TWI546763B - 一種偵測醫療數據之裝置、系統及其運作方法 - Google Patents

Description

一種偵測醫療數據之裝置、系統及其運作方法

一種偵測醫療數據系統，尤指一種可利用雲端網路來判斷使用者身理狀況的偵測醫療數據系統。

習知患者若發生關節痠痛時，須赴醫就診才能確定病灶所在，並透過精密醫學影像機器如核磁共振造影(magnetic resonance imaging,MRI)、單光子診斷掃描(single photon emission computed tomography,SPECT)等等來診斷患者之身理狀況是否出現異常，而如此往返醫院將會造成患者的不便。

再者，患者通常在行走間或運動時才有較高機會發現其身體某特定部位出現不適現象，因為其身體各關節以及肌肉需要施以較大力量，而習知取得醫學影像之技術必須在人體靜止時照射所得影像才能加以判斷，故其缺乏即時性和便利性。

一種偵測醫療數據之裝置、系統及其運作方法，其偵測醫療數據之系統包括偵測裝置、行動裝置以及雲端網路，偵測裝置用以貼附於人體的各個部位，包括複數個光纖感測單元，該些光纖感測單元之間以平行、交叉或垂直的方向排列，每一該光纖感測單元包括複數個感測端，每一該感測端至少包括一光感元件及一RC串聯電路，以感測前述人體各個部位的應力變化，而產生一應 力變化值，藉由每一該感測端所測得的該應力變化值彼此之間的差異而獲得人體各個部位的相關醫療數據。該偵測裝置更包括通訊單元，用以將前述人體各個部位的相關醫療數據傳送至行動裝置。行動裝置包括接收單元、儲存單元以及發送單元，接收單元接收偵測裝置的通訊單元所傳送的相關醫療數據，並由儲存單元將其儲存，其中行動裝置更包括輸入裝置，以供使用者輸入個人化資料，與前述人體各個部位的相關醫療數據一同經由發送單元發送至雲端網路，利用雲端網路的資料庫判斷相關醫療數據是否有異常，若發現有異常時，雲端網路即發出警示訊號至行動裝置。

如上述，本發明提供一種偵測醫療數據之系統及其運作方法，使用者將偵測裝置穿戴於身上所欲偵測之部位，偵測裝置判斷使用者正在運動時，即取得有效的人體各個部位的相關醫療數據，利用偵測裝置中的通訊單元將人體各個部位的相關醫療數據送至行動裝置。另外，行動裝置內的輸入單元供使用者輸入其個人化資料，連同人體各個部位的相關醫療數據傳送至雲端網路，經其中的資料庫比對分析後，若發現使用者的身體狀況出現異常時，發出警示訊號至行動裝置內用以提醒使用者應盡速就醫。故，本發明能有效偵測並取得使用者於運動時某特定部位的相關醫療數據，並經由輸入單元提供個人化設定的功能，更能增加雲端網路判斷使用者身體是否發生異常現象的準確性，此外，透過特殊使用者介面用以提醒其患部，更能增加本發明之實用性與功能性。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

100、300、500‧‧‧偵測裝置

101‧‧‧光纖感測單元

1011‧‧‧感測端

113‧‧‧通訊單元

201‧‧‧光感元件

I_t‧‧‧觸發電流

C_j‧‧‧寄生電容

R_s‧‧‧電阻

301‧‧‧光纖感測單元

303‧‧‧光學解多工器

305‧‧‧光接收器

307‧‧‧濾波器

309‧‧‧放大器

311‧‧‧A/D轉換器

313‧‧‧通訊單元

315‧‧‧行動裝置

317、517‧‧‧雲端網路

3171‧‧‧資料庫

501、503‧‧‧行動裝置

5011、5031‧‧‧輸入單元

S401‧‧‧開始偵測

S403‧‧‧判斷使用者是否移動

S405‧‧‧取得醫療數據

S407‧‧‧由通訊單元傳至行動裝置

S409‧‧‧雲端網路分析該醫療數據

S411‧‧‧判斷是否異常

S413‧‧‧結束偵測

圖1為本發明實施例之偵測裝置的平面示意圖。

圖2為本發明實施例之偵測裝置的感測端電路圖。

圖3為本發明實施例之偵測醫療數據系統架構圖。

圖4為本發明實施例之偵測醫療數據之運作方法。

圖5A為本發明實施例之偵測裝置應用於膝關節之示意圖。

圖5B為本發明實施例之偵測裝置應用於手肘關節之示意圖。

請參閱圖1所示，圖1為本發明之偵測裝置的平面示意圖，偵測裝置100包括複數個光纖感測單元101、感測端1011以及通訊單元113，其中光纖感測單元101可以依照使用者對身體上不同位置所欲偵測之數據，而可以有不同的排列方式，如圖1所表示，本實施例中光纖感測單元101的排列方式為彼此平行排列，進一步來說，光纖感測單元101更可為彼此交叉排列，而兩兩光纖感測單元101交叉的角度又可依照使用者需求而能有交叉線間不同傾斜角度之可能，舉例來說，若使用者欲偵測小腿骨骼相關醫療數據時，則適合使用平行排列的光纖感測單元101，相對地，若使用者與偵測心臟附近肌肉相關醫療數據時，則適合使用有交叉排列的光纖感測單元101，因為心臟附近肌肉的排列方式相較於小腿骨骼而言，錯綜複雜許多，故，光纖感測單元101間是相對平行、有一傾斜角度以及垂直，亦或是先平行排列在交叉傾斜排列，皆有其可能之組合，本發明並不以此為限。

再者，光纖感測單元101包括了複數個感測端1011，其可在光纖感測單元101上做不同的疏密排列，以期令此偵測裝置100可以偵測不同人體部位相關醫療數據之需求，以圖1之實施例作為舉例說明，偵測裝置100包括個三組光纖感測單元101，最左與最右的光纖感測單元101各自包括了4個感測端1011，中間的光纖感測單元101則包括了3個感測端1011，此處又可呼應了前段所述，偵測裝置100內部的光纖感測單元101以及感測端1011，皆有複數種類的排列方式，並不以本實施例將其光纖感測單元101 平行排列或是感測端1011平均分佈為限，其屬該領域所述技術人員能夠依照客製化不同需求，而做不同的設計。

另外，偵測裝置100進一步包括了通訊單元113，其用以將光纖感測單元101其中的感測端1011所偵測到的人體各部位的相關醫療數據傳送出去，以利後端資料庫可利用大數據等分析方式來對使用者在對不同身體部位所取得之醫療相關數據進行分析。

請同時參照圖1與圖2所示，圖2為本發明之偵測裝置的感測端電路圖，其中感測端1011為利用光纖光柵的方式來感測人體各個不同部位的應力變化值，感測端1011經由光感元件201將光訊號轉換成電訊號，光感元件201可為電晶體耦合器、高速積體電路輸出耦合器、三端雙向可控矽耦合器或光控繼電器，本發明不以光感元件201的種類為限。感測端1011所偵測到應力變化值即以光纖光柵中的光觸發方式，由圖2所表示，光感元件201接受光訊號後將其轉換成觸發電流I_t，觸發電流I_t再流經由寄生電容C_j與電阻R_S所組成的RC串聯電路的濾波器，值得注意的是，此感測端1011之光接收頻寬f_BW=1/2π*電阻*寄生電容，經電腦化運算得到其上升的週期時間t_r=0.35/f_BW。

進一步說明，其中光纖光柵中的光觸發方式即為在光纖感測單元101上取不同的感測端1011來對其所得數據進行分析，不同的感測端1011因為在不同的位置所偵測到應力變化的差異，進而產生不同中心波長鋒值的移動，如此即可偵測使用者身體部位的應力變化。另外，值得注意的是，這不同的感測端1011是被放在鄰近的位置，故其溫度的變化幾乎是相同的，可達成溫度無感的功效，更可增加其偵測應力變化數據的精確性。

請參照圖3所示，圖3為本發明實施例之偵測醫療數據系統架構圖，其包括偵測裝置300、行動裝置315以及雲端網路317。雲端網路317包括資料庫3171，其存有多組人體各部位應力參數資料，舉例來說，資料庫3171會對性別、年紀、體重、身高、有 無重大疾病等等變因，來對具有不同條件的應力參數，來進行不同類別的歸檔。行動裝置315包括輸入單元、接收單元、儲存單元以及發送單元(圖未示)。偵測裝置300包括光纖感測單元301、光學解多工器303、光接收器305、濾波器307、放大器309、A/D轉換器(交直流轉換器)311以及通訊單元313。

光學解多工器303係耦接於光纖感測單元301與光接收器305之間，由光纖感測單元301所得到人體之特定部位的應力參數值後形成光資料訊號，光資料訊號傳送至光學解多工器303，光學解多工器303可對光纖感測單元301所輸出的光資料訊號進行一光通道解多工程序，用以得到原始光資料訊號後，接著，傳送至光接收器305將其轉換成電訊號，再經由濾波器307將其中不必要的雜訊加以濾除，舉例來說，若使用者僅是將腳步稍作移動而取得微小的應力變化時，濾波器307則會將此微小變化的光資料訊號予以刪除，相反的，若使用者是在站立或坐下時用手掌俯撐膝蓋時所得之數據，由於膝部須另外承受手掌所施加的力量，所以會得過大的應力變化，濾波器307同樣會將此過大變化的光資料訊號予以刪除，因為，濾波器307須判斷其所得到的光訊號是使用者正在運動時所產生的數據，而不能將過大或過小的數據加入使用者正在運動時所得之數據加以判斷，如此會影響整體數據的準確性。

再者，經由濾波器307所過濾後的電訊號傳送至放大器309，放大器309的用途在於放大濾波器307所提供的電訊號，接著，放大器309將光資料訊號傳送至A/D轉換器311，A/D轉換器311將交流電訊號轉換成直流電訊號，A/D轉換器311將直流電訊號傳送至通訊單元313，通訊單元313可以為低耗電藍芽裝置、高速藍芽裝置、傳統藍芽裝置或NFC裝置(near filed communication device)，在本實施例選用之藍芽裝置為低耗電藍芽裝置，傳輸距離約30公尺，低耗電藍芽裝置可適用於手機、手錶、運動器材、 醫療器材、汽車、家用電器等等，本發明不以通訊單元313的種類為限，接著，通訊單元313再將電訊號以無線方式傳送至行動裝置315。

行動裝置315的接收單元接收到通訊單元313所傳送的電訊號後，利用解碼器將其電訊號轉換成使用者的醫療相關數據，利用儲存單元將醫療相關數據歸檔儲存，舉例來說，使用者可以將其醫療相關數據依時間、季節或個人身理狀況而作歸檔分類，接著，再利用發送單元發送至雲端網路317。值得住意的是，行動裝置315更包括了輸入單元，使用者可以藉由輸入單元的輸入功能將其年齡、性別、身高、體重搭配所測得之醫療相關數據一併傳送至該雲端網路317。

雲端網路317接收到行動裝置315所傳送的關於使用者個人化的醫療相關數據進行分析，進一步來說，雲端網路317的資料庫3171內建有多組應力參數-醫療數據對映表，資料庫3171會對性別、年紀、體重、身高、有無重大疾病等等變因，來對使用者個人化的資料中具有不同條件的應力參數，來進行不同類別的分析，舉例來說，老人家的行動較為緩慢，所以其應力參數的幅度會比較小，相對地，青壯年正處於活動力充沛的時其，其應力參數幅度與老人家相比下，幅度較大，資料庫3171為利用大數據之分析方式，對使用者個人化的醫療相關數據進行分析，當資料庫3171判斷相關醫療數據是屬於異常時，雲端網路即發出警示訊號至行動裝置315的接收單元將其接收，其中，行動裝置315更包括了多組個人化使用者介面，用以提醒使用者，其身上的某個部位的相關醫療數據為異常現象，並建議使用者盡速就醫，以防範積勞陳疾。

請參照同時參照圖1、圖3與圖4，圖4為本發明實施例之偵測醫療數據之運作方法。在步驟S401中，使用者可按壓偵測裝置100的開啟鍵(圖未示)，即啟動偵測裝置100的偵測功能，透過感 測端1011來偵測使用者身上某特定部位的相關醫療數據，另外，若使用者未開啟偵測裝置100的開啟鍵時，偵測裝置100則作為一般市售護膝保健護具或護腕保健護具所用，此外，偵測裝置100的外表面可由柔軟並有韌性的材質所包覆，如矽膠或橡膠等高分子材料所構成，本發明並不以此為限。

在步驟S403中，判斷偵測裝置100中的感測端1011所偵測到的相關醫療數據是否為使用者正在運動，舉例來說，當使用者於短暫的蹲下以及起立的活動時，偵測裝置100並不把此段時間所取得的相關醫療數據納入判斷，因為使用者在蹲下後起立，其膝部必須施以較大的支撐力，才能夠將身體站直，若將此段活動所得數據納入判斷，則會影響判斷使用者取得相關醫療數據的正確性。在步驟S405中，即為判斷步驟S403所測得數據是否為使用者正在運動時，其運動項目例如正在進行健走、跑步或是拳擊等運動，在一段運動時間過後，即取得一份準確性高且有效的相關醫療數據，以供後續對其進行分析。

在步驟S407中，其傳送方式為利用偵測裝置100中的通訊單元113將相關醫療數據傳送至行動裝置315，並由行動裝置315中的儲存單元將相關醫療數據歸檔儲存，再由其中的發送單元將使用者所欲分析的相關醫療數據傳送至雲端網路317，值得住意的是，行動裝置315中的輸入單元亦提供了使用者依其所欲分析之數據，而輸入年紀、身高、體重等等個人化資料，隨同相關醫療數據傳送至雲端網路317，以增加雲端網路317判斷使用者之身體是否出現異常狀況的準確性。

在步驟S409中，雲端網路317接收到行動裝置315所傳送的相關醫療數據後進行分析，並由其中的資料庫3171所儲存大量的歷史相關醫療數據進行比對判斷，即多組應力參數-醫療數據對映表，資料庫3171會對性別、年紀、體重、身高、有無重大疾病等等變因，來儲存具有不同條件的應力參數，來依照不同類別的分 析。

在步驟S411中，若該雲端網路317依其中的資料庫3171判斷使用者的身體狀況出現異常時，如骨質密度值較低時，亦即使用者可能有骨質疏鬆的現象，則傳送警示訊息至行動裝置315，用以提醒使用者應注意其身體狀況，其中，行動裝置315包括了多種的使用者介面，舉例來說，若警示訊息表示使用者的膝部已出現拉傷的現象時，其使用者介面會顯示一人像，人像的膝部以局部紅色來顯示，用以告知使用者須盡速就醫，及早治療。在步驟S413中，若雲端網路317無發現使用者的身體狀況有異常時，則結束偵測。

請同時參照圖5A與圖5B，圖5A為本發明實施例之偵測裝置應用於膝關節之示意圖。圖5B為本發明實施例之偵測裝置應用於手肘關節之示意圖。舉例來說，圖5A所示之使用者為小佑，其於慢跑時將偵測裝置500穿戴於膝部，偵測裝置500並利用其中的藍芽通訊功能，將所測得相關醫療數據傳送至行動裝置501(在本實施例中，其為一智慧型手機)，並將使用者於慢跑時所測得之相關醫療數據予以記錄，行動裝置501中的輸入單元5011(在本實施例中，其為觸碰面板)可供使用者輸入其性別、身高、體重等等個人化資料，一並傳送至雲端網路517進行分析。舉例來說，圖5B所示之使用者為一散打選手小麒，其於練習出拳時將偵測裝置500穿戴於手肘關節，一旁教練小暉利用行動裝置503(在本實施例中，其為一筆記型電腦)同步收集選手於練習出拳時，其手肘關節的應力變化，進一步的，利用行動裝置503中的輸入單元5031(在本實施例中，其為鍵盤)將所欲分析之相關醫療數據上傳至雲端網路517，判斷其手肘關節是否出現異常現象。

綜上所述，本發明提出一種偵測醫療數據系統，包括偵測裝置、行動裝置以及雲端網路，使用者將偵測裝置穿戴於身上所欲偵測之部位的相關醫療數據後，利用偵測裝置中的通訊單元將相 關醫療數據傳送至行動裝置，行動裝置內的輸入單元供使用者輸入其個人化資料，連同相關醫療數據傳送至雲端網路，經其中的資料庫比對分析後發現使用者的身體狀況出現異常時，發出警示訊號至行動裝置內用以提醒使用者，故，本發明有效利用偵測裝置中的偵測端來取得使用者某特定部位的相關醫療數據，並經由輸入單元提供個人化設定的功能，更能增加雲端網路判斷使用者身體是否發生異常現象的準確性。

以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。

300‧‧‧偵測裝置

301‧‧‧光纖感測單元

303‧‧‧光學解多工器

305‧‧‧光接收器

307‧‧‧濾波器

309‧‧‧放大器

311‧‧‧A/D轉換器

313‧‧‧通訊單元

315‧‧‧行動裝置

317‧‧‧雲端網路

3171‧‧‧資料庫

Claims (10)

1. 一種偵測醫療數據之裝置，其包括：一偵測裝置，貼附於人體的各個部位，以偵測人體的各個部位的相關醫療數據，該偵測裝置包括：複數個光纖感測單元，該些光纖感測單元之間以平行、交叉或垂直的方向排列，每一該光纖感測單元包括複數個感測端，每一該感測端至少包括一光感元件及一RC串聯電路，以感測前述人體各個部位的應力變化，而產生一應力變化值，藉由每一該感測端所測得的該應力變化值彼此之間的差異而獲得前述人體各個部位的相關醫療數據；一通訊單元，以一通訊協定傳輸前述人體各個部位的相關醫療數據；以及一行動裝置，包括一接收單元，接收該通訊單元所傳送的前述人體各個部位的相關醫療數據。
2. 如請求項1所述之偵測醫療數據之裝置，其中該光感元件為一光接收器，該RC串聯電路為一濾波器。
3. 如請求項2所述之偵測醫療數據之裝置，其中該偵測裝置更包括一光學解多工器、一放大器、一交直流轉換器與一通訊單元。
4. 如請求項1所述之偵測醫療數據之裝置，該偵測裝置係以光纖光柵方式來感測相關醫療數據。
5. 一種偵測醫療數據之系統，其包括：一雲端網路，具有一資料庫，該資料庫儲存有一應力參數-醫療數據對映表；一偵測裝置，貼附於人體的各個部位，以偵測人體的各個部位的相關醫療數據，該偵測裝置包括：複數個光纖感測單元，該些光纖感測單元之間以平行、交叉或垂直的方向排列，每一該光纖感測單元包括複數個感測端，每一該感測端至少包括一光感元件及一RC串聯電路，以感測前述人體各個部位的應力變化，而產生一應力變化值，藉由每一該感測端所測得的該應力變化值彼此之間的差異而獲得前述人體各個部位的相關醫療數據；一通訊單元，以一通訊協定傳輸前述人體各個部位的相關醫療數據；一行動裝置，包括：一接收單元，接收該通訊單元所傳送的前述人體各個部位的相關醫療數據；以及一發送單元，傳送前述人體各個部位的相關醫療數據至該雲端網路；其中，該雲端網路利用該應力參數-醫療數據對映表比對前述人體各個部位的相關醫療數據，若比對結果發生異常時，該雲端網路傳送一警示訊號至該行動裝置。
6. 如請求項5所述之偵測醫療數據之系統，其中該行動裝置包括一輸入單元，該輸入單元供使用者輸入個人化資料並傳送至雲端網路。
7. 一種偵測醫療數據之方法，其包括：(a)一偵測裝置用以偵測人體各部位的相關醫療數據，該偵測裝置包括一通訊單元以及複數個光纖感測單元，該光纖感測單元間以平行、交叉或垂直排列，該光纖感測單元包括了複數個感測端，每一該感測端至少包括一光感元件及一RC串聯電路，以感測前述人體各個部位的應力變化，而產生一應力變化值，藉由每一該感測端所測得的該應力變化值彼此之間的差異而獲得前述人體各個部位的相關醫療數據；(b)一行動裝置接收前述人體各部位的相關醫療數據後，將其傳送至一雲端網路；以及(c)該雲端網路具有一資料庫，該資料庫儲存有一應力參數-醫療數據對映表，該應力參數-醫療數據對映表根據內部的數據判斷前述人體各部位的相關醫療數據是否異常；其中該行動裝置包括一接收單元、一儲存單元以及一發送單元，該行動裝置接收前述人體各部位的相關醫療數據後，由該儲存單元將前述人體各部位的相關醫療數據儲存後，並利用該發送單元傳送至該雲端網路，若發現有異常時，該雲端網路即發出一警示訊號至該行動裝置。
8. 如請求項7所述之偵測醫療數據之方法，其中前述人體各部位的相關醫療數據由該偵測裝置的該光纖感測單元傳送，經由一光學解多工器、一放大器、一交直流轉換器與一通訊單元，以至該行動裝置的該接收單元。
9. 如請求項7所述之偵測醫療數據之方法，其中該行動裝置包括一輸入單元，該輸入單元供使用者輸入個人化資料並傳送至該雲端網路。
10. 如請求項7所述之偵測醫療數據之方法，該偵測裝置係以光纖光柵方式來感測前述人體各部位的相關醫療數據。