TWI620550B - Braces system with blood oxygen concentration sensing - Google Patents

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TWI620550B
TWI620550B TW105139313A TW105139313A TWI620550B TW I620550 B TWI620550 B TW I620550B TW 105139313 A TW105139313 A TW 105139313A TW 105139313 A TW105139313 A TW 105139313A TW I620550 B TWI620550 B TW I620550B
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Wen-Zheng Guo
Yu-Chong Hu
zi-qian Wu
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National Kaohsiung First Univ Of Science And Technology
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Abstract

一種具血氧濃度感測之牙套系統，包含：一配戴於人體口腔內部的牙套單元，其具有對應於口腔內之量測位置的一定位部，量測位置對應於口腔動脈血管；一血氧濃度感測單元，係設置於該定位部，其包含一發光二極體元件與一光偵測二極體元件，使發光二極體元件發出的光線照射到動脈血管後穿透或反射的光由光偵測二極體元件吸收而產生數位訊號；一微控制器模組，係與血氧濃度感測單元電性連接，用以處理數位訊號，並換算出血氧濃度數值。其發光二極體元件與光偵測二極體元件封裝的電路基板為一可撓式電路板，以使血氧濃度感測單元貼緊於量測位置。

Description

具血氧濃度感測之牙套系統
本發明為一種具血氧濃度感測之牙套系統，特別是有關於一種設置在牙套內並感測口腔內部動脈的具血氧濃度感測之牙套系統。
人類需要睡眠，睡眠可以讓疲憊的身體獲得充分的休養生息，消除疲勞、恢復精神、活化腦力以及提高人體免疫力，若無法獲得良好的睡眠品質會影響身體的健康與生活品質。
在睡眠過程中，有些部分的人都會打鼾，僅是程度上的差異阻塞性睡眠呼吸中止症為成年人最常見的疾病，研究已證實未接受阻塞性睡眠，呼吸中止症治療的患者有較高的機率罹患高血壓，而現今血氧濃度變化為偵測睡眠呼吸障礙之重要指標。
阻塞性睡眠呼吸中止症係喉嚨附近的軟組織鬆弛而造成上呼吸道阻塞，呼吸道收窄引致睡眠時呼吸暫停，目前對於阻塞性睡眠呼吸中止症的診斷主要利用多功能睡眠生理監測儀(polysomnography,PSG)來檢查。多功能睡眠生理監測機藉由病人睡眠時量測其腦電圖(EEG)、眼電圖(EOG)、心電圖(ECG)、肌電圖(EMG)、胸腹部活動(Respiratory Effort)、口鼻氣流(Air Flow)、血壓變化(Blood Pressure)、血液含氧量(BloodOxygen Saturation)、心跳頻率(Heart Rate)、睡眠體位(Sleep Gesture)等，在這些檢查中主要以呼吸中止指數(apnea-hypopnea index,AHI)為最重要之參考數據， 呼吸中止指數為睡眠中每小時發生呼吸中止以及淺呼吸的總和次數，當呼吸中止指數大於每小時五次，並且出現相關臨床症狀，即可診斷為阻塞性睡眠呼吸中止症患者。
因此，患有阻塞性睡眠呼吸中止症者，需要有一種可以在人體處於睡眠狀態時，全程量測人體血氧濃度，進而當受測者發生阻塞性睡眠呼吸中止症時，可以即時地掌握其生理狀況。
本發明的目的在於提供一種將血氧濃度感測功能結合於牙套上，以感測口腔內的動脈，特別是應用於阻塞性睡眠呼吸中止症的診斷或監控上，可給合於原使用的止鼾牙套上。
為達成上述目的，本發明之技術手段在於，提供一具血氧濃度感測之牙套系統，包括：一牙套單元配戴於人體口腔內部，其具有對應於口腔內之一量測位置的一定位部，該量測位置係對應於口腔內之較大動脈血管處；至少一血氧濃度感測單元係設置於該定位部，其包含一發光二極體元件與一光偵測二極體元件，使該發光二極體元件發出的光線照射到該較大的動脈血管後穿透或反射的光由該光偵測二極體元件吸收而產生數位訊號；以及一微控制器處理模組，係與該血氧濃度感測單元電性連接，用以處理該數位訊號，並換算出血氧濃度數值。
在一實施例中，該血氧濃度感測單元係為多個，係呈陣列型圍繞在較大的動脈血管附近。
本發明的特點在於：本發明將血氧濃度感測整合於牙套上，特別是整合在患有阻塞性睡眠呼吸中止症者在診療時，或睡眠時需要配戴 的止鼾牙套上，可提供使用者在全程診療或睡眠期間，追蹤受測者或使用者的人體血氧濃度，即可在受測者或使用者發生阻塞性睡眠呼吸中止症時即時發現，而獲得合宜的處置。
10‧‧‧牙套系統
11,11’‧‧‧牙套單元
111,111’‧‧‧定位部
12‧‧‧血氧濃度感測單元
120‧‧‧電路基板
121‧‧‧發光二極體元件
122‧‧‧光偵測二極體元件
1221‧‧‧陣列型
13‧‧‧微控制器處理模組
A‧‧‧口腔
B‧‧‧較大的動脈血管
C‧‧‧顎動脈
D‧‧‧量測位置
圖1繪示本發明之具血氧濃度感測之牙套系統一實施例所量測的口腔位置示意圖；圖2繪示本發明之具血氧濃度感測之牙套系統一實施例之配戴使用示意圖；圖3繪示本發明之具血氧濃度感測之牙套系統應用剖視圖；圖4繪示本發明之血氧濃度感測單元示意圖；圖5繪示本發明之血氧濃度感測單元應用軟式電路基板示意圖；圖6繪示本發明之血氧濃度感測單元具有多個光偵測二極體元件及其設置位置與排列狀態之示意圖。
茲配合圖式將本創作實施例詳細說明如下，其所附圖式均為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本創作之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本創作有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。
請先參閱圖1所示之本發明的具血氧濃度感測之牙套系統10實施例所量測的口腔位置示意圖。本發明的血氧濃度感測技術主要是要對口腔A內較大的動脈血管B(此處所謂“較大”係指適合血氧濃度感測技術可 捕捉到有用數值的範圍)之靠近牙齒的一量測位置D(該量測位置D對應的較大的動脈血管B為約位於上顎臼齒旁約1公分處之顎動脈(greater palatinc artery)C，以光照方式作非侵入式感測，經計算而獲得血氧濃度數值。
再請參照圖2、圖3及圖4所示。本發明之具血氧濃度感測之牙套系統，包括：牙套單元11、血氧濃度感測單元12以及微控制器處理模組13。牙套單元11，係配戴於人體的口腔A之內，該牙套單元11並具有對應於口腔B內之一量測位置D的一定位部111，該量測位置D係對應於口腔A內之較大的動脈血管B處；血氧濃度感測單元12可為一或多個，係設置於該定位部111，每個血氧濃度感測單元12包含一發光二極體元件121與至少一光偵測二極體元件122，使該發光二極體元件121發出的光線(該發光二極體元件121發出的光線可包含以多個不同的LED發出多種不同波長的光線之實施例，例如，該發光二極體元件121係為紅光和紅外光之雙波長的光線)照射到該較大的動脈血管B之後形成「透射」或「反射」的光，再將該或該些光偵測二極體元件122曝露在該「透射」或「反射」的光之下，進而產生數位訊號，記錄並追蹤該些數位訊號，經運算後即可得出血氧濃度值，此一部分即由微控制器處理模組13達成，該微控制器處理模組13係與該血氧濃度感測單元12電性連接，用以處理該數位訊號，並換算出血氧濃度數值。需進一步陳明者，此一根據光偵測二極體元件122的受光變化，轉換為數位訊號再加以計算出血氧濃度數值的部分係屬公知技術，在此不再贅言。
在一實施例中，該牙套單元11為一口腔上顎牙套。當然，由於口腔內不只一處有條件設定為量測位置D，因此該牙套單元11上的定位部也就不止一處，甚至也可設置例如圖2中之牙套單元11’為一口腔下顎牙套， 其定位部111’也隨之設於口腔下顎牙套上。
在一實施例中，該牙套單元11可為透光材質製成，且該血氧濃度感測單元12係埋入該牙套單元11之內，但因透光材質的關係，該血氧濃度感測單元12仍可經調整光照度及光接收靈敏度而保接正常運作。
請參照圖5所示。因為設計原理，原則上，該血氧濃度感測單元12與其固設於人體之定位部111之間，儘量保持密合而不使外界光線進入，該血氧濃度感測單元12所測得的數值會更精確，因此，該血氧濃度感測單元12之供該發光二極體元件121與光偵測二極體元件122封裝的電路基板120為一可撓式電路板，以便適應人體(定位部111)皮膚(口腔)之非平整表面，以提高數據的準確度。
如圖6所示。在實施例中，血氧濃度感測單元12之光偵測二極體元件122係為多個，呈陣列型圍繞在口腔A內較大的動脈血管B附近，其較佳者，該陣列型分佈的該些光偵測二極體元件122係同時以該發光二極體元件121為中心而排列。上述多個光偵測二極體元件122的設計，可以避免使用單個光偵測二極體元件122情形下，因接收位置的的小移動不同或牙套單元11有滑動，而造成單個的光偵測二極體元件122感測之誤差，此時，在本實施例之多個光偵測二極體元件122的結構設計，其只要在移動或滑動當中有其中一個光偵測二極體元件122有與對應較大的動脈血管B對應位置(如牙齦或口腔內壁)貼合，即可捕捉到當時的感測值，增加血氧濃度感測的正確性及穩定性。前述本發明所採用的技術手段之實施方式或實施例，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範 圍所涵蓋。

Claims (7)

  1. 一種具血氧濃度感測之牙套系統，其結構包括：一牙套單元，係配戴於人體口腔內部，其具有對應於口腔內之一量測位置的一定位部，該量測位置係對應於口腔內之較大的動脈血管處，該牙套單元為一口腔上顎牙套，該量測位置對應的動脈血管為約位於上顎臼齒旁約1公分處之顎動脈；一血氧濃度感測單元，係設置於該定位部，其包含一發光二極體元件與至少一光偵測二極體元件，使該發光二極體元件發出的光線照射到該較大的動脈血管後透射或反射的光由該光偵測二極體元件吸收而產生數位訊號；以及一微控制器處理模組，係與該血氧濃度感測單元電性連接，用以處理該數位訊號，並換算出血氧濃度數值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具血氧濃度感測之牙套系統，其中，該牙套單元為透光材質製成，且該血氧濃度感測單元係埋入該牙套單元內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具血氧濃度感測之牙套系統，其中，該血氧濃度感測單元之供該發光二極體元件與光偵測二極體元件封裝的電路基板為一可撓式電路板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具血氧濃度感測之牙套系統，其中，該發光二極體元件發出的光線包含以多個不同的LED發出多種不同波長的光線。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具血氧濃度感測之牙套系統，其中，該發光二極體元件係為紅光和紅外光之雙波長的光線。
  6. 如申請專利範圍第1至5項所述任一項之具血氧濃度感測之牙套系統，其中，該血氧濃度感測單元之光偵測二極體元件係為多個，呈陣列型圍繞在口腔內較大動脈血管附近。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具血氧濃度感測之牙套系統，其中，該陣列型分佈的該些光偵測二極體元件係同時以該發光二極體元件為中心而排列。
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