表面接觸式呼吸監測系統

Robles-Rubio[Rob12]等人利用吸氣和呼氣會使人體出現不同胸圍及腹圍變化 的原理，提出一個使用感應性呼吸體積計(Respiratory inductive plethysmography, RIP)監測人體呼吸週期的方法，其作法是將兩條彈性繃帶分別纏繞在被測者的胸 腔及腹部，將彎曲成正弦狀的兩條絕緣線圈固定在彈性繃帶上(如圖 2.1 所示)，受 試者呼吸運動時會帶動彈性繃帶伸縮，因而導致線圈圍繞截面積發生改變。由於 截面積的變化會導致通過高頻激勵電流的線圈產生自感的變化，透過檢測線圈電 流量的變化，可以準確描記出胸腔與腹部的呼吸運動曲線。最後可以從呼吸運動 曲線中推算出相關的呼吸數據。Robles-Rubio 宣稱此方法是為一非侵入式呼吸監 測(Noninvasive monitoring of respiratory)，即器械無需通過體表及侵入體內，然其

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表 2-1：醫療器械分類表[5]。

分類項目 定義 接觸部位

表面接觸器械 接觸定義部位之器械 未受損皮膚、粘

膜、損傷表面 外科侵入器械 借助外科手術，器械全部或部分通過體

表侵入體內，接觸定義部位之器械

血管、組織、骨、

牙質、血液迴圈 非接觸人體器械 不直接或間接接觸患者的器械 無

(a) (b)

圖 2.1：利用感應性呼吸體積計監測人體呼吸週期的方法[Rob12]。(a)感應 性呼吸體積計配帶方式。(b)感應性呼吸體積計示意圖。

(a) (b)

圖 2.2：利用容積傳感器監測人體呼吸週期的方法[Mer09]。(a)容積傳感器量 測原理。(b)容積傳感器配帶方式。

方法仍會接觸到人體，因此本論文將之歸類於表面接觸式呼吸監測系統。

Merritt[Mer09]等人利用吸氣和呼氣會使人體胸部及腹部產生不同周長變化 的原理，提出一個使用電容傳感器(Capacitive sensor)監測人體呼吸週期的方法，

其作法為將金屬感應板和彈性壓電傳感器(Elastic piezoelectric sensor)固定在非彈 性尼龍帶(Nonelastic velcro strap)上，組合成一個皮帶型電容傳感器(如圖 2.2 所 示)。將此電容傳感器綁在胸部或腹部上，吸氣及呼氣時人體胸部和腹部周長會產 生變化，尼龍帶被反覆撐開及放回，固定在尼龍帶上兩片金屬感應板的重疊面積

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(a) (b)

圖 2.3：利用床型傳感器監測人體呼吸週期的方法[Shi10]。(a)床型傳感器架 設示意圖。(b)床型傳感器原理示意圖。

圖 2.4：利用光纖感測技術監控嬰兒狀態示意圖[6]。

也因此隨著呼吸的頻率產生變化。而其面積變化所造成的電容比例不同可由儀器 測得，並因此找出人體呼吸的週期。Merritt 宣稱此方法具備便宜且可用於居家照 護等優點，然此種需以皮帶束縛之呼吸監測方式並不適用於嬰兒身上。由於 Merritt 在論文中並未定義此方法之分類，因此按照本論文定義，此方法使用之器械不會 侵入體內，但必須接觸人體，因此本論文將之歸類於表面接觸式呼吸監測系統。

Shin 等人[Shi10]利用吸氣和呼氣時，背部會對床墊造成不同壓力之原理，提 出使用床型傳感器(Bed-type sensor) 監測人體呼吸週期的辦法(如圖 2.3(a)所示)。

其作法為使用包含支撐及傳感兩部分之氣墊(Air-mattress)、平衡管(Balancing tube) 與壓力傳感器(Pressure sensor)，組成床型傳感器。並藉由量測人體體重在不同情 況下(呼氣及吸氣)對床墊產生的壓力變化，進而得到呼吸頻率，(如圖 2.3(b)所示)，

Shin 宣稱此方法可以非侵入式之方式監測(Noninvasively monitor)心跳、呼吸、打 鼾及睡眠呼吸中止等睡眠中發生的事件，且所量測到之心跳及呼吸頻率和心電圖 監測結果之相關係數分別為 0.98 及 0.96 (p < 0.01)，由於此方法會接觸到人體，

因此本論文將之歸類於表面接觸式呼吸監測系統。雖然此方法是基於居家醫療系

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(a) (b)

圖 2.5：利用量測呼吸溫差來監測人體呼吸週期的方法[Wan05]。(a)固態溫度 計(Solid-state thermometer)的作法。(b)使用固態溫度計量測呼吸。

統的概念(Concept of a home healthcare system)而提出，旨在促進居家照護發展，

然而嬰兒體重較成人輕，此法仍否適用有待考究。

另外目前市面上亦有些居家嬰兒呼吸監測產品，例如簡易型 UBabyCare 聰明 嬰兒床墊[6]，此產品透過光纖感測技術，監測床墊上的嬰兒呼吸狀態，並結合智 慧型手機應用程式的開發和使用者進行互動(如圖 2.4 所示)。此方式類似上述 Shin 所提出的床型傳感器，唯此產品使用技術乃光纖感測技術，由於此產品使用時會 接觸到人體，因此本論文將之歸類於表面接觸式呼吸監測系統。

上述表面接觸式之呼吸監測方式可歸納為綁帶及特殊床墊兩類，若使用綁 帶，除對嬰兒動作造成限制，還有壓迫嬰兒呼吸之可能，且嬰兒無法以口語表達 自身處境，看護者若沒有及時察覺，則容易發生遺憾。若使用特殊床墊，雖能有 效彌補前者限制嬰兒動作之缺點，然而床墊設備特殊，有攜帶、清洗及更換不易 之困擾。