雾化系统、雾化器及其驱动方法与流程

本发明关于一种雾化系统、雾化器及其驱动方法。

背景技术：

近年来，各种雾化器，即喷雾器，被大量的应用于医疗保健或美容保养的用途。其系将医疗用药液、美容液或香精等液体通过雾化装置雾化成较小之气体分子后，使其易于深入身体，例如用于保健或治疗呼吸道疾病、或使皮肤还迅速地吸收药液或美容液、抑或是增加芳香气味等用途。

在使用上，雾化器可连接市电作为电力来源，以提供全载供药，进而缩短疗程时间。而当使用者在无法连接市电的场所使用雾化器时，雾化器可通过电池作为电力来源来供药。不过，由于电池所提供的电量有限，因此若雾化器仍维持全载供药的话，电池储存的电量将会快速耗尽，因而缩短电池的供电时间，进而影响疗程。

另一方面，由于目前的雾化器在提供喷雾治疗时，无法随着使用者的呼吸节奏调整供药，因此时常发生使用者呼气时将药雾吹出而未确实吸入的情形，因而造成药量的浪费，同时也影响治疗效果。

因此，如何提供一种雾化系统、雾化器及其驱动方法，可兼顾高效能与电池长寿命的需求，并且能够随着呼吸节奏调整供药而不造成药液浪费，已成为重要课题之一。

技术实现要素：

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可兼顾高效能与电池长寿命的需求，并且能够随着呼吸节奏调整供药而不致造成药液浪费的雾化系统、雾化器及其驱动方法。

为达上述目的，依据本发明的一种雾化系统包括一电源适配器以及一雾化器。雾化器可分离地连接电源适配器。雾化器包括一雾化模块及一雾化驱动装置。雾化驱动装置连结雾化模块。雾化驱动装置包括一电池单元、一输 入端、一电压检测单元、一电压调整单元、一控制单元及一驱动单元。输入端耦接电源适配器及电池单元。电压检测单元耦接输入端，并检测输入端的一输入电压是否大于一设定值，其中设定值大于电池单元的电压。电压调整单元耦接输入端。控制单元耦接电压检测单元及电压调整单元。当输入电压大于设定值时，控制单元控制电压调整单元将输入电压调整至一第一工作电压并输出。当输入电压小于设定值时，控制单元控制电压调整单元将输入电压调整至一第二工作电压并输出，其中第一工作电压大于第二工作电压。驱动单元耦接电压调整单元，并依据电压调整单元的输出电压驱动雾化模块产生喷雾。

为达上述目的，依据本发明的一种雾化器可分离地连接电源适配器。雾化器包括一雾化模块以及一雾化驱动装置。雾化驱动装置连结雾化模块。雾化驱动装置包括一电池单元、一输入端、一电压检测单元、一电压调整单元、一控制单元及一驱动单元。输入端耦接电源适配器及电池单元。电压检测单元耦接输入端，并检测输入端的一输入电压是否大于一设定值，其中设定值大于电池单元的电压。电压调整单元耦接输入端。控制单元耦接电压检测单元及电压调整单元。当输入电压大于设定值时，控制单元控制电压调整单元将输入电压调整至一第一工作电压。当输入电压小于设定值时，控制单元控制电压调整单元将输入电压调整至一第二工作电压，其中第一工作电压大于第二工作电压。驱动单元耦接电压调整单元，并依据电压调整单元的输出电压驱动雾化模块产生喷雾。

在一实施例中，雾化驱动装置还包括一脉宽调变单元，其耦接驱动单元，并产生一脉宽调变信号控制驱动单元的工作周期，以驱动雾化模块产生喷雾。

在一实施例中，雾化驱动装置还包括一切换单元，其一端耦接输入端，另一端耦接电池单元。当输入电压大于设定值时，控制单元控制切换单元截止，以使电池单元不提供电力至输入端。

在一实施例中，切换单元包括一开关及一二极管。开关的一端耦接电池单元及二极管的阳极端，而开关的另一端耦接输入端及二极管的阴极端，且开关的控制端耦接控制单元。

在一实施例中，雾化系统还包括一辅助件，其具有一呼吸检测单元。呼吸检测单元耦接控制单元，并检测一使用者的呼吸状态。当使用者吸气时， 控制单元控制驱动单元产生作动。当使用者吐气时，控制单元控制驱动单元不产生作动。

在一实施例中，呼吸检测单元为微型开关、红外线检测器或音源检测器。

在一实施例中，设定值还小于电源适配器的电压。

在一实施例中，雾化器还包括一电流检测单元，其耦接输入端，并检测输入电压所对应的一输入电流，而控制单元依据输入电压及输入电流计算功率。

为达上述目的，依据本发明的一种雾化器可分离地连接一电源适配器。雾化器包括一雾化模块以及一雾化驱动装置。雾化驱动装置连结雾化模块。雾化驱动装置包括一电池单元、一输入端、一电流检测单元、一电压调整单元、一控制单元及一驱动单元。输入端耦接电源适配器及电池单元。电流检测单元耦接输入端，并检测输入端的一输入电流是否大于一设定值，其中输入电流对应一输入电压。电压调整单元耦接输入端。控制单元耦接电流检测单元及电压调整单元。当输入电流小于设定值时，控制单元控制电压调整单元将输入电压调整至一第一工作电压并输出，而当输入电流大于设定值时，控制单元控制电压调整单元将输入电压调整至一第二工作电压并输出，其中第一工作电压大于第二工作电压。驱动单元耦接电压调整单元，并依据电压调整单元的输出电压驱动雾化模块产生喷雾。

为达上述目的，依据本发明的一种雾化系统的驱动方法，其中雾化系统包括一雾化器及一电源适配器。雾化器包括一电池单元及一输入端。输入端耦接电源适配器及电池单元。驱动方法包括以下步骤：检测输入端的一输入电压是否小于电池单元的电压；当输入电压大于电池单元的电压，检测输入电压是否小于一设定值，其中设定值大于电池单元的电压；当输入电压大于设定值时，雾化器将输入电压调整至一第一工作电压，并据以产生喷雾；以及当输入电压小于设定值时，雾化器将输入电压调整至一第二工作电压，并据以产生喷雾，其中第一工作电压大于第二工作电压。

综上所述，本发明通过检测输入端的电压或电流，据以判断雾化器为市电供电或电池供电，并可根据对应的电力来源调整驱动模式，以兼顾高效能与电池长寿命的需求。在一些实施例中，通过呼吸检测单元检测使用者的呼吸状况，以使雾化器可随着呼吸节奏调整供药而不致造成药液浪费。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的一种雾化系统的方块示意图。

图1B为图1A所示雾化系统的结构示意图。

图1C为雾化器的分解图。

图2为切换单元的电路示意图。

图3A为驱动单元的输入电压的波形图。

图3B及图3C分别为驱动单元的另一种输入电压的波形图。

图4A为本发明第二实施例的一种雾化系统的方块示意图。

图4B为图4A所示雾化系统的结构示意图。

图4C为辅助件的示意图。

图5为使用者呼吸周期及驱动单元的输入电压在智能驱动模式时的波形图。

图6A为本发明第三实施例的一种雾化系统的方块示意图。

图6B为本发明另一实施例的一种雾化系统的方块示意图。

图7为本发明较佳实施例的一种雾化系统的驱动方法的步骤流程图。

图8A为电压检测单元的电路图。

图8B为电压调整单元及驱动单元的电路图。

图8C及图8D为驱动单元的其他变化态样的电路图。

图8E为电流检测单元的电路图。

其中，附图标记说明如下：

1、1a：雾化器

11：雾化驱动装置

111：输入端

112：电池单元

113：切换单元

1131：开关

1132：二极管

114：电压检测单元

114a：电流检测单元

115：电压调整单元

116：驱动单元

117：脉宽调变单元

118：控制单元

12：雾化模块

121：振动单元

2：电源适配器

3：辅助件

31：呼吸检测单元

L3：电感

S、S1、S2：雾化系统

T：工作周期

U2：商用电源芯片

V1：第一工作电压

V2：第二工作电压

S01～S05：步骤

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例之一种雾化系统、雾化器及其驱动方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

图1A为本发明第一实施例的一种雾化系统的方块示意图，而图1B为图1A所示雾化系统的结构示意图。请同时参照图1A及图1B所示，雾化系统S可应用于医疗保健或美容保养，本实施例是以医疗用药物雾化系统进行说明。在本实施例中，雾化系统S包括一雾化器1及一电源适配器2，而电源适配器2可分离地连接雾化器1，并可供电至雾化器1。

请一并搭配图1C所示，其为雾化器1的分解图。雾化器1包括一雾化驱动装置11及一雾化模块12，而雾化驱动装置11连结雾化模块12，并可驱动雾化模块12产生喷雾。在本实施例中，雾化驱动装置11与雾化模块12为可分离设计，例如通过卡扣或滑槽等方式连结。如此一来，当使用者欲清洗雾化模块12时，便可分离雾化驱动装置11与雾化模块12，仅对雾化模块 12进行清洁，从而避免雾化驱动装置11内的电子元件受潮而损坏。而在其他实施例中，雾化驱动装置11与雾化装置12也可为不可分离的设计，本发明并不加以限制。

雾化驱动装置11包括一输入端111、一电池单元112、一切换单元113、一电压检测单元114、一电压调整单元115、一驱动单元116、一脉宽调变单元117以及一控制单元118。需先说明的是，脉宽调变单元117是可有可无，在不具有脉宽调变单元117的实施例中，雾化驱动装置11仍可正常运作，而本实施例通过脉宽调变单元117的设置，还能提升雾化驱动装置11的电源管理效率，容后再述。

控制单元118耦接切换单元113、电压检测单元114、电压调整单元115以及脉宽调变单元117，以接收上述各单元的信号或是控制上述各单元的作动。控制单元118可由数字电路例如集成电路(IC)，或模拟电路来实现其功能。集成电路可例如为微处理器(Micro-processor)、微控制器(MCU)、可编程逻辑门阵列(FPGA或CPLD)或特定应用集成电路(ASIC)，本发明并不限制。另外，在不具有脉宽调变单元117的实施例中，控制单元118是直接耦接驱动单元116，或是控制单元118不耦接驱动单元116。

输入端111可耦接电源适配器2，以使电源适配器2供电至雾化驱动装置11。而输入端111亦同时耦接电池单元112，以当雾化器1未耦接市电时，电池单元112可作为雾化驱动装置11的电力来源。

切换单元113的一端耦接输入端111，另一端耦接电池单元112。电压检测单元114耦接输入端111，并可检测输入端111的电压是否大于一设定值。在本实施例中，当电源适配器2耦接输入端111而提供市电时，电源适配器2可提供的电压是高于电池单元112可提供的电压，而设定值设定于此两个电压之间，例如电源适配器2提供5伏特的电压，而电池单元112提供3伏特的电压，此时设定值可例如为4伏特的电压。因此，当电压检测单元114检测输入端的电压大于设定值而回传检测结果至控制单元118时，控制单元118据以判断此时电源适配器2已耦接输入端111，且电源适配器2亦提供市电至雾化器1，接着控制单元118控制切换单元113截止(或断开)，以使电池单元112不会提供电力至输入端111，同时也避免市电对电池单元112误充电，进而保护电池单元112而不致影响其使用寿命。

接续上述，当电压检测单元114检测输入端111的电压小于设定值而回传检测结果至控制单元118时，控制单元118据以判断电源适配器2未提供市电至雾化器1，例如是电源适配器2未耦接输入端111，或是电源适配器2已耦接输入端111但并未耦接市电。此时控制单元118控制切换单元113导通，以使电池单元112作为电力来源。在实施上，电压检测单元114的电路图可参照图8A所示。

具体而言，请参照图2所示，其为切换单元的电路示意图。切换单元113可包括一开关1131及一二极管1132，开关1131的一端耦接电池单元112及二极管1132的阳极端，而开关1131的另一端耦接输入端111及二极管1132的阴极端，且开关1131的控制端耦接控制单元118。于此，控制单元118可如上述判断控制开关1131的截止与导通。此外，在一些实施例中，切换单元113也可仅以一个开关1131，或是仅以一个二极管1132来实现，本发明并不限制。

电压调整单元115将输入端111接收的输入电压调整至工作电压，并输出至驱动单元116，其中，输入电压可由电源适配器2提供或是电池单元112提供。在实施上，电压调整单元115可例如是升压电路(boost circuit)、降压电路(buck circuit)或升/降压电路(boost-buck circuit)，在此并不限制。

驱动单元116耦接电压调整单元115，并依据电压调整单元115的输出电压驱动雾化模块12的振动单元121振动，以产生喷雾。振动单元121可为压电(piezo)材料，通过在压电材料上施加电压而产生振动，进而将药液转为喷雾，其中施加的电压愈高，产生的振动愈大，因而喷雾量也愈多。在实施上，电压调整单元115及驱动单元116的电路可参照图8B所示，其中，可利用商用电源芯片U2构成前述电压调整单元115。另外，驱动单元116的其他变化态样可参照图8C及图8D所示。

图3A为驱动单元的输入电压的波形图。请一并参照图1A及图3A所示，在本实施例中，控制单元118可依据电力来源决定工作电压。当市电供电时，控制单元118设定雾化驱动装置11为一般驱动模式(或第一驱动模式)，而当电池单元112供电时，控制单元118设定雾化驱动装置11为节能驱动模式(或第二驱动模式)。于一般驱动模式时，电压调整单元115可将输入电压调整至第一工作电压V1(例如为10伏特)并输出，而于节能驱动模式时， 电压调整单元115可将输入电压调整至第二工作电压V2(例如为8伏特)并输出，其中第一工作电压V1大于第二工作电压V2。如此一来，在节能驱动模式时，电池单元112可提供较低的电力供应，而非第一工作电压V1，进而延长电池单元112的供电时间。此外，第二工作电压V2可为第一工作电压V1的60％至80％，以在节能的同时亦不致影响治疗效果。

图3B及图3C分别为驱动单元的另一种输入电压的波形图。请先参照图1A及图3B所示，脉宽调变单元117耦接驱动单元116，并可产生脉宽调变信号控制驱动单元116的工作周期T，例如工作周期T可为50％，即供药期间与停药期间相等。在一些实施例中，不论于一般驱动模式或节能驱动模式，脉宽调变单元117皆产生相同工作周期T的脉宽调变信号，也就是工作周期不受驱动模式的影响。接着参照图1A及图3C所示，而在另一些实施例中，控制单元118可在节能驱动模式时，控制脉宽调变单元117产生工作周期T较短的脉宽调变信号，例如工作周期T调整为45％，如此也可节省电池单元112的电力消耗，延长电池单元112的使用时间。

图4A为本发明第二实施例的一种雾化系统的方块示意图，而图4B为图4A所示雾化系统的结构示意图。请同时参照图4A及图4B所示，本实施例与第一实施例大致相同，其差异在于本实施例的雾化系统S1还包括一辅助件3。辅助件3可为面罩或导管，而本实施例是以面罩为例进行说明。辅助件3具有一呼吸检测单元31，而呼吸检测单元31耦接控制单元118。在本实施例中，呼吸检测单元31可检测使用者的呼吸状态，并将检测结果传送至控制单元118，控制单元118可据以控制驱动单元116是否运作。

图4C为辅助件的示意图。请一并参照图4A、图4B及图4C所示，在本实施例中，呼吸检测单元31为微型开关(micro switch)，而面罩(辅助件3)上设置有薄膜，且薄膜与微型开关为相邻设置。当使用者配戴面罩进行喷雾治疗时，在吸气的过程中，使用者会将薄膜吸向使用者，致使微型开关受到薄膜挤压而启动，进而传送信号至控制单元118，接着控制单元118据以使驱动单元116产生作动，以提供药雾至使用者。另一方面，使用者在呼气的过程中，会将薄膜吹离微型开关，致使微型开关不受到薄膜挤压而关闭，此时因为控制单元118未接收到微型开关的信号，因此控制驱动单元116不产生作动，如此便不会提供药雾至使用者，可避免使用者将药雾呼出而浪费用 药。

其中，控制单元118控制驱动单元116的作动与否可例如通过在脉宽调变单元117与驱动单元116之间设置开关，并控制此开关的导通与截止来实现，或是通过在控制单元118与脉宽调变单元117之间设置开关来实现，本发明于此并不加以限制。

需注意的是，虽然本实施例是以吸气时触发呼吸检测单元31而给药为例进行说明，而在实施上，也可通过呼气时触发呼吸检测单元31而使雾化器1停止给药，在此并不加以限制。

此外，在一些实施例中，呼吸检测单元31可为红外线检测器或音源检测器。红外线检测器可检测呼吸中的气流波动变化，进而判断使用者是否处于呼气或吸气的状态。而音源检测器可检测使用者呼气与吸气时的声音，并据以判断使用者的呼吸状态。

值得一提的是，本实施例通过检测呼吸而给药的驱动方式也可与前述实施例的驱动模式作结合。例如，当在节能驱动模式中，呼吸检测单元31检测使用者吸气时，控制单元118可控制驱动单元116产生作动，并且此时驱动单元116的输入电压为第二工作电压V2，或是此时的脉宽调变单元117产生工作周期为45％的脉宽调变信号，而在呼吸检测单元31检测使用者呼气时，控制单元118便控制驱动单元116停止作动。类似地，一般驱动模式也可与本实施例作结合，于此便不赘述。

此外，请参照图5所示，其为使用者呼吸周期及驱动单元的输入电压在智能驱动模式时的波形图。本实施例的雾化系统S1还可提供智能驱动模式(或第三驱动模式)。在智能驱动模式中，控制单元118可控制驱动单元116的作动时点与停止时点，达到预先给药，或是给药时点与吸气时点同步的效果。进一步而言，控制单元118可统计使用者呼吸的频率与周期，并计算呼吸频率与周期的平均值，进而预测使用者之后吸气的时段。如此一来，控制单元118可在略早于使用者吸气的时点便控制驱动单元116作动，或是与使用者吸气的时点同步给药，以解决控制单元118在接收呼吸检测单元31测得使用者吸气后，才控制驱动单元116作动而延迟给药的问题。

图6A为本发明第三实施例的一种雾化系统S2的方块示意图。请同时参照图6A所示，本实施例与第一实施例大致相同，其差异在于本实施例的雾 化器1a不是通过电压检测单元114来判断电力来源为市电或电池单元112，而是通过电流检测单元114a来判断电力来源。在本实施例中，电流检测单元114a耦接输入端111、电压调整单元115以及控制单元118。电流流经电流检测单元114a，产生或转换为电压信号提供给控制单元118作为电流信息。电池单元112或电源适配器2提供的电流将流至电流检测单元114a，而电流检测单元114a可依据电流的大小是否大于设定值而判断电力来源，例如大于设定值时，即判断为市电供电，而小于设定值时则为电池单元112供电，或是例如大于设定值时判断为电池单元112供电，而小于设定值时则为市电供电。实施上，电流检测单元114a可例如为电阻或变流器(Current transformer)或霍尔元件，或其他可检测电流的元件，于此并不限制。在其他实施例中，检测电流值可以依据输入的电压，明确的鉴别当时的输入电流，例如当输入电压由电源适配器2提供时，此时输入电压为5V，而电流为0.25A，又或输入电压为全新的电池(电池单元112)提供时，此时电压为3V，而电流为0.42A。也就是说，在额定功率的设定下，输入电压越高，其电流越小，因而可依据检测到的电流大小进一步判断电力来源为市电(电源适配器2)或是电池单元112。

另外，本实施例的输入端111是耦接至切换单元113，即电源适配器2提供的电流将会流经切换单元113至电流检测单元114a，再流至电压调整单元115。其中，切换单元113的元件及作动等说明已详述于上述实施例中，于此不再赘述。

值得一提的是，在一些实施例中，电压检测单元114及电流检测单元114a是同时存在的，例如图6B所示。其中，电压检测单元114用以判断电力来源，如前述实施例所述，而电流检测单元114a则是用以调整功率。进一步来说，控制单元118可依据电压检测单元114检测输入电压的电压值以判断电力来源，再依据电流检测单元114a所检测的输入电流的电流值计算功率。当控制单元118判断计算后的功率过高或过低时，控制单元118可调整电压调整单元115的阻值，以维持额定功率。于一实施例中，电流检测单元114a的电路图如图8E所示。

图7为本发明较佳实施例的一种雾化系统的驱动方法的步骤流程图。请同时参照图1A、图1B及图7所示，本实施例的驱动方法是应用于雾化系统， 例如是上述第一实施例的雾化系统S或是第二实施例的雾化系统S1，于此是以第一实施例的雾化系统S进行说明。其中，雾化系统S的元件及作动等说明已详述于上，于此不作赘述。本实施例的驱动方法包括以下步骤：检测输入电压是否小于电池单元的电压(S01)；若是，停止运作(S02)；若否，检测输入电压是否小于设定值(S03)；当输入电压小于设定值，进入节能驱动模式(S04)；当输入电压大于设定值，进入一般驱动模式(S05)。

在步骤S01中，当雾化器1未连接市电，且电池单元112为低电量时，电压检测单元114测得输入电压小于电池单元112的电压，控制单元118将停止驱动单元116运作(即步骤S02)。反之，若输入电压大于电池单元112的电压，将进入步骤S03，以进一步判断输入电压是否小于设定值。

在步骤S04中，进入节能驱动模式时，即电池单元112供电，而此时输入电压为第二工作电压。在实施上，可搭配脉宽调变单元117减少驱动单元116的工作周期T，以进一步减少电池单元112的电力消耗，延长电池单元112的使用时间。

而在步骤S05中，进入一般驱动模式时，即市电供电，此时输入电压为第一工作电压，且第一工作电压大于第二工作电压，如此可提供全载的电力输出，提高喷雾疗效。其中，第二工作电压可为第一工作电压的60％至80％，以在节能的同时亦不致影响治疗效果。此外，控制单元118可还控制切换单元113截止(或断开)，以避免电池单元112仍持续供电，并且防止电池单元112误充电。

承上所述，在一些实施例中，雾化系统包括一呼吸检测模块以及一喷雾调整模块，呼吸检测模块检测一使用者的呼吸状况而产生一检测结果，检测结果可反映使用者的呼吸节奏，例如使用者当下处于呼气或吸气的状态、或使用者即将呼气或吸气的状态。喷雾调整模块根据检测结果来调整雾化模块12产生喷雾的时机或喷出量，较佳的是在喷雾调整模块的控制下，雾化模块12的喷雾能顺着使用者的呼吸节奏而产生或喷出。举例来说，雾化模块12可被喷雾调整模块控制为使用者呼气时不产生喷雾。呼吸检测模块可包括前述检测单元31，喷雾调整模块可包括前述控制单元118及驱动单元116。另外，喷雾调整模块还可包括雾化驱动装置11的其他元件。

承上所述，本发明通过检测输入端的电压或电流，据以判断雾化器为市 电供电或电池供电，并可根据对应的电力来源调整驱动模式，以兼顾高效能与电池长寿命的需求。在一些实施例中，通过呼吸检测单元检测使用者的呼吸状况，以使雾化器可随着呼吸节奏调整供药而不致造成药液浪费。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求范围中。