本發(fā)明涉及一種電容式感測裝置及其信號處理方法，且特別是一種能藉由電容式感測裝置(Capacitive Sensor Device)將感測信號與微量活體電流分離，而能達(dá)到同時偵測觸控事件(或指紋辨識)以及監(jiān)測使用者的生理狀態(tài)的信號處理方法。

背景技術(shù)：

伴隨著個人化的健康管理風(fēng)潮日益普及的因素，加上長時間的生理監(jiān)測與健康照護(hù)的需求增加，因此如何開發(fā)出可融入日常生活的生理監(jiān)測系統(tǒng)，成為了目前最熱門的議題之一。

然而，即便是現(xiàn)今不斷蓬勃發(fā)展的穿戴式生理監(jiān)測系統(tǒng)，足以彌補(bǔ)以往醫(yī)療院所提供的巨型監(jiān)測設(shè)備所帶來的不便性，但其依然占據(jù)了一定的體積與重量，且與穿戴部位間的束縛感，仍會使得受測者在應(yīng)用上感到不方便，因而容易造成心理壓力，并且連帶導(dǎo)致排斥而不想去測量等問題產(chǎn)生。

另外一方面，在現(xiàn)有電容式觸控感測裝置中，當(dāng)使用者的手指接觸到其感測表面時，其感測陣列的感測單元會因為手指的觸壓而產(chǎn)生電容值變化。電容式觸控感測裝置會利用上述電容值變化來取得感測電壓，以判定是否發(fā)生觸控事件。

同理，在現(xiàn)有電容式指紋辨識裝置中，當(dāng)手指接觸到電容式指紋辨識裝置的感測表面時，對應(yīng)于手指表面的指紋波峰或波谷，指紋辨識裝置的感測單元會產(chǎn)生不同的電容值變化。因此，指紋辨識裝置可以得到相應(yīng)于該手指表面的指紋圖樣，以便進(jìn)行指紋辨識。

然而，無論是電容式觸控感測裝置或電容式指紋辨識裝置，感測單元所產(chǎn)生的感測輸出，不但會包含偵測觸控事件或進(jìn)行指紋辨識所需的感測信號，還會包含微量活體電流。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，上述的微量活體電流則會被視作為噪聲(Noise)而濾除。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種電容式感測裝置。所述電容式感測裝置包括具有多個感測單元的感測陣列、讀取模塊以及信號分離器。其中感測陣列用以基于使用者的至少一手指，來取得每一感測單元的感測電壓。讀取模塊用以讀取這些感測電壓，并且提供出相對應(yīng)于每一感測電壓的一感測輸出。信號分離器用以對這些感測輸出進(jìn)行信號分離處理，以分別產(chǎn)生出一感測信號及一生物醫(yī)學(xué)信號。

優(yōu)選的，上述信號分離器所產(chǎn)生出的生物醫(yī)學(xué)信號是來自于手指的微量活體電流。

優(yōu)選的，所述電容式感測裝置還包括運算處理器。其中運算處理器用以根據(jù)感測信號，來判斷出關(guān)聯(lián)于手指的一觸控事件，并且根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號，產(chǎn)生出關(guān)聯(lián)于使用者的至少一生理圖信息。

優(yōu)選的，所述電容式感測裝置還包括運算處理器，且運算處理器用以根據(jù)感測信號，取得關(guān)聯(lián)于手指的一指紋圖樣。其中當(dāng)指紋圖樣通過指紋辨識時，運算處理器則會根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號，產(chǎn)生出關(guān)聯(lián)于使用者的至少一生理圖信息。

本發(fā)明實施例另提供一種信號處理方法，適用于電容式感測裝置中，其中所述電容式感測裝置包括具有多個感測單元的感測陣列。所述信號處理方法的步驟如下。基于使用者的至少一手指，來取得每一感測單元的感測電壓。讀取這些感測電壓，并且進(jìn)而提供出相對應(yīng)于每一感測電壓的一感測輸出。透過信號分離器，來對這些感測輸出進(jìn)行信號分離處理，以分別產(chǎn)生出一感測信號及一生物醫(yī)學(xué)信號。

優(yōu)選的，上述信號分離器所產(chǎn)生出的生物醫(yī)學(xué)信號是來自于手指的微量活體電流。

優(yōu)選的，所述信號處理方法還包括如下步驟。利用一運算處理器，根據(jù)感測信號，來判斷出關(guān)聯(lián)于手指的一觸控事件，并且根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號，產(chǎn)生出關(guān)聯(lián)于使用者的至少一生理圖信息。

優(yōu)選的，所述信號處理方法還包括如下步驟。利用一運算處理器，根據(jù)感測信號，取得關(guān)聯(lián)于手指的一指紋圖樣。其中當(dāng)指紋圖樣通過指紋辨識時，運算處理器則會根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號，產(chǎn)生出關(guān)聯(lián)于使用者的至少一生理圖信息。

為使更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明之詳細(xì)說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例所提供的電容式感測裝置之功能方塊示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例所提供的信號處理方法之流程示意圖。

圖3A是本發(fā)明實施例所提供的電容式指紋辨識感測裝置之使用示意圖。

圖3B是本發(fā)明實施例所提供的電容式指紋辨識感測裝置之功能方塊示意圖。

圖4是本發(fā)明另一實施例所提供的信號處理方法之流程示意圖。

[圖的符號簡單說明]：

1：電容式感測裝置

10：感測陣列

12：讀取模塊

14：信號分離器

16：運算處理器

18：絕緣表面

110：感測單元

V_sen：感測電壓

D_sen：感測輸出

DS：感測信號

BS：生物醫(yī)學(xué)信號

具體實施方式

在下文中，將藉由圖式說明本發(fā)明之各種實施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明概念可能以許多不同形式來體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為限于本文中 所闡述之例示性實施例。此外，在圖式中相同參考數(shù)字可用以表示類似的組件。

簡單來說，本發(fā)明實施例所提供的電容式感測裝置，可以作用為是一電容式觸控感測(Touch Panel)裝置或一電容式指紋辨識(Fingerprints Identification)裝置，總而言之，本發(fā)明并不限制其具體功能的實現(xiàn)方式。因此，下述將先以作用為電容式觸控感測裝置的例子來進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不以此為限制。

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明實施例所提供的電容式感測裝置之功能方塊示意圖。電容式感測裝置1可包括有感測陣列10、讀取模塊12、信號分離器14以及運算處理器16，其中上述感測陣列10、讀取模塊12、信號分離器14及運算處理器16可以是整合或分開的設(shè)置于此電容式感測裝置1內(nèi)的半導(dǎo)體基板上。總而言之，本發(fā)明并不以此為限制。另外，感測陣列10主要是由多個感測單元110以二維方式排列而成，并且以一絕緣表面18覆蓋于感測陣列10的每一感測單元110上。

因此，當(dāng)使用者的一手指(未繪示)觸壓在絕緣表面18上時，電容式感測裝置1可以從感測陣列10中得到每一感測單元110的感測電壓V_sen。其次，讀取模塊12根據(jù)感測電壓V_sen來提供相應(yīng)的感測輸出D_sen。接著，信號分離器14會對感測輸出D_sen進(jìn)行信號分離處理，以分別產(chǎn)生出一感測信號DS及一生物醫(yī)學(xué)信號BS。最后，運算處理器16會根據(jù)感測信號DS來判斷是否發(fā)生觸控事件以及所觸控的位置，并且根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號BS，產(chǎn)生出關(guān)聯(lián)于此使用者的至少一生理圖信息。

實際上，感測陣列10的運作原理就是利用手指與各感測單元110之間所產(chǎn)生的電容值變化來取得所述感測電壓V_sen。然而，由于在其運作過程中，亦會容易接收到來自于具有導(dǎo)電特性的該手指的微量活體電流，因此會影響到上述電容值變化，進(jìn)而使得感測輸出產(chǎn)生誤差。鑒于此，為了解決上述難題，現(xiàn)有技術(shù)是將所述的微量活體電流視作為噪聲(Noise)， 并且透過信號分離器14來對其進(jìn)行信號分離處理，以藉此取得較為精確的感測信號。

然而，近年來隨著集成電路、微工藝、類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的演進(jìn)與輔佐，使得所述的微量活體電流在生理監(jiān)測的應(yīng)用上也開始具有了龐大的發(fā)展?jié)摿?。因此，本發(fā)明實施例的電容式感測裝置1主要精神之一在于，可藉由上述的微量活體電流來產(chǎn)生關(guān)聯(lián)于此使用者的生物醫(yī)學(xué)信號BS，并且以藉此進(jìn)行后續(xù)的生理監(jiān)測。

另外，本發(fā)明所產(chǎn)生出的生理圖信息是任何一種可藉由上述活體電流而記錄組成的生理圖信息。例如，心電圖(ECG)信息、肌電圖(EMG)信息、腸電圖信息或胃電圖(EGG)信息等等。總而言之，本發(fā)明并不以此為限制。

此外，在運算處理器16中還可包含有一個類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(未繪示)，其用以來對生物醫(yī)學(xué)信號BS進(jìn)行智能運算處理，以藉此產(chǎn)生出關(guān)聯(lián)于使用者的生理圖信息。值得注意的是，由于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的技術(shù)原理為本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所習(xí)知，故有關(guān)于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的細(xì)部內(nèi)容于此亦不再多加贅述。

另外，為了更進(jìn)一步說明關(guān)于電容式感測裝置1的運作流程，本發(fā)明進(jìn)一步提供其信號處理方法的一種實施方式。圖2是本發(fā)明實施例所提供的信號處理方法之流程示意圖。另外，本例所述的信號處理方法可以在圖1所示的電容式感測裝置1中執(zhí)行，故請一并參閱圖1以利于理解。

首先，在步驟S201中，當(dāng)使用者將至少一手指置放于電容式感測裝置的感測表面時，取得電容式感測裝置的感測陣列中每一感測單元的感測電壓。其次，在步驟S203中，讀取這些感測電壓，并且進(jìn)而提供相對應(yīng)于每一感測電壓的感測輸出。接著，在步驟S205中，透過一信號分離器，來對這些感測輸出進(jìn)行信號分離處理，以分別產(chǎn)生出一感測信號及一生物 醫(yī)學(xué)信號。最后，在步驟S207中，根據(jù)感測信號，來判斷出一觸控事件，并且根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號，產(chǎn)生出關(guān)聯(lián)于此使用者的至少一生理圖信息。

另外，如同前面內(nèi)容所述，本發(fā)明實施例所提供的電容式感測裝置可以系為一電容式指紋辨識感測裝置。因此，請參閱到圖3A，圖3A是本發(fā)明實施例所提供的電容式指紋辨識感測裝置之使用示意圖。

簡單來說，當(dāng)手指30置放于電容式指紋辨識感測裝置1’的感測表面時，手指30表面不規(guī)則形狀的指紋波峰300則會通過絕緣表面18’，觸壓到電容式指紋辨識感測裝置1’的感測單元110’。接著，電容式指紋辨識感測裝置1’得到對應(yīng)于指紋波峰300的電容值曲線302，并且根據(jù)電容值曲線302的形狀而辨識出指紋波峰300的形狀，以進(jìn)而得到關(guān)聯(lián)于手指30的一指紋圖樣32。如此一來，電容式指紋辨識感測裝置1’便可根據(jù)所述指紋圖樣32進(jìn)行后續(xù)指紋辨識的處理。

因此，請一并同時參閱到圖3B，圖3B是本發(fā)明實施例所提供的電容式指紋辨識感測裝置之功能方塊示意圖。簡單來說，電容式指紋辨識感測裝置1’可包括有感測陣列10’、讀取模塊12’、信號分離器14’以及運算處理器16’，其中感測陣列10’主要是由多個感測單元110’以二維方式排列而成，并且以絕緣表面18’覆蓋于感測陣列10’的每一感測單元110’上。

當(dāng)使用者的一手指30觸壓在絕緣表面18’上時，電容式指紋辨識感測裝置1’可以從感測陣列10’中得到每一感測單元110’的感測電壓V_sen’。其次，讀取模塊12’根據(jù)感測電壓V_sen’來提供相應(yīng)的感測輸出D_sen’。接著，信號分離器14’對于上述感測輸出D_sen’進(jìn)行信號分離處理，以分別產(chǎn)生出一感測信號DS’及一生物醫(yī)學(xué)信號BS’。最后，運算處理器16’則會根據(jù)所述的感測信號DS’得到關(guān)聯(lián)于手指30的指紋圖樣32，并且根據(jù)所述生物醫(yī)學(xué)信號BS’，產(chǎn)生關(guān)聯(lián)于使用者的至少一生理圖信息。

因此，請參閱圖4，圖4是本發(fā)明另一實施例所提供的信號處理方法之流程示意圖。

首先，在步驟S401中，當(dāng)使用者將一手指置放于電容式指紋辨識感測裝置的感測表面時，取得電容式指紋辨識感測裝置的感測陣列中每一感測單元的感測電壓。其次，在步驟S403中，讀取這些感測電壓，并且提供出相對應(yīng)于每一感測電壓的感測輸出。接著，在步驟S405中，透過一信號分離器，來對這些感測輸出進(jìn)行信號分離處理，以分別產(chǎn)生出一感測信號及一生物醫(yī)學(xué)信號。接著，在步驟S407中，利用一運算處理器，根據(jù)感測信號來取得關(guān)聯(lián)于此手指的一指紋圖樣。最后，在步驟S409中，根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號，該運算處理器產(chǎn)生關(guān)聯(lián)于使用者的至少一生理圖信息。

值得注意的是，上述方法也可以設(shè)計為只有在步驟S407中所取得的指紋圖樣通過指紋辨識時，才會進(jìn)行步驟S409。也就是，若為非合法的使用者時，本發(fā)明實施例的電容式指紋辨識感測裝置1’并不會根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號BS’，產(chǎn)生關(guān)聯(lián)于使用者的至少一生理圖信息。值得注意的是，由于上述指紋辨識的作用原理為本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所習(xí)知，故有關(guān)于指紋辨識的細(xì)部內(nèi)容于此就不再多加贅述。

以上所述僅為本發(fā)明之實施例，其并非用以局限本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

[符號說明]

1：電容式感測裝置

1’：電容式指紋辨識感測裝置

10、10’：感測陣列

12、12’：讀取模塊

14、14’：信號分離器

16、16’：運算處理器

18、18’：絕緣表面

110、110’：感測單元

V_sen、V_sen’：感測電壓

D_sen、D_sen’：感測輸出

DS、DS’：感測信號

BS、BS’：生物醫(yī)學(xué)信號

S201～S207、S401～S409：流程步驟

30：手指

300：指紋波峰

302：電容值曲線

32：指紋圖樣