TWI383779B - 生醫電波感測器 - Google Patents

Description

生醫電波感測器

本發明係關於一種生醫電波感測器，特別是一種具有撥髮功能的生醫電波感測器。

電波訊號量測目前已普遍運用於軍事、生醫、人機系統等領域當中。其中，在生醫領域中的運用包括腦電波(electroencephalography,EEG)、心電圖(Electrocardiography,ECG)、肌電圖(Electromyography,EMG)等。

傳統的電波訊號量測儀器通常使用濕式電極(wet electrode)。溼式電極需要搭配導電膠才能作用，造成病患過敏腫脹等不適，而且導電性會隨時間而衰減，因此無法長時間使用。

乾式電極(dry electrode)較傳統的濕式電極擁有更多優勢與便利性。目前發展的乾式電極大多由微結構探針所製成，例如微機電製程(MEMS)、奈米碳管(Carbon nano-tube)，其接觸皮膚時會穿過表皮，以達到較佳的導電性及量測效果。

如上述，乾式電極必須確實接觸皮膚方能達到功效，然而由於微結構的乾式電極之長度不足(約為0.1mm至0.2mm)，以致使用乾式電極時容易被毛髮所阻隔。舉例而言，在運用多點量測的腦電波量測的情況時，很容易被頭髮所阻隔。目前對於毛髮阻隔的處理方式，主要是將毛髮先行修剪去除。然而，修剪去除毛髮的方式並不方便，並且在許多情況下無法適用。

此外，目前EEG系統之發展目標之一，為設計成隨身隨行的裝置，以廣泛應用於醫學以外的領域。例如長時間開車的監控系統、及經由人腦直接控制電腦的系統。而在這些包含EEG系統的隨身裝置之中，去除毛髮的方式顯然並不適用。

綜合上述，發展新式的生醫電波感測器，以克服毛髮造成之訊號阻隔問題，是目前亟需努力的目標。

本發明之目的之一，為克服毛髮造成之訊號阻隔問題，以達到達成生醫電波訊號之量測。

依據本發明之一實施例，一種生醫電波感測器，包括一底座、一中心軸、一乾式電極、一外殼、複數個支架。底座具有複數個孔洞設置於底座之周緣。中心軸連接於底座之一上表面。乾式電極係設置於底座之一下表面。外殼係罩設底座並曝露出底座之下表面。其中，中心軸穿設凸出於外殼並可相對外殼升降。複數個支架係對應孔洞設置於外殼之內側。支架係朝向中心軸方向向內輻射設置；支架係穿過孔洞並凸出於下表面。當中心軸降下時，凸出底座之下表面的支架係向外輻射展開，以撥開一受試者之毛髮，且乾式電極露出於外殼並與受試者之皮膚接觸，以量測受試者之一生醫電波訊號。

請參照圖1及圖2，顯示本發明一實施例之生醫電波感測器之外觀及分解圖。生醫電波感測器之主體包含一底座1、一中心軸2、一乾式電極(未顯示)、一外殼3、複數個支架4、及一頂盤5。底座1具有複數個孔洞11設置於底座1之周緣。外殼3罩設底座1並曝露出下表面，外殼3及底座1為對應設置，較佳者為底座1及外殼3為圓形，或者底座1及外殼3為正多邊形。

其中，中心軸2為連接於底座1之一上表面，於一實施例中，中心軸2與底座1可為一體成型之結構，且中心軸2穿設凸出於外殼3內之一圓盤(圖中未示)並可相對外殼3升降。乾式電極為設置於底座1之一下表面。乾式電極可包含複數個微結構探針，常見微結構探針包含一微機電探針或一奈米碳管探針。

支架4對應孔洞11設置於外殼3之內側，其中支架4係朝向中心軸2方向向內輻射設置；支架4係穿過孔洞11並凸出於底座1的下表面。支架4之底部可具有一撥髮部41延伸設置於其上，撥髮部41的形狀為外擴，較佳者可為V字型或耙狀，以增加撥髮效果。

此外，本發明之撥髮機構可由一頂盤5控制。頂盤5，較佳者為圓形，其底部可設置與中心軸2之一卡榫21接合，卡榫21較佳為彈性材料，其可用以在中心軸2下降時，抵住圓盤31(圖中未示)，以固定支架4之張開狀態。頂盤5之上方可設計一握把51，並與卡榫21一起作動以控制中心軸2升降，致使突出底座1的支架4張開或收合。

以下揭示本發明之撥髮及測量生醫電波之方式。請參照圖3為剖面圖，顯示本發明一實施例之生醫電波感測器之未使用時的狀態。如圖所示，底座1、中心軸2、支架4與頂盤5形成類似一傘狀結構。於此實施例中，底座1的大小略小於外殼3內側的大小，並由於支架4對應孔洞11設置且支架4的一端固設於外殼3之內側，故未固定的一端支架4係朝向中心軸2方向向內輻射設置。請接著參照圖4，圖4為剖面圖，顯示本發明一實施例之生醫電波感測器之使用時的狀態。當頂盤5受一外力推抵時，中心軸2會連帶著底座1一起向下降，則未固定於外殼3內側並穿過孔洞11之支架4會被底座1撐開，因此向外輻射並展開，以撥開一受試者之毛髮，且乾式電極露出於外殼3並與受試者之皮膚接觸，以量測受試者之一生醫電波訊號，以克服乾式電極長度過短之問題。生醫電波訊號可經由設置於中心軸2之內的一內部電路(未顯示)，其與乾式電極電性連接以便輸出訊號輸出。

請再參照圖4，如欲使本發明生醫電波感測器之支架4與撥髮器41向外輻射展開，可施以一外力將頂盤5之握把51朝生醫電波感測器內部推，與頂盤5接合的卡榫21會向下並抵住外殼3的圓盤31，以將底座1及中心軸2卡住，並使支架4維持張開的狀態，而不會彈回，並使乾式電極持續維持外露之狀態，以方便進行撥髮及測量。

若欲鬆開收合本發明之生醫電波感測器時，則可將卡榫21內壓或是旋開使其鬆開，使其不再抵住圓盤31，並拉握把51將中心軸2拉起，中心軸2拉起時，底座1及乾式電極亦隨之收回，而支架4回復原本向內輻射之狀態。

請參照圖5，為一示意圖顯示本發明之生醫電波感測器之使用方式。在此例示實施例中，可將本發明之生醫電波感測器放置於頭頂之上，以量測腦波訊號。如圖所示，可由多個本發明生醫電波感測器陣列設置，將每一生醫電波感測器置於所需量測訊號的點上，量測此時人體的生理狀態，並可由後端系統6進行後續分析及/或做出必要的反應。

如同前述，本發明之運用可包括腦電波(electroencephalography,EEG)、心電圖(Electrocardiography,ECG)、肌電圖(Electromyography,EMG)等。

綜合上述，本發明之生醫電波感測器用以撥開一受試者之毛髮，且乾式電極露出於外殼並與受試者之皮膚接觸，以量測受試者之一生醫電波訊號，因此可克服毛髮造成之訊號阻隔問題，並可運用於包含EEG系統之隨身裝置之中。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

1．．．底座

11．．．孔洞

2．．．中心軸

21．．．卡榫

3．．．外殼

31．．．圓盤

4．．．支架

41．．．撥髮部

5．．．頂盤

51．．．握把

6．．．後端系統

圖1為側視圖顯示本發明一實施例之生醫電波感測器之外觀。

圖2為分解圖顯示本發明一實施例之生醫電波感測器之元件。

圖3為剖面圖顯示本發明一實施例之生醫電波感測器未使用時的狀態。

圖4為剖面圖顯示本發明一實施例之生醫電波感測器使用時的狀態。

圖5為示意圖顯示本發明之生醫電波感測器之使用方式。

1．．．底座

11．．．孔洞

2．．．中心軸

21．．．卡榫

3．．．外殼

31．．．圓盤

4．．．支架

41．．．撥髮部

5．．．頂盤

51．．．握把

Claims (15)

1. 一種生醫電波感測器，包含：一底座，係具有複數個孔洞設置於該底座之周緣；一中心軸，連接於該底座之一上表面；一乾式電極，設置於該底座之一下表面；一外殼，係罩設該底座並曝露出該下表面，其中該中心軸穿設凸出於該外殼並可相對該外殼升降；以及複數個支架，係對應該些孔洞設置於該外殼之內側，其中該些支架係朝向該中心軸方向向內輻射設置；該些支架係穿過該些孔洞並凸出於該下表面；以及當該中心軸降下時，凸出該底座之該下表面的該些支架係向外輻射展開，以撥開一受試者之毛髮，且該乾式電極露出於該外殼並與該受試者之皮膚接觸，以量測該受試者之一生醫電波訊號。
2. 如請求項1之生醫電波感測器，其中該底座為圓形。
3. 如請求項2之生醫電波感測器，其中該外殼為圓形。
4. 如請求項1之生醫電波感測器，其中該底座為正多邊形。
5. 如請求項4之生醫電波感測器，其中該外殼為正多邊形。
6. 如請求項1之生醫電波感測器，其中該中心軸更包含一內部電路，其設置於該中心軸之內，並與該乾式電極電性連接以輸出該生醫電波訊號。
7. 如請求項1之生醫電波感測器，其中該外殼包含一圓盤，該中心軸係穿設突出於該圓盤。
8. 如請求項7之生醫電波感測器，其中該中心軸包含一卡榫，其用以在該中心軸降下時，抵住該圓盤。
9. 如請求項8之生醫電波感測器，其中該卡榫為彈性材料。
10. 如請求項1之生醫電波感測器，更包含一頂盤，其與該中心軸連接。
11. 如請求項10之生醫電波感測器，其中該頂盤更包含一握把，其設置於該頂盤之上方。
12. 如請求項1之生醫電波感測器，更包含一撥髮部，係延伸設置於每一該些支架之底部。
13. 如請求項12之生醫電波感測器，其中該撥髮部係為V字型或耙狀。
14. 如請求項1之生醫電波感測器，其中該乾式電極包含複數個微結構探針。
15. 如請求項14之生醫電波感測器，其中該些微結構探針包含複數個微機電探針或複數個奈米碳管探針。