陣列式生理檢測系統(tǒng)及其運(yùn)作方法【專利摘要】一種生理檢測系統(tǒng)，所述生理檢測系統(tǒng)包含陣列式傳感器以及處理單元。所述陣列式傳感器可用于輸出陣列式變化信號(hào)，所述處理單元用于根據(jù)所述陣列式變化信號(hào)建立三維能量分布并具以判斷不同微循環(huán)狀態(tài)?！緦＠f明】陣列式生理檢測系統(tǒng)及其運(yùn)作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明說明有關(guān)一種生理檢測系統(tǒng)，更特別有關(guān)一種可檢測至少三個(gè)維度生理特征的陣列式生理檢測系統(tǒng)及其運(yùn)作方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]目前，可攜式電子裝置(portableelectronicdevice)及穿戴式電子裝置(wearableelectronicdevice)已成為生活中不可或缺的電子產(chǎn)品，其功能也隨著人們生活型態(tài)的改變而不斷地演進(jìn)。[0003]同時(shí)，身體健康成為現(xiàn)代忙碌的生活中人人所關(guān)心的問題，因此生理檢測功能也開始逐漸被應(yīng)用至可攜式電子裝置及穿戴式電子裝置上，以符合用戶的需求?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]有鑒于此，本發(fā)明說明提出一種陣列式生理檢測系統(tǒng)及其運(yùn)作方法，其至少可檢測并記錄用戶的三個(gè)維度以上的生理特征。[0005]本發(fā)明說明提供一種陣列式生理檢測系統(tǒng)及其運(yùn)作方法，其通過多個(gè)感測像素分別檢測不同被檢測組織區(qū)域的生理特征，以產(chǎn)生三維生理特征分布。[0006]本發(fā)明說明還提供一種陣列式生理檢測系統(tǒng)及其運(yùn)作方法，其可記錄不同被檢測組織區(qū)域的三維生理特征分布隨時(shí)間的變化，并據(jù)以判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。[0007]本發(fā)明說明提供一種陣列式生理檢測系統(tǒng)，用于檢測皮膚微循環(huán)的變化。所述生理檢測系統(tǒng)包含光源、感光陣列以及處理單元。所述光源用于提供光線照射皮膚區(qū)域，且所述光線穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層。所述感光陣列包含多個(gè)感光像素，所述多個(gè)感光像素中每一者用于連續(xù)檢測經(jīng)過所述皮膚區(qū)域的所述真皮層的出射光，以輸出多個(gè)亮度信號(hào)作為PPG信號(hào)。所述處理單元用于將多個(gè)所述PPG信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的變化量及平均值，并根據(jù)所述變化量的變化及所述平均值的變化判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。[0008]本發(fā)明說明還提供一種陣列式生理檢測系統(tǒng)的運(yùn)作方法，用于通過多個(gè)感光像素檢測皮膚微循環(huán)的變化。所述運(yùn)作方法包含下列步驟:利用光源提供光線照射皮膚區(qū)域并穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層；利用所述多個(gè)感光像素中每一者連續(xù)檢測經(jīng)過所述皮膚區(qū)域的所述真皮層的出射光以分別輸出亮度變化信號(hào)；轉(zhuǎn)換相對所述多個(gè)感光像素中每一者的所述亮度變化信號(hào)為頻域數(shù)據(jù)；計(jì)算相對所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的變化量；以及根據(jù)所述變化量的變化判斷微循環(huán)狀態(tài)。[0009]本發(fā)明說明還提供一種陣列式生理檢測系統(tǒng)，用于檢測皮膚微循環(huán)的變化。所述生理檢測系統(tǒng)包含感測陣列以及處理單元。所述感測陣列用于檢測皮膚真皮層的陣列式微循環(huán)數(shù)據(jù)。所述處理單元用于根據(jù)所述陣列式微循環(huán)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化判斷不同微循環(huán)狀??τO[0010]本發(fā)明說明實(shí)施例的陣列式生理檢測系統(tǒng)及其運(yùn)作方法中，還可建立表示生理特征分布的三維能量分布隨時(shí)間的三維能量變化，以形成四維生理檢測系統(tǒng)。[0011]為了讓本發(fā)明說明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細(xì)說明如下。此外，于本發(fā)明說明中，相同的構(gòu)件以相同的符號(hào)表示，于此先述明?！靖綀D說明】[0012]圖1為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)獲得淺層微循環(huán)血管漲縮變化的流程圖；[0013]圖2A為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)獲取的圖像幀及其觀測窗口的示意圖；[0014]圖2B為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)獲取的多個(gè)圖像幀的亮度變化的示意圖；[0015]圖2C為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)求得的微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)的頻譜圖；[0016]圖2D為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)求得的目前心跳頻率下多個(gè)像素區(qū)域的能量分布的示意圖；[0017]圖3A為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)所檢測的變化量變化的示意圖；[0018]圖3B為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)所檢測的平均值變化的示意圖；[0019]圖4為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)的示意圖；[0020]圖5為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)的運(yùn)作方法的流程圖。【具體實(shí)施方式】[0021]以下說明內(nèi)容包含本發(fā)明說明的實(shí)施方式，以便理解本發(fā)明說明如何應(yīng)用于實(shí)際狀況。須注意的是，在以下圖式中，與本發(fā)明說明技術(shù)無關(guān)的部分已省略，同時(shí)為彰顯組件之間的關(guān)系，圖式里各組件之間的比例與真實(shí)的組件之間的比例并不一定相同。[0022]請參照圖1所示，其為本發(fā)明說明一實(shí)施例的陣列式生理檢測系統(tǒng)獲得淺層微循環(huán)血管漲縮變化的流程圖。陣列式生理檢測系統(tǒng)用于通過皮膚表面檢測身體組織的淺層微循環(huán)血管漲縮變化的三維能量分布，以幫助使用者對自身健康的監(jiān)測。此外，本發(fā)明說明實(shí)施例的陣列式生理檢測系統(tǒng)可應(yīng)用于可攜式電子裝置或穿戴式電子裝置以實(shí)現(xiàn)隨身式生理監(jiān)測裝置，并適合長期進(jìn)行自我監(jiān)測。例如，可長期監(jiān)測所述三維能量分布隨時(shí)間的三維能量變化，也即微循環(huán)信息隨時(shí)間的變化。藉此，所得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)可搭配于醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行的短期健康檢查的檢測結(jié)果，以得到高信賴度的生理狀態(tài)信息。[0023]首先，陣列式生理檢測系統(tǒng)讀取多個(gè)像素區(qū)域輸出的多個(gè)淺層微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)，如步驟101所示，例如光體積變化描述波形(PPG)信號(hào)。為了獲取多個(gè)像素的淺層微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)，生理檢測系統(tǒng)需要取得真皮層(dermis)的血管漲縮變化信號(hào)以表示微循環(huán)數(shù)據(jù)。舉例而言，可以使用光學(xué)檢測方式來達(dá)成，藉由使用特定波長的光線，使得光線能夠穿透表皮層(epidermis)但卻不會(huì)穿過真皮層，然后利用感光陣列來檢測皮膚區(qū)域內(nèi)的微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)；其中，感光陣列包含多個(gè)感光像素，每一個(gè)感光像素都可以產(chǎn)生一個(gè)微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)，其各種統(tǒng)計(jì)數(shù)值可以提供給后續(xù)應(yīng)用。[0024]舉例來說，可以使用波長525納米(nm)的光線，皮膚穿透深度低于I毫米(mm)。在不同的身體部位，可以使用不同波長的光線，以探知在真皮層活動(dòng)的微循環(huán)血管變化狀態(tài)。由于真皮層的深度大約介于1-3毫米，因此光線波長較佳選擇為無法穿透3毫米深度，例如300-940納米。[0025]接著，生理檢測系統(tǒng)根據(jù)所述等微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)建立三維能量分布，如步驟102所示；其中，所述三維能量分布指頻譜能量分布。此步驟中，由于各像素所檢測到的微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)的能量包含各種不同的頻率，因此可以選定其中一個(gè)頻率來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。一實(shí)施例中，可以先利用所述等微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)估算出目前心跳，再以此為基礎(chǔ)，搜集每一個(gè)像素在此心跳頻率之下的振幅信號(hào)的振幅變化數(shù)值，來代表淺層微循環(huán)血管的漲縮變化。[0026]由于淺層微循環(huán)血管的漲縮變化跟隨著心臟跳動(dòng)而產(chǎn)生，因此像素的振幅變化在心跳頻率或者其倍數(shù)頻率會(huì)比在其他的頻率上更為明顯，以利進(jìn)行后續(xù)的分析。[0027]接著，根據(jù)所述能量分布的特性參數(shù)判斷生理狀態(tài)，如步驟103所示。在這個(gè)步驟中，可以根據(jù)能量分布的各種特性，例如振幅變化、平均數(shù)值、心跳頻率等特性來估測生理狀態(tài)。在其后說明里會(huì)描述如何根據(jù)特性參數(shù)來判斷生理特征。[0028]接著，可提供生理狀態(tài)警示給使用者，如步驟104所示，以便使用者可以據(jù)此調(diào)整作息與活動(dòng)內(nèi)容。[0029]圖2A-2D為本發(fā)明說明實(shí)施例的陣列式生理檢測系統(tǒng)獲得淺層微循環(huán)血管漲縮變化的示意圖。以光學(xué)式生理檢測系統(tǒng)為例，圖2A為所獲取的圖像幀及其觀測窗口(WOI)的示意圖；其中，所述觀測窗口WOI的尺寸及位置可調(diào)整。圖2B為多個(gè)圖像幀(例如顯示為6秒內(nèi))或所述多個(gè)圖像幀的觀測窗口的亮度變化的示意圖；其中，所述亮度變化反應(yīng)微循環(huán)血管的漲縮變化。圖2C為淺層微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào)的頻譜圖，其將圖2B的亮度變化(即淺層微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào))轉(zhuǎn)換至頻率所得，并顯示有目前心跳頻率。圖2D為目前心跳頻率下，多個(gè)像素區(qū)域分別獲得的能量值所組合成的陣列式變化示意圖，即振幅分布；其中，柱狀高度表示相對所述目前心跳頻率的頻譜能量。通過圖2D可以明了每一個(gè)像素區(qū)域所獲得的檢測結(jié)果(即能量值)會(huì)產(chǎn)生變化的，此變化狀態(tài)便可以代表生理特征的變化(例如真皮層中微血管的分布及運(yùn)作等)，詳述如下。[0030]本發(fā)明說明可利用不同微循環(huán)狀態(tài)，來估算運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如可將不同微循環(huán)狀態(tài)分為四個(gè)狀態(tài)，分別是運(yùn)動(dòng)前狀態(tài)1、熱身完畢狀態(tài)I1、運(yùn)動(dòng)中狀態(tài)II1、運(yùn)動(dòng)后冷卻狀態(tài)IV，舉例說明如下:[0031]請同時(shí)參照圖3A及3B，圖3A為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)所檢測的變化量變化的示意圖；圖3B為本發(fā)明說明實(shí)施例的生理檢測系統(tǒng)所檢測的平均值變化的示意圖。[0032]當(dāng)使用者處于運(yùn)動(dòng)前狀態(tài)I時(shí)，振幅信號(hào)的振幅變化(A)不高，但振幅信號(hào)的平均數(shù)值⑶很高。[0033]當(dāng)使用者處于熱身完畢狀態(tài)II時(shí)，振幅信號(hào)的振幅變化(A)逐漸升高，但振幅信號(hào)的平均數(shù)值(B)開始下降。當(dāng)振幅信號(hào)的平均數(shù)值(B)低于熱身平均閥值(例如THal)時(shí)，代表熱身完畢；或者，當(dāng)振幅信號(hào)的平均數(shù)值(B)低于熱身閥值(例如THal)且振幅信號(hào)的振幅變化(A)高于熱身變化閥值(例如THvl)時(shí)，代表熱身完畢。[0034]當(dāng)使用者處于運(yùn)動(dòng)中狀態(tài)III時(shí)，振幅信號(hào)的振幅變化(A)維持在高數(shù)值，但平均數(shù)值(B)降至一個(gè)相對低的水平。當(dāng)振幅信號(hào)的平均數(shù)值(B)低于運(yùn)動(dòng)平均閥值(例如THa2)時(shí)，代表處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)中；或者，當(dāng)振幅信號(hào)的平均數(shù)值(B)低于運(yùn)動(dòng)閥值(例如THa2)且振幅信號(hào)的振幅變化㈧高于運(yùn)動(dòng)變化閥值(例如THv2)時(shí)，代表處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)中。[0035]當(dāng)使用者處于運(yùn)動(dòng)后冷卻狀態(tài)IV時(shí)，振幅信號(hào)的振幅變化(A)逐漸降低，振幅信號(hào)的平均數(shù)值(B)開始升高，當(dāng)平均數(shù)值(B)恢復(fù)到超過冷卻平均閥值(例如THa3)時(shí)，代表冷卻完畢；或者，當(dāng)平均數(shù)值⑶恢復(fù)到超過冷卻平均閥值(例如THa3)且振幅信號(hào)的振幅變化㈧恢復(fù)到低于冷卻平均閥值(例如THv3)時(shí)，代表冷卻完畢。[0036]必須說明的是，雖然圖3A-3B中顯示四個(gè)微循環(huán)狀態(tài)、三個(gè)變化閥值及三個(gè)平均閥值，其僅用于說明而非用于限定本發(fā)明說明，微循環(huán)狀態(tài)、變化閥值及平均閥值的數(shù)量及數(shù)值根據(jù)不同應(yīng)用而定。[0037]請參照圖4所示，其為本發(fā)明說明一實(shí)施例的陣列式生理檢測系統(tǒng)400的示意圖。陣列式生理檢測系統(tǒng)400用于檢測皮膚微循環(huán)的變化，并包含光源41、感光陣列43以及處理單元45。[0038]所述光源41可為同調(diào)光源、非同調(diào)光源或部分同調(diào)光源，例如發(fā)光二極管、雷射二極管等。所述光源41用于提供光線L照射皮膚區(qū)域，且所述光線穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層。必須說明的是，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)400僅用于檢測真皮層內(nèi)的微循環(huán)血管變化狀態(tài)而不檢測真皮層的下的皮下組織中其他組織狀態(tài)，故選擇適當(dāng)光波長方能達(dá)成所述功效。因此，所述光源41的波長選擇為不穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層的皮下組織，例如所述光源波長選擇介于300-940納米。[0039]所述感光陣列43較佳為主動(dòng)式圖像感測陣列，例如CMOS圖像傳感器，如此可根據(jù)取樣結(jié)果實(shí)時(shí)選擇觀測窗口WOI(如圖2A所示)的尺寸及位置，例如根據(jù)圖像質(zhì)量或亮度分布等決定所述觀測窗口W0I，而所述感光陣列43中所述觀測窗口WOI以外的像素?cái)?shù)據(jù)可不被所述感光陣列43輸出。所述感光陣列43包含多個(gè)感光像素，所述多個(gè)感光像素中每一者用于連續(xù)檢測經(jīng)過所述皮膚區(qū)域的真皮層的出射光，以輸出多個(gè)亮度信號(hào)作為PPG信號(hào)(即淺層微循環(huán)血管漲縮變化信號(hào))，如圖2B所示亮度變化信號(hào)。某些實(shí)施例中，所述多個(gè)亮度信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，也即所述感光陣列43可包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)用于進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。[0040]所述處理單元45用于將相對所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)亮度變化信號(hào)(即PPG信號(hào))轉(zhuǎn)換為頻域數(shù)據(jù)(如圖2C所示)，藉以形成微循環(huán)血管漲縮變化的三維能量分布(如圖2D所示)。所述處理單元45還計(jì)算所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的變化量及平均值，以根據(jù)所述變化量的變化(例如圖3A)及所述平均值的變化(例如圖3B)判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。所述處理單元45例如可為數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、中央處理器(CPU)、微控制器(MCU)等可用于計(jì)算感測陣列所輸出的數(shù)據(jù)的裝置，并無特定限制。[0041]所述處理單元45可利用軟件、硬件、韌體或其組合完成上述運(yùn)算。例如，所述處理單元45可包含頻域轉(zhuǎn)換模塊451、心跳計(jì)算模塊452、變化計(jì)算模塊453、平均計(jì)算模塊454、比較單元455以及儲(chǔ)存單元456?？梢粤私獾氖牵瑘D4以不同組件說明不同運(yùn)算功能，然而由于該些組件均位于所述處理單元45內(nèi)，故該些組件所進(jìn)行的運(yùn)算即為所述處理單元45所執(zhí)行的運(yùn)算。此外，所述處理單元45內(nèi)還可包含其他運(yùn)算功能，例如濾波、放大等，本發(fā)明說明中省略了其他不直接相關(guān)功能的說明。[0042]例如，所述感光陣列43的每一感光像素均輸出隨時(shí)間變化的亮度信號(hào)作為PPG信號(hào)(如圖2B所示)，所述處理單元45用于根據(jù)多個(gè)所述PPG信號(hào)計(jì)算心跳頻率。[0043]一實(shí)施例中，所述頻域轉(zhuǎn)換模塊451將相對每一感光像素的PPG信號(hào)(如圖2B所示)轉(zhuǎn)換至頻域以產(chǎn)生頻域數(shù)據(jù)(如圖2C所示)，所述心跳計(jì)算模塊452根據(jù)相對所述多個(gè)感光像素中每一者的所述頻域數(shù)據(jù)計(jì)算估測心跳頻率，并將相對所述多個(gè)感光像素的多個(gè)所述估測心跳頻率之中統(tǒng)計(jì)量最高的估測心跳頻率作為所述心跳頻率。也即，相對所述多個(gè)感光像素中每一者均可算出估測心跳頻率，當(dāng)計(jì)算出某一估測心跳頻率的感光像素的數(shù)目最多時(shí)，則以所述估測心跳頻率作為心跳頻率。藉此，可降低噪聲干擾所導(dǎo)致的錯(cuò)誤而增加計(jì)算正確度。[0044]另一實(shí)施例中，所述處理單元45計(jì)算所述感光陣列43輸出的每一圖像幀中所有(或所述觀測窗口內(nèi))的所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)亮度信號(hào)的亮度和，并根據(jù)相對多個(gè)圖像幀的多個(gè)亮度和計(jì)算所述心跳頻率。也即，本實(shí)施例中，所述處理單元45相對每一圖像幀求得亮度和，多個(gè)圖像幀則可求得亮度和變化以作為PPG信號(hào)，如圖2B所示。本實(shí)施例中，所述心跳計(jì)算模塊452可直接在時(shí)域(timedomain)計(jì)算心跳頻率，例如計(jì)算圖2B中時(shí)間間隔THR的倒數(shù)；或者，所述頻域轉(zhuǎn)換模塊451先將亮度和變化轉(zhuǎn)換至頻域以產(chǎn)生頻域數(shù)據(jù)，如圖2C所示，接著所述心跳計(jì)算模塊452根據(jù)所述頻域數(shù)據(jù)計(jì)算心跳頻率，如圖2C中頻譜能量值最高者。換句話說，本發(fā)明說明中，圖2B可表示單一感光像素輸出的亮度變化或多個(gè)圖像幀輸出的亮度和變化；圖2C可表示單一感光像素輸出的亮度變化的頻域數(shù)據(jù)或多個(gè)圖像幀輸出的亮度和變化的頻域數(shù)據(jù)，端視不同應(yīng)用而定。本發(fā)明說明中，所述時(shí)域-頻率轉(zhuǎn)換可以適當(dāng)頻域轉(zhuǎn)換算法進(jìn)行，例如快速傅立葉，并無特定限制。[0045]所述心跳頻率決定后，所述變化計(jì)算模塊453可相對所述多個(gè)感光像素中每一者產(chǎn)生位于所述心跳頻率的頻譜能量值，以形成三維能量分布或能量集合，如圖2D所示。所述變化計(jì)算模塊453計(jì)算所述三維能量分布或能量集合的能量變化量以作為振幅變化數(shù)值，例如計(jì)算相鄰像素能量間的差的總和、每一像素能量與平均能量的差的總和、能量集合的變化數(shù)(variance)等，只要能計(jì)算出表示所述三維能量分布或能量集合各能量成分(components)間的變化即可，并無特別限制。本實(shí)施例中，所述變化量為所述心跳頻率的頻譜能量變化量。[0046]所述心跳頻率決定后，所述平均計(jì)算模塊454可相對所述多個(gè)感光像素中每一者產(chǎn)生位于所述心跳頻率的頻譜能量值，以形成三維能量分布或能量集合，如圖2D所示。所述平均計(jì)算模塊454計(jì)算所述三維能量分布或能量集合的平均值以作為振幅平均值。本實(shí)施例中，所述平均值為所述心跳頻率的頻譜能量平均值。[0047]必須說明的是，雖然上述實(shí)施例中以所述變化計(jì)算模塊453及所述平均計(jì)算模塊454產(chǎn)生所述三維能量分布或能量集合來說明，然而本發(fā)明說明并不以此為限，所述三維能量分布或能量集合可由所述處理單元45所包含的其他模塊來運(yùn)算，例如所述頻域轉(zhuǎn)換模塊451、所述心跳計(jì)算模塊452等，并無特定限制。[0048]某些實(shí)施例中，除了所述變化量的變化及所述平均值的變化外，所述處理單元45還可同時(shí)配合心跳頻率判斷所述不同微循環(huán)狀態(tài)。也即，本發(fā)明說明中，所述處理單元45可根據(jù)變化量、平均值及心跳頻率的變化的不同組合來判斷不同微循環(huán)狀態(tài)(microcirculat1nstate)，例如前述的運(yùn)動(dòng)前狀態(tài)、熱身完畢狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及運(yùn)動(dòng)后冷卻狀態(tài)等，然而并不以此為限。[0049]所述比較單元455可用于比較所述變化量與至少一個(gè)變化閾值(例如圖3A的THvl-THv3)以判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。所述比較單元455可用于比較所述平均值與至少一個(gè)平均閾值(例如圖3B的THal-THa3)以判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。所述比較單元455可用于比較心跳頻率與至少一個(gè)心跳閾值以判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。所述閾值可事先儲(chǔ)存于所述儲(chǔ)存單元456中；其中，所述儲(chǔ)存單元456例如可為已知內(nèi)存，并無特定限制。[0050]請參照圖5所示，其為本發(fā)明說明實(shí)施例的陣列式生理檢測系統(tǒng)的運(yùn)作方法，用于通過多個(gè)感光像素檢測皮膚微循環(huán)的變化。所述運(yùn)作方法包含下列步驟:利用光源提供光線照射皮膚區(qū)域并穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層(步驟S51);利用每一感光像素連續(xù)檢測經(jīng)過所述皮膚區(qū)域的所述真皮層的出射光以分別輸出亮度變化信號(hào)(步驟S52);轉(zhuǎn)換相對每一感光像素的所述亮度變化信號(hào)為頻域數(shù)據(jù)(步驟S53);計(jì)算相對所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的變化量及/或平均值(步驟S54);根據(jù)所述變化量及/或所述平均值的變化判斷微循環(huán)狀態(tài)(步驟S55)。[0051]請同時(shí)參照圖2A-2D、3A-3B及4_5所示，本運(yùn)作方法的實(shí)施方式說明如下。[0052]步驟S51:所述光源41提供光線L照射皮膚區(qū)域并穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層。如前所述，所述光線L的波長選擇為不穿透至皮下組織，因此多個(gè)感光像素僅檢測微循環(huán)血管的數(shù)據(jù)而不檢測皮下組織的數(shù)據(jù)。[0053]步驟S52:所述感光陣列43的每一感光像素連續(xù)檢測經(jīng)過所述皮膚區(qū)域的真皮層的出射光以分別輸出亮度變化信號(hào)，如圖2B的PPG信號(hào)。因此，所述感光陣列43輸出的PPG信號(hào)的數(shù)目與有效像素?cái)?shù)目相同。[0054]步驟S53:所述處理單元45則轉(zhuǎn)換相對每一感光像素的所述亮度變化信號(hào)為頻域數(shù)據(jù)，如圖2C所示。因此，所產(chǎn)生的頻域數(shù)據(jù)的數(shù)目同樣與有效像素?cái)?shù)目相同。[0055]步驟S54:所述處理單元45接著計(jì)算相對所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的變化量及/或平均值。如前所述，由于所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)位于心跳頻率或其倍頻的特征較為明顯。因此，計(jì)算所述變化量及/或所述平均值前，所述處理單元45先根據(jù)所述多個(gè)亮度變化信號(hào)計(jì)算心跳頻率，如前述可于時(shí)域直接計(jì)算或于頻域以不同方式計(jì)算，并產(chǎn)生位于所述心跳頻率的三維能量分布或能量集合，如圖2D所示。接著，所述處理單元45可根據(jù)所述三維能量分布或能量集合計(jì)算所述心跳頻率的頻譜能量平均值及/或所述心跳頻率的頻譜能量變化量；其中，所述變化量的計(jì)算已說明如前，故于此不再贅述。[0056]步驟S55:所述處理單元45可根據(jù)所述變化量及/或所述平均值隨時(shí)間的變化判斷微循環(huán)狀態(tài)；其中，判斷的方式例如為比較所述變化量與至少一個(gè)變化閾值及/或比較所述平均值與至少一個(gè)平均閾值，例如圖3A-3B所示者。[0057]如前所述，某些實(shí)施例中，所述處理單元45還可搭配心跳頻率隨時(shí)間的變化來判斷所述微循環(huán)狀態(tài)。[0058]最后，所述處理單元45可通過不同方式提示使用者所判斷的微循環(huán)狀態(tài)，例如通過圖像、聲音等，并無特定限制。[0059]綜上所述，本發(fā)明說明并不依據(jù)最大心跳率的百分比以及使用者自覺判斷來判斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而是依據(jù)與血液流動(dòng)分布相關(guān)的皮膚淺層微循環(huán)血管變化來達(dá)成；其中，所述皮膚淺層微循環(huán)血管變化的數(shù)據(jù)例如以感光陣列的多個(gè)感光像素連續(xù)檢測經(jīng)過真皮層的出射光所輸出的多個(gè)亮度信號(hào)呈現(xiàn)，所述亮度信號(hào)的變化可稱為光體積變化描述波形(PPG)信號(hào)。[0060]如前例所述，當(dāng)所述平均值降低為小于熱身平均閾值(例如THal)及/或所述變化量增加為大于熱身變化閾值(例如THvl)時(shí)，所述處理單元45判斷進(jìn)入所述熱身完畢狀態(tài)。當(dāng)所述平均值進(jìn)而降低為小于運(yùn)動(dòng)平均閾值(例如THa2)及/或所述變化量進(jìn)而增加為大于運(yùn)動(dòng)變化閾值(例如THv2)時(shí)，所述處理單元45判斷進(jìn)入所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)所述平均值從所述運(yùn)動(dòng)平均閾值以下增加為大于冷卻平均閾值(例如THa3)及/或從所述運(yùn)動(dòng)變化閾值以上減少為小于冷卻變化閾值(例如THv3)時(shí)，所述處理單元45則判斷進(jìn)入所述運(yùn)動(dòng)后冷卻狀態(tài)。此外，不同狀態(tài)與閾值的比較根據(jù)不同應(yīng)用而定。[0061]其他實(shí)施例中，所述皮膚淺層微循環(huán)血管變化的數(shù)據(jù)可利用非光學(xué)式方式檢測，例如都普勒(Doppler)檢測，只要能符合分辨率要求即可，例如感測像素尺寸較佳介于5X5μm-10X10μm，感測陣列尺寸較佳介于240X240-480X480，并不限于光學(xué)檢測方式。也即，不論生理檢測系統(tǒng)是否包含光源，均包含感測陣列以及處理單元。所述感測陣列用于檢測皮膚真皮層的陣列式微循環(huán)數(shù)據(jù)以同時(shí)反映不同皮膚區(qū)域狀態(tài)；其中，所述感測陣列包含多個(gè)像素區(qū)域。于光學(xué)式檢測中，所述多個(gè)像素區(qū)域則為感光像素；于其他檢測方式中，所述多個(gè)像素區(qū)域?yàn)橄鄬?yīng)感測像素。所述處理單元?jiǎng)t用于根據(jù)所述陣列式微循環(huán)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化判斷不同微循環(huán)狀態(tài)；其中，所述變化例如包含所述微循環(huán)數(shù)據(jù)的變化量的變化以及平均值的變化。[0062]本發(fā)明說明可適用于經(jīng)皮藥物釋放系統(tǒng)監(jiān)測。經(jīng)皮藥物釋放系統(tǒng)(transdermaldrugdeliverysystem)是指藥物在經(jīng)皮膚給藥后，以一定的速率通過皮膚，經(jīng)過微循環(huán)血管吸收后，進(jìn)入人體循環(huán)而產(chǎn)生藥效的一種投藥機(jī)制。好處是可以避免肝臟的首過反應(yīng)以及腸胃道對于藥物的破壞，進(jìn)而可以達(dá)成減少投藥次數(shù)、延長投藥間的時(shí)間間隔、維持血液中有效血藥濃度等效果，以提高療效。[0063]本發(fā)明說明可用于監(jiān)測微循環(huán)血管對藥物的吸收反應(yīng)，當(dāng)微循環(huán)血管的振幅變化升高同時(shí)心跳頻率也增快時(shí)，可判定為經(jīng)皮藥物釋放系統(tǒng)持續(xù)在作用當(dāng)中。當(dāng)微循環(huán)血管的振幅變化、心跳頻率、振幅平均數(shù)值都回復(fù)過往的正常范圍時(shí)，便可得知經(jīng)皮藥物釋放系統(tǒng)已經(jīng)作用完畢，可以進(jìn)行后續(xù)的療程，例如再次投藥等等。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的投藥狀態(tài)，其可顯示投藥效果。[0064]糖尿病患者的四肢容易發(fā)生的有動(dòng)脈粥狀硬化以及末梢神經(jīng)病變等疾病。動(dòng)脈粥狀硬化會(huì)導(dǎo)致組織缺血與壞死，末梢神經(jīng)病變會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)衰弱并且感覺喪失。由于微循環(huán)血管受到交感神經(jīng)支配，因此監(jiān)測微循環(huán)血管的變化，可以在早期警示糖尿病患者是否發(fā)生前述疾病。[0065]本發(fā)明說明可以監(jiān)測微循環(huán)血管的變化，當(dāng)糖尿病患者的微循環(huán)血管顯示其振幅變化與振幅平均數(shù)值隨著時(shí)間降低，便可得知血管正逐漸失去功能。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的退化狀態(tài)，其可顯示病灶程度。[0066]本發(fā)明說明也可在對患者施加外加刺激時(shí)，觀察患者的微循環(huán)反應(yīng)，例如觀察患者有無末梢神經(jīng)病變時(shí)，會(huì)施加外部冷熱刺激，此時(shí)若微循環(huán)呈現(xiàn)振幅變化降低，同時(shí)心跳頻率也不會(huì)升高時(shí)，便代表末梢神經(jīng)不活躍，可能出現(xiàn)病變。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的反應(yīng)狀態(tài)，其可顯示神經(jīng)活躍度。[0067]燒燙傷病患因?yàn)榫植棵娣e失去皮膚保護(hù)，容易出現(xiàn)低血容量性休克、微循環(huán)血管脆性與通透性增加等狀況。由于此類狀況發(fā)展快，因此如果搶救不及，可能出現(xiàn)多器官功能障礙綜合癥。利用本發(fā)明說明可以監(jiān)測燒燙傷病患的末梢組織循環(huán)，藉此監(jiān)測病患的病程變化，以避免更危險(xiǎn)的狀況發(fā)生。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的運(yùn)作狀態(tài)，其可顯示病程變化。[0068]高壓氧治療在臨床上證明可有效改善放射線照射后的組織微循環(huán)，對于放射性骨壞死或者軟組織壞死具有顯著的療效?；颊咴诮邮芨邏貉踔委煏r(shí)，可藉由本發(fā)明說明來監(jiān)測治療效果變化，當(dāng)微循環(huán)血管的振幅變化增加，且心跳頻率也增加時(shí)，代表微循環(huán)血管逐漸恢復(fù)活性，治療逐漸發(fā)生效果。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的恢復(fù)狀態(tài)，其可顯示治療效果。[0069]休克是一種進(jìn)行性的過程，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)失去支持身體代謝能力，造成身體組織或者器官的血流灌注不足時(shí)，送到身體的氧氣無法讓各部分組織充分利用，以至于細(xì)胞代謝產(chǎn)生異常，引起細(xì)胞損傷或者死亡。當(dāng)病患開始發(fā)生休克狀態(tài)時(shí)，將引起微循環(huán)血管擴(kuò)張，此時(shí)血液積蓄于微循環(huán)內(nèi)，若無法有效排除，則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的休克狀況。[0070]通過應(yīng)用本發(fā)明說明，可以在對病患進(jìn)行休克緩解處置時(shí)，同步觀測是否發(fā)生效果。若一直顯示微循環(huán)血管的振幅信號(hào)的平均數(shù)值相當(dāng)高，且振幅信號(hào)的振幅變化不高，同時(shí)心跳頻率持續(xù)維持在較高頻率，則代表緩解處置尚未發(fā)生效果，反之亦然。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的恢復(fù)狀態(tài)，其可顯示緩解效果。[0071]在運(yùn)動(dòng)過量的狀態(tài)中典型的有熱衰竭以及中暑反應(yīng)。當(dāng)人體處于這類狀態(tài)下，皮膚血液循環(huán)會(huì)增加，此時(shí)心臟所輸送出去的血液也要跟著增加。當(dāng)血液不足的時(shí)候，體內(nèi)的血液會(huì)重新分配，使內(nèi)臟器官的血液循環(huán)減少，皮膚血液循環(huán)增加協(xié)助排汗，把體內(nèi)的熱散逸出去。配合在運(yùn)動(dòng)中使用本發(fā)明說明，可以在顯示微循環(huán)血管的振幅信號(hào)的平均數(shù)值相當(dāng)高，且振幅信號(hào)的振幅變化不高，同時(shí)心跳頻率持續(xù)維持在較高頻率時(shí)，適度提醒用戶可能已經(jīng)處于運(yùn)動(dòng)過量的狀態(tài)下，而不適宜持續(xù)運(yùn)動(dòng)。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的血液分配狀態(tài)，其可顯示散熱效果。[0072]微循環(huán)具有調(diào)節(jié)組織血流量、供給細(xì)胞營養(yǎng)、排除代謝產(chǎn)物等功能，而局部血量多寡可以代表相對的溫度變化，通過本發(fā)明說明，可以檢測末梢組織微循環(huán)溫度的相對變化，當(dāng)局部組織的微循環(huán)血管振幅信號(hào)的平均數(shù)值高時(shí)，代表溫度升高，反之亦然。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的溫度狀態(tài)，其可顯示局部血量。[0073]目前為止，仍沒有有效的可以方便攜帶的末稍微循環(huán)血管檢測產(chǎn)品可供自閉癥患者/嬰兒/寵物末梢組織交感神經(jīng)檢測。在微循環(huán)血管的動(dòng)脈與小動(dòng)脈的管壁由平滑肌構(gòu)成，其受交感神經(jīng)支配，其控制著微循環(huán)血管的開放與關(guān)閉，藉此來決定組織的血液供應(yīng)量。通過本發(fā)明說明，可以藉由觀察末稍微循環(huán)血管的變化趨勢，來間接推測交感神經(jīng)活性狀態(tài)。當(dāng)交感神經(jīng)活躍時(shí)，微循環(huán)血管的變化趨勢也會(huì)趨向活躍，反之亦然。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的供血狀態(tài)，其可顯示交感神經(jīng)的活躍狀態(tài)。[0074]本發(fā)明說明也可應(yīng)用在判斷心臟功能或者全身性的血管缺損或硬化。將所有的淺層微血管漲縮變化信號(hào)整合為一個(gè)單一結(jié)果后，在不同頻率之下會(huì)具有不同的能量。一般而言，代表能量的信號(hào)應(yīng)該出現(xiàn)在心跳頻率的倍頻，同時(shí)信號(hào)能量會(huì)維持在一個(gè)正常的區(qū)間，這個(gè)區(qū)間可以因人而異，但針對同一個(gè)使用者，其隨時(shí)間的變化性應(yīng)該不會(huì)太大。因此，如果代表能量的信號(hào)出現(xiàn)在心跳頻率的倍頻以外的區(qū)間，又例如當(dāng)隨著時(shí)間流逝，信號(hào)的能量脫離正常的區(qū)間，則代表用戶的心臟或者血管功能有異常，需要進(jìn)行進(jìn)一步檢查。[0075]舉例而言，當(dāng)代表能量的信號(hào)出現(xiàn)在心跳頻率的倍頻以外的區(qū)間，可能代表用戶的心臟功能缺損，例如瓣膜缺損。當(dāng)隨著時(shí)間流逝，信號(hào)的能量超過正常區(qū)間甚多，可能代表使用者的血管硬化，因此心臟需要增大其輸出的功率，來將血液運(yùn)送到全身。換句話說，本發(fā)明說明的陣列式生理檢測系統(tǒng)可通過三維頻譜能量反映微循環(huán)的異常狀態(tài)，其可顯示心臟功能。[0076]上述說明中，振幅變化指三維頻譜能量的變化，而振幅平均數(shù)值指三維頻譜能量的平均值；其中，三維頻譜能量的分布類似于圖2D。上述說明中，有效像素?cái)?shù)目指該觀測窗口WOI范圍內(nèi)的像素?cái)?shù)目。本發(fā)明說明實(shí)施例中所舉出的數(shù)值僅用于說明，并非用于限定本發(fā)明。[0077]雖然本發(fā)明說明已通過前述實(shí)例披露，但是其并非用于限定本發(fā)明說明，任何本發(fā)明說明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識(shí)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明說明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與修改。因此本發(fā)明說明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。【主權(quán)項(xiàng)】1.一種陣列式生理檢測系統(tǒng)，用于檢測皮膚微循環(huán)的變化，該生理檢測系統(tǒng)包含:光源，用于提供光線照射皮膚區(qū)域，且所述光線穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層；感光陣列，包含多個(gè)感光像素，所述多個(gè)感光像素中每一者用于連續(xù)檢測經(jīng)過所述皮膚區(qū)域的所述真皮層的出射光，以輸出多個(gè)亮度信號(hào)作為PPG信號(hào)；處理單元，用于將多個(gè)所述PPG信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)頻域數(shù)據(jù)，計(jì)算所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的變化量及平均值，并根據(jù)所述變化量的變化及所述平均值的變化判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述光源的波長選擇為不穿透至所述皮膚區(qū)域的所述真皮層的皮下組織。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述光源的波長介于300納米-940納米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述處理單元還用于根據(jù)多個(gè)所述PPG信號(hào)計(jì)算心跳頻率，且所述變化量為相對所述心跳頻率的頻譜能量變化量，所述平均值為相對所述心跳頻率的頻譜能量平均值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述處理單元還根據(jù)所述心跳頻率判斷所述不同微循環(huán)狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述處理單元用于計(jì)算所述感光陣列輸出的每一圖像幀中所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)亮度信號(hào)的亮度和，并根據(jù)相對多個(gè)圖像幀的多個(gè)亮度和來計(jì)算所述心跳頻率。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述處理單元用于根據(jù)所述多個(gè)感光像素中每一者的所述頻域數(shù)據(jù)計(jì)算估測心跳頻率，并將相對所述多個(gè)感光像素的多個(gè)所述估測心跳頻率之中統(tǒng)計(jì)量最高的估測心跳頻率作為所述心跳頻率。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述不同微循環(huán)狀態(tài)包括運(yùn)動(dòng)前狀態(tài)、熱身完畢狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及運(yùn)動(dòng)后冷卻狀態(tài)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生理檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述平均值降低為小于熱身平均閾值時(shí)，所述處理單元判斷進(jìn)入所述熱身完畢狀態(tài)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生理檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述平均值進(jìn)而降低為小于運(yùn)動(dòng)平均閾值時(shí)，所述處理單元判斷進(jìn)入所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生理檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述平均值降低為小于熱身平均閾值且所述變化量增加為大于熱身變化閾值時(shí)，所述處理單元判斷進(jìn)入所述熱身完畢狀態(tài)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的生理檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述平均值進(jìn)而降低為小于運(yùn)動(dòng)平均閾值且所述變化量進(jìn)而增加為大于運(yùn)動(dòng)變化閾值時(shí)，所述處理單元判斷進(jìn)入所述運(yùn)動(dòng)狀??τO13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生理檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述平均值從所述運(yùn)動(dòng)平均閾值以下增加為大于冷卻平均閾值時(shí)，所述處理單元判斷進(jìn)入所述運(yùn)動(dòng)后冷卻狀態(tài)。14.一種陣列式生理檢測系統(tǒng)的運(yùn)作方法，用于通過多個(gè)感光像素檢測皮膚微循環(huán)的變化，所述運(yùn)作方法包含:利用光源提供光線照射皮膚區(qū)域并穿透至所述皮膚區(qū)域的真皮層；利用所述多個(gè)感光像素中每一者連續(xù)檢測經(jīng)過所述皮膚區(qū)域的所述真皮層的出射光以分別輸出亮度變化信號(hào)；轉(zhuǎn)換相對所述多個(gè)感光像素中每一者的所述亮度變化信號(hào)為頻域數(shù)據(jù)；計(jì)算相對所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的變化量；及根據(jù)所述變化量的變化判斷微循環(huán)狀態(tài)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的運(yùn)作方法，其中所述判斷微循環(huán)狀態(tài)的步驟包含:比較所述變化量與至少一個(gè)變化閾值以判斷所述微循環(huán)狀態(tài)。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的運(yùn)作方法，該運(yùn)作方法還包含:計(jì)算相對所述多個(gè)感光像素的所述多個(gè)頻域數(shù)據(jù)的平均值；及根據(jù)所述平均值的變化判斷所述微循環(huán)狀態(tài)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的運(yùn)作方法，該運(yùn)作方法還包含:比較所述平均值與至少一個(gè)平均閾值以判斷所述微循環(huán)狀態(tài)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的運(yùn)作方法，該運(yùn)作方法還包含:根據(jù)所述多個(gè)亮度變化信號(hào)計(jì)算心跳頻率，其中所述平均值為相對所述心跳頻率的頻譜能量平均值，所述變化量為相對所述心跳頻率的頻譜能量變化量。19.一種陣列式生理檢測系統(tǒng)，用于檢測皮膚微循環(huán)的變化，該生理檢測系統(tǒng)包含:感測陣列，用于檢測皮膚真皮層的陣列式微循環(huán)數(shù)據(jù)；及處理單元，用于根據(jù)所述陣列式微循環(huán)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化判斷不同微循環(huán)狀態(tài)。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的生理檢測系統(tǒng)，其中所述變化包含所述陣列式微循環(huán)數(shù)據(jù)的變化量的變化以及平均值的變化?！疚臋n編號(hào)】A61B5/024GK105832307SQ201510303889【公開日】2016年8月10日【申請日】2015年6月4日【發(fā)明人】韓威如,莊智元,蔡政男,古人豪【申請人】原相科技股份有限公司