TWI664951B

TWI664951B - 生理訊號校正裝置、校正方法及具校正功能的穿戴式裝置

Info

Publication number: TWI664951B
Application number: TW107129561A
Authority: TW
Inventors: 楊明桓; 李正中; 邱世冠; 范光慶
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2019-07-11
Also published as: TW201934077A; CN110151130B; CN110151130A; TW201934080A; TWI674880B

Abstract

一種生理訊號校正裝置、校正方法及具校正功能的穿戴式裝置。生理訊號校正裝置包括生理訊號感測器、翹曲感測器及訊號處理裝置。生理訊號感測器貼附於待測物以從感測電極獲得生理訊號值。翹曲感測器配置於生理訊號感測器，其偵測是否發生生理訊號感測器相對於待測物的翹曲情形。訊號處理裝置依據翹曲感測器提供的翹曲情形來校正由生理訊號感測器提供的生理訊號值。所述翹曲情形是由部分的感測電極與待測物之間的距離或是由部分的感測電極與待測物之間的接觸面積發生變化而產生。

Description

生理訊號校正裝置、校正方法及具校正功能的穿戴式裝置

本發明實施例是有關於一種訊號偵測及處理技術，且是有關於一種生理訊號校正裝置、生理訊號的校正方法及具生理訊號校正功能的穿戴式裝置。

以穿戴式生醫測量技術而言，可將生理訊號測量設備（如，感測電極貼片或感測器）穿戴於身上，並以非侵入式方式隨時記錄穿戴者的各項生理訊號，從而得知穿戴者的體溫、脈搏、心跳、呼吸頻率…等人體生理狀態。並且，還可對可能的生理異變狀況加以提醒或預防，甚至當症狀發生時更可達到迅速提醒及求救的效果。因此，穿戴式生醫測量技術對於例如在家修養的病人、具有心臟病史的患者、或是獨居老人…等穿戴者來說是極為方便的科技進步。

然而，基於現有技術的侷限，需要緊貼於穿戴者皮膚上的感測電極貼片經常發生翹曲、脫落等情況，導致使用者體驗仍須改進。詳細來說，一般的生理訊號測量設備（如，感測電極貼片或感測器）通常需要緊貼於穿戴者的皮膚上才能獲得準確的生理訊號，但由於穿戴者皮膚產生的汗液、因動作而形成的拉扯或其他因素，感測電極貼片的一部分或整體可能發生脫落、無法緊貼皮膚…等問題，導致量測到的生理訊號失真。以往技術的解決方案通常是增強感測電極貼片的黏著性以強化與皮膚之間的附著力，但通常會使穿戴者更為不舒服、還是有脫落疑慮，或是讓感測電極貼片的設置更為不方便。並且，穿戴者在許多情況下並不知道感測電極貼片已脫落而讓生理訊號失真，致使生理訊號的精準度不佳。

本發明實施例提供一種生理訊號校正裝置、生理訊號校正方法及具生理訊號校正功能的穿戴式裝置，其可偵測並回饋感測電極與待測物（如，使用者的皮膚）之間相互脫離的翹曲情形，並依此翹曲情形來補償及校正生理訊號，使得本發明實施例所量測的生理訊號具備高準確性。

本發明實施例的生理訊號校正裝置包括生理訊號感測器、翹曲感測器以及訊號處理裝置。生理訊號感測器具備感測電極。生理訊號感測器貼附於待測物以從感測電極獲得生理訊號值。翹曲感測器配置於生理訊號感測器。翹曲感測器偵測是否發生所述生理訊號感測器相對於所述待測物的翹曲情形。訊號處理裝置耦接所述生理訊號感測器以及所述翹曲感測器。訊號處理裝置依據翹曲感測器提供的翹曲情形來校正由生理訊號感測器提供的生理訊號值，其中所述翹曲情形是由部分的感測電極與待測物之間的距離或是由部分的感測電極與待測物之間的接觸面積發生變化而產生。

本發明實施例的生理訊號的校正方法適用於包括生理訊號感測器以及翹曲感測器的生理訊號校正裝置。翹曲感測器配置於生理訊號感測器。所述校正方法包括下列步驟：當生理訊號感測器貼附於待測物時，從生理訊號感測器獲得生理訊號值。透過翹曲感測器偵測是否發生生理訊號感測器相對於待測物的翹曲情形，其中所述翹曲情形是由部分的生理訊號感測器與待測物之間的距離或是由部分的感測電極與待測物之間的接觸面積發生變化而產生。以及，依據翹曲感測器提供的翹曲情形來校正由生理訊號感測器提供的生理訊號值。

本發明實施例的具校正功能的穿戴式裝置包括生理訊號感測器、翹曲感測器以及訊號處理裝置。生理訊號感測器具備感測電極。生理訊號感測器貼附於待測物以從感測電極獲得生理訊號值。翹曲感測器配置於生理訊號感測器。翹曲感測器偵測是否發生所述生理訊號感測器相對於所述待測物的翹曲情形。訊號處理裝置耦接所述生理訊號感測器以及所述翹曲感測器。訊號處理裝置依據翹曲感測器提供的翹曲情形來校正由生理訊號感測器提供的生理訊號值，其中所述翹曲情形是由部分的感測電極與待測物之間的距離或是由部分的感測電極與待測物之間的接觸面積發生變化而產生。

基於上述，本發明實施例所述的生理訊號校正裝置及穿戴式裝置利用配置於生理訊號感測器上的翹曲感測器來偵測生理訊號感測器中的感測電極與待測物（如，使用者的皮膚）之間的翹曲情形，並依據此翹曲情形校正生理訊號。換句話說，本發明實施例在生理訊號感測器（如，感測電極貼片）上配置一種或多種翹曲感測器以偵測並回饋感測電極與待測物之間相互脫離的面積百分比數值，並利用此面積百分比數值查詢校正資料庫以補償或校正生理訊號所缺失的部分，從而使本發明實施例所量測的生理訊號透過校正而具備高準確性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明實施例第一實施例的一種生理訊號校正裝置100的方塊圖。生理訊號校正裝置100可以是具備生理訊號校正功能的穿戴式裝置。生理訊號校正裝置100主要包括生理訊號感測器110、翹曲感測器120以及訊號處理裝置130。整個生理訊號校正裝置100可以透過生理信號感測貼片的形式來實現。

生理訊號感測器110具備一個或多個感測電極。生理訊號感測器110貼附於待測物以從感測電極獲得生理訊號值。本實施例的『生理訊號』可以是體溫、脈搏、心跳、呼吸頻率、腦波訊號（EEG）、肌電訊號（EMG）、神經電訊號（ENG），視網膜電訊號（ERG）、胃電訊號（EGG），神經肌電訊號（ENMG）、腦皮質電訊號（ECoG）、眼球電訊號（E0G）、眼球震顫電訊號（ENG）…等，端視生理訊號校正裝置100的用途及需求而決定生理訊號感測器110對生理訊號的偵測類別。本實施例的『生理訊號值』則是上述類型的生理訊號的數值。本發明實施例的『待測物』主要是使用者（或稱為，穿戴者，例如人或動物）的皮膚，應用本實施例者亦可以其他物件視為是待測物，只要可以從待測物上感測到生理訊號值即可。翹曲感測器120配置於生理訊號感測器110上。生理訊號感測器110以及翹曲感測器120可由可塑形或可撓曲的材質構成。

翹曲感測器120主要用來偵測是否發生生理訊號感測器110相對於待測物的翹曲情形。訊號處理裝置130耦接生理訊號感測器110以及翹曲感測器120。訊號處理裝置130依據翹曲感測器120提供的翹曲情形來校正由生理訊號感測器110提供的生理訊號值。生理訊號校正裝置100還包括傳輸模組140，傳輸模組140耦接訊號處理裝置130。生理訊號校正裝置100可利用傳輸模組140以將偵測到且經校正的生理訊號值傳送給外部的資訊呈現裝置。如此，在實施例中，生理訊號校正裝置100可即時偵測並校正生理訊號值，以傳送給外部的資訊呈現裝置。

本實施例所述的『翹曲情形』是由生理訊號感測器110上部分的感測電極與待測物之間的距離或是由部分的感測電極與待測物之間的接觸面積發生變化而產生。例如，『翹曲情形』可以是由兩種情形構成，第一種情形是部分的或局部的生理訊號感測器110上之感測電極與待測物之間的距離過遠，致使生理訊號感測器110無法量測到生理訊號而產生的。此種翹曲情形可由生理訊號感測器110與待測物之間相互貼附與脫離的面積百分比作為翹曲數值來表示。另一種情形是生理訊號感測器110與待測物之間確實已有相互緊密貼附，但由於生理訊號感測器110發生形變和/或皺褶導致部分的感測電極因與待測物之間的接觸面積發生變化而無法正常運作而產生的。此種翹曲情形可由生理訊號感測器110與待測物之間相互貼附且發生形變的面積百分比作為翹曲數值來表示。舉例來說，原本緊密貼附於待測物上的生理訊號感測器110因汗液或穿戴者的動作而使局部的生理訊號感測器110脫離穿戴者皮膚而讓偵測到的生理訊號失真的情形，或是，因生理訊號感測器110隨著穿戴者皮膚一同大幅度地形變或皺摺而讓偵測到的生理訊號失真的情形。生理訊號感測器110可具備一種或多種翹曲感測器120，藉以更為精準地得知上述翹曲情形。

在以往技術中，上述情形所偵測到的、已失真的生理訊號無法正確的反應出穿戴者的真實生理狀態，因此導致穿戴式裝置無法正常運作。只有在將生理訊號感測器110重新緊密貼附於皮膚之後，才能讓穿戴式裝置重新發揮應有的功能。相對地，本發明實施例則是利用翹曲感測器120來獲知『翹曲情形』相關的翹曲數值，並利用此翹曲數值查詢位於生理訊號校正裝置100中的校正資料庫以產生校正後的生理訊號值，從而補償或校正從生理訊號感測器110產生的數值，延長在發生些微的翹曲情形下穿戴式裝置能夠正常發揮作用的時間。

本實施例『翹曲情形』可由生理訊號感測器110與待測物（穿戴者皮膚）之間相互貼附的面積百分比來作為翹曲數值。也就是說，當生理訊號感測器110與待測物之間相互貼附的面積百分比愈高，表示生理訊號感測器110脫離皮膚的程度愈低，因此需要進行補償或校正的生理訊號值則愈低；當生理訊號感測器110與待測物之間相互貼附的面積百分比愈低，表示生理訊號感測器110脫離皮膚的程度愈高，因此需要進行補償或校正的生理訊號值則愈高。

特別說明的是，當生理訊號感測器110無法獲得生理訊號值或是所述生理訊號值已低於預定數值的話，生理訊號校正裝置100便不會利用翹曲情形相應的翹曲數值來補償或校正生理訊號值。相對地，生理訊號校正裝置100利用其他方式來通知穿戴者或維護生理訊號校正裝置100的人員，以警示此時的生理訊號校正裝置100已無應有的功能。

應用本實施例者可依其需求來調整生理訊號感測器110與翹曲感測器120的相應關係，在此以下述實例及圖示進行說明。若以翹曲感測器120的偵測方法進行區分，翹曲感測器120的類型可以是感光式感測器（感光電流的變化）、震動式感測器（感測皮膚上振動頻率的改變）、電阻式感測器（皮膚表面的電阻值變化）、電容式感測器（皮膚表面的電容值變化）、微波式感測器（利用微波技術偵測感測器與皮膚之間的距離變化）或上述各種感測器的組合。若以翹曲感測器120擺放在生理訊號感測器110的位置進行區分，翹曲感測器120可以是整面式、區域式或陣列式感測器。

圖2A至圖2C是生理訊號感測器110與翹曲感測器120的對應位置關係圖。應用本實施例者可依其需求與翹曲感測器120的實現類型來調整生理訊號感測器110與翹曲感測器120的相應關係。如圖2A所示，翹曲感測器120被配置於生理訊號感測器110的下方，且翹曲感測器120可由電阻式、電容式、感光式、震動式或電波式感測器來實現；如圖2B所示，翹曲感測器120被配置於生理訊號感測器110的上方，且翹曲感測器120可由感光式、震動式或電波式感測器來實現；如圖2C所示，生理訊號感測器110與翹曲感測器120位於同一層、翹曲感測器120被配置於生理訊號感測器110的周圍，且翹曲感測器120可由電阻式、電容式、感光式、震動式或電波式感測器來實現。

圖2D至圖2E是翹曲感測器120與生理訊號感測器110組成的感測電極貼片200與待測物（皮膚210）的示意圖。圖2D至圖2E中的翹曲感測器120為整面式、區域式或陣列式感測器。也就是說，感測電極貼片200具備用以感測生理訊號值的感測電極以外，整個感測電極貼片200上還具備均勻分布的翹曲感測器120的多個感測點202。圖2D中的感測電極貼片200與待測物（皮膚210）的大部分區域皆為緊密貼附，僅有局部區域有翹曲情形。圖2D左方繪示為感測電極貼片200與待測物（皮膚210）的貼附情形，且區域220為感測電極貼片200與待測物（皮膚210）之間相互脫離的翹曲情形。圖2D右方繪示為感測電極貼片200上多個感測點202的分布示意圖。區域220中的局部的感測電極貼片200因並未與皮膚210緊密貼附而無法偵測到生理訊號值。此外，位於區域220中的感測點202亦因沒有接觸到皮膚210而與位於區域220以外的其他感測點202相比而言具備不同的感測訊號。圖2E左方繪示為感測電極貼片200與待測物（皮膚210）的貼附情形，感測電極貼片200與待測物（皮膚210）相互緊密貼附且皆發生劇烈形變。因此，位於感測電極貼片200中間的部分感測點202可能因而無法緊密貼附在待測物（皮膚210）上，造成感測電極貼片200與待測物（皮膚210）之間相互脫離的翹曲情形。

圖3是圖2D中感測電極貼片200的翹曲感測器的實作示意圖。圖3中的感測電極貼片200包括翹曲感測器120的多個感測點202。本實施例以電容式感測器來實現感測電極貼片200中的翹曲感測器。也就是說，本實施例中每個感測點202是以開關來實現。每個直行的開關接連接到對應的電容C0~CN，其中N為正整數。當以開關來實現的感測點202有接觸到待測物（皮膚210）時則為導通；相對地，當感測點202沒有接觸到待測物（皮膚210）時則為截止。如此一來，當發生上述的翹曲情形（如，區域220中的感測點202皆未接觸到皮膚210）時，便可藉由電容C0~CN中電容值加總的變化來估算出區域220為整體感測電極貼片200的面積百分比來做為翹曲數值。應用本實施例者亦可利用感光元件、電阻元件、震動元件、微波元件…等來作為感測點202的開關，從而以多種偵測方法來實現翹曲感測器。

圖4A與圖4B是生理訊號感測器110與翹曲感測器120的整合結構示意圖。請參照圖4A，翹曲感測器120與生理訊號感測器110可透過半導體製程而整合在同一個基板400上，並將翹曲感測器120與生理訊號感測器110接腳拉出到對應的襯墊410。請參照圖4B，翹曲感測器120與生理訊號感測器110分別透過不同的半導體製程進行生產，並且利用連接結構420（例如，導電膠、電極、螺絲或其組合）將這兩個元件相互連接，以利用組裝或壓合等方式來整合翹曲感測器120與生理訊號感測器110。

圖5A至圖5F為圖1中生理訊號感測器110、翹曲感測器120以及訊號處理裝置130的對應位置關係圖。應用本實施例者可依其需求將生理訊號感測器110、翹曲感測器120以及訊號處理裝置130整合為生理訊號校正裝置100。如圖5A所示，在生理訊號感測器110上方設置翹曲感測器120，且在生理訊號感測器110與翹曲感測器120的旁側設置訊號處理裝置130。如圖5B所示，在生理訊號感測器110上方設置翹曲感測器120，且在翹曲感測器120上方設置訊號處理裝置130。如圖5C所示，在生理訊號感測器110上方設置訊號處理裝置130，且在訊號處理裝置130上方設置翹曲感測器120。如圖5D所示，除了圖5A的結構以外，訊號處理裝置130的另一側也可以繼續設置生理訊號感測器110與翹曲感測器120。如圖5E所示，訊號處理裝置130的上方及下方皆設置生理訊號感測器110，且在訊號處理裝置130及生理訊號感測器110的兩側或四周設置翹曲感測器120，以使生理訊號校正裝置100的結構類似於圖2C。如圖5F所示，訊號處理裝置130的下方設置生理訊號感測器110，且在訊號處理裝置130及生理訊號感測器110的兩側或四周設置翹曲感測器120，以使生理訊號校正裝置100的結構類似於圖2C。

圖6A與圖6B為以感光式感測器來實現翹曲感測器120的示意圖。請參照圖6A，圖6A左方繪示生理訊號感測器110以及翹曲感測器120。生理訊號感測器110包括可讓光線通過的多個通孔610。翹曲感測器120中的多個開關則是以多個感光元件620A來實現。感光元件620A的測光面面向通孔610而設置。本實施例的每個通孔610分別對應每個感光元件620A。感光元件620A可以是依據光線數量而產生對應的感光電流的光感測器。圖6A右方繪示生理訊號感測器110與翹曲感測器120組成的感測電極貼片200與待測物（皮膚210）的示意圖。當區域630A發生翹曲情況時，外部光線將從翹曲處透入通孔610，使得感光元件620A從無感光狀態轉變為感光狀態以產生感光電流，從而得知感測電極貼片200有局部的區域（如，區域630A）發生翹曲情形，並可利用感光電流的大小得知區域630A的面積。

請參照圖6B，圖6B左方亦繪示生理訊號感測器110以及翹曲感測器120。圖6A與圖6B的主要差異在於，圖6B中翹曲感測器120的每個開關分別是以感光元件與發光元件（如，發光二極體（LED））相結合的開關單元620B來實現。換句話說，翹曲感測器120中的開關除了感光元件以外更包括與每個感光元件相對應的發光元件。開關單元620B的測光面面向通孔610而設置。每個通孔610分別對應每個開關單元620B。每個感光元件與相對應的發光元件設置於翹曲感測器的多個區域的至少其中之一。除此以外，翹曲感測器120的背面還設置環境光感測器622。

圖6B右方繪示生理訊號感測器110與翹曲感測器120組成的感測電極貼片200與待測物（皮膚210）的示意圖。感測電極貼片200中的每個區域包括感光元件624以及發光元件626。感光元件624以及發光元件626組成圖6B左方的開關單元620B。當感測電極貼片200上的環境光感測器622因外部光線充足而呈現感光狀態時，發光元件626將不主動發光。此時，外部光線將會從翹曲處（區域630B）透入通孔610，使得感光元件624從無感光狀態轉變為感光狀態以產生感光電流，從而得知感測電極貼片200有局部的區域（如，區域630B）發生翹曲情形。相對地，當感測電極貼片200上的環境光感測器622並未因外部光線而呈現未感光狀態時，發光元件626將會主動發光。此時，翹曲處（區域630B）的感光元件624將因為發光元件626的光線外露而使得感光量變少（亦即，感光元件624所產生的感光電流減少），從而得知感測電極貼片200有局部的區域（如，區域630B）發生翹曲情形。應用本實施例者亦可將圖6A中的感光元件620A替換為微波元件、震動感測器、電阻式感測器或電容式感測器，從而利用不同的偵測技術來得知是否發生翹曲情形，以及將生理訊號感測器110與待測物（皮膚210）之間相互貼附的面積百分比作為翹曲數值。

圖7是依照本發明實施例第二實施例的一種生理訊號校正裝置700、資料呈現裝置710以及雲端伺服器720的方塊圖。生理訊號校正裝置700包括生理訊號感測器110、翹曲感測器120、訊號處理裝置730以及傳輸模組140。傳輸模組140包括收發器740。生理訊號校正裝置700的訊號處理裝置730在獲得經校正的生理訊號值之後，可自行將經校正的生理訊號值進行統整，並透過收發器740以經由網路750或是相關的傳輸協定（如，藍芽、WIFI…等）將這些生理訊號值傳輸至資訊呈現裝置710。或是，生理訊號校正裝置700可直接將經校正的生理訊號值透過收發器740直接傳輸給資訊呈現裝置710，且由資訊呈現裝置710自行統整這些生理訊號值。資訊呈現裝置710可以是智慧型手機、平板電腦、具備螢幕的個人電腦或伺服器…等，其主要是用來呈現穿戴者的生理訊號值（如，體溫、脈搏、心跳、呼吸頻率、動態肌電流數值），也可將統整或校正後的生理情況或生理資訊（如，穿戴者的肌耐力、肌肉強度、肌肉疲勞度、身體情況、運動週期、健康狀態、異常警示）利用資訊呈現裝置710進行顯示。

在此詳細說明圖7生理訊號校正裝置700中的訊號處理裝置730及其內部各個元件。訊號處理裝置730包括處理器732、補償電路734以及記憶體736。補償電路734耦接處理器732。記憶體736則同時耦接處理器732以及補償電路734。記憶體736包括校正資料庫738。校正資料庫738中至少包括與生理訊號感測器110及翹曲感測器120所產生的翹曲數據相對應的校正訊號值。本實施例的處理器732可透過收發器740與雲端伺服器720相互通訊，並可從雲端伺服器720更新校正資料庫738中的內容，以使對於生理訊號值的校正更為精確。

補償電路734依據翹曲感測器120提供的翹曲情形（如，生理訊號感測器110與待測物之間相互貼附的面積百分比）查詢校正資料庫738以獲得對應的校正訊號值，並將校正訊號值提供給處理器732。處理器732將校正訊號值與生理訊號感測器110提供的生理訊號值相加以獲得經校正生理訊號值。並且，訊號處理裝置730中的處理器732可依據多個時間點而獲得每個時間點對應的經校正生理訊號值，對每個時間點對應的經校正生理訊號值進行數據運算以獲得多個分析資料，統整這些分析資料並透過收發器傳輸至資訊呈現裝置710。資訊呈現裝置710將這些分析資料呈現在其顯示螢幕上，以供使用者觀看。上述的分析資料可以利用資料鏈圖或其他圖形化資料來呈現。於部分實施例中，上述的分析資料亦可以上傳到雲端伺服器720以供大數據分析及進行相關資料的校正之用。

在此以表格資訊（表1：感測電極與人體之間的接觸面積；表2：感測電極的形變面積）來概略地呈現校正資料庫738中的內容以供參考，應用本實施例者可利用更複雜的資料庫資訊來呈現『翹曲情形』所對應的翹曲數值與校正訊號值之間的關係。

表1

人體接觸面積（面積百分比）	補償/校正級數	校正訊號值
100%	1	0000
90%	2	0001
80%	3	0010
70%	4	0011
60%	5	0100
50%	6	0110
40%	7	0111
30%	8	1000
20%	9	1001

翹曲感測器120傳遞給補償電路734的翹曲數值通常為類比資訊，例如電容值的變化（電容式感測器）、感光電流的變化（感光式感測器）、電阻值變化（電阻式感測器）等。補償/校正級數可依據實際設計上述類比資訊的變化值而訂定不同的數值。校正訊號值則是依據補償/校正級數而訂定最佳數位解析度的編碼數值。補償電路734便依據翹曲數值計算面積百分比，並利用計算出的面積百分比查詢表1，從而獲得對應的校正訊號值。

表2

形變面積（面積百分比）	補償/校正級數	校正訊號值
0%	1	0000
10%	2	0001
20%	3	0010
30%	4	0011
40%	5	0100
50%	6	0110
60%	7	0111
70%	8	1000
80%	9	1001
90%	10	1010
100%	11	1011

表2表示當生理訊號感測器/感測電極的形變面積的百分比愈大時，補償/校正級數則愈高，校正訊號值亦隨之提高。

圖8是依照本發明實施例第三實施例的一種生理訊號校正裝置800的電路方塊圖。本實施例利用圖8來說明補償電路734的詳細電路結構。補償電路734包括切換器810、類比數位轉換器820、數位訊號處理器（DSP）830以及加法器840。當翹曲感測器120與生理訊號感測器110組成的感測電極貼片完整貼附於待測物時，處理器732在時間T0時進行初始操作，以獲得初始訊號值。本實施例所述的『初始訊號值』可來自於預先建置於圖7的雲端伺服器720上的資料庫或是校正資料庫738中的參數（如，使用者的生理年齡/身高/體重/血壓、環境的溫度/濕度/風力/風向/輻射紫外線…等參數）經演算所得之補償值。應用本實施例者並不限制初始訊號值的取得來源。為方便說明，本實施例將初始訊號值設定為『0110』。於部分實施例中，處理器732也可不需要進行初始操作。在時間T1時，處理器732控制切換器810以從生理訊號感測器110獲得生理訊號值（例如，生理訊號值為『0000』）。在時間T2時，處理器732控制切換器810以從翹曲感測器120獲得的翹曲數值，利用類比數位轉換器820與數位訊號處理器830以對此翹曲數值進行數位編碼，並利用翹曲數值查詢記憶體736中的校正資料庫以獲得校正訊號值。在一實施例中，若無校正訊號值且有初始訊號值的時候，處理器732控制加法器840以將生理訊號值（『0000』）加上初始訊號值（『0110』）以作為生理訊號值。在另一實施例中，若有校正訊號值（例如，校正訊號值為『1000』）、且有初始訊號值的時候，處理器732將生理訊號值（『0000』）加上初始訊號值（『0110』）後再加上校正訊號值（『1000』）以作為經校正生理訊號值。然後，在時間T3時，處理器732透過收發器740將上述的生理訊號值或經校正生理訊號值傳輸至資料呈現裝置。

圖8的補償電路734是以單個類比數位轉換器820來實現，應用本實施例者亦可利用兩個類比數位轉換器820來實現，其中一個類比數位轉換器用以將生理訊號感測器110的生理訊號值轉換為數位形式，另一個類比數位轉換器則用以將翹曲感測器120的翹曲數值轉換為數位形式。如此一來，便可不需要切換器810進行訊號的切換，且可讓數位訊號處理器830同時處理這兩個資料。

圖9是依照本發明實施例一實施例的一種生理訊號的校正方法的流程圖。所述校正方法適用於上述各實施例的生理訊號校正裝置100、700和/或800。請參照圖9，於步驟S910中，當所生理訊號感測器110貼附於待測物時，生理訊號校正裝置中的訊號處理裝置從生理訊號感測器110獲得生理訊號值。於步驟S920中，訊號處理裝置透過翹曲感測器120偵測是否發生生理訊號感測器110相對於待測物的翹曲情形。翹曲情形是由部分的生理訊號感測器110中的感測電極與待測物之間的距離而產生。於步驟S930中，訊號處理裝置依據翹曲感測器120提供的翹曲情形來校正由生理訊號感測器110提供的生理訊號值。上述步驟的詳細實現方式請見上述實施例。

綜上所述，本發明實施例所述的生理訊號校正裝置及穿戴式裝置利用配置於生理訊號感測器上的翹曲感測器來偵測生理訊號感測器中的感測電極與待測物（如，使用者的皮膚）之間的翹曲情形，並依據此翹曲情形校正生理訊號。換句話說，本發明實施例在生理訊號感測器（如，感測電極貼片）上配置一種或多種翹曲感測器以偵測並回饋感測電極與待測物之間相互脫離的面積百分比數值，並利用此面積百分比數值查詢校正資料庫以補償或校正生理訊號所缺失的部分，從而使本發明實施例所量測的生理訊號透過校正而具備高準確性

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、700、800‧‧‧生理訊號校正裝置

110‧‧‧生理訊號感測器

120‧‧‧翹曲感測器

130、730‧‧‧訊號處理裝置

140‧‧‧傳輸模組

200‧‧‧感測電極貼片

202‧‧‧感測點

210‧‧‧皮膚

220‧‧‧區域

400‧‧‧基板

410‧‧‧襯墊

420‧‧‧連接結構

610‧‧‧通孔

620A‧‧‧感光元件

620B‧‧‧開關單元

622‧‧‧環境光感測器

624‧‧‧感光元件

626‧‧‧發光元件

630A、630B‧‧‧區域

710‧‧‧資訊呈現裝置

720‧‧‧雲端伺服器

732‧‧‧處理器

734‧‧‧補償電路

736‧‧‧記憶體

738‧‧‧校正資料庫

740‧‧‧收發器

750‧‧‧網路

810‧‧‧切換器

820‧‧‧類比數位轉換器

830‧‧‧數位訊號處理器（DSP）

840‧‧‧加法器

C0~CN‧‧‧電容

圖1是依照本發明實施例第一實施例的一種生理訊號校正裝置的方塊圖。圖2A至圖2C是生理訊號感測器與翹曲感測器的對應位置關係圖。圖2D至圖2E是翹曲感測器與生理訊號感測器組成的感測電極貼片與待測物的示意圖。圖3是圖2D中感測電極貼片的翹曲感測器的實作示意圖。圖4A與圖4B是生理訊號感測器與翹曲感測器的整合結構示意圖。圖5A至圖5F為圖1中生理訊號感測器、翹曲感測器以及訊號處理裝置的對應位置關係圖。圖6A與圖6B為以感光式感測器來實現翹曲感測器的示意圖。圖7是依照本發明實施例第二實施例的一種生理訊號校正裝置、資料呈現裝置以及雲端伺服器的方塊圖。圖8是依照本發明實施例第三實施例的一種生理訊號校正裝置的電路方塊圖。圖9是依照本發明一實施例的一種生理訊號的校正方法的流程圖。

Claims

一種生理訊號校正裝置，包括：生理訊號感測器，具備感測電極，所述生理訊號感測器貼附於待測物以從所述感測電極獲得生理訊號值；翹曲感測器，配置於所述生理訊號感測器，所述翹曲感測器偵測是否發生所述生理訊號感測器相對於所述待測物的翹曲情形；以及訊號處理裝置，耦接所述生理訊號感測器以及所述翹曲感測器，其中所述訊號處理裝置依據所述翹曲感測器提供的所述翹曲情形來校正由所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值，其中所述翹曲情形是由部分的所述感測電極與所述待測物之間的距離或是由部分的所述感測電極與所述待測物之間的接觸面積發生變化而產生。
如申請專利範圍第1項所述的生理訊號校正裝置，其中所述翹曲情形是由所述生理訊號感測器與所述待測物之間相互貼附與脫離的面積百分比作為翹曲數值來表示，或是，所述翹曲情形是由所述生理訊號感測器與所述待測物之間相互貼附且發生形變的面積百分比作為翹曲數值來表示。
如申請專利範圍第1項所述的生理訊號校正裝置，其中所述訊號處理裝置包括：處理器；補償電路，耦接所述處理器；以及記憶體，包括校正資料庫，其中，所述補償電路依據所述翹曲感測器提供的所述翹曲情形查詢所述校正資料庫以獲得校正訊號值，並將所述校正訊號值提供給所述處理器，所述處理器將所述校正訊號值與所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值相加以獲得經校正生理訊號值。
如申請專利範圍第3項所述的生理訊號校正裝置，更包括：傳輸模組，耦接所述訊號處理裝置，其中所述傳輸模組的收發器與資訊呈現裝置相互通訊，其中所述訊號處理裝置將所述經校正生理訊號值進行統整並傳輸至所述資訊呈現裝置，所述資訊呈現裝置依據所述經校正生理訊號值來呈現對應於所述待測物的生理資訊。
如申請專利範圍第4項所述的生理訊號校正裝置，其中所述訊號處理裝置在所述生理訊號感測器與所述翹曲感測器完整貼附於所述待測物時從所述校正資料庫或雲端伺服器中獲得初始訊號值，在獲得所述初始訊號值後從所述生理訊號感測器的所述感測電極獲得所述生理訊號值以及從所述翹曲感測器獲得所述翹曲情形相對應的翹曲數值，當獲得所述翹曲數值時，所述訊號處理裝置依據所述翹曲數值查詢所述校正資料庫以獲得所述校正訊號值，將所述生理訊號值加上所述初始訊號值以及所述校正訊號值以作為所述經校正生理訊號值。
如申請專利範圍第5項所述的生理訊號校正裝置，其中所述訊號處理裝置依據多個時間點獲得每個時間點對應的所述經校正生理訊號值，對每個時間點對應的所述經校正生理訊號值進行數據運算以獲得多個分析資料，統整所述分析資料並透過所述收發器傳輸至資訊呈現裝置。
如申請專利範圍第1項所述的生理訊號校正裝置，其中所述生理訊號感測器包括多個通孔，並且所述翹曲感測器對應所述通孔而設置。
如申請專利範圍第1項所述的生理訊號校正裝置，其中所述翹曲感測器的類型是感光式感測器、震動式感測器、電阻式感測器、電容式感測器、微波式感測器或其組合。
如申請專利範圍第8項所述的生理訊號校正裝置，其中當所述翹曲感測器為所述感光式感測器時，所述翹曲感測器包括多個感光元件，並且，偵測是否發生所述翹曲情形是由部分的所述感光元件是否感測到光線而決定。
如申請專利範圍第9項所述的生理訊號校正裝置，其中所述翹曲感測器更包括與每個所述感光元件相對應的發光元件，每個所述感光元件與相對應的所述發光元件設置於所述翹曲感測器的多個區域的至少其中之一。
一種生理訊號的校正方法，適用於包括生理訊號感測器以及翹曲感測器的生理訊號校正裝置，所述翹曲感測器配置於所述生理訊號感測器，其中所述校正方法包括：當所述生理訊號感測器貼附於待測物時，從所述生理訊號感測器獲得生理訊號值；透過所述翹曲感測器偵測是否發生所述生理訊號感測器相對於所述待測物的翹曲情形，其中所述翹曲情形是由部分的所述生理訊號感測器與所述待測物之間的距離或是由部分的所述感測電極與所述待測物之間的接觸面積發生變化而產生；以及依據所述翹曲感測器提供的所述翹曲情形來校正由所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值。
如申請專利範圍第11項所述的校正方法，其中所述翹曲情形是由所述生理訊號感測器與所述待測物之間相互貼附與脫離的面積百分比作為翹曲數值來表示，或是，所述翹曲情形是由所述生理訊號感測器與所述待測物之間相互貼附且發生形變的面積百分比作為翹曲數值來表示。
如申請專利範圍第11項所述的校正方法，依據所述翹曲感測器提供的所述翹曲情形來校正由所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值包括下列步驟：將校正訊號值與所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值相加以獲得經校正生理訊號值。
如申請專利範圍第13項所述的校正方法，更包括下列步驟：在所述生理訊號感測器與所述翹曲感測器完整貼附於所述待測物時，從校正資料庫或雲端伺服器中獲得初始訊號值，並且，依據所述翹曲感測器提供的所述翹曲情形來校正由所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值包括下列步驟：在獲得所述初始訊號值後，從所述生理訊號感測器獲得所述生理訊號值以及從所述翹曲感測器獲得所述翹曲情形相對應的翹曲數值；以及當獲得所述翹曲數值時，依據所述翹曲數值查詢所述校正資料庫以獲得所述校正訊號值，並且將所述生理訊號值加上所述初始訊號值以及所述校正訊號值以作為所述經校正生理訊號值。
如申請專利範圍第11項所述的校正方法，更包括下列步驟：依據多個時間點獲得每個時間點對應的所述經校正生理訊號值；對每個時間點對應的所述經校正生理訊號值進行數據運算以獲得多個分析資料；以及統整所述分析資料並傳輸至資訊呈現裝置。
一種具校正功能的穿戴式裝置，包括：生理訊號感測器，具備感測電極，所述生理訊號感測器貼附於待測物以從所述感測電極獲得生理訊號值；翹曲感測器，配置於所述生理訊號感測器，所述翹曲感測器偵測是否發生所述生理訊號感測器相對於所述待測物的翹曲情形；以及訊號處理裝置，耦接所述生理訊號感測器以及所述翹曲感測器，其中，所述訊號處理裝置依據所述翹曲感測器提供的所述翹曲情形來校正由所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值，其中所述翹曲情形是由部分的所述感測電極與所述待測物之間的距離或是由部分的所述感測電極與所述待測物之間的接觸面積發生變化而產生。
如申請專利範圍第16項所述的穿戴式裝置，其中所述翹曲情形是由所述生理訊號感測器與所述待測物之間相互貼附與脫離的面積百分比作為翹曲數值來表示，或是，所述翹曲情形是由所述生理訊號感測器與所述待測物之間相互貼附且發生形變的面積百分比作為翹曲數值來表示。
如申請專利範圍第16項所述的穿戴式裝置，其中所述訊號處理裝置包括：處理器；補償電路，耦接所述處理器；以及記憶體，包括校正資料庫，其中，所述補償電路依據所述翹曲感測器提供的所述翹曲情形查詢所述校正資料庫以獲得校正訊號值，並將所述校正訊號值提供給所述處理器，所述處理器將所述校正訊號值與所述生理訊號感測器提供的所述生理訊號值相加以獲得經校正生理訊號值。
如申請專利範圍第18項所述的穿戴式裝置，更包括：傳輸模組，耦接所述訊號處理裝置，其中所述傳輸模組的收發器與資訊呈現裝置相互通訊，其中所述訊號處理裝置將所述經校正生理訊號值進行統整並傳輸至所述資訊呈現裝置，所述資訊呈現裝置依據所述經校正生理訊號值來呈現對應於所述待測物的生理資訊。
如申請專利範圍第19項所述的穿戴式裝置，其中所述訊號處理裝置在所述生理訊號感測器完整貼附於所述待測物時，從所述校正資料庫或雲端伺服器中獲得初始訊號值，在獲得所述初始訊號值後從所述感測電極獲得所述生理訊號值以及從所述翹曲感測器獲得所述翹曲情形相對應的翹曲數值，當獲得所述翹曲數值時，所述訊號處理裝置依據所述翹曲數值查詢所述校正資料庫以獲得所述校正訊號值，將所述生理訊號值加上所述初始訊號值以及所述校正訊號值以作為所述經校正生理訊號值。