TWM541831U - 量測生理參數的量測模組、量測裝置及其量測系統 - Google Patents

Description

量測生理參數的量測模組、量測裝置及其量測系統

本新型是關於一種量測模組，特別是關於一種量測生理參數的量測模組、量測裝置及其量測系統。

關於量測生理參數的量測裝置中，目前都是採用直接接觸的方式進行取得生理參數之數值，這部分造成了使用者的些許不方便，因為對於不想要直接被量測裝置所接觸的使用者中，會認為直接接觸的方式會感到不舒適，故，此一問題有待改善解決。

為了解決前述問題，本創作之一目的在於提供一種量測生理參數的量測模組、量測裝置以及量測系統。

為了達到前述之一目的，本新型提供一種量測生理參數的量測模組，該量測模組包含一控制單元；一陣列天線單元，該陣列天線單元包含複數訊號天線，其中之一該訊號天線用以向外傳遞一第一高頻訊號並接收該第一高頻訊號所產生的一反射訊號；其中，該控制單元利用該第一高頻訊號以及該反射訊號進行運算得到生理參數結果。

為了達到前述之另一目的，一種生理參數量測裝置，包含： 一本體；一量測模組，該量測模組包含一控制單元以及一訊號傳輸單元，該訊號傳輸單元電連接該控制單元；一陣列天線單元，設置於該本體，該陣列天線單元包含複數訊號天線，其中之一該訊號天線用以向外傳遞一第一高頻訊號並接收該第一高頻訊號所產生的一反射訊號；其中，該控制單元利用該第一高頻訊號以及該反射訊號進行運算得到一生理參數結果，該訊號傳輸單元用以將該生理參數結果對外傳輸。。

為了達到前述之再一目的，本新型提供一種生理參數量測系統，包含一量測裝置；一電子裝置，用於接收該訊號傳輸單元所傳遞的生理參數結果；一顯示單元，電連接該電子裝置，該顯示單元顯示該電子裝置所接收到的生理參數結果。

本新型之功效在於利用陣列天線搭配高頻訊號的發送與接收之方式達到無接觸式的生理參數量測。

本新型之另一功效，在於可與以多個顯示裝置或多個量測系統互相做資料傳遞，特別使用一種蘿拉LoRa傳輸協定 (LoRaWAN™is a Low Power Wide Area Network (LPWAN))。它是一種使每個終端裝置都會有獨一的網路特徵及連線網路，藉由蘿拉LoRa無線技術，有效降低基礎設施的成本並將無線訊號干擾問題得到顯著的改善，同時能夠讓上百萬的節點可輕易地連接到LoRa閘道 (Gateway)，即可提供超長距離和低功耗方案。甚至在高樓層也能維持通訊品質，展現出長距離、高穿透、抗干擾等特性，可有效提升傳輸之可靠度；建構出完整端至端基礎架構，讓遠距無線感知網路傳輸具體可行並支援各類物聯網應用服務。

有關本創作之詳細說明以及內容，將配合圖式說明如下，然而所附圖式僅供說明用途，並非用於侷限本創作。

請參考第一圖，為本創作生理參數量測模組10電路方塊圖，本創作之量測模組10包含控制單元101、陣列天線單元102、震盪模組103、功率分配模組104、耦合單元105、路徑選擇器106、延遲單元107、頻率混合單元108、濾波單元109。

震盪模組103電連接該功率分配模組104；耦合單元105分別電連接功率分配模組104以及路徑選擇器106；路徑選擇器分別電連接控制單元101以及陣列天線單元102；功率分配模組104分別電連接延遲單元107以及頻率混合單元108；延遲單元107電連接頻率混合單元108；濾波單元109分別電連接控制單元101以及頻率混合單元108。

在量測模組運作時，震盪模組103會先發出一第一高頻訊號給予功率分配模組104，功率分配模組104接收到第一高頻訊號時會對第一高頻訊號進行分配處理，其中，功率分配模組104會分別將分配處理後的第一高頻訊號傳遞給延遲單元107以及耦合單元105；耦合單元105接收到功率分配模組104所分配處理後的第一高頻訊號，並將第一高頻訊號傳遞給路徑選擇器106；路徑選擇器106具有多組訊號路徑，各該訊號路徑通常為截止狀態，路徑選擇器106會依據控制單元101的控制而選擇導通訊號路徑並且利用導通的訊號路徑將第一高頻訊號傳遞給陣列天線單元102；陣列天線單元102包含複數訊號天線1021，陣列天線102利用特定的訊號天線1021將第一高頻訊號向使用者發出訊號之後接收第一高頻訊號所反射的反射訊號並將反射訊號透過路徑選擇器106傳遞給耦合單元105，耦合單元105再將反射訊號傳遞給震盪模組103；震盪模組103依據所接受到的反射訊號產生一第二高頻訊號並將該第二高頻訊號傳遞給功率分配模組104，功率分配模組104會對第二高頻訊號進行分配處理，其中功率分配模組104會分別將分配處理後的第二高頻訊號傳遞給頻率混合單元108以及耦合單元105。

延遲單元107會對分配後的第一高頻訊號進行延遲處理，並且將延遲後的第一高頻訊號傳送給頻率混合單元108；頻率混合單元108依照所接收到延遲後的第一高頻訊號以及分配處理後的第二高頻訊號進行混頻處理後得到一量測訊號，量測訊號經過濾波單元109的濾除雜訊處理之後，濾波單元109將量測訊號傳遞給控制單元101進行生理參數的運算以得到生理參數結果。

進一步說明，控制單元101可以依照量測訊號的數值大小而決定路徑選擇器106中的特定訊號路徑的導通，該些訊號路徑可以單一導通也可以多組導通，據此，使用者可以決定要利用單一組訊號天線1021進行量測，或者是當該些訊號路徑為多組導通時，則可同時利用多組訊號天線1021同時傳遞高頻訊號進行生理參數量測使量測精準度提高。

特別說明，如果欲偵測外部環境溫度，則可以增設溫度單元110來達成目的，溫度單元110電性連接控制單元101用以做量測溫度用途，溫度單元110會將所量測到的溫度資訊傳遞給控制單元101進行運算處理。

特別說明，功率分配模組104於本實施例中包含第一功率分配單元1041以及第二功率分配單元1042，其中第一功率分配單元1041電連接第二功率分配單元1042、震盪模組103以及耦合單元105，第二功率分配單元1042電連接第一功率分配單元1041、延遲單元107以及頻率混合單元108；於量測模組運作時，第一功率分配單元1041會負責對第一高頻訊號以及第二高頻訊號進行分配處理，並且將分配處理後的第一高頻訊號以及第二高頻訊號分別傳送給第二功率分配單元1042以及耦合單元105；第二功率分配單元1042再將分配處理後的第一高頻訊號傳遞給延遲單元107以及將分配處理後的第二高頻訊號傳遞給頻率混合單元108。

請參閱第二圖，為生理參數量測裝置20第一實施方式示意圖，生理參數量測裝置20包含量測模組10、陣列天線102、軟管202、耳管203、快速接頭403等元件；軟管202一端與耳管203連接，另一端與量測模組10連接；為了組裝方便性，可以進一步利用二快速接頭403用以將軟管202以及陣列天線102分別結合量測模組10進行電性與音源連接，達到快速組裝之效果。

量測模組10大致與第一圖之實施方式相符，故相同之處不再贅述，進一步地，量測模組10更包含有收音單元404、電力單元405、輸出單元406、記憶單元407以及訊號傳輸單元204；、其中收音單元404設置在該本體或量測模組內，收音單元404電連接量測模組10的控制單元101；記憶單元407電連接量測模組10的控制單元101；訊號傳輸單元204電連結控制單元101，並將控制單元101運算後之生理參數結果向外傳輸其它設備，該傳輸協定可為藍芽、ZigBee、3G（第三代行動通訊）、4G（第四代行動通訊）、HART（可尋址遠程傳感器高速通道）、WiMAX（全球互通微波存取）、NFC（近距離無線通訊）、LoRa（低功耗廣域網路Low Power Wide Area Networks，LPWA）…等協定；電力單元405電性連接收音單元404、控制單元101及訊號傳輸單元204等各元件並用以提供電力支援；輸出單元406可將控制單元101計算後的生理參數結果輸出，亦可將記憶單元407內存之資料傳出，亦可提供充電之用。

陣列天線102基本元件與第一圖相同，於本實施例中，可進一步具有振膜401以及溫度感測單元402，該溫度感測單元402之用途與溫度單元110相同，當陣列天線102設置溫度感測單元402時，則量測模組10無須設置溫度單元110，反之亦然。

藉由收音單元404搭配記憶單元407的使用，可以記錄量測裝置20使用時外部的環境聲音，並且搭配振膜401、軟管202以及耳管203的使用，則可以當作一般聽診器進行直接接觸時的聽診作業，增加量測裝置的實用性。

請參閱第三圖，為生理參數量測裝置20的第二實施方式示意圖。在第三圖中，生理參數量測裝置20包含本體201，本體201具有第一容腔2011以及第二容腔2012；其中振膜401以及陣列天線102 分別設置於第一容腔2011及第二容腔2012；量測模組10可選擇設置在第二容腔2012或本體20內部一側，於本實施例中，量測模組10為設置在本體20內部一側；其中量測模組10、陣列天線102以及振膜401的實施方式與第一圖及第二圖描述相同，因此不再重複贅述；本實施方式特色在於利用訊號傳輸單元204進行無線訊號傳遞，並且將量測模組10、陣列天線102整合為單一裝置，增加攜帶與使用的便利性。

請參閱第四圖，為生理參數量測系統的系統方塊圖。量測系統30包含了生理參數量測裝置20、電子裝置31以及顯示單元32；其中量測裝置20以及所包含的量測模組10與前述第一圖~第三圖之描述相同，因此不在贅述；電子裝置31係透過量測模組10所傳遞的生理參數結果並且進行運算處理，該電子裝置可透過訊號接收單元301與量測裝置20之訊號傳輸單元204進行資料傳輸，該訊號傳輸單元204把類比訊號轉換為數位訊號，該訊號接收單元301把資料傳遞給訊號處理單元302，並且亦可透過無線通訊技術303直接傳遞至外部連接裝置（如：手機或平版顯示器）；顯示單元32接收該電子裝置31訊號，顯示單元32用於顯示該電子裝置31所接收到的生理參數結果。

特別說明，電子裝置31可以是桌上型電腦、筆記型電腦、智慧型行動裝置等任一電子裝置；顯示單元32可以是獨立的外部顯示器或者與電子裝置連接一起的顯示器，於此並不設限；其中電子裝置31會將所接收到的生理參數結果利用電子裝置31內部安裝的應用程式進行解讀編碼轉換成可以被顯示器32顯示視覺化之結果呈現給使用者知悉。

藉由本創作之應用，可供使用者採非接觸方式進行生理參數量測，當量測裝置有任何故障或沒電時，可隨時轉換成接觸式量測，並且該量測裝置本體可隨時進行拆卸動作，該本體可用一治具架設於本體進行非接觸生理量測，並透過無線傳輸方式顯示在終端畫面或記錄其記憶體中。並且於本創作中所定義的生理參數可為心跳、脈搏、血壓等包括並不限定的各種生理參數。

本創作另一應用為使用蘿拉LoRa傳輸協定 ( LoRaWAN™is a Low Power Wide Area Network (LPWAN))，該協定為未來建置雲端傳輸建置，如：醫院內部雲端資料庫，該協定比現行 (如：ZigBee)任何無線傳輸協定有更遠傳輸距離、更強穿透頻率及更省電使用期限，更重要為僅需要一至兩個閘道器 (Gateway)，就可串連所有裝置及設備，該安裝LoRa傳輸協定之裝置。

本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧量測模組

101‧‧‧控制單元

102‧‧‧陣列天線單元

1021‧‧‧訊號天線

103‧‧‧震盪模組

104‧‧‧功率分配模組

1041‧‧‧第一功率分配單元

1042‧‧‧第二功率分配單元

105‧‧‧耦合單元

106‧‧‧路徑選擇器

107‧‧‧延遲單元

108‧‧‧頻率混合單元

109‧‧‧濾波單元

110‧‧‧溫度單元

20‧‧‧非接觸式無線量測裝置

201‧‧‧本體

2011‧‧‧第一容腔

2012‧‧‧第二容腔

202‧‧‧軟管

2021‧‧‧端口

203‧‧‧耳管

204‧‧‧訊號傳輸單元

30‧‧‧量測系統

31‧‧‧電子裝置

32‧‧‧顯示單元

301‧‧‧訊號接收單元

302‧‧‧訊號處理單元

303‧‧‧無線通訊技術

401‧‧‧振膜

402‧‧‧溫度感測裝置

403‧‧‧快速接頭

404‧‧‧收音單元

405‧‧‧電力單元

406‧‧‧輸出單元

407‧‧‧記憶單元

第一圖系本創作生理參數量測模組電路方塊圖。

第二圖系本創作生理參數量測裝置之第一實施例示意圖。

第三圖系本創作生理參數量測裝置之第二實施例示意圖。

第四圖系本創作生理參數量測系統之電路方塊圖。

10‧‧‧量測模組

101‧‧‧控制單元

102‧‧‧陣列天線單元

1021‧‧‧訊號天線

103‧‧‧震盪模組

104‧‧‧功率分配模組

1041‧‧‧第一功率分配單元

1042‧‧‧第二功率分配單元

105‧‧‧耦合單元

106‧‧‧路徑選擇器

107‧‧‧延遲單元

108‧‧‧頻率混合單元

109‧‧‧濾波單元

Claims (13)

1. 一種量測生理參數的量測模組，該量測模組包含：一控制單元；一陣列天線單元，該陣列天線單元包含複數訊號天線，其中之一該訊號天線用以向外傳遞一第一高頻訊號並接收該第一高頻訊號所產生的一反射訊號；其中，該控制單元利用該第一高頻訊號以及該反射訊號進行運算得到生理參數結果。
2. 如請求項1所述之量測模組，更包含：一震盪模組，產生一第一高頻訊號以及依據一反射訊號所產生的一第二高頻訊號；一功率分配模組，用以將該第一高頻訊號以及該第二高頻訊號進行分配處理；一耦合單元，用以傳送和接收分配處理後的該第一高頻訊號以及該反射訊號，該耦合單元傳遞該反射訊號至該震盪模組；一路徑選擇單元，具有多組訊號路徑，每一該訊號路徑分別電連接每一該訊號天線，該路徑選擇單元用以傳送和接收該第一高頻訊號以及該反射訊號，該路徑選擇單元受到該控制單元控制而切換每一該訊號路徑的導通；一延遲單元，用於將分配處理後的該第一高頻訊號進行延遲處理；一頻率混合單元，用於將延遲處理後的該第一高頻訊號以及分配處理後的該第二高頻訊號進行混頻處理並產生一量測訊號；其中，該控制單元利用該量測訊號進行運算得到生理參數結果。
3. 如請求項2所述之量測模組，其中該功率分配模組更包含一第一功率分配單元，用以對該第一高頻訊號以及該第二高頻訊號進行分配處理；一第二功率分配單元，接收並將該第一功率分配單元所傳遞的分配處理後該第一高頻訊號傳遞給該延遲單元以及將分配處理後的該第二高頻訊號傳遞給該頻率混合單元。
4. 如請求項2所述之量測模組，更包含一濾波單元，該濾波單元用以消除該量測訊號之雜訊，並將消除雜訊號之量測訊號傳遞給該控制單元。
5. 一種生理參數量測裝置，包含：一本體；一量測模組，該量測模組包含一控制單元以及一訊號傳輸單元，該訊號傳輸單元電連接該控制單元；一陣列天線單元，設置於該本體，該陣列天線單元包含複數訊號天線，其中之一該訊號天線用以向外傳遞一第一高頻訊號並接收該第一高頻訊號所產生的一反射訊號；其中，該控制單元利用該第一高頻訊號以及該反射訊號進行運算得到一生理參數結果，該訊號傳輸單元用以將該生理參數結果對外傳輸。
6. 如請求項5所述之量測裝置，其中該量測模組更包含：一震盪模組，產生一第一高頻訊號以及依據一反射訊號所產生的一第二高頻訊號；一功率分配模組，用以將該第一高頻訊號以及該第二高頻訊號進行分配處理； 一耦合單元，用以傳送和接收分配處理後的該第一高頻訊號以及該反射訊號，該耦合單元傳遞該反射訊號至該震盪模組；一路徑選擇單元，具有多組訊號路徑，每一該訊號路徑分別電連接每一該訊號天線，該路徑選擇單元用以傳送和接收該第一高頻訊號以及該反射訊號，該路徑選擇單元受到該控制單元控制而切換每一該訊號路徑的導通；一延遲單元，用於將分配處理後的該第一高頻訊號進行延遲處理；一頻率混合單元，用於將延遲處理後的該第一高頻訊號以及分配處理後的該第二高頻訊號進行混頻處理並產生一量測訊號；其中，該控制單元利用該量測訊號進行運算得到生理參數結果。
7. 如請求項6所述之量測裝置，其中該功率分配模組更包含一第一功率分配單元，用以對該第一高頻訊號以及該第二高頻訊號進行分配處理；一第二功率分配單元，接收並將該第一功率分配單元所傳遞的分配處理後該第一高頻訊號傳遞給該延遲單元以及將分配處理後的該第二高頻訊號傳遞給該頻率混合單元。
8. 如請求項6所述之量測裝置，其中該量測模組更包含一濾波單元，該濾波單元用以消除該量測訊號之雜訊，並將消除雜訊號之量測訊號傳遞給該控制單元。
9. 如請求項5所述之量測裝置，其中該本體具有一第一容腔以及一第二容腔，該量測模組可設置該本體內，其中該量測模組更包含：一收音單元，設置在該本體內，該收音單元電連接該控制單元；一振膜；設置在該第一容腔； 一記憶單元，電連接該控制單元。
10. 如請求項5所述之量測裝置，其中更包含一軟管，該軟管具有三個端口，其中一端連接該量測模組；二耳管，分別與該軟管的另兩個端口連接。
11. 如請求項10所述之量測裝置，更包含二快速接頭，用以將該軟管與該本體分別結合該量測模組進行電性以及音源連結。
12. 一種生理參數量測系統，包含：如請求項5至請求項11任一項所述之量測裝置；一電子裝置，用於接收該訊號傳輸單元所傳遞的生理參數結果；一顯示單元，接收該電子裝置訊號，該顯示單元顯示該電子裝置所接收到的生理參數結果。
13. 如請求項12所述之一種生理參數量測系統，其中該訊號傳輸單元與該訊號接收單元所使用的協定為蘿拉LoRa傳輸協定。