TWM531023U - 偵測用戶生理狀態的感測系統及應用物聯網的多功能照護系統 - Google Patents

Description

偵測用戶生理狀態的感測系統及應用物聯網的多功能照護系統

本創作係有關於一種長期照護系統，尤指一種可應用於居家照護使用的多功能長期照護系統。

物聯網(Internet of Things,IoT)的概念最早是1999年由MIT的Kavin Ashton所提出，係利用裝在物體上的感測器或無線射頻標籤(RFID)，透過無線網路與網際網路(Internet)串接傳遞訊息，達成智慧化識別與快速管理。物聯網的關鍵技術主要有三個部分：感測器、無線射頻標籤以及智慧手持裝置(手機等)。在系統架構上，物聯網由三個構面所組成：(1)感測端：作為物件的識別或感測用，如感測器或無線射頻標籤。(2)網路傳輸層：透過網際網路將資料傳遞至終端平台。(3)應用與服務端：由終端平台針對資料的屬性進行資訊處理、分享與後續服務應用。

未來醫學發展的方向，將會採用各式遠端監測感測技術，如視訊、血壓、智慧型服藥系統等，逐漸取代高成本、費時的臨床問診模式，為實現完善的居家照護方案，有必要將上述的高端醫療設備導入一般家庭中，透過完整及統一的通訊傳輸平台與雲端醫療中心進行通訊，藉以提供被照護人合適的醫療諮詢 並即時監測被照護人的健康及生理狀態。

目前物聯網的照護應用仍有幾個技術難題需要解決：(1)動態組網與大規模網路中節點移動性管理：當監護系統擴展到社區、城市甚至全國時，其網路規模巨大，並且監護節點與基站都具有一定的移動性。因此，必須設計一種合適的網路拓撲管理結構以及節點移動性管理方法。(2)資料完整性與資料壓縮：節點有時需要長達24小時的監測人體參數，所採集到的資料量大，而存儲容量小，常採用壓縮演算法來減少資料的存儲與傳輸量，然而，傳統資料的壓縮演算法成本高不適合感測器節點。另外，壓縮演算法不能損壞原始資料，否則會造成誤判。(3)資料安全性：無線通訊感測器網路採用自組織方式組成網路，容易受到攻擊，此外，受照護者的資訊需要保密。無線通訊感測節點計算能力相當有限，傳統的安全和加密技術都不適用。因此，現有的照護系統顯然有必須改善的空間。

本創作的目的在於提供可對受照護者提供完善照護的多功能照護系統。

為解決上述問題，本創作係提供一種偵測用戶生理狀態的感測系統，包含有複數個聯網式感測模組、以及一資料匯節模組。該聯網式感測模組係用以偵測用戶的生理數據並透過無線手段與其他感測模組相互連結。該感測模組係包含有至少一偵測用戶生理數據的感測單元，以及一透過無線手段連接至其他感 測模組的傳輸單元。該資料匯節模組係包含有一處理單元連接或耦接至該複數個感測模組的該傳輸單元，藉由多跳路由協調該複數個感測單元，以分別啟動該感測單元蒐集該用戶的生理數據，並藉由該多跳路由取得用戶的生理數據並將該生理數據儲存於一儲存單元。

進一步地，該感測模組更進一步包含有一處理晶片，且具有複數個該感測單元針對同一該用戶的同一生理數據進行檢測，該處理晶片係連接至該感測單元，並將該複數個感測單元分別取得的該生理數據進行資料融合以取得最佳化生理數據，並將所得該最佳化生理數據傳送至該資料匯節模組。

進一步地，該資料融合係為自適應加權數據融合方法。

進一步地，該感測模組係具有一無線射頻標籤讀取器(RFID Reader)，用以讀取用戶無線射頻標籤(RFID)的資料以確認用戶的身分，藉以將該感測單元所擷取到的該生理數據與該用戶的身分建立關聯。

本創作的另一目的，在於提供一種應用物聯網的多功能照護系統，係配合如上所述的感測系統設置。該多功能照護系統包含有一人機介面、以及一處理器。該人機介面具有可供用戶輸入指令的輸入裝置，以及可供用戶讀取資訊的輸出裝置。該處理器係透過有線或無線的方式連結至該資料匯節模組，以經由該資料匯節模組取得用戶的生理數據，並將該生理數據依據該用 戶的身分儲存於對應的資料庫管理設備中，以實現對該用戶的生理狀態即時性的遠端監控。

進一步地，所述的資料庫管理設備係為一網路附加儲存，該網路附加儲存係經由有線或無線手段連接至該人機介面，並提供一用以儲存該用戶資料及該生理數據的資料庫，以及一供用戶或醫護人員透過電子裝置透過有線或無線手段登入使用的操作平台。

進一步地，該多功能照護系統更進一步包含有一或複數個經由有線或無線手段連接至該處理器的攝影機，該攝影機係將所拍攝到的影像傳送至該處理器，以將該影像依據用戶的身分儲存於對應的資料庫管理設備中，以實現對該用戶即時性的遠端監控。

進一步地，該多功能照護系統更進一步包含有一後台管理中心，於緊急狀況時用戶可透過該人機介面的該輸入裝置及輸出裝置與該後台管理中心聯絡。

進一步地，該多功能照護系統更進一步包含有一偵測環境狀態的感測系統，該處理器係連接到該感測系統以取得環境中的各類參數，以針對用戶所在的環境進行即時的偵測。

進一步地，該多功能照護系統更進一步包含有一偵測用戶位置的定位系統，該用戶係配戴有一主動式無線射頻標籤，該定位系統係偵測主動式無線射頻標籤的RSSI值，並依據該RSSI值以三角定位法定位該用戶於三維空間中的具體位置。

本創作係比起先前技術具有以下的優勢功效：

1.本創作經由動態組網與大規模網路中節點移動性管理，將實現「銀髮族照護無所不在」的理想。

2.本創作將醫療器材技術與通訊技術結合並應用於健康、醫療與照護等相關服務上，可大幅地降低人力照護的需求，並可遠端提供受照護者即時性地監測。

3.本創作係透過將複數個感應器所取得的生理數據通過本地計算和融合減少了資料傳輸量，可以有效的節省能量、獲得更準確的資訊、並提高資料收集效率。

100‧‧‧多功能照護系統

1A‧‧‧人機裝置

10‧‧‧人機介面

10A‧‧‧穿戴式裝置

10B‧‧‧主機

11‧‧‧實體按鍵

11A‧‧‧無線射頻標籤

12‧‧‧觸控面板

12A‧‧‧緊急呼叫按鈕

13‧‧‧虛擬操作介面

13A‧‧‧聯絡人通訊選單

13B‧‧‧生理狀態檢測選單

13C‧‧‧醫療照護教學選單

13D‧‧‧輔助功能選單

14‧‧‧話筒裝置

20‧‧‧標籤讀取器

30‧‧‧處理器

40‧‧‧攝影機

50‧‧‧生理感測系統

51‧‧‧聯網式感測模組

52‧‧‧資料匯節模組

53‧‧‧傳輸網路

60‧‧‧環境感測系統

70‧‧‧用戶定位系統

80‧‧‧資料庫管理設備

90‧‧‧後台管理中心

圖1，本創作多功能照護系統的方塊示意圖。

圖2，本創作人機介面的外觀示意圖。

圖3，本創作感測系統的方塊示意圖。

圖4，本創作無線射頻識別的方塊示意圖。

圖5，本創作定位系統的操作示意圖。

有關本創作之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本創作中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本創作之範圍，在此先行敘明。

本創作係提供一種多功能照護系統100，用以即時檢測受照護者之生理狀況並將環境影像透過攝影機傳回至醫療監控 中心，除了即時觀察外，同時進行錄影存檔藉以供醫療查詢。此外，本創作係建構ZigBee無線感測網路節點並配合RFID身分識別，提供即時保護並同時具有呼叫與追蹤受照護者等服務功能。

本創作另外提供用戶線上網路聊天功能之服務，經由人機介面10提供聊天室、討論區、個人電子報、用戶行事曆管理，檔案分享、照片分享等功能，經由網站與其他用戶建立連結。此外，本創作同時提供緊急呼叫功能，配合網路攝影機與無線感測網路的主動式RFID呼叫功能，當用戶有需求或發生緊急突發意外需要人員協助時可以透過設計過的人機介面裝置進行自動撥號或直接呼叫後台管理中心90，後台管理中心90會根據網路攝影機回饋的影像進行再確認，然後透過無線感測網路定位與追蹤功能來得知目前發生緊急呼救的位置為何處，藉以縮短救援時間與精力。

請參閱「圖1」，本創作係提供一種應用物聯網的多功能照護系統，如圖所示：

本創作的多功能照護系統包含有人機介面10、標籤讀取器20、處理器30、攝影機40、生理感測系統50、環境感測系統60、用戶定位系統70、資料庫管理設備80、以及後台管理中心90。

所述的人機介面10具有可供用戶輸入指令的輸入裝置，以及可供用戶讀取資訊的輸出裝置。所述的輸入裝置具體而言可為滑鼠、鍵盤、觸控式螢幕、按鍵、圖形化使用者介面、麥 克風等或其他類此之裝置；所述的輸出裝置具體而言可為顯示器、揚聲器、耳機、投影器、印表機等或其他類此之裝置，於本發明中不予以限制。

所述的無線射頻標籤讀取器20係用於身分驗證，每一受照護者分別擁有屬於自己的RFID標籤，無線射頻標籤讀取器20於讀取RFID標籤時可驗證用戶的身分，並於身分驗證成功時，啟動上述的人機介面10以供受照護者操作，並存取受照護者的相關醫療資訊。

所述的處理器30可以為微處理器，或者，該處理器30可以為任意商用處理器、控制器、微處理器、或狀態機。處理器30也可由計算裝置的結合加以實現，例如DSP和微處理器、複數個微處理器、一或多個微處理器以及DSP核心、或其他各種設定的結合。

所述的攝影機40係經由有線或無線手段連接至該處理器30，將所拍攝到的影像傳送至該處理器30，以將該影像依據用戶的身分儲存於對應的資料庫管理設備80中，實現對該用戶即時性的遠端監控。所述的攝影機40可以為直接連接電腦用於視訊通話的消費型網路攝影機(Webcam)、或為保全監控專用的網路監控攝影機(IP Camera/Network Camera)等，於本創作中不予以限制。

所述的生理感測系統50藉由多跳路由協調複數個感測單元，以分別啟動該感測單元蒐集用戶的生理數據，並藉由該多跳路由取得用戶的生理數據並將該生理數據儲存於一儲存單 元。所述的生理數據例如可以為血壓、血糖、體溫、心電圖、體脂數據、體重數據、血氧含量等或其他可經由人體取得的生理數據，藉以完成即時的監控及檢測。

所述的環境感測系統60藉由環境數據判斷用戶所在環境的環境品質及環境狀態。所述的環境數據可以為濕度、溫度、亮度、光照度、空氣品質、特定氣體濃度(例如二氧化碳)、氣壓等或其他可能影響到受照護者或病患健康狀況的環境數據，藉以完成即時的監測及保護。透過該環境感測系統60，處理器30可經由上述的環境數據調整受照護者所在位置的電器設備(例如空氣清淨機、除濕機、燈具控制模組)，抑或是透過後台管理中心90直接進行控制，以便提供受照護者最合適的照護環境。所述的環境感測系統60可與生理感測系統50同樣應用多跳路由的方式連結複數個環境感測模組，以經由資料匯節模組52將蒐集到的環境數據傳送至處理器30及後台管理中心90；同樣地，所述的處理器30及後台管理中心90亦可透過多跳路由的方式控制複數個電器設備(例如醫療設備)，於本發明中不予以限制。

所述的用戶定位系統70係透過RSSI三點測距方式計算受照護者於室內中的所在位置。於較佳實施例中，該用戶係配戴有一主動式無線射頻標籤，以及至少三無線連結至該主動式無線射頻標籤的定位裝置。該定位系統70係藉由每一該定位裝置偵測主動式無線射頻標籤的RSSI值，並依據該RSSI值以三角定位法定位用戶於三維空間中的座標。於另一較佳實施例中，可透 過GPS衛星定位的輔助確認用戶的位置，藉以增加座標的準確度。

所述的資料庫管理設備80係可連接至人機裝置1A及/或該後台管理中心90，並提供一用以儲存該用戶資料及該生理數據的資料庫，以及一供用戶或醫護人員透過電子裝置透過有線或無線手段登入使用的操作平台。除了儲存受照護者的相關醫療數據外，所述的資料庫管理設備80亦可儲存受照護者的影像，用以記錄受照護者的情況，例如進行睡眠品質檢測時透過攝影機40進行睡眠紀錄。此外，後台管理中心90亦可以連線至該資料庫管理設備80，上傳相關的照護資訊，包含醫師指導、急救指導、用藥服藥規定、行事曆或其他相關的醫療照護內容。於較佳實施例中，該資料庫管理設備80可以為一網路附加儲存(Network Attached Storage,NAS)，該NAS使用TCP/IP協定。NAS可以在不同的作業系統下運作，相容性高。尤其適用於長距離的小資料量傳輸工作，成本較低。特別適合存放使用者眾多的資料：由於NAS採用TCP/IP協定，開放的網路架構，特別適合存放串流(Streaming)、影音(Video/Audio)或者CAD/CAM(電腦輔助設計/製造)..等類型的資料。

所述的後台管理中心90係透過有線或無線的方式連結至複數個人機介面10及其處理器30，用以存取受照護者的身分並檢測受照護者的生理狀態，以對受照護者進行保護。此外，於緊急狀況時受照護者可透過該人機介面10的輸入裝置及輸出裝置與該後台管理中心90聯絡。於另一較佳實施例，所述的後台管理 中心90可透過雲端網路遠端對受照護者的狀態進行監測，當受照護者的生理狀態或環境狀態發生問題時，可第一時間掌握受照護者的狀況，並即時做出對應的措施。於另一較佳實施例中，該後台管理中心90可透過雲端網路與受照護者端的人機介面10進行連線，與受照護者進行溝通，例如透過即時影像會議與受照護者聯繫，並指導受照護者施行急救或是對應的診療措施。後台管理中心90進行系統資料查詢時亦須經過身分識別，以保障受照護者的個人隱私。

請參閱「圖2」，以下係針對本創作人機介面10的一較佳實施例進行說明，如圖所示： 於本實施態樣中，所述的人機介面10具有實體按鍵11、及觸控面板12用以供用戶輸入對應的指令，此外，除上述的方式外，本創作亦可提供語音輸入功能，供用戶透過語音輸入指令操作該人機介面10。實體按鍵11的部分可附加呼叫主要選單、或是緊急求救的功能，透過實體按鍵11可避免受照護者(或使用者)有誤觸的情事發生。觸控面板12可顯示虛擬操作介面、及影像，供受照護者經由虛擬操作介面13得到醫療相關資訊、或是執行例如APP軟體、即時視訊會議等功能，與後台管理中心90或其他受照護者、聯絡單人員進行即時通訊。於人機介面10的一側係設置有話筒裝置14，其上設置有聽筒及話筒，於進行即時通訊時可供受照護者附耳使用。

於本實施例中，所述的虛擬操作介面13提供包含聯 絡人通訊選單13A、生理狀態檢測選單13B、醫療照護教學選單13C、輔助功能選單13D等四個主選單，所述的選單數量、功能可依實務上需求增加或減少，該數量及功能非屬本創作所欲限制的範圍內。

聯絡人通訊13A選單可用以與聯絡人選單內的其他聯絡人或是後台管理中心90進行通訊，藉以透過即時影像會議與其他人進行聯繫。此外，所述的聯絡人通訊功能係提供例如聊天室、討論區、個人電子報、行事曆管理、檔案分享、照片分享等多元化功能，藉以匯聚人氣與流量。其中，可透過訊息整合系統(Unified Message System,UMS)接收各類資訊，將實體網路虛擬化(Virtual private network,IP-VPN)，例如結合各式電信產品(如語音信箱、傳真、電子郵件、傳呼、簡訊、WAP無線網路及ICQ等)，傳遞即時、有效的訊息，藉以將多筆資訊透過單一系統進行管理。另外，可藉由提供各類信息間轉換服務，標準化數位格式方便任何時間/任何地點/任何設備讀取，讓受照護者在使用上可以節省時間、降低成本、增加效率。整合行動通訊和電子郵件，可以從Web介面直接發送簡訊、電子郵件和傳真，即使出門在外受照護者也可經由電話或手機登入訊息服務中心傳送或接收各種訊息。另外，提供互動語音回覆IVR(Interactive Voice Responding)，強化醫療照護單位服務與受照護者的互動管道。

生理狀態檢測選單13B可用以檢測受照護者的生理狀態，並將所檢測到的數據顯示於觸控面板12上或傳送至後台管 理中心90，供用戶確認或是藉由後台管理中心90進行紀錄。

醫療照護教學選單13C可提供受照護者相關的醫療諮詢視訊，當受照護者有身體不適或是醫療相關疑問時，可透過簡易的介面連接至網路附加儲存存取對應的影像並播放。

輔助功能選單13D係可提供用戶執行其餘雜項處理，例如利用人機介面看電視、遊戲、購物、參加社群、行事曆、鬧鐘設定等功能，於本創作中不予以限制。

請參閱「圖3」，以下係針對本創作的生理感測系統50進行詳細的說明，如圖所示： 所述的生理感測系統50主要包含有聯網式感測模組51、以及資料匯節模組52，用以組成無線感測器網路。無線感測器網路是一種特殊的Ad-hoc網路，它不需要固定網路支援，具有快速展開，抗毀性強等特點。

該複數個聯網式感測模組51用以偵測用戶的生理數據並透過無線手段與其他聯網式感測模組51相互連結。每一該聯網式感測模組51包含有一處理晶片，一透過無線手段連接至其他感測模組的傳輸單元，且具有複數個該感測單元針對同一該用戶的同一生理數據進行檢測。該處理晶片係連接至該感測單元，並將該複數個感測單元分別取得的該生理數據進行資料融合以取得最佳化生理數據，並將所得該最佳化生理數據傳送至該資料匯節模組52；人機裝置1A的處理器30係透過有線或無線的方式連結至該資料匯節模組52，以經由該資料匯節模組52取得用戶的生理 數據，並將該生理數據依據用戶的身分儲存於對應的資料庫管理設備80中，以實現對該用戶的生理狀態即時性的遠端監控。具體而言，該感測單元負責偵測用戶的生理狀態，將蒐集到的資料使用類比訊號表示，並藉由訊號轉換元件ADC(Analog-to-Digital Converters)，將感測單元所取得的類比訊號轉換成數位訊號，用以送至資料匯節模組52，藉以將資料進行資料融合，並將資料融合後所取得的最優融合數據經由傳輸網路53(可為區域網路、網際網路、或是直接連接)傳送至對應受照護者的人機裝置1A、或是後台管理中心90進行處理。所述的感測單元例如可用以取得受照護者的心電圖、血氧濃度、肌電圖、腦波圖等，透過複數個感測單元蒐集受照護者的生理數據。

所述的資料匯節模組52係包含有一處理單元連接或耦接至該複數個感測模組51的傳輸單元，藉由多跳路由協調每一感測模組51的複數個感測單元，以分別啟動該感測單元蒐集用戶的生理數據，並藉由該多跳路由取得用戶的生理數據並將該生理數據儲存於儲存單元。所述的儲存單元可以為資料庫管理設備80、亦可為人機裝置1A內建的儲存單元、亦或是後台管理中心90的資料庫，於本創作不予以限制。

其中，本創作中所述資料融合可以為加權平均法、卡爾曼濾波演算法、貝葉斯估計演算法、D-S(Dempster-Shafter)證據理論演算法、模糊邏輯演算法、神經網路演算法、自適應加權數據融合方法、品質因數演算法、專家系統演算法、範本方法、 聚分析演算法、統計決策理論演算法或同時藉由兩種或兩種以上方法組合進行資料融合等，於本創作中不予以限制。以下係舉一較佳實施例進行說明：

於一較佳實施例中，該資料融合手段係為自適應加權融合演算法，根據各個感測單元所得到的測量值自適應地尋找其對應的權數以達到最優的融合結果。

假設在同一個監測區域內，節點之間測量的資訊不一樣。表2中P _ij ,i=1,2,3....r,j=1,2,3...c表示第i個感測器對應於第j個目標的觀測資訊，c為目標的個數但未知。各感測器的量測平方差為σ ₁,σ ₂,...σ _r 。

(P _j 為第j個目標的最終觀測值)

根據系統總的量測平方差函數最小的原則，由多元函數的條件極值解法對函數f(W ₁...W _r )求偏導函數。

解上述方程可求得：

同時，所以求得的W ₁,...W _r 就是我們所希望的使總平方差(f(W ₁,...W _r ))小的各感測器的融合權值。

且此時有：

而且從方程式上可以看出只要確定了每個感測器的量測平方差，目標的最終觀測值P _j 就只與每個感測器的測量值有關。並且由上面的結果可知，加權估值和分批估值有同樣的運算公式，所不同的是加權估值將權數分配到每一個感測器，而分批估值是將每批的平均值作為新的資料，然後對其每一批的平均值分配權數來加權估值的。

算術平均值：,j=1,2...c，其平方差為：

由方程式(5)可知基於神經網路的資料融合演算法的平方差為：

由Schwartz不等式可以推導：

由方程式可見，基於神經網路的資料融合演算法得出得融合值波動小，穩定性好。

首先定義了一種用於衡量里程儀測量數據之間支持程度的位置通信距離測量，並在此基礎上構造多里程儀測量數據之間的位置通信距離矩陣和關係矩陣，然後利用有向圖方法剔除掉含有大量誤差的或錯誤的測量數據，最後採用極大似然估計法求解多里程儀測量數據的最佳融合值。在多感測訊號運算之無線感測網路上採用多個感測單元網路測量同一個參數時，設第i個感測單元和第j個感測單元測得的數據為X _i 、X _j ，且都服從高斯分佈，以測量值各自的pdf曲線作為感測單元的特性函數，分別記為p _i (x)、p _j (x)，並記X _i 、X _j 分別為X _i 、X _j 的一次觀測值。為了反映觀測值X _i 、X _j 之間的偏差的大小，引入位置通信距離測度的概念：

式中，

d _ij 和d _ji 分別稱為第i個感測單元和第j個感測單元讀數的置信距離測度，它們共同反映了兩個測量值的一致程度。d _ij 的值越小，兩個感測單元的觀測值越相近，否則偏差就越大，因此也稱d _ij 為兩個感測單元的融合度。A、B分別是概率密度曲線p _i (x|x _i )、p _j (x|x _j )在區間(x _i ,x _j )上的面積。

當x _i =x _j 時，d _ij =a _ji =0；當x _i ≫x _j 或x _i ≪x _j 時，d _ij =d _ji =1。

如果有m個感測單元測量同一個指標參數，則置信距離測度d _ij (i,j=1,2,...,m)構成一個矩陣D _m ，稱為多感測單元數據的位置通信距離矩陣，該矩陣描述了各感測器的一致性支持程度。數據合並感一個最佳融合數據(最佳化生理數據)，並把它作為被測參數的最後結果。融合集中的1個數據來自同一總體，其概率密度函數為式(23)所示，因此可構造含有待估參數θ的聯合密度，即如式(14)所示的極大似然函數。

vi=1,2,...,l

求得的1個原始測量數據的最佳融合值 應滿足下式：

對(24)式等號兩邊同取自然對數可得：

概據極大似然原理，即

解得

就是融合集{x ₁,x ₂,...,x _l ；}的最優融合數據。

上述資料融合的技術除應用於生理感測系統50外，亦可應用於環境感測系統60，在此先行敘明。

請參閱「圖4」，本實施例需藉由無線射頻標籤讀取器(RFID Reader)，用以讀取用戶無線射頻標籤(RFID)的資料以確認受照護者的身分，藉以將該感測單元所擷取到的生理數據與該受照護者的身分建立關聯。受照護者藉由在身上裝設具有無線射頻標籤11A(RFID)的穿戴式裝置10A，藉以定位用戶的位置以及進行身分確認。所述的系統主要包括無線射頻標籤11A、標籤讀取器20、和主機10B(例如生理訊號量測機台、人機裝置1A)。無線射頻標籤11A是資料的存放元件，標籤讀取器20則是從無線射頻標籤11A讀取資料或將資料存放到無線射頻標籤11A內的工具， 標籤讀取器20將所讀取資料傳送至主機10B，使用不同之應用程式來解讀資料，以協助使用者達成迅速正確的決策。當無線射頻標籤11A感應到標籤讀取器20所發射無線電波時，會產生「交變磁場」使無線射頻標籤11A內建的RF發射機模組與微處理機作動，而將無線射頻標籤內的EEPROM資訊傳回標籤讀取器20，標籤讀取器20再透過RS-232、USB、或WLAN將資料傳至主機。

無線射頻標籤11A(Radio Frequency Identification,RFID)係具有唯一的識別碼，可用以與受照護者的身分進行綁定，藉以管理各個受護者的個人醫療資訊，以避免誤植病人的診斷及個人資訊的情況。於一較佳實施例中，可藉由在對應的生理訊號量測機台上嵌人標籤讀取器20，受照護者在定期或不定期測量脈搏訊號、心電圖、血氧濃度等生理狀態時確認受照護者的身分。所述的穿戴式裝置10A包含有無線射頻標籤11A，用以儲存病患本身的基本資料，當某一受照護者欲進行量測時，必須先對標籤讀取器20刷過，進行資料確認與資料設定，所量測到的資訊將屬於個人所有，也避免因混淆而誤植病患量測資料，確保個人醫療資訊的正確性與保護。另外當受照護者配戴主動式RFID時，將會與ZigBee基地台之參考點進行受照護者的個人位置定位與即時追蹤。所述的穿戴式裝置10A亦提供緊急呼叫按鈕12A，以經由該穿戴式裝置10A傳遞緊急求救訊息至後台管理中心90，以提供受照護者的呼救與支援緊急處理。

所述的無線射頻標籤11A可以為主動式(Active)或被 動式(Passive)，主動式標籤內含電，可隨時傳送資訊給標籤讀取器20，並有較長的通訊距離，可儲存較大的記憶體；被動式標籤電源來自標籤讀取器20所發出電波對無線射頻標籤產生感應微電流來供應其電源動力，再利用電波將其資訊傳回讀取器，通訊距離較短。

請參閱「圖5」，以下係針對本創作的定位功能的一較佳實施例進行說明，如圖所示：

本實施例係藉由ZigBee與RFID作為空間定位技術，系統採用主動式RFID讀寫器與ZigBee基地台發射器以擴大定位範圍。受照護者須配戴主動式RFID標籤，監視範圍內需設置基地台固定參考節點及裝設天線，本創作係利用訊號強度指標(Receive Signal Strength Indicator,RSSI)法，開發室內定位系統，主動式RFID標籤座標依據RSSI強弱來計算定位位置，因為訊號強度與距離的平方成反比。於一較佳實施例中，係可藉由三角定位法定位受照護者於三維空間中的具體位置。

無線感測訊號容易受環境影響，運用ZigBee基地台發射器訊號輔助推算定位RFID標籤可獲得較合理之衰減訊號，提升定位精準度。基地台固定參考節點訊號應經由多次量測，確認其合理性後，方可作為定位修正參考。對環境影響較大之區域建議增加基地台固定參考節點的密度，以提高定位精準度，反之則減少基地台固定參考節點數量，以降低成本。本創作運用ZigBee與RFID技術配合空間資訊分析，協助管理人員追蹤銀髮族受照護 者位置，可提升設施設備維護管理績效。所述的定位功能可結合防盜警報裝置，提升受照護者的即時支援與呼叫反映應變效率。

綜上所述，本創作經由動態組網與大規模網路中節點移動性管理，將實現「銀髮族照護無所不在」的理想。本創作將醫療器材技術與通訊技術結合並應用於健康、醫療與照護等相關服務上，可大幅地降低人力照護的需求，並可遠端提供受照護者即時性地監測。本創作係透過將複數個感應器所取得的生理數據通過本地計算和融合減少了資料傳輸量，可以有效的節省能量、獲得更準確的資訊、並提高資料收集效率。

以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。

100‧‧‧多功能照護系統

1A‧‧‧人機裝置

10‧‧‧人機介面

20‧‧‧標籤讀取器

30‧‧‧處理器

40‧‧‧攝影機

50‧‧‧生理感測系統

60‧‧‧環境感測系統

70‧‧‧用戶定位系統

80‧‧‧資料庫管理設備

90‧‧‧後台管理中心

Claims (10)

1. 一種偵測用戶生理狀態的感測系統，包含有：複數個聯網式感測模組，用以偵測用戶的生理數據並透過無線手段與其他感測模組相互連結，該感測模組係包含有至少一偵測用戶生理數據的感測單元，以及一透過無線手段連接至其他感測模組的傳輸單元；以及一資料匯節模組，係包含有一處理單元連接或耦接至該複數個感測模組的該傳輸單元，藉由多跳路由協調該複數個感測單元，以分別啟動該感測單元蒐集該用戶的生理數據，並藉由該多跳路由取得該用戶的生理數據並將該生理數據儲存於一儲存單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述的感測系統，其中，該感測模組更進一步包含有一處理晶片，且具有複數個該感測單元針對同一該用戶的同一生理數據進行檢測，該處理晶片係連接至該感測單元，並將該複數個感測單元分別取得的該生理數據進行資料融合以取得最佳化生理數據，並將所得該最佳化生理數據傳送至該資料匯節模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述的感測系統，其中，該資料融合係為自適應加權數據融合方法。
4. 如申請專利範圍第1項所述的感測系統，其中，該感測模組係具有一無線射頻標籤讀取器(RFID Reader)，用以讀取用戶無線 射頻標籤(RFID)的資料以確認該用戶的身分，藉以將該感測單元所擷取到的該生理數據與該用戶的身分建立關聯。
5. 一種應用物聯網的多功能照護系統，係配合如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的感測系統設置，該多功能照護系統包含有：一人機介面，具有可供用戶輸入指令的輸入裝置，以及可供用戶讀取資訊的輸出裝置；以及一處理器，係透過有線或無線的方式連結至該資料匯節模組，以經由該資料匯節模組取得用戶的生理數據，並將該生理數據依據該用戶的身分儲存於對應的資料庫管理設備中，以實現對該用戶的生理狀態即時性的遠端監控。
6. 如申請專利範圍第5項所述的多功能照護系統，其中，所述的資料庫管理設備係為一網路附加儲存，該網路附加儲存係經由有線或無線手段連接至該人機介面，並提供一用以儲存該用戶資料及該生理數據的資料庫，以及一供用戶或醫護人員透過電子裝置透過有線或無線手段登入使用的操作平台。
7. 如申請專利範圍第5項所述的多功能照護系統，更進一步包含有一或複數個經由有線或無線手段連接至該處理器的攝影機，該攝影機係將所拍攝到的影像傳送至該處理器，以將該影像依據用戶的身分儲存於對應的該資料庫管理設備中，以實現對該用戶即時性的遠端監控。
8. 如申請專利範圍第5項所述的多功能照護系統，更進一步包含有一後台管理中心，於緊急狀況時用戶可透過該人機介面的該輸入裝置及該輸出裝置與該後台管理中心聯絡。
9. 如申請專利範圍第5項所述的多功能照護系統，更進一步包含有一偵測環境狀態的感測系統，該處理器係連接到該感測系統以取得環境中的各類參數，以針對用戶所在的環境進行即時的偵測。
10. 如申請專利範圍第5項所述的多功能照護系統，更進一步包含有一偵測用戶位置的定位系統，該用戶係配戴有一主動式無線射頻標籤，該定位系統係偵測主動式無線射頻標籤的RSSI值，並依據該RSSI值以三角定位法定位該用戶於三維空間中的具體位置。