TWI532465B - 量測腦波訊號及心電圖訊號之量測裝置 - Google Patents

Description

量測腦波訊號及心電圖訊號之量測裝置

本發明係指一種量測裝置，尤指一種具有量測腦波訊號及量測心電圖訊號功能之量測裝置。

腦波量測裝置(Electroencephalography，EEG)係用來量測腦波訊號，可將人體腦部產生的微弱生理訊號放大，並進行分析比較，因此具有輔助診斷腦部相關疾病，或是睡眠品質監測等用途。心電圖量測裝置(Electrocardiography，ECG)是一種記錄心臟生理訊號的檢測系統，可透過皮膚上的電極補捉並記錄心臟生理訊號，當每次心跳時，心肌細胞的極化會在皮膚表面引起微小的電位改變，心電圖量測裝置會記錄這些改變，進而輔助診斷人體心臟之疾病。

然而，目前的腦波量測裝置及心電圖量測裝置皆為單一功能的量測產品，尚未有同時整合上述兩種功能的生醫電子產品。若能夠有效整合上述功能於單一裝置上，對於便利性的提升以及使用者的接受度皆能夠大幅提高。

有鑑於此，實有必要提出一種可整合腦波量測功能及心電圖量測功能的量測裝置，透過內部運作電路及外部訊號接觸點之設計上的變化，可降低產品的生產成本，有效地縮小產品體積，同時創造附加功能，增加使用者使用意願，更能進一步減少社會醫療成本。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種同時具有腦波訊號量測 及心電圖訊號量測功能之量測裝置，其可在腦波量測模式之下接收腦波訊號同時監測睡眠品質，並在心電圖量測模式之下接收心電圖訊號，量測裝置並可將上述接收到的訊號傳送至醫療中心以進行後續分析及處理。

本發明揭露一種用來量測腦波訊號及心電圖訊號之量測裝置，包含有一第一殼體及一第二殼體。該第一殼體具有心電圖量測功能，包含有一第一訊號接觸點及一第二訊號接觸點，位於該第一殼體之一第一面；以及一第三訊號接觸點，位於該第一殼體之一第二面，其中該第二面大致位於該第一殼體之該第一面之反側。該第二殼體包含有一固定裝置，用來連接並固定該第一殼體；以及一第四訊號接觸點、一第五訊號接觸點及一第六訊號接觸點，位於該第二殼體之一第一面，於該第一殼體連接並固定於該固定裝置時，分別電性連接於該第一訊號接觸點、該第二訊號接觸點及該第三訊號接觸點，以進行腦波量測。

10‧‧‧量測裝置

102‧‧‧處理器

104‧‧‧腦波訊號處理電路

106‧‧‧心電圖訊號處理電路

108‧‧‧切換電路

110‧‧‧訊號傳輸模組

20、30、40、45‧‧‧殼體

N1~N6‧‧‧訊號接觸點

W1~W3‧‧‧鈕扣座

B1~B3‧‧‧鈕扣

第1圖為本發明實施例一量測裝置之電路架構示意圖。

第2A圖及第2B圖為本發明實施例一殼體配置有訊號接觸點之示意圖。

第3A圖及第3B圖為殼體連接於另一殼體之示意圖。

第4A圖及第4B圖為本發明實施例一殼體連接於另一殼體之示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一量測裝置10之電路架構示意圖。如第1圖所示，量測裝置10包含有訊號接觸點N1~N3、一處理器102、一腦波訊號處理電路104、一心電圖訊號處理電路106、一切換電路108及一訊號傳輸模組110。訊號接觸點N1~N3位於量測裝置10之殼體上，用來量測人體生理訊號，當量測裝置10處於腦波量測模式時，訊號接觸點N1~N3可接收使用者前額的訊號，以進行腦波量測及睡眠管理；當量測裝置10處於心電圖量測模式時，使用者可手持量測裝置10，例如以右手食指、左 手食指及左手大拇指分別置於訊號接觸點N1~N3上，以進行心電圖訊號量測。一般來說，訊號接觸點N1~N3上配置有感應電極，其可為金屬物質、導電泡棉或其它具導電能力的材質。舉例來說，當量測裝置10用來量測腦波時，由於量測裝置10係配戴在使用者的額頭上，因此接觸額頭的部分可使用導電泡棉作為感應電極，以提升使用上的舒適度。當量測裝置10用來量測心電圖時，使用方便手持的材質(如金屬)即可。

請繼續參考第1圖，處理器102可進行訊號處理。腦波訊號處理電路104耦接於處理器102，可對腦波量測模式時接收到的訊號進行放大及濾波。心電圖訊號處理電路106耦接於處理器102，可對心電圖量測模式時接收到的訊號進行放大及濾波。切換電路108用來進行訊號路徑的切換，於量測裝置10處於腦波量測模式時，切換電路108控制訊號接觸點N1~N3連接至腦波訊號處理電路104；於量測裝置10處於心電圖量測模式時，切換電路108控制訊號接觸點N1~N3連接至心電圖訊號處理電路106。訊號傳輸模組110耦接於處理器102，用來將處理器102解析後的訊號傳送至一外部電子裝置，再透過網際網路(Internet)傳送至醫療中心進行後續分析及處理。訊號傳輸模組110傳送訊號的方式可使用藍牙(Bluetooth)或無線區域網路(Wi-Fi)等傳輸技術。外部電子裝置可為筆記型電腦(Laptop)、平板電腦(Tablet)、智慧型手機(Smart Phone)等任何內建有訊號傳輸功能的裝置。

詳細來說，具有單一量測通道的腦波量測裝置(Electroencephalography，EEG)及心電圖量測裝置(Electrocardiography，ECG)皆具有三個訊號接觸點，其中二訊號接觸點對應於量測通道的一對差動訊號，而另一訊號接觸點為參考點。而腦波量測裝置及心電圖量測裝置之內部分別具有對應於腦波訊號及心電圖訊號的訊號處理電路，一般來說，訊號處理電路係用來進行訊號的濾波及放大處理，由於腦波訊號及心電圖訊號的訊號強度及頻率分布不同，因此需要不同的訊號處理電路來進行處理。因此，在量測裝置10內部使用了腦波訊號處理電路104及心電圖訊號處理電路 106分別對腦波訊號及心電圖訊號進行訊號處理，量測裝置10另透過切換電路108，根據其處於腦波量測模式或心電圖量測模式來進行相對應的切換。

另一方面，訊號接觸點N1~N3接收生理訊號的方式同樣必須根據量測裝置10的量測模式來進行相對應的調整。請參考第2A圖及第2B圖，第2A圖及第2B圖為本發明實施例一殼體20配置有訊號接觸點N1~N3之示意圖，其中第2A圖繪示殼體20之一第一面S1，而第2B圖繪示殼體20之一第二面S2，第二面S2大致位於第一面S1之反側。上述量測裝置10所包含之模組及架構可設置於殼體20內部。在此例中，當使用者欲量測心電圖時，使用者可手持殼體20，並將右手食指、左手食指及左手大拇指分別置於訊號接觸點N1~N3上。由於使用者之右手食指、左手食指及左手大拇指分別對應於訊號接觸點N1、N2及N3，訊號接觸點N1及N2必須位於殼體20之同一面(即第一面S1)，如第2A圖所示。而訊號接觸點N3應位於訊號接觸點N1及N2之反面(即第二面S2)，如第2B圖所示。如此一來，使用者可手持殼體20，使得訊號接觸點N1、N2及N3可將使用者的心電圖訊號傳送至內部的量測裝置10，以進行心電圖量測。

當使用者欲進行腦波量測時，量測裝置係配戴在額頭上，三個訊號接觸點需同時接觸前額上三個點，因此，三個訊號接觸點必須位於殼體之同一面。然而，根據上述訊號接觸點N1~N3的配置方式，量測裝置之殼體20無法單獨用來進行腦波量測。因此需使用額外的裝置來輔助殼體20進行腦波量測。

請參考第3A圖及第3B圖，第3A圖及第3B圖為殼體20連接於另一殼體30之示意圖，其分別從殼體20之第一面S1及第二面S2繪示其連結方式。如第3A圖及第3B圖所示，殼體20包含有鈕扣座W1、W2及W3，分別位於訊號接觸點N1、N2及N3的位置，並電性連接於訊號接觸點N1、N2及N3。殼體30則包含有鈕扣B1、B2及B3，分別電性連接於訊號接觸點N4、N5及N6。訊號接觸點N4、N5及N6皆位於殼體30之同一面，以方便 使用者進行腦波訊號量測。在例中，當使用者欲進行腦波量測時，使用者可將鈕扣B1、B2及B3分別連接並固定在鈕扣座W1、W2及W3上，此時訊號接觸點N1、N2及N3分別與訊號接觸點N4、N5及N6導通。如第3A圖及第3B圖所示，當鈕扣B1及B2分別扣上鈕扣座W1及W2時，由於鈕扣座W3位於鈕扣座W1、W2所在位置的反面，使得鈕扣B3無法直接扣在鈕扣座W3上。因此，可設置一帶體302，將帶體302之一端連接於殼體30，並將鈕扣B3設置於帶體302之另一端。如此一來，當鈕扣B1及B2固定在位於殼體20第一面S1之鈕扣座W1及W2上時，使用者可進一步將帶體302翻轉至殼體20第二面S2，以將鈕扣B3固定於鈕扣座W3上。使得訊號接觸點N1、N2及N3分別與訊號接觸點N4、N5及N6導通。

當殼體20連接並固定於殼體30時，由於訊號接觸點N4、N5及N6皆位於殼體30之同一面，因此可將殼體30置於使用者的前額，使得訊號接觸點N4、N5及N6同時接觸使用者的前額，以取得腦波訊號。於部分實施例中，為了將殼體30固定在前額上，可使用頭戴裝置，例如透過一頭帶將殼體30綁在使用者的前額。頭戴裝置可透過任何方式將殼體30固定在前額，而不限於此。

值得注意的是，當使用者進行腦波量測時，係使用殼體30上的訊號接觸點N4、N5及N6來取得腦波訊號，而訊號接觸點N4、N5及N6需分別電性連接至訊號接觸點N1、N2及N3，以將訊號傳送至殼體20內部的量測裝置10。因此，鈕扣B1、B2及B3以及鈕扣座W1、W2及W3皆必須使用具有導電能力的材質，以在鈕扣B1、B2及B3扣上鈕扣座W1、W2及W3時，訊號可透過鈕扣B1、B2及B3以及鈕扣座W1、W2及W3進行傳送。

上述訊號接觸點N1~N6的配置方式以及殼體之間的結合方式僅為本發明眾多實施例當中的一種，本領域具通常知識者當可根據需求，進行各種修飾或變化，而不限於此。詳細來說，將訊號接觸點N3配置於訊號接觸點N1及N2所在位置的反面，並將訊號接觸點N4、N5及N6配置於殼體 30同一面之目的在於讓使用者在使用心電圖或腦波量測功能時，皆能夠方便地測量生理訊號。實際上，訊號接觸點N1~N6的配置不一定位於同一平面或是恰好正對的兩面，其所在位置可依照人體工學的角度或弧度來進行調整。舉例來說，當殼體20連接並固定於殼體30上以進行腦波量測時，訊號接觸點N4~N6的配置可依照前額的弧度來進行調整，而當使用者手持殼體20來進行心電圖量測時，訊號接觸點N3不一定須配置於殼體20之中間位置，亦可配置於對應於使用者左側之位置，以方便左手大拇指放置在訊號接觸點N3上。此外，殼體20與殼體30之間可透過任何方式或使用任何固定裝置連結，而不限於上述方式。舉例來說，上述實施例將鈕扣B1、B2及B3設置於殼體30上，並將鈕扣座W1、W2及W3設置於殼體20上。於其它實施例中，鈕扣與鈕扣座的位置可相互對調，唯殼體20必須能夠連接並固定於殼體30上以進行腦波訊號量測即可。

於一實施例中，可不使用帶體302協助鈕扣B1、B2及B3固定於鈕扣座W1、W2及W3。請參考第4A圖及第4B圖，第4A圖及第4B圖為本發明實施例一殼體40連接於另一殼體45之示意圖，其分別從殼體40之第一面S1及第二面S2繪示其連結方式。如第4A圖及第4B圖所示，殼體40之結構與殼體20相似，其亦包含有訊號接觸點N1、N2及N3及相對應的鈕扣座W1、W2及W3。殼體40與殼體20的主要差異在於，殼體20的鈕扣座W1、W2及W3分別位於訊號接觸點N1、N2及N3的位置，而殼體40上僅二個鈕扣座W1及W2位於訊號接觸點N1及N2的位置，鈕扣座W3與訊號接觸點N3的位置並不相同。詳細來說，在殼體40上，儘管訊號接觸點N3仍位於第二面S2，但鈕扣座W3配置於第一面S1。因此，必須在殼體40內部使用一條訊號傳輸線連接於鈕扣座W3及訊號接觸點N3之間，或透過其它方式將鈕扣座W3電性連接於訊號接觸點N3，使得訊號能夠在鈕扣座W3及訊號接觸點N3之間傳遞。於其它實施例中，亦可分別控制鈕扣座W3及訊號接觸點N3電性連接至相對應的內部電路，以在不同量測模式之下運作，例 如可將訊號接觸點N3電性連接至內部的心電圖訊號處理電路106，並在量測心電圖訊號時控制訊號接觸點N3的訊號路徑導通，另外將鈕扣座W3電性連接至內部的腦波訊號處理電路104，並在量測腦波訊號時控制鈕扣座W3的訊號路徑導通。

另一方面，殼體45之結構則相似於殼體30，其亦包含有訊號接觸點N4、N5及N6及相對應的鈕扣B1、B2及B3。在殼體45中，訊號接觸點N4、N5及N6的位置亦位於同一面，以方便使用者進行腦波訊號量測。而由於殼體40之鈕扣座W1、W2及W3皆位於殼體40之第一面S1，因此可將鈕扣B1、B2及B3設置於殼體45之同一面，並配置在相對應於鈕扣座W1、W2及W3的位置，使得鈕扣B1、B2及B3可分別扣上鈕扣座W1、W2及W3以進行固定。較佳地，鈕扣B1、B2及B3可設置在訊號接觸點N4、N5及N6所在位置之反面，以於殼體40連接並固定於殼體45時，可方便地配戴在使用者前額，以進行腦波訊號量測。

上述之實施例皆使用鈕扣及鈕扣座來連接並固定二殼體，於其它實施例中，亦可透過其它方式或其它種類的固定裝置來進行固定，而不限於此。固定裝置需具備將二殼體相互連結並固定的功能，較佳地，二殼體之間可便於拆卸及裝設，以方便使用者在不同量測模式之間進行切換。於部分實施例中，系統可自動偵側二殼體是否為相互連結之狀態，以判斷量測裝置係處於腦波量測模式或心電圖量測模式，進而切換內部的運作電路，以進行相對應的訊號處理，例如量測裝置10具有例如為微觸開關或是光感應元件等之偵測元件而可自動偵測感應二殼體之連結狀態。如此一來，使用者只需裝上或拆開二殼體，系統即可切換到相對應的量測模式來進行量測，以增加使用上的方便性。在其它實施例中，量測裝置10可具有手動開關以手動控制切換電路108切換於腦波量測模式或心電圖量測模式。在另外其它實施例亦可透過前述之外部電子裝置切換於腦波量測模式或心電圖量測模式。

上述固定裝置可能為任何形式，例如：鳩尾槽、吸鐵、魔鬼氈、 固定彈片等。舉例來說，可在一殼體上裝設鳩尾槽式固定座，並將另一殼體嵌入並固定於鳩尾槽式固定座上，並在二殼體互相接觸的位置配置導電材質及訊號導通路徑，以進行訊號傳遞。於其它實施例中，亦可在一殼體上裝設吸鐵，以磁吸的方式連接並固定於另一殼體，抑或在一殼體上裝設魔鬼氈，以黏貼的方式連接並固定另一殼體。相關的實施方式應為本領域具通常知識者所熟知，於此不再贅述。

於習知技術中，腦波量測裝置及心電圖量測裝置皆為單一功能的量測產品，尚未有同時整合上述兩種功能的生醫電子產品。而本發明之量測裝置可透過內部運作電路及外部訊號接觸點之設計上的變化，有效整合腦波量測功能及心電圖量測功能，進而達到縮小產品體積，增加使用者使用意願，以及減少社會醫療成本等功效。

20、30‧‧‧殼體

N1~N6‧‧‧訊號接觸點

W1~W3‧‧‧鈕扣座

B1~B3‧‧‧鈕扣

Claims (15)

1. 一種用來量測腦波訊號及心電圖訊號之量測裝置，包含有：一第一殼體，具有心電圖量測功能，包含有：一第一訊號接觸點及一第二訊號接觸點，位於該第一殼體之一第一面；以及一第三訊號接觸點，位於該第一殼體之一第二面，其中該第二面位於該第一殼體之該第一面之反側；以及一第二殼體，包含有：一固定裝置，用來連接並固定該第一殼體；以及一第四訊號接觸點、一第五訊號接觸點及一第六訊號接觸點，位於該第二殼體之一第一面，於該第一殼體連接並固定於該固定裝置時，分別電性連接於該第一訊號接觸點、該第二訊號接觸點及該第三訊號接觸點，以進行腦波量測。
2. 如請求項1所述之量測裝置，其中該第二殼體包含一頭戴裝置，用來配戴在一使用者之前額，以進行腦波量測。
3. 如請求項1所述之量測裝置，其中該固定裝置包含至少一鈕扣，用來連接並固定該第一殼體。
4. 如請求項1所述之量測裝置，其中該固定裝置包含有一第一鈕扣、一第二鈕扣及一第三鈕扣，分別電性連接於該第四訊號接觸點、該第五訊號接觸點及該第六訊號接觸點，其中，該第一鈕扣及該第二鈕扣位於該第二殼體之一第二面，該第二面位於該第二殼體之該第一面之反側，該第三鈕扣則位於一帶體之一第一端，該帶體之一第二端連接於該第二殼體。
5. 如請求項4所述之量測裝置，其中該第一殼體包含有一第一鈕扣座、一第二鈕扣座及一第三鈕扣座，分別位於該第一訊號接觸點、該第二訊號接觸點及該第三訊號接觸點的位置，並電性連接於該第一訊號接觸點、 該第二訊號接觸點及該第三訊號接觸點。
6. 如請求項5所述之量測裝置，其中當該量測裝置係用來進行腦波量測時，該第一鈕扣及該第二鈕扣分別連接並固定於該第一鈕扣座及該第二鈕扣座上，且該帶體之該第一端翻轉至該第一殼體之該第二面，以將該第三鈕扣連接並固定於該第三鈕扣座上。
7. 如請求項1所述之量測裝置，其中該固定裝置包含有一第一鈕扣、一第二鈕扣及一第三鈕扣，分別電性連接於該第四訊號接觸點、該第五訊號接觸點及該第六訊號接觸點，其中，該第一鈕扣、該第二鈕扣及該第三鈕扣位於該第二殼體的一第二面，該第二面位於該第二殼體之該第一面之反側。
8. 如請求項7所述之量測裝置，其中該第一殼體包含有一第一鈕扣座、一第二鈕扣座及一第三鈕扣座，分別電性連接於該第一訊號接觸點、該第二訊號接觸點及該第三訊號接觸點，該第一鈕扣座、該第二鈕扣座及該第三鈕扣座皆位於該第一殼體之該第一面。
9. 如請求項8所述之量測裝置，其中當該量測裝置係用來進行腦波量測時，該第一鈕扣、該第二鈕扣及該第三鈕扣分別連接並固定於該第一鈕扣座、該第二鈕扣座及該第三鈕扣座上。
10. 如請求項1所述之量測裝置，其中該固定裝置包含一鳩尾槽式固定座，用來固定該第一殼體。
11. 如請求項1所述之量測裝置，其中該固定裝置包含一吸鐵，以透過磁吸的方式連接並固定該第一殼體。
12. 如請求項1所述之量測裝置，其中該固定裝置包含一魔鬼氈，以透過黏貼的方式連接並固定該第一殼體。
13. 如請求項1所述之量測裝置，其中該第一訊號接觸點及該第二訊號接觸點對應於一量測通道之一對差動訊號，且該第三訊號接觸點對應於一參考點。
14. 如請求項1所述之量測裝置，另包含一運作電路，設置於該第一殼體內，該運作電路包含有：一處理器；一腦波訊號處理電路，耦接於該處理器；一心電圖訊號處理電路，耦接於該處理器；以及一切換電路，用來於該量測裝置進行腦波量測時，控制該第一訊號接觸點、該第二訊號接觸點及該第三訊號接觸點連接至該腦波訊號處理電路，並於該量測裝置進行心電圖量測時，控制該第一訊號接觸點、該第二訊號接觸點及該第三訊號接觸點連接至該心電圖訊號處理電路。
15. 如請求項14所述之量測裝置，其中該運作電路另包含一訊號傳輸模組，耦接於該處理器，用來將經由該處理器解析後的訊號傳送至一外部電子裝置。