生理讯号感测装置.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610580992.9 (22)申请日 2016.07.22 (30)优先权数据 105105910 2016.02.26 TW (71)申请人 吴龙辉 地址 410400 湖南省岳阳市平江县长寿镇 东一村180号 (72)发明人 陈世龙 郑信一 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 李隆涛 (51)Int.Cl. A61B 7/04(2006.01) A61B 7/00(2006.01) (54)发明名称 生理讯号感测装置 (57)摘要 一种

2、生理讯号感测装置， 包含传声件、 集音 件及音源接收装置。 传声件包含多个独立不相互 连通的闭孔结构， 能产生声共振效应， 透过与使 用者的身体直接或间接接触时， 将心音、 呼吸震 动或脏器音等微动的声波于传声件中传递。 集音 件包含第一端部及第二端部， 其中一端部接触传 声件表面， 与第二端部之间以贯孔连通。 音源接 收装置包含接收端及感测元件， 接收端连接集音 件的第二端部以接收该传声件传播的声波， 达到 侦测生理讯号的目的。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 107126228 A 2017.09.05 CN 107126228 A 1.一种生理讯号感测装置， 其特征在于， 包

3、含： 一传声件， 包含多个独立不相互连通的闭孔结构； 一集音件， 包含： 一第一端部， 接触该传声件的一表面； 以及 一贯孔， 自该第一端部延伸至一第二端部； 以及 一音源接收装置， 包含： 一接收端， 连接该集音件的该第二端部； 以及 一感测元件， 连接该接收端以接收该传声件传播的声波。 2.如权利要求1所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 该集音件包含至少一第一集音 部分及一第二集音部分， 所述第一集音部分的该第一端部独立地接触该传声件的至少一表 面， 该第二集音包含多个接口各别地连接所述第一集音部分的该第二端部。 3.如权利要求1所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 更包含至少一覆层

4、被覆于该传 声件与该第一端部接触的该表面， 该覆层包含织物、 植绒或高分子薄层。 4.如权利要求1所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 更包含连接一讯号处理装置， 将该感测元件接收的声波转换为电子讯号。 5.如权利要求1所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 所述闭孔结构是由一高分子发 泡材料或一天然多孔材料所界定， 该高分子发泡材料或该天然多孔材料具有10-100的闭 孔率。 6.如权利要求5所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 该高分子发泡材料的密度为 15-200kg/cm3。 7.如权利要求5所述的体表接触式生理讯号感测装置， 其特征在于， 该高分子发泡材料 的密度为25-50kg

5、/cm3。 8.如权利要求5所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 该高分子发泡材料包含乙烯- 醋酸乙烯酯(Ethylene vinyl acetate； EVA)、 光交联聚乙烯(irradiation cross-linked polyethylene； IXPE)、 交联聚乙烯(cross-linked polyethylene； XPE)、 氯丁橡胶 (Chloroprene Rubber； CR)、 苯乙烯丁二烯橡胶(styrene butadiene rubber； SBR)、 聚氯乙 烯(polyvinyl chloride； PVC)、 乙烯-丙烯三元橡胶(Ethylene p

6、ropylene terpolymer rubber； EPDM )、 聚乙烯化合物( Polyethylene foam； EPE )、 丙烯腈丁二烯橡胶 (Acrylonitrile Butadiene rubber； NBR)或聚氨酯(Polyurethane； PU)或其任意组合。 9.如权利要求1所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 所述闭孔结构是由一复合材料 所界定， 该复合材料为含有多个不连续的多孔粒子或碎片的连续高分子发泡体。 10.如权利要求1所述的生理讯号感测装置， 其特征在于， 所述闭孔结构是由一纤维材 料所界定， 包含纤维素、 棉纤维、 石棉纤维、 玻璃纤维、 塑料纤

7、维、 导电纤维或其任意组合， 由 平直的、 起皱的、 拧绞的、 卷曲的、 毡合的或捻合的所述纤维材料以交错、 交织或堆叠的型态 组成的一材料片， 以具有空穴或内部空隙的排列方式所界定。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 107126228 A 2 生理讯号感测装置 技术领域 0001 本发明是有关于一种生理讯号感测装置， 特别是一种利用声波侦测生理讯号的感 测装置。 背景技术 0002 生理讯号量测设备过去大多在医疗院所中使用， 需要专业的仪器及合格的医护人 员操作， 然而随着现代感测与讯号处理技术的发展， 医疗电子产品的成本大幅降低， 同时居 家保健意识也显著提升， 远距居家照护系统

8、已不再是想象， 各种量测生理讯号的技术已逐 渐发展成可在居家环境中使用的基本保健工具， 有利于长期监测使用者健康状况。 0003 目前针对行动不便或失能的婴幼儿、 残障人士、 病患或老人的生理状态监护为居 家照护的主要领域。 根据需要监护的状态， 可分为静止和活动时的监护。 由于居家环境下的 生理讯号量测设备是由一般使用者操作， 并非由专业医护人员操作， 因此这类器材的操作 设计上应力求量测程序简单、 快速、 自动化、 非侵入式及低维修成本。 此外， 居家环境下的生 理讯号量测设备的使用， 也应尽量考虑无干扰性或较低干扰性的量测方式， 避免因为产品 的使用而造成使用者的日常生活活动与行为有所改

9、变， 比较容易为一般使用者所接受。 0004 现有的呼吸心跳侦测设备可分为压力感测、 光学波长感测及粘贴电极侦测。 其中， 压力感测设备在睡眠环境中使用可以合并进行睡姿、 翻身、 离床等侦测， 然而其精确度较 差， 且通常设计成专用的大型装置， 例如床或床垫等， 对使用者的心理压力较大。 光学波长 感测是利用非接触的检测方式， 虽有体积较小的优点， 然而容易受外部环境及光源影响， 精 确度较差， 且价格昂贵。 粘贴电极在侦测使用者心电图、 心率等项目， 精确度最佳且可收集 到多样的生理资讯， 然而其线材容易损坏导致接触不良而影响量测效果， 且受限于线材长 度会限制使用者的行动， 常令使用者感觉

10、不便， 而粘贴接触的方式也容易在检测时发生脱 落， 由于操作复杂且有被监控感， 因此常导致使用者不积极使用， 反而达不到效果。 0005 因此， 需要一种操作简单、 维护方便且能融入使用者居家生活的生理资讯检测设 备， 才能达到随时使用、 即时侦测、 防患未然的目的。 发明内容 0006 传声件包含多个独立不相互连通的闭孔结构， 能产生声共振效应， 透过与使用者 的身体直接或间接接触时， 将心音、 呼吸震动或脏器音等微动的声波于传声件中传递。 集音 件包含第一端部及第二端部， 其中一端部接触传声件表面， 与第二端部之间以贯孔连通。 音 源接收装置包含接收端及感测元件， 接收端连接集音件的第二端

11、部以接收该传声件传播的 声波， 达到侦测生理讯号的目的。 依照本实施方式的一实施例， 生理讯号感测装置更连接一 讯号处理装置， 将该感测元件接收的声波转换为电子讯号。 0007 依照本发明的一实施方式， 生理讯号感测装置的集音件包含一个以上的第一集音 部分及一个第二集音部分， 多个第一集音部分的第一端部独立地接触传声件的表面， 第二 集音部分则包含多个接口各别地连接这些第一集音部分的第二端部。 说 明 书 1/5 页 3 CN 107126228 A 3 0008 依照本发明的另一实施方式， 于传声件与第一端部接触的表面被覆至少一覆层， 依照本发明的实施例， 覆层包含织物、 植绒或高分子薄层。

12、 0009 依照本发明的一实施方式， 传声件的闭孔结构是由高分子发泡材料或天然多孔材 料所界定， 根据本实施方式的实施例， 高分子发泡材料或天然多孔材料具有10-100的闭 孔率。 根据本实施方式的一实施例， 高分子发泡材料的密度为15-200kg/cm3， 另一实施例 中， 高分子发泡材料的密度为25-50kg/cm3。 0010 依照本实施方式的一或多个实施例， 高分子发泡材料包含乙烯-醋酸乙烯酯 (Ethylene vinyl acetate； EVA)、 光交联聚乙烯(irradiation cross-linked polyethylene； IXPE)、 交联聚乙烯(cross-l

13、inked polyethylene； XPE)、 氯丁橡胶 (Chloroprene Rubber； CR)、 苯乙烯丁二烯橡胶(styrene butadiene rubber； SBR)、 聚氯乙 烯(polyvinyl chloride； PVC)、 乙烯-丙烯三元橡胶(Ethylene propylene terpolymer rubber； EPDM )、 聚乙烯化合物( Polyethylene foam； EPE )、 丙烯腈丁二烯橡胶 (Acrylonitrile Butadiene rubber； NBR)或聚氨酯(Polyurethane； PU)或其任意组合。 0011

14、 依照本发明的一实施方式， 闭孔结构是由一复合材料所界定， 该复合材料为含有 多个不连续的多孔粒子或碎片的连续高分子发泡体。 0012 依照本发明的另一实施方式， 闭孔结构是由一纤维材料所界定， 包含纤维素、 棉纤 维、 石棉纤维、 玻璃纤维、 塑料纤维、 导电纤维或其任意组合， 由平直的、 起皱的、 拧绞的、 卷 曲的、 毡合的或捻合的该或该些纤维材料以交错、 交织或堆叠的型态组成的一材料片， 以具 有空穴或内部空隙的排列方式所界定。 0013 因此， 本发明实施例的生理讯号感测装置利用具有闭孔结构的传声件， 能对心音、 呼吸音或脏器音的声波震动产生声共振效应来放大(amplify)微小的频

15、率， 再透过音源感 应器接收、 搭配讯号的处理与辨识， 达到准确侦测、 纪录、 分析生理现象的效果。 附图说明 0014 图1为本发明一实施例的生理讯号感测装置的立体图； 图2为本实施例的生理讯号 感测装置的分解图； 图3为本实施例的生理讯号感测装置的剖面图； 图4为本发明的一实施 例的接触式生理讯号感测装置的使用情境示意图。 0015 附图标记说明 0016 100： 生理讯号感测装置 110： 传声件 0017 115： 覆层 120： 集音件 0018 121： 第一集音部分 122： 第一端部 0019 123： 第二端部 124： 连接部 0020 125： 连接段 126： 第二集

16、音部分 0021 127a： 连接口 127b： 连接口 0022 128a： 连接口 128b： 连接口 0023 130： 音源接收装置 132： 接收端 0024 134： 上盖 136： 底板 0025 140： 凹缘 说 明 书 2/5 页 4 CN 107126228 A 4 具体实施方式 0026 请参照图1， 为本发明一实施例的生理讯号感测装置的立体图。 生理讯号感测装置 100包含传声件110、 集音件120及音源接收装置130以及凹缘140。 本实施例的生理讯号感测 装置100包含但不仅限于一垫体的形式。 0027 传声件110为一种能产生声共振(acoustic reso

17、nance)效应及声波传递功能的手 段(Means for creating acoustic resonance and propagating acoustic waves)， 在本 发明实施例中， 以具有闭孔结构的高分子发泡材料或天然多孔材料所构成， 透过与使用者 的身体直接或间接接触时， 将心音、 呼吸震动或脏器音等微动的声波于传声件110中传递。 0028 本说明书中所述的 “声共振效应” (acoustic resonance)， 是指一发声体受到其共 振频率的外力驱动时， 其声音震动的频率被放大(amplify)的现象。 0029 本说明书中所述的 “闭孔结构” (closed

18、cell structure)是指于固态物体中自然 形成或人为制造的多个空腔， 且各空腔之间互不连通；“开孔结构” ( opened cell structure)是指于固态物体中自然形成或人为制造的多个空腔， 且各空腔之间互相连通， 并与外界连通。 除非特别指明， 否则本说明书中所述的 “具有闭孔结构的材料” ， 不排除闭孔 结构和开孔结构同时存在的材料。“闭孔率” (percentage of close area)是指材料中闭孔 的体积与材料外观体积之比()。 0030 集音件120具有接触传声件110及连接音源接收装置130的两个端部， 能将传声件 110中的声波传送到音源接收装置13

19、0。 依照本发明的实施例， 集音件120可具有相对传声件 110而言较窄的直径， 减少声波传播时的扩散， 而能有效地传送到音源接收装置130。 0031 音源接收装置130具有感测元件连接集音件120以接收传声件110传播的声波， 达 到侦测生理讯号的目的。 依照本实施方式的一实施例， 音源接收装置130更进一步连接一讯 号处理装置， 将该感测元件接收的声波转换为电子讯号。 0032 凹缘140可经由车缝、 热压、 粘贴等方式形成于传声件110上， 具有将传声件110紧 固地附加于生理讯号感测装置产品的本体上、 或使传声件表面被覆的织物、 塑料薄层等紧 密附着于其上、 或产生装饰效果、 增加平

20、坦度及提升舒适感等作用。 0033 请配合参照图2及图3， 图2为本实施例的生理讯号感测装置的分解图； 图3为本实 施例的生理讯号感测装置的剖面图。 0034 在本实施例中， 传声件110上设有两个第一集音部分121， 其中如图3所示， 两个第 一集音部分121包含第一端部122分别独立地接触传声件110的表面， 第二端部123固设于一 底板136上， 底板136固设于传声件110， 第二端部123具有一连接部124与连接段125的连接 口127a连接。 0035 第一集音部分121中间开设有贯孔。 第一集音部分121与传声件110接触部分的面 积略大于第一集音部分121的管壁横切面的面积。

21、此外， 传声件110表面被覆有覆层115， 第 一集音部分121穿过覆层115直接与传声件110接触。 依照本发明的实施例， 覆层115可包含 织物、 植绒或高分子薄层， 例如热塑性聚胺基甲酸酯(Thermoplastic polyurethane； TPU)， 用以保护传声件110的高分子发泡材料或天然多孔材料， 增加其耐用度。 0036 第二集音部分126则包含连接口128a及连接口128b各别地与连接段125的连接口 127b连接。 音源接收装置具有一接收端132， 与第二集音部分126连接， 音源接收装置130的 说 明 书 3/5 页 5 CN 107126228 A 5 感测元件连

22、接接收端132以接收传声件110传播的声波。 在本实施例中， 音源接收装置130固 设于底板136上， 上盖134与底板136盖合以容置保护音源接收装置130及集音件120的一部 分。 0037 根据本发明的实施例， 传声件110可为具有10-100的闭孔率的高分子材料天然 多孔材料， 例如可为具有30-90闭孔率的发泡材料。 根据本发明的一或多个实施例， 高分 子发泡材料的密度为15-200kg/cm3， 本实施例中， 高分子发泡材料的密度为25-50kg/cm3。 0038 其中， 高分子发泡材料包含异氰酸酯类或异硫氰酸酯类的聚合生成物。 高分子发 泡材料可包含乙烯-醋酸乙烯酯(Ethyl

23、ene vinyl acetate； EVA)、 光交联聚乙烯 (irradiation cross-linked polyethylene； IXPE)、 交联聚乙烯(cross-linked polyethylene； XPE)、 氯丁橡胶(Chloroprene Rubber； CR)、 苯乙烯丁二烯橡胶(styrene butadiene rubber； SBR)、 聚氯乙烯(polyvinyl chloride； PVC)、 乙烯-丙烯三元橡胶 (Ethylene propylene terpolymer rubber； EPDM)、 聚乙烯化合物(Polyethylene foam

24、； EPE )、 丙烯腈丁二烯橡胶( Acrylonitrile Butadiene rubber； NBR )或聚氨酯 (Polyurethane； PU)、 其任意组合。 天然多孔材料可为海棉、 软木、 椰棕丝、 竹炭、 木炭、 硅藻 土、 珊瑚、 上述任意组合或其任意组合的堆积体。 0039 依照本发明的一实施方式， 闭孔结构是由一复合材料所界定， 该复合材料为含有 多个不连续的多孔粒子或碎片的连续高分子发泡体， 例如再生泡棉， 是由泡绵下脚料经粉 碎、 搅拌胶水并蒸汽高温消毒压缩成型之， 也可适用。 0040 依照本发明的另一实施方式， 闭孔结构是由一纤维材料所界定， 包含植物纤维、

25、棉 纤维、 石棉纤维、 玻璃纤维、 塑料纤维、 导电纤维或其任意组合， 由平直的、 起皱的、 拧绞的、 卷曲的、 毡合的或捻合的该或该些纤维材料以交错、 交织或堆叠的型态组成的一材料片， 以 具有空穴或内部空隙的排列方式所界定。 0041 请参照图4， 为本发明一实施例的生理讯号感测装置的使用情境示意图。 生理讯号 感测装置400具有传声件410及音源接收装置420。 在本实施例中， 生理讯号感测装置400可 平放于床上或设置于椅背等位置， 当使用者躺卧床上或倚靠于椅背时， 可藉由接触到胸腔 周围区域来侦测心音或呼吸音， 因此可于使用者休息、 睡眠、 开车使用， 即时侦测生理状况 的变化。 0

26、042 此外， 本发明实施例的生理讯号感测装置也可为一束带形式或安置于一贴身物 件， 例如将生理讯号感测装置设计为头圈、 手环、 胸针、 护踝、 束腹、 束胸或腰带等， 直接穿戴 使用； 或与头圈、 手环、 胸针、 护踝、 束腹、 束胸、 腰带或安全带可拆卸地结合， 应用在多种使 用情境， 例如日常生活、 运动、 胎音侦测、 开车等。 0043 根据本发明的一实施方式， 生理讯号感测装置更进一步连接一讯号处理装置， 可 将感测元件接收的声波转换为电子讯号， 经由处理器将收到的数位讯号进行转译， 以辨识 区别生理讯号与杂讯， 并经过有线过无线方式进行资料传输， 将收集到的资讯判别、 分析及 储存

27、， 可进行紧急警示、 即时的医疗措施决策或纪录使用者的长期生理状态， 做为长期评估 之用。 0044 例如， 当生理讯号感测装置侦测到的讯号被判定为异常状况时， 可发送紧急警示 给使用者本人(例如开车中的司机)、 其监护者(在外的家人、 指定联络人、 医疗院所、 急救中 心、 保全中心、 社区物业管理中心等)， 也可透过与远端服务器的连接， 即时发送使用者所在 说 明 书 4/5 页 6 CN 107126228 A 6 位置的资讯， 以利监护者进行即时的医疗措施决策。 上述的 “异常状况” ， 包括但不仅限于： 至少其中一种即时侦测的生理征象数值高于或低于预设正常值误差范围之外(表示可能有

28、即将发生的急性健康或事故危险)、 全部的即时侦测的生理征象均同时消失(表示使用者可 能离床、 跌落或侦测装置被移除)等。 0045 综上所述， 本发明实施例的生理讯号感测装置利用具有闭孔结构的传声件， 能对 心音、 呼吸音或脏器音等微动的声波震动产生声共振效应， 有效使振动的空气量增加， 再透 过音源感应器接收、 搭配讯号的处理与辨识， 达到不需于接触点使用数位晶片、 压力感测 器、 微动感测器等、 电子装置， 即可达到准确侦测、 纪录、 分析生理现象的效果， 因此制成 贴身装置不仅能直接水洗、 电子零件也不会直接接触人体外， 在结构的创新上、 量测的精准 度、 加工方式简易化、 制造成本的降

29、低等方面有极大优势。 0046 虽然本发明已以实施例揭露如上， 然而其并非用以限定本发明， 任何本领域技术 人员， 在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作各种的更动与润饰， 因此本发明的保护范围 当视后附的权利要求书所界定者为准。 说 明 书 5/5 页 7 CN 107126228 A 7 图1 说 明 书 附 图 1/4 页 8 CN 107126228 A 8 图2 说 明 书 附 图 2/4 页 9 CN 107126228 A 9 图3 说 明 书 附 图 3/4 页 10 CN 107126228 A 10 图4 说 明 书 附 图 4/4 页 11 CN 107126228 A 11