CN105581774A - 遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统 - Google Patents

Abstract

一种遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统包含N个量测装置以及一主控装置。在主控装置发出扫描要求时，量测装置将所量测到的生理信息嵌入广播封包后再回传至主控装置。因此，上述生理信息监测系统的主控装置无需与量测装置建立通信连接即可在可接受的传输延迟内与较多的量测装置交换数据。

Description

遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统

技术领域

本发明是有关一种生理信息监测系统，特别是一种遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统。

背景技术

生理信息监测系统可取得受测对象(例如婴儿、老人或病患)的生理信息，以判断受测对象是否发生异常状况，例如呼吸中止等。因此，生理信息监测系统对于长期照护而言为不可或缺的一个环节。无线生理信息监测系统可以避免缆线限制受测对象的活动，且易于建立，因此以无线的方式传送生理信息至主控端为一主要的发展趋势。然而，无线生理信息监测系统的量测端是以电池作为电源，电力耗尽即无法量测并传送生理信息，因此，如何降低更换电池的频率为一重要课题。

蓝牙技术联盟于2010年推出低功耗的4.0版本(BluetoothLowEnergy，BLE)，其可使装置在闲置时休眠，而仅在需要传输数据时才启动蓝牙功能，因此蓝牙低功耗模块可有效降低电力消耗。然而，蓝牙模块内的微处理器的运算能力有限，使用上因而受到限制。举例而言，以8051微处理器作为核心的蓝牙模块，其作为主机(Host)端时只能同时与3-5个装置(Device)建立通信连接(communicationconnection)。换言之，此主机端仅能同时监测3-5个受测对象，这对于照护中心(例如月子中心)而言是不够的。为了监测超过通信连接数量的受测对象，即必须采用轮询的方式，亦即主机端与已建立通信连接的装置断线，再与另一装置建立通信连接以传送生理信息。然而，当受测对象较多时，主机端以及装置端之间从通信连接、数据交换、断线等整个过程约需耗时0.6秒以上，甚至到1秒。以1个主机端对20个装置为例，每一装置即可能产生20秒的传输延迟，如此长的反应时间无法被接受，且可能错失宝贵的救护时机。

综上所述，单一主机端如何在可接受的传输延迟内与较多的装置交换数据便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其是在收到主机端所发出的扫描要求时，装置端将生理信息嵌入广播封包回传至主机端，如此，主机端以及装置端之间无需建立通信连接即可在可接受的传输延迟内与较多的装置交换数据。

本发明一实施例的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统包含N个量测装置以及一主控装置，其中N为大于2的自然数。每一量测装置包含一量测单元以及一第一蓝牙模块。量测单元用以量测一受测对象的一生理信息。第一蓝牙模块作为一装置端，并与量测单元电性连接。第一蓝牙模块用以依据一扫描要求回传一广播封包，其中第一蓝牙模块为一蓝牙低功耗模块，且广播封包包含量测单元所量测的生理信息。主控装置包含一第二蓝牙模块以及一处理单元。第二蓝牙模块作为一主机端，并定期传送扫描要求以及接收量测装置所回传的广播封包，其中第二蓝牙模块为一蓝牙低功耗模块。处理单元与第二蓝牙模块电性连接，用以从广播封包中撷取出生理信息，并以可供一使用者辨识的方式呈现生理信息或储存生理信息。

本发明另一实施例的量测装置与一主控装置组成一遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其中主控制装置定期传送一扫描要求。量测装置包含一量测单元以及一蓝牙模块。量测单元用以量测一受测对象的一生理信息。蓝牙模块作为一装置端，并与量测单元电性连接。蓝牙模块用以依据扫描要求回传一广播封包，其中蓝牙模块为一蓝牙低功耗模块，且广播封包包含生理信息。

本发明又一实施例的主控装置与N个量测装置组成一遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其中量测装置依据一扫描要求回传包含一生理信息的一广播封包，且N为大于2的自然数。主控装置包含一蓝牙模块以及一处理单元。蓝牙模块作为一主机端，并定期传送扫描要求以及接收量测装置所回传的广播封包，其中蓝牙模块为一蓝牙低功耗模块。处理单元与蓝牙模块电性连接，用以从广播封包中撷取出生理信息，并以可供一使用者辨识的方式呈现生理信息或储存生理信息。

以下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为一示意图，显示本发明一实施例的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统。

符号说明

10量测装置

11量测单元

12第一蓝牙模块

13判断单元

20主控装置

21第二蓝牙模块

22处理单元

具体实施方式

请参照图1，本发明的一实施例的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统包含N个量测装置10以及一主控装置20，其中N为大于2的自然数。较佳者，N大于主控装置20可同时通信连接的装置数量。每一量测装置10包含一量测单元11以及一第一蓝牙模块12。量测单元11用以量测一受测对象的一生理信息。举例而言，量测单元11可量测受测对象的呼吸、心跳、体温、血压、翻身动作等生理信息。第一蓝牙模块12在一蓝牙网络中作为一装置(Device)端，其用以将量测单元11所量测的生理信息无线传送出去。于一实施例中，第一蓝牙模块12可为一遵循蓝牙低功耗通信协议的蓝牙低功耗(BluetoothLowEnergy，BLE)模块，即一般业界所称的蓝牙4.0版本，以降低量测装置10的电力消耗。

主控装置20包含一第二蓝牙模块21以及一处理单元22。第二蓝牙模块21在蓝牙网络中则作为一主机(Host)端，其可定期传送扫描(scanning)要求以扫描在通信范围内的多个量测装置10。举例而言，第二蓝牙模块21可定期传送装置发现要求(DeviceDiscoveryRequest)，以触发第一蓝牙模块12传送一广播(advertising)封包。习知的广播封包仅包含媒体访问控制(MediaAccessControl，MAC)地址、装置名称、接收信号强度指标等基本信息。而本发明的第一蓝牙模块12所传送的广播封包除了上述数据，更包含量测单元11所量测的生理信息。举例而言，第一蓝牙模块12可将生理信息写入广播封包的数据(Data)字段传送出去。接着，第二蓝牙模块21即可接收到量测装置10所回传包含生理信息的广播封包。于一实施例中，第二蓝牙模块21所发出的扫描要求为非主动扫描要求，亦即ActiveScan字段为Disable，较佳者，扫描要求为非主动且非白名单扫描要求，亦即ActiveScan以及WhiteList字段皆为Disable。广播封包的事件类别(EventTpye)字段为可连接非指定广播(connectableundirectedadvertisingevents)。可以理解的是，主控装置20的第二蓝牙模块21亦为遵循蓝牙低功耗通信协议的蓝牙低功耗模块。

处理单元22与第二蓝牙模块21电性连接。处理单元22可从广播封包中撷取出量测装置10所回传生理信息，并以可供使用者辨识的方式呈现生理信息。举例而言，处理单元22可将生理数据以显示装置加以显示或是以灯号表示受测对象的状态。或者，处理单元22可将生理数据以语音或声音的方式输出让使用者了解。此外，处理单元22亦可将接收到的生理信息储存于储存媒体中。举例而言，生理信息可储存于本地端的硬盘、光盘、存储器、记忆卡或是远程或云端的储存媒体。

于一实施例中，第一蓝牙模块12所传送的广播封包可包含一特定位长度的系统标识符。举例而言，系统标识符可为1-30位的特定数据，以供主机端的第二蓝牙模块21可识别特定的量测装置10或是正确撷取生理信息。

依据上述架构，主控装置20以及量测装置10无需建立通信连接即可交换数据，因此可大幅缩短生理信息的传输延迟。换言之，单一主控装置20在可接受的传输延迟内可与较多的量测装置10交换数据，亦即可监测较多的受测对象。

可以理解的是，数量较多的量测装置10同时传送广播封包可能造成封包碰撞，使得主控装置20无法正确接受广播封包，而遗失重要的生理信息。为了降低广播封包碰撞的机率，可调整量测装置10的休眠时间区隔，使所有量测装置10处于可响应扫描要求的待机(standby)状态的时间无重迭或不完全重迭。举例而言，单一主控装置20对N个量测装置10时，N个量测装置10的休眠时间可介于1至N秒内随机变化。换言之，每一主控装置20从休眠状态转换至待机状态的时间不同，如此即可降低过多的量测装置10同时响应扫描要求并传送广播封包。

于一实施例中，N个量测装置10亦可分群分时进入休眠状态。举例而言，主控装置20接收3-10个广播封包仍可有效处理，N个量测装置10即可在3-10个的范围内进行分组，而每一组的量测装置10则在不同的时间进入休眠状态或是转换至待机状态。如此亦可降低过多的量测装置10同时响应扫描要求并传送广播封包所造成生理信息遗失的问题。于一实施例中，量测装置10的数量大于等于5个时即可启动上述处于待机状态的时间无重迭或不完全重迭的机制。

请再参照图1，于一实施例中，量测装置10更包含一判断单元13，其与量测单元11以及第一蓝牙模块12电性连接。判断单元13可判断所量测到的生理信息是否异常，并当生理信息发生异常时立即传送广播封包。举例而言，当所量测到的生理信息发生异常时，即使第一蓝牙模块12处于休眠状态，判断单元13仍强制转换第一蓝牙模块12为待机状态，并传送嵌入生理信息的广播封包。如此，主控装置20可实时接收到发生异常的生理信息，并进行相对应的反应，例如发出警示信号。

于一实施例中，主控装置20的处理单元22亦可判断所接收到的生理信息是否异常。若所接收到的生理信息异常时，主控装置20立即与传送异常的生理信息的量测装置10建立一蓝牙通信连接。如此，主控装置20可持续性地接收生理信号而不会产生传输延迟。

以下以一实施例说明本发明的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统的运作。假设单一主控装置20需接收20个量测装置10所量测的生理信息。由于量测装置10的数量大于5，因此，20个量测装置10的休眠时间可在1-20秒之间随机变化，以避免多个量测装置10同时传送广播封包而造成主控装置20接收遗漏。或者，20个量测装置10可为分为3-8组，每组的休眠时间不同，如此可限制同时传送广播封包的数量，亦避免造成主控装置20的接收遗漏。主控装置20可每0.1秒至2秒发出一次非主动且非白名单的扫描要求，以触发处于可广播状态下的量测装置10传送广播封包。举例而言，每一量测装置10结束休眠后有0.5秒至3秒的时间可传送广播封包。此时，量测装置10接收到扫描要求即可传送广播封包。可以理解的是，量测装置10处于可广播状态下的时间应大于主控装置20发出扫描要求的周期，以确保量测装置10在可广播状态下至少能接收到一次扫描要求。

综合上述，本发明的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统是在主控装置发出扫描要求时，量测装置将生理信息嵌入广播封包后再传送出去让主控装置接收。因此，本发明的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统的主控装置无需与量测装置建立通信连接即可在可接受的传输延迟内与较多的量测装置交换数据。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (9)

1.一种遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，包含：

N个量测装置，其中N为大于2的自然数，且每一该量测装置包含：

量测单元，其用以量测受测对象的生理信息；以及

第一蓝牙模块，其作为装置端，该第一蓝牙模块与该量测单元电性连接，并依据扫描要求回传广播封包，其中该第一蓝牙模块为蓝牙低功耗模块，且该广播封包包含该生理信息；以及

主控装置，其包含：

第二蓝牙模块，其作为主机端，并定期传送该扫描要求以及接收该量测装置所回传的该广播封包，其中该第二蓝牙模块为蓝牙低功耗模块；以及

处理单元，其与该第二蓝牙模块电性连接，用以从该广播封包中撷取出该生理信息，并以可供使用者辨识的方式呈现该生理信息或储存该生理信息。

2.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该广播封包更包含特定位长度的系统标识符。

3.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该N个量测装置的该第一蓝牙模块的休眠时间在1至N秒之间随机变化，或是该N个量测装置分群分时进入休眠状态，其中N为大于等于5的自然数。

4.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该量测装置更包含：

判断单元，其与该量测单元以及该第一蓝牙模块电性连接，用以判断该生理信息是否异常，并在该生理信息异常时立即传送该广播封包。

5.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该处理单元更判断该生理信息是否异常，并在该生理信息异常时立即与传送异常的该生理信息的该量测装置建立蓝牙通信连接。

6.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该广播封包的事件类别字段为可连接非指定广播。

7.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该扫描要求为非主动扫描要求。

8.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该扫描要求为非主动且非白名单扫描要求。

9.如权利要求1所述的遵循蓝牙低功耗通信协议的生理信息监测系统，其特征在于，该扫描要求每0.1至2秒传送一次。