穿戴式生理共振刺激系统、电刺激装置及生理活动感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种穿戴式生理共振刺激系统、电刺激装置及生理活动感测装置，其中，该穿戴式生理共振刺激系统通过耳戴结构而设置于使用者的头部及/或耳朵，并以脑电讯号作为基础而调整施加于使用者的刺激，进而达到影响使用者生理状态、脑部状态、及/或意识状态的效果。

Wearable physiological resonance stimulation system, electric stimulation device and physiological activity sensing device

The invention discloses a wearable physiological resonance stimulation system, electrical stimulation device and physiological sensing device, wherein, the wearable physiological resonance stimulation system through the ear wearing structure arranged on the user's head and / or ears, and EEG as the foundation and adjustment is applied to the user and to stimulate influence of user physiological state, brain state, and / or state of consciousness effect.

【技术实现步骤摘要】
穿戴式生理共振刺激系统、电刺激装置及生理活动感测装置
本专利技术涉及一种穿戴式生理共振刺激系统、电刺激装置及生理活动感测装置，尤其涉及一种通过耳戴结构而设置于使用者头部及/或耳朵，以对使用者执行刺激及感测生理活动的穿戴式生理共振刺激系统、电刺激装置及生理活动感测装置。
技术介绍
传统上，将电极设置于头皮上而测得的脑部电活动称之为脑电图(electroencephalogram，EEG)，脑电图可用来侦测及诊断许多的生理状况，并且，所获得的脑部活动信息也可有许多其他的应用，例如，学习专注度，疲劳程度，以及脑机接口(braincomputerinterface，BCI)等。一般而言，脑部电活动的测量方式分为两种，参考组合范式(referencemontage)以及双极组合范式(bipolarmontage)。在参考组合范式中，是以同一个位置的大脑电活动作为参考，例如，常见地是将参考电极设置于没有大脑皮质电活动的位置，而活动侦测电极则是相对于参考电极而取得脑波，而双极组合范式则是通过两个位置的大脑电活动电位差而取得脑波。然而，传统的脑部电活动检测装置确有着笨重、接线繁复、需要专业人士协助设置电极等缺点，很难普遍化，所以，为了解决这些问题，已逐渐发展出各种改进的形式，而其中一种就是耳戴形式的脑部活动检测装置。举例而言，LooneyD,etal.,“Thein-the-earrecordingconcept:user-centeredandwearablebrainmonitoring.”IEEEPULSE,2012Nov-Dec；3(6):32-42.举出了通过耳道取得脑电讯号的方式，并也证实了由耳道所取得的脑电讯号与由颞叶区所取得的脑电讯号间有相似的波形变化；另外，也有许多专利文件公开以耳朵作为取脑电讯号位置的各种方式，例如，US20070112277公开以耳道内耳塞作为设置脑电电极媒介；US20120209101公开利用符合耳型的助听器作为设置脑电电极的媒介；US8565852公开通过耳挂结构配合耳夹而达到固定电极效果的方式；US20060094974叙述利用耳廓的结构而设置电极的构想；以及US7197350与US8781570则是采用耳罩作为设置电极的媒介。然而，由于耳道内空间非常狭小，因此，不但电极定位不易，也使得取样装置的制作变得非常复杂，实施起来并不容易，而且，耳道还存在着一个取样上的问题，耳蜡，耳道内的耳蜡是人体自然产生的物质，其会降低电极与耳道皮肤间的接触面积，甚至完全隔绝，不容易达到电极与皮肤间的良好接触，因此需要在每次配戴前都特别进行清理，对使用者而言事实上是相当麻烦的程序。再者，当电极的设置位置是落在耳廓与头颅的相接范围内时，由于此范围是紧贴头颅的平面，要维持电极与此平面的接触自然必须通过朝向头颅方向的力进行固定，但耳廓在此范围内却没有可用以提供此方向施力的结构，因此，如何固定电极一直是最需克服的问题，且同时间还需注意不能为了维持电极接触稳定而牺牲使用舒适度。举例而言，在US2006/009497中，参考电极(referenceelectrode)是利用现有常见的夹设方式而设置于耳垂上，而侦测电极(detectionelectrode)则是利用耳廓的生理结构进行固定，这样的方式虽然立意良好，但显然，由于几乎完全缺乏固定的力量，侦测电极事实上很难因此而被固定，电极与皮肤间的接触相当不稳定，很容易因头部转动、移动等而出现晃动，直接影响到所取得讯号的质量。另外，在US8565852中，为了将侦测电极(detectionelectrode)固定在三角窝(triangularfossa)以及耳轮脚(crusofhelix)与对耳轮上脚(superiorcruxofanthelix)之间的空间，并使电极接触该空间中与头颅相贴的范围，采用了特殊形状的夹具，不过，对使用者而言，长时间使用将容易因夹设的力量而感到不适，再者，此份文件中也提供了通过耳挂结构而将侦测电极维持在欲接触位置上的另一种方式，但可发现，这样的方式由于无法提供直接施加于电极上的力量，电极仍容易出现晃动，因此，与皮肤间的接触无法长时间维持稳定，自然会造成讯号质量降低。在US2012/0209101中，虽然利用符合耳型的助听器来承载电极并确保电极与耳道、耳廓皮肤间的接触，但这样的方式中，固定的力量主要是来自进入耳道部分与耳道间的摩擦力，而助听器的形状以及延伸至耳后的挂件则仅作为定位用，耳道外的电极缺乏直接固定的力量，因此，只要进入耳道部分与耳道间出现松脱，电极就会脱离耳廓皮肤的表面，依然很容易出现电极接触不稳定的现象。另外，在US20070112277中，除了有关将电极设置于耳道内的实施方式外，也公开了将电极设置于耳后壳体的表面以接触头颅的方式，这是耳戴式脑部活动检测装置中很常见的设置方式以及接触位置，然而，这样的结构却不容易使耳后壳体产生朝向头颅方向的力，因此通常耳后壳体只是被维持在耳后，非常容易产生晃动，电极与皮肤间的接触并不稳定。最近，更是发展出利用3D扫描的方式让每一位使用者都能具有完全符合自身耳型的耳内装置，例如，US2015/016996即叙述通过3D扫描技术形成符合耳型的装置，以设置传感器，而且，UnitedSciences公司甚至提供了耳型扫描的巡回服务，而如此麻烦、花费大量人力物力的程序的目的也就是在于让生理感测元件可稳定地、不受移动影响地被设置于耳朵内，以取得高质量的讯号。因此，由上述可知，在目前具生理感测元件的耳戴装置领域中，仍旧为了如何让生理感测元件达到更稳定设置而在苦思解决之道，因此如何解决上述存在于已知技术中的各种问题，确实是当前耳戴式脑部活动检测装置领域的重要议题。
技术实现思路
在寻找解决方案的过程中，于现有常被用来取得脑电讯号的位置外，申请人发现了新的脑电讯号取样位置，即为在外观上突出于头颅外、被耳软骨所支撑的耳廓部分，并进一步通过实验而得知，于耳廓上所获得的脑电讯号的讯号强度足以进行相关的脑电讯号分析并提供脑部活动信息。因此，本专利技术的目的在于提供一种不同于以往设计理念的耳戴式脑部活动传感器，其利用至少部分符合耳甲艇及/或耳甲腔形状的耳内壳体，而使得其上的活动侦测电极可与耳廓的耳甲墙(conchawall)间达成稳定接触，进而有利于取得邻近大脑皮质颞叶区的脑电讯号。本专利技术的另一目的在于提供一种耳戴式脑部活动传感器，利用至少部分符合耳甲及/或耳屏间切迹形状的耳内壳体，而使得其上的参考电极可与耳屏及/或耳屏间切迹间达成稳定接触，进而与活动侦测电极一起取得脑电讯号。本专利技术的另一目的在于提供一种耳戴式脑部活动传感器，其通过耳前部件与延伸部件之间的相对施力，而使得位于该延伸部件上的活动侦测电极或参考电极可与耳廓后方皮肤间达成稳定接触，进而有利于取得脑电讯号。本专利技术的再一目的在于提供一种眼镜式脑电活动传感器，其通过眼镜结构而达成电极与耳廓背面皮肤及/或耳朵附近皮肤的稳定接触，以利于取得脑电讯号。本专利技术的又一目的在于提供一种脑部活动传感器，其进一步包括光发射元件以及光接收元件，以取得相关心率及/或血氧的生理信息，进而作为生理回馈及/或呼吸训练的依据。本专利技术的又一目的在于提供一种脑部活动传感器，其进一步具有心电电极，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿戴式生理共振刺激系统，用以影响一使用者的生理状态，脑部状态，及/或意识状态，包括：一处理单元；至少二脑电电极；以及一耳戴装置，包括：至少一耳戴结构，用以将该耳戴装置设置于该使用者的至少一耳朵上；一脑部活动侦测单元，用以通过该至少二脑电电极而取得该使用者的一脑电讯号；以及一刺激讯号产生单元，用以对该使用者施加一生理刺激，其中，该处理单元被建构以对该脑电讯号进行一频域分析处理，以取得经选择的至少一脑波频段范围内的至少一能量峰值，并根据该至少一能量峰值的频率而决定一频率比例关系；以及该刺激讯号产生单元被建构施加一生理刺激讯号至该使用者，且该生理刺激讯号的频率符合该频率比例关系。

【技术特征摘要】
2016.01.22 CN 2016200648199;2016.01.22 CN 201610041.一种穿戴式生理共振刺激系统，用以影响一使用者的生理状态，脑部状态，及/或意识状态，包括：一处理单元；至少二脑电电极；以及一耳戴装置，包括：至少一耳戴结构，用以将该耳戴装置设置于该使用者的至少一耳朵上；一脑部活动侦测单元，用以通过该至少二脑电电极而取得该使用者的一脑电讯号；以及一刺激讯号产生单元，用以对该使用者施加一生理刺激，其中，该处理单元被建构以对该脑电讯号进行一频域分析处理，以取得经选择的至少一脑波频段范围内的至少一能量峰值，并根据该至少一能量峰值的频率而决定一频率比例关系；以及该刺激讯号产生单元被建构施加一生理刺激讯号至该使用者，且该生理刺激讯号的频率符合该频率比例关系。2.如权利要求1所述的系统，其中，该处理单元实施为下列其中的一个，包括：设置于该耳戴式装置内，以及设置于一外部装置中。3.如权利要求2所述的系统，其中，该外部装置进一步包括一操作接口，以供该使用者执行下列至少其中的一个，包括：选择频段范围，根据能量峰值而选择对应的频率，以及选择频率比例关系。4.如权利要求1所述的系统，其还包括一通讯模块，以与一外部装置进行沟通，以及该外部装置进一步包括一操作接口，以供该使用者执行下列至少其中的一个，包括：选择频段范围，选择能量峰值，以及选择频率比例关系。5.如权利要求1所述的系统，其中，该生理刺激讯号实施为下列至少其中的一个，包括：一听觉刺激讯号，一视觉刺激讯号，以及一电刺激讯号。6.如权利要求5所述的系统，其中，该耳戴装置实施为具有至少一发声元件，电连接至该刺激讯号产生单元，以提供该听觉刺激讯号。7.如权利要求5所述的系统，其还包括一显示元件，电连接至该刺激讯号产生单元，以在该使用者的视野范围内提供该视觉刺激讯号。8.如权利要求7所述的系统，其中，该显示元件设置于下列至少其中的一个上，包括：该眼镜结构，以及与该眼镜结构相接的一腕戴结构。9.如权利要求5所述的系统，其还包括至少二电刺激电极，电连接至该刺激讯号产生单元，以提供该电刺激讯号。10.如权利要求9所述的系统，其还包括一头戴结构，与该耳戴装置相连接，且被建构为在配戴于该使用者的头部时，可使该至少二脑电电极以及该至少二电刺激电极的至少其中的一个被设置于下列位置的其中的一个，包括：对应于大脑皮质顶叶区的位置，对应于大脑皮质额叶区的位置，以及对应于大脑皮质枕叶区的位置。11.如权利要求9所述的系统，其还包括一口内结构，以承载该至少二电刺激电极的至少其中的一个，进而将该电刺激讯号施加至该使用者的一舌头。12.如权利要求11所述的系统，其中，该至少二电刺激电极实施为于该口内结构上配置为矩阵形式的多个电刺激电极。13.如权利要求1所述的系统，其中，该至少二脑电电极的至少其中的一个实施为设置于该耳戴结构上。14.如权利要求1所述的系统，其中，该至少一耳戴结构实施为双耳戴结构，以分别设置于该使用者的二耳朵上。15.如权利要求14所述的系统，其中，该至少二脑电电极分别设置于该双耳戴结构上。16.如权利要求1所述的系统，其中，该至少一耳戴结构实施为下列至少其中的一个，包括：耳内壳体，耳挂结构，耳夹结构，以及耳罩结构。17.如权利要求1所述的系统，其中，该刺激讯号产生单元包括一第一刺激产生源，以产生具有一第一刺激频率的一第一听觉刺激讯号，以及一第二刺激产生源，以产生具有一第二刺激频率的一第二听觉刺激讯号，以及其中，该第一听觉刺激讯号以及该第二听觉刺激讯号被建构为在同时提供时可得出与该能量峰值的频率具该频率比例关系的该生理刺激讯号。18.如权利要求1所述的系统，其中，该处理单元进一步分析该脑电讯号，以获得该使用者的一生理特征，以及该刺激讯号产生单元进一步被建构为在该生理特征符合一默认条件时，提供该电刺激讯号至该使用者。19.如权利要求1所述的系统，其还包括一光发射元件与一光接收元件，以取得该使用者的一血液生理信息，该处理单元进一步分析该血液生理信息而获得该使用者的一生理特征，以及该刺激讯号产生单元进一步被建构为在该生理特征符合一默认条件时，提供该生理刺激讯号至该使用者。20.如权利要求1所述的系统，其还包括一另一刺激讯号产生单元，以对该使用者施加一另一生理刺激讯号，并实施为设置于下列的其中的一个上，包括：一外部装置，以及一另一穿戴结构。21.如权利要求20所述的系统，其中，该另一生理刺激讯号实施为下列的至少其中的一个，包括：一听觉刺激讯号，一视觉刺激讯号，以及一电刺激讯号。22.一种穿戴式电刺激装置，包括：至少一耳戴结构，设置于一使用者的至少一耳廓上；一第一电极以及一第二电极，被建构为设置于该使用者上；至少一脑电电极，被建构为与该使用者的头部及/或耳朵相接触；一讯号产生单元，电连接至该第一电极以及该第二电极，以及一生理讯号撷取电路，至少电连接至该至少一脑电电极，其中，该第一电极以及该第二电极设置于该至少一耳戴结构上；以及该讯号产生单元被建构以产生一电讯号，以传送至该第一电极以及该第二电极，进而通过该第一电极以及该第二电极而对该使用者施加非侵入形式的一电刺激，以及该生理讯号撷取电路被建构为利用该至少一脑电电极而取得该使用者的一脑电讯号。23.如权利要求22所述的装置，其中，该讯号产生单元进一步根据该脑电讯号而调整该电讯号。24.如权利要求22所述的装置，其中，该至少一脑电电极实施为下列至少其中的一个，包括：该第一电极，该第二电极，以及一另一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周常安，
申请(专利权)人：周常安，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71