穿戴式生理檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種穿戴式生理檢測裝置，特別是，涉及一種應用于神經生理反饋區 段的穿戴式生理檢測裝置。
【背景技術】
[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控的方式而影響身體的 運作系統，以達到改善身心健康的效果，例如，生理反饋（biofeedback)(包括神經生理反 饋（neurofeedback))、冥想（meditation)、呼吸練習（breath exercise)等皆是目前已獲 大量研宄結果支持，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習如何改變生理活動 的學習程序，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，會通過儀器進行監測，并快速且準確的 將信息反饋給受試者，由于此信息與所欲達成的生理改變有關，因此，受試者在獲得信息 后，就可據此而進行自我意識調控，加強所需的生理反應。
[0004] 神經生理反饋即是通過提供受試者實時腦部活動信息而進行的一種生理反饋，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 有關腦部活動的信息后，就可通過自我意識調整的方式，而達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)，再進而轉換為操 作指令。近年來，這樣的腦機界面配合神經生理反饋也被應用于游戲，例如，通過游戲的呈 現方式而讓使用者訓練專注力等。
[0006] 由此可知，當涉及通過人體自身的調控機制而達到改進身心健康的效果、或是作 為腦機界面的應用時，自我意識調控是最主要的途徑，而眾所周知，集中注意力是進行自我 意識調控最主要的手段之一。因此，若能在神經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控的進行，將能更具效率地達到神經生理反饋的目標。
[0007] -般在需要集中注意力的靜坐冥想過程中，通常會強調冥想者必須專注于呼吸的 韻律，尤其在出現心思游移時，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，呼吸是受自律神經系統控制，會自動地根據身體 需求而調節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，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 感神經以及副交感神經的平衡，一般的情形是，呼氣期間會增加副交感神經活性，減緩心 跳，而吸氣期間則是會增加交感神經活性，并使得心跳加速。
[0009] 因此，當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 吐氣的韻律而達到專心及穩定的效果外，亦同時會對自身的自律神經系統產生影響。此時， 只要呼吸對自律神經系統的影響與進行神經生理反饋的目標一致時，例如，放松身心，就可 以很自然地因增加對呼吸所進行的控制而讓神經生理反饋的效果更上一層樓，達到相輔相 成的效果。
[0010] 因此，確實有需要發展出一種新穎的系統，可在使用者通過自我意識控制而進行 神經生理反饋時，提供進一步進行呼吸調整的依據，以使呼吸對改善身心健康的影響可同 時被展現出來，進而相輔相成地讓神經生理反饋可達成的效果更上一層樓。
【發明內容】
[0011] 本發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，以應用于神經生理反饋區段中。
[0012] 本發明的另一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其可在一神經生理反饋區 段中提供腦部活動信息作為使用者進行自我意識調整的依據，以及亦根據使用者的呼吸行 為而決定所要提供的呼吸導引信號，以讓使用者跟隨調整呼吸，進而達到對腦部功能的影 響。
[0013] 本發明的再一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其具有一頭戴結構設置于 使用者頭部，并于穿戴時可達成將腦電電極設置于可達成腦電信號測量回路的位置，以及 將心率感測單元設置在可取得心率序列的位置。
[0014] 本發明的又一目的在于提供一種穿戴式生理檢測裝置，其具有一耳戴結構設置于 使用者一耳朵上，并于穿戴時可達成將腦電電極設置在可達成腦電信號測量回路的位置， 以及將心率感測單元設置于可取得心率序列的位置。
[0015] 本發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，進而在神經生理反饋區段中提供腦電信號，呼吸行為以及心 率間的相關性分析結果，以作為使用者進行自我意識調控的基礎。
[0016] 本發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，以在神經生理反饋區段中，將腦部活動信 息提供給使用者進行自我意識調控，以及將使用者呼吸行為作為提供及/或調整呼吸導引 信號的基礎。
[0017] 本發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 光傳感器皆設置在一耳戴結構上，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置于在一耳夾結構中，以通過夾設方式而固定于耳朵上。
【附圖說明】
[0019] 圖1顯示根據本發明穿戴式生理檢測裝置通過頭戴結構而設置于頭上的實施示 意圖；
[0020] 圖2顯示如圖1的穿戴式生理檢測裝置增設耳戴結構的實施示意圖；
[0021] 圖3A-圖3C顯示耳夾結構的示范性實例；
[0022] 圖4A-圖4D顯示根據本發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顯示根據本發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顯示根據本發明穿戴式生理檢測裝置通過耳戴結構而設置于耳朵上 的示范性實例；
[0025] 圖7A-圖7C顯示根據本發明穿戴式生理檢測裝置通過耳戴結構而設置于耳朵上， 且采用心電電極時的示范性實例；以及
[0026] 圖8顯示顯示根據本發明穿戴式生理檢測裝置通過耳戴結構而設置于耳朵上，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頭戴結構
[0030] 141光發射組件
[0031] 142光接收組件
[0032] 143腦電電極
[0033] 16 耳夾
[0034]181指戴結構
[0035] 182腕戴結構
[0036] 183臂戴結構
[0037] 184頸戴結構
[0038] 18,41心電電極
[0039] 20、30、40耳戴式生理檢測裝置
[0040] 21、32、43 耳掛結構
[0041]22耳夾結構
[0042] 23、25、33、44 殼體
[0043] 42 耳夾
【具體實施方式】
[0044] 本發明所述裝置的目的在于，將通過自我意識調整而影響腦部活動的程序以及呼 吸調控兩者融和在同一個神經生理反饋區段中，并通過與使用者間互動形成一神經生理反 饋回路的方式而達到加強影響腦部活動的效果，以讓該程序所達成的成效可進一步獲得提 升。
[0045] 在此原則下，根據本發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/或調整呼吸導引信號的依據。
[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 電電極為主進行敘述。
[0047]另外，由于呼吸會對自律神經系統產生影響，進而使得亦受自律神經控制的心跳 出現變化，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，當呼吸與心跳彼此處于同步狀態（synchronization)時，就可通過對 心率序列進行分析而得知呼吸行為模式的變化，而在本發明中，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，進而獲得心率序列。
[0048] 并且，當取得心率序列后，還可進行HRV(Heart Rate Variability，心率變異 率）分析，而HRV分析則是得知自律神經系統活動的常見手段之一，例如，可進行頻域分析 (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 反應副交感神經活性的高頻功率（High Frequency Power，HF)，可反應交感神經活性、或交 感神經與副交感神經同時調控結果的低頻功率（Low Frequency Power，LF)，以及可反應交 感/副交感神經之活性平衡的LF/HF(低高頻功率比）等，另外，亦可在進行頻率分析后， 通過觀察頻率分布的狀態而得知自律神經運作的和諧度；或者，也可進行時域分析（Time Domain)，而獲得可作為整體心率變異度之指標的SDNN，可作為長期整體心率變異度的指標 的SDANN，可作為短期整體心率變異度的指標的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生理反饋及 /或呼吸調控對于自律神經系統