CN110269985A - 正压呼吸装置 - Google Patents

Abstract

一种正压呼吸装置，包含一罩体、一微型泵以及一处理器。罩体固定使用者面部并对应呼吸道口以形成一封闭空间，微型泵结合于罩体并连通该罩体外部，处理器电性连接微型泵。当处理器传送一启动控制信号至微型泵，微型泵根据该启动控制信号启动，并将外部气体传输至该封闭空间中，形成一正压气流灌入使用者的呼吸道口。封闭空间中更设有一压力检测器，以检测封闭空间的压力，供以处理器判断使用者的呼吸状态并据以调控微型泵的气压输出。

Description

正压呼吸装置

【技术领域】

本案是关于一种正压呼吸装置，尤指一种利用微型泵制造正压气 流的正压呼吸装置。

【背景技术】

目前，对于中重度睡眠呼吸中止症(Obstruct Sleep Apnea；OSA) 患者，医学界主流疗法为透过正压呼吸器给予呼吸道正压气流 (又名阳压呼吸器，Continuous PositiveAirway Pressure； CAPA)，以扩张患者呼吸道，达成带动呼吸的效果。此疗法可 有效改善包含无呼吸(Apnea)与低呼吸(Hypopnea)等呼吸异 常状况，有效提升患者的睡眠品质，并进一步降低心血管疾病及 脑中风几率。

请参阅图1，其为已知技术中正压呼吸器的使用示意图。市面上 的正压呼吸器200包含一机体210，内含一真空泵，机体210的 体积约为一般笔电大小，并透过一通气软管212接通一呼吸面罩 214。呼吸中止症患者须在睡眠期间全程配戴呼吸面罩214，并 使机体210保持在启动状态。机体210内的真空泵透过通气软管 212持续对患者的呼吸道灌入介于4cmH₂O至20cmH₂O之间的 正压空气。

然而，已知技术中的正压呼吸器200因构造及体积因素，具有配 戴不适以及外出携带不便的缺点。由于正压呼吸器200需要透过 通气软管212将气体导入呼吸面罩214，因此需要使用者固定睡 眠姿势，避免使用者于睡眠时的动作压迫到通气软管212，造成 气体不顺或停止供应气体，导致患者睡眠姿势不良挤压通气软管 212，难以进入深度睡眠，于接受正压呼吸疗法的患者的中，多 数人难以持续长时间在每晚睡眠期间固定配戴正压呼吸器200， 而持续配戴者每晚的平均佩戴时间，亦远小于医师建议配戴时 间。造成患者无法长期配戴或整晚配戴的主因，即为正压呼吸器 200所带来的佩戴不适感。配戴正压呼吸器200的患者不仅睡眠 期间翻身不便，且必须忍受身上连接异物的感觉。此外，患者出 外游玩必须携带整台正压呼吸器200，并且必须选择有电源处过 夜，对须要时常外出住宿或长程飞行者，十分不便。

有鉴于目前的正压呼吸器200具有上述缺失，常导致患者自行中 断治疗而影响治疗成效，提升改善正压呼吸器200的舒适性与携 带性，实具急迫性与必要性。

【发明内容】

本案提供一种改良的正压呼吸装置，将一微型泵直接结合于一罩 体，取代已知技术的正压呼吸器以通气软管连接呼吸面罩与真空 泵的结构。该微型泵具有足够的气压输出值，可取代传统真空泵， 将罩体外部的空气打入罩体内形成正压气流，免除通气软管的使 用并缩减整体装置的体积。如此一来，可减轻睡眠期间配戴正压 呼吸装置的不适感，并提升正压呼吸装置的携带性。

本案的正压呼吸装置的一广义实施态样，包含一罩体、一微型泵 以及一处理器。其中，罩体固定于使用者面部呼吸道口而使该罩 体所具有之一空间与使用者面部之间形成一封闭空间；微型泵结 合于罩体，并连通该封闭空间与该罩体外部；处理器电性连接该微型泵。当处理器传送一启动控制信号至微型泵，微型泵根据该 启动控制信号启动，并将外部气体传输至该封闭空间中，形成该 正压气流给予使用者的呼吸道。

在本案的一较佳实施例中，微型泵为一压电致动气体泵。该压电 致动气体泵以进气板、共振片及压电致动器构成，受驱动而使压 电致动器与该共振片的可动部产生共振，使一气流由进气板的进 气孔导入，经进气板的汇流排孔汇集至进气板的汇流腔室，再流经共振片的中空孔，形成向下传输的正压气流。其中，压电致动 器包含一悬浮板、环绕悬浮板的一外框、连接悬浮板与外框的至 少一支架，以及一压电元件。压电元件贴附于悬浮板的表面，在 施加电压后驱动悬浮板弯曲振动。

在本案的另一较佳实施例中，正压呼吸装置更包含一压力检测 器，压力检测器设于罩体的空间中，借此检测该封闭空间的压力， 并将一检测压力值传送至该处理器。处理器比对检测压力值与一 预设压力值，并根据比对结果产生一压力控制信号传送至微型泵，借以调控该微型泵的气压输出，使封闭空间的压力符合预设 压力值。更进一步，处理器自压力检测器连续接收多个检测压力 值，并加以搜集运算，以获取使用者的一呼吸状态。若处理器判 断该呼吸状态为一吸气呼气交替点，则该处理器产生一压力调控 信号传送至微型泵，以相应调低该微型泵的气压输出。若处理器 判断该呼吸状态为一异常状态，则该处理器产生一压力调控信号 传送至微型泵，以相应调高该微型泵的气压输出。

【附图说明】

图1为已知技术中正压呼吸器的使用示意图。

图2为本案较佳实施例中正压呼吸装置的方块图。

图3为本案较佳实施例中正压呼吸装置的使用示意图。

图4A为本案的微型泵的分解示意图。

图4B为本案的微型泵其另一角度的分解示意图。

图5A为本案的微型泵的剖面示意图。

图5B至图5D为本案的微型泵的作动示意图。

【符号说明】

100：正压呼吸装置

110：头部固定装置

200：正压呼吸器

210：机体

212：通气软管

214：呼吸面罩

1：罩体

11：封闭空间

2：微型泵

21：进气板

21a：进气孔

21b：汇流排孔

21c：汇流腔室

22：共振板

22a：中空孔

22b：可动部

22c：固定部

23：压电致动器

23a：悬浮板

231a：第一表面

232a：第二表面

23b：外框

231b：组配表面

232b：下表面

23c：支架

23d：压电元件

23e：间隙

23f：凸部

231f：凸部表面

24：绝缘片

25：导电片

26：腔室空间

3：处理器

4：压力检测器

5：电源模块

g：腔室间距

【具体实施方式】

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细 叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其 皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明 之用，而非架构于限制本案。

请同时参阅图2与图3，图2为本案较佳实施例中正压呼吸装置 的方块图，图3为本案较佳实施例中正压呼吸装置的使用示意 图。如图所示，在本案的较佳实施例中，正压呼吸装置100包含 一罩体1、一微型泵2、一处理器3、一压力检测器4以及一电 源模块5。其中，罩体1具有一空间且罩体1包含一头部固定装 置110，透过头部固定装置110，罩体1得以固定于使用者的面 部且使所述之空间对应于其呼吸道口形成一封闭空间11。微型 泵2嵌入、接合于罩体1，用以将该罩体1的外部空气导入该封 闭空间11内。微型泵2可为一压电致动气体泵，其结构与作动 方式将于后段详述。处理器3电性连接微型泵2与压力检测器4。 处理器3可与微型泵2结合为一模块共同嵌设于罩体1，或者与 微型泵2分离设置并以一电线相连接。

上述的压力检测器4设于罩体1的空间中，并电性连接处理器3。 压力检测器4可与微型泵2结合为一模块共同嵌设于罩体1，或 者分离设置于罩体1内侧。压力检测器4是用以检测封闭空间 11的压力，并据以传送一检测压力值至处理器3。

上述的电源模块5用以提供储存电能、输出电能，将电能提供至 处理器3，致使处理器3得以控制微型泵2的启动，且可搭配外 接一供电装置(未图示)来传导电能而接收电能来储存，其中供电 装置可通过一有线传导方式输送电能至电源模块5，或以一无线 传导方式输送电能至电源模块5，并不以此为限。

当本案的正压呼吸装置100受操作而启动，处理器3传送一启动 控制信号至微型泵2。微型泵2根据该启动控制信号启动运作， 将外部气体传输至封闭空间11中，形成正压气流。

在本案的一实施例中，处理器3自压力检测器4接收检测压力值， 并比对该检测压力值与一预设压力值。较佳者，该预设压力值为 使用者预先设定介于4cmH₂O至20cmH₂O间的任一数值。若比 对结果为该检测压力值与一预设压力值具有误差，则处理器3 根据误差量产生一压力控制信号并传送至微型泵2，借以微幅调 控微型泵2的气压输出，确保封闭空间11中的压力符合该预设 压力值，借此导正压力误差。

在本案的另一实施例中，处理器3自压力检测器4连续接收多个 检测压力值，并将这些检测压力值转化为一气流波形(Airflow waveform)。处理器3依据该气流波形分析使用者的呼吸状态， 并预测是否即将发生任何呼吸异常事件。所述呼吸异常事件包含 但不限为阻塞型呼吸中止、浅呼吸及打鼾。当处理器3判断该呼 吸状态为一吸气呼气交替点，则依预先设定产生一压力调控信号 传送至微型泵2，将微型泵2的气压输出调低。较佳者，调低量 可预先设定为1cmH₂O至3cmH₂O。另外，当处理器3判断该 呼吸状态为一异常状态，即为该呼吸状态被预测为患者即将发生 呼吸异常事件，则处理器3依预先设定产生一压力调控信号传送 至微型泵2，以调高微型泵2的气压输出。较佳者，调高量可为 1cmH₂O。

请参阅图4A至图5A，上述的微型泵2可为一压电致动气体泵， 最高气压输出值可达350mmHg(约等于476cmH₂O)，可满足 正压呼吸疗法介于4cmH₂O至20cmH₂O之间的气压输出需求。 上述的压电致动气体泵包含有依序堆叠的一进气板21、一共振 片22、一压电致动器23、一绝缘片24、一导电片25；进气板21具有至少一进气孔21a、至少一汇流排孔21b及一汇流腔室 21c，上述的进气孔21a与汇流排孔21b其数量相同，于本实施 例中，进气孔21a与汇流排孔21b以数量4个作举例说明，并不 以此为限；4个进气孔21a分别贯通4个汇流排孔21b，且4个 汇流排孔21b汇流到汇流腔室21c。

上述的共振板22，可透过贴合方式组接于进气板21上，且共振 板22上具有一中空孔22a、一可动部22b及一固定部22c，中空 孔22a位于共振板22的中心处，并与进气板21的汇流腔室21c 对应，而设置于中空孔22a的周围且与汇流腔室21c相对的区域 为可动部22b，而设置于共振板22的外周缘部分而贴固于进气 板21上则为固定部22c。

上述的压电致动器23，包含有一悬浮板23a、一外框23b、至少 一支架23c、一压电元件23d、至少一间隙23e及一凸部23f；其 中，悬浮板23a具有第一表面231a及相对第一表面231a的一第 二表面232a，外框23b环绕设置于悬浮板23a的周缘，且外框 23b具有一组配表面231b及一下表面232b，并透过至少一支架 23c连接于悬浮板23a与外框23b之间，以提供弹性支撑悬浮板 23a的支撑力，其中，间隙23e为悬浮板23a、外框23b与支架 23c之间的空隙，用以供空气通过。

此外，悬浮板23a的第一表面231a具有凸部23f，凸部23f于本 实施例中是将凸部23f的周缘且邻接于支架23c的连接处透过蚀 刻制程，使其下凹，来使悬浮板23a的凸部23f高于第一表面231a 来形成阶梯状结构。

又如图5A所示，本实施例的悬浮板23a采以冲压成形使其向下 凹陷，其下陷距离可由至少一支架23c成形于悬浮板23a与外框23b之间所调整，使在悬浮板23a上的凸部23f的凸部表面231f 与外框23b的组配表面231b两者形成非共平面，亦即凸部23f 的凸部表面231f将低于外框23b的组配表面231b，且悬浮板23a 的第二表面232a低于外框23b的下表面232b，又压电元件23d 贴附于悬浮板23a的第二表面232a，与凸部23f相对设置，压电 元件23d被施加驱动电压后由于压电效应而产生型变，进而带动 悬浮板23a弯曲振动；利用于外框23b的组配表面231b上涂布 少量粘合剂，以热压方式使压电致动器23贴合于共振板22的固 定部22c，进而使得压电致动器23得以与共振板22组配结合。

此外，绝缘片24及导电片25皆为框型的薄型片体，依序堆叠于 压电致动器23下。于本实施例中，绝缘片24贴附于压电致动器 23之外框23b的下表面232b。

请继续参阅图5A，微型泵2的进气板21、共振板22、压电致动 器23、绝缘片24、导电片25依序堆叠结合后，其中悬浮板23a 的第一表面231a与共振板12之间形成一腔室间距g，腔室间距 g将会影响微型泵2的传输效果，故维持一固定的腔室间距g对 于微型泵2提供稳定的传输效率是十分重要。本案的微型泵2 是对悬浮板23a使用冲压方式，使其向下凹陷，让悬浮板23a的 第一表面231a与外框23b的组配表面231b两者为非共平面，亦 即悬浮板23a的第一表面231a将低于外框23b的组配表面231b， 且悬浮板23a的第二表面232a低于外框23b的下表面232b，使 得压电致动器23的悬浮板23a凹陷形成一空间得与共振板22构 成一可调整的腔室间距g，直接透过将上述压电致动器23的悬 浮板23a采以成形凹陷构成一腔室空间26的结构改良，如此一 来，所需的腔室间距g得以透过调整压电致动器23的悬浮板23a 成形凹陷距离来完成，有效地简化了调整腔室间距g的结构设 计，同时也达成简化制程，缩短制程时间等优点。

图5B至图5D为图5A所示的微型泵2的作动示意图，请先参阅 图5B，压电致动器23的压电元件23d被施加驱动电压后产生形 变带动悬浮板23a向下位移，此时腔室空间26的容积提升，于 腔室空间26内形成了负压，便汲取汇流腔室21c内的空气进入 腔室空间26内，同时共振片22受到共振原理的影响被同步向下 位移，连带增加了汇流腔室21c的容积，且因汇流腔室21c内的 空气进入腔室空间26的关系，造成汇流腔室21c内同样为负压 状态，进而通过汇流排孔21b、进气口21a来吸取空气进入汇流 腔室21c内；请再参阅图5C，压电元件23d带动悬浮板23c向 上位移，压缩腔室空间26，迫使腔室空间26内的空气通过间隙23e向下传输，来达到传输空气的效果，同时间，共振板22同 样被悬浮板23a因共振而向上位移，同步推挤汇流腔室21c内的 空气往腔室空间26移动；最后请参阅图5D，当悬浮板23c被向 下带动时，共振板22也同时被带动而向下位移，此时的共振板 22将使压缩腔室空间26内的空气向间隙23e移动，并且提升汇 流腔室21c内的容积，让空气能够持续地通过进气口21a、汇流 排孔21b来汇聚于汇流腔室21c内，透过不断地重复上述步骤， 使微型泵2能够连续将空气自进气口21a进入，再由间隙23e向 下传输，达成传输空气至封闭空间11中形成正压气流的功效。

综上所述，本案将微型泵2直接结合于罩体1，利用微型泵2将 罩体1外部的空气打入罩体1内形成正压气流，相较于已知技术 以通气软管212串连呼吸面罩214与机体210中真空泵的结构， 本案免除通气软管212的使用并缩减整体装置的体积。如此一 来，可减轻呼吸中止症患者在睡眠期间配戴已知正压呼吸器200 所产生的不适感，并提升正压呼吸装置的携带性，有助于患者长 期持续配戴而不中断治疗，极具产业利用价值。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如 附申请专利范围所欲保护者。

Claims (10)

1.一种正压呼吸装置，供以一正压气流，其特征在于，该正压呼吸装置包含：

一罩体，具有一空间；

一微型泵，结合于该罩体，并连通该罩体外部；以及

一处理器，电性连接该微型泵；

其中，当该处理器传送一启动控制信号至该微型泵，该微型泵根据该启动控制信号启动，并将外部气体传输至该空间中，形成该正压气流。

2.如权利要求1所述的正压呼吸装置，其特征在于，该微型泵为一压电致动气体泵。

3.如权利要求2所述的正压呼吸装置，其特征在于，该压电致动气体泵包括：

一进气板，具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及一汇流腔室，其中该至少一进气孔供导入气流，该汇流排孔对应该进气孔，且引导该进气孔的气流汇流至该汇流腔室；

一共振片，具有一中空孔对应该汇流腔室，且该中空孔的周围为一可动部；以及

一压电致动器，与该共振片相对应设置；

其中，该共振片与该压电致动器之间具有一间隙形成一腔室空间，以使该压电致动器受驱动时，使气流由该进气板的该至少一进气孔导入，经该至少一汇流排孔汇集至该汇流腔室，再流经该共振片的该中空孔，由该压电致动器与该共振片的该可动部产生共振传输气流。

4.如权利要求3所述的正压呼吸装置，其特征在于，该压电致动器包含：

一悬浮板，具有一第一表面及一第二表面，该第一表面具有一凸部；

一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧，并具有一组配表面；

至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑该悬浮板；以及

一压电元件，贴附于该悬浮板的该第二表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动；

其中，该至少一支架成形于该悬浮板与该外框之间，并使该悬浮板的该第一表面与该外框的该组配表面形成为非共平面结构，且使该悬浮板的该第一表面与该共振板保持一腔室间距。

5.如权利要求4所述的正压呼吸装置，其特征在于，该压电致动气体泵包括：一导电片、一绝缘片，其中该进气板、该共振片、该压电致动器、该绝缘片及该导电片依序堆叠设置。

6.如权利要求1所述的正压呼吸装置，其特征在于，更包含一压力检测器，设于该罩体的该空间中，检测该空间的压力以产生一检测压力值并传送至该处理器，该处理器比对该检测压力值与一预设压力值，并根据比对结果产生一压力控制信号传送至该微型泵，借以调控该微型泵的气压输出，使该空间的压力符合该预设压力值。

7.如权利要求1所述的正压呼吸装置，其特征在于，更包含一压力检测器，设于该罩体的该空间中，检测该空间的压力以产生多个检测压力值传送至该处理器，该处理器根据该多个检测压力值分析一呼吸状态，并根据该呼吸状态产生一压力调控信号传送至该微型泵，以调高或调低该微型泵的气压输出。

8.如权利要求7所述的正压呼吸装置，其特征在于，当该处理器判断该呼吸状态为一吸气呼气交替点，则产生该压力调控信号传送至该微型泵，以调低该微型泵的气压输出。

9.如权利要求7所述的正压呼吸装置，其特征在于，当该处理器判断该呼吸状态为一异常状态，则产生该压力调控信号传送至该微型泵，以调高该微型泵的气压输出。

10.如权利要求1所述的正压呼吸装置，其特征在于，更包含一电源模块，该电源模块电性连接该处理器以提供电力。