生理信號(hào)測(cè)量裝置及生理信號(hào)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生理信號(hào)測(cè)量裝置及生理信號(hào)測(cè)量方法，可應(yīng)用在至少兩種光源的光學(xué)生理測(cè)量上。本發(fā)明的方法包括前端信號(hào)處理，利用光源的強(qiáng)度調(diào)整，使至少兩種光源的信號(hào)振幅達(dá)成特定比例，增加信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍，并藉此提升信號(hào)噪聲比。
【專利說(shuō)明】生理信號(hào)測(cè)量裝置及生理信號(hào)測(cè)量方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種生理信號(hào)測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，特別涉及血氧濃度的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]血氧濃度值代表血液中血紅素含氧的飽和度，因此血氧濃度值可代表心肺能力是否正常。在呼吸循環(huán)系統(tǒng)中，人體吸入空氣中的氧氣后，將體內(nèi)肺泡及血液中的二氧化碳交換出來(lái)，達(dá)到身體正常平衡運(yùn)作。血液中運(yùn)送氧氣的能力來(lái)自于心臟功能強(qiáng)弱與否，所以若心臟或胸腔功能有狀況,其身體血液含氧量自然降低。血氧濃度的測(cè)量目前以脈沖血氧濃度測(cè)量法為主流。
[0003]血氧濃度測(cè)量裝置的信號(hào)質(zhì)量大幅影響血氧濃度測(cè)量值，而信號(hào)質(zhì)量又與光源穿透生理組織后得到的能量大小息息相關(guān)。在測(cè)量上，雙光源穿透生理組織后所得的能量振幅會(huì)因不同組織或不同測(cè)試者導(dǎo)致兩信號(hào)大小差異甚大，必須使用自動(dòng)增益放大器來(lái)進(jìn)行信號(hào)放大，然而，如果其中之一信號(hào)太小時(shí)，會(huì)發(fā)生單一自動(dòng)增益放大器無(wú)法將此兩組信號(hào)皆放大到較大的振幅，導(dǎo)致信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍受限。
[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提出本公開(kāi)的測(cè)量裝置及方法，且本公開(kāi)技術(shù)不僅可應(yīng)用于血氧濃度測(cè)量，也可應(yīng)用于至少兩種光源的其他光學(xué)生理測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)涉及一種生理信號(hào)測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
[0006]在生理信號(hào)的測(cè)量上，以血氧濃度為例，光源的設(shè)計(jì)一般會(huì)固定驅(qū)動(dòng)電流比例，因此光源信號(hào)有可能會(huì)因個(gè)體差異導(dǎo)致信號(hào)較小，一般而言，相較于紅外光，紅光對(duì)人體的穿透效果較差，因此會(huì)得到較低的信號(hào)，如果能在適當(dāng)?shù)墓庠茨芰恐?，達(dá)到最佳的雙光源能量的驅(qū)動(dòng)比例，使兩組信號(hào)的振幅接近，將可使信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍提升，提高信號(hào)噪聲比。
[0007]根據(jù)本公開(kāi)，提出一種生理信號(hào)測(cè)量裝置，包括至少兩種光源，至少一種光源檢測(cè)器，至少一種光源驅(qū)動(dòng)器，以及信號(hào)處理電路。
[0008]根據(jù)本公開(kāi)的裝置，其中光源驅(qū)動(dòng)器于初始化時(shí)段下，根據(jù)多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)該至少兩種光源，使得該至少一種光源檢測(cè)器對(duì)應(yīng)地輸出多個(gè)至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)；于測(cè)量時(shí)段下，該至少一種光源驅(qū)動(dòng)器根據(jù)至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)該至少兩種光源。
[0009]根據(jù)本公開(kāi)的裝置，其中信號(hào)處理電路于這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)中選擇使該至少兩種光源中的一光源開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)中選擇至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)，該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的比值(該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)/該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào))接近預(yù)設(shè)比值，該信號(hào)處理電路于這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)相對(duì)應(yīng)的該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)。
[0010]根據(jù)本公開(kāi)，提出一種生理信號(hào)測(cè)量裝置，以兩種光源為例，本公開(kāi)裝置包括第一光源、第二光源、光檢測(cè)器、光源驅(qū)動(dòng)器及信號(hào)處理電路。光源驅(qū)動(dòng)器于初始化時(shí)段下，根據(jù)第一初始化信號(hào)及第二初始化信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一光源及第二光源，使得光源檢測(cè)器對(duì)應(yīng)地輸出第一接收信號(hào)及第二接收信號(hào)。在一測(cè)量時(shí)段下，光源驅(qū)動(dòng)器根據(jù)第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一光源及第二光源。信號(hào)處理電路提供第一初始化信號(hào)及第二初始化信號(hào)。信號(hào)處理電路于第一接收信號(hào)中選擇對(duì)應(yīng)第一光源開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的第一候選信號(hào)，并于第二接收信號(hào)中選擇第二候選信號(hào)，第二候選信號(hào)與第一候選信號(hào)的比值接近預(yù)設(shè)比值。信號(hào)處理電路于第一初始化信號(hào)中選擇與第一候選信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并于第二初始化信號(hào)中選擇與第二候選信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0011]根據(jù)本公開(kāi)的裝置，其中該至少兩種光源的至少一光源為不可見(jiàn)光光源，而該至少兩種光源的其他光源為可見(jiàn)光光源，或者該至少兩種光源的至少一光源為可見(jiàn)光光源，而該至少兩種光源的其他光源為不可見(jiàn)光光源，或者該至少兩種光源均為可見(jiàn)光光源，或者該至少兩種光源均為不可見(jiàn)光光源。
[0012]根據(jù)本公開(kāi)的裝置，其中該信號(hào)處理電路包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字信號(hào)，以及處理器，用以根據(jù)這些數(shù)字信號(hào)選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)，此處理器根據(jù)該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)決定該自動(dòng)增 益控制電路的自動(dòng)增益值。又，該信號(hào)處理電路除了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及處理器外，尚可進(jìn)一步包括自動(dòng)增益控制電路，以及放大器，受控該自動(dòng)增益控制電路，并將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)放大為多個(gè)模擬信號(hào)。再者，該信號(hào)處理電路分別依序遞增這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)，或者交替地提供這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)。
[0013]根據(jù)本公開(kāi)的裝置，其中該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)(該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)/該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào))的預(yù)設(shè)比值可為約0.5至2，較佳為約0.8至1.2，更佳為約I。
[0014]根據(jù)本公開(kāi)，提出一種生理信號(hào)測(cè)量方法，包括:于初始化時(shí)段下，提供多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)；根據(jù)這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)至少兩種光源，使得至少一種光源檢測(cè)器對(duì)應(yīng)地輸出多個(gè)至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)；于這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)中選擇使該至少兩種光源中的一光源開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)中選擇至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)，該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)(該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)/該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào))的比值接近預(yù)設(shè)比值；于這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)相對(duì)應(yīng)的至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)；以及在測(cè)量時(shí)段下，根據(jù)該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)該至少兩種光源。
[0015]根據(jù)本公開(kāi)，提出一種生理信號(hào)測(cè)量方法，以兩種光源為例，本公開(kāi)方法包括:于初始化時(shí)段下，提供第一初始化信號(hào)及第二初始化信號(hào)；根據(jù)第一初始化信號(hào)及第二初始化信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一光源及第二光源，使得光源檢測(cè)器對(duì)應(yīng)地輸出第一接收信號(hào)及第二接收信號(hào)；于第一接收信號(hào)中選擇對(duì)應(yīng)第一光源開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的第一候選信號(hào)，并于第二接收信號(hào)中選擇第二候選信號(hào)，第二候選信號(hào)與第一候選信號(hào)的比值接近預(yù)設(shè)比值；于第一初始化信號(hào)中選擇與第一候選信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并于第二初始化信號(hào)中選擇與第二候選信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及在測(cè)量時(shí)段下，根據(jù)第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一光源及第二光源。
[0016]根據(jù)本公開(kāi)的方法，其中該至少兩種光源的至少一光源為不可見(jiàn)光光源，而該至少兩種光源的其他光源為可見(jiàn)光光源，或者該至少兩種光源的至少一光源為可見(jiàn)光光源，而該少兩種光源的其他光源為不可見(jiàn)光光源，或者該至少兩種光源均為可見(jiàn)光光源，或者該至少兩種光源均為不可見(jiàn)光光源。
[0017]根據(jù)本公開(kāi)的方法，其中選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的該步驟進(jìn)一步包括將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字信號(hào)；以及根據(jù)這些數(shù)字信號(hào)選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)，或者其中選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的該步驟進(jìn)一步包括將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)放大為多個(gè)模擬信號(hào)；將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字信 號(hào)；以及根據(jù)這些數(shù)字信號(hào)選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)。
[0018]又，根據(jù)本公開(kāi)的方法，其中這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)分別依序遞增，或者該提供步驟交替地提供這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)。
[0019]再者，根據(jù)本公開(kāi)的方法，可進(jìn)一步包括根據(jù)該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)決定自動(dòng)增益值。
[0020]根據(jù)本公開(kāi)的方法，其中該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)(該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)/該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào))的預(yù)設(shè)比值可為約0.5至2，較佳為約0.8至1.2，更佳為約I。
[0021]根據(jù)本公開(kāi)，生理信號(hào)可包括血氧濃度，血糖，血中一氧化碳，血中二氧化碳，氧化血紅素,血紅素,心率,呼吸率,體動(dòng)，或體溫等。
[0022]為了對(duì)本公開(kāi)的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下，惟這些實(shí)施例僅作為說(shuō)明之用，非用于局限本公開(kāi)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1繪示為依照第一實(shí)施例的生理信號(hào)測(cè)量裝置于初始化時(shí)段的示意圖。
[0024]圖2繪示為依照第一實(shí)施例的一種生理信號(hào)測(cè)量方法的流程圖。[0025]圖3繪示為第一初始化信號(hào)及第二初始化信號(hào)的時(shí)序圖。
[0026]圖4繪示為第一接收信號(hào)及第二接收信號(hào)的時(shí)序圖。
[0027]圖5繪示為依照第一實(shí)施例的生理信號(hào)測(cè)量裝置于測(cè)量時(shí)段的示意圖。
[0028]圖6繪示為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器于延遲時(shí)段、初始化階段及測(cè)量階段輸出的數(shù)字信號(hào)的時(shí)序圖。
[0029]圖7為圖6的T3部分放大示意圖。
[0030]圖8繪示為第二接收信號(hào)與第一接收信號(hào)的比值示意圖。
[0031]圖9繪示為依照第二實(shí)施例的生理信號(hào)測(cè)量裝置于初始化時(shí)段的示意圖。
[0032]【主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0033]1:生理信號(hào)測(cè)量裝置
[0034]2:生理組織
[0035]11:第一光源
[0036]12:第二光源
[0037]13:光檢測(cè)器
[0038]14:光源驅(qū)動(dòng)器
[0039]21 ~25:步驟
[0040]15a、15b:信號(hào)處理電路
[0041]151:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0042]152:處理器
[0043]153:自動(dòng)增益控制電路
[0044]154:放大器
[0045]DS:數(shù)字信號(hào)
[0046]AS:模擬信號(hào)
[0047]RT(1)~RT (η):第一初始化信號(hào)
[0048]IRT(1)~IRT (η):第二初始化信號(hào)
[0049]RR(1)~RR(n):第一接收信號(hào)
[0050]IRR(1)~IRR(η):第二接收信號(hào)
[0051]Tl:延遲時(shí)段
[0052]Τ2:初始化階段
[0053]Τ3:測(cè)量階段
【具體實(shí)施方式】
[0054]第一實(shí)施例
[0055]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1繪示為依照第一實(shí)施例的生理信號(hào)測(cè)量裝置于初始化時(shí)段的示意圖。生理信號(hào)測(cè)量裝置I例如為血氧濃度測(cè)量裝置，且生理信號(hào)測(cè)量裝置I至少包括第一光源11、第二光源12、光檢測(cè)器13、光源驅(qū)動(dòng)器14及信號(hào)處理電路15a。信號(hào)處理電路15a至少包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151及處理器152，且處理器152例如為現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)。第一光源11例如為不可見(jiàn)光光源，而第二光源例如為可見(jiàn)光光源?；蛘撸谝还庠?1例如為可見(jiàn)光光源，而第二光源12例如為不可見(jiàn)光光源。前述不可見(jiàn)光源例如為紅外發(fā)光二極管，而可見(jiàn)光源例如為紅光發(fā)光二極管。為方便說(shuō)明起見(jiàn)，第一實(shí)施例的第一光源11以可見(jiàn)光光源，例如為紅光為例說(shuō)明；第二光源12以不可見(jiàn)光光源，例如為紅外光為例說(shuō)明。生理信號(hào)可包括血氧濃度，血糖，血中一氧化碳，血中二氧化碳，氧化血紅素，血紅素，心率，呼吸率，體動(dòng)，或體溫等。
[0056]請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4及圖5，圖2繪示為依照第一實(shí)施例的一種生理信號(hào)測(cè)量方法的流程圖，圖3繪示為第一初始化信號(hào)及第二初始化信號(hào)的時(shí)序圖，圖4繪示為第一接收信號(hào)及第二接收信號(hào)的時(shí)序圖，圖5繪示為依照第一實(shí)施例的生理信號(hào)測(cè)量裝置于測(cè)量時(shí)段的示意圖。生理信號(hào)測(cè)量方法適用于生理信號(hào)測(cè)量裝置1，且包括如下步驟。
[0057]首先，在初始化時(shí)段下，提供多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)。其中至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)可為第一初始化信號(hào)RT(I)~RT (η)，至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)可為第二初始化信號(hào)IRT(I)~IRT (η)。如步驟21所示，信號(hào)處理電路15a于初始化時(shí)段下，提供第一初始化信號(hào)RT(I)~RT(η)及第二初始化信號(hào)IRT(I)~IRT (η)。第一初始化信號(hào)RT(I)~RT (η)及第二初始化信號(hào)IRT(I)~IRT (η)例如依序遞增，且第一初始化信號(hào)RT (I)~RT (η)分別等于第二初始化信號(hào)IRT⑴~IRT (η)。信號(hào)處理電路15a例如交替地提供第一初始化信號(hào)RT⑴~RT (η)及第二初始化信號(hào)IRT(I)~IRT (η)。
[0058]接著，根據(jù)多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)至少兩種光源，使得至少一種光源檢測(cè)器對(duì)應(yīng)地輸出多個(gè)至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)。其中至少兩種光源可為第一光源11與第二光源12。至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)可為第一接收信號(hào)RR(I)~RR(n)，至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)可為及第二接收信號(hào)IRR(I)~IRR(η)。如步驟22所示，光源驅(qū)動(dòng)器14根據(jù)第一初始化信號(hào)RT (I)~RT (η)及第二初始化信號(hào)IRT(I)~IRT (η)驅(qū)動(dòng)一第一光源11及第二光源12，使得光源檢測(cè)器13對(duì)應(yīng)地輸出第一接收信號(hào)RR(I)~RR(η)及第二接收信號(hào)IRR(I)~IRR(n)。需說(shuō)明的是，前述第一光源11及第二光源12所產(chǎn)生的光線穿透生理組織2至光檢測(cè)器13?；蛘?，第一光源11及第二光源12所產(chǎn)生的光線經(jīng)生理組織2反射至光檢測(cè)器13。
[0059]接著，在多個(gè)至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)中選擇使至少兩種光源中的一光源開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)，并于多個(gè)至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)中選擇至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)，其中至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)與至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的比值(至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)/至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào))接近預(yù)設(shè)比值。其中，至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)可為第一候選信號(hào)，至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)可為第二候選信號(hào)。如步驟23所示，信號(hào)處理電路15a于第一接收信號(hào)RR(I)~RR(η)中選擇對(duì)應(yīng)第一光源11開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的第一接收信號(hào)RR(i)作為第一候選信號(hào)，并于第二接收信號(hào)IRR(I)~IRR(η)中選擇第二接收信號(hào)IRR(1-l)作為第二候選信號(hào)。第二候選信號(hào)IRR(1-l)與第一候選信號(hào)RR(i)的比值最接近一預(yù)設(shè)比值，而預(yù)設(shè)比值例如為0.5至2。此外，在其他實(shí)施例中預(yù)設(shè)比值也可以設(shè)計(jì)在0.8至1.2。
[0060]為方便說(shuō)明起見(jiàn)，第一實(shí)施例的預(yù)設(shè)比值以I為例說(shuō)明。由于第一初始化信號(hào)RT(i)已使第一光源11開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)，因此光源驅(qū)動(dòng)器14即便根據(jù)遞增后的第一初始化信號(hào)RT(i+l)~RT (η)驅(qū)動(dòng)第一光源11，第一接收信號(hào)RR(i+l)~RR(η)也不會(huì)隨之增加。而當(dāng)設(shè)比值為I時(shí)，第二候選信號(hào)最接近第一候選信號(hào)。也就是說(shuō)，第二接收信號(hào)IRR(1-l)的振幅最接近第一接收信號(hào)RR(i)的振幅。
[0061]進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151將第一接收信號(hào)RR(I)~RR(η)及第二接收信號(hào)IRR(I)~IRR (η)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)DS，而處理器152根據(jù)數(shù)字信號(hào)DS選擇第一候選信號(hào)
及第二候選信號(hào)。
[0062]接著，在多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)中選擇與至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)相對(duì)應(yīng)的至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)，并于多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)中選擇與至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)。其中，至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)可為第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)可為第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如步驟24所示，信號(hào)處理電路15a于第一初始化信號(hào)RT(I)~RT (η)中選擇與第一候選信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第一初始化信號(hào)RT (i)作為第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并于第二初始化信號(hào)IRT(I)~IRT (η)中選擇與第二候選信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二初始化信號(hào)IRT (1-Ι)作為第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0063]最后，在測(cè)量時(shí)段下，根據(jù)至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)至少兩種光源。如步驟25所示，信號(hào)處理電路15a于測(cè)量時(shí)段下，根據(jù)第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一光源及第二光源。由于在測(cè)量時(shí)段之前，信號(hào)處理電路15a已找出最適合驅(qū)動(dòng)第一光源11及第二光源12的第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此后續(xù)可避免模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151的動(dòng)態(tài)范圍受限。
[0064]請(qǐng)同時(shí)參 照?qǐng)D1、圖2、圖6、圖7及圖8，圖6繪示為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器于延遲時(shí)段、初始化階段及測(cè)量階段輸出的數(shù)字信號(hào)的時(shí)序圖，圖7為圖6的T3部分放大示意圖，圖8繪示為第二接收信號(hào)與第一接收信號(hào)的比值示意圖。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151依序于延遲時(shí)段Tl、初始化階段T2及測(cè)量階段T3輸出的數(shù)字信號(hào)DS。生理信號(hào)測(cè)量裝置I開(kāi)機(jī)后，經(jīng)延遲時(shí)段Tl后進(jìn)入備妥狀態(tài)。為找出適當(dāng)?shù)牡谝还ぷ黩?qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，生理信號(hào)測(cè)量裝置I于測(cè)量階段T3前，先于初始化階段T2執(zhí)行上述步驟21至24。而為了進(jìn)一步確保所找出的第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)正確，步驟21至24可以被重復(fù)執(zhí)行數(shù)次。在圖6繪示中以重復(fù)執(zhí)行3次為例說(shuō)明。
[0065]在圖7繪示可看出，生理信號(hào)測(cè)量裝置I于測(cè)量階段T3時(shí)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151所輸出的數(shù)字信號(hào)DS的振幅皆趨于一致。也就是說(shuō)，處理器152根據(jù)第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一光源11及第二光源12時(shí),光檢測(cè)器13對(duì)應(yīng)第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)所輸出的信號(hào)振幅也會(huì)趨于一致。當(dāng)生理信號(hào)測(cè)量裝置I于測(cè)量階段T3時(shí)，光檢測(cè)器13對(duì)應(yīng)第一光源與第二光源所輸出的信號(hào)比值將如圖8繪示，其約維持在
1.07~1.14之間。如此一來(lái)，可避免模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151的動(dòng)態(tài)范圍受限。
[0066]第二實(shí)施例
[0067]請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖9，圖9繪示為依照第二實(shí)施例的生理信號(hào)測(cè)量裝置于初始化時(shí)段的示意圖。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例主要不同之處在于生理信號(hào)測(cè)量裝置3以信號(hào)處理電路15b取代第一實(shí)施例的信號(hào)處理電路15a。信號(hào)處理電路15b除了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151及處理器152外，還包括自動(dòng)增益控制電路153及放大器154。放大器154受控自動(dòng)增益控制電路153，并將第一接收信號(hào)RR(I)~RR (η)及第二接收信號(hào)IRR(I)~IRR (η)放大為模擬信號(hào)AS。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器151將模擬信號(hào)AS轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)DS。處理器152根據(jù)數(shù)字信號(hào)DS選擇第一候選信號(hào)及第二候選信號(hào)。處理器152根據(jù)第一候選信號(hào)及第二候選信號(hào)選擇第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)。后續(xù)處理器152根據(jù)第一工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)及第二工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)決定自動(dòng)增益控制電路153的自動(dòng)增益值。
[0068]綜上所述，雖然本公開(kāi)已以實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本公開(kāi)。本公開(kāi)所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本公開(kāi)的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書(shū)界定范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種生理信號(hào)測(cè)量方法，包括: 于初始化時(shí)段下，提供多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)； 根據(jù)這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)至少兩種光源，使得至少一種光源檢測(cè)器對(duì)應(yīng)地輸出多個(gè)至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)； 于這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)中選擇使該至少兩種光源中的一光源開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)中選擇至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)，該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的比值接近預(yù)設(shè)比值； 于這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)相對(duì)應(yīng)的至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)；以及 于測(cè)量時(shí)段下，根據(jù)該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)該至少兩種光源。
2.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的該步驟還包括: 將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字信號(hào)；以及 根據(jù)這些數(shù)字信號(hào)選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的該步驟還包括: 將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)放大為多個(gè)模擬信號(hào)； 將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字信號(hào)；以及 根據(jù)這些數(shù)字信號(hào)選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，還包括: 根據(jù)該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)決定自動(dòng)增益值。
5.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)分別依序遞增。
6.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該預(yù)設(shè)比值為0.5至2。
7.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該預(yù)設(shè)比值為0.8至1.2。
8.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該預(yù)設(shè)比值為I。
9.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該提供步驟交替地提供這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該至少兩種光源的至少一光源為不可見(jiàn)光光源，而該至少兩種光源的其他光源為可見(jiàn)光光源。
11.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該至少兩種光源的至少一光源為可見(jiàn)光光源，而該至少兩種光源的其他光源為不可見(jiàn)光光源。
12.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該至少兩種光源均為可見(jiàn)光光源。
13.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該至少兩種光源均為不可見(jiàn)光光源。
14.如權(quán)利要求1所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該至少兩種光源為兩種光源，其中一種為紅光，另一種為紅外光。
15.如權(quán)利要求1至14項(xiàng)任一所述的生理信號(hào)測(cè)量方法，其中該生理信號(hào)包括血氧濃度，血糖，血中一氧化碳，血中二氧化碳，氧化血紅素，血紅素，心率，呼吸率，體動(dòng)，或體溫。
16.一種生理信號(hào)測(cè)量裝置，包括: 至少兩種光源； 至少一種光源檢測(cè)器； 至少一種光源驅(qū)動(dòng)器，用以于初始化時(shí)段下，根據(jù)多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)該至少兩種光源，使得該至少一種光源檢測(cè)器對(duì)應(yīng)地輸出多個(gè)至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及多個(gè)至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)，在測(cè)量時(shí)段下，該至少一種光源驅(qū)動(dòng)器根據(jù)至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)驅(qū)動(dòng)該至少兩種光源； 信號(hào)處理電路，用以提供這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)，該信號(hào)處理電路于這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)中選擇使該至少兩種光源中的一光源開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài)的至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)中選擇至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)，該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)的比值接近預(yù)設(shè)比值，該信號(hào)處理電路于這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)相對(duì)應(yīng)的該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)，并于這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)中選擇與該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該信號(hào)處理電路包括: 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字信號(hào)；以及 處理器，用以根據(jù)這些數(shù)字信號(hào)選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)。
18.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該信號(hào)處理電路包括: 自動(dòng)增益控制電路； 放大器，受控該自動(dòng)增益控制電路，并將這些至少兩種接收信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種接收信號(hào)的其他信號(hào)放大為多個(gè)模擬信號(hào)； 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字信號(hào)；以及 處理器，用以根據(jù)這些數(shù)字信號(hào)選擇該至少兩種候選信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種候選信號(hào)的其他信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該處理器根據(jù)該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一信號(hào)及該至少兩種工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其他信號(hào)決定該自動(dòng)增益控制電路的自動(dòng)增益值。
20.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該信號(hào)處理電路分別依序遞增這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)。
21.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該預(yù)設(shè)比值為0.5至2。
22.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該預(yù)設(shè)比值為0.8至1.2。
23.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該預(yù)設(shè)比值為1。
24.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該信號(hào)處理電路交替地提供這些至少兩種初始化信號(hào)中的一信號(hào)及這些至少兩種初始化信號(hào)的其他信號(hào)。
25.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該至少兩種光源的至少一光源為不可見(jiàn)光光源，而該至少兩種光源的其他光源為可見(jiàn)光光源。
26.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該至少 兩種光源的至少一光源為可見(jiàn)光光源，而該少兩種光源的其他光源為不可見(jiàn)光光源。
27.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該至少兩種光源均為可見(jiàn)光光源。
28.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該至少兩種光源均為不可見(jiàn)光光源。
29.如權(quán)利要求16所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該至少 兩種光源為兩種光源，其中一種為紅光，另一種為紅外光。
30.如權(quán)利要求16至29項(xiàng)任一所述的生理信號(hào)測(cè)量裝置，其中該生理信號(hào)包括血氧濃度，血糖，血中一氧化碳，血中二氧化碳，氧化血紅素，血紅素，心率，呼吸率，體動(dòng)，或體溫。
【文檔編號(hào)】A61B5/1455GK103908262SQ201210592216
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】謝宗閔, 林楨喨, 趙俊超, 曹鴻森 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院