文獻探討

圖 1.2：台灣歷年新生兒出生人數[7]。

者檢視嬰兒的現況。

本系統的開發不僅可以提醒照顧者檢視嬰兒的狀況預防意外事故的發生，並 且可以作為評估新生兒的呼吸頻率和呼吸動作是否生病的衡量儀，藉以了解嬰兒 的健康狀況。也可以記錄並觀察嬰兒初期成長過程，提供醫界對嬰兒行為的進一 步研究，亦可剪輯後作為紀錄片留念。

第二節 文獻探討

隨著科技的進步與生活水平的提升，嬰兒的居家安全近幾年來越來越受到重 視，因此有許多的研究者關注在嬰兒安全的議題上，其中包含以降低嬰兒猝死率 為主要目標而發展出的嬰兒監控系統。一般而言，嬰兒監控系統分成侵入式 (invasive)與非侵入式(noninvasive)兩種。若監控的儀器設備會接觸到嬰兒則稱為 侵入式監控系統，反之，為非侵入式監控系統。

一、侵入式監控系統：

Robles-Rubio 等 人 [Rob12] 利 用 感 應 性 呼 吸 體 積 計 (Respiratory Inductance Plethysmography, RIP)來偵測呼吸。其方法是將兩條彈性繃帶分別纏繞在被測者的

100,000 130,000 160,000 190,000 220,000 250,000 280,000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 人

數

年份

4

(a) (b)

圖 1.3：感應性呼吸體積計相關示意圖。(a)配戴感應性呼吸體積 計示意圖[8]。(b)感應性呼吸體積計示意圖[9]。

胸腔及腹部，將彎曲成正弦狀的兩條絕緣線圈固定在彈性繃帶上(如圖 1.3)，使用 者呼吸運動時會帶動彈性蹦帶伸縮，因而導致線圈圍繞截面積發生改變。由於截 面積的變化會導致通過高頻激勵電流的線圈產生自感的變化，透過檢測線圈電流 量的變化，可以準確描記出胸腔、腹部的呼吸運動曲線。最後可以從呼吸運動曲 線中推算出相關的呼吸數據。

而 Sa 等人[Sa02]還用了應變片(strain gauge)來偵測呼吸。應變片的原理跟 RIP 類似，都是利用呼吸運動造成胸腔及腹部的膨脹收縮，導致圍繞在使用者身上的 繃帶發生改變，而產生相關訊號。上述這兩種偵測呼吸的方法都非常敏銳，因此 容易造成實驗的不精準，誤差甚大。像是使用者本身隨意翻個身繃帶也會因此受 到拉扯，而有明顯的訊號變化。

Berset 等人[Ber12]利用心電描記術(Electrocardiography, ECG)測量心臟節 律 ， 再 根 據 心 臟 跳 動 跟 呼 吸 之 間 的 關 聯 性 求 出 呼 吸 頻 率 。 心 電 描 記 術 (Electrocardiography, ECG)是測量和診斷異常心臟節律的方法，它是一種以時間為 單位記錄心臟的電生理活動，並通過皮膚上的電極捕捉資訊並記錄下來的診療技 術。雖然該實驗結果的正確率非常高，但這整套系統價格相當昂貴，並不是每個 家庭都負擔得起，不易廣泛且普遍的應用，因此難以符合本研究之需求。

二、非侵入式監控系統：

Cao 等人[Cao07]透過二氧化碳感測器偵測使用者呼出的氣體濃度變化量來

5

檢查呼吸是否異常，但此方法最大的問題是使用者的姿勢一旦改變，呼出的氣體 就可能四處飄散跟環境中的空氣混合一起。Scalise 等人[Sca11]利用激光多普勒測 振儀(A laser Doppler vibrometer, LDV)測量腹部因呼吸運動造成的振動，該系統可 以在一定的距離外做偵測，不用擔心打擾使用者。但此設備要求被照射物的表面 特性必須是能反射的材質，而皮膚反射的效果太差，所以必須在皮膚上塗上一些 軟膏才行。除此之外，實驗結果還會因為使用者姿勢的改變造成不佳的效果。

其它像是 temperature sensor [Hop92]、sound sensor [Hok96] and humidity sensor [Tet04]都易因環境有些微的變化而干擾訊號的品質造成訊號不穩定，產生 錯誤的結果。由於這些感測器皆只能做單一功能偵測能應用的範圍狹隘，除非將 多個感測器合併在一起使用，但如此一來所耗費的成本代價極高。所以不適合本 研究採用。

視 覺 式 監 控 系 統 也 屬 於 非 侵 入 式 的 一 種 。 Yiping 等 人 [Yip06] 利 用 Omni-directional Vision Sensor(ODVS)對年長者做遠距離的安全監控。年長者平常 生活起居主要的活動空間以及出入口都是被監控的範圍，經過長時間下來，若有 不尋常的情況 發生則判斷 是意外情況， 系統即時在第一時間發出警告 。 而 Kittipanya 等人[Kit12]將攝影機架設在醫院的病房裡(圖 1.4)，觀看病人是否跌落 床下、或是否有危險動作或不尋常的行為，讓醫護人員在第一時間隨時掌控病人 的狀況，將可能的傷害降到最低。為顧及病人的隱私，家屬可決定在任何時間點 將簾子拉上避免攝影機的拍攝，免去侵犯隱私的可能性。

(a) (b)

圖 1.4：病人監控系統(visual-based patients monitoring system)的監控畫面。(a) 監控病人場景。(b)簾子拉上情形。[Kit12]

6

本研究採用視覺式的監控系統來偵測嬰兒可能發生窒息的徵兆。原因如下：

其一，視覺式監控系統能避免侵入式監控設備在嬰兒身上的不適，而且價格較為 低廉，操作上也較為方便。其二，視覺式監控系統與非侵入式的感測器比起來，

其偵測結果較不易受周遭環境的影響與干擾。除此之外，視覺式監控系統能讓照 顧者隨時觀看嬰兒當下的真實情形，如同嬰兒就在自己身邊一樣的放心。另一方 面，監控畫面能涵蓋照顧者所關心的視野，包含：嬰兒的呼吸情況以及嬰兒是否 被棉被遮住口鼻，不會遺失資訊，也能保留下來做其他疾病症狀的分析或是供醫 生評估，順道記錄小孩的一舉一動供日後回味。