本發(fā)明涉及一種穿戴式生理共振刺激系統(tǒng)、電刺激裝置及生理活動(dòng)感測(cè)裝置,尤其涉及一種通過耳戴結(jié)構(gòu)而設(shè)置于使用者頭部及/或耳朵,以對(duì)使用者執(zhí)行刺激及感測(cè)生理活動(dòng)的穿戴式生理共振刺激系統(tǒng)、電刺激裝置及生理活動(dòng)感測(cè)裝置。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)上,將電極設(shè)置于頭皮上而測(cè)得的腦部電活動(dòng)稱之為腦電圖(electroencephalogram,eeg),腦電圖可用來偵測(cè)及診斷許多的生理狀況,并且,所獲得的腦部活動(dòng)信息也可有許多其他的應(yīng)用,例如,學(xué)習(xí)專注度,疲勞程度,以及腦機(jī)接口(braincomputerinterface,bci)等。
一般而言,腦部電活動(dòng)的測(cè)量方式分為兩種,參考組合范式(referencemontage)以及雙極組合范式(bipolarmontage)。在參考組合范式中,是以同一個(gè)位置的大腦電活動(dòng)作為參考,例如,常見地是將參考電極設(shè)置于沒有大腦皮質(zhì)電活動(dòng)的位置,而活動(dòng)偵測(cè)電極則是相對(duì)于參考電極而取得腦波,而雙極組合范式則是通過兩個(gè)位置的大腦電活動(dòng)電位差而取得腦波。
然而,傳統(tǒng)的腦部電活動(dòng)檢測(cè)裝置確有著笨重、接線繁復(fù)、需要專業(yè)人士協(xié)助設(shè)置電極等缺點(diǎn),很難普遍化,所以,為了解決這些問題,已逐漸發(fā)展出各種改進(jìn)的形式,而其中一種就是耳戴形式的腦部活動(dòng)檢測(cè)裝置。
舉例而言,looneyd,etal.,“thein-the-earrecordingconcept:user-centeredandwearablebrainmonitoring.”ieeepulse,2012nov-dec;3(6):32-42.舉出了通過耳道取得腦電訊號(hào)的方式,并也證實(shí)了由耳道所取得的腦電訊號(hào)與由顳葉區(qū)所取得的腦電訊號(hào)間有相似的波形變化;另外,也有許多專利文件公開以耳朵作為取腦電訊號(hào)位置的各種方式,例如,us20070112277公開以耳道內(nèi)耳塞作為設(shè)置腦電電極媒介;us20120209101公開利用符合耳型的助聽器作為設(shè)置腦電電極的媒介;us8565852公開通過耳掛結(jié)構(gòu)配合耳夾而達(dá)到固定電極效果的方式;us20060094974敘述利用耳廓的結(jié)構(gòu)而設(shè)置電極的構(gòu)想;以及us7197350與us8781570則是采用耳罩作為設(shè)置電極的媒介。
然而,由于耳道內(nèi)空間非常狹小,因此,不但電極定位不易,也使得取樣裝置的制作變得非常復(fù)雜,實(shí)施起來并不容易,而且,耳道還存在著一個(gè)取樣上的問題,耳蠟,耳道內(nèi)的耳蠟是人體自然產(chǎn)生的物質(zhì),其會(huì)降低電極與耳道皮膚間的接觸面積,甚至完全隔絕,不容易達(dá)到電極與皮膚間的良好接觸,因此需要在每次配戴前都特別進(jìn)行清理,對(duì)使用者而言事實(shí)上是相當(dāng)麻煩的程序。
再者,當(dāng)電極的設(shè)置位置是落在耳廓與頭顱的相接范圍內(nèi)時(shí),由于此范圍是緊貼頭顱的平面,要維持電極與此平面的接觸自然必須通過朝向頭顱方向的力進(jìn)行固定,但耳廓在此范圍內(nèi)卻沒有可用以提供此方向施力的結(jié)構(gòu),因此,如何固定電極一直是最需克服的問題,且同時(shí)間還需注意不能為了維持電極接觸穩(wěn)定而犧牲使用舒適度。
舉例而言,在us2006/009497中,參考電極(referenceelectrode)是利用現(xiàn)有常見的夾設(shè)方式而設(shè)置于耳垂上,而偵測(cè)電極(detectionelectrode)則是利用耳廓的生理結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定,這樣的方式雖然立意良好,但顯然,由于幾乎完全缺乏固定的力量,偵測(cè)電極事實(shí)上很難因此而被固定,電極與皮膚間的接觸相當(dāng)不穩(wěn)定,很容易因頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)等而出現(xiàn)晃動(dòng),直接影響到所取得訊號(hào)的質(zhì)量。
另外,在us8565852中,為了將偵測(cè)電極(detectionelectrode)固定在三角窩(triangularfossa)以及耳輪腳(crusofhelix)與對(duì)耳輪上腳(superiorcruxofanthelix)之間的空間,并使電極接觸該空間中與頭顱相貼的范圍,采用了特殊形狀的夾具,不過,對(duì)使用者而言,長(zhǎng)時(shí)間使用將容易因夾設(shè)的力量而感到不適,再者,此份文件中也提供了通過耳掛結(jié)構(gòu)而將偵測(cè)電極維持在欲接觸位置上的另一種方式,但可發(fā)現(xiàn),這樣的方式由于無法提供直接施加于電極上的力量,電極仍容易出現(xiàn)晃動(dòng),因此,與皮膚間的接觸無法長(zhǎng)時(shí)間維持穩(wěn)定,自然會(huì)造成訊號(hào)質(zhì)量降低。
在us2012/0209101中,雖然利用符合耳型的助聽器來承載電極并確保電極與耳道、耳廓皮膚間的接觸,但這樣的方式中,固定的力量主要是來自進(jìn)入耳道部分與耳道間的摩擦力,而助聽器的形狀以及延伸至耳后的掛件則僅作為定位用,耳道外的電極缺乏直接固定的力量,因此,只要進(jìn)入耳道部分與耳道間出現(xiàn)松脫,電極就會(huì)脫離耳廓皮膚的表面,依然很容易出現(xiàn)電極接觸不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
另外,在us20070112277中,除了有關(guān)將電極設(shè)置于耳道內(nèi)的實(shí)施方式外,也公開了將電極設(shè)置于耳后殼體的表面以接觸頭顱的方式,這是耳戴式腦部活動(dòng)檢測(cè)裝置中很常見的設(shè)置方式以及接觸位置,然而,這樣的結(jié)構(gòu)卻不容易使耳后殼體產(chǎn)生朝向頭顱方向的力,因此通常耳后殼體只是被維持在耳后,非常容易產(chǎn)生晃動(dòng),電極與皮膚間的接觸并不穩(wěn)定。
最近,更是發(fā)展出利用3d掃描的方式讓每一位使用者都能具有完全符合自身耳型的耳內(nèi)裝置,例如,us2015/016996即敘述通過3d掃描技術(shù)形成符合耳型的裝置,以設(shè)置傳感器,而且,unitedsciences公司甚至提供了耳型掃描的巡回服務(wù),而如此麻煩、花費(fèi)大量人力物力的程序的目的也就是在于讓生理感測(cè)元件可穩(wěn)定地、不受移動(dòng)影響地被設(shè)置于耳朵內(nèi),以取得高質(zhì)量的訊號(hào)。
因此,由上述可知,在目前具生理感測(cè)元件的耳戴裝置領(lǐng)域中,仍舊為了如何讓生理感測(cè)元件達(dá)到更穩(wěn)定設(shè)置而在苦思解決之道,因此如何解決上述存在于已知技術(shù)中的各種問題,確實(shí)是當(dāng)前耳戴式腦部活動(dòng)檢測(cè)裝置領(lǐng)域的重要議題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在尋找解決方案的過程中,于現(xiàn)有常被用來取得腦電訊號(hào)的位置外,申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了新的腦電訊號(hào)取樣位置,即為在外觀上突出于頭顱外、被耳軟骨所支撐的耳廓部分,并進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)而得知,于耳廓上所獲得的腦電訊號(hào)的訊號(hào)強(qiáng)度足以進(jìn)行相關(guān)的腦電訊號(hào)分析并提供腦部活動(dòng)信息。
因此,本發(fā)明的目的在于提供一種不同于以往設(shè)計(jì)理念的耳戴式腦部活動(dòng)傳感器,其利用至少部分符合耳甲艇及/或耳甲腔形狀的耳內(nèi)殼體,而使得其上的活動(dòng)偵測(cè)電極可與耳廓的耳甲墻(conchawall)間達(dá)成穩(wěn)定接觸,進(jìn)而有利于取得鄰近大腦皮質(zhì)顳葉區(qū)的腦電訊號(hào)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種耳戴式腦部活動(dòng)傳感器,利用至少部分符合耳甲及/或耳屏間切跡形狀的耳內(nèi)殼體,而使得其上的參考電極可與耳屏及/或耳屏間切跡間達(dá)成穩(wěn)定接觸,進(jìn)而與活動(dòng)偵測(cè)電極一起取得腦電訊號(hào)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種耳戴式腦部活動(dòng)傳感器,其通過耳前部件與延伸部件之間的相對(duì)施力,而使得位于該延伸部件上的活動(dòng)偵測(cè)電極或參考電極可與耳廓后方皮膚間達(dá)成穩(wěn)定接觸,進(jìn)而有利于取得腦電訊號(hào)。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種眼鏡式腦電活動(dòng)傳感器,其通過眼鏡結(jié)構(gòu)而達(dá)成電極與耳廓背面皮膚及/或耳朵附近皮膚的穩(wěn)定接觸,以利于取得腦電訊號(hào)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種腦部活動(dòng)傳感器,其進(jìn)一步包括光發(fā)射元件以及光接收元件,以取得相關(guān)心率及/或血氧的生理信息,進(jìn)而作為生理回饋及/或呼吸訓(xùn)練的依據(jù)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種腦部活動(dòng)傳感器,其進(jìn)一步具有心電電極,以取得心電圖,進(jìn)而可提供心電圖相關(guān)信息。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種耳戴式電極結(jié)構(gòu),其通過彈性材質(zhì)的設(shè)置而達(dá)成電極與耳道的穩(wěn)定結(jié)合。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種腦部活動(dòng)感測(cè)裝置,其通過與耳機(jī)相結(jié)合的方式而融入使用者的日常生活中。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種腦部活動(dòng)感測(cè)裝置,其具有可變化設(shè)置于頸部或頭部的穿戴結(jié)構(gòu),以提供多用途的使用方式。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種穿戴式電刺激裝置,其通過眼鏡結(jié)構(gòu)或耳戴結(jié)構(gòu)作為支持而進(jìn)行設(shè)置,以提供移動(dòng)方便性。
附圖說明
圖1顯示大腦皮質(zhì)于頭顱中位置以及與耳廓位置的示意圖;
圖2顯示采用本發(fā)明的電極設(shè)置方式以及現(xiàn)有頭皮電極設(shè)置方式所取得的腦電訊號(hào)的比較圖;
圖3顯示耳廓內(nèi)面構(gòu)造示意圖;
圖4a-4c舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的耳內(nèi)殼體以及該耳內(nèi)殼體與耳廓相結(jié)合的示意圖;
圖5a-5b舉例說明同一耳內(nèi)殼體適應(yīng)不同耳廓尺寸的示意圖;
圖6a-6b舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,電極設(shè)置于耳內(nèi)殼體接觸耳甲底部位置的示意圖;
圖7a-7e、8a-8c、9舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的耳道內(nèi)電極的可能實(shí)施方式示意圖;
圖10a-10d、11a-11d、12、13a-13d舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,耳內(nèi)殼體的電極接觸確保結(jié)構(gòu)的可能實(shí)施方式示意圖;
圖14a-14d舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的耳掛結(jié)構(gòu)以及耳掛結(jié)構(gòu)與耳廓相結(jié)合的示意圖;
圖15顯示耳廓與頭顱間v型凹陷的放大示意圖;
圖16a-16c舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,利用耳內(nèi)殼體設(shè)置電極的可能實(shí)施方式示意圖;
圖17、18a-18d、19a-19e、20舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,利用耳掛結(jié)構(gòu)設(shè)置電極的可能實(shí)施方式示意圖;
圖21舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,于耳內(nèi)殼體上設(shè)置電極、光發(fā)射元件以及光接收元件的示意圖;
圖22a-22f、23a-23e根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,利用眼鏡結(jié)構(gòu)設(shè)置電極的可能實(shí)施方式示意圖;
圖24a-24c舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,可設(shè)置于頭部及頸部的穿戴結(jié)構(gòu)的示意圖;
圖25a-25b舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,腕戴式腦部活動(dòng)感測(cè)裝置的示意圖;
圖26a-26c舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,具有連接結(jié)構(gòu)的腦部活動(dòng)感測(cè)裝置的示意圖;
圖27a-27c舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,電極貼片的連接示意圖;以及
圖28a-28b舉例說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例,耳戴結(jié)構(gòu)配合頭戴結(jié)構(gòu)的實(shí)施示意圖。
圖中
10耳內(nèi)殼體100,102電極
191,192電極104電路
12支撐體121可導(dǎo)電部分
122凸起14彈性部件
141連接線142導(dǎo)電物質(zhì)
143彈性材質(zhì)部分144導(dǎo)電材質(zhì)部分
145絕緣涂層146第一部分
147絕緣部分148第二部分
16中空部分18延伸構(gòu)件
20套設(shè)部件22延伸構(gòu)件
200活動(dòng)偵測(cè)電極202參考電極
204附加結(jié)構(gòu)206凸起
210光發(fā)射元件212光接收元件
60耳前部件62、102延伸部件
64連接線70耳戴結(jié)構(gòu)
72眼鏡結(jié)構(gòu)701結(jié)合結(jié)構(gòu)
702電極721、723電極
722電接觸區(qū)域73端口
80連接結(jié)構(gòu)82電極
84外接構(gòu)件901頭顱部分
902耳廓部分903連接部分
具體實(shí)施方式
首先,請(qǐng)參閱圖1,其為大腦皮質(zhì)于頭顱中位置以及與耳廓位置的示意圖,由圖中可知,大腦皮質(zhì)落在頭顱的上半部,耳廓(auricle,也稱為pinna)則是位于頭顱的兩側(cè),并突出于頭顱外,其中,大致而言,以耳道(earcanal)為分隔,大腦皮質(zhì)大致落在上半部耳廓的內(nèi)側(cè)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,可于耳廓部分的偏上方部分測(cè)得良好腦波訊號(hào),而越往下方則腦電訊號(hào)越弱,在觀察頭部的生理構(gòu)造后,應(yīng)是因?yàn)樯戏蕉鶎?duì)應(yīng)的頭顱內(nèi)部正是大腦皮質(zhì)的位置,因此在此情形下,通過頭骨、耳軟骨的傳遞,就可在耳廓的上部測(cè)得腦波,而下部的耳廓?jiǎng)t因距離大腦皮質(zhì)較遠(yuǎn),再加上耳道的間隔,因此,越往下方的腦電訊號(hào)強(qiáng)度即變得越弱,因此在本發(fā)明中,原則上,以耳道為分界,上方耳廓部分被視為可測(cè)得腦電訊號(hào)的位置,適合設(shè)置活動(dòng)偵測(cè)電極,而下方耳廓?jiǎng)t被視為是腦電訊號(hào)微弱的位置,因此適合設(shè)置參考電極。
其中,一個(gè)需要特別強(qiáng)調(diào)的參考電極設(shè)置位置是耳屏(tragus),其在生理構(gòu)造上,同樣是屬于突出于頭顱外的耳廓部分,所在位置下方同樣無大腦皮質(zhì),且在實(shí)驗(yàn)中,此位置不易測(cè)得腦電訊號(hào),加上結(jié)構(gòu)較為獨(dú)立,是特別適合的參考電極設(shè)置位置。
請(qǐng)參閱圖2,其顯示采用本發(fā)明的電極設(shè)置方式以及現(xiàn)有頭皮電極設(shè)置方式所取得的腦電訊號(hào)的比較圖,其中,上方圖則為活動(dòng)偵測(cè)電極設(shè)置于耳廓上方頭皮處(也即,傳統(tǒng)10-20系統(tǒng)中,t7/t8的位置),配合參考電極設(shè)置于耳垂上所獲得的腦電圖,下方圖為活動(dòng)偵測(cè)電極設(shè)置于同側(cè)耳廓上部,配合參考電極設(shè)置于耳屏所獲得的腦電圖。
由圖中可以看出,兩者有相同的變化趨勢(shì),因此可知,當(dāng)活動(dòng)偵測(cè)電極是設(shè)置于耳廓偏上部時(shí),其與設(shè)置于頭皮上的電極都可取得顳葉區(qū)的腦電訊號(hào)。
接下來則敘述此新穎的腦電電極接觸位置如何達(dá)到改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中所述缺點(diǎn)的效果。
請(qǐng)參閱圖3,其顯示了耳廓內(nèi)面構(gòu)造示意圖。耳廓是耳朵突出于頭顱外的部分,主要是由皮膚覆蓋軟骨所構(gòu)成,其中位于最下端位置的耳垂(lobe,也稱為lobue)內(nèi)僅包含皮下組織;耳廓的內(nèi)面(凹側(cè)(concaveside))包括各種如圖中所示的凸起以及凹陷區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的概念,耳廓結(jié)構(gòu)中,具有軟骨部分的皮膚表面,例如,耳廓的背面(凸側(cè)(convexside)),耳廓的內(nèi)面等,都為腦電電極的設(shè)置及接觸位置,其中,耳廓除了因凸出于頭顱而適合作為掛設(shè)、固定作用外,另一方面,如圖3中所示,耳廓內(nèi)面的凸起及凹陷也適合用于設(shè)置及固定電極,所以,配合上本發(fā)明上述的新穎取樣位置,將可提供更容易達(dá)成穩(wěn)定電極接觸的固定方式。
舉例而言,于耳廓內(nèi)面中,在耳甲艇(superiorconcha)及耳甲腔(inferiorconcha)的周圍,有自耳甲底部(conchafloor)(也即,平行于頭顱的平面)向上連接至對(duì)耳輪(antihelix)以及對(duì)耳屏(antitragus)的一立面區(qū)域,稱為耳甲墻(conchawall),此耳朵的天然生理結(jié)構(gòu)正好提供了凸出于耳甲底部的一連續(xù)立面,因此,當(dāng)以此區(qū)域作為電極接觸位置時(shí),固定電極所需要的力量,將可以是不同于現(xiàn)有技術(shù)的徑向力量,也就是,平行于耳甲底部的力量;另外,緊接于耳甲墻下方,位于對(duì)耳屏以及耳屏之間的耳屏間切跡(intertragicnotch),以及緊鄰的耳屏,同樣提供了凸出于耳甲底部的接觸區(qū)域。因此,在本發(fā)明中,耳甲墻、對(duì)耳屏、耳屏間切跡、以及耳屏所構(gòu)成的連續(xù)立面區(qū)域,是特別適合于設(shè)置電極,且可通過徑向力量而達(dá)到穩(wěn)定接觸的一個(gè)選擇,直接解決了現(xiàn)有技術(shù)始終難以提供穩(wěn)定朝向耳甲底部的電極維持力量的缺陷。
而且,由于此立面區(qū)域的范圍是從耳廓的上部延伸至耳道下方,因此,根據(jù)先前所提及的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,耳道以上的區(qū)域可作為活動(dòng)偵測(cè)電極的接觸位置,例如,耳道以上的耳甲墻,而耳道以下的區(qū)域則是可作為參考電極的接觸位置,例如,耳道以下的耳甲墻,對(duì)耳屏附近的耳甲墻,對(duì)耳屏,耳屏間切跡,以及耳屏。
而這樣所帶來的優(yōu)勢(shì)則是,在同一個(gè)耳朵的狹小空間內(nèi),就可完成參考電極及/或活動(dòng)偵測(cè)電極的設(shè)置,并有效地利用參考組合范圍而取得腦電訊號(hào),完全擺脫了現(xiàn)有技術(shù)的限制,也即,參考電極通常僅設(shè)置于乳突骨或夾設(shè)于耳垂上,以及活動(dòng)偵測(cè)電極一定會(huì)被設(shè)置于對(duì)應(yīng)至大腦皮質(zhì)的頭骨上方的位置,而這對(duì)穿戴形式的生理檢測(cè)裝置而言,無疑是可執(zhí)行性及操作方便性的重大突破,因?yàn)椴坏b置體積可被最小化,并且接線復(fù)雜度也可被最簡(jiǎn)化,能讓使用者有最佳使用體驗(yàn)。
在此,需要特別注意地是,由于耳廓內(nèi)面的實(shí)際生理結(jié)構(gòu)中,凸起及凹陷間是平滑的曲線變化,而非直角變化,因此上述的立面區(qū)域與耳甲底部間并無明顯的直角分界,而是兩者間通過一弧度變化而相連接,因此,在此情形下,電極的接觸位置除了該立面區(qū)域外,也會(huì)根據(jù)達(dá)成電極接觸的結(jié)構(gòu)不同而接觸該弧度變化,不受限制。
另外,也需注意地是,在進(jìn)行腦電訊號(hào)測(cè)量時(shí),除了參考電極以及活動(dòng)偵測(cè)電極外,常見地也會(huì)多設(shè)置接地(ground)電極,以達(dá)到抑制共同噪聲的效果,但也有些電路設(shè)計(jì)可免除設(shè)置接地電極,可視實(shí)際需求而選擇,因此基于簡(jiǎn)化敘述的原則,在接下來的敘述中遂省略有關(guān)接地電極的敘述,但在實(shí)際實(shí)施時(shí),根據(jù)本發(fā)明的腦部活動(dòng)傳感器、感測(cè)裝置,同樣可依需求而設(shè)置接地電極,不受限制。
當(dāng)以接觸此立面區(qū)域?yàn)橹饕繕?biāo)時(shí),可設(shè)置于耳廓內(nèi)面的耳內(nèi)殼體將是首要的選擇,至于要采用何種形狀以及形式則沒有限制,只要可與該立面區(qū)域間達(dá)成穩(wěn)定接觸即可,例如,圖4a-4c舉例說明了根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的耳內(nèi)殼體與耳廓內(nèi)面相結(jié)合的示意圖,其分別表示耳內(nèi)殼體10于耳甲墻、對(duì)耳屏、耳屏間切跡、及/或耳屏所形成的區(qū)域中接觸全部、上半部、以及下半部立面區(qū)域的情形。
在此,特別地是,在本發(fā)明中,耳內(nèi)殼體較佳地是通過與耳甲艇及/或耳甲腔周圍結(jié)構(gòu)之間的徑向相互抵頂進(jìn)行固定,而由于電極接觸位置---耳甲墻、對(duì)耳屏、耳屏間切跡、及/或耳屏---即落在耳甲艇及/或耳甲腔的周圍,因此,就可在固定耳內(nèi)殼體的同時(shí)也達(dá)到穩(wěn)定電極接觸的效果。
其中,一種實(shí)施方式是,將耳內(nèi)殼體形狀實(shí)施為與耳甲艇及耳甲腔相符,在此情形下,電極可輕易地接觸到默認(rèn)的位置,安裝可最為簡(jiǎn)便;另一種實(shí)施方式是,利用特殊設(shè)計(jì)的耳內(nèi)殼體形狀,使其可通過簡(jiǎn)單的操作而適應(yīng)每個(gè)人不同的耳廓形狀及尺寸,舉例而言,如圖5a-5b所示,耳內(nèi)殼體被實(shí)施為可通過簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作而適應(yīng)不同的耳廓尺寸,并達(dá)到抵頂固定,在此情形下,可將一個(gè)電極102設(shè)置于接觸耳屏附近的位置作為參考電極,再將另一個(gè)電極100設(shè)置于耳內(nèi)殼體上與耳屏接觸位置相對(duì)的遠(yuǎn)程位置,或是設(shè)置于耳內(nèi)殼體面向耳甲底部的位置(如圖6a-6b所示),作為活動(dòng)偵測(cè)電極如此一來,就可在達(dá)成固定的同時(shí)也兼顧電極的接觸。而由于耳內(nèi)殼體于不同耳廓中的接觸位置可能發(fā)生偏移(如圖5a-5b所示),因此較佳地是,將電極10形成為可涵蓋移動(dòng)較大范圍的連續(xù)面,以確保接觸的達(dá)成。
由上可知,一般市面上常見的耳機(jī)種類都適用于本發(fā)明的概念,因正如所熟知,一般耳機(jī)在設(shè)置于耳廓內(nèi)面中時(shí),都會(huì)自然地至少接觸耳屏、耳屏間切跡、或?qū)Χ恋任恢?,然后,再視其?shí)際形狀而決定是否與耳甲墻間有接觸,因此電極就可設(shè)置于這些位置上,另外,當(dāng)耳機(jī)具有延伸進(jìn)入耳道內(nèi)的部分時(shí),則可增加固定效果,有助于在耳廓內(nèi)面中維持穩(wěn)定。
因此,同樣地,本發(fā)明的耳內(nèi)殼體在實(shí)施時(shí),也可有類似地選擇,可以僅通過殼體與立面區(qū)域間的徑向抵頂而達(dá)成固定,也可增加進(jìn)入耳道部分,以增加固定的效果,且進(jìn)一步地,該進(jìn)入耳道的部分還可在具有聲音提供功能時(shí)用以引導(dǎo)聲音進(jìn)入耳道內(nèi)。
而除了兩個(gè)電極都實(shí)施為接觸上述的立面區(qū)域外,也可實(shí)施為其中一個(gè)電極接觸其他位置。舉例而言,當(dāng)耳內(nèi)殼體實(shí)施為具有進(jìn)入耳道部分時(shí),就可將電極設(shè)置于會(huì)接觸耳屏的位置,以及會(huì)接觸隔著耳道與耳屏相對(duì)的位置,也即,耳甲底部與耳道相接的轉(zhuǎn)折處附近,如圖6a所示,如此一來,同樣是通過徑向的力量而達(dá)到穩(wěn)定接觸的效果,且如此接觸位置的優(yōu)勢(shì)在于,只要該進(jìn)入耳道部分能夠穩(wěn)定地被設(shè)置好,就等于完成電極的設(shè)置,不但相當(dāng)方便,也極容易達(dá)成。
在另一較佳實(shí)施例中,也可將其中一個(gè)電極設(shè)置于會(huì)與耳甲底部相接觸的位置,如圖6b所示,在此情形中,由于耳內(nèi)殼體本身已通過徑向力量使其中一個(gè)電極與該立面區(qū)域產(chǎn)生穩(wěn)定接觸,并因此而被固定于耳廓中,因此耳內(nèi)殼體與耳朵間可能產(chǎn)生的相對(duì)位移已被降至最低,在此情形下,朝向耳甲腔底部的電極的位置將可獲得一定程度的固定,不容易產(chǎn)生移動(dòng),同樣是相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)的接觸方式,例如,圖4a-4c及圖6a所示的各種耳內(nèi)殼體都可將其中一個(gè)電極設(shè)置于接觸耳甲底部的表面上。
在再一較佳實(shí)施例中,則是可以將一個(gè)電極設(shè)置于該進(jìn)入耳道部分的表面,以接觸耳道,其中,若接觸耳道內(nèi)朝上的位置,則可作為活動(dòng)偵測(cè)電極,另外,若耳道內(nèi)電極實(shí)施為接觸朝下位置,則可作為參考電極,因此,可以有各種可能。
至于電極如何設(shè)置于該進(jìn)入耳道部分之上,則有各種可能的選擇。
當(dāng)具有該進(jìn)入耳道部分時(shí),如圖7a所示,該耳內(nèi)殼體會(huì)實(shí)施為延伸出一支撐體12,并于該支撐體上裝設(shè)一彈性部件14,而通過該彈性部件的彈性恢復(fù)力,可因受壓縮而方便被置入耳道內(nèi),并在進(jìn)入耳道后,可因彈性恢復(fù)力而穩(wěn)固地維持在耳道中,另外,若結(jié)合耳機(jī)功能時(shí),該支撐體則可實(shí)施為具有一中空通道,以讓聲音通過進(jìn)入耳朵。
因此,當(dāng)欲設(shè)置電極時(shí),較佳地是,設(shè)置于該彈性部件14的表面,如此一來,電極除了可方便地進(jìn)入耳道內(nèi)外,還可通過該彈性部件的彈性恢復(fù)力而自然穩(wěn)固地接觸耳道,是十分具優(yōu)勢(shì)的選擇,至于設(shè)置的方式,則有各種可能。
舉例而言,如圖7a-7b所示,可通過在該彈性部件的表面上貼附電極,例如,薄金屬,導(dǎo)電纖維等,的方式,而在此情形下,則需考慮位于該彈性部件表面的電極100如何電連接至位于耳內(nèi)殼體中的電路104。在一較佳實(shí)施例中,該支撐體12的表面上實(shí)施為具有一可導(dǎo)電部分121,以通過該可導(dǎo)電部分而達(dá)成電極100與電路104之間的連接,例如,如圖7a所示,可利用連接線分別連接電極100與該可導(dǎo)電部分121,以及連接該可導(dǎo)電部分121以及該電路104;或者,該可導(dǎo)電部分121以及該電極100間也可采用不同的連接方式,例如,如圖7b所示,可在兩者間設(shè)置同時(shí)與兩者相接觸的一導(dǎo)電物質(zhì)142,同樣可達(dá)到電連接的效果,而這樣的方式則更有助于維持電極與耳道間的接觸,相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)。而在此需注意地是,雖然附圖中顯示僅單一個(gè)電極,但也可實(shí)施為多于一個(gè)電極
而這樣的情形則有一特殊的實(shí)施方式,也即,讓電極以及該導(dǎo)電物質(zhì)采用相同的導(dǎo)電材質(zhì),也就是,兩者可形成為一體成形,如此一來,如圖7c所示,就等于該彈性部件是由兩種材質(zhì)結(jié)合成型,彈性材質(zhì)部分143以及導(dǎo)電材質(zhì)部分144,其中,由導(dǎo)電材質(zhì)形成的部分被同時(shí)作為電極以及可導(dǎo)電部分,而由彈性材質(zhì)形成的部分則作為彈性部件的主體,用以提供彈性恢復(fù)力,以確保該導(dǎo)電材質(zhì)部分144與耳道接觸;而在此情形下,若導(dǎo)電材質(zhì)也選用具有彈性者,例如,彈性導(dǎo)電橡膠,彈性導(dǎo)電硅膠,彈性導(dǎo)電泡棉等,則該彈性部件仍整體都具有彈性。
另外,在另一較佳實(shí)施例中,則是可將該支撐體直接實(shí)施為由可導(dǎo)電材質(zhì)所制成,如此一來,該支撐體整體都可被視為是該可導(dǎo)電部分,進(jìn)一步讓實(shí)施更為簡(jiǎn)化。
因此,在一較佳實(shí)施例中,如圖7d所示,該支撐體可直接形成為具有一凸起122,以取代上述的該導(dǎo)電材質(zhì)部分,如此一來,在進(jìn)入耳道內(nèi)時(shí),該凸起露出的表面就可被視為電極,以接觸耳道,而通過這樣的方式,由于該彈性部件除了該凸起位置的小部分區(qū)域外,仍大部分由彈性材質(zhì)所構(gòu)成,因此,其彈性恢復(fù)力仍可確保該凸起與耳道間的接觸穩(wěn)定,且只要該凸起的面積適當(dāng),即使采用較為堅(jiān)硬的材質(zhì)制成,仍不會(huì)感到不適;在此,需注意地是,也可如圖7e所示,實(shí)施為將電極100設(shè)置于凸起會(huì)露出的表面上,而不采用導(dǎo)電材質(zhì)形成該支撐體,都為可行的方式,因此沒有限制。
另一種實(shí)施可能是,直接利用導(dǎo)電材質(zhì)形成該彈性部件,例如,導(dǎo)電橡膠,導(dǎo)電硅膠,導(dǎo)電泡棉等,如此一來,若該支撐體是由導(dǎo)電材質(zhì)所形成,則只需再連接至電路即可,或者,若該支撐體上具有特定的可導(dǎo)電部分,則只需多確定該彈性導(dǎo)電部件與該可導(dǎo)電部分的接觸穩(wěn)定即可,無論何種方式,都相當(dāng)方便。此外,也可再于外表面包覆一導(dǎo)電纖維,除了可讓與皮膚間的接觸更為舒適,也可提高使用壽命,例如,橡膠、泡棉等材質(zhì)有可能由于經(jīng)常的使用者而出現(xiàn)表面脫落的現(xiàn)象,因此也相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)。這樣的設(shè)計(jì)則特別適合利用兩邊耳朵同時(shí)設(shè)置電極而進(jìn)行腦波測(cè)量的方式,因?yàn)楫?dāng)實(shí)施為通過雙耳取得腦電訊號(hào)時(shí),由于兩耳間距離足夠,因此電極的接觸位置沒有限制,即使整個(gè)彈性部件的表面都實(shí)施為可導(dǎo)電,也對(duì)訊號(hào)擷取影響不大。
再者,若電極有特定的接觸位置,例如,朝上位置作為活動(dòng)偵測(cè)電極,或是朝下位置作為參考電極,則可通過于該可導(dǎo)電彈性部件的外表面再包覆非導(dǎo)電材質(zhì)的方式而達(dá)成,例如,如圖8a所示,可在外表面包覆絕緣涂層145,而露出欲接觸的位置,以作為電極,在這樣的設(shè)計(jì)中,該彈性部件僅由一種材質(zhì)制成,無須與不同的材質(zhì)進(jìn)行結(jié)合,且只需再多增加包覆絕緣層的步驟,因此不但制作簡(jiǎn)便,實(shí)施起來也相當(dāng)容易,也是十分具優(yōu)勢(shì)的方式。
再一種實(shí)施可能是,如圖8b-8c所示,將該導(dǎo)電彈性部件實(shí)施為具有兩個(gè)部分,一第一部分146以及一第二部分148,且二部分間通過一絕緣部分147而相互電絕緣,如此一來,即等于同一個(gè)彈性部件也可提供兩個(gè)相互絕緣的導(dǎo)電區(qū)域,因此當(dāng)實(shí)際應(yīng)用于測(cè)量時(shí),其中一種實(shí)施選擇可以是,于外表面包覆絕緣涂層,并分別于第一部分以及第二部分露出第一可導(dǎo)電區(qū)域以及第二可導(dǎo)電區(qū)域,以作為兩個(gè)電極,另一種選擇則可以是,通過分別于該第一部分以及該第二部分的表面上再設(shè)置一導(dǎo)電物質(zhì),例如,金屬導(dǎo)電片,或?qū)щ娎w維等,的方式而形成該第一可導(dǎo)電區(qū)域以及該第二可導(dǎo)電區(qū)域,在此,該第一部分以及該第二部分則是扮演如上述導(dǎo)電物質(zhì)142的角色,因此,可根據(jù)實(shí)際測(cè)量需求而選擇,沒有限制。
另一方面,同樣可行地是,實(shí)施為不具支撐體的形式,而這樣的方式則是可進(jìn)一步提升使用者的使用舒適度,在實(shí)施時(shí),可如圖9所示,將位于彈性部件表面的電極100利用連接線141連接至可導(dǎo)電部分121,再將該可導(dǎo)電部分121連接至電路104,另外,如圖7b,圖7c,圖8a,圖8b等所示的各種形式彈性部件也都可實(shí)施為不具支撐體的形式,沒有限制。
再者,替代地,在采用兩個(gè)耳內(nèi)殼體的情形下,也可實(shí)施為兩邊的電極分別接觸耳甲底部的形式,在利用耳內(nèi)殼體與耳廓間的徑向力量固定耳內(nèi)殼體之后,朝向耳甲底部的電極就可穩(wěn)定地達(dá)成與皮膚的接觸,在實(shí)施及操作上都相當(dāng)方便,尤其,當(dāng)兩個(gè)電極被分設(shè)于兩個(gè)耳朵上時(shí),相較于被設(shè)置于同一個(gè)耳內(nèi)殼體上,其可取得腦波的接觸位置限制較小,在操作上自然較為容易。
至于如何達(dá)成抵頂以確保電極的接觸,則有許多可行的方式。舉例而言,可通過耳內(nèi)殼體材質(zhì)的選擇來達(dá)成,例如,利用具彈性的材質(zhì)制成略大于耳甲艇及/或耳甲腔范圍的耳內(nèi)殼體,而使得耳內(nèi)殼體被置入時(shí),可通過彈性材質(zhì)受到壓縮所產(chǎn)生的彈性恢復(fù)力而達(dá)成抵頂?shù)男Ч?/p>
當(dāng)耳內(nèi)殼體選擇由具彈性的材質(zhì)來形成時(shí),其可實(shí)施為整個(gè)耳內(nèi)殼體都為彈性材質(zhì),并將電極設(shè)置于表面特定的位置,例如,可接觸立面區(qū)域的位置,且進(jìn)一步地,該彈性耳內(nèi)殼體也可形成為具中空部分,除了可增加可壓縮性以及形變力外,也可將部分的電路元件設(shè)置于該中空部分中,例如,當(dāng)實(shí)施為具有耳機(jī)功能時(shí),可在彈性耳內(nèi)殼體中設(shè)置發(fā)聲元件。
在此情形下,與前述置入耳道內(nèi)的彈性部件類似,可在表面形成可導(dǎo)電區(qū)域以作為電極,例如,可采用于表面設(shè)置電極的方式,也可利用結(jié)合不同材質(zhì)的方式達(dá)成,或者,也可直接利用可導(dǎo)電的彈性材質(zhì)形成該耳內(nèi)殼體,再于外部包覆絕緣層而限定電極接觸位置,都是可實(shí)行的方式;并且,電極的設(shè)置位置不限于一個(gè),也可同時(shí)具有兩個(gè)電極,例如,一個(gè)作為活動(dòng)偵測(cè)電極,另一個(gè)作為參考電極,都無限制;此外,正如前述,若實(shí)施為兩耳內(nèi)殼體時(shí),則可不限制電極接觸的位置,例如,耳內(nèi)殼體可簡(jiǎn)單地實(shí)施為由單一種彈性導(dǎo)電材質(zhì)制成,不但可達(dá)成生理訊號(hào)擷取,也同時(shí)達(dá)到彈性抵頂?shù)男Ч?,相?dāng)方便。
另外,彈性耳內(nèi)殼體也適合形成為具有進(jìn)入耳道的部分,也即,同時(shí)具有進(jìn)入耳道內(nèi)的部分以及耳道外與耳廓內(nèi)面凹凸結(jié)構(gòu)間相卡合的部分,如此一來,除了固定效果更好之外,電極設(shè)置位置的選擇也更為多樣,例如,可以一個(gè)電極位于進(jìn)入耳道的部分上,另一個(gè)電極位于耳道外的部分上,或兩個(gè)電極都位于耳道外的部分上,或兩個(gè)電極都位于進(jìn)入耳道的部分上,沒有限制。
另一方面,替代地,也可通過設(shè)置一接觸確保結(jié)構(gòu)而讓耳內(nèi)殼體產(chǎn)生徑向的施力,舉例而言,如圖10a所示,耳內(nèi)殼體可實(shí)施為具有彈性材質(zhì)形成的一中空部分12,如此一來,耳內(nèi)殼體的形狀就可自由地隨置入的空間的形狀而產(chǎn)生伸縮,適應(yīng)不同使用者的不同耳形,而讓位于其上的電極100可與耳廓內(nèi)部有穩(wěn)定的接觸;另外,該接觸確保結(jié)構(gòu)也可實(shí)施為其他形式,例如,彈簧機(jī)構(gòu)、具反彈力的按鍵、以及具彈性的延伸構(gòu)件等,同樣可達(dá)成抵頂固定效果,而且,特別地,抵頂?shù)奈恢靡部稍O(shè)計(jì)為直接發(fā)生在電極所在的位置,更加確保電極接觸的穩(wěn)定,如圖10b-10d所示,其顯示三種形式的突出于耳內(nèi)殼體表面且可受力而收縮的電極凸起,其中,圖10b顯示金屬電極100可獨(dú)立伸縮并穿出耳內(nèi)殼體的形式,例如,彈簧加載電極(spring-loadedelectrode),其中,常見的一種形式是彈簧頂針(pogopin),圖10c顯示電極100嵌于耳內(nèi)殼體表面但具按壓恢復(fù)力的形式,圖10d則是顯示電極100位于具彈力的延伸構(gòu)件18上,其可通過適應(yīng)耳甲墻的形狀而提供使電極抵頂耳甲墻的力量,其中,可以是于延伸構(gòu)件末端產(chǎn)生抵頂,也可以整個(gè)延伸構(gòu)件表面沿著耳甲墻而產(chǎn)生抵頂,而無論何種情形都有利于更精準(zhǔn)地穩(wěn)定電極與皮膚間的接觸。因此,實(shí)施方式不受限,只要是符合耳朵人體工學(xué)的形狀、并可通過徑向抵頂而使耳內(nèi)殼體固定于耳甲艇及/或耳甲腔中的方式都屬本發(fā)明的范疇。
替代地,該接觸確保結(jié)構(gòu)也可直接實(shí)施于電極100上。舉例而言,如圖11a所示,可將一個(gè)電極形成為分散的多個(gè)接觸點(diǎn),例如,實(shí)施為彼此并聯(lián),如此一來,無論哪個(gè)接觸點(diǎn)被接觸,都可被視為電極與皮膚間的接觸已完成,相當(dāng)方便,而這尤其適合設(shè)置于具有彎曲度的接觸面,或是可能產(chǎn)生輕微移動(dòng)的情形,而進(jìn)一步更具優(yōu)勢(shì)地是,若可將各個(gè)分散的接觸點(diǎn)實(shí)施為具有可伸縮性,例如,如圖11b所示,采用彈簧頂針的形式,以進(jìn)一步確保接觸的達(dá)成,例如,可實(shí)施為皮膚與電極的接觸是通過對(duì)彈簧頂針產(chǎn)生壓縮而達(dá)成的方式,如此一來,即使皮膚與電極間出現(xiàn)小距離的位移,也可通過彈簧頂針的伸縮彈性而被克服。
另外,如圖11c-11d所示,也可實(shí)施為同一個(gè)電極部件100上具有多個(gè)凸起的形式,例如,可直接將電極片形成為具有多個(gè)凸起,或者,也可實(shí)施為電極片中具有多個(gè)可伸縮的凸起等,可以是各種形式,此同樣有助于增加皮膚與電極間的接觸。
再者,也可將電極實(shí)施為懸浮形式,例如,如圖12所示,將伸縮結(jié)構(gòu),如彈簧頂針,設(shè)置于電極下方,如此一來,適應(yīng)接觸面的改變,電極除了可以有垂直方向的伸縮外,也可利用下方彈簧頂針作為支點(diǎn)而產(chǎn)生角度的改變,對(duì)于適應(yīng)耳廓的形狀有相當(dāng)?shù)膸椭?;且更進(jìn)一步,采用懸浮形式的電極的表面上也可形成有凸起,例如,結(jié)合實(shí)施圖11c-11d以及圖12,而讓接觸的達(dá)成更為容易。
在此,需注意地是,上述有關(guān)達(dá)成抵頂?shù)臋C(jī)構(gòu),可以實(shí)施在耳內(nèi)殼體的任何位置,例如,可以是接觸耳屏、對(duì)耳屏、耳甲底部、耳甲墻、及/或耳屏間切跡等位置,都為可行,且不限于設(shè)置電極的位置,進(jìn)一步地,也可同時(shí)采用兩種以上的抵頂機(jī)構(gòu),以進(jìn)一步確保接觸的達(dá)成及維持,因此,沒有限制。
另外,基于不同使用者間不同的耳朵尺寸,該耳內(nèi)殼體可實(shí)施為具有不同的尺寸,以供使用者選擇,或者,也可通過更換包覆耳內(nèi)殼體的套設(shè)部件,例如,硅膠套,而變更耳內(nèi)殼體的整體尺寸,以提高成本效應(yīng),而此時(shí),較佳地是,電極實(shí)施為如上所述地穿出于耳內(nèi)殼體表面并可伸縮,如此一來,即使更換套設(shè)部件也不影響電極的位置以及與皮膚間的接觸,或者,也可實(shí)施為通過更換一部分耳內(nèi)殼體的方式來達(dá)成不同的尺寸,例如,僅更換套設(shè)于可伸縮電極周圍的部分耳內(nèi)殼體而無須同時(shí)更換電極,同樣具成本效益,當(dāng)然也可實(shí)施為更換具有電極的部分,而且,套設(shè)部件的材質(zhì)也可根據(jù)需求而加以變化,例如,采用硅膠、橡膠、泡棉等材質(zhì)都是良好的選擇,且進(jìn)一步地,通過材質(zhì)的選擇,還可達(dá)到緩沖效果的效果,相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)。因此,有各種可能的方式,不受限于所述。
據(jù)此,在一較佳實(shí)施例中,耳內(nèi)殼體被實(shí)施為如圖13a-13d所示的方式,也即,耳內(nèi)殼體10可通過更換具延伸構(gòu)件22的套設(shè)部件20而變化其可適應(yīng)的耳廓內(nèi)面的形狀以及尺寸,由于不同尺寸的耳廓,其可置入耳內(nèi)殼體的尺寸及形狀,都不相同,因此,通過更換提供不同厚度、形狀、材質(zhì)的套設(shè)部件、變化不同形狀的延伸構(gòu)件、以及延伸構(gòu)件本身的可撓曲性,就可最大可能地適應(yīng)各種耳廓尺寸及形狀,在此,需要注意地是,電極可實(shí)施為不隨套設(shè)部件進(jìn)行更換,例如,可采用如前所述的彈簧加載電極,以克服套設(shè)部件的厚度,或者也實(shí)施為被直接形成在套設(shè)部件上,而在套設(shè)于殼體上時(shí)與殼體上的可導(dǎo)電接觸部分產(chǎn)生電連接,都是可實(shí)行的方式,沒有限制。
圖13a-13c所示的實(shí)施例中,該延伸構(gòu)件可抵頂耳甲艇上方的耳甲墻,且由圖中可知,在實(shí)際實(shí)施時(shí),該延伸構(gòu)件的形狀可以有各種可能,例如,圖13a的延伸構(gòu)件由于較細(xì),有較佳的撓曲性,而圖13b的延伸構(gòu)件由于較寬,則有較佳的支撐力,或者,也可形成如圖13c所示的環(huán)形,因此,沒有限制。
替代地,延伸構(gòu)件也可設(shè)置于其他位置,如圖13d所示,該延伸構(gòu)件被設(shè)置于殼體的下方,并通過變化厚度及形狀來達(dá)成與耳甲腔下方耳甲墻(即,對(duì)耳屏附近)間的抵頂,或者,延伸構(gòu)件也可設(shè)置于接觸耳屏的位置,或是設(shè)置于與耳屏相對(duì)的耳甲墻部分的位置,因此,通過設(shè)置延伸構(gòu)件,將可進(jìn)一步確保耳內(nèi)殼體于耳廓內(nèi)面中的穩(wěn)定維持。
其中,特別地是,該延伸構(gòu)件除了提供平行于耳甲底部的徑向抵頂力量外,也可進(jìn)一步實(shí)施為具有朝向耳甲底部的傾斜,而通過這樣的設(shè)計(jì),當(dāng)該延伸構(gòu)件被設(shè)置于耳廓內(nèi)面時(shí),除了可達(dá)成與耳甲墻、耳屏、對(duì)耳屏等位置的抵頂外,還將會(huì)因該傾斜而產(chǎn)生朝向頭顱方向的分力,由此,就可進(jìn)一步使耳內(nèi)殼體更穩(wěn)定地被維持于耳廓面中。
更進(jìn)一步地,該延伸構(gòu)件也可實(shí)施為位于該耳內(nèi)殼體朝向耳甲底部的位置,例如,朝向耳甲底部的彈性凸起,以達(dá)成與耳甲底部間的接觸,而這則尤其適合電極接觸耳甲底部的情形。
在此,特別地是,正如圖3所示,耳廓的生理結(jié)構(gòu)在耳甲艇以及耳甲腔間會(huì)具有一分隔凸起,而當(dāng)上述延伸構(gòu)件受到耳甲艇上方耳甲墻的限位時(shí),尤其是具有傾斜而可提供朝向頭顱的分力時(shí),耳內(nèi)殼體的上緣將可恰好自然地接觸該分隔凸起,如此一來,將非常有助于達(dá)成設(shè)置于此位置上的電極與耳甲底部的接觸。
另一方面,當(dāng)電極被實(shí)施為設(shè)置于該套設(shè)部件上時(shí),將特別適合設(shè)置于該延伸構(gòu)件上,由于延伸構(gòu)件主要在于與立面區(qū)域間產(chǎn)生抵頂,因此,將電極設(shè)置于延伸構(gòu)件上,恰好可利用抵頂?shù)牧α慷€(wěn)定電極與皮膚間的接觸,例如,向上接觸上方耳甲墻的延伸構(gòu)件,或是朝向耳甲底部的延伸構(gòu)件等都是相當(dāng)適合設(shè)置電極的位置。
而且,不受限地是,在實(shí)際實(shí)施時(shí),可根據(jù)電極需要接觸位置的不同,而集合上述的各種實(shí)施形式,以滿足不同的實(shí)施需求。舉例而言,當(dāng)欲通過單耳取得腦電訊號(hào)時(shí),就可配合向上的延伸構(gòu)件(如圖13a-13c)以及向下的延伸構(gòu)件(如圖13d所示),而固定于耳廓內(nèi)面,在此情形下,參考電極的設(shè)置可選擇接觸耳屏、或?qū)Χ粮浇亩讐?通過向下延伸構(gòu)件),活動(dòng)偵測(cè)電極的設(shè)置則可選擇接觸耳甲艇上方耳甲墻(通過向上延伸構(gòu)件)、或耳甲底部,其中,與耳甲底部間的接觸可直接設(shè)置于耳內(nèi)殼體的表面上,也也可通過延伸構(gòu)件朝向耳甲底部而達(dá)成。
另外,當(dāng)實(shí)施為通過雙耳取得腦電訊號(hào)時(shí),則由于兩耳間距離足夠,因此電極的接觸位置沒有限制,主要著重于讓耳內(nèi)殼體可穩(wěn)定地維持于耳廓內(nèi)面,且電極與皮膚間也可達(dá)成穩(wěn)定的接觸,例如,可選擇兩耳都接觸耳甲底部,也可選擇讓電極接觸耳甲墻、對(duì)耳屏、或耳屏等位置,可根據(jù)實(shí)際需求的不同而進(jìn)行組合,沒有限制。
另外,特別地是,還可實(shí)施為兩邊的耳內(nèi)殼體都具有兩個(gè)電極,一參考電極以及一活動(dòng)偵測(cè)電極,然后,通過分別位于不同耳朵上的二組參考電極與活動(dòng)偵測(cè)電極,就可取得雙通道(twochannels)的腦電訊號(hào),或是將參考電極設(shè)置于單邊的耳內(nèi)殼體上,同樣可取得雙信道腦電訊號(hào),其則可用于,例如,監(jiān)測(cè)左右腦的活動(dòng)情形,同樣是相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)的實(shí)施方式。
由上述可知,耳內(nèi)殼體欲于耳廓內(nèi)面中維持穩(wěn)定,主要在于達(dá)成至少二處以上的抵頂,例如,可以是進(jìn)入耳道部分所產(chǎn)生的固定力,加上未進(jìn)入耳道部分于上方耳甲墻、及/或下方耳甲墻處、及/或耳屏的抵頂力;或者也可以是未進(jìn)入耳道部分分別于上方耳甲墻處的抵頂力,以及于耳屏、及/或下方耳甲墻處的抵頂力等,因此,在實(shí)施時(shí),只要是可達(dá)成徑向抵頂力的適當(dāng)?shù)猪斘恢茫⒖删S持電極與耳廓皮膚間接觸,即屬本申請(qǐng)所主張的內(nèi)容,不受前述特定實(shí)施例的限制。
再舉例而言,耳廓的背面(凸側(cè))也是相當(dāng)適合進(jìn)行取樣的位置,而當(dāng)以此作為取樣位置時(shí),耳掛形式(hook-typed)將會(huì)是首要的選擇。在本發(fā)明中,不同于現(xiàn)有技術(shù),通過置于耳后的部件或殼體,位于其上的電極所接觸的是耳朵背面,而非最常見的頭顱。
一般而言,耳掛形式的實(shí)施通常會(huì)在耳廓的前方及后方分別設(shè)置一部件,且多是通過兩者間的相互作用力而達(dá)到固定于耳廓上的效果,因此,要維持位于耳后的部件與頭顱間的接觸并不容易,相較之下,其與耳廓背面的接觸反而更容易達(dá)成,而這樣的情形正好符合本發(fā)明所提出的新穎接觸位置。
如圖14a以及圖14b所示,根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的耳掛結(jié)構(gòu),以及該耳掛結(jié)構(gòu)與耳廓相結(jié)合的示意圖,在此所示的耳掛結(jié)構(gòu)包括一耳前部件60,較佳地是,如前所述的耳內(nèi)殼體,以及一延伸部件62,自該耳前部件60向上延伸跨過耳廓上方而到達(dá)耳廓背面(凸側(cè)),且兩者之間具有相對(duì)施力,以確保耳掛結(jié)構(gòu)可穩(wěn)定地被維持在耳廓上,而電極即設(shè)置在延伸部件上可與耳后皮膚相接觸的位置,如此一來,電極與皮膚間的接觸就可自然地通過耳前部件與延伸部件間的相對(duì)施力而被穩(wěn)定。
在此,同樣地,當(dāng)接觸的位置落在耳廓的上部時(shí),可作為活動(dòng)偵測(cè)電極的取樣點(diǎn),而若實(shí)施為參考電極時(shí),則可將接觸位置設(shè)計(jì)在耳廓的下部,且也可配合于耳前部件上設(shè)置電極而接觸耳廓內(nèi)面,例如,耳內(nèi)殼體上的電極可實(shí)施為耳廓內(nèi)面上半部分,以作為活動(dòng)偵測(cè)電極,或接觸耳廓內(nèi)面下半部分,以作為參考電極,或者于進(jìn)入耳道部分上設(shè)置電極而接觸耳道內(nèi)等,因此可根據(jù)需求的不同而改變,不受限制。
至于耳前部件與延伸部件之間的相對(duì)施力如何達(dá)成,也有各種不同的可能性。舉例而言,可通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而讓延伸部件與耳前部件間產(chǎn)生錯(cuò)位,以自然對(duì)耳朵產(chǎn)生施力;或者,可在兩者相接的部位采用樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),其中,樞轉(zhuǎn)軸可實(shí)施為平行于(圖14a)、或垂直于(圖14c)耳甲底部,以讓延伸部件產(chǎn)生朝向耳廓背面方向的施力;或者,可在兩者相接的部位采用滑動(dòng)結(jié)構(gòu)(圖14d),以使得延伸部件可由此獲得由上而下、且朝向耳廓的施力。
另外,也可通過設(shè)計(jì)延伸部件的形狀,使其具有更符合耳廓背面的弧度,同樣可增加電極接觸的穩(wěn)定性;或者由具彈性的材質(zhì)制成延伸部件,通過材質(zhì)本身的彈性增加電極的接觸穩(wěn)定性,例如,通過彈性而與耳前部件間產(chǎn)生夾住耳廓的力量。因此,有各種可能的實(shí)施方式,不受限制。
因此,只要通過選擇適合的延伸部件以及適當(dāng)?shù)南鄬?duì)施力方式,就可達(dá)成不同電極接觸位置的需求,例如,對(duì)應(yīng)于耳廓內(nèi)面的耳甲墻位置的背面皮膚,以及接近耳垂附近位置的耳廓背面皮膚等,這些都是延伸部件很容易接觸且可達(dá)成穩(wěn)定的位置,制作與使用上都相當(dāng)方便。
除了上述的位置外,尚有可利用延伸部件而輕易且穩(wěn)定達(dá)成接觸的一個(gè)位置,也即,耳廓與頭顱間的v型凹陷,如圖15所示,該v型凹陷位于耳廓以及頭顱之間,其包括頭顱部分901,耳廓部分902,以及作為連接的連接部分903,因而構(gòu)成恰好適合讓物體放置于耳廓與頭顱之間的生理結(jié)構(gòu),其中,當(dāng)物體放置于此區(qū)域時(shí),除了可選擇地接觸三個(gè)部分901-903的任一部分外,更進(jìn)一步地,耳廓與頭顱會(huì)自然地提供將物體夾設(shè)于中間的力量,甚至,當(dāng)物體體積足夠及/或形狀吻合時(shí),物體還可被嵌于/塞于耳廓與頭顱間,達(dá)到更好的固定效果,因此,在實(shí)際實(shí)施時(shí),將可提供更多的選擇性。
在此,實(shí)施于延伸部件上的電極,也適合采用如前所述的接觸確保結(jié)構(gòu),例如,實(shí)施為分布式電極,及/或伸縮形式的電極等,以適應(yīng)耳廓背面及/或v型凹陷的形狀,進(jìn)而有助于電極與皮膚間接觸的維持。
固定電極的方式除了上述的耳內(nèi)殼體以及耳掛形式外,也可以有其他實(shí)施方式。
舉例而言,可以通過磁力相吸的方式而達(dá)成固定效果,例如,將耳前部件以及延伸部件實(shí)施為可隔著耳廓而彼此磁性相吸,同樣可以達(dá)到固定的效果,在此,兩個(gè)部件可實(shí)施為具有磁性,或是實(shí)施為由可受磁性吸引的材質(zhì)所制成,例如,可以一個(gè)部件實(shí)施為具有磁力,而另一個(gè)部件可被磁力吸引,或者,也可以是兩個(gè)部件均實(shí)施為具有磁力,可以有各種實(shí)施可能,沒有限制。此外,較佳地是,延伸部件的一部分實(shí)施為軟性材質(zhì),例如,連接線,以增加使用舒適性;其中,特別地是,由于是通過磁力達(dá)成固定,因此該延伸部件除了向上跨過耳廓而延伸至耳后外,也可實(shí)施為由下方延伸至耳廓后方,進(jìn)一步增加了實(shí)施上的選擇。
再者,替代地,也可利用夾具(clamp)達(dá)成上述利用采用磁力的電極設(shè)置方式,通過夾具所產(chǎn)生的夾力同時(shí)達(dá)到維持電極位置以及穩(wěn)定電極接觸的效果,因此沒有限制。
而采用此類方式(通過磁力及/或夾力固定)的優(yōu)勢(shì)在于,只需單一尺寸即能適應(yīng)不同的耳廓尺寸,在制作上相當(dāng)方便,而且,提供了改變電極設(shè)置位置的可能性,最大化了使用價(jià)值。
此外,特別地是,本發(fā)明的電極接觸位置也適合實(shí)施為通過眼鏡結(jié)構(gòu)而達(dá)成。一般眼鏡在穿戴時(shí),眼鏡框架自然接觸的位置包括,但不限于,鼻墊會(huì)接觸鼻梁、山根、及/或兩眼間區(qū)域,眼鏡腳的前段會(huì)接觸太陽(yáng)穴附近,眼鏡腳后段會(huì)接觸耳廓與頭顱間的v型凹陷區(qū)域,以及眼鏡腳落在耳廓后方的部分會(huì)接觸耳廓后方的皮膚,而這些位置中正好有本申請(qǐng)所欲主張的電極接觸位置,據(jù)此,根據(jù)本發(fā)明的電極自然適合實(shí)施于眼鏡結(jié)構(gòu)上,并通過穿戴眼鏡結(jié)構(gòu)的動(dòng)作而同時(shí)完成電極的接觸,同樣是相當(dāng)方便的選擇,而且,由于眼鏡結(jié)構(gòu)與頭部的支撐位置至少包括兩個(gè)耳廓以及鼻子等三個(gè)接觸位置,可穩(wěn)定地設(shè)置于頭部而不產(chǎn)生晃動(dòng),因此,還可自然地對(duì)電極與皮膚間的接觸產(chǎn)生穩(wěn)定的施力,是相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)的實(shí)施方式。
在此所敘述的眼鏡結(jié)構(gòu)是指,通過耳廓以及鼻子作為支撐點(diǎn)而設(shè)置于頭上、且會(huì)與頭部及/或耳朵的皮膚產(chǎn)生接觸的穿戴結(jié)構(gòu),因此,不限于一般的眼鏡結(jié)構(gòu),也包括其變形,舉例而言,可以是對(duì)頭顱兩側(cè)具夾力的結(jié)構(gòu),或是不具鏡腳樞轉(zhuǎn)軸的彈性連續(xù)體,如圖23d所示,或是具延伸至腦后枕葉區(qū)的鏡腳的結(jié)構(gòu),或者,也可實(shí)施為兩邊鏡腳不對(duì)稱的形式,例如,一邊鏡腳于耳廓后方具有彎曲部分,另一邊鏡腳則不具彎曲部分僅架于耳廓上方,或者,也可為了增加固定效果而設(shè)置連接兩鏡腳的綁帶,并且,也可不具鏡片,此外,鼻墊也不受限于特定的形式,只要是接觸鼻梁、山根、及/或兩眼間區(qū)域的部分,都被視為鼻墊的一部分,另外,也可以是各種不同使用目的的眼鏡,舉例而言,可以是一般的光學(xué)眼鏡,或是太陽(yáng)眼鏡,或是有特殊功能的眼鏡,例如,藍(lán)光眼鏡,虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡(virtualrealityglasses,vrglasses),擴(kuò)增實(shí)境眼鏡(augmentedrealityglasses,arglasses),以及具有顯示功能的特殊眼鏡等,并且,與頭部/耳朵的接觸位置也無限制,例如,有些眼鏡為了實(shí)際使用需求或造型,例如,vr眼鏡,也會(huì)實(shí)施為接觸眼睛周圍的其他部位,因此,有各種可能性,沒有限制。
而在材質(zhì)的選擇上,除了如一般眼鏡的硬式材質(zhì)外,也可實(shí)施為彈性材質(zhì),不但可增加電極接觸的穩(wěn)定性,也進(jìn)一步提供使用舒適性,例如,可利用記憶金屬、可撓曲塑料材質(zhì)等形成鏡架,及/或在電極接觸位置處設(shè)置彈性橡膠、硅膠等,讓接觸更穩(wěn)定,都不受限制。
至于電極與眼鏡結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式,以及所需電路(例如,處理器,電池,無線傳輸模塊等)的設(shè)置方式,也有各種可能。舉例而言,其中一種方式是,如圖22a、22c、22e所示,將所需電路直接嵌設(shè)于眼鏡結(jié)構(gòu)中,而電極則直接露出在眼鏡腳、鏡框的表面,以在配戴時(shí)接觸頭顱及/或耳朵的皮膚。
另一種可行的方式是,通過附加結(jié)構(gòu)來達(dá)成電極、電路的配置,在此,較佳地是,該附加結(jié)構(gòu)實(shí)施為可容置至少部分的電路,以由此簡(jiǎn)化眼鏡結(jié)構(gòu)的制作復(fù)雜度。舉例而言,如圖22b所示,該附加結(jié)構(gòu)可實(shí)施為與眼鏡結(jié)構(gòu)間彼此電連接,而讓其上的電極202與眼鏡結(jié)構(gòu)上的電極200一起進(jìn)行訊號(hào)擷取,或者,如圖22d所示,該附加結(jié)構(gòu)也可實(shí)施為同時(shí)具有二電極200,202,并通過與眼鏡結(jié)構(gòu)相結(jié)合而被設(shè)置于耳廓上,這兩種方式都是通過接觸單側(cè)耳廓而取得腦電訊號(hào);另一方面,該附加結(jié)構(gòu)也可實(shí)施為多個(gè),例如,雙邊鏡腳各結(jié)合一附加結(jié)構(gòu),并通過分別具有的電極接觸兩個(gè)耳廓及/或其附近的頭顱而進(jìn)行訊號(hào)擷取,在此情形下,兩個(gè)附加結(jié)構(gòu)間的電連接可通過眼鏡結(jié)構(gòu)來達(dá)成,或也可另外利用連接線連接二附加結(jié)構(gòu),而所需電路則可依需求而部分或全部設(shè)置于眼鏡結(jié)構(gòu)或附加結(jié)構(gòu)中;又一方面,附加結(jié)構(gòu)的設(shè)置位置也不限于耳后,例如,也可設(shè)置于耳朵前方頭部側(cè)面的位置,或是耳前及耳后同時(shí)設(shè)置,只要不影響使用者即可,沒有限制;再一方面,該附加結(jié)構(gòu)也可僅被用來設(shè)置電路,以在與眼鏡結(jié)構(gòu)達(dá)成電連接后,驅(qū)使眼鏡上的電極進(jìn)行訊號(hào)擷??;更進(jìn)一步地,該附加結(jié)構(gòu)可實(shí)施為可移除形式,以讓使用者具選擇性地可在有需要時(shí)再將附加結(jié)構(gòu)結(jié)合至眼鏡結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測(cè)量。
再一種可行的方式是,結(jié)合眼鏡結(jié)構(gòu)與耳戴結(jié)構(gòu),以一起用來設(shè)置電極及電路。使用耳戴結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于,耳戴結(jié)構(gòu)本身已有結(jié)構(gòu)可被穩(wěn)定地設(shè)置于耳朵上,使用上相當(dāng)方便,再加上與眼鏡結(jié)構(gòu)的距離近,兩者間若采用連接線,也不顯突兀,而且,眼鏡結(jié)構(gòu)以及耳戴結(jié)構(gòu)兩者相配合還使得可設(shè)置電極的范圍變廣,也增加了可取得訊號(hào)的種類,因此,是相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)的組合。而在實(shí)際實(shí)施時(shí),耳戴結(jié)構(gòu)可參考上述附加結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式,例如,可設(shè)置于單邊或雙邊,可于表面具有或不具有電極,及/或可實(shí)施為可移除或不可移除形式等,可以有各種可能,沒有限制。
而當(dāng)利用眼鏡結(jié)構(gòu)來設(shè)置電極時(shí),電極與電路間的連接,除了可采用線路嵌入眼鏡結(jié)構(gòu)中的方式外,亦可利用眼鏡結(jié)構(gòu)原有的可導(dǎo)電部分來達(dá)成,例如,可利用由可導(dǎo)電材質(zhì)制成的眼鏡,例如,金屬材質(zhì)眼鏡,也可利用眼鏡結(jié)構(gòu)中原有導(dǎo)電部件,例如,用于接合正面鏡框以及兩側(cè)鏡腳的金屬樞轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu),鏡框中原有的金屬可導(dǎo)電部件,金屬鼻墊,及/或鏡腳中原有的金屬可導(dǎo)電部件等,都是可行的方式,而且,透過這樣的方式,即使一般常見的眼鏡結(jié)構(gòu)也可用來擷取生理訊號(hào),外觀不顯突兀,大眾接受度更高,是相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)的選擇。
此外,實(shí)施于眼鏡結(jié)構(gòu)上的電極,也適合采用如前所述的接觸確保結(jié)構(gòu),例如,實(shí)施為分布式電極、具凸起電極、及/或伸縮形式電極等,除了可適應(yīng)耳廓背面及/或v型凹陷處的形狀外,特別是當(dāng)電極接觸位置有可能出現(xiàn)毛發(fā)時(shí),分散、凸起、伸縮等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有助于穿過毛發(fā),而使電極與皮膚間的接觸困難度降低,如圖22f顯示了在鏡腳上具有多個(gè)分散的伸縮形式電極的情形,另外,通過將電極實(shí)施為多個(gè)分散接觸點(diǎn)的方式,電極的范圍可因此而被擴(kuò)大,進(jìn)而有利于克服不同使用者頭部的尺寸差異,相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)。
在此,需要注意地是,雖然敘述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式,但可理解地是,這些僅是作為舉例之用,而非限制,只要是通過耳朵的支撐而達(dá)成電極與覆蓋耳軟骨皮膚間接觸的眼鏡結(jié)構(gòu)或耳戴結(jié)構(gòu)都屬本發(fā)明的范疇,并且,也可同時(shí)結(jié)合多種實(shí)施方式而不受限。
另外,由于本發(fā)明目的在于提供使用者可隨時(shí)通過穿戴方式而取得腦電訊號(hào)的方式,因此,較佳地是采用干式電極的形式,例如,導(dǎo)電金屬、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電硅膠、導(dǎo)電泡棉、導(dǎo)電纖維等,以最大化使用方便性。
接下來即敘述在實(shí)際進(jìn)行腦部活動(dòng)偵測(cè)時(shí),電極設(shè)置的可能形式。
請(qǐng)參閱圖16a-16b,其顯示在一個(gè)耳內(nèi)殼體上同時(shí)配置兩個(gè)電極的示意圖。如前所述,耳廓的偏上部以及耳廓的偏下部分別可作為活動(dòng)偵測(cè)電極200以及參考電極202的設(shè)置位置,因此,只要耳內(nèi)殼體所接觸的耳廓內(nèi)側(cè)位置適當(dāng),就能以單個(gè)耳內(nèi)殼體完成取得腦電訊號(hào)所需的兩個(gè)電極的設(shè)置。
如前所述,兩個(gè)腦電電極要能取得腦電訊號(hào),除了兩者間的距離外,二電極間若有足夠的獨(dú)立性,也可成為有效腦電訊號(hào)的取得方式,因此,雖然同一個(gè)耳內(nèi)殼體所能接觸的范圍很小,但由于耳道生理結(jié)構(gòu)造成了空間間隔,因此即使在極小的距離下,仍能取得足以進(jìn)行分析的腦電訊號(hào)。
所以,圖16a中兩個(gè)電極分別位于耳內(nèi)殼體的偏上部以及偏下部,以接觸上方的耳甲墻以及下方的對(duì)耳屏/耳屏間切跡,其中,上方電極作為活動(dòng)偵測(cè)電極,以及下方電極作為參考電極,另外,圖16b中,一個(gè)電極接觸耳屏作為參考電極,另一個(gè)則接觸與耳屏位置相對(duì)的耳甲墻,作為活動(dòng)偵測(cè)電極;或者,替代地,也可利用接觸耳屏、耳屏間切跡、及/或?qū)Χ恋膮⒖茧姌O,配合設(shè)置于耳內(nèi)殼體與耳甲底部間接觸面上的活動(dòng)偵測(cè)電極,例如,可利用如圖6b所示的耳內(nèi)殼體,以取得腦電訊號(hào)。而在決定活動(dòng)偵測(cè)電極以及參考電極的位置時(shí),較佳地是,盡可能分布在耳道的相對(duì)兩側(cè),以便取得有效的腦電訊號(hào)。
在此,耳內(nèi)殼體可以單純地僅設(shè)置電極,并連接至容置有取得訊號(hào)所需電路,如,處理器,電池等,以及無線傳輸模塊等的主機(jī),而該主機(jī)的設(shè)置位置則是沒有限制,例如,可被置于耳后,或被穿戴于身上,例如,實(shí)施為頸戴形式、眼鏡形式、頭戴形式、腕戴形式、或臂戴形式等,或者,耳內(nèi)殼體也可直接實(shí)施為將所需電路包含于其中,因此可視實(shí)際需求而改變,沒有限制。
另外,耳內(nèi)殼體上也可實(shí)施為僅設(shè)置單一個(gè)電極,以接觸耳甲墻、對(duì)耳屏、耳屏、及/或耳屏間切跡。舉例而言,耳內(nèi)殼體上的電極可配合直接設(shè)置于頭顱的電極而檢測(cè)腦部活動(dòng),例如,可通過頭帶(headband)、頭盔(headgear)、貼片(patch)等穿戴結(jié)構(gòu)而設(shè)置于頂葉、前額葉、及/或枕葉等位置,且在此,較佳地是,耳內(nèi)殼體上的電極實(shí)施為參考電極;另外,耳內(nèi)殼體上的電極也可實(shí)施為活動(dòng)偵測(cè)電極,并配合上設(shè)置于耳垂上的耳夾內(nèi)側(cè)的參考電極(如圖16c所示);當(dāng)然,也可在雙邊耳內(nèi)殼體上各設(shè)置一個(gè)電極,例如,可實(shí)施為一個(gè)耳內(nèi)殼體上的電極采用參考電極的配置(即接觸耳廓偏下部),配合上另一個(gè)耳內(nèi)殼體上電極采用活動(dòng)偵測(cè)電極的配置(即接觸耳廓偏上部),然而,需注意地是,由于兩耳朵間有足夠距離,電極的設(shè)置位置不受限制,因此無論兩個(gè)耳內(nèi)殼體接觸的是耳廓的偏上部或下部,都可取得足以進(jìn)行分析的腦電訊號(hào),例如,可以一個(gè)耳內(nèi)殼體接觸一耳廓偏上部的皮膚,另一個(gè)耳內(nèi)殼體接觸另一耳廓偏下部的皮膚,或是兩個(gè)耳內(nèi)殼體分別接觸二耳廓的偏上部皮膚;或者,替代地,電極也可實(shí)施為接觸耳甲底部(如圖6b所示),例如,一邊耳內(nèi)殼體上的電極接觸耳甲墻、對(duì)耳屏、耳屏間切跡、及/或耳屏,另一邊耳內(nèi)殼體上的電極接觸耳甲底部,或是兩個(gè)耳內(nèi)殼體上的電極都接觸耳甲底部,因此,可以有各種可能,沒有限制。
接下來,當(dāng)實(shí)施為耳掛形式時(shí),在延伸部件上的電極可依需求選擇接觸v型凹陷、耳廓背面偏上部,及/或耳廓背面偏下部等位置。如圖17中,兩個(gè)電極都設(shè)置于延伸部件上,一個(gè)接觸耳廓與頭顱間v型凹陷及/或耳廓背面偏上部的皮膚,以作為活動(dòng)偵測(cè)電極200,而另一個(gè)則是接觸耳廓背面偏下部的皮膚,以作為參考電極202;或者,延伸部件上的電極可配合直接設(shè)置于頭顱上的電極而檢測(cè)腦部活動(dòng),例如,可通過頭帶(headband)、頭盔(headgear)、貼片(patch)等穿戴結(jié)構(gòu)而設(shè)置于頂葉、前額葉、及/或枕葉等位置,且在此,較佳地是,延伸部件上的電極實(shí)施為參考電極;或者,替代地,延伸部件上的電極也可配合利用耳夾設(shè)置于耳垂上的參考電極而取得腦電訊號(hào);另外,也可雙邊延伸部件上各設(shè)置一個(gè)電極,例如,可實(shí)施為一邊作為參考電極(即接觸耳廓背面偏下部),另一邊作為活動(dòng)偵測(cè)電極(即接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部),然而,同樣地,由于兩耳朵間有足夠距離,電極的設(shè)置位置不受限制,因此無論兩邊延伸部件接觸的是耳廓的偏上部或下部,都可取得足以進(jìn)行分析的腦電訊號(hào),沒有限制。
進(jìn)一步地,圖18a-18d顯示了根據(jù)本發(fā)明的其他可能實(shí)施方式其中,圖18a舉例說明了耳內(nèi)殼體接觸耳廓內(nèi)面偏下部的耳屏或耳屏間切跡,以及延伸部件接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部的實(shí)例,此時(shí),延伸部件上的電極除了接觸v型凹陷及/或耳廓背面的皮膚外,也可實(shí)施為接觸頭顱的皮膚,不受限制,另外,圖18b舉例說明了耳內(nèi)殼體接觸耳廓內(nèi)面偏上部的耳甲墻,以及延伸部件接觸耳廓背面偏下部的實(shí)例,再者,也可實(shí)施為耳內(nèi)殼體上的電極接觸耳甲底部(如采用圖6b所示的耳內(nèi)殼體),而延伸部件上的電極接觸v型凹陷或頭顱的皮膚、或是接觸耳廓背面的皮膚;或者,替代地,也可實(shí)施為從延伸部件延伸出耳夾而將電極設(shè)置于耳垂上,以配合耳廓內(nèi)面利用耳內(nèi)殼體接觸偏上部耳甲墻及/或耳甲底部的電極取得腦電訊號(hào)。在此,需要注意地是,耳廓內(nèi)面與背面的電極較佳地仍是分布于耳道的相對(duì)兩側(cè),以確保達(dá)成取得訊號(hào)所需的空間間隔。
在另一較佳實(shí)施例中,如圖18c所示,可縮短延伸部件的長(zhǎng)度,并通過設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu)而使得延伸部件可上下移動(dòng),如此一來,不但電極接觸可更為穩(wěn)定,也更能適應(yīng)不同的使用者耳廓尺寸,在此例子中,位于耳內(nèi)殼體上的電極實(shí)施為參考電極202而接觸耳屏及/或耳屏切跡的位置,而接觸v型凹陷及/或耳廓背面處的電極則實(shí)施為活動(dòng)偵測(cè)電極200,其可接觸v型凹陷及/或耳廓背面的皮膚或是頭顱的皮膚,沒有限制;在又一較佳實(shí)施例中,如圖18d所示,延伸部件實(shí)施為位于耳內(nèi)殼體的下方,以使得其上的電極接觸耳廓的下部,例如,耳垂上方的耳廓背面皮膚,且同樣可通過設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu)而達(dá)到由下向上移動(dòng)的效果,增加接觸穩(wěn)定性,以適應(yīng)不同的耳廓尺寸。
替代地,也可實(shí)施為如圖19a所示的方式,其中,耳前部件60未進(jìn)入耳道的部分被實(shí)施為具有平滑的弧度,例如,圓柱體,以及延伸部件62也實(shí)施為具有平滑的弧度,而電極202,200則分別設(shè)置于該未進(jìn)入耳道部分的表面上,以及該延伸部件朝向v型凹陷/耳廓背面皮膚的表面上,在此情形下,只要電極的分布范圍足夠,就可簡(jiǎn)單地通過旋轉(zhuǎn)整個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)的方式,例如,以圓柱體為中心而進(jìn)行旋轉(zhuǎn),而適應(yīng)不同使用者的不同耳廓尺寸,例如,圖19b顯示設(shè)置于較大尺寸耳廓上的情形,而圖19c則是設(shè)置于較小尺寸耳廓上的情形,由圖中可知,由于電極200,202的分布范圍足以涵蓋旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的位移,因此,這樣的設(shè)計(jì)就可在適應(yīng)不同耳廓尺寸的同時(shí),也確保電極與皮膚間的接觸,而當(dāng)然,為了制作上更為簡(jiǎn)便,也可直接將圓柱體的整個(gè)外表面、及/或?qū)⒃撗由觳考騰型凹陷的整個(gè)表面都實(shí)施為電極,例如,都采用可導(dǎo)電材質(zhì)制成,因此可以有各種可能的選擇,沒有限制。
再者,進(jìn)一步地,在此例子中,只要將該進(jìn)入耳道部分與該未進(jìn)入耳道部分兩者間形成為具有角度,就可自然地通過置入耳道的動(dòng)作而使該未進(jìn)入耳道部分被穩(wěn)固地維持于耳廓內(nèi)面,且也可同時(shí)達(dá)成朝向耳屏方向的施力,更有助于電極的接觸穩(wěn)定性,另外,也可根據(jù)不同的使用者而提供不同尺寸的該進(jìn)入耳道部分,同樣有助于使該未進(jìn)入耳道部分被穩(wěn)定地維持于耳廓內(nèi)面。
另一方面,該未進(jìn)入耳道部分上的電極也可實(shí)施為接觸對(duì)耳屏的位置,舉例而言,可通過調(diào)整耳內(nèi)殼體的角度,使該未進(jìn)入耳道部分朝向?qū)Χ恋姆较颍诖饲樾蜗?,只要該進(jìn)入耳道的部分是由具彈性的材質(zhì)所形成,就不會(huì)對(duì)耳道產(chǎn)生壓力,而該未進(jìn)入耳道的部分則是可自然地卡入對(duì)耳屏與耳道間的空間,形成相當(dāng)穩(wěn)定的設(shè)置方式;進(jìn)一步地,若為了增加電極與對(duì)耳屏接觸的穩(wěn)定性,也可通過增設(shè)凸起的方式而進(jìn)一步確保電極與對(duì)耳屏的接觸,例如,如圖19d所示,可由具彈性材質(zhì)形成用以設(shè)置電極的凸起206,因此,沒有限制。
再一方面,也可將該延伸部件實(shí)施為可提供具有朝向v型凹陷/耳廓背面皮膚的施力,以確保其上的電極與皮膚間的接觸,舉例而言,可利用具彈性材質(zhì)形成,例如,彈性金屬,彈性橡膠等,如圖19e所示,該延伸部件被實(shí)施為具有恢復(fù)力,可在被拉開放置于耳廓上后,恢復(fù)至原有的形狀,進(jìn)而緊貼于耳廓背面,并達(dá)到穩(wěn)定電極與皮膚間接觸的效果。
而當(dāng)上述的該延伸部件僅提供電極功能,也即,大部分的電路都設(shè)置于該耳內(nèi)殼體中時(shí),進(jìn)一步地,該延伸部件還可實(shí)施為可自該耳內(nèi)殼體移除的形式,例如,通過設(shè)置端口而達(dá)成,如此一來,將可達(dá)到方便收納、攜帶等好處。在實(shí)際實(shí)施時(shí),舉例而言,該延伸部件可實(shí)施為由彈性導(dǎo)電材質(zhì)所制成而可直接作為電極使用,例如,彈性鋼,記憶金屬,導(dǎo)電橡膠,導(dǎo)電硅膠等,或者,該延伸部件也可實(shí)施為可在與耳內(nèi)殼體相連接時(shí)完成其表面上的電極與耳內(nèi)殼體內(nèi)電路間的電連接,有各種可能。
再進(jìn)一步地,通過這樣的可移除形式,本申請(qǐng)將可提供另一種實(shí)施選擇,也即,可使該延伸部件上的電極作為耳內(nèi)殼體上電極的延伸,舉例而言,當(dāng)該耳內(nèi)殼體上已具有兩個(gè)電極時(shí),就可通過外接延伸部件的方式而取代其中一個(gè)電極,一來可作為另一種電極接觸選擇,例如,從耳廓內(nèi)部的接觸轉(zhuǎn)換為接觸v型凹陷/耳廓背面,另一方面也提供另一種固定方式選擇,例如,增加延伸部件與耳內(nèi)殼體間的相對(duì)施力;或者,替代地,該延伸部件也可單純作為延伸固定結(jié)構(gòu),以進(jìn)一步增加耳內(nèi)殼體與耳廓間的固定力。因此,可依需求而有不同的設(shè)置選擇,沒有限制。
在又一較佳實(shí)施例中,如圖20所示,耳內(nèi)殼體上不設(shè)置電極,而是作為固定用,并同時(shí)提供磁力而與接觸耳廓背面下半部的電極相吸,另一個(gè)電極則由自耳內(nèi)殼體延伸而出的延伸部件所承載,以接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚,在此,特別地是,該延伸部件與耳內(nèi)殼體之間可實(shí)施為具調(diào)整機(jī)構(gòu),以適應(yīng)不同的耳朵尺寸,而接觸耳廓下方的電極則是可利用連接線64或軟性材質(zhì)與該延伸部件相連接,因此,即使該延伸部件因調(diào)整機(jī)構(gòu)而出現(xiàn)位移也不會(huì)影響到下方電極的接觸位置,如此一來,不但二電極的接觸穩(wěn)定性都可獲得確保,還同時(shí)達(dá)到了適應(yīng)不同耳廓尺寸的功效,相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì);替代地,也具優(yōu)勢(shì)地是,延伸自耳內(nèi)殼體的該延伸部件也可實(shí)施為可隨著耳廓的形狀而彎曲,例如,直接實(shí)施為連接線、或利用彈性材質(zhì)制成等,如此一來,當(dāng)接觸耳廓背面偏下方的電極利用與耳內(nèi)殼體間的磁力吸引而被固定時(shí),接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部的電極,除了可剛好被設(shè)置于耳廓與頭顱之間外,還可通過因磁力相吸所產(chǎn)生的拉力而讓接觸更為穩(wěn)定,而且進(jìn)一步地,該延伸部件還可實(shí)施為可更換,例如,更換不同長(zhǎng)度、或不同材質(zhì),以適應(yīng)不同的使用者。
在此,需要注意地是,無論實(shí)施為上述何種情形,延伸部件的材質(zhì)及形狀都可根據(jù)實(shí)施情況的不同而有所變化,舉例而言,該延伸部件可由具恢復(fù)力的彈性材質(zhì)制成,例如,彈性金屬,彈性塑料,硅膠等,以確保電極始終具有朝向耳廓背面方向的接觸力;或者,該延伸部件可由具可塑性的材質(zhì)制成,以讓使用者可根據(jù)自身耳廓的形狀而進(jìn)行彎曲,例如,記憶金屬、可撓曲塑料材質(zhì)等,也確保電極的接觸穩(wěn)定性,因此,可以有各種可能,沒有限制。
另外,取得訊號(hào)所需的電路,如處理器,電池等,以及無線傳輸模塊等則可被設(shè)置于耳前部件中,或是置于耳后的一殼體中,或是設(shè)置于通過連接線相連的一主機(jī)中,以穿戴于身上,例如,實(shí)施為腕戴形式、頸戴形式、頭戴形式、眼鏡形式、或臂戴形式等,同樣可視實(shí)際需求而改變,沒有限制。
而在一較佳實(shí)施例中,特別地是,無論是采用單純?cè)O(shè)置于耳內(nèi)的形式、或是具有延伸部件的形式,該主機(jī)都可進(jìn)一步實(shí)施為可同時(shí)適應(yīng)設(shè)置于頸部及頭部的一穿戴結(jié)構(gòu),如圖24a-24c所示,也即,該穿戴結(jié)構(gòu)可適應(yīng)使用需求而具選擇地被設(shè)置于頸部、或是頭部,且配戴于頭部時(shí),可選擇穿戴結(jié)構(gòu)的設(shè)置于額頭前方(圖24c)、設(shè)置于頭頂、或是設(shè)置于頭部后方,沒有限制。
在此,該穿戴結(jié)構(gòu)實(shí)施為具有二端部,以及連接二端部的一彎曲部分,也即,類似c的形狀,而通過該彎曲部分,該穿戴結(jié)構(gòu)即可適應(yīng)被設(shè)置于頸部或頭部,因此,較佳地是,該彎曲部分會(huì)至少部分符合頸部后方的曲線,以使得該穿戴結(jié)構(gòu)在環(huán)繞頸部時(shí),該二端部會(huì)落在頸部的兩側(cè)及/或前方,形成安定的設(shè)置方式;另一方面,在設(shè)置于頭部時(shí),該彎曲部分則可符合頭部前方、上方及/或后方的曲線,而該二端部則是會(huì)落在頭部的兩側(cè),以達(dá)成與頭部的穩(wěn)定結(jié)合。
首先,當(dāng)實(shí)施為頸戴形式時(shí),由于是利用頸部作為支撐,因此主機(jī)的體積及形狀可有較自由的變化,且相較于設(shè)置于臂戴形式、或腕戴形式,除了與耳戴結(jié)構(gòu)間的連接線長(zhǎng)度被縮短外,也使得手部的活動(dòng)不會(huì)受到接線的影響,增加了使用方便性,另外,相較于將主機(jī)設(shè)置于耳內(nèi)殼體中、或主機(jī)設(shè)置于耳朵后方的方式,這樣的方式除了可減輕耳朵的負(fù)擔(dān)外,也可因減小了耳內(nèi)殼體的體積而增加其設(shè)置穩(wěn)定性,而且,這樣的頸戴形式與一般配戴項(xiàng)鏈無異,使用者相當(dāng)容易適應(yīng)。
再者,當(dāng)實(shí)施為頭戴形式,由于增加了與頭部接觸的部位,因此也增加了可取得更多不同大腦部位皮質(zhì)的腦電訊號(hào)的可能,因此,也讓使用者可通過選擇不同的配戴位置而自行決定與取得的腦電訊號(hào),例如,參考圖1,當(dāng)電極設(shè)置于額頭位置時(shí)可取得額葉區(qū)腦電訊號(hào),當(dāng)設(shè)置于頭部上方時(shí)可取得頂葉區(qū)腦電訊號(hào),當(dāng)設(shè)在頭部后方時(shí)可取得枕葉區(qū)腦電訊號(hào),以及當(dāng)電極設(shè)置于該兩端部上時(shí),可取得顳葉區(qū)腦電訊號(hào),而當(dāng)電極設(shè)置于會(huì)接觸眼部周圍的部分上時(shí),例如,額頭、太陽(yáng)穴等位置,還可同時(shí)取得眼電訊號(hào)。
另外,進(jìn)一步地,接觸頭部的電極也可實(shí)施為與耳戴結(jié)構(gòu)上的電極一起取得腦電訊號(hào),沒有限制,而且,當(dāng)穿戴結(jié)構(gòu)上電極的接觸位置具有毛發(fā)時(shí),例如,頭頂、頭部后方、頭部側(cè)面等位置,則可如前所述地,采用接觸確保結(jié)構(gòu),例如,實(shí)施為分布式電極、具凸起電極、及/或伸縮形式電極等,以幫助于穿過毛發(fā),而使電極與皮膚間的接觸困難度降低。
在此,穿戴結(jié)構(gòu)如何同時(shí)適應(yīng)被穿戴于頸部以及頭部,則有不同的實(shí)施可能,舉例而言,可通過選擇材質(zhì),例如,選用具彈性的材質(zhì)以對(duì)頭部?jī)蓚?cè)施力,進(jìn)而達(dá)到固定效果,如彈性鋼、彈性塑料等材質(zhì);也可通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),例如,可剛好適合架設(shè)于耳廓上,或是可具有防止移動(dòng)的結(jié)構(gòu)等;及/或也可通過增設(shè)輔助構(gòu)件而達(dá)成與頭部間的穩(wěn)定接觸,例如,可通過增設(shè)將二端部拉緊的結(jié)構(gòu),如彈性帶,或可在穿戴結(jié)構(gòu)的內(nèi)面增設(shè)緩沖結(jié)構(gòu)等方式而幫助穿戴結(jié)構(gòu)穩(wěn)定維持于頭上,因此同樣沒有限制。再進(jìn)一步地,若是將電路主要分布于二端部,則還可實(shí)施為該彎曲部分可更換,以更換不同的形狀、材質(zhì)、尺寸、顏色等,讓使用上更為方便,另一方面,相對(duì)地,也可因此而實(shí)施為更換二端部,通過更換不同的電路而改變可執(zhí)行的功能,因此,可以有各種可能,沒有限制。
此外,通過如此的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由于與一般配戴項(xiàng)鏈的感覺無異,因此使用者將不會(huì)覺得有額外的負(fù)擔(dān),而另一方面,還可增加電路的容置空間,以增加可提供的功能,例如,可配置大容量的電池,以延長(zhǎng)使用時(shí)間,可提供音樂播放功能,可提供gps定位功能,及/或還可如圖24a所示增加控制接口于容易接觸到的二端部等,都是相當(dāng)具優(yōu)勢(shì)的選擇。
另外,當(dāng)實(shí)施為腕戴形式時(shí),特別具有優(yōu)勢(shì)地是,由于腕戴裝置,例如,手環(huán),手表,是一般使用者最常利用的隨身信息提供接口之一,因此,通過將主機(jī)設(shè)置于手腕上,再配合上增設(shè)信息提供接口,將可讓使用者方便地在有需要時(shí)獲得信息,就像看手表一樣,因此使用的情形將會(huì)是,如圖25a所示,使用者平時(shí)將具有腦電訊號(hào)擷取功能的手表/手環(huán)戴于手腕上,當(dāng)有需要測(cè)量腦電訊號(hào)時(shí),只需再連接上腦電電極,并設(shè)置于耳朵,即形成可隨身使用的腕戴式腦電檢測(cè)裝置,在此,所連接的電極可以是前述的任何一種耳戴形式,例如,可以是單個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)電極的方式,也可以是兩個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)分別各具電極的形式,可視實(shí)際需求而定,其中,若采用單個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)腦電電極的設(shè)計(jì),將只需要一條連接線,除了使用方便性顯著提升外,復(fù)雜度也大幅降低,另外,當(dāng)采用兩個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)時(shí),還可進(jìn)一步實(shí)施為可取得雙信道(twochannels)腦電訊號(hào)的形式,以監(jiān)測(cè)左右腦的活動(dòng)情形。因此,無論實(shí)施為何種方式,都相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)。
而實(shí)施為眼鏡形式時(shí),同樣可以有多種的電極配置選擇,舉例而言,如圖22a所示,可將活動(dòng)偵測(cè)電極200設(shè)置于眼鏡腳上接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚的位置(耳廓偏上方),并將參考電極202設(shè)置于眼鏡腳末端彎曲部分而接觸耳廓背面偏下方皮膚的位置(耳廓偏下方),在此,進(jìn)一步地,該眼鏡腳末端彎曲部分可實(shí)施為具有彈性,以增加電極接觸的穩(wěn)定性;或者,如圖22b所示,也可通過一邊眼鏡腳接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚的位置,再配合結(jié)合于同一眼鏡腳的附加結(jié)構(gòu)204而設(shè)置電極接觸耳廓背面的皮膚,在此,該附加結(jié)構(gòu)可接觸耳廓背面任一部分皮膚,并且,也可實(shí)施為位于另一側(cè)的眼鏡腳上,沒有限制;或者,如圖22c所示,可在延伸至頭顱后方的眼鏡腳末端設(shè)置電極接觸枕葉區(qū),再配合同一眼鏡腳或另一眼鏡腳而接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部的皮膚,而這樣的配置則尤其適合設(shè)置于如圖23d所示的無樞轉(zhuǎn)軸、且原本鏡腳已向后延伸的眼鏡結(jié)構(gòu)上;或者,如圖22d所示,利用眼鏡腳上的附加結(jié)構(gòu)204而接觸v型凹陷及/或耳廓背面偏上部的皮膚,以及接觸耳廓背面偏下部的皮膚;或者,將二電極分別設(shè)置在兩邊眼鏡腳上,以接觸兩邊的v型凹陷及/或耳廓背面偏上部,或者,也可單邊變化為通過眼鏡腳末端彎曲而接觸耳廓背面偏下方(如圖22a所示),或是由于兩耳朵間有足夠距離,也可兩邊都實(shí)施為末端彎曲接觸耳廓背面偏下方,或是利用單邊或雙邊設(shè)置附加結(jié)構(gòu)而接觸耳廓背面偏下方(如圖22b所示),同樣可行,沒有限制;或者,也可如圖22e所示,通過將電極設(shè)置于鼻梁/山根/兩眼間區(qū)域,以及v型凹陷及/或耳廓背面偏上部的皮膚、或是耳廓背面偏下部的皮膚而進(jìn)行腦部活動(dòng)偵測(cè)。因此,可以有各種選擇,沒有限制,只要是通過眼鏡結(jié)構(gòu)的框架而與頭顱及/或耳廓相接觸的位置及設(shè)置,都屬本發(fā)明的范圍,并且,上述設(shè)置電極的位置及形式目的也僅在于舉例說明,可相互取代及/或結(jié)合,沒有限制。
特別地是,當(dāng)電極的設(shè)置位置接近眼睛周圍時(shí),例如,如圖22e所示,設(shè)置于鼻梁/山根/兩眼間區(qū)域、太陽(yáng)穴時(shí),還可取得眼電圖(eog),其中,眼電圖所測(cè)量的是存在于眼睛前后間的角膜-視網(wǎng)膜靜電位(corneo-retinalstandingpotential),可用來測(cè)定眼球的位置以及眼球運(yùn)動(dòng)的生理變化。在此,由于眼電訊號(hào)以及腦電訊號(hào)的頻率以及振幅都不同,通過訊號(hào)處理的方式就可將彼此分離,因此,在本發(fā)明的概念下,最少只需設(shè)置兩個(gè)電極就可取得此兩種訊號(hào),例如,只需將其中一個(gè)電極設(shè)置于鼻梁/山根/兩眼間區(qū)域的位置、或是設(shè)置于太陽(yáng)穴的位置,再配合將另一個(gè)電極設(shè)置于耳廓內(nèi)面、背面、及/或v型凹陷的位置,就可同時(shí)取得腦電訊號(hào)以及眼電訊號(hào),無須其他特別的設(shè)置,而且,這樣的方式特別適合實(shí)施在眼鏡結(jié)構(gòu)上,使用者只要戴上眼鏡,沒有多余的步驟就可進(jìn)行兩種訊號(hào)的測(cè)量,相當(dāng)方便。
另外,在一特別的實(shí)施例中,還可實(shí)施為將多個(gè)電極分置于眼鏡的兩側(cè),以分別取得左右兩側(cè)腦部的訊號(hào),例如,兩個(gè)電極分布于右側(cè)的及/或鏡框上,以及另外兩個(gè)電極分布于左側(cè)的鏡腳及/或鏡框上,如此一來,只要將電路隔開,即形成兩個(gè)信道的腦電訊號(hào)擷取裝置,相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì),而在此情形下,電路的分布可分別直接設(shè)置于左右部分的眼鏡結(jié)構(gòu)中,或者,也可通過外接模塊與鏡腳相結(jié)合的方式而設(shè)置電路,都為可能的實(shí)施方式。
進(jìn)一步地,用來取得腦電訊號(hào)的兩個(gè)電極也可實(shí)施為通過眼鏡結(jié)構(gòu)以及耳戴結(jié)構(gòu)而進(jìn)行設(shè)置,舉例而言,可由眼鏡結(jié)構(gòu)延伸出一耳戴結(jié)構(gòu),或是眼鏡結(jié)構(gòu)具有一端口,以電連接一耳戴結(jié)構(gòu),如此一來,通過眼鏡結(jié)構(gòu),就可選擇接觸v型凹陷、耳廓背面、太陽(yáng)穴、鼻梁、及/或山根兩眼間區(qū)域,以及通過耳戴結(jié)構(gòu),則可選擇接觸v型凹陷、耳廓背面、耳甲底部、耳甲墻、對(duì)耳屏、耳屏間切跡、及/或耳屏,以共同取得腦電訊號(hào)。在此,該耳戴結(jié)構(gòu)可以實(shí)施為耳內(nèi)殼體的形式,或是耳掛的形式,沒有限制。
在本發(fā)明中,該眼鏡結(jié)構(gòu)、該耳戴結(jié)構(gòu)、以及電極間同樣可以有不同的配置選擇。舉例而言,在一較佳實(shí)施例中,如圖23a所示,一個(gè)電極位于該眼鏡結(jié)構(gòu)的一鏡腳上,而另一個(gè)電極則位于耳戴結(jié)構(gòu)上,而電路系統(tǒng)則設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)中,其中,位于眼鏡結(jié)構(gòu)72上的電極721被設(shè)置在眼鏡結(jié)構(gòu)配戴于頭上時(shí),可通過本身固定力量而達(dá)成電極與頭部及/或耳廓皮膚的接觸的位置,而另一個(gè)電極702則設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)70與鏡腳相結(jié)合的一結(jié)合結(jié)構(gòu)701的表面上,以在該耳戴結(jié)構(gòu)與眼鏡結(jié)構(gòu)相結(jié)合后,接觸頭顱及/或耳廓的皮膚,在此情形中,為了連接耳戴結(jié)構(gòu),該眼鏡結(jié)構(gòu)于設(shè)置耳戴結(jié)構(gòu)的該側(cè)鏡腳上會(huì)具有一電接觸區(qū)域722,其除了與耳戴結(jié)構(gòu)內(nèi)的電路系統(tǒng)以及結(jié)合結(jié)構(gòu)表面的電極702相連接外,也會(huì)連接另一側(cè)鏡腳上的電極721,進(jìn)而達(dá)成取樣回路;在此,替代地,該電極721也可實(shí)施為設(shè)置于鏡框上,以與該耳戴結(jié)構(gòu)上的電極702一起形成取樣回路,因此,可依實(shí)際需求而改變?cè)O(shè)置,沒有限制。
另外,該耳戴結(jié)構(gòu)與眼鏡結(jié)構(gòu)間也可實(shí)施為不同的結(jié)合方式,例如,如圖23b所示,眼鏡結(jié)構(gòu)的鏡腳末端實(shí)施為一端口73,以與該耳戴結(jié)構(gòu)間通過插接的方式而同時(shí)達(dá)成機(jī)械連接及電連接,而在此實(shí)施例中,該耳戴結(jié)構(gòu)上的電極702則設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)的耳內(nèi)殼體的表面。
再者,也可實(shí)施為兩個(gè)電極都設(shè)置于眼鏡結(jié)構(gòu)的表面,如圖23c所示,兩側(cè)鏡腳上分別具有電極721,723,或是兩個(gè)電極分別位于一側(cè)鏡腳以及鏡框上,此時(shí),只需再連接上耳戴結(jié)構(gòu),就可通過容置于耳戴結(jié)構(gòu)中的電路系統(tǒng)而進(jìn)行電生理訊號(hào)擷取。再進(jìn)一步地,也可在耳戴結(jié)構(gòu)上設(shè)置電極,如此一來,就可將耳戴結(jié)構(gòu)上的電極視為參考電極,而電極721,723則作為活動(dòng)偵測(cè)電極,以分別、或同時(shí)取得兩側(cè)顳葉區(qū)腦電訊號(hào)。
在此,需注意地是,雖然圖23a,圖23c中所示都為二電極分布于兩側(cè)鏡腳的形式,但其并非作為限制,兩個(gè)電極也可實(shí)施為分布于一側(cè)鏡腳以及鏡框上,且進(jìn)一步地,也可實(shí)施為多于兩個(gè)電極,例如,在兩側(cè)鏡腳以及鏡框上都設(shè)置有電極,因此,可以有各種可能;另外,耳戴結(jié)構(gòu)與眼鏡結(jié)構(gòu)的結(jié)合也有許多種可能,除了圖示利用端口、或是利用套設(shè)的方式外,也可以有其他選擇,例如,利用磁力相吸、相互卡合、或是滑槽結(jié)合等方式,同樣不受限制;此外,眼鏡結(jié)構(gòu)除了如圖中所示的傳統(tǒng)形式眼鏡外,也可采用如前所述的無樞轉(zhuǎn)軸形式眼鏡結(jié)構(gòu),例如,如圖23d所示的無樞轉(zhuǎn)軸的彈性連續(xù)體,及/或無鏡片形式眼鏡結(jié)構(gòu),可依實(shí)際需求而改變。
在另一較佳實(shí)施例中,如圖23e所示,耳戴結(jié)構(gòu)70通過附加結(jié)構(gòu)204而設(shè)置于眼鏡結(jié)構(gòu)72上,且特別地是,該附加結(jié)構(gòu)實(shí)施為具有彎曲、并朝向頭部后方枕葉的位置,因此,在此實(shí)施例中,附加結(jié)構(gòu)上的電極721被實(shí)施為分散的形式,以有助于電極穿過頭發(fā)而接觸頭皮,至于另一個(gè)電極702則設(shè)置于該耳戴結(jié)構(gòu)的表面,以接觸耳朵,據(jù)此,設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)的電極702被視為參考電極,而附加結(jié)構(gòu)上的電極721則被視為活動(dòng)偵測(cè)電極,以取得枕葉區(qū)的腦電訊號(hào)。在此,電路可設(shè)置于該附加結(jié)構(gòu)、及/或該耳戴結(jié)構(gòu)中,沒有限制,而該附加結(jié)構(gòu)則可實(shí)施為套設(shè)于鏡腳上,也可實(shí)施為取代一部分的鏡腳,也沒有限制。
再者,分布于眼鏡結(jié)構(gòu)上的電極與電路系統(tǒng)間的電連接,也有不同的可能實(shí)施方式,例如,可直接利用由導(dǎo)電材質(zhì)所制成的眼鏡結(jié)構(gòu)來達(dá)成電連接,或者,也可實(shí)施為在眼鏡結(jié)構(gòu)中設(shè)置可導(dǎo)電部分的方式,都為可行的方式。
在此,由于眼鏡結(jié)構(gòu)能夠提供更多與頭部接觸位置的選擇,例如,鼻子附近,頭部后方等,因此,當(dāng)耳戴結(jié)構(gòu)與眼鏡結(jié)構(gòu)兩者可相互結(jié)合使用時(shí),遂使得可取得的生理訊號(hào)更為廣泛,相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)。
另外,如圖25b所示,電路系統(tǒng)也可設(shè)置于腕戴結(jié)構(gòu)中,而與前述的情形類似,使用者可于平時(shí)將具有腦電訊號(hào)擷取功能的腕戴結(jié)構(gòu),例如,手表,手環(huán)等,戴于手腕上,當(dāng)有需要測(cè)量腦電訊號(hào)時(shí),再連接上眼鏡形式的腦電電極,或者,平時(shí)即配戴腕戴結(jié)構(gòu)以及眼鏡,當(dāng)有測(cè)量需求時(shí)再將兩者連接,如此一來,同樣是相當(dāng)方便且融入日常生活的選擇。在此,所連接的電極可以是前述的任何一種眼鏡結(jié)構(gòu)形式,沒有限制。
另外,除了設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)以及眼鏡結(jié)構(gòu)上的腦電電極外,根據(jù)本發(fā)明的腦部活動(dòng)傳感器也可實(shí)施為具有其他腦電電極,舉例而言,可從耳戴結(jié)構(gòu)或眼鏡結(jié)構(gòu)延伸出設(shè)置于頭部其他位置的電極,例如,設(shè)置于額頭可取得額葉區(qū)的腦電訊號(hào),設(shè)置于頭頂可取得頂葉區(qū)的腦電訊號(hào),及/或設(shè)置于頭顱后方可取得枕葉區(qū)的腦電訊號(hào)等,而其中較特別地是,當(dāng)實(shí)施為眼鏡形式時(shí),頭顱后方的電極也可通過眼鏡腳向后延伸的方式而達(dá)成,因此,可依實(shí)際需求不同而改變,沒有限制;另外,當(dāng)電極設(shè)置位置具有頭發(fā)時(shí),如頭頂、腦后等,則可選擇使用針狀電極、分散電極、或其他能夠穿過頭發(fā)取得訊號(hào)的電極形式,或是如前所述的彈簧加載電極,以增加使用方便性。
在此,也需注意地是,上述的較佳實(shí)施例僅是作為舉例之用,而非限制,實(shí)施例可進(jìn)行修飾,及/或不同實(shí)施例間也可相互結(jié)合實(shí)施,都不脫本申請(qǐng)的范疇。
由于根據(jù)本發(fā)明的腦部活動(dòng)傳感器是以耳朵作為設(shè)置于人體的媒介,因此,相當(dāng)適合實(shí)施為與耳機(jī)相結(jié)合的形式,尤其是實(shí)施為耳戴形式時(shí),例如,可結(jié)合用來聽音樂的耳機(jī),或是用來收發(fā)聲音的耳機(jī)麥克風(fēng)等,且也不限于是雙邊耳戴或單邊耳戴形式,或是采用耳內(nèi)殼體或耳掛形式,都適合本發(fā)明的概念,如此一來,就可更進(jìn)一步融入使用者的日常生活,例如,可于通勤期間使用等,而且,還可根據(jù)使用者使用耳機(jī)的習(xí)慣而選擇實(shí)施的形式,相當(dāng)具便利性。
另外,當(dāng)實(shí)施為眼鏡形式時(shí),則可通過在眼鏡結(jié)構(gòu)上設(shè)置發(fā)聲元件及/或收音元件(例如,麥克風(fēng))的方式而提供耳機(jī)及/或麥克風(fēng)的功能,或者,也可利用由眼鏡鏡腳延伸出耳機(jī)的方式,在此,特別地是,所采用的發(fā)聲元件、耳機(jī)除了可以是一般常見的空氣傳導(dǎo)形式外,也可采用骨傳導(dǎo)形式,例如,可直接在鏡腳與頭骨接觸的位置處設(shè)置骨傳導(dǎo)揚(yáng)聲器,或是從鏡腳延伸出骨傳導(dǎo)耳機(jī),沒有限制。
根據(jù)本發(fā)明的腦部活動(dòng)傳感器也可實(shí)施為可與一可攜式電子裝置溝通,例如,以耳機(jī)插孔、藍(lán)牙等有線或無線方式與智能型手機(jī),平板計(jì)算機(jī)等外部電子裝置進(jìn)行溝通,如此一來,在具有發(fā)聲元件(空氣傳導(dǎo)式或骨傳導(dǎo)式)以及收音元件的情形下,根據(jù)本發(fā)明的耳戴式或眼鏡式腦部活動(dòng)傳感器就可作為免持聽筒,以用于通話,也可播放來自可攜式電子裝置的音樂等;此外,進(jìn)一步地,通過設(shè)置振動(dòng)模塊,發(fā)聲元件(空氣傳導(dǎo)式或骨傳導(dǎo)式),顯示元件,以及發(fā)光元件等,根據(jù)本發(fā)明的耳戴式及/或眼鏡式腦部活動(dòng)傳感器還可進(jìn)一步實(shí)施作為該可攜式電子裝置的信息提供接口,例如,用于提供來電提醒、手機(jī)訊息通知等,更加融入使用者的日常生活,至于訊息的提供則可通過聲音、振動(dòng)、發(fā)光、鏡片顯示等各種方式,沒有限制。
進(jìn)一步地,當(dāng)實(shí)施為具有耳機(jī)功能時(shí),尤其是用于聽音樂時(shí),較佳是采用雙耳配戴的形式,以提供使用者較佳的聽覺效果,舉例而言,可在兩個(gè)耳廓內(nèi)都設(shè)置耳內(nèi)殼體,并通過兩者間的無線連接、或有線連接而提供音樂,例如,分為左右聲道,而使音樂具有立體聲效果,再者,還可實(shí)施為耳機(jī)內(nèi)具內(nèi)存可儲(chǔ)存音樂并提供播放功能,如此一來,即使不與可攜式電子裝置進(jìn)行溝通,也可聆聽音樂,讓使用更為方便。
據(jù)此,在一較佳實(shí)施例中,根據(jù)本發(fā)明的單耳戴式腦部活動(dòng)感測(cè)裝置實(shí)施為具有無線傳輸模塊,例如,藍(lán)牙,以與外部的可攜式電子裝置進(jìn)行溝通,例如,將所取得的生理訊號(hào)、信息傳送至可攜式電子裝置,進(jìn)而提供給使用者,另一方面,除了有關(guān)生理訊號(hào)擷取功能外,則也同時(shí)具有發(fā)聲元件,以及一電訊號(hào)傳輸端口,以接收來自外部的訊號(hào),例如,音頻訊號(hào),而在此,該音頻訊號(hào)的來源則有數(shù)種不同的選擇,舉例而言,可來自連接至該電訊號(hào)傳輸端口的一另一耳戴裝置,例如,該另一耳戴裝置中所儲(chǔ)存的音頻訊號(hào);也可來自外部的可攜式電子裝置,且可以是通過有線或無線方式而取得,例如,可以是該另一耳戴裝置以連接線、或以無線方式連接至該可攜式電子裝置而取得音頻訊號(hào)后,再連接至該電訊號(hào)傳輸端口,或替代地,也可實(shí)施為,由該電訊號(hào)傳輸端口有線連接至該可攜式電子裝置而取得音頻訊號(hào),都是可能的選擇。
至于音頻訊號(hào)的播放,則是由位于該另一耳戴裝置中的音頻控制電路來執(zhí)行,其中,通過兩個(gè)耳戴裝置的電訊號(hào)傳輸端口間所達(dá)成的電連接,該音頻控制電路就可驅(qū)動(dòng)發(fā)聲元件執(zhí)行音頻播放,進(jìn)一步地,當(dāng)該另一耳戴裝置中也具有發(fā)聲元件時(shí),即可達(dá)成立體聲的效果。
而也由于如此的生理訊號(hào)擷取電路以及音頻控制電路分置于兩個(gè)耳戴裝置的設(shè)計(jì),具優(yōu)勢(shì)地是,兩邊耳戴裝置間的連接可實(shí)施為可移除形式,如此一來,舉例而言,當(dāng)使用者僅需要進(jìn)行生理訊號(hào)檢測(cè)時(shí),就可將另一邊耳戴裝置移除,而當(dāng)有需要聽音樂時(shí),則只需接上另一邊的耳戴裝置(并連接至可攜式電子裝置)即可,使用上相當(dāng)方便,另外,該另一耳戴裝置也可單獨(dú)使用而提供單耳音樂播放功能,再進(jìn)一步,若該另一耳戴裝置也具備有收音元件,則該另一耳戴裝置單獨(dú)還可被使用作為該可攜式電子裝置的耳機(jī)麥克風(fēng);此外,該另一邊耳戴裝置上也可實(shí)施為具有電極而可由兩邊耳戴裝置同時(shí)進(jìn)行腦電訊號(hào)的擷取,同樣沒有限制,而在此情形下,兩個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)間的連接則除了音頻訊號(hào)的傳輸外,也可被用來傳輸生理訊號(hào)。
因此,通過這樣的設(shè)計(jì),兩個(gè)耳戴裝置除了可結(jié)合使用外,也可單獨(dú)使用,完全可適應(yīng)使用者不同時(shí)間的使用需求改變而應(yīng)變,是相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)的組合。
在此需要注意地是,基于使用目的及設(shè)計(jì)需求的不同,兩個(gè)耳戴裝置間的傳輸,包括音頻訊號(hào)傳輸以及生理訊號(hào)傳輸,也可有各種組合可能,舉例而言,在單耳即可取得生理訊號(hào)的情形下,兩裝置間的有線連接可僅用于傳輸音頻訊號(hào),而當(dāng)生理訊號(hào)的取得需要通過分別設(shè)置于兩裝置上的電極而共同達(dá)成時(shí),則實(shí)施為生理訊號(hào)需通過有線方式傳輸,而在此情形下,音頻訊號(hào)則可實(shí)施為通過有線、或無線的方式傳輸,沒有限制,
至于用來控制音頻的播放、決定是否進(jìn)行無線連接的操作接口,則是可根據(jù)需求而設(shè)置于方便使用者使用的位置,例如,耳戴裝置與可攜式電子裝置的連接在線,兩個(gè)耳戴裝置的連接在線,或是如前所述可設(shè)置于頸部或頭部的穿戴結(jié)構(gòu)上等,沒有限制。
另一方面,當(dāng)實(shí)施為雙耳戴形式時(shí),無論兩邊的耳戴結(jié)構(gòu)間實(shí)施為有線或無線連接,對(duì)于音頻播放以及生理訊號(hào)擷取的控制,都可以有下列的選擇,例如,可實(shí)施為一邊耳戴結(jié)構(gòu)中的電路控制生理訊號(hào),另一邊的耳戴結(jié)構(gòu)中的電路則控制聲音的播放,也可實(shí)施為由一邊耳戴結(jié)構(gòu)中的電路同時(shí)控制生理訊號(hào)擷取及聲音播放,沒有限制;再者,有關(guān)電極的配置,可實(shí)施為僅單邊的耳戴結(jié)構(gòu)上設(shè)置電極進(jìn)行生理訊號(hào)擷取,或者,也可實(shí)施為兩邊的耳戴結(jié)構(gòu)上都設(shè)置有電極,例如,可以是兩邊的電極一起合作取得腦電訊號(hào),或是兩個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)分別獨(dú)立進(jìn)行腦電訊號(hào)的擷取,或是根據(jù)需求不同而通過設(shè)定進(jìn)行改變等,同樣沒有限制。
再一方面,根據(jù)本發(fā)明的腦部活動(dòng)感測(cè)裝置還可實(shí)施為具有一連接結(jié)構(gòu),以用于功能擴(kuò)充,如圖26a所示,一連接結(jié)構(gòu)80實(shí)施為向下突出于耳內(nèi)殼體之外,以及圖26b顯示連接結(jié)構(gòu)80突出而延伸至耳廓背面,或者也可實(shí)施為如圖26c的形式,可依實(shí)際需求而有各種選擇,沒有限制。
而這樣的連接結(jié)構(gòu)則進(jìn)一步增加了更多的可能性。舉例而言,在一較佳實(shí)施例中,該連接結(jié)構(gòu)被用來連接用以取得腦電訊號(hào)的其中一個(gè)電極,例如,圖26b顯示了電極82直接連接至連接結(jié)構(gòu)80,以接觸耳廓背面,以及圖26c顯示了電極82設(shè)置于一外接構(gòu)件84上,以接觸v型區(qū)域,在此情形下,只需配合耳內(nèi)殼體上的另一個(gè)電極即可取得腦電訊號(hào),或者替代地,也可實(shí)施為通過連接線而將電極連接至該連接結(jié)構(gòu),并設(shè)置于其他位置,例如,另一耳朵、頭部等,至于設(shè)置媒介則有許多選擇,例如,另一耳戴結(jié)構(gòu),眼鏡結(jié)構(gòu),頭戴結(jié)構(gòu)等,或是電極貼片,都為可行,沒有限制,其中,當(dāng)被設(shè)置于頭部其他位置時(shí),具優(yōu)勢(shì)地是,等于增加了取得腦電訊號(hào)的取樣位置,有助于取得不同部位大腦皮質(zhì)的腦電訊號(hào)。
也就是,該連接結(jié)構(gòu)提供了讓電極延伸出耳內(nèi)殼體外的可能,并且,進(jìn)一步地,還可通過一載體而達(dá)成設(shè)置,其中,該載體可以是,如上所述地,該外接構(gòu)件84,另一耳戴結(jié)構(gòu),眼鏡結(jié)構(gòu),頭戴結(jié)構(gòu)等,或是電極貼片等,沒有限制。
另一方面,舉例而言,在耳內(nèi)殼體上具有兩個(gè)電極的情形下,該連接結(jié)構(gòu)還可實(shí)施為,當(dāng)耳內(nèi)殼體上的電極無法達(dá)成穩(wěn)定的接觸時(shí),通過外接的形式而改善接觸,也即,使外接的電極82取代耳內(nèi)殼體上的電極,因此,上述的各種實(shí)施情形,例如,直接外接電極,或是通過一載體而承載電極等,也都適用于此。
進(jìn)一步地,該連接結(jié)構(gòu)也可用于其他功能擴(kuò)充,例如,可用于進(jìn)行充電,及/或在具有發(fā)聲元件的情形下,用于連接另一耳戴結(jié)構(gòu)上的發(fā)聲元件而達(dá)成立體聲的效果,可以有各種可能;此外,正如前述,該連接結(jié)構(gòu)的設(shè)置位置以及突出方向也可根據(jù)需求而進(jìn)行變化,例如朝向下方,延伸至耳后,或是朝向臉部方向等,都無限制。
再者,根據(jù)本發(fā)明的腦部活動(dòng)傳感器,除了可進(jìn)行腦電信號(hào)檢測(cè)外,也可包括其他的生理感測(cè)元件或電極,以取得其他的生理訊號(hào)。
舉例而言,可具有至少一對(duì)光發(fā)射元件以及光接收元件,在此,光發(fā)射元件以及光接收元件是指利用ppg(photoplethysmography)原理而取得光訊號(hào)的感測(cè)元件,例如,利用穿透方式或反射方式進(jìn)行測(cè)量者,以取得使用者的血液生理信息,因而可進(jìn)一步分析獲得其他生理信息,例如,可獲得血氧濃度變化的信息,也可通過取得連續(xù)脈搏變化而得知使用者的心率序列,以進(jìn)行相關(guān)的分析,因此,應(yīng)用范圍相當(dāng)廣,不受限制。
在此,當(dāng)實(shí)施為耳戴形式時(shí),該光發(fā)射元件以及光接收元件可位于會(huì)與耳朵或頭顱皮膚接觸的表面,例如,耳垂,耳道內(nèi),耳道口,耳屏,耳屏間切跡,對(duì)耳屏,耳甲墻,耳甲底部,耳廓背面,v型凹陷,或是耳廓與頭顱交界附近區(qū)域的頭顱皮膚等,沒有限制,只要是可通過耳戴結(jié)構(gòu)而接觸到的耳廓內(nèi)外側(cè)、耳廓附近的位置都可,其中,具有優(yōu)勢(shì)的一種方式是,當(dāng)實(shí)施為接觸耳道口或耳甲腔/耳甲艇底部時(shí),特別適合配合耳內(nèi)殼體,與電極一起位于耳內(nèi)殼體的表面,另一種也適合實(shí)施為耳內(nèi)殼體上的形式則為,將光發(fā)射元件以及光接收元件實(shí)施為接觸耳屏及/或耳屏間切跡的位置,例如,圖21顯示了光發(fā)射元件210以及光接收元件212與電極100一起設(shè)置于耳內(nèi)殼體的未進(jìn)入耳道部分的表面上的情形,因此,只要進(jìn)入耳道的部分設(shè)置完成,并對(duì)準(zhǔn)耳屏的位置,就可自然地自耳屏的位置取得血液生理信息,在此些情形下,耳內(nèi)殼體還進(jìn)一步提供了遮光效果,更有利于取得高質(zhì)量的訊號(hào),而且,一個(gè)配戴動(dòng)作就可完成電極與光發(fā)射元件以及光接收元件的設(shè)置,是相當(dāng)方便的選擇。
另外,當(dāng)實(shí)施為眼鏡形式時(shí),光發(fā)射元件以及光接收元件則可位于眼鏡結(jié)構(gòu)會(huì)與頭顱、耳朵接觸的任何位置,例如,鼻梁、兩眼間區(qū)域、太陽(yáng)穴、耳廓、耳廓附近的區(qū)域等,同樣沒有限制,舉例而言,光發(fā)射元件以及光接收元件可與電極一起位于眼鏡腳上,以接觸v型凹陷、耳廓背面偏上方部分、及/或耳廓附近的頭顱,例如,太陽(yáng)穴,甚至,還可實(shí)施為電極環(huán)繞光傳感器的形式,如此一來,將可簡(jiǎn)化接觸位置,降低使用復(fù)雜度。
再者,當(dāng)實(shí)施為如圖24a-24c的形式時(shí),光發(fā)射元件以及光接收元件則可設(shè)置于該穿戴結(jié)構(gòu)被配戴于頭部時(shí)可朝向內(nèi)部的表面上,以自頭部取得血液生理訊號(hào),例如,除了血氧濃度、心率序列外,還可取得腦部的血流量,以代表腦部的活動(dòng)狀態(tài),或者,也可設(shè)置于配戴于頭部、或頸部時(shí)可被手部接近的位置,例如,外露的表面上,而自手部取得血液生理訊號(hào),沒有限制。且不受限地,光發(fā)射元件以及光接收元件也可設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)或眼鏡結(jié)構(gòu)的表面,可供使用者的手部接近的位置,以自手部取得血液生理訊號(hào)。
進(jìn)一步,也可包括心電電極,以取得心電訊號(hào),例如,至少一第一心電電極以及一第二心電電極,其中,該第一心電電極可實(shí)施為位于當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的腦部活動(dòng)傳感器配戴于使用者身上時(shí),會(huì)與使用者耳廓或頭顱皮膚接觸的表面上,例如,當(dāng)實(shí)施為耳戴形式時(shí),延伸部件接觸v型凹陷、耳廓背面或頭顱的位置,耳內(nèi)殼體與耳廓內(nèi)面接觸的位置,或是當(dāng)實(shí)施為眼鏡形式時(shí),眼鏡腳接觸v型凹陷、太陽(yáng)穴、耳廓背面、耳廓附近的頭顱皮膚的位置,鼻墊接觸的鼻梁、山根、兩眼尖區(qū)域等位置。
至于第二心電電極則有多種實(shí)施選擇,舉例而言,可設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)、眼鏡結(jié)構(gòu)(或附加結(jié)構(gòu))的一外露表面,以讓使用者通過手部觸碰而接觸,也就是,使用者只要在需要進(jìn)行測(cè)量時(shí)舉起手觸碰,就可實(shí)時(shí)地取得心電訊號(hào),相當(dāng)方便,在此,外露電極可以由金屬、導(dǎo)電橡膠、或任何導(dǎo)電材質(zhì)制成,沒有限制,且進(jìn)一步地,更可實(shí)施為非接觸形式電極,例如,電容式電極,感應(yīng)式電極,或電磁式電極等,以增加使用方便性;另外,也可通過連接線將電極延伸而出,以設(shè)置在其他位置,例如,頸部、肩膀、胸膛、上臂、手腕、手指等,在此,特別地是,可進(jìn)一步通過穿戴結(jié)構(gòu)而達(dá)成該第二心電電極的設(shè)置,例如,頸戴結(jié)構(gòu)、肩戴結(jié)構(gòu)、臂戴結(jié)構(gòu)、腕戴結(jié)構(gòu)、指戴結(jié)構(gòu)等,或是實(shí)施為貼片形式等,都有助于電極的固定,而此種方式的優(yōu)勢(shì)是,由于兩個(gè)電極都固定于穿戴者身上,因此可取得連續(xù)心電訊號(hào),只要配合設(shè)置內(nèi)存就可長(zhǎng)時(shí)間的紀(jì)錄下使用者的心臟活動(dòng)情形,對(duì)于醫(yī)師進(jìn)行診斷相當(dāng)具有幫助,在此,需要注意地是,即使是通過穿戴結(jié)構(gòu)而配置心電電極,同樣可實(shí)施為在有需要才進(jìn)行心電訊號(hào)擷取,不受限制,使用者可依實(shí)際需求而選擇使用模式。
其中,當(dāng)實(shí)施為如圖24a-24c的形式時(shí),第一心電電極同樣可設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)上,而第二心電電極則可設(shè)置于該穿戴結(jié)構(gòu)上可被手部接觸的位置,在此,可實(shí)施為在配戴于頸部時(shí)由手部接觸,也可實(shí)施為在配戴于頭部時(shí)由手部接觸,都可取得心電訊號(hào),另外,同樣也可通過連接線延伸而出,沒有限制。
另外,也需注意地是,兩個(gè)耳朵都是可以選擇的設(shè)置心電電極的位置,然而,經(jīng)實(shí)驗(yàn)后得知,外露電極或延伸電極的接觸位置對(duì)于信號(hào)質(zhì)量有相當(dāng)程度的影響,其中,當(dāng)左上肢觸碰外露電極時(shí)、或延伸電極設(shè)置于左上肢時(shí),所獲得的心電信號(hào)的質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于接觸右上肢所取得的信號(hào),尤其以電極分別接觸左耳以及左上肢有最佳的訊號(hào)質(zhì)量,因此,在以接觸耳朵的方式而進(jìn)行心電訊號(hào)測(cè)量時(shí),較佳地是利用左上肢接觸外露電極或延伸電極,以避免因接觸右上肢而造成信號(hào)質(zhì)量不良,進(jìn)而導(dǎo)致分析產(chǎn)生誤判。
此外,進(jìn)一步地,與耳廓或頭顱皮膚接觸的該第一心電電極還可實(shí)施為與腦電電極共享,也即,將耳戴結(jié)構(gòu)、眼鏡結(jié)構(gòu)上的其中一個(gè)電極同時(shí)作為腦電電極以及心電電極,如此一來,除了制作成本及復(fù)雜度可降低外,還可因減少了需要接觸的位置而增加使用上的方便性;另外,該第二心電電極也可進(jìn)一步實(shí)施為共享的形式,例如,可由腦電電極延伸至外露表面而形成,或者也可由腦電電極直接形成設(shè)置于內(nèi)側(cè)及外側(cè)的連續(xù)面,沒有限制,而由于心電訊號(hào)(約落在毫伏(mv)的范圍)以及腦電訊號(hào)(約為若干至數(shù)十微伏(μv))的振幅差異明顯,即使共享也不影響訊號(hào)的判斷。
當(dāng)然,也可實(shí)施為同時(shí)具有光發(fā)射元件以及光接收元件以及心電電極,此時(shí),將可得出脈波從心臟傳至光發(fā)射元件以及光接收元件的感測(cè)位置所需的時(shí)間,也就是所謂的脈波傳遞時(shí)間(pulsetransittime,ptt),且由于ptt與影響血壓高低的動(dòng)脈血管硬度有關(guān),因此就可通過ptt與血壓值間特定的關(guān)系而計(jì)算出參考的血壓值。
而且,當(dāng)是利用手部觸碰外露表面上的第二心電電極而取得心電訊號(hào),進(jìn)而獲得ptt時(shí),由于手部需舉起接觸外露電極,在此情形下,無論光發(fā)射元件以及光接收元件的偵測(cè)位置是耳廓內(nèi)面或背側(cè)、耳廓附近的頭顱皮膚、鼻梁/山根/兩眼尖區(qū)域,或是觸碰外露電極的手部,其與心臟間的相對(duì)高度都不變,而根據(jù)血液動(dòng)力學(xué)可知,ptt會(huì)受到測(cè)量位置與心臟位置間高度差的影響,因此,通過這樣的方式,一般ppt測(cè)量時(shí)常見的因取樣位置相對(duì)于心臟不固定所產(chǎn)生的影響,將可被排除,如此一來,只要經(jīng)過校準(zhǔn)(calibration)之后,就可穩(wěn)定地獲得精準(zhǔn)的血壓值,而且,這樣的測(cè)量方式還可不受站姿或坐姿的影響,相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)。
接下來則敘述采用根據(jù)本發(fā)明腦部活動(dòng)傳感器的檢測(cè)裝置的應(yīng)用范圍。
其中一個(gè)應(yīng)用是用來進(jìn)行神經(jīng)生理回饋,舉例而言,當(dāng)進(jìn)行以放松為目標(biāo)的神經(jīng)生理回饋程序時(shí),其中一種選擇是觀察整體腦波中α波所占的比例,在腦波中,一般而言,α波(約8-12hz)占優(yōu)勢(shì)時(shí)表示人體處于放松的清醒狀態(tài),因此通過觀察α波所占比例可得知放松的程度;或者,當(dāng)以提高專注力為目標(biāo)時(shí),則可選擇觀察θ波(約4-7hz)與β波(約12-28hz)的比例,在腦波中,β波占優(yōu)勢(shì)時(shí)表示人體處于清醒且緊張的狀態(tài),而α波占優(yōu)勢(shì)時(shí)則表示人體處于放松且意識(shí)中斷的狀態(tài),因此,可通過提高β波相對(duì)于θ波的比例而達(dá)到提高專注力的目的,例如,治療adhd(attentiondeficithyperactivitydisorder,注意力缺陷過動(dòng)癥)患者的其中一種方法即是通過神經(jīng)生理回饋的方式觀察其θ波/β波的比值;而除了觀察θ波與β波的比例外,皮層慢電位(scp,slowcorticalpotential)也是提高專注力的神經(jīng)生理回饋中經(jīng)常觀察的腦部活動(dòng),其中,scp的負(fù)向偏移(negativeshift)相關(guān)于較集中的注意力,以及scp的正向偏移(positiveshift)則相關(guān)于降低的注意力,當(dāng)然,也可偵測(cè)其他頻率范圍的腦波,例如,γ波(約28-40hz)的出現(xiàn)代表高度專注的狀態(tài)等,另外,還可有其他種類的應(yīng)用,例如,可用來監(jiān)測(cè)癲癇(epilepsy)的發(fā)生,以作為診斷/診斷的依據(jù),因此,沒有限制。
另外,由于人體的放松程度也可由自律神經(jīng)活動(dòng)情形而進(jìn)行判斷,例如,當(dāng)副交感神經(jīng)活動(dòng)增加、及/或副交感神經(jīng)活性與交感神經(jīng)活性的比例增加時(shí),表示身體放松度增加,因此,若根據(jù)本發(fā)明的裝置同時(shí)具有光發(fā)射元件以及光接收元件及/或心電電極,將可通過分析所取得的心率序列經(jīng)由hrv而獲得自律神經(jīng)活動(dòng)情形,如此一來,就可綜合此信息與相關(guān)腦部活動(dòng)的信息而一起評(píng)估使用者身體的放松度,以進(jìn)行神經(jīng)生理回饋。
至于進(jìn)行神經(jīng)生理回饋期間如何將生理信息實(shí)時(shí)地提供給使用者,以達(dá)到神經(jīng)生理回饋的效果,則沒有限制,舉例而言,若實(shí)施為耳機(jī)形式時(shí),可直接通過聲音提供信息,例如,腦波狀態(tài)顯示緊張時(shí),利用急促的音樂表示,腦波狀態(tài)顯示放松時(shí),利用緩慢的音樂表示;或者,專注力集中的狀態(tài)以有力的音樂表示,專注力不集中則以輕柔的音樂表示;或者,也可通過聲音頻率的高低、或語音的方式告知使用者目前的腦波狀態(tài)所代表的生理狀態(tài)等;又或者,也可通過與皮膚接觸的部分產(chǎn)生振動(dòng),例如,以振動(dòng)頻率的快與慢代表放松與緊張;再或者,也可通過眼鏡提供視覺回饋。因此,可以通過耳戴結(jié)構(gòu)或眼鏡結(jié)構(gòu)產(chǎn)生視覺、聽覺、及/或觸覺感知訊號(hào)而達(dá)成,有各種可能,沒有限制。
另外,也可通過與檢測(cè)裝置相連接的信息產(chǎn)生接口而提供信息,例如,智能型手機(jī)、發(fā)聲裝置、發(fā)光裝置等,同樣沒有限制。
其中另一個(gè)應(yīng)用是用來幫助呼吸訓(xùn)練的進(jìn)行。由于可通過心率序列而取得rsa(respiratorysinusarrhythmia,竇性心律不整)信息,因此還可觀察心率、呼吸以及腦電訊號(hào)間的同步性(synchronization),以作為回饋的依據(jù)。根據(jù)研究顯示,呼氣與吸氣會(huì)造成血管內(nèi)血流量的波動(dòng),且此波動(dòng)也會(huì)隨著血流到達(dá)腦部,進(jìn)而造成腦波在接近呼吸速率的低頻區(qū)段,例如,低于0.5赫茲,的波動(dòng),因此,除了可得知兩者間是否因共振作用而達(dá)成同步性外,也可因此通過觀察腦波而得知呼吸模式,另外,由于心臟的竇房節(jié)及血管系統(tǒng)受自律神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控,而且,自律神經(jīng)系統(tǒng)也會(huì)通過壓力受器系統(tǒng)(baroreceptorsystem)將心率及血壓的改變饋送回腦部,進(jìn)而影響腦部的功能與運(yùn)作,例如,影響大腦皮質(zhì),并可由eeg測(cè)得,再加上有意識(shí)地控制呼吸可因影響自律神經(jīng)而造成心率改變,因此,三者間存在著彼此影響的關(guān)系,因此,三者間良好的同步性即可代表人體處于較為放松的狀態(tài),據(jù)此,此相關(guān)同步性的分析結(jié)果同樣可作為提供使用者進(jìn)行自我意識(shí)調(diào)整的信息,以進(jìn)行神經(jīng)生理回饋。
另外,由于加大rsa的振幅有助于觸發(fā)放松反應(yīng)(relaxationresponse),解除累積的壓力,而達(dá)到提高副交感神經(jīng)/交感神經(jīng)活性比例的效果,因此,可通過觀察使用者的心率變化模式,并在心率開始加速時(shí),通過導(dǎo)引告知使用者可以開始吸氣,以及在心率開始減緩時(shí),通過導(dǎo)引告知使用者可以開始吐氣,以達(dá)到增大rsa振幅的效果,以造成呼吸與心率間的相干性(coherence),也有助于達(dá)到放松。再者,由于rsa的波峰與波谷間所取得的振幅大小,也就是,在一呼吸周期中,心率的極大值與極小值間的差值,會(huì)相關(guān)于自律神經(jīng)的活性高低,因此,同樣可將此信息實(shí)時(shí)地提供給使用者,以作為使用者調(diào)節(jié)生理狀態(tài)的基礎(chǔ)。
另外,也可實(shí)施為通過觀察血流量的波動(dòng)而得知使用者的呼吸模式,例如,可通過設(shè)置于耳朵、額頭等位置上的光發(fā)射元件以及光接收元件,取得脈搏變化,進(jìn)而得知血流量的變化。
在此,同樣地,呼吸導(dǎo)引/實(shí)時(shí)生理信息的提供可以是通過耳戴結(jié)構(gòu)或眼鏡結(jié)構(gòu)產(chǎn)生聽覺、視覺、及/或觸覺感知訊號(hào),或者是通過相連接的信息提供接口,可依實(shí)際需求而改變,不受限制。
在此,要特別提及如圖25a-25b所示的腕戴式腦電檢測(cè)裝置應(yīng)用于生理回饋以及呼吸訓(xùn)練的情形。由于腕戴裝置所提供的可移植性,再加上只需配合耳戴結(jié)構(gòu)(單邊或雙邊)即可取得腦電訊號(hào)的設(shè)計(jì),使得使用者幾乎可以無時(shí)間、地點(diǎn)限制地進(jìn)行生理回饋/呼吸訓(xùn)練,此時(shí),若可進(jìn)一步在腕戴結(jié)構(gòu)上也設(shè)置電極,與耳戴結(jié)構(gòu)上的電極一起取得心電訊號(hào),或是在耳戴結(jié)構(gòu)或腕戴結(jié)構(gòu)上設(shè)置光發(fā)射元件與光接收元件,取得心率,都可由此而了解呼吸情形,進(jìn)而執(zhí)行呼吸訓(xùn)練程序,并且,若同時(shí)具有心電電極以及光發(fā)射元件與光接收元件,就可得出脈波傳遞時(shí)間(ptt),再利用ptt與血壓之間的關(guān)系而計(jì)算出參考的血壓值,或進(jìn)一步利用ptt作為生理回饋信息。因此,只需配戴腕戴結(jié)構(gòu)以及耳戴結(jié)構(gòu),就可獲得多樣的生理信息,而且操作方便,是相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)的實(shí)施方式。
再進(jìn)一步地,腕戴結(jié)構(gòu)除了上述的功能外,也可提供其他的生理訊號(hào)檢測(cè)選擇,例如,可在與手腕接觸的表面上設(shè)置有電極的同時(shí),也于另一上肢可接觸的表面上設(shè)置電極,以利用兩手分別接觸電極而取得心電訊號(hào);或者,可在手腕接觸的表面設(shè)置兩個(gè)電極,以取得皮膚電訊號(hào)及/或肌電訊號(hào);或者,再延伸一指戴結(jié)構(gòu),而該指戴結(jié)構(gòu)則可實(shí)施為在與手指接觸的表面具有兩個(gè)電極,以取得皮膚電訊號(hào)及/或肌電訊號(hào),或是僅具有一個(gè)電極,并配合上可供另一上肢接觸的另一個(gè)電極,例如,設(shè)置于腕戴結(jié)構(gòu)、眼鏡結(jié)構(gòu)、或指戴結(jié)構(gòu)上,以取得心電訊號(hào),其中,該指戴結(jié)構(gòu)亦可用來設(shè)置光發(fā)射元件與光接收元件,以取得心率、血氧濃度等血液生理信息,同樣是相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)的方式。
而且,由于腕戴結(jié)構(gòu)的設(shè)置位置正是一般設(shè)置信息提供接口的位置,例如,手表,手環(huán),因此,在進(jìn)行生理回饋或呼吸訓(xùn)練期間,可以很自然的通過腕戴結(jié)構(gòu)而提供生理回饋的信息,及/或呼吸導(dǎo)引等,或是作為使用者的輸入接口,相當(dāng)方便,此外,進(jìn)一步地,若使用者選擇閉眼進(jìn)行生理回饋或呼吸訓(xùn)練,還可通過在耳戴結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置發(fā)聲元件、或是通過腕戴結(jié)構(gòu)及/或耳戴結(jié)構(gòu)發(fā)出振動(dòng)的方式而給予使用者回饋及/或引導(dǎo),也為相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)的方式。
而除了應(yīng)用于生理回饋以及呼吸導(dǎo)引外,通過耳戴結(jié)構(gòu)及/或眼鏡結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的聽覺以及視覺感知訊號(hào)還可以有其他的應(yīng)用,舉例而言,其可用于驅(qū)動(dòng)腦部活動(dòng),例如,通過聲音或光的變化,可使腦部達(dá)到同調(diào)(coherence)、同步(synchronize)、共振(entrainment)等狀態(tài),或者,也可通過聲音或光的變化而對(duì)腦部產(chǎn)生刺激,并通過生理感測(cè)裝置了解腦部對(duì)刺激刺激所產(chǎn)生的反應(yīng),進(jìn)而了解腦部的狀態(tài)。因此,可以有許多方面的應(yīng)用。
另一種類型的應(yīng)用則是用于監(jiān)測(cè)生理狀態(tài),以作為提醒之用,舉例而言,可用來監(jiān)測(cè)警覺性(alertness)及睡意(drowsiness)。如前所述,可通過觀察腦波的頻率變化而得知人腦的狀態(tài)為何,因此就可以此為基礎(chǔ)而執(zhí)行相關(guān)的提醒程序,另外,當(dāng)采用耳戴形式時(shí),只要電極的位置落在耳朵前方或太陽(yáng)穴附近時(shí),或是當(dāng)采用眼鏡形式時(shí),將電極設(shè)置于鼻墊上時(shí),都可測(cè)得眼電訊號(hào)(eog),而通過眼電訊號(hào)則可獲得使用者的眨眼次數(shù)與速度等信息,同樣可分析獲得使用者的清醒程度、睡意程度、或疲勞程度,再加上本發(fā)明的腦部活動(dòng)傳感器采用耳戴形式、眼鏡形式,適合隨身攜帶,尤其是開車的時(shí)候,只需通過耳機(jī)發(fā)出聲音、或是與皮膚接觸的部分發(fā)出震動(dòng)或刺激、或是眼鏡發(fā)出閃光,或是利用相連接的發(fā)聲裝置產(chǎn)生提醒音,就可達(dá)到提高警覺性、防止入睡的效果,并有效降低交通事故發(fā)生的機(jī)率,相當(dāng)具實(shí)用性及重要性。
再者,根據(jù)本發(fā)明的裝置也可應(yīng)用于睡眠相關(guān)信息的取得。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,腦電訊號(hào)是判斷睡眠周期(sleepstaging)的主要依據(jù),一般傳統(tǒng)的測(cè)量方式是,舉例而言,于頭皮上設(shè)置多個(gè)電極,并通過連接線連接至一臺(tái)機(jī)器,但由于必須于睡眠期間進(jìn)行測(cè)量,這樣的方式對(duì)使用者而言并不方便,因此,若通過耳戴形式或眼鏡形式即可完成電極配置,自然是較無負(fù)擔(dān)的選擇,且相較之下,無負(fù)擔(dān)的檢測(cè)方式對(duì)睡眠所產(chǎn)生的影響也較小,將可獲得更貼近日常睡眠情形的檢測(cè)結(jié)果。
且更進(jìn)一步地,還可通過增設(shè)其他電極、或是采用電極共享的方式,而測(cè)量其他的電生理訊號(hào),例如,眼電訊號(hào)(eog),肌電訊號(hào)(emg),心電訊號(hào)(ecg),皮膚電活動(dòng)(eda)等,而這些電生理訊號(hào)則是睡眠多項(xiàng)生理檢查(psg,polysomnography)所會(huì)包含的項(xiàng)目,舉例而言,眼電訊號(hào)可提供快速動(dòng)眼期(rem,rapideyemovement)的信息,肌電訊號(hào)可提供入睡(sleeponset)與醒來(sleepoffset),磨牙以及rem等信息,心電訊號(hào)可用來輔助觀察睡眠期間的生理狀態(tài),例如,自律神經(jīng)的狀態(tài),心臟活動(dòng)的情形等,皮膚電活動(dòng)則可提供有關(guān)睡眠階段的信息,另外,再進(jìn)一步,若再增設(shè)光發(fā)射元件以及光接收元件,將可取得血氧濃度,以判定淺呼吸(hypopnea)的發(fā)生,及/或增設(shè)動(dòng)作感測(cè)元件,例如,加速度器(accelerometer),重力傳感器(gsensor),陀螺儀(gyroscope),磁傳感器(magneticsensor)等,可提供身體移動(dòng)的信息,及/或設(shè)置麥克風(fēng),可偵測(cè)打鼾的情形等。因此,通過簡(jiǎn)單設(shè)置于耳朵上的傳感器就可在最無負(fù)擔(dān)的情形下獲得相當(dāng)多有關(guān)睡眠的信息,相當(dāng)方便。
又一種應(yīng)用是用于誘發(fā)電位(evokedpotential)。首先,根據(jù)本發(fā)明活動(dòng)偵測(cè)電極的設(shè)置位置可知,所測(cè)得的是與耳廓鄰接的大腦皮質(zhì)顳葉區(qū)的腦電信號(hào),因此特別適合檢測(cè)顳葉區(qū)的大腦皮質(zhì)功能,而大腦皮質(zhì)顳葉區(qū)正是處理聽覺訊息的中樞,也跟語言、記憶等功能有重要的關(guān)系,因此,通過誘發(fā)電位測(cè)試,舉例而言,將可用以了解受測(cè)者對(duì)聲音刺激的反應(yīng),例如,反應(yīng)速度,反應(yīng)程度(所產(chǎn)生的腦波的振幅大小),適應(yīng)能力(利用連續(xù)聲音刺激)等,而且,通過將本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)特性,還可得知左邊及右邊顳葉區(qū)分別的反應(yīng)狀況。
再者,也可應(yīng)用于對(duì)人體進(jìn)行刺激,以達(dá)到改變生理狀態(tài)、腦部狀態(tài)、意識(shí)狀態(tài)等效果,舉例而言,較常見的功用是,用來達(dá)到放松、提高專注度、例如,治療adhd(attentiondeficithyperactivitydisorder,注意力缺陷過動(dòng)癥)、改善記憶力、改變精神狀態(tài),例如,治療ptsd(posttraumaticstressdisorder,創(chuàng)傷后壓力癥候群)、提升精神能力及表現(xiàn)(mentalcapabilityandperformance),例如,治療憂郁癥、改變大腦狀態(tài),例如,治療失智癥(dementia)、改變認(rèn)知狀態(tài)(cognitivestate)、改變/誘發(fā)睡眠狀態(tài)等功效各種。
而針對(duì)此項(xiàng)應(yīng)用,耳戴結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢(shì)是,其所設(shè)置的位置正好是耳朵,因此,只需于耳戴結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置發(fā)聲元件(空氣傳導(dǎo)式或骨傳導(dǎo)式),就可提供聽覺形式的刺激,設(shè)置振動(dòng)模塊就可提供觸覺形式的刺激,至于視覺形式的刺激,則也只需延伸設(shè)置顯示元件至視線范圍內(nèi)就可達(dá)成;或者,進(jìn)一步地,也可配合眼鏡結(jié)構(gòu),利用鏡片作為顯示螢?zāi)?,例如,利用投影的方式、或是將顯示元件設(shè)置于眼鏡上,舉例而言,可在單邊、或兩邊鏡框或鏡腳接近眼睛的位置設(shè)置顯示元件,例如,led,lcd,或其他形式的顯示元件等,以產(chǎn)生閃光、顏色變化等,以進(jìn)行視覺刺激;而在同時(shí)采用耳戴結(jié)構(gòu)與眼鏡結(jié)構(gòu)的情形下,聽覺及觸覺形式的刺激也可由眼鏡結(jié)構(gòu)來達(dá)成,例如,可在鏡腳接近耳朵的位置附近設(shè)置發(fā)聲元件(空氣傳導(dǎo)式或骨傳導(dǎo)式),或者可在鏡框、鏡腳貼合頭部的位置設(shè)置振蕩器等,沒有限制。再進(jìn)一步地,也可通過設(shè)置電極而產(chǎn)生電刺激。
首先,基于本發(fā)明的耳戴結(jié)構(gòu)/眼鏡結(jié)構(gòu)上原本即設(shè)置有電極,因此,具優(yōu)勢(shì)地是應(yīng)用于進(jìn)行電刺激。
舉例而言,常見的電刺激包括,例如,tcs(transcranialcurrentstimulation,經(jīng)顱電刺激),tens(transcutaneouselectricalnervestimulation,經(jīng)皮神經(jīng)電刺激),met(microcurrentelectricaltherapy,微電流電療法),以及其他已知的電刺激等,其中,常見形式的tcs包括tdcs(transcranialdirectcurrentstimulation,經(jīng)顱直流電刺激),tacs(transcranialalternatingcurrentstimulation,經(jīng)顱交流電刺激),以及trns(transcranialrandomnoisestimulation,經(jīng)顱隨機(jī)噪聲刺激),而特別地是,由于經(jīng)顱電刺激(施加電流范圍通常低于2毫安)是施加于大腦皮質(zhì)上方的局部生理組織,進(jìn)而影響對(duì)應(yīng)之大腦皮質(zhì)的活動(dòng),且所施加的電流非常的微弱,因此,在執(zhí)行電刺激的期間,受試者通常不會(huì)有明顯的感覺,其中,不同大腦皮質(zhì)區(qū)(如圖1所示)分別對(duì)應(yīng)地掌管人體不同的功能,例如,視覺主要由枕葉區(qū)掌管,聽覺主要由顳葉區(qū)掌管,體感主要由頂葉掌管,以及高級(jí)認(rèn)知功能,如語言、自我意識(shí)等,則主要由額葉區(qū)掌管,因此,通過將電極設(shè)置于對(duì)應(yīng)于不同大腦皮質(zhì)區(qū)域的頭骨上,除了可取得相對(duì)皮質(zhì)區(qū)的活動(dòng)情形外,也可針對(duì)通過進(jìn)行電刺激的方式而對(duì)該區(qū)域的大腦皮質(zhì)產(chǎn)生影響。
尚有一種電刺激種類,舌頭電刺激(electrodestimulationoftongue)。根據(jù)研究顯示,對(duì)舌頭進(jìn)行電刺激能夠活化兩個(gè)主要的腦神經(jīng):舌神經(jīng)(三叉神經(jīng)的一部分)和鼓索神經(jīng)(chordatympani)(顏面神經(jīng)的一部分),而對(duì)于腦神經(jīng)的刺激則是能夠產(chǎn)生傳達(dá)至頂葉皮質(zhì)體感區(qū)以及直達(dá)腦干的神經(jīng)沖動(dòng)流(flowofneuralimpulses),其中,腦干是許多生命功能的控制中心,包括,感官知覺以及運(yùn)動(dòng),然后,從腦干起始,這些神經(jīng)沖動(dòng)將穿過腦部并活化、或再次活化神經(jīng)元以及與腦功能有關(guān)的結(jié)構(gòu)--大腦皮質(zhì),脊髓,以及,潛在地,整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。
已知,對(duì)于人體施以電刺激,可達(dá)到改變生理狀態(tài)的效果,除了能達(dá)到前述的各種功效外,也已知有助于改善某些病征,例如,肩頸疼痛等局部疼痛、偏頭痛、憂郁癥、癲癇、中風(fēng)等,其中,用來進(jìn)行刺激的位置,例如,三叉神經(jīng)、迷走神經(jīng)、交感神經(jīng)、大腦皮質(zhì)等,以及常見的肩頸肌肉酸痛等癥狀,都位于頭部以及頸部附近,恰好鄰近本申請(qǐng)所使用的穿戴結(jié)構(gòu)的設(shè)置位置,例如,耳戴結(jié)構(gòu)、眼鏡結(jié)構(gòu)、頸戴結(jié)構(gòu)、及/或頭戴結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)的接觸位置,例如,耳垂、耳廓、耳道、耳后、頸部、太陽(yáng)穴附近、前額、頭頂、腦后等,舉例而言,三叉神經(jīng)的許多分支,例如,耳顳神經(jīng)(auriculotemporalnerve)位于耳朵附近及上方,另外,眶上神經(jīng)(supraorbitalnerve),滑車上動(dòng)脈神經(jīng)(supratrochleararterynerve),以及眼神經(jīng)(ophthalmicnerve)等則位于眼眶與額頭附近,而這些就剛好是眼鏡結(jié)構(gòu)/眼鏡結(jié)構(gòu)配戴于耳朵/頭部時(shí)會(huì)接觸的位置,因此,相當(dāng)適合利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)來實(shí)施;再者,也可通過對(duì)針灸穴位進(jìn)行電刺激的方式而達(dá)到改善生理狀態(tài)的效果。
舉例而言,可以實(shí)施為眼鏡形式,直接通過設(shè)置于眼鏡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極,例如,接觸頭部?jī)蓚?cè)的電極,或是接觸兩眼間區(qū)域以及頭部一側(cè)的電極,就可對(duì)腦部進(jìn)行電刺激;另外,也可實(shí)施為耳戴形式,通過如上所述的設(shè)置于耳內(nèi)殼體上的電極、及/或延伸至耳后的延伸部件上的電極,而對(duì)腦部進(jìn)行電刺激;再者,也可通過頸戴結(jié)構(gòu)或頭戴結(jié)構(gòu)上的電極而進(jìn)行電刺激,且如前所述的頸戴/頭戴雙用的形式也適合于電刺激程序;另外,也可同時(shí)采用兩個(gè)穿戴結(jié)構(gòu),例如,耳戴結(jié)構(gòu)配合上頭戴結(jié)構(gòu),或是耳戴結(jié)構(gòu)配合上頸戴結(jié)構(gòu),或是耳戴結(jié)構(gòu)配合上眼鏡結(jié)構(gòu)。而由于只要直接配戴上穿戴結(jié)構(gòu),完成電極的接觸,即可進(jìn)行電刺激,因此,無論采用何種形式,都可讓電刺激的執(zhí)行變得更為簡(jiǎn)易,相當(dāng)方便。
而除了直接利用穿戴結(jié)構(gòu)上的電極進(jìn)行電刺激外,也可有其他實(shí)施方式,舉例而言,可通過穿戴結(jié)構(gòu)作為媒介,而延伸出電極,以進(jìn)行電刺激,例如,可以是僅延伸出一個(gè)電極,并與穿戴結(jié)構(gòu)上的其中一個(gè)電極一起執(zhí)行電刺激,也可以是延伸出兩個(gè)電極,而通過兩個(gè)延伸電極執(zhí)行電刺激,都為可行的方式,而當(dāng)利用延伸電極的形式時(shí),具優(yōu)勢(shì)地是,可選擇接觸的位置則變得更為廣泛,不受限于穿戴結(jié)構(gòu)的設(shè)置位置,例如,如圖27a所示,可由眼鏡的鏡腳延伸出電極而接觸頸后、耳后、額頭等,也可如圖27b-27c所示,由耳戴結(jié)構(gòu)延伸出電極接觸額頭、太陽(yáng)穴、頸后、耳朵后方等,另外,頭戴結(jié)構(gòu)或頸戴結(jié)構(gòu)也可通過使用延伸電極而增加可執(zhí)行電刺激的接觸位置,因此,可以有各種可能,而在此需注意地是,可實(shí)施為僅延伸出一個(gè)電極,也可實(shí)施為延伸出兩個(gè)電極,沒有限制。
當(dāng)延伸出電極時(shí),則可利用依附元件而將電極設(shè)置于皮膚上,例如,如圖中所示的貼片,或者,該依附元件也可以是另一個(gè)穿戴結(jié)構(gòu),例如,采用由眼鏡結(jié)構(gòu)延伸出耳戴結(jié)構(gòu)、頸戴結(jié)構(gòu)、臂戴結(jié)構(gòu)、腕戴結(jié)構(gòu)、指戴結(jié)構(gòu)等的形式,或是耳戴結(jié)構(gòu)延伸出眼鏡結(jié)構(gòu)、頭戴結(jié)構(gòu)、頸戴結(jié)構(gòu)、臂戴結(jié)構(gòu)、腕戴結(jié)構(gòu)、指戴結(jié)構(gòu)等的形式,或是頭戴/頸戴結(jié)構(gòu)延伸出耳戴結(jié)構(gòu)、臂戴結(jié)構(gòu)、腕戴結(jié)構(gòu)、指戴結(jié)構(gòu)等的形式,都為可行的方式,另外,替代地,當(dāng)實(shí)施為兩個(gè)延伸電極時(shí),可實(shí)施為由兩個(gè)延伸元件分別用以承載,也可實(shí)施為由一個(gè)延伸元件同時(shí)承載兩個(gè)電極,沒有限制。
在此,需注意的是,所采用的電極,無論是設(shè)置于穿戴結(jié)構(gòu)上的電極、或是延伸而出的電極,都可實(shí)施為干式電極、或濕式電極,例如,使用導(dǎo)電膏的電極,沒有限制,其中,尤其具有優(yōu)勢(shì)的是,采用自黏濕式電極,例如,貼片式電極,可在穿戴結(jié)構(gòu)以外進(jìn)一步提高電極與皮膚的接觸穩(wěn)定性,至于實(shí)施的形式則有許多選擇,例如,可通過延伸形式而使用濕式電極,也可以將原有穿戴結(jié)構(gòu)的電極替換為濕式電極,都為可行的方式。
而當(dāng)采用干式電極的形式時(shí),尤其具有優(yōu)勢(shì)地則是,采用如前所述的接觸確保結(jié)構(gòu),例如,實(shí)施為分散的電接觸點(diǎn)、及/或?qū)嵤榭缮炜s的結(jié)構(gòu)等,特別是,頭部附近的接觸點(diǎn)很可能會(huì)受到毛發(fā)的阻擋,通過采用接觸確保結(jié)構(gòu),將可確保電刺激的執(zhí)行。因此,可根據(jù)使用目的而選擇適合的電極種類,沒有限制。
在實(shí)施時(shí),主要是由一訊號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生一電訊號(hào),并傳送至與其相連接的電極,以由此使電極對(duì)使用者施加電刺激,因此,通過改變?cè)撾娪嵦?hào),電極所施加于使用者的電刺激即可被改變。在此,需注意地是,所產(chǎn)生的電刺激是非侵入的形式,而所施加之電刺激的內(nèi)容,則可以根據(jù)電刺激的目的而改變,例如,可選擇采用基于正弦波、方波或其他波形的電流、電壓變化,或者,在采用脈波的情形下,即使頻率相同,也可通過脈波寬度調(diào)變(pulsewidthmodulation)而改變刺激的持續(xù)期間;或者,在希望利用直流電進(jìn)行刺激的情形下,可將直流電作為偏壓(offset),再于其上加載所選擇的波形,也是可行的方式,因此沒有限制。。
另外,進(jìn)一步具有優(yōu)勢(shì)地是,由于本申請(qǐng)的穿戴結(jié)構(gòu)原本即設(shè)計(jì)用于取得腦電訊號(hào)及/或其他生理訊號(hào),因此,還可將生理訊號(hào)的檢測(cè)功能與電刺激結(jié)合在同一個(gè)裝置上,而通過這樣地結(jié)合,就等于直接提供了可確認(rèn)電刺激效果的手段,無疑是更具優(yōu)勢(shì)的選擇。
舉例而言,其中一種會(huì)因電刺激而改變的生理狀態(tài)是腦部活動(dòng)狀態(tài),而通過腦電訊號(hào)就可得知其變化,例如,如前所述,可觀察α波與β波的比例,進(jìn)而了解使用者當(dāng)下的放松、緊張程度,另外,通過多通道的設(shè)置,可得知左右腦的活動(dòng)、能量差異,再者,還可觀察出左右腦間的電位差,此外,皮層慢電位(scp)則可用來了解專注力的腦部活動(dòng),而在了解腦部活動(dòng)狀態(tài)后,就可通過調(diào)整電刺激的各種參數(shù),例如,電流、電壓、強(qiáng)度、頻率、工作周期(dutycycle)、持續(xù)期間等,而對(duì)腦部產(chǎn)生影響,進(jìn)而達(dá)到目的,并且,也可在進(jìn)行電刺激后,通過了解腦部活動(dòng)的變化而得知電刺激的效果,并作為依據(jù)而進(jìn)行調(diào)整。
替代地,皮膚電活動(dòng)(eda,electrodermalactivity)也是觀察生理狀態(tài)變化的一個(gè)指標(biāo)。通過設(shè)置于頭部的電極,或是延伸至身體其他部位的電極,例如,頸部、肩膀、手腕、手指,都可取得進(jìn)行電刺激部位的皮膚電活動(dòng),而無論是在電刺激開始前、電刺激執(zhí)行期間、及/或電刺激之后,都可通過觀察皮膚電活動(dòng)的變化而作為決定、及/或調(diào)整電刺激模式的參考。
替代地,還可通過偵測(cè)心率變化而觀察因電刺激而改變的生理狀態(tài)。心率經(jīng)過計(jì)算可得出心跳變異度(hrv,heartratevariability),而心跳變異度則是已知了解自律神經(jīng)系統(tǒng)最佳的途徑,因此,無論是電刺激的目的是放松、提升注意力、改善精神狀態(tài)、改善睡眠狀態(tài)、改變大腦狀態(tài)、或是治療某些病征,通過了解自律神經(jīng)的變化,都可有效的掌控相關(guān)的生理變化,進(jìn)而作為調(diào)整電刺激的依據(jù)。在此,心率的取得可通過配置光發(fā)射元件以及光接收元件,或是心電電極,沒有限制,舉例而言,可在眼鏡結(jié)構(gòu)、耳戴結(jié)構(gòu)與頭部、耳朵接觸的位置處設(shè)置光發(fā)射元件及光接受元件,或者也可設(shè)置于在延伸而出的貼片、帶體、頸戴結(jié)構(gòu)、頭戴結(jié)構(gòu)、腕戴結(jié)構(gòu)、指戴結(jié)構(gòu)上,都是可選擇的位置,另一方面,若采用心電電極取得心率,則可將兩個(gè)電極分置于取得心電訊號(hào)的兩個(gè)位置,例如,頭部/耳朵與上肢體,兩個(gè)耳朵,以及頸部/肩膀與上肢體等,此時(shí),可利用穿戴結(jié)構(gòu)、或貼片、帶體進(jìn)行固定,同樣是相當(dāng)方便的方式。
另一方面,當(dāng)偵測(cè)腦波發(fā)現(xiàn)使用者出現(xiàn)睡意時(shí),也可通過電刺激的執(zhí)行而達(dá)到提醒、防止入睡的效果,例如,使用者可選擇在開車、念書的時(shí)候配戴眼鏡、耳機(jī)、頸戴結(jié)構(gòu)等,并通過監(jiān)測(cè)腦波而得知是否出現(xiàn)睡意,以作為產(chǎn)生電刺激的依據(jù)。
在此,需注意地是,當(dāng)所偵測(cè)的生理訊號(hào)為電生理訊號(hào)時(shí),則用于取得電生理訊號(hào)的電極與用于執(zhí)行電刺激的電極,還可進(jìn)一步實(shí)施為彼此共享,例如,其中一個(gè)電極共享,或是兩個(gè)電極皆共享,可讓整體配置更為簡(jiǎn)化。
上述根據(jù)生理狀態(tài)而產(chǎn)生、調(diào)整電刺激的實(shí)施情形,可以有不同的實(shí)施選擇。舉例而言,可實(shí)施為由訊號(hào)產(chǎn)生單元自動(dòng)控制電刺激的產(chǎn)生,電刺激的模式,電刺激的參數(shù),例如,持續(xù)時(shí)間、電流強(qiáng)度、電壓、頻率、工作周期等,也可實(shí)施為讓使用者自行操作,例如,可通過手機(jī)屏幕、穿戴于手腕的顯示元件、眼鏡的鏡片、或耳機(jī)等,而通知使用者所測(cè)得的生理狀態(tài)信息,之后,使用者就可通過控制接口而決定自己是否要進(jìn)行電刺激、要選擇何種電刺激的模式、或是否要調(diào)整電刺激的參數(shù)等,當(dāng)然,也可實(shí)施為可依需求而選擇自動(dòng)或手動(dòng)操作模式,都無限制。
舉例而言,可以提供一電刺激模式集合,以供使用者自由選擇,或是進(jìn)一步實(shí)施為,先根據(jù)所測(cè)得的生理狀態(tài)信息而自集合中選擇出相關(guān)的電刺激模式后,再供使用者進(jìn)行選擇,或者,也可實(shí)施為讓使用者可調(diào)整如前所述的電刺激的參數(shù)設(shè)定,都為可能的實(shí)施方式,沒有限制。
因此,通過穿戴結(jié)構(gòu)而進(jìn)行電刺激,確實(shí)提供了讓電刺激的執(zhí)行更為容易的方式,若再加上可實(shí)時(shí)取得使用者的生理訊號(hào),則更有助于改善電刺激模式的調(diào)整及選擇,以及電刺激所能達(dá)到的效果,因此確實(shí)是相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì)的方式。
另一方面,在本發(fā)明的耳戴結(jié)構(gòu)及/或眼鏡結(jié)構(gòu)可取得腦電訊號(hào)的前提下,特別地是,還可應(yīng)用于執(zhí)行生理共振刺激(physiologicalresonancestimulation)。
首先,一腦部活動(dòng)偵測(cè)單元會(huì)通過至少二腦電電極而取得一特定時(shí)間的腦電訊號(hào),之后,通過一處理單元對(duì)所取得的腦電訊號(hào)執(zhí)行頻域分析處理,例如,通過傅立葉變換,或是利用數(shù)字濾波器,可獲得腦電訊號(hào)的能量分布,接著,分別在不同腦波頻段中,例如,δ頻段(0.1-3赫茲),θ頻段(4-7赫茲),慢速α頻段(8-9赫茲),中間α頻段(9-12赫茲),快速α頻段(12-14赫茲),慢速β頻段(12.5-16赫茲),中間β頻段(16.5-20赫茲),快速β頻段(20.5-28赫茲),或是其他頻段,可觀察到該段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)或數(shù)個(gè)能量峰值(peakenergy),例如,于α頻段內(nèi)出現(xiàn)8赫茲的能量峰值,或同時(shí)出現(xiàn)8赫茲及10赫茲的能量峰值,而在選定一頻段范圍,例如,選擇α頻段、或是自行定義的一頻段范圍后,一刺激訊號(hào)產(chǎn)生單元就能以該頻段內(nèi)的該能量峰值的頻率作為基礎(chǔ)而產(chǎn)生一生理刺激訊號(hào),并施加至使用者。
在此,需注意地是,該特定時(shí)間可實(shí)施為實(shí)時(shí),例如,每秒鐘或更短的時(shí)間即執(zhí)行一次頻域分析處理,也可取較長(zhǎng)的一段時(shí)間,例如,5分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間,再將長(zhǎng)時(shí)間分段執(zhí)行頻域分析處理,之后再取平均值,或是整段時(shí)間直接進(jìn)行頻域分析處理,都是可能的方式,可依實(shí)際需求而改變,沒有一定的限制。
至于刺激訊號(hào)的頻率的決定,經(jīng)研究后較佳的方式是,選擇與該能量峰值具有頻率比例關(guān)系的頻率,例如,若假設(shè)刺激訊號(hào)的頻率為n,能量峰值的頻率為m,則n與m為整數(shù)的比例關(guān)系都為可行,例如,n:m可以為1:2,1:3,2:3,3:2,3:1等,沒有限制,如此一來,通過兩者間所具有的比例關(guān)系,就能有利于達(dá)到同步(entrainment),進(jìn)而達(dá)到共振(resonance)現(xiàn)象。
在此,需要注意地是,只要是根據(jù)上述方法所決定該峰值能量頻率及頻率比例關(guān)系,在實(shí)際實(shí)施時(shí),都可容許些微的偏移,都屬本發(fā)明的范疇,沒有限制,另外,也可混合分別具有不同比例關(guān)系的刺激訊號(hào),例如,混合比例關(guān)系分別為1:2,以及1:3的兩種刺激訊號(hào),以通過多個(gè)諧波成分而更有利于達(dá)成同步/共振,而且,混合的訊號(hào)比例、強(qiáng)度及種類還可實(shí)施為隨著時(shí)間而改變,再者,當(dāng)實(shí)施為提供聽覺刺激時(shí),可進(jìn)一步混合音樂,例如,自然界的聲音,以增加使用者的接受度。因此,可以有各種可能,沒有限制。
當(dāng)達(dá)到共振之后,其中一種可能是,可達(dá)到增大目標(biāo)峰值能量的效果,例如,所選定的8赫茲能量峰值,會(huì)出現(xiàn)振幅的增加,另一種可能則是,可對(duì)所選定頻段內(nèi)的能量峰值的頻率產(chǎn)生影響,例如,當(dāng)達(dá)共振后,可通過改變外部施加刺激的頻率,例如,由8赫茲改變?yōu)?赫茲,以通過共振所產(chǎn)生的兩者間牽引力量,使得該能量峰值的頻率因此而發(fā)生改變,如此一來,就可通過逐漸增加或減少施加刺激頻率的方式,而達(dá)到改變?cè)凶匀活l率的牽引效應(yīng)。
進(jìn)一步地,通過增大目標(biāo)峰值能量的方式、或是通過改變所提供的刺激訊號(hào)的頻率而達(dá)到牽引并影響該能量峰值的頻率的方式,就有可能獲得改變生理、或腦部狀態(tài)、及/或意識(shí)狀態(tài)的效果,例如,能誘發(fā)睡眠狀態(tài)、清醒程度、放松程度、冥想深度(meditationdepth)等各種人體生理狀態(tài),也可對(duì)于一些相關(guān)于腦部活動(dòng)的疾病,例如,癲癇、偏頭痛等有正面的效應(yīng)。
至于刺激訊號(hào)的種類則有各種可能,例如,視覺刺激訊號(hào),聽覺刺激訊號(hào),或是電刺激訊號(hào)等都是可行的方式,舉例而言,視覺刺激訊號(hào)可以是具比例關(guān)系的閃爍速率的視頻訊號(hào),例如,可利用設(shè)置led、lcd、或其他顯示元件而實(shí)施為閃光的形式,聽覺刺激訊號(hào)可以是具比例關(guān)系的聲音變化頻率的音頻訊號(hào),例如,可利用發(fā)聲元件(空氣傳導(dǎo)式或骨傳導(dǎo)式)而產(chǎn)生,而在一特殊的實(shí)施例中,聽覺刺激訊號(hào)的產(chǎn)生則是可通過兩個(gè)聲音產(chǎn)生源來達(dá)成,也即利用所謂的雙聲道拍頻(binauralbeats)方法,通過提供具有一頻率差的兩個(gè)聽覺訊號(hào),并使該頻率差與該目標(biāo)峰值的頻率具比例關(guān)系,而當(dāng)此兩個(gè)聽覺訊號(hào)同時(shí)被饋入腦部時(shí),大腦最終會(huì)產(chǎn)生感覺到具有該頻率差的一第三聽覺訊號(hào)的效果,而這樣的兩個(gè)聲音產(chǎn)生源,則有各種實(shí)施方式,例如,可由分別設(shè)置于兩個(gè)耳戴結(jié)構(gòu)中的發(fā)聲元件來達(dá)成;也可于眼鏡結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鏡腳上分別設(shè)置發(fā)聲元件,此種方式尤其適合采用骨傳導(dǎo)式發(fā)聲元件,如此一來,眼鏡結(jié)構(gòu)造型將不會(huì)有太大的改變;或者,發(fā)聲元件也可設(shè)置于由眼鏡結(jié)構(gòu)延伸而出的耳戴結(jié)構(gòu)上,例如,可由單邊鏡腳延伸出兩個(gè)耳戴結(jié)構(gòu),或分別由兩鏡腳各延伸出一耳戴結(jié)構(gòu),以設(shè)置于兩個(gè)耳朵上,,都是可以實(shí)施方式。
電刺激也有不同的實(shí)施形式,如前所述,可通過選擇不同的電流、電壓施加波形而改變電刺激的型態(tài),此外,電刺激還可選擇刺激的部位,如前所述,可通過經(jīng)顱電刺激、經(jīng)皮神經(jīng)電刺激、或是通過舌頭電刺激等方式而執(zhí)行,因此,有各種可能。
再者,除了施加單種刺激外,也可同時(shí)施加兩種以上的刺激,例如,同實(shí)施加視覺刺激以及聽覺刺激,或是同時(shí)施加電刺激以及聽覺刺激等,或是對(duì)不同的大腦皮質(zhì)區(qū)域同時(shí)執(zhí)行電刺激,都是可以選擇的執(zhí)行方式,并且,第兩個(gè)刺激源也可實(shí)施為由外部裝置提供,例如,發(fā)光源,發(fā)聲源,手機(jī)等,沒有限制,而在此情形下,多種刺激的頻率則可以相同或不同,沒有限制,只需與該能量峰值具頻率比例關(guān)系即可。
接著,在通過共振的方式而進(jìn)行刺激后,通過腦電訊號(hào)的偵測(cè),也可于刺激期間、及/或之后,通過觀察腦波而得知刺激的效果,例如,目標(biāo)峰值的能量是否增加,及/或其增大的幅度等,也因此,可在效果未達(dá)成時(shí),實(shí)時(shí)地改變刺激的執(zhí)行方式,例如,能量增大的幅度未達(dá)預(yù)期時(shí),可加強(qiáng)刺激的強(qiáng)度,或是增長(zhǎng)刺激的時(shí)間,或是改變刺激訊號(hào)的波形等,都有助于增加刺激的效果。
這樣的共振刺激方式能夠準(zhǔn)確地針對(duì)人體既有的腦波頻率進(jìn)行共振刺激,以達(dá)到增強(qiáng)的效果,并可實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整,是非常具效率的生理刺激方式。
在此,同樣地,無論是所施加的共振生理刺激的種類,或是執(zhí)行的模式、參數(shù)設(shè)定等,也可實(shí)施為讓使用者自行選擇,例如,通過耳戴結(jié)構(gòu)、眼鏡結(jié)構(gòu)所提供的輸入操作接口,例如,按鈕,觸控接口,光感應(yīng),語音控制等,或是與耳戴結(jié)構(gòu)/眼鏡結(jié)構(gòu)相互溝通的外部裝置,例如,手機(jī)、或腕戴裝置等的操作接口而執(zhí)行,另外,因施加共振生理刺激所造成的生理狀態(tài)改變,也可通過設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)/眼鏡結(jié)構(gòu)上的信息提供單元、或是與耳戴結(jié)構(gòu)/眼鏡結(jié)構(gòu)相互溝通的外部裝置而提供給用戶,例如,可通過視覺、聽覺、觸覺等形式,有助于讓使用者更加了解自己當(dāng)前的生理狀態(tài),也有助于腦波共振的達(dá)成。
在一特殊實(shí)施例中,如第28a-28b圖所示,其實(shí)施為設(shè)置于頭頂?shù)念^帶配合設(shè)置于兩耳的耳內(nèi)殼體或耳罩的形式,這樣的設(shè)置非常適合用于取得大腦皮質(zhì)頂葉區(qū)的腦電訊號(hào),其中,如圖所示,當(dāng)耳戴結(jié)構(gòu)實(shí)施為耳內(nèi)殼體形式時(shí),其與頭戴結(jié)構(gòu)間的結(jié)合主要會(huì)實(shí)施為通過連接線來達(dá)成,而當(dāng)耳戴結(jié)構(gòu)實(shí)施為耳罩形式時(shí),其與頭戴結(jié)構(gòu)間的結(jié)合,則主要會(huì)實(shí)施為兩者整合為一體的形式,但并非為絕對(duì),其他的實(shí)施方式也為可行。
在實(shí)施時(shí),可如圖所示,將兩電極191,192都設(shè)置于頭戴上對(duì)應(yīng)于大腦皮質(zhì)頂葉區(qū)的位置,以取得腦電訊號(hào),或者,也可再于耳戴結(jié)構(gòu)上設(shè)置一個(gè)電極作為參考電極,以與頭頂上兩個(gè)電極分別利用參考組合范式而取得雙信道腦電訊號(hào),或者,也可實(shí)施為一個(gè)電極設(shè)置于頭帶上,一個(gè)電極設(shè)置于耳戴結(jié)構(gòu)上,同樣可取得大腦皮質(zhì)頂葉區(qū)的腦電訊號(hào);另外,替代地,也可將電極設(shè)置于接近大腦皮質(zhì)顳葉區(qū)的位置,例如,頭帶接近耳朵的位置,或是耳戴結(jié)構(gòu)上,尤其適合耳罩形式的結(jié)構(gòu),就可取得大腦皮質(zhì)顳葉區(qū)的腦電訊號(hào),因此,可依實(shí)際需求而改變,沒有限制。而電極除了用來取得腦電訊號(hào)外,也可用來進(jìn)行電刺激,例如,經(jīng)顱電刺激,共振生理刺激等,或者,也可利用依附元件而設(shè)置電刺激電極,例如,延伸自頭戴結(jié)構(gòu)或耳戴結(jié)構(gòu)。在此,進(jìn)一步地,為了克服頭頂毛發(fā)所可能造成的電極接觸問題,設(shè)置于頭帶上的電極,較佳地是,實(shí)施為具有如前所述的接觸確保結(jié)構(gòu),一方面讓電極能夠穿過毛發(fā),另一方面也增加接觸范圍。
而由于其正好符合一般常見的頭戴式耳機(jī)的形式,因此,也相當(dāng)適合于耳戴結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置發(fā)聲元件(空氣傳導(dǎo)式或骨傳導(dǎo)式),如此一來,就能自然地提供使用者音頻,例如,用來進(jìn)行播放儲(chǔ)存于內(nèi)部的音樂,例如,mp3聲音檔案,或是播放來自外部裝置的音樂,或者,也可用來提供相關(guān)的生理信息、操作信息等,例如,進(jìn)行生理回饋/呼吸訓(xùn)練等,或者,更進(jìn)一步地,還可用來進(jìn)行生理刺激,例如,上述的各種聽覺刺激,而且,由于可于雙邊都設(shè)置發(fā)聲元件,故也可實(shí)施為利用上述的雙聲道拍頻方式來進(jìn)行生理刺激。
故在此架構(gòu)下,不但能取得腦電訊號(hào)及/或執(zhí)行電刺激,還能提供音頻及/或執(zhí)行聽覺刺激,再加上是一般常見的耳機(jī)形式,使用者的接受度相當(dāng)高,是十分具有優(yōu)勢(shì)的選擇。
而這樣的形式,只要采用柔軟舒適的材質(zhì),就相當(dāng)適合于睡眠期間使用。在睡眠期間,通過偵測(cè)腦電訊號(hào),了解腦部活動(dòng)情形,例如,快速動(dòng)眼期,深睡期等,除了可提供有助于睡眠的音樂外,也可用來決定施加于腦部的各種刺激,例如,電刺激、聽覺刺激等,而正如前述,施加于人體的刺激具有改善/誘發(fā)睡眠狀態(tài)的效果,因此,通過這樣的配置,將可自然地達(dá)成上述的各種刺激方式,相當(dāng)具有優(yōu)勢(shì);且進(jìn)一步地,還可增設(shè)其他的生理感測(cè)元件,以取得其他的生理訊號(hào),例如,可利用光傳感器取得血液生理訊號(hào),進(jìn)而得知心率、呼吸、血氧濃度等信息,也可設(shè)置其他電極而取得如眼電訊號(hào),肌電訊號(hào),以及皮膚電訊號(hào)等生理訊號(hào),或是再增設(shè)麥克風(fēng),可得知呼吸情形、打鼾、呼吸中止(sleepapnea)事件等信息,而這些都有助于更詳細(xì)地了解睡眠狀況,并且,除了可用于調(diào)整生理刺激外,也可將生理訊號(hào)記錄下來用于睡眠診斷分析。
另外,具優(yōu)勢(shì)地是,基于腦電訊號(hào)及/或其他生理訊號(hào)的偵測(cè),還可在進(jìn)行電刺激及/或共振刺激前,先通過觀察生理訊號(hào)而了解生理狀態(tài),進(jìn)而作為是否進(jìn)行刺激的決定依據(jù),及/或要進(jìn)行何種刺激的依據(jù)。
其中,若刺激的目的是在于放松、提高專注度、改變精神狀態(tài)、改變/誘發(fā)睡眠狀態(tài)、改變大腦狀態(tài),例如,認(rèn)知狀態(tài)(cognitivestate)等,則可先通過觀察腦波或其他的生理訊號(hào)而得知生理狀態(tài)是否處于穩(wěn)定的生理狀態(tài),以決定是否可開始進(jìn)行刺激,及/或要執(zhí)行何種刺激較為適合,可有助于更迅速達(dá)到刺激的效果。
舉例而言,通過觀察腦波可得知使用者當(dāng)前是處于放松或緊張的狀態(tài),例如,α波占優(yōu)勢(shì)表示處于較放松狀態(tài),β波占優(yōu)勢(shì)則表示處于緊張狀態(tài);另一方面,若設(shè)置有其他生理感測(cè)元件,則可通過其他的生理訊號(hào)來了解用戶的生理狀態(tài),例如,光傳感器可取得使用者的心率,以藉rsa現(xiàn)象得知用戶的呼吸頻率,利用心跳變異率得知自律神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)情形,及/或觀察心率與呼吸間的相干性等,而這些都可代表使用者是否處于穩(wěn)定的生理狀態(tài)。
通過這樣的事先觀察,就可利用先行設(shè)定預(yù)設(shè)條件的方式,而讓刺激能夠在最能產(chǎn)生效果的情形下執(zhí)行,例如,若觀察的是腦波,則可觀察持續(xù)一段時(shí)間內(nèi)或是多個(gè)分段時(shí)間之間,特定頻段內(nèi)的能量分布情形是否穩(wěn)定,或能量峰值是否一致等,若觀察的是心率,則可觀察心跳頻率、呼吸頻率、心跳變異率、心率與呼吸間的相干性等是否落在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。
且再進(jìn)一步,若使用者處于不適合的生理狀態(tài),例如,較為不穩(wěn)定的生理狀態(tài)時(shí),還可通過如前所述的生理回饋、及/或呼吸導(dǎo)引/呼吸訓(xùn)練程序而讓用戶處于較穩(wěn)定及放松的生理狀態(tài)后,再進(jìn)行共振刺激/電刺激,進(jìn)而讓整體程序的效果更為顯著。因此,有各種可能,沒有限制。
此決定程序可實(shí)施為在穿戴裝置上執(zhí)行,或是將生理訊號(hào)傳輸至外部裝置后,而由外部裝置來執(zhí)行,例如,通過無線傳輸將生理訊號(hào)傳送至手機(jī),并通過手機(jī)中的應(yīng)用程序來計(jì)算并決定是否要執(zhí)行刺激,以及要執(zhí)行何種刺激。
在此,需注意地是,正如本領(lǐng)域具通常知識(shí)者所熟知,眼鏡結(jié)構(gòu)是屬于頭戴結(jié)構(gòu)的一種,因此,上述有關(guān)刺激的敘述中所采用的眼鏡結(jié)構(gòu),也適合應(yīng)用于以頭戴結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的裝置,無論是用以取得生理訊號(hào),或是執(zhí)行刺激,因此,其也屬本發(fā)明的范疇。
再一個(gè)常見的應(yīng)用是作為人機(jī)界面(hmi,humanmachineinterface),例如,可通過偵測(cè)eeg而分析得出使用者的意圖(intention),或是偵測(cè)使用者的生理變化,再進(jìn)而轉(zhuǎn)換為操作指令,近年來,這樣的人機(jī)界面配合生理回饋也被應(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。
由于根據(jù)本發(fā)明的傳感器是采用耳戴或眼鏡形式,因此,也適合使用作為人機(jī)接口,而在所檢測(cè)的生理訊號(hào)包括腦電訊號(hào)以及心率序列的情形下,可用于產(chǎn)生指令的方式有下列幾種可能方式,舉例而言,但不限制,由于腦波中α波所占的比例,隨著閉眼及睜眼的動(dòng)作有很大的變化,一般而言,當(dāng)閉眼時(shí),α波的比例會(huì)大幅提升,因此,就可以此作為產(chǎn)生指令的依據(jù),另外,當(dāng)腦電電極可偵測(cè)到眼部的動(dòng)作并取得眼電訊號(hào)(eog)時(shí),就可通過,例如,眨眼、移動(dòng)/轉(zhuǎn)眼球等動(dòng)作而下達(dá)指令;再者,由于呼吸也是人體可以控制的一項(xiàng)生理活動(dòng),且如前所述地,呼吸不但會(huì)對(duì)心率產(chǎn)生影響(也即,所謂的rsa),也會(huì)造成腦波于低頻區(qū)段的波動(dòng),因此,在本發(fā)明的架構(gòu)下,無論是偵測(cè)腦波訊號(hào)或是偵測(cè)心率序列,都可由此而得知使用者呼吸行為模式改變,因而作為產(chǎn)生指令的依據(jù),例如,使用者可通過特意拉長(zhǎng)吸氣的期間而下達(dá)指令等,或者,也可通過加深呼吸而增加心跳變異率,進(jìn)而達(dá)到增大rsa震幅的效果,以作為下達(dá)指令的依據(jù),再者,也可以其他生理訊號(hào)作為指令依據(jù),例如,肌電訊號(hào)(emg)可分辨肌肉是否收縮施力,就可通過左右邊牙齒分別的咬合用力而下達(dá)指令,因此,有各種可能,沒有限制。
此外,進(jìn)一步地,當(dāng)配合上動(dòng)作感測(cè)元件時(shí),例如,加速度器(accelerometer),重力傳感器(gsensor),陀螺儀(gyroscope),磁傳感器(magneticsensor)等,還可有更多的下達(dá)指令方式,例如,當(dāng)上述的各種生理現(xiàn)象可再配合上下點(diǎn)頭、左右轉(zhuǎn)動(dòng)頭部等動(dòng)作,或是手部的動(dòng)作,例如,可將動(dòng)作感測(cè)元件設(shè)置于腕戴結(jié)構(gòu)或指戴結(jié)構(gòu)上,以得知特定的手勢(shì)或手部的靜態(tài)姿勢(shì)改變,就可組合出更多種類的指令,讓應(yīng)用范圍更廣,例如,可應(yīng)用在游戲等,都非常適合。
綜上所述,根據(jù)本發(fā)明的耳戴式以及眼鏡式腦部活動(dòng)傳感器通過接觸新穎的腦電訊號(hào)取樣位置,也即,耳甲墻、對(duì)耳屏、耳屏間切跡、耳屏、耳廓背面、及/或耳廓與頭顱間v型凹陷等位置,可提供不同于現(xiàn)有技術(shù)的平行于耳甲底部的穩(wěn)定電極力量,而且,其通過穿戴動(dòng)作即可完成接觸,無須額外結(jié)構(gòu)提供施力,可自然達(dá)成穩(wěn)定的接觸,相當(dāng)有助于取得高質(zhì)量的腦電訊號(hào)。
并且,通過這樣的設(shè)置也使得許多應(yīng)用顯得更為方便,例如,可利用耳戴結(jié)構(gòu)/眼鏡結(jié)構(gòu)作為提供生理刺激的接口,以及根據(jù)所取得的生理訊號(hào)而調(diào)整生理刺激,不但可因采用穿戴形式而讓使用更為便利,同時(shí)也可因?yàn)樯碛嵦?hào)的偵測(cè)而使得執(zhí)行刺激的效果更為有效及顯著。