TWI672128B - 注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置 - Google Patents

Abstract

一種注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，包括承載單元、腦波信號感測單元、心律感測單元、信號處理單元以及緩解單元，主要是利用信號處理單元接收並依據來自腦波信號感測單元、心律感測單元的腦波信號及心律信號，執行注意力不足或過動行為主動判斷處理以主動偵測注意力不足或過動行為，並在不需人協助下，直接利用緩解單元即時發出特定聲音、釋放特定氣味、或產生特定震動以主動緩解注意力不足或過動行為的程度，進而避免周圍人員的作息受到注意力不足或過動行為的干擾，同時改善一般人對注意力不足或過動行為人的接受程度。

Description

注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置

本發明關於一種注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，尤其是利用信號處理單元接收來自腦波信號感測單元、心律感測單元的腦波信號及心律信號，並依據腦波信號及心律信號以執行注意力不足或過動行為主動判斷處理，進而主動偵測注意力不足或過動行為，同時直接利用緩解單元即時發出特定聲音、釋放特定氣味、或產生特定震動，藉以主動緩解注意力不足或過動行為的程度，可避免周圍人員的作息受到注意力不足或過動行為的干擾，並改善一般人對注意力不足或過動行為人的接受程度。

由於先天基因影響或後天環境誘發，許多小孩會突然出現注意力不集中、活動量過多、行為衝動的注意力不足或過動行為，一般稱之為注意力欠缺過動症(Attention Deficit / Hyperactivity Disorder)，或過動症，加之當事人的表達能力不足，常常造成不必要的誤解，認為只是一味鬧情緒而不可理喻，不僅影響周遭人們的作息或秩序，甚至受到排擠，不利於一般的社交活動。

有證據顯示，注意力不足過動症可能是大腦的細微功能欠佳的結果，特別在大腦前額葉部份，使得腦波有輕微異常，可能是來自先天的或後天因素。

在習知技術中，一般的治療方式包含：藥物治療、行為管理、認知行為治療、親職訓練、感覺統合訓練，僅能部分改善或減輕大部分人的注意力不足或過動行為，降低對其他人的干擾、影響。其中藥物治療雖然很有效，可立即發揮作用，但會有產生依賴性的風險，且有可能產生藥物副作用，比如體重減輕、失眠、心臟功能或肝臟受損等等。

通常輔導性的治療是需要旁人，比如父母、老師，隨時注意在發生注意力不足或過動行為時，立刻進行行為管理，並定期進行認知行為治療、親職訓練、感覺統合訓練等等，相當耗費寶貴的人力資源。此外，長時間照顧這類兒童很容易引起照顧者的不良情緒反應，比如易怒、缺乏耐心或憂鬱。

因此，需要一種新穎的注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，提供主動偵測注意力不足或過動行為的功能，並即時緩解注意力不足或過動行為，防止注意力不足或過動行為進一步惡化或甚至是失控而影響到周遭人員，藉以解決上述習知技術的問題。

本發明之主要目的在提供一種注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，包括承載單元、腦波信號感測單元、心律感測單元、信號處理單元以及緩解單元，可立即且主動偵測出注意力不足或過動行為的發生，並在不需人協助下能緩解注意力不足或過動行為的程度，避免周圍人員的作息受到干擾。

上述的承載單元具有彈性，且可為環形帶狀、髮圈狀、帽子狀或頭戴式耳機狀，適合方便套設到使用者的頭部而固定住。此外，腦波信號感測單元是設置於承載單元中，並包含至少二電極片，且具有信號傳輸的功能，主要是可分別安置成接觸到使用者頭部上的二位置，藉以感測頭部上的電氣信號，當作腦波信號，進而以有線方式或第一無線方式傳送。

心律感測單元為環形狀，可穿戴於使用者的手腕，並包含心律感測器，用以感測使用者手腕的脈搏信號，當作心律信號，進而以第二無線方式傳送。

信號處理單元可由微處理器藉執行特定程式而實現，設置於承載單元或其他穿戴裝置中，並以有線方式或第一無線方式而電氣連接至腦波信號感測單元，且以第二無線方式而電氣連接至心律感測單元，主要是可接收腦波信號及心律信號，並經主動判斷處理而確認使用者是否處於注意力不足或過動行為狀態，產生並傳送注意力不足或過動行為確認信號。

再者，緩解單元是以有線方式或第三無線方式而電氣連接至信號處理單元，可接收注意力不足或過動行為確認信號，並依據注意力不足或過動行為確認信號以進行預設的緩解操作，藉以轉移使用者的注意力而獲得緩解。尤其，緩解單元是具有發出聲音、釋放氣味、或產生震動的功能，而更進一步而言，為達到情緒轉移作用的目的，緩解操作可包含播放對使用者特定音樂以刺激使用者的聽覺感官，或藉氣味儲存釋放器釋放特定花香植物氣味以刺激使用者的嗅覺感官、或藉震動器產生特定震動以刺激使用者的觸覺感官。

更加具體而言，注意力不足或過動行為主動判斷處理包含：預先儲存的腦波資料庫及心律資料庫，分別包含對應於注意力不足或過動行為的複數個腦波曲線及複數個心律曲線；利用腦波資料庫及心律資料庫以比對所接收到的腦波信號及心律信號；以及當腦波信號符合腦波資料庫中的任一該腦波曲線(或經程式判斷不同腦波波型的比例之統計值計算)而且心律信號符合心律資料庫中的任一該心律曲線(或經程式判斷不同心律波型的比例之統計值計算)時，即產生注意力不足或過動行為確認信號。

因此，本發明利用注意力不足或過動行為相對應的腦波及心律等主動偵測、處理及判斷注意力不足或過動行為，並利用緩解單元發出特定聲音、釋放特定氣味、或產生特定震動以主動緩解注意力不足或過動行為的程度，避免周圍人員的作息受到干擾，並改善對具有注意力不足或過動行為的人的接受程度。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參閱第一圖，其中第一圖顯示本發明第一實施例注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置的示意圖。如第一圖所示，本發明第一實施例的注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置包含承載單元10、腦波信號感測單元20、心律感測單元30、信號處理單元40以及緩解單元50，用以主動偵測並即時緩解注意力不足或過動行為，尤其是對於自我判別能力較低且自制能力不足的配戴者，比如學齡前幼兒或低年級小學生或有意願想要藉由自我偵測及調整進而提升注意力及學習效率者。

具體而言，承載單元10可為具有彈性的髮圈狀、環形帶狀、帽子狀或頭戴式耳機狀，用以套設到使用者的頭部H而固定。例如，對於女姓使用者，髮圈狀的承載單元10是較佳的選擇之一，而對於進行室內或戶外活動的使用者，環形帶狀、帽子狀的承載單元10會是較好的選項，另外，對於喜歡隨時聽音樂的使用者，頭戴式耳機狀的承載單元10應是非常適當。要注意的是，第一圖是顯示頭戴式耳機狀的承載單元10，其中耳機P是貼在耳朵上，不過只是示範性實例而已，並非用以限定本發明。

再者，腦波信號感測單元20是設置於承載單元10中，並包含至少二電極片22，而且具有信號傳輸功能，可分別安置成接觸到使用者的頭部H上的二位置，藉以感測頭部H上的電氣信號，當作腦波信號，進而以有線方式或第一無線方式而傳送至信號處理單元40。此外，心律感測單元30可為環形狀，比如手環或手表，可穿戴於使用者的手腕W，並包含心律感測器32，用以感測手腕W的脈搏信號，當作心律信號，並以第二無線方式而傳送至信號處理單元40。

更加具體而言，信號處理單元40是設置於承載單元10中，並以有線方式或第一無線方式而電氣連接至腦波信號感測單元20，且以第二無線方式而電氣連接至心律感測單元30，用以接收該波信號及心律信號，並經主動偵測、處理及判斷而確認使用者是否處於注意力不足或過動行為狀態，而且在確認使用者是處於注意力不足或過動行為狀態時，產生並傳送注意力不足或過動行為確認信號。較佳的，信號處理單元40可由微處理器(MCU)藉執行特定程式而實現。

上述的緩解單元50是利用有線方式或第三無線方式而電氣連接至信號處理單元40，用以接收並依據注意力不足或過動行為確認信號以進行預設的緩解操作，主要是轉移使用者的注意力而獲得對注意力不足或過動行為的緩解，尤其，緩解單元50是具有發出聲音、釋放氣味、或產生震動的功能。舉例而言，緩解操作可包含播放特定音樂，以刺激使用者的聽覺感官，或藉氣味儲存釋放器釋放特定花香植物氣味，以刺激使用者的嗅覺感官、或是利用震動器產生特定震動，以刺激使用者的觸覺感官，都可達到對使用者產生情緒轉移的作用。

此外，緩解單元50可包含智慧型手機、音樂播放器或藍芽耳機，用以發出特定音樂，比如輕音樂、歌唱音樂、不含特定內容的講話聲、演奏音樂、敲木魚聲、佛號聲、念經聲或禱告聲。或者，緩解單元50可包含智慧型手機，用以產生特定振動，另一實施方式是，緩解單元50為電子噴霧器，當作氣味儲存釋放器用，以釋放特定花香植物氣味。

更進一步，信號處理單元40的注意力不足或過動行為主動判斷處理是包含以下步驟：預先儲存腦波資料庫及心律資料庫，係分別包含對應於注意力不足或過動行為的複數個腦波曲線及複數個心律曲線；利用腦波資料庫及心律資料庫以比對所接收到的腦波信號及心律信號；以及當腦波信號符合腦波資料庫中的任一該腦波曲線而且心律信號符合心律資料庫中的任一該心律曲線時，即產生所需的注意力不足或過動行為確認信號，以啟動緩解單元50。

另外，可利用腦波的頻譜分析，找出beta波(β波，譬如在20.5 ~ 28 Hz)，代表情緒激烈波動或緊張，藉以輔助確認使用者是處於該注意力不足或過動行為狀態，而具體作法是在注意力不足或過動行為主動判斷處理中再包含判斷腦波中的theta波(θ波)/beta波(β波)所佔的比例在相隔大於0.2至2秒以上的兩個相繼的時間點都有是否大於預設的比例上限值，例如比例上限值是2至6之間，，並在beta波的比例較原有基礎值減少10至30%時，才產生並傳送注意力不足或過動行為確認信號。

進一步而言，上述主動判斷處理主要是依據theta波/beta波可表現腦部的特定活動的特性。換言之，Beta波被稱為高頻低幅度腦電波，通常在我們醒來時觀察到。他們涉及有意識的思想，邏輯思維，並且往往具有刺激性的影響。擁有適量的β波讓我們可以輕鬆集中精力完成學校或工作任務。然而，過多的測試卻可能會導致我們經歷過度的壓力和/或焦慮，而且較高的β頻率是與高水平的喚醒相關。例如，當喝下咖啡因或興奮劑時，β活動自然會增加。可把這些想像成是大多數人一整天都在展示的非常快的腦電波，以完成有意識的任務，如批判性思維，寫作，閱讀和社交。因此，當頻率範圍12Hz至40Hz(高)太多時，可能是腎上腺素增加、焦慮或高度興奮，使得情緒無法放鬆，但是壓力太少、多動症、白日夢或抑鬱症會導致認知不佳，所以最佳的狀態應是保持有意識的專注力、記憶力，以解決現實狀況所遇到的各種問題，而咖啡，能量飲料和各種興奮劑都可增加測試波。

關於Theta波浪，這個特定的頻率範圍涉及白日夢和睡眠。Theta波與我們聯繫在一起，體驗和感受深沉和原始的情緒。太多的theta活動可能會使人們容易發生抑鬱症，並且可能使他們“高度暗示”，因為他們處於深度放鬆，半催眠狀態。Theta波有其幫助改善我們的直覺，創造力，並使我們感覺更自然的好處。它也參與恢復性睡眠。只要在清醒時間θ波是不會過度產生，這是一個非常有用的腦波範圍。

一般而言，如果頻率範圍4Hz至8Hz(慢速)的腦波太多，表示多動症、抑鬱症、多動、衝動、注意力不集中，而如果太少，則可能是焦慮、情緒意識差、壓力過大，所以最最佳的狀態是能具有創意、情感聯繫、直覺、放鬆，而且抑製劑可有效增加theta波。

較佳的，上述的第一無線方式、第二無線方式及第三無線方式可包含紅外線、Zigbee、WiFi或藍芽(Bluetooth)的至少其中之一，藉以配合實際需要，大幅改善應用上的彈性。

另外，本發明注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置可進一步包含提示單元(圖中未顯示)，是電氣連接至信號處理單元40，用以接收且依據注意力不足或過動行為確認信號以進行預設的提示操作，藉以提示使用者或在使用者之周邊的人員注意。尤其，提示單元具有產生燈號、聲響、震動的功能、或產生並發射無線提示信號至位於無線接收裝置的無線傳輸功能。

綜上所述，本發明的特點在於利用信號處理單元接收來自腦波信號感測單元、心律感測單元的腦波信號及心律信號，並依據腦波信號及心律信號以執行注意力不足或過動行為主動判斷處理，進而主動偵測注意力不足或過動行為，產生並傳送注意力不足或過動行為確認信號。

本發明的另一特點為直接利用緩解單元接收注意力不足或過動行為確認信號，並即時發出特定聲音、釋放特定氣味、或產生特定震動，轉移使用者的注意力，藉以主動緩解注意力不足或過動行為的程度，可避免周圍人員的作息受到注意力不足或過動行為的干擾，並改善一般人對注意力不足或過動行為人的容忍度及接受程度。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧承載單元

20‧‧‧腦波信號感測單元

22‧‧‧電極片

30‧‧‧心律感測單元

32‧‧‧心律感測器

40‧‧‧信號處理單元

50‧‧‧緩解單元

H‧‧‧頭部

P‧‧‧耳機

W‧‧‧手腕

第一圖顯示依據本發明第一實施例注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置的示意圖。

Claims (8)

1. 一種注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，包括： 一承載單元，為具有彈性的一環形帶狀、一髮圈狀、一帽子狀或一頭戴式耳機狀，用以套設到一使用者的一頭部而固定； 一腦波信號感測單元，是設置於該承載單元中，包含至少二電極片，並具信號傳輸功能，係用以分別安置成接觸到該頭部上的二位置，以感測該頭部上的一電氣信號，並當作一腦波信號而以一有線方式或一第一無線方式而傳送； 一心律感測單元，為一環形狀，係用以穿戴於該使用者的一手腕，並包含一心律感測器，用以感測該手腕的一脈搏信號，當作一心律信號，並以一第二無線方式而傳送； 一信號處理單元，是設置於該承載單元中，並以該有線方式或該第一無線方式而電氣連接至該腦波信號感測單元，且以該第二無線方式而電氣連接至該心律感測單元，用以接收該腦波信號及該心律信號，並經一注意力不足或過動行為主動判斷處理以判斷、確認該使用者是否處於一注意力不足或過動行為狀態，而且在該使用者確認是處於該注意力不足或過動行為狀態時，產生並傳送一注意力不足或過動行為確認信號；以及 一緩解單元，係以該有線方式或一第三無線方式而電氣連接至該信號處理單元，用以接收並依據該注意力不足或過動行為確認信號以進行預設的一緩解操作，藉以轉移該使用者的注意力而獲得緩解，且該緩解單元具有發出聲音、釋放氣味、或產生震動的功能， 其中該緩解操作包含播放對一特定音樂以刺激該使用者的一聽覺感官，或藉一氣味儲存釋放器釋放一特定花香植物氣味以刺激該使用者的一嗅覺感官、或藉一震動器產生一特定震動以刺激該使用者的一觸覺感官，該注意力不足或過動行為主動判斷處理包含：預先儲存一腦波資料庫及一心律資料庫，分別包含對應於一注意力不足或過動行為的複數個腦波曲線及複數個心律曲線；利用該腦波資料庫及該心律資料庫以比對所接收到的該腦波信號及該心律信號；以及當該腦波信號符合該腦波資料庫中的任一該腦波曲線而且該心律信號符合該心律資料庫中的任一該心律曲線時，即產生該注意力不足或過動行為確認信號其中該注意力不足或過動行為主動判斷處理進一步包含判斷該腦波中theta波/beta波所佔的比例在相隔大於0.2至2秒以上的兩個相繼的時間點是否都有大於預設的一比例上限值，且該比例上限值是2至6之間，並在beta波的比例較一原有基礎值減少10至30%時，才產生並傳送注意力不足或過動行為確認信號。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，其中該信號處理單元是由一微處理器藉執行一特定程式而實現，該第一無線方式、該第二無線方式及該第三無線方式係包含紅外線、Zigbee、WiFi或藍芽(Bluetooth)的至少其中之一。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，其中該注意力不足或過動行為判斷處理進一步包含判斷該腦波中出現beta波的一頻率是否大於一頻率上限值，並在該頻率大於該頻率上限值時，才產生並傳送該注意力不足或過動行為確認信號，以輔助確認該使用者是處於該注意力不足或過動行為狀態。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，其中該特定音樂包含輕音樂、歌唱音樂、不含特定內容的講話聲、演奏音樂、敲木魚聲、佛號聲、念經聲或禱告聲。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，其中該緩解單元是容置於該承載單元中。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，其中該緩解單元包含一智慧型手機或一音樂播放器或一藍芽耳機，用以發出該特定音樂。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，其中該緩解單元包含一智慧型手機，用以產生該特定振動。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之注意力不足或過動行為的主動偵測緩解裝置，其中緩解單元包含一電子噴霧器，當作該氣味儲存釋放器，用以釋放該特定花香植物氣味。