TWI321227B - Sun glass type sleep detecting and preventing device - Google Patents

Description

1321227 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ί發明侧於：—種太陽眼鏡抛_止11，-種太陽眼鏡_ 防止器的製造方法，一種防止睦睡的方法。 【先前技術】 無線生理訊號偵測系統建立的重要性 ⑴目前的生理職長_難統是_在傳_有線傳輸技術之 上，受试者必須在身體上貼上許多電極，這些電極再經過導線連接到 放大器之後再進行類比數位轉換，再進行數位訊號處理，使用上其實 相當不方便，因為受試者身上必須布滿接線，所以行動受到很大限制， 如此便會很難應用在生活的警示作用。 (2) 另許州量方式不《，需要非料業的技術人Μ，花很多時間 訓_，才能夠很順暢的執行所有生理現象偵測，不易於方便使用。 (3) 最近有-些廠商陸續開發出來無線系統，但目前大部分的盈線 系統還是觀不了導線的關，大部分的祕電極滅必須經導^ 接到主機，經放大及類比數位轉換系統後，再經由微控制器將數位訊 號進行無線發射。整個系統仍然需要導線連接，雖然對於使用者的方 便ί±有所改善，可是這㈣線撼造成使財的—些行姐制，而導 線本身也是各種雜訊的來源。此外’大部分儀器的機型體積過大，不 易攜帶。 (4)目則大部分的記錄儀有一缺點，即無法隨時監測病患的健康 狀況，而失去即時記錄時_警功能，若要_在_警示财困難。 瞌睡防止器技術包含兩大部分，其一是感測器，其二是數位訊號 處理。而感測器之開發可謂此技術之上娜頭，若無合感測器， 再精良的數位訊號處理皆無用武之地。即使有精準之感測器，如果使 用方式不方便也會使此技術讓受測者方便與舒適之目標大打折扣。所 以如何設計-個能同時俱備功能、舒適與方便特性的感測器就成為此 技術發展的關鍵。 5 【發明内容】 近年來數位診斷技術不斷突破與創新，電子技術也不斷進步，電子零 件的體積也不斷縮小，耗電量也逐漸降低。最近本研究團隊也發展了基於 腦電波與肌電波之睡眠分析系統，觀察睡眠中的腦電波及肌電波變化狀 況。當今睡眠醫學上一個重要的課題是，如何避免駕駛員或從事危險工作 人f打瞌睡，以致造成意外。本發明的目的在於設計一種使用方便而且無 痛苦之感測器，能同時測量腦電波及眼動波二種生理訊號，並以無線方^ ，送到遠端的分析系統，這些訊號經放大與濾波後，可以成為後續數位訊 號處理之來源，進行適當的分析與回應。而整套儀器與眼鏡適當的整合， 讓使用者能夠如戴眼鏡便利之使用這套睦睡防止系統。 本發明3又§十一種與眼鏡鏡架結合的感測及刺激系統包含四個電極，分 別為參考電極、腦電波輸入電極、眼動波輸入電極及刺激電極。可以藉由 量測使用者的腦電波及眼動波等來分辨使用者是否即將或已經進入睡眠狀 態’並以無線方式傳送到遠端接收器進行適當的分析與回應。在使用者即 將或已經進入睡眠狀態時透過眼鏡鏡架上的刺激裝置發出微弱電流或藉由 蜂鳴器發ώ聲音讓賴者舰，錢行停車或其他反應，或是域端接收 器傳送訊息給警方或相關單位。 本眼鏡型瞌睡防止器不但在使用上相當方便，還可以即時監測駕駛員 或危險工作人員是否即將進入睡眠狀態，並予以即時的警醒。駕駛員或危 險工作人員不需要配戴笨重或者使用不便的儀器，也不用接上任何導線， 只要戴上一組外型與普通眼鏡類似的瞌睡防止器即可。未來若應用於需要 在工作中k時保持警覺之使用者時，也無特殊的限制。同時這個眼鏡型睹 睡防止器為非侵體性，使用者不需承受痛苦就可以得知部分身體狀態。本 品可進一步推廣至一般個人，配合個人化之生理監測儀，吾人可以在家中 自行使用，不需特別的訓練。眼鏡的設計已非常多樣化，搭配現有各種款 式眼鏡δ又β十，將可k尚應用性（如太陽眼鏡等）。當摘測到使用者即將進入 睡眠狀態時，感測器可傳出訊息至接收器，所有輪入電極的訊號都可無線 傳輸至接收器’而該接收器可以連接至任何一台電腦或可攜式電腦系統（手 機、P D A等或專屬的電腦系統）’進行即時分析及必要的刺激，將刺激訊 1321227 號傳送回瞌睡防止器上的刺激裝置，刺激裝置會發出刺激催醒或警告使用 者以進行停車或其他反應，或是傳送訊息給警方或相關單位。 【實施方式】 1·感測器 如第一圖所示，本感測器由四個電極所構成，這些單獨的零件由一副眼 • 鏡鏡架整合在一起。Reference (Ref，元件符號50)為共用的參考電極， electroencephalogram (EEG，元件符號60)為腦電波的輸入電極， • deCtroocul〇gram (EOG ’元件符號70)為眼動波的輸入電極，Stimulation (STI，元件符號8〇)為刺激電極，能夠發出微弱的訊號催醒使用者。在眼 鏡的兩端分別為電池與放大器及接收器本體，所有的電極、放大器與電池 跟眼鏡鏡架巧妙地整合在一起。 2.使用方法 如圖所示，本感測器就如同一般眼鏡使用一樣，同時跨於鼻梁上與耳 後。在眼鏡的兩端分別為電池與放大器及發報器本體。所有輸入電極的訊 • 鑛可無線傳輸至接收器，而該接收器可以連接至任何-台電腦，或是任 何的可攜式電腦系統（手機、PDA或專屬的電腦系統）。而這些電腦系統可 進一步將收集到的生理訊號透過網際網路（有線或無線）傳送至其他的電 腦進订即時分析。若即時分析結果顯示使用者即將進入失神或睹睡狀況， 則電腦會回傳訊息經由刺激電極產生刺激電流刺激使用者。 7 1321227 3·墦電波及眼動波收集 位於鏡架末端的電極，可以收集腦電波訊號，並將訊號傳遞至放大器， 藉由無線傳輸的方法將腦電波的訊號傳送至遠端的接收端連接電腦進行訊 號判讀。若發現使用者即將進入睡眠狀態，訊號再傳回感測器，並產生刺 激訊號經由鼻梁上的刺激電極予以刺激促使使用者清醒。靠近鼻梁的輸入 電極可有效收集眼動波的變化狀況，然後將訊號傳遞至放大器，藉由無線 傳輸的方法將眼動波的訊號傳送至遠端的電腦進行訊號判讀。若發現使用 者即將進入睡眠狀態，則可經由鼻梁上的刺激電極予以刺激使其清醒。如 圖四’在120秒下，0-40秒為清醒狀況；而在約42秒進入安靜休息狀況下； 而約53秒時眼睛閉上，此時腦電波功率密度有明顯變動，且阿琺（α)波 明顯出現。並於電刺激所示時給予刺激，使用者轉醒之所有參數變化。 4.睡眠偵測方法流程 如圖三所示： (1) 以頻譜分析方法分析腦電波EEG及眼動波EOG，算出個別總功率 (EEGp、EOGp)。 (2) 對於腦電波（EEG)訊號，特別分析阿琺（α)波功率（8〜13赫兹）。 (3) 當腦電波總功率（EEGp)或眼動波功率（EOGp)訊號很強時，表示 有很強的移動造成的雜訊或是很強的眼球運動，這代表使用者是清醒 的0 (4) 當腦電波總功率（EEGp)且眼動波功率（EOGp)訊號降低時，表示 使用者已開始嗜睡。 (5) 在（4)的狀態下，若阿琺（α)波訊號上升時，表示使用者的眼睛閉 上。 (6) 在（4)及（5)的狀態下’瞌睡防止器即可發出適當的警訊，催醒使 用者。 8 1321227 【圖式簡單說明】 圖一：係本眼鏡型瞌睡防止器之結構示意圖，包含四個電極（藍色），其中 Ref (元件符號50)為共用的參考電極，EEG (元件符號6〇)為腦電 波輸入電極’ EOG (元件符號70)為眼動波的輸入電極，STI (元件 符號80)為刺激端’能夠發出微弱的訊號催醒或刺激使用者。 圖二：為本發明一實施例之内部無線生理訊號收集裝置之方塊示意圖。 圖三：睡眠偵測方法流程圖。 圖四·為兩個耳後電極所收集到的腦電波，與耳後電極及鼻梁電極收 集到之眼動波，經過頻譜分析得到的圖形。 【主要元件符號說明】 1〇:太陽眼鏡型瞌睡防止器 20:眼鏡 30:電池 40:放大器兼接收器兼蜂鳴器 50:共用的參考電極 6〇:腦電波輸入電極 7〇:眼動波輸入電極 刺激電極 9

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： h —種太陽眼鏡型瞌睡防止器，其包含： (1) 一個眼鏡； (2) —個參考電極，該參考電極附於該眼鏡架； (3) —個腦電波輸入電極，該腦電波電極附於該眼鏡架； (4) 一個眼動波輸入電極，該眼動波電極附於該眼鏡框，及 (5) —個刺激電極，該刺激電極附於該眼鏡框。 2·如申請專利範圍第1項之太陽眼鏡型瞌睡防止器，其中該腦電波電極可 偵測耳後微弱的腦電波訊號，這些訊號經放大與濾波後，可以成為後續 數位訊號處理之來源。 3. 如申請專利範圍第1項之太陽眼鏡型瞌睡防止器，其中該眼動波電極可 偵測鼻樑側之微弱的眼動波訊號，這些訊號經放大與滤波後，可以成為 後續數位訊號處理之來源。 4. 如申請專利範圍第1項之太陽眼鏡型瞌睡防止器，其中該刺激電極可發 出微弱電流或聲音，催醒使用者，讓使用者維持警醒的狀態。 5. 如申請專利範圍第4項之太陽眼鏡型瞌睡防止器，其中該聲音可藉由蜂 鳴器發出》 6. —種防止瞌睡之方法，其包含提供一個太陽眼鏡，該太陽眼鏡上有四個 電極，分別為一個參考電極，一個腦電波輸入電極，一個眼動波輪入電 極及一個刺激電極，同時能感測與計算腦電波及眼動波，當：