兼具情绪压力指数检测与血压检测的量测装置与方法与流程

本发明涉及一种量测装置与方法，尤其一种兼具情绪压力指数检测与血压检测的量测装置与方法。

背景技术：

现代人生活压力过大，工作量不断增加，加上如抽烟、饮食习惯不良等已知的心血管危险因子影响下，已逐渐对心血管健康造成危害。新闻中常见的过劳猝死，多半都是源自于过度压力所引发的急性血管问题所致，因此“压力管理(stressmanagement)”已成为现代人所重视的一个课题。长期压力累积会使身体释放过多的类固醇、肾上腺素，因而伤害自律神经系统(autonomicnervoussystem,ans)，使得系统中的交感神经及副交感神经失衡，而出现晕眩、胸闷、心悸、头痛、烦躁、过度紧张焦虑等症状，医学上称为“自律神经失调”。

自律神经失调是用来形容难以用生理原因去解释身体的症状，目前普遍名词为“亚健康”。亚健康是指生理或心理是处于健康与疾病之间的模糊地带，是一种动态变化，若不加以理会则可能会发展为疾病，若适时改善则可恢复到健康状态。其实，探讨根源都是与心理或生理压力有直接的关联性存在，美国心理学协会已指出压力为健康的无声杀手。

心率变异度(heartratevariability,hrv)量测方法的临床应用开始于1965年，1996年由欧洲心脏学会及北美电生理学会正式公布“心率变异度的量测、生理意义及临床应用”国际标准。hrv测量因具有非侵入性、快速方便等优点，为当前评估自律神经功能正常与否的常见方法。该量测方法也被广泛应用在心理或生理压力的评估，当长期处于高度压力下会促使交感神经活性增加，副交感神经活性降低，生理上的反映为心跳加速、血压增高等；从hrv的测量中会得知代表交感神经活性的低频(lowfrequency,lf)能量会增加，代表副交感神经活性的高频(highfrequency,hf)能量会减少，而代表自律神经平衡的lf/hf比值会增加。因此，lf/hf比值是目前被广泛应用在评估压力程度的一项参考指标，且许多临床研究皆证实其可靠的实用性，然而采用心电图信号进行频谱统计公式计算出lf/hf比值需复杂运算与较高硬件成本等缺点。

此外，2012年hui-minwang等人发表于modellingandsimulationinengineering的论文“sdnn/rmssdasasurrogateforlf/hf:arevisedinvestigation”，在该论文指出利用心电图信号进行统计公式计算出区间标准偏差(standarddeviationofnormaltonormalr-rintervals,sdnn)与区间均方根标准偏差(rootmeansquaredifferencesofsuccessiver-rintervals,rmssd)，两者的比值sdnn/rmssd是约略相似于lf/hf比值，因此前者可做为简易的自律神经功能平衡与否的依据。

然而，目前标准hrv仪器仍较局限于医疗院所来使用，一般人无法时常通过hrv测量来管理压力状态。电子血压计是目前一般家庭较广泛必备的医疗器材之一，但是习知电子血压计的架构或微处理器的运算能力并无法实现需要复杂运算来计算的lf/hf比值。所以，习知电子血压计无法计算代表自律神经平衡的lf/hf比值，以提供情绪压力指数的检测。

关于2009年kang-mingchang等人于journalofmedicalandbiologicalengineering,vol.29,pp.132-137所发表的论文“pulseratederivationanditscorrelationwithheartrate”中，证实pulserate是与heartrate有高度相关性。其它研究文献也陆续证实通过动脉血压波形的分析确实可做为评估自律神经功能的一种量测方式，这使得压力程度的评估与管理更能趋于生活化的应用，发挥预防医学的价值性。

因此，若能将血压计所侦测到的手臂(手腕)脉波信号作一短时间抓取脉波率(pulserate)并进行分析，以量化出情绪压力指标(psychologystressindex,psi)，势必对一般民众在压力管理上更能有方便参考的依据，同时也能提升血压计的附加价值。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于将情绪压力指标(psi)定义为sdnn/rmssd比值，以量化出情绪压力程度，并藉由血压量测装置来实现情绪压力指数的检测，进而提出一种兼具情绪压力指数检测与血压检测的量测装置与方法。

本发明的目的之一在于移除慢速泄气阀，以简化习知血压量测装置的组成架构，通过变速加压控制以检测情绪压力指标与血压值，进而提出一种兼具情绪压力指数检测与血压检测的量测装置与方法。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种兼具情绪压力指数检测与血压检测的量测装置，由一微处理器单元、一显示输出单元、一击键单元、一加压马达单元、一压力感测单元、一气袋单元与一快速泄气阀单元所组成，

所述微处理器单元根据所述击键单元进入情绪压力量测模式中，所述微处理器单元控制所述加压马达单元对所述气袋单元变速加压期间，所述微处理器单元量测所述压力感测单元的一压力信号，并在判断所述压力信号为一脉波信号时，所述微处理器单元控制所述加压马达单元停止加压，且量测所述脉波信号以计算一情绪压力指数，而由所述显示输出单元输出所述情绪压力指数。

进一步的，在所述情绪压力量测模式的变速加压期间，所述微处理器单元控制所述加压马达单元的一加压速率以保持所述压力信号的压力值介于一高压力阀值与一低压力阀值之间。

进一步的，当所述压力信号的压力值超过所述高压力阀值时，所述微处理器单元控制所述加压马达单元下调所述加压速率，且当所述压力信号的压力值低过所述低压力阀值时，所述微处理器单元控制所述加压马达单元上调所述加压速率。

进一步的，所述高压力阀值为6mmhg，所述低压力阀值为2mmhg。

进一步的，所述微处理器单元是根据所述压力信号的波峰特征、波谷特征或振幅大小或其组合，以判断所述压力信号是否为所述脉波信号。

进一步的，在停止加压后，所述微处理器单元抓取一段时间内各脉波间距数据，以计算出区间标准偏差与区间均方根标准偏差，并计算出所述区间标准偏差与所述区间均方根标准偏差的比值，而所述比值为所述情绪压力指数。

进一步的，所述微处理器单元根据所述击键单元进入血压量测模式中，所述微处理器单元控制所述加压马达单元对所述气袋单元变速加压期间，并通过所述压力感测单元量测出一所述脉波信号的最大脉波振幅之后，持续加压一直到所述脉波信号的脉波振幅低于一加压结束振幅时，所述微处理器单元控制所述加压马达单元停止加压，且根据所述脉波信号的振幅数组与对映的压力数组获得一量测结果，而由所述显示输出单元输出所述量测结果。

进一步的，所述量测结果包括：收缩压、舒张压与心率。

进一步的，所述情绪压力量测模式的变速加压期间与所述血压量测模式的变速加压期间，所述微处理器单元控制所述加压马达单元以相同方式达到慢速线性加压，但停止加压的条件不同。

进一步的，所述微处理器单元控制所述快速泄气阀单元释放所述气袋单元的压力，且所述气袋单元为一手臂套气袋单元。

进一步的，所述微处理器单元包括一储存单元，所述储存单元储存一程序指令集，且所述微处理器单元执行所述程序指令集以控制所述加压马达单元。

其次，本发明提供一种兼具情绪压力指数检测与血压检测的量测方法，使用于由一微处理器单元、一显示输出单元、一击键单元、一加压马达单元、一压力感测单元、一气袋单元与一快速泄气阀单元所组成的一量测装置，所述方法包括：

根据所述击键单元进入情绪压力量测模式；

在所述加压马达单元对所述气袋单元变速加压期间，量测所述压力感测单元的一压力信号；

判断所述压力信号为一脉波信号时，控制所述加压马达单元对所述气袋单元停止加压；

量测所述脉波信号以计算一情绪压力指数；以及

输出所述情绪压力指数于所述显示输出单元。

进一步的，包括：在所述情绪压力量测模式的变速加压期间，控制所述加压马达单元对所述气袋单元加压，使得所述压力信号的压力值保持介于一高压力阀值与一低压力阀值之间。

进一步的，包括：在停止加压后，抓取一段时间内所述脉波信号的各脉波数据，以计算出区间标准偏差与区间均方根标准偏差，并计算出所述区间标准偏差与所述区间均方根标准偏差的比值，而所述比值为所述情绪压力指数。

进一步的，还包括：

根据所述击键单元进入血压量测模式；

在所述加压马达单元对所述气袋单元变速加压期间，通过所述压力感测单元量测出一脉波信号的最大脉波振幅；

在量测出所述脉波信号的最大脉波振幅之后，并持续加压，当所述脉波信号的脉波振幅低于一加压结束振幅时，控制所述加压马达单元停止加压；

根据所述脉波信号的振幅数组与对映的压力数组获得一量测结果；以及

输出所述量测结果于所述显示输出单元。

根据本发明所实施的量测装置与方法，相对于频谱指标lf/hf而言，可藉由统计指标sdnn/rmssd而不需复杂运算，而大幅降低硬件成本，使得血压量测装置的架构得以实现情绪压力指数的检测，而使一般家庭民众都有能力来购买使用本发明的量测装置。

附图说明

图1为本发明量测装置的方块图；

图2为本发明方法在情绪压力量测模式中，量测情绪压力指数的流程图；

图3为本发明方法在情绪压力量测模式中，停止加压后抓取一段时间内脉波信号的波形图；

图4为本发明方法在血压量测模式中，量测血压的流程图；

图5为本发明方法在血压量测模式中，变速加压期间脉波信号的波形图；

图6为本发明方法量测情绪压力指数与传统ecg所分析出的hrv所测量压力状态的关联图。

附图标记说明：

10量测装置

11微处理器单元

12显示输出单元

13击键单元

14加压马达单元

15压力感测单元

16气袋单元

17快速泄气阀单元

100量测情绪压力指数的方法

200量测血压的方法

具体实施方式

首先请参考图1，其为本发明量测装置的方块图。本发明量测装置10主要包括：一微处理器单元11、一显示输出单元12、一击键单元13、一加压马达单元14、一压力感测单元15、一气袋单元16、一快速泄气阀单元17与一电源供应单元(图1未示)，其中该电源供应单元提供量测装置10的各组成单元所需电力，该气袋单元16为一手臂套气袋单元，而显示输出单元12为一液晶显示(lcd)装置。在本发明的一种实施例中，该击键单元13包括一功能切换键，该功能切换键用以切换本发明量测装置10进入一情绪压力量测模式与一血压量测模式，该微处理器单元11包括一储存单元，该储存单元储存一程序指令集，且该微处理器单元执行该程序指令集分别在该情绪压力量测模式中实现如图2所示量测情绪压力指数的方法以及在该血压量测模式中实现如图4所示量测血压的方法。

在本发明量测装置10中，该击键单元13连接该微处理器单元11，该微处理器单元11根据击键单元13的功能切换键进入情绪压力量测模式中。在进入情绪压力量测模式，该微处理器单元11控制该加压马达单元14通过压力感测单元15对该气袋单元16进行变速加压，该微处理器单元11从压力感测单元15接收一压力信号以侦测压力状况。在控制该加压马达单元14的变速加压期间，该微处理器单元11在判断该压力信号以寻找一合适的脉波信号，当找到合适的脉波信号后，该微处理器单元11控制该加压马达单元14停止加压，以量测该脉波信号以抓取一段时间脉波间距数据，并计算出每一个脉波间隔时间，并通过该数据计算出区间标准偏差(sdnn)与区间均方根标准偏差(rmssd)，再计算求出sdnn/rmssd比值，即可计算出一情绪压力指数(psi)，而由该显示输出单元12输出该情绪压力指数。在该显示输出单元12显示该情绪压力指数后，该微处理器单元11控制快速泄气阀单元17以释放该气袋单元16的压力。

在本发明量测装置10中，该击键单元13连接该微处理器单元11，该微处理器单元11根据击键单元13的功能切换键进入血压量测模式中。在进入血压量测模式，该微处理器单元11控制该加压马达单元14通过压力感测单元15对该气袋单元16进行变速加压，该微处理器单元11从压力感测单元15接收一压力信号以侦测压力状况。在控制该加压马达单元14的变速加压期间，该微处理器单元11通过该压力感测单元15量测出一脉波信号的振幅数组与对映的压力数组，且在判断出该脉波信号的最大脉波振幅之后，该微处理器单元11控制该加压马达单元14持续加压一直到该脉波信号的脉波振幅低于一加压结束振幅x时，该微处理器单元11才控制该加压马达单元14停止加压。之后，该微处理器单元11根据该脉波信号的振幅数组与对映的压力数组获得收缩压、舒张压与心率等量测结果，而由该显示输出单元12输出该量测结果。在该显示输出单元12显示该量测结果后，该微处理器单元11控制快速泄气阀单元17以释放该气袋单元16的压力。

在本发明的一种实施例中，该情绪压力量测模式的变速加压期间与该血压量测模式的变速加压期间，该微处理器单元11控制该加压马达单元14以相同方式达到慢速线性加压，但停止加压的条件不同。在该情绪压力量测模式中，该微处理器单元11在判断该压力感测单元15的压力信号为一脉波信号时，该微处理器单元11即控制该加压马达单元14停止加压，开始测量计算情绪压力的脉波数据。在该血压量测模式中，该微处理器单元11在测量出脉波信号的最大脉波振幅之后，仍持续加压一直到该脉波信号的脉波振幅低于一加压结束振幅x时，该微处理器单元11才控制该加压马达单元14停止加压，并从变速加压期间所测得脉波信号的振幅数组与对映的压力数组，以获得收缩压、舒张压与心率等量测结果。变速加压期间，该微处理器单元11控制该加压马达单元14的变速加压方式将在以下进一步描述说明。

请参考图2，显示本发明方法在情绪压力量测模式中，量测情绪压力指数的流程图。根据本发明的一种实施例，该微处理器单元11执行储存在储存单元的程序指令集以实现本发明量测情绪压力指数的方法100。在步骤101，该微处理器单元11根据击键单元13的功能切换键进入情绪压力(psi)量测模式。在步骤102，该微处理器单元11设定初始的调速值，并以该调速值调整加压马达单元14的初始速率，使加压马达单元14对该气袋单元16进行加压。在变速加压期间，该微处理器单元11通过高、低压力阀值来调整该调速值。例如：根据一高压力阀值与一低压力阀值，该微处理器单元能控制该加压马达单元的一加压速率。步骤103，该微处理器单元11从压力感测单元15接收一压力信号以侦测压力状况。

步骤104，该微处理器单元11判断该压力信号是否为一脉波信号而非噪声，若该压力信号为一脉波信号，该微处理器单元11执行步骤109；若该压力信号非为一脉波信号，该微处理器单元11执行步骤105。在本发明的一种实施例，在加压马达单元14对该气袋单元16进行加压期间，该微处理器单元11通过压力感测单元15的压力信号，计算出脉波信号的波峰与波谷资料。在本发明的一种实施例中，根据脉波信号的波峰与波谷资料，本发明有三项特征确认是脉波信号是心跳而非噪声：特征1-波峰特征(抓八点取样资料，当峰顶为最高值其于两端点均为下降趋势点)；特征2-波谷特征(抓八点取样数据，当峰底为最低值其于两端点均为上升趋势点)；特征3-振幅大小(波峰与波谷差需大于一个心跳经验值，该心跳经验值为发明所属领域具有通常知识者可由临床所统计抓到的数据)。该微处理器单元11根据上述三项特征可判断该压力信号是否为一脉波信号而非噪声。

步骤105至步骤108为情绪压力(psi)量测模式中该微处理器单元11控制该加压马达单元14的变速加压方式。步骤105，该微处理器单元11通过压力感测单元15判断加压的压力值是否低于一低压力阀值，若压力值低于一低压力阀值时，该微处理器单元11执行步骤106，若压力值高于一低压力阀值时，该微处理器单元11执行步骤107。步骤106，该微处理器单元11上调该调速值以调整加压马达单元14，之后回到步骤103。步骤107，该微处理器单元11通过压力感测单元15判断加压的压力值是否高于一高压力阀值(例如：该压力信号的一压力值超过该高压力阀值)，若压力值高于一高压力阀值时，该微处理器单元11执行步骤108，若压力值低于一高压力阀值时，回到步骤103。步骤108，该微处理器单元11下调该调速值以调整加压马达单元14，之后回到步骤103。在本发明的一种实施例，低压力阀值与高压力阀值可分别设为2mmhg与6mmhg，此控制方式可达到慢速线性加压需求，使得本发明量测装置无需慢速泄气阀，且本发明方法通过边加压边侦测的技术，使psi量测无需心电图所须的电路与降低心电图复杂运算。

步骤109，在该微处理器单元11判断该压力信号为一脉波信号而非噪声之后，该微处理器单元11控制该加压马达单元14停止加压，并开始量测该脉波信号。量测该脉波信号的方式抓取一段时间该脉波信号的复数个波峰值p1、p2、…、pn，如图3所示脉波信号的波形图。步骤110，根据该脉波信号的复数个波峰值p1、p2、…、pn，该微处理器单元11可计算波峰区间时间序列{pp1,pp2,pp3,…,ppn}，其中pp1＝p2-p1,pp2＝p3-p2,…以及波峰区间(peaktopeakinterval)的平均值该微处理器单元11根据以下两个式子可计算得到区间标准偏差(standarddeviationofnormaltonormalr-rintervals,sdnn)与区间均方根标准偏差(rootmeansquaredifferencesofsuccessiver-rintervals,rmssd)。

该微处理器单元11计算出sdnn与rmssd的比值，而该比值为该情绪压力(psi)指数。

步骤111，该微处理器单元11将计算结果的psi指数显示于显示输出单元12，并致使其功能运作以控制快速泄气阀单元17以释放该气袋单元16的压力。

请参考图4，显示本发明方法在血压量测模式中，量测血压的流程图。根据本发明的一种实施例，该微处理器单元11执行储存在储存单元的程序指令集以实现本发明量测血压的方法200。在步骤201，该微处理器单元11根据击键单元13的功能切换键进入血压量测模式。在步骤202，该微处理器单元11设定初始的调速值，并以该调速值调整加压马达单元14的初始速率，使加压马达单元14对该气袋单元16进行加压。在变速加压期间，该微处理器单元11通过高、低压力阀值来调整该调速值。步骤203，该微处理器单元11通过该压力感测单元量测出一脉波信号，并记录该脉波信号的振幅数组a(0),a(1),…与对映的压力数组p(0),p(1),…，如图5所示。

步骤204，该微处理器单元11判断是否量测出该脉波信号的最大脉波振幅，若判断已量测出该脉波信号的最大脉波振幅，该微处理器单元11执行步骤209，若判断尚未量测出该脉波信号的最大脉波振幅，该微处理器单元11执行步骤205。在本发明的一种实施例中，若该微处理器单元11在该脉波信号的振幅数组a(0),a(1),…中发现最大值，则视为判断已量测出该脉波信号的最大脉波振幅。

步骤205至步骤208为血压量测模式中该微处理器单元11控制该加压马达单元14的变速加压方式，此变速加压方式是相同于情绪压力(psi)量测模式中该微处理器单元11控制该加压马达单元14的变速加压方式，如图2所示步骤105至步骤108及其说明，可达到如图5所示慢速线性加压需求，使得本发明量测装置无需慢速泄气阀。

步骤209，该微处理器单元11测出该脉波信号的最大脉波振幅后，便计算一加压结束振幅x。在本发明的一种实施例中，计算一加压结束振幅x的公式为x＝s×(1-c)，其中s为找寻收缩压的阀值，为发明所属领域具有通常知识者可由临床所统计抓到的数据，而c为小于1的定值。该加压结束振幅x为了防止收缩压的阀值误判会再做一比该阀值s还要低的振幅x，以确保量测数据的正确性。在步骤209，计算一加压结束振幅x的同时，该微处理器单元11仍控制该加压马达单元14持续慢速线性加压需求，直到该脉波信号的脉波振幅小于该加压结束振幅x后，该微处理器单元11才控制该加压马达单元14停止加压，之后执行步骤210。

步骤210，该微处理器单元11根据在变速加压期间所记录记录该脉波信号的振幅数组a(0),a(1),…与对映的压力数组p(0),p(1),…通过如图5所示的示波法进行血压收缩压、舒张压与心率的计算而获得量测结果，此步骤210为发明所属技术领域具有通常知识者所能轻易完成。步骤211，该微处理器单元11将收缩压、舒张压与心率等量测结果显示于显示输出单元12，并致能控制快速泄气阀单元17以释放该气袋单元16的压力。

请参考图6，显示本发明方法量测情绪压力指数与传统ecg所分析出的hrv所测量压力状态的关联图。图6显示的测量重点在于仪器之间的相关性验证，以确保本发明利用血压脉波所分析出的情绪压力指标是能与传统ecg所分析出的hrv测量能有高度关联性。此采与医院用寰硕ecg_hrv仪器同步进行关联性分析，以40人的测量数据作为样本，本发明与标准仪器的比对，此采用心电图所量测的结果数据与本发明的情情绪压力指数参数，在统计上具有显著的中高相关程度，由此可得知本发明的情绪压力指数与标准仪器情绪压力指数，据有相关意义。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。