CN104248430B - 生理信号检测无线监控系统、分析端装置及检测端装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生理信号检测无线监控系统、分析端装置及检测端装置，用于检测、处理并且无线传输接收感测到的生理信息，将生理数据呈现于护理人员侧的显示器上，可与护理人员互动。无线监控系统包括有具有截波稳定与三角积分调变技术的模拟前端检测电路、具有疾病辨识与数字滤波功能的数字信号处理器，具有编/译码与调/解调变功能暨避免通信数据遗失的数字数据控制器、以及具有超再生技术的无线射频发射接收机。本系统可及时检测生理信号并利用无线传输将生理数据送至监控端，当无线传输无法正常通讯时，检测端将储存联机中断期间之数据，待无线传输重新建立时，再将该段数据与及时检测之数据同时送出，以确保数据传输的完整性。
Description
技术领域
本发明涉及实时检测生理信号的无线监控芯片系统，特别是涉及一种生理信号检测无线监控系统、生理信号分析端装置及生理信号检测端装置。
背景技术
随着医疗集成电路的发展，各种生理信号检测以及疾病辨识的相关电路扮演着重要的角色；现有的生理信号检测系统基本上包含模拟前端电路以及无线传输电路，其中模拟前端电路又通常包含前置放大器、滤波器与模拟数字转换器。
在医疗领域待检测诸如心跳之类的生理信号通常属于低频信号。然而，在低频应用上，往往受到闪烁噪声(flicker noise)影响，会造成整体模拟前端电路无法达到高分辨率，而影响检测结果的精确度，从而误导护理人员在诊断时的判断，可靠度不足。
另外，由于所使用的组件数量众多，整体效能往往也易被特定组件限制住。
还有，无线射频电路通常为整体功率消耗的重点，采用传统I/Q架构进行射频电路设计，将使功率消耗遂升，缩短使用时间。
再者，传统系统未对检测到的生理信号先进行处理再传送给护理人员，因此，信号传输的保密与数据遗失与否，亦为生理信号无线传输的重要课题。
综上所述，传统的生理信号检测系统具有可靠度不足、效能不良、功耗大、及/或保密性低等缺点，如何解决或降低这些缺点以提供人们更佳的使用体验，实为所属技术领域人士所迫切想要达成的目标。
发明内容
有鉴于现有技术中生理信号检测系统可靠度不足、效能不良、功耗大、及/或保密性低等缺点，本发明的发明人针对上述的问题，殚精竭力开发出一种用于检测生理讯号的无线监控系统，可检测、分析并且以无线传输方式传送生理讯号以达到护理人员（近身端）监控受检人员（贴身端）生理状况的功效。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于检测生理信号的无线监控系统，包括：模拟前端检测电路，用于处理所述生理信号以产生时域的数字检测数据；贴身端数字信号处理器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收所述数字检测数据并且产生含频域的频谱转换系数；贴身端数字数据控制器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收、编码并且调变所述数字检测数据，或连接到所述贴身端数字信号处理器，用于接收所述频谱转换系数以产生无线检测数据；以及贴身端无线射频收发机，连接到所述贴身端数字数据控制器，用于接收并且处理所述无线检测数据以及产生并且传送射频检测信号。
可选地，所述模拟前端检测电路包括具有用于将所述生理信号由低频信号转换成中低频信号的截波稳定电路。
可选地，所述模拟前端检测电路包括使所述数字检测数据带有量化噪声而具有保密功效的高通三角积分调变器。
可选地，所述贴身端数字信号处理器具有用于将所述频谱转换系数转换成心跳数据的心跳侦测器。
可选地，所述贴身端数字信号处理器具有用来暂存并且传送所述频谱转换系数的频谱分析系数缓存器。
可选地，所述贴身端数字信号处理器具有依据所述频谱转换系数以产生标的病症码的病症评估器。
可选地，所述贴身端数字数据控制器具有用以储存所述频谱转换系数的保存内存。
可选地，所述贴身端无线射频收发机具有压控振荡器并且以超再生技术传送所述射频检测信号。
可选地，所述贴身端无线射频收发机复用以接收自外部所传送的射频指令信号并且产生无线指令数据，且所述贴身端数字数据控制器具有用于解调并且译码所述无线指令数据以产生控制指令的解调变器与译码器。
可选地，所述贴身端数字信号处理器储存有病症参数或病症权重，且所述贴身端数字信号处理器具有用以依据所述控制指令修改所述病症参数或病症权重的病症评估器。
可选地，所述的用于检测生理信号的无线监控系统，还具有：近身端无线射频收发机，用来接收自所述贴身端无线射频收发机所传送的射频检测信号并且还原出所述无线检测数据、或输出供所述贴身端无线射频收发机接收的射频指令信号；以及近身端数字数据控制器，连接到所述近身端无线射频收发机，用于接收所述无线检测数据并且还原所述数字检测数据、或接收用以产生所述控制指令而用以传送的所述无线指令数据给所述近身端无线射频收发机。
可选地，所述的用于检测生理信号的无线监控系统，还具有近身端数字信号处理器，连接到所述近身端数字数据控制器，用于接收所述数字检测数据并且输出对应于所述生理信号的生理数据。
可选地，所述近身端数字信号处理器具有用于将所述无线检测数据由频域数据转换成时域数据的频谱反转换器。
可选地，所述近身端数字信号处理器具有用以依据所述无线检测数据产生病症信息的症状参数输出缓存器。
可选地，所述近身端数字信号处理器具有用以将所述无线检测数据由中低频调变至低频并且滤除量化噪声的截波稳定电路与降频滤波器。
本发明还提供一种生理信号分析端装置，包括：分析端无线射频收发机，系用来接收外部传来的射频检测信号并且还原出无线检测数据、或传送本端所产生的射频指令信号；以及分析端数字数据控制器，连接到所述分析端无线射频收发机，用于接收所述无线检测数据并且还原为数字检测数据、或接收外部传来的控制指令以产生并予以传送之无线指令数据给所述分析端无线射频收发机，使所述分析端无线射频收发机将所述无线指令数据处理为所述射频指令信号，并予以传送。
可选地，所述的生理信号分析端装置，还具有分析端数字信号处理器，连接到所述分析端数字数据控制器，用于接收所述无线检测数据并且输出对应于所述生理信号的生理数据。
本发明再提供一种与所述的生理信号分析端装置搭配的生理信号检测端装置，所述生理信号检测端装置包括：模拟前端检测电路，用于处理所述生理信号以产生时域的数字检测数据；检测端数字信号处理器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收所述数字检测数据并且产生含频域的频谱转换系数；检测端数字数据控制器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收、编码并且调变所述数字检测数据，或连接到所述检测端数字信号处理器，用于接收所述频谱转换系数以产生待传送的无线检测数据；以及检测端无线射频收发机，连接到所述检测端数字数据控制器，用于接收所述待传送的无线检测数据并处理为供所述分析端无线射频收发机接收的所述射频检测信号。
如上所述，本发明的生理信号检测无线监控系统或生理信号检测端装置整合模拟前端检测电路、数字信号处理器，数字数据控制器，及无线射频发射接收机，可及时检测生理信号且利用无线方式传至监控端(本发明的生理信号分析端装置)，监控端亦可透过无线传输修改贴身端系统(本发明的生理信号检测端装置)的参数，倘若无线传输端断线，亦可利用检测端之内存将断线期间的数据储存，待联机重新建立时再将该段时间的数据一并送出。
相较于现有技术，疾病辨识功能的辨识参数可由如医师之类的专业护理人员进行调整，用于协助诊断、缩短诊断时间以及提高诊断的准确率。本发明在其为受检人员侧的贴身端(生理信号检测端装置)可为系统芯片，护理人员侧的近身端(生理信号分析端装置)可为便携设备，如手表、智能型手机、个人行动助理、计算机、机顶盒等，因此可提供随时穿戴生理监控，达到随身守护神之效果。
附图说明
图1为本发明生理信号检测无线监控系统的系统基本架构方块图。
图2为图1所示之模拟前端检测电路的基本架构方块图。
图3为图1所示之贴身端数字信号处理器的基本架构方块图。
图4为图1所示之贴身端数字数据控制器的基本架构方块图。
图5为图1所示之贴身端无线射频收发机、近身端无线射频收发机和近身端数字数据控制器架构的方块图。
图6为图1所示之近身端数字信号处理器的系统基本架构方块图。
组件标号说明
10 生理信号检测无线监控系统
100 贴身端装置
101 传感器
102 模拟前端检测电路
103 贴身端数字信号处理器
104 贴身端数字数据控制器
105 贴身端无线射频收发机
106 贴身端天线
110 近身端装置
111 近身端天线
112 近身端无线射频收发机
113 近身端数字数据控制器
114 近身端数字信号处理器
115 监视器
201 截波稳定电路
202 前置放大器
203 高通三角积分调变器
301 频谱转换器
302 心跳侦测器
303 频谱分析系数缓存器
304 病症评估器
305 病症系数内存
306 病症权重内存
401 生理信号输出控制器
402 频谱系数输出控制器
403 症状码输出控制器
404 症状参数输入控制器
405 核心有限状态机
406 保存内存
407 编码器
408 译码器
409 调变器
410 解调变器
501 功率放大器
502 低噪声放大器
503、504 压控振荡器
505 抑制产生器(Quench Generator)
506 功率放大器
507 低噪声放大器
508、509 压控振荡器
510 抑制产生器
511 调变器
512 解调变器
513 编码器
514 译码器
601 频谱反转换器
602 症状参数输出缓存器
603 截波稳定电路
604 降频滤波器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明所提供的生理信号检测无线监控系统可包括放在受检人员侧的贴身端装置以及位于护理人员侧的近身端装置，贴身端装置与近身端装置系利用无线通信的方式进行控制信号及数据的传递以免除有线通信装置之间繁乱的接线配置，护理人员利用近身端装置监控贴身端装置所检测到受检人员的生理信号。
请参阅图1，其为本发明生理信号检测无线监控系统之一具体实施例下的系统基本架构方块图，如图1所示，本发明的生理信号检测无线监控系统10可包括分别置于受检人员侧及护理人员侧的装置以及无线传输信道（图中未示）。受检人员侧的装置可包括传感器101、贴身端天线106、以及内含模拟前端检测电路102、贴身端数字信号处理器103、贴身端数字数据控制器104和贴身端无线射频收发机105的贴身端装置100，因此，该贴身端装置100可被定义为一种生理信号检测端装置。护理人员侧的装置则可包括监视器115、近身端天线111、以及内含近身端无线射频收发机112、近身端数字数据控制器113和近身端数字信号处理器114的近身端装置110，因此，该近身端装置110可被定义为一种生理信号分析端装置。
传感器101检测受检人员的生理信号，如心电信号、脑波信号、肌电信号、呼吸信号等，但不局限于此，并且将所检测到的生理信号传送给贴身端装置100进行处理。特别说明的是，本文所述的生理信号、受检人员及护理人员为概念性术语，生理信号可为能透过感测组件检测的任何信号，受检人员可为生物或任何具有例如热或诸如此类特性的非生物，护理人员可为监控信号的人类甚至是自动化机器，举凡任何能利用本发明藉由传感器101检测信号、处理信号及/或传送信号的系统或其中的装置、组件或方法都落在本发明的范畴内。传感器101可为仅能检测一种信号的单功能感测组件，也可为能够检测多种信号的整合式感测组件。传感器101可为独立装置也可与贴身端装置100整合在一起。
贴身端装置100的模拟前端检测电路102具有截波稳定技术与三角积分调变功能，用于将来自传感器101的生理信号转化成数字检测数据并且予以传送至贴身端数字数据控制器104。
贴身端数字数据控制器104接收来自传感器101的数字检测数据，以及进行编码/译码与调变/解调变处理以防止数据在无线传输信道中传输时遗失，然后产生无线检测数据并且予以传送到贴身端无线射频收发机105。无线检测数据系经由贴身端无线射频收发机105以及贴身端天线106以射频检测信号的形式透过无线传输通道传送给护理人员。贴身端天线106可为独立装置也可与贴身端装置100整合在一起。
护理人员侧的近身端天线111接收射频检测信号并且予以传送至近身端无线射频收发机112。近身端无线射频收发机112将射频检测信号降频以还原无线检测数据并且予以传送到近身端数字数据控制器113。近身端数字数据控制器113透过其内部的解调变与译码功能将无线检测数据还原出数字检测数据，数字检测数据系传送至近身端数字信号处理器114进行降频与滤除量化噪声的处理以产生对应于受检人员侧生理信号的生理数据，生理数据系传送到监视器115。护理人员透过监视器115藉由接收到的生理数据进行受检人员生理状况的辨识并视需要调整生理信号检测无线监控系统的机制。补充说明的是，监视器115系人机接口的广义概念，其不仅能藉由例如显示的方式来输出数据，也可具有如触控面板或键盘等输入功能的组件来输入数据。另外，监视器115也可为如程序化服务器之类的自动化装置，可依据生理数据进行接收、判断和处理及/或发送指令。
当护理人员认为有必要调整生理信号检测无线监控系统的机制时，可透过监视器115将修改后的病症参数经由近身端数字数据控制器113、近身端无线射频收发机112、近身端天线111、无线传输信道、贴身端天线106传送到贴身端装置100，藉以进行例如参数修改或信号输出格式的控制，以达到调整生理信号检测无线监控系统的目的，下文将有详细说明。
另外，其为时域信号(time domain signal)的数字检测数据亦可由模拟前端检测电路102传送到贴身端数字信号处理器103，以供贴身端数字信号处理器103对数字检测数据进行如小波转换(Wavelet Transform)、希尔伯特-黄转换(Hilbert Huang Transform)之类的疾病辨识处理，藉以减少数据传输量并且滤除市电干扰效应(mains interference effect)。此外，护理人员可透过监视器115，藉由生理状况之辨识结果，采用合适的辨识算法，以如上所述的通信传输方式调整生理信号检测无线监控系统，以提高疾病辨识率以及进行受检人员客制化的诊断处理。
基于产品缩小化的需求及趋势，本发明的生理信号检测无线监控系统可利用半导体技术实现成集成电路，但集成电路里各晶体管组件在低频应用的情况下会有所谓的闪烁噪声(flicker noise)，理由包括例如原本期望在晶体管源极与汲极之间通道流动的电荷有部份会穿入闸极的绝缘薄膜从而引发电荷重组合(recombination)效应。另外，传感器101输出的生理信号也可能不仅微弱而且掺有噪声。因此，生理信号可能必需先经过模拟前端检测电路102的处理才能撷取出有效的信息。请参阅图2，为本发明生理信号检测无线监控系统之一具体实施例下用以表示模拟前端检测电路的基本架构方块图，如图2所示，模拟前端检测电路102可包括截波稳定电路201、前置放大器202和高通三角积分调变器203。由于生理信号可普遍分布于低频范围，例如小于1kHz的频率范围，而容易受到例如闪烁噪声的干扰，因此，本发明先采用截波稳定电路201将低频的生理信号调变至例如10kHz至10MHz的中低频范围，再以前置放大器202放大调变成中低频的生理信号以符合后续高通三角积分调变器203所需的动态范围，然后利用高通三角积分调变器203将调变成中低频并且放大后的生理信号调变成数字检测数据输出给贴身端数字信号处理器103里的频谱转换器301和贴身端数字数据控制器104里的生理信号输出控制器401，下文将有更详细的描述。由于载有数字检测数据的信号已属中低频范围而非低频信号，故能有效降低集成电路闪烁噪声对于生理信号检测的影响。再者，一般的感测系统系利用模拟滤波器来处理传感器所提供的生理信号，而模拟滤波器往往主导整个系统的分辨率并且较为耗能，因此，本发明在模拟前端检测电路102中乃利用高通三角积分调变器203调变所产生的数字检测数据且夹带量化噪声，使其具有类似于加密展频的功能，不但可免除对模拟滤波器组件的需求，同时又可提高生理检测系统的分辨率并且降低功率消耗。
习知的感测系统是将各时间点感测到的时域信号依续进行传送，这种方式不仅消耗大量的传输功耗，也可能在系统因例如噪声过大导致系统重新启动等原因无法实时传输信号，进而漏失重要信息。因此，本发明的贴身端数字信号处理器103利用疾病辨识技术解决习知感测系统存在的问题。请参阅图3，为本发明生理信号检测无线监控系统之一具体实施例下用来说明贴身端数字信号处理器的基本架构方块图，如图3所示，贴身端数字信号处理器103可包括：频谱转换器301、心跳侦测器302、频谱分析系数缓存器303、病症评估器304、病症系数内存305以及病症权重内存306。
来自模拟前端检测电路102的数字检测数据系由贴身端数字信号处理器103内的频谱转换器301所接收，频谱转换器301执行如小波转换(Wavelet Transform)、希尔伯特-黄转换(Hilbert Huang Transform)、或诸如此类的算法以产生其含频域信号(frequency domain signal)的频谱转换系数，如小波转换系数。频谱转换系数可传送至心跳侦测器302产生心跳数据以供辨识心跳周期。频谱转换器301所产生的频谱转换系数以及心跳侦测器302所产生的心跳数据系送到频谱分析系数缓存器303，而不一定要直接送给后端组件处理或无线传送，从而无线通信传输所导致的大幅功率消耗得以有效地予以降低。
频谱分析系数缓存器303可将频谱转换系数或心跳数据传送至贴身端数字数据控制器104里的频谱系数输出控制器402（后文将有详细说明），藉以控制贴身端无线射频收发机105以进行信息的无线传输。
此外，频谱分析系数缓存器303还可将频谱转换系数传送到病症评估器304进行疾病辨识。病症评估器304将透过频谱转换系数判断是否出现待分析事件，例如心跳过快或过慢、心跳幅度过小或过大、或诸如此类所导致的异常频谱态样(spectrum pattern)。一旦判断有待分析事件发生，病症评估器304将要从频谱分析系数缓存器303接收一串特定笔数的频谱转换系数，并且与预先储存在病症系数内存305内的病症参数进行区段比对。在进行区段比对时，该串特定笔数的频谱转换系数及来自病症系数内存305的病症参数都可视为曲线，下文分别称为频谱转换系数曲线及病症参数曲线。若频谱转换系数曲线与病症参数曲线交围的面积小于预定临界值，则认定这两条曲线近似；反之，则认定不相似。病症系数内存305里可储存复数条病症参数曲线，分别提供用来与频谱转换系数曲线进行区段比对。对于区段比对两条曲线近似的病症参数曲线，系予以提供指定之病症权重。病症权重的大小可由病症权重内存306所提供。所有区段比对中，病症权重最高的病症参数曲线系判定为标的病症，亦即受检人员可能罹患的病状。标的病症系以病症码予以表示，代表标的病症之病症码在后文中系称为标的病症码。后续的贴身端数字数据控制器104可根据标的病症码决定是否予以传送给护理人员参考，而非传送整条频谱转换系数曲线。或者，在传送标的病症码的同时，也可将对应的频谱转换系数一并传送给护理人员，而非所有检测到的生理信号。如此，可节省不必要的数据传输而大幅降低功率消耗。
病症系数内存305里所储存的病症参数以及病症权重内存306里所储存的病症权重可由护理人员凭借其医护专业依据诊断结果、文献资料或诸如此类予以适时变更，藉以可使本发明具有能够客制化病症判别的交互式架构。本发明基于交互式架构，得以有效降低病症判别的复杂度以及提升系统诊断的精确度与有效性，从而更能取信于护理人员及受检人员。有别于传统数字信号处理器为了获得极高的疾病辨识率，往往需要庞大的硬件装置进行极为复杂的算法处理以及传送大量的数据，不仅昂贵而且既耗电又笨重，本发明可结合护理人员的专业知识，利用贴身端数字信号处理器103的功能进行病症参数与病重权重的变更，无需复杂的病症辨识判断算法即可将可信赖的病症辨识结果以有效率的方式提供给护理人员，系统设计的复杂度得以有效降低。另外，本发明搭配监视器115利用软件交互式诊断接口可有效发挥专业诊断知识，弹性地进行病症参数优化，藉以提高病症辨识率以辅助护理人员进行诊断。
无线通信进行信息传递时，会因无线传输信道中的噪声干扰而造成信号失真。利用信道编码可有效提升信号传输的准确率。可用的信道编码举例包括：循环码(Cyclic Code)、回旋码(Convolution Code)或诸如此类，但本发明不局限于此。请参阅图4，为本发明生理信号检测无线监控系统之一具体实施例下用以表示贴身端数字数据控制器的基本架构方块图，如图4所示，贴身端数字数据控制器104可包括：生理信号输出控制器401、频谱系数输出控制器402、症状码输出控制器403、症状参数输入控制器404、核心有限状态机405、保存内存406、编码器407、译码器408、调变器409、以及解调变器410。除了进行信道编码与译码，贴身端数字数据控制器104还可决定如生理信号、频谱转换系数及标的病症码之类信号的输出格式、病症参数的输入格式，下文将有详细说明。
护理人员可透过监视器115发出控制指令以控制贴身端数字数据控制器104。控制指令透过无线传输信道、贴身端天线106、贴身端无线射频收发机105送进贴身端数字数据控制器104，后续经由解调变器410解调变以及译码器408译码后传送给核心有限状态机405以控制贴身端数字数据控制器104的运作。
若控制指令要求撷取生理信息，核心有限状态机405可依据所接收的控制指令要求生理信号输出控制器401接收来自模拟前端检测电路102的数字检测数据、频谱系数输出控制器402接收来自频谱分析系数缓存器303的频谱转换系数或心跳数据、以及症状码输出控制器403接收来自病症评估器304的标的病症码，并且分别要求生理信号输出控制器401、频谱系数输出控制器402以及症状码输出控制器403将数字检测数据、频谱转换系数或心跳数据、以及标的病症码传送给编码器407进行编码，再由调变器409进行调变并且传送给贴身端无线射频收发机105透过天线106传送给护理人员。
倘若数据传输时遇到无线通信中断的状况，核心有限状态机405将指示保存内存406进行频谱转换系数的储存，俾令无线通信恢复后，能将保存内存406内的频谱转换系数连同数字检测数据一并输出给编码器407以供后续的无线传输。
此外，核心有限状态机405亦得接收护理人员载有待修改病症参数及/或病症权重的控制指令并且予以传送给症状参数输入控制器404，再透过病症评估器304修改病症系数内存305内的病症参数及/或病症权重内存306内的病症权重，藉以客制化护理人员针对受检人员的病症辨识原则以提高病症辨识的有效性及精确度。
数据的传输方式系透过核心有限状态机405所接收到的控制指令予以决定。对于无线传输方式，调变器409及解调变器410可采用振幅移位键控(ASK)、相位移位键控(PSK)、频率移位键控(FSK)、或诸如此类的手段予以实现，但本发明不局限于此。
无线射频电路通常主导整体系统芯片之功率消耗，若采用习知的I/Q调变/解调变架构进行近身端无线射频收发机112的无线射频电路设计，因需要混波器与高增益放大器进行解调，会使得功率消耗遽升并且缩短装置的使用时间。为了简化无线射频电路的硬件并且降低功率消耗，本发明的无线射频电路设计不采用习知利用正负回授加强信号的方式，主要是采用超再生技术，结合贴身端数字数据控制器之数字输出与调变技术，直接控制无线射频电路里的压控振荡器进行高频载波调变，以产生如振幅移位键控(ASK)、相位移位键控(PSK)、或频率移位键控(FSK)之载波，再经过功率放大器予以放大以及天线予以发射到无线传输通道；而在接收端之无线射频电路可采用低噪声放大器与压控振荡器进行数字数据的解调。此技术有别于现有标准无线网络装置，如WiFi、Bluetooth、ZigBee所采用之I/Q调变解调技术，其复杂度与功率消耗相当低，因此较适合于可携式与穿戴式之生理信号检测无线监控系统。
请参阅图5，为本发明生理信号检测无线监控系统之一具体实施例下用以表示贴身端无线射频收发机、贴身端数字数据控制器、近身端无线射频收发机和近身端数字数据控制器的基本架构方块图，如图5所示，贴身端无线射频收发机105包括：功率放大器501、低噪声放大器502、压控振荡器(503、504)、以及抑制产生器(Quench Generator)505。近身端无线射频收发机112包括：功率放大器506、低噪声放大器507、压控振荡器(508、509)、以及抑制产生器510。近身端数字数据控制器113包括：调变器511、解调变器512、编码器513与译码器514。
待检人员端调变器409传送过来的无线检测数据控制压控振荡器503输出振荡信号给功率放大器501以产生射频检测信号，射频检测信号系透过天线106传送到无线传输通道。天线111从无线传输信道接收到的射频检测信号系传送至近身端无线射频收发机112内部之低噪声放大器507进行信号放大，此经放大的调变信号可透过压控振荡器509与抑制产生器510的处理与控制予以还原出无线检测数据。无线检测数据经过解调变器512的解调以及译码器514的译码后输出数字检测数据。数字检测数据系传送到近身端数字信号处理器114进行降频与滤波处理以还原对应于生理信号的生理数据并显示于监视器115供护理人员进行诊断。
如上所述，护理人员可依据诊断结果决定是否要透过监视器115发出控制指令对贴身端装置100进行控制，例如生理信号撷取、信号输出格式或病症参数修改等，但本发明不局限于此。护理人员的控制指令系透过监视器115经由近身端数字数据控制器113里的编码器513与调变器511编码并且调变成无线指令数据。该无线指令数据经由压控振荡器508与功率放大器506处理后，以射频指令信号的形式透过天线111、无线传输信道及天线106传送到贴身端装置100。来自天线106的射频指令信号系透过贴身端无线射频收发机105内部之低噪声放大器502进行信号放大，此经放大的信号再经由压控振荡器504、抑制产生器505的处理与控制而还原出无线指令数据。该无线指令数据系传送到贴身端数字数据控制器104由解调变器410与译码器进行解调与译码以还原护理人员所下达的控制指令。核心有限状态机405接收此控制指令以进行如上所述的控制动作。
为提供用户进行生理信号的实时监控与医护人员进行疾病诊断，在近身端数字信号处理器需具备频谱反转换的能力，如小波反转换(Inverse Wavelet Transform)，与降频滤波器能力，以还原生理数据，并呈现可能的疾病于显示器上。请参阅图6，为本发明生理信号检测无线监控系统之一具体实施例下用以表示近身端数字信号处理器的基本架构方块图，在图6中，近身端数字信号处理器114包括：频谱反转换器601、症状参数输出缓存器602、截波稳定电路603与降频滤波器604。为还原模拟前端检测电路102输出之数字检测数据，截波稳定电路603可将信号由中低频范围(10kHz～10MHz)调变至低频范围(<1KHz)，并透过降频滤波器(Decimation Filter)604将量化噪声滤除，最后还原出数字检测数据并予以显示于监视器115。此外，来自于贴身端数字信号处理器103之频谱转换系数可透过频谱反转换器601予以从频域数据还原成时域数据，并显示于监视器115。其中，贴身端数字信号处理器103之病症评估器304所产生的标的病症码，可透过症状参数输出缓存器602举例以查表的方式将病症信息显示于监视器115，藉以提供给护理人员参考。
本文已用具体实施例的方式详尽说明本发明所设计之生理信号检测无线监控系统可利用贴身端装置(本发明的生理信号检测端装置)所具备的精巧、省电、高分辨率、疾病辨识及与护理人员沟通等优点，而在近身端装置(本发明的生理信号分析端装置)可提供用户或护理人员进行生理信号实时监控与疾病诊断之参考，任何熟习此项技术之人士可利用不同的通信协议与电路架构实现本发明，举例而言，还可利用近场通信(NFC,Near Field Communication)或远场通信(FFC,Far Field Communication)等通信技术实现本发明。是以，对本发明的通信协议与电路架构进行简易的修改均应包含在本发明的保护范畴内。
另外，本文为方便说明，在贴身端装置100(本发明的生理信号检测端装置)及近身端装置110(本发明的生理信号分析端装置)中组件之间沟通所使用的信号或数据的名称可能相同。但这只是例示性具体实施例，任何熟习此项技术之人士经由阅读本发明所揭露的内容，都能轻易地藉由调整组件的设计或配置而使组件与组件之间的信号或数据有所差异而不脱离本发明之范畴。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (14)
1.一种用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，包括：
模拟前端检测电路，用于处理所述生理信号以产生时域的数字检测数据，该模拟前端检测电路包括：具有用于将该生理信号由低频信号转换成中低频信号的截波稳定电路、使该数字检测数据带有量化噪声而具有保密功效的高通三角积分调变器以及用以放大该截波稳定电路所调变成中低频的生理信号以符合该高通三角积分调变器所需的动态范围的前置放大器；
贴身端数字信号处理器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收所述数字检测数据并且产生含频域的频谱转换系数；
贴身端数字数据控制器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收、编码并且调变所述数字检测数据，或连接到所述贴身端数字信号处理器，用于接收所述频谱转换系数以产生无线检测数据；以及
贴身端无线射频收发机，连接到所述贴身端数字数据控制器，用于接收并且处理所述无线检测数据以及产生并且传送射频检测信号。
2.根据权利要求1所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述贴身端数字信号处理器具有用于将所述频谱转换系数转换成心跳数据的心跳侦测器。
3.根据权利要求1所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述贴身端数字信号处理器具有用来暂存并且传送所述频谱转换系数的频谱分析系数缓存器。
4.根据权利要求1所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述贴身端数字信号处理器具有依据所述频谱转换系数以产生标的病症码的病症评估器。
5.根据权利要求1所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述贴身端数字数据控制器具有用以储存所述频谱转换系数的保存内存。
6.根据权利要求1所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述贴身端无线射频收发机具有压控振荡器并且以超再生技术传送所述射频检测信号。
7.根据权利要求1所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述贴身端无线射频收发机复用以接收自外部所传送的射频指令信号并且产生无线指令数据，且所述贴身端数字数据控制器具有用于解调并且译码所述无线指令数据以产生控制指令的解调变器与译码器。
8.根据权利要求7所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述贴身端数字信号处理器储存有病症参数或病症权重，且所述贴身端数字信号处理器具有用以依据所述控制指令修改所述病症参数或病症权重的病症评估器。
9.根据权利要求7所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，还具有：
近身端无线射频收发机，用来接收自所述贴身端无线射频收发机所传送的射频检测信号并且还原出所述无线检测数据、或输出供所述贴身端无线射频收发机接收的射频指令信号；以及
近身端数字数据控制器，连接到所述近身端无线射频收发机，用于接收所述无线检测数据并且还原所述数字检测数据、或接收用以产生所述控制指令而用以传送的所述无线指令数据给所述近身端无线射频收发机。
10.根据权利要求9所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，还具有近身端数字信号处理器，连接到所述近身端数字数据控制器，用于接收所述数字检测数据并且输出对应于所述生理信号的生理数据。
11.根据权利要求10所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述近身端数字信号处理器具有用于将所述无线检测数据由频域数据转换成时域数据的频谱反转换器。
12.根据权利要求10所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述近身端数字信号处理器具有用以依据所述无线检测数据产生病症信息的症状参数输出缓存器。
13.根据权利要求10所述的用于检测生理信号的无线监控系统，其特征在于，所述近身端数字信号处理器具有用以将所述无线检测数据由中低频调变至低频并且滤除量化噪声的截波稳定电路与降频滤波器。
14.一种用于检测生理信号的生理信号检测端装置，所述生理信号检测端装置用以与一生理信号分析端装置搭配使用，该生理信号分析端装置包括：用来接收外部传来的射频检测信号并且还原出无线检测数据、或传送本端所产生的射频指令信号的分析端无线射频收发机以及连接到该分析端无线射频收发机的分析端数字数据控制器，该分析端数字数据控制器用于接收该无线检测数据并且还原为数字检测数据、或接收外部传来的控制指令以产生并予以传送之无线指令数据给该分析端无线射频收发机，使该分析端无线射频收发机将该无线指令数据处理为该射频指令信号，并予以传送，其特征在于，所述生理信号检测端装置包括：
模拟前端检测电路，用于处理所述生理信号以产生时域的数字检测数据，且该模拟前端检测电路包括：具有用于将该生理信号由低频信号转换成中低频信号的截波稳定电路、使该数字检测数据带有量化噪声而具有保密功效的高通三角积分调变器以及用以放大该截波稳定电路所调变成中低频的生理信号以符合该高通三角积分调变器所需的动态范围的前置放大器；
检测端数字信号处理器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收所述数字检测数据并且产生含频域的频谱转换系数；
检测端数字数据控制器，连接到所述模拟前端检测电路，用于接收、编码并且调变所述数字检测数据，或连接到所述检测端数字信号处理器，用于接收所述频谱转换系数以产生待传送的无线检测数据；以及
检测端无线射频收发机，连接到所述检测端数字数据控制器，用于接收所述待传送的无线检测数据并处理为供所述分析端无线射频收发机接收的所述射频检测信号。
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