本發(fā)明涉及一種生理狀態(tài)監(jiān)測方法，特別涉及一種車輛駕駛者生理狀態(tài)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

人體的生理狀態(tài)可反映在行為上，當(dāng)生理狀態(tài)異常時，會影響行為能力。舉例而言，當(dāng)人體處于高血糖狀態(tài)時，會有脫水、心跳加快、心律不整或低血壓，甚至休克等癥狀；當(dāng)人體處于低血糖狀態(tài)時，會有心悸、頭痛、頭暈、虛弱、疲倦或心跳加快等癥狀。當(dāng)人體處于低血氧狀態(tài)時，會有疲勞、注意力不集中、嗜睡、心跳加快等癥狀。當(dāng)人體處于高血壓狀態(tài)時，會有頭痛、耳鳴、呼吸急促或心跳加速等癥狀；當(dāng)人體處于低血壓狀態(tài)時，會因腦部血液不足，而有頭昏眼花、全身無力或心律不整等癥狀，甚至失去知覺而昏倒。

由此可見，當(dāng)駕駛者開車時，其生理狀態(tài)與行車安全息息相關(guān)，當(dāng)駕駛者的行為能力受到影響，例如感到注意力不集中、嗜睡或虛弱時，其自然沒有辦法穩(wěn)定地操控車輛行進(jìn)，從而增加引起交通事故的機(jī)會。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的主要目的是提供一種車輛駕駛者生理狀態(tài)監(jiān)測方法，用以監(jiān)測駕駛者的生理信號以判斷駕駛者的身體狀態(tài)是否發(fā)生異狀，若有異狀時，可發(fā)出警示以提醒駕駛者。

本發(fā)明車輛駕駛者生理狀態(tài)監(jiān)測方法是于一監(jiān)測裝置執(zhí)行，該監(jiān)測裝置與一生理信號檢測裝置連接，該生理信號檢測裝置用以檢測一車輛駕駛者的生理信號，該車輛駕駛者生理狀態(tài)監(jiān)測方法包含：

(a)建立一個人化生理數(shù)據(jù)庫，包含：

通過該生理信號檢測裝置在一初始期間內(nèi)周期性地檢測該車輛駕駛者的生理信號；

根據(jù)所述生理信號計算一生理信號平均值與一生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值；及

根據(jù)該生理信號平均值與該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值計算一生理信號容許范圍，使該個人化生理數(shù)據(jù)庫儲存有該生理信號容許范圍；

(b)經(jīng)過該初始期間后，通過該生理信號檢測裝置檢測該車輛駕駛者的一即時生理信號；以及

(c)判斷該即時生理信號是否超出該生理信號容許范圍，以在當(dāng)該即時生理信號超出該生理信號容許范圍時發(fā)出警示。

根據(jù)本發(fā)明的方法，該個人化生理數(shù)據(jù)庫在該初始期間所得到的生理信號容許范圍是反映駕駛者開車之前的生理狀態(tài)，當(dāng)駕駛者開始駕車后，本發(fā)明即判斷即時生理信號是否超出該生理信號容許范圍。若超出，代表駕駛者當(dāng)下的身理狀態(tài)相較于開車之前的生理狀態(tài)有異狀，本發(fā)明即可發(fā)出警示，藉此可在駕駛者因生理狀態(tài)異常而影響其行為能力以前，就提醒駕駛者應(yīng)停車休息，達(dá)到預(yù)警的功效，有效降低發(fā)生事故的機(jī)會。

另一方面，對于不同駕駛者來說，本發(fā)明并非采用單一參考范圍，本發(fā)明所建立的該個人化生理數(shù)據(jù)庫中，該生理信號容許范圍是依不同駕駛者而有所不同，因此本發(fā)明對于即時生理信號的判斷結(jié)果能符合駕駛者實(shí)際駕車時的生理狀態(tài)。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1：實(shí)施本發(fā)明方法的監(jiān)測裝置與生理信號檢測裝置電路方框示意圖；

圖2a：本發(fā)明方法的實(shí)施例的流程圖(一)；

圖2b：本發(fā)明方法的實(shí)施例的流程圖(二)；

圖2c：本發(fā)明方法的實(shí)施例的流程圖(三)；

圖2d：本發(fā)明方法的實(shí)施例的流程圖(四)；

圖3：本發(fā)明在初始期間所檢測到多個筆心率信號的直方圖；

圖4：本發(fā)明的實(shí)施例的心率信號容許范圍rangehr示意圖；

圖5：本發(fā)明的實(shí)施例的心率變異度信號容許范圍rangehrv示意圖；

圖6：本發(fā)明的實(shí)施例的血壓信號容許范圍rangeblood-pressure示意圖；

圖7：本發(fā)明的實(shí)施例的血糖信號容許范圍rangeglucose示意圖；

圖8：本發(fā)明的實(shí)施例的血氧信號容許范圍rangespo2示意圖；

圖9：本發(fā)明的實(shí)施例的心率信號容許范圍rangehr與危險條件的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記

10監(jiān)測裝置11個人化生理數(shù)據(jù)庫

12輸入界面13輸出界面

20生理信號檢測裝置21第一發(fā)光元件

22第二發(fā)光元件23第三發(fā)光元件

30駕駛者

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

本發(fā)明為車輛駕駛者生理狀態(tài)監(jiān)測方法，請參考圖1，本發(fā)明方法是于一監(jiān)測裝置10執(zhí)行，該監(jiān)測裝置10可以無線或有線方式與一生理信號檢測裝置20連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或控制，該生理信號檢測裝置20用以檢測一駕駛者30的生理信號。于一實(shí)施例中，該監(jiān)測裝置10可為一可攜式電子裝置或車載裝置，可攜式電子裝置如智能型手機(jī)，該監(jiān)測裝置10包含有一輸入界面12與一輸出界面13，該輸入界面12例如是觸控面板或按鍵，該輸出界面13是例如揚(yáng)聲器、顯示器或指示燈；該生理信號檢測裝置20可安裝于一腕戴式裝置，例如手環(huán)，但不以此為限。

該生理信號檢測裝置20可為已知的光體積描述信號儀(photoplethysmography,ppg)，其以光學(xué)方式檢測駕駛者30的生理信號。舉例來說，當(dāng)駕駛者30的血壓、血糖或血氧發(fā)生異狀，都會影響心率及心率變異度，又心率以及心率變異度可作為突發(fā)性心臟病的評估參考依據(jù)；于一實(shí)施例中，本發(fā)明可檢測駕駛者30的心率、心率變異度、血壓、血糖與血氧等生理信息，以作為評估駕駛者30的身體狀態(tài)的指標(biāo)。該生理信號檢測裝置20可包含有用以分別產(chǎn)生不同光波長的一第一發(fā)光元件21、一第二發(fā)光元件22與一第三發(fā)光元件23，該第一、第二、第三發(fā)光元件21、22、23可為發(fā)光二極體(led)、表面黏著型發(fā)光二極體(smdled)或雷射二極體(ld)，該第一發(fā)光元件21可發(fā)出光波長為660～740奈米(nm)的光，如660nm，該第二發(fā)光元件22 可發(fā)出光波長為900～1000nm的光，如940nm，該第三發(fā)光元件23可發(fā)出光波長為1000～1800nm的光，如1550nm。該第一發(fā)光元件21點(diǎn)亮?xí)r，是用以檢測駕駛者30的一心率信號(heartrate,hr)shr，該心率信號shr經(jīng)過快速傅利葉轉(zhuǎn)換(fft)后，在頻域分析可得到駕駛者30的一心率變異度信號(heartratevariability,hrv)shrv，其中快速傅利葉轉(zhuǎn)換(fft)與頻域分析可在該監(jiān)測裝置10或該生理信號檢測裝置20實(shí)施。該第一發(fā)光元件21與該第二發(fā)光元件22同時點(diǎn)亮?xí)r，是用以檢測駕駛者30的一血壓信號sblood-pressure與一血氧信號sspo2，其中該血壓信號sblood-pressure是指收縮壓與舒張壓中的至少一個。該第一至第三發(fā)光元件21～23同時點(diǎn)亮?xí)r，是用以檢測駕駛者30的一血糖信號sglucose。

藉此，如圖1所示，該監(jiān)測裝置10所得到的生理信號包含有心率信號shr、心率變異度信號shrv、血壓信號sblood-pressure、血糖信號sglucose與血氧信號sspo2。

請配合參考圖1與圖2a，本發(fā)明車輛駕駛者生理狀態(tài)監(jiān)測方法首先是建立一個人化生理數(shù)據(jù)庫11(s01)，其中該個人化生理數(shù)據(jù)庫11儲存于該監(jiān)測裝置10中。在本步驟中，請參考圖2b，該監(jiān)測裝置10通過該生理信號檢測裝置20在一初始期間內(nèi)周期性地檢測駕駛者30的多個筆生理信號(s011)，并根據(jù)該些生理信號計算一生理信號平均值與一生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值(s012)，再根據(jù)該生理信號平均值與該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值計算一生理信號容許范圍，使該個人化生理數(shù)據(jù)庫11儲存有該生理信號容許范圍(s013)。該生理信號容許范圍的一下限值可為該生理信號平均值減去一倍、兩倍或三倍的該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值，該生理信號容許范圍的一上限值可為該生理信號平均值加上一倍、兩倍或三倍的該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值。

在第012步驟中，可理解的是，該生理信號平均值為該些生理信號的一平均值，亦即該些生理信號的總和與總筆數(shù)的比值；該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值計算方式如下：

σ：該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值；

n：該些生理信號的總筆數(shù)；

xi：第i筆生理信號；

該些生理信號的平均值。

于前述實(shí)施例中，該監(jiān)測裝置10可在該初始期間內(nèi)得到多個筆心率信號shr、多個筆心率變異度信號shrv、多個筆血壓信號sblood-pressure、多個筆血糖信號sglucose與多個筆血氧信號sspo2。以心率信號shr為例，當(dāng)駕駛者30上車后，駕駛者30可啟動該監(jiān)測裝置10及生理信號檢測裝置20，并于駕駛座上收集駕駛者生理狀態(tài)并維持一段時間，則該段時間即為該初始期間，其可為5分鐘。是以，該監(jiān)測裝置10可得到該駕駛者30在該初始期間內(nèi)的多個筆心率信號shr，如圖3所示的直方圖，其顯示駕駛者30在該初始期間內(nèi)心率信號shr的分布。接著，該監(jiān)測裝置10根據(jù)該些心率信號shr計算出一心率平均值avehr與一心率標(biāo)準(zhǔn)差值σhr，如圖4所示的常態(tài)分布圖，其對應(yīng)的心率平均值avehr可為98.59bpm(beatsperminute)，心率標(biāo)準(zhǔn)差值σhr為6.6bpm。該監(jiān)測裝置10得出該心率平均值avehr與該心率標(biāo)準(zhǔn)差值σhr后，根據(jù)該心率平均值avehr與該心率標(biāo)準(zhǔn)差值σhr計算一心率容許范圍rangehr，該心率容許范圍rangehr的一下限值range_lower與一上限值range_upper可分別為該心率信號平均值avehr分別減去與加上一倍、兩倍或三倍的該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值σhr，舉例而言，該心率信號平均值avehr減去與加上一倍、兩倍與三倍的該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值σhr所形成的心率容許范圍rangehr分別為92～105bpm、85～111bpm以及79～118bpm。圖4所示的生理信號容許范圍rangehr的上/下限值range_upper/range_lower是以該心率信號平均值avehr加/減三倍的該心率信號標(biāo)準(zhǔn)差值σhr為例。

根據(jù)前述可以類推，請參考圖5，該監(jiān)測裝置10根據(jù)該些心率變異度信號shrv計算一心率變異度平均值avehrv與一心率變異度標(biāo)準(zhǔn)差值σhrv，并根據(jù)該心率變異度平均值avehrv與該心率變異度標(biāo)準(zhǔn)差值σhrv計算一心率變異度容許范圍rangehrv；請參考圖6，該監(jiān)測裝置10根據(jù)所述血壓信號sblood-pressure計算一血壓平均值aveblood-pressure與一血壓標(biāo)準(zhǔn)差值σblood-pressure，并根據(jù)該血壓平均值aveblood-pressure與該血壓標(biāo)準(zhǔn)差值σblood-pressure計算一血壓容許范圍rangeblood-pressure；請參考圖7，該監(jiān)測裝置10根據(jù)所述血糖信號sglucose計算一血糖平均值aveglucose與一血糖標(biāo)準(zhǔn)差值σglucose，并根據(jù)該血糖平均值aveglucose與該血糖標(biāo)準(zhǔn)差值σglucose計算一血糖容許范圍rangeglucose；請參考圖8，該監(jiān)測裝置10根據(jù)所述血氧信號sspo2計算一血氧平均值avespo2 與一血氧標(biāo)準(zhǔn)差值σspo2，并根據(jù)該血氧平均值avespo2與該血氧標(biāo)準(zhǔn)差值σspo2計算一血氧容許范圍rangespo2。

如上所述，該個人化生理數(shù)據(jù)庫11所儲存的生理信號容許范圍包含有該心率容許范圍rangehr、該心率變異度容許范圍rangehrv、該血壓容許范圍rangeblood-pressure、該血糖容許范圍rangeglucose以及該血氧容許范圍rangespo2。

請參考圖2a，于經(jīng)過該初始期間后，亦即建立該個人化生理數(shù)據(jù)庫11后，該監(jiān)測裝置10判斷該個人化生理數(shù)據(jù)庫11所儲存的生理信號容許范圍是否超出參考理想范圍(s02)，所述參考理想范圍是儲存于該監(jiān)測裝置10中，以下表為例：

當(dāng)生理信號容許范圍未超出參考理想范圍，代表該駕駛者30的生理狀態(tài)良好，肇事機(jī)會低，駕駛?cè)丝芍苯娱_車；當(dāng)生理信號容許范圍超出參考理想范圍，該監(jiān)測裝置10通過該輸出界面13以聲音或畫面發(fā)出警示并維持一段時間(例如一分鐘)(s03)，接著詢問駕駛者30以確認(rèn)駕駛者30是否繼續(xù)開車(s04)。當(dāng)該駕駛者30評估自身狀況后決定不開車，其可操作該輸入界面12以下達(dá)一否定指令，當(dāng)該監(jiān)測主機(jī)10接收該否定指令后，回復(fù)執(zhí)行第s03步驟；當(dāng)該駕駛者30決定繼續(xù)開車，其可操作該輸入界面12以下達(dá)一確定指令。

當(dāng)該監(jiān)測主機(jī)10接收該確定指令后，該監(jiān)測裝置10通過該生理信號檢測裝置20周期地檢測駕駛者30的一即時生理信號(s05)，例如檢測周期可為5分鐘，以每5分鐘檢測一次。于一實(shí)施例中，當(dāng)駕駛者30決定繼續(xù)開車之后，于該駕駛者30駕駛車輛中，同時由該監(jiān)測裝置10周期地接收該生理信號檢測裝置20所產(chǎn)生的即時心率信號，于本實(shí)施例中，所述即時心率信號包含有一 即時心率信號、一即時心率變異度信號、一即時血壓信號、一即時血糖信號與一即時血氧信號，由該即時心率信號、該即時心率變異度信號、該即時血壓信號、該即時血糖信號與該即時血氧信號皆反映駕駛者30當(dāng)下的體能狀態(tài)。

于接收前述即時生理信號后，該監(jiān)測裝置10判斷即時生理信號是否超出生理信號容許范圍(s06)，以在當(dāng)該即時生理信號超出該生理信號容許范圍時發(fā)出警示(s07)，于本實(shí)施例中，該監(jiān)測裝置10可判斷該即時心率信號是否超出該心率容許范圍rangehr、判斷該即時心率變異度信號是否超出該心率變異度容許范圍rangehrv、判斷該即時血壓信號是否超出該血壓容許范圍rangeblood-pressure、判斷該即時血糖信號是否超出該血糖容許范圍rangeglucose，以及判斷該即時血氧信號是否超出該血氧容許范圍rangespo2，以在當(dāng)前述即時生理信號超出其對應(yīng)的生理信號容許范圍時發(fā)出警示。

于一實(shí)施例中，如圖2c所示，當(dāng)該監(jiān)測主機(jī)10接收該確定指令后，該監(jiān)測主機(jī)10可執(zhí)行一省電模式(s08)，當(dāng)該監(jiān)測裝置10執(zhí)行該省電模式時，僅通過該生理信號檢測裝置20檢測該即時心率信號與該即時心率變異度信號(s081)，以判斷即時心率信號與即時心率變異度信號是否超出其對應(yīng)的容許范圍(s082)，并在該即時心率信號或該即時心率變異度信號超出其對應(yīng)的容許范圍rangehr、rangehrv時執(zhí)行一快速檢測模式，當(dāng)該監(jiān)測主機(jī)10執(zhí)行該快速檢測模式時，是依序判斷接下來所檢測到的即時血氧信號、即時心率信號、即時心率變異度信號、即時血壓信號與即時血糖信號是否分別超出其對應(yīng)的容許范圍rangespo2、rangehr、rangehrv、rangeblood-pressure、rangeglucose(s09)。

在第s09步驟中，若該即時血氧信號、即時心率信號、即時心率變異度信號、即時血壓信號與即時血糖信號當(dāng)中的任一筆信號超出其對應(yīng)的容許范圍，該監(jiān)測主機(jī)10即通過該輸出界面13以閃燈或聲音發(fā)出警示(s10)；若該即時血氧信號、即時心率信號、即時心率變異度信號、即時血壓信號與即時血糖信號皆未超出其對應(yīng)的容許范圍，該監(jiān)測主機(jī)10可判斷該些即時生理信號是否超出其對應(yīng)的參考理想范圍，以于超范圍時發(fā)出警示。

前述中，該省電模式能達(dá)成省電的原因在于，僅點(diǎn)亮該第一發(fā)光元件21即可檢測即時心率信號以及即時心率變異度信號，而不需點(diǎn)亮該第二與該第三發(fā)光元件22、23，從而消耗較少的電能，達(dá)到節(jié)能的功效。在該快速檢測模 式中，可依據(jù)信號處理速度由快而慢來決定該些即時生理信號的判斷順序，舉例而言，判斷該即時血氧信號是否超出其血氧容許范圍的判斷速度低于1秒，判斷該即時心率信號以及即時心率變異度信號是否超出其容許范圍的判斷速度低于30秒，判斷該即時血壓信號是否超出其血壓容許范圍的判斷速度低于150秒，判斷該即時血糖信號是否超出其血糖容許范圍的判斷速度低于200秒。

如前所述，需說明的是，當(dāng)該生理信號容許范圍的上/下限值為該生理信號平均值加/減一倍或兩倍的該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值時，在第s082與s09步驟的判斷靈敏度較高，故當(dāng)駕駛者30的即時生理信號有異常變動，該監(jiān)測裝置10可檢測出異常。相對的，當(dāng)該生理信號容許范圍的上/下限值為該生理信號平均值加/減三倍的該生理信號標(biāo)準(zhǔn)差值時，即時生理信號可在較大的范圍內(nèi)變動而不致被判斷為異常，在第s03步驟的判斷靈敏度較低。

請參考圖2d，當(dāng)該監(jiān)測裝置10在第s09步驟判斷出即時生理信號超出生理信號容許范圍，可進(jìn)一步判斷即時生理信號是否符合一危險條件(s11)。以即時心率信號為例，請參考圖9，心率的危險條件可為低于50bpm及高于130bpm。當(dāng)即時生理信號不符合該危險條件，該監(jiān)測裝置10執(zhí)行一第一警示模式以通過該輸出界面13以燈號及/或聲音發(fā)出警示(s12)；當(dāng)即時生理信號符合該危險條件，該監(jiān)測裝置10執(zhí)行一第二警示模式以通過該輸出界面13以燈號及/或聲音發(fā)出警示(s13)，該第一警示模式與該第二警示模式不同，舉例而言，該第一警示模式與該第二警示模式可分別為閃燈模式，該第二警示模式的閃燈頻率可高于該第一警示模式的閃燈頻率，藉此警示駕駛者30其生理訊號不但超出該生理信號容許范圍，還超出危險范圍，讓駕駛者30有所警覺并立刻停車，避免繼續(xù)駕駛車輛而提高肇事機(jī)會。

本發(fā)明中，對應(yīng)于心率信號shr、血壓信號sblood-pressure、血糖信號sglucose與血氧信號sspo2的危險條件整理如下表：

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。