專利名稱：非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)及其應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種量測系統(tǒng)及其應用，尤其涉及可同時適用于量測心率變異，量測自律神經(jīng)功能，個人身份辨識，呼吸波型及咳嗽偵側(cè)，居家隔離，及醫(yī)院隔離的用途之一種利用壓電感應器以量測手腕橈動脈血壓波型的非侵入性儀器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
心跳速度及血壓(收縮壓及舒張壓)為重要的人體生理參數(shù)，一般以現(xiàn)有腕式或臂式電子血壓計量測獲得，由于操作簡便及價格合理，已成為居家必備醫(yī)療器材之一，但另一重要生理參數(shù)，即血壓波型，則仍未有準確度高，操作簡便的儀器系統(tǒng)可茲利用。
目前市面上的電子血壓計僅能量測并顯示收縮壓(Systolic Blood Pressure，即血壓波上的最大值)及舒張壓(Diastolic Blood Pressure，即血壓波上的最小值)。
現(xiàn)有的腕式電子血壓計，通常含有一個打氣的氣泵，一個泄氣閥，一個氣壓計，一個導氣管，一個內(nèi)含氣袋的腕帶，一個電路模組，及一個外殼。在血壓量測過程中，氣泵及泄氣閥造成氣袋加壓及減壓，于此同時手腕橈動脈的血壓脈波透過氣袋及傳送至氣壓計，電路上的軟硬體再將氣壓計的脈波訊號加以放大，過濾及分析而計算出心跳速度(HeartRate)，收縮壓(Systolic Blood Pressure)及舒張壓(Diastolic Blood Pressure)。
在生理學上除了心跳速率，收縮壓，及舒張壓外，精確的動脈血壓波型也是一個重要的生理參數(shù)，其諸多臨床應用容后再述。上述該現(xiàn)有血壓計量測技術(shù)雖然可由氣壓計記錄橈動脈的血壓波型，但由于氣袋材料特性及幾何形狀等因素，血壓波的原形無法完全傳遞至氣袋的空氣中，再加上從氣袋經(jīng)導氣管傳至氣壓計的路徑中，血壓波的波型發(fā)生鈍化(Dampening)且強度減弱，造成所測得的血壓波型失去敏感度(Sensitivity)及準確度(Accuracy)。為測得較精確的橈動脈血壓波型，市面上的脈診儀采用一個約5-mm直徑的圓型壓力感應器，測試時先將此圓型壓力感應器用膠帶或橡皮筋固定于手腕橈動脈上方，再將其訊號導線接于電路板或電腦，通常該圓型壓力感應器為電阻式(Resistor-type)導電材料組成，與應力器(Strain Gauge)的原理類似，內(nèi)含有放大電路，溫度效應補償，及線性化處理等元件。當電阻材料受壓時，電阻，電流，或電壓的改變量與壓力成比例，因此可藉此關(guān)系記錄壓力。上述技術(shù)在理想狀況下確能測得橈動脈血壓波型的細節(jié)及原形，但其缺點為無法精確地控制圓型壓力感應器固定于手腕表面的壓力。
經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，圓型壓力感應器固定于手腕表面的壓力對于量測血壓波型而言相當重要，若此壓力過輕(例如上述現(xiàn)有技術(shù)僅以膠帶或橡皮筋固定)，則遇到手腕肥厚，橈動脈深沉，或脈波細弱等狀況時，壓力感應器便無法取得清晰的血壓波型訊號。若此壓力過重，則橈動脈的血流受到嚴重阻隢，造成測得的血壓波型失真。此外，由于手腕形狀大小及橈動脈位置深沉等因素，該圓形壓力器必需由受過訓練的醫(yī)師或護理人員以手指把脈后才能找到動脈正確位置，加以固定。此種操作上的不方便，是脈診儀或其他類似器材無法像電子血壓計一樣成為居家醫(yī)療器材的因素之一。
其次，現(xiàn)有個人身份辨識技術(shù)已有多種，包括臉部影像分析，音聲辨識，指紋辨識，血型分析，眼睛部位分析，毛發(fā)分析，筆跡分析，及更先進的DNA細胞鑒定分析等。本發(fā)明人經(jīng)由實驗發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)的動脈血壓波型因每個人心臟形狀大小，心肌結(jié)構(gòu)，及樹狀動脈(Arterial Tree)組織結(jié)構(gòu)等差異，具獨特單一的特性，可作為個人身份辨識的特征。動脈血壓波型雖然有時因情緒及環(huán)境等因素(例如緊張或憤怒時心跳加快，血壓升高)發(fā)生變化，但只要將血壓波型對心跳值及血壓值加以標準化(Normalization)，則波型的特征便趨于穩(wěn)定而成為個人化特征。
目前量測心率變異(Heart Rate Variability，HRV)及自律神經(jīng)系統(tǒng)功能(AutonomicNervous System，ANS)的標準儀器，為心電圖機(Electrocardiograph，ECG，或另稱EKG)。所謂心率變異性系指心臟跳動的速率(即心率)，除了靜態(tài)恒定維持在每分鐘約60-90次外，其中還隱藏了一些規(guī)則或不規(guī)則的波動。以心電圖機量測心率及其變異性時，先將電極片貼于患者手腳(及胸部)，量測其連續(xù)周期性的心電訊號，再將量得心電波動中的波-波間距(如R-R間距，R峰為心電波中的最高峰)算出，以此所得的波-波間距的數(shù)列便可進一步算出心率及心率變異性的各項參數(shù)值。例如，波-波間距的數(shù)列的平均值即為心跳周期(Period)，心跳周期的倒數(shù)即為心率(Heart Rate，HR)；波-波間距的數(shù)列的標準偏差(StandardDeviation)即為心率變異性(Heart Rate Variability)，而波-波間距的數(shù)列資料亦可利用快速符立爾轉(zhuǎn)換法(Fast Fourier Transform)轉(zhuǎn)換成頻譜。由此種頻譜分析的協(xié)助，心率變異性中的總變異度(Total Power)可區(qū)分為兩種成分，一般稱為高頻(High Frequency，0.15-0.4Hz，HF)成分和低頻(Low Frequency，0.04-0.15Hz，LF)成分。De Boer等人(Hemodynamic Fluctuationsand Baroreflex Sensitivity in HumansA Beat-to-Beat Model.；American Journal of Physiology；253H680-H689；1987)經(jīng)由動物及人體實驗，證實心率變異性(Heart Rate Variability，即前述峰-峰間距的數(shù)列的標準偏差)及其總變異度(Total Power)代表自律神經(jīng)總活性，低頻成份代表交感神經(jīng)功能，高頻成份代表副交感神經(jīng)功能，而低頻成份與高頻成份的比值(LF/HF)則反應了自律神經(jīng)平衡度。由于自律神經(jīng)掌控人體多項自覺或不自覺的重要活動，例如心跳、血壓、血糖、睡眠、流汗及支氣管收張等，醫(yī)學上極需一個操作簡便，價格低廉的自律神經(jīng)功能監(jiān)視器。目前醫(yī)學界使用心電圖機來量測心率變異性及自律神經(jīng)功能，不僅操作繁雜(大型儀器，特殊軟體，鋪貼多個電極片，受測者行動受到限制等)，且成本較高(初期儀器及軟體費用，后續(xù)訓練及電極片費用)。
當一個人呼吸時，由于人體腦部呼吸中心(Respiratory Center)的訊號溢傳(Spillover)至腦部血管中心(Vasomotor Center)，此溢傳訊號透過自律神經(jīng)(交感神經(jīng)(Sympathetic Nerve)及副交感神經(jīng)(Para-Sympathetic Nerve))的回饋(Reflex)機制，造成心率及心臟收縮力隨著呼吸周期而有規(guī)律地增加與減少，因此精確地記錄動脈血壓波型，并進一步計算及分析心率變化，便可偵測出呼吸頻率及波型。此外，動脈血壓的波峰(即對應于收縮壓的點)及波谷(即對應于舒張壓的點)也會隨著呼吸周期而升降，也就是醫(yī)學上所稱的動脈血壓呼吸波(Arterial Respiratory Waves)。此血壓呼吸波的來源除了上述呼吸中心訊號溢傳的因素外，還包括另兩項生理機構(gòu)(1)吸氣時，橫隔膜(Diaphragm)下降，呈現(xiàn)負壓，胸腔內(nèi)血管回流至心臟流量減少，造成心輸出(Cardiac Output)減少及血壓瞬間降低；(2)胸腔內(nèi)血管因橫隔膜上下移動而發(fā)生壓力變化，此變化經(jīng)由血管壓力回饋機構(gòu)(Baroreceptor Reflex)，造成動脈血壓隨呼吸頻率而升降(上述生理現(xiàn)象及原理，請參閱″Textbook of MedicalPhysiology″，Authored by Arthur C.Cuyton，Eighth Edition，W.B.Saunders Company，ISBN0-7216-3087-1，1991，Chapter 13)。由上可知，藉由精確記錄動脈血壓波型，可分析波峰或波谷的升降，而獲得呼吸頻率及波型。
還有，傳染病預防與醫(yī)療護理，可說是醫(yī)療體系中極為重要一環(huán)。以近年來肆虐亞洲的嚴重急性呼吸癥候群(Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS)為例，由于傳染途徑為人與人間透過空氣媒介感染，因此將病人與他人隔離成為防疫的最有效策略。其他傳染性疾病，不管是透過空氣(如肺結(jié)核)或血液及體液(愛滋病AIDS等)傳染，如何減少病人(或可疑病人)與醫(yī)護人員或家人近距離接觸，可說是當前醫(yī)療界重大課題之一。更深入一層剖析，在醫(yī)院隔離及監(jiān)控方面，目前醫(yī)院的標準步驟為每日由醫(yī)護人員進入隔離病房量測體溫，心跳及血壓數(shù)次(例如一日四次)，并觀察病人癥狀(如有無呼吸困難及咳嗽等)，此種監(jiān)控需求，常是醫(yī)護人員遭受感染的主要原因。因此，若受隔離病患的生理訊號能夠自動由隔離病房傳出至護理站，則可減少醫(yī)護人員接觸感染源。在一般傳染病中，主要發(fā)病癥征包括發(fā)燒，心悸，呼吸急促，咳嗽，打噴嚏，血壓異常等。若能結(jié)合本發(fā)明中的非侵入式手橈動脈血壓波型技術(shù)，現(xiàn)有體溫量測技術(shù)，及現(xiàn)有無線或有線訊號傳輸技術(shù)，則只要受隔離病患攜帶本發(fā)明的腕式生理監(jiān)視器(容后詳述)，便可將生理訊號(包括體溫，心跳，血壓，呼吸波型，是否咳嗽等)傳出病房，而達到減少近距離接觸的目標。
在居家隔離監(jiān)控方面，以近年各國SARS防疫經(jīng)驗而論，防疫的最大漏洞在于依規(guī)定需自行居家隔離的民眾違規(guī)外出。居家隔離的另一技術(shù)需求為定期(如每日)獲取受隔離民眾的生理訊號，并隨時掌握整體疫情發(fā)展。目前各國衛(wèi)生機關(guān)的作法是派人至隔離民眾家中查訪，然而此項措施不僅需要大量人力，且容易發(fā)生接觸感染。若能結(jié)合本發(fā)明的(1)非侵入式腕式血壓波型量測技術(shù)，(2)個人身份辨識技術(shù)，(3)呼吸波型技術(shù)，及(4)咳嗽偵測技術(shù)；及現(xiàn)有的(1)體溫量測技術(shù)，(2)無線或有線傳輸技術(shù)，及(3)血壓量測技術(shù)，便可以定期將受隔離民眾的生理訊號(如體溫，心跳，血壓，是否咳嗽等)從家中傳至醫(yī)院或衛(wèi)生主管機關(guān)，且可防止該民眾違規(guī)外出(且無法以他人替代等)，并進一步隨時統(tǒng)計發(fā)病人數(shù)及其地點，因而掌控疫情。
如上所述，當人正常呼吸時，血壓波型呈現(xiàn)周期性之上下移動。但是若該人突然咳嗽或打噴嚏時，因橫隔膜及胸腔急劇震動，造成血壓波型迅速地不規(guī)則變化，而當咳嗽或噴嚏停止時，血壓波型又恢復正常狀態(tài)。若能由分析個人的血壓波型基準線(Baseline)及突然變化(Abrupt Change)，應可以測知受測者是否有咳嗽或打噴嚏的癥狀。
中國臺灣第363404號專利揭示利用心率變異分析心電轉(zhuǎn)換器(內(nèi)含電極片)，量測病人心臟收縮時所發(fā)出的電位訊號，再以符立爾轉(zhuǎn)換法(Fourier Transform)及頻譜分析計算出心律變異性，然而該發(fā)明的目的在于提供一種新型的心率變異分析心電轉(zhuǎn)換器，且其特征在于新型軟硬體的設計及儀器系統(tǒng)。
中國臺灣第176323號專利揭示利用非侵入性自律神經(jīng)系統(tǒng)監(jiān)測儀器系統(tǒng)量測服藥病人引發(fā)的自律神經(jīng)系統(tǒng)副作用及其監(jiān)測人體老化程度或治療效果。
前述先前技術(shù)中皆未曾揭示如本發(fā)明的非侵入性新型壓電感應器用于精確量測手腕橈動脈血壓波型的儀器系統(tǒng)。前述現(xiàn)有技術(shù)中也未曾揭示或建議利用本發(fā)明的非侵入性新型壓電感應器作為量測心率變異，量測自律神經(jīng)功能，個人身份辨識，呼吸波型及咳嗽偵測，居家隔離，及醫(yī)院隔離的用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的就是克服上述技術(shù)及操作困難，發(fā)展一套非侵入式，操作簡便，且能精確量測手腕橈動脈血壓波型的儀器系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的為利用此非侵入式血壓波型技術(shù)來量測血壓中的平均壓，其可精確量得血壓波型，利用血壓波型-時間圖的積分及現(xiàn)有電子血壓計所測得的收縮壓及舒張壓，可合并計算出平均血壓。
本發(fā)明的另一目的，即為利用此種非侵入，操作容易，價格低，準確度高的手腕橈動脈血壓波型量測儀器系統(tǒng)，來監(jiān)測人體的心律變異性及自律神經(jīng)功能。
本發(fā)明的另一目的為利用此非侵入式血壓波型的量測儀器系統(tǒng)，作為個人身份辨識的應用。
本發(fā)明的另一目的為利用此一非侵入式血壓波型量測技術(shù)，來達到監(jiān)測呼吸頻率及波型的生理參數(shù)的目標。
本發(fā)明的另一目的為發(fā)展一套非侵入式，不需靠人與人近距離接觸，便能執(zhí)行醫(yī)院傳染病患隔離與監(jiān)控的儀器系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于利用此非侵入式血壓波型量測儀器系統(tǒng)，達到監(jiān)測咳嗽或打噴嚏的目標。
本發(fā)明的另一目的為發(fā)展一套非侵入式適用于監(jiān)控居家隔離民眾的儀器系統(tǒng)。
本發(fā)明的采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，包括一用以量測手腕橈動脈，其能連續(xù)記錄并產(chǎn)生代表血壓脈波的電波的壓電感應器；一其內(nèi)含有氣袋，可配帶于人體手腕上，并對前述的壓電感應器施壓的腕帶；一可對前述的氣袋充氣的氣泵；一連設于氣袋之一端的泄氣閥；一連接至氣袋的導氣管；一包含有中央計算器，記憶體，其內(nèi)設有操作軟體的電路模組；一連接于氣袋的導氣管的氣壓計；一電源，以及一可將前述部份元件含納其中的儀器主機。
本發(fā)明還可以的采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)前述的壓電感應器可為陶瓷Lead zirconate titanate(PZT)壓電片，或高分子polyvinylidene fluoride(PVDF)壓電片，或應力型(Strain Gauge)壓電元件，或半導體型(Semi-Conductor)硅壓電元件。
前述的壓電感應器的感應主體可為一圓型，方型為其他幾何圖形的薄片，其厚度可從0.1mm至5mm等范圍，其直徑或邊長可從1mm至100mm等范圍。
前述的壓電感應器，為長型薄片，且系置于腕帶中，其薄片之一面與腕帶內(nèi)的氣袋接觸，另一面則與腕帶的外層布料接觸，當測試時，只需將腕帶及其連結(jié)的儀器主機配帶于手腕上方，即可進行測試。
前述的壓電感應器可由多個(至少兩個)壓電元件組成一個壓電感應模組，且內(nèi)置于腕帶中，其中每一元件為一長方形(或圓形)壓電薄片，且其邊長(或直徑)為3～5mm，而感應模組的基底為一軟性電路板(soft printed circuit board)，組合步驟為將多個壓電元件依手寬方向排成一列，固定于軟性電路板上，元件與元件中間則有一以避免鄰近電波干擾的微小空隙(0.1～1mm)。
前述的電路模組，加裝以接收來自各感應元件的電波訊號再連接至過濾及放大電路的多重訊號掃描器(Multi-Plexer)及相關(guān)驅(qū)動軟體。
一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)的應用，其量測血壓中的生理平均血壓(Physiological Mean Blood Pressure)的使用步驟以電子血壓計震蕩技術(shù)(Oscillometric Method)測得收縮壓(SBP)及舒張壓(DBP)；量測血壓波型，并以X-Y平面作圖(圖7)，其中Y軸為相對的電壓值V，X軸為真實時間t；將上述測得的血壓波型的相對電壓平均值V(mean)以下列公式算出V(mean)＝V-t積分值/(t2-t1)-----------(1)
其中V(mean)為相對電壓平均值，V-t積分值為V-t波型圖在t1(波型起始點)至t2(波型結(jié)束點)的范圍內(nèi)的積分值，t2-t1為單一波型的時間間距，依下列公式算出生理平均血壓PMBP＝V(mean)*(SBP-DBP)/(VS-VD)-------(2)其中PMBP為生理平均血壓，V(mean)為相對電壓平均值，SBP為收縮壓，DBP為舒張壓，VS為血壓波型的最大值(波峰)，VD為血壓波型的最小值(波谷)；依下列公式算出每個血壓波型的生理平均血壓PMBP，再將此多個PMBP取平均值PMBP(mean)＝SUM(PMBP)/N---------(3)其中PMBP(mean)為生理平均血壓PMBP的平均值，SUM(PMBP)為N個PMBP的總和，N為血壓波型的數(shù)目。
一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)的應用，其量測呼吸波型及頻率的身份步驟在測試期內(nèi)(如1～10分鐘)連續(xù)擷取受測者的血壓波型并作成X-Y圖，其中X值為時間，Y值為電壓或壓力；找出每一波型的主波峰點的X值(即時間值)與Y值(即電壓或壓力值)；作成連續(xù)XY圖，做為該受測者的呼吸波型；將每定期(如一分鐘)內(nèi)的波型數(shù)目(如八個)算出，為呼吸頻率或呼吸數(shù)(如每一分鐘八次呼吸)。
一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)的應用，其監(jiān)測咳嗽或打噴嚏的癥狀步驟連續(xù)擷取受測者的血壓波型；計算出受測者在初期內(nèi)(如一分鐘)的血壓波型的三個參數(shù)值(即主波峰-主波峰的時間間距，主波峰值的壓力值，及主波谷的壓力值)的平均值及標準偏差，并將平均值定義為此三參數(shù)值的基準線；在測試期間隨時監(jiān)控血壓波型的三個參數(shù)值，若其中一個(含以上)偏離其基準線達標準偏差的事先預定倍數(shù)(例如三倍)以上，則該波型稱為可疑不規(guī)則資料點；以不規(guī)則資料點隨機發(fā)生(不具一定頻率)，定義該資料點為咳嗽或打噴嚏點；統(tǒng)計，可獲得咳嗽或打噴嚏頻率(如每分鐘三次)。
前述的用于醫(yī)院隔離病患的新型生理訊號監(jiān)控儀器系統(tǒng)，其中體溫量測技術(shù)，可以使用一個小型熱電偶，一個電阻式電子元件，或一個紅外線光電元件，三者皆為熱感元件，可將體溫轉(zhuǎn)換成電壓或電流訊號。
前述的用于醫(yī)院隔離病患的新型生理訊號監(jiān)控儀器系統(tǒng)，其中無線傳輸技術(shù)，可使用一般商用的RF(Radio Frequency)無線模組，其頻率范圍可以在常用的ISM Band(即[工業(yè)，科學，醫(yī)療]共用頻帶)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢和有益效果本發(fā)明以有無線傳輸技術(shù)將的生理資訊定期傳至擺置于家中的訊號接收分析器；以訊號接收分析器將生理資訊儲存，分析(或顯示)后定期以網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)傳輸或電話數(shù)據(jù)機(Modem)傳至衛(wèi)生機關(guān)；定期收集，整理，并統(tǒng)計未發(fā)病，已發(fā)病，及已復原的隔離民眾人數(shù)。


圖1為本發(fā)明的統(tǒng)方塊圖；圖2為本發(fā)明使用壓電感應的實施例圖；圖3-1為本發(fā)明使用時氣袋氣壓與時間的關(guān)系圖；圖3-2為本發(fā)明使用時血壓波形訊號與氣壓關(guān)系圖；圖3-3為本發(fā)明使用時手脕橈動脈血壓波型圖；圖4為本發(fā)明使用壓電感應的另一實施例圖；圖5為本發(fā)明使用壓電感應的再一實施例圖；圖6為本發(fā)明使用壓電感應的又一實施例圖；圖7為本發(fā)明之操作軟體動作流程圖；圖8為本發(fā)明以血壓脈波量測平均血壓的示意圖；圖9-1為使用本發(fā)明測得的橈動脈血壓波型一示范圖；圖9-2為使用本發(fā)明測得的橈動脈血壓波型另一示范圖；圖9-3為使用本發(fā)明測得的橈動脈血壓波型再一示范圖；圖10為使用本發(fā)明測得的連續(xù)血壓波型示意圖；圖11為使用本發(fā)明測得的呼吸波型示意圖；圖12為使用本發(fā)明測得的另一呼吸波型示意圖；圖13為使用本發(fā)明利用血壓波型偵測咳嗽及打噴嚏示意圖；圖14為本發(fā)明使用于醫(yī)院隔離病房生理訊號的監(jiān)控統(tǒng)圖；圖15為本發(fā)明使用于居家隔離民眾生理訊號的監(jiān)控統(tǒng)圖；圖16為本發(fā)明的另一使用示意圖；圖17為使用本發(fā)明測得的手脕橈動脈血壓波型圖；圖18-1為使用本發(fā)明測得的第一手脕橈動脈血壓波型圖；圖18-2為使用本發(fā)明測得的第二手脕橈動脈血壓波型圖；圖19為使用本發(fā)明測得的第三手脕橈動脈血壓波型圖；圖20為使用本發(fā)明測得的第四手脕橈動脈血壓波型圖。。
具體實施例方式
以下就結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)功能，加以詳細的說明；本發(fā)明的此種非侵入式確測量手腕橈動脈血壓波型的儀器系統(tǒng)，如圖1所示，其包括(a)量測手腕橈動脈的壓電感應器1，其能連續(xù)記錄并產(chǎn)生代表血壓脈波的電波；(b)內(nèi)含氣袋的腕帶2，系可配帶于手腕上，并施壓于前述的壓電感應器1；(c)含有可對前述氣袋充氣及泄氣的氣泵3，泄氣閥4及導氣管5等組件；
(d)電路模組6，其含有中央計算器，記憶體，及連接于氣袋導氣管的氣壓計7；(e)載于電路模組的操作軟體8，其可控制氣袋氣壓，找尋最適測試氣壓，在最適測試氣壓下量測橈動脈血壓波型，并將來自壓電感應器1的電波加以過濾，放大，及分析；(f)電源91，及(g)具有外殼的儀器主機9，其將(c)至(f)的元件含納其中。
根據(jù)本發(fā)明，其中的壓電感應器1可為，但不限定為現(xiàn)有的陶瓷Lead zirconatetitanate(PZT)壓電片，或高分子polyvinylidene fluoride(PVDF)壓電片，或應力型(Strain Gauge)壓電元件，或半導體型(Semi-Conductor)硅壓電元件等；該感應器1可獨立于腕帶或其他硬體，但透過連接器將電波訊號傳至電路模組6。當測試時，先將該感應器1以膠布或彈性帶(如松緊帶或橡皮圈等)固定于手腕的橈動脈上方(如圖2所示)，再將帶有主機的腕帶套上手腕，而腕帶內(nèi)的氣袋正好壓住感應器。當氣袋接受氣泵充氣加壓時，氣袋對感應器施加壓力，感應器再對橈動脈施加壓力，而造成感應器所擷取的脈波訊號增強(請參考圖3-1、3-2、3-3)。
本發(fā)明的技術(shù)重點之一在于利用氣泵逐步將氣袋壓力由零增至一定壓(例如200mmHg，圖3-1)，在這充氣期間記錄感應器所擷取的血壓脈波(圖3-2)，并計算各脈波的主波高(Primary Peak Height，圖3-3)。一般而言，該主波高在充氣期間先是由小變大，再由大變小，當主波高呈現(xiàn)最大值時(一般介于70-150mmHg之間，圖3-2)，當時的氣袋壓力依本發(fā)明定義為最適測試氣壓(Optimal Testing Air Pressure)。在此狀態(tài)下感應器的血壓波型訊號最強，也就是訊號-雜訊比(Signal-to-Noise Ratio)最高。當氣袋氣壓低于此值時，因壓電感應器與橈動脈間壓力傳遞不良，造成脈波訊號較弱；當氣袋氣壓高于此值時，因腕帶，氣袋，及感應器對橈動脈施壓過度，減低動脈流量，也造成脈波訊號減弱及變型。
本發(fā)明施行的另一重要步驟之一是在量測橈動脈血壓波型的初，先以上述充氣步驟測得最適測試氣壓，再將氣袋充壓至此氣壓值(或其附近)，然后才進行血壓波型監(jiān)測。若將上述充氣步驟改為先迅速充至一定氣壓值(例如200mmHg)，再逐步將氣袋壓力降低。在這泄氣期間依上述相同原理及步驟，一樣可以找到最適測試氣壓。
前面所述的壓電感應器，其形狀及大小并無礙本發(fā)明的施行。根據(jù)本發(fā)明，壓電感應器的感應主體可為一圓型，方型為其他幾何圖形的薄片，其厚度可從0.1mm至5mm等范圍，其直徑或邊長可從1mm至100mm等范圍。壓電感應器的較佳狀態(tài)為一圓形薄片，其直徑為2～5mm，厚度為0.1至3mm，其電波訊號為透過兩條正負導線傳至電路模組，其電源(應力型(Strain Gauge)壓電元件或半導體型(Semi-Conductor)硅壓電元件需要外加電源，但PZT或PVDF壓電片不需電源)由電路模組的電池或外接電源透過導線供應。
當測試時，先以手指把脈找出橈動脈位置，再將壓電感應器固定于其上方。根據(jù)本發(fā)明圖4所示，壓電感應器1的另一較佳狀態(tài)為一長方形薄片，其長度(沿手身方向)為1～30mm，寬度(沿手寬方向)為15～60mm，其他連結(jié)或供電特性與上述無異。當測試時，由于感應器涵蓋范圍夠大，不需先找出確切橈動脈位置，只要將感應器在手腕橈動脈的大約位置固定后即可進行測試。
根據(jù)本發(fā)明的圖5所示，壓電感應器的另一較佳狀態(tài)為將上述長方形薄片內(nèi)置于腕帶2中，且其薄片之一面與腕帶內(nèi)的氣袋接觸，另一面則與腕帶的外層布料接觸。當測試時，只需將腕帶2及其連結(jié)的儀器主機9配帶于手腕上方，即可進行測試。
根據(jù)本發(fā)明的圖6所示，其壓電感應器1可由多個(至少兩個)壓電元件11組成一個壓電感應模組，且內(nèi)置于腕帶2中，其中每一元件為一長方形(或圓形)壓電薄片，且其邊長(或直徑)為3～5mm，而感應模組的基底為一軟性電路板(soft printed circuit board)，組合步驟為將多個壓電元件11依手寬方向排成一列，固定于軟性電路板上，元件與元件中間則有一微小空隙(0.1～1mm)，以避免鄰近電波干擾。
另在本發(fā)明的電路模組上，加裝多重訊號掃描器(Multi-Plexer)及相關(guān)驅(qū)動軟體。上述軟性電路板將來自各感應元件的電波訊號以導線或連接器(Connector)傳至多重訊號掃描器，其再連接于訊號過濾及放大電路。當進行血壓脈波量測時，多重訊號掃描器依次擷取感應器模組上各壓電元件的電波訊號，并比較選出具最強電波訊號的壓電元件。相較于其他元件，該元件的位置必定正好在橈動脈上方或其附近，因此所獲得的訊號最強。
根據(jù)本發(fā)明，具最強訊號的該元件被選為量測元件，而其他元件的訊號則不再利用，至于其他量測步驟(如最適量測氣壓等)則與上述其他較佳狀態(tài)相同。上述多重元件數(shù)目，至少兩個，而以三至五個為宜，以涵蓋10～25mm的手寬范圍為目標。相較于上述其他較佳狀態(tài)范例，此壓電感應模組因利用軟性電路板作為基底，測試受壓時可較貼近手腕表面，而且感應范圍大，可適合各種手型尺寸。
前述三個較佳狀態(tài)的壓電感應器，其優(yōu)點為脈波偵測范圍擴大，可省卻手指把脈找位置的步驟，并可適應不同手型大小。此外，一般大眾可自行量測，不須由受過訓練的醫(yī)師或護理人員代為操作。
根據(jù)本發(fā)明，其中的腕帶可為現(xiàn)有用于腕式電子血壓計的布料腕帶，其內(nèi)裝有一個氣袋，氣袋的大小則依一般手腕血壓量測規(guī)定(其沿手身方向的寬度約在60～90mm之間，其沿手寬方向的周長約在80～150mm之間)。此塑膠(或橡膠)不透氣的氣袋通常有二個氣嘴，其中一個接至電路模組的氣壓計，另一個接至通于氣泵及泄氣閥的導氣管。當氣泵接受本發(fā)明的程式軟體指令開始打氣時，泄氣閥暫時關(guān)閉，氣袋氣壓升高，其值由氣壓計加以監(jiān)控；當泄氣閥接受指令開始泄氣時，泄氣閥開啟，氣袋氣壓因此下降。為了配帶方便，腕帶內(nèi)通常另裝置一片U型或ㄈ型的塑膠片，此塑膠片的開口大小與手腕的厚度及寬度相當，便于將腕帶及其上主機配帶于手腕上，此塑膠片另含有突出扣片，暴露于腕帶布料的外，其作用為結(jié)合本發(fā)明的主機結(jié)構(gòu)的外殼，將主機固定于腕帶之上。另根據(jù)本發(fā)明的前述圖4及圖5的較佳狀態(tài)說明，可在氣袋上加制一個口袋，再將壓電感應元件裝于其內(nèi)，當氣袋充氣時，可準確地施壓于壓電感應器；同樣地，此壓電感應器的口袋也可固定于腕帶的內(nèi)的其他位置，例如介于腕帶布料及氣袋之間，以利加壓。
根據(jù)本發(fā)明，其中的氣泵與一般電子血壓計使用的空氣氣泵相似，其接受直流電源推動葉片而旋轉(zhuǎn)打氣。根據(jù)本發(fā)明，其中的泄氣閥可為相似于一般電子血壓計使用的On-Off電磁閥開關(guān)，其接受程控指令打開或關(guān)閉氣閥；又該泄氣閥可以是類比(Analog)電磁閥開關(guān)，其閥開大小依電壓或電流值決定，此種類比閥比起On-Off開關(guān)(只能全開或全關(guān))，更能調(diào)控泄氣速度。根據(jù)本發(fā)明，其中的電路模組的基底可為一印刷電路板(Printed Circuit Board)，其上植有中央計算器(CPU)，記憶體(例如Flash或RAM等)，氣壓計，訊號過濾元件，訊號放大元件，嗡鳴器，真實時鐘(Real-Time Clock)，及其他電子零組件等。為便于顯示測試過程及結(jié)果，電路模組可含有一個液晶(LCD)或發(fā)光二極體(LED)顯示器。此外，該電路模組也可加裝一個多重訊號掃描器(Multi-Plexer)，以符合前述圖6的較佳狀態(tài)的電路需求。
根據(jù)本發(fā)明，其中的電路模組載有一個操作軟體，此軟體程式可依圖7所示的操作流程圖驅(qū)動相關(guān)硬體(如氣泵，泄氣閥，中央計算器，氣壓計，液晶顯示器，壓電感應器等)而達成以下目標(1)控制氣袋的氣壓；(2)尋找最適測試氣壓；(3)在最適測試氣壓下量測橈動脈波型；(4)將量得的波型訊號過濾及放大；(5)將量得的波型訊號進行分析與演算。
根據(jù)本發(fā)明，其中的電源可由一般干電池(拋棄式)，鋰電池(可重復充電使用)，鎳氫電池(可重復充電使用)或其他類型電池提供。又本發(fā)明所需的電源可由一般交流電源(如110V或220V等)提供。若使用交流電源，則本發(fā)明的電路模組上可加裝一個交流轉(zhuǎn)直流的變壓器(Transformer)，以提供只接受直流的電路元件所需的電源。
根據(jù)本發(fā)明，利用前述非侵入式血壓脈波精確量測技術(shù)，可依以下步驟量測血壓中的生理平均血壓(Physiological Mean Blood Pressure)(a)依現(xiàn)有電子血壓計震蕩技術(shù)(Oscillometric Method)測得收縮壓(SBP)及舒張(DBP)；(b)依本發(fā)明量測精確一個血壓波型，并以X-Y平面作圖(圖8)，其中Y軸為相對的電壓值V，X軸為真實時間t；(c)將(b)中的血壓波型的相對電壓平均值V(mean)以下列公式算出。
V(mean)＝V-t積分值/(t2-t1)------------(1)
其中V(mean)為相對電壓平均值，V-t積分值為V-t波型圖在t1(波型起始點)至t2(波型結(jié)束點)的范圍內(nèi)的積分值，t2-t1為單一波型的時間間距，(d)依下列公式算出生理平均血壓MBP＝V(mean)*(SBP-DBP)/(VS-VD)-------(2)其中PMBP為生理平均血壓，V(mean)為相對電壓平均值，SBP為收縮壓，DBP為舒張壓，VS為血壓波型的最大值(波峰)，VD為血壓波型的最小值(波谷)。
為取得更具代表性及準確度的生理平均血壓，本發(fā)明的較佳狀態(tài)之一為擷取一個以上的血壓波型，算出每個血壓波型的生理平均血壓PMBP，再將此多個PMBP取平均值，依下列公式PMBP(mean)＝SUM(PMBP)/N---------(3)其中PMBP(mean)為生理平均血壓PMBP的平均值，SUM(PMBP)為N個PMBP的總和，N為血壓波型的數(shù)目。上述現(xiàn)有電子血壓震蕩技術(shù)(Oscillometric Method，參閱US patent4,860,760)，一般的作法簡述如下(a)將氣袋氣壓迅速升壓至一定值(如200mmHg)；(b)在逐步緩慢泄氣中記錄氣壓計的血壓波型，并計算波高(Peak Height)及作出波高-時間X-Y圖；(c)在該圖上找出泄氣期間波高的最大值；(d)以此波高的最大值為基準，循X軸氣壓升高方向找出對應于最大波高的50％時的氣壓，此為收縮壓(Systolic Pressure，SBP)；(e)以此波高的最大值為基準，循X軸氣壓降低方向找出對應于最大波高的70％時的氣壓，此為舒張壓(Diastolic Pressure，DBP)；(f)依臨床校正步驟將測得的收縮壓及舒張壓值加以校正，以提高準確度。
由于本發(fā)明的儀器系統(tǒng)具有上述步驟所需的腕帶，氣袋，氣壓計，中央運算器，氣泵，泄氣閥，及操作軟體等，因此可依上述步驟先測得收縮壓及舒張壓，再依本發(fā)明的血壓波型壓電感應器測得精確的血壓波型，最后再依上述公式(1)至(3)算出醫(yī)學上極為重要的生理平均血壓。
根據(jù)本發(fā)明，以非侵入式分式量測血壓脈波，并可依下列步驟量測心率變異及自律神經(jīng)功能(a)在測試期內(nèi)(如5分鐘或24小時)擷取受測者的連續(xù)血壓波型；(b)選擇血壓波型中之一特定點(如主波峰頂點)為波型參考點；(c)計算每一個波型參考點與下一個波型參考點的時間間距(如主波峰-主波峰間距)；(d)計算出測試期內(nèi)時間間距的平均值及標準偏差；
(e)將時間間距以快速符立爾轉(zhuǎn)換法(Fast Fourier Transform)轉(zhuǎn)換成頻譜，并計算出高頻成份(High Frequency Component，HF，0.15-0.4Hz)，低頻成份(Low Frequency，LF，0.04-0.15Hz)，極低頻成份(Very Low Frequency，VLF，0.0-0.04Hz)，及總變異度(Total Power)；(f)將(d)中的時間間距平均值定義為心跳周期(Period)，其倒數(shù)定義為心率(Heart Rate)；將(d)中的時間間距的標準偏差(Standard Deviation)定義為心率變異性(Heart Rate Variability，HRV)；將(f)中的心率變異性與(e)中的總變異度(Total Power)定義為代表自律神經(jīng)總活性的指標；依(e)中的參數(shù)計算出LF％(＝LF/(LF+HF)*100％)及HF％(＝HF/(LF+HF)*100％)，并定義LF％為代表交感神經(jīng)活性的指標，HF％為代表副交感神經(jīng)活性的指標，另定義LF/HF為交感-副交感神經(jīng)平衡的指標。以上各項心率變異的分析方法(包括時間范圍(Time Domain)及頻率范圍(Frequency Domain))，其參數(shù)的定義，及其與自律神經(jīng)功能的關(guān)連性，請參考″Task Force of the European Society of Cardiologyand the North American Society of Pacing and Electrophysiology.Heart ratevariabilitystandards of measurement，physiological interpretation，andclinical use.Circulation.1996；931043-1065.″一般正常人手橈動脈血壓波型可分為1-波型(圖9-1)，2-波型(圖9-2)，及3-波型(圖9-3)。根據(jù)本發(fā)明，圖9-1至圖9-3，及表1所示，利用前述非侵入性精確血壓波型量測技術(shù)，又可依下列步驟鑒別受測者的身份(a)擷取一定期(如50秒至1分鐘)的受測者的連續(xù)血壓波型；(b)依圖9-1至9-3所示找出每個血壓波型的起點(即波谷)，終點(即下一個波型的起點)，及各個波峰點及波谷點；(c)依圖9-1至圖9-3所示計算每個血壓波型的波峰數(shù)，時間，壓力，斜角，面積，及其標準化(Normalized)等特性參數(shù)值(參考表1)；(d)計算出這些參數(shù)值在測試期間內(nèi)的平均值，并將他們定義為該受測者血壓波型特征基準線(Characteristic Baseline)；(e)若下次身份不明的受測者的血壓波型特征參數(shù)值與(d)的特征基準線具相當程度的相似性(Similarity)，則判定該名受測者與前述(a)～(d)的受測者為同一人，否則為不同人；(f)若有一群人(例如兩人以上)先各測得血壓波型特征基準線，日后若其中一人以不明身份接受測試，則可依該受測者的血壓波型特征參數(shù)值與該群組的個別資料一一比對，并選相似性最高者，據(jù)以判斷此受測者即為該已知身份者；上述所謂相當程度的相似性，可依實驗及鑒別需求加以規(guī)范。
本發(fā)明的較佳狀態(tài)之一是將血壓波型特征的所有參數(shù)值同等看待(equalweighting)，并且將每一參數(shù)值的相似性定義為介于特征基準線的正負百分比定值內(nèi)(如±20％)，而當這些參數(shù)中有超過一事先預定的數(shù)目比例(如80％)滿足參數(shù)相似性時，則判定達到總相似性標準，因此進一部判定兩組血壓波型資料來自同一人，否則為不同人。上述參數(shù)相似性，可依需求定為特征基準線的±10％或更低值，以增加身份鑒別嚴謹度，或定為±30％或更高值，以減少身份鑒別嚴謹度；同樣地，滿足相似性的參數(shù)數(shù)目比例也可定在90％或更高值，以增加鑒別嚴謹度，或定在70％或更低值，以減少嚴謹度。
本發(fā)明的另一較佳狀態(tài)之一是將圖9-1至9-3所示參數(shù)中的波峰數(shù)(一般為1.0至3.0)及標準化后(Normalized)的時間，壓力，斜角，及面積的特性參數(shù)值定義為符合相似性的重點參數(shù)，而其他未經(jīng)標準化的時間，壓力，斜角，及面積參數(shù)則為非重點參數(shù)。當滿足參數(shù)相似性(例如介于特征基準線的±20％內(nèi))的非重點參數(shù)超過事先預定數(shù)目比例(如80％)時則判定兩組血壓波型資料來自同一人。當滿足參數(shù)相似性的非重點參數(shù)低于事先預定數(shù)目比例，但滿足參數(shù)相似性的重點參數(shù)超過事先預定數(shù)目比例(如80％)時，則仍然判定兩組血壓波型資料來自同一人，否則為不同人。如前所述，動脈血壓波型有時會因情緒及生理等因素(例如緊張，憤怒或發(fā)燒時心跳加快，血壓升高)發(fā)生些微變化，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)標準化后(Normalized)的時間，壓力，斜角，及面積的特性參數(shù)值則相當穩(wěn)定而成為個人化特征。同時比對未經(jīng)標準化及標準化后(Normalized)的特性參數(shù)值，可以提高身份鑒定的準確度。
上述標準化(Normalization)步驟可遵照一般現(xiàn)有數(shù)學或統(tǒng)計學的標準化步驟，其目標為將一個具有物理單位的參數(shù)值轉(zhuǎn)化為不具單位(Dimensionless)的參數(shù)值。如圖9-1至圖9-3及表1所示，本發(fā)明的標準化步驟較佳狀態(tài)之一系將每一時間參數(shù)值除以血壓波型的周期(Period；即波-波間距)；每一壓力參數(shù)值除以血壓波型的波峰高(參見第3-3圖定義)；每一斜角參數(shù)值的分母除以血壓波型的波峰高(參見圖3-3定義)，而其分子除以血壓波型的周期(Period；即波-波間距)；每一面積參數(shù)值除以血壓波型的總面積。由于受到人體自然老化及急慢性疾病等影響，每個人的血壓波型會隨時間逐步變化，因此前述血壓波型特征基準線應定期量測更新(例如每一年或兩年)，以維持身份鑒定的準確度。
表1 血壓波型特性參數(shù)值定義


注(1)小寫a，b，c，d，e，f，g等為時間點，單位為秒。
(2)大寫A，B，C，D，E，F(xiàn)，G等為血壓波型曲線上的點，座標單位為(壓力，秒)或(電壓，秒)。
(3)面積參數(shù)(如AabB)為四角落點及曲線形成的積分面積(亦可簡化定義為四角落點形成的梯形面積)。
根據(jù)本發(fā)明，圖10，圖11，及圖12所示，利用前述非侵入式精確血壓波型量測技術(shù)，可依下列步驟量測呼吸波型及頻率(a)在測試期內(nèi)(如1～10分鐘)連續(xù)擷取受測者的血壓波型并作成X-Y圖(圖10a)，其中X值為時間，Y值為電壓或壓力；(b)找出每一波型的主波峰點的X值(即時間值)與Y值(即電壓或壓力值)(參見圖10b)；(c)將(b)的主波峰點的資料作成連續(xù)XY圖(圖11)，即為該受測者的呼吸波型；(d)將(c)中每定期(如一分鐘)內(nèi)的波型數(shù)目(如八個)算出，即為呼吸頻率或呼吸數(shù)(如每一分鐘八次呼吸)。
上述(b)步驟中系以主波峰作為所有計算分析的基礎，若改以主波谷(即每一波型的起始點，也是最低點)或其他血壓波型的特定點作為基礎點，同樣也可依上述步驟獲得呼吸波型及頻率(或呼吸數(shù))。
此外，依圖10b及圖12所示，若將受測者的主波峰-主波峰的時間間距(參考圖10b)算出，并將其倒數(shù)(即瞬間心率)當成Y值，另將相對應的時間當成X值，而作出連續(xù)X-Y圖，則該X-Y圖(圖12)即為受測者的呼吸波型。同樣地，將此呼吸波型圖中每定期(如一分鐘)內(nèi)的波型數(shù)目(如8個)算出，即為呼吸頻率或呼吸數(shù)(如每一分鐘八次呼吸)。
根據(jù)本發(fā)明圖13所示，利用前述非侵入式精確血壓波型量測技術(shù)，可依下列步驟監(jiān)測咳嗽或打噴嚏的癥狀(a)連續(xù)擷取受測者的血壓波型；(b)計算出受測者在初期內(nèi)(如一分鐘)的血壓波型的三個參數(shù)值(即主波峰-主波峰的時間間距，主波峰值的壓力值，及主波谷的壓力值)的平均值及標準偏差，并將平均值定義為此三參數(shù)值的基準線；(c)在測試期間隨時監(jiān)控血壓波型的三個參數(shù)值，若其中一個(含以上)偏離其基準線達標準偏差的事先預定倍數(shù)(例如三倍)以上，則該波型稱為可疑不規(guī)則資料點；(d)若此可疑不規(guī)則資料點的發(fā)生具一定頻率(例如每四個波型期間發(fā)生一次)，則予于忽視；(e)若此可疑不規(guī)則資料點隨機發(fā)生(不具一定頻率)，則定義該資料點為咳嗽或打噴嚏點；(f)將(e)的咳嗽或打噴嚏點定期統(tǒng)計，則可獲得咳嗽或打噴嚏頻率(如每分鐘三次)。
上述事先預定的標準偏差倍數(shù)，可由人體實驗加以驗證。例如，較輕較淺的咳嗽，其血壓波型偏離平均值的程度較低，因此事先預定的標準偏差倍數(shù)可以定為3至4，而較重較深的咳嗽或打噴嚏，則可定為4至6。又前述具一定頻率的可疑不規(guī)則資料點，常是由于心率不整(Cardiac Arrhythmias)造成，因此應排除在外。
本發(fā)明進一步提供一種用于醫(yī)院隔離病患的新型生理訊號監(jiān)控儀器系統(tǒng)(如圖14所示)，其包括(a)前述本發(fā)明的非侵入式精確血壓波型量測技術(shù)及其儀器系統(tǒng)；(b)現(xiàn)有體溫量測技術(shù)，且將溫度感應器置于(a)的腕帶之上；(c)現(xiàn)有無線訊號傳輸技術(shù)，并將一組無線傳輸收發(fā)模組置于(a)的主機內(nèi)，另一組置于病房內(nèi)負責接收病患生理訊號的床邊分析器內(nèi)；(d)以前述(a)的儀器系統(tǒng)量測隔離病患的心跳，血壓(收縮壓，舒張壓，生理平均血壓)，呼吸波型及頻率，并判定病患是否有心悸，呼吸急促，咳嗽或打噴嚏；(e)以前述(b)的溫度感應器量測病患的手腕體溫，并判定病患是否發(fā)燒；(f)將(d)及(e)的生理訊號以(c)的無線傳輸模組由(a)的主機傳送至(c)的床邊分析器；(g)床邊分析器再將病患生理訊號及其分析結(jié)果透過區(qū)域性網(wǎng)路(Local AreaNetwork，LAN)或網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)傳出病房。
上述現(xiàn)有體溫量測技術(shù)，可以使用一個小型熱電偶，一個電阻式電子元件，或一個紅外線光電元件。三者皆為熱感元件，可將體溫轉(zhuǎn)換成電壓或電流訊號。為了提高體溫量測準確度及減少達到溫度平衡所需的時間，除了前述熱感元件后，可在腕帶上增加一小片金屬，此金屬片外表面裸露于腕帶布料的外，配戴時與手腕皮膚直接接觸，并負責導熱。此金屬片另與熱感元件在腕帶內(nèi)相連，而熱感元件再與本發(fā)明的電路模組相連，如此形成一個完整的體溫量測系統(tǒng)。上述無線傳輸技術(shù)，可使用一般商用的RF(Radio Frequency)無線模組，其頻率范圍可以在常用的ISM Band(即[工業(yè)，科學，醫(yī)療]共用頻帶)，其中最常用的通訊協(xié)定為藍芽(Blue Tooth，2.4GHz)Wi-Fi(含IEEE 802.11b，802.11a，及802.11g，2.4～5.6GHz)，及低頻ISM(433～915MHz)。另外，美國食品藥物管制局(FDA)也訂定一個醫(yī)療器材專用的WMTS頻道(608～1429MHz)。通常RF無線模組以一對雙向互傳方式操作。
以上述本發(fā)明的應用為例，其中一個無線收發(fā)模組裝置于本發(fā)明的腕式主機內(nèi)，另一個則安置于隔離病房內(nèi)的床邊分析器上。上述床邊分析器可以為一部桌上型或攜帶型的電腦，或其他具運算，儲存，顯示，及傳輸功能的儀器系統(tǒng)，而無線收發(fā)模組與床邊分析器可透過標準介面(如RS-232(COM Port)，USB，IEEE 1394等)連結(jié)。前述病患的心跳若超過一般醫(yī)學定義的正常心率(如每分鐘最高100次)，則判定該病患有心悸現(xiàn)象；前述咳嗽或打噴嚏的判斷已有說明，不再重復。另可定義一個呼吸頻率上限(如每分鐘20次)，當受測者的呼吸頻率超過此上限時，即判定為呼吸急促；此外，可另根據(jù)一般醫(yī)學規(guī)范，當病患體溫超過38度C時，即判定為發(fā)燒。當病患的生理訊號傳達床邊分析器后，可在其上經(jīng)過儲存，分析，及顯示后，再透過醫(yī)院內(nèi)的區(qū)域網(wǎng)路(Local Area Network，LAN)或網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)傳出病房(例如傳至集中護理站或醫(yī)院病患資料伺服器等)。
本發(fā)明進一步提供一種用于監(jiān)控居家隔離民眾的儀器系統(tǒng)(如第15圖所示)，其包括(a)前述本發(fā)明的非侵入式精確血壓波型量測技術(shù)及其系統(tǒng)儀器系統(tǒng)；(b)以(a)的儀器系統(tǒng)量測居家隔離民眾的心跳，血壓(收縮壓，舒張壓，平均壓)，血壓波型，呼吸波型及頻率等生理訊號，并據(jù)此判斷該民眾是否有心悸，劇烈血壓變化，呼吸急促，咳嗽或打噴嚏；(c)以現(xiàn)有體溫量測技術(shù)量測該民眾的體溫，并據(jù)此判斷是否有發(fā)燒癥狀；(d)以現(xiàn)有無線傳輸技術(shù)將(a)～(c)的生理資訊定期傳至擺置于家中的訊號接收分析器；(e)訊號接收分析器將生理資訊儲存，分析(或顯示)后定期以網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)傳輸或電話數(shù)據(jù)機(Modem)傳至衛(wèi)生機關(guān)(如衛(wèi)生局，衛(wèi)生署，醫(yī)院等)；(f)衛(wèi)生機關(guān)定期收集，整理，并統(tǒng)計未發(fā)病，已發(fā)病，及已復原的隔離民眾人數(shù)。
為防止違規(guī)外出，衛(wèi)生機關(guān)可再任何時間利用網(wǎng)際網(wǎng)路或電話數(shù)據(jù)機下達測試指令給床邊分析器，而床邊分析器再以無線傳輸方式將指令傳達的腕式生理監(jiān)視器主機。若該格離民眾此時在家，在聽到床邊分析器或腕式生理監(jiān)視器主機的通知聲響(透過其含有的嗡鳴器)的后便應配帶腕式生理監(jiān)視器主機，進行測試。若該隔離民眾違規(guī)外出，衛(wèi)生機關(guān)在下達抽測指令后定期內(nèi)(如十分鐘內(nèi))沒有收到生理訊號，應可據(jù)以判斷該民眾違規(guī)外出，而進一步進行管制措施。若該隔離民眾違規(guī)外出，但由他人在家中代為測試，則衛(wèi)生機關(guān)藉由本發(fā)明提供的身份鑒別技術(shù)，可據(jù)以判斷并非同一人的數(shù)據(jù)，而采取必要管制措施。上述訊號接收分析器可以是一部桌上型或手提電腦，或隨身數(shù)位輔助器(PDA)，或具有傳輸，儲存，分析，及顯示功能的其他儀器。上述未發(fā)病，已發(fā)病，及已復原的定義，可由衛(wèi)生主管機關(guān)依血壓變化，呼吸頻率，咳嗽與打噴嚏，及體溫等上述生理參數(shù)的規(guī)范加以控制。又有關(guān)體溫，血壓，無線傳輸及網(wǎng)路傳輸?shù)燃夹g(shù)，前面已有詳盡說明，不再贅述。
述實施態(tài)樣僅系用于例示本發(fā)明，而非限定本發(fā)明。
實例1非侵入式手腕橈動脈血壓波型量測儀器系統(tǒng)本儀器系統(tǒng)范例由以下零組件構(gòu)成(如圖16所示，各元件依標號)(a)一個由應力器(Strain Gauge)組成的壓電感應器1a，其主體大小為5mm圓形薄片(3mm厚)，內(nèi)含訊號過濾，放大，校正，溫度補償?shù)入娐贰３龍A形感應器主體外，另有一導線連結(jié)至腕式生理監(jiān)視器主機(待描述)的電路模組。此導線的作用為提供壓電感應器電源及傳送壓電訊號至電路模組。
(b)腕式生理監(jiān)視器主機2a，其內(nèi)含有打氣氣泵，泄氣閥，標準2A干電池(兩個)，RS232連接埠，氣壓計，及含有中央處理器，記憶體，及訊號處理(過濾，放大，校正)的電路模組。此主機另含有上蓋及下蓋的外殼，該外殼含扣片及小口，其可固定于手腕腕帶(待述)之上，上蓋并有可操作本儀器的按鍵。
(c)腕帶3a，其內(nèi)含有一個氣袋及一個U型塑膠薄片，此塑膠薄片具扣片及小孔，可與腕式主機的下蓋結(jié)合。此腕帶的長度較一般手腕周長還長，因此在環(huán)繞手腕一周后剩余長度可以反折，以魔鬼粘固定。
本儀器系統(tǒng)的操作步驟，描述如下(d)以手指把脈于一個健康志愿受測者的手腕(左右手均可)，并測得橈動脈的確切位置。
(e)將(a)的圓形壓電感應器主體以膠布固定于橈動脈上方。
(f)將(b)的腕式主機以(c)的腕帶配帶于受測者的手腕。
(g)按(b)的儀器主機的”開始”鍵，啟動測試，此時操控軟體下達指令給打氣氣泵，開始打氣(此時泄氣閥關(guān)閉)，當氣袋被加壓至200mmHg(氣壓計值)時，操控軟體下達指令給泄氣閥進行緩慢泄氣。于此同時，操控軟體及電路模組以每秒500資料點的速度讀取及儲存氣壓計的壓力值及壓電感應器的脈波訊號，操控軟體并計算泄氣期間(200降至30mmHg，約20秒鐘)的每一脈波的波高(即波峰-波谷)，并且決定最大波高發(fā)生時的氣壓值，此氣壓值(93mmHg)即為最適測試氣壓。
(h)操控軟體再下達指令給打氣氣泵，將氣袋氣壓從30mmHg升至最適測試氣壓(93mmHg)，的后操控軟體及電路模組同樣以每秒500資料點速率讀取壓電感應器的脈波訊號，共取樣5秒，并將該資料及相對應的時間值(取自Real-Time Clock)儲存于電路模組的記憶體內(nèi)。
(i)啟開一臺個人電腦，并以其RS-232(COM Port)連接線接于腕式主機的RS-232連接埠。個人電腦的操作軟體下達指令給腕式主機的電路模組及其操作軟體，開始進行資料下載(Data Download)。
(j)個人電腦操控程式將下載資料以X-Y方式作圖，其中X軸為時間(單位為秒)，Y軸為壓電感應器的血壓值(單位為mmHg)，其結(jié)果如圖17所示。
實例2非侵入式手腕橈動脈血壓波型儀器系統(tǒng)用于生理平均血壓量測的應用本范例的儀器軟硬體，操作部驟，及健康志愿受測者均類似實例1，但壓電感應器由實例1的5-mm圓形主體改為一個由陶瓷PZT作成的5-mm長(沿手長方向)×20-mm寬(沿手寬)×2-mm厚的壓電元件；此外，腕式主機另增加一個LCD顯示器。依照實例1的操作步驟獲得泄氣期間最大波高(當時氣壓值為93mmHg)，即實例1的步驟(g)后，再繼續(xù)操作以下步驟(a)腕式主機的操控分析軟體以最大波高發(fā)生點為基準，逆著泄壓方向(即往氣壓上升方向)找尋波高恰好是最大波高的50％的血壓波型，該血壓波型發(fā)生時的氣壓值(138mmHg)即為收縮壓；操控分析軟體另沿著泄氣方向(即氣壓下降方向)找尋波高恰好是最大波高的70％的血壓波型，該血壓波型發(fā)生時的氣壓值(83mmHg)即為舒張壓。
(b)另依據(jù)相關(guān)人體實驗得知，(a)的收縮壓需向下修正25mmHg，舒張壓需向下修正10mmHg，才能成為正確的收縮壓(113mmHg)及舒張壓(73mmHg)。
(c)依”本發(fā)明的詳細說明”中的公式(1)～(3)，計算出本范例測試5秒鐘內(nèi)的”生理平均血壓”的平均值(86mmHg)。
(d)腕式主機將生理平均血壓的平均值(86mmHg)顯示于LCD顯示器。
(e)另依據(jù)相關(guān)人體實驗得知，該健康志愿受測者以侵入式插管手動脈所測得的收縮壓，舒張壓，及生理平均血壓分別為110，68，及85mmHg。結(jié)果顯示標準侵入式插管手動脈測試法與本發(fā)明的非侵入式橈動脈血壓波型技術(shù)所測得的收縮壓，舒張壓，及生理平均血壓具高度相似性。
實例3非侵入式手腕橈動脈血壓波型儀器系統(tǒng)用于心率變異及自律神經(jīng)功能量測的應用本范例的儀器硬體與實例2類似，但共有兩名健康志愿受測者參加。此外，壓電感應器由實例2的PZT壓電材料改為高分子PVDF材料，且其形狀大小為5-mm長(沿手長方向)×20-mm寬(沿手寬方向)×0.5mm厚。另外，此壓電感應器事先裝置于腕帶內(nèi)，介于氣袋上方及腕帶外布之間，其尾端連接器(Tail Connector，由軟性電路板構(gòu)成)經(jīng)由腕帶內(nèi)部及其小開口，腕式主機外殼下蓋，最后連結(jié)于主機內(nèi)的電路模組。電路模組的訊號處理電路及LCD顯示器與實例2無異，配帶時，只要將腕式主機以腕帶固定于手腕即可。操作時依照實例1的步驟獲取連續(xù)式血壓波型后，再執(zhí)行以下步驟(a)連續(xù)擷取受測者的血壓波型，共5分鐘。腕式主機的操控分析軟體計算出測試期間內(nèi)每一血壓波型的波峰-波峰時間間距。
(b)依文獻″Task Force of the European Society of Cardiology and the NorthAmerican Society of Pacing and Electrophysiology.Heart rate variabilitystandards of measurement，physiological interpretation，and clinical use.Circulation.1996；931043-1065.″所描述的方法計算受測者的時間范圍(Time Domain)的心率變異參數(shù)，即心跳周期，心率，心率變異性(HRV)。
(c)依上述文獻計算受測者的頻率范圍(Frequency Domain)的心率變異參數(shù)，即總變異度(Total Power)，高頻成份(HF)，低頻成份(LF)，及低頻成份/高頻成份比值。
(d)依上述文獻將時間范圍的心率變異性與頻率范圍的總變異度定義為自律神經(jīng)活性指標；將頻率范圍的高頻成份(HF)及高頻成份百分比(HF/(CHF+LF))×100％)定義為副交感神經(jīng)活性指標；將頻率范圍的低頻成份(LF)及低頻成份百分比(LF/(HF+LF))×100％)定義為交感神經(jīng)活性指標；將低頻成份/高頻成份比值(LF/HF)定義為交感/副交感神經(jīng)平衡指標。
(e)此外，受測者在上述血壓波型測試的同時，也接受5分鐘標準心電圖機(ECG)測試(連接法為標準的三電極法，Lead I，II，及III，且以Lead II的資料為計算來源)，并依上述文獻計算時間及頻率范圍的各心率變異參數(shù)。
(f)測試結(jié)果如表2。兩名健康志愿受測者(代號A，B)的結(jié)果顯示標準心電圖機(ECG)測試法與本發(fā)明的非侵入式橈動脈血壓波型技術(shù)所測得的心率變異及自律神經(jīng)活性指標結(jié)果具高度相似性。
表2 心率變異及自律神經(jīng)活性指標測試結(jié)果


實例4用于受測者身份辨識本范例的儀器硬體與實例2類似，但壓電感應器改由以下的元件構(gòu)成(a)一個軟性電路版，作為壓電感應器的基底及基本電路，其主體大小為6mm長(沿手長方向)×20mm寬(沿手寬方向)×0.5mm厚；另其尾端連接器大小為6mm×50mm×0.5mm。
(b)三個陶瓷PZT壓電元件，其中每個元件的大小為4mm(長)×4mm(寬)×1mm(厚)，且沿手寬方向排列于軟性電路版上，元件與元件之間有1-mm之間距(可參考第5圖)。
該壓電感應器事先裝置于腕帶內(nèi)，其步驟與實例3類似，另外，電路模組除了訊號處理(即過濾，放大，及校正)電路外，另增加一個多重訊號掃描器(Multi-Plexer)，置于訊號處理電路的前。當進行測試時，腕式主機的操控軟體驅(qū)動多重訊號掃描器依次擷取壓電感應器上的各個元件的電波訊號，并計算此三個元件的血壓波型的波高(即波峰-波谷)。操控軟體進一步選擇具最大波高的壓電元件作為血壓波形資料的來源，其他兩個元件則不再利用。的后操控軟體進行找尋最適測試氣壓步驟，如實例1所示，在最適測試氣壓下，進行十秒鐘的連續(xù)血壓波型測試。受測者A，B，及C各接受第一次測試(圖17、18-1、18-2、19)，隔天三個受測者之一以不明身份再接受第二次測試(圖20)；測試結(jié)果的血壓波型及其參數(shù)值列于圖17-20及表3。由圖18-1、18-2、20及表3可以發(fā)現(xiàn)，三個受測者的血壓波型特性參數(shù)值均各不相同。再進一部分析，該不明身份受測者具2-波血壓波型，顯然與受測者C的3-波血壓波型極為不同(參考圖19，20及表3)。若將2-波血壓波型的所有41個特征參數(shù)值(包括波峰數(shù)，時間，壓力，斜角，面積，及其標準化(Normalized)特性參數(shù)值)同等看待(equal weighting)，并且將每一參數(shù)值的相似性定義為介于特征基準線的±20％內(nèi)，則該不明身份受測者共有38個參數(shù)值(93％)與受測者A滿足相似性，而只有25個參數(shù)值(61％)與受測者B滿足相似性，因此進一步判定該不明身份受測者應為受測者A(其結(jié)果與實驗設計吻合)。
表3 受測者血壓波型特性參數(shù)值



注(1)小寫a，b，c，d，e，f，g等為時間點，單位為秒。
(2)大寫A，B，C，D，E，F(xiàn)，G等為血壓波型曲線上的點，座標單位為(mV，秒)。
(3)面積參數(shù)(如AabB)簡化定義為四角落點形成的梯形面積。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于包括一用以量測手腕橈動脈，其能連續(xù)記錄并產(chǎn)生代表血壓脈波的電波的壓電感應器；一其內(nèi)含有氣袋，可配帶于人體手腕上，并對前述的壓電感應器施壓的腕帶；一可對前述的氣袋充氣的氣泵；一連設于氣袋之一端的泄氣閥；一連接至氣袋的導氣管；一包含有中央計算器，記憶體，其內(nèi)設有操作軟體的電路模組；一連接于氣袋的導氣管的氣壓計；一電源，以及一可將前述部份元件含納其中的儀器主機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的壓電感應器可為陶瓷Lead zirconate titanate(PZT)壓電片，或高分子polyvinylidene fluoride(PVDF)壓電片，或應力型(Strain Gauge)壓電元件，或半導體型(Semi-Conductor)硅壓電元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的壓電感應器的感應主體可為一圓型，方型為其他幾何圖形的薄片，其厚度可從0.1mm至5mm等范圍，其直徑或邊長可從1mm至100mm等范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的壓電感應器，為長型薄片，且系置于腕帶中，其薄片之一面與腕帶內(nèi)的氣袋接觸，另一面則與腕帶的外層布料接觸，當測試時，只需將腕帶及其連結(jié)的儀器主機配帶于手腕上方，即可進行測試。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的壓電感應器可由多個(至少兩個)壓電元件組成一個壓電感應模組，且內(nèi)置于腕帶中，其中每一元件為一長方形(或圓形)壓電薄片，且其邊長(或直徑)為3～5mm，而感應模組的基底為一軟性電路板(soft printed circuit board)，組合步驟為將多個壓電元件依手寬方向排成一列，固定于軟性電路板上，元件與元件中間則有一以避免鄰近電波干擾的微小空隙(0.1～1mm)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的電路模組，加裝以接收來自各感應元件的電波訊號再連接至過濾及放大電路的多重訊號掃描器(Multi-Plexer)及相關(guān)驅(qū)動軟體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于其實施時先以充氣步驟測得最適測試氣壓，再將氣袋充壓至此氣壓值(或其附近)，然后才進行血壓波型監(jiān)測。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于其中所述的最適測試氣壓指血壓脈波的主波高(Primary Peak Height)最大氣壓值，在此氣壓值，感應器的血壓波型訊號最強，訊號-雜訊比(Signal-to-Noise Ratio)最高。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的腕帶可為布料腕帶內(nèi)裝設一個氣袋，氣袋的大小則依一般手腕血壓量測規(guī)定(其沿手身方向的寬度約在60～90mm之間，其沿手寬方向的周長約在80～150mm之間)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于可在氣袋上加制一個口袋，再將壓電感應元件裝于其內(nèi)，當氣袋充氣時，可準確地施壓于壓電感應器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的泄氣閥是類比(Analog)電磁閥開關(guān)，其閥開大小依電壓或電流值決定。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的電路模組，其基底為一印刷電路板(Printed Circuit Board)，其上植有中央計算器(CPU)，記憶體(例如Flash或RAM等)，氣壓計，訊號過濾元件，訊號放大元件，嗡鳴器，真實時鐘(Real-Time Clock)，及其他電子零組件等。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的電路模組含有一個液晶(LCD)或發(fā)光二極體(LED)顯示器，可加裝一個多重訊號掃描器(Multi-Plexer)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的電路模組載有一個操作軟體。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的軟體程式，其操作流程包括控制氣袋的氣壓；尋找最適測試氣壓；在最適測試氣壓下量測橈動脈波型；將量得的波型訊號過濾及放大；將量得的波型訊號進行分析與演算。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的電源可由一般干電池(拋棄式)，鋰電池(可重復充電使用)，鎳氫電池(可重復充電使用)或其他類型電池提供。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于所述的電源可由一般交流電源(如110V或220V等)提供，若使用交流電源，則電路模組上可加裝一個交流轉(zhuǎn)直流的變壓器(Transformer)，以提供只接受直流的電路元件所需的電源。
18.一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)的應用，其特征在于其量測血壓中的生理平均血壓(Physiological Mean Blood Pressure)的使用步驟以電子血壓計震蕩技術(shù)(Oscillometric Method)測得收縮壓(SBP)及舒張壓(DBP)；量測血壓波型，并以X-Y平面作圖(圖7)，其中Y軸為相對的電壓值V，X軸為真實時間t；將上述測得的血壓波型的相對電壓平均值V(mean)以下列公式算出V(mean)＝V-t積分值/(t2-t1)-----------(1)其中V(mean)為相對電壓平均值，V-t積分值為V-t波型圖在t1(波型起始點)至t2(波型結(jié)束點)的范圍內(nèi)的積分值，t2-t1為單一波型的時間間距，依下列公式算出生理平均血壓PMBP＝V(mean)*(SBP-DBP)/(VS-VD)-------(2)其中PMBP為生理平均血壓，V(mean)為相對電壓平均值，SBP為收縮壓，DBP為舒張壓，VS為血壓波型的最大值(波峰)，VD為血壓波型的最小值(波谷)；依下列公式算出每個血壓波型的生理平均血壓PMBP，再將此多個PMBP取平均值PMBP(mean)＝SUM(PMBP)/N---------(3)其中PMBP(mean)為生理平均血壓PMBP的平均值，SUM(PMBP)為N個PMBP的總和，N為血壓波型的數(shù)目。
19.一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)的應用，其特征在于其鑒別受測者的身份步驟擷取一定期(如50秒至1分鐘)的受測者的連續(xù)血壓波型；找出每個血壓波型的起點(即波谷)，終點(即下一個波型的起點)，及各個波峰點及波谷點；計算每個血壓波型的波峰數(shù)，時間，壓力，斜角，面積，及其標準化(Normalized)等特性參數(shù)值；計算出這些參數(shù)值在測試期間內(nèi)的平均值，并將他們定義為該受測者血壓波型特征基準線(Characteristic Baseline)；以受測者的血壓波型特征參數(shù)值與前述的特征基準線相比對，若有相當程度相似性(Similarity)，則判定該名受測者為同一人，否則為不同人；若有一群人(例如兩人以上)先各測得血壓波型特征基準線，日后若其中一人以不明身份接受測試，則可依該受測者的血壓波型特征參數(shù)值與該群組的個別資料一一比對，并選相似性最高者，據(jù)以判斷此受測者即為該已知身份者；上述所謂相當程度的相似性，可依實驗及鑒別需求加以規(guī)范。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)，其特征在于其鑒別受測者的身份步驟，先將參數(shù)中的波峰數(shù)(一般為1.0至3.0)及標準化后(Normalized)的時間，壓力，斜角，及面積的特性參數(shù)值定義為符合相似性的重點參數(shù)。
21.一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)的應用，其特征在于其量測呼吸波型及頻率的身份步驟在測試期內(nèi)(如1～10分鐘)連續(xù)擷取受測者的血壓波型并作成X-Y圖，其中X值為時間，Y值為電壓或壓力；找出每一波型的主波峰點的X值(即時間值)與Y值(即電壓或壓力值)；作成連續(xù)XY圖，做為該受測者的呼吸波型；將每定期(如一分鐘)內(nèi)的波型數(shù)目(如八個)算出，為呼吸頻率或呼吸數(shù)(如每一分鐘八次呼吸)。
22.一種非侵入性橈動脈血壓波型量測系統(tǒng)的應用，其特征在于其監(jiān)測咳嗽或打噴嚏的癥狀步驟連續(xù)擷取受測者的血壓波型；計算出受測者在初期內(nèi)(如一分鐘)的血壓波型的三個參數(shù)值(即主波峰-主波峰的時間間距，主波峰值的壓力值，及主波谷的壓力值)的平均值及標準偏差，并將平均值定義為此三參數(shù)值的基準線；在測試期間隨時監(jiān)控血壓波型的三個參數(shù)值，若其中一個(含以上)偏離其基準線達標準偏差的事先預定倍數(shù)(例如三倍)以上，則該波型稱為可疑不規(guī)則資料點；以不規(guī)則資料點隨機發(fā)生(不具一定頻率)，定義該資料點為咳嗽或打噴嚏點；統(tǒng)計，可獲得咳嗽或打噴嚏頻率(如每分鐘三次)。
23.一種用于醫(yī)院隔離病患的新型生理訊號監(jiān)控儀器系統(tǒng)，其特征在于包括使用申請專利范圍第1項的非侵入式精確血壓波型量測系統(tǒng)；體溫量測技術(shù)，且將溫度感應器置于腕帶之上；將一組無線傳輸收發(fā)模組置于主機內(nèi)，另一組置于病房內(nèi)負責接收病患生理訊號的床邊分析器內(nèi)；以前述的系統(tǒng)量測隔離病患的心跳，血壓(收縮壓，舒張壓，生理平均血壓)，呼吸波型及頻率，并判定病患是否有心悸，呼吸急促，咳嗽或打噴嚏；以前述溫度感應器量測病患的手腕體溫，并判定病患是否發(fā)燒；將上述的生理訊號以無線傳輸模組由主機傳送至床邊分析器；以床邊分析器將病患生理訊號及其分析結(jié)果透過區(qū)域性網(wǎng)路(Local Area Network，LAN)或網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)傳出病房。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的用于醫(yī)院隔離病患的新型生理訊號監(jiān)控儀器系統(tǒng)，其特征在于其中體溫量測技術(shù)，可以使用一個小型熱電偶，一個電阻式電子元件，或一個紅外線光電元件，三者皆為熱感元件，可將體溫轉(zhuǎn)換成電壓或電流訊號。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的用于醫(yī)院隔離病患的新型生理訊號監(jiān)控儀器系統(tǒng)，其特征在于其中無線傳輸技術(shù)，可使用一般商用的RF(Radio Frequency)無線模組，其頻率范圍可以在常用的ISM Band(即[工業(yè)，科學，醫(yī)療]共用頻帶)。
26.一種用于監(jiān)控居家隔離民眾的儀器系統(tǒng)，其特征在于包括使用申請專利范圍第1項的非侵入式精確血壓波型量測系統(tǒng)；以前述儀器系統(tǒng)量測居家隔離民眾的心跳，血壓(收縮壓，舒張壓，平均壓)，血壓波型，呼吸波型及頻率等生理訊號，并據(jù)此判斷該民眾是否有心悸，劇烈血壓變化，呼吸急促，咳嗽或打噴嚏；以現(xiàn)有體溫量測技術(shù)量測該民眾的體溫，并據(jù)此判斷是否有發(fā)燒癥狀；以現(xiàn)有無線傳輸技術(shù)將的生理資訊定期傳至擺置于家中的訊號接收分析器；以訊號接收分析器將生理資訊儲存，分析(或顯示)后定期以網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)傳輸或電話數(shù)據(jù)機(Modem)傳至衛(wèi)生機關(guān)；定期收集，整理，并統(tǒng)計未發(fā)病，已發(fā)病，及已復原的隔離民眾人數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非侵入式手腕橈動脈血壓波型的量測儀器系統(tǒng)及其應用，該系統(tǒng)除了可用以監(jiān)測人體的血壓，心率變異性，及自律神經(jīng)功能外，亦可用于個人身份辨識，人體呼吸波型及頻率監(jiān)測，病患咳嗽及噴嚏監(jiān)測，及可用于傳染病患，醫(yī)院隔離及居家隔離的生理訊號擷取及病情監(jiān)控。
文檔編號A61B5/00GK1903117SQ20051008539
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者孫德銓 申請人:孫德銓