TWI827367B - 元件位置校正系統及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種元件位置校正系統,包含:一控制器;複數個元件底座,其係與該控制器電性連接,每一該元件底座設定有一底座身分資訊;以及複數個生醫元件,每一該生醫元件設定有一元件身分資訊,該生醫元件執行下列步驟:接收該生醫元件所在之該元件底座之該底座身分資訊;以及當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,將該生醫元件之該元件身分資訊變更為該底座身分資訊。如此一來,可以讓使用者不需依照順序而能隨意安裝生醫元件於元件底座上。
Description
本發明關於一種元件位置校正系統及方法,特別關於一種用於人體訊號偵測及/或生醫刺激之元件位置校正系統及方法。
隨著科技日新月異,穿戴裝置已能應用於各種場域及功能,包含但不限於運動產業、醫療產業、休閒產業等。智慧服飾、智慧帽等穿戴裝置可用於偵測與收集人體各種肌電訊號、心電訊號、腦電波訊號等,搭配利用大數據或分析功能可以協助進行醫療診斷、治療、追蹤等,或是利用各種人體訊號提供娛樂或體能、運動上的各種訓練與分析或是後續生醫刺激調整或治療。
無論是在運動休閒或是醫療場域,針對安裝在智慧服飾上的複數個生醫元件,例如感測器或刺激器,通常都是依照編號或設定逐一安裝,這樣各個生醫元件偵測到的訊號或是要進行的刺激才能對應到正確的位置。然而,使用上相當不方便且不親民,亟需更多便利使用者的產品問世。
本發明提供一種元件位置校正系統,包含:一控制器;複數個元件底座,其係與該控制器電性連接,每一該元件底座設定有一底座身分資訊;
以及複數個生醫元件,每一該生醫元件設定有一元件身分資訊,該生醫元件執行下列步驟:接收該生醫元件所在之該元件底座之該底座身分資訊;以及當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,將該生醫元件之該元件身分資訊變更為該底座身分資訊。
於某些具體實施例中,該元件底座包含一切換開關,當該元件身分資訊對應該底座身分資訊時,觸發該切換開關以連通該生醫元件至該控制器之線路,以將該元件身分資訊傳輸至該控制器。
於某些具體實施例中,該控制器進一步確認該生醫元件之該元件身分資訊對應該生醫元件所在之該元件底座之該底座身分資訊。
於某些具體實施例中,該控制器係執行下列步驟:輸出一查詢命令至該生醫元件,該查詢命令包含該生醫元件之該元件身分資訊;接收該生醫元件之查詢結果,該查詢結果包含該元件身分資訊及該生醫元件所在對應之該底座身分資訊;當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,輸出一變更命令,該變更命令包含該底座身分資訊;以及接收一確認結果,該確認結果包含變更後之該元件身分資訊與一變更確認資訊。
於某些具體實施例中,該切換開關將該生醫元件與該元件底座之一記憶體連通或是與該控制器連通。
於某些具體實施例中,該生醫元件進一步將該底座身分資訊傳輸至該控制器。
於某些具體實施例中,該查詢結果、該變更命令及該確認結果進一步包含一感測功能資訊。
於某些具體實施例中,該控制器與一遠端主機無線通訊。
於某些具體實施例中,該確認結果進一步包含該底座身分資訊。
本發明還提供一種元件位置校正方法,包含:接收一生醫元件所在之一元件底座所設定的一底座身分資訊,其中該生醫元件設定有一元件身分資訊;以及當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,將該生醫元件之該元件身分資訊變更為該底座身分資訊。
於某些具體實施例中,當該元件身分資訊對應該底座身分資訊時,觸發該元件底座之一切換開關以連通該生醫元件至一控制器之線路,以將該元件身分資訊及該感測資訊傳輸至該控制器。
於某些具體實施例中,該校正方法進一步包含:接收一查詢命令,該查詢命令包含該生醫元件之該元件身分資訊;輸出該生醫元件之查詢結果至該控制器,該查詢結果包含該元件身分資訊及該生醫元件所在對應之該底座身分資訊;當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,接收一變更命令,該變更命令包含該底座身分資訊;以及輸出一確認結果至該控制器,該確認結果包含一變更確認資訊。
於某些具體實施例中,該校正方法進一步包含:該控制器進一步校正使該生醫元件之該元件身分資訊對應該生醫元件所在之該元件底座之該底座身分資訊。
於某些具體實施例中,該控制器之校正包含下列步驟:輸出一查詢命令至該生醫元件,該查詢命令包含該生醫元件之該元件身分資訊;接收該生醫元件之查詢結果,該查詢結果包含該元件身分資訊及該生醫元件所在對應之該底座身分資訊;當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,輸出一變更
命令,該變更命令包含該底座身分資訊;以及接收一確認結果,該確認結果包含一變更確認資訊。
本發明更提供一種智慧服飾,其包含:一服飾;以及如前述之元件位置校正系統,其中該控制器及該些元件底座係設置於該服飾上。
本發明所提供之元件位置校正系統及方法可以讓使用者在使用複數個生醫元件之智慧服飾上隨意裝設生醫元件,系統能自動校正生醫元件,使感測資訊能正確對應到量測的位置或是使刺激訊號能正確對應到要刺激的位置。此外,本發明能更進一步進行二次校正,以確保感測資訊或刺激訊號能對應到正確的量測位置或刺激位置以供後續分析、訓練或治療。
100:智慧服飾
10:控制器
11:排線
20:生醫元件
21:電極
30:元件底座
31:記憶體
32:切換開關
33:連接器
50:遠端主機
圖1為本發明實施例之元件位置校正系統應用場景示意圖。
圖2為本發明實施例之元件位置校正系統方塊圖。
圖3為本發明實施例之元件位置校正方法流程圖。
圖4為本發明實施例之元件位置校正方法中之二次校正流程圖。
有關於本發明其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
除非另有定義,本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬領域中的技術人員所通常理解相同的含義。
如本文所用,冠詞「一」、「一個」以及「任何」是指一個或多於一個(即至少一個)的物品的文法物品。例如,「一個元件」意指一個元件或多於一個元件。
如本文所用,關於描述結構組合關係的「設置」之用語,泛指多個結構在組合後不會輕易的分離或掉落,可以是固定連接,也可以是可拆式的連接,亦可以是一體成型地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接的物理相連,亦也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個件內部的連通,例如:使用螺紋、縫線、卡榫、扣具、釘子、黏著劑、熱融合或高週波任一方式結合者。
如本文所用,關於描述結構組合關係的「連通」或「電性連接」之用語,係指使用電線、電路板、網路線、藍芽或無線網路任一方式進行通電或網路通訊的結合。
如本文所用,關於「遠端主機」之用語,係指不與智慧服飾直接物理接觸之處理裝置,包含但不限於電腦、伺服器、手機、平板、智慧手錶等。
如本文所用,關於「生醫元件」之用語,係指能接收生醫訊號或能進行生醫刺激的電子元件,包含但不限於慣性感測器、肌電感測器、心電感測器、腦電波感測器、肌肉刺激器、經皮神經刺激器等。慣性感測器(Inertial Measurement Unit,IMU)為用以偵測生物體或其部分位置與動作的電子元件。肌電感測器(Electromyography Detector,EMG Detector)為用以接收或偵測生物體肌肉出力時產生的肌電訊號之電子元件,其係透過欲偵測肌肉上皮膚所貼的電極捕捉訊號。心電感測器(Electrocardiography Detector,ECG Detector)用以接收或偵測生物體心臟生理活動經過皮膚所貼的電極而捕捉到的電訊號。腦電波感測器
(Electroencephalography Detector,EEG Detector)用以接收或偵測生物體腦生理活動經過頭皮所貼的電極而捕捉的電訊號。肌肉刺激器(Electro Muscle Stimulation,EMS)用以透過電極對肌肉進行放電刺激。經皮神經刺激器(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulator,TENS)將電流利用生物體皮膚上的黏貼電極傳到生物體體內對神經系統進行刺激,能達到肌肉放鬆、痠痛舒緩及減輕不適症狀的效果。
如圖1所示,本發明實施例之智慧服飾100包含:服飾以及本發明實施例之元件位置校正系統。服飾包含但不限於帽子、衣服或褲子。元件位置校正系統包含:一控制器10、複數個生醫元件20以及複數個元件底座30。在一具體實施情境中,智慧服飾100能與遠端主機50無線通訊(例如WiFi通訊或行動通訊),並於使用者運動期間,將肌電感測器藉由電極21擷取之肌電訊號傳送到遠端主機50進行後續分析與記錄,以供運動或醫療上的分析評估,甚至可以搭配肌肉刺激器與電極21進行肌肉之刺激與訓練。電極21有分肌肉電訊號偵測(收訊),與肌肉電刺激(放電刺激)兩種,並藉由排線11與元件底座30電性連接。肌電感測器或肌肉刺激器透過線路連接電極21,電極21接觸皮膚,以接收肌肉電訊號或放電刺激肌肉。
請同時參考圖2,控制器10與複數個元件底座30係設置於服飾上,且元件底座30及控制器10之間以排線11互相電性連接,並通過I2C串列通訊匯流排提供生醫元件20與控制器10的訊號傳遞,控制器10可管理並統整所有生醫元件20的資訊及狀態並控制其作動。排線11可以為軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit,FPC)用以銜接複數元件底座30上的FPC連接器(FPC Connector)、電極21或控制器10以提供元件底座30之間、元件底座30與電極21之間或元件底座30與控制器10之間的電性連結與訊號傳遞。
元件底座30基本由電路板及座體組成,結構上用以置放生醫元件20,電路上則藉由彈簧連接柱(pogo pin)等電性接點與生醫元件20接觸並提供電性連結與訊號傳遞。元件底座30至少包含一記憶體31、一切換開關32及至少一連接器33,切換開關32與生醫元件20電性連接,用於改變線路使生醫元件20連通至連接器33或是連通至記憶體31。記憶體31可以為電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)。連接器33可以是FPC連接器,用以連接軟性印刷電路板。每一元件底座30設定有一底座身分資訊,並儲存於記憶體31中。
在一具體實施例中,將所有元件底座30分別依序編碼底座身分資訊為71、72、73...等,元件底座30數量可以與生醫元件20數量相等。每個元件底座30可以對應一個身體量測位置或刺激位置,例如左上臂、右前臂等,安裝在元件底座30之慣性感測器可以擷取元件底座30所在身體量測位置之感測資訊,例如轉動資訊或加速度資訊等。安裝在元件底座30之肌電感測器可以擷取元件底座30附近電極21所在身體量測位置之感測資訊,例如肌電訊號。安裝在元件底座30之肌肉刺激器可以刺激元件底座30附近電極21所在身體位置之肌肉。
生醫元件20可以用以擷取並輸出一感測資訊或用以輸出一刺激訊號。每個生醫元件20可設定有一元件身分資訊,例如將所有生醫元件20依序編碼得到元件身分資訊依序為71、72、73...等,並儲存於生醫元件20之記憶體,且元件身分資訊可以與底座身分資訊對應。對應係指底座身分資訊與元件身分資訊相等或是彼此有互相可以對照的關係,不對應係指底座身分資訊與元件身分資訊不相等或是彼此沒有互相可以對照的關係。
為了使複數個生醫元件20可隨意安裝於該些元件底座30,又還能使控制器10知道擷取的感測資訊(例如肌電訊號)所對應的量測位置以進行後續分析,或是能確認電刺激位置,本發明的解決方式是先將生醫元件20的元件身分資訊校正成安裝的元件底座30之底座身分資訊,然後並將這些資訊通知控制器10,以供控制器10確定不同的生醫元件20是安裝在哪個元件底座30,之後才能利用正確的感測資訊及相對應的位置做後續的分析及電刺激等相關控制。
請同時參考圖3,生醫元件20之微處理器可以執行下列元件位置校正方法以校正生醫元件20的位置資訊。當生醫元件20裝設到元件底座30後,元件底座30通過I2C串列通訊匯流排供電至生醫元件20。在這個時候,元件底座30之切換開關32通過I2C串列通訊匯流排與記憶體31相連。生醫元件20發出命令讀取其位置所在之元件底座30之記憶體31內容,其中記憶體31記載有元件底座30之底座身分資訊。
接著,生醫元件20接收其所在之元件底座30之底座身分資訊(步驟S10)。生醫元件20判斷自身之元件身分資訊是否對應接收到的底座身分資訊(步驟S20)。當元件身分資訊對應底座身分資訊時,生醫元件20藉由通用輸入/輸出埠(general-purpose input/output,GPIO)控制觸發切換開關32,使其切換至連通生醫元件20至連接器33之線路,以將元件身分資訊傳輸至控制器10(步驟S30),此外進一步還可以同時傳輸感測資訊及/或底座身分資訊。當元件身分資訊不對應底座身分資訊時,生醫元件20將自身之元件身分資訊變更為底座身分資訊(步驟S31),再重新進行校正。
經由上述的元件位置校正方法,因為元件身分資訊對應底座身分資訊,底座身分資訊又對應量測位置或刺激位置,故控制器10所得到之元件身
分資訊及感測資訊可供了解生醫元件20量測到的感測資訊(例如肌電訊號)是哪個量測位置量測得到的,或者是控制器10能知道哪個元件身分資訊對應哪個刺激部位。無論使用者隨意安裝生醫元件20也能準確將感測資訊及量測位置對應正確。由於元件底座30電路部分是簡單的主機板,因此無法配合太複雜的校正程序,為了避免有未校正成功的狀況,導致元件身分資訊重複,影響後續位置判斷,本發明實施例之元件位置校正方法還可以進一步包含第二次校正流程,藉由從控制器10確認並校正所有生醫元件20之元件身分資訊對應其所在之元件底座30之底座身分資訊,才確保感測資訊能完全正確的對應量測位置,又或是控制器10能正確控制到對應的刺激位置。
如圖4所示,控制器10先輸出一查詢命令至生醫元件20(步驟S40)以確認生醫元件20之狀態,查詢命令包含但不限於生醫元件20之元件身分資訊,還可以包含例如群組身分資訊、核對和資訊等,群組身分資訊代表查詢命令是給智慧衣服還是智慧褲子。在一具體實施例中,查詢命令的結構及設定可以如表1所示,例如查詢命令為5A FE 08 03 00 00 74 00,其中74代表欲查詢元件身分資訊為74之生醫元件狀態。事實上,若一件智慧衣服上有8個生醫元件,假設生醫元件的元件身分資訊設定為71~78,控制器會發出8個不同的查詢命令,每個查詢命令帶有不同的元件身分資訊。查詢命令發出後,每個生醫元件20都會接收到上述包含生醫元件20之元件身分資訊的查詢命令。
然後,生醫元件20只會回應攜帶有與其元件身分資訊相同之元件身分資訊的查詢命令,因此當收到這樣的查詢命令時,生醫元件20便輸出其查詢結果至控制器10,控制器10便接收生醫元件20之查詢結果(步驟S50)。查詢結果包含但不限於元件身分資訊及生醫元件20所在對應之底座身分資訊,還可以進一步包含群組身分資訊、感測類型、感測功能等資訊。在一具體實施例中,查詢結果的結構及設定可以如表2所示,例如查詢結果為FE 5A 0A 04 00 74 74 FF 16 00,第一個74代表元件身分資訊,第二個74代表生醫元件20所在對應之底座身分資訊。
接著,控制器10確認元件身分資訊是否對應底座身分資訊(步驟S60),當元件身分資訊不對應底座身分資訊時,例如查詢結果是FE 5A 0A 04 00 74 75 FF 16 00,顯示元件身分資訊為74,底座身分資訊為75,兩者並不相同。控制器10輸出一變更命令(步驟S61)以指示生醫元件20將其元件身分資訊更改為其所在位置上之底座身分資訊,生醫元件20接收上述變更命令。在一具體實施例中,變更命令的結構及設定可以如表3所示,變更命令包含底座身分資訊,還可以進一步包含感測功能、核對和等資訊,例如5A FE 07 C2 75 03 00,代表指示將生醫元件20之元件身分資訊變更為75,以對應其所在之元件底座30之底座身分資訊。
最後,生醫元件20輸出一確認結果給控制器10,控制器10接收上述確認結果(步驟S62)。在一具體實施例中,確認結果的結構及設定可以如表4所示,確認結果包含一變更確認資訊,變更確認資訊為1時代表變更成功,可以結束校正程序,否則為變更失敗。確認結果還可以進一步包含底座身分資訊、
感測功能、核對和等資訊,例如FE 5A 08 C3 75 03 01 00,代表底座身分資訊為75的元件底座相關的變更成功(01)。
如此一來,本發明實施例之元件位置校正系統及方法能確保生醫元件20之元件身分資訊能對應其所在之元件底座30之底座身分資訊,當所有生醫元件20皆校正成功後便可將元件身分資訊、感測資訊甚至底座身分資訊傳輸至控制器10進行後續分析及管理。
本發明已透過上述之實施例揭露如上,僅是本發明部分較佳的實施例選擇,然其並非用以限定本發明,任何熟悉此一技術領域具有通常知識者,在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例,並在不脫離本發明之精神和範圍內所做的均等變化或潤飾,仍屬本發明涵蓋之範圍,而本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。
10:控制器
11:排線
20:生醫元件
30:元件底座
31:記憶體
32:切換開關
33:連接器
Claims (7)
- 一種元件位置校正系統,包含:一控制器,係設置於一服飾上;複數個元件底座,係設置於該服飾上,該元件底座係與該控制器電性連接,每一該元件底座設定有一底座身分資訊,其中每一個元件底座係對應於一身體量測位置或一身體刺激位置;以及複數個生醫元件,每一該生醫元件設定有一元件身分資訊,該生醫元件執行下列步驟:接收該生醫元件所在之該元件底座之該底座身分資訊;以及當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,將該生醫元件之該元件身分資訊變更為該底座身分資訊;其中該元件底座包含一切換開關,當該元件身分資訊對應該底座身分資訊時,觸發該切換開關以連通該生醫元件至該控制器之線路,以將該元件身分資訊傳輸至該控制器,該控制器進一步確認該生醫元件之該元件身分資訊對應該生醫元件所在之該元件底座之該底座身分資訊。
- 如請求項1所述之校正系統,其中該控制器係執行下列步驟:輸出一查詢命令至該生醫元件,該查詢命令包含該生醫元件之該元件身分資訊;接收該生醫元件之查詢結果,該查詢結果包含該元件身分資訊及該生醫元件所在對應之該底座身分資訊;當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,輸出一變更命令,該變更命令包含該底座身分資訊;以及 接收一確認結果,該確認結果包含一變更確認資訊。
- 如請求項2所述之校正系統,該確認結果進一步包含該底座身分資訊。
- 一種元件位置校正方法,包含:接收一生醫元件所在之一元件底座所設定的一底座身分資訊,其中該生醫元件設定有一元件身分資訊,該元件底座係設置於一服飾上,其中每一個元件底座係對應於一身體量測位置或一身體刺激位置;以及當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,將該生醫元件之該元件身分資訊變更為該底座身分資訊,其中當該元件身分資訊對應該底座身分資訊時,觸發該元件底座之一切換開關以連通該生醫元件至一控制器之線路,以將該元件身分資訊傳輸至該控制器,該控制器係設置於該服飾上。
- 如請求項4所述之校正方法,其進一步包含下列步驟:接收一查詢命令,該查詢命令包含該生醫元件之該元件身分資訊;輸出該生醫元件之查詢結果至該控制器,該查詢結果包含該元件身分資訊及該生醫元件所在對應之該底座身分資訊;當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,接收一變更命令,該變更命令包含該底座身分資訊;以及輸出一確認結果至該控制器,該確認結果包含一變更確認資訊。
- 如請求項4所述之校正方法,其進一步包含:該控制器進一步校正使該生醫元件之該元件身分資訊對應該生醫元件所在之該元件底座之該底座身分資訊。
- 如請求項5所述之校正方法,其中該控制器之校正包含下列步驟:輸出一查詢命令至該生醫元件,該查詢命令包含該生醫元件之該元件身分資訊;接收該生醫元件之查詢結果,該查詢結果包含該元件身分資訊及該生醫元件所在對應之該底座身分資訊;當該元件身分資訊不對應該底座身分資訊時,輸出一變更命令,該變更命令包含該底座身分資訊;以及接收一確認結果,該確認結果包含一變更確認資訊。
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