TWI532466B - 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，尤指一種同時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，包含有一殼體及一翻轉結構。該殼體包含有一第一訊號接觸點及一第二訊號接觸點，位於該殼體之一第一面；以及一第三訊號接觸點。該翻轉結構設置於該殼體上，用來於該量測裝置處於一腦波量測模式時，調整該第三訊號接觸點使其位於該第一面，並於該量測裝置處於一心電圖量測模式時，調整該第三訊號接觸點使其位於該殼體之一第二面，其中該第二面大致位於該第一面之反側。

本發明另揭露一種用來量測腦波訊號及心電圖訊號之量測裝置，包含有一殼體；一運作電路，設置於該殼體內；以及一切換裝置。該殼體包含有一第一訊號接觸點及一第二訊號接觸點，位於該殼體之一第一面；一第三訊號接觸點，位於該殼體之該第一面；以及一第四訊號接觸點，位於該殼體之一第二面，其中該第二面大致位於該第一面之反側。該切換裝置用來於該量測裝置處於一腦波量測模式時，控制該第三訊號接觸點與該運作電路導通，並切斷該第四訊號接觸點與該運作電路之間的連結，於該量測裝置處於一心電圖量測模式時，控制該第四訊號接觸點與該運作電路導通，並切斷該第三訊號接觸點與該運作電路之間的連結。

10、20、50、60、70‧‧‧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

N1~N3、N3’‧‧‧訊號接觸點

202‧‧‧片體

204‧‧‧樞紐

502‧‧‧帶體

504‧‧‧鈕扣

506、508‧‧‧鈕扣座

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量測裝置之示意圖。

第3A圖及第3B圖為量測裝置處於腦波量測模式之示意圖。

第4A圖及第4B圖為量測裝置處於心電圖量測模式之示意圖。

第5A圖及第5B圖為本發明實施例一量測裝置之示意圖。

第6圖為本發明實施例一量測裝置之示意圖。

第7A圖及第7B圖為本發明實施例一量測裝置之示意圖。

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可置於使用者的前額，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，因此可使用導電泡棉作為訊號接觸點N1~N3上的感應電極，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可用來進行訊號處理。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的配置同樣必須根據量測裝置10的量測模式來進行相對應的切換。在測量腦波時，量測裝置10係配戴在額頭上，訊號接觸點N1~N3需同時接觸前額上三個點，因此，訊號接觸點N1~N3必須位於量測裝置10殼體之同一面。在測量心電圖時，使用者係手持量測裝置10，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，若右手食指、左手食指及左手大拇指分別對應於訊號接觸點N1、N2及N3時，訊號接觸點N1及N2必須位於量測裝置10殼體之同一面，而訊號接觸點N3應位於訊號接觸點N1及N2之反面，使得使用者可手持量測裝置10以進行心電圖量測。因此，可透過一翻轉結構來調整訊號接觸點N3，使得訊號接觸點N3可在量測裝置10處於腦波量測模式時，與訊號接觸點N1及N2位於同一面，並在量測裝置10處於心電圖量測模式時，位於訊號接觸點N1及N2之反面。

一種翻轉結構的實施例繪示於第2A圖及第2B圖。第2A圖及第 2B圖為本發明實施例一量測裝置20之示意圖，其分別從量測裝置20之殼體之一第一面S1及一第二面S2繪示量測裝置20之外觀。如第2A圖及第2B圖所示，量測裝置20包含有一片體202、一樞紐204及訊號接觸點N1~N3。片體202係透過樞紐204連接於量測裝置20之殼體，可在殼體的第一面S1及第二面S2之間自由翻轉。訊號接觸點N1及N2位於殼體之第一面S1，訊號接觸點N3則位於片體202上。當量測裝置20處於腦波量測模式時，可將片體202翻轉至第一面S1，此時使用者可將量測裝置20配戴在前額上以進行腦波訊號量測。當量測裝置20處於心電圖量測模式時，可將片體202翻轉至第二面S2，此時使用者可手持量測裝置20以進行心電圖訊號量測。

請參考第3A圖及第3B圖，第3A圖及第3B圖為量測裝置20處於腦波量測模式之示意圖，其分別從量測裝置20之殼體之第一面S1及第二面S2繪示量測裝置20之外觀。如第3A圖及第3B圖所示，在腦波量測模式之下，片體202係翻轉至第一面S1，使得訊號接觸點N3隨著片體翻轉至第一面S1。如此一來，訊號接觸點N1~N3皆位於量測裝置20殼體之同一面，使用者可將量測裝置20配戴在前額上，以進行腦波訊號量測。

請參考第4A圖及第4B圖，第4A圖及第4B圖為量測裝置20處於心電圖量測模式之示意圖，其分別從量測裝置20之殼體之第一面S1及第二面S2繪示量測裝置20之外觀。如第4A圖及第4B圖所示，在心電圖量測模式之下，片體202係翻轉至第二面S2，使得訊號接觸點N3隨著片體翻轉至第二面S2。如此一來，訊號接觸點N3與訊號接觸點N1、N2分別位於量測裝置20殼體之相反兩面，使用者可手持量測裝置20，將雙手之食指分別置於訊號接觸點N1、N2，並將左手之大拇指置於訊號接觸點N3，以進行心電圖訊號量測。

於部分實施例中，量測裝置20具有耦接至切換電路108之偵測元件(例如可為微觸開關或是光感應元件等)而可自動偵測量測裝置20的翻轉狀態，並根據量測裝置20是位於腦波量測模式或心電圖量測模式，透過切換 電路108自動切換內部的運作電路，以進行相對應的訊號處理。如此一來，使用者只需翻轉片體202，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20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。

值得注意的是，上述訊號接觸點的配置方式以及翻轉結構的實現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，調整訊號接觸點N3使其位於訊號接觸點N1及N2之同一面或反面之目的在於讓使用者在腦波量測模式或心電圖量測模式之下，皆能夠方便地測量生理訊號。實際上，訊號接觸點N1~N3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，使用者頭戴量測裝置10以進行腦波量測時，訊號接觸點N1~N3的配置可依照前額的弧度來進行調整，而當使用者手持量測裝置10來進行心電圖量測時，訊號接觸點N3不一定須配置於殼體之中間位置，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，翻轉結構可透過任何可進行翻轉的材料或結構來實現，而不限於上述使用片體202及樞紐204之方式。再者，顯露在片體202二側之訊號接觸點N3可以是單一導電材料元件，但亦可以是二個相同或不同的導電材料元件而相互電性連接或是各自獨立地耦接至切換電路108，例如其中一面訊號接觸點N3的導電材料元件是採用導電泡棉，使用在腦波量測模式之下，可較舒適地貼附於使用者之額頭，而另一面的訊號接觸點N3可採用金屬導電片，以利於心電圖量測模式時供使用者手指觸壓。

舉例來說，請參考第5A圖及第5B圖，第5A圖及第5B圖為本發明實施例一量測裝置50之示意圖，其分別從量測裝置50之殼體之一第一面S1及一第二面S2繪示量測裝置50之外觀。如第5A圖及第5B圖所示， 量測裝置20包含有一帶體502、一鈕扣504、鈕扣座506、508及訊號接觸點N1~N3。帶體502之一端連接於量測裝置50之殼體，而鈕扣504位於帶體502之另一端。鈕扣座506、508分別位於量測裝置50殼體之第一面S1及第二面S2，用來固定帶體502。訊號接觸點N1及N2配置於殼體之第一面S1，訊號接觸點N3則配置於帶體502上。當量測裝置50處於腦波量測模式時，可將帶體502翻轉至第一面S1並將鈕扣504固定於第一面S1的鈕扣座506，此時訊號接觸點N1~N3皆位於第一面S1，以方便使用者配戴在前額上進行腦波量測。當量測裝置50處於心電圖量測模式時，可將帶體502翻轉至第二面S2並將鈕扣504固定於第二面S2的鈕扣座508，此時訊號接觸點N1及N2位於第一面S1而訊號接觸點N3位於第二面S2，以方便使用者手持量測裝置50進行心電圖量測。

如第5A圖及第5B圖所示，由於訊號接觸點N3與鈕扣504皆位於帶體502之同一端，於部分實施例中，亦可將訊號接觸點N3實現於鈕扣504中。換句話說，鈕扣504及鈕扣座506、508可使用金屬材質或其它具導電能力的材質，並在量測裝置50內部將鈕扣504或鈕扣座506、508電性連接至運作電路。如此一來，使用者只要接觸鈕扣504，量測裝置50即可感應到生理訊號並將訊號傳送至運作電路，以進行後續處理。值得注意的是，於其它實施例中，亦可不使用鈕扣，而改用其它固定裝置或固定方式將帶體502固定在殼體之第一面S1或第二面S2，例如使用魔鬼氈將帶體502黏貼於第一面S1或第二面S2上，且不限於此。

請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一量測裝置60之示意圖。如第6圖所示，量測裝置60使用另一種方式來實現翻轉結構。量測裝置60之殼體被分為三部分A、B及C，訊號接觸點N1、N2及N3分別置於A、B及C上。其中，C部分係以可翻轉形式內嵌於A、B之間，當量測裝置60處於腦波量測模式時，可翻轉C部分以調整訊號接觸點N1、N2及N3位於殼體之同一面，此時使用者可將量測裝置60配戴於前額以進行腦波量測。當量 測裝置60處於心電圖量測模式時，可翻轉C部分以調整訊號接觸點N3位於訊號接觸點N1、N2之反面，此時使用者可手持量測裝置60以進行心電圖量測。

於部分實施例中，亦可不使用翻轉結構來進行腦波量測模式及心電圖量測模式之間的切換。請參考第7A圖及第7B圖，第7A圖及第7B圖為本發明實施例一量測裝置70之示意圖，其分別從量測裝置70之殼體之一第一面S1及一第二面S2繪示量測裝置70之外觀。如第7A圖及第7B圖所示，量測裝置70不使用翻轉的方式，而是在殼體之第一面S1配置三個訊號接觸點N1、N2及N3，同時在殼體之第二面S2配置一個訊號接觸點N3’。量測裝置70的內部則透過一切換裝置，在不同量測模式之下切換訊號接觸點N3或N3’與運作電路導通。舉例來說，當量測裝置70處於腦波量測模式時，切換裝置可控制訊號接觸點N3與運作電路導通，當量測裝置70處於心電圖量測模式時，切換裝置可控制訊號接觸點N3’與運作電路導通。如此一來，在腦波量測模式之下，位於殼體同一面的訊號接觸點N1、N2及N3同時導通，此時使用者可將量測裝置70配戴於前額上進行腦波訊號量測。在心電圖量測模式之下，位於殼體第一面S1的訊號接觸點N1、N2以及位於殼體第二面S2的訊號接觸點N3’同時導通，此時使用者可手持量測裝置70以進行心電圖訊號量測。

於部分實施例中，當量測裝置70處於腦波量測模式時，可切斷訊號接觸點N3’與運作電路之間的連結，以避免訊號接觸點N3’接收到不必要的雜訊。同樣地，當量測裝置70處於心電圖量測模式時，亦可切斷訊號接觸點N3與運作電路之間的連結，以避免訊號接觸點N3接收到不必要的雜訊。除此之外，亦可在訊號接觸點N3或訊號接觸點N3’表面配置一掀蓋，以在不使用訊號接觸點時，將掀蓋覆蓋在該訊號接觸點上，以避免該訊號接觸點接收到不必要的雜訊或受到損壞。舉例來說，當量測裝置70處於腦波量測模式時，可打開訊號接觸點N3上的掀蓋，同時蓋上訊號接觸點N3’上的掀蓋。當 量測裝置70處於心電圖量測模式時，可打開訊號接觸點N3’上的掀蓋，同時蓋上訊號接觸點N3上的掀蓋。

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‧‧‧量測裝置

N1~N3‧‧‧訊號接觸點

202‧‧‧片體

204‧‧‧樞紐

Claims (16)

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：一殼體，包含有：一第一訊號接觸點及一第二訊號接觸點，位於該殼體之一第一面；以及一第三訊號接觸點；以及一翻轉結構，設置於該殼體上，用來於該量測裝置處於一腦波量測模式時，調整該第三訊號接觸點使其位於該第一面，並於該量測裝置處於一心電圖量測模式時，調整該第三訊號接觸點使其位於該殼體之一第二面，其中該第二面位於該第一面之反側。
2. 如請求項1所述之量測裝置，其中該翻轉結構包含有一片體，該片體藉由一樞紐連接於該殼體，並於該殼體之該第一面及該第二面之間翻轉。
3. 如請求項2所述之量測裝置，其中該第三訊號接觸點位於該片體上，當該量測裝置處於該腦波量測模式時，該片體係翻轉至該殼體之該第一面，當該量測裝置處於該心電圖量測模式時，該片體係翻轉至該殼體之該第二面。
4. 如請求項1所述之量測裝置，其中該翻轉結構包含有一帶體，該帶體之一第一端連接於該殼體，一第二端具有一固定裝置，以固定於該殼體之該第一面或該第二面。
5. 如請求項4所述之量測裝置，其中該第三訊號接觸點位於該帶體之該第二端，當該量測裝置處於該腦波量測模式時，該固定裝置係固定於該殼體之該第一面，當該量測裝置處於該心電圖量測模式時，該固定裝置係固定於該殼體之該第二面。
6. 如請求項4所述之量測裝置，其中該固定裝置包含有一鈕扣或一魔鬼氈。
7. 如請求項1所述之量測裝置，其中該翻轉結構係以可翻轉形式內嵌於該 殼體中。
8. 如請求項7所述之量測裝置，其中該第三訊號接觸點位於該翻轉結構上，當該量測裝置處於該腦波量測模式時，該翻轉結構將該第三訊號接觸點翻轉至該殼體之該第一面，當該量測裝置處於該心電圖量測模式時，該翻轉結構將該第三訊號接觸點翻轉至該殼體之該第二面。
9. 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。
10. 如請求項1所述之量測裝置，另包含一運作電路，設置於該殼體內，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，用來於該量測裝置處於該腦波量測模式時，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，並於該量測裝置處於該心電圖量測模式時，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。
11. 如請求項10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。
12. 一種用來量測腦波訊號及心電圖訊號之量測裝置，包含有：一殼體，包含有：一第一訊號接觸點及一第二訊號接觸點，位於該殼體之一第一面；一第三訊號接觸點，位於該殼體之該第一面；以及一第四訊號接觸點，位於該殼體之一第二面，其中該第二面位於該 第一面之反側；一運作電路，設置於該殼體內；以及一切換裝置，用來於該量測裝置處於一腦波量測模式時，控制該第三訊號接觸點與該運作電路導通，並切斷該第四訊號接觸點與該運作電路之間的連結，於該量測裝置處於一心電圖量測模式時，控制該第四訊號接觸點與該運作電路導通，並切斷該第三訊號接觸點與該運作電路之間的連結。
13. 如請求項12所述之量測裝置，另包含一掀蓋，用來於該切換裝置切斷該第三訊號接觸點與該運作電路之間的連結時，覆蓋於該第三訊號接觸點上，或於該切換裝置切斷該第四訊號接觸點與該運作電路之間的連結時，覆蓋於該第四訊號接觸點上。
14. 如請求項12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及該第四訊號接觸點對應於一參考點。
15. 如請求項12所述之量測裝置，其中該運作電路包含有：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，用來於該量測裝置處於該腦波量測模式時，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，並於該量測裝置處於該心電圖量測模式時，控制該第一訊號接觸點、該第二訊號接觸點及該第四訊號接觸點連接至該心電圖訊號處理電路。
16. 如請求項15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。