专利名称：脑波诱导舒压装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种脑波诱导舒压装置(PRESSURE RELIEF APPARATUS WITHBRAIN ENTRAINMENT)，其中还采用舒曼波(Schuman Wave)产生脑波诱导。
背景技术：
舒压放松为人的本能。传统的舒压方面从五感出发已经有许多的研究及产品，但是五感所致动的因子与自主神经运作目前仍是一个复杂系统的呈现。但是这部份是否有及共通的身心运作模式，一直是大家所好奇及探讨的。自从脑波科学及自律神经研究出现后，开始有产品尝试进行高阶意识的导引，因而产生了许多新产品应用，过去的五感体验舒压方式，也与脑波共振作了一关联。但是相关的舒压辅具，未能有效提供更加能定性定量的对应身心舒压的参数，来作为舒压辅具及五感体验的感性回馈，例如包括本体感受的描述性及人因因子的对应关系。此外，亦未依生理状态进行动态及即时性回馈调整，以达舒压最终效果及目的。如何提供有效率及即时性回馈生理状态的舒压技术乃当前重要研发课题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种脑波诱导舒压装置，其可以凭借对人体的不同部位施加舒曼波以产生共振，以达到舒压的功效。本发明提供一种脑波诱导舒压装置，包括一共振波产生模块与一生理信号量测单元。共振波产生模块包括多个共振元件，区分成多个共振区域，这些共振区域的每一个可以个别产生可调变的一共振波或是关闭。生理信号量测单元至少量测一使用者的一自律神经交感能量LH与一自律神经 副交感能量HF,依照预先设定的一组条件中当下的其一,输出一组反馈控制信号给该共振波产生模块，以调制这些共振元件。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
图1绘示舒曼波的泛频与脑波的关系示意图；图2绘示依据本发明一实施例，共振波产生模块方块示意图；图3绘示依据本发明一实施例，一种脑波诱导舒压装置的电路方块示意图；图4绘示依据本发明一实施例，共振元件的结构示意图；图5绘示依据本发明一实施例，通道信号的示意图；图6A绘示依据本发明一实施例，对应人体部位区隔示意图；图6B绘示依据本发明一实施例，对应图6A的人体部位，共振波产生模块的共振区域的配置示意图；图7绘示依据本发明一实施例，脑波诱导舒压装置的操作流程示意图8绘示依据本发明一实施例，感觉运动节律(SMR)能量的变化示意图；图9绘示依据本发明一实施例，对应表一检视流程示意图；图10绘示依据本发明一实施例，从初始值到终点值对应人体的多通道舒曼波频率空间分布的时间演进示意图；图11绘示依据本发明一情境设计的实施例，以自律神经生理信号结合控制谷歌星空(Google SKY)的情境介面架构示意图；图12绘示依据本发明一情境设计的实施例，以谷歌星空为背景，显示生理状态示意图；图13A-13C绘示依据本发明另一情境设计实施例，以花朵生长为背景，显示生理状态示意图。附图标记90:共振波产生模块100:频率脉宽调制单元102:记忆单元104:微处理器105:调制模块106:频率源模块
108:载波脉宽空置模块110:乘法器120:共振元件122:功率放大器124:输出介面单元126:舒曼波诱导产生单元150:生理信号量测单元152:控制单元200:电源线202:马达204:固定元件206:振片208:转轴210:阻尼元件220:固定基材224:控制区域300:意念遨游系统302:感测信号取样单元304:数值演算程序单元306:数值反应模示单元308:反馈控制画面显示单元310:系统动态控制单元
312:显示器400: 土壤402:花朵404:花片406:枝干SlOO-Sl 10:步骤S200-S218:步骤
具体实施例方式下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。本发明提供一套以个人生理信号为基础来作为舒压反馈的方式。可以凭借客观的评量方式排除使用者的主观感受，而依照实际量测的生理状态做为反馈，达到舒压效果。又，本发明也可以具有个体化感受的设定模式，以及特定导引模式，来符合身心感受的需求。传统的大部份舒压产品，多以已设定好的流程进行。然而，本发明可利用生理信号的反馈作为舒压方式的操控，其中更凭借脑波诱导(Brain Entrainment)方式进行抒压。每个人的体质与当时生理状态不同， 而凭借个人的当下的生理状态，采取对应方式进行舒压会有较佳的效果。本发明是关于含生理反馈的脑波诱导舒压装置，特别是利用自律神经输出的心率变异参数信号，来操控产生脑波诱导的介面，并结合舒曼波共振波，达到全然放松的体验。本发明的含生理反馈的脑波诱导舒压装置以人体当下量到的心率变异参数信号，来控制多通道舒曼波共振波产生器以达到各种不同的脑波诱导状态。其中身体舒压状态可以利用心率变异参数信号，例如即时的自律神经能量高低，包括自律神经总体能量，交感能量，副交感能量等等，来代表紧张与放松的相关程度，以作为身心状态的反馈。于一实施态样中，又以交感与副交感的因子的检测作为反馈程度的评量依据。又，这些参数也可以用来操纵舒压的情境画面，提供情境式的感知互动。各种不同频段及空间分布的阵列型多通道舒曼波产生器，则用来依据各人体质及日间及夜间及辅合体质等模式不同，多通道舒曼波与人体共振匹配的微振动频率，导引脑波诱导现象产生，而提供更适性的反馈诱导。该含生理反馈的脑波诱导舒压装置装置，可以嵌入至床，或椅子，或是地板里，来提供一种产生临场的互动感。以下举一些实施例来说明本发明，但是本发明不仅限于所举的一些实施例，且实施例之间也可以有适当的结合。本发明提供脑波诱导舒压装置，其例如可以用生理信号反馈的多通道舒曼波脑波诱导模块，再结合生理信号的输出信号，例如自律神经的交感及副交感等参数，因而可符合人体在舒压时不同动态范围刺激的即时反馈调整，并藉此反馈输出的生理信号来控制多通道舒曼波脑波诱导模块的模式输出，并设定舒压时的情境变化。生理信号输出包括自律神经相关信号，其包括即时自律神经交感能量LH、副交感能量HF、心跳间隔(R-R interval，RRI)、心率变异系数(SDNN)、自律神经总活性(TP)等非线性动态及统计参数。其中人体的心跳并非以固定的速度跳动，一般称为心率变率(HeartRate Variability，HRV)。即使在身体在平静稳定的状态，也会因为身体不同的放松状况，而有相当程度的变化。心率变异是由自主神经系统(Automatic Nervous System, ANS)所控制，藉以维持身心的平衡。此外，本发明提供一阵列式的多通道舒曼波诱导反馈，用来加强体验者的脑波诱导(Brain Entrainment),产生临场的互动感,而提供更适性的反馈诱导。含生理反馈的脑波诱导舒压的模块，可以嵌入到床，椅子，或是地板里，来提供一种产生临场的互动感。多通道舒曼波脑波诱导模块，可以结合生理信号输出信号及舒曼波诱导反馈，有可以将其信号结合动画、情境设计、网络应用软件(APP)及云端等资料，可提供更临场及可开放扩充式的体验舒压情境。本发明的脑波诱导舒压装置，例如包括一共振波产生模块与一生理信号量测单元。共振波产生模块包括多个共振元件，区分成多个共振区域，这些共振区域的每一个可以个别产生可调变的一共振波或是关闭。生理信号量测单元至少量测一使用者的一自律神经交感能量LH与一自律神经副交感能量HF,依照预先设定的一组条件中当下的其一,输出一组反馈控制信号给该共振波产生模块，以调制这些共振元件。又，脑波诱导舒压装置也可以包括显示器，以及与网络的应用软件及资料库连结。舒曼波是由于天空有一环电离层(1nosphere)离地面约100英里,其随着日光强弱而变化，恰好 与地球表面形成一个空穴谱振器(Cavity resonator),就好像击鼓的作用一样。舒曼波的频率极低，可以穿透任何物质，包括地面上的人在内。人脑有α波段、β 波段及β 2波段，与舒曼波对应。已有研究指出舒曼波会对生物体产生影响，其中人体若经常受到舒曼波的激发，便可能产生谐振，有利于身心发展。依相关共振现象研究指出，对于初始阶段有混乱相位/频率的多个共振体,如果由外部施加一固定频率的振动波源,经过一段时间后,这些共振体会达到与外部施加的振动波源有相同的相位与频率。本发明即是利用外加舒曼波进行调和谐振以进行身心舒压。本发明提出可以利用多通道舒曼波诱导频率作为复合式微振动共振达到「脑波诱导现象」(Brain Entrainment),如此以达到舒压的功效。其中，凭借生理信号的反馈,可结合自律神经输出生理信号，来调控不同的舒压模式。因而可符合人类在舒压时的各种生理需求，藉此输出生理信号来调控制舒压时所需的脑波诱导频率振幅及频率分布系统。图1绘示舒曼波的泛频与脑波的关系示意图。参阅图1，人脑的脑波的α波段、β I波段及β2波段与舒曼波的泛频的尖峰，以7.83Hz、14.1Hz,20.3Hz为代表，有其对应关系。本发明根据舒曼波的频谱特性，提供例如是相当于舒曼波的诱导波源，以对人体产生诱导而进行舒压，并配合量出的生理信号，反应出当下量测到的相关信号，决定出符合人类日夜生理自然节律舒压模式。图2绘示依据本发明一实施例，共振波产生模块方块示意图。参阅图2，共振波产生模块90包括频率脉宽调制单元100以及共振元件120。频率脉宽调制单元100例如包括记忆单元102、微处理器104、以及调制模块105。调制模块105例如可以由频率源模块106、载波脉宽空置模块108以及乘法器110所组成。频率脉宽调制单元100可以产生频率脉宽调制输出信号，用以输入给共振元件120以产生共振波，例如是人为的舒曼波，即是对应舒曼波的频率尖峰波段是人为产生共振波，经组合后可以模拟出实际舒曼波的至少一部分波段。调制模块105受微处理器104的控制可以产生频率脉宽调制输出信号。记忆单元102示提供波形，例如方波的波形给微处理器104进行调制。频率脉宽调制单元100可以有多种方式的电路设计，不限定于特定电路。共振元件120例如包括一功率放大器122、输出介面单元124、舒曼波共振产生单元126。共振元件120依照所需要的频率与频宽，转换成共振波。功率放大器122将输入信号放大，以驱动输出介面单元124，将信号转换成例如由磁、声、光、电等信号来控制舒曼波诱导产生单元126以产生舒曼波源。共振元件120例如是整合的振动马达会于后述。共振元件120表示要根据输入的频率，以产生共振波源。换句话说，能达到相同功用的共振元件120即可。就整体而言，基于配合多通道的设计，可以采用多个共振元件120组分成不同区域，每一个区域由一个调制模块105所控制，以达到多通道的分别控制。图3绘示依据本发明一实施例，一种脑波诱导舒压装置的电路方块示意图。参阅图3，根据图2的基本单元可以设计成多通道的配置以构成脑波诱导舒压装置。脑波诱导舒压装置可以包括共振波产生模 块与生理信号量测单元。共振波产生模块包括频率脉宽调制单元100以及多个共振元件120，区分成多个共振区域，例如分成输出模块_1至输出模块_N的N个共振区域。每一个共振区域可以个别产生可调变的一共振波或是被关闭。共振元件120由频率脉宽调制单元100的多个调制模块105分控制在可变的频率上。此频率是属于舒曼波的频率范围。生理信号量测单元150量测生理反馈参数，其例如至少量测一使用者的一自律神经交感能量LH与一自律神经副交感能量HF。自律神经交感能量一般是属于低频的成分以LH表示，自律神经副交感能量一般是属于高频的成分以HF表示。控制单元152，例如是个人电脑，有画面，以及控制及运算的软件。控制单元152，接收从使用者量测到的生理反馈参数，依照预先设定的一组条件中当下的其一，以输出一组反馈控制信号给共振波产生模块的频率脉宽调制单元100，进而分别控制共振元件120。从较宽广的角度来看，控制单元152也可以是整合在频率脉宽调制单元100中的一个功能方块。如此，脑波诱导舒压装置可以是由共振波产生模块90与生理信号量测单元150所构成。可以了解的是，在相同的功能下，其实际电路设计是可以有不同变化无需限定。以下仅举一些实施例来描述。图4绘示依据本发明一实施例,共振元件的结构示意图。参阅图4,共振元件120例如是由多个振动马达所组成，包括马达202凭借电源线200输入预定频率的信号，例如脉冲电压信号如后面的图5所示。马达202会依照放大后具有预定脉宽的脉冲电压信号转动，其转轴208会依照脉宽转动一角度。马达202凭借固定元件204设置所需要的基材上。基材可以是硬性的软性材料，配合所需要崁入的主体装置。阻尼元件210，例如是弹簧，会将转轴208在电压为零时转回到原位置，因此达到转轴208依照频率来回转动。当振片206固定在转轴208时，由于转轴208来回转动，推动空气因而产生共振波。此共振波的频率可以被控制在舒曼波的频率尖峰处，或是其附近，对应脑波的波段。如此可以将脑波给予的频率被诱导。就一般而言，要产生共振波的方式可以有其它方式，本实施例仅举马达的方式来实施，但不仅限于此种方式。
图5绘示依据本发明一实施例，通道信号的示意图。参阅图5，调制马达的电压信号，对应不同的通道可以分别控制，其操作的频率。由于不同的通道会对应使用者的不同位置。凭借分别的控制，可以达到较佳的舒压效果。通道与位置的相关位置绘于后描述。于本实施例，通道I的频率例如是7.8Hz接近舒曼波的一尖峰处，脉宽例如是6ms，其决定马达的旋转幅度。通道2的频率例如是14.2Hz，接近舒曼波的一尖峰处，脉宽例如是10ms，其决定马达的旋转幅度，而且相位可以有不同。通道3的频率例如也是14.2Hz，而与通道2有相位差。通道N的频率例如是20Hz，其脉宽与相位也可以调整。在实际的操作上，每一个通道可以个别操作或是关闭。图6A绘示依据本发明一实施例，对应人体部位区隔示意图。图6B绘示依据本发明一实施例，对应图6A的人体部位，共振波产生模块的共振区域的配置示意图。参阅图6A，例如以平均的一般男性人体如左边人体的高度来考虑，例如依不同的位置可以区分成多个共振区域，其更例如是六个共振区域1-VI。右边的人体是对应女性人体高度的区域。于本实施例，其六个共振区域1-VI例如是:一第一区域I，位于脚底区间；一第二区域II，位于脚踝区间；一第三区域III，位于小腿区间；一第四区域IV，位于膝盖区间；一第五区域V，位于大腿区间；以及一第六区域VI，位于腹部区间。在同时参阅图6B， 前述的多个可以产生振动的共振元件120以马达202为代表，其设置在固定基材220上。在固定基材220的阵列区域222，马达202以条状的阵列方式，对应共振区域1-VI排列。固定基材220的控制区域224设置有电源供应及控制板等控制原件。固定基材220可以是硬质材料或软性材料，其中软性材料可以配合主体装置的结构，例如按摩椅或是其它舒压装置，以靠近人体产生舒曼波。操作流程上例如图7所示。图7绘示依据本发明一实施例，脑波诱导舒压装置的操作流程示意图。于步骤S100，开始操作。于步骤S102，其进行一初始流程，以及下载所需要的基本资料(default data)。初始流程例如设定与PC端的通信格式。于步骤S104,设定使用条件，例如设定使用时间，中断的条件等等。于步骤S106，检视指令是否确实送出。如果指令没有送出，则检视是否跳出而结束或是继续等待指令的输入，也就是一直检查是否有PC端下达的指令。于步骤S108，若有指令，则解译指令及执行对应参数设定，其例如各通道的开闭/频率/相位/振幅条件等。于步骤S110，编辑指令成为指令串，并回应给PC端确认。之后，流程又继续检视是否跳出而结束或是继续等待指令的输入。从实际的试验，使用本案脑波诱导舒压装置确实可以提升身体状态。图8绘示依据本发明一实施例，感觉运动节律(sensorimotor rhythm, SMR)能量的变化示意图。参阅图8，感觉运动节律能量在使用脑波诱导舒压装置后会被提升。当感觉运动节律能量增加时，可以增加使用者的专注力，临床上也显示有减缓癫痫的发作，或是如老年人认知能力的提升，而达到舒压效果。以下描述诱导舒压装置的共振波产生模块如何与生理信号产生关联。生理信号是由生理信号量测单元量测得到，其至少量测一使用者的一自律神经交感能量LH与一自律神经副交感能量HF。经PC或是微处理器等的分析，依照预先设定的一组条件中当下的其一，输出一组反馈控制信号给共振波产生模块，以调制共振元件。要量测自律神经交感能量LH与自律神经副交感能量HF的方式可以采用一般所知的一导层心电图的量法，或是任何可适用的方式，而无需特别限定。先参阅图10的上图，以一次启动三个共振区域对应人体部位为例，根据自律神经交感能量LH与自律神经副交感能量HF的差异，可以依使用者当下的身体状态改变。表一是根据自律神经交感能量LH与自律神经副交感能量HF的差异程度，所启动的舒压模式。表一
权利要求
1.一种脑波诱导舒压装置，其特征在于，包括: 一共振波产生模块，包括多个共振元件，区分成多个共振区域，这些共振区域的每一个可以个别产生可调变的一共振波或是关闭；以及 一生理信号量测单元，至少量测一使用者的一自律神经交感能量LH与一自律神经副交感能量HF，依照预先设定的一组条件中当下的其一，输出一组反馈控制信号给该共振波产生模块，以调制这些共振元件。
2.如权利要求1所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该共振波包括可切换的一第一频率、一第二频率、以及一第三频率，对应在脑波的α波段、β I波段及β2波段。
3.如权利要求2所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该共振波产生模块的这些共振区域是依照平均的人体部位的位置设置。
4.如权利要求3所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该共振波产生模块，依照该组反馈控制信号的变化，依照符合该组条件中的其一，启动这些共振区域的至少一个，且分别控制该共振波。
5.如权利要求4所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，这些共振区域包括: 一第一区域，位于脚底区间； 一第二区域，位于脚踝区间； 一第三区域，位于小腿区间； 一第四区域，位于膝盖区间； 一第五区域，位于大腿区间；以及 一第六区域，位于腹部区间。
6.如权利要求5所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该自律神经交感能量LH减去该自律神经副交感能量HF后得到一差值，依照该差值相对于由小到大的多个临界值的位置来决定在该组条件中当下的其一，以产生该组反馈控制信号以控制这些共振区域。
7.如权利要求6所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，控制这些共振区域的条件包括: 当该差值小于或等于10%，启动该第一区域于该第一频率； 当该差值大于10%，且小于或等于20%，启动该第一区域与该第二区域，分别于该第一频率与该第二频率； 当该差值大于20%，且小于或等于30%，启动该第一区域及该第三区域，分别于该第一频率与该第二频率； 当该差值大于30%，且小于或等于40%，启动该第一区域、该第二区域及该第三区域，分别于该第一频率、该第二频率及该第三频率； 当该差值大于40%，且小于或等于50%，启动该第二区域及该第三区域，分别于该第一频率及该第二频率； 当该差值大于50%，且小于或等于60%，启动该第二区域、该第三区域及该第四区域，分别于该第一频率、该第二频率及该第三频率； 当该差值大于60%，且小于或等于70%，启动该第三区域、该第四区域及该第五区域，分别于该第一频率、该第二频率及该第三频率； 当该差值大于70%，且小于或等于80%，启动该第四区域、该第五区域及该第六区域，分别于该第一频率、该第二频率及该第三频率； 当该差值大于80%，且小于或等于90%，启动该第四区域、该第五区域及该第六区域，分别于该第一频率、该第二频率及该第三频率；以及 当该差值大于90%，且小于或等于100%，启动该第四区域、该第五区域及该第六区域，分别于该第一频率、该第二频率及该第三频率。
8.如权利要求7所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该第一频率是7.83Hz，该第二频率是14Hz，该第三频率是20Hz以上。
9.如权利要求1所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该共振波包括可切换的多个频率对应舒曼波的多个共振频率。
10.如权利要求9所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该共振波产生模块的这些共振区域是依照平均的人体部位的位置设置。
11.如权利要求10所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该共振波产生模块依照该组反馈控制信号的变化，依照符合该组条件中的其一，启动这些共振区域的至少一个，且分别控制该共振波。
12.如权利要求1所述的脑波诱导舒压装置，还包括: 一显示单元；以及 一介面单元，接收该组反馈控制信号而输出一影像状态控制信号到该显示单元，其中该显示单元依照该影像状态控制信号改变一显示影像的内容。
13.如权利要求12所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该显示单元与一星空图，依照该影像状态控制信号变化显示在该星空图上对应变化显示一指标位置。
14.如权利要求12所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该显示单元显示一生物活动状态图，依照该影像状态控制信号的变化对应显示变化的该生物活动状态图。
15.如权利要求1所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该共振元件包括: 一马达，依照具有与该共振波相同频率的一脉冲电压信号旋转； 一阻尼元件，耦接与该马达，使该马达旋转后回到原位；以及 一振片，设置于该马达的转轴，以该频率产生该共振波。
16.如权利要求1所 述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，这些共振元件分布成多个条状单元，这些条状单元的相邻多个为一组构成这些共振区域的其一。
17.如权利要求1所述的脑波诱导舒压装置，其特征在于，该生理信号量测单元还包括量测心跳率，心跳率变异系数及自律神经总活性。
全文摘要
一种脑波诱导舒压装置，包括一共振波产生模块与一生理信号量测单元。共振波产生模块包括多个共振元件，区分成多个共振区域，这些共振区域的每一个可以个别产生可调变的一共振波或是关闭。生理信号量测单元至少量测一使用者的一自律神经交感能量LH与一自律神经副交感能量HF，依照预先设定的一组条件中当下的其一，输出一组反馈控制信号给该共振波产生模块，以调制这些共振元件。
文档编号A61N5/00GK103157166SQ20111043149
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月14日
发明者蔡淑慧, 谢赐山, 郭晋荣, 廖宪正, 林洪荣 申请人:财团法人工业技术研究院