用于具有EEG和生物计量传感器的可穿戴设备的方法和装置制造方法及图纸

提供了用于监视、刺激和诱导由人的大脑生成的电活动的设备和方法。描述了以头戴式耳机形式的脑电图记录（EEG）和光生物调节（PBM）设备，以用于监视、刺激和诱导由人的大脑生成的电活动，连同描述了用于使用提供的设备监视和刺激人的认知和生理状态的方法。脉冲地产生PBM光以通过诱导刺激目标脑波频率的增加并向线粒体提供额外能量。PBM刺激与EEG传感器和神经反馈组合。神经反馈可用于在压力、焦虑、疲劳、情绪、创造力以及精神集中和敏度方面协助用户。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有EEG和生物计量传感器的可穿戴设备的方法和装置
本专利技术涉及用于监视、刺激和诱导由人的大脑生成的电活动的设备和方法。具体地，本专利技术提供了用于监视和刺激由人的大脑生成的电活动的脑电图记录（EEG）和光生物调节（PBM）设备。还描述了用于使用提供的设备监视和刺激人的认知和生理状态的方法。本专利技术提供了脉冲地产生PBM光以刺激目标脑波频率的增加并向线粒体提供了额外能量。PBM刺激与EEG传感器和神经反馈组合。
技术介绍
神经刺激是神经系统的活动的有目的调节。传统上，这是经由以下方式通过直接电刺激完成的：•tMS-经颅磁刺激•tACS-经颅交流电刺激•tRNS-经颅随机噪声刺激•tDCS-经颅直流电刺激神经反馈的过程涉及使用脑电图记录（EEG）传感器测量神经系统的活动、处理和过滤那些信号、然后利用视觉、音频或其他形式的反馈来增强或抑制人的神经系统活动。根据历史事实，神经反馈和神经刺激组合并不可行，因为刺激电流直接干扰EEG传感器。因此，到目前为止，目前的专利技术人没有意识到将这些学科组合在单个设备或方法中，并且它们仅已被彼此分开地进行探讨。因此，神经反馈协议和神经刺激协议已被研究和开发来彼此独立地工作。光生物调节（PBM）治疗是使用非电离光子能量以在通常为线粒体的细胞结构内部产生光化学改变。该技术已主要用于减轻疼痛和炎症，并加速受损组织的愈合过程。最近，光生物调节已显示出光刺激脑细胞色素氧化酶活性。根据F.Gonzalez-Lima和DouglasW.Barrett（2014）：“近红外激光器和发光二极管（LED）与大脑功能相互作用的方式是基于生物能学，其是一种与其他大脑刺激方法（诸如电和磁刺激……）的机制从根本上不同的机制。如果供应有效的近红外光能剂量，则其刺激大脑ATP产生（Lapchak和DeTaboada，2010）和血流量（Uozumi等人，2010），由此为依赖于ATP的膜离子泵加燃料，从而导致更大的膜稳定性以及对去极化的抗性，其已显示出暂时降低神经元兴奋性（Konstantinovic等人，2013）。另一方面，电磁刺激直接改变神经元的电兴奋性。本专利技术以目标频率脉冲地产生PBM光，从而经由诱导来刺激对应的脑波频率的增加，并向目标位置处的线粒体提供额外能量。本专利技术还将PBM刺激与脑电图记录（EEG）传感器和神经反馈组合。这允许神经反馈、生物反馈和神经刺激协议的新颖联合应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种合并了嵌入式生物计量传感器的可穿戴头戴式耳机组。从传感器收集的数据提供了被分析的数据模式，并且通过调整音频信号（并在一些情况下还调整视觉信号）来产生生物计量反馈回路。该反馈回路可用于在压力、焦虑、疲劳、情绪、创造力以及精神集中和敏度方面协助用户。另外，它可以用于人之间的生理同步。本专利技术平衡来自这些生物计量的组合的读数，以实现认知的改善、冥想的“深度”、“情绪的恢复力”或改善的家庭、工作或体育“团队”动力和表现。生物计量数据包括但不限于：EEG（脑电图记录）、心率变异性（HRV）、脉搏血氧仪、血氧水平（SPO2）、呼吸率、血压和体温。本专利技术利用诸如心率、心率变异性、血氧水平、体温、呼吸率和血压的生物计量以及额外的EEG传感器位置。根据1020脑电图标准，电极位于Cz、Fz、Pz、P3和P4处。设备还包括用于夹入附件的机制，该机制可以扩展电极位置的数量并提供替代的电极位置。附图说明根据下面参照附图对若干实施例的详细描述，将更好地理解本专利技术，其中：-图1呈现了根据本专利技术的实施例的用于将可穿戴设备连接到远程资源的示例性系统架构。具体实施方式在一个方面，本专利技术提供了头戴式耳机中的EEG和脉搏血氧仪。在实施例中，本专利技术的头戴式耳机在头戴式耳机形状因子和在算法中将EEG（脑电图记录）与心率变异性（HRV）或脉搏血氧仪进行组合。在实施例中，脉搏血氧仪被合并到包耳式头戴式耳机设计内部，其减少了环境噪声，从而允许提高的准确性。本专利技术提供了一种具有嵌入式生物计量传感器的可穿戴头戴式耳机组，该嵌入式生物计量传感器收集来自用户的生理信号。该设备包括蓝牙（无线）音频和数据传输、可充电电池、扬声器、麦克风和有源噪声消除（ANC）。电极用于收集EEG信号。根据国际10-20系统，将电极放置在C3、CZ、C4、PZ和FZ位置处，并且可以在A1或A2处包括参考电极或接地电极。脉搏血氧仪用于收集额外生物计量。光体积描记法（PPG）是由身体对特定波长的光的吸收的光学测量。包含LED和光电传感器的脉搏血氧仪被放置在听筒之一的内部，并抵靠外耳放置。脉搏血氧仪将使用反射方法来进行测量。将脉搏血氧仪放置在覆盖耳朵的听筒内部，减少了来自环境光的信号噪声。脉搏血氧仪数据被转换为以下生物计量信号（但不限于这些）：心率（脉搏）、心率变异性、呼吸率、血压、血氧水平（SPO2）和水合水平。在实施例中，一个或多个温度传感器用于收集体温信号。也可能需要多个传感器来捕获外部温度，以提高体温测量的准确性。其他传感器包括加速度、磁力计、陀螺仪、气压计/压力和音频/语音传感器。在另一个实施例中，设备利用EKG或ECG信号来建立心率和心率变异性（HRV）。生物计量反馈校准心率变异性（HRV）对于每个人是独一无二的。为了将HRV用作压力、疲劳、集中等的指示符，HRV需要基于相对于每个人的值。本专利技术的实施例利用两部分校准方法。在第一部分中，用户在他们的眼睛闭合的情况下放松达大约30-90秒，同时以由音频提示设置的速度呼入和呼出。对于第二部分，用户睁开他们的眼睛并屏住他们的呼吸达15到30秒。该数据用于在放松状态和有压力状态两者下为HRV建立基线。为单独的用户的生物计量反馈建立基线和正常范围值将通过校准过程完成。在校准过程期间，生物计量信号将被设备捕获和处理并发射移动设备，然后发射到云服务器以进行额外处理。校准过程要求用户执行身体活动、回答问题和/或玩简短的游戏。这些练习被设计成向上和或向下推动用户的生物计量信号，以建立特定于用户的基线或正常范围。示例呼吸活动：在第一部分中，用户在他们的眼睛闭合的情况下放松达30秒，同时以由音频提示设置的速度呼入和呼出。对于第二部分，用户睁开他们的眼睛并屏住他们的呼吸达15到30秒。该数据用于在放松状态和有压力状态两者下为HRV和其他生物计量信号建立基线。生物计量反馈的使用本专利技术的实施例利用生物计量数据、EEG、心率（脉搏）、心率变异性、体温和血氧（SPO2）水平的组合来调整音频和视觉（神经反馈和生物反馈），以减轻压力、增加集中或提醒用户注意他们的疲劳或压力的水平。目标应用包括（1）流动状态（增加的集中/专心）、（2）压力减轻、（3）改善的情绪、（4）疼痛管理、（5）睡眠改善，（6）冥想的更改状态的加深和（7）延缓认知下降。形式因子对于所有都是相同的。但是软件算法不同，并且在实施例中是基于预定（subscription）的。生物计量信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监视、刺激和诱导由人的大脑生成的电活动的可穿戴设备，包括：/n至少一个EEG传感器；以及/n至少一个PBM刺激器；/n其中所述可穿戴设备从所述EEG传感器接收数据，并向所述大脑提供来自所述PBM刺激器的脉冲地产生的近红外光，以影响所述人的生物计量参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180526 US 62/762982;20181108 US 62/7574851.一种用于监视、刺激和诱导由人的大脑生成的电活动的可穿戴设备，包括：
至少一个EEG传感器；以及
至少一个PBM刺激器；
其中所述可穿戴设备从所述EEG传感器接收数据，并向所述大脑提供来自所述PBM刺激器的脉冲地产生的近红外光，以影响所述人的生物计量参数。


2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，还包括至少一个额外生物计量传感器，其向所述可穿戴设备提供生物计量数据以调节所述PBM刺激器的输出。


3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其中所述至少一个额外生物计量传感器可以是心率传感器、温度传感器、血压传感器或脉搏血氧仪传感器。


4.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所述至少一个PBM刺激器可以是近红外激光器或发出波长在600-1150nm之间的光的LED。


5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，包括可以以不同频率脉冲地产生的多于一个的PBM刺激器。


6.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所述至少一个EEG传感器可以与向所述大脑提供脉冲地产生的近红外光的所述至少一个PBM刺激器同时地获取关于所述大脑的电活动的数据。


7.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其中所述至少一个EEG传感器和所述至少一个额外生物计量传感器与所述PBM刺激器的操作同时地提供可以在神经反馈回路中使用的生物计量数据。


8.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·特尔福，C·朱利安，
申请(专利权)人：感官人工智能公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA