可补偿动作误差以量测心跳信息的可携式装置、心跳信息量测方法及其量测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种心跳信息量测，特别是一种可补偿动作误差以量测心跳信息的可携式装置、量测方法及其量测系统。
【背景技术】
[0002]将光打入皮肤组织且经由反射光的强度变化来侦测血管的收缩与扩张，已被证实为测量心跳的可行方法；一般而言，一用于测量心跳的光学装置包含数个已定波长范围内发射的发光二极管，以及一或数个光电二极管的光感受器，当发光二极管照射一部分有机组织，例如皮肤时，光线在有机组织内散射/反射并且部分被吸收，而光感受器则用以侦测此散射/反射光，随着血流脉搏的变化会导致散射/反射光的强度产生变化，其变化的频率大抵对应于心跳脉搏的频率，因此经由侦测散射光强度的信号且经处理运算后，即可擷取心跳f目息。
[0003]又，目前为了增加心跳量测的便利性，将上述的光学装置以手手表或手环的形式配置于人体身上，以便随身及随时量测。但此种以量测光的强度变化来测量心跳的方法容易受到配戴者所处环境的周遭明暗及配戴者的动作而影响到测量的准确性及稳定性。目前对周遭明暗的影响可经由滤光片及加大遮蔽(即加大手表表面的面积)来获得改善；而动作的干扰主要分为移位与压迫两种，移位的干扰可调整表带为稍紧的配戴来克服，而压迫的干扰则由于也会压缩到血管，因此对于信号的影响远大于其他干扰。
[0004]对于动作的干扰的克服，传统常使用加速度感测器(G-sensor)来辅助进行信号的修正。但由于手表在手上的配戴并无固定的位置，尤其较小幅度的手腕扭动(非移动)并不足以引起加速度感测器作动，但此扭动却已经足以让光学量测信号产生误差。因此加速度感测器的增设并非一个克服动作干扰可行方式。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明目的的一为提出一种可补偿传统光学式心跳量测器(系统)因动作引起的测量误差的心跳信息量测方法、量测系统、及应用此系统/方法的可携式装置，其中经由一压电装置侦测可携式装置本体与使用者的有机组织间的压力变化，以作为一种光电信号的补偿信号，将可改善使用者于动作间对心跳信息量测所造成的困扰，进而在利用光学装置进行心跳信息的量测时，具有准确性高及稳定性佳的优点。
[0006]为了达到上述目的，本发明一实施例的可补偿动作误差以量测心跳信息的可携式装置包含一可携式装置本体以及一心跳信息量测系统，心跳信息量测系统包含:一光学装置，设置于可携式装置本体上，当可携式装置本体被一使用者配戴时，光学装置是接触使用者的有机组织，以感测有机组织的生理信号且产生对应生理信号的一光电信号；一压电装置，设置于可携式装置本体上，当可携式装置本体被使用者配戴时，压电装置是侦测可携式装置本体因使用者动作而对有机组织所施加的一压力变化，并产生对应压力变化的一压电信号；以及一中央处理单元，电性连接光学装置及压电装置，以依据压电信号对光电信号进行补偿运算，以得到一修正后光电信号，并将该修正后光电信号转换为一心跳信息。
[0007]本发明一实施例的可补偿动作误差的心跳信息的量测方法，其是应用于一可携式装置，可补偿动作误差的心跳信息的量测方法包含:以一光学装置接触一使用者的有机组织，以感测有机组织的生理信号且产生对应生理信号的一光学信号，并将光学信号转换为一第一数字信号；以一压电装置侦测可携式装置因使用者动作而对有机组织所施加的一压力变化且产生对应压力变化的一压电信号，并将压电信号转换为一第二数字信号；依据第二数字信号，对第一数字信号进行一补偿运算步骤，以得到一修正后光电信号；以及对修正后光电信号进行运算，以获得一心跳信息。
[0008]本发明一实施例的可补偿动作误差的心跳信息量测系统，其是应用于一可携式装置，可补偿动作误差的心跳信息量测系统包含:一光学装置，用以接触一使用者的有机组织，以感测有机组织的生理信号且产生对应生理信号的一光电信号；一压电装置，用以侦测可携式装置因使用者动作而对有机组织所施加的一压力变化，并产生对应压力变化的一压电信号；以及一中央处理单元，电性连接光学装置及压电装置，以依据压电信号，对光电信号进行补偿运算，以得到一修正后光电信号，并将修正后光电信号转换为一心跳信息。
【附图说明】
[0009]图1所示为本发明一实施例可补偿动作误差以量测心跳信息的可携式装置的方块意图。
[0010]图2所示为本发明一实施例的腕表型态的可携式装置示意图。
[0011]图3所示为本发明一实施例的压电片元件与光学装置配置示意图。
[0012]图4a及图4b所示一实施例的压电片元件与光学装置的迭设示意图。
[0013]图5所示为本发明一实施例可补偿动作误差的心跳信息的量测方法的方块示意图。
[0014]图6所示为本发明一实施例可补偿动作误差的心跳信息量测系统的方块示意图。
[0015]符号说明
[0016]10 可携式装置
[0017]12 可携式装置本体
[0018]14 心跳信息量测系统
[0019]18 光学装置
[0020]20 压电装置
[0021]22 中央处理单元
[0022]24 腕表
[0023]26 底表面
[0024]28 光源元件
[0025]30 光感受器
[0026]32 压电片元件
[0027]34 储存单元
【具体实施方式】
[0028]图1所示为本发明一实施例可补偿动作误差以量测心跳信息的可携式装置的方块示意图，如图1所示，可补偿动作误差以量测心跳信息的可携式装置10包含一可携式装置本体12以及一心跳信息量测系统14，其中心跳信息量测系统14包含一光学装置18、一压电装置20及一中央处理单元22，光学装置18是设置于可携式装置本体12上，以便当可携式装置本体12被一使用者配戴时，光学装置18可接触使用者的有机组织，以感测有机组织的生理信号且产生对应生理信号的一光电信号；又压电装置20亦设置于可携式装置本体12上，当可携式装置本体12被使用者配戴时，压电装置20可侦测可携式装置本体12因使用者动作而对有机组织所施加的一压力变化，并产生对应压力变化的一压电信号；中央处理单元22则电性连接光学装置18及压电装置20，以依据压电信号对光电信号进行补偿运算，以得到一修正后光电信号，并将该修正后光电信号转换为一心跳信息。
[0029]于一实施例中，可携式装置本体为采用腕表的类似形式，请同时参阅图2所示为本发明一实施例的腕表型态的可携式装置示意图，如图2所示，腕表24外壳具有一底表面26，光学装置18包含一光源元件28及与光源元件28配合的光感受器30，于一实施例中，光源兀件28设置且显露于底表面26之中央区域,而光感受器30设置于光源兀件28周围，其中光源兀件28可为一发光二极管,而光感受器30可为一光电二极管；压电装置20包含至少一压电片元件，于一实施例中，压电装置20 (示于图1)包含二压电片元件32设置于腕表24的底表面26且分别位于光源兀件28的二侧；又中央处理单兀22是设置于腕表24内部，于一实施例中，中央处理单兀22是可与一般控制腕表24作动的控制系统结合,抑或各自存在。
[0030]当腕表24被配戴于使用者的手腕时，腕表24的底表面26与使用者的有机组织，例如皮肤接触，而光源元件28所产生的发射光在有机组织中传播之后，由于受到血液脉搏的变化，使得发射光受到调制，调制后的发射光则被光感受器30接收，并产生对应此调制后的发射光的光电信号，其中光电信号中包含了有机组织中的生理信号，例如心跳的指示；同时，压电片元件32亦会侦测腕表24的底表面26对有机组织所施加的压力，随着使用者的动作，腕表24与有机组织之间的接触压力会产生变化，则压电装置20并产生一对应此压力变化的压电信号至中央处理单元22，以便经由中央处理单元22依据压电信号对光电信号进行补偿运算。
[0031]举例来说，当由于使用者的动作使得腕表24与皮肤之间的压力变大时，血管的收缩除了直接由心脏收缩所造成之外，也间接受到腕表24的压迫，所以在进行使用者的实际心跳信息的解读时，必须减去或补偿腕表24所产生的压力所导致的影响。亦即在本发明中，当可携式装置本体配戴于使用者的手腕时，可携式装置本体与使用者手腕之间会有一压力存在，而使用者的动作，例如走路、跑步或爬山等，会造成此压力的改变，因此为了避免心跳信息的量测结果受到上述动作的影响，需经由压电片元件32侦测因动作而造成的压力变化，并产生压电信号来对光电信号进行补偿，以得到一修正后光电信号，此修正后光电信号经过适当的运算转换后，即可得到使用者即时且准确度高的心跳信息。
[0032]接续上述说明，上述压电片元件32的数量并不限定为二片，亦可为单一压电片元件32设置于光学装置18 —侧，或三片压电片元件32设置于光学装置18周边，又压电片元件32亦可呈环形，如图3所示，环形的压电片元件32环绕于光学装置18。另一方面，环形的压电片元件32与光学装置18之间亦可为上下迭设的关系配置，如图4a所示，光学装置18配置于环形的压电片元件32上方，抑或如图4b所示，环形的压电片元件32设置于光学装置18上方，此种环形的压电片元件32与光学装置18之间上下迭设的设计兼顾有防水的需求，而具有实用性高的优点。