穿戴式生理检测装置的制造方法_2

文档序号:8348077阅读:来源:国知局
助于 更进一步了解使用者的生理状况。
[0050] 在实际实施时,如第1图所示,根据本发明的穿戴式生理检测装置10是主要通过 一头戴结构14而将装置设置于使用者头上,且其采用脑电电极配合光传感器的配置,其 中,该装置10具有由该头戴结构14所承载的一主机12,内容置一生理信号撷取电路,以通 过脑电电极以及光传感器而取得生理信号,因此,该生理信号撷取电路10会包括,但不限 于,一些用来达成测量的常见电子组件,例如,处理器,至少一个A/D转换器,滤波器,放大 器等,由于这些对本领域具通常知识者而言皆为常见的内容,因此不再赘述。
[0051] 另外,两个脑电电极系通过该头戴结构而被设置于使用者的头上,例如,设置于头 戴结构的内侧表面,以接触头上的取样点,例如,常见的取样点包括Fpl、Fp2、01、02等、或 是任何根据10-20系统所定义的位置,进而取得脑电信号,在此,脑电电极的设置位置以及 数量可根据所进行的神经生理反馈的目的而决定,例如,可增加有效电极的数量而进行多 信道脑电信号的测量,因此,没有限制。
[0052] 在本发明中,该脑电电极是实施为干式电极,例如,不锈钢,导电纤维,导电橡胶, 导电泡棉,导电凝胶等各种金属或导电物质,因此,使用者可通过直接接触头皮皮肤的方式 而取得脑电信号,没有传统湿式电极所面临的问题,例如,需要使用导电膏以及电极需要黏 贴等问题,因此不但可增加使用方便性,也提升使用者的使用意愿。另外,该头戴结构可实 施为各种形式,可以是如图中所示的头带(head band)形式,或者也可以是其它的形式,例 如,在一般EEG测量时常用的头帽(headgear),或是眼镜形式等,只要能设置于头上并确保 脑电电极的设置位置以及与皮肤间的接触即可,例如,通常的头戴结构都会被设计为环绕 头盖骨(skullcap)周围的形式,以易于将电极设置在对应大脑皮质的取样点,因此,有各 种可能,没有限制。
[0053] 另外,该光传感器亦可通过该头戴结构而同时被设置于使用者头上的任何位置, 例如,接触额头,以取得连续脉搏变化;或者,替代地,如第2图所示,该光传感器亦可通过 一连接线而延伸出该头戴结构之外,以设置在一耳朵上,同样可以很方便地取得脉搏连续 变化,并且,也可依实际测量位置以及实施考虑而选择采用反射式或穿透式测量方式,没有 限制。
[0054] 在此,进一步地,当该光传感器实施为设置于耳朵上时,还可通过一耳戴结构而进 行设置,例如,通过耳夹(如图2中的耳夹16)、耳挂、或耳塞形式,以落在耳朵或耳朵附近的 区域,例如,耳垂,耳廓的内面,如耳甲腔以及外耳道口附近区域等,耳轮,耳廓背面,外耳道 内,或是耳朵与头壳交界附近的区域等,没有限制。并且,透过使用适当的耳戴结构,亦可增 加传感器设置的固定效果,进而有效提升所取得的信号的稳定性。
[0055] 此外,较佳地是,其中一个脑电电极亦可实施为设置在该耳戴结构中,尤其,在脑 电检测领域中,耳朵由于构造以及位置皆与头部相分离,不易受脑部活动的影响,故一直被 视为是设置参考电极的最佳位置之一,所以,将参考电极结合于耳戴结构中而与耳朵或耳 朵附近区域接触,不但有利于取得良好的脑电信号,亦不增加整体配置的复杂度,相当具有 优势。
[0056] 举例而言,如图3A所示的耳夹结构是一般而言安装方便且容易达到接触稳定的 耳戴结构,如图中所示,光传感器实施为安装在耳夹内部的相对面上的一光发射组件141 以及一光接收组件142,以利用穿透式测量方法取得连续脉搏变化,而脑电电极143则同样 设置于耳夹的内部,可接触到所夹设位置的耳朵皮肤的位置,如此一来,通过夹子本身的机 械力,无论是光传感器或是脑电电极都可稳定的被设置于耳朵上,不容易产生移动,相当有 助于取得质量良好的信号,更有利于获得精准的分析结果。
[0057] 其中,当该光传感器以及脑电电极同时设置于该耳夹结构中时,两者的设置位置 可以有许多选择,举例而言,如图3A所示,该脑电电极可实施为环绕光发射组件/光接收组 件而设置,或者,如图3B所示,该脑电电极与该光发射组件/光接收组件也可分开设置,并 且,可在耳夹的两边均设置电极,以做为参考电极以及接地电极,不过,亦可实施为仅在一 边的夹子设置脑电电极,做为参考电极,因此,没有限制,或者进一步地,如图3C所示,光发 射组件141以及光接收组件142可设置于同一边,以利用反射方式测量取得心率,而脑电电 极143则设置于另一边。
[0058] 在此,需注意地是,耳夹可实施为夹设于耳朵上的任何位置,即,突出于头壳的耳 廓的任何位置,例如,耳垂,耳轮等,并且,其机械结构亦可依实际夹设位置而有所改变,皆 无限制。
[0059] 因此,在此穿戴式生理检测装置中所包含的生理信号撷取电路,就可在使用者执 行一神经生理反馈区段的期间,通过将该头戴结构设置于头上(以及耳戴结构设置于耳朵 上),而简单地完成电极以及光传感器的安装,之后,通过脑电电极所取得的脑电信号在经 过预设的演算式进行计算后,可得出相关使用者脑部活动的信息,作为提供使用者进行自 我意识调控的基础,以及通过光传感器所取得的心率序列也可在经过演算式计算后得出相 关使用者呼吸行为模式的信息,作为提供及/或调整呼吸导引信号的基础。
[0060] 再者,请参阅图4A,其显示根据本发明的穿戴式生理检测装置利用脑电电极以取 得脑电信号,以及利用心电电极取得心率序列的实施情况。在此实施例中,与图1的实施例 类似,脑电电极通过头戴结构而接触头部的取样点,并另外增加了至少两个心电电极,如图 中所示,其中一个心电电极是通过指戴结构181而设置于手指上,而另一个心电电极则是 通过该头戴结构而接触头部的皮肤,以达成测量心电信号的回路,如此一来,使用者就可在 轻松、无须施力地的情形下取得心电信号,进而得出心率序列。或者,替代地,上述通过指 戴结构而接触指部皮肤的心电电极亦可实施为接触身体其它部位的皮肤,例如,如图4B所 示,通过腕戴结构182而接触手腕附近区域的皮肤,或是通过臂戴结构183接触前臂或上臂 任何部分的皮肤,如图4C所示,或是接触颈部或肩膀附近的皮肤,如图4D显示透过一颈戴 结构184接触颈部与肩膀的交界处附近的情形,或是接触躯干其他部位的皮肤等,因此,只 要是可与头部之心电电极一起形成心电信号撷取回路的位置皆可,没有限制。
[0061] 其中,当心电电极设置于颈部与肩膀附近时,所采用的用来维持心电电极与皮肤 间接触的的穿戴结构,较佳地是实施为具有弹性,例如,利用弹性金属、导电橡胶、导电纤 维、导电泡棉等材质制成,因而可尽量符合颈部与肩膀的曲线,更有助于取得稳定的心电信 号。
[0062] 于再一较佳实施例中,设置于头戴结构中的心电电极还可进一步实施为与脑电电 极共享,即,将通过头戴结构而接触头部皮肤的其中一个电极同时作为脑电电极以及心电 电极,因此,除了制作成本及复杂度可获得降低外,还可因减少了需要接触的位置而增加使 用上的方便性。
[0063] 再者,替代地,如图5A所示,亦可两个心电电极均设置于头戴结构上,在此情形 下,则可实施为,一个电极位于可通过该头戴结构而接触皮肤的位置,而另一个电极18则 位于该头戴结构被设置于头上时露出而不与皮肤接触的位置,以让使用者借助上肢皮肤接 触该心电电极的方式而达成测量心电信号的检测回路,如此一来,心电信号的取得将可取 决于使用者的需求,当有需要测量时,只需通过上肢接触外露的电极即可起始测量,同样相 当方便。
[0064] 另外,该心电电极也可设置于耳戴结构上,如图5B所示,举例而言,可以是耳戴结 构中单独设置一个心电电极,以及耳戴结构的外露部分再设置另一个心电电极18,如此一 来,还可将耳戴结构实施为可拆卸的形式,当使用者有需要时再连接上使用;或者,也可如 前所述,当其中一个脑电电极通过耳戴结构而设置于耳朵上时,同时将心电电极设置于其 中,或是将此脑电电极共享为心电电极;又或者,也可实施为一个心电电极通过头戴结构而 接触头部皮肤,而另一个心电电极设置于耳戴结构的外露表面上,以供使用者接触进行测 量,故可以有各种组合,没有限制。而且,该耳戴结构也不受限于何种形式,例如,耳夹,耳塞 或耳挂等,都是常见的可实施形式。
[0065] 再者,还可进一步实施为同时具有光传感器以及心电电极,举例而言,可如第5B 图所示的实施形式,但于耳戴结构中同时设置光传感器以及作为脑电电极与心电电极的共 享电极,再搭配头戴结构上的另一个脑电电极,以及位置在耳戴结构外露部分的另一个心 电电极18,或者,也可实施为耳戴结构中设置光传感器以及心电电极,而两个脑电电极则均 通过头戴结构而接触头部皮肤,可以是各种实施方式。
[0066] 而这样的配置方式所具有的优势则是,光传感器取得心率序列配合心电电极取 得心电图,可达到方便且正确地判断心律不整症状的效果。由于光传感器在配戴的过程 中可连续地取得脉搏变化,因此,就可通过分析脉搏连续变化而先筛选是否具有心律不 齐的可能,即,可通过分析连续脉搏而可得知与脉搏相对应的心脏跳动情况,进而筛选出 是否有心律不齐的可能,例如,早发性收缩(Premature Beats),心室颤动(AF,Atrial Fibrillation),心跳过快(Tachycardia)、心跳过慢(Bradycardia)、心跳暂停(Pause) 等各种症状,然而,由于分析的基础是连续脉搏,因此将无法区分需通过观察心电波形 而进行判断的症状,例如,早发性收缩即分为发生于心房的早发性心房收缩(Premature atrial contractions,PAC),以及发生在心室的早发性心室收缩(Premature ventricular contractions,PVC)两种,在区分两者时,通常可以通过观察P波及/或QRS波的形状是否 出现异常而判断收缩是来自心房或心室;另外,由于脉搏是心搏经由血液在血管中传递后 所测得的结果,故其准确度亦无法与心电图相比。
[0067] 因此,通过这样的设计,当因分析脉搏连续变化而发现出现心律不齐的可能时,只 需通过通知信号实时地通知使用者发现了心律不齐的可能,则使用者就可自然通过手接触 外露心电电极、或是将心电电极戴于手指上、戴于腕上、或接触身体其它部位的方式,立即 进行心电信号测量,实时取得可能出现心律不齐的心电图,如此一来,就可精准判断是否真 的出现心律不齐,甚至可以判断出心律不齐的种类,相当方便。
[0068] 在此,需要注意地是,虽然图中所示皆为由头戴结构承载主机的形式,但亦可实施 为其它形式,例如,该生理信号撷取电路可直接设置于头戴结构中而省略主机,例如,该头 戴结构可实施为内部具有容置空间、或是实施为可承载电路的软性电路板等,因此,可依实 际情形而变化,没有限制。
[0069] 接着,根据本发明的穿戴式生理检测装置也可实施为通过一耳戴结构而设置于使 用者的一耳朵上。举例而言,第6A-6B图显示了脑电电极配合光传感器的耳戴式生理检测 装置20的示范性实施实例,在第6A图的实施例中,该耳戴结
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