專利名稱：具噪聲消除功能的信號感測裝置及信號感測方法
技術領域：
本發(fā)明是關于信號感測裝置及方法，更是關于具噪聲消除功能的信號感測裝置及 方法。
背景技術：
隨著時代的進步，健康管理的需求與日劇增，各式各樣電子化的生理監(jiān)控器材正 蓬勃發(fā)展，而整合網(wǎng)絡功能的電子化產品，如遠距照護系統(tǒng)等，更是在健康管理與照護上蔚 為風潮。然而，此類電子化生理監(jiān)控器材往往只能進行靜態(tài)量測，無法全面配合日常生活 模式而達到隨時隨地進行健康監(jiān)控的目的。為因應上述行動監(jiān)控的需求，近年來已發(fā)展出 許多專利及研究，如美國專利US6912414即為一例。圖1為該專利所揭露的生理信號感測 裝置示意圖。生理信號感測裝置10包括電極貼片11、心電信號放大器21、動態(tài)傳感器接 口 22、模擬至數(shù)字轉換器23及控制器24，其中電極貼片11上還包括了用以測量心電信號 的電極12及用以測量動態(tài)信號的動態(tài)傳感器13。該心電信號放大器21將接收自電極12 的心電信號予以放大；而該動態(tài)傳感器接口 22則用以處理自該動態(tài)傳感器13而來的該動 態(tài)信號。隨后，模擬至數(shù)字轉換器23將上述模擬式的心電信號及動態(tài)信號數(shù)字化后傳送給 該控制器24，由控制器24以該動態(tài)信號為參考信號而執(zhí)行適應性濾波，最后將心電信號中 因動態(tài)而產生的噪聲予以消除。然而，人體日常生活中的動作有很多種，例如走路、伸懶腰、上下樓梯等等，皆會 造成不同型態(tài)的動態(tài)噪聲，而僅就單一類型的噪聲進行濾波的做法并不能達成最佳的噪聲 消除效果。此外，通過實驗發(fā)現(xiàn)，除了上述型態(tài)的動態(tài)噪聲，皮膚在電極上的拉扯所造成的 形變信號的動態(tài)噪聲也常對心電信號產生很大的影響。因此，為了達成最佳的噪聲消除效 果以提升行動健康管理的品質，故本發(fā)明應運而生。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種具噪聲消除功能的信號感測裝置，包括至少一第一類信號傳感 器，用以接收一第一類信號；至少一第二類信號傳感器，用以接收一第二類信號；一信號接 收器，用以接收一信號，其中該信號包括至少一噪聲；以及一主輔多階式噪聲消除器，其以 該第一類信號及該第二類信號中一種為一主信號、以另一種為一輔信號，執(zhí)行多階式適應 性濾波器算法以消除該信號中的該噪聲。本發(fā)明另提供一種信號感測方法，包括接收一第一類信號；接收一第二類信號； 接收一信號，其中該信號包括至少一噪聲；以及以該第一類信號及該第二類信號中一種為 一主信號、以另一種為一輔信號，執(zhí)行多階式適應性濾波器算法以消除該信號中的所述噪聲。


為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳 細說明如下，其中圖1為該專利所揭露的信號感測裝置示意圖；圖2為依照本發(fā)明一實施例的具噪聲消除功能的信號感測裝置示意圖；圖3A為依照本發(fā)明的信號感測方法流程圖；圖3B為步驟S340另一實施例的流程圖。
具體實施例方式圖2為依照本發(fā)明一實施例的具噪聲消除功能的信號感測裝置示意圖。信號感測 裝置200包括至少一第一類信號傳感器210、至少一第二類信號傳感器220、一信號接收 器230及一主輔多階式噪聲消除器240。其中，該第一類信號傳感器210用以接收一第一 類信號、該第二類信號傳感器220用以接收一第二類信號、而該信號接收器230則用以接收 一信號。而為了方便說明，在本實施例中，該第一類信號為具有至少一個維度的一慣性方向 信號、該第二類信號為具有至少一個維度的一形變信號、而該信號可為一生理信號，舉例而 言，其為一心電信號，可由一粘附于待測者身上的電極所測得，而在其它實施例中不必以此 為限。惟需注意的是，在本發(fā)明中，該第二類信號必需不屬于該第一類信號。接收本實施例的信號感測裝置200所量測的被測者在進行各種動作如跑步、走 路、或上下樓梯時，皆會產生上述該慣性方向信號，而這些動作皆會對心電信號造成影響。 第一類傳感器210用以量測該慣性方向信號，可由諸如加速度計、陀螺儀等所實施。此外， 皮膚拉扯電極則可歸因于擴胸、伸懶腰等動作，電極上的形變會對心電信號造成影響。第二 類傳感器220用以量測該形變信號，可由應變計、拉力傳感器、或彎曲傳感器所實施。經實 驗可發(fā)現(xiàn)，上述兩類型的信號(慣性方向信號和形變信號)，會依行為動作的不同而對該心 電信號有不同程度的干擾，而往往該心電信號中是混合所述這些類型的多個噪聲信號。本實施例的信號感測裝置200的噪聲消除器240則可用以處理上述的干擾并消除 上述至少一類型以上的噪聲。該主輔多階式噪聲消除器240會以該第一類信號及該第二類 信號中一種為一主信號、而以另一種為一輔信號，對該心電信號執(zhí)行適應性濾波器算法，以 消除該信號中的所述噪聲。更詳細地說，本發(fā)明的主輔多階式噪聲消除器240會先將該第 一類信號、第二類信號分別與該心電信號進行相關性分析，若該第一類信號與該心電信號 有較高的相關性，則可判斷得知該心電信號中的噪聲主要由慣性動作所產生，此時，主輔多 階式噪聲消除器240將會以該第一類信號該主信號、并以該第二類信號為該輔信號，而執(zhí) 行多階式適應性濾波器算法以消除該信號中的所述噪聲。然而，若該第二類信號與該心電 信號有較高的相關性，則可判斷得知該心電信號中的噪聲主要由皮膚拉扯的形變所產生， 主輔關系則與上述相反，而噪聲消除的方式則可依前述類推。由于本實施例僅以兩種類型 的信號為例，故該噪聲消除器240在此可為主輔雙階式，然若第一類信號或第二類信號其 中之一與該心電信號的相關度很高，而另一信號與心電信號相關性很低時，該主輔多階式 噪聲消除器240亦可僅針對該相關高的信號對該心電信號進行適應性濾波以消除該心電 信號的噪聲，可不需針對該相關低的信號再對該心電信號進行第二階適應性濾波，然而，其 它實施例則不必以此為限。此外，該適應性濾波器算法可以多階式的最小均方(Least Mean
5Square)算法、遞歸最小平方(Recursive Least Squares)算法、或是格型(Lattice)算法 來執(zhí)行。此外，本實施例的信號感測裝置200則將測量心電信號的電極與該其它傳感器分 離。本信號感測裝置200除了粘貼于被測者的電極外，尚包括一本體250，其用以搭載該第 一類信號傳感器210及該第二類信號傳感器220。由于量測皮膚拉扯形變信號的第二類信 號傳感器220不在電極貼片之上，不需因使用而汰換，故具有可重復利用的特性。除了上述的信號感測裝置200外，本發(fā)明的另一實施例又提供一信號感測方法。 圖3A為依照本實施例的信號感測方法流程圖。該方法包括在步驟S310中接收一第一類 信號；在步驟S320中接收一第二類信號；在步驟S330接收一信號，其中該信號包括多個噪 聲；以及在步驟S340中，以該第一類信號及該第二類信號中一種為一主信號、以另一種為 一輔信號，執(zhí)行多階式適應性濾波器算法以消除該信號中的所述噪聲。圖3B為步驟S340 另一實施例的流程圖。步驟S340可包括在步驟S341中判斷該第一類信號與該信號的相 關性；在步驟S342中判斷該第二類信號與該信號的相關性；以及最后，在步驟S343中，以 該第一類信號及該第二類信號中相關性高的為該主信號、以另一者為該輔信號，執(zhí)行多階 式適應性濾波器算法以消除該信號中的所述噪聲。其中，上述適應性濾波器算法可以多階 式的最小均方(Least Mean Square)算法、遞歸最小平方(Recursive Least Squares)算 法、或是格型(Lattice)算法來執(zhí)行。
權利要求
1. 一種具噪聲消除功能的信號感測裝置，包括至少一第一類信號傳感器，用以接收一第一類信號； 至少一第二類信號傳感器，用以接收一第二類信號； 一信號接收器，用以接收一信號，其中該信號包括至少一噪聲；以及 一主輔多階式噪聲消除器，其以該第一類信號及該第二類信號中一種為一主信號、以 另一種為一輔信號，執(zhí)行多階式適應性濾波器算法以消除該信號中的所述噪聲。
2.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第二類信號不屬于該 第一類信號。
3.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第一類信號為一慣性 方向信號。
4.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第二類信號為一形變信號。
5.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該信號為一生理信號。
6.如權利要求5所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該生理信號更是一心電信號。
7.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中主輔多階式噪聲消除 器，用以判斷該第一類信號與該信號的相關性； 判斷該第二類信號與該信號的相關性；以及并以該第一類信號及該第二類信號中相關性高的為該主信號、以另一種為該輔信號， 執(zhí)行多階式適應性濾波器算法以消除該信號中的該噪聲。
8.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，還包括一本體，用以搭載至 少該第一類信號傳感器及該第二類信號傳感器。
9.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第一類傳感器為一加 速度計。
10.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第一類傳感器為一 陀螺儀。
11.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第二類傳感器為一 應變計。
12.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第二類傳感器為一 拉力傳感器。
13.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該第二類傳感器為一 彎曲傳感器。
14.如權利要求1所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該信號接收器包括一 電極。
15.如權利要求3所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該慣性方向信號具有 至少一個維度。
16.如權利要求4所述的具噪聲消除功能的信號感測裝置，其中該形變信號具有至少 一個維度。
17.一種信號感測方法，包括接收一第一類信號； 接收一第二類信號；接收一信號，其中該信號包括至少一噪聲；以及以該第一類信號及該第二類信號中一種為一主信號、以另一種為一輔信號，執(zhí)行多階 式適應性濾波器算法以消除該信號中的該噪聲。
18.如權利要求17所述的信號感測方法，還包括 判斷該第一類信號與該信號的相關性；判斷該第二類信號與該信號的相關性；以及以該第一類信號及該第二類信號中相關性高的為該主信號、以另一種為該輔信號，執(zhí) 行多階式適應性濾波器算法以消除該信號中的該噪聲。
19.如權利要求17所述的信號感測方法，其中該多階式適應性濾波器算法包括最小均 方算法。
20.如權利要求17所述的信號感測方法，其中該多階式適應性濾波器算法包括遞歸最 小平方算法。
21.如權利要求17所述的信號感測方法，其中該多階式適應性濾波器算法包括格型算 法。
全文摘要
一種具噪聲消除功能的信號感測裝置，包括至少一第一類信號傳感器，用以接收一第一類信號；至少一第二類信號傳感器，用以接收一第二類信號；一信號接收器，用以接收一信號，其中該信號包括至少一噪聲；以及一主輔多階式噪聲消除器，其以該第一類信號及該第二類信號中一種為一主信號、以另一種為一輔信號，執(zhí)行多階式適應性濾波器算法以消除該信號中的所述噪聲。
文檔編號A61B19/00GK101999936SQ200910168198
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權日2009年9月3日
發(fā)明者李文卿, 柯廷政, 歐陽毅翔 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院