TW201726057A

TW201726057A - 眼鏡式生理活動感測器及裝置

Info

Publication number: TW201726057A
Application number: TW105101989A
Authority: TW
Inventors: chang-an Zhou
Original assignee: Sen Science Inc; chang-an Zhou
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2017-08-01
Also published as: TWI593388B

Abstract

本發明揭示一種用以偵測大腦皮質腦波的眼鏡式腦部活動感測器，其包括一眼鏡結構，且該眼鏡結構具有至少一鼻墊以及二鏡腳，以及具有一腦電電極設置於其上，其中，該眼鏡結構藉由一使用者的鼻子支撐該至少一鼻墊，以及該使用者的耳廓支撐該二鏡腳而設置於該使用者的頭部，以使該腦電電極接觸其中一耳廓與頭顱間的一V型凹陷及/或該耳廓的背面皮膚，進而利於透過該腦電電極而取得腦電訊號。

Description

眼鏡式生理活動感測器及裝置

本發明相關於一種眼鏡式生理活動感測器及裝置，特別地是，相關於一種透過將電極接觸耳廓背面及耳廓附近特定位置而達成電生理訊號擷取的眼鏡式電生理活動感測器及裝置。

傳統上，將電極設置於頭皮上而測得的腦部電活動稱之為腦電圖(electroencephalogram，EEG)，腦電圖可用來偵測及診斷許多的生理狀況，並且，所獲得的腦部活動資訊亦可有許多其他的應用，例如，學習專注度，疲勞程度，腦機介面(brain computer interface，BCI)，神經義肢(neuroprosthetics)，以及生物特徵辨識(biometric authentication)等。

一般而言，腦部電活動的測量方式分為兩種，參考組合範式(reference montage)以及雙極組合範式(bipolar montage)。在參考組合範式中，是藉由將參考電極設置於沒有大腦皮質電活動的位置，以及將活動偵測電極設置於具有大腦皮質電活動的位置而取得腦波，而雙極組合範式則是將兩個電極皆設置於具有大腦皮質電活動的位置，並透過兩個位置的電位差而取得腦波。

然而，傳統的腦部電活動檢測裝置確有著笨重、接線繁複、需要專業人士協助設置電極等缺點，很難普遍化，所以，為了解決這些問題，已逐漸發展出各種改進的形式，而其中一種就是耳戴形式的腦部活動檢測裝置。

舉例而言，Looney D,et al.,“The in-the-ear recording concept：user-centered and wearable brain monitoring.”IEEE PULSE,2012 Nov-Dec；3(6)：32-42.舉出了藉由耳道取得腦電訊號的方式，並亦證實了由耳道所取得的腦電訊號與由顳葉區所取得的腦電訊號間有相似的波形變化；另外，亦有許多專利文件揭示以耳朵作為取腦電訊號位置的各種方式，例如，US20070112277揭示以耳道內耳塞作為設置腦電電極媒介；US20120209101揭示利用符合耳型之助聽器作為設置腦電電極的媒介；US8565852揭示透過耳掛結構配合耳夾而達到固定電極效果的方式；US20060094974敘述利用耳廓的結構而設置電極的構想；以及US7197350與US8781570則是採用耳罩作為設置電極的媒介。

然而，由於耳道內空間非常狹小，因此，不但電極定位不易，也使得取樣裝置的製作變得非常複雜，實施起來並不容易，而且，耳道還存在著一個取樣上的問題，耳蠟，耳道內的耳蠟是人體自然產生的物質，其會降低電極與耳道皮膚間的接觸面積，甚至完全隔絕，不容易達到電極與皮膚間的良好接觸，故需要在每次配戴前皆特別進行清理，對使用者而言事實上是相當麻煩的程序。

再者，當電極的設置位置是落在耳廓與頭顱的相接範圍內時，由於此範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透過朝向頭顱方向的力進行固定，但耳廓在此範圍內卻沒有可藉以提供此方向施力的結構，因此，如何固定電極一直是最需克服的問題，且同時間還需注意不能為了維持電極接觸穩定而犧牲使用舒適度。

舉例而言，在US2006009497中，參考電極(reference electrode)是利用習知常見的夾設方式而設置於耳垂上，而偵測電極(detection electrode)則是利用耳廓的生理結構進行固定，這樣的方式雖然立意良好，但顯然，由於幾乎完全缺乏固定的力量，偵測電極事實上很難因此而被固定，電極與皮膚間的接觸相當不穩定，很容易因頭部轉動、移動等而出現晃動，直接影響到所取得訊號的品質。

另外，在US8565852中，為了將偵測電極(detection electrode)固定在三角窩(triangular fossa)以及耳輪腳(crus of helix)與對耳輪上腳(superior crux of anthelix)之間的空間，並使電極接觸該空間中與頭顱相貼的範圍，採用了特殊形狀的夾具，不過，對使用者而言，長時間使用將容易因夾設的力量而感到不適，再者，此份文件中亦提供了透過耳掛結構而將偵測電極維持在欲接觸位置上的另一種方式，但可發現，這樣的方式由於無法提供直接施加於電極上的力量，電極仍容易出現晃動，因此，與皮膚間的接觸無法長時間維持穩定，自然會造成訊號品質降低。

在US20120209101中，雖然利用符合耳型的助聽器來承載電極並確保電極與耳道、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後的掛件則僅作為定位之用，耳道外的電極缺乏直接固定的力量，因此，只要進入耳道部分與耳道間出現鬆脫，電極就會脫離耳廓皮膚的表面，依然很容易出現電極接觸不穩定的現象。

另外，在US20070112277中，除了有關將電極設置於耳道內的實施方式外，亦揭示了將電極設置於耳後殼體的表面以接觸頭顱的方式，這是耳戴式腦部活動檢測裝置中很常見的設置方式以及接觸位置，然而，這樣的結構卻不容易使耳後殼體產生朝向頭顱方向，故通常耳後殼體只是被維持在耳後，非常容易產生晃動，電極與皮膚間的接觸並不穩定。

因此，如何解決上述存在於已知技術中的各種問題，確實是當前耳戴式腦部活動檢測裝置領域的重要議題。

在尋找解決方案的過程中，於習知常被用來取得腦電訊號的位置外，申請人發現了新的腦電訊號取樣位置，即為在外觀上突出於頭顱外、被耳軟骨所支撐的耳廓部分，並進一步透過實驗而得知，於耳廓上所獲得之腦電訊號的訊號強度足以進行相關的腦電訊號分析並提供腦部活動資訊。

以此新發現為基礎，穿戴式腦部活動檢測裝置的電極接觸位置即有了新的選擇，進而可發展出不同於以往的設計理念。

因此，本發明的目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其利用至少部分符合耳甲艇及/或耳甲腔形狀的耳塞，而使得其上的活動偵測電極可與耳廓之concha wall間達成穩定接觸，進而有利於取得鄰近大腦皮質顳葉區的腦電訊號。

本發明的另一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，利用至少部分符合耳甲及/或耳屏間切跡形狀的耳塞，而使得其上的參考電極可與耳屏及/或耳屏間切跡間達成穩定接觸，進而與活動偵測電極一起取得腦電訊號。

本發明的另一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其所使用的耳塞具有多種尺寸可進行更換，以適應不同使用者的耳甲尺寸差異。

本發明的另一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其透過耳前部件與耳後部件之間的相對施力，而使得位於該耳後部件上的活動偵測電極或參考電極可與耳廓後方皮膚間達成穩定接觸，進而有利於取得腦電訊號。

本發明的再一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其透過設置於耳前部件以及耳後部件間的相對施力，而使得位於該等部件上的一活動偵測電極可與耳甲牆(concha wall)或耳廓背面間達成穩定接觸，進而有利於取得鄰近大腦皮質顳葉區的腦電訊號。

本發明的再一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其透過位於耳廓與頭顱間所形成V形凹陷處位置的上部部件及位於耳廓下方的下部部件間的相對施力，而使得位於該上方部件上的活動偵測電極可與該V型凹陷及/或耳廓背面皮膚間達成穩定接觸，進而有利於取得鄰近大腦皮質顳葉區的腦電訊號，及/或使得位於該下部部件上的參考電極可與耳垂或耳垂附近耳廓背面皮膚間達成穩定接觸。

本發明的再一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其可實施為由單邊耳朵取得腦電訊號，或由雙邊耳朵取得腦電訊號。

本發明的又一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其透過取得顳葉區腦部的腦電訊號而推知腦部整體的活動情形，以藉此瞭解腦部在生理回饋程序及/或呼吸訓練程序中所產生的變化，以利於生理回饋及/或呼吸訓練成效的達成。

本發明的又一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其進一步包括PPG感測器，以取得相關心率及/或血氧的生理資訊，進而作為生理回饋及/或呼吸訓練的依據。

本發明的又一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其進一步具有心電電極，以取得心電圖，進而可提供心電圖相關資訊。

本發明的又一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其腦電電極施為與心電電極共用。

本發明的又一目的在於提供一種耳戴式腦部活動感測器，其透過與耳機相結合的方式而融入使用者的日常生活中。

本發明的又一目的在於提供一種耳戴式腦電活動感測器，其可用於進行誘發電位測試(evoked potential test)。

本發明的又一目的在於提供一種眼鏡式腦電活動感測器，其透過眼鏡結構而達成電極與耳廓背面皮膚及/或耳朵附近皮膚的穩定接觸，以利於取得腦電訊號。

本發明的又一目的在於提供一種耳戴式電生理活動感測器，其可用於睡眠期間取得睡眠生理資訊。

本發明的又一目的在於提供一種眼鏡式電生理活動感測器，其可於睡眠期間取得睡眠生理資訊。

本發明的又一目的在於提供一種穿戴式電生理活動感測器，以透過頭部及/或耳朵取得電生理訊號。

10‧‧‧電極

12‧‧‧中空部分

14‧‧‧延伸構件

200‧‧‧活動偵測電極

202‧‧‧參考電極

204‧‧‧附加結構

60、100‧‧‧耳前部件

62、102‧‧‧耳後部件

901‧‧‧頭顱部分

902‧‧‧耳廓部分

903‧‧‧底部部分

第1圖顯示大腦皮質於頭顱中位置以及與耳廓位置的示意圖；第2圖顯示採用本發明之電極設置方式以及習知頭皮電極設置方式所取得之腦電訊號的比較圖；第3圖顯示耳廓內面構造示意圖；第4a-4c圖舉例說明根據本發明較佳實施例的耳塞結構以及該耳塞結構與耳廓相結合的示意圖；第5a-5d圖舉例說明根據本發明較佳實施例的耳塞結構的伸縮結構示意圖；第6a-6b圖舉例說明根據本發明一較佳實施例的耳掛結構以及該耳掛結構與耳廓相結合的示意圖；第7-8圖舉例說明根據本發明其他較佳實施例的耳掛結構；第9圖顯示耳廓與頭顱間V型凹陷的放大示意圖；第10a-10d圖舉例說明根據本發明較佳實施例，利用磁力達成固定效果之耳戴結構的示意圖；第11a-11b圖舉例說明根據本發明一較佳實施例，利用夾力達成固定效果之耳戴結構的示意圖；第12a-12b圖舉例說明根據本發明較佳實施例，一耳塞上具有二個電極的示意圖；第13a-13c圖舉例說明根據本發明較佳實施例，利用耳塞結構設置電極的可能實施方式；第14a-14c圖舉例說明根據本發明較佳實施例，利用耳掛結構設置電極的可能實施方式；第15a-15b、16a-16b、17圖舉例說明根據本發明較佳實施例，利用耳塞結構以及耳後部件設置電極的可能實施方式；以及第18a-18e圖根據本發明較佳實施例，利用眼鏡結構設置電極的可能實施方式。

首先，請參閱第1圖，其為大腦皮質於頭顱中位置以及與耳廓位置的示意圖，由圖中可知，大腦皮質落在頭顱的上半部，耳廓(auricle，亦稱為pinna)則是位在頭顱的兩側，並突出於頭顱外，其中，大致而言，以耳道(ear canal)為分隔，上方耳廓的位置落在大腦皮質的側面，而下方耳廓所對應的頭顱內部則無大腦皮質。

實驗結果顯示，可於耳廓部分的偏上方部分測得良好腦波訊號，而越往下方則腦電訊號越弱，在觀察頭部的生理構造後，應是因為上方耳廓所對應的頭顱內部正是大腦皮質的位置，故在此情形下，透過頭骨、耳軟骨的傳遞，就可在耳廓的上部測得腦波，而下部的耳廓則因距離大腦皮質較遠，再加上耳道的間隔，因此，越往下方的腦電訊號強度即變得越弱，故在本發明中，原則上，以耳道為分界，上方耳廓部分被視為可測得腦電訊號的位置，適合設置活動偵測電極，而下方耳廓則被視為是腦電訊號微弱的位置，故適合設置參考電極。

其中，一個需要特別強調的參考電極設置位置是耳屏(tragus)，其在生理構造上，同樣是屬於突出於頭顱外的耳廓部分，所在位置下方同樣無大腦皮質，且在實驗中，此位置不易測得腦電訊號，加上結構較為獨立，是特別適合的參考電極設置位置。

請參閱第2圖，其顯示採用本發明之電極設置方式以及習知頭皮電極設置方式所取得之腦電訊號的比較圖，其中，上方圖則為活動偵測電極設置於耳廓上方頭皮處(亦即，傳統10-20系統中，T7/T8的位置)，配合參考電極設置於耳垂上所獲得的腦電圖，下方圖為活動偵測電極設置於同側耳廓上部，配合參考電極設置於耳垂所獲得的腦電圖。

由圖中可以看出，兩者有相同的變化趨勢，故可知，當活動偵測電極是設置於耳廓偏上部時，其與設置於頭皮上的電極皆可取得顳葉區的腦電訊號。

接下來則敘述此新穎的腦電電極接觸位置如何達到改進習知技術中所述缺點的效果。

請參閱第3圖，其顯示了耳廓內面構造示意圖。耳廓是耳朵突出於頭顱外的部分，主要是由皮膚覆蓋軟骨所構成，其中位於最下端位置的耳垂(lobe，亦稱為lobue)內僅包含皮下組織；耳廓的內面(凹側(concave side))包括各種如圖中所示的凸起以及凹陷區域。

根據本發明的概念，耳廓結構中，具有軟骨部分的皮膚表面，例如，耳廓的背面(凸側(convex side))，耳廓的內面等，皆為腦電電極的設置及接觸位置，故以此為基礎，在考慮到習知技術所面臨的問題，並觀察耳廓的結構後，本案提出了幾個特別具優勢的接觸位置及接觸方式。

首先，正如所熟知，耳廓因凸出於頭顱之外，故可作為掛設、固定之用，再者，如圖中所示，耳廓內面的凸起及凹陷亦適合用於設置及固定電極，所以，配合上本發明以耳軟骨部分為取樣位置的新穎概念，就可提供更容易達成穩定電極接觸的固定方式。

舉例而言，於耳廓內面中，在耳甲艇(superior concha)及耳甲腔(inferior concha)的周圍，有自耳甲底部(concha floor)(亦即，平行於頭顱的平面)向上連接至對耳輪(antihelix)以及對耳屏(antitragus)的一垂直區域，稱為耳甲牆(concha wall)，此耳朵的天然生理結構正好提供了垂直於耳甲底部的一連續平面，因此，當以此區域作為電極接觸位置時，固定電極所需要的力量，將可以是不同於習知技術的徑向力量，也就是，平行於耳甲底部的力量；另外，緊接於耳甲牆下方，位於對耳屏以及耳屏之間的耳屏間切跡(intertragic notch)，以及緊鄰的耳屏(tragus)，同樣提供了垂直於耳甲底部的接觸區域。因此，在本發明中，耳甲牆、耳屏間切跡、以及耳屏所構成的連續垂直區域，是特別適合於設置電極，並以透過徑向力量而達到穩定接觸的一個選擇。

而且，由於此垂直區域的範圍是從耳廓的上部延伸至耳道下方，因此，根據先前所提及的實驗結果，耳道以上的區域可作為偵測電極的接觸位置，而耳道以下的區域則是可作為參考電極的接觸位置。

當以接觸此垂直區域作為主要目的時，耳塞形式將是首要的選擇，至於要採用何種形式的耳塞則沒有限制，只要可以達成穩定接觸即可。請參閱第4a-4c圖，其舉例說明根據本發明較佳實施例的耳塞結構以及該耳塞結構與耳廓相結合的示意圖，其中，第4a圖所示之耳塞的形狀實施為相符於耳甲艇、耳甲腔及耳屏間切跡，以藉此達成接觸耳甲牆、耳屏間切跡、及/或耳屏的效果，而電極即被設置於可接觸至耳甲牆、耳屏間切跡、及/或耳屏的位置；第4b圖顯示了僅欲接觸耳廓的上半部時，耳塞的形狀可實施為僅符合耳甲艇及/或耳甲腔，第4c圖則顯示僅欲接觸耳廓的下半部時，耳塞的形狀可實施為僅符合耳屏間切跡，因此，沒有限制，可依實際應用情形而改變。

在此，特別地是，在本發明中，耳塞較佳地是透過與耳甲艇及/或耳甲腔周圍結構之間的徑向相互抵頂進行固定，而由於電極接觸位置---耳甲牆、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，就可在固定耳塞的同時亦達到穩定電極接觸的效果，另外，若為了增加固定效果，亦可增設如耳機般延伸至耳道內的突起，故不受限制。

大體而言，一般市面上常見的耳塞種類皆適用於本發明的概念，例如，當耳塞具有與耳道相結合的部分時，其類似第4c圖所示的情形，至少會接觸耳屏、耳屏間切跡等位置，然後，再視其未進入耳道部分的形狀而決定是否與耳甲牆間有接觸，再者，若為不與耳道相結合的耳塞，則其形狀即決定了與耳廓內面接觸的位置，然而，為了固定，此種類型的耳塞一般多需與耳廓內面的凸起產生相互抵頂，因此，亦多能提供與耳甲牆之間的接觸。

這樣的方式特別具有優勢的原因是，第一，由於耳塞形狀實施為與耳甲艇及耳甲腔相符，因此，只要耳塞正確地放置於耳廓之中，電極即可輕易地接觸到預設的位置，無須特殊的安裝技巧即可完成定位，相當方便；第二，由於耳甲艇及耳甲腔是一封閉的區域，故當耳塞與其周圍結構產生徑向抵頂時，可穩固地被維持於此區域中，不容易產生移動，電極接觸的穩定性相當高。

至於如何達成抵頂，則有許多可行的方式。舉例而言，可透過耳塞材質的選擇來達成，例如，利用具彈性的材質製成略大於耳甲艇及/或耳甲腔範圍的耳塞，而使得耳塞被置入時，可透過彈性材質受到壓縮所產生的反彈力而達成抵頂的效果，或者，可透過設置伸縮結構的方式而讓耳塞產生徑向的施力，其中，特別地是，如第5a圖所示，耳塞可實施為由彈性材質具有中空部分12，如此一來，耳塞的形狀就可自由地隨置入之空間的形狀而改變，可適應不同使用者的不同耳形，以讓位於其上的電極10可與耳廓內部有穩定的接觸；另外，也可採用其他的形式，例如，利用彈簧機構、具反彈力的按鍵、以及具彈性的延伸構件等，同樣可達成抵頂固定效果，而且，特別地，抵頂的位置也可設計為直接發生在電極所在的位置，更加確保電極接觸的穩定，如第5b-5d圖所示，其顯示三種形式之突出於耳塞表面且可受力而收縮的電極凸起，其中，第5b圖顯示金屬電極10可獨立伸縮並穿出耳塞結構的形式，第5c圖顯示電極10嵌於耳塞表面但具按壓恢復力的形式，第5d圖則是顯示電極10位在具彈力的延伸構件14上，其可透過適應耳甲牆的形狀而提供使電極抵頂耳甲牆的力量，而無論何種情形皆有利於更精準地穩定電極與皮膚間的接觸。因此，實施方式不受限，只要是符合耳朵人體工學的形狀、並可透過徑向抵頂而使耳塞固定於耳甲艇及/或耳甲腔中的方式皆屬本發明的範疇。

另外，基於不同使用者間不同的耳朵尺寸，該耳塞可實施為具有不同的尺寸，以供使用者選擇，或者，亦可透過更換包覆耳塞的緩衝套件，例如，矽膠套，而變更耳塞的整體尺寸，以提高成本效應，而此時，較佳地是，電極實施為如上所述地穿出於耳塞表面並可伸縮，如此一來，即使更換套件亦不影響電極的位置以及與皮膚間的接觸，或者，也可實施為透過更換一部分耳塞的方式來達成不同的尺寸，例如，可實施為更換不具有電極的部分，或者，也可實施為更換具有電極的部分，例如，僅更換套設於可伸縮電極周圍的部分耳塞而無須同時更換電極，同樣具成本效益。因此，有各種可能的方式，不受限所述。

再舉例而言，耳廓的背面(凸側)亦是相當適合進行取樣的位置，而當以此作為取樣位置時，耳掛形式(hook-typed)將會是首要的選擇。在本發明中，不同於習知技術，透過置於耳後的部件或殼體，位於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，耳掛形式的實施通常會在耳廓的前方及後方分別設置一部件，且多是透過兩者間的相互作用力而達到固定於耳廓上的效果，因此，要維持耳後部件與頭顱間的接觸並不容易，相較之下，耳後部件與耳廓背面的接觸反而更容易達成，而這樣的情形正好符合本發明所提出的新穎接觸位置。

如第6a圖以及6b圖所示，根據本發明一較佳實施例的耳掛結構，以及該耳掛結構與耳廓相結合的示意圖，在此所示的耳掛結構包括一耳前部件60，以及一耳後部件62，兩者跨過耳廓上方而彼此相接，且兩者之間具有相對施力，以確保耳掛結構可穩定地被維持在耳廓上，而電極即設置在耳後部件上可與耳後皮膚相接觸的位置，如此一來，電極與皮膚間的接觸就可自然地透過耳前部件與耳後部件間的相對施力而被穩定。

在此，同樣地，當接觸的位置落在耳廓的上部時，可作為活動偵測電極的取樣點，而若實施為參考電極時，則可將接觸位置設計在耳廓的下部，可根據需求的不同而改變，不受限制。

至於耳前部件與耳後部件之間的相對施力如何達成，亦有各種不同的可能性。舉例而言，可透過結構的設計而讓耳後部件與耳前部件間產生錯位，以自然對耳朵產生施力；或者，可在兩者相接的部位採用樞轉結構，其中，樞轉軸可實施為平行於(第6b圖)、或垂直於(第7圖)耳甲底部，以讓耳後部件產生朝向耳廓背面方向的施力；或者，可在兩者相接的部位採用滑動結構(第8圖)，以使得耳後部件可藉此獲得由上而下、且朝向耳廓的施力。

另外，也可透過設計耳後部件的形狀，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定性；或者由具彈性的材質製成耳後部件，藉由材質本身的彈性增加電極的接觸穩定性。因此，有各種可能的實施方式，不受限制。

因此，只要透過選擇適合的耳後部件以及適當的相對施力方式，就可達成不同電極接觸位置的需求，例如，對應於耳廓內面之耳甲牆位置的背面皮膚，以及接近耳垂附近位置的耳廓背面皮膚等，這些都是耳後部件很容易接觸且可達成穩定的位置，製作與使用上皆相當方便。

除了上述的位置外，尚有可利用耳後部件而輕易且穩定達成接觸的一個位置，亦即，耳廓與頭顱間的V型凹陷，如第9圖所示，該V型凹陷位於耳廓以及頭顱之間，其包括頭顱部分901，耳廓部分902，以及作為連接的底部部分903，因而構成恰好適合讓物體放置於耳廓與頭顱之間的生理結構，其中，當物體放置於此區域時，除了可選擇地接觸三個部分901-903的任一部分外，更進一步地，耳廓與頭顱會自然地提供將物體夾設於中間的力量，甚至，當物體體積足夠及/或形狀吻合時，物體還可被嵌於/塞於耳廓與頭顱間，達到更好的固定效果，因此，在實際實施時，將可提供更多的選擇性。

再者，進一步地，也可透過變化耳前部件而提升電極固定的效果。舉例而言，該耳前部件可實施為耳塞形式(如第7圖所示)，以固定於耳廓的內面，如此一來，將更有助於達到穩定接觸的效果。因此，同樣可以有各種實施方式，不受限制。

固定電極的方式除了上述的耳塞以及耳掛形式外，亦可以有其他實施方式。

舉例而言，可以透過磁力相吸的方式而達成固定效果，如第10a-10d圖所示，透過耳前部件100以及耳後部件102隔著耳廓彼此磁性相吸，同樣可以達到固定的效果，例如，電極可設置於耳前部件上，接觸耳甲牆或耳屏間切跡的任一部分，並透過將耳後部件設置於耳廓背面的相對位置而達到固定效果，第10a-10b圖顯示接觸耳甲牆的例子，在此情形下，耳後部件剛好可以倚靠在耳廓上方與頭顱的交界處，相當穩定，另外，第10c-10d圖顯示接觸耳屏間切跡/耳屏的例子，在此例子中，則是耳前部件可落在耳屏間切跡的凹陷中，達成高度的穩定性。其中，第10a-10b圖所提供的接觸位置，正是適合設置活動偵測電極的位置，電極可實施為在耳前部件、或耳後部件上，都可達到相同的效果，而第10c-10d圖所示則為適合設置參考電極的位置，同樣地，電極可以接觸耳廓的內面或背面，沒有限制；再者，由於是藉由磁力進行固定，因此，當耳前部件上具有電極時，其可實施為可僅利用磁力達成與耳甲牆、耳屏、或耳屏間切跡間的接觸，或者進一步實施為耳塞形式，以額外提供穩定電極接觸的抵頂力。

在此，兩個部件可實施為具有磁性，例如，通過內部具有磁性物質、或本身即為磁性物質的方式，或是實施為由可受磁性吸引的材質所製成，舉例而言，可以一個部件實施為具有磁力，例如，磁鐵，而另一個部件可被磁力吸引，例如，鐵等可被磁力吸引的金屬，或者，也可是二個部件均實施為具有磁力，可以有各種實施可能，沒有限制，此外，如圖所示，較佳地是，耳前部件與耳後部件間的連接實施為軟性材質，例如，連接線，以增加使用舒適性。

再者，替代地，也可利用夾具(clamp)達成上述利用採用磁力的電極設置方式，藉由夾具所產生的夾力同時達到維持電極位置以及穩定電極接觸的效果，故沒有限制。

而採用此類方式(透過磁力及/或夾力固定)的優勢在於，只需單一尺寸即能適應不同的耳廓尺寸，在製作上相當方便，而且，提供了改變電極設置位置的可能性，最大化了使用價值。

另外，夾具也可實施為如第11a-11b圖所示的形式，同時夾住耳廓的上方以及下方，以對耳廓的上方以及下方產生夾力，例如，上方可接觸V型凹陷及/或耳廓背面，而下方則可接觸耳垂附近的耳廓背面，在此情形下，電極10較佳地是設置在夾具的兩端，以利於穩定接觸的達成。

此外，特別地是，本發明的電極接觸位置亦適合實施為透過眼鏡結構而達成。一般眼鏡在穿戴時，眼鏡框架自然接觸的位置包括，但不限於，鼻墊會接觸鼻梁、山根、及/或兩眼間區域，眼鏡腳的前段會接觸太陽穴附近，眼鏡腳後段會接觸耳廓與頭顱間的V型凹陷區域，以及眼鏡腳落在耳廓後方的部分會接觸耳廓後方的皮膚，而這些位置正是本案所欲主張的電極接觸位置，據此，根據本發明的電極自然適合實施於眼鏡結構上，並透過穿戴眼鏡結構的動作而同時完成電極的接觸，同樣是相當方便的選擇。

在此所敘述的眼鏡結構是指，藉由耳廓以及鼻子作為支撐點而設置於頭上、且會與頭部及/或耳朵之皮膚產生接觸的穿戴結構，因此，不限於一般的眼鏡結構，亦包括其變形，舉例而言，可以是對頭顱兩側具夾力的結構，或可進一步延伸至腦後作為枕葉區的接觸點，或者，也可實施為兩邊鏡腳不對稱的形式，例如，一邊鏡腳於耳廓後方具有彎曲部分，另一邊鏡腳則不具彎曲部分僅架於耳廓上方，並且，亦可不具鏡片，因此，有各種可能性，沒有限制。

而在材質的選擇上，除了如一般眼鏡的硬式材質外，也可實施為彈性材質，不但可增加電極接觸的穩定性，亦進一步提供使用舒適性，例如，可利用記憶金屬、可撓曲塑膠材質等形成鏡架，及/或在電極接觸位置處設置彈性橡膠、矽膠等，讓接觸更穩定，皆不受限制。

至於電極與眼鏡結構的結合方式，亦有各種可能，舉例而言，可將電極及所需電路(例如，處理器，電池，無線傳輸模組等)直接嵌設於眼鏡結構中，例如，眼鏡腳、鏡片框架中；或者，也可透過附加結構而達成電極、電路的配置，例如，如第18b圖以及第18d圖所示，該附加結構可實施為延伸自單邊的眼鏡腳，並具有至少二電極以及所需電路，以透過接觸單側耳廓附近的至少二個接觸點而取得腦電訊號，或者，該附加結構亦可實施為自雙邊的眼鏡腳延伸而出，並各具有至少一電極，以接觸二側耳廓附近的至少二個接觸點，在此情形下，二附加結構間的電連接可藉由眼鏡結構而達成，而所需電路則可依需求而部分或全部設置於眼鏡結構或該附加結構中，另外，進一步地，該附加結構可實施為可移除形式，以讓使用者具選擇性地可在有需要時再將附加結構結合至眼鏡結構上進行偵測。因此，可以有各種可能，沒有限制。

在此，需要注意地是，雖然敘述了本發明的特定實施方式，但可理解地是，這些僅是作為舉例之用，而非限制，只要是可固定於耳廓上並達成電極與覆蓋耳軟骨皮膚間接觸的眼鏡結構或耳戴結構皆屬本發明的範疇，並且，也可同時結合多種實施方式而不受限。

另外，由於本發明意欲於提供使用者可隨時透過穿戴方式而取得腦電訊號的方式，因此，較佳地是採用乾式電極的形式，例如，不鏽鋼、導電橡膠、導電纖維等，以最大化使用方便性。

接下來即敘述在實際進行腦部活動偵測時，電極設置的可能形式。

請參閱第12a-12b圖，其顯示在一個耳塞結構上同時配置二個電極的示意圖。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偵測電極200以及參考電極202的設置位置，因此，只要耳塞所接觸的耳廓內側位置適當，就能以單個耳塞完成取得腦電訊號所需之二個電極的設置。

如前所述，二個腦電電極要能取得腦電訊號，除了兩者間的距離外，二電極間若有足夠的獨立性，亦可成為有效腦電訊號的取得方式，因此，雖然同一個耳塞所能接觸的範圍很小，但由於耳道生理結構造成了空間間隔，故即使在極小的距離下，仍能取得足以進行分析的腦電訊號。

所以，第12a圖中二個電極分別位在耳塞的偏上部以及偏下部，以接觸上方的耳甲牆以及下方的耳屏間切跡，其中，上方電極作為活動偵測電極，以及下方電極做為參考電極，另外，第12b圖中，一個電極接觸耳屏做為參考電極，另一個則接觸與耳屏位置相對的耳甲牆，作為活動偵測電極；或者，替代地，也可利用接觸耳屏及/或耳屏間切跡的參考電極，配合設置於耳塞與耳甲底部(concha floor)間接觸面上的活動偵測電極，以取得腦電訊號。而在決定活動偵測電極以及參考電極的位置時，較佳地是，儘可能分佈在耳道的相對兩側，以便取得有效的腦電訊號。

在此，耳塞可以單純地僅設置電極，並連接至容置有取得訊號所需電路，如，處理器，電池等，以及無線傳輸模組等的主機，而該主機的設置位置則是沒有限制，例如，可被置於耳後，或被穿戴於身上，例如，實施為腕戴形式或臂戴形式等，或者，耳塞亦可直接實施為與主機相結合，故可視實際需求而改變，沒有限制。

另外，如第13a-13c圖所示，耳塞上亦可實施為僅設置單一個電極，以接觸耳甲牆、耳屏、及/或耳屏間切跡。在第13a圖中，耳塞上的電極可配合直接設置於頭顱的電極而檢測腦部活動，例如，可透過頭帶(headband)、頭盔(headgear)等穿戴結構而設置於頂葉、前額葉、及/或枕葉等位置，且在此，較佳地是，耳塞上的電極實施為參考電極；在第13b圖中，耳塞上的電極實施為活動偵測電極，並配合上設置於耳垂上之耳夾內側的參考電極；而在第13c圖中，則是雙邊耳塞上各設置一個電極，例如，可實施為一個耳塞上的電極採用參考電極的配置(即接觸耳廓偏下部)，配合上另一個耳塞上電極採用活動偵測電極的配置(即接觸耳廓偏上部)，然而，需注意地是，由於兩耳朵間有足夠距離，電極的設置位置不受限制，故無論兩個耳塞接觸的是耳廓的偏上部或下部，皆可取得足以進行分析的腦電訊號，例如，可以一個耳塞接觸一耳廓偏上部的皮膚，另一個耳塞接觸另一耳廓偏下部的皮膚，或是二個耳塞分別接觸二耳廓的偏上部皮膚，沒有限制。

接下來，第14a-14c圖顯示實施為耳掛形式的實施例，亦即，透過耳前部件以及耳後部件間的相對施力而達到穩定電極的效果，而在耳後部件上的電極則可依需求選擇接觸V型凹陷、耳廓背面偏上部，及/或耳廓背面偏下部等位置。第14a圖中二個電極皆設置於耳後部件上，一個接觸耳廓與頭顱間V型凹陷及/或耳廓背面偏上部的皮膚，以作為活動偵測電極200，而另一個則是接觸耳廓背面偏下部的皮膚，以作為參考電極202；在第14b圖中，耳後部件上的電極可配合直接設置於頭顱上的電極而檢測腦部活動，例如，可透過頭帶(headband)、頭盔(headgear)等穿戴結構而設置於頂葉、前額葉、及/或枕葉等位置，且在此，較佳地是，耳後部件上的電極實施為參考電極；或者，替代地，耳後部件上的電極亦可配合利用耳夾設置於耳垂上的參考電極而取得腦電訊號；另外，在第14c圖中，雙邊耳後部件上各設置一個電極，例如，可實施為一邊作為參考電極(即接觸耳廓背面偏下部)，另一邊作為活動偵測電極(即接觸V型凹陷及/或耳廓背面偏上部)，然而，同樣地，由於兩耳朵間有足夠距離，電極的設置位置不受限制，故無論兩邊耳後部件接觸的是耳廓的偏上部或下部，皆可取得足以進行分析的腦電訊號，例如，可以一個耳後部件接觸一側的V型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚，另一個耳後部件接觸另一側耳廓背面偏下部的皮膚，或是二個耳後部件分別接觸二側V型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚，沒有限制。

進一步地，耳前部件可實施為耳塞形式，如第15a-15b圖所示，由耳塞結構上延伸出耳後部件，因而形成耳塞接觸耳廓內面之耳甲牆、耳屏間切跡、及/或耳屏，以及耳後部件接觸V型凹陷及/或耳廓背面的形式，其中，第15a圖舉例說明了耳塞接觸耳廓內面偏下部之耳屏或耳屏間切跡，以及耳後部件接觸V型凹陷及/或耳廓背面偏上部的實例，此時，耳後部件上的電極除了接觸V型凹陷及/或耳廓背面的皮膚外，亦可實施為接觸頭顱的皮膚，不受限制，另外，第15b圖舉例說明了耳塞接觸耳廓內面偏上部之耳甲牆，以及耳後部件接觸耳廓背面偏下部的實例，或者，替代地，也可實施為從耳後部件延伸出耳夾而將電極設置於耳垂上，以配合耳廓內面利用耳塞接觸偏上部耳甲牆的電極取得腦電訊號。在此，需要注意地是，耳廓內面與背面的電極較佳地仍是分布於耳道的相對兩側，以確保達成取得訊號所需的空間間隔。

至於耳塞與耳後部件之間，則可透過兩者間結構的錯位而產生相對施力，及/或利用彈性材質形成耳後部件而產生耳廓方向的施力，及/或利用磁力而使耳後部件隔著耳廓與耳塞相吸等，可以是各種可能的形式，不受限制。舉例而言，具優勢的一個實施例是，將延伸自耳塞結構的該耳後部件實施為可隨著耳廓的形狀而彎曲，例如，直接實施為連接線、或利用彈性材質製成等，並與耳塞隔著耳廓利用磁力進行固定，在此情形下，電極可分別設置於耳塞上及耳後部件上(與第15a-15b圖的配置類似)，或是皆位於耳後部件上(與第14a圖的配置類似)，沒有限制，其中，當僅一個電極位於耳後部件上時，其可實施為剛好位在產生磁力的部件上以藉此進行固定，或者，亦可不設置於磁力產生部件上，而是透過磁力對彈性耳後部件所產生的拉力而進行固定，可以有各種可能，沒有限制。

在一較佳實施例中，耳後部件上的電極實施為接觸耳廓與頭顱間V型凹陷及/或耳廓背面的皮膚，因此，如第16a圖所示，可縮短耳後部件的長度，並透過設置調整機構而使得耳後部件可上下移動，如此一來，不但電極接觸可更為穩定，也更能適應不同的使用者耳廓尺寸，在此例子中，位於耳塞上的電極實施為參考電極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施為活動偵測電極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；在一另一較佳實施例中，如第16b圖所示，耳後部件實施為位在耳塞結構的下方，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，且同樣可透過設置調整機構而達到由下向上移動的效果，增加接觸穩定性，以適應不同的耳廓尺寸。

在又一較佳實施例中，如第17圖所示，耳塞結構上不設置電極，而是作為固定之用，並同時提供磁力而與接觸耳廓背面下半部的電極相吸，另一個電極則由自耳塞結構延伸而出的耳後部件所承載，以接觸V型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚，在此，特別地是，該耳後部件與耳塞之間可實施為具調整機構，以適應不同的耳朵尺寸，而接觸耳廓下方的電極則是可利用連接線或軟性材質與該耳後部件相連接，因此，即使該耳後部件因調整機構而出現位移也不會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定性皆可獲得確保，還同時達到了適應不同耳廓尺寸的功效，相當具有優勢；替代地，亦具優勢地是，延伸自耳塞結構的該耳後部件亦可實施為可隨著耳廓的形狀而彎曲，例如，直接實施為連接線、或利用彈性材質製成等，如此一來，當接觸耳廓背面偏下方的電極利用與耳塞間的磁力吸引而被固定時，接觸V型凹陷及/或耳廓背面偏上部的電極，除了可剛好被設置於耳廓與頭顱之間外，還可藉由因磁力相吸所產生的拉力而讓接觸更為穩定，而且進一步地，該耳後部件還可實施為可更換，例如，更換不同長度、或不同材質，以適應不同的使用者。

在此，需要注意地是，無論實施為上述何種情形，耳後部件的材質及形狀皆可根據實施情況的不同而有所變化，舉例而言，該耳後部件可由具恢復力的彈性材質製成，例如，彈性金屬，彈性塑膠，矽膠等，以確保電極始終具有朝向耳廓背面方向的接觸力；或者，該耳後部件可由具可塑性的材質製成，以讓使用者可根據自身耳廓的形狀而進行彎曲，例如，記憶金屬、可撓曲塑膠材質等，也確保電極的接觸穩定性，因此，可以有各種可能，沒有限制。

另外，取得訊號所需的電路，如處理器，電池等，以及無線傳輸模組等則可被設置於耳前部件中，或是至於耳後的一殼體中，或是設置於透過連接線相連的一主機中，以穿戴於身上，例如，實施為腕戴形式或臂戴形式等，同樣可視實際需求而改變，沒有限制。

至於實施為眼鏡形式時，同樣可以有多種的電極配置選擇，舉例而言，如第18a圖所示，可將活動偵測電極200設置於眼鏡腳上接觸V型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚的位置(耳廓偏上方)，並將參考電極202設置於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，進一步地，該眼鏡腳末端彎曲部分可實施為具有彈性，以增加電極接觸的穩定性；或者，如第18b圖所示，也可透過一邊眼鏡腳接觸V型凹陷及/或耳廓背面偏上部皮膚的位置，再配合結合於同一眼鏡腳的附加結構204而設置電極接觸耳廓背面的皮膚，在此，該附加結構可接觸耳廓背面任一部分皮膚，並且，也可實施為位於另一側的眼鏡腳上，沒有限制；或者，如第18c圖所示，可在延伸至頭顱後方的眼鏡腳末端設置電極接觸枕葉區，再配合同一眼鏡腳而接觸V型凹陷及/或耳廓背面偏上部的皮膚；或者，如第18d圖，利用眼鏡腳上的附加結構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，也可如第18a圖一樣，單邊變化為透過眼鏡腳末端彎曲而接觸耳廓背面偏下方，或是如第18d圖一樣，單邊設置附加結構接觸耳廓背面偏下方，同樣可行，沒有限制；或者，也可如第18e圖所示，透過將電極設置於鼻梁/山根/兩眼間區域，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行腦部活動偵測。因此，可以有各種選擇，沒有限制，只要是透過眼鏡結構之框架而與頭顱及/或耳廓相接觸的位置及設置，皆屬本發明的範圍，並且，上述設置電極的位置及形式亦僅意欲於舉例說明，可相互取代及/或結合，沒有限制。

特別地是，當電極的設置位置接近眼睛周圍時，例如，設置於鼻梁/山根/兩眼間區域、太陽穴時，還可取得眼電圖(EOG)，其中，眼電圖所測量的是存在於眼睛前後間的角膜-視網膜靜電位(corneo-retinal standing potential)，可用來測定眼球的位置以及眼球運動的生理變化。在此，由於眼電訊號以及腦電訊號的頻率以及振幅皆不同，透過訊號處理的方式就可將彼此分離，因此，在本發明的概念下，只要設置最少二個電極就可取得此兩種訊號，例如，只需將其中一個電極設置於鼻梁/山根/兩眼間區域的位置、或是設置於太陽穴的位置，再配合將另一個電極設置於耳廓內面、背面、及/或V型凹陷的位置，就可同時取得腦電訊號以及眼電訊號，無須其他特別的設置，而且，這樣的方式特別適合實施在眼鏡結構上，使用者只要戴上眼鏡，沒有多餘的步驟就可進行兩種訊號的測量，相當方便。

進一步地，用來取得腦電訊號的二個電極亦可實施為分別設置於眼鏡結構以及耳戴結構上，舉例而言，可由眼鏡結構延伸出一耳塞，或是眼鏡結構具有一連接埠，以電連接一耳塞，如此一來，就可透過眼鏡結構上的電極接觸V型凹陷、耳廓背面、太陽穴、鼻梁、及/或山根兩眼間區域，以及耳塞結構上的電極接觸耳甲牆、耳屏間切跡、及/或耳屏而取得腦電訊號。

另外，除了設置於耳戴結構以及眼鏡結構上的腦電電極外，根據本發明的感測器亦可實施為具有其他腦電電極，舉例而言，可從耳戴結構或眼鏡結構延伸出設置於頭部其他位置的電極，例如，設置於額頭可取得額葉區的腦電訊號，設置於頭頂可取得頂葉區的腦電訊號，及/或設置於頭顱後方可取得枕葉區的腦電訊號等，而其中較特別地是，當實施為眼鏡形式時，頭顱後方的電極也可透過眼鏡腳向後延伸的方式而達成，因此，可依實際需求不同而改變，沒有限制；另外，當電極設置位置具有頭髮時，如頭頂、腦後等，則可選擇使用針狀電極或其他能夠穿過頭髮取得訊號的電極，以增加使用方便性。

在此，亦需注意地是，上述的較佳實施例僅是作為舉例之用，而非限制，實施例可進行修飾，及/或不同實施例間亦可相互結合實施，皆不脫本案之範疇。

由於根據本發明的腦部活動感測器是以耳朵作為設置於人體的媒介，因此，相當適合實施為與耳機相結合的形式，尤其是實施為耳戴形式時，例如，可結合用來聽音樂的耳機，或是用來收發聲音的耳機麥克風等，且亦不限於是雙邊耳戴或單邊耳戴形式，或是採用耳塞或耳掛形式，皆適合本發明的概念，如此一來，就可更進一步融入使用者的日常生活，例如，可於通勤期間使用等，而且，還可根據使用者使用耳機的習慣而選擇實施的形式，相當具便利性。

另外，當實施為眼鏡形式時，則可透過在眼鏡結構上設置發聲元件及/或收音元件(例如，麥克風)的方式而提供耳機及/或麥克風的功能，或者，也可利用由眼鏡腳延伸出耳機的方式，在此，特別地是，所採用的發聲元件、耳機除了可以是一般常見的空氣傳導形式外，亦可採用骨傳導形式，例如，可直接在鏡腳與頭骨接觸的位置處設置骨傳導揚聲器，或是從鏡腳延伸出骨傳導耳機，沒有限制。

再者，根據本發明的腦部活動感測器亦可實施為可與一可攜式電子裝置溝通，例如，以耳機插孔、藍芽等有線或無線方式與智慧型手機，平板電腦等電子裝置進行溝通，如此一來，在具有發聲元件(空氣傳導式或骨傳導式)以及收音元件的情形下，根據本發明的耳戴式或眼鏡式腦部活動感測器就可作為免持聽筒，以用於通話；此外，進一步地，透過設置振動模組，發聲元件(空氣傳導式或骨傳導式)，顯示元件，以及發光元件等，根據本發明的耳戴式或眼鏡式腦部活動感測器還可進一步實施作為該可攜式電子裝置的資訊提供介面，例如，用於提供來電提醒、訊息通知等，更加融入使用者的日常生活，至於訊息的提供則可透過聲音、振動、發光、鏡片顯示等各種方式，沒有限制。

再者，根據本發明的腦部活動感測器，除了可進行腦電信號檢測外，亦可包括其他的生理感測器或電極，以取得其他的生理訊號。

舉例而言，可具有至少一光感測器，在此，光感測器是指具有光發射元件以及光接收元件，並利用PPG(photoplethysmography)原理而取得光訊號的感測器，例如，利用穿透方式或反射方式進行測量者，以取得使用者的血液生理資訊，因而可進一步分析獲得其他生理資訊，例如，可獲得血氧濃度變化的資訊，也可透過取得連續脈搏變化而得知使用者的心率序列，以進行相關的分析，因此，應用範圍相當廣，不受限制。

在此，當實施為耳戴形式時，該光感測器可位於會與耳朵或頭顱皮膚接觸的表面，例如，耳垂，耳道內，耳道口，耳屏，耳屏間切跡，耳甲牆，耳甲腔/耳甲艇的底部(floor)，耳廓背面，V型凹陷，或是耳廓與頭顱交界附近區域的頭顱皮膚等，沒有限制，只要是可透過耳戴結構而接觸到之耳廓內外側、耳廓附近的位置皆可，其中，尤其具有優勢地是，當實施為接觸耳道口或耳甲腔/耳甲艇底部時，特別適合配合耳塞形式，與電極一起位於耳塞的表面，在此情形下，耳塞還進一步提供了遮光效果，更有利於取得高品質的訊號，而且，一個配戴動作就可完成電極與光感測器的設置，是相當方便的選擇。

另外，當實施為眼鏡形式時，光感測器則可位於眼鏡結構會與頭顱、耳朵接觸的任何位置，例如，鼻梁、兩眼間區域、太陽穴、耳廓、耳廓附近的區域等，同樣沒有限制，舉例而言，光感測器可與電極一起位於眼鏡腳上，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，太陽穴，甚至，還可實施為電極環繞光感測器的形式，如此一來，將可簡化接觸位置，降低使用複雜度。

進一步，也可包括心電電極，以取得心電訊號，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施為位在當根據本發明的腦部活動感測器配戴於使用者身上時，會與使用者耳廓或頭顱皮膚接觸的表面上，例如，當實施為耳戴形式時，耳後部件接觸V型凹陷、耳廓背面或頭顱的位置，耳塞與耳廓內面接觸的位置，或是當實施為眼鏡形式時，眼鏡腳接觸V型凹陷、太陽穴、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、兩眼尖區域等位置。

至於第二心電電極則有多種實施選擇，舉例而言，可設置於耳戴結構、眼鏡結構(或附加結構)的一外露表面，以讓使用者透過手部觸碰而接觸，也就是，使用者只要在需要進行測量時舉起手觸碰，就可即時地取得心電訊號，相當方便，在此，外露電極可以由金屬、導電橡膠、或任何導電材質製成，沒有限制，且進一步地，更可實施為非接觸形式電極，例如，電容式電極，感應式電極，或電磁式電極等，以增加使用方便性；另外，也可透過連接線將電極延伸而出，以設置在其他位置，例如，頸部、肩膀、胸膛、上臂、手腕等，在此，特別地是，可進一步透過穿戴結構而達成該第二心電電極的設置，例如，頸戴結構、肩戴結構、臂帶、腕帶等，或是實施為貼片形式等，都有助於電極的固定，而此種方式的優勢是，由於二個電極皆固定於穿戴者身上，因此可取得連續心電訊號，只要配合設置記憶體就可長時間的紀錄下使用者的心臟活動情形，對於醫師進行診斷相當具有幫助，在此，需要注意地是，即使是透過穿戴結構而配置心電電極，同樣可實施為在有需要才進行心電訊號擷取，不受限制，使用者可依實際需求而選擇使用模式。

另外，亦需注意地是，兩個耳朵都是可以選擇的設置心電電極的位置，然而，經實驗後得知，外露電極或延伸電極的接觸位置對於信號品質有相當程度的影響，其中，當左上肢觸碰外露電極時、或延伸電極設置於左上肢時，所獲得的心電信號的品質遠優於接觸右上肢所取得的信號，尤其以電極分別接觸左耳以及左上肢有最佳的訊號品質，因此，在以接觸耳朵的方式而進行心電訊號測量時，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品質不良，進而導致分析產生誤判。

此外，進一步地，與耳廓或頭顱皮膚接觸的該第一心電電極還可實施為與腦電電極共用，亦即，將耳戴結構、眼鏡結構上的其中一個電極同時作為腦電電極以及心電電極，如此一來，除了製作成本及複雜度可降低外，還可因減少了需要接觸的位置而增加使用上的方便性。

當然，亦可實施為同時具有光感測器以及心電電極，此時，將可得出脈波從心臟傳至光感測器之感測位置所需的時間，也就是所謂的脈波傳遞時間(Pulse Transit Time，PTT)，且由於PTT與影響血壓高低之動脈血管硬度有關，因此就可透過PTT與血壓值間特定的關係而計算出參考的血壓值。

而且，當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，進而獲得PTT時，由於手部需舉起接觸外露電極，在此情形下，無論光感測器的偵測位置是耳廓內面或背側、耳廓附近的頭顱皮膚、鼻梁/山根/兩眼尖區域，或是觸碰外露電極的手部，其與心臟間的相對高度皆不變，而根據血液動力學可知，PTT會受到測量位置與心臟位置間高度差的影響，因此，透過這樣的方式，一般PPT測量時常見之因取樣位置相對於心臟不固定所產生的影響，將可被排除，如此一來，只要經過校準(calibration)之後，就可穩定地獲得精準的血壓值，而且，這樣的測量方式還可不受站姿或坐姿的影響，相當具有優勢。

接下來則敘述採用根據本發明腦部活動感測器之檢測裝置的應用範圍。

其中一個應用是用來進行神經生理回饋，舉例而言，當進行以放鬆為目標的神經生理回饋程序時，其中一種選擇是觀察整體腦波中α波所佔的比例，在腦波中，一般而言，α波(約8-12Hz)佔優勢時表示人體處於放鬆的清醒狀態，因此透過觀察α波所佔比例可得知放鬆的程度；或者，當以提高專注力為目標時，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波佔優勢時表示人體處於清醒且緊張的狀態，而θ波佔優勢時則表示人體處於放鬆且意識中斷的狀態，因此，可藉由提高β波相對於θ波的比例而達到提高專注力的目的，例如，治療ADHD(Attention deficit hyperactivity disorder，注意力缺陷過動症)患者的其中一種方法即是透過神經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，slow cortical potential)亦是提高專注力之神經生理回饋中經常觀察的腦部活動，其中，SCP的負向偏移(negative shift)相關於較集中的注意力，以及SCP的正向偏移(positive shift)則相關於降低的注意力，當然，亦可偵測其他頻率範圍的腦波，例如，γ波(約28-40Hz)的出現代表高度專注的狀態等，另外，還可有其他種類的應用，例如，可用來監測癲癇(Epilepsy)的發生，以作為診斷/診斷的依據，因此，沒有限制。

另外，由於人體的放鬆程度亦可由自律神經活動情形而進行判斷，例如，當副交感神經活動增加、及/或副交感神經活性與交感神經活性的比例增加時，表示身體放鬆度增加，因此，若根據本發明的裝置同時具有光感測器及/或心電電極，將可透過分析所取得的心率序列經由HRV而獲得自律神經活動情形，如此一來，就可綜合此資訊與相關腦部活動的資訊而一起評估使用者身體的放鬆度，以進行神經生理回饋。

至於進行神經生理回饋期間如何將生理資訊即時地提供予使用者，以達到神經生理回饋的效果，則沒有限制，舉例而言，若實施為耳機形式時，可直接藉由聲音提供資訊，例如，腦波狀態顯示緊張時，利用急促的音樂表示，腦波狀態顯示放鬆時，利用緩慢的音樂表示；或者，專注力集中的狀態以有力的音樂表示，專注力不集中則以輕柔的音樂表示；或者，也可透過聲音頻率的高低、或語音的方式告知使用者目前的腦波狀態所代表的生理狀態等；又或者，也可透過與皮膚接觸的部分產生振動，例如，以振動頻率的快與慢代表放鬆與緊張；再或者，也可透過眼鏡提供視覺回饋。因此，可以透過耳戴結構或眼鏡結構產生視覺、聽覺、及/或觸覺感知訊號而達成，有各種可能，沒有限制。

另外，也可透過與檢測裝置相連接的資訊產生介面而提供資訊，例如，智慧型手機、發聲裝置、發光裝置等，同樣沒有限制。

其中另一個應用是用來幫助呼吸訓練的進行。由於可透過心率序列而取得RSA(Respiratory Sinus Arrhythmia，竇性心律不整)資訊，故還可觀察心率、呼吸以及腦電訊號間的同步性(synchronization)，以做為回饋的依據。根據研究顯示，呼氣與吸氣會造成血管內血流量的波動，且此波動亦會隨著血流到達腦部，進而造成腦波在接近呼吸速率之低頻區段，例如，低於0.5赫茲，的波動，因此，除了可得知兩者間是否因共振作用而達成同步性外，亦可因此透過觀察腦波而得知呼吸模式，另外，由於心臟的竇房節及血管系統受自律神經系統的調控，而且，自律神經系統亦會透過壓力受器系統(baroreceptor system)將心率及血壓的改變饋送回腦部，進而影響腦部的功能與運作，例如，影響大腦皮質，並可由EEG測得，再加上有意識地控制呼吸可因影響自律神經而造成心率改變，因此，三者間存在著彼此影響的關係，是故，三者間良好的同步性即可代表人體處於較為放鬆的狀態，據此，此相關同步性的分析結果同樣可作為提供使用者進行自我意識調整的資訊，以進行神經生理回饋。

另外，也可實施為藉由觀察血流量的波動而得知使用者的呼吸模式，例如，可透過設置於耳朵、額頭等位置上的光感測器，取得脈搏變化，進而得知血流量的變化。

在此，同樣地，呼吸導引/即時生理資訊的提供可以是透過耳戴結構或眼鏡結構產生聽覺、視覺、及/或觸覺感知訊號，或者是透過相連接的資訊提供介面，可依實際需求而改變，不受限制。

另一種類型的應用則是用於監測生理狀態，以作為提醒之用，舉例而言，可用來監測警覺性(alertness)及睡意(drowsiness)。如前所述，可藉由觀察腦波的頻率變化而得知人腦的狀態為何，因此就可以此為基礎而執行相關的提醒程序，另外，當採用耳戴形式時，只要電極的位置落在耳朵前方或太陽穴附近時，或是當採用眼鏡形式時，將電極設置於鼻墊上時，皆可測得眼動圖(EOC)，而透過眼動訊號則可獲得使用者的眨眼次數與速度等資訊，同樣可分析獲得使用者的清醒程度、睡意程度、或疲勞程度，再加上本發明的腦部活動感測器採用耳戴形式、眼鏡形式，適合隨身攜帶，尤其是開車的時候，只需透過耳機發出聲音、或是與皮膚接觸的部分發出震動或刺激、或是眼鏡發出閃光，或是利用相連接的發聲裝置產生提醒音，就可達到提高警覺性、防止入睡的效果，並有效降低交通事故發生的機率，相當具實用性及重要性。

再者，根據本發明的裝置也可應用於睡眠相關資訊的取得。正如本領域具通常知識者所熟知，腦電訊號是判斷睡眠週期(sleep staging)的主要依據，一般傳統的測量方式是，舉例而言，於頭皮上設置多個電極，並透過連接線連接至一台機器，但由於必須於睡眠期間進行測量，這樣的方式對使用者而言並不方便，因此，若透過耳戴形式或眼鏡形式即可完成電極配置，自然是較無負擔的選擇，且相較之下，無負擔的檢測方式對睡眠所產生的影響也較小，將可獲得更貼近日常睡眠情形的檢測結果。

且更進一步地，還可透過增設其他電極、或是採用電極共用的方式，而測量其他的電生理訊號，例如，眼電訊號(EOG)，肌電訊號(EMG)，心電訊號(ECG)，皮膚電活動(EDA)等，而這些電生理訊號則是睡眠多項生理檢查(PSG，Polysomnography)所會包含的項目，舉例而言，眼電訊號可提供快速動眼期(REM，Rapid Eye Movement)的資訊，肌電訊號可提供入睡(sleep onset)與醒來(sleep offset)，磨牙以及REM等資訊，心電訊號可用來輔助觀察睡眠期間的生理狀態，例如，自律神經的狀態，心臟活動的情形等，皮膚電活動則可提供有關睡眠階段的資訊，另外，再進一步，若再增設光感測器，將可取得血氧濃度，以判定淺呼吸(hypopnea)的發生，及/或增設動作感測元件，例如，加速度器，可提供身體移動的資訊，及/或設置麥克風，可偵測打鼾的情形等。因此，透過簡單設置於耳朵上的感測器就可在最無負擔的情形下獲得相當多有關睡眠的資訊，相當方便。

又一種應用是用於誘發電位(evoked potential)。首先，根據本發明活動偵測電極的設置位置可知，所測得的是與耳廓鄰接之大腦皮質顳葉區的腦電信號，故特別適合檢測顳葉區的大腦皮質功能，而大腦皮質顳葉區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係，因此，透過誘發電位測試，舉例而言，將可藉以瞭解受測者對聲音刺激的反應，例如，反應速度，反應程度(所產生之腦波的振幅大小)，適應能力(利用連續聲音刺激)等，而且，透過將本發明感測器的結構特性，還可得知左邊及右邊顳葉區分別的反應狀況。

再一個常見的應用是作為腦機介面(BCI，brain computer interface)，其主要是透過偵測EEG而分析得出使用者的意圖(intention)，再進而轉換為操作指令，近年來，這樣的腦機介面配合神經生理回饋也被應用於遊戲，例如，透過遊戲的呈現方式而讓使用者訓練專注力等。

由於根據本發明的感測器是採用耳戴或眼鏡形式，因此，亦適合使用作為腦機介面，而在所檢測的生理訊號包括腦電訊號以及心率序列的情形下，可用於產生指令的方式有下列幾種可能方式，舉例而言，但不限制，由於腦波中α波所佔的比例，隨著閉眼及睜眼的動作有很大的變化，一般而言，當閉眼時，α波的比例會大幅提昇，因此，就可以此作為產生指令的依據，另外，當腦電電極可偵測到眼部的動作並取得眼動訊號(EOG)時，就可藉由，例如，眨眼、轉眼球等動作而下達指令；再者，由於呼吸亦是人體可以控制的一項生理活動，且如前所述地，呼吸不但會對心率產生影響(亦即，所謂的RSA)，亦會造成腦波於低頻區段的波動，因此，在本發明的架構下，無論是偵測腦波訊號或是偵測心率序列，皆可藉此而得知使用者呼吸行為模式改變，因而作為產生指令的依據，例如，使用者可透過特意拉長吸氣的期間而下達指令等，或者，也可透過加深呼吸而增加心跳變異率，進而達到增大RSA震幅的效果，以作為下達指令的依據，再者，也可以其他生理訊號作為指令依據，例如，肌電訊號(EMG)可分辨肌肉是否收縮施力，就可透過左右邊牙齒分別的咬合用力而下達指令，因此，有各種可能，沒有限制。

此外，進一步地，當配合上動作感測元件時，例如，加速度器，還可有更多的下達指令方式，例如，當上述的各種生理現象可再配合上下點頭、左右轉動頭部等動作，就可組合出更多種類的指令，讓應用範圍更廣，例如，可應用在虛擬實境遊戲、智慧型眼鏡(Smart Glasses)等，皆非常適合。

綜上所述，根據本發明的耳戴式以及眼鏡式腦部活動感測器透過接觸新穎的腦電訊號取樣位置，亦即，耳甲牆、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，可提供不同於習知技術之平行於耳甲底部的穩定電極力量，而且，其透過穿戴動作即可完成接觸，無須額外結構提供施力，可自然達成穩定的接觸，相當有助於取得高品質的腦電訊號。

200‧‧‧活動偵測電極

202‧‧‧參考電極

Claims

一種眼鏡式腦部活動感測器，用以偵測大腦皮質的腦波，包括：一眼鏡結構，包括至少一鼻墊以及二鏡腳，以及具有一腦電電極設置於其上；其中，該眼鏡結構藉由一使用者的鼻子支撐該至少一鼻墊，以及該使用者的耳廓支撐該二鏡腳而設置於該使用者的頭部，以使該腦電電極接觸一耳廓與頭顱間的一V型凹陷及/或該耳廓的背面皮膚，進而利於透過該腦電電極而取得腦電訊號。
如申請專利範圍第1項所述之感測器，其更包括另一腦電電極，位於該眼鏡結構上，以在該眼鏡結構設置於該頭部時接觸下列的其中之一或多，包括：另一耳廓與頭顱間的V型凹陷，另一耳廓的背面皮膚，鼻梁，山根，兩眼間區域，太陽穴，以及頭部後方。
如申請專利範圍第1項所述之感測器，其更包括一光發射元件以及一光接收元件，設置於該眼鏡結構上，以自下列位置的其中之一或多取得血液生理訊號，包括：耳廓與頭顱間的V型凹陷，耳廓背面，耳廓附近的頭顱區域，鼻梁，山根，兩眼間區域，以及太陽穴。
如申請專利範圍第1項所述之感測器，其包括一第一心電電極以及一第二心電電極，以取得心電訊號。
如申請專利範圍第4項所述之感測器，其中，該第一心電電極設置於該眼鏡結構上，以接觸下列的其中之一或多，包括：耳廓與頭顱間的V型凹陷，耳廓背面皮膚，耳廓附近的頭顱皮膚，鼻梁，山根，兩眼間區域，以及太陽穴，以及其中，該第一心電電極實施為與該腦電電極共用。
如申請專利範圍第4項所述之感測器，其中，該第二心電電極設置於該眼鏡結構位於該頭部時不與皮膚接觸的一表面上，以供使用者以一手部接觸，或者其中，該第二心電電極透過一穿戴結構而設置於下列的其中之一或多部位，包括：肩膀，頸部，胸膛，手臂，手腕，以及手指。
如申請專利範圍第1項所述之感測器，其更包括下列元件的其中之一或多，包括：一振動模組，一發聲元件，以及一收音元件。
一種眼鏡式電生理活動感測裝置，包括：二電極；以及一眼鏡式電生理活動感測器，包括：一眼鏡結構，包括至少一鼻墊以及二鏡腳，以及具有至少一電極位於其上，其中，該眼鏡結構藉由一使用者的鼻子支撐該至少一鼻墊，以及該使用者的耳廓支撐該二鏡腳而設置於該使用者的頭部，以使該至少一電極接觸一耳廓與頭顱間的一V型凹陷及/或該耳廓的背面皮膚，進而利於透過該至少一電極而取得至少一電生理訊號。
如申請專利範圍第8項所述之感測裝置，其中，該二電極的其中另一位於該眼鏡結構上，以在該眼鏡結構設置於該頭部時接觸下列的其中之一或多，包括：另一耳廓的背面皮膚，該另一耳廓與頭顱間的V型凹陷，鼻梁，山根，兩眼尖區域，太陽穴，以及頭部後方。
如申請專利範圍第8項所述之感測裝置，其更包括一光發射元件以及一光接收元件，位於該眼鏡結構上，以自下列位置的其中之一或多取得血液生理訊號，包括：耳廓與頭顱間的V型凹陷，耳廓背面，耳廓附近的頭顱區域，鼻梁，山根，兩眼間區域，以及太陽穴。
如申請專利範圍第8項所述之感測裝置，其中，該電生理訊號包括下列的其中之一或多，包括：腦電訊號，心電訊號，眼電訊號，肌電訊號，以及皮膚電訊號。
如申請專利範圍第8項所述之感測裝置，其更包括一發聲元件，且該發聲元件實施為空氣傳導形式以及骨傳導形式的其中之一。
如申請專利範圍第12項所述之感測裝置，其更包括下列元件的其中之一或多，包括：一振動模組，一發光元件，以及一顯示元件，並實施為與一可攜式電子裝置溝通，以作為一可攜式電子裝置的資訊提供介面。
如申請專利範圍第12項所述之感測裝置，其更包括一收音元件，並實施為與一可攜式電子裝置溝通，以為該可攜式電子裝置提供通話功能。
一種眼鏡式電生理活動感測裝置，包括：二電極；以及一眼鏡式電生理活動感測器，包括：一眼鏡結構，包括至少一鼻墊以及二鏡腳，以及具有至少一電極位於其上，其中，該眼鏡結構藉由一使用者的鼻子支撐該至少一鼻墊，以及該使用者的耳廓支撐該二鏡腳而設置於該使用者的頭部，以使該至少一電極接觸一耳廓與頭顱間的一V型凹陷及/或該耳廓的背面皮膚，進而利於透過該至少一電極而取得至少一電生理訊號；以及其中，其更包括一骨傳導發聲元件以及一收音元件，與該眼鏡結構相結合，以提供通話功能。
其中，如申請專利範圍第15項所述之感測裝置，該骨傳導發聲元件包括一骨傳導揚聲器以及一骨傳導耳機。