TWI591568B - Distal immediate health warning system - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種照護系統，特別是指一種遠端即時健康預警照護系統。
隨著科技越來越發達，人們對於疾病種類的認知及瞭解也越來越廣。在疾病發生時只要即時採取必要之救護措施，病情往往能在第一時間獲得控制，但並非每種疾病在發病當下，均能得到立即妥善的救護，如，在毫無預警情況之下發病之生理疾病，例如：心臟疾病等。
因此，若不能在病人發病的當下馬上採取相關的救護行動，病人喪失生命的風險將會大大提升。然而，目前大部分之醫療設備不便攜帶，為了能隨時監控病人，只能就近安排病人在醫院病床上進行生理訊號之監控，但通常病人在發病之前，是不太願意待在病床上。對病人而言，待在受限的病床活動空間，會造成行動上的種種不便，以及對醫院方面而言，為了監控不知何時會發病的病人而安排床位，會造成無法有效率地從有限的醫療設備及有限的空間中分配醫療資源。
有鑑於此，在面對無法預警且隨時有可能發病的疾病之相關課題上，有必要尋求一解決之道。
因此，本發明之目的，即在提供一種遠端即時健康預警照護系統。
於是，本發明遠端即時健康預警照護系統，適用於遠端即時監測一使用者之生理訊號，並在監測出該使用者之生理訊號發生異常時進行預警。該系統包含一生理感測裝置、一行動裝置，以及一遠端伺服器。
該生理感測裝置包括一感測模組，及一傳送模組，該感測模組用以從該使用者身上即時感測出該生理訊號，該傳送模組用以將該感測模組所感測出的生理訊號向外傳送。
該行動裝置被該使用者所持用，且包括一處理模組、一第一通訊模組、一第二通訊模組，及一顯示模組，該第一通訊模組用以接收該生理感測裝置之傳送模組所傳來的生理訊號並傳送至該處理模組進行處理，該處理模組用以處理該生理訊號並將處理過後的生理訊號傳送至該第二通訊模組，該第二通訊模組用以接收該處理模組所傳來的生理訊號並將該生理訊號向外傳送。
該遠端伺服器包括一收發模組、一判定模組，及一預警處理模組，該收發模組用以接收該行動裝置之第二通訊模組所傳來的生理訊號，該判定模組用以判定該使用者之生理訊號是否發生異常，該預警處理模組用以在該使用者之生理訊號發生異常時產生一警示訊息，並藉由該收發模組將該警示訊息傳送至該行動裝置之第二通訊模組，以將該警示訊息顯示在該行動裝置之顯示模組上。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在
以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，本發明遠端即時健康預警照護系統之較佳實施例，適用於遠端即時監測一使用者之生理訊號，並在監測出該使用者之生理訊號發生異常時進行預警。該系統包含一生理感測裝置1、一行動裝置2，以及一遠端伺服器3。
該生理感測裝置1包括一感測模組11，以及一傳送模組12。在本較佳實施例中，該感測模組11係可隨身設置在該使用者身上。
該行動裝置2包括一處理模組21、一第一通訊模組22、一第二通訊模組23、一顯示模組24，以及一定位導航模組25。在本較佳實施例中，該行動裝置2被該使用者所持用，且該行動裝置2為一智慧型手機(Smart Phone)，但不以此為限，亦可為平版電腦(Tablet)、筆記型電腦(NoteBook)、或個人數位助理(PDA)等。
該遠端伺服器3包括一收發模組31、一判定模組32，以及一預警處理模組33。該判定模組32具有一特徵擷取單元321，以及一狀態分析單元322。在本較佳實施例中，該遠端伺服器3可設置在官方或私人機構所設立的急難救護中心，但不以此為限，並用以在監測到異常之生理訊號時進行預警。
該生理感測裝置1之感測模組11用以從該使用者身上即時感測出該生理訊號。在本較佳實施例中，該生理訊號
可為人體之體溫、脈搏、心電圖訊號、交感/副交感神經活性平衡指標(LF/HF)之即時感測資訊，但不限於此，亦可為血糖、血壓等。
該生理感測裝置1之傳送模組12用以將該感測模組11所感測出的生理訊號向外傳送。在本較佳實施例中，該傳送模組12可藉由無線或有線傳輸方式來傳送該生理訊號。
該行動裝置2之第一通訊模組22用以接收該生理感測裝置1之傳送模組12所傳來的生理訊號，並傳送至該處理模組21進行處理。
在本較佳實施例中，該第一通訊模組22在實施上可透過無線或有線傳輸技術接收由該傳送模組12所傳來的生理訊號。
其中，以該第一通訊模組22無線接收該生理訊號為實施態樣時，該生理感測裝置1之傳送模組12可為一藍牙傳送模組，且該第一通訊模組22為一藍牙通訊模組，但不以此為限，該傳輸模組12及該第一通訊模組22亦可採用近場通訊(NFC)、ZigBee、或RFID等。
其中，以該第一通訊模組22有線接收該生理訊號為實施態樣時，該生理感測裝置1之傳送模組12為一通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)傳送模組，且該行動裝置2之第一通訊模組22為一通用串列匯流排通訊模組，但不以此為限，亦可採用通用非同步收發傳輸器(UART)。
該行動裝置2之該處理模組21用以處理該生理訊號並
將處理過後的生理訊號傳送至該第二通訊模組23及該顯示模組24，進而使該顯示模組顯示24該生理訊號。在本較佳實施例中，該處理模組21係搭載安卓(Android)作業系統，但不以此為限，亦可以iOS、bada OS、MeeGo、Palm OS、WebOS、或Symbian等為作業系統。
該行動裝置2之該第二通訊模組23用以接收該處理模組21所傳來的生理訊號並將該生理訊號向外傳送。在本較佳實施例中，該行動裝置2之第二通訊模組23實施態樣可為一行動通訊模組或一無線區域網路通訊模組。
其中，以該第二通訊模組23為該行動通訊模組時，該使用者之生理訊號是透過行動通訊網路傳送至網際網路上的該遠端伺服器3。其中，該行動通訊網路所採用的標準可為CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX、LTE等，但不以此為限。
其中，以該第二通訊模組23為該無線區域網路通訊模組時，該使用者之生理訊號是透過無線區域網路傳送至網際網路上的該遠端伺服器3。其中，該無線區域網路可為Wi-Fi，但不以此為限。
該遠端伺服器3之該收發模組31用以接收該行動裝置2之第二通訊模組23所傳來的生理訊號。
該遠端伺服器3之該判定模組32用以判定該使用者之生理訊號是否發生異常。在本較佳實施例中，當該生理訊號為心電圖訊號時，該判定模組32之特徵擷取單元321用以從該心電圖訊號中擷取多個特徵參數。
舉例來說，參閱圖2，其中的P、Q、R、S、T'、T係分別表示心電圖訊號中幾個最重要的波形，其中該等特徵參數共有九個，分別為H_QR、H_RS、W_QRS、W_QRST、W_RR、Slope_QR、Slope_RS、Area_QRS、Area_R’ST’，其所代表之含意整理如下表一：
該判定模組32之該狀態分析單元322用以依據該等特
徵參數及在一離線訓練階段依據一統計模型所預先訓練出的一狀態參數組，判定出該心電圖訊號是否異常。舉例來說，該心電圖訊號異常係通常來自於心律不整、心軸偏移、心房肥大、心肌壞死、心肌復極化異常等問題。
參閱圖3，在本較佳實施例中，該離線訓練階段係以美國麻省理工學院提供的研究心律失常的數據庫MIT-BIH作為訓練資料來源；且該統計模型為離散隱藏式馬可夫模型(Discrete Hidden Markov Model,DHMM)。
其中，該離線訓練階段部分係為該遠端伺服器3依據訓練資料預先執行的一段程式，如以下步驟：首先，如步驟41所示，該遠端伺服器3將MIT-BIH離線訓練資料一筆一筆代入隨機初始的DHMM模型。
定義λ=(A,B,π)：DHMM模型，其中，A：狀態轉移機率矩陣；B：各狀態的輸出機率矩陣；π：初始狀態機率向量。
接著，如步驟42所示，該遠端伺服器3將訓練資料中的特徵參數量化至碼簿(Codebook)中。
接著，如步驟43所示，該遠端伺服器3計算出在每一個DHMM模型λ中產生一個觀察結果序列O={o 1,o 2,...,o T }之機率P(O|λ)。
在本較佳實施例中，該遠端伺服器3係輔以前向演算法(Forward Algorithm)來計算出該觀察序列O之機率，其計算方式係為熟習此項技術者所熟知，故在此不加以贅
述。
接著，如步驟44所示，該遠端伺服器3係透過維特比演算法(Viterbi Algorithm)計算每筆訓練資料之最佳狀態序列。
接著，如步驟45所示，該遠端伺服器3更新DHMM模型λ中之參數A、B、π。其更新計算方式係為熟習此項技術者所熟知，故在此不加以贅述
接著，如步驟46所示，該遠端伺服器3判斷所有離線訓練資料是否已經訓練完成。若否，則回到該步驟42；若是，則進入步驟47。
如步驟47所示，該遠端伺服器3判斷DHMM模型λ中之參數A、B、π是否已經收斂。當參數A、B、π和前一次之訓練數值相同時則為收斂。反之，當參數A、B、π和前一次之訓練數值不同時則回到步驟該步驟43，直到參數A、B、π收斂為止。
因此，在該離線訓練階段結束後，可得到對應於代表不同心臟疾病之心電圖模型的狀態參數組，進而使得該狀態分析單元322可藉由計算該等特徵參數與該狀態參數組之機率，來判定所接收到之即時心電圖訊號是否異常，甚至進一步可得知是哪方面的心臟疾病。
參閱圖1，除此之外，該判定模組32除了可分析心電圖訊號之外，還可判定體溫、交感/副交感神經活性平衡指標(LF/HF)，以及固有心率是否正常。
其中，當生理感測裝置1之感測模組11感測該使用者
之體溫超過37度時，則該判定模組32判定體溫為異常。
或者，當生理感測裝置1之感測模組11感測該使用者之交感/副交感神經活性平衡指標LF/HF大於3時，則該判定模組32判定交感/副交感神經活性平衡指標為異常。
或者，當生理感測裝置1之感測模組11感測該使用者之固有心率為大於“(200-使用者年齡)次/分”或者小於“50次/分”時，則該判定模組32判定該心跳次數為異常。
該遠端伺服器3之該預警處理模組33用以在該使用者之生理訊號發生異常時產生一警示訊息，並藉由該收發模組31將該警示訊息傳送至該行動裝置2之第二通訊模組23，以將該警示訊息顯示在該行動裝置2之顯示模組24上。在本較佳實施例中，該警示訊息係為短信(SMS)，但不限於此，亦可為推播訊息。
該行動裝置2之定位導航模組25用以在該第二通訊模組23接收該警示訊息時，自動定位出該行動裝置2目前位置及鄰近於該行動裝置2目前位置之附近醫院，以得到一顯示於該顯示模組24之相對應於該行動裝置2目前位置及其附近醫院之導航路徑。在本較佳實施例中，該導航路徑係為該使用者藉由點選確認或回覆該警示訊息之後，才接著透過該定位導航模組25產生。進而，該第二通訊模組23將對應於已確認或已回覆之該警示訊息的一訊息確認通知傳送出去。
若該遠端伺服器3之預警處理模組33於傳送該警示訊
息後之一預定時間內，未接收到來自於該行動裝置2之第二通訊模組23回傳之該訊息確認通知時，預警處理模組33藉由該行動裝置2之定位導航模組25所傳送的對應於該行動裝置2目前位置及其附近醫院之導航路徑，以及該警示訊息提供給鄰近於該使用者之附近醫院，繼而使附近醫院在接收到警示訊息及導航路徑時可於第一時間指派救護車到達該使用者目前位置進行救護。在本較佳實施例中，該預定時間為1分鐘，但不以此為限。
除此之外，該行動裝置2之第二通訊模組23除了可傳送目前位置及其附近醫院之導航路徑至該預警處理模組33，亦可將預先設定好之緊急聯絡人之聯絡方式傳送至該預警處理模組33，進而可讓該預警處理模組33將該使用者相關之照護資訊提供給該緊急聯絡人。
綜上所述，本發明藉由該生理感測裝置1、行動裝置2，及遠端伺服器3之各模組間之相互配合及運作，達到即時監控使用者之生理訊號並提供預警的功效，因此，無論使用者身在何處，在生理訊號發生異常時，均能在第一時間掌握使用者身體狀況及目前位置，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧生理感測裝置
11‧‧‧感測模組
12‧‧‧傳送模組
2‧‧‧行動裝置
21‧‧‧處理模組
22‧‧‧第一通訊模組
23‧‧‧第二通訊模組
24‧‧‧顯示模組
25‧‧‧定位導航模組
3‧‧‧遠端伺服器
31‧‧‧收發模組
32‧‧‧判定模組
321‧‧‧特徵擷取單元
322‧‧‧狀態分析單元
33‧‧‧預警處理模組
41~47‧‧‧步驟
圖1是一方塊圖，說明本發明遠端即時健康預警照護系統之較佳實施例；圖2是一示意圖，說明在本較佳實施例中之一心電圖訊號內之部分特徵參數；圖3是一流程圖，說明在本較佳實施例中之一離線訓練階段所執行的流程。
1‧‧‧生理感測裝置
11‧‧‧感測模組
12‧‧‧傳送模組
2‧‧‧行動裝置
21‧‧‧處理模組
22‧‧‧第一通訊模組
23‧‧‧第二通訊模組
24‧‧‧顯示模組
25‧‧‧定位導航模組
3‧‧‧遠端伺服器
31‧‧‧收發模組
32‧‧‧判定模組
321‧‧‧特徵擷取單元
322‧‧‧狀態分析單元
33‧‧‧預警處理模組
Claims (6)
- 一種遠端即時健康預警照護系統，適用於遠端即時監測一使用者之生理訊號，並在監測出該使用者之生理訊號發生異常時進行預警，該系統包含：一生理感測裝置，包括一感測模組，及一傳送模組，該感測模組用以從該使用者身上即時感測出該生理訊號，該傳送模組用以將該感測模組所感測出的生理訊號向外傳送；一行動裝置，被該使用者所持用，且包括一處理模組、一第一通訊模組、一第二通訊模組，及一顯示模組，該第一通訊模組用以接收該生理感測裝置之傳送模組所傳來的生理訊號並傳送至該處理模組進行處理，該處理模組用以處理該生理訊號並將處理過後的生理訊號傳送至該第二通訊模組，該第二通訊模組用以接收該處理模組所傳來的生理訊號並將該生理訊號向外傳送；以及一遠端伺服器，包括一收發模組、一判定模組，及一預警處理模組，該收發模組用以接收該行動裝置之第二通訊模組所傳來的生理訊號，該判定模組用以判定該使用者之生理訊號是否發生異常，該預警處理模組用以在該使用者之生理訊號發生異常時產生一警示訊息，並藉由該收發模組將該警示訊息傳送至該行動裝置之第二通訊模組，以顯示該警示訊息在該行動裝置之顯示模組上，其中，該生理訊號為心電圖訊號，且該遠端伺服器之判定模組具有一特徵擷取單元，及一狀態分析單元， 該特徵擷取單元用以從該心電圖訊號中擷取QRS複合波中之QR振福、QRS複合波中之RS振福、QRS複合波中Q波頂峰至S波頂峰之間隔時間、QRS複合波中Q波頂峰至T’波頂峰之間隔時間、兩個相鄰R波之間隔時間、QRS複合波中Q波頂峰與R波頂峰所構成之直線的斜率、QRS複合波中R波頂峰與S波頂峰所構成之直線的斜率、QRS複合波之面積及R’點與S波、T’波所圍成之面積以分別作為多個特徵參數，該狀態分析單元用以依據該等特徵參數與在一離線訓練階段依據一統計模型所預先訓練出的一狀態參數組，判定出該心電圖訊號是否有心律不整、心軸偏移、心房肥大、心肌壞死、心肌復極化之至少一者的異常；其中，該行動裝置還包括一定位導航模組，該定位導航模組用以在該第二通訊模組接收該警示訊息時，自動定位出該行動裝置目前位置及鄰近於該行動裝置目前位置之附近醫院，以得到一顯示於該顯示模組之相對應於該行動裝置目前位置及其附近醫院之導航路徑，若該遠端伺服器之預警處理模組於傳送該警示訊息後之一預定時間內，未接收到來自於該行動裝置之第二通訊模組回傳之一訊息確認通知時，該行動裝置之定位導航模組還用以將對應於該行動裝置目前位置及其附近醫院之導航路徑傳送至該遠端伺服器之預警處理模組，進而使該預警處理模組將該導航路徑及該警示訊息提供給鄰近於該使用者之附近醫院。
- 根據申請專利範圍第1項所述之遠端即時健康預警照護系統，其中，該生理感測裝置之傳送模組為一藍牙傳送模組，且該行動裝置之第一通訊模組為一藍牙通訊模組。
- 根據申請專利範圍第1項所述之遠端即時健康預警照護系統，其中，該生理感測裝置之傳送模組為一通用串列匯流排傳送模組，且該行動裝置之第一通訊模組為一通用串列匯流排通訊模組。
- 根據申請專利範圍第1項所述之遠端即時健康預警照護系統，其中，該行動裝置之第二通訊模組為一行動通訊模組，且該使用者之生理訊號是透過行動通訊網路傳送至網際網路上的該遠端伺服器。
- 根據申請專利範圍第1項所述之遠端即時健康預警照護系統，其中，該行動裝置之第二通訊模組為一無線區域網路通訊模組，且該使用者之生理訊號是透過無線區域網路傳送至網際網路上的該遠端伺服器。
- 根據申請專利範圍第1項所述之遠端即時健康預警照護系統，其中，該統計模型係離散隱藏式馬可夫模型。
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