TWI580233B - A system with separate computing units - Google Patents

Description

具有分離之運算單元的系統

本發明係關於一種分離式運算系統，特別是關於一種具有分離之運算單元的無線通信系統

隨著科技的進步，穿戴式電子設備在市場上越來越流行且具有多樣化的種類與功能。然而，穿戴式電子設備如具有偵測微血管血壓功能的隱形眼鏡、或是有偵測脈搏功能的手環，使用者一方面期待能具有優異的電子偵測/運算功能，一方面期待具有輕量化、低耗電的特色。

然而，一般而言輕量化、低耗電的特色與優異的電子偵測/運算功能係背道而馳的，因為要具備好的偵測/運算功能則必須要有好的處理器，然而好的處理器必定會較為耗電且延伸出散熱問題。

有鑑於此，如何使穿戴式電子設備輕量化並降低耗電，實為業界有待解決的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明係透過無線傳輸，將需要進行運算之資料由穿戴式電子設備傳輸至如智慧型手機、平板電腦、掌上型遊戲機等行動通信裝置所配備的優異性能處理器或擁有獨立運算處理器的微型電腦來進行處理及運算，再透過行動通信裝置之螢幕進行顯示。 或者，使用者可以直接輸入指令至行動通信裝置，透過行動通信裝置之介面來設定穿戴式電子設備。目前智慧型手機等行動裝置之處理器或微型處理器不但運算時脈速度快，並且還具有多核心可以分別獨立執行程式指令，利用平行計算之多工能力以加快程式的執行速度。

根據本發明之目的，提出一種具有分離之運算單元的系統，包含一感測裝置以及一主運算裝置。該感測裝置由一供電單元、一感測單元以及一第一無線通信單元所組成，該供電單元電性連接並供電至該感測單元以及該第一無線通信單元，該感測單元用以感測使用者之生理資訊，該生理資訊在未經運算處理的情況下透過該第一無線通信單元向外發送。該主運算裝置，包含一運算單元、一顯示單元以及一第二無線通信單元，該第二無線通信單元接收該生理資訊後傳送至該運算單元進行運算，並將運算之結果透過該顯示單元通知使用者。其中，該感測裝置依據預先設定之一條件，並透過該第一無線通信單元向該主運算裝置發送無線訊號。

基於上述構想，其中該第一無線通信單元或/及第二無線通信單元係選自使用Zigbee通訊單元、WiFi通訊單元、NFC通訊單元、RFID通訊單元、藍芽通訊單元、紅外線通訊單元之其中之一。

基於上述構想，較佳地該生理資訊係選自該使用者之血壓、脈搏、聲音、震動之其中之一；該顯示單元係選自一螢幕、一音響裝置及至少一個LED燈其中之一；以及該感測裝置根據該無線設定訊號改變其暫存器的值。

基於上述構想，較佳地該主運算裝置更包含一操控介面單元，該操控介面單元提供一生理資訊閱覽介面，該生理資訊閱覽介面係根 據使用者的點選而提供相應之資訊；另外，該操控介面單元更提供一感測裝置設定介面，該感測裝置設定介面係接受該使用者的點選後，基於該點選，透過該第二無線通信單元發送未經編碼之一無線設定訊號至該感測裝置。

基於上述構想，較佳地該條件為定時使用該感測單元感測該使用者之該生理資訊，並定時透過該第一無線通信單元向該主運算裝置發送該無線訊號，抑或該條件為當該感測單元感測該使用者之該生理資訊超過一臨界值時，透過該第一無線通信單元向該主運算裝置發送該無線訊號。

基於上述構想，較佳地該感測裝置係具感測能力之一心臟支架，該生理資訊為心血管寬度；抑或該感測裝置係具感測能力之一隱形眼鏡，該生理資訊為根據眼睛微血管測得之血壓；抑或該感測裝置係具感測能力之一手環，該生理資訊為血壓或脈搏資訊。

基於上述構想，較佳地主運算裝置更包含一身分認證單元，該身分認證單元係對於該感測裝置進行身分認證程序；以及更包含一或多個其餘感測裝置，該主運算裝置係同步地接收該些餘感測裝置所發送之無線訊號。

根據本發明之目的，又提出一種具有分離之運算單元的系統，包含：一感測裝置，包含一供電單元、一感測單元以及一第一無線通信單元，該供電單元電性連接並供電至該感測單元以及該第一無線通信單元，該感測單元用以感測使用者之生理資訊，當感測到該生理資訊超過一標準值時，透過該第一無線通信單元向外發送一警示訊息；及一警示裝置，包含一警示單元以及一第二無線通信單元，該第二無線通信單元接收該警 示訊息後，該警示單元實施一警示動作。

基於上述構想，其中該警示裝置更包含一運算單元，該警示訊息包含該生理資訊，該運算單元對該警示訊息中的該生理資訊進行運算，並依據運算結果實施不同之該警示動作。較佳地，該警示裝置為口袋電腦或微型電腦；該警示單元係選自音響裝置、顯示裝置、震動裝置之其中之一。

如此一來，穿戴式電子設備就僅需要功能簡單的微處理器，或者甚至完全無需處理器，所有的複雜計算都透過無線傳輸的方式在智慧型手機等行動通信裝置上或擁有獨立處理器的微型電腦上進行，因此穿戴式電子設備不但可以達到輕量化、低耗電的目標，更可同時具備降低成本卻有高運算能力的優異效果。

1‧‧‧主運算裝置

11‧‧‧顯示單元

12‧‧‧運算單元

13‧‧‧記憶單元

14‧‧‧訊號接收單元

15‧‧‧供電單元

16‧‧‧第二無線通信單元

17‧‧‧操控介面單元

18‧‧‧身分認證單元

2‧‧‧感測裝置

21‧‧‧訊號發送單元

22‧‧‧感測單元

23‧‧‧供電單元

24‧‧‧第一無線通信單元

3‧‧‧第一感測裝置

31‧‧‧第一感測通信單元

32‧‧‧感測單元

33‧‧‧供電單元

4‧‧‧第二感測裝置

41‧‧‧第二感測通信單元

42‧‧‧感測單元

43‧‧‧供電單元

5‧‧‧使用者

100‧‧‧分離式運算系統

S21~S25、S41~S44、S61~S67‧‧‧步驟

第1圖為本發明之分離式運算系統的第一實施例之功能方塊圖。

第2圖為本發明之分離式運算系統的第一實施例之運作流程圖。

第3圖為本發明之分離式運算系統的第二實施例之功能方塊圖。

第4圖為本發明之分離式運算系統的第二實施例之運作流程圖。

第5圖係本發明之分離式運算系統的第三實施例之功能方塊圖。

第6圖係本發明之分離式運算系統的第三實施例之運作流程圖。

以下舉出具體實施例以詳細說明本案之內容，並以圖式作為 輔助說明。說明中提及之符號係參照圖式符號。值得注意的是，說明中提及之「包含」係為一開放式的用語，應解釋成「包含、但不限定於」。此外，所屬領域中具有通常知識者應了解，同一元件/產品常具有不同之稱呼方式，例如「處理器」或「運算單元」，因此與本說明書中所提及之同領域且功能相似之元件/產品應當然被包含於本說明書範圍之中。

請參考第1圖，第1圖係本發明之分離式運算系統的第一實施例之功能方塊圖。如第1圖所示，本發明之分離式運算系統100包含主運算裝置1以及感測裝置2。其中，主運算裝置1包含顯示單元11、運算單元12、記憶單元13、訊號接收單元14、以及供電單元15。另外，感測裝置2則包含訊號發送單元21、感測單元22、以及供電單元23。

其中，感測裝置2之感測單元22具有偵測使用者之一生理資訊之能力，例如使用者之血壓、脈搏、聲音、震動、溫度之其中之一或多個資訊。感測裝置2之訊號發送單元21接收來自感測單元22之訊息，並透過無線通訊的方式向外傳遞，較佳地訊號發送單元21係選自WiFi通訊單元、NFC通訊單元、RFID通訊單元、藍芽通訊單元、Zigbee通訊單元、紅外線通訊單元之其中之一。感測裝置2之供電單元23用以供應電力至感測裝置2中所有電子元件，舉例而言可以是鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池之其中之一。

主運算裝置1之訊號接收單元14接收來自感測裝置2之訊號發送單元21所發送的資訊，較佳地訊號接收單元14係選自使用WiFi通訊單元、NFC通訊單元、RFID通訊單元、藍芽通訊單元、Zigbee通訊單元、紅外線通訊單元之其中之一。主運算裝置1之運算單元12對訊號接收單元 14所接收的資訊進行處理或運算，並將處理或運算之結果儲存至記憶單元13及/或顯示於顯示單元11。其中運算單元12泛指可以執行複雜計算機程序的邏輯運算器，例如集成電路中央處理器或是微處理器，運算單元12可以具有一或多核心，較佳地具有平行運算或同步多執行緒計算能力。記憶單元13係揮發性記憶體及/或非揮發性記憶體，用以儲存主運算裝置1之資料。供電單元15用以供應電力至主運算裝置1中所有電子元件，舉例而言可以是鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池之其中之一。另外，主運算裝置1之顯示單元11係選自螢幕、投影裝置、音響裝置及至少一個LED燈其中之一。

請參考第2圖，第2圖係本發明之分離式運算系統的第一實施例之運作流程圖，其中步驟S21~S22係實施於感測裝置2，步驟S23~S25係實施於主運算裝置1。為使便於理解，在此以主運算裝置1係智慧型手機、以及感測裝置2係具感測一生理資訊能力之手環作為例子，其中該生理資訊較佳地為血壓或脈搏資訊。然而，所屬領域中具有通常知識者應當明瞭，在不脫離本發明之精神和範圍內，主運算裝置1亦可能是平板電腦、筆記型電腦、掌上型遊戲機或多媒體撥放器等行動通信裝置，感測裝置2亦可以是具感測能力之隱形眼鏡、或具感測能力之心臟支架等等裝置，此處僅為實施態樣之舉例而非限制，在此先行敘明。

請參考步驟S21，感測裝置2之感測單元22對使用者之生理資訊進行感測，其中該生理資訊舉例而言可以為血壓資訊、脈搏資訊、預估步數資訊、或體溫資訊之其中之一，但不限於此。請續參考步驟S22，感測裝置2之訊號發送單元21將未經運算處理之該生理資訊向外發送。其 中，未經運算處理係指無須特殊編碼或加密運算，僅是簡單地將感測單元22之測得數值直接向外無線發送，因此感測裝置2無須功能強大之運算單元。另外，實作上可以對感測裝置2設定發送條件，例如定時透過訊號發送單元21向主運算裝置1發送無線訊號；抑或當感測單元22感測到感測對象之生理資訊超過一臨界值時，透過訊號發送單元21向外發送無線訊號。

請參考步驟S23，主運算裝置1之訊號接收單元14接收該生理資訊，並如步驟S24所示，接著將該生理資訊傳送至運算單元12進行運算，其中該運算舉例而言可以為判斷血壓資訊是否處於正常範圍、判斷脈搏資訊是否處於正常範圍、根據預估步數資訊計算消耗之卡路里或步行距離、判斷體溫資訊是否處於正常範圍等等，但不限於此。請續參考步驟S25，主運算裝置1將處理或運算之結果透過顯示單元11通知使用者5，例如前述之血壓/脈搏/卡路里/體溫之各項數據及是否處於正常範圍，如此一來使用者5將可以即時取得該些生理資訊，且瞭解是否處於正常範圍。必須注意的是，觀看顯示單元11之使用者5與感測裝置2進行測量之感測對象可以為同一人或不同人，可廣泛地運用於醫師/病人或自我量測之用途。

由上述之實施方式可知，當感測裝置2取得某些生理資訊後，可以透過無線傳輸方式傳送至主運算裝置1，由主運算裝置1之運算單元11進行運算處理，並將結果顯示於主運算裝置1之螢幕(即顯示單元11)，如此一來感測裝置2即可避免於自身裝置進行複雜處理或運算，可以減化所需元件(例如無須功能強大之處理器或記憶體)以達成輕量化、低耗電量之目標。換句話說，本發明之價值在於，感測裝置2毋需具備處理器、記憶體、顯示器等耗電量大又重量較重的元件，而是利用智慧型手機(即主運算 裝置1)之中央處理器進行運算、並利用智慧型手機之螢幕(即顯示單元11)顯示予使用者5，因此可以輕量化並降低耗電量。

另外，由於本發明之感測裝置2具備輕量化及低耗電之優點，因此除了如上述手環之應用以外，感測裝置2在其他的應用中更可以是具感測能力之心臟支架，其具有感測單元22以偵測使用者之心血管寬度；或者感測裝置2在另一種應用中可以是具感測能力之隱形眼鏡，其具有透過使用者眼睛微血管量測血壓之感測單元22。

請參考第3圖，第3圖係本發明之分離式運算系統的第二實施例之功能方塊圖。其中，第3圖與前述第1圖之差別在於，第3圖之感測裝置2具有可收發無線訊號之第一無線通信單元24、以及主運算裝置1具有可收發無線訊號之第二無線通信單元16。其中，主運算裝置1以及感測裝置2之通訊方式可透過WiFi通訊方式、NFC通訊方式、RFID通訊方式、藍芽通訊方式、Zigbee通訊方式、紅外線通訊方式之其中之一。換句話說，有別於第一實施例之訊號發送單元21以及訊號接收單元14，此處的第一無線通信單元24以及第二無線通信單元16具有接收及發送之雙向無線溝通能力。另外，本實施例中主運算裝置1更具有操控介面單元17，該操控介面單元17提供一生理資訊閱覽介面，該生理資訊閱覽介面係根據使用者的點選而提供相應之資訊。舉例而言，使用者可以透過生理資訊閱覽介面來查詢過去一周之間體溫的升降情況、或者過去一小時之脈搏平均值等等。

請參考第4圖，第4圖係本發明之分離式運算系統的第二實施例之運作流程圖，其中步驟S41~S42係實施於主運算裝置1，步驟S43~S44係實施於感測裝置2。為使便於理解，如同第一實施例一般，在此以 主運算裝置1係智慧型手機、感測裝置2係具感測一生理資訊能力之手環作為例子。同樣地，此處僅為實施態樣之舉例而非限制，在此先行敘明。另外必須說明的是，此處之運作流程圖中省略第2圖中類似作業流程，例如感測裝置2定時對主運算裝置1發送感測所得之血壓/脈搏/卡路里/體溫等等生理資訊。

請參考步驟S41，使用者透過智慧型手機(即主運算裝置1)之觸控式螢幕或實體按鍵(即操控介面單元)輸入感測裝置設定指令。舉例而言，使用者透過點選觸控式螢幕，設定目前欲偵測之生理資訊為脈搏、偵測之時間間隔為10分鐘。請續參考步驟S42，智慧型手機基於該感測裝置設定指令，透過第二無線通信單元16發送未經編碼之一無線設定訊號，該無線設定訊號包含剛才使用者所輸入的感測裝置設定指令。

請參考步驟S43，手環(即感測裝置2)之第一無線通信單元24收到該無線設定訊號後，如步驟S44所示，手環根據該無線設定訊號改變其暫存器的值，使得手環每10分鐘偵測一次被測量者之脈搏。如此一來，主運算裝置1不僅僅有顯示感測裝置2所測得數據之功能，更可以讓使用者直接、方便地設定感測裝置2之測量方式。

請參考第5圖，第5圖係本發明之分離式運算系統的第三實施例之功能方塊圖。第5圖與第1、3圖所示之實施方式的差別在於，第5圖之主運算裝置1透過該第二無線通信單元16可同步地控制多個感測裝置(在此舉例為第一感測裝置3以及第二感測裝置4)，且主運算裝置1更包含一身分認證單元18，該身分認證單元18係對於第一感測裝置3、以及第二感測裝置4進行身分認證程序。實作上，身分認證程序可根據身分認證單 元18對於第一感測裝置3、以及第二感測裝置4之硬體ID或媒體存取控制位址(或稱為MAC地址，Media Access Control Address)進行身分認證程序。

請參考第6圖，第6圖係本發明之分離式運算系統的第三實施例之運作流程圖，其中步驟S61、S62係實施於第一感測裝置3，步驟S63、S64係實施於第二感測裝置4，步驟S65~S67係實施於主運算裝置1。為使便於理解，在此以主運算裝置1係智慧型手機、第一感測裝置3係具感測能力之心臟支架、第二感測裝置4係具感測能力之隱形眼鏡作為例子。同樣地，此處僅為實施態樣之舉例而非限制，在此先行敘明。

請參考步驟S61，心臟支架(即第一感測裝置3)透過第一感測通信單元31與智慧型手機(即主運算裝置1)進行身分認證程序。另外，隱形眼鏡(即第二感測裝置4)亦透過第二感測通信單元41與智慧型手機進行身分認證程序，如同步驟S63所示。當智慧型手機收到心臟支架及隱形眼鏡傳送而來的無線認證訊號後，交由身分認證單元18對於該些感測裝置進行身分認證程序，如同步驟S65所示。當身分認證成功後，心臟支架開始對使用者之生理資訊(例如：心血管寬度)進行感測、隱形眼鏡亦對使用者之生理資訊(例如：眼睛微血管之血壓)進行感測，並將測得之生理資訊發送至智慧型手機，如同步驟S62、S64所示。另外，為減低耗電量，較佳地心臟支架及/或隱形眼鏡可以設定為，當感測到的生理資訊超過一臨界值(例如，血壓超過140mmHg時)，才透過第一感測通信單元31或第二感測通信單元41向智慧型手機發送無線訊號。

請參考步驟S66~S67，智慧型手機之第二無線通信單元16接收該些生理資訊後，將該生理資訊傳送至運算單元12進行運算，並將運 算之結果透過螢幕(即顯示單元11)通知使用者。如此一來，使用者可以即時地瞭解目前心血管寬度及血壓之狀況。換言之，使用者可以即時地獲得多個感測裝置之量測所得資訊。

另外，根據本發明之概念，另一種應用為：感測裝置及警示裝置的結合應用。其中，感測裝置包含一供電單元、一感測單元以及一第一無線通信單元，該供電單元電性連接並供電至該感測單元以及該第一無線通信單元，該感測單元用以感測使用者之生理資訊，當感測到該生理資訊超過一標準值時，透過該第一無線通信單元向外發送一警示訊息。及一警示裝置，包含一警示單元以及一第二無線通信單元，該第二無線通信單元接收該警示訊息後，該警示單元實施一警示動作。

舉例而言，該感測裝置為具有短程無線通信單元以及內嵌於衣服之電子血壓計，該感測裝置定時或當感測到該生理資訊超過一標準值(例如血壓超過140mmHg)時，利用短程無線通信單元將警示訊息發送至一微型電腦(即警示裝置)，該微型電腦具有一蜂鳴器(即警示單元)以及第二無線通信單元，當第二無線通信單元接收該警示訊息後，該蜂鳴器即開始發出聲響以警告使用者。

較佳地，該警示裝置更包含一運算單元(例如微型處理器)，該警示訊息包含該生理資訊，該運算單元對該警示訊息中的該生理資訊進行運算，並依據運算結果實施不同之該警示動作，例如當血壓為140~160mmHg時聲音較緩慢、當血壓為160mmHg以上時聲音較急促。較佳地，該警示裝置為口袋電腦或微型電腦；該警示單元係選自音響裝置、顯示裝置、震動裝置之其中之一。

綜上所述，透過本發明之分離式運算系統，所有的複雜計算以及顯示都透過無線傳輸的方式在智慧型手機上進行，因此手環、隱形眼鏡、心臟支架等感測裝置可以完全無需處理器或僅需要功能簡單的微處理器來協助顯示，故感測裝置可以達到具電子感測能力卻又輕量化、低耗電的目標。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧主運算裝置

11‧‧‧顯示單元

12‧‧‧運算單元

13‧‧‧記憶單元

14‧‧‧訊號接收單元

15‧‧‧供電單元

2‧‧‧感測裝置

21‧‧‧訊號發送單元

22‧‧‧感測單元

23‧‧‧供電單元

5‧‧‧使用者

Claims (8)

1. 一種具有分離之運算單元的系統，包含：一感測裝置，由一供電單元、一感測單元以及一第一無線通信單元所組成，該供電單元電性連接並供電至該感測單元以及該第一無線通信單元，該感測單元用以感測使用者之生理資訊，該生理資訊在未經運算處理的情況下透過該第一無線通信單元向外發送，其中該感測裝置係具感測能力之一心臟支架，該生理資訊為心血管寬度；及一主運算裝置，包含一運算單元、一顯示單元、一操控介面單元以及一第二無線通信單元，該第二無線通信單元接收該生理資訊後傳送至該運算單元進行運算，並將運算之結果透過該顯示單元通知使用者，而該操控介面單元提供一感測裝置設定介面，該感測裝置設定介面係接受該使用者的點選後，基於該點選，透過該第二無線通信單元發送未經編碼之一無線設定訊號至該感測裝置；其中，該感測裝置接收未經編碼之該無線設定訊號，並透過該第一無線通信單元向該主運算裝置發送無線訊號。
2. 根據申請專利範圍第1項之具有分離之運算單元的系統，其中該第一無線通信單元係選自使用Zigbee通訊單元、WiFi通訊單元、NFC通訊單元、RFID通訊單元、藍芽通訊單元、紅外線通訊單元之其中之一。
3. 根據申請專利範圍第1項之具有分離之運算單元的系統，其中該第二無線通信單元係選自使用Zigbee通訊單元、WiFi通訊單元、NFC通訊單元、RFID通訊單元、藍芽通訊單元、紅外線通訊單元之其中之一。
4. 根據申請專利範圍第1項之具有分離之運算單元的系統，其中該顯示 單元係選自一螢幕、一音響裝置及至少一個LED燈其中之一。
5. 根據申請專利範圍第1項之具有分離之運算單元的系統，其中該操控介面單元提供一生理資訊閱覽介面，該生理資訊閱覽介面係根據使用者的點選而提供相應之資訊。
6. 根據申請專利範圍第1項之具有分離之運算單元的系統，其中該感測裝置根據該無線設定訊號改變其暫存器的值。
7. 根據申請專利範圍第1項之具有分離之運算單元的系統，其中該主運算裝置更包含一身分認證單元，該身分認證單元係對於該感測裝置進行身分認證程序。
8. 根據申請專利範圍第1項之具有分離之運算單元的系統，更包含一或多個其餘感測裝置，該主運算裝置係同步地接收該些其餘感測裝置所發送之無線訊號。