传感器116所接收的主光线L14的强度进行误差校正而获得心跳频率。

在本发明一实施例的心跳频率量测方法中，进行误差校正而获得心跳频率的方法包括下列步骤，但本发明不限于此。首先，将光传感器116所接收的主光线L14的主反射光R14的强度变化转换为主频域曲线，并将光传感器116所接收的副光线L16的副反射光R16的强度变化转换为副频域曲线。接着，找出主频域曲线的多个主峰值，例如是1.12hz、1.69hz、1.98hz、2.34hz、2.56hz。并且，找出副频域曲线的多个副峰值，例如是1.12hz、1.98hz、2.34hz、2.56hz。在这些主峰值中，未与副峰值重叠的一个主峰值1.69hz即为目标主峰值。对目标主峰值进行换算，1.69×60＝101.4bpm，可得出受测者的心跳频率为每分钟101.4次。或者，若主光线L14的主反射光R14的主频域曲线中的主峰值中能量最强者为所接收的副光线L16的副反射光R16的副频域曲线中的副峰值中能量最强者的五倍以上，并且主峰值中能量最强者的能量为主峰值中能量次强者的能量的7倍以上，则主峰值中能量最强者的峰值就是目标主峰值。

综上所述，在本发明的穿戴式电子装置与心跳频率量测方法中，因为人体血液对于所述主光线的吸收率是人体血液对于所述副光线的吸收率的二倍以上，所以副光线的反射光的强度变化可作为校正参考值。只要参考副反射光即可将主反射光所搭载的运动伪影消除，最终获得准确的心跳频率。本发明的穿戴式电子装置可以较低的成本与较容易的校正方式达成准确的心跳频率测量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。