隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法

2023-08-08 20:28:41

專利名稱：隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法
技術領域：
本發明是關於一種隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法，尤指一種應 用於配戴在一受測者身上的一監控裝置，通過所述的移動信息，判斷出該受測 者處於非運動狀態下的各該生理參數具有異常變化，而產生不規律數據時，便 並以無線方式，通過一網絡網關器對外發出通報，傳送至醫療院所或服務業者， 供其匯整並監控使用者的當前生理狀況。
背景技術：
由於現今的醫學發達、醫療衛生服務的效率提高，以及生活環境改善，高 齡人口比以往更健康和長壽，加上全球平均生育率逐年降低，人口老年化相應 有不斷增加的趨勢，使得高齡人口所帶來的社會成本及所面對的問題，將不可 小覷。因此，成年子女在就學或就業時，而無法抽身就近照顧家中長輩之際， 便相當擔心老年人的疾病監控以及醫療照顧的品質。有鑑於此，業者已嗅到老 人看護及遠距居家照護的市場，利用信息科技的持續進步，以及行動通信與網 絡的日益發達，通過無線網絡及網際網絡連接至遠程養護所、養老院或看護中
心等醫療資源較缺乏的醫療單位，提供遠距護理站醫護人員M化的行動照護服 務，並建置遠距病患病情監視信息系統來做實時監視病情的模式，可做為醫院 病房的延伸，在醫療資源共享下，方便長期照護及養護遠距病患，進而提升醫 療作業效率及病患存活率，上述的許多應用於遠距居家照護及遠距醫療服務領 域的例子，不但可以解決全球各先進國家為解決高齡人口所帶來的社會問題， 且協助各醫療院所達成資源共享及節省成本的目標，並將居家照護及醫療服務 有效推廣至醫療資源不足的偏遠地區。
隨著各式生命、生理感測技術、數據傳輸技術的發展以及網絡的普及，許 多學者便試著建立日常居家的行為才莫式與疾病、生理機能退化之間的關連性， 再加上最新研究曾發表一項以預判高齡者健康狀況變化為目的的遠程監測研究 計畫，其中提到高齡者從健康、獨立到生病、虛弱其實有一個轉移的過程，然 而這個精細、微妙的過程不易為照顧者、醫生、甚至高齡者本身所察覺。因此 他們嘗試證明從一些簡單的監測，如高齡者的活動力、血氧、血壓、呼吸頻率、 心跳頻率及心電圖等，乃至於高齡者的睡眠模式都能夠預先判知高齡者功能性 健康狀況的改變，並且由上述的監測行動所得到的信息以快速且寬頻的電信網 絡，將各種醫療信息全面電子化，並建構一套能夠整合文字、數據、圖形、影 像、語音及視頻信號內容的遠距居家照護或遠距醫療服務的軟體，從而發出適 當、及時、合乎成本的通知並進行處理，以減低高齡者罹病率並維持獨立、良 好的生活品質。
然而，由於受測者在該監測行動下產生大幅度的肢體動作時，這些大幅度 的肢體動作常因為該監測行動使用不同接觸人體位置的測試手段，或不同的測 試方式，而使得該監測行動無法準確地檢測出受測者的呼吸頻率、心跳頻率， 取得錯誤的數據，而誤導監控機制，浪費國家醫療及警報後續處理的資源。因 此，如何設計出一種隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法，實現遠距居家 照護或遠距醫療服務的目標，以令病患在自由遷徙或旅遊的過程中，若在生理 內或外在傷害產生不適，可準確地發出通報，以令後續處理機製得以適時地接 手，即成為業者努力研究亟思改善的一重要課題。

發明內容
有鑑於前述受測者在監測行動下進行運動時，無法準確地檢測出受測者的 呼吸頻率、心跳頻率，而導致取得錯誤的數據，而誤導監控機制的諸多缺點， 發明人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本發明的一種隨身監控人體 生理參數及安全狀態的方法，期使通過受測者運動狀態與否的分際，而分別判
斷運動狀態下的最新的移動信息是否異常；或非運動狀態下的各該生理參數是
否頭見律，以在異常移動信息或不規z津的生理參悽t時，並通過無線網絡方式，對 外發出通報，實現實時監控人體的安全狀態。
本發明的一目的，是提供一種隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法，
該方法是應用於配戴至一受測者身體上的一監控裝置，該監控裝置通過接收該 受測者身體的多個移動信息及多個生理參數，以持續監測該受測者身體是否處
於安然無恙，其中通過所述的移動信息，判斷該受測者是否處於一運動狀態， 若該受測者並非處於運動狀態，則判斷各該生理參數是否符合該監控裝置內分 別預設的一正常生理標準，若各該生理參數不符合對應的該正常生理標準，並 以無線方式，通過一網絡網關器，便對外發出一第一預警通報信號至醫療院所 或服務業者，供其匯整並監控使用者的當前生理狀況。如此，無論受測者身處 何處，只要受測者本身健康有異常，便可對外發出通報以通知相關醫療院所或 服務業者。
本發明的另 一 目的中，若該監控裝置判斷出該受測者處於一運動狀態下， 則該監控裝置便對該受測者的移動信息進行分析，並判斷該移動信息是否符合 預設的一異常移動標準，當該監控裝置判斷出該移動信息符合該異常移動標準， 則定義受測者為一非自主性墜落的狀態，便以無線方式，通過一網絡網關器， 對外發出一第二預警通報信號。如此，無論受測者身處何處，只要受測者處於 該非自主性墜落的狀態，相關醫療院所或服務業者便可接收該監控裝置的通知。
為便於貴審查委員能對本發明的目的、技術特徵及其功效，有更進一步的 認識與了解，茲特舉若干實施例，並配合圖式，詳細說明如下。


圖1為本發明的系統架構示意圖2為動作感應模塊開始對受測者進行信息收集的處理流程示意圖； 圖3為本發明的一最佳實施例中生理參數感應模塊開始對受測者進行信息 收集的處理流程示意圖；及
圖4為本發明的一最佳實施例中當監控裝置對受測者進行"非自主性墜落 狀態"分析的處理流程示意圖。
正常呼吸次數範圍 ............ 322
異常移動標準 ............ 330
受測者數據 ............ 340
信號放大器 ............ 41
微處理器 ............ 51
無線發信模塊 61
網絡網關器 ............ 71
受測者 ............ 100
附圖標號
監控裝置 ............ 1
動作感應才莫塊 ............ 11
生理參數感應模塊............ 21
心脈頻率讀取部 ............ 211
呼吸頻率讀取部 ............ 212
數據區 ............ 31
平均生理參數 ............ 310
正常生理標準 ............ 320
正常心跳次數範圍 ............ 32具體實施例方式
本發明為一種隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法，請參閱圖l所示， 為一種應用於可配戴至一受測者100身上的一監控裝置1，該方法使該監控裝置 1通過接收該受測者100身體的多個移動信息(如跑步或跳躍)及多個生理參 數(如呼吸、心跳或溫度等)，以持續監測該受測者身體是否安然無恙，其中該 監控裝置1首先分析所述的移動信息，判斷該受測者100是否處於一運動狀態， 當判斷出該受測者IOO並非處於運動狀態時，則該監控裝置1進而判斷各該生理 參數是否符合該監控裝置l內分別預設的一正常生理標準320,若各該生理參數 不符所對應的正常生理標準320，便並以無線方式，通過一 網絡網關器(Gateway)， 對外發出可供辨識發送對象的一第一預警通報信號至醫療院所或服務業者(如 監控服務業者或養老院)，供其匯整並監控使用者的當前生理狀況。
反之，當該監控裝置1判斷出該受測者IOO處於該運動狀態時，則該監控裝 置l便對所述的移動信息進行分析，判斷該受測者IOO是否驟然異常移動(如 臥倒或墜落)，並停止任何移動，若是，則該監控裝置1便定義該受測者100
處於一非自主性墜落(如身體快速傾倒且久臥不起)的狀態，便以無線方式，通 過一網絡網關器(Gateway),對外發出一第二預警通報信號至醫療院所或服務業 者(如監控服務業者或養老院)，供其匯整並監控使用者的當前生理狀況。
本發明的一較佳實施例中，復請參閱圖1所示，該監控裝置1包括有一動 作感應模塊ll (如三維感應探測器，3D Direction Sensor)、 一生理參數感應 模塊21(如溫度計、血壓計)、 一數據區31(Database)、 一信號放大器41(Amp腿er) 及一微處理器51(Micro Controller),該動作感應模塊11與該微處理器51及該數 據區31相連接，可在該受測者100移動或傾斜時，由人體所產生的擺動，而持 續收集多個位移數據(如位移距離及傾斜角度)，該動作感應模塊ll可將所
述的位移數據經計算處理後，而獲得所述的位移信息(如位移加速度、位移 方向)，以準確地分辨該受測者100瞬間朝地面傾倒，或正常朝前方移動的差別； 該生理參數感應模塊21與該微處理器51、該信號放大器41及該數據區31相連 接，可至少包括一心脈頻率讀取部211(如Electrocardiography, ECG)及一呼吸頻 率讀取部212(Micro Motion Detector Sensor)，該心脈頻率讀取部211可由該受測者 100心臟跳動所產生的震動，而持續地收集該受測者100的心跳振幅，再由一定 時間內(如60秒)算出該受測者100的一心跳頻率(Heart Rate),而該呼吸 頻率讀取部212可由該受測者100在呼吸時所產生的起伏，而持續地計數該受測 者100呼吸的次數，再由一定時間(如60秒)內算出該受測者100的一呼吸 頻率(Respiration Rate),而該信號放大器41可將由該受測者100所接收的心臟跳 動及呼吸起伏所產生的震動加以放大，以避免所收集的數據過於微弱，而無法 被加以計算處理。
該數據區31與該微處理器51相連接，分別記錄有一組平均生理參數310、 一組正常生理標準320、 一組異常移動標準330及多筆受測者數據340,該平均 生理參數310可由該監控裝置1平常由該受測者100取得的數據而按時更新，該 正常生理標準320包括依據正常人體生理參數所預設的一正常心跳次數範圍321
(如每分鐘心跳頻率介於60-100下)及一正常呼吸次數範圍322 (如每分鐘 呼吸頻率介於12 - 16下)，該異常移動標準330近似人體因非自主性墜落所產 生的移動信息(如重力加速度值，G或傾斜異常角度，6b)，而所迷的受測 者數據340包括有該監控裝置1的一識別碼(ID)、 一受測者100的基本數據
(Patient Details )及多個相關連絡人(如親人、醫生或醫療院所)的連絡數據(如 電話號碼或郵件地址)。
該監控裝置1另外可連接一無線發信模塊(wireless transmit module)61，該無 線發信模塊61可於該監控裝置1判斷出最新的移動信息具有異常變化，或各該 生理參數不符規律時，對外部的一網絡網關器71進行發出第一或二預警通報信 號，以便該網絡網關器71將該預警通報信號依照預定的機制，通知遠程的醫療 院所或服務業者，由於該監控裝置1對外的網絡漫遊及通報信號互動系統已有 現有的技藝，且並未牽涉至本發明的保護領域，故本說明書在此便不加以予綴 述。
在此需特別注意者，乃受測者IOO在開始使用該監控裝置1時，該監控裝置 1可由該數據區31上紀錄下列數據
(1) 該監控裝置1的識別碼，即為該監控裝置1的唯一產品型號，受測者100 由業者購買後，經登記還為受測者IOO專屬的個人識別碼；
(2) 受測者100的基本數據及相關連絡人(如親人、醫生或醫療院所)的連 絡數據(如電話號碼或郵件地址)，所述的數據是對應於該監控裝置1的識別碼， 以便該第一、二預警通報信號發生後，可根據所接收到的該第一、二預警通報 信號中的該監控裝置1的識別碼，辨識出該監控裝置1的受測者100及相關連絡 人；
(3)平均生理參數310，受測者100在首次配戴該監控裝置1時，該監控 裝置1會立即取得並記錄該受測者100本身的所述的生理參數(如呼吸、心跳 或溫度)以作為該數據區31的所述的平均生理參數310，並定時更新所述的平均 生理參數310。
當該監控裝置1被激活後，復請參閱圖1所示，該動作感應模塊11開始對
該受測者100進行信息收集時，請參閱圖2所示，該微處理器51便依下列步驟 進行處理
(201) 使該動作感應模塊11通過該受測者100軀體的目前擺動，持續收集 現況的多個第一位移數據(如位移距離及傾斜角度)；
(202) 使該動作感應模塊11對所述的第一位移數據進行計算後，可獲得受 測者100目前的位移信息(如移動方向及移動加速度)；
(203 )依據該位移信息並判斷該受測者100軀體是否持續產生位移，如 判斷一定時間下，它所產生的位移距離是否大於零，若是，則進行步驟(204), 否則進行步驟(205 );
(204)判斷受測者IOO處於運動狀態下，並對該受測者IOO進行是否處於 "非自主性墜落狀態"的分析。
(205 )判斷受測者IOO處於非運動狀態下，並對該受測者IOO進行各該生 理參數的分析。
當該監控裝置1被激活後，不止該動作感應模塊11且該生理參數感應模塊 21開始對受測者IOO進行信息收集，當該生理參數感應模塊21開始對受測者100 進行信息收集時，請參閱圖3所示，該微處理器51便依下列步驟進行處理
(301 )使該信號放大器41可將由該受測者100所接收的心臟跳動震動及呼 吸起伏震動加以放大；
(302)通過該信號放大器41所放大的心臟跳動震動，使該心脈頻率讀取部 211持續地收集受測者100的一心跳振幅及一心跳次數；
(303 )使該心脈頻率讀取部211由一定時間內算出受測者100的一心跳頻
率；
(304)通過該信號放大器41所放大的呼吸起伏震動，使該呼吸頻率讀取部 212持續地計數受測者IOO呼吸的次數；
(305 )使該呼吸頻率讀取部212由一定時間內算出受測者100的一呼吸頻
率；
(306)判斷是否對受測者IOO的各該生理參數進行分析，若是，則進行步 驟(307 ),否則結束本流程。
(307 )讀取該正常生理標準320的正常心跳次數範圍321,判斷該心脈頻 率讀取部211算出的心跳頻率是否介於該正常心跳次數範圍321內，若是，則忽 略本步驟，並結束本流程，否則進行步驟(308);
(308 )讀取該正常生理標準320的正常呼吸次數範圍322，判斷該呼吸頻 率讀取部212所接收到的呼吸頻率是否介於該正常呼吸次數範圍322內，若是， 則忽略本步驟，並結束本流程，否則進行步驟(309);
(309 )將代表"受測者100生理參數產生異常"的標記包裹(Encapsulating) A— 一佳'於^;
(310) 讀取所述的受測者數據340，將該監控裝置l的識別碼、受測者IOO 的基本數據及相關連絡人的連絡數據包裹(Encapsulating)成一第二封包；
(311) 將該心跳頻率及呼吸頻率包裹(Encapsulating)成一第三封包；及
(312 )令該無線發信模塊61對外發出夾帶有該第一、二及三封包的一第一 預警通報信號。
另一方面，當該監控裝置l對該受測者IOO進行是否處於"非自主性墜落狀 態"的分析時，復請參閱圖l所示，該微處理器51判斷所述的位移信息是否符 合該異常移動標準330 (如重力加速度值，G或傾斜異常角度，6b),請參 閱圖4所示，該微處理器51便依下列步驟進行處理
(401) 判斷該受測者IOO現況的所述的第一位移數據內的一第一傾斜角度 (ea)是否大於該異常移動標準330所設定的一傾斜異常角度(eb),若是，
則進行步驟(402)，否則忽略本步驟，並結束本流程。
(402) 依據該異常移動標準330的一重力加速度值(G',如9.80665 m / s2)， 並判斷該位移信息內的一加速度值(a)是否超過該重力加速度值(G,)，若是，
則定義該受測者100已發生驟然的異常移動(如臥倒或墜落)並進行步驟(403), 否則忽略本步驟，並結束本流程。
(403 )由該動作感應模塊11在該受測者100軀體內所收集最新的一第二位 移數據中，判斷該第二位移數據中的一第二傾斜角度(6。)，是否在一定時間 內回復成第一傾斜角度(6a)，若是，則忽略本步驟，並結束本流程，否則進 行步驟(404);
(404 )將代表"受測者100位處非自主性墜落狀態"的一標記包裹 (Encapsulating)成一第四封包；
(405 )通過所述的受測者數據340,將該監控裝置1的該識別碼、受測者 IOO的基本數據及相關連絡人的連絡數據包裹(Encapsulating)成一第五封包；
(406) 將該心跳頻率及呼吸頻率包裹(Encapsulating)成一第六封包；及
(407) 令該無線發信模塊61對外發出夾帶有該第四、五及六封包的一第二 預警通報信號。
由於，本發明是利用該動作感應模塊ll通過運動狀態與否的分際，而分別 判斷受測者IOO處於運動狀態下的最新的移動信息是否規律，是否處於一非自主 性墜落(如身體快速傾倒且久臥不起)的狀態；或該生理參數感應模塊21在受 測者IOO處非運動狀態下的各該生理參數是否受測者IOO生理參數產生異常，以 在產生異常的移動信息或生理參數時，以無線的方式對外發出預警通報信號， 實現實時監控人體的安全狀態，使得令病患在自由遷徙或旅遊的過程中，若在 生理內或外在傷害產生不適，可準確地發出通報，以令後續處理機製得以適時 地接手。
以上所述，僅為本發明的一最佳具體實施例，但本發明的特徵並不局限於 此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及的變化或修飾，皆應涵 蓋在以下本發明的權利要求中。
權利要求
1、一種隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法，該方法是應用於配戴在受測者身體的一監控裝置上，包括監測受測者現況的多個生理參數及多個移動信息；分析所述的移動信息，並判斷受測者現在是否處於一運動狀態；若判斷出該受測者並不處於所述的運動狀態下，則分析所述的生理參數，並判斷各該生理參數是否符合所述的監控裝置內分別預設的一正常生理標準；及若所述的生理參數均不符合對應的正常生理標準，即產生可供辨識發送對象的一第一預警通報信號，以無線方式發送出去。
2、 如權利要求l所述的方法，其中當所述的監控裝置監測所述的受測者現 況的多個生理參數時，尚包括使所述的監控裝置的一心脈頻率讀取部持續地收集所述的受測者現況的一 心跳次數；使所述的心脈頻率讀取部由一定時間內算出受測者的一心跳頻率； 使所述的監控裝置的一呼吸頻率讀取部持續地計算受測者現況的一呼吸次 數；及使所述的呼吸頻率讀取部由一定時間內算出受測者的一呼吸頻率。
3、 如權利要求2所述的方法，其中當所述的監控裝置分析所述的移動信息， 並判斷受測者現在是否處於所述的運動狀態時，尚包括由所述的監控裝置的一動作感應模塊持續收集該受測者所產生的多個第一 位移數據；由該動作感應模塊對所述的第一位移數據進行計算，獲得受測者目前的位 移信息；依據該位移信息並判斷該受測者是否持續產生位移；及 若該位移信息表示受測者並不持續產生位移，則判斷受測者處於非運動狀 態，並分析該受測者的各生理參數。
4、 如權利要求3所述的方法，其中當所述的監控裝置分析受測者的各生理 參數時，其步驟尚包括讀取所述的正常生理標準的一正常心跳次數範圍，判斷所述的心脈頻率讀 取部所算出的心跳頻率是否介於該正常心跳次數範圍內；以及若該心跳頻率不介於該正常心跳次數範圍內，則讀取所述的正常生理標準 的一正常呼吸次數範圍，判斷所述的呼吸頻率讀取部所接收到的呼吸頻率是否 介於該正常呼吸次數範圍內，並依後續步驟進行處理。
5、 如權利要求4所述的方法，其中當所述的監控裝置判斷出所述的生理參 數不符所對應的正常生理標準時，則該監控裝置便依下列步驟進行處理將代表"受測者生理參數產生異常"的一標記包裹成一第一封包；讀取所述的監控裝置內所預設的一識別碼、 一受測者的基本數據及相關連 絡人的多個連絡數據一併包裹成一第二封包；將所述的心跳頻率及呼吸頻率包裹成一第三封包；及令所述的無線發信模塊對外發出夾帶有所述的第一、二及三封包的一第一 預警通報信號。
6、 如權利要求l所述的方法，其中當判斷出受測者處於運動狀態時，尚包括持續判斷所述的移動信息是否符合所述的監控裝置內預設的一異常移動標 準；及若所述的移動信息符合異常移動標準，則定義受測者處於一非自主性墜落， 即以無線方式，對外發出可供辨識發送對象的 一第二預警通報信號。
7、 如權利要求6所述的方法，其中當所述的監控裝置被激活後至對外發出 所述的第二預警通報信號前，尚包括由所述的監控裝置的一動作感應模塊持續收集所述的受測者所產生的多個第一位移數據；由該動作感應模塊對所述的第一位移數據進行計算，獲得受測者目前的位 移信息；依據該位移信息並判斷該受測者是否持續產生位移；及 若該位移信息表示受測者持續產生位移，則判斷受測者處於運動狀態，並 對受測者進行是否為非自主性墜落的分析。
8、 如權利要求7所述的方法，其中當所述的監控裝置對受測者進行是否為 非自主性墜落的分析時，尚包括判斷所述的第一位移數據內的一第一傾斜角度(6a)是否大於所述的異常 移動標準所設的一異常傾斜角度(eb);若所述的第一傾斜角度(ea)大於所述的異常傾斜角度(eb)，則依據所述的異常移動標準所設的一重力加速度值(Gi),判斷所述的位移信息內的一加 速度值(a,)是否超過該重力加速度值(Gi);若所述的加速度值(ai)超過所述的重力加速度值(Gi)，則由所述的動作 感應模塊所收集最新的一第二位移數據中，判斷其中的一第二傾斜角度(6C), 是否在一定時間內回復成所述的第一傾斜角度(6a);及若無法在一定時間內回復成該第一傾斜角度(ea),則定義受測者處於非 自主性墜落，並依後續步驟進行處理。
9、 如權利要求8所述的方法，其中當所述的監控裝置定義受測者處於一非 自主性墜落，則使該監控裝置依下列步驟進行處理將代表"受測者位處非自主性墜落狀態，，的一標記包裹成一第四封包； 讀取所述的監控裝置內所預設的一識別碼、 一受測者的基本數據及相關連 絡人的多個連絡數據一併包裹成一第五封包；將所述的心跳頻率及呼吸頻率包裹成一第六封包；及令所述的無線發信模塊對外發出夾帶有所述的第四、五及六封包的一第二 預警通報信號。
全文摘要
本發明為一種隨身監控人體生理參數及安全狀態的方法，該方法是應用於一監控裝置，該監控裝置被配戴於一受測者的身體上，並持續監測該受測者身體的多個移動信息及多個生理參數，並通過所述的移動信息，判斷該受測者是否處於一運動狀態，若該受測者並非處於運動狀態，則進而判斷各該生理參數是否符合該監控裝置內分別預設的一正常生理標準，若各該生理參數不符合對應的該正常生理標準，對外發出可供辨識發送對象的一第一預警通報信號，並以無線方式，通過一網絡網關器，傳送至醫療院所或服務業者，供其匯整並監控使用者的當前生理狀況。
文檔編號A61B5/0205GK101164496SQ20061013638
公開日2008年4月23日 申請日期2006年10月17日 優先權日2006年10月17日
發明者盧智成, 朱唯勤, 李中旺, 楊順聰, 材 高 申請人:國立陽明大學