CN101116612A - 呼吸事件传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种呼吸事件传感器，其包括一具有至少一压电感测点的鼾声感测元件，一具有至少两个呼吸气流感测点的呼吸气流感测元件，以及至少一固定构件，用以同时将该鼾声呼吸感测元件和该呼吸气流感测元件固定在使用者脸上，并使该鼾声感测点设置在鼻子、或鼻周围的区域，以及使所述呼吸气流感测点分别位于鼻孔和口部附近。本发明提供了一种结合呼吸气流传感器和鼾声传感器的呼吸事件传感器，以对在睡眠呼吸障碍检测中必需的两种传感器进行简化，达到了让使用者在测量时减轻负担与降低连线复杂度的改进，且同时也兼顾到生产成本的降低。

Description

呼吸事件传感器

技术领域

本发明涉及一种用于检测呼吸事件的传感器，特别涉及一种结合两种感测元件以用于检测呼吸事件的传感器。

背景技术

随着现代人生活越来越忙碌，有关睡眠问题的探讨越来越多，而睡眠呼吸障碍即是其中的一个重要议题。

顾名思义，在进行睡眠呼吸障碍检测时，不论是详尽的、或是简易的睡眠呼吸障碍检测，都会对呼吸状况进行检测，以决定患者是否真的有睡眠呼吸障碍，以及睡眠呼吸障碍的轻重程度，因此，对睡眠呼吸障碍的检测来说，呼吸状况的监测的确是不可或缺的一环。

而除了呼吸状况的检测之外，鼾声也是呼吸障碍很重要的一个指标，因为，当呼吸道受到阻碍时，人都会本能的更加用力呼吸，而在此情形下，常常伴随的就是鼾声的发生，因此，鼾声检测在睡眠呼吸障碍检测之中同样不可或缺。

由于详细的睡眠呼吸障碍检测所使用的生理传感器为数众多，几乎囊括了所有的生理参数，例如，心电，脑电，肌电，眼动，血氧，呼吸等，因此，睡眠呼吸障碍最为人所诟病的一直都是，测量时所需承受的复杂度和不舒适感。

所以，相关领域的研究者也不断的提出针对此方面的改进，以求简化睡眠呼吸检测，无论是想要利用较少的传感器得出结果，或是意图减少连接线复杂度，或是改进使用者的移动性等，各方面都有相当多的研究成果，例如，US 6,485,432B1提出了一种可同时检测热温度和声音的传感器，其中，作为感测主体的是PVDF，亦即，PVDF用以同时感测温度和声音，而所得的信号之后再通过技术将其分离，只是，在此专利中，却有可能要面临成本太高、制程过于复杂、以及完成难度太高等问题，因为，PVDF是较难进行加工的薄膜材料，原本在加工上的限制就比较多，再加上，此并非一般常见呼吸、鼾声传感器的制程，无法直接利用既有的资源，因此，成本自然较高，而这也就影响了其实施的普及性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种结合呼吸气流传感器和鼾声传感器的结构，以对在睡眠呼吸障碍检测中几乎为必需的两种传感器进行简化，进而达到让使用者在测量时减轻负担与降低连线复杂度的改进，且同时也兼顾到生产成本的降低。

本发明涉及一种呼吸事件传感器，其包括一具有至少一压电感测点的鼾声感测元件，一具有至少两个呼吸气流感测点的呼吸气流感测元件，以及至少一固定构件，用以同时将该鼾声呼吸感测元件和该呼吸气流感测元件固定在使用者脸上，并使该鼾声感测点设置在鼻子、或鼻周围的区域，以及使所述呼吸气流感测点分别位于鼻孔和口部附近。

根据上述，优选地，该鼾声感测元件和该呼吸气流感测元件是利用导线加以电连接，且该导线由该固定构件加以承载，另外，该鼾声感测点的个数可以实施为两个，且可位于鼻子的同一侧、或是两侧。

在一较佳实施例之中，该呼吸气流感测元件还包括一基底，以承载所述呼吸气流感测点之间的导线连接，且该固定构件可以通过固定该基底而固定该呼吸气流感测元件。

在另一较佳实施例之中，当该固定构件实施为多个时，所述固定构件会分散在该呼吸事件传感器的不同部位，且所述固定构件的每一个可用以固定该鼾声呼吸感测元件、和/或该呼吸气流感测元件，另外，该固定构件在其接触皮肤的一表面上具有黏性。

根据本发明的另一方面，揭示了一种呼吸事件传感器，它包括设置在使用者身上的一鼾声感测元件和一呼吸气流感测元件，且其中，该鼾声感测元件和该呼吸气流感测元件是利用单个测量回路、且通过并联、或串联的方式而相互连接，以将该鼾声感测元件和该呼吸感测元件分别所检测的信号输出为一混合信号。

根据上述，该呼吸事件传感器还包括一转换电路，以将该输出的混合信号再分开为分别的鼾声感测信号和呼吸气流感测信号，或者也可以包括一演算式(algorithm)，以通过数字信号处理(digital signal processing)的方式将该输出的混合信号再分开为分别的鼾声感测信号和呼吸气流感测信号。

在一较佳实施例之中，该呼吸气流感测元件设置在口鼻之间，该鼾声感测元件设置在鼻子、或鼻子周围的区域，在此情形下，该鼾声感测元件可以与该呼吸气流感测元件结合为一整体，且一起设置在使用者的脸上。

在另一较佳实施例之中，该鼾声感测元件实施为置于颈部。

附图说明

图1A-1D为举例说明根据本发明的呼吸事件传感器的外型结构的示意图；

图2A-2C为举例说明根据本发明的呼吸事件传感器的内部电路的并联连接方式；

图3A-3C为举例说明根据本发明的呼吸事件传感器的内部电路的串联连接方式；

图4A-4B显示根据本发明的呼吸事件传感器实际实施的一实例；以及

图4C显示根据本发明的呼吸事件传感器实际实施的另一实例。

其中，附图标记说明如下：

10：固定构件

12：呼吸感测元件的基底

14：固定构件

16：固定构件

18：固定构件

20：固定构件

22：呼吸感测元件的基底

24：连接点

26：连接点

28：连接器

30：连接线

32：固定构件

具体实施方式

本发明可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得本领域普通技术人员可以据此完成本发明，然而本发明的实施型态并不被下列实施例所限制。

根据上述，本发明针对公知技术的改进可以分为两方面：外型结构上，以及内部电路设计上。

首先，有关外型结构方面，本发明为了使呼吸气流感测元件和鼾声感测元件能够结合在一起，首先要说明的是，不同于一般所熟知的公知技术，根据本发明的鼾声感测元件是加以设置在使用者的鼻子、或是鼻子周围的区域，而非设置在颈部。关于此一改变，说明如下。

由于呼吸气流感测元件势必设置在使用者的呼吸通道上，亦即，鼻子与口部之间，这也就表示，这一设置方式无法避免，因此，在无可避免的情形下，鼾声感测元件就成了改变的主要目标。

传统上，由于鼾声主要发生在喉部，因此，使用压电转换元件的鼾声传感器多设置在颈部，以感受喉部因鼾声所产生振动，但是，相比于呼吸气流传感器而言，这一设置位置显然并非绝对，因为，事实上，鼾声所产生的振动并不仅限于喉部，而是会在整个发声腔室中产生共振，也就是，如果鼾声传感器能够设置在发声腔室的周围，相信都能感受到振动，因此，在希望呼吸气流感测元件和鼾声感测元件能够结合的理念之下，经过实验的证实，申请人发现，将压电转换式的鼾声感测元件设置在鼻子、或是鼻子周围的区域时，同样能产生强度够且清楚的信号，也相当适合进行鼾声的测量，再加上，若鼾声感测元件可以设置在鼻子、或是鼻子周围的区域，则与呼吸气流感测元件相结合的目的就显得可以轻易达成，所以，本发明所采用的鼾声感测元件不同于公知技术，而是设置在使用者脸上的鼻子、或是鼻子周围区域。

另外，当鼾声感测元件设置在鼻子、或是鼻子周围的区域时，其设置的数量还可以有所变化，亦即，可以不只使用一个鼾声感测元件，有可能可以就是，数量上并不限制，可以依需要而进行调整，而且，由于鼻子及其周围区域的范围较小，因此，鼾声感测元件的体积、接触面积等也同样可以依需要而进行调整，以符合设置位置改变所造成的影响，一切都是以能清楚测得鼾声信号为原则，并无一定的限制。

在考虑到呼吸气流感测元件和鼾声感测元件两者所必须测得的生理信息和所受限的设置位置之后，本发明开发出可达到同时固定两者的独特外型结构，如图1即举例说明其中的一些可能性。

根据本发明，要结合在一起的呼吸气流感测元件和鼾声感测元件是通过一固定构件而同时设置在脸上，且该固定构件会让该呼吸感测元件中的感测点位于鼻孔和口部附近、该鼾声感测元件位于鼻子、或是鼻子周围。

其中，该固定构件的数量可以实施为一个、或是多个，并不受限。举例而言，当实施为一个，就可以设计为，但不限于，如图1A和图1B所示的情形，在图1A中，呼吸气流感测元件具有一基底12，而固定构件10则通过固定该基底12而固定整个呼吸气流感测元件，至于图1B则举例说明了由固定构件14直接固定呼吸气流感测点R和鼾声感测点S的方式，这些例子都是利用结构上的特殊设计来达到各个感测点各在其位的目的。当然，除了设置位置的考虑之外，在设计时也需考虑到脸部的构型，如此一来，才能让感测元件服贴在脸上，以减少翘起、使用不便、或是不舒适的情形发生，更增加测量的准确性。

再者，如果固定构件实施为多个时，就有可能让脸部需要被贴附的面积减少，而在此情形之下，使用者使用时的异物感也可以被减少。举例而言，当固定构件的数量为二时，其可能的形式，但不限于，可以如图1C所示，它是利用两个固定构件16而将呼吸气流感测元件的基底12固定在呼吸道上，且特别地是，该固定构件还再伸出一臂，以作为固定鼾声感测点S的依据，在此例子之中，除了因贴附面积减少可减少使用者的异物感之外，这样的伸出一臂的方式也让鼾声感测元件的设置位置较不受限、较具弹性，而且，另一个优点是，当使用者是蓄有胡子、或有胡渣的男性时，通过贴附于两侧的方式，就可以避免因胡子、胡渣所造成的难以贴附的问题。

或者，图1D也是其中的一种可能性，在这种状况下，呼吸气流感测元件有较为特殊的设置方式，如图所示，呼吸气流感元件中用于感测鼻呼吸的感测点R与鼾声感测点S利用一固定构件18加以结合在一起，而口呼吸感测点R则是利用另一个固定构件20单独进行固定。

至于该固定构件的材料方面，则只要是适合将该呼吸事件传感器固定在脸上、具服贴性的材料、且在其接触皮肤的表面上具有黏性即可，举例而言，可以是不具弹性的胶带，或是具有弹性的贴布等，都不受限。

因此，如上所述，根据本发明的结合了呼吸气流感测元件和鼾声感测元件的呼吸事件传感器，在结构上的主要原则就是，两者都是利用固定构件而同时被固定在使用者的脸上，且各个感测点可以适当地各置其位，以达到正确的测量结果，至于在整体外型结构、以及固定构件的数量则是没有任何的限制，只要能达到上述的目的即可，亦即，本领域普通技术人员在外型上的各式各样变化都属于本发明的范畴。

再者，在电路设计方面，根据本发明的该呼吸事件传感器也同样对于公知技术做出了改进。

一般于公知技术，通常一种传感器就会需要一个测量回路，以将所测得的生理信号传递回主机，这也是为什么进行睡眠呼吸障碍检测时会有这么多连接线的原因，而本发明的申请人就是希望也针对此方面进行改进，因此开发出本发明所使用的电路。

在此电路设计之中，该呼吸事件传感器所使用的鼾声感测元件和呼吸气流感测元件仅会利用单个测量回路来进行输入输出的需求，也就是，根据本发明的该呼吸事件传感器就只需要一个利用二线的回路即可。比起公知情况中两个传感器就必须使用四条连接线的情形，这显然是相当大的改进，而且，电路、连接线等的减少自然就会反应到成本的降低，这对使用者而言无疑又是一大福音。

在此，申请人要阐明的是，本发明的申请人之所以可以将呼吸气流感测元件以及鼾声感测元件的线路结合在一起，很重要的原因是，就呼吸气流感测所获得的生理信号和鼾声感测所获得的生理信号而言，两者各自的频带范围并不同，亦即，两者在本质上并不会相互干扰，也就是，当两者的信号因为电路结合在一起而发生相混的情形时，两者的波形不会有所改变，因此，只需在输出端通过硬件、或是软件的帮助，就可以轻易地从输出的合波中得到各自的原始波形，如此一来，就可以如同公知一样的得到两者的清楚波形。

其中，所使用的硬件可以是，举例而言，滤波(filter)转换电路，至于软件方面则就只需要通过专门设计的程序，且利用数字信号处理(digitalsignal processing)的方式即可轻松达成，因此，在分离出各自的波形方面，只需针对两种波形特色进行设计即可，并没有特别的限制。

另外，本发明的申请人在此要强调的是，上述的电路设计可以适用于任何的鼾声感测元件加上呼吸气流感测元件，亦即，无论是传统的颈部鼾声传感器、或是根据本发明的设置在鼻子上的鼾声感测元件，都适用于此电路设计，也就是，减少连接线、降低成本的概念适用于所有的状况，并不需要特别限制于何种类型的传感器。

另外，同样的，适用于本发明的呼吸气流感测元件也是不受限制，只需是可以用以感热/气流的感测元件即可，举例而言，热敏电阻(thermistor)、热电耦(thermal coupler)、或是气流压力感测元件等都是可以选择的感测元件，因此，只要能够在呼吸道上对呼吸气流进行检测的传感器类型，都属于本发明所适用的范围。

并且，无论使用何种的感热/气流感测元件，也同样的不会与鼾声感测元件发生相互干扰的情形，例如，当使用热敏电阻作为呼吸气流感测元件而与鼾声感测元件同时利用单个回路进行测量时，虽然它在进行测量时需要被提供电压，但在经实验证实后发现，即使是在此状况下，它与鼾声的压电转换感测元件之间仍然不会发生相互干扰，因此，不会有影响，或者，当使用热电耦(thermal coupler)作为呼吸气流感测元件时，则不会有在测量时需要电压施加的情形，因此，自然也不会有所影响。

在此，即简单地以图示方式表现根据本发明的设置在鼻子上的该鼾声感测元件与呼吸气流感测元件之间利用单个测量回路的电路配置情形。

如图2A-2C和图3A-3C所示，其显示了根据本发明，呼吸气流感测点和鼾声感测点间的连接电路的一些可能性，如图所示，可以选择并联的方式(图2A至图2C)，也可以利用串联作为连接(图3A至图3C)，并不受限，也就是，只要是可以让所有的感测点在一个测量回路之中完成测量、并得到结果的电路配置都属本发明所要阐述的范围，至于实际电路的变化情形以及实施时的应用变化则可能有相当多的选择，并不受图示的限制。

举例而言，在根据本发明的一较佳实施例之中，如图4所示，两个感测元件的单个测量回路的相互连接以及对外连接即在结构上有特殊的设计。在此实施例之中，用以承载呼吸感测元件的基底22实施为连接的主要媒介，亦即，在该基底22之上设置有鼾声感测元件的连接点24以及整个传感器对外的连接点26(亦即，一组测量回路的连接点)，至于所述连接点与连接线相连接、和/或对外连接的方式则是有相当多种选择，举例而言，可以采用直接焊接的形式(如图4C所示)，或是设置连接器，或是混用。例如，如果是该基底采用一软性PCB时，在它之上进行焊接、和/或使其利用插接方式而与连接器28相接(如图4A及图4B所示)都是很容易完成的制作流程。

更特别地是，若是再配合上本发明前述的固定构件32时，则感测元件之间的各个连接点(如图所示，呼吸感测元件对鼾声感测元件及对外连接的连接点)，还能够隐藏于该固定构件32之下(即使是使用连接器时也适用相同的情形，如图4B所示)，在此情形下，不但方便使用者使用、也兼具美观的优点。

至于使用连接器作为连接接口的额外优点则是在于，如果有更换传感器的需求时，例如，当实施为抛弃式传感器时，就可以简单地仅更换传感器的部分，亦即，连接器28和连接至外部装置的连接线30实施为可重复利用，如此一来，不但环保，更可节省成本。

另外，本发明的申请人在此要特别指出的是，若有需要将简化的两条连接线(一组信号回路)回复成传统的四条连接线(两组信号回路)时，例如，虽然使用根据本发明的新型呼吸事件传感器、或者是将传统的两种传感器利用本发明所揭示的新颖的线路相连接，但主机上的接头却只有传统的四个接头时，则除了上述在处理信号所需的波形分离之外，还可以再利用，举例而言，转换器(adapter)将其恢复成二组信号回路，如此一来，就可以兼容于主机上传统的四个接头，因此，即使是在本发明的新颖设计之下，仍不失与公知技术之间的兼容性。

综上所述，利用将鼾声感测元件设置在鼻子、或鼻子周围的设计，根据本发明的呼吸事件传感器就可以使用固定构件而同时将呼吸感测元件和鼾声感测元件结合、并固定在使用者的脸上，因而形成由呼吸感测点、鼾声感测点、和固定构件所构成的新颖传感器，再者，除了外型结构之外，在本发明中也提供在呼吸事件传感器的内部电路设计上的崭新发展，以使得呼吸传感器和鼾声传感器之间可以仅利用单个测量回路作为输入输出的路径，如此，不但可以减少连接线的数量，也相对的可以减少成本的支出，另外，本发明更提供与公知技术之间的兼容性，以让使用者在使用上不会受限。

虽然本发明已由上述的实施例详细叙述，但是本发明可由本领域普通技术人员作出各种等效、修饰和变化，其均属于权利要求书的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种呼吸事件传感器，其特征在于，包括：

一鼾声感测元件，其包括至少一压电感测点；

一呼吸气流感测元件，其包括至少两个呼吸气流感测点；以及

至少一固定构件，用以同时将该鼾声呼吸感测元件和所述呼吸气流感测元件固定在使用者脸上，并使所述鼾声感测点设置在鼻子、或鼻周围的区域，以及使所述呼吸气流感测点分别位于鼻孔和口部附近。

2.根据权利要求1所述的呼吸事件传感器，其中，所述呼吸气流感测元件还包括一基底，以承载所述呼吸气流感测点之间的导线连接，且所述固定构件可以通过固定所述基底而固定所述呼吸气流感测元件。

3.根据权利要求1项所述的呼吸事件传感器，其中，当所述固定构件实施为多个时，所述固定构件分散于所述呼吸事件传感器的不同部位，且所述固定构件的每一个可用以固定所述鼾声呼吸感测元件、和/或所述呼吸气流感测元件。

4.根据权利要求1所述的呼吸事件传感器，其中，所述固定构件在其接触皮肤的一表面上具有黏性。

5.根据权利要求1项所述的呼吸事件传感器，其中，所述鼾声感测元件和所述呼吸气流感测元件是利用导线加以电连接，且所述导线由所述固定构件加以承载。

6.根据权利要求1所述的呼吸事件传感器，其中，所述鼾声感测点的个数可以实施为两个，且所述两个鼾声感测点位于鼻子的同一侧、或是两侧。

7.一种呼吸事件传感器，包括：

设置在使用者身上的一鼾声感测元件和一呼吸气流感测元件，其中，所述鼾声感测元件和所述呼吸气流感测元件是利用单个测量回路、且通过并联、或串联的方式而相互连接，以将所述鼾声感测元件和所述呼吸感测元件分别检测的信号输出为一混合信号。

8.根据权利要求7所述的呼吸事件传感器，其特征在于还包括一转换电路，以将所述输出的混合信号再分开为分别的鼾声感测信号和呼吸气流感测信号。

9.根据权利要求7所述的呼吸事件传感器，其特征在于，还包括一演算式，以通过数字信号处理的方式将所述输出的混合信号再分开为分别的鼾声感测信号和呼吸气流感测信号。

10.根据权利要求7所述的呼吸事件传感器，其特征在于，所述呼吸气流感测元件设置在口鼻之间，所述鼾声感测元件设置在鼻子、或鼻子周围的区域，以及所述鼾声感测元件可以与所述呼吸气流感测元件结合为一整体，且一起设置在使用者的脸上。

11.根据权利要求7所述的呼吸事件传感器，其特征在于，所述鼾声感测元件设置于颈部。

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