TW201350083A - 睡眠分析裝置及方法和睡眠分析裝置之眼電圖感測單元 - Google Patents

Abstract

本發明相關於一種睡眠分析裝置和方法以及其眼電圖感測單元，其係藉由較少參數即可達到準確分析睡眠狀態且亦適合居家使用。本發明相關之睡眠分析裝置包括一眼電圖感測單元及一體動感測單元，該眼電圖感測單元用以感測眼電圖訊號，而該體動感測單元用以感測體動，藉由分析體動不同狀態時所獲得之眼電圖訊號而獲得睡眠分析。

Description

睡眠分析裝置及方法和睡眠分析裝置之眼電圖感測單元

本發明相關於一種睡眠分析裝置及方法，特別是藉由分析眼電圖訊號以及體動訊號而進行睡眠分析之睡眠分析裝置及方法。

近來有相關研究報導指出，因睡眠佔據人類生命中約三分之一至四分之一的時間，若晚上睡眠品質不良會造成許多不良影響，對長期處於睡眠品質不佳的狀態下，更是對身理及心理皆帶來極大的影響，因此，近來睡眠不良的問題受到重視。

現今傳統醫院使用的睡眠檢測方式為多重睡眠分析儀(Polysomnogram簡稱PSG)，其檢測方法需要睡眠分析師在被分析者睡眠中監測許多生理參數，至少包括眼電圖(EOG)、腦波圖(EEG)、肌電圖(EMG)等參數，透過電腦軟體紀錄其睡眠時所量測到的訊號，由於在記錄時，訊號可能會受到感應器脫落等原因產生雜訊，因此必需要睡眠分析師在現場監測以處理不同狀況，事後對於大量的睡眠訊號，還需要進行人工校正以增加資料的準確度，因此，將會浪費許多人力成本，也間接造成了PSG檢測費用非常昂貴。

基於上述種種原因，使得傳統的PSG檢測無法走入居家化，因此市面上現有嘗試在居家即可使用的簡易睡眠監測裝置，然而，目前市面上的產品卻存在著參數過少或是分析較不準確的問題，故，如何改善上述缺失為相關製造業者須進一步改進之處。

為了改善上述習用缺失，本發明提供一種睡眠分析裝置及方法和其眼電圖感測單元，其係藉由分析眼電圖訊號以及體動 訊號而進行睡眠分析，不但使用較少生理參數且達到分析準確的結果。

為了達到上述目的，本發明之一技術手段在於提供一種睡眠分析裝置，可包括：一眼電圖感測單元，用以偵測一眼電圖訊號；一體動感測單元，用以偵測一體動訊號；一處理單元，用以接收該眼電圖訊號以及該體動訊號，根據該體動訊號評估該眼電圖訊號之可信度進而計算該眼電圖訊號而獲得睡眠分析結果。

於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之裝置中，該眼電圖感測單元可包括眼電圖感測電極，該體動感測單元可以為重力感測器。較佳地，該眼電圖感測電極可包括額頭電極、左眼外側電極、右眼外側電極、左耳參考電極和右耳參考電極。

於本發明之一具體事實中，該額頭電極可為接地電極，且該左眼外側電極可為左下眼皮外側電極，而該右眼外側電極可為右上眼皮外側電極。

於本發明之一較佳實施例中，該處理單元可以根據該體動訊號而定義出一加權數值，藉由該加權數值計算該眼電圖訊號而獲得睡眠分析結果。較佳地，該睡眠分析結果可以是睡眠分期或睡眠效率。

另一方面，於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之睡眠分析裝置可以進一步包括一記憶體，該記憶體可用以記錄眼電圖訊號、體動訊號或睡眠分析結果等等。

再一方面，於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之睡眠分析裝置可以進一步包括一周邊單元，耦接於該處理單元且用以接收該處理單元之訊號並執行該訊號。該周邊單元可以是 語音單元、警示單元、傳輸單元、顯示單元等等其中之一或組合

本發明之另一技術手段在於提供一種睡眠分析方法，包括：偵測一眼電圖訊號；偵測一體動訊號；根據該體動訊號評估該眼電圖訊號的可信度；根據該可信度加權計算眼電圖訊號；且根據該計算之眼電圖訊號分析獲得睡眠分析結果。

於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之方法中，偵測一體動訊號可以為偵測頭移動訊號或為偵測一重力感測器訊號。較佳地，偵測眼電圖訊號步驟可以為偵測右眼及左眼眼電圖訊號。

本發明之再一技術手段在於提供一種睡眠分析方法，包括：偵測一眼電圖訊號；偵測一體動訊號；分析該體動訊號與該眼電圖訊號；且根據該分析之該眼電圖訊號及該體動訊號而獲得睡眠分析結果。

於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之方法中，分析該體動訊號與該眼電圖訊號係比對該體動訊號與該眼電圖訊號至一預設之表格。較佳地，比對該體動訊號與該眼電圖訊號至該表格係為獲得計算之眼電圖訊號，再由分析該計算之眼電圖訊號而獲得睡眠分析結果。

本發明之再一技術手段在於提供一種睡眠分析裝置之眼電圖感測單元，包括：一額頭電極；一左眼外側電極；一右眼外側電極；一左耳參考電極；以及一右耳參考電極；其中該額頭電極、該左眼外側電極、該右眼外側電極、該左耳參考電極和該右耳參考電極設於一眼罩內。

於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之眼電圖感測單元中，該額頭電極可為接地電極，且該左眼外側電極可為左下眼皮外側電極，而該右眼外側電極可為右上眼皮外側電極。

於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之眼電圖感測單元中，該額頭電極、該左眼外側電極、該右眼外側電極、該左耳參考電極或該右耳參考電極可設有連接電極線連接至該眼罩。

再一方面，本發明提供一種睡眠分析裝置，設為一眼罩形式，包括：一眼電圖感測單元，用以偵測眼電圖訊號；一體動感測單元，用以偵測體動訊號；一處理單元，接收該眼電圖訊號以及該體動訊號，並根據該體動訊號與該眼電圖訊號分析獲得睡眠分析結果。

於本發明之一較佳實施例中，本發明所述之裝置中，該體動感測單元可以為重力感測器。

藉此，本發明所提供之技術手段可以藉由提供簡單偵測眼電圖訊號以及體動訊號而達到準確偵測結果的目的，此外，亦可藉由簡單的偵測及計算方法獲得準確的結果，不但可降低成本，且可達到睡眠分析的目的，亦可於居家使用。

請參考第一圖所示，其係為本發明睡眠分析裝置之一較佳實施例的功能方塊圖。本發明之睡眠分析裝置較佳實施例包括一眼電圖感測單元(10)、一體動感測單元(20)以及一處理單元(30)。

該眼電圖感測單元(10)用以偵測眼電圖訊號，眼電圖訊號係偵測眼球運動，眼電圖訊號是在受測者眼睛附近的皮膚上貼附電極，眼電圖感測電極分佈設計可以為任何適合的形式，電極用以偵測角膜與視網膜間的電壓差，再利用電極間的差動訊號來量測眼球運動。

該體動感測單元(20)用以偵測體動訊號，體動訊號為偵測受測者移動資訊，當受測者在進行睡眠分析時，身體移動時所偵測得的眼電圖訊號之可信程度不相同，因此藉由偵測體動訊號而作為分析眼電圖訊號的分界，而體動感測單元(20)可以是任何作為體動偵測的感測單元，例如可以是加速度計(Accelerometer)、重力感測器(G sensor)、移動偵測器、影像偵測器等等。較佳地，該體動感測單元(20)用以偵測受測者頭部移動資訊，藉由偵測受測者頭部移動資訊而處理眼電圖訊號。

該處理單元(30)接收眼電圖訊號以及體動訊號，根據體動訊號評估眼電圖訊號的可信度而獲得睡眠分析結果。該處理單元(30)所獲得的睡眠分析結果可以是睡眠分期結果、睡眠效率評估、睡眠品質評估等等。而其所運用之運算公式並不受限於任何可適用的運算方法，只要是搭配眼電圖感測單元 以及體動感測單元所獲得之訊號而分析結果所可適用的不同運算方式都在本發明之範疇內，熟習此項技術者熟知睡眠分期以及睡眠效率評估，在此不再贅述。

在本發明之一較佳具體事實中，睡眠分析裝置可進一步包括一記憶體(40)，該記憶體(40)可用以紀錄睡眠分析時的所有記錄，舉例而言，當睡眠分析裝置進行睡眠分析時，需要記錄受測者睡眠期間的所有眼電圖訊號以及體動訊號，尤其睡眠時間可能持續6至8小時。該記憶體(40)可以是任何具有儲存資訊的載體，或者記憶體可與處理單元作為一體，舉例而言，該記憶體(40)可為抽取式SD卡或電路板直接鑲嵌之電子可改寫式可編程唯讀記憶體(EEPROM)等等，本發明不限於此。

以下配合不同實施例，詳細描述本發明睡眠分析裝置以及方法。

請參考第二圖所示，其係本發明睡眠分析裝置之一較佳實施例的示意圖。此實施例中之睡眠分析裝置製作為一眼罩(12)形式，該眼罩(12)的外型並不限於實施例之圖示。該眼電圖感測單元(10)係設於該眼罩(12)內且包括五個電極，該五個電極可以形成貼片的形式，該五個電極分別為額頭電極(14)、左眼外側電極(15)、右眼外側電極(16)、左耳參考電極(17)和右耳參考電極(18)，該額頭電極(14)為接地電極，兩眼與兩耳交叉形成兩組電極對，左眼外側電極(15)與右耳參考電極(18)偵測獲得左眼眼電圖訊號，右眼外側電極(16)與左耳參考電極(17)偵測獲得右眼眼電圖訊號。該左耳參考電極(17)和右耳參考電極(18)可由眼罩(12)連接電極線使得電極可貼於左右耳。

請配合第三圖所示，其係本發明睡眠分析裝置較佳實施例之眼電圖感測單元電極偵測位置之示意圖。當該眼罩(12)配置於受測者時，該眼電圖感測單元(10)的五個電極分布於額頭、右眼外側、左眼外側、右耳以及左耳，較佳地，該偵測右眼外側的電極設於右上眼皮，而該偵測左眼外側的電極設於左下眼皮。

於此實施例中，睡眠分析裝置製作為眼罩(12)形式進行睡眠分析不但受測者睡眠不會受到影響且不會有不舒服的感覺。而該體動感測單元(20)可製作為貼片形式設於眼罩(12)上，當受測者頭部移動時即會偵測到訊號，移動幅度愈大，體動感測單元(20)所偵測的訊號值愈大。

再由第四圖觀之，其係繪示本發明睡眠分析裝置另一較佳實施例之功能方塊圖。在此實施例中，睡眠分析裝置包括一眼電圖感測電極(10a)、一重力感測器(20a)、一過濾單元/放大單元(50)、一類比/數位轉換單元(60)、一處理單元(30)、一記憶體(40)以及一周邊單元(70)。

該眼電圖感測電極(10a)即用以感測眼電圖訊號，與該過濾單元及/或放大單元(50)耦接，藉由過濾單元及/或放大單元(50)過濾雜訊並將訊號放大，再耦接於該類比/數位轉換單元(60)，將類比訊號轉換為數位訊號後傳送至該處理單元(30)進行訊號的分析處理。

而該重力感測器(20a)偵測受測者身體移動資訊，尤其若該睡眠分析裝置設計為眼罩形式時，該重力感測器(20aa)較佳地偵測受測者頭部移動資訊，重力感測器(20a)所使用之原理為熟習此項技術者所熟知，在此不多加描述，該重力感測器(20a)耦接該處理單元(30)，由該處理單元(30)接收重力感測器(20a)所偵測的體動訊號，進而進行訊號的處理分析。

該周邊單元(70)耦接於該處理單元(30)，用以接收該處理單元(30)之訊號並執行該訊號。該周邊單元(70)可以是語音單元、警示單元、傳輸單元、顯示單元等等其中之一或組合。若為語音單元，可以語音發聲使用步驟、注意事項或警示功能等等。若為警示單元，可以作為錯誤訊息/資訊/姿勢等等警示用，該警示單元可以是蜂鳴器警示聲音、LED閃燈或亮燈、震動等等其中之一或組合，其警示功能可以用不同的表達方式顯示不同的警示訊息，例如眼電圖感測電極(10a)其中一電極訊號錯誤響一聲，二個電極訊號錯誤響二聲，或可配合搭配閃燈方式表達左耳及/或右耳訊號錯誤等等不同方式。又例如，該處理單元(30)進行睡眠分析而獲得對受測者將造成不利的結果，可藉由震動方式、語音警示等等方式將受測者由睡眠狀態甦醒。

另請配合第五圖觀之，其係繪示本發明之睡眠分析方法較佳實施例的流程圖。首先偵測眼電圖訊號以及體動訊號(S1、S2)，再將眼電圖訊號以及體動訊號進行處理(S3)，舉例而言，經由經驗法則將眼電圖訊號與體動訊號製作成一表格，藉由偵測兩者訊號並比對該表格，而獲得睡眠分析結果(S4)，該表格可以是將眼電圖訊號與體動訊號偵測值對應至計算後之眼電圖訊號，再由計算後之眼電圖訊號進行睡眠分析。

請配合第六圖觀之，其係繪示本發明之睡眠分析方法另一較佳實施例的流程圖。在S1a步驟中，偵測眼電圖訊號，S2a步驟中，偵測體動訊號，再根據體動訊號評估眼電圖訊號的可信度(S3a)，舉例而言，當體動訊號為表示受測者在受測時身體接近靜止不動，這時候所偵測的眼電圖訊號的可信度非常高，並定義出一加權數值，例如為100%，而當體動訊號為表示受測者在受測時身體稍為動一下，這時候所偵測的眼電圖訊號的可信度可能稍微降一些，而定義出另一加權數值，例如為95%，以此類推，上述計算方式僅為舉例，亦可使用其他 計算方法將可信度評估分析眼電圖訊號，故而，可根據可信度計算眼電圖訊號(S4a)，進而藉由該些計算過之眼電圖訊號獲得睡眠分析結果(S5a)。

再請參考第七圖觀之，其係本發明之睡眠分析方法再一較佳實施例的流程圖。S1b步驟中，偵測右眼及左眼眼電圖訊號，其係可藉由偵測兩眼與兩耳交叉形成的兩組電極對偵測，並偵測一重力感測器訊號(S2b)，根據重力感測器訊號評估右眼及左眼眼電圖訊號的可信度(S3b)，根據可信度加權計算眼電圖訊號(S4b)。舉例而言，當使用眼罩式睡眠分析裝置進行睡眠分析時，當受測者頭部移動愈大，重力感測器訊號值愈大，隨著重力感測器訊號值愈大而定義之加權數值愈低。進而可獲得睡眠分期結果(S5b)或者獲得睡眠效率評估結果(S6b)，所謂的睡眠分期可分為快速動眼睡眠期與非快速動眼睡眠期，而非快速動眼睡眠期可分為四個階段，第一期、第二期、第三期、第四期，第一期與第二期為為淺眠期，而第三錡和第四期為深眠期，經由計算過後的右眼和左眼眼電圖訊號可藉由不同的計算方式將睡眠分期，或者亦可藉由不同的計算方法獲得睡眠效率評估結果，所使用的計算方法不限於特定方法，只要是可以適用的方法都在本發明之範疇。

綜上所述，本發明係相關於睡眠分析方法以及裝置，藉由眼電圖感測單元以及體動感測單元所偵測得之眼電圖和體動訊號而分析出睡眠分析結果，其具有下述之優勢及特點，包括：

1.本發明所提供之睡眠分析裝置，其結構簡單可降低結構的複雜度且降低生產成本。

2.本發明所提供之睡眠分析裝置及方法偵測較少生理參數並可達到準確睡眠分析的目的。

3.本發明所提供之睡眠分析裝置及方法藉由結合分析眼電圖訊號以及體動訊號即可達到準確進行睡眠分析的目的。

4.本發明所提供之睡眠分析裝置可以製作為眼罩的形式，進而達到不影響睡眠的狀況下進行睡眠分析。

5.本發明所提供之睡眠分析裝置及方法可藉由體動訊號而評估眼電圖訊號的可信度，而達到準確使用眼電圖訊號分析睡眠的目的。

根據本發明可作之不同修正及變化對於熟習該項技術者而言均顯然不會偏離本發明的範圍與精神。雖然本發明已敘述特定的較佳具體事實，必需瞭解的是本發明不應被不當地限制於該等特定具體事實上。事實上，在實施本發明之已述模式方面，對於熟習該項技術者而言顯而易知之不同修正亦被涵蓋於下列申請專利範圍之內。

(10)‧‧‧眼電圖感測單元

(10a)‧‧‧眼電圖感測電極

(12)‧‧‧眼罩

(14)‧‧‧額頭電極

(15)‧‧‧左眼外側電極

(16)‧‧‧右眼外側電極

(17)‧‧‧左耳參考電極

(18)‧‧‧右耳參考電極

(20)‧‧‧體動感測單元

(20a)‧‧‧重力感測器

(30)‧‧‧處理單元

(40)‧‧‧記憶體

(50)‧‧‧過濾單元/放大單元

(60)‧‧‧類比/數位轉換單元

(70)‧‧‧周邊單元

S1~S4‧‧‧睡眠分析流程

S1a~S5a‧‧‧睡眠分析流程

S1b~S6b‧‧‧睡眠分析流程

第一圖係本發明睡眠分析裝置較佳實施例之功能方塊圖。

第二圖係本發明睡眠分析裝置較佳實施例之示意圖。

第三圖係本發明第二圖睡眠分析裝置眼電圖感測單元之電極偵測位置之示意圖。

第四圖係本發明睡眠分析裝置另一較佳實施例之功能方塊圖。

第五圖係本發明睡眠分析方法較實施例之流程圖。

第六圖係本發明睡眠分析方法另一較實施例之流程圖。

第七圖係本發明睡眠分析方法再一較實施例之流程圖。

(10)‧‧‧眼電圖感測單元

(20)‧‧‧體動感測單元

(30)‧‧‧處理單元

(40)‧‧‧記憶體

Claims (20)

1. 一種睡眠分析裝置，包括：一眼電圖感測單元，用以偵測一眼電圖訊號；一體動感測單元，用以偵測一體動訊號；一處理單元，接收該眼電圖訊號以及該體動訊號，根據該體動訊號評估該眼電圖訊號之可信度進而計算該眼電圖訊號而獲得睡眠分析結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該眼電圖感測單元包括一眼電圖感測電極。
3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該眼電圖感測電極包括額頭電極、左眼外側電極、右眼外側電極、左耳參考電極和右耳參考電極。
4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該額頭電極為接地電極，且該左眼外側電極為左下眼皮外側電極，而該右眼外側電極為右上眼皮外側電極。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該體動感測單元為重力感測器。
6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該處理單元根據該體動訊號定義出一加權數值，藉由該加權數值計算該眼電圖訊號而獲得睡眠分析結果。
7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該睡眠分析結果為睡眠分期或睡眠效率。
8. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，進一步包括一記憶體，該記憶體用以記錄眼電圖訊號、體動訊號或睡眠分析結果。
9. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，進一步包括一周邊單元，耦接於該處理單元且用以接收該處理單元之訊號並執行該訊號。
10. 一種睡眠分析方法，包括：偵測一眼電圖訊號；偵測一體動訊號； 根據該體動訊號評估該眼電圖訊號的可信度；根據該可信度加權計算眼電圖訊號；且根據該計算之眼電圖訊號分析獲得睡眠分析結果。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中偵測一體動訊號為偵測頭移動訊號或為偵測一重力感測器訊號。
12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中偵測眼電圖訊號為偵測右眼及左眼眼電圖訊號。
13. 一種睡眠分析方法，包括：偵測一眼電圖訊號；偵測一體動訊號；分析該體動訊號與該眼電圖訊號；且根據該分析之該眼電圖訊號及該體動訊號而獲得睡眠分析結果。
14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中分析該體動訊號與該眼電圖訊號係比對該體動訊號與該眼電圖訊號至一預設之表格。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中比對該體動訊號與該眼電圖訊號至該表格而獲得計算之眼電圖訊號，再分析該計算之眼電圖訊號而獲得睡眠分析結果。
16. 一種睡眠分析裝置之眼電圖感測單元，包括：一額頭電極；一左眼外側電極；一右眼外側電極；一左耳參考電極；以及一右耳參考電極；其中該額頭電極、該左眼外側電極、該右眼外側電極、該左耳參考電極和該右耳參考電極設於一眼罩內。
17. 如申請專利範圍第16項所述之眼電圖感測單元，其中該額頭電極為接地電極，且該左眼外側電極為左下眼皮外側電極，而該右眼外側電極為右上眼皮外側電極。
18. 如申請專利範圍第16項所述之眼電圖感測單元，其中該額頭電極、該左眼外側電極、該右眼外側電極、該左耳參考電極或該右耳參考電極設有連接電極線連接至該眼罩。
19. 一種睡眠分析裝置，設為一眼罩形式，包括：一眼電圖感測單元，用以偵測一眼電圖訊號；一體動感測單元，用以偵測一體動訊號；一處理單元，接收該眼電圖訊號以及該體動訊號，並根據該體動訊號與該眼電圖訊號分析獲得睡眠分析結果。
20. 如申請專利範圍第19項所述之裝置，其中該體動感測單元為重力感測器。