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【專訪】腸病毒生靈感 隔山打虎測心率

中央商情網/ 2015.10.09 00:00
(中央社記者韋樞台北2015年10月9日電)靈感往往來自危急時刻。幾年前一場孩子的腸病毒,讓工研院的工程師爸爸日夜觀察呼吸、發燒、心跳;病癒後,非接觸式「影像式心率與呼吸偵測技術」構想產出,腸病毒焉知非福?

家長最害怕聽到孩子教室裡有人得腸病毒,一旦罹患,輕則發燒全身無力、口腔黏膜破皮,重則抽搐昏迷,甚至死亡。孩子一旦罹患腸病毒更讓家長如臨大敵,頻頻觀察生理狀況,但小朋友不舒服,很難順利測量體溫心跳等生理資訊,家長乾著急也很難向醫生具體形容症狀。

工研院服科中心技術經理薛文崇表示,多年前研發團隊裡同事的孩子罹患腸病毒,同事白天上班,晚上照顧小朋友,何止日夜煎熬,於是開始尋找市場上有無可幫助他隨時掌握小朋友狀況的產品。

但市場上既有的監測型產品或技術仍有種種實際應用上的限制,例如需要長時間穿戴、價格貴等,小朋友沒耐心長時間穿戴,家長定時量體溫又非長久之計,想來想去,非得利用非接觸式設備長時間協助監測生理資訊才比較實際,研發團隊開始投入非接觸式的影像式心率偵測技術研發。

薛文崇指出,「影像式心率與呼吸偵測技術」的工作原理,是用攝影機偵測到的人體影像,為反射自人體的光線所形成,反射光的強度,會受到光線被人體血紅素吸收的多寡,而有強度上的變化。

當人體組織充分充血時(血管舒張),有較多的光線會被吸收,使得反射出去的光較弱;相反的,當人體組織血液含量較少時(血管收縮),反射光則較強。因此,反射光的強弱變化,可以代表血管的舒張與收縮,頻率可等同於心率。

這個反射光的強弱變化相當微弱,肉眼難以察覺,不過藉由攝影機偵測到的RGB三個顏色訊號,經過多重訊號處理,可以將心率訊號萃取出來,這是目前國際的技術水準。

薛文崇指出,國際上的影像偵測心率技術,都必須在光線充足、近距離等條件下,以人臉正面為偵測區域,才能準確地偵測心率,萬一在低照度與遠距離環境,RGB訊號處理推算心率的誤差會變大。

工研院的研發團隊選擇重新開發創新的訊號處理方法,大幅提升從不良訊號推算心率的準確度,同時利用不同燈泡光源下的運作情形,目前已將影像偵測心率的技術擴展至低照度(30lux)、遠距離(2.5公尺)的情境下,比目前國際技術可應用情境進步許多。

另一方面,國際間現有技術無法偵測人臉側面和側睡時的心率,但工研院的團隊想到以膚色偵測技術,開發非正臉的心率偵測技術,使偵測區域不再侷限於臉部正面,可擴展至身體各部位(側臉、手部等),大幅提升技術的實用性。

薛文崇很驕傲的說,目前的國際技術無法分辨真假人,因此會因偵測到假人(人臉照片或玩偶),而產生錯誤的資訊;但工研院團隊開發出真假人分辨技術,可以大幅降低錯誤偵測率。

他說,這項技術除了測心率外,團隊更開發出呼吸偵測技術,包括在無光源情況下,使用紅外線偵測身體振動呼吸訊號的技術。

這些進階強大的準確技術己經產出兩種型態的產品,其一是嵌入式智慧模組,已技轉國內一家ICT大廠,開發看影像之外,還有監測心跳、呼吸功能的新世代Baby Monitor,目前已成功外銷歐洲。

薛文崇說,另一種是App型態的產品,可用在智慧手機與筆記型電腦,藉由網路攝影機即可遠端監測生理,這對獨居老人的照顧,以及受睡眠呼吸中止所苦的病人有所幫助,國內已有一家健康雲資料管理顧問公司對此非常感興趣,希能多增加前端的感測裝置,以方便搜集更多資訊。

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