握持式生理监测装置

1.本发明涉及一种生理监测装置，特别是指一种操作简单且同时侦测多个生理数据的握持式生理监测装置。


背景技术：

2.随着科技的进步与民众对健康的重视，各种用于监测生理信号的穿戴式装置也蓬勃发展。其中，例如智慧手表或类似手环形式的配戴装置通过侦测手腕位置的光容积感测器采用光体积变化描记图法(photoplethysmography,ppg)的技术能够侦测而获得配戴者的心率及血氧浓度(spo2)。然而，对于年长的使用者来说这种智慧手表的电子装置在设定与操作上并不容易。此外，对于现有的智慧手表来说，也无法提供量测配戴者的体温的功能，或者，无法提供相对较准确的体温量测结果。因此，是否存有其他的生理量测或监测装置能够具备简单操作与量测体温的功能，进而整合侦测其他现有的生理信号便成为一个待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种操作简单的握持式生理监测装置。
4.于是，本发明提供一种握持式生理监测装置，适用于使用者，并包含壳体、第一温度感测器、第二温度感测器、湿度感测器、显示单元、及控制单元。
5.所述壳体包括握持部，所述握持部适用于让所述使用者的手掌握住。所述第一温度感测器设置于所述壳体并用于量测环境温度。所述第二温度感测器设置于所述握持部，并用于量测所述手掌的手掌温度。所述湿度感测器设置于所述壳体并用于量测环境湿度。所述显示单元设置于所述壳体并用于显示资讯。
6.所述控制单元设置于所述壳体内并电连接所述第一温度感测器、所述第二温度感测器、所述湿度感测器、及所述显示单元，且储存类神经网路模型。当所述使用者的所述手掌握住所述握持部，且所述控制单元接收到触发信号时，所述控制单元以取样时间差连续多次地读取所述第二温度感测器所量测的所述手掌温度，所述第一温度感测器所量测的所述环境温度，及所述湿度感测器所量测的所述环境湿度，并将所述手掌温度、所述环境温度、及所述环境湿度输入所述类神经网路模型，以获得所述使用者的估计体温，且控制所述显示单元显示所述估计体温。
7.在一些实施态样中，所述握持式生理监测装置还包含电连接所述控制单元的输入单元，其中，所述输入单元适用于所述使用者操作以产生所述触发信号。
8.在一些实施态样中，其中，所述握持部包括位于上方的曲面，及在所述曲面形成的第二开孔。所述曲面适用于所述手掌贴附，所述第二温度感测器是一种用于量测体温以转换成电信号的感测元件，并设置于邻近所述第二开孔。
9.在一些实施态样中，其中，所述壳体还包括由所述握持部下方延伸的基座部，所述基座部包含第一开孔，所述第一温度感测器及所述湿度感测器设置于邻近所述第一开孔，
使得所述手掌贴附所述握持部的所述曲面时，所述手掌不会遮蔽所述第一开孔。
10.在一些实施态样中，其中，所述基座部还包含底面，及在所述底面形成的第三开孔。所述输入单元是设置于所述底面的输入按键，所述显示单元是设置于所述第三开孔的萤幕。
11.在一些实施态样中，所述握持式生理监测装置还包含电连接所述控制单元且设置于邻近所述第二开孔的光容积感测器。其中，当所述使用者的所述手掌握住所述握持部，且所述控制单元接收到来自所述输入单元的所述触发信号时，所述控制单元控制所述光容积感测器发出红色入射光及红外线入射光至所述手掌，且接收对应的两个反射光以产生第一光容积信号及第二光容积信号，或还控制所述光容积感测器发出绿色入射光至所述手掌，且接收对应的另一反射光以产生第三光容积信号。所述控制单元根据所述第一光容积信号及所述第二光容积信号计算所述使用者的心率、血压、及血氧浓度，或者，根据所述第一光容积信号及所述第二光容积信号计算所述使用者的所述血氧浓度且根据所述第三光容积信号计算所述心率及所述血压。
12.在一些实施态样中，其中，所述握持式生理监测装置还包含电连接所述控制单元的通讯单元，其中，所述通讯单元支援无线通信传输技术，所述控制单元获得所述估计体温后，通过所述通讯单元将所述估计体温、所述心率、及所述血氧浓度传送至所述使用者的电子装置。
13.在另一些实施态样中，其中，所述类神经网路模型是一种监督式机器学习模型，并事先经过已知且分别对应的所述手掌温度、所述环境温度、所述环境湿度、及多个实际体温作训练。
14.本发明的有益效果在于：使用者只要将手掌握住所述握持部且所述控制单元接收到所述触发信号时，所述控制单元即能够将所述手掌温度、所述环境温度、及所述环境湿度输入所述类神经网路模型，以获得所述使用者的所述估计体温，并通过所述显示单元显示所述估计体温，以使得所述使用者立刻知悉量测结果。
附图说明
15.图1是一个方块图，说明本发明握持式生理监测装置的一个实施例；
16.图2是一个立体图，说明该实施例的一个壳体；
17.图3是一个立体图，辅助图2说明该实施例的该壳体的一个基座部；及
18.图4是一个示意图，说明该实施例的一个类神经网路模型的架构。
具体实施方式
19.下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
20.在本发明被详细描述的前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
21.参阅图1，本发明握持式生理监测装置的一个实施例，适用于一个使用者，并包含一个壳体9、一个第一温度感测器2、一个第二温度感测器3、一个湿度感测器4、一个显示单元5、一个输入单元6、一个光容积感测器7、一个通讯单元8、及一个控制单元1。
22.参阅图1、图2、与图3，该壳体9包括一个握持部91，及由该握持部91下方延伸的一
个基座部92。该握持部91适用于让该使用者的一个手掌握住。在本实施例中，该握持部91类似球形并包括位于上方的一个曲面，及在该曲面形成的一个第二开孔94，该曲面适用于该手掌贴附而握住该握持部91。该基座部92包含一个第一开孔93、一个充电开孔96、一个底面、及在该底面形成的一个第三开孔95与一个输入开孔97。
23.该第一温度感测器2例如是一种热敏电阻，并设置于该壳体9且邻近该第一开孔93，并用于量测一个环境温度。该第二温度感测器3例如是一种红外线温度感测器、热敏电阻、或热电堆等可测量体温的元件，并设置于该握持部91且邻近该第二开孔94，以用于量测该手掌的一个手掌温度。该湿度感测器4例如是一种电阻式或电容式的湿敏元件，并设置于该壳体9且邻近该第一开孔93，并用于量测一个环境湿度。该充电开孔96适用于一个充电接头设置以提供一个电缆线(图未示)插设而对该握持式生理监测装置充电，该充电接头例如是通用序列汇流排(universal serial bus,usb)的type-c接头或micro-usb接头。在本实施例中，该第一开孔93是位于该基座部92的侧面，以使得该手掌贴附该握持部91的该曲面时，该手掌不会遮蔽该第一开孔93。而在其他的实施例中，该第一开孔93也可以是设置于该基座部92的其他位置(如该充电开孔96的周围)。
24.该输入单元6适用于该使用者操作以产生一个触发信号。在本实施例中，该输入单元6是设置于该底面的一个输入按键，且设置于邻近该输入开孔97，以使得该使用者能够通过该输入开孔97按压该输入按键。该显示单元5设置于该壳体9且邻近该第三开孔95，且例如是一个萤幕及相关驱动电路，以使得该使用者能够通过该第三开孔95观看该显示单元5所显示的资讯。该萤幕例如是一种有机发光二极管(oled)萤幕、或液晶萤幕(lcd)等等。该通讯单元8支援无线通信传输技术，例如蓝牙传输协定，但不以此为限。
25.该光容积感测器7设置于壳体9内且邻近该第二开孔94，并用于发出一个红色入射光、一个红外线入射光、或一个绿色入射光，且接收对应的反射光以采用光体积变化描记图法而产生对应红色光的一个第一光容积信号、对应红外光的一个第二光容积信号、或对应绿色光的一个第三光容积信号。
26.该控制单元1例如是一个微控制器、一个微处理器、或一个数字讯号处理器等，并设置于该壳体9内，且电连接该第一温度感测器2、该第二温度感测器3、该湿度感测器4、该显示单元5、该输入单元6、该光容积感测器7、及该通讯单元8，并储存一个类神经网路模型。该类神经网路模型是一种监督式机器学习模型，并事先经过已知且分别对应的多个手掌温度、多个环境温度、多个环境湿度、及多个实际体温作训练而成。每一个对应的该实际体温例如是由一个耳温枪测量该使用者而获得。
27.更详细地说，因为人体的体温是一种恒温温度，也就是体温不会在短时间内有太大的变化，因此，该类神经网路模型为一种含有记忆功能的演算法的时间序列网路，例如：循环神经网路(recurrent neural network,rnn)、长短期记忆(long short-term memory,lstm)、门控循环单元(gated recurrent unit,gru)。再参阅图4，图4举例说明该类神经网路模型的架构，其中，x是时间步长(timestep)，ys是时间序列层神经元的个数，yf是全连接层神经元的个数，n是时间序列层的层数，m是全连接层的层数。将已知的多笔(也就是说时间步长)特征作为该类神经网路模型的输入，每一笔特征包含对应同一个时间点的一个手掌温度、一个环境温度、及一个环境湿度。举例来说，该等时间步长的数量是5笔，该五笔特征依序为时间0、时间t、时间2t、时间3t、时间4t的五组[该手掌温度、该环境温度、该环境湿
度]，如[[35,28,42％]、[35.1,28,42％]、[35.1,28,42％]、[35.1,28,41％]、[35,28.1,41％]]，且对应的该实际体温是36.5，t是一个取样时间差，且范围是数毫秒至秒间，如10毫秒。该等时间步长、该等时间序列层神经元的个数及层数则可依装置效能进行调整训练。接着再通过复数层全连接层进行训练及收敛，该等全连接层神经元的个数及层数同样依装置效能进行调整训练，并训练出该类神经网路模型。
[0028]
当该使用者要使用该握持式生理监测装置时，通过该使用者的该手掌握住该握持部91，且通过另一只手操作该输入单元6(如按压该输入按键)，使得该控制单元1接收到该触发信号，则该控制单元1以一个取样时间差连续多次地控制以读取或直接读取该第二温度感测器3所量测的该等手掌温度，该第一温度感测器2所量测的该等环境温度，及该湿度感测器4所量测的该等环境湿度，并将该等手掌温度、该等环境温度、及该等环境湿度输入该类神经网路模型，以获得该使用者的一个估计体温。该估计体温相当于该使用者通过该耳温枪所测得的实际体温。
[0029]
承续前例，该控制单元1接收到该触发信号时，该控制单元1控制该第二温度感测器3以该取样时间差连续五次地量测而先获得对应的五个温度数值。且该控制单元1接收到该触发信号时，该控制单元1还以该取样时间差连续五次地读取该第一温度感测器2所量测的五笔该环境温度，及该湿度感测器4所量测的五笔该环境湿度，进而产生在时间0、时间t、时间2t、时间3t、时间4t的五组[该手掌温度、该环境温度、该环境湿度]作为输入该模型的资料序列。
[0030]
此外，当该控制单元1接收到该触发信号时，该控制单元1还控制该光容积感测器7发出该红色入射光及该红外线入射光至该手掌，且接收对应的两个反射光以产生该第一光容积信号及该第二光容积信号。该控制单元1根据该第一光容积信号及该第二光容积信号计算该使用者的一个心率、一个血压(如收缩血压值与舒张血压值)、及一个血氧浓度。或者，该控制单元1还控制该光容积感测器7发出该绿色入射光至该手掌，且接收对应的另一个反射光以产生该第三容积信号，使得该控制单元1根据该第一光容积信号及该第二光容积信号计算该使用者的该血氧浓度且根据该第三光容积信号计算该心率及该血压。
[0031]
该控制单元1获得该估计体温、该心率、该血压、及该血氧浓度后，除了控制该显示单元5显示该估计体温、该心率、该血压、及该血氧浓度外，还能够通过该通讯单元8与该使用者的一个电子装置建立连线，而将该估计体温、该心率、该血压、及该血氧浓度传送至该电子装置。举例来说，该电子装置是一个智慧型手机，并已安装对应的一个应用程序(application program,app)，而能够将所接收的各种量测结果作显示或储存。
[0032]
综上所述，该使用者仅需要利用该手掌握住该握持部91，且操作该输入单元6触发该触发信号的简单操作，即能在该显示单元5获悉各种通过现有技术的演算法所计算出的该心率、该血压、及该血氧浓度，更能够获得现有技术无法推算而得的该估计体温，而一并获得多种生理量测结果，所以确实能达成本发明的目的。