TWI452917B - 無線跳點醫療照護系統及其方法 - Google Patents

Description

無線跳點醫療照護系統及其方法

本發明是一種醫療照護系統及其方法，尤其是關於一種具備跳點傳輸能力之醫療照護系統。

由於老年人口比例不斷增加，因此全球健康照護產業近年來已蓬勃發展。近年來，在通訊技術與無線通訊傳輸技術急速發展之帶動下，遠距醫療已經成為重要的研究範疇以及未來的市場重點導向，企業或者學術單位都不斷研究和開發相關的產品。

然而目前所開發的環境大部分以單向無線傳輸為主，具備無線傳輸能力之一無線醫療設備通常屬於被動的單向傳輸產品，其單方面與一無線伺服裝置連接而持續傳送資料至該伺服器。而且，當無線醫療設備需要傳送資料時，通常需要在該無線伺服裝置之無線基地台之位置才能傳送訊號，使用並不便利。

為了解決既有的無線醫療照護設備屬於單向傳送檢測結果，以及必須在非常有限的使用範圍下才可正常傳送訊號之技術問題而導致使用不便利，本發明以跳點網路之方式，讓複數個使用者端可順利的由各跳點傳送或接收生理醫療資訊。

本發明提供一種無線跳點醫療照護系統，其包含：一個以上的跳點，該一個以上的跳點形成一個以上的通道以傳遞該多點跳躍網路之一無線訊號，且該一個以上的跳點遵循一網路拓撲傳遞該無線訊號；一個以上之生理訊號量測器，每一生理訊號量測器量測一使用者之一生理訊號；一伺服器，其透過該一個以上的跳點及該網路拓撲，接收該無線訊號，或將一量測或醫療提示訊號形成該無線訊號經由該多點跳躍網路予以傳送；及一個以上之使用者介面裝置，每一使用者介面裝置由該生理訊號量測器讀取或接收該生理訊號，並將該生理訊號形成該無線訊號以經由該多點跳躍網路傳遞至該伺服器；每個該使用者介面裝置由該多點跳躍網路之其中之一個跳點接收該量測或醫療提示訊號形成該無線訊號，並依據該量測或醫療提示訊號之內容輸出一警示訊號。

其中，每一該使用者介面裝置包含一中央處理單元以及分別與該中央處理單元電性連接之一ANT無線傳輸單元、一生理訊號輸入單元、一警示輸出單元、一顯示單元、一輸入介面以及一即時時鐘單元，其中：該中央處理單元控制該ANT無線傳輸單元與該跳點進行雙向之該無線訊號傳遞；該中央處理單元依據該量測或醫療提示訊號之訊息內容控制該警示輸出單元、該顯示單元或該即時時鐘單元執行相應的功能；該中央處理單元透過該生理訊號輸入單元由該生理訊號量測器讀取之資訊，控制該ANT無線傳輸單元產生該無線訊號，並由該多點跳躍網路輸出至該伺服器；該警示輸出單元接受該中央處理單元之控制產生該警示訊號；及該顯示單元接受該中央處理單元之控制顯示該警示訊號。

其中，每一跳點包含一跳點微處理單元及一與該跳點微處理單元電性連接之跳點無線傳輸單元，該跳點無線傳輸單元可執行該ANT網路架構之無線訊號的傳遞。

其中，各跳點依據一通道操作參數以及該網路拓撲建立連結關係與進行無線訊號傳遞，該通道操作參數包含一跳點號碼、工作頻率、通道號碼、通道編號及通道週期；各跳點之間以主、從鏈狀網路拓撲之通道連接，每個跳點與其他跳點之間的通道包含一接收通道、一傳送通道、一使用者通道及一預備通道，其中該使用者通道係與該使用者介面裝置進行無線訊號傳遞；該預備通道係於一跳點故障時，兩個相鄰於故障跳點的兩個該跳點以該預備通道自動建立無線訊號傳輸之通道。

本發明再提供一種無線跳點醫療照護之訊號傳遞方法，其步驟包含：建立在ANT網路架構之下的多點跳躍網路，該多點跳躍網路包含一伺服器、複數個跳點及一使用者介面裝置；形成跳點溝通通道：兩兩跳點之間遵循一網路拓撲以自動建立一通道；及無線訊號傳遞：該使用者介面裝置與該伺服器透過各跳點之通道互相傳遞無線訊息，其中，該無線訊息係包含一生理資訊量測結果及一量測或醫療提示訊號。

其中，該形成跳點溝通通道之步驟，係當於其中之一跳點發生故障時，發生故障跳點之兩相鄰跳點經過一等待時間後，建立一預備通道。

其中，該無線訊號傳遞步驟中，該生理資訊量測結果係由該使用者介面裝置讀取一生理訊號量測器之感測結果後，轉換為無線訊號而經由該多點跳躍網路傳送。

其中，該量測或醫療提示訊號係由該伺服器傳送至該使用者介面裝置，該使用者介面裝置讀取該量測或醫療提示訊號自動輸出一警示訊號。

本發明以操作方便、成本低廉的ANT跳點、桌上型使用者介面裝置組成擴充方便且同時適用於大型醫療院所或家庭照護之無線跳點醫療照護系統，使用者不僅可以上傳生理資訊檢測結果，也可以獲取檢測通知、使用藥物通知等資訊，即時且雙向溝通的技術功效，此外，本發明更具備下列優點：

1.　本系統可用於各種建築結構而不受限於無線傳輸的電波涵蓋範圍，使訊號可傳的更廣更遠並且傳輸無死角。

2.　提供一個讓年長者、行動不便或慢性病患者在生理資訊的量測紀錄與追蹤有較為便利的方法，使用者端可以在訊號涵蓋範圍內任意移動，不需要到特定的地方才能量測。

3.　本系統可搭配現有廠商具有安規認證的市售產品為主要的生理訊號量測裝置，包含有：電子血壓計、血氧計，可以增加系統的可靠度。

4.　本系統不僅可以用於一般居家環境，其並可適用於大型醫院場所與養老院等內部具有多床位、多生理量測裝置的無線傳輸使用。

請參考第一圖，其為本發明之無線跳點醫療照護系統之較佳實施例，其為一ANT網路架構之下的一多點跳躍網路，其包含一個以上之使用者介面裝置10、一個以上之生理訊號量測器20、一個以上的跳點30以及一伺服器40；其中，在多點跳躍網路中，一封包從來一來源端(Source)送到一目的端(Destination)的路徑中需要一個或一個以上的該跳點30作為中繼以執行轉送的動作，其中，本實施例之該各使用者介面裝置10及該伺服器40可以分別在不同的傳輸需求與訊號內容分別扮演該源端或該目的端。

該本實施例之多點跳躍網路可用於各種建築結構而不受限於無線傳輸的電波涵蓋範圍，不同的應用範疇依據需求設置跳點30，例如本實施例可以應用於大型醫療院所之病人照護、大型療養中心之照護或自家的照護均可，使訊號可傳的更廣更遠並且傳輸無死角。

請參考第二圖，每一該使用者介面裝置10包含一中央處理單元11以及分別與該中央處理單元11電性連接之一ANT無線傳輸單元12、一生理訊號輸入單元13、一警示輸出單元14、一顯示單元15、一輸入介面16以及一即時時鐘單元17。該中央處理單元11以該ANT無線傳輸單元12與各跳點30雙向無線訊號傳遞，當該ANT無線傳輸單元12接收其中之一個該跳點30之一無線輸入訊號時，該中央處理單元11依據該無線輸入訊號之訊息內容控制該警示輸出單元14、該顯示單元15或該即時時鐘單元13執行相應的功能；舉例而言，該無線輸入訊號可能是一吃藥提示訊號、一生理訊號量測提醒訊號、一即時時間訊號或一障礙通知訊號等訊號，該中央處理器11依據該些訊號之訊息內容，分別控制該警示輸出單元14、該顯示單元15或該即時時鐘單元17顯示或播放該吃藥提示訊號、該生理訊號量測提醒訊號、該即時時間訊號或該障礙通知訊號，例如將吃藥提示訊號訊號顯示於該顯示單元15或由該警示輸出單元14發出一警示聲響。

該ANT無線傳輸單元12亦接受該中央處理單元11之控制將一無線輸出訊號傳至其中之一個該跳點30，使該無線輸出訊號可以透過各個跳點30將該無線輸出訊號傳輸至該伺服器40。

該生理訊號輸入單元13為一電子訊號連接介面，其形式不限定，例如可以是USB、RS232或無線傳輸介面(如藍牙、紅外線)等，其可與該一個以上的生理訊號量測器20進行訊號傳輸，並由該生理訊號量測器20讀取訊號而將訊號傳送至該中央處理單元11，該中央處理單元11則再透過該多點跳躍網路將自該生理訊號量測器20取得有關生理資訊之訊號傳出。

該警示輸出單元14為可產生該警示聲響或類似警示訊息(例如閃光)的電子組件；該顯示單元15可以為接受該中央處理單元11控制的顯示器(如液晶顯示器、有機發光二極體顯示器等)；該輸入介面16為使用者操空該使用者介面裝置10之人機介面；該即時時鐘單元17為可以顯示或撥報時間的電子組件。

每一生理訊號量測器20為可檢測生理訊號的電子檢測裝置，例如電子血壓計、血氧計、血糖計等。該生理訊號量測器20連接該生理訊號輸入單元13之後，該中央處理單元11讀取接受該生理訊號量測器20內儲存之使用者生理訊號資訊。

每一跳點30符合該ANT網路架構，其可與各使用者介面裝置10及其他的跳點30以ANT網路架構進行訊號傳遞，其可包含一跳點微處理單元以及一與該跳點微處理單元電性連接之跳點無線傳輸單元，該跳點無線傳輸單元可執行該ANT網路架構之無線訊號傳遞，該跳點微處理單元控制該跳點無線傳輸單元傳送與接收無線訊號，以作為該使用者介面裝置10及該伺服器40之間的傳遞路徑。

每個遵循ANT網路架構之跳點30透過一專用通道連接到其它的跳點30或使用者介面裝置10或該伺服器40。兩點間的溝通方式可建立在主(Master)與從(Slave)架構上，為了使兩個ANT網路架構之跳點30或裝置能夠通訊，各跳點30之間需要共通的通道配置方法，其中包括設定一通道操作參數，該通道操作參數可能包含網路編號(Network)、跳點號碼、工作頻率(RF Frequency)、通道號碼、通道編號(Channel ID)、通道種類(Channel Type)、通道週期(Channel Period)、資料形式(Data Types & Data Format)等。在兩個跳點30實際進行無線通訊前，必須完成前述的通道之建立與配置，完成配置的一個具體的通道可能會持續保持該通道操作參數不變，但在使用上，擔任主(Master)跳點30可以在同一個通道下使用不同的通道操作參數配置來與不同裝置進行溝通。

無線網路之跳點30傳輸時，必須同時接收來自其他跳點30與與使用者介面裝置10或伺服器40之傳輸，因此，本實施例之每一跳點30配置設有3個專用通道及1個預備通道，分別擔任以下功能：

1.　為接收序號排列在前之上一個跳點30的一接收通道Rx Channel(Slave)；

2.　為與序號排列在後之下一個跳點30溝通的一傳送通道Tx Channel(Master)；

3.　用於與該使用者介面裝置10溝通之一使用者通道(User Channel)；

4.　預備通道作為某一跳點30發生網路異常時，自動連結網路。處於異常跳點30的前一顆跳點30，則將該預備通道建立為一傳送通道(Tx Channel)。處於異常跳點30的下一顆跳點30，則將該預備通道建立為一個接收通道(Rx Channel)。

請配合參考第一圖，以下列範例舉例說明各跳點30與該使用者介面裝置10及該伺服器40之訊號傳遞過程：當伺服器40送出吃藥或者是生理訊號測量提醒某一特定之使用者介面裝置(A)時，第一個跳點(A)會接收到來自伺服器40的訊號，則此該跳點(A)必須送出訊號尋找使用者介面裝置(A)是否再此跳點(A)的訊號涵蓋範圍內，由於該使用者介面裝置(A)不在跳點(A)的範圍內，因此，該跳點(A)將所要傳送的訊號傳遞給下一跳點(B)；相同地，該跳點(B)搜尋使用者介面裝置(A)之存在與否，由於此一範例中該使用者介面裝置(A)確實在該跳點(B)之訊號涵蓋範圍內，該跳點B則往伺服器40之方向透過所經過之各跳點30送回一使用者接已收到訊號。另外，如果各跳點30之訊號涵蓋範圍沒有找到使用者介面裝置10直到最末端跳點30，則最末端的跳點30往伺服器40方向送回一使用者不在此無線網路範圍內的訊號。

綜上所述，各跳點30收到來自該伺服器40或各使用者介面裝置10之訊號時，則會依照預設之一網路拓撲(network topology)傳遞訊號，以前述範例為例，其網路拓樸及設定各跳點30循序逐一傳遞訊號(鏈狀網路拓樸，line network topology)，資料在傳遞時，會依照每個跳點30預設的一編號(ID)順序傳遞(A→B→C→D...)。以跳點C為例，跳點C會和跳點B與跳點D自動建立一溝通通道(Channel)，各跳點30彼此互相串接，為了避免溝通通道之間互相干擾之問題，本實施例之各溝通通道均設有一特定的參數與多工模式藉以區別之間的差異，在多工傳輸時即可以避免相互干擾的問題。

另外，本實施例之該跳點30採用電池作為電力之供應，當電池電力完全耗盡之前(低於一預設低電壓臨界點)，各跳點30循前述的網路拓撲傳遞一提醒訊號至該伺服器40，提醒使用者更換電池。

以下舉出設定該接收通道(Rx Channel，Slave)與傳送通道(Tx Channel，Master)之該通道操作參數之設定方式：假設有五的跳點30，其跳點30之編號(Hop-Node ID)依照順序分別為：

(1)跳點31：Hop-Node ID=0×31

(2)跳點32：Hop-Node ID=0×32

(3)跳點33：Hop-Node ID=0×33

(4)跳點34：Hop-Node ID=0×34

(5)跳點35：Hop-Node ID=0×35

依據各跳點30之編號，一通道型號(Channel Number)之設定，採用通道編號(Channel ID)為依據，各跳點30之網路通道型號與通道編號依序如下：伺服器40與跳點1間的通道：Channel Number=0、Channel ID=0×30；跳點31與跳點32間的通道：Channel Number=1、Channel ID=0×31；跳點32與跳點33間的通道：Channel Number=0、Channel ID=0×32；跳點33與跳點34間的通道：Channel Number=1、Channel ID=0×33；跳點34與跳點35間的通道：Channel Number=0、Channel ID=0×34；以下為設定原則之範例：Channel ID如果屬於奇數，則在與上一跳點溝通通道之Channel Number設定為0，Channel ID=(跳點ID減1)。與下一個跳點溝通通道之Channel Number設定為0，Channel ID=(跳點ID)。

如果Channel ID為偶數，則在與上一跳點溝通通道之Channel Number設定為1，Channel ID為跳點ID減1。與下一個跳點溝通通道之Channel Number設定為1，Channel ID為跳點ID。

在傳輸時，當偵測到某一跳點30發生異常故障沒辦法傳送給下一個跳點30，發生故障之跳點30會向伺服器40端送出一異常通知訊號，該異常通知訊號內含有下一個跳點ID的資訊，以便故障排除。

進一步地，本實施例之各跳點30之路徑具有修復功能。請配合第三A～三C圖之範例說明異常發生及自動修復的狀況：當一個跳點(34)發生異常時，此時各跳點組成之網路將處於斷路的情況，對於發生異常之跳點(34)的下一顆跳點(35)之接收通道(R×Channel，Slave)處於無資料接收狀態，該跳點(35)經過一等待時間(e.g.30秒)後將會自動開啟一預備通道(作為接收通道R×，Slave)，此時其接收皆透過該預備通道，而該預備通道之通道編號(Channel ID=68)則是原先發生異常跳點通道編號(Channel ID=34)的兩倍，異常跳點(34)的前一顆跳點(33)將等待訊息傳送時，啟動一個預備通道(作為傳送通道T×，Master)，此時傳送資料皆透過預備通道，此跳點的通道編號也是異常跳點(34)的兩倍，此時異常跳點(34)的前後兩顆跳點即能忽略異常跳點(34)而進行傳送資料，如第三A圖所示。使用者或管理者可以在伺服器40端依據跳點通道編號或傳輸路徑之改變，查知異常的跳點(34)進行維修或更換。由此可知，本實施例之任一單一跳點30故障，也不會影響整體網路之訊息傳遞，對單一跳點之維修或維護，並不影響實質的網路運作。

當具有異常跳點(34)之網路傳輸路徑經過修復後，傳輸路徑並不包含此異常之跳點(34)，而網路修復後的異常跳點(34)藉由上一顆跳點(33)的一廣播訊號(Broadcast signal)使其不開啟預備通道R×(Slave)，如第三B圖所示。

若當傳輸路徑上的另一跳點(35)也發生異常時，此時跳點(33)將依循前述模式改變其傳輸通道，並將訊息傳至修復後的跳點(34)，而傳輸路徑將經由(34)傳向跳點(36)。

綜整前述的說明，本實施例之無線跳點醫療照護系統中，由該伺服器40、各使用者介面裝置10及各跳點30組成多點跳躍網路之間的無線訊息傳遞可以依循一無線跳點醫療訊號傳送方法，其步驟包含：

(STEP 1)建立在ANT網路架構下之一多點跳躍網路，該多點跳躍網路包含該伺服器40、複數個跳點30及一個以上的使用者介面裝置10；

(STEP 2)形成跳點30溝通通道：兩兩跳點30之間遵循一網路拓撲以自動建立一通道；

(STEP3)無線訊號傳遞：該使用者介面裝置10與該伺服器40透過各跳點30之通道互相傳遞無線訊息，其中，該無線訊息係包含一生理資訊量測結果及一量測或醫療提示訊號。

其中，該STEP2步驟，係當於其中之一跳點30發生故障時，發生故障跳點30之兩相鄰跳點經過一等待時間後，建立一預備通道。而STEP3步驟中，該生理資訊量測結果係由該使用者介面裝置10讀取一生理訊號量測器20之感測結果後，轉換為無線訊號而經由該多點跳躍網路傳遞；而該量測或醫療提示訊號係由該伺服器40傳送至該使用者介面裝置10，該使用者介面裝置10讀取該量測或醫療提示訊號自動輸出一警示訊號。

10．．．用者介面裝置

11．．．中央處理單元

12．．．ANT無線傳輸單元

13．．．生理訊號輸入單元

14．．．警示輸出單元

15．．．顯示單元

16．．．輸入介面

17．．．即時時鐘單元

20．．．生理訊號量測器

30．．．跳點

40．．．伺服器

第一圖為本發明較佳實施例之系統方塊示意圖。

第二圖為本發明較佳實施例之一使用者介面裝置之電路方塊圖。

第三A～C圖為本發明較佳實施例之跳點修復示意圖。

10．．．用者介面裝置

20．．．生理訊號量測器

30．．．跳點

40．．．伺服器

Claims (7)

1. 一種無線跳點醫療照護系統，其為一ANT網路架構之下的一多點跳躍網路，其包含：一個以上的跳點，該一個以上的跳點形成一個以上的通道以傳遞該多點跳躍網路之一無線訊號，且該一個以上的跳點遵循一網路拓撲傳遞該無線訊號，其中各跳點之間以主、從鏈狀網路拓撲之通道連接，每個跳點與其他跳點之間的通道包含一接收通道、一傳送通道、一使用者通道及一預備通道，其中該使用者通道係與該使用者介面裝置進行無線訊號傳遞；該預備通道係於一跳點故障時，兩個相鄰於故障跳點的兩個該跳點以該預備通道自動建立無線訊號傳輸之通道，且兩個完成預備通道建立之跳點，以一廣播訊號限制另一跳點開啟另一預備通道；一個以上之生理訊號量測器，每一生理訊號量測器量測一使用者之一生理訊號；一伺服器，其透過該一個以上的跳點及該網路拓撲，接收該無線訊號，或將一量測或醫療提示訊號形成該無線訊號經由該多點跳躍網路予以傳送；及一個以上之使用者介面裝置，每一使用者介面裝置由該生理訊號量測器讀取或接收該生理訊號，並將該生理訊號形成該無線訊號以經由該多點跳躍網路傳遞至該伺服器；每個該使用者介面裝置由該多點跳躍網路之其中之一個跳點接收該量測或醫療提示訊號形成該無線訊號，並依據該量測或醫療提示訊號之內容輸出一警示訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的無線跳點醫療照護系統，每一該使用者介面裝置包含一中央處理單元以及分別與該中央處理單元電性連接之一ANT無線傳輸單元、一生理訊號輸入單元、一警示輸出單元、一顯示單元、一輸入介面以及一即時時鐘單元，其中：該中央處理單元控制該ANT無線傳輸單元與該跳點進行雙向之該無線訊號傳遞；該中央處理單元依據該量測或醫療提示訊號之訊息內容控制該警示輸出單元、該顯示單元或該即時時鐘單元執行相應的功能；該中央處理單元透過該生理訊號輸入單元由該生理訊號量測器讀取之資訊，控制該ANT無線傳輸單元產生該無線訊號，並由該多點跳躍網路輸出至該伺服器；該警示輸出單元接受該中央處理單元之控制產生該警示訊號；及該顯示單元接受該中央處理單元之控制顯示該警示訊號。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的無線跳點醫療照護系統，每一跳點包含一跳點微處理單元及一與該跳點微處理單元電性連接之跳點無線傳輸單元，該跳點無線傳輸單元可執行該ANT網路架構之無線訊號的傳遞。
4. 如申請專利範圍第3項所述的無線跳點醫療照護系統，各跳點依據一通道操作參數以及該網路拓撲建立連結關係與進行無線訊號傳遞，該通道操作參數包含一跳點號碼、工作頻率、通道號碼、通道編號及通道週期。
5. 一種無線跳點醫療照護之訊號傳遞方法，其步驟包含：建立在ANT網路架構之下的多點跳躍網路，該多點跳躍網路包含一伺服器、複數個跳點及一使用者介面裝置；形成跳點溝通通道：兩兩跳點之間遵循一網路拓撲以自動建立一通道，該形成跳點溝通通道之步驟，係當於其中之一跳點發生故障時，發生故障跳點之兩相鄰跳點經過一等待時間後，建立一預備通道；及無線訊號傳遞：該使用者介面裝置與該伺服器透過各跳點之通道互相傳遞無線訊息，其中，該無線訊息係包含一生理資訊量測結果及一量測或醫療提示訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述的無線跳點醫療照護之訊號傳遞方法，該無線訊號傳遞步驟中，該生理資訊量測結果係由該使用者介面裝置讀取一生理訊號量測器之感測結果後，轉換為無線訊號而經由該多點跳躍網路傳送。
7. 如申請專利範圍第6項所述的無線跳點醫療照護之訊號傳遞方法，該量測或醫療提示訊號係由該伺服器傳送至該使用者介面裝置，該使用者介面裝置讀取該量測或醫療提示訊號自動輸出一警示訊號。