TWM455471U - 生理監測器 - Google Patents

Description

生理監測器

本創作係有關於一種生理監測器，尤其是彎曲狀薄膜的壓電感測層以監測生理訊號。

生物體的心跳狀態及呼吸動作可直接反應心肺功能，因此相當具有指標作用，所以臨床上已普遍使用生理脈動訊號的生理資訊當作初步診斷用的資訊。一般，生物體的肢體動作是藉肌肉的伸張及收縮而實現，會導致皮膚發生變形，而呼吸時胸部或腹部上下起伏的動作也會使皮膚產生規律性的緊繃及舒緩，因此可利用壓電元件將皮膚的變形轉換成相對應的生理脈動訊號，進而感測出生物體的肢體動作、心跳或呼吸動作。

在習用技術中，通常是使用包含壓電元件的感測裝置以感測生理脈動，主要是利用壓電元件依據體表的形變而使本身也產生形變，進而感應出相對應的電氣信號，可稱為壓電信號。然而，習用技術的缺點在於，感測靈敏度不佳，且不具有無線傳輸功能，造成實際使用上很大的不方便。因此，需要一種生理監測器，提供簡單、輕巧、操作方便及高可靠度的結構以監測生理訊號，進而解決上述習用技術的問題。

本創作之主要目的在提供一種生理監測器，可貼附於生物體表以監測生理訊號，且包括由下而上依序堆疊的壓電感測層、遮蔽層以及覆蓋層，其中壓電感測層、遮蔽層以及覆蓋層為彎曲狀，且壓電感測層、遮蔽層以及覆蓋層的彎曲狀是相互上下對齊而緊密堆疊。壓電感測層是由壓電材料構成，可接觸生物體表而感測 因生理活動的變形量，以產生並傳送壓電感測訊號。遮蔽層是由金屬材料、導電塑膠材料或導電陶瓷材料構成，用以提供電氣及電磁遮蔽效應。覆蓋層是由電氣絕緣材料構成，用以覆蓋並保護壓電感測層以及遮蔽層。

此外，生理監測器可進一步包括訊號處理單元，係電氣連接壓電感測層以接收及處理壓電感測訊號，並產生及儲存生理監測資訊以供讀取。

因此，本創作的生理監測器可監測生物體的生理功能，具有結構簡單、輕巧、操作方便及高可靠度的優點，可提供量測呼吸脈動及/或心跳脈動、肢體運動之功能。

以下配合圖式及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本創作生理監測器的示意圖。如第一圖所示，本創作的生理監測器包括由下而上依序堆疊的壓電感測層10、遮蔽層20以及覆蓋層30，可貼附於生物體表以監測生理訊號，比如呼吸脈動及/或心跳脈動、肢體運動。壓電感測層10為彎曲的薄片狀、線狀(wire)或纜線狀(cable)，而遮蔽層20以及覆蓋層30為彎曲狀薄膜，且壓電感測層10、遮蔽層20以及覆蓋層30的彎曲狀是相互上下對齊而緊密堆疊，由於彎曲狀可增加壓電感測層10本身對於外部變形量所產生的相對應變形量，因而可加強壓電感測層10的壓電感測訊號。

壓電感測層10是由壓電材料構成，可包括機電薄膜(Electro Mechanical Film，EMFi)、聚醯胺(Polyamides，尼龍)、鈦酸鉛(PbTiO₃ )、石英(quartz)、二氧化矽(SiO₂ )、鈮酸鋰(LiNbO₃ )、鉭酸 鋰(LiTaO₃ )、鈦酸鋇(BaTiO₃ )、鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O₃ ，PZT)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、鐵酸鉍(BiFeO₃ )、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene，PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)或聚二甲基矽氧烷(Polydimethyl siloxane，PDMS)。壓電感測層10可接觸生物體表而感測因生理活動的變形量，比如皮膚的收縮或伸張，進而產生並傳送壓電感測訊號。

遮蔽層20是由金屬材料、導電塑膠材料或導電陶瓷材料構成，用以提供電磁遮蔽效應。覆蓋層30是由電氣絕緣材料構成，可包括聚醯胺(Polyamides，尼龍)、壓克力(Acrylic)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，ABS塑膠)、酚樹脂(Phenolic Resins)、環氧樹脂(Epoxy)、聚酯(Polyester)、矽膠(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane PU)、乳膠(Latex)、橡膠(Rubber)、玻璃、食品級矽膠、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(PP，Polyproylene)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene，PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)或聚二甲基矽氧烷(Polydimethyl siloxane，PDMS)。覆蓋層30覆蓋壓電感測層10以及遮蔽層20，並提供保護作用，防止環境干擾或受潮。

此外，本創作生理監測器的壓電感測層10、遮蔽層20以及覆蓋層30可如第一圖所示的次序配置以外，還可配置成由下而上 的次序為壓電感測層10、覆蓋層30以及遮蔽層20，或覆蓋層30、壓電感測層10以及遮蔽層20。

要注意的是，下文的說明中是以壓電感測層10、遮蔽層20以及覆蓋層30的配置次序當作示範性實例，亦即以下的說明本質上亦包含壓電感測層10、覆蓋層30以及遮蔽層20的次序，以及覆蓋層30、遮蔽層20以及壓電感測層10的次序。

如第一圖所示，生理監測器可進一步包括訊號處理單元40，係電氣連接壓電感測層10，用以接收及處理來自壓電感測層10的壓電感測訊號，並產生生理監測資訊。

具體而言，訊號處理單元40可包括放大單元、濾波單元、訊號轉換單元、控制單元、收發單元、電源供應單元以及接地單元，其中電源供應單元係供電給放大單元、濾波單元、訊號轉換單元、控制單元以及收發單元，接地單元將遮蔽層所遮蔽之雜訊濾除，放大單元接收並放大壓電感測訊號，並經濾波單元的濾除雜訊以及經訊號轉換單元的類比至數位轉換後，由控制單元產生傳送訊號，再由收發單元接收傳送訊號而產生有線訊號或無線訊號形式的生理監測資訊，並傳送到至少一遠端處理單元，經其處理可儲存或計算生理脈動訊號或透過顯示器顯示生理脈動訊號。

訊號處理單元40還可具有記憶體單元，以儲存感測結果，且利用有線或無線方式傳送感測結果。訊號處理單元40也具有可接收外部控制單元所傳送的指令之功能，並能依據指令執行相對應功能，其中該指令係至少包括讀取指令，而訊號處理單元40對於該讀取指令的相對應功能為由訊號處理單元40將記憶體單元所儲存之感測結果資訊傳送至遠端處理單元，而遠端處理單元可進一步進行訊號處理、顯示訊號波形。

上述訊號處理單元40中的放大單元、濾波單元、訊號轉換單 元、控制單元、收發單元以及記憶體單元係利用分離電路元件而實現，或部分或全部利用積體電路(integrated circuit，IC)而實現。

第一圖的生理監測器還可再包括連接層60及/或上蓋層72，用以提高壓電感測訊號的品質。連接層60是貼附並位於壓電感測層10、遮蔽層20以及覆蓋層30中最下方的壓電感測層10或覆蓋層30之下，用以直接接觸生物體表，並電氣絕緣生物體表以及壓電感測層10或覆蓋層30，能避免因生物體表潮濕或受潮而影響壓電感測訊號品質。上蓋層72是貼附並位於壓電感測層10、遮蔽層20以及覆蓋層30中最上方的覆蓋層30或遮蔽層20之上，可在生理作動而造成形變時，額外提供對壓電感測層10的形變力，而使感測生理作動的能力提升，此外，並可用以封裝整體結構，以保護內部元件。

上蓋層72可為一實體或分為多個實體間隔排列，或具有孔洞狀，用以容置下方之覆蓋層30或遮蔽層20的彎曲狀。

此外，本創作的上蓋層72也可如第二圖所示，係包括硬質部74及軟質部76，其中硬質部74是由硬質材料構成，而軟質部76是由軟質材料構成，且軟質部76是對應位於下方之覆蓋層30或遮蔽層20的彎曲狀，以使得覆蓋層30或遮蔽層20的彎曲狀仍可自由變形。

因此，綜上所述，本創作生理監測器的特點在於可方便設置於衣服、束帶、褲子、尿布、女用內衣等等當中，而附著於生物體胸部、腹部或劍突處體表，以感測呼吸及/或心跳脈動，或置於胸部、腹部、劍突、頭部、手部、背部、足部、頸部、肩部或臀部，以感測肢體運動訊號，進而達到生理監測的功能。此外，也可進一步利用導電雙面膠或貼布貼附於體表。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖據以 對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。

10‧‧‧壓電感測層

20‧‧‧遮蔽層

30‧‧‧覆蓋層

40‧‧‧訊號處理單元

60‧‧‧連接層

72‧‧‧上蓋層

74‧‧‧硬質部

76‧‧‧軟質部

第一圖顯示本創作生理監測器的示意圖。

第二圖顯示本創作生理監測器的另一示範性實例示意圖。

10‧‧‧壓電感測層

20‧‧‧遮蔽層

30‧‧‧覆蓋層

40‧‧‧訊號處理單元

60‧‧‧連接層

72‧‧‧上蓋層

Claims (7)

1. 一種生理監測器，包括一壓電感測層、一遮蔽層、一覆蓋層以及一連接層或一上蓋層，且該壓電感測層、該遮蔽層以及該覆蓋層由下而上的堆疊次序為該壓電感測層、該遮蔽層及該覆蓋層，或該壓電感測層、該覆蓋層及該遮蔽層，或該覆蓋層、該壓電感測層及該遮蔽層，其中該壓電感測層為彎曲的薄片狀、線狀(wire)或纜線狀(cable)，而該遮蔽層及該覆蓋層為彎曲狀薄膜，且該壓電感測層、該遮蔽層及該覆蓋層的彎曲狀是相互上下對齊而緊密堆疊，該壓電感測層係用以感測生物體表因生理活動的變形量而產生壓電感測訊號，該遮蔽層係用以提供電磁遮蔽效應，該連接層是貼附並位於該壓電感測層、該遮蔽層及該覆蓋層中最下方的該壓電感測層或該覆蓋層之下，用以直接接觸生物體表，並電氣絕緣生物體表以及該壓電感測層或該覆蓋層，該上蓋層是貼附並位於該壓電感測層、該遮蔽層以及該覆蓋層中最上方的該覆蓋層或該遮蔽層之上，用以額外提供對該壓電感測層的形變力。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之生理監測器，進一步包括一訊號處理單元，係電氣連接該壓電感測層，用以接收及處理來自該壓電感測層的壓電感測訊號，並產生生理監測資訊。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之生理監測器，其中該訊號處理單元包括放大單元、濾波單元、訊號轉換單元、控制單元、收發單元、電源供應單元以及接地單元，且該電源供應單元係供電給該放大單元、該濾波單元、該訊號轉換單元、該控制單元以及該收發單元，該接地單元將該遮蔽層所遮蔽之雜訊濾除，該放大單元接收並放大該壓電感測訊號，並經該濾波單元的濾除雜訊以及經該訊號轉換單元的類比至數位轉換後，由該控制單元產 生傳送訊號，再由該收發單元接收該傳送訊號而產生有線訊號或無線訊號形式的該生理監測資訊，並傳送到至少一遠端處理單元，經其處理可儲存或計算生理脈動訊號或透過顯示器顯示生理脈動訊號。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之生理監測器，其中該訊號處理單元進一步具有記憶體單元，用以儲存感測結果，且利用有線或無線方式傳送該感測結果。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之生理監測器，其中該訊號處理單元中的該放大單元、該濾波單元、該訊號轉換單元、該控制單元、該收發單元以及該記憶體單元係利用分離電路元件而實現，或部分或全部利用積體電路(integrated circuit，IC)而實現。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之生理監測器，其中該訊號處理單元接收外部控制單元所傳送的指令，並依據該指令以執行相對應功能，該指令係至少包括讀取指令，而該訊號處理單元對於該讀取指令的相對應功能為由該訊號處理單元將該記憶體單元所儲存之感測結果傳送至遠端處理單元，而該遠端處理單元係用以進一步進行訊號處理或顯示訊號波形。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之生理監測器，其中該上蓋層為一實體或分為多個實體間隔排列，或具有孔洞狀，用以容置其下方之該覆蓋層或該遮蔽層的彎曲狀，或該上蓋層包括硬質部及軟質部，且該軟質部是對應位於其下方之該覆蓋層或該遮蔽層的彎曲狀。