TWI623299B - Measurement and evaluation system for sleep abnormal operation and method thereof - Google Patents

Abstract

本發明係一種睡眠異常作動之量測評估系統及其方法，其係以複數個加速規單元及一處理單元獲得複數個肢體頻域特徵值、複數個肢體時域特徵值、複數個軀幹頻域特徵值及複數個軀幹時域特徵值，並計算以獲得該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值，藉以解決無法記錄肢體發生作動狀態期間之時域、頻域特徵的問題。

Description

睡眠異常作動之量測評估系統及其方法

本發明係有關睡眠異常作動之量測評估系統及其方法，尤指一種透過複數個加速規貼附於複數個肢體量測區域及複數個軀幹量測區域，藉以評估睡眠異常作動之方法。

按，行政院主計處指出，約有24%的國人有睡眠困擾的問題，且較前四年有增加之趨勢，經神經精神科醫師解釋，睡眠係身體內部需要的反映，感官活動及身體的物理運動在睡眠時會停止，但若給予合適刺激便可使其醒來，然，欠缺適量的睡眠，將有可能導致後遺症，如：白天嗜睡、情緒不穩定、憂鬱、壓力、焦慮、免疫力降低、判斷力減退、失去邏輯思考力及工作效率下降等，一段時間內或長時間內呈現欠缺睡眠之狀態稱為睡眠障礙，睡眠障礙將往往顯示睡眠環境品質不佳，其中，睡眠環境品質乃睡眠過程中的狀態，包含外在環境及身體內在的一種反映狀態。

依據美國睡眠醫學學會於2005年12月出版的國際睡眠障礙分類第二版(The International Classification of Sleep Disorders 2nd ed., ICSD-2)，其係將睡眠障礙分類成八大類97種疾病，又，大抵依成因分類為睡眠異常、易睡症及內科或神經科有關的睡眠疾病，其中，睡眠異常之病患係能藉由多頻道生理檢查儀(Polysomnography, PSG)量測出異常之特徵，多頻道生理檢查儀係監測一整夜之睡眠週期中呼吸暫停以及呼吸變淺的次數與型態、缺氧指數與次數、心電圖變化、口鼻腔氣流、胸部腹部之呼吸運動、血液含氧量、打鼾次數等生理狀況，係能作為醫師診斷之依據，然，目前對於易睡症及內科或神經科疾病之病患則無較明確之量測方式，醫師透過以問卷方式或病人口述之特徵作為判斷。

再者，睡眠異常依據特徵分為內因性、外因性及生理時鐘失調三種類型，其中，內因性的部分為自體內因素造成的睡眠障礙問題，如：睡眠呼吸中止症、週期性肢體抽動症及不寧腿症等，外因性的部分為外在因素造成的睡眠障礙問題，生理時鐘失調為日夜作息差異過大而引起的睡眠障礙問題。

現況，因多頻道生理檢查儀多裝載數種之感測模組而使整體設備較往常單一量測評估裝置昂貴，僅能設於各大醫療中心，當睡眠異常之病患前往門診，進行艾普沃斯沃嗜睡量表 (Epworth Sleepiness Scale, ESS)作為初次評估，於醫師評估確認有睡眠異常之特徵後，病患則需要花上數個月的時間來排睡眠檢查室，睡眠檢查室是作為睡眠記錄之場所，病患約進行一至二次之睡眠檢查，睡眠記錄是作為醫師評估之主要依據，具有將各項生理條件定量顯示之用途。然而，利用多頻道生理檢查儀進行監測時，因為未針對手部、腿部及頭部之動作變化進行監測，故無法評估姿態變化及肢體動作變化，而對於週期性肢體抽動症及不寧腿症之診斷較不足，甚至需透過人員觀察或整晚錄影之方式協助記錄，係因週期性肢體抽動症及不寧腿症在動作變化上具有某些特徵，如：週期性肢體抽動症者大拇指及腳背向上彎曲，並伴隨著膝及髖關節彎曲的連續性動作；不寧腿症者於入睡後，腿部係週期性的擺動、晃動及抖動。

然而，於醫師診斷前，尚得透過分析人員針對多頻道生理檢查儀記錄之生理資料進行量化，並轉換為具有指標性之參數，一般睡眠異常採用的參數包含：無呼吸-低呼吸指數(Apnea-hypopnea Index)，指平均一小時無呼吸及低呼吸事件的次數，其得依據各項生理記錄參數綜合評估，通常得將每一小時的數據進行逐步分析，甚至進行同時間的不同組訊號比對，係藉由多組參數以確認其次數，以及，受限於多頻道生理檢查儀記錄功能複雜，而無法將整套系統應用至居家環境，通常僅有部分生理記錄模組，如：心電圖、氣流量計、胸部腹部綁帶及血氧飽和濃度計，然，依此僅能針對呼吸狀態進行記錄，而缺乏肢體之動作變化之記錄，即無法針對身體局部動作進行診斷。

習知睡眠量測裝置之中華民國專利號201143715發明專利，其提供一種睡眠效率分析裝置，包含一動態感測單元，供感測該動態感測單元本身在一段感測時間內之數個時間點的運動狀態，並針對各該時間點分別產生一組加速度訊號及一組姿態訊號，該加速度訊號及該姿態訊號為透過一狀態判斷單元以一狀態判斷法則判斷該動態感測單元在各該時間點時係呈一靜止狀態或一運動狀態，以產生一狀態資訊，更包含一姿勢判斷單元接收該姿態訊號，並根據該姿態訊號判斷該動態感測單元在立體空間中的姿態，以產生一姿勢資訊，並以一品質分析單元接收該狀態資訊及姿勢資訊，並根據該二資訊分析獲得一睡眠品質分析結果，習知睡眠量測裝置為放置於單一部位上，如四肢、頸部或頭部，以擷取姿態資訊做為判讀睡眠時姿勢分佈狀況。然而，單一部位的量測係無法記錄週期性肢體抽動症及不寧腿症之肢體動作的全貌，在於週期性肢體抽動症及不寧腿症的病患係能依據肢體動作好發部位，能協助醫師判斷其症狀的嚴重程度，且，習知睡眠量測裝置僅揭示能透過該動態感測單元得知仰臥、俯臥、左向側臥或右向側臥等簡單姿態，並依據簡單姿態進行判定，如是姿態轉換的次數，實質上卻無法得知單一肢體發生的動作，或進一步得知於動作狀態間所發生的時域、頻域特徵，而無法給予病情診斷上實質的幫助。

據上所述，習知多頻道生理檢查儀，雖然能記錄多項生理參數，且能協助判斷準確之特徵，但是在人力派遣及系統資源消耗等，卻也造成多頻道生理檢查儀價格較高，同時，讓病人花費的等待時間遠大於接受診斷時間，這不僅大幅降低了診斷效率，亦不適合應用於週期性肢體抽動症及不寧腿症的睡眠障礙病人，另外，雖然習知睡眠量測裝置已有提供姿態轉換辨識及進行睡眠品質評估，然而，對於週期性肢體抽動症及不寧腿症的睡眠障礙病人仍嫌不足，在於習知睡眠量測裝置僅能判定姿態變換而無從得知單一肢體發生的動作或於動作狀態間所發生的時域、頻域特徵，而無法協助醫師診斷。因此，如何能提供一種用於睡眠異常作動之量測評估裝置，已成為從事該項行業之相關人士所研究的重要課題。

本發明之一目的，在於提供一種睡眠異常作動之量測評估系統及其方法，藉由量測肢體及軀幹之作動，記錄肢體及軀幹之時域、頻域特徵。

本發明之另一目的，在於提供一種睡眠異常作動之量測評估系統及其方法，其量測複數個肢體部位所獲得之肢體時域及頻域特徵值，經運算後可得知人體於睡眠時之手部動作或腳部動作。

本發明之再一目的，在於提供一種睡眠異常作動之量測評估系統及其方法，其量測複數個軀幹部位所獲得之軀幹時域及頻域特徵值，經運算後可得知人體於睡眠時之心跳頻率、呼吸頻率、起身次數或翻身次數。

本發明之又一目的，在於提供一種睡眠異常作動之量測評估系統及其方法，藉由量測各個肢體及軀幹之作動，記錄各肢體之時域、頻域特徵差值，並評估各個肢體間作動之和諧度。

為達到前述之目的，本發明係揭示一種睡眠異常作動之量測評估系統，其係包含複數加速規單元，其設置於一人體之複數肢體量測區域及複數軀幹量測區域，用以量測並獲得複數肢體感測訊號及複數軀幹感測訊號；以及一處理單元，分別擷取該些肢體感測訊號及該些軀幹感測訊號，產生複數個肢體頻域特徵值、複數個肢體時域特徵值、複數個軀幹頻域特徵值及複數個軀幹時域特徵值，計算該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值；其中該處理單元係於該人體處睡眠狀態前或中，記錄該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體量測區域係位於右手手腕及左腿小腿肌。

本發明之一實施例，其亦揭露該些軀幹量測區域係位於肚臍及橫隔膜之間以及胸骨板上。

本發明之一實施例，其亦揭露該系統更包含一儲存單元，儲存該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值，並記錄該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體頻域特徵值及該些軀幹頻域特徵值包含一第一主頻率、一第二主頻率、一第一能量強度及一第二能量強度，該第一主頻率減去該第二主頻率，產生一主頻率差值；該第一能量強度減去該第二能量強度，產生一能量強度差值，記錄該主頻率差值及該能量強度差值，以用於評估二肢體之和諧度。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體頻域特徵值及該些肢體時域特徵值，經演算後可獲得該人體於睡眠時之手部動作或腳部動作。該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值，經演算可獲得該人體於睡眠時之心跳頻率、呼吸頻率、起身次數或翻身次數。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體時域特徵值及該些軀幹時域特徵值包含一第一時間、一第二時間、一第一振幅強度及一第二振幅強度，該第一時間減去該第二時間，產生一時間差值；該第一振幅強度減去該第二振幅強度，產生一振幅強度差值，記錄該時間差值及該振幅強度差值，以用於評估二肢體之和諧度。

本發明之一實施例，其亦揭露該系統更包含一參考單元，其設置於該人體之一胸部或一背部量測區域，並可量測以獲得一參考訊號，該處理單元接收該參考訊號並產生一時域參考值，其係對應該人體之一姿態，且該時域參考值為因應該人體於姿態變換時，而產生複數方向加速度值，該儲存單元係記錄該些方向加速度值，以用於評估二肢體之和諧度。

而利用上述之系統所執行之睡眠異常作動之量測評估方法，則係包含步驟：感測複數個肢體量測區域及複數個軀幹量測區域之振動或運動變化，並產生複數肢體感測訊號及複數軀幹感測訊號；連續擷取該些肢體感測訊號及該些軀幹感測訊號，分別獲得複數個肢體頻域特徵值、複數個肢體時域特徵值、複數個軀幹頻域特徵值及複數個軀幹時域特徵值；連續運算該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值；以及比對不同時間點之該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值，產生至少一自我評估值。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體量測區域係位於右手手腕及左腿小腿肌。

本發明之一實施例，其亦揭露該些軀幹量測區域係位於肚臍及橫隔膜之間以及胸骨板上。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體感測訊號及該些軀幹感測訊號係以複數個加速規感測所獲得。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體頻域特徵值及該些肢體時域特徵值，經演算後可獲得該人體於睡眠時之手部動作或腳部動作。

本發明之一實施例，其亦揭露該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值，經演算後可獲得該人體於睡眠時之心跳頻率、呼吸頻率、起身次數或翻身次數。

本發明之一實施例，其亦揭露於經比對後產生該自我評估值之步驟後，係進一步比對該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值與儲存於一資料庫單元之一正常族群之複數個肢體、軀幹頻域特徵差值及複數個肢體、軀幹時域特徵差值、一異常族群之複數個肢體、軀幹頻域特徵差值及複數個肢體、軀幹時域特徵差值或一個體之肢體、軀幹複數個頻域特徵差值及複數個肢體、軀幹時域特徵差值，產生至少一異常評估值，並依此判定睡眠異常。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體頻域特徵值及該些軀幹頻域特徵值包含一特徵頻率、一能量強度、一頻寬、一平均頻率與一頻率分布。

本發明之一實施例，其亦揭露該些肢體時域特徵值及該些軀幹時域特徵值包含一時間與一振幅強度。

本發明之一實施例，其亦揭露該正常族群之該些肢體、軀幹頻域特徵差值及該些肢體、軀幹時域特徵差值係於靜止狀態且無肢體作動下感測並記錄於該資料庫單元。

本發明之一實施例，其亦揭露該異常族群之該些肢體、軀幹頻域特徵差值及該些肢體、軀幹時域特徵差值，係感測患有睡眠異常疾病之患者所獲得。

為使　對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

本發明係針對習知多頻道生理檢查儀，雖然能記錄多項生理參數，且能協助判斷準確之特徵，但是在人力派遣及系統資源消耗等，卻也造成多頻道生理檢查儀價格較高，同時，讓病人花費的等待時間遠大於接受診斷時間，這不僅大幅降低了診斷效率，亦不適合應用於週期性肢體抽動症及不寧腿症的睡眠障礙病人。因此，如何能提供一種具診斷效率之檢查儀，在於提供一種用於睡眠異常作動之量測評估裝置，因而克服診斷效率之問題，同時用以評估肢體間之和諧度。

請參照第一A圖，其係本發明之第一實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例提供一種睡眠異常作動之量測評估裝置，其包含一量測評估裝置1，該量測評估裝置1包含複數個加速規單元10、100、11~14一參考單元15(未標示於第一A圖中)及一處理單元16，其中，於本實施例中，係透過該些加速規單元10、100、11~14進行量測，並做為醫療評估之用途。

請參照第一B圖，其係本發明之第一實施例之另一結構示意圖，如圖所示，其中該量測評估裝置1除透過電性連接該些個加速規單元10、100、11~14量測外，該些個加速規單元10、100、11~14亦可透過無線方式傳輸至該量測評估裝置1，且該量測評估裝置1亦具有顯示功能。

該些個加速規單元10、100、11~14及該參考單元16皆為透過牛頓定律及虎克定律應用實現之元件，當施予加速規元件位移變化，位移變化包含振動，因加速規單元內部之質量塊產生擺盪現象，經計算得知實際發生在加速規元件上之加速度，此外加速規元件可為軟式印刷電路板(Flexible Print Circuit；FPC)構成，具有折撓性及可三度空間配線等特性，使加速規元件可高度貼附於體表，該處理單元16為微控制器(Microcontroller Unit)，通常依據處理能力的不同而分為8位元、16位元與32位元，本實施例則配合處理之資料量及其產生之訊號序列大小以選用。

承前述之系統，該加速規單元10設置於一胸骨板之一軀幹量測區域；該加速規單元100設置於肚臍及橫隔膜之間之一軀幹量測區域；該加速規單元11設置於一右側手腕部或一右側手臂部之一肢體量測區域；該加速規單元12設置於一左側手腕部或一左側手臂部之一肢體量測區域；該加速規單元13設置於一右側膝部、一右側脛骨部或一右側足部之一肢體量測區域，該加速規單元14設置於一左側膝部、一左側脛骨部或一左側足部之一肢體量測區域；所述之加速規單元可量測所述之量測區域之振動或運動變化，並產生複數肢體感測訊號及複數軀幹感測訊號。

此外，更可設置參考單元(未標示於圖式中)於一胸部或一背部量測區域，用以評估姿態並記錄，以作為醫師判斷於量測中的姿態變化，抑或依設置距離遠近之比例，於同一時間中計算該參考單元之量測資料與該些加速規單元之量測資料，進而克服姿態變化而得到睡眠異常作動之相對值，其係使得本實施例能適用於不同姿態。

請一併參照第二圖及第三圖A-D，其係本發明之第一實施例之方塊圖及本發明之第一實施例之異常評估模式之頻域訊號圖，如圖所示，該處理單元17耦接該加速規單元11~14，該些加速規單元11~14分別產生複數肢體感測訊號；所述之感測訊號包含一頻域感測訊號，該加速規單元11接收於該右側手腕部或該右側手臂部之該肢體量測區之一第一感測訊號L1之一頻域感測訊號L11，該加速規單元12接收於該左側手腕部或該左側手臂部之該肢體量測區之一第二感測訊號L2之一頻域感測訊號L12，該加速規單元13接收於該右側膝部、該右側脛骨部或該右側足部之該肢體量測區之一第三感測訊號L3之一頻域感測訊號L13，該加速規單元14接收於該左側膝部、該左側脛骨部或該左側足部之該肢體量測區之一第四感測訊號L4之一頻域感測訊號L14，該處理單元16擷取該些個頻域感測訊號L11~L14，產生複數個頻域特徵值M1~M4，該些個頻域特徵值M1~M4傳輸至一資料庫單元17，該資料庫單元17記錄該些個頻域特徵值M1~M4，且記錄該處理單元16接收之該些個頻域感測訊號L11~L14，藉此，該資料庫單元17係儲存該些個頻域特徵值M1~M4，並視為正常族群之複數個頻域特徵值，抑或由外部輸入該資料庫單元17，且本實施例為評估睡眠中肢體異常作動，而設有一評估單元18，該評估單元18耦接該處理單元16及該資料庫單元17之資料，該資料即是前述之該些個頻域特徵值M1~M4，且該評估單元18具有一異常比對模式，於評估後傳輸至一傳輸單元19，以無線方式傳述至該接收裝置3。

又，該評估單元18於該異常比對模式下，該評估單元18擷取該資料庫單元17之正常族群之資料，進而比對該些個加速規單元11~14，其中正常族群之資料為無異常作動，即一基礎值設定值，該基礎設定值係於靜止狀態且無肢體作動情況下量測並進行記錄；於量測時，當肢體異常作動發生時或前，該評估單元18擷取一頻域感測訊號L11，其中該頻域感測訊號L11為對應該加速規單元11之位置，該頻域感測訊號L11之複數個頻域特徵值M1中一特徵頻率F1及一能量強度P1，透過該評估單元18與該基礎設定值進行比對，同理，該些加速規單元12~14亦可分別比對於該基礎設定值，因而複數個頻域特徵值M1~M4係透過一特徵頻域F2~F4及一能量強度P2~P4與該基礎設定值比對，進而分別評估該些個肢體之一睡眠異常作動，且本實施例中更可計算該能量強度P1~P4與該基礎設定值之差值，視為一第一異常評估值，以及計算該特徵頻率F1~F4與該基礎設定值之差值，視為一第二異常評估值，以作為醫師診斷之依據；此外，該些個頻域特徵訊號更可包含一頻寬、一平均頻率與一頻率分布，藉以提高評估之準確性。

再者，本實施例係透過該參考單元15之一參考訊號L5作為相對於該些個頻域感測訊號L11~L14之參考訊號，該參考訊號L5具有一第五感測訊號L5，該第五感測訊號L5具有複數個頻域特徵，其中當該評估單元18係擷取該感測單元11之該頻域感測訊號L11之該頻域特徵M1，能依據該些個頻域特徵與該些個頻域特徵M1之差值，並視為一頻域特徵差值，藉此，提供該些個頻域特徵差值作為醫師評估之依據，為確保評估過程中該加速規單元11為放置於正確位置上，或該加速規單元11為正常運作狀態，非為異常狀態造成之誤差；本實施例中僅列舉該感測單元11，但不以此為限。

又，該基礎設定值可取自該資料庫單元17之異常族群之該些個頻域特徵值，其較佳係透過該些個頻域特徵值進而產生該基礎設定值，該基礎設定值較佳為依據個肢體之嚴重程度而分級設置複數個閥值。

請參照第四A-B圖，其係本發明之第二實施例之自我比對模式之頻域訊號圖，如圖所示，本實施例之該些加速規單元11~14之設置位置及方塊圖係同於前一實施例，故不再贅述；然，其差別在於本實施例之該評估單元18具有一自我比對模式。

其中該評估單元18於該自我比對模式下，則需要先記錄一第一時間量測到之該些個頻域感測訊號L15及該些個頻域特徵值M5；於睡眠異常作動發生時或發生前，透過該評估單元18計算該頻域感測訊號L15該第一時間之一特徵頻率F5與該第二時間之量測到一頻域感測訊號L16之複數個頻域特徵M6之一特徵頻率F6之差值，視為一第一自我評估值，以及計算該第一時間之一能量強度P5與該第二時間之該頻域感測訊號L16之一能量強度P6之差值，並將其視為一第二自我評估值，藉此，以作為醫師診斷之依據，若以正常均標係無法確切得知該肢體量測區域於一段時間內是否有發生睡眠異常作動之明顯惡化情況；此外，該些個頻域特徵訊號更可包含一頻寬、一平均頻率與一頻率分布，藉以提高評估之準確性。

請一併參照第五A-D圖，其係本發明之第三實施例之異常評估模式之時域訊號圖，如圖所示，本實施例之該些個加速規11~14之設置位置及方塊圖同於前一實施例，其差別在於本實施例係以時域特徵值進而評估睡眠異常作動之狀態，故在此僅依該評估單元18於該異常比對模式進行描述，其餘部分不再贅述。

該評估單元18於該異常比對模式下，該評估單元18擷取該資料庫單元17之正常族群之資料，進而比對該些加速規單元11~14，其中正常族群之資料為無異常作動，即一基礎設定值，該基礎設定值係於靜止狀態且無之肢體作動情況下量測並進行記錄；於量測時，當肢體異常作動發生時或前，該評估單元18擷取該加速規單元11之該第一感測訊號L1之一時域感測訊號L101，其中該時域感測訊號L101為對應該加速規單元11之位置，該時域感測訊號L101之複數個時域特徵值一時間T1及一振幅強度A1，透過該評估單元18與該基礎設定值進行比對，同理，該些加速規單元12~14亦可分別比對於該基礎設定值，分別依據複數個感測訊號L2~L4之複數個時域感測訊號L102~L104之複數個時域特徵值，透過一時間T2~T4及一振幅強度P2~P4與該基礎設定值比對，進而分別評估該些個肢體之一睡眠異常作動，且本實施例中更可計算該時間T1~T4與該基礎設定值之差值，視為一第一異常評估值，以及計算該振幅強度A1~A4與該基礎設定值之差值，視為一第二異常評估值，以作為醫師診斷之依據，藉以提高評估之準確性。

再者，本實施例係透過該參考單元15之一參考訊號L5作為該些個時域感測訊號L101~L104提供參考之用途，該參考訊號L5具有複數個時域特徵，其中當該評估單元18係擷取該感測單元11之該時域感測訊號L101之該時域特徵，能依據該些個時域特徵與該些個時域特徵之差值，並視為一時域特徵差值，藉此，提供該些個時域特徵差值作為醫師評估之依據，為確保評估過程中該加速規單元11為放置於正確位置上，或該加速規單元11為正常運作狀態，非為異常狀態造成之誤差；本實施例中僅列舉該感測單元11，但不以此為限。

又，該基礎設定值可取自該資料庫單元17之異常族群之該些個時域特徵值，其較佳係透過該些個時域特徵值進而產生該基礎設定值，該基礎設定值較佳為依據各肢體之嚴重程度而分級設置複數個閥值。

請參照第六A-B圖，其係本發明之第四實施例之自我比對模式之時域訊號圖，如圖所示，本實施例之該些個加速規11~14之設置位置及方塊圖係同於前一實施例，故不再贅述；然，其差別在於本實施例之該評估單元18具有一自我比對模式。

其中該評估單元18於該自我比對模式下，則需要先記錄一第一時間量測到之該些個時域感測訊號L105及該些個時域特徵；於睡眠異常作動發生時或發生前，透過該評估單元18計算該時域感測訊號L105該第一時間之一時間T5與該第二時間之量測到一時域感測訊號L106之複數個時域特徵之一時間T6之差值，視為一第一自我評估值，以及計算該第一時間之一振幅強度A5與該第二時間之該時域感測訊號L106之一振幅強度A6之差值，並將其視為一第二自我評估值，藉此，以作為醫師診斷之依據，若以正常均標係無法確切得知該肢體量測區域於一段時間內是否有發生睡眠異常作動之明顯惡化情況。

請參照第七A-B圖，其係本發明之第五實施例之異常比對模式之異常頻域訊號圖，如圖所示，本實施例之該些個加速規單元11~14之設置位置及方塊圖同於前一實施例，故不進行贅述，其差別在於本實施例為透過該些個加速規單元11~14而評估睡眠之肢體間異常作動，而需要至少二加速規單元，於本實施例中僅以該加速規單元11、該加速規單元12評估肢體間之和諧度，但本實施例不以此為限。

其中正常族群之資料為無異常作動，即一基礎值設定值，該基礎設定值係於靜止狀態且無之肢體作動情況下量測並進行記錄，當肢體異常作動發生時或發生後，該評估單元18於該異常比對模式下，係接收該資料庫單元17預設之該加速規單元11之該頻域感測訊號L17與該些個頻域特徵值M7，以及該加速規單元14之該頻域感測訊號L18與該些個頻域特徵M8，該些個頻域特徵M7具有該特徵頻率F7及該能量強度P7；該些個頻域特徵M8具有該特徵頻率F8及該能量強度P8，該評估單元18分別比較該些個頻域特徵M7、M8與該基礎設定值之該頻域特徵，並計算該些個頻域特徵M7之該特徵頻率F7與該基礎設定值之該頻域特徵之差，以及計算該些個頻域特徵M8之該特徵頻率F8與該基礎設定值之該些個頻域特徵之差，並視為一第一異常評估值，該第一異常評估值顯示左側部之特徵頻率大於右側部；再者，計算該些個頻域特徵M7之該能量強度P7與該基礎設定值之該能量強度之差，以及計算該些個頻域特徵M8之該能量強度F8與該基礎設定值之該能量強度之差，並視為一第二異常評估值，該第二異常評估值顯示右側部之能量強度大於左側部，依據該第一異常評估值及該第二異常評估值之和諧度評估，係能得知左側部之睡眠異常作動週期較急促，但右側部則為擺動較大之低頻，進而推得左側肢部與右側肢部肢睡眠異常作動為非和諧運動，藉此，以作為醫師診斷之依據；此外該些個頻域特徵訊號更可包含一頻寬、一平均頻率與一頻率分布，藉以提高評估之準確性。

請參照第八A-B圖，其係本發明之第六實施例之自我比對模式之異常頻域訊號圖，如圖所示，本實施例之該些個加速規11~14之設置位置及方塊圖係同於前一實施例，故不再贅述；然，其差別在於本實施例之該評估單元18具有一自我比對模式。

復請參照第七A-B圖，該評估單元18於該自我比對模式下，則需要先記錄一第一時間量測到之該些個頻域感測訊號L17~L18，並將該些個頻域特徵值M7~M8作為一第二時間之標準；於睡眠異常作動發生時或發生前，透過該評估單元18擷取該頻域感測訊號L19、該頻域感測訊號L20於該第二時間之複數個頻域特徵值M9、M10，以及分別擷取該些個頻域感測特徵值M9之一特徵頻率F9與一能量強度P9，並擷取該些個頻域特徵值M10之一特徵頻率F10與一能量強度P10；該評估單元18進而計算該特徵頻率F9與該特徵頻率F7之差；該特徵頻率F10與該特徵頻率F8之差；該能量強度P9與該能量強度P7之差；該能量強度P10與該能量強度P8之差，其中該些個能量強度之差值產生至少一第一自我評估值，該些個主頻域之差值則產生至少一第二自我評估差值，即該特徵頻率F9與該特徵頻率F7之差趨近於0，但該能量強度P9與該能量強度P7之差大於0，而產生該至少一第一自我評估值，並透過該至少一第一自我評估值觀測到右側肢部有惡化的趨勢；同時，依據該至少一第二自我評估值，該特徵頻率F10與該特徵頻率F8之差趨近於0，且該能量強度P10與該能量強度F8之差趨近於0，而產生該至少一第二自我評估值，並透過該至少一第二自我評估值觀測到左側肢部未有明顯變化；接著，一併參照該至少一第一自我評估值與該至少一第二自我評估值，得知第二時間較第一時間，右側肢部有明顯惡化，而左側肢部則無變化，亦即於睡眠過程中右側肢部與左側肢部為不和諧狀態，且異常作動發生偏向於右側，藉此，以作為醫師診斷之依據；此外，該些個頻域特徵訊號更可包含一頻寬、一平均頻率與一頻率分布，藉以提高評估之準確性。

請參照第九A-B圖，其係本發明之第七實施例之異常比對模式之異常頻域訊號圖，如圖所示，本實施例之該些個加速規11~14之設置位置及方塊圖係同於前一實施例，且參考單元之參考方式亦同於前述實施例，故不再贅述；然，其差別在於本實施例之該評估單元18係透過該些個加速規L11~L14之時域特徵進行評估。

於量測過程中，該處理單元16擷取該加速規單元12之一時域感測訊號L107及該加速規單元14之一時域感測訊號L108，並記錄於該資料庫單元17中，該評估單元18進而擷取自該資料庫單元17之該時域感測訊號L107及該時域感測訊號L108之其該些個時域特徵值。

該時域感測訊號L107係具複數個時域特徵值，該些個時域特徵值包含一時間T7及一振幅強度A7；計算該些個域特徵之該時間T7與該基礎設定值之一預設時間之差，以及計算該些個時域特徵之該振幅強度A7與該基礎設定值之一預設振幅強度之差，並視為至少一第一異常評估值；該時域感測訊號L108則具複數個時域特徵值，該些個時域特徵值包含一時間T8及一振幅強度A8，計算該些個時域特徵之該時間T8與該基礎設定值之該時間之差，以及計算該些個時域特徵之該振幅強度A8與該基礎設定值之該振幅強度之差，並視為至少一第二異常評估值。

請參照第十A-B圖，其係本發明之第八實施例之自我比對模式之異常頻域訊號圖，如圖所示，本實施例之該些個加速規11~14之設置位置及方塊圖係同於前一實施例，故不再贅述；然，其差別在於本實施例之該評估單元18具有一自我比對模式。

復請參照第九A-B圖，該評估單元18接收該資料庫單元17於一第一時間記錄之該時域感測訊號L107之該些個時域特徵及該時域感測訊號L108之該些個時域特徵，並擷取於一第二時間之該時域感測訊號L109之該些個時域特徵及該時域感測訊號L110之該些個時域特徵，依據該第二時間之該些個時域感測特徵值與該第一時間分別由時間、振幅強度之差值計算，產生至少一自我評估值，其中採取同一肢體之兩時間進而計算其差值，產生該至少一自我評估值，即該第二時間擷取之該時域感測訊號L110具有一時間T10與一振幅強度A10，而在該第一時間且同一部位之該時域感測訊號L108具有該時間T8及該振幅強度A8，接著，計算該時間T10與該時間T8之差，並計算該振幅強度A10與該振幅強度A8之差，方產生至少一第一自我評估值；再者，該第二時間之該時域感測訊號L109則與同一位置之該第一時間之該時域感測訊號L107分別計算該些個時域特徵之差，其一時間T9與一振幅強度A9之計算方式則同於前述，因而產生至少一第二自我評估值，故不再贅述。

其中該至少一第一自我評估值顯示在該第二時間時左側手部強度維持，且睡眠異常作動之時間延長，依據該第一自我評估值係能得知左側手部之異常作動有變化，可能使局部痠痛、不適加劇；再者，該至少一第二自我評估值顯示在該第二時間時左側足部與該第一時間則無明顯變化，因此依據該至少一第一自我評估值及該至少一第二自我評估值係能評估於睡眠異常作動時，左側手部較左側足部於該第二時間有加劇的趨勢，此外在睡眠異常中常好發於足部，而手部則為足部發作持續一段時間後，可能長達數週至數個月，進而發生於上肢部，亦即上肢部發生異常作動之程度較下肢部嚴重，藉此，醫師可依據該至少一第一自我評估值及該至少一第二自我評估值進而安排治療之手段。

請一併參照第十一圖及第十二A-C圖，其係本發明之第九實施例之一參考單元配置示意圖及本發明之第九實施例之一參考單元之訊號圖，如圖所示，本實施例之硬體結構係同於第一圖及第二圖。本實施例係透過該參考單元15於處睡眠狀態，記錄該參考訊號之複數個方向加速度值。

其中該參考單元15依據慣性感測功能，係將振動或運動變化轉換成X軸、Y軸、Z軸向上之加速度值，以該參考單元15設置於該胸部量測區域上，其中X軸為朝向之頭部為正；Y軸為朝向之身體一側為正；Z軸為該胸部量測區域之法線方向為正；或，該參考單元15設置於該背部量測區域，其中X軸為朝向之頭部為正；Y軸為朝向之身體一側為正；Z軸為該背部量測區域之法線方向為正。

當呈現一站立姿態時，該參考單元15依據該站立姿態而產生對應之該些個加速度值，其中該些個加速度值包含一X軸加速度值L21、一Y軸加速度值L22及一Z軸加速度值L23，該X軸加速度值L21係呈現g值，其係因選用之加速規單元而有所變動，但於該Y軸加速度值L22及該Z軸加速度值L23係呈現0值，更進一步，該X軸加速度值L21遠大於該Y軸加速度值L22及該Z軸加速度值L23。

請一併參照第十三圖及第十四A-C圖，其係本發明之第九實施例之另一參考單元配置示意圖及本發明之第九實施例之另一參考單元之訊號圖，如圖所示，當呈現一正仰躺姿態時，該參考單元15依據該正仰躺姿態而產生對應之該些個加速度值，其中該些個加速度值包含一X軸加速度值L24、一Y軸加速度值L25及一Z軸加速度值L26，該Z軸加速度值L26係呈現g值，其亦因選用之加速規單元而有所變動，但於該X軸加速度值L24及該Y軸加速度值L25係呈現0值，更進一步，該Z軸加速度值L26遠大於該X軸加速度值L24及該Y軸加速度值L25。

該參考單元15係將之姿態記錄為該些個加速度值，其量測之姿態不限於前述之該站立姿態或該正仰躺姿態，僅為較佳之實施態樣，其中於該參考單元15之該些個加速度值係分別於該正仰躺姿態開始進行記錄，同時驅動該第一加速規單元11、該第二加速規單元12、該第三加速規單元13及該第四加速規單元14進行記錄，其係代表處睡眠狀態；反之，於該參考單元15之該些個加速度值呈現該站立姿態則不進行記錄或停止記錄。

綜上所述，本發明提供一種用於睡眠異常作動之量測評估裝置，設置加速規單元及處理單元，加速規單元設於肢體量測區域及軀幹量測區域，感測肢體及軀幹量測區域上之振動或運動變化，分別產生肢體及軀幹感測訊號，處理單元分別擷取肢體及軀幹感測訊號，產生肢體及軀幹頻域特徵值或/及時域特徵值，並可計算任二者之肢體及軀幹感測訊號之頻域特徵值之差值，或/及計算任二者之感測訊號之時域特徵值之差值；此外，處理單元亦能記錄肢體及軀幹頻域特徵值之差值或/及該時域特徵值之差值。另外，感測訊號為透過加速規單元擷取之該些個肢體肢體及軀幹量測區域而獲得，肢體量測區域包含一手腕部、一手臂部、一膝部、一脛骨部或一足部，軀幹量測區域則包含胸骨板及介於肚臍與橫隔膜間之區域，於擷取任二者之感測訊號之時域特徵值，計算時域特徵值之差值，其中時域特徵值之差值，用以代表之左右側上肢、左右側下肢或上下肢之和諧度；或/及擷取任二者之頻域特徵值，計算頻域特徵值之差值，其中時域特徵值之差值，用以代表之左右側上肢、左右側下肢或上下肢之和諧度，並可得知睡眠時之心跳、呼吸頻率；此外本發明更透過設置參考單元，以判斷之姿態。透過本發明之用於睡眠異常作動之量測評估裝置，能用以量測一肢體之作動，記錄肢體之時域、頻域特徵，或能藉由量測各個肢體之作動，記錄各個肢體之時域、頻域特徵差值，用於評估各肢體間作動之和諧度，以協助醫師診斷，給予病情診斷上實質的幫助。

惟以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧量測評估裝置
10‧‧‧加速規單元
100‧‧‧加速規單元
11‧‧‧加速規單元
12‧‧‧加速規單元
13‧‧‧加速規單元
14‧‧‧加速規單元
15‧‧‧參考單元
16‧‧‧處理單元
17‧‧‧資料庫單元
18‧‧‧評估單元
19‧‧‧傳輸單元
3‧‧‧接收裝置
L11、L21、L31、L41‧‧‧頻域感測訊號
L15~L20‧‧‧頻域感測訊號
L101~L110‧‧‧時域感測訊號
M1~M10‧‧‧頻域特徵值
P1~P10‧‧‧能量強度
A1~A10‧‧‧振幅強度
T1~T10‧‧‧時間

第一A圖：其係本發明之第一實施例之結構示意圖； 第一B圖：其係本發明之第一實施例之另一結構示意圖； 第二圖：其係本發明之第一實施例之方塊圖； 第三A-D圖：其係本發明之第一實施例之異常評估模式之頻域訊號圖； 第四A-B圖：其係本發明之第二實施例之自我比對模式之頻域訊號圖； 第五A-D圖：其係本發明之第三實施例之異常評估模式之時域訊號圖； 第六A-B圖：其係本發明之第四實施例之自我比對模式之時域訊號圖； 第七A-B圖：其係本發明之第五實施例之異常比對模式之異常頻域訊號圖； 第八A-B圖：其係本發明之第六實施例之自我比對模式之異常頻域訊號圖； 第九A-B圖：其係本發明之第七實施例之異常比對模式之異常頻域訊號圖； 第十A-B圖：其係本發明之第八實施例之自我比對模式之異常頻域訊號圖； 第十一圖：其係本發明之第九實施例之一參考單元配置示意圖； 第十二A-C圖：其係本發明之第九實施例之一參考單元之訊號圖； 第十三圖：其係本發明之第九實施例之另一參考單元配置示意圖；以及 第十四A-C圖：其係本發明之第九實施例之另一參考單元之訊號圖。

Claims (18)

1. 一種睡眠異常作動之量測系統，其包含：複數加速規單元，其設置於一人體之複數肢體量測區域及複數軀幹量測區域，用以量測並獲得複數肢體感測訊號及複數軀幹感測訊號；以及一處理單元，分別擷取該些肢體感測訊號及該些軀幹感測訊號，產生複數個肢體頻域特徵值、複數個肢體時域特徵值、複數個軀幹頻域特徵值及複數個軀幹時域特徵值，計算該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值；其中該處理單元係於該人體處睡眠狀態前或中，記錄該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值，該些肢體時域特徵值及該些軀幹時域特徵值包含一第一時間、一第二時間、一第一振幅強度及一第二振幅強度，該第一時間減去該第二時間，產生一時間差值，該第一振幅強度減去該第二振幅強度，產生一振幅強度差值，記錄該時間差值及該振幅強度差值，以用於評估二肢體之和諧度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之睡眠異常作動之量測系統，其中該些肢體量測區域係位於 右手手腕及左腿小腿肌。
3. 如申請專利範圍第1項所述之睡眠異常作動之量測系統，其中該些軀幹量測區域係位於肚臍及橫隔膜之間以及胸骨板上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之睡眠異常作動之量測系統，其更包含：一儲存單元，儲存該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值，並記錄該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之睡眠異常作動之量測系統，其中該些肢體頻域特徵值及該些軀幹頻域特徵值包含一第一主頻率、一第二主頻率、一第一能量強度及一第二能量強度，該第一主頻率減去該第二主頻率，產生一主頻率差值；該第一能量強度減去該第二能量強度，產生一能量強度差值，記錄該主頻率差值及該能量強度差值，以用於評估二肢體之和諧度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之睡眠異常作動之量測系統，其中該些肢體頻域特徵值及該些肢體時域特徵值，經演算後可獲得該人體於睡眠時之手部動作或腳部動作。
7. 如申請專利範圍第1項所述之睡眠異常作動 之量測系統，其中該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值，經演算後可獲得該人體於睡眠時之心跳頻率、呼吸頻率、起身次數或翻身次數。
8. 如申請專利範圍第1項所述之睡眠異常作動之量測系統，其更包含：一參考單元，其設置於該人體之一胸部或一背部量測區域，並可量測以獲得一參考訊號，該處理單元接收該參考訊號並產生一時域參考值，其係對應該人體之一姿態，且該時域參考值為因應該人體於姿態變換時，而產生複數方向加速度值，該儲存單元係記錄該些方向加速度值，以用於評估二肢體之和諧度。
9. 一種睡眠異常作動之量測評估方法，其係包含步驟：感測複數個肢體量測區域及複數個軀幹量測區域之振動或運動變化，並產生複數肢體感測訊號及複數軀幹感測訊號；連續擷取該些肢體感測訊號及該些軀幹感測訊號，分別獲得複數個肢體頻域特徵值、複數個肢體時域特徵值、複數個軀幹頻域特徵值及複數個軀幹時域特徵值，該些肢體時域特徵值及該些軀幹時域特徵值包含一時間與一振幅強度；連續運算該些肢體頻域特徵值、該些肢體時 域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值；以及比對不同時間點之該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值，產生至少一自我評估值。
10. 如申請專利範圍第9項所述睡眠異常作動之量測評估方法，其中該些肢體量測區域係位於右手手腕及左腿小腿肌。
11. 如申請專利範圍第9項所述睡眠異常作動之量測評估方法，其中該些軀幹量測區域係位於肚臍及橫隔膜之間以及胸骨板上。
12. 如申請專利範圍第9項所述睡眠異常作動之量測評估方法，其中該些肢體感測訊號及該些軀幹感測訊號係以複數個加速規感測所獲得。
13. 如申請專利範圍第9項所述之睡眠異常作動之量測評估方法，其中該些肢體頻域特徵值及該些肢體時域特徵值，經演算後可獲得該人體於睡眠時之手部動作或腳部動作。
14. 如申請專利範圍第9項所述之睡眠異常作動之量測評估方法，其中該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值，經演算後可獲得該人體於睡眠時之心跳頻率、呼吸頻率、起身次數或翻身次數。
15. 如申請專利範圍第9項所述睡眠異常作動之量 測評估方法，其中於經比對後產生該自我評估值之步驟後，係進一步比對該些肢體頻域特徵值、該些肢體時域特徵值、該些軀幹頻域特徵值及該些軀幹時域特徵值中任二者之差值與儲存於一資料庫單元之一正常族群之複數個肢體、軀幹頻域特徵差值及複數個肢體、軀幹時域特徵差值、一異常族群之複數個肢體、軀幹頻域特徵差值及複數個肢體、軀幹時域特徵差值或一個體之肢體、軀幹複數個頻域特徵差值及複數個肢體、軀幹時域特徵差值，產生至少一異常評估值，並依此判定睡眠異常。
16. 如申請專利範圍第9項所述睡眠異常作動之量測評估方法，其中該些肢體頻域特徵值及該些軀幹頻域特徵值包含一特徵頻率、一能量強度、一頻寬、一平均頻率與一頻率分布。
17. 如申請專利範圍第15項所述睡眠異常作動之量測評估方法，其中該正常族群之該些肢體、軀幹頻域特徵差值及該些肢體、軀幹時域特徵差值係於靜止狀態且無肢體作動下感測並記錄於該資料庫單元。
18. 如申請專利範圍第15項所述睡眠異常作動之量測評估方法，其中該異常族群之該些肢體、軀幹頻域特徵差值及該些肢體、軀幹時域特徵差值，係感測患有睡眠異常疾病之患者所獲得。