TWM609772U - 用於定位在人體內移動的偵測器之定位與檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種用於定位在人體內移動的偵測器之定位與檢測裝置，其包含：至少一接收模組，其係供以接收偵測器所持續發出的訊號；一定位模組，其係與該接收模組電訊連接，以供定位偵測器之位置；及複數位置校正模組，其係設於該定位與檢測裝置內的不同處，並彼此相互電訊連接且又與該定位模組電訊連接，以供提供相對位置之資訊予該定位模組；其中，該定位模組係根據偵測器所持續發出的部分訊號及該等位置校正模組所產生之相對位置資訊，而得以確切定位偵測器於體內何處，並得出其移動之方向及速率。

Description

用於定位在人體內移動的偵測器之定位與檢測裝置

本創作係屬於醫療偵測裝置之領域，尤其是一種能利用無線傳輸之方式將在人體內移動的偵測器充電且加以定位之定位與檢測裝置。

按，隨著科技的進步，也連帶推動醫療產業的發展。其中，科學家相繼研發出許多醫療裝置，其係可運作於人體內器官或組織上，如體內器官電刺激手術、人造器官或是體內感測器等等，係能進一步輔佐醫護人員作診斷或治療。

現行能設於體內的偵測器係設有電磁訊號的發射源，並透過電磁訊號以傳遞體內組織或器官的生理資訊。其中，電磁訊號於傳遞時其訊號強度會隨距離增加而減弱，且其衰減率係正比於距離的方均跟之值。並且，接收發射源訊號的接收元件與訊號源之間的距離很遠，因此使得接收元件所接收到的訊號能量很小。更進一步，由於身體組織間或其與空氣間有相異之折射率與吸收率，因而造成接收元件最終接收到的訊號值更小。

因此，為了提升接收元件接收訊號之強度，有科學家提出以增加發射源之傳遞能量之方式進行改良。其中，假設接收元件能距離發射源三公分處接收到其電磁訊號，欲於距離發射源三公尺處接收到相同之電磁訊號大小則需使其電磁訊號有放大一萬倍之能量。然而，大部分電磁訊號之能量會在傳遞過程中逐漸衰減，且鄰近於發射源處會產生熱，進而危害體內組織或器官，並且也不利於外面的接收元件等裝置對體內的偵測器進行定位，使得醫療檢測無法順利完成。

有鑑於此，本發明人感其未臻完善而竭其心智苦心研究，並憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而提供一種用於定位在人體內移動的偵測器之定位與檢測裝置，以期可以改善上述習知技術之缺失。

本創作之一目的，旨在提供一種用於定位在人體內移動的偵測器之定位與檢測裝置，以能夠較為準確地接收體內偵測器所發出之訊號及定位偵測器，進而使醫護人員更好地進行診斷。

為達上述目的，本創作揭露一種用於定位在人體內移動的偵測器之定位與檢測裝置，其包含：至少一接收模組，其係供以接收偵測器所持續發出的訊號；一定位模組，其係與該接收模組電訊連接，以供定位偵測器之位置；及複數位置校正模組，其係設於該定位與檢測裝置內的不同處，並彼此相互電訊連接且又與該定位模組電訊連接，以供提供相對位置之資訊予該定位模組；其中，該定位模組係根據偵測器所持續發出的部分訊號及該等位置校正模組所產生之相對位置資訊，而得以確切定位偵測器於體內何處，並得出其移動之方向及速率。

較佳者，該定位與檢測裝置係穿戴於人體表面。

較佳者，本創作更包含一檢測模組，其係與該接收模組電訊連接，以供解析偵測器所傳出的部分訊號而得出受檢之人體資訊。

較佳者，本創作更包含一影像轉換模組，其係與該接收模組電訊連接，以供將偵測器所傳出的部分訊號轉換為影像後輸出。

較佳者，本創作更包含一控制模組，且該接收模組係為複數設置，而該控制模組係與該等接收模組電訊連接，以供啟動至少一該接收模組並關閉剩餘之該等接收模組。

較佳者，該控制模組啟動及關閉該等位置校正模組之切換時間係小於偵測器連續傳送訊號之間隔時間。

較佳者，該接收模組及該等位置校正模組係以天線或線圈之方式設置，且呈方形結構或呈圓形結構或呈六角形結構。

較佳者，本創作更包含一電力傳遞模組，其係以無線之方式傳遞電力至偵測器。

較佳者，該定位與檢測裝置係為束帶結構，以供環設並配戴於人體腹部。

如此一來，透過本創作所提供之定位與檢測裝置，就能較為準確地得知位於患者體內偵測器的位置及速率，並可得知體內偵測器所偵測到的資訊，進而助於輔佐醫護人員進行診斷或治療作業。

為使本領域具有通常知識者能清楚了解本創作之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1圖，其係為本創作較佳實施例之方塊圖。如圖所示，本創作提供一種用於定位在人體內移動的偵測器2之定位與檢測裝置1，而本創作所使用之該偵測器2可以膠囊的方式呈現，但不以此為限，軸徑範圍可為1mm~30mm，長度範圍可為1mm~50mm，且該定位與檢測裝置1包含：至少一接收模組11，其係供以接收偵測器2所持續發出的訊號；一定位模組12，其係與該接收模組11電訊連接，以供定位偵測器2之位置；及複數位置校正模組13，其係設於該定位與檢測裝置1內的不同處，並彼此相互電訊連接且又與該定位模組12電訊連接，以供提供相對位置之資訊予該定位模組12；其中，該定位模組12係根據偵測器2所持續發出的部分訊號及該等位置校正模組13所產生之相對位置資訊，而得以確切定位偵測器2於體內何處，並得出其移動之方向及速率。在本實施例中，該定位與檢測裝置1係與一伺服器(圖中未示出)連接，伺服器係設有運算處理器(圖中未示出)以及顯示器(圖中未示出)，且該定位與檢測裝置1更設有一電源模組(圖中未示出)，以供電能給該定位與檢測裝置1。其中，該電源模組更設有一感應元件(圖中未示出)，以供感應是否該偵測器2係位在該感應元件之感測範圍，於本實施例中，該感應元件係利用感測熱差異之方式，而可感測到其鄰近周邊有該偵測器2，進而啟動該電源模組。或於其他實施例中，該感應元件係能藉由感測其鄰近周邊之壓力差，或感測金屬材料，或是針對該偵測器2之電磁場進行感測，因此進一步驅動該電源模組之開關。

此外，在本實施例中，該接收模組11及該等位置校正模組13係以天線或線圈之方式設置，且呈方形結構或呈圓形結構或呈六角形結構，在此處係以方形結構為例，而考量其方形結構之中心處係訊號較弱之位置，該接收模組11係多個天線或線圈呈疊設之狀態。並且，藉由其方形之結構設計，比較方便相互重疊設置，且更進一步方便設置於該定位與檢測裝置1。或於其他實施態樣中，該接收模組11或每一該位置校正模組13係呈圓形結構，或是呈六角形結構，因此具有相異之接收功率，且該接收模組11之平均邊長係約為該偵測器2之長度的3倍，並呈密集地相互疊設排列，以提升該接收模組11接收訊號之準確度。或於另一實施態樣中，該接收模組11和該等位置校正模組13係呈相互鄰近且並列狀態，且其中任二該等位置校正模組13或該接收模組11係相距固定間距。又於另一實施態樣中，該接收模組11或每一該位置校正模組13係可呈部分疊設之狀態，亦即非完全重疊，這樣能在提升平均訊號強度的同時，又能提升覆蓋面積，達到較好的通訊品質，較佳者可為該接收模組11或每一該位置校正模組13的中心處在同層間的間距相同，而不同層的中心處間距偏移誤差小於10%。

請續參閱第2圖，其係為本創作較佳實施例之定位步驟圖。如圖所示，當使用者將該定位與檢測裝置1配戴於身上，且該偵測器2係位於該定位與檢測裝置1之感測範圍時，該電源模組係會被啟動，並使該定位與檢測裝置1啟動 (步驟S01)。此時，該偵測器2係尚未設於人體內，且使用者係已配戴該定位與檢測裝置1於身上。並且，該等位置校正模組13係產生之相對位置資訊並傳送至該定位模組12(步驟S02)，也就是其中一個該位置校正模組13會發出無線訊號，且同時其餘的該等位置校正模組13接收此無線訊號，以獲得各種相異大小值及相位差之無線訊號，因而可由其餘的該等位置校正模組13得知其與發出訊號之該位置校正模組13之間的相對位置，進而產生出一個相對位置資訊。接續，再由另一個該位置校正模組13發射出另一該無線訊號，並由其餘的該等位置校正模組13接收，重複此作業直到每一該位置校正模組13皆完成發射無線訊號。因此，該定位模組12係能藉由這些相對位置資訊而建構出一個三維座標系統。

並於本實施例中，該定位與檢測裝置1在出貨前會通過產品的品管檢測，其中，該定位模組12係儲存有出貨時該等位置校正模組13間之相對位置的資訊。並且，該定位模組12係可利用查表之方式，將出貨時之相對位置資訊做為參考表，並帶入三維座標系統進行運算，其計算方法可為線性之內插法或外插法、或是指數之內插法或外插法等等，而能獲得實際使用時該等位置校正模組13之間的準確相對位置。或於另一實施例中，無線訊號係具特定波形之電磁訊號，如呈啞鈴狀之電磁波，而再帶入天線理論進行實際使用時的該等位置校正模組13位置之計算。如此一來，透過該定位模組12建構之三維座標系統，能得知實際使用時該等位置校正模組13彼此間之相對位置，而可避免因使用者因體型之差異，使該等位置校正模組13的位置產生偏移，進而造成該定位模組12運算該偵測器2之位置的偏差。

接續前述之說明，並當該偵測器2放入使用者體內時，例如將該偵測器2由口腔吞服進入人體內，而該偵測器2會經由食道移動至胃腸系統，再由消化系統排出體外。其中，該接收模組11係接收該偵測器2發射之訊號並傳至該定位模組12(步驟S03)，而該定位模組12係根據偵測器2於此時點發出的部分訊號及該等位置校正模組13所產生之相對位置資訊，而計算出偵測器2之目前位置(步驟S04)。並且，該接收模組11於下一個時間點再重複接收偵測器2之訊號(步驟S05)，即重複步驟S03之作業，該定位模組12則依舊根據偵測器2於此時點發出的部分訊號及該等位置校正模組13所產生之相對位置資訊，而計算出偵測器2之目前位置(步驟S06)，亦即偵測器2的新位置，接下來該定位模組12就會根據前後計算出之兩個不同位置及兩者的時間差而計算出偵測器2之移動速率(步驟S07)。在定位的同時，偵測器2所傳送的訊號中亦可以帶有偵測器2所偵測到使用者體內的醫療資訊，因此本創作更包含一檢測模組14和一影像轉換模組15，該檢測模組14係與該接收模組11電訊連接，以供解析偵測器2所傳出的部分訊號而得出受檢之人體資訊，該影像轉換模組15亦與該接收模組11電訊連接，以供將偵測器2所傳出的部分訊號轉換為影像後輸出，這樣在定位的途中亦能讓醫護人員進一步得知使用者其他的人體資訊，以便進行診斷。

並且，該定位模組12在算出偵測器2之即時位置及移動速率後可傳至遠端之伺服器，伺服器接收後係顯示這些資訊，而這些資訊可包含該偵測器2在人體內某個時刻點與其器官或組織的相對位置、其總移動時間以及其移動速度、偵測器2檢測到之人體資訊等等。

另外，當該定位模組12發現到該接收模組11所接收到的訊號強度太小，可能會造成之後計算之結果出現過大的誤差時，則該定位模組12係產生一回饋資訊給該接收模組11。其中，於本實施例中，上述之訊號強度太小係指訊號經小波轉換(wavelet transform)而去除背景雜訊後，其訊號之指數大小值係遠小於原先訊號之指數大小值。接續，該接收模組11係接收該回饋資訊，並進一步發射一命令訊號，以供該偵測器2接收並使得該偵測器2增強訊號強度之大小。因此，後續訊號之強度大小因而增強，以利接續進行感測作業。其中，該定位模組12運算訊號及相對位置資訊時，同時會參酌該回饋資訊一併運算，以校正訊號之訊號強度。藉此，係能避免訊號強度過低時之誤差，以獲得準確的體內生理資訊。

更進一步，操控者如醫護人員或使用者本人，係能透過伺服器瀏覽該定位與檢測裝置1所檢測到的情況，並更能利用伺服器操控該定位與檢測裝置1，以進行其中的參數校正、該等位置校正模組13的啟用或關閉或該定位模組12的演算法更新等等。並且，操控者係可自行決定上述之感測作業是否要繼續(步驟S08)。其中，若決定要結束，則可透過伺服器，使得該定位與檢測裝置1之電能中斷(步驟S09)。另一方面，若決定要繼續感測，則該接收模組11係接續接收訊號。如此一來，藉由得知該偵測器2的位置及其移動速度、人體內的生理資訊等，以供輔佐醫護人員進行後續的診斷或治療作業，藉此增進診斷或治療作業之效能。

此外，於本實施例中，該接收模組11係可為複數設置，而該定位與檢測裝置1更具有一控制模組16，而該控制模組16係與該等接收模組11電訊連接，以供啟動至少一該接收模組11並關閉剩餘之該等接收模組11。當該偵測器2係位於前一位置時，其係發射訊號，而此時該控制模組16會任意選擇並且啟動至少一個該接收模組11，且同時關閉其餘之該等接收模組11，依序啟動與關閉該等接收模組11直到所有該等接收模組11皆已接收訊號，並接續提供該定位模組12所接收到之訊號。並於下一個時點，當該偵測器2移動到下一位置時，其與前一位置之間會具有一個移動時間差。同樣地，該控制模組16依序任選並啟動該接收模組11且同時關閉其他的該等接收模組11，使得該等接收模組11能接收此時點與此位置之訊號。其中，該控制模組16之特徵在於其啟動與關閉該等接收模組11之切換時間係小於偵測器2連續傳送訊號之間隔時間。換言之，該控制模組16於切換任二該等接收模組11時所需的切換時間，其係小於該移動時間差。因此，在感測每一個時點的該偵測器2之位置時，可視為該等接收模組11同時進行感測作業，即同時接收到該偵測器2發出之訊號。如此一來，藉由該控制模組16操控該等接收模組11之開與關，不但可以準確地量測該偵測器2之位置以及速度，且能操控該等接收模組11的能源損耗，進而降低該等接收模組11之使用頻率及生產成本，且同時能減少使用該定位模組12。並且，係能藉此減少該等接收模組11之耗能率，並能更進一步縮小該定位與檢測裝置1之體積。

另外，偵測器2傳送之訊號係為電磁訊號，因此該接收模組11係可接收到訊號的大小及相位，並且，該等位置校正模組13之間的相對位置已運算得知，而能進一步知道偵測器2之位置。藉此，該定位模組12之運算參數係包括訊號之訊號強度、訊號向量及相對位置資訊以及該控制模組16之切換時間。因此，係能快速地運算並得出偵測器2之位置及移動速率，且可增進準確率。

此外，該定位與檢測裝置1係為束帶結構，以供環設並配戴於腹部，並係針對可以放置於腹部的該偵測器2進行感測，且束帶結構之內表面係設有該接收模組11和該等位置校正模組13。並且，該定位與檢測裝置1還可呈外套狀結構，且該接收模組11係設於該定位與檢測裝置1之內側以貼近身體，以供使用者穿著配戴。或於其他多種實施例中，該定位與檢測裝置1係可設於胸腔處、骨盆或是手臂，則該定位與檢測裝置1係呈環帶結構以分別設於胸部、鼠蹊部處以及手臂處。因此，該定位與檢測裝置1之外觀結構係相對該偵測器2的設置位置而有相異之型態，並不以上述之實施例為限。

或於另一實施例中，本創作更包含一電力傳遞模組17，其係以無線之方式傳遞電力至偵測器2，而該電力傳遞模組17亦可以天線或線圈之方式設置。該等位置校正模組13或該接收模組11之頻率係為2.4GHz，以供發射與接收訊號，該電力傳遞模組17之頻率則可為433MHz，以供傳遞電能之用。或於再一實施例中，供以接收訊號之該接收模組11或該等位置校正模組13之頻率為433MHz，且充電用之該電力傳遞模組17的頻率是13.56MHz，或27MHz，或是任一ISM頻段(Industiral Scientific Medical Band)中之頻率值，而具有較多圈數之結構設置。藉此，該電力傳遞模組17可對偵測器2進行充電，而可避免該偵測器2電能逐漸衰減而無法偵測之缺失。

並且，接續上述之說明，該偵測器2係設有一被動式電能組件(passive recharger device)，並係電訊連接該接收模組11。其中，透過該接收模組11發出一初始訊號，以驅動該被動式電能組件，進而啟動該偵測器2並使其發射訊號，以進行感測作業。另一方面，該電力傳遞模組17係可同時電訊傳遞電能給該被動式電能組件，以維持該偵測器2的電能，並確保該偵測器2於身體內可正常運作。藉此，當使用該定位與檢測裝置1時，使用者係可同時進行任何日常活動如睡覺、遛狗等，並其身體內之該偵測器2係同時進行感測及充電作業。如此一來，透過該被動式電能組件、該接收模組11及該電力傳遞模組17，不但能以無線充電的方式對該偵測器2進行供能，且而於供電作業中，因不設限於該偵測器2的位置或其中的殘留電能多寡，而可不設限於使用者的日常活動。更進一步，該偵測器2係不須放置電池裝置，以壓縮其體積大小並可避免沒電之狀況。因此，其係可同時感測該偵測器2並且進行供電。

此外，於前述實施例之再一實施態樣中，該偵測器2係設置一半被動式電能組件(semi-passive recharger device)，即該偵測器2係設有一電池件，以供主動啟動該偵測器2，並同時能藉由充電用之該電力傳遞模組17進行供能。並且，該電池件係能供以拆卸，且進一步置於體外的充電裝置中進行充電，如充電插座或電腦傳輸線(USB)等，而再進一步將該電池件裝設至該偵測器2中。同樣地，充電用之該電力傳遞模組17亦可由該定位與檢測裝置1中拆卸出來，並置於其他充電裝置中進行充電，而再裝設回該定位與檢測裝置1。其中，當該偵測器2之電能降低至一定程度時，例如其電能小於電力之30%時，該電池件係自動啟動，以主動供電給該偵測器2。接續，並當該偵測器2之電能提升至另一程度值時，例如其電能係大於等於電力之70%時，充電用之該電力傳遞模組17因而被驅動而開始對該偵測器2進行充電。

此外，該偵測器2係可針對人體消化系統進行監測之裝置，其中係設有壓力感測器(圖中未示)、酸鹼度計(PH meter) (圖中未示)、溫度計(圖中未示)、藥物濃度檢測計(圖中未示)及氣體濃度檢測計(圖中未示)，以供量測消化道中的壓力值、酸鹼度(PH值)、溫度值、藥物濃度以及氣體濃度。其中，該偵測器2可檢測之氣體濃度種類包括氫氣、氧氣及二氧化碳等生理常見之氣體，且該偵測器2可檢測之藥物濃度係包含胃藥、胃腸藥等消化系統藥物之濃度。或於另一實施例中，該偵測器2係能檢測其他種藥物種類的濃度，並依照其所應用的組織或器官而有不同。且偵測器2係能將上述之數位資訊包封於訊號中，以供該接收模組11接收。如此一來，偵測器2所偵測之資訊係具有人體內之壓力值、酸鹼度、藥物濃度及氣體濃度，並可將資訊以訊號之方式傳遞出來供該檢測模組14解析，以供醫護人員參考，而可利於醫護人員進行後續的診斷或治療作業。

接續，該偵測器2更設有相機模組(圖中未示)與拍攝鏡頭(圖中未示)，以供拍照或錄影體內之組織或器官，且其資訊係能包封於訊號。並且，伺服器更可設有立體圖像之重建系統(圖中未示)，係可透過該影像轉換模組15所提供之影像資訊，進而運算並形成體內組織或器官的模擬影像，且還可進一步建立為立體結構圖。藉此，偵測器2所偵測之資訊係具有影像資訊，以供該影像轉換模組15將其解析並重新轉換為影像後輸出，並讓伺服器運算該影像資訊而形成體內立體結構，用以輔佐醫護人員瞭解使用者人體內之器官或組織的外觀，進而增進診斷或治療作業之效能。

綜上所述，本發明所提出之定位與檢測裝置1，其係應用於醫療產業而可獲得體內之生理資訊。其中，透過該控制模組16而可操控該等接收模組11之啟用及關閉，且其切換時間係小於該偵測器2的單位距離之移動時間。並藉由該定位模組12及該等位置校正模組13，係能運算而較為準確地得知設於人體內之該偵測器2的位置及速度等資訊，以輔佐醫護人員進行後續之診斷或治療作業。

惟，以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

1:定位與檢測裝置 11:接收模組 12:定位模組 13:位置校正模組 14:檢測模組 15:影像轉換模組 16:控制模組 17:電力傳遞模組 2:偵測器 S01~S09:步驟

第1圖，為本創作較佳實施例之方塊圖。 第2圖，為本創作較佳實施例之定位步驟圖。 第3圖，為本創作較佳實施例之穿戴示意圖。

1:定位與檢測裝置

11:接收模組

12:定位模組

13:位置校正模組

14:檢測模組

15:影像轉換模組

16:控制模組

17:電力傳遞模組

2:偵測器

Claims (9)

1. 一種用於定位在人體內移動的偵測器之定位與檢測裝置，其包含： 至少一接收模組，其係供以接收偵測器所持續發出的訊號； 一定位模組，其係與該接收模組電訊連接，以供定位偵測器之位置；及 複數位置校正模組，其係設於該定位與檢測裝置內的不同處，並彼此相互電訊連接且又與該定位模組電訊連接，以供提供相對位置之資訊予該定位模組； 其中，該定位模組係根據偵測器所持續發出的訊號及該等位置校正模組所產生之相對位置資訊，而得以確切定位偵測器於體內何處，並得出其移動之方向及速率。
2. 如請求項1所述之定位與檢測裝置，其中，該定位與檢測裝置係穿戴於人體表面。
3. 如請求項2所述之定位與檢測裝置，更包含一檢測模組，其係與該接收模組電訊連接，以供解析偵測器所傳出的部分訊號而得出受檢之人體資訊。
4. 如請求項3所述之定位與檢測裝置，更包含一影像轉換模組，其係與該接收模組電訊連接，以供將偵測器所傳出的部分訊號轉換為影像後輸出。
5. 如請求項4所述之定位與檢測裝置，更包含一控制模組，且該接收模組係為複數設置，而該控制模組係與該等接收模組電訊連接，以供啟動至少一該接收模組並關閉剩餘之該等接收模組。
6. 如請求項5所述之定位與檢測裝置，其中，該控制模組啟動及關閉該等接收模組之切換時間係小於偵測器連續傳送訊號之間隔時間。
7. 如請求項6所述之定位與檢測裝置，其中，該接收模組及該等位置校正模組係以天線或線圈之方式設置，且呈方形結構或呈圓形結構或呈六角形結構。
8. 如請求項7所述之定位與檢測裝置，更包含一電力傳遞模組，其係以無線之方式傳遞電力至偵測器。
9. 如請求項8所述之定位與檢測裝置，其中，該定位與檢測裝置係為束帶結構，以供環設並配戴於人體腹部。

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