TWI615168B - 強化下頦肌肉群之電刺激系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關一種強化下頦肌肉群之電刺激系統及方法，其包含：一電刺激單元，具有一第一電極與一第二電極，第一電極與第二電極貼附於一人體之一下頦部，電刺激單元用以產生一刺激電流，並經由第一電極與第二電極而將刺激電流輸出至下頦部，以電刺激人體之一下頦肌肉群；一回授電路，依據人體之呼吸狀態與一參考訊號，產生一驅動訊號，且傳送驅動訊號至電刺激單元，以驅動電刺激單元電刺激下頦肌肉群。如此，本發明藉由電刺激人體之下頦肌肉群，以強化下頦肌肉群的肌肉強度並避免睡眠中發生呼吸中止的狀況。

Description

強化下頦肌肉群之電刺激系統及方法

本發明係有關於一種電刺激系統及方法，其尤指一種強化下頦肌肉群之電刺激系統及方法。

睡眠呼吸中止症分為阻塞性睡眠呼吸中止症（Obstructive Sleep Apnea Syndrome，OSAS）、中樞神經性睡眠呼吸中止症（Central Sleep Apnea syndrome，CSAS）以及混和性睡眠呼吸中止症（Mixed Sleep Apnea Syndrome，MSAS），其中，阻塞性睡眠呼吸中止症指的是，在睡眠中因呼吸道阻塞導致間歇性的呼吸中止，其必須符合每小時有5次以上的呼吸中止，而且每次中止的時間須超過10秒。呼吸道的阻塞可能出現在鼻部、軟顎或舌根等處，這些部位的阻塞造成呼吸中止，導致血氧濃度降低，睡眠因而受到干擾，不但會造成睡眠片段化，亦容易合併日間出現精神狀況不佳，甚至會影響心肺功能。

而嚴重的睡眠中止症會增加罹患心臟血管疾病的機率，比如高血壓、心律不整、心肌梗塞、腦中風等。而當長期睡眠品質不佳時，由於內分泌失調，糖尿病及肥胖症的比率亦會增加。除此之外，由於精神不好，病患發生車禍和工作受傷的機會亦遠超過一般人。

大多數人是因為肥胖造成呼吸道狹窄，或造成維持呼吸道通暢的肌肉張力不足而容易塌陷所致，而有少部分人是因為先天扁桃腺、懸壅垂過大或先天顱顏結構異常等原因，而造成氣道狹小所致。

請一併參閱第1A、1B及1C圖，第1A圖為人體睡眠時呼吸正常狀態之示意圖，第1B圖為人體睡眠時部分呼吸道阻塞之示意圖，而第1C圖為人體睡眠時呼吸中止狀態之示意圖。如第1A圖所示，當人體10之舌頭101的肌肉力量足夠時，其睡眠時舌頭101會維持住一定的形狀，使其呼吸時鼻腔呼吸道103與口腔呼吸道105保持暢通。如第1B圖所示，當人體10之舌頭101部分的肌肉力量不足時，其睡眠時舌頭101會往後，再加上人體10之上呼吸道塌陷，而使得口腔呼吸道105阻塞，並使上呼吸道變窄，此時人體10可能會有打鼾的症狀，使其睡眠品質變差。如第1C圖所示，當人體10之舌頭101部分的肌肉力量嚴重不足，其睡眠時舌頭101會過度往後，再加上人體10之上呼吸道嚴重塌陷，使得口腔呼吸道105及鼻腔呼吸道103皆阻塞，此時即為睡眠呼吸中止症狀。

由上述可知，舌頭部分的肌肉強度是影響阻塞性睡眠呼吸中止症的關鍵，若增加舌頭部分的肌肉強度，將可改善阻塞性睡眠呼吸中止症的狀況。

然而，過去針對阻塞性睡眠呼吸中止症病患的非手術治療方式有：持續性氣道正壓(Continuous Positive Airway Pressure，CPAP)呼吸器治療，其為在睡眠時於人體鼻部戴一面罩，並連續正壓氣體經由鼻腔進入喉部及氣管，形同一個支撐架，避免睡眠中的呼吸阻塞；口內裝置，其為利用各種不同型式的口腔矯正器，將下顎及舌頭拉向前方，以此擴大呼吸道來減少呼吸阻塞。上述對於阻塞性睡眠中止症的治療方式並無法針對患者本身做治療，換句話說，上述治療方式是治標，並無法治本，當不使用氣道正壓呼吸器或口內裝置時，患者一樣會有睡眠呼吸中止症狀發生。

因此，本發明針對上述問題提供了一種藉由電刺激人體下頦部以強化下頦肌肉群，進而解決睡眠呼吸中止症患者下頦肌肉群力量不足的問題之強化下頦肌肉群之電刺激系統及方法。

本發明之一目的，係提供一種強化下頦肌肉群之電刺激系統，藉由電刺激人體之下頦部，進而達到強化人體下頦肌肉群的肌肉強度的目的。

本發明之一目的，係提供一種強化下頦肌肉群之電刺激系統，藉由一回授電路量測人體之呼吸狀態，並依據呼吸狀態而調整刺激電流的強度，以避免人體在睡眠中發生呼吸中止的狀況。

為了達到上述所指稱之各目的與功效，本發明係揭示了一種強化下頦肌肉群之電刺激系統，其包含：一電刺激單元，具有一第一電極與一第二電極，第一電極與第二電極貼附於一人體之一下頦部，電刺激單元用以產生一刺激電流，並經由第一電極與第二電極而將刺激電流輸出至下頦部，以電刺激人體之一下頦肌肉群；一回授電路，依據人體之呼吸狀態與一參考訊號，產生一驅動訊號，且傳送驅動訊號至電刺激單元，以驅動電刺激單元電刺激下頦肌肉群。

本發明更揭示了一種強化下頦肌肉群之電刺激方法，其步驟包含：貼附一第一電極與一第二電極於一人體之一下頦部；一電刺激單元產生一刺激電流，刺激電流經第一電極與第二電極而輸出至下頦部，以電刺激人體之一下頦肌肉群；一回授電路依據人體之呼吸狀態產生一驅動訊號；以及傳送驅動訊號至電刺激單元，以驅動電刺激單元電刺激下頦肌肉群。

其中，呼吸量測模組量測呼吸狀態為正常時，電刺激單元依據驅動訊號而輸出固定電流量之刺激電流。而當呼吸量測模組量測呼吸狀態為呼吸中止時，電刺激單元依據驅動訊號而逐漸提升刺激電流之電流量，以加強刺激人體之下頦肌肉群，進而解除呼吸異常之狀態。如此，本發明藉由電刺激人體之下頦部，以強化人體之下頦肌肉群的肌肉強度，尤其是其中的頦舌肌、頦舌骨肌及下顎舌骨肌與睡眠呼吸中止症極為相關。而藉由呼吸量測模組量測人體之呼吸狀態，並依據呼吸狀態而調整電刺激的強度，以避免人體在睡眠中發生呼吸中止的狀況。

10‧‧‧人體
101‧‧‧舌頭
103‧‧‧鼻腔
105‧‧‧口腔
20‧‧‧電刺激系統
200‧‧‧電刺激裝置
201‧‧‧電刺激單元
2011‧‧‧第一電極
2013‧‧‧第二電極
202‧‧‧回授電路
203‧‧‧呼吸量測模組
204‧‧‧運算單元
205‧‧‧氣流量測單元
206‧‧‧肌肉量測單元
207‧‧‧加權單元
208‧‧‧加權單元
209‧‧‧警示單元
30‧‧‧人體
301‧‧‧下頦部
302‧‧‧下頦肌肉群
303‧‧‧舌頭
3031‧‧‧頦舌肌
3033‧‧‧頦舌骨肌
3035‧‧‧下顎舌骨肌
305‧‧‧鼻腔呼吸道
307‧‧‧口腔呼吸道
308‧‧‧鼻道
REF‧‧‧參考訊號
DR‧‧‧驅動訊號
IS‧‧‧刺激電流
FB‧‧‧回授訊號
FB1‧‧‧氣流回授訊號
FB2‧‧‧肌肉回授訊號
T1‧‧‧放鬆期
T3‧‧‧收縮期
W1‧‧‧氣流加權訊號
W2‧‧‧肌肉加權訊號

第1A圖：其係為人體睡眠時呼吸正常狀態之示意圖；
第1B圖：其係為人體睡眠時部分呼吸道阻塞之示意圖；
第1C圖：其係為人體睡眠時呼吸中止狀態之示意圖；
第2A圖：其係為本發明之第一實施例之電刺激系統的方塊圖；
第2B圖：其係為本發明之第一實施例之電刺激系統的貼附示意圖；
第2C圖：其係為本發明之第一實施例之電刺激系統與人體連接之呼吸正常的示意圖；
第2D圖：其係為本發明之第一實施例之電刺激系統與人體連接之呼吸中止的示意圖；
第3A圖：其係為本發明之第二實施例之電刺激系統的方塊圖；
第3B圖：其係為本發明之第二實施例之電刺激系統的貼附示意圖；
第3C圖：其係為本發明之第二實施例之電刺激系統與人體連接之示意圖；
第4A圖：其係為本發明之第三實施例之電刺激系統的方塊圖；
第4B圖：其係為本發明之第三實施例之電刺激系統的貼附示意圖；
第4C圖：其係為本發明之第三實施例之電刺激系統與人體連接之示意圖；
第5圖：其係為本發明之第四實施例之電刺激系統的方塊圖；
第6圖：其係為本發明之第五實施例之電刺激系統的方塊圖；
第7圖：其係為本發明之強化下頦肌肉群之電刺激方法之流程圖；
第8圖：其係為本發明之治療模式之流程圖；
第9圖：其係為本發明之訓練模式之流程圖；以及
第10圖：其係為本發明之刺激電流之波形圖。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

首先，請一併參閱第2A與2B圖，第2A圖為本發明之第一實施例之電刺激系統的方塊圖，而第2B圖為本發明之第一實施例之電刺激系統的貼附示意圖。如圖所示，電刺激系統20包含：一電刺激單元201以及一回授電路202。電刺激單元201具有一第一電極2011與一第二電極2013，第一電極2011與第二電極2013貼附於人體之一下頦部301，電刺激單元201用以產生一刺激電流IS，並經由第一電極2011與第二電極2013將刺激電流IS輸出至人體30之下頦部301，進而電刺激人體30之一下頦肌肉群。回授電路202用於量測人體30之呼吸狀態，並依據一參考訊號REF與人體30之呼吸狀態而產生一驅動訊號DR，且傳送驅動訊號DR至電刺激單元201，以驅動電刺激單元201輸出刺激電流IS，進而電刺激人體30之下頦肌肉群。

回授電路202包含一呼吸量測模組203與一運算單元204。呼吸量測模組203用於量測人體30之呼吸狀態，而產生一回授訊號FB。運算單元204耦接呼吸量測模組203，並比較回授訊號FB與參考訊號REF，而依據回授訊號FB與參考訊號REF間之差異值產生驅動訊號DR。

例如，當呼吸量測模組203量測人體30之呼吸狀態之呼吸氣流大於等於設定之一訓練目標值時，呼吸量測模組203輸出此時的回授訊號FB至運算單元204，因此，經運算單元204比較參考訊號REF與回授訊號FB後，由於此時參考訊號REF小於等於回授訊號FB，也就是回授訊號FB所代表之人體30的呼吸氣流大於等於參考訊號REF所代表的訓練目標值，因此運算單元204輸出對應之驅動訊號DR，且此時電刺激單元201依據驅動訊號DR而輸出固定電流量的刺激電流IS至人體30，以持續並穩定的透過第一電極2011與第二電極2013而電刺激人體30之下頦肌肉群。

當呼吸量測模組203量測人體30之呼吸狀態之呼吸氣流小於訓練目標值時，呼吸量測模組203輸出此時的回授訊號FB至運算單元204，並經運算單元204比較參考訊號REF與回授訊號FB後，由於此時參考訊號REF大於回授訊號FB，也就是回授訊號FB所代表之人體30的呼吸氣流小於參考訊號REF所代表的訓練目標值，因此運算單元204輸出對應之驅動訊號DR，電刺激單元201依據驅動訊號DR且經一段時間後，逐漸提升刺激電流IS之電流量，以增加對人體30之下頦部的電刺激強度，使人體30之舌頭收縮，進而人體30暢通呼吸道，直到人體30之呼吸氣流大於等於訓練目標值時，刺激電流IS之電流量則恢復至初始值，或者當刺激電流IS之電流量上升至一上限值時則停止輸出，而此上限值為符合安全規範之最大值。由上述可知，運算單元204是以參考訊號REF與回授訊號FB間之差異，作為判斷人體30之呼吸狀態的依據。

其中，參考訊號REF是用於判斷人體30之呼吸狀態中呼吸氣流是否達到訓練目標值之門檻值，因此，亦可依使用者所需調整參考訊號REF之值，例如，可將參考訊號REF調低，使得只要人體30無呼吸氣流時，即逐漸提升刺激電流IS之電流量。或者，可將參考訊號REF調高，使得人體30有呼吸氣流但呼吸氣流太小而未達到訓練目標值時，即逐漸提升刺激電流IS之電流量。

另外，電刺激單元201依據驅動訊號DR且經一段時間後才會逐漸提升刺激電流IS之電流量，而此時間是用以判斷人體30之呼吸氣流是否確實為低於訓練目標值，例如將此時間設定為1分鐘，運算單元204持續1分鐘傳送對應低於訓練目標值的驅動訊號DR至電刺激單元201，則電刺激單元201判斷人體30之呼吸氣流確實低於訓練目標值，則電刺激單元201提升刺激電流IS之電流量，而此動作亦可由運算單元204來做，例如運算單元204接收的參考訊號REF大於回授訊號FB一分鐘，則運算單元204才輸出對應低於訓練目標值的驅動訊號DR，而電刺激單元201依據此驅動訊號DR提升刺激電流IS之電流量。

復參閱第2A圖，於此實施例中，呼吸量測模組203包含一氣流量測單元205，氣流量測單元205藉由量測人體30之呼吸的氣流狀態，以得知人體30之呼吸狀態，而產生對應的回授訊號FB。其中，氣流量測單元205為一熱電偶感測器，熱電偶感測器的原理是藉由感測周圍的溫度變化，而得知周圍的氣體流動，氣流量測單元205藉由所感測到的溫度差異，而產生對應的回授訊號FB，但本發明不以氣流量測單元205為熱電偶感測器為限，只要是感測人體呼吸所產生之氣流即符合本發明之精神。

其中，如第2B圖所示，本實施例是將電刺激單元201之部分與運算單元204設置於一電刺激裝置200中，並連接電刺激裝置200外之第一電極2011、第二電極2013與氣流量測單元205，但此設置方式並非用於限制本發明。

此外，本發明之電刺激系統20，亦可包含一輸入介面，而依據一使用者所輸入的選擇訊號，而控制電刺激單元201，以選擇刺激電流IS的初始值電流量。

請一併參閱第2C圖，其為本發明之第一實施例之電刺激系統與人體連接之呼吸正常的示意圖。如圖所示，第一電極2011與第二電極2013貼附於人體30之下頦部301的表面，並將刺激電流IS傳送至下頦部301，以對下頦部301進行電刺激，並藉由電刺激下頦部301，進而電刺激人體30的整個下頦肌肉群302，而達到強化整個下頦肌肉群302之肌肉強度的目的，而其中下頦肌肉群302中的頦舌肌3031、頦舌骨肌3033及下顎舌骨肌3035為影響睡眠呼吸中止症的關鍵，強化頦舌肌3031、頦舌骨肌3033及下顎舌骨肌3035的肌肉強度，可有效的改善人體30於睡眠時舌頭303肌力不足而阻塞呼吸道的情形。其中，氣流量測單元205置入人體30之鼻道308，以偵測人體30之鼻道308之呼吸氣流，但本發明不限定將氣流量測單元205設置於人體30之鼻道308。

復參閱第2C圖，如圖所示，當電刺激系統20開啟時，電刺激訓練裝置20之電刺激單元201輸出初始值電流量之刺激電流IS，以藉由電刺激而強化人體30之下頦肌肉群302，尤其是頦舌肌3031、頦舌骨肌3033及下顎舌骨肌3035等部位之肌肉，且此時舌頭305並無往後塌陷，因此鼻腔呼吸道305與口腔呼吸道307皆保持暢通，且由於人體30之呼吸狀態之呼吸氣流大於等於訓練目標值，因此氣流量測單元205輸出對應之回授訊號FB，以致電刺激單元201持續輸出初始值電流量之刺激電流IS，以持續並穩定的電刺激並強化人體30之下頦肌肉群302。

請一併參閱第2D圖，其為本發明之第一實施例之電刺激系統與人體連接之呼吸中止的示意圖。如圖所示，當舌頭305往後塌陷而使鼻腔呼吸道305與口腔呼吸道307皆阻塞時，由於此時人體30之呼吸狀態之呼吸氣流小於訓練目標值，因此，氣流量測單元205輸出對應之回授訊號FB至運算單元204，以致電刺激單元201逐漸提升刺激電流IS之電流量，以加強刺激人體30之下頦肌肉群302，此時下頦肌肉群302中的頦舌肌3031、頦舌骨肌3033及下顎舌骨肌3035亦被加強刺激，而產生肌肉收縮的生理現象，此現象會使舌頭303往前拉以恢復至第2C圖所示之位置，而直到舌頭303之位置恢復至如第2C圖所示，使鼻腔呼吸道305與口腔呼吸道307皆暢通而使人體30之呼吸氣流大於等於訓練目標值時，刺激電流IS才恢復至初始值之電流量，或者，當刺激電流IS之電流量上升至上限值則停止輸出。

由上述第一實施例中可知，本實施例是當人體30之呼吸氣流大於等於訓練目標值時輸出固定電流量之刺激電流IS，而當人體30之呼吸氣流小於訓練目標值時逐漸提升刺激電流IS，以強化人體30之下頦肌肉群302，同時防止呼吸中止的發生，因此可將此操作模式視為一訓練模式。但本發明不僅限於此，本發明亦可調低參考訊號REF之值，而參考訊號REF僅作為判斷人體30之呼吸道是否暢通的門檻值，若於起始時人體30之呼吸狀態為呼吸道暢通時不輸出刺激電流IS，而當人體30之呼吸狀態為呼吸道阻塞時才輸出刺激電流IS，且若人體30之呼吸狀態持續為呼吸道阻塞，則逐漸增加刺激電流IS之電流量，直到人體30之呼吸狀態恢復至呼吸道暢通則維持輸出前一狀態之電流量的刺激電流IS，以作為一治療模式。

請一併參閱第3A與3B圖，第3A圖為本發明之第二實施例之電刺激系統的方塊圖，而第3B圖為本發明之第二實施例之電刺激系統的貼附示意圖。本實施例與第一實施例之差異僅在於，本實施例之呼吸量測模組203包含一肌肉量測單元206，且藉由肌肉量測單元206量測人體之呼吸狀態，而其餘則不再贅述。

如圖所示，肌肉量測單元206藉由偵測人體30之下頦部由肌肉誘發的皮膚表面振動，以得知人體30之呼吸狀態，並產生對應之回授訊號FB。其中，肌肉量測單元206可為一機械式加速規(Accelerometer)、壓電電壓式加速規、電荷式加速規或電容式加速規，而設置於人體30之下頦部301，並感測下頦部301由肌肉誘發之皮膚表面振動的加速度，以進行肌動圖(Mechanomyogrphy，MMG)的分析，而得知人體30之呼吸狀態，當人體30之呼吸狀態之呼吸氣流大於等於訓練目標值時，人體30之下頦部301之皮膚表面的振動幅度較小，也就是較為穩定的狀態，而當人體30之呼吸狀態之呼吸氣流小於訓練目標值時，人體30之下頦部301之皮膚表面的振動幅度會較大，因此肌肉量測單元206會依據所量測到人體30之下頦部301由肌肉誘發的皮膚表面振動，而輸出對應的回授訊號FB。

但本發明之肌肉量測單元206並不限定於偵測人體30之下頦部301皮膚表面的肌肉振動，亦可將肌肉量測單元206設置於人體30的其他部位(例如胸部或背部等)，只要是可以藉由量測肌肉而得知呼吸狀態，即符合本發明之精神。另外，本發明亦可藉由偵測人體30肌肉的電位活性(electric activity)，以進行肌電圖(Electromyography，EMG)的分析，而得知人體30之呼吸狀態。

請一併參閱第3C圖，其為本發明之第二實施例之電刺激系統與人體連接之示意圖。如圖所示，肌肉量測單元206設置於人體30之下頦部301的表面，以偵測人體30之下頦部301由肌肉誘發的皮膚表面振動。當舌頭303並無往後塌陷，而鼻腔呼吸道305與口腔呼吸道307皆保持暢通時，由於人體30之呼吸狀態之呼吸氣流大於等於訓練目標值，因此肌肉量測單元206輸出對應之回授訊號FB，以致電刺激單元201持續輸出初始值電流量之刺激電流IS，以持續並穩定的電刺激以強化人體30之下頦肌肉群302。

而當舌頭305往後塌陷(如第2D圖所示)使鼻腔呼吸道305與口腔呼吸道307皆阻塞時，由於人體30之呼吸狀態之呼吸氣流降至小於訓練目標值，因此肌肉量測單元206輸出對應之回授訊號FB至運算單元204，以致電刺激單元201逐漸提升刺激電流IS之電流量，以加強刺激人體30之下頦肌肉群302，以解除呼吸中止之情形，使鼻腔呼吸道305與口腔呼吸道307皆暢通時，刺激電流IS則恢復至初始值之電流量，或刺激電流IS上升至上限值則停止輸出。

此外，本發明之肌肉量測單元206亦可藉由感測皮膚表面的振動，以得知人體30該部位之肌肉強度(例如下頦肌肉群302)，並將訓練目標值設定為對應人體30之下頦肌肉群302之肌肉強度的訓練門檻值，當肌肉量測單元206量測下頦肌肉群302之肌肉強度大於等於訓練目標值時，輸出對應之回授訊號FB，以致電刺激單元201持續輸出初始值電流量之刺激電流IS，以持續並穩定的電刺激以強化人體30之下頦肌肉群302。而當肌肉量測單元206量測下頦肌肉群302之肌肉強度小於訓練目標值時，輸出對應之回授訊號FB，以致電刺激單元201逐漸提升刺激電流IS之電流量，以加強刺激人體30之下頦肌肉群302，但本發明不以訓練下頦肌肉群302為限。

請一併參閱第4A與4B圖，第4A圖為本發明之第三實施例之電刺激系統的方塊圖，而第4B圖為本發明之第三實施例之電刺激系統的貼附示意圖。如圖所示，本實施例是結合第一實施例與第二實施例，呼吸量測模組203同時包含氣流量測單元205與肌肉量測單元206，以同時藉由氣流量測單元205與肌肉量測單元206量測人體30之呼吸狀態，並且運算單元204將氣流量測單元205與肌肉量測單元206所分別產生之一氣流回授訊號FB1與一肌肉回授訊號FB2相加後做為回授訊號FB，以與參考訊號REF做比較，而產生驅動訊號DR，也就是，本實施例之參考氣流量測單元205與肌肉量測單元206量測人體30之呼吸狀態的比重分別為百分之五十，而其餘原理如第一實施例與第二實施例所述，於此則不再贅述。

請一併參閱第4C圖，其為本發明之第三實施例之電刺激系統與人體連接之示意圖。如圖所示，本實施例結合第一實施例與第二實施例，而將氣流量測單元205則置入人體30之鼻道308，以偵測人體30之鼻道308之氣流，並同時將肌肉量測單元206設置於人體30之下頦部301的表面，以同時偵測人體30之下頦部301的表面振動，而同時依據氣流量測單元205與肌肉量測單元206作為呼吸量測模組203判斷人體30呼吸狀態的依據。而其餘動作原理如第一實施例與第二實施例所述，在此不再贅述。
請參閱第5圖，為本發明之第四實施例之電刺激系統的方塊圖。此實施例與第三實施例之差異在於，此實施例在氣流

測單元205與運算單元204之間連接一加權單元207，而在肌肉量測單元206與運算單元204之間連接一加權單元208，其餘部分則相同，所以不再贅述。

如圖所示，加權單元207用於將氣流量測單元205產生之氣流回授訊號FB1乘以一氣流加權值，以產生一氣流加權訊號W1，加權單元208用於將肌肉量測單元206產生之肌肉回授訊號FB2乘以一肌肉加權值，以產生一肌肉加權訊號W2，而運算單元204則相加氣流加權訊號W1與肌肉加權訊號W2後作為回授訊號FB，以與參考訊號REF做比較。

其中，氣流加權值與肌肉加權值可依據使用者所需而做設定，例如將氣流加權值設定為0.8，而將肌肉加權值設定為0.2時，電刺激系統20參考氣流量測單元205與肌肉量測單元206量測人體30之呼吸狀態的比重分別為百分之八十與百分之二十。如此，本實施例可藉由調整加權單元207、208之氣流加權值與肌肉加權值，以調整欲參考氣流量測單元205與肌肉量測單元206量測人體30之呼吸狀態的比重。

請參閱第6圖，其為本發明之第五實施例之電刺激系統的方塊圖。如圖所示，本實施例與前一實施例之差異在於，本實施例之電刺激系統20更包含一警示單元209，警示單元209用以依據驅動訊號DR而發出警示訊號，例如，當人體30之呼吸狀態為呼吸道阻塞或呼吸氣流小於訓練目標值時，警示單元209則依據此時的驅動訊號DR發出警示訊號，或者警示單元209亦可設定一預設時間，當持續接收到呼吸狀態為呼吸道阻塞或呼吸氣流小於訓練目標值的驅動訊號DR之時間超過預設時間時，才發出警示訊號，以提醒使用者、醫師或周圍人員。其中，警示單元209可為一蜂鳴器、警示燈或顯示裝置，而警示訊號則可為蜂鳴器發出之聲音、警示燈所發出不同顏色之光或顯示裝置所顯示之影像或字幕。

此外，本發明之電刺激系統20更可設置一安全緊急開關(圖中未示)，當人體30發生呼吸中止以外的呼吸異常狀況或生體不適的狀況時，使用者、醫師或周圍人員可以此安全緊急開關來關閉電刺激系統20。

請參閱第7圖，其為本發明之強化下頦肌肉群之電刺激方法之流程圖。如圖所示，首先執行步驟S10，貼附第一電極2011與第二電極2013至人體30之下頦部301表面。接著，可依人體30所需選擇治療模式(步驟S20)或訓練模式(步驟S30)，治療模式為單純的在人體30呼吸中止時才給予刺激電流IS使人體30之呼吸道暢通，而訓練模式則是持續給予刺激電流IS，並且當人體30呼吸中止時提升刺激電流IS之電流量，以強化人體30之下頦肌肉群並同時避免人體30呼吸道阻塞。而治療模式與訓練模式之詳細介紹如下所述。

請參閱第8圖，其為本發明之治療模式之流程圖，步驟S20之治療模式中包含步驟S201至S214。首先，執行步驟S201，此步驟為設定在治療模式中，當人體30呼吸中止時，欲輸出之刺激電流IS的初始值電流量與刺激電流IS提升之電流變化量，此初始值電流量可為0.01毫安(mA)至0.1毫安的安全規範之間，而電流變化量可例如為每次或每分鐘提升0.1毫安。接著，執行步驟S202，此步驟為設定治療時間，而此治療時間可由預先設定或使用者設定，且由於治療模式之用途可為人體30睡眠時，因此步驟S202中所設定之時間亦可為無限大，也就是不需設定治療時間，讓人體30睡醒時自行關閉電刺激系統，但上述設定時間之方式並非用以限定本發明。接著，執行步驟203設定一安全刺激時間，此安全刺激時間可由預先設定或使用者設定，而此安全刺激時間用於避免人體30接收過多的電刺激，造成身體之負擔。

接著，執行步驟S204，呼吸量測模組203持續量測人體30之呼吸狀態，當人體30之呼吸狀態為呼吸道暢通時，執行步驟S205，判斷目前是否為人體30之初始呼吸狀態，初始呼吸狀態即為電刺激系統20並未給予電刺激時，人體30之呼吸道即為暢通。若為初始呼吸狀態則執行步驟S206，電刺激單元201繼續不輸出刺激電流，並接著執行步驟S207偵測治療時間，以偵測在步驟S202中所設定的治療時間是否到達，若未到達，則持續回到步驟S204量測人體30之呼吸狀態，若到達則執行步驟S208以結束治療，並停止整個電刺激系統10。

而當在步驟S204中人體30之呼吸狀態為呼吸道阻塞(呼吸中止)時，則執行步驟S209，電刺激單元201依據驅動訊號DR產生步驟S201中設定之初始值電流量的刺激電流IS，並經由第一電極2011與第二電極2013而輸出至人體30之下頦部301，以電刺激人體30之下頦肌肉群302，使人體30之呼吸道暢通。接著執行步驟S210，使刺激電流IS之電流量提升一個電流變化量後接著執行步驟S211偵測治療時間，此步驟相同於步驟S207，若治療時間已到達則執行步驟S208以結束治療，若未到達，則執行步驟S212偵測安全刺激時間是否到達。

關於上述步驟S212，由於當人體30呼吸阻塞時，電刺激系統10即會透過步驟S209對人體30電刺激，若人體30呼吸道阻塞持續的時間越長，則所接收之電刺激則越多，因此藉由在人體30呼吸道阻塞，也就是電刺激系統10開始輸出刺激電流IS時，開始計時，若呼吸道阻塞之時間大於等於此安全刺激時間時，代表人體30之呼吸中止狀態已無法藉由電刺激而恢復，因此若再持續對其電刺激可能會造成身體上額外的負擔，所以執行步驟S208與S213以發出警示訊號提醒使用者、醫師或周遭的人員此時人體30為呼吸中止，並結束治療。

若在步驟S212中判斷人體30呼吸道阻塞之時間並無超過安全刺激時間時，則回到步驟S204持續量測人體30之呼吸狀態，若持續量測不到人體30之呼吸道暢通，則再回到步驟S209以輸出刺激電流IS，而由於先前在步驟S210中已將刺激電流IS之電流量提升一個電流變化量，因此，此時所輸出之刺激電流IS之電流量即加上一個電流變化量，直到人體30之呼吸道恢復暢通則執行步驟S205，以判斷是否為人體30之初始呼吸狀態，而由於此時人體30之呼吸道為暢通，是藉由前一狀態中電刺激系統20給予電刺激所使然，因此在步驟S205中判斷為否，而執行步驟S214，以持續提供刺激電流IS至人體30，並維持在前一狀態中所輸出之刺激電流IS的電流量，並接著執行步驟S207。

請參閱第9圖，其為本發明之訓練模式之流程圖，步驟S30之訓練模式中包含步驟S301至S312。首先，執行步驟S301，此步驟為設定在訓練模式中欲輸出之刺激電流IS的初始值電流量與刺激電流IS提升之電流變化量，此電流量可例如為0.01毫安，而電流變化量可例如為每次或每分鐘提升0.1毫安。接著，執行步驟S302，設定訓練目標值，此部分可由預先設定或使用者設定，此訓練目標值可設定為對應人體30之呼吸氣流為3L/S(公升/秒)，但不以此為限，而此訓練目標值即為前述與回授訊號FB比較之參考訊號REF之值。接著，執行步驟S303，設定訓練時間，此部分亦可由預先設定或使用者設定。接著，執行步驟304設定安全刺激時間，此安全刺激時間亦可由預先設定或使用者設定。接著，執行步驟S305，使電刺激單元20產生初始值電流量之刺激電流IS，並經由第一電極2011與第二電極2013而輸出至人體30之下頦部301，以電刺激人體30之下頦肌肉群302。接著執行步驟S306，藉由呼吸量測模組203量測人體30之呼吸狀態，並經運算單元204比較參考訊號REF與回授訊號FB之差異，而輸出對應之驅動訊號DR，若人體30之呼吸狀態之呼吸氣流大於等於訓練目標值時，執行步驟S307，若人體30之呼吸狀態之呼吸氣流小於訓練目標值時，則執行步驟S309。

當執行步驟S306後判斷人體30之呼吸氣流大於等於訓練目標值時，表示此時人體30之呼吸氣流大於等於3L/S，也就是以初始值電流量之刺激電流IS對人體30電刺激，人體30之呼吸道即可達到所預期之暢通程度，且下頦肌肉群亦達到所預期之強化訓練，因此執行步驟S307偵測訓練時間，以偵測在步驟S302中設定的訓練時間，若到達時則執行步驟S308以結束訓練並關閉電刺激系統20，或者使用者亦可自行判斷時間長度，而自行關閉電刺激系統20，若未到達訓練時間則回到執行步驟S306以繼續量測人體之呼吸狀態，並維持此時之刺激電流IS的電流量。

當執行步驟S306後判斷人體30之呼吸氣流小於訓練目標值時，表示此時人體30之呼吸氣流小於3L/S，也就是此時人體30所接受之電刺激不足以使人體30之呼吸道達到所預期之暢通程度，且下頦肌肉群亦無法達到所預期之強化訓練，因此執行步驟S309，電刺激單元201依據驅動訊號DR而使刺激電流IS之電流量提升一個電流變化量，以增加對人體30之下頦肌肉群之電刺激強度，進而使人體30之舌頭303收縮而達到暢通呼吸道之效果，並達到加強訓練之目的，接著步驟S309後執行步驟S310偵測訓練時間，此步驟相同於步驟S307，若訓練時間已到達則執行步驟S308以結束訓練，若未到達，則執行步驟S311。

步驟S311為偵測安全刺激時間是否到達，當到達安全刺激時間時則執行步驟S308與S312以發出警示訊號並結束訓練，若未到達安全刺激時間則回到步驟S306量測人體30之呼吸狀態，若人體30之呼吸氣流仍持續小於訓練目標值時，則再執行步驟S309繼續增加刺激電流IS之電流量，直到人體30之之呼吸氣流大於等於訓練目標值則執行步驟S307並維持此時之刺激電流IS的電流量，而刺激電流IS之電流量上升至上限值時亦執行步驟S308以結束訓練並關閉電刺激系統20，或者使用者亦可自行判斷時間長度，而自行關閉電刺激系統20。

此外，在步驟S302中的訓練目標值亦可設定為對應人體30之下頦肌肉群302之肌肉強度為50個單位，並藉由步驟S306量測人體30之下頦肌肉群302之肌肉強度是否達到此目標值，而執行步驟S307或S309，其餘則相同於上述與本發明第[0052]段。

由上述可知，本發明之強化舌頭肌肉之電刺激方法，可為患有睡眠呼吸中止症的病患訂定療程，例如每周進行2次療程，每次設定一預定時間，共訓練8周，使用本發明之電刺激系統20，以不斷對人體30之下頦部301進行電刺激，強化人體30之下頦肌肉群302，且途中若病患有呼吸中止的狀況時，本發明之電刺激系統20會增加刺激電流IS的電流量，而暢通病患之呼吸道以確保病患之生命安全，當到達預定時間時，則關閉電刺激系統20，但上述訂定療程之方式並非用於限定本發明。

此外，由於本發明之電刺激系統20可在病患發生呼吸中止狀況時，增加刺激電流IS的電流量，以暢通病患之呼吸道確保病患之生命安全，因此在病患清醒或睡眠時皆可使用本發明之電刺激系統20，所以本發明之強化舌頭肌肉之電刺激方法可為病患訂定一般日間療程或睡眠療程。

請一併參閱第10圖，其係為本發明之刺激電流的波形圖。如圖所示，刺激電流IS為對稱性雙相輸出(symmetric biphasic output)，而其之頻率為50Hz至60Hz之間，而刺激電流IS之初始值，例如訓練模式中，在呼吸狀態為正常時的電流量為0.01毫安，且其具有一放鬆期T1與一收縮期T3，在放鬆期T1時刺激電流IS並無輸出電流，而在收縮期T3時才輸出電流。當人體30呼吸氣流小於訓練目標值或呼吸中止時，刺激電流IS每分鐘上升0.01毫安，直到呼吸狀態恢復正常時下降至初始值的0.01毫安，或刺激電流IS上升至上限值0.1毫安時則輸出。但本發明不以上述刺激電流IS之頻率、電流量之值為限。

綜上所述，本發明之強化舌頭肌肉之電刺激系統及方法藉由一電刺激單元，以電刺激人體之下頦部，以強化人體之下頦肌肉群的肌肉，進而解決睡眠呼吸中止的症狀，並藉由一呼吸量測模組量測人體之呼吸狀態，而依據呼吸狀態調整刺激電流的電流量，以避免人體在睡眠中發生呼吸中止的情形。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准專利，至感為禱。

20‧‧‧電刺激系統

201‧‧‧電刺激單元

202‧‧‧回授電路

203‧‧‧呼吸量測模組

204‧‧‧運算單元

205‧‧‧氣流量測單元

206‧‧‧肌肉量測單元

30‧‧‧人體

REF‧‧‧參考訊號

DR‧‧‧驅動訊號

IS‧‧‧刺激電流

FB1‧‧‧氣流回授訊號

FB2‧‧‧肌肉回授訊號

Claims (5)

1. 一種強化下頦肌肉群之電刺激系統，適用於使用者清醒時，其包含：一電刺激單元，具有一第一電極與一第二電極，該第一電極與該第二電極貼附於一人體之一下頦部，該電刺激單元用以產生一刺激電流，並經由該第一電極與該第二電極而將該刺激電流輸出至該下頦部，以電刺激該人體之一下頦肌肉群；以及一回授電路，依據該人體之呼吸狀態與下頦肌肉群之肌肉強度所需之一訓練目標值，產生一驅動訊號，且傳送該驅動訊號至該電刺激單元，以驅動該電刺激單元電刺激該下頦肌肉群；其中該回授電路包含一呼吸量測模組，其包含：一氣流量測單元，偵測該人體呼吸之氣流狀態，以得知該人體之呼吸狀態，而產生一氣流回授訊號；一肌肉量測單元，偵測該人體由肌肉誘發的皮膚表面振動，以得知該人體之呼吸狀態，而產生一肌肉回授訊號；以及一運算單元，相加該氣流回授訊號與該肌肉回授訊號作為一回授訊號，並依據該回授訊號與該訓練目標值的差異產生該驅動訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電刺激系統，其中該回授電路更包含：一第一加權單元，接收該氣流回授訊號，並將該氣流回授訊號乘以一氣流加權值以產生一氣流加權訊號；以及一第二加權單元，接收該肌肉回授訊號，並將該肌肉回授訊號乘以一肌肉加權值以產生一肌肉加權訊號；其中，該運算單元相加該氣流加權訊號與該肌肉加權訊號作為一回授訊號，並依據該回授訊號與該訓練目標值的差異產生該驅 動訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電刺激系統，其中該人體之呼吸狀態之呼吸氣流與該下頦肌肉群之肌肉強度大於等於該訓練目標值時，該回授電路傳送該驅動訊號至該電刺激單元，以驅動該電刺激單元輸出初始值電流量之該刺激電流，而當該人體之呼吸狀態之呼吸氣流與該下頦肌肉群之肌肉強度小於該訓練目標值時，該回授電路傳送該驅動訊號至該電刺激單元，以驅動該電刺激單元逐漸提升該刺激電流之電流量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電刺激系統，其中該人體之該下頦肌肉群之肌肉強度大於等於該訓練目標值時，該回授電路傳送該驅動訊號至該電刺激單元，以驅動該電刺激單元輸出初始值電流量之該刺激電流，而當該人體之該下頦肌肉群之肌肉強度小於該訓練目標值時，該回授電路傳送該驅動訊號至該電刺激單元，以驅動該電刺激單元逐漸提升該刺激電流之電流量。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電刺激系統，其中該人體之呼吸狀態為呼吸道暢通且該下頦肌肉群之肌肉強度大於等於該訓練目標值時，該回授電路傳送該驅動訊號至該電刺激單元，使該電刺激單元無輸出該刺激電流，而當該人體之呼吸狀態為呼吸道阻塞且該下頦肌肉群之肌肉強度小於該訓練目標值時，該回授電路傳送該驅動訊號至該電刺激單元，以驅動該電刺激單元輸出該刺激電流。