TWI576090B

TWI576090B - 人類呼吸系統功能的測量裝置及方法

Info

Publication number: TWI576090B
Application number: TW103140694A
Authority: TW
Inventors: 徐孟飈; 徐泳龍
Original assignee: 金宙科技有限公司
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2017-04-01
Also published as: TW201618716A

Description

人類呼吸系統功能的測量裝置及方法

本發明為一種人類呼吸系統功能的測量裝置及方法。

近年大氣污染日益嚴重，肺部發生疾病的情況日益增加。一般人對於肺功能的嚴重下降，不易於主觀上察覺，由於肺部相關疾病早期不易被患者本身發現，使得相關疾病容易錯過早期治療的時機，患者未及反應也使醫生容易忽視。即便進行肺部透視，也需在相關病情惡化後才能發現。傳統檢查肺部功能是利用一台肺功能測量機進行肺功能的測試。其中肺功能測量機必須位於一個恒溫恒壓的密閉空間，人們進一步經由醫師指示後進行肺功能的檢測。然而肺功能測量機的體積龐大，操作非常複雜且價格昂貴。因此，除了無法推廣成為家用醫療設備外，亦無法隨身攜帶，更無法於運動狀態下進行測試。傳統的測量阻力的方法通常用體描儀法和脈衝震盪法測定，不僅設備比較複雜，而且只是對中度病情的患者比較有效，輕度和重度病情的患者，測量效果較差。這種肺功能測量機因便利性較低，人們常常因此失去定期檢查肺部功能的動機而導致錯失治療初期肺部病變的先機。因此，設計一種較低價位的可攜式肺功能測量機，並利用網路將測量後的數值回報至醫院的分析系統以讓使用者能測量並知道自己的肺功能狀態是非常重要的。

為解決既有技術中呼吸阻力測量裝置的缺點，本發明提出一種人類呼吸系統功能的測量裝置，其包含一呼吸測量裝置，該呼吸測量裝置接受一呼吸氣流並感測該呼吸氣流以產生一組感測訊號；及依據該感測訊號計算產生一人類呼吸系統參數，其中：該感測訊號至少包含該呼吸氣流的一絕對壓力；該呼吸測量裝置測量所包含的一呼吸測量流道形成一單端密封狀態時，使用者呼吸氣流於其中產生的一絕對氣壓，該絕對壓力對應一使用者的肺內氣壓。

進一步的，該感測訊號包含感測該呼吸氣流於該呼吸測量流道內的一氣體流量及一呼吸氣流溫度，該人類呼吸系統功能的測量裝置以該呼吸氣流的該氣體流量、該呼吸氣流溫度及該絕對壓力計算該人類呼吸系統參數，其中：以該肺內氣壓及該呼吸氣流溫度計算一氣體密度；由該氣體流量計算出一氣體體積；由該氣體體積計算出一肺容量，由該肺內氣壓及該肺容量計算出使用者吸滿氣後，開始吐氣時所測量到的最大肺內氣壓所具有的勢能(V_S)，其計算方法為：勢能(V_S)=f(肺內氣壓×肺容量)；由該氣體密度及該氣體流速計算出當全部氣體呼出後，該勢能全部消失轉變為呼出氣體的一動能(Q_V)，由氣體的該密度(ρ)和該氣體流速(V)計算出，其計算方法為：Q_V=ρ×v²/2；由該勢能(V_S)與該動能(Q_V)計算出表示該呼吸阻力(R)的一呼吸阻力指標，該呼吸阻力指標為將該勢能(V_S)和該動能(Q_V)差值的絕對值(｜V_S-Q_V｜)除以該勢能(V_S)後計算得出；及由該勢能(Vs)及該動能(Qv)計算出該損失動能(Qz)，其計算方法為：該損失動能(Qz)=該勢能(Vs)-該動能(Qv)。

進一步的，該呼吸測量裝置由該肺內氣壓、該呼吸氣流溫度及一氣體流速計算出該氣體流量，其中，該呼吸測量裝置測量該呼吸氣流產生的一壓差，由該壓差計算出該氣體流速。

進一步的，該呼吸測量裝置包含一測量模組及一訊號處理模組，該測量模組與該訊號處理模組連結，其中：該測量模組測量該呼吸測量流道中的使用者呼吸氣流，並依據測量結果輸出該組感測訊號至該訊號處理模組；該訊號處理模組依據該組感測訊號運算出該人類呼吸系統參數；及該訊號處理模組輸出該人類呼吸系統參數至一接收裝置，該接收裝置與一資料庫訊號傳遞連接，該資料庫中包含一筆醫療資料，該接收裝置利用該醫療資料對該人類呼吸系統參數進行統計或分析。

進一步的，該人類呼吸系統功能的測量裝置包含一附加測量裝置，該附加測量裝置包含一三通閥、一自由氣體流道、一特殊氣體流道、一測量流道及一控制閥，該三通閥包含有三個彼此連通的出口，每一出口分別連接該自由氣體流道、該特殊氣體流道及該測量流道，其中：該三通閥包含一閥塊，該閥塊的位置變化控制該自由氣體流道、該特殊氣體流道及該測量流道的連通方式；及該自由氣體流道及該特殊氣體流道與該控制閥連接，該控制閥的開關控制該自由氣體流道及該特殊氣體流道與外部空間的連通。

進一步的，該接收裝置輸出一控制訊號至該訊號處理模組，該訊號處理模組控制該閥塊的位置或該控制閥的開關。

進一步的，該接收裝置以該醫療資料內的正常人類呼吸系統參數做為一預設臨界範圍，在該人類呼吸系統參數超過該預設臨界範圍時，輸出一警示訊號。

進一步的，該特殊氣體流道與一鋼瓶連接，且該特殊氣體流道包含一氣體分析模組，其中：該特殊氣體流道經由該控制閥與該鋼瓶連接，該控制閥控制該鋼瓶內特殊氣體的輸出至該特殊氣體流道中；及該氣體分析模組測量該特殊氣體流道內的特殊氣體的氣體濃度及組成成分。

進一步的，該特殊氣體流道與一氣囊連接，使該控制閥開啟的狀態下，該鋼瓶、該特殊氣體流道及該氣囊彼此連通。

進一步的，該人類呼吸系統功能的測量裝置包含一呼吸罩，該呼吸罩與該呼吸測量裝置連結，該呼吸罩包含一罩體及一連接孔，該罩體的輪廓與人臉口鼻部位形狀對應，該連接孔貫穿設置該罩體，該呼吸測量裝置透過該連接孔與該呼吸罩連接。

進一步的，該呼吸罩包含一濾膜及一濾膜緊壓環，該濾膜的外型對應該罩體的該凹面的橫向截面；該濾膜緊壓環可拆卸的與該罩體結合，使該濾膜被固定於該濾膜緊壓環與該罩體間。

進一步的，該呼吸測量裝置包含一節流裝置，該氣體流量與呼吸氣流溫度模組透過該節流裝置測量該呼吸測量流道內的該壓差與該呼吸氣流溫度，其中：該節流裝置設置於該呼吸測量流道內，該節流裝置包含一緊縮段，該緊縮段的內徑小於該節流裝置自由端的內徑，使氣流通過時形成氣壓差異，該氣體流量與呼吸氣流溫度模組測量該呼吸測量流道內因該節流裝置形成的該壓差。

該人類呼吸系統功能的測量裝置，其包含一鼻部呼吸輔助套件，該鼻部呼吸輔助套件與該呼吸測量裝置結合，該鼻部呼吸輔助套件的自由端具有一雙重接頭，該雙重接頭的輪廓對應人體鼻孔的寬度及深度。

進一步的，該人類呼吸系統功能的測量裝置，其包含一衛生套件，其中：該衛生套件為一口部衛生套件，該口部衛生套件與該呼吸測量裝置連接；或該衛生套件為一鼻部衛生套件，該鼻部衛生套件與該鼻部呼吸輔助套件結合，該鼻部衛生套件對應該鼻部呼吸輔助套件及人體鼻孔的寬度及深度。

由上述說明可知，本發明實施例具有下列優點：

1.簡易的結構使使用者可自行進行測試，提高肺部檢測的便利性，藉由便利的檢測方式可使肺部疾病患者早期發現相關問題，早期治療。

2.簡易的結構及方變得操作方式降低檢測所需的成本。

3.藉由訊號模組可將測量資料即時傳送或儲存於指定位置，方便檢測後續的分析作業，且感測結果的訊號可由無線方式傳遞，例如：無線網路、藍牙、紅外線等方式，以提供醫護人員遠端監控的便利性。

4.突破傳統測量阻力的方法，有效的簡化測量設備，且可同時使用於輕度和重度病情的患者。

5.醫護人員可透過接收裝置遠端控制檢測的過程。

6.以絕對壓力作為計算人類呼吸系統參數，大大的降低因測驗地點海拔高度所造成的誤差。

10‧‧‧呼吸罩

11‧‧‧罩體

12‧‧‧濾膜

13‧‧‧濾膜緊壓環

14‧‧‧連接孔

15‧‧‧凹面

16‧‧‧凸面

20‧‧‧呼吸測量裝置

21‧‧‧呼吸測量流道

22‧‧‧感測穿孔

24‧‧‧測量模組

241‧‧‧氣體流量與呼吸氣流溫度模組

242‧‧‧壓力模組

243‧‧‧感測端

25‧‧‧訊號處理模組

251‧‧‧中央控制模組

252‧‧‧傳輸模組

27‧‧‧電源模組

28‧‧‧端塞

281‧‧‧控制閥

29‧‧‧節流裝置

291‧‧‧導壓孔

292‧‧‧進氣端

293‧‧‧出氣端

294‧‧‧緊縮段

295‧‧‧密封圈槽

296‧‧‧密封圈

30‧‧‧接收裝置

40‧‧‧鼻部呼吸輔助套件

60‧‧‧附加測量裝置

61‧‧‧測量流道

62‧‧‧三通閥

621‧‧‧閥塊

63‧‧‧氣囊

64‧‧‧鋼瓶

65‧‧‧自由氣體流道

66‧‧‧特殊氣體流道

67‧‧‧氣體分析模組

80‧‧‧衛生套件

81‧‧‧口部衛生套件

82‧‧‧鼻部衛生套件

圖1為本發明較佳實施例之立體分解圖。

圖2為本發明較佳實施例之立體圖。

圖3為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖4為本發明較佳實施例之側面示意圖。

圖5為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖6為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖7為本發明較佳實施例之系統方塊圖。

圖8為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖9為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖10為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖11為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖12為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖13為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

圖14為本發明較佳實施例之剖面示意圖。

請參考圖1及2，本發明之創作為一種人類呼吸系統功能的測量裝置，其包含一呼吸罩10及一呼吸測量裝置20，該呼吸罩10包含一罩體11及一連接孔14，該罩體11的外型不限定，可以為與人臉口鼻部位形狀對應的凹型曲面造型，或為單純的圓形凹面造型，其包含一凹面15及一凸面16，該連接孔14貫穿設置該罩體11，該呼吸測量裝置20透過該連接孔14與該呼吸罩10連接，其連接方式為將該呼吸測量裝置20由該凸面16的方向插入該連接孔14。

使用本發明之創作測量一人類呼吸系統參數時，以該凹面15接近使用者口部，該凹面15形成的一呼吸空間覆蓋使用者口部後，使用者透過該呼吸測量裝置20進行呼吸，呼吸產生的呼吸氣流通過該呼吸測量裝置20，而該呼吸測量裝置20藉由測量上述呼吸氣流測量相關訊號，並由該訊號處理模組25計算出該人類呼吸系統參數，該人類呼吸系統參數等相關資料可顯示於一接收裝置30。其中，該人類呼吸系統參數可包含肺容量(VC,vital capacity)、用力肺容量(FVC,forced vital capacity)、功能殘氣量(FRC,Functional residual capacity)、彌散量(DLCO,diffusing capacity of the lung for carbon monoxide)、呼吸阻力(airway resistance)、肺總量(TLC,total lung capacity)等相關資料。

該呼吸罩10進一步包含一濾膜12及一濾膜緊壓環13，該濾膜12的外型可對應該罩體11的該凹面15的橫向截面，其面積大小應等於或小於該凹面15的橫向截面面積，使該濾膜12可拆卸的對應結合於該凹面15，該濾膜緊壓環13可拆卸的與該罩體11結合，該濾膜12可被固定於該濾膜緊壓環13與該罩體11間。該濾膜12為一具有空氣過濾功能的薄膜或避免口鼻間體液回流造成的測量誤差，其材質可能為不織布、活性炭、特定密度織物等具有過濾空氣功效的材質。

請參考圖1~4，該呼吸測量裝置20包含一呼吸測量流道21、一測量模組24、一訊號處理模組25、一端塞28及一節流裝置29。其中，該呼吸測量流道21為一中空管道，使用者呼吸的氣流可經由該中空管道流通。該呼吸測量流道21的其中的一自由端與該連接孔14對應，使該呼吸測量流道21可與該呼吸罩10可拆卸的緊密結合，而該自由端與該呼吸罩10的結合方式不限，可為緊配、螺鎖、卡合、套接等。

該端塞28可拆卸的結合於該呼吸測量流道21的其中一自由端，使該呼吸測量流道21的一端形成密封，或者，該端塞28可以一控制閥281替代，例如圖8中的控制閥281a，透過控制該控制閥281a的開啟或關閉，操控該呼吸測量流道21的密封與否。使用者於該端塞28使該呼吸測量流道21的該自由端形成密封後，透過該呼吸罩10對該呼吸測量流道21吹氣，此時由於該呼吸測量流道21該自由端的密封狀態，使該呼吸測量流道21中的氣壓與使用者肺部的氣壓相同，藉此該測量模組24可量測到使用者一肺內氣壓。

請參考圖5及6，該呼吸測量流道21的流道中設置有該節流裝置29，該節流裝置29為環狀結構，讓使用者呼吸的氣流可由該節流裝置的二自由端通過該節流裝置29，透過該節流裝置29可使該測量模組24量測到該呼吸測量流道21用戶呼吸通過該節流裝置29而產生的氣壓差異。其中該節流裝置29包含至少一導壓孔291、一進氣端292、一出氣端293、一緊縮段294及一密封圈槽295。該進氣端292及該出氣端293分別為該節流裝置29的二自由端，而該節流裝置29的中段形成有該緊縮段294，其中，該緊縮段294的內徑小於該進氣端292及該出氣端293的內徑，使氣流通過該節流裝置29時因不同內徑產生阻力，而導致氣流流速的改變，進而產生該進氣端292與該出氣端293間的氣壓差異。該導壓孔291形成於該節流裝置29的環外側，並貫穿該節流裝置29，使該節流裝置29的穿孔透過該導壓孔291與外界連通。於本發明之實施例中，複數個該導壓孔291以該緊縮段294為中心對稱形成於該進氣端292及該出氣端293的環外側，使二自由端的複數個該導壓孔291與該緊縮段294為中心的距離皆為等距，藉此使該測量模組24可精准的測量該節流裝置29內的氣壓。該密封圈槽294可容納一密封圈296，使氣流完全通過該節流裝置29，避免氣流由該節流裝置29及該呼吸測量流道21的內壁間通過，導致該測量模組24的測量產生誤差。

請參考圖5，該測量模組24包含一氣體流量與呼吸氣流溫度模組241及一壓力模組242，該測量模組24設置與該呼吸測量流道21鄰近設置，例如該測量模組24設置於該呼吸測量流道21的的環外側，或者，該測量模組24可設置於該呼吸測量流道21內。本發明之實施例中，該測量模組24透過至少一感測端243穿過至少一感測穿孔22感測該呼吸測量流道21內的壓力、該氣體流量及該呼吸氣流溫度變化。該感測端243感測到上述的物理量變化後輸出一組感測訊號至該訊號處理模組25。其中，該感測穿孔22形成於該呼吸測量流道21的環外側並貫穿該呼吸測量裝置20，使該呼吸測量流道21透過該感測穿孔22與外部連通。

該壓力模組242具有一感測端243，透過該感測端243感測該呼吸測量流道21內部的氣壓，於測量時該呼吸測量流道21的其中的一該自由端需被該端塞28或其他密封手段形成密封，包含該氣壓物理量變化的該組感測訊號由該測量模組24輸出至該訊號處理模組25。

該壓力模組242所感測的該氣壓，系以一絕對壓力顯示，使該壓力模組242所量測的該氣壓可避免因測量地點緯度的不同而導致感測壓力的誤差，使感測的數值無法實質顯示使用者的肺內氣壓。本發明之實施例中，該壓力模組242測量該呼吸測量流道21內的一相對氣壓後，進一步考慮測量地點的海拔高度以計算出相對的大氣壓力，藉由該相對壓力與測量地點的大氣壓力相加，計算出該絕對壓力。其中，測量地點的海拔高度資訊可由外部接收，例如透過GPS(Global Positioning System)裝置取得測量地點的海拔高度，並查詢此一海拔高度對應的大氣壓力。或者，海拔高度資訊可由使用者直接透過與該測量模組24連接的一輸入裝置輸入。

於先前技術中，常見的是以相對壓力作為量測壓力的顯示方法，相對壓力系以測量環境的大氣壓力作為零點，低於大氣壓力的壓力值則為負值，反的則為正值，然而，大氣壓力會因海拔高度所改變，引用網路資料的內容： “大氣壓會隨著高度的提升而下降，其關係為每提高12米，大氣壓下降1mm-Hg(1公釐水銀柱)，或者每上升9公尺，大氣壓降低100Pa。”

由上述內容可知，先前技術中以相對氣壓作為數值的解讀方法，容易造成因量測地點緯度不同所造成的誤差，而本案以該絕對壓力作為量測壓力的顯示方法，因不以大氣壓力作為量測基礎，故不會因不同的海拔高度而產生誤差。

於該氣體流量與呼吸氣流溫度模組241中，氣體流量的感測方式不限定，例如可為一超聲波式或熱傳導式的氣體流量感測方式，或者可如於本實施例，該氣體流量與呼吸氣流溫度模組241中的氣體流量感測是透過壓差式感測該呼吸測量流道21中的壓差，再以該壓差計算出氣體流量，其中包含發明至少二感測端243，至少二該感測端243插入二該感測穿孔22，二該感測穿孔22分別對應該節流裝置29的二該導壓孔291，二該導壓孔291分別形成於該緊縮段294的兩端，使該氣體流量與呼吸氣流溫度模組241可感測該節流裝置29兩端的壓差及該呼吸氣流溫度。進一步的，二該導壓孔291分別以該緊縮段294為中心對稱設置於該進氣端292及該出氣端293，使該氣體流量與呼吸氣流溫度模組241可更精確的感測該節流裝置29兩端的壓差及該呼吸氣流溫度，包含該壓差與該呼吸氣流溫度物理量變化的該組感測訊號由該測量模組24輸出至該訊號處理模組25。請參考圖7，該訊號處理模組25與該測量模組24可為無線或有線的連結，於有線連接時該訊號處理模組25可直接接收該測量模組24輸出的該組感測訊號，或者，該測量模組24可以無線傳輸的方式傳送該組感測訊號至該訊號處理模組25，使該訊號處理模組25可與該測量模組24無線連結，其無線傳輸方式可為無線網路、藍牙、紅外線等方式。

進一步的，該氣體流量之量測為該超聲波式時，於該呼吸測量流道21之環外側需進一步間隔設置有二超聲波感測裝置，藉由該超聲波感測裝置發出之一超聲波及該超聲波之反射時間計算出該氣體流量。在該氣體流量之量測為該熱傳導式時，於該呼吸測量流道21中之進氣端需進一步設置一加熱裝置，透過量測該呼吸測量流道21中氣流溫度上升的程度計算觸該氣體流量。

該訊號處理模組25包含一中央控制模組251及一傳輸模組252，該傳輸模組252接收該測量模組24輸出的該組感測訊號後，該中央控制模組251依據該組感測訊號進行分析及計算，該傳輸模組252依據分析及計算的結果輸出該人類呼吸系統參數至該接收裝置30，其中，該接收裝置30可為行動通訊裝置、手機、桌上型電腦、平板電腦或透過一網路服務器顯示該人類呼吸系統參數的一網路頁面。該傳輸模組252與該接收裝置30間訊號傳遞方式可為無線傳遞或有線傳遞，例如與該訊號處理模組25與該接收裝置30以有線網路連結，或者以無線網路、藍牙、紅外線等方式傳遞該人類呼吸系統參數至該接收裝置30，並透過該接收裝置30進一步進行資料的儲存、統計、分析或依據該人類呼吸系統參數對該接收裝置30發出一警告訊號。進一步的，該接收裝置30可與一資料庫連接，該資料庫中可包含有醫療資料，例如：正常或異常人類呼吸系統參數的數值、海拔與大氣壓力的變化關係資訊或正常肺容量範圍等其他健康人體進行人類呼吸系統參數測量所得的資料。該接收裝置30利用該醫療資料對該人類呼吸系統參數進行統計或分析，例如，該接收裝置30以該醫療資料內的正常人類呼吸系統參數做為一預設臨界範圍，在該人類呼吸系統參數超過該預設臨界範圍時，輸出一警示訊號。

請參考圖3及4，一電源模組27可拆卸的或固定的設置於該呼吸測量裝置20，提供該測量模組24或該訊號處理模組25所需的電源，其中該電源模組27可為連結插座連接的轉接頭或可拆卸替換的電池。

請參考圖8~10，該呼吸測量裝置20與一附加測量裝置60連結，透過該附加測量裝置60可進行肺容量測試、殘氣量測試或彌散量測試，依據測試結果該呼吸測量裝置20輸出該組感測訊號至該訊號處理模組25，由該訊號處理模組25進行運算後輸出該人類呼吸系統參數至該接收裝置30，進一步的，該呼吸測量裝置20可與該呼吸罩10或該鼻部呼吸輔助套件40連接。該附加測量裝置60包含一三通閥62、一鋼瓶64、一氣囊63、一自由氣體流道65、一特殊氣體流道66、一測量流道61、複數個該控制閥281a、218b及一氣體分析模組67，其中該三通閥62具有三個相互連通的出口，三個出口分別連接該測量流道61、該特殊氣體流道66及該自由氣體流道65。

該特殊氣體流道66上設置有該氣體分析模組67，該氣體分析模組67由探針感測該特殊氣體流道66內的氣體濃度或組成成分。該特殊氣體流道66與該氣囊63連接，使該特殊氣體流道66與該氣囊63形成連通，而該氣囊63 可儲存由該鋼瓶64釋放的特殊氣體，其中，該氣囊63為彈性材質製成(例如橡膠、矽膠等高分子材料或皮革)，使該氣囊63可隨氣體容量的增加而對應擴大其容納空間。該特殊氣體流道66相反於該三通閥62出口的自由端與該鋼瓶64連接，該鋼瓶64中儲存有一特殊氣體，利用該特殊氣體可進行不同的肺功能測試，其中，該鋼瓶64的開啟或關閉由該控制閥281b掌控，該控制閥281b開啟時，釋放該鋼瓶64內的該特殊氣體，該特殊氣體可為含量為0.3%重量百分比的一氧化碳(CO)、或者氦、或者氧或者其它特種氣體。其中彌散(diffusion)是指肺泡與毛細血管中的氧和二氧化碳，通過肺泡-毛細血管膜進行氣體交換的過程。彌散功能是以肺泡毛細血管膜兩側氣體分壓差為0.1333kPa(1mmHg)時；每分鐘可能通過的氣量為指標，以彌散量(diffusion capacity)表示。彌散障礙主要是指氧氣。測定方法是以一氧化碳作為測定氣體。優點是(1)除大量吸煙者外，一般人進入毛細血管混合靜脈血的一氧化碳(CO)幾乎為零，不需計算。(2)一氧化碳(CO)與血紅蛋白親和力為氧的210倍，吸入少量一氧化碳(CO)通過毛細血管膜到血漿後，迅速進入紅細胞與血紅蛋白結合，血漿中一氧化碳(CO)分壓等於零，可以不計。

於該自由氣體流道65與該特殊氣體流道66連通時，該特殊氣體流道66內的特殊氣體可透過該自由氣體流道65排出，其中，該自由氣體流道65與該控制閥281a結合，該控制閥281a開啟時特殊氣體可經由該自由氣體流道65排出。該特殊氣體流道66相反於該三通閥62出口的自由端。

該測量流道61與該呼吸測量裝置20連接，讓使用者可透過該呼吸測量裝置20進行呼吸，進而進行不同的肺功能測試(例如：肺容量測試、殘氣量測試或彌散量測試)，其中，該自由氣體流道66與該呼吸測量裝置20間結合有該控制閥281，該控制閥281開啟時使用者呼吸的氣息可進入該附加量測裝置。

該三通閥62透過內部的一閥塊621位置的變化可使該三通閥62具有不同的連通狀態，該閥塊621可密封該三通閥62的某一出口，使另二出口形成連通。如圖9所示，調整該閥塊621於該三通閥62中的一第一位置時，該測量流道61與該自由氣體流道65連通，使用者透過與該測量流道61連接的該呼吸測量裝置20讓使用者可透過該呼吸測量裝置20呼吸，並由該呼吸測量裝置20測量使用者的肺容量(VC,vital capacity)或肺總量(TLC,total lung capacity)，測量計算時，該三通閥62於該第一位置時該控制閥281a開啟，使此時使用者呼吸的氣流可進入由該附加測量裝置60進入該呼吸測量裝置20，透過該壓力模組242、該氣體流量與呼吸氣流溫度模組241計算出使用者的肺容量或肺總量。進一步的，控制該控制閥281a的開關，該控制閥281a關閉形成一個包含該自由氣體流道65、該測量流道61及該呼吸測量裝置20的該中空管道的一密封空間，使用者由該呼吸測量裝置20對該附加測量裝置60內吐氣，使該密封空間內的氣壓上升，而該壓力模組242可對該密封空間內的氣壓進行肺內氣壓測量。

調整該閥塊621於該三通閥62中的該第一位置時，該特殊氣體流道66因該閥塊621位置而形成封閉，此時開啟控制該鋼瓶64的該控制閥281b，使該特殊氣體流道66及該氣囊63充滿定量測試所需的該特殊氣體。此時該氣體分析模組67進行標定工作，該氣體分析模組67測量該特殊氣體流道66內的氣體濃度或組成成分，讓使用者可進行殘氣量(RV,residual volume)、功能殘氣量(FRC,Functional residual capacity)或彌散量(DLCO,diffusing capacity of the lung for carbon monoxide)等測試。於本發明之實施例中，設定進入的標準氣體為0.3%重量百分比的一氧化碳，此時該氣體分析模組67測量到的濃度數值就是0.3%重量百分比的一氧化碳含量，若顯示有偏差，則可以重新校正。

如圖10所示，進一步的，調整該閥塊621於該三通閥62中的一第二位置時，該特殊氣體流道66與該測量流道61連通，並使該氣體分析模組67感測該特殊氣體流道66內的氣體濃度及組成成分，讓使用者可透過吸入該特殊氣體來進行殘氣量(RV,residual volume residual volume)測量。其中，該氣體分析模組67可為利用物理化學性質進行氣體濃度及成分分析：如半導體式(表面控制型、體積控制型、表面電位型)、催化燃燒式、固體熱導式等，或者為利用物理性質進行氣體濃度及成分分析：如熱傳導式、光干涉式、紅外吸收式等，又或者為利用電化學性質進行氣體濃度及成分分析：如定電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質式等。如圖11所示，調整該閥塊621於該三通閥62中的一第三位置時，該特殊氣體流道66與該自由氣體流道65連通，開啟該控制閥281a，使該氣囊63可排空內含的特殊氣體，以便下次使用。

上述的該測量模組24及該附加測量裝置60感測的該組感測訊號皆傳送至該訊號處理模組25，該訊號處理模組25進行運算後輸出該人類呼吸系統參數至該接收裝置30，其中該組感測訊號包含：1.肺內氣壓(P)：由該壓力模組242感測該呼吸測量流道21一自由端被該端塞28密封後的內部的氣壓，或與該附加測量裝置60結合後，調整該閥塊621於該三通閥62中的該第一位置，且控制該控制閥281a關閉後的該呼吸量測流道21內部的氣壓，此時內部的氣壓等於使用者該肺內氣壓(P)；2.壓差(△P)：由該氣體流量與呼吸氣流溫度模組241感測使用者呼吸時，於該呼吸測量流道21中所產生的該壓差(△P)；3.呼吸氣流溫度(T)：由該氣體流量與呼吸氣流溫度模組241感測使用者呼吸時，該呼吸測量流道21中的該呼吸氣流溫度(T)；4.氣體濃度：由該氣體分析模組67分析出該特殊氣體流道66內的該氣體濃度。

而該人類呼吸系統參數包含下列資料：

1.氣體密度(ρ)：該中央控制模組251由該肺內氣壓(P)及該呼吸氣流溫度(T)計算出該氣體密度(ρ)；

2.氣體流速(V)：該中央控制模組251由該壓差(△P)計算出該氣體流速(V)；

3.氣體體積(L)：透過該呼吸測量裝置20感測該呼吸測量流道21中的該氣體流量(Q)，該氣體流量(Q)可對應使用者的該肺容量或該肺總量，而其該肺容量或該肺總量即為該氣體體積(L)；

4.氣體流量(Q)：透過該肺內氣壓(P)、該呼吸氣流溫度(T)及該氣體流速(V)計算出該氣體流量(Q)；

5.勢能(V_S)：該勢能是指使用者吸滿氣後，開始吐氣時，該呼吸測量裝置20可以測量到的最大肺內氣壓所具有的該勢能。當使用者吸足氣體時，肺內的氣體有一定的壓力，且具有一定的該勢能(V_S)，該勢能(V_S)為該肺內氣壓(P)和該肺容量乘積的函數，而該肺容量可由該氣體體積 (L)求出，其中，該勢能(V_S)為該肺內氣壓(P)和該肺容量乘積的函數為：該勢能(V_S)=f(該肺內氣壓(P)×該肺容量)。

6.動能(Q_V)：當全部氣體呼出後，該勢能(V_S)將全部消失，轉變為呼出氣體的該動能(Q_V)，而該動能(Q_V)可透過測量該氣體的密度(ρ)和該氣體流速(V)而得，其關係式為Q_V=ρ×v²/2；

7.呼吸阻力(R)：利用呼吸道的能量損耗反應呼吸道的順暢程度，以該呼吸阻力(R)的變化作為呼吸順暢與否的指標。由於使用者呼吸道的阻力存在，該勢能(V_S)只有一部分變成該動能(Q_V)，其損失部分即可表示呼吸道的阻力狀況，其計算方法為以該勢能(V_S)和該動能(Q_V)的差值(V_S-Q_V)作為表示該呼吸阻力(R)狀況的參數。

進一步的，可利用該勢能(V_S)與該動能(Q_V)計算出一呼吸阻力指標，該呼吸阻力指標為將該勢能(V_S)和該動能(Q_V)差值的絕對值(｜V_S-Q_V｜)除以該勢能(V_S)後計算得出，而該呼吸阻力指標(｜V_S-Q_V｜/V_S)為具有明顯臨床意義的比值。

8.損失動能(Q_Z)：損失該動能(Q_Z)為呼出時該勢能(V_S)時因該呼吸阻力(R)而損失的該動能(Q_V)，因此該損失動能(Q_Z)與該勢能(V_S)及該動能(Q_V)的關係式為：該勢能(V_S)=該動能(Q_V)+該損失動能(Q_Z)。於此一關係式中可知，該勢能(V_S)及該動能(Q_V)皆為已知，故可求出該損失動能(Q_Z)。

該氣體分析模組67測量該特殊氣體流道66內的特殊氣體濃度後，輸出該組感測訊號至該訊號處理模組25，該中央控制模組251依據該感測訊號控制該附加測量裝置60中的該控制閥281a、281b及該三通閥62的動作。例如依據測量需求，於測量測量使用者的肺容量或肺總量時，該中央控制模組251控制該三通閥62的該閥塊621移動至該第一位置。同時，為進行肺的呼吸力學性能測量，控制該控制閥281a的開關，或者，為進行殘氣量、功能殘氣量、彌散量測試，該中央控制模組251控制該控制閥281b的開關以釋放該鋼瓶64中的特殊氣體。

進一步的，本發明之實施例中透過該接收裝置30可控制該附加測量裝置60，該附加測量裝置60包含的該閥塊621及該控制閥281a、281b與該訊號處理模組25電性連接，該接收裝置30輸出一控制訊號至該訊號處理模組25，該中央控制模組251依據該控制訊號控制該附加測量裝置60中的該控制閥281a、281b或該三通閥62中該閥塊621的動作，例如：醫療人員可透過該接收裝置30依據不同的測試內容及需求控制該閥塊621移動至第一位置、第二位置或第三位置，或者，控制該控制閥281a、281b的開關。

進一步的，該氣體分析模組67與該訊號處理模組25電性相連，該訊號分析模組67及該測量模組24可依據測量的結果發出一警示訊號至該訊號處理模組25，該訊號處理模組25將該警示訊號傳送至該接收裝置30。本發明實施例中該測量模組24及該氣體分析模組67預設有一警示門檻，該警示門檻可為一測量數值的上限、下限或一預設數值範圍，例如：對於該測量模組24而言，該警示門檻可為最低氣體流速、最低氣體體積、最高呼吸阻力等，對該氣體分析模組67而言，該警示門檻可為該特殊氣體的正常濃度或氣體成分正確與否等。藉由該警示訊號，遠端的醫療人員可透過該接收裝置30即時瞭解測量的狀況。

請參考圖12，本發明實施例包含一鼻部呼吸輔助套件40，該鼻部呼吸輔助套件40可與該呼吸測量裝置20結合，提供使用者透過鼻孔呼吸的測量方式，其中，該鼻部呼吸輔助套件40的一自由端具有一雙重接頭，該雙重接頭的輪廓對應人體鼻孔的寬度及深度，使該自由端可與人體鼻孔接合。

進一步的，本發明之實施例中，在該呼吸測量裝置20與該鼻部呼吸輔助套件40結合時，所測量的該呼吸阻力(R)系包含喉鼻咽部份的呼吸阻力及肺部呼吸道的阻力。透過將有結合該鼻部呼吸輔助套件40與未結合鼻部呼吸輔助套件40所量測的該呼吸阻力(R)相減，可單獨運算出喉鼻咽部的該呼吸阻力(R)。透過計算該喉鼻咽部的該呼吸阻力(R)可作為判斷患者睡眠時呼吸順暢度的參考指標，例如可應用於睡眠呼吸終止症或打鼾的症狀判斷依據。

請參考圖13、14，本發明之實施例包含一衛生套件80，該衛生套件80可與該呼吸測量裝置20結合，並於每次測量後拋棄替換，以維持測量的衛生。例如，該衛生套件80為一口部衛生套件81，該口部衛生套件81可拆卸的與該呼吸測量裝置20結合，該口部衛生套件81可為一類圓柱狀或扁圓柱狀，使該口部衛生套件81易於使用者以口部銜接。或者，該衛生套件80可為一鼻部衛生套件82，該鼻部衛生套件82的二自由端皆為雙重接頭，其中該二自由端分別可對應該鼻部呼吸輔助套件40及人體鼻孔的寬度及深度。