穿戴式生理檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種穿戴式生理檢測裝置，特別是，涉及一種應(yīng)用于神經(jīng)生理反饋區(qū) 段的穿戴式生理檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，越來越多的研宄著重于人體如何通過自我意識調(diào)控的方式而影響身體的 運作系統(tǒng)，以達(dá)到改善身心健康的效果，例如，生理反饋（biofeedback)(包括神經(jīng)生理反 饋（neurofeedback))、冥想（meditation)、呼吸練習(xí)（breath exercise)等皆是目前已獲 大量研宄結(jié)果支持，且亦有越來越多人使用此方法。
[0003] 其中，生理反饋是一種人體為了改善健康及效能等目的而學(xué)習(xí)如何改變生理活動 的學(xué)習(xí)程序，在此程序中，人體中可通過意識，例如，思考、情緒、以及行為，改變的生理活 動，例如，腦波，心率、呼吸、肌肉活動或皮膚溫度等，會通過儀器進(jìn)行監(jiān)測，并快速且準(zhǔn)確的 將信息反饋給受試者，由于此信息與所欲達(dá)成的生理改變有關(guān)，因此，受試者在獲得信息 后，就可據(jù)此而進(jìn)行自我意識調(diào)控，加強所需的生理反應(yīng)。
[0004] 神經(jīng)生理反饋即是通過提供受試者實時腦部活動信息而進(jìn)行的一種生理反饋，最 常見的方式之一是通過偵測腦電圖（EEG，electroencephalography)，而使用者在實時獲得 有關(guān)腦部活動的信息后，就可通過自我意識調(diào)整的方式，而達(dá)到影響腦部活動的效果。
[0005] 另外，腦電圖尚有一種很重要的應(yīng)用，即是作為腦機界面（BCI，brain computer interface)，其中，通過偵測EEG可分析得出使用者的意圖（intention)，再進(jìn)而轉(zhuǎn)換為操 作指令。近年來，這樣的腦機界面配合神經(jīng)生理反饋也被應(yīng)用于游戲，例如，通過游戲的呈 現(xiàn)方式而讓使用者訓(xùn)練專注力等。
[0006] 由此可知，當(dāng)涉及通過人體自身的調(diào)控機制而達(dá)到改進(jìn)身心健康的效果、或是作 為腦機界面的應(yīng)用時，自我意識調(diào)控是最主要的途徑，而眾所周知，集中注意力是進(jìn)行自我 意識調(diào)控最主要的手段之一。因此，若能在神經(jīng)生理反饋過程中通過提高集中注意力的方 式而幫助自我意識調(diào)控的進(jìn)行，將能更具效率地達(dá)到神經(jīng)生理反饋的目標(biāo)。
[0007] -般在需要集中注意力的靜坐冥想過程中，通常會強調(diào)冥想者必須專注于呼吸的 韻律，尤其在出現(xiàn)心思游移時，必須將注意力重新集中在一吸一吐的呼吸韻律上。因此，專 注于呼吸韻律是已知可提升注意力的方法。
[0008] 在一般沒有意識介入的情形下，呼吸是受自律神經(jīng)系統(tǒng)控制，會自動地根據(jù)身體 需求而調(diào)節(jié)呼吸速率以及深度等，而另一方面，呼吸亦可受意識控制，在有限的范圍內(nèi)，人 體可以自行控制呼吸速率以及深度等，故已有研宄顯示，可通過控制呼吸的方式而影響交 感神經(jīng)以及副交感神經(jīng)的平衡，一般的情形是，呼氣期間會增加副交感神經(jīng)活性，減緩心 跳，而吸氣期間則是會增加交感神經(jīng)活性，并使得心跳加速。
[0009] 因此，當(dāng)需要集中注意力而專注于呼吸韻律時，除了由于將注意力回歸到呼氣與 吐氣的韻律而達(dá)到專心及穩(wěn)定的效果外，亦同時會對自身的自律神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。此時， 只要呼吸對自律神經(jīng)系統(tǒng)的影響與進(jìn)行神經(jīng)生理反饋的目標(biāo)一致時，例如，放松身心，就可 以很自然地因增加對呼吸所進(jìn)行的控制而讓神經(jīng)生理反饋的效果更上一層樓，達(dá)到相輔相 成的效果。
[0010] 因此，確實有需要發(fā)展出一種新穎的系統(tǒng)，可在使用者通過自我意識控制而進(jìn)行 神經(jīng)生理反饋時，提供進(jìn)一步進(jìn)行呼吸調(diào)整的依據(jù)，以使呼吸對改善身心健康的影響可同 時被展現(xiàn)出來，進(jìn)而相輔相成地讓神經(jīng)生理反饋可達(dá)成的效果更上一層樓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其可取得腦電信號以及心率序 列，以應(yīng)用于神經(jīng)生理反饋區(qū)段中。
[0012] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其可在一神經(jīng)生理反饋區(qū) 段中提供腦部活動信息作為使用者進(jìn)行自我意識調(diào)整的依據(jù)，以及亦根據(jù)使用者的呼吸行 為而決定所要提供的呼吸導(dǎo)引信號，以讓使用者跟隨調(diào)整呼吸，進(jìn)而達(dá)到對腦部功能的影 響。
[0013] 本發(fā)明的再一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其具有一頭戴結(jié)構(gòu)設(shè)置于 使用者頭部，并于穿戴時可達(dá)成將腦電電極設(shè)置于可達(dá)成腦電信號測量回路的位置，以及 將心率感測單元設(shè)置在可取得心率序列的位置。
[0014] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其具有一耳戴結(jié)構(gòu)設(shè)置于 使用者一耳朵上，并于穿戴時可達(dá)成將腦電電極設(shè)置在可達(dá)成腦電信號測量回路的位置， 以及將心率感測單元設(shè)置于可取得心率序列的位置。
[0015] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，通過分析心率序列而得出 使用者的心率以及呼吸行為，進(jìn)而在神經(jīng)生理反饋區(qū)段中提供腦電信號，呼吸行為以及心 率間的相關(guān)性分析結(jié)果，以作為使用者進(jìn)行自我意識調(diào)控的基礎(chǔ)。
[0016] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，通過分析腦電信號而得出 使用者的腦部活動信息以及使用者的呼吸行為，以在神經(jīng)生理反饋區(qū)段中，將腦部活動信 息提供給使用者進(jìn)行自我意識調(diào)控，以及將使用者呼吸行為作為提供及/或調(diào)整呼吸導(dǎo)引 信號的基礎(chǔ)。
[0017] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其中，多個腦電電極以及 光傳感器皆設(shè)置在一耳戴結(jié)構(gòu)上，以便該裝置在穿戴于耳朵上時同時取得腦電信號以及心 率序列。
[0018] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其實施為將光傳感器以及 其中一腦電電極一起設(shè)置于在一耳夾結(jié)構(gòu)中，以通過夾設(shè)方式而固定于耳朵上。
【附圖說明】
[0019] 圖1顯示根據(jù)本發(fā)明穿戴式生理檢測裝置通過頭戴結(jié)構(gòu)而設(shè)置于頭上的實施示 意圖；
[0020] 圖2顯示如圖1的穿戴式生理檢測裝置增設(shè)耳戴結(jié)構(gòu)的實施示意圖；
[0021] 圖3A-圖3C顯示耳夾結(jié)構(gòu)的示范性實例；
[0022] 圖4A-圖4D顯示根據(jù)本發(fā)明穿戴式生理檢測裝置將心電電極穿戴于身上不同部 位的示范性實例；
[0023] 圖5A-圖5B顯示根據(jù)本發(fā)明穿戴式生理檢測裝置將心電電極實施為外露于裝置 表面的示范性實例；
[0024] 圖6A-圖6B顯示根據(jù)本發(fā)明穿戴式生理檢測裝置通過耳戴結(jié)構(gòu)而設(shè)置于耳朵上 的示范性實例；
[0025] 圖7A-圖7C顯示根據(jù)本發(fā)明穿戴式生理檢測裝置通過耳戴結(jié)構(gòu)而設(shè)置于耳朵上， 且采用心電電極時的示范性實例；以及
[0026] 圖8顯示顯示根據(jù)本發(fā)明穿戴式生理檢測裝置通過耳戴結(jié)構(gòu)而設(shè)置于耳朵上，且 具有腦電電極，心電電極，以及光傳感器時的示范性實例。
[0027] 10穿戴式生理檢測裝置
[0028] 12主機
[0029] 14頭戴結(jié)構(gòu)
[0030] 141光發(fā)射組件
[0031] 142光接收組件
[0032] 143腦電電極
[0033] 16 耳夾
[0034] 181指戴結(jié)構(gòu)
[0035] 182腕戴結(jié)構(gòu)
[0036] 183臂戴結(jié)構(gòu)
[0037] 184頸戴結(jié)構(gòu)
[0038] 18、41心電電極
[0039] 20、30、40耳戴式生理檢測裝置
[0040] 21、32、43 耳掛結(jié)構(gòu)
[0041] 22耳夾結(jié)構(gòu)
[0042] 23、25、33、44 殼體
[0043] 42 耳夾
【具體實施方式】
[0044] 本發(fā)明所述裝置的目的在于，將通過自我意識調(diào)整而影響腦部活動的程序以及呼 吸調(diào)控兩者融和在同一個神經(jīng)生理反饋區(qū)段中，并通過與使用者間互動形成一神經(jīng)生理反 饋回路的方式而達(dá)到加強影響腦部活動的效果，以讓該程序所達(dá)成的成效可進(jìn)一步獲得提 升。
[0045] 在此原則下，根據(jù)本發(fā)明的穿戴式生理檢測裝置是同時具備有至少兩個腦電電 極，以及心率感測單元，其中，腦電電極是用以取得腦電信號，以得知使用者的腦部活動情 形，而心率感測單元則用于取得心率序列，以作為提供及/或調(diào)整呼吸導(dǎo)引信號的依據(jù)。
[0046] -般而言，取得腦電信號需要至少兩個電極，其中一個作為有效電極（active electrode)，另一個則作為參考電極（reference electrode)，也常見再增加一個接地電極 (ground)，以抑制共模噪聲，例如，60Hz及50Hz噪聲。因此，在接下來的敘述中，即以兩個腦 電電極為主進(jìn)行敘述。
[0047]另外，由于呼吸會對自律神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，進(jìn)而使得亦受自律神經(jīng)控制的心跳 出現(xiàn)變化，即所謂的竇性心律不齊（Respiratory Sinus Arrhythmia，RSA)，即，吸氣期間會 使心跳加速以及呼吸期間則使心跳減緩的現(xiàn)象，因此，可通過測量心率而取得使用者的呼 吸行為。一般而言，當(dāng)呼吸與心跳彼此處于同步狀態(tài)（synchronization)時，就可通過對 心率序列進(jìn)行分析而得知呼吸行為模式的變化，而在本發(fā)明中，用來取得心率序列的感測 單元可實施為光傳感器，或是心電電極，其中，光傳感器是指具有光發(fā)射組件以及光接收組 件，并利用PPG (photoplethysmography)原理而取得光信號的傳感器，其可通過偵測脈搏 的連續(xù)變化而得知心率序列，例如，通過穿透式或反射式測量方法，而心電電極則是可取得 心電圖，進(jìn)而獲得心率序列。
[0048] 并且，當(dāng)取得心率序列后，還可進(jìn)行HRV(Heart Rate Variability，心率變異 率）分析，而HRV分析則是得知自律神經(jīng)系統(tǒng)活動的常見手段之一，例如，可進(jìn)行頻域分析 (Frequency domain)，以獲得可用來評估整體心率變異度的總功率（Total Power，TP)，可 反應(yīng)副交感神經(jīng)活性的高頻功率（High Frequency Power，HF)，可反應(yīng)交感神經(jīng)活性、或交 感神經(jīng)與副交感神經(jīng)同時調(diào)控結(jié)果的低頻功率（Low Frequency Power，LF)，以及可反應(yīng)交 感/副交感神經(jīng)之活性平衡的LF/HF(低高頻功率比）等，另外，亦可在進(jìn)行頻率分析后， 通過觀察頻率分布的狀態(tài)而得知自律神經(jīng)運作的和諧度；或者，也可進(jìn)行時域分析（Time Domain)，而獲得可作為整體心率變異度之指標(biāo)的SDNN，可作為長期整體心率變異度的指標(biāo) 的SDANN，可作為短期整體心率變異度的指標(biāo)的RMSSD，以及可用來評估心率變異度之中高 頻變異的R_MSSD、NN50、及PNN50等。因此，還可通過分析心率序列而得知神經(jīng)生理反饋及 /或呼吸調(diào)控對于自律神經(jīng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。
[0049] 因此在本發(fā)明的概念下，腦部活動信息、自律神經(jīng)活動信息、以及呼吸行為模式彼 此相輔相成，可提供使用者更全面且有效的神經(jīng)生理反饋方式，最大化進(jìn)行自我意識調(diào)控 所能達(dá)到的效果。而且，在采用光傳感器的情形下，還可取得有關(guān)血氧濃度的信息，有助于 更進(jìn)一步了解使用者的生理狀況。
[0050] 在實際實施時，如第1圖所示，根據(jù)本發(fā)明的穿戴式生理檢測裝置10是主要通過 一頭戴結(jié)構(gòu)14而