TWI719416B - 生理資訊偵測系統與方法 - Google Patents

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Abstract

一種生理資訊偵測系統，包含複數射頻標籤，分別設於受測者，該些射頻標籤的其中之一被開啟時，產生預設頻率的入射射頻訊號，其投射至相應受測者以產生相應反射射頻訊號；及至少一射頻識別雷達，用以開啟該些射頻標籤的其中之一，且解調反射射頻訊號以得到相應受測者的生理資訊，且根據開啟的射頻標籤以識別受測者。

Description

生理資訊偵測系統與方法
本發明係有關生理資訊偵測，特別是關於一種可識別受測者身分的生理資訊偵測系統與方法。
體溫(body temperature, BT)、血壓(blood pressure, BP)、心跳速率(heart rate, HR)及呼吸速率(respiratory rate, RR)是四個主要的生理資訊(vital signs)。生理資訊的偵測或量測可用以評估身體的健康狀況，且能提供疾病的線索。
傳統的非接觸式生理資訊偵測系統可用以遙測受測者的生理資訊，例如心跳速率或呼吸速率。由於偵測系統的造價不低，因此一個偵測系統通常會用來量測多個受測者。然而，多個受測者的相應訊號彼此會產生干擾，因而降低量測的準確度。再者，當多個受測者彼此靠近時，偵測系統很難識別出個別受測者，往往造成識別錯誤。
因此亟需提出一種可識別受測者身分的生理資訊偵測機制，用以改善傳統生理資訊偵測系統的缺失。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種生理資訊偵測系統與方法，其可識別受測者的身分，且能提升偵測準確度。
根據本發明實施例，生理資訊偵測系統包含複數射頻標籤及至少一射頻識別雷達。射頻標籤分別設於受測者，該些射頻標籤的其中之一被開啟時，產生預設頻率的入射射頻訊號，其投射至相應受測者以產生相應反射射頻訊號。射頻識別雷達開啟該些射頻標籤的其中之一，且解調反射射頻訊號以得到相應受測者的生理資訊，且根據開啟的射頻標籤以識別受測者。
第一圖顯示本發明第一實施例之生理資訊(vital sign)偵測系統100(以下簡稱偵測系統)的方塊圖。在本實施例中，偵測系統100可包含射頻識別(RFID)雷達11與複數諧波射頻標籤(harmonic RF tag)12(以下簡稱標籤)。射頻識別雷達11可藉由射頻識別天線110A與該些標籤12通信，以開啟其中一個標籤12。標籤12分別設於受測者13身上(例如配戴於受測者13胸前)。
本實施例之射頻識別雷達11可藉由發射天線111發射預設頻率的射頻訊號。當標籤12開啟時，可根據射頻訊號以產生相應的入射諧波訊號。舉例而言，當標籤1(12)被開啟時，接收發射天線111所發射的射頻訊號F，可產生相應的入射諧波訊號FH，例如二次諧波訊號(其中FH的頻率為F的二倍)。入射諧波訊號FH投射至受測者13可產生反射諧波訊號FN，藉由接收天線112而被射頻識別雷達11接收。被開啟標籤12處之受測者13身體之移動(motion)會調變入射諧波訊號以改變其相位，因此射頻識別雷達11可藉由解調反射諧波訊號以得知受測者13的生理資訊，例如呼吸或心跳速率。由於一個時間僅有一個標籤12被開啟，因此射頻識別雷達11可識別所接收之反射諧波訊號相應的受測者13。
第二圖顯示第一圖之偵測系統100的細部方塊圖，僅顯示其中一個受測者13及相應標籤12。在本實施例中，射頻識別雷達11可包含主(master)射頻識別單元118，標籤12可包含從(slave)射頻識別單元120。主射頻識別單元118與從射頻識別單元120可藉由(射頻識別雷達11的)射頻識別天線110A與(標籤12的)射頻識別天線110B進行通信，使得於一個時間當中僅有一個標籤12被開啟。
在本實施例中，射頻識別雷達11可包含發射器113，可產生預設頻率的射頻訊號F，可藉由發射天線111發射至標籤12。標籤12可包含諧波發射天線單元121，其共振頻率同於射頻訊號F的頻率而產生共振反應，以產生相應的入射諧波訊號FH，例如二次諧波訊號。
本實施例之射頻識別雷達11可包含諧波接收器114，其藉由接收天線112以接收反射諧波訊號FN，其頻率相同於入射諧波訊號FH，但相位會受到被開啟標籤12處之受測者13身體之移動所調變。
本實施例之射頻識別雷達11可包含諧波解調器115，其對(諧波接收器114)所接收之反射諧波訊號FN進行解調，以得到包含相位變化資訊之基頻 (Baseband) 訊號。射頻識別雷達11可包含處理器116，處理器116可包含一類比數位轉換器和一數位訊號處理器。處理器116對(諧波解調器115所輸出的)基頻訊號進行類比至數位轉換，並去除高頻成分，經運算後可得到受測者13的生理資訊，例如呼吸或心跳速率。前述去除高頻成分之操作係由該數位訊號處理器執行，其可包含去除不合適之呼吸諧波、去除雜訊等，但不限定於此。本實施例之射頻識別雷達11可包含控制器117，用以控制主射頻識別單元118、發射器113、諧波接收器114、諧波解調器115及處理器116的操作。在本實施例中，如第二圖所示，發射器113連接至發射天線111以發射射頻訊號F，諧波接收器114連接至接收天線112以接收反射諧波訊號FN，諧波解調器115連接至諧波接收器114以解調反射諧波訊號FN，處理器116連接至諧波解調器115以處理基頻訊號，主射頻識別單元118連接至射頻識別天線110A藉以和從射頻識別單元120的射頻識別天線110B進行通信。
第三A圖顯示本發明第一實施例之生理資訊偵測方法300(以下簡稱偵測方法)的流程圖，第三B圖顯示相應於第三A圖之偵測系統100的方塊圖。於步驟31，射頻識別雷達11開啟其中一個標籤12。於步驟32，射頻識別雷達11的發射器113藉由發射天線111發射預設頻率的射頻訊號F至被開啟的標籤1(12)。該標籤12的諧波發射天線單元121會與射頻訊號F產生共振反應，以產生相應的入射諧波訊號FH至相應受測者13(步驟33)。
於步驟34，該被開啟標籤12處之受測者13身體之移動會調變入射諧波訊號FH以改變其相位，因而產生反射諧波訊號FN。於步驟35，射頻識別雷達11的諧波接收器114接收反射諧波訊號FN；接著，射頻識別雷達11的諧波解調器115對反射諧波訊號FN進行解調，以得到基頻訊號；再由射頻識別雷達11的處理器116對包含相位變化資訊之基頻訊號進行類比至數位轉換，並去除高頻成分，經運算處理後得到受測者13的生理資訊，例如呼吸或心跳速率。
最後，於步驟36，整合所得到的生理資訊與相應的標籤12及受測者13，其中被開啟的標籤12可作為身分(ID)的識別。
接著，如果射頻識別雷達11仍有其他受測者13待偵測(步驟37)，則射頻識別雷達11選擇下一身分的標籤(步驟38)，接著重複執行步驟31~36。亦即，開啟所選擇的標籤12(步驟31)，發射預設頻率的射頻訊號F至開啟的標籤12(步驟32)，產生相應的入射諧波訊號FH至相應受測者13(步驟33)，產生反射諧波訊號FN(步驟34)，得到受測者13的生理資訊(步驟35)，及整合所得到的生理資訊與相應的標籤12及受測者13(步驟36)。如果步驟37判定射頻識別雷達11未有其他受測者13待偵測，則結束偵測方法300的流程。
第四圖顯示本發明第一實施例第一變化型之偵測系統100B的方塊圖。與第三B圖所示偵測系統100不同的地方在於，本實施例(第四圖)使用複數個(例如二個)標籤12A、12B設於單一受測者13。藉此，射頻識別雷達11可於同一時間週期內，藉由分時多工依序開啟標籤12A、12B以偵測單一受測者13的複數生理資訊。
第五圖顯示本發明第一實施例第二變化型之偵測系統100C的方塊圖。與第二圖所示偵測系統100不同的地方在於，本實施例(第五圖)之射頻識別雷達11使用雙頻帶(dual band)接收器114B以取代諧波接收器114，其中的一個頻帶相同於第二圖，係用以接收反射諧波訊號FN。此外，另一頻帶則用以接收射頻訊號F發射至受測者13(但未經標籤12)並反射回來的反射射頻訊號FR，再由解調器115B進行解調。藉此，射頻識別雷達11可於同一時間週期內，藉由分時多工以偵測單一受測者13的複數生理資訊。
第六圖顯示本發明第二實施例之生理資訊偵測系統600(以下簡稱偵測系統)的方塊圖。第二實施例類似於第一實施例，相異處則說明如下。
在本實施例中，射頻標籤12(以下簡稱標籤)可包含射頻發射器122，當標籤12被開啟時，可發射預設頻率的入射射頻訊號FH。本實施例之射頻識別雷達11可包含射頻接收器114C，其類似於第一實施例之諧波接收器114，用以接收反射射頻訊號FN。射頻識別雷達11可包含射頻解調器115C，其類似於第一實施例之諧波解調器115，用以對(射頻接收器114C)所接收之反射射頻訊號FN進行解調，以得到包含相位變化資訊之基頻訊號。
入射射頻訊號FH投射至受測者13可產生反射射頻訊號FN，藉由接收天線112而被射頻識別雷達11接收。被開啟標籤12處之受測者13身體之移動會調變入射射頻訊號FH以改變其相位，因此射頻識別雷達11可藉由解調反射射頻訊號FNx以得知受測者13的生理資訊，例如呼吸或心跳速率。本實施例之射頻識別雷達11不需(第一實施例的)發射器113及發射天線111。
第七A圖顯示本發明第二實施例之生理資訊偵測方法700(以下簡稱偵測方法)的流程圖，第七B圖顯示相應於第七A圖之偵測系統600的方塊圖。於步驟71，射頻識別雷達11開啟其中一個標籤12。於步驟72，被開啟之標籤12的射頻發射器122發射預設頻率的入射射頻訊號FH。
於步驟73，被開啟標籤12處之受測者13身體之移動會調變入射射頻訊號FH以改變其相位，因而產生反射射頻訊號FN。於步驟74，射頻識別雷達11的射頻接收器114C接收反射射頻訊號FN；接著，射頻識別雷達11的射頻解調器115C對反射射頻訊號FN進行解調，以得到包含相位變化資訊之基頻訊號；再由射頻識別雷達11的處理器116對包含相位變化資訊之基頻訊號進行類比至數位轉換，並去除高頻成分，經運算處理後得到受測者13的生理資訊，例如呼吸或心跳速率。
最後，於步驟75，整合所得到的生理資訊與相應的標籤12及受測者13，其中被開啟的標籤12可作為身分(ID)的識別。
接著，如果射頻識別雷達11仍有其他受測者13待偵測(步驟76)，則射頻識別雷達11選擇下一身分的標籤(步驟77)，接著重複執行步驟71~75。如果步驟76判定射頻識別雷達11未有其他受測者13待偵測，則結束偵測方法700的流程。
第八圖顯示本發明第二實施例第一變化型之偵測系統600B的方塊圖。與第七B圖所示偵測系統600不同的地方在於，本實施例(第八圖)使用複數個(例如二個)射頻識別雷達11A、11B，分別相應於不同的標籤12與受測者13。藉此，該些射頻識別雷達11A、11B可同時進行不同身分的識別，然而第二實施例(第七B圖)於某一時間僅能進行單一身分的識別。
第九圖顯示本發明第二實施例第二變化型之偵測系統600C的方塊圖。與第六圖所示偵測系統600不同的地方在於，本實施例(第九圖)使用複數個(例如二個)標籤12A、12B設於單一受測者13。藉此，射頻識別雷達11可偵測單一受測者13的複數生理資訊。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100:生理資訊偵測系統 100B:生理資訊偵測系統 100C:生理資訊偵測系統 600:生理資訊偵測系統 600B:生理資訊偵測系統 600C:生理資訊偵測系統 11:射頻識別雷達 11A:射頻識別雷達 11B:射頻識別雷達 110A:射頻識別天線 110B:射頻識別天線 111:發射天線 112:接收天線 113:發射器 114:諧波接收器 114B:雙頻帶接收器 114C:射頻接收器 115:諧波解調器 115B:解調器 115C:射頻解調器 116:處理器 117:控制器 118:主射頻識別單元 12、12A、12B:諧波射頻標籤/射頻標籤 120:從射頻識別單元 121:諧波發射天線單元 122:射頻發射器 13:受測者 300:生理資訊偵測方法 31:射頻識別雷達開啟其中一個標籤 32:發射射頻訊號 33:標籤產生相應的入射諧波訊號 34:產生反射諧波訊號 35:接收、解調並處理反射諧波訊號以得到生理資訊 36:整合生理資訊與相應的標籤及受測者 37:判斷是否有其他受測者 38:選擇下一身分的標籤 700:生理資訊偵測方法 71:射頻識別雷達開啟其中一個標籤 72:標籤發射入射射頻訊號 73:產生反射射頻訊號 74:接收、解調並處理反射射頻訊號以得到生理資訊 75:整合生理資訊與相應的標籤及受測者 76:判斷是否有其他受測者 77:選擇下一身分的標籤 F:射頻訊號 FH:入射諧波訊號/入射射頻訊號 FN:反射諧波訊號/反射射頻訊號 FR:反射射頻訊號
第一圖顯示本發明第一實施例之生理資訊偵測系統的方塊圖。 第二圖顯示第一圖之偵測系統的細部方塊圖。 第三A圖顯示本發明第一實施例之生理資訊偵測方法的流程圖。 第三B圖顯示相應於第三A圖之偵測系統的方塊圖。 第四圖顯示本發明第一實施例第一變化型之偵測系統的方塊圖。 第五圖顯示本發明第一實施例第二變化型之偵測系統的方塊圖。 第六圖顯示本發明第二實施例之生理資訊偵測系統的方塊圖。 第七A圖顯示本發明第二實施例之生理資訊偵測方法的流程圖。 第七B圖顯示相應於第七A圖之偵測系統的方塊圖。 第八圖顯示本發明第二實施例第一變化型之偵測系統的方塊圖。 第九圖顯示本發明第二實施例第二變化型之偵測系統的方塊圖。
100:生理資訊偵測系統
11:射頻識別雷達
110A:射頻識別天線
111:發射天線
112:接收天線
12:諧波射頻標籤
13:受測者
F:射頻訊號
FH:入射諧波訊號
FN:反射諧波訊號

Claims (17)

  1. 一種生理資訊偵測系統，包含： 至少一射頻識別雷達，用以發射預設頻率的射頻訊號；及 複數諧波射頻標籤，分別設於受測者，該些諧波射頻標籤的其中之一被該射頻識別雷達開啟並根據該射頻訊號以產生入射諧波訊號，其投射至相應受測者以產生相應反射諧波訊號； 其中該射頻識別雷達解調該反射諧波訊號以得到相應受測者的生理資訊，且根據開啟的該諧波射頻標籤以識別受測者。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之生理資訊偵測系統，其中該射頻識別雷達包含一主射頻識別單元且該諧波射頻標籤包含一從射頻識別單元，該主射頻識別單元與該從射頻識別單元進行通信，以開啟相應的諧波射頻標籤。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之生理資訊偵測系統，其中該射頻識別雷達包含： 一發射器，用以產生該射頻訊號； 一諧波接收器，用以接收該反射諧波訊號；及 一諧波解調器，用以解調該反射諧波訊號以得到基頻訊號。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述之生理資訊偵測系統，其中該諧波接收器包含一雙頻帶接收器，其中的一個頻帶用以接收該反射諧波訊號，另一個頻帶用以接收該射頻訊號發射至受測者並直接反射回來的反射射頻訊號。
  5. 根據申請專利範圍第3項所述之生理資訊偵測系統，其中該射頻識別雷達更包含： 一處理器，其對該基頻訊號進行類比至數位轉換，並去除高頻成分，經運算以得到相應受測者的生理資訊。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之生理資訊偵測系統，其中該諧波射頻標籤包含： 一諧波發射天線單元，當其共振頻率同於該射頻訊號的頻率時，會產生共振反應，以產生該入射諧波訊號。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之生理資訊偵測系統，其中至少一受測者設有多個該諧波射頻標籤。
  8. 一種生理資訊偵測系統，包含： 複數射頻標籤，分別設於受測者，該些射頻標籤的其中之一被開啟時，產生預設頻率的入射射頻訊號，其投射至相應受測者以產生相應反射射頻訊號；及 至少一射頻識別雷達，用以開啟該些射頻標籤的其中之一，且解調該反射射頻訊號以得到相應受測者的生理資訊，且根據開啟的該射頻標籤以識別受測者。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之生理資訊偵測系統，其中該射頻識別雷達包含一主射頻識別單元且該射頻標籤包含一從射頻識別單元，該主射頻識別單元與該從射頻識別單元進行通信，以開啟相應的射頻標籤。
  10. 根據申請專利範圍第8項所述之生理資訊偵測系統，其中該射頻識別雷達包含： 一射頻接收器，用以接收該反射射頻訊號；及 一射頻解調器，用以解調該反射射頻訊號以得到基頻訊號。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之生理資訊偵測系統，其中該射頻識別雷達更包含： 一處理器，其對該基頻訊號進行類比至數位轉換，並去除高頻成分，經運算以得到相應受測者的生理資訊。
  12. 根據申請專利範圍第8項所述之生理資訊偵測系統，其中該至少一射頻識別雷達包含複數射頻解調器，用以解調該些預設頻率的反射射頻訊號。
  13. 根據申請專利範圍第8項所述之生理資訊偵測系統，其中至少一受測者設有多個該射頻標籤。
  14. 一種生理資訊偵測方法，包含： 進行射頻識別通信以開啟複數射頻標籤的其中之一，該些射頻標籤分別設於受測者； 產生預設頻率的入射射頻訊號； 投射該入射射頻訊號至相應受測者以產生相應反射射頻訊號； 解調該反射射頻訊號以得到相應受測者的生理資訊；及 根據開啟的該射頻標籤以識別受測者。
  15. 根據申請專利範圍14項所述之生理資訊偵測方法，更包含： 發射該預設頻率的射頻訊號； 其中該入射射頻訊號係為該射頻訊號經共振反應所產生的諧波訊號。
  16. 根據申請專利範圍14項所述之生理資訊偵測方法，其中該反射射頻訊號經解調得到基頻訊號。
  17. 根據申請專利範圍16項所述之生理資訊偵測方法，更包含： 對該基頻訊號進行類比至數位轉換，並去除高頻成分，經運算以得到相應受測者的生理資訊。
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