CN109806497A - 具有人工智能与物联网功能的医疗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有人工智能与物联网功能的医疗系统,其包括:至少一调控器、至少一控制终端装置以及至少一运算装置,病患可通过所述调控器进行生理组织刺激治疗,所述调控器可依刺激的反馈结果调整刺激参数,且所述调控器通过物联网将发生异常刺激反馈结果的讯号传送至所述控制终端装置,所述控制终端装置内建有疾病分析模块可对所述异常刺激反馈结果进一步辨识疾病及生理组织的异常讯号,以供医护人员针对异常讯号对所述调控器调整刺激参数。此外,所述医护人员可通过所述控制终端装置与运算装置互动,以进行大数据分析使刺激治疗达到优化。

Description

具有人工智能与物联网功能的医疗系统
技术领域
本发明关于一种神经刺激治疗技术,特别的是,有关一种具有人工智能与物联网功能的医疗系统。
背景技术
市面上现有的刺激器,主要分为体外与体内两种刺激方式,且因刺激位置不同,又可细分为多种装置,概略而言,体外刺激器多用于复健治疗使用,主要为开回路系统,以设定的刺激振幅大小、频率高低、时间长度,对特定部位进行刺激,而体内式刺激器,则是依照器官的不同,而有其专属对应的刺激器,如心脏、脑部癫痫、脑部帕金森氏症刺激器,多以开回路的方式,进行特定的刺激治疗。
上述体内、外刺激器,皆依刺激位置而设计出专属的刺激器,不能因位置的不同,而调整至符合使用。且体外刺激器,大多体积庞大,除难以携带外,在使用方面更因为缺乏闭回路回馈,故未能侦测刺激后的回馈状况,使用者仅能凭借自身感觉,调整相关刺激参数,在使用上不仅复杂,且有相当程度的不确定性,往往只能凭经验设定刺激振幅大小、频率高低、时间长度,而让效果事倍功半。再者,体内刺激器亦以刺激的器官不同,而有所区隔,未能达成泛用的功能,每一部位都需要专一的刺激器,且缺乏完整的闭回路回馈系统,不能依据刺激治疗效果,自动调整合适的刺激参数,多需要依赖医生决定刺激参数,且因使用接口亦非友善,在使用上存有相当程度的困难。
由上可知,如何找出一种具有人工智能且轻易更改刺激参数,实现客制化的刺激参数设定,以达成刺激效果优化,此将成为本技术领域人员努力追求的目标。
发明内容
鉴于上述先前技术的缺点,本发明提出一种具有人工智能与物联网功能的医疗系统,其具备人工智能机器学习功能,能依照个人刺激反馈,自动调整符合个人的刺激参数。
本发明的另一目的在于提供一种具有人工智能与物联网功能的医疗系统,提供友善的用户接口,能提供医护人员进行刺激参数的调整。
本发明的再一目的在于提供一种具有人工智能与物联网功能的医疗系统,提供一种广泛应用型刺激器,能提供数种不同的刺激方式,包含电刺激、磁刺激、光刺激等刺激方式,能针对不同刺激位置,提供对应的刺激方式、振幅大小、频率高低、时间长度。
为达到上述目的以及其他目的,本发明提供一种具有人工智能与物联网功能的医疗系统,所述具有人工智能与物联网功能的医疗系统包括:一调控器、一控制终端装置以及一运算装置,所述调控器包括:一刺激单元,用以对一欲刺激生理组织进行刺激处理;一检测单元,用以对一欲检测生理组织检测其生理讯号;一数字控制器,用以对所述检测单元所检测到的生理讯号进行数字讯号处理以及分析所述欲刺激生理组织进行刺激处理的状态以取得经所述刺激处理后的反馈结果,所述数字控制器包括:一储存单元,其储存用以调控至少一生理组织的调控参数数据,所述参数数据报括:一第一刺激参数值、一第二刺激参数值及一可预期反应信号;一开回路单元,依据所述储存单元所储存的所述第一刺激参数值使所述刺激单元对所述欲刺激生理组织进行刺激;一闭回路单元,判断出到所述检测单元所检测到的所述欲检测生理组织在所述刺激单元以所述第一刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激而能反馈出所述可预期反应信号,则以所述第一刺激参数值进行刺激参数的设定且使所述刺激单元以所述第一刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激;反之,所述闭回路单元判断出在所述刺激单元以所述第一刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激而所述检测单元所检测到的所述欲检测生理组织未反馈出所述可预期反应信号,则使所述刺激单元改以所述第二刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激,并判断在所述刺激单元以所述第二刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激时所述欲检测生理组织是否能反馈出所述可预期反应信号,若未反馈出所述可预期反应信号时输出一异常讯息的反馈结果;及一调控端无线传输单元,用以将所述数字控制器所处理的反馈结果进行无线传输,或无线接收欲供所述数字控制器处理的所述调控参数数据;所述运算装置包括:一云端数据库,用以储存复数生理组织在以复数刺激参数值进行刺激的各反应数值;一服务器模块,用以存取所述云端数据库,且所述服务器模块复提供一云端用户接口,以由所述云端用户接口输入欲设定或储存所述至少一生理组织的刺激参数更新值,或更新所述至少一生理组织的可预期反应信号,或由所述云端用户接口显示欲查询的所述至少一生理组织的反馈结果及所述反馈结果所使用的刺激参数值;所述控制终端装置包括:一近端传输单元,用以与所述调控端无线传输单元进行数据传输处理,以对所述储存单元进行存取动作;一远程传输单元,用以与所述服务器模块进行数据传输;一智能处理模块,用以处理所述近端传输单元以及远程传输单元所接收到的数据,并控制所述近端传输单元以及远程传输单元进行数据的传输,且提供一终端用户接口,以由所述终端用户接口显示所述近端传输单元所接收到的所述欲检测生理组织在所述欲刺激生理组织受刺激的反馈结果,或由所述终端用户接口设定用以调控所述调控器执行刺激处理的刺激参数更新值,其中,所述刺激参数更新值通过所述近端传输单元及调控端无线传输单元传至所述数字控制器处理,其中输出所述异常讯息的数字控制器以所述接收到的刺激参数更新值使所述刺激单元对欲刺激生理组织进行刺激,且由所述闭回路单元判断所述欲检测生理组织在所述刺激单元以所述刺激参数更新值对所述欲刺激生理组织进行刺激时是否能反馈出所述可预期反应信号,若未反馈出所述可预期反应信号时输出所述异常讯息的反馈结果,以供所述智能处理模块依据所述异常讯息提供后续的调控参数资料的更新处理。
较佳地,于上述具有人工智能与物联网功能的医疗系统中,所述运算装置复包括:学习模块,于所述服务器模块接收到所述智能处理模块传来以所述调控参数数据对所述欲刺激生理组织进行刺激而所述欲检测生理组织未反馈出所述可预期反应信号,则至所述云端数据库建立刺激参数更新记录,使一医疗人员据此分析并通过所述智能处理模块传送一刺激参数更新值至所述调控器的储存单元储存,由所述闭回路单元以所述刺激参数更新值对所述欲刺激生理组织进行刺激,并重复前述判断所述欲检测生理组织的反馈结果且找出可对所述欲刺激生理组织进行刺激并所述欲检测生理组织能反馈出所述可预期的刺激反馈信号为止的一刺激参数目标值,并由所述学习模块将所述刺激参数目标值储存于所述云端数据库中。
相较于先前技术,本发明所提出的具有人工智能与物联网功能的医疗系统,能提供多种刺激,包含电、光、磁刺激,更能适用于身体各部位,进行多项疾病的治疗。同时,上述调控器具有物联网的功能,能实时的通过控制终端装置(例如智能型手机、个人数字助理或计算机)的用户接口(APP),提供医疗人员使用,调整刺激的振幅强度、频率高低与时间长度。且上述控制终端装置或运算装置更利用人工智能、学习算法,能依据刺激处理的反馈结果进行疾病的辨识与分析,同时给予相对应的刺激治疗,并回馈刺激效果,以达成刺激治疗的优化。
附图说明
图1为本发明的具有人工智能与物联网功能的医疗系统的系统架构示意图。
图2为本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统的各系统构件的基本架构图。
图3为本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统中的调控器执行刺激算法的处理步骤流程图。
图4为本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统中的控制终端装置执行疾病分析处理的处理步骤流程图。
图5为本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统中的刺激单元可提供的不同刺激波形。
图6为调控器的调控端无线传输单元的基本架构系统方块图。
图7为本发明的具有人工智能与物联网功能的医疗系统的另一实施例系统架构示意图。
图8为图7所示检测单元的组成构件系统方块图。
图9为图7所示电源管理单元的组成构件系统方块图。
图10为图9所示整流单元的组成构件系统方块图。
图11为图9所示稳压单元的组成构件系统方块图。
图12为图9所示升压单元的组成构件系统方块图。
元件标号说明
1 调控器
10 储存单元
11 开回路单元
12 闭回路单元
13 调控端无线传输单元
130 无线射频传送模块
131 预加重讯号产生器
132 电流再利用自混频压控振荡器
133 电流再利用多倍转导增益功率放大器
134a 第一天线
134b 第二天线
135 无线射频接收模块
136 单转双自偏压增益带宽提升封包检测器
137 可变频高通滤波器
138 电流再利用迭接组态双级放大器
139 比较器
14 刺激单元
15 检测单元
150 模拟前端讯号处理模块
1500 前级放大器
1501 模拟滤波器
1502 后级放大器
151 三角积分调变模拟数字转换模块
16 电源管理单元
160 整流单元
1600~160n 功率组件
1604 电流调节器
1605 动态基板选择电路
1606 反向漏电流抑制电路
1607 电压调节器
1608 自适应电压控制电路
1609 稳压电容
162 升压单元
1620 N级升压级
1621 导通组件
1622 电容
1623 电荷转移辅助晶体管
1624 动态控制辅助晶体管
1626 交错耦合输出级
164 稳压单元
1640 温度曲率补偿参考电压电路
1641 (N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压电路
1642 (N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压电路
1643 相加器
1644 高稳定度线性稳压电路
1645 误差放大器
1646 稳定度提升器
1647 导通组件
1648 高阻抗回授网络
2 控制终端装置
20 近端传输单元
21 远程传输单元
22 智能处理模块
220 疾病分析模块
221 多种疾病辨识算法
3 运算装置
30 服务器模块
31 云端数据库
具体实施方式
以下内容将搭配图式,藉由特定的具体实施例说明本发明的技术内容,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用,在不背离本发明的精神下,进行各种修饰与变更。尤其是,于图式中各个组件的比例关系及相对位置仅具示范性用途,并非代表本发明实施的实际状况。
请参照图1,为本发明的具有人工智能与物联网功能的医疗系统的系统架构示意图。如图所示,所述人工智能与物联网功能的医疗系统9包括:至少一调控器1、至少一控制终端装置2以及至少一运算装置3。上述调控器1例如体内或体外式刺激器,用以进行心律、脑波、肌电讯号或神经讯号等生理讯号的检测及刺激处理,被检测人员例如病患,其可依需求以植入式(即上述的体内刺激器)或配戴式(即上述的体外刺激器)来设置所述调控器1。上述控制终端装置2例如智能型手机、数字助理装置或计算机等电子装置,医护人员或被检测人员可通过所述控制终端装置2对所述调控器1进行刺激参数的设定,或由所述控制终端装置2接收且处理或显示自所述调控器1检测并刺激所述被检测人员的生理组织的刺激反馈结果。所述运算装置3例如云端设备,用以储存复数生理组织在以复数刺激参数值进行刺激的各反应数值,且可收集各所述控制终端装置2传来自所述调控器1检测并刺激所述被检测人员的刺激反馈结果及刺激参数,藉由收集所述生理组织的刺激参数及刺激反馈结果进行大数据分析,使所述运算装置3执行人工智能演算,并进行疾病的辨识与分析,而修正生理组织的刺激参数,再通过上述控制终端装置2将所述修正的刺激参数传送至所述调控器1,以由所述调控器1给予被检测人员相对应的刺激治疗,并回馈刺激效用,以达成刺激治疗的优化。
在此特别提出说明的是,上述运算装置3所执行的人工智能演算(如下述图4所示)以进行疾病的辨识与分析,而修正生理组织的刺激参数,所述人工智能演算也可以在上述控制终端装置2上执行,以辅助医护人员而能快速做出疾病的分析以及判断。
请参阅图2,其为本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统的各系统构件的基本架构图,为简化说明,本实施例仅针对本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统的各系统构件主要特征有关的功能组件及其作用,其它功能组件,例如输入组件、微处理器、电源供应器等功能组件及其作用将省略说明。本实施例中的调控器1包括:储存单元10、开回路单元11、闭回路单元12、调控端无线传输单元13、刺激单元14及检测单元15。所述刺激单元14用以对一欲刺激生理组织进行刺激处理。所述检测单元15用以对一欲检测生理组织检测其生理讯号。在此须提出说明的是,上述欲刺激生理组织和上述欲检测生理组织可为相同组织体位置或不同组织体位置,端视所欲刺激治疗的生理组织需求而定,以下实施例则以不同主体位置为例说明。所述储存单元10用以储存用以调控至少一生理组织的调控参数数据,所述参数数据报括:一第一刺激参数值、一第二刺激参数值及一可预期反应信号。所述开回路单元11依据所述储存单元10所储存的所述第一刺激参数值使所述刺激单元14对所述欲刺激生理组织进行刺激。所述闭回路单元12判断出所述检测单元15所检测到的所述欲检测生理组织在所述刺激单元以所述第一刺激参数值进行刺激而能反馈出所述可预期反应信号,则以所述第一刺激参数值进行刺激参数的设定且使所述刺激单元14以所述第一刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激;反之,所述闭回路单元12判断出所述检测单元所检测到的所述欲检测生理组织在所述刺激单元以所述第一刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激而未反馈出所述可预期反应信号,则使所述刺激单元14改以所述第二刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激,并判断所述欲检测生理组织在所述刺激单元以所述第二刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激时是否能反馈出所述可预期反应信号;其中,可将判断出的反馈结果储存于所述储存单元10。所述调控端无线传输单元13将储存于所述储存单元10的反馈结果进行传输,或接收欲写入所述储存单元10的调控参数数据,所述调控端无线传输单元13可由一无线射频电路实现(请容于下述图6说明)。
本实施例中的控制终端装置2包括:一近端传输单元20、一远程传输单元21以及一智能处理模块22。在此须提出说明的是,为简化图式及说明,图2所示的控制终端装置2仅显示与本发明有关的构件,其它无关的构件,例如控制键等输入单元或微处理器等,并未显示于本发明的图式中。所述近端传输单元20用以与所述调控器1的调控端无线传输单元13进行数据传输处理,以对所述储存单元10进行调控参数的存取或更新等处理。而所述近端传输单元20以及所述调控端无线传输单元13间是采用物联网无线网络进行数据传输处理。所述远程传输单元21用以与所述演算装置3进行数据传输。所述智能处理模块22用以处理所述近端传输单元20以及远程传输单元21所接收到的数据,并控制所述近端传输单元20以及远程传输单元21进行数据的传输,所述智能处理模块22例如一应用软件(APP),提供数字讯号处理功能,以有效处理所述调控器1所传来的生理讯号,且可提供一终端用户接口,以由所述终端用户接口显示所述近端传输单元20所接收到的所述欲检测生理组织在所述欲刺激生理组织受刺激的反馈结果,或供一近端用户(例如受生理讯号检测的病患、其家人或医护人员等人员)由所述终端用户接口设定用以调控所述调控器1执行刺激处理的一刺激参数更新值,其中,所述刺激参数更新值通过所述近端传输单元20及调控端无线传输单元13传至所述储存单元10储存。
如图2所示的虚框处,所述虚框处所包围的储存单元10、开回路单元11以及闭回路单元12的单元构件,可整合各所述单元的功能而由一数字控制器100来实现上述刺激处理以及反馈结果的判断,且其能对所收集的生理讯号,进行放大、滤波的处理,并通过加密编码演算电路,将所述检测单元15所检测到的生理讯号编码之后,通过所述调控端无线传输单元13传送至控制终端装置2;此外,所述储存单元10、开回路单元11以及闭回路单元12具可程序化的设计,能通过所述调控端无线传输单元13接收自所述控制终端装置2所传来的用户指令(例如通过上述终端用户接口所设定的刺激参数),并进行相对应的操作,亦可通过内建的刺激算法(如图3所示),进行回授控制的神经调控。再者,所述开回路单元11以及闭回路单元12提供一种人工智能预处理(AI pre-processing)的刺激算法,能初步将所述检测单元15所检测到的生理讯号进行特征撷取、特征分类,以加速AI疾病辨识算法(如图4所示)。
而上述刺激算法如图3所示,由所述储存单元10、开回路单元11以及闭回路单元12组成的一数字控制器首先执行步骤S10,所述储存单元10已依据所欲检测及刺激的位置储存相应的刺激参数,即不同的生理组织会有不同的刺激参数,在此则以第一刺激参数值令所述刺激单元14对一生理组织进行刺激。
接着进行步骤S11,所述检测单元15检测所述生理组织所回馈的生理讯号。在此补充说明的是,所述刺激单元14进行刺激处理的欲刺激生理组织和所述检测单元15进行检测的欲检测处理的欲检测生理组织可为相同组织体位置或不同组织体位置,端视所欲刺激治疗的生理组织需求而定。
接着进行步骤S12,依据所述储存单元所10所储存的可预期反应信号比对所述检测单元15所检测到的所述生理组织反馈的生理讯号是否相符,若相符,则进行步骤S13。反之,若反馈的生理讯号与所述储存单元所10所储存的可预期反应信号不相符,则进行步骤S14。
于所述步骤S13中,令所述刺激单元14持续以第一刺激参数值对生理组织进行刺激,并反馈一正常讯息,接着进行步骤S18。
于所述步骤S14中,即改以第二刺激参数值令所述刺激单元14对所述生理组织进行刺激,接着进行步骤S15。
于所述步骤S15中,依据所述储存单元10所储存的可预期反应信号比对所述检测单元15所检测到的所述生理组织反馈的生理讯号是否相符,若相符,则进行步骤S16。反之,若反馈的生理讯号与所述储存单元所10所储存的可预期反应信号不相符,则进行步骤S17
于所述步骤S16中,令所述刺激单元14持续以第二刺激参数值对生理组织进行刺激,并反馈一正常讯息,接着进行步骤S18。
于所述步骤S17,反馈一异常讯息,接着进行步骤S18。
于步骤S18中,将所述检测单元15所检测到的生理讯号以及反馈结果储存于所述储存单元10中,并通过所述调控端无线传输单元13将所述反馈结果传送至所述控制终端装置2分析或做进一步的处理。
所述控制终端装置2的近端传输单元20接收到上述步骤S18所传来的反馈结果,由所述智能处理模块22进行的处理可包括:储存所述反馈结果、以简讯或通讯软件等通讯方式通知远程用户(例如受生理讯号检测的病患家人或医护人员)、或由所述控制终端装置2本端的扬声器或显示器等输出装置来通知近端用户(例如受生理讯号检测的病患、其家人或医护人员),且医护人员更可以藉由所述智能处理模块22所提供的终端用户接口进行刺激参数值调整并通过所述近端传输单元20传送至所述调控器1,以达到调整刺激参数的目的。
所述智能处理模块22除了提供前述终端用户接口以及处理所述调控器1所传来的生理讯号的数字讯号处理功能外,其还具备有疾病分析模块220,其利用人工智能技术实时分析疾病,如图4所示,所述疾病分析模块220提供有多种疾病辨识算法221,用以对所述调控器1所传来的生理讯号进行分析,以实时确认出所述调控器1所反馈的生理讯号是否为异常讯号且更能进一步辨识出所述异常讯号为何种疾病,藉由实时人工智能疾病分析得以提供医师辅助诊断。
请再返回图2,所述运算装置3包括:一云端数据库31以及一服务器模块30。所述云端数据库31用以储存复数生理组织在以复数刺激参数值进行刺激的各反应数值,以及还可储存多种疾病辨识算法及所述多种疾病进行刺激治疗的刺激参数值。所述服务器模块30用以存取所述云端数据库31,所述服务器模块30与所述控制终端装置2的远程传输单元21进行数据传输,并将所述控制终端装置2的远程传输单元21所传来的数据储存于所述云端数据库31。所述控制终端装置2可通过所述运算装置3来更新或新增所述控制终端装置2本端疾病辨识算法以及多种疾病进行刺激治疗的刺激参数值,相对的,各处的所述控制终端装置2也可将其所接收到的生理讯号及分析出的异常讯号与疾病辨识结果上传至所述运算装置3中,使所述运算装置3可据此执行大数据分析,而能找出更为精确的疾病刺激治疗方式,同时也可以藉此满足远程医疗的需求。
再者,所述服务器模块30复提供一云端用户接口,以由所述云端用户接口输入欲设定或储存所述至少一生理组织的至少一刺激参数更新值,或更新所述至少一生理组织的可预期反应信号,或由所述云端用户接口显示欲查询的所述至少一生理组织的反馈结果及所述反馈结果所使用的刺激参数值。
前述运算装置3还具有学习模块(在此未予以图示),在医护人员藉由所述控制终端装置2的智能处理模块22所提供的终端用户接口进行刺激参数值调整并通过所述近端传输单元20传送至所述调控器1后,闭回路单元12以所述调整后的刺激参数值(即上述刺激参数更新值)对所述欲刺激生理组织进行刺激,并重复前述如图3所示的刺激算法,判断所述欲检测生理组织的反馈结果且找出可对所述欲刺激生理组织进行刺激并所述欲检测生理组织能反馈出所述可预期的刺激反馈信号为止的一刺激参数目标值,最后,所述演算装置3的学习模块将所述刺激参数目标值储存于所述云端数据库31中,以供其他医护人员后续存取之用。
本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统9中的调控器1因为具备「能依照个人刺激反馈,自动调整符合个人的刺激参数」的刺激算法,其利用「开、闭回路系统以依照个人刺激反馈,自动调整符合个人的刺激参数」,又上述数字控制器100已预存各种生理组织的刺激参数值,且可整合多种不同的刺激方式(包含电刺激、磁刺激、光刺激等刺激方式)的刺激单元14,而能针对不同刺激位置,提供对应的刺激方式(含平衡双向刺激、平衡延迟双向刺激、不平衡双向刺激、单向刺激、平衡双向刺激等刺激波形,上述刺激波形如图5所示)、振幅大小、频率高低、时间长度,故所述调控器1可成为一种广泛应用型的刺激器。
上述本发明的具有人工智能与物联网功能的医疗系统9中,为了使所述调控器1能随时将被检测到的生理讯号传送给控制终端装置2,所述调控器1的调控端无线传输单元13的功率消耗是需要被重视的,在此请参阅图6,其为调控器1的调控端无线传输单元13的基本架构系统方块图。由于,所述调控器1为了能应用于物联网,利用了谐波检测的技术,藉此简化系统电路设计,以达到降低功率消耗与面积以及便于整合等目的。调控端无线传输单元13包括:无线射频传送模块130以及无线射频接收模块135。
无线射频传送模块130包括预加重讯号产生器131、电流再利用自混频压控振荡器132及电流再利用多倍转导增益功率放大器133。简言之,所述预加重讯号产生器131用于将来自物联网的数字讯号执行讯号波形的整形,将所述数字讯号调变为已调变输出讯号,所述电流再利用自混频压控振荡器132通过自混频方式,提升所述已调变输出讯号的电压/电流振幅以及降低相位噪声,所述电流再利用多倍转导增益功率放大器133通过电流再利用方式,放大所述已调变输出讯号的电压/电流振幅,俾将放大后的所述已调变输出讯号通过第一天线134a发送至无线通道。
具体来说,无线射频传送模块130具有低功率消耗、低面积、低成本、高整合度、容易实现等特点,适合应用在物联网的系统中,此无线射频传送模块130可将任何输入讯号,例如数字讯号或模拟讯号,将其进行调变,包括进行升频调变或是降频调变均可。如图所示,来自物联网的数字讯号进入无线射频传送模块130时,会先通过预加重讯号产生器131以进行讯号波形的整形,以成为已调变输出讯号。有关讯号波形的整形,可通过不同形式的波形整形来弥补各种调变方式的可能缺点,例如OOK调变、ASK调变、FSK调变、PSK调变、QPSK调变、QAM调变、MSK调变等,在此情况下,可同时解决OOK讯号与ASK讯号振幅变化速度缓慢的问题,也可加速FSK讯号调频稳定的速度,以及解决PSK讯号与QPSK讯号不连续的高频干扰问题。
数字讯号通过预加重讯号产生器131后,已调变输出讯号会传递至电流再利用自混频压控振荡器132,此时电流再利用自混频压控振荡器132通过自混频技术,使得电流再利用自混频压控振荡器132可在更低功率消耗、更低组件面积以及更低成本下,可输出电压/电流振幅更高的已调变输出讯号,并且具有更低相位噪声(phase-noise)以及较低的噪声裙带,如此可减低无线射频传送模块130对于其他频带的干扰。
接着,通过电流再利用自混频压控振荡器132的已调变输出讯号会传递至电流再利用多倍转导增益功率放大器133,电流再利用多倍转导增益功率放大器133通过电流再利用技术、放大器迭接架构以及直流阻隔单元等,形成一个可产生任意倍数转导增益的功率放大器,因此,能在更低功率消耗下,输出更高的输出功率(Output Power)至第一天线134a,如此电流再利用多倍转导增益功率放大器133的使用可达到更高能量转换效益。另外,放大器迭接架构可在只使用单条偏压电流下达成差动架构才具有的偶次谐波消除功能以及共模噪声消除功能,此让已调变输出讯号的线性度更好、降低对邻近通道的干扰、提升无线射频接收模块135的讯号噪声比(SNR)以及降低无线射频接收模块135的位错误率(bit-error rate)。
无线射频接收模块135包括:单转双自偏压增益带宽提升封包检测器136及电流再利用迭接组态双级放大器138。简言之,所述单转双自偏压增益带宽提升封包检测器136用于检测来自第二天线134b所接收的弦波输入讯号以得到基频讯号,且将所述基频讯号解调变为差动讯号,所述电流再利用迭接组态双级放大器138用于在将开回路状态下执行数次放大,以放大所述差动讯号的电压/电流振幅而产生输出讯号,俾将所述输出讯号传送至后端的数字控制器100。
较佳者,无线射频接收模块135还包括可变频高通滤波器137,可设置于单转双自偏压增益带宽提升封包检测器136及电流再利用迭接组态双级放大器138之间,可变频高通滤波器137可用于滤除所述差动讯号中低频噪声。
较佳者,无线射频接收模块135还包括比较器139,可设置于电流再利用迭接组态双级放大器138之后,比较器139可用于检测所述电流再利用迭接组态双级放大器138放大后的所述输出讯号,以将所述输出讯号转换成数字数据,俾令所述数字数据传送至所述数字控制器100以执行生理组织的刺激并执行如上述图3所述的刺激算法。
具体来说,无线射频接收模块135同样具有低功率消耗、低面积、低成本、高整合度、容易实现等特点,亦可应用于物联网的系统中。由于无线射频接收模块135使用了谐波检测的技术,因而传输部分可去除锁相回路(PLL)的使用,故可大幅减低的无线射频传送模块130的功率消耗、面积、成本,也增加了调控端无线传输单元13的整合度。无线射频接收模块135可将任何振幅调变的讯号进行解调变,例如ASK讯号、OOK讯号、PSK讯号或QPSK讯号,如图6所示,第二天线134b将弦波输入讯号接收进来并传送至单转双自偏压增益带宽提升封包检测器136,单转双自偏压增益带宽提升封包检测器136可将讯号中基频封包的部分检测出来,并且转成差动讯号输出,由于解调变后的讯号直接落于基频会受到低频的闪烁噪声干扰,因此,解调变后而得到的差动讯号会传送至可变频高通滤波器137,为了要抵抗制程偏移,可将可变频高通滤波器137的频带设计为可调的。
之后,差动讯号被传送至电流再利用迭接组态双级放大器138来执行数次放大,其原因在于解调变后的讯号振幅不大,故需要一个放大器,电流再利用迭接组态双级放大器138在开回路情况下,迭接组态的放大器具有功率消耗较低和带宽较佳的优点,而双向放大器具有增益较高和输出摆幅较大的优点,最后,放大后的差动讯号传送至比较器139,若差动讯号为数字讯号,则将差动讯号转换成数字数据,数字数据可输出后至所述数字控制器100。
上述无线射频传送模块130使用直接升频(direct up-conversion)方式来调变基频讯号,因而具备系统复杂度低、功率消耗较低等特点,输出讯号的调变方式可为OOK(on-off-keying)调变或FSK(frequency-shift-keying)调变,若是OOK调变方式,则无线射频传送模块130可具有低功率消耗、低面积、低成本、低复杂度、高整合度等特点,若是FSK调变方式,则无线射频传送模块130可具有高比特率(high data rate)、低位错误率(low biterror rate)的特点。
上述无线射频传送模块130中使用了谐波检测,故可抵抗载波频率的偏移,如此无线射频传送模块130中则无需使用锁相回路,一般而言,在无线射频系统中,无线射频传送模块130的功率消耗都会高于无线射频接收模块135,因此,在没有锁相回路的使用下,可使无线射频传送模块130的功率消耗与面积大幅减低。
现有无线射频系统使用直接升频处理传输时,在振幅位移调变(ASK)过程需要控制压控振荡器的偏压电压/电流,藉此控制压控振荡器输出大、小振幅,以产生振幅调变的讯号,然而压控振荡器输出讯号振幅的上升与下降时间会限制传输时的讯号比特率,若压控振荡器受到电压/电流控制后振幅上升和下降的时间慢,则系统的比特率低,若压控振荡器受到电压/电流控制后振幅上升与下降的时间快,则系统的比特率就提升。为了克服上述问题,上述无线射频传送模块130在电流再利用自混频压控振荡器132的前端加入预加重讯号产生器131(Pre-Emphasis Signal Generator),如此可将原先要输入给电流再利用自混频压控振荡器132的电压/电流控制讯号做讯号振幅上的加权,通过总加权就可产出任意波形的刺激讯号,此刺激讯号输入至电流再利用自混频压控振荡器132,就能让电流再利用自混频压控振荡器132振幅上升与下降受到更强烈的讯号控制,提高上升与下降的速率,因而整个无线射频传送模块130的讯号比特率就能够大幅提升。于另一实施例中,若预加重讯号产生器131以数字电路形式实现的话,则预加重讯号产生器131只会消耗极低的功率,因而无线射频传送模块130整体讯号比特率能提升,且功率消耗几乎不会增加。
如前所述,预加重讯号产生器131可让整个无线射频传送模块130的讯号比特率提升,举例来说,当调变方式为OOK调变时,无线射频传送模块130的比特率会比使用ASK调变低,其原因在于当传送OOK讯号0的时候(OOK调变的调变因子(modulation index)为100%),此时电流再利用自混频压控振荡器132会处于完全关闭的状态,而在ASK调变下,电流再利用自混频压控振荡器133却没有完全关闭,所以传送OOK调变讯号时,每当传送讯号″1″,就要等待电流再利用自混频压控振荡器132从完全关闭的状态重新开始振荡,才能传送出讯号1,因此,每次都要等电流再利用自混频压控振荡器132从完全关闭状态下开始振荡,才能完整的传送讯号″0″和讯号″1″,这个等待电流再利用自混频压控振荡器132重新振荡的时间,使得OOK调变的讯号比特率无法提高,因此,预加重讯号产生器131,就能让电流再利用自混频压控振荡器132重新振荡的时间缩短,藉此改善OOK调变的讯号比特率较低的问题,也使得OOK调变在维持原本低功率消耗的优点下,仍可有效改善低比特率的缺点。
上述无线射频传送模块130使用FSK(frequency-shift-keying)调变方式,则预加重讯号产生器131可将输入的讯号改变,输出可调控电流再利用自混频压控振荡器132的偏压电压/电流,通过不同加权比例过后的控制波形,使得电流再利用自混频压控振荡器132在调频过程中稳定且快速,藉以提升传送FSK调变讯号时的讯号比特率。
上述电流再利用自混频压控振荡器132使用了电流再利用自混频的技术,以将射频频率的振荡器讯号传送至倍频器(frequency-doubler),藉此产生两倍频的射频讯号,接着,将此两倍频的讯号通过电流再利用自混频压控振荡器132本身的交错互补式混频器(cross-coupling-mixer),将两倍频的射频讯号做频率转移,转移至原本一倍的射频讯号并送至电流再利用自混频压控振荡器132的谐振腔,形成了一个正回授的循环。此正回授的循环会加强电流再利用自混频压控振荡器132的谐振腔输出讯号的振幅,等效降低了输出讯号的相位噪声(phase-noise),且前述运作中,电感电容谐振腔(LC-tank)、交错互补式混频器(cross-coupling-mixer)、倍频器(frequency-doubler)皆使用了电流再利用的技术,降低所需电流消耗,因而通过自混频来降低输出讯号相位噪声的技术,即可在不增加偏压电流路径的情况下输出较大的振荡讯号。
上述电流再利用多倍转导增益功率放大器(Current-Reused Multiple-transconductance Power Amplifier)133通过直流阻隔单元(DC-Block)与转导放大器(transconductor)的结合,创造出了一个多倍数转导增益的放大器。由于功率放大器在传输时所耗功率也是相当可观的,因而藉由电流再利用多倍转导增益功率放大器133,通过直流阻隔单元提供做为交流讯号的地端,让转导放大器可以迭接方式共享同一条直流路径做偏压,再通过直流阻隔单元做交流耦合,而使输出的交流讯号做迭加,藉此达成多倍转导增益效果,故整体的转导增益可以为任意倍数,此明显优于现有电流再利用的做法(功率放大器的等效输出转导增益(Gm)为两倍晶体管的转导增益值(2倍的gm值))。
在使用电流再利用的过程中,如果输出讯号的电压摆幅(voltage swing)不高,则无需担心晶体管摆幅的问题,因而可通过任意晶体管的迭接以达到任意倍数的转导增益。上述电流再利用多倍转导增益功率放大器133,基于输入的是差动讯号,而通常双端输出的架构中,偶次谐波的成份都是同向的,因而反向的差动讯号可在输出端形成同向迭加,而讯号中的同向偶次谐波就会形成反向相消,因此,即可在只使用一条偏压电流的架构中,达成传统差动功率放大器才会拥有的偶次谐波消除功能。
由于集成电路设计的演进不但讲求高效率,更要求低成本、低功耗,因此本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统的调控器在检测生理讯号的检测单元15包括:模拟前端讯号处理模块150以及三角积分调变模拟数字转换模块151,如图7所示。所述模拟前端讯号处理模块150包括:前级放大器1500、模拟滤波器1501以及后级放大器1502,如图8所示,所述模拟前端讯号处理模块150得到来自电源管理单元16的直流稳定电压后即开始运作,由于来自所述检测单元15的感测组件所感测到的生理讯号可为微弱的讯号,所述生理讯号经由前级放大器1500进行第一次讯号放大后,以产生放大所述感测到的生理讯号供后续电路进行生理讯号的分析处理。不同的生理组织的生理讯号在频谱上所占的讯号频带各有不同,因此,藉由模拟滤波器1501对放大所述感测到的生理讯号进行滤波处理以滤除不需要的噪声并撷取生理讯号所占频带的滤波讯号。滤波讯号再经由后级放大器1502进行第二次讯号放大以产生符合后续三角积分调变模拟数字转换模块151所需的动态范围,并由三角积分调变模拟数字转换模块151转换成数字生理讯号以供数字控制器100进行数字化处理。
模拟滤波器1501的设计可包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带拒滤波器或上述滤波器的组合,例如串接组合,但不局限于此。前级放大器1502或后级放大器1502的设计可包括开回路放大器或闭回路放大器,但不局限于此。模拟滤波器1501的设计可为连续时间式处理电路或离散时间式处理电路,但不局限于此。
接着,请返回图7,所述调控器1’中的三角积分调变(Sigma-Delta modulation)模拟数字转换模块151具有自动更正动态范围及低功耗的特性,动态监测所述模拟前端讯号处理模块150所传来的生理讯号强度,所述生理讯号强度改变,可降低或提升系统阶数,或改变前馈系数,以节省系统功耗。所述三角积分调变模拟数字转换模块151藉由动态延伸算法将欲输出至所述数字控制器100所处理的生理讯号与所述模拟前端讯号处理模块150所传来的生理讯号进行比较以及算出多组动态范围曲线,并由所述数字控制器100依此撷取出适合的系统阶数与前馈系数的组合进行储存;所述数字控制器100输入一默认讯号并给予一组系统阶数与前馈系数进行系统电路调整与初始化;动态监测三角积分调变模拟数字转换模块151输出讯号强度,当所述数字控制器100监测到所述输出的生理讯号强度变化不超过一默认值时,则保持初始前馈系数与系统阶数,否则进行前馈系数、系统阶数切换,直至系统稳定并达到功耗/效能平衡。在宽动态延伸算法中,通过调整架构与前馈系数来达成输出高分辨率的要求,而引入可调式的系统架构的应用情境为:当系统输出讯号强度够大时则没有使用高阶三角积分调变技术进行模拟数字转换的必要性,亦即使用低阶架构可以有效减少系统的功率消耗;反之,当输出讯号强度较弱时则进行阶数提升以提升系统表现。因此,所述三角积分调变模拟数字转换模块151注重于整体效能的表现,特别是着重于拥有良好的讯号分辨率与低功耗设计技术。
除了通过上述检测单元15降低生理讯号检测处理上的功率消耗以及上述调控端无线传输单元13利用了谐波检测的技术来达成解调变,因此可以大幅简化无线射频接收模块的复杂度,降低系统功率消耗外,低功率的电源供应,减少组件上的能量损耗是必要的,如图9所示,为上述图7电源管理单元16的系统架构图。所述电源管理单元16用以将接收到的电源输入来提供给后端电路(包括如图7所示的数字控制器100、调控端无线传输单元13、刺激单元14、检测单元15)使用,所述电源管理系统16包括:整流单元160、稳压单元164及升压单元162,所述电源输入可为太阳能、热能、声波能、射频能、交流电能或压电振能等的输入。在此须特别说明的是,图9所示的电源管理单元16所示的系统架构并不限于此实施例,换句话说,所述电源管理单元16的另一实施例中,所述电源管理单元16应用于将输入能量整流成比输入低的直流电压以对上述后端电路进行供电处理时,则只需具备所述整流单元160及稳压单元164,举例而言,可利用手机通过耳机孔声道产生能量,经由所述整流单元160将音频交流讯号转成直流电压;所述电源管理单元16的再一实施例中,若所述电源管理单元16应用于将输入能量整流成比输入高的直流电压以对上述后端电路进行供电处理时,则只需具备所述升压单元162及稳压单元164,端视所需的实施形态而有不同的变化例。
请一并参考图10,其为图9所示的整流单元160的基本架构,本实施例的整流单元160例如是全波桥式整流器,所述整流单元160包括:若干功率组件(1600~160n)以及用以减少输出电压涟波的稳压电容1609。所述整流单元160的各功率组件(1600~160n)包括:一具导通路径切换功能的晶体管、电流调节器1604以及电压调节器1607,通过所述电流调节器1604以及电压调节器1607以解决习知全波桥式整流器的MOS晶体管基板的漏电流和闩锁效应(latch up),如图所示,电流调节器1604包括:动态基板选择电路1605及反向漏电流抑制电路1606,所述电压调节器1607具有自适应电压控制电路1608,其中输入能量由输入电压以及输入电流相乘组成,而输出能量由输出电压以及输出电流相乘组成。所述功率组件(1600~160n)用以将输入的能量利用导通路径的切换,并经由所述稳压电容1609将欲输出的直流电压整流成具低涟波的直流电压,所述电流调节器1604通过动态基板选择电路(Dynamic Bulk Switching Circuit)以动态选择基板电位,减少基板因寄生晶体管产生的漏电流,并利用反向漏电流抑制电路1606快速开关本端的功率组件1603,减少本端功率组件在输入波形瞬时的反向漏电流以及电流消耗等,因此使输出电流达到最大化。所述电压调节器1607通过自适应电压控制电路(Adaptive Voltage Controller;AVC)1608利用晶体管将辅助电容放电,将本端功率组件1603的导通电阻降低,达到降低输入电压与输出电压的电压差,减少本端功率组件1603上的损耗,使输出电压最大化,因此便能达成高能量转换效率整流器。
接着,请参阅图11,其为图9所示的稳压单元164的系统方块图,本实施例的稳压单元164为低压降线性稳压器(Low dropout regulator;LDO)。所述稳压单元164包括:温度曲率补偿参考电压电路1640及高稳定度线性稳压电路1644。所述温度曲率补偿参考电压电路1640具有低电压、高电源电压抑制比、低功率消耗、低温度系数的特性,适合应用大温度范围变动的环境中,所述温度曲率补偿参考电压电路1640包括:(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压电路1641、(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压电路1642及相加器1643。所述温度曲率补偿参考电路1640由输入电压Vi触发使其开始工作,所述(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压电路1641用以产生与温度成正相关的(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压,而所述(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压电路1642用以产生与温度成负相关的(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压,而所述相加器1643用以将所述(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压与所述(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压进行电流相加的补偿机制,来达到适用于大温度范围的N阶温度曲率补偿参考电压Vref。
图11所示的高稳定度线性稳压电路1644,具有低电压、高电源电压抑制比、低静态电流、高稳定度、低面积、低成本的特性,适合应用于整合型芯片,其包括:误差放大器1645、稳定度提升器1646、导通组件1647以及高阻抗回授网络1648。所述整流单元160的稳压电容1609输出的直流电压将做为温度曲率补偿参考电压电路1640与高稳度线性稳压电路1644的电源,上述所述温度曲率补偿参考电路1640处理的N阶温度曲率补偿参考电压Vref以及所述高阻抗回授网络1648输出的回授电压传入所述误差放大器1645,且由所述误差放大器1645调整输出一供所述导通组件1647导通的导通电压,所述误差放大器1645与所述导通组件1647间插入稳定度提升器1646提升整体电路的稳定度,由所述导通组件1647将具涟波的输入电压转换成平稳的直流电压给后端电路,当输出电压随所述后端电路抽载变动时,输出电压通过所述高阻抗回授网络1648反馈至所述误差放大器1645以及所述稳定度提升器1646来调整输出电压,并经由所述导通组件1647传送至所述后端电路。其中将所述误差放大器1645操作在低偏压电流模式及将所述高阻抗回授网络1648以晶体管截止区的大阻抗方式实现,来达到低静态电流的目的。
接着,请再返回上述图9,以上述整流单元160以及稳压单元164可以使所述电源管理单元16应用于低直流电压的调控器1'的供电处理,若将所述电源管理单元16应用于将输入能量整流成比输入高的直流电压以对上述后端电路进行供电处理时,如生医系统的高压刺激器,则可通过所述电源管理单元16的升压单元162以及稳压单元164进行电源的处理。在此须提出说明的是,另一实施例中,若上述电源管理单元16应用于将输入能量整流成比输入低的直流电压,在上述后端电路进行供电处理的路径中,整流成比输入低的直流电压及高的直流电压两路径下的稳压单元164的电信号处理架构是一致的,如上述图11所示,为简化说明,在此不予重述所述稳压单元164,以下仅就升压单元162进一步提出说明。如图12所示,所述升压单元162具有高电压转换效率的特点,其包括:N级升压级1620及交错耦合输出级1626,输入的交流能量经过N级升压级1620提高电压,在通过交错耦合输出级1626输出需求的高电压,N级升压级1620内部包括导通组件1621、电容1622、电荷转移辅助晶体管1623以及动态控制辅助晶体管1624,输入能量经由导通组件1621储存于电容1622,经由电容1622另一端的电压改变来提升输出电压,利用电荷转移辅助晶体管1623并联导通组件1621,由后级的高电压降低导通组件1621的跨压。由于所述电荷转移辅助晶体管1623在瞬时下会产生逆向漏电流路径,因此利用动态控制辅助晶体管1624快速切换频率,减少电荷转移辅助晶体管1623的逆向漏电流,以提高能量转换效率,而交错耦合输出级1626则是为了稳定输出减少涟波。最后,再把转换并除去涟波的电源信号传送至后端的稳压单元164,以进行如上述温度补偿以及转换平稳直流电压并传给后端电路。
综上所述,本发明具有人工智能与物联网功能的医疗系统中的调控器在低功耗运作下,提供一般民众做为居家医材使用,且因具有物联网功能可满足远程医疗的需求,且所述医疗系统中的控制终端装置的疾病分析模块提供有多种疾病辨识算法,可提供医师辅助诊断,加上所述调控器中的数字控制器的开回路单元以及闭回路单元提供一种人工智能预处理(AI pre-processing),能使个人刺激效果达成优化。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及功效,而非用于限制本发明。任何熟习此项技术的人士均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与改变。因此,本发明的权利保护范围,应如本发明的申请专利范围所列。

Claims (16)

1.一种具有人工智能与物联网功能的医疗系统,其特征在于,包括:
一调控器,包括:
一刺激单元,用以对一欲刺激生理组织进行刺激处理;
一检测单元,用以对一欲检测生理组织检测其生理讯号;
一数字控制器,用以对所述检测单元所检测到的生理讯号进行数字讯号处理以及分析所述欲刺激生理组织进行刺激处理的状态以取得经所述刺激处理后的反馈结果,所述数字控制器包括:
一储存单元,储存用以调控至少一生理组织的调控参数数据,所述调控参数数据报括:
一第一刺激参数值、一第二刺激参数值及一可预期反应信号;
一开回路单元,依据所述储存单元所储存的所述第一刺激参数值使所述刺激单元对所述欲刺激生理组织进行刺激;
一闭回路单元,判断出到所述检测单元所检测到的所述欲检测生理组织在所述刺激单元以所述第一刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激而能反馈出所述可预期反应信号,则以所述第一刺激参数值进行刺激参数的设定且使所述刺激单元以所述第一刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激;反之,所述闭回路单元判断出在所述刺激单元以所述第一刺激参数值进行刺激而所述检测单元所检测到的所述欲检测生理组织未反馈出所述可预期反应信号,则使所述刺激单元改以所述第二刺激参数值对所述欲刺激生理组织进行刺激,并判断所述欲刺激生理组织以所述第二刺激参数值进行刺激时所述检测单元所检测到的所述欲检测生理组织是否能反馈出所述可预期反应信号,若未反馈出所述可预期反应信号时输出一异常讯息的反馈结果;及
一调控端无线传输单元,用以将所述数字控制器所处理的反馈结果进行无线传输,或无线接收欲供所述数字控制器处理的所述调控参数数据;以及
一运算装置,包括:
一云端数据库,用以储存复数生理组织在以复数刺激参数值进行刺激的各反应数值;
一服务器模块,用以存取所述云端数据库,且所述服务器模块复提供一云端用户接口,以由所述云端用户接口输入欲设定或储存所述至少一生理组织的至少一刺激参数更新值,或更新所述至少一生理组织的可预期反应信号,或由所述云端用户接口显示欲查询的所述至少一生理组织的反馈结果及所述反馈结果所使用的刺激参数值;以及
一控制终端装置,包括:
一近端传输单元,用以与所述调控端无线传输单元进行数据传输处理,以对所述储存单元进行存取动作;
一远程传输单元,用以与所述服务器模块进行数据传输;
一智能处理模块,用以处理所述近端传输单元以及远程传输单元所接收到的数据,并控制所述近端传输单元以及远程传输单元进行数据的传输,且提供一终端用户接口,以由所述终端用户接口显示所述近端传输单元所接收到的所述欲检测生理组织在所述欲刺激生理组织受刺激的反馈结果,或由所述终端用户接口设定用以调控所述调控器执行刺激处理的刺激参数更新值,其中,所述刺激参数更新值通过所述近端传输单元及调控端无线传输单元传至所述数字控制器处理,其中输出所述异常讯息的数字控制器以所述接收到的刺激参数更新值使所述刺激单元对欲刺激生理组织进行刺激,且由所述闭回路单元判断所述欲刺激生理组织以所述刺激参数更新值进行刺激时所述欲检测生理组织是否能反馈出所述可预期反应信号,若未反馈出所述可预期反应信号时输出所述异常讯息的反馈结果,以供所述智能处理模块依据所述异常讯息提供后续的调控参数资料的更新处理。
2.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述运算装置复包括:学习模块,于所述服务器模块接收到所述智能处理模块传来以所述调控参数数据对所述欲刺激生理组织进行刺激而所述欲检测生理组织未反馈出所述可预期反应信号,则至所述云端数据库建立刺激参数更新记录,使一医疗人员据此分析并通过所述智能处理模块传送一刺激参数更新值至所述调控器的储存单元储存,由所述闭回路单元使所述刺激单元以所述刺激参数更新值对所述欲刺激生理组织进行刺激,并重复前述侦测所述欲检测生理组织的反馈结果且找出对所述欲刺激生理组织进行刺激并所述欲检测生理组织可反馈出所述可预期的刺激反馈信号为止的一刺激参数目标值,并由所述学习模块将所述刺激参数目标值储存于所述云端数据库中。
3.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述调控器的刺激单元提供数种不同的刺激方式,包括:电刺激、光刺激及磁刺激,且所述刺激方式的刺激波形可为平衡双向刺激波形、平衡延迟双向刺激波形、不平衡双向刺激波形、单向刺激波形或平衡双向刺激波形。
4.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述调控器用以设置于一欲被检测的生物体上,且可设置于所述生物体体内或所述生物体的外在表面上。
5.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述欲检测生理组织为心律检测、脑波检测、肌电讯号检测或神经讯号检测。
6.如权利要求1或5所述的医疗系统,其特征在于,所述欲检测生理组织与所述欲刺激生理组织为相同组织体位置。
7.如权利要求1或5所述的医疗系统,其特征在于,所述欲检测生理组织与所述欲刺激生理组织为不同组织体位置。
8.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述控制终端装置复具有一疾病分析模块,提供有多种疾病辨识算法,用以对所述调控器所传来的生理讯号及反馈结果进行分析,以确认出所述调控器所传来的反馈结果是否为异常讯号且更能进一步辨识出所述异常讯号为何种疾病,得以提供医护人员辅助诊断。
9.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述调控端无线传输单元包括:
一无线射频传送模块,包括:
一预加重讯号产生器,用于将所述数字控制器分析出经所述刺激处理后的反馈结果的数字讯号执行讯号波形的整形,以将所述数字讯号调变为已调变输出讯号;
一电流再利用自混频压控振荡器,通过自混频方式,提升所述已调变输出讯号的电压/电流振幅以及降低相位噪声;及
一电流再利用多倍转导增益功率放大器,通过电流再利用方式,放大所述已调变输出讯号的电压/电流振幅,俾将放大后的所述已调变输出讯号通过一第一天线发送至无线信道;以及
一无线射频接收模块,包括:
一单转双自偏压增益带宽提升封包检测器,用于检测来自一第二天线所接收的弦波输入讯号以得到基频讯号,且将所述基频讯号解调变为差动讯号;及
一电流再利用迭接组态双级放大器,用于在将开回路状态下执行数次放大,以放大所述差动讯号的电压/电流振幅而产生输出讯号,俾将所述输出讯号传送至所述数字控制器。
10.如权利要求9所述的医疗系统,其特征在于,所述无线射频接收模块复包括:可变频高通滤波器,用于滤除所述差动讯号中低频噪声。
11.如权利要求9所述的医疗系统,其特征在于,所述无线射频接收模块复包括:比较器,用于检测所述电流再利用迭接组态双级放大器放大后的所述输出讯号,以将所述输出讯号转换成数字数据,俾令所述数字数据传送至所述数字控制器。
12.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述检测单元包括:模拟前端讯号处理模块以及三角积分调变模拟数字转换模块,其中所述模拟前端检测电路包括:一前级放大器,接收并放大所述感测到的生理讯号而产生放大感测讯号;一模拟滤波器,接收并滤波处理所述放大感测讯号以产生滤波讯号;一后级放大器,接收并放大所述滤波讯号以产生符合后续三角积分调变模拟数字转换模块所需的动态范围,并由所述三角积分调变模拟数字转换模块转换成数字生理讯号以供所述数字控制器进行数字化处理。
13.如权利要求12所述的医疗系统,其特征在于,所述三角积分调变模拟数字转换模块藉由动态延伸算法将欲输出至所述数字控制器所处理的生理讯号与所述模拟前端讯号处理模块所传来的生理讯号进行比较以及算出多组动态范围曲线,并由所述数字控制器依此撷取出适合的系统阶数与前馈系数的组合进行储存;所述数字控制器输入一默认讯号并给予一组系统阶数与前馈系数进行系统电路调整与初始化,以动态监测所述三角积分调变模拟数字转换模块输出讯号强度,当所述数字控制器监测到所述输出的生理讯号强度变化不超过一默认值时,则保持初始前馈系数与系统阶数,否则进行前馈系数、系统阶数切换,直至系统稳定并达到功耗/效能平衡。
14.如权利要求1所述的医疗系统,其特征在于,所述调控器复还包括电源管理单元,包括:
一整流单元,用以将输入能量整流成比输入低的直流电压以对所述刺激单元、检测单元、数字控制器以及调控端无线传输单元进行供电处理,所述整流单元包括:
复数个功率组件,用以将所述输入能量利用导通路径的切换将电压整流成直流电压,各所述功率组件包括:一具导通路径切换功能的晶体管、具有动态基板选择电路及反向漏电流抑制电路的电流调节器以及具有自适应电压控制电路的电压调节器,其中所述动态基板选择电路以动态选择所述具导通路径切换功能的晶体管的基板电位,减少所述具导通路径切换功能的晶体管基板漏电流,并利用所述反向漏电流抑制电路开关本端的功率组件,减少所述本端的功率组件在输入电压瞬时的反向漏电流及电流消耗,使所述本端的功率组件输出电流达到最大化;所述自适应电压控制电路用以在所述本端的功率组件导通时,增加导通电压來降低导通电阻,加快切换速率,以提升转换效能;
一稳压电容,用以将所述功率组件整流成的直流电压输出为具低涟波的直流电压;以及
第一稳压单元,用以稳定所述整流单元所输出的直流电压以传送给所述刺激单元、检测单元、数字控制器以及调控端无线传输单元供电使用。
15.如权利要求14所述的医疗系统,其特征在于,所述第一稳压单元包括:第一温度曲率补偿参考电压电路及第一高稳定度线性稳压电路,所述第一温度曲率补偿参考电压电路包括:第一(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压电路、第一(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压电路及第一相加器,所述第一温度曲率补偿参考电路依据所述整流单元的稳压电容输出的直流电压执行温度补偿工作,其中所述第一(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压电路用以产生与温度成正相关的(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压,而所述第一(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压电路用以产生与温度成负相关的(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压,而所述第一相加器用以将所述第一(N-1)阶温度曲率补偿正向参考电压与所述第一(N-1)阶温度曲率补偿反向参考电压进行相加以输出一第一温度曲率补偿参考电压,来达到适用于大温度范围的N阶温度曲率补偿参考电压。
16.如权利要求14所述的医疗系统,其特征在于,所述第一稳压单元复包括:第一高稳定度线性稳压电路,包括:第一误差放大器、第一稳定度提升器、第一导通组件以及第一高阻抗回授网络,所述第一误差放大器的接收所述整流单元的稳压电容输出的直流电压以及所述第一温度曲率补偿参考电压电路输出的第一温度曲率补偿参考电压和所述第一高阻抗回授网络输出的回授电压并调整输出至供所述第一导通组件导通的导通电压,且所述第一稳定度提升器设置于所述第一误差放大器及第一导通组件间以提升整体电路的稳定度,并由所述第一导通组件将所述接收到的输入电压转换成平稳的直流电压给所述刺激单元、检测单元、数字控制器以及调控端无线传输单元,其中当输出的直流电压随所述刺激单元、检测单元、数字控制器以及调控端无线传输单元变动时,输出的所述直流电压通过所述第一高阻抗回授网络反馈至所述第一误差放大器以及所述第一稳定度提升器来调整所述输出的直流电压,并经由所述第一导通组件传送至所述刺激单元、检测单元、数字控制器以及调控端无线传输单元。
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