TWI410234B - 軟性集音裝置 - Google Patents

Description

軟性集音裝置

本發明係有關於一種集音裝置，特別係有關於一種應用於氣喘監測設備之軟性集音裝置。

在習知判別病患氣喘是否發作，醫生通常藉由聽診器來聆聽病患的肺音。其中，肺音是肺部在吐氣和吸氣時，由於肺部的收縮與擴張，促使體外空氣與人體內氣體交換。當氣流流經氣管、支氣管以及肺囊等呼吸道時，產生振動而發出的聲響。由於呼吸道張力和呼吸道管徑的差異，使得氣流的流速會有差異，使得肺音的頻率、聲音強度等頻譜特性也會有差別。藉此，肺音可以用來辨識肺音種類，作做為分析判斷呼吸正常與否的參考。

然而，聽診器的聲音傳送機制對於112Hz以下低頻的訊號有放大的效果，對於較高頻率之聲音訊號則會衰減。一般而言，判斷氣喘病患是否發作，是依據哮喘聲的主頻率(約400Hz)。因此，容易造成診斷上的誤判。此外，聽診器軟管產生的駐波現象，也可能造成聲音的失真，造成診斷的誤判。因此，聽診器的使用必須是訓練有素和具有經驗的專家或醫生，一般民眾不易藉由聽診器來判別病患氣喘是否發作。

本發明提供一種軟性集音裝置，包括一集音單元，該集音單元包括一軟性基板、一聲音阻抗傳遞膜、一繃膜環以及一收音器。前述軟性基板具有一凹型腔體，前述聲音阻抗傳遞膜覆蓋於凹型腔體上。前述繃膜環設置於聲音阻抗傳遞膜周圍，用以將阻抗傳遞膜固定於軟性基板上。前述收音器設置於凹型腔體之一側邊，其中收音器之一收音面和聲音阻抗傳遞膜之間具有一傾斜角，該傾斜角介於30°~90°。

於一實施例中，前述聲音阻抗傳遞膜為複合材料。

於一實施例中，前述聲音阻抗傳遞膜含有玻璃纖維與環氧樹脂。

於一實施例中，前述聲音阻抗傳遞膜含有碳纖。

於一實施例中，前述繃膜環為複合材料。

於一實施例中，前述繃膜環含有碳纖。

於一實施例中，前述收音器為駐極式麥克風，內嵌於凹型腔體之前述側邊。

於一實施例中，前述收音器的收音頻率範圍為100－1500Hz。

於一實施例中，前述軟性集音裝置更包括複數個集音單元。

於一實施例中，前述軟性基板含有矽膠、聚胺基甲酸脂、聚尿脂或其混合物或組合物。

於一實施例中，前述軟性基板含有二氧化矽，且二氧化矽的添加量介於0wt%~30wt%。

於一實施例中，前述軟性基板的硬度範圍介於shore A－20~70。

本發明之軟性集音裝置可緊密貼附於使用者皮膚，因此使用者不會產生不適感，特別適用於長期監測睡眠或臥床的使用者。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

第1圖為依照本發明之一實施例之氣喘監測設備之系統方塊圖。如第1圖所示之氣喘監測設備100主要包括一軟性集音裝置101、一訊號處理單元103、一分析單元105以及一警示單元108。其中，軟性集音裝置101的輸出耦接至訊號處理單元103，訊號處理單元103耦接至分析單元105，分析單元105則耦接警示單元108。

在本實施例中，軟性集音裝置101可以用來偵測一使用者之呼吸音訊訊號，並且將偵測到的呼吸音訊訊號傳送至訊號處理單元103進行訊號處理。而分析單元105則接收經由訊號處理單元103處理過的呼吸音訊訊號來進行聲紋分析，以判斷使用者的呼吸是否出現異常。當分析單元105發現使用者的呼吸發生異常時，可藉由警示單元108發出警示訊息，以通知醫護和家護人員。在一些選擇實施例中，前述警示單元108可以是一蜂鳴器。此外，訊號處理單元103和分析單元105之間的訊號傳遞，則可以利用 無線訊號傳輸的方式來進行。

第2A圖為本發明一實施例之軟性集音裝置之示意圖。請參照第2A圖，本發明所提供的軟性集音裝置200包括一軟性基板212，在軟性基板212上可以配置有一個或多個集音單元202。在本實施例中，軟性基板212的材質可以是矽膠、聚胺基甲酸脂、聚尿脂或其混合物，或是以其組合而成。此外，在軟性基板212中亦可加入二氧化矽以調整軟性基板212的硬度，其中二氧化矽的添加量約為0wt%~30wt%，軟性基板212的硬度範圍則介於shore A－20~70，使其可以緊密貼附於使用者的皮膚上。

需特別說明的是，前述軟性集音裝置200可以貼附在使用者身上的不同部位，用以感測使用者的呼吸音訊訊號。例如，當軟性集音裝置200貼附於使用者的脖子，則可以感測氣管音訊號。若將軟性集音裝置200貼附於附於使用者的前胸右上肺腔、中肺腔、下肺腔，則可以分別感測支氣管(bronchial)、支氣管肺囊(bronchovesicular)、肺囊(vesicular)的呼吸聲訊號。

第2B圖繪示為本發明一實施例之集音單元202剖面圖。接著請一倂參照第2A、2B圖，在軟性基板212上形成有多個碗狀的凹型腔體214，其中每個凹型腔體214上覆蓋有一聲音阻抗傳遞膜216，其中聲音阻抗傳遞膜216大致平行於XY平面(如圖2B所示)，並可依據接觸表面的音訊而產生振動，其作動原理類似人耳中的耳膜。

於本實施例中，前述聲音阻抗傳遞膜216的材料可採 用複合材料，例如是碳纖或是由玻璃纖維與環氧樹脂經熱壓而成，由於這些材料具有較佳的剛性與敏感度，可提升人體呼吸音訊的傳遞效率。此外，在阻抗傳遞膜216的周圍配置有一繃膜環218，用以將阻抗傳遞膜216固定在軟性基板212上，其中繃膜環218的材料可以是複合材料，例如用碳纖來製成。

在第2B圖中，一收音器220係偏離前述凹型腔體214之一中心位置C並設置於凹型腔體之一弧面上，其可以是駐極式(Electret)麥克風，收音頻率範圍則約為100-1500Hz，由於駐極式麥克風具有超薄、寬頻、高指向性、低環境背景噪音以及高感度等特色，可用以感測使用者的呼吸音訊訊號。應了解的是，前述收音器220的收音面221和聲音阻抗傳遞膜216之間具有一傾斜角θ，其中30°<θ<90°。此外，收音器220的輸出訊號則可透過導線W耦接至如圖1中的訊號處理單元103。藉此，軟性集音裝置101可將感測到的呼吸音訊訊號傳送至訊號處理單元103以進行後續的訊號處理。

綜上所述，本發明提供一種軟性集音裝置，包含一或數個集音單元，其中在每個集音單元上方設有一聲音阻抗傳遞膜，並且在集音單元之一側設有收音器(例如駐極式麥克風)，前述收音器的收音面和聲音阻抗傳遞膜之間形成一傾斜角，藉此可縮減軟性集音裝置的厚度以達到微型化之目的，同時能產生良好之收音效果。由於本發明之軟性集音裝置可緊密貼附於使用者皮膚上，因此不影響使用者之日常作息，特別適合居家照護或者長期監測睡眠或臥床的 使用者。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧氣喘監測設備

101‧‧‧軟性集音裝置

103‧‧‧訊號處理單元

105‧‧‧分析單元

108‧‧‧警示單元

200‧‧‧軟性集音裝置

202‧‧‧集音單元

212‧‧‧軟性基板

214‧‧‧凹型腔體

216‧‧‧聲音阻抗傳遞膜

218‧‧‧繃膜環

220‧‧‧收音器

C‧‧‧中心位置

W‧‧‧導線

第1圖表示本發明一實施例之氣喘監測系統之系統方塊圖；第2A圖表示本發明一實施例之軟性集音裝置示意圖；以及第2B圖表示本發明一實施例之集音單元剖面圖。

202‧‧‧集音單元

212‧‧‧軟性基板

214‧‧‧凹型腔體

216‧‧‧聲音阻抗傳遞膜

218‧‧‧繃膜環

220‧‧‧收音器

C‧‧‧中心位置

W‧‧‧導線

Claims (13)

1. 一種軟性集音裝置，包括：一軟性基板，具有一凹型腔體；一聲音阻抗傳遞膜，覆蓋於該凹型腔體上；一繃膜環，設置於該聲音阻抗傳遞膜周圍，用以將該阻抗傳遞膜固定於該軟性基板上；以及一收音器，設置於該凹型腔體之一側邊並且偏離該凹型腔體之中心位置，並位於凹型腔體之一弧面上，其中該收音器具有一收音面，該收音面和該聲音阻抗傳遞膜之間具有一傾斜角，且該傾斜角介於30°~90°。
2. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該聲音阻抗傳遞膜為複合材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該聲音阻抗傳遞膜含有玻璃纖維與環氧樹脂。
4. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該聲音阻抗傳遞膜含有碳纖。
5. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該繃膜環為複合材料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該繃膜環含有碳纖。
7. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該收音器為駐極式麥克風，內嵌於該凹型腔體之該側邊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該收音器的收音頻率範圍為100-1500Hz。
9. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中 該軟性基板含有矽膠。
10. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該軟性基板含有聚胺基甲酸脂。
11. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該軟性基板含有聚尿脂。
12. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該軟性基板含有二氧化矽，且該二氧化矽的添加量介於0wt%~30wt%。
13. 如申請專利範圍第1項所述之軟性集音裝置，其中該軟性基板的硬度範圍介於shore A-20~70。