TWI749624B - 助眠裝置及其方法 - Google Patents

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劉義昌
孫立民
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Abstract

本發明關於一種助眠裝置，其包括設於一殼體內的一腦波感測模組、一處理模組及一輸出裝置。以藉由一腦波感測模組與一耳部接觸後感測一腦波，且依結果產生一腦波參考訊號，而當該處理模組接收到該腦波參考訊號時，該處理模組則處理該腦波參考訊號，以放大對應一腦波資料之一音頻內的該聲頻特徵點音訊以產生一腦波音頻，並降低或屏蔽其他音頻，且再依據精神參數比對該腦波音頻，且依據比對結果產生一清醒訊號或一睡眠訊號，使該輸出裝置依據該清醒訊號或該睡眠訊號決定是否輸出助眠音頻，以經由使用者的精神狀態決定是否觸發相關的助眠作業。

Description

助眠裝置及其方法
本發明涉及一種助眠技術，尤指一種依據使用者精神狀態決定是否觸發相關助眠作業的助眠裝置及其方法。
根據統計，全球仍約有四分之一的人口正飽受睡眠問題品質，且為了幫助睡眠，人們常會用安眠藥幫助晚上的睡眠，使得全球的安眠藥用量暴增至8.8億之多，且若以藥物控制作為改善睡眠品質雖具有快速之成效，但長期使用的結果卻會具有極大的反效果，其不僅容易對身體健康造成影響，亦可能造成藥物上癮，當停止使用藥物時反而更無法睡著。如此，現有多位醫學專家係精心專研如何改善睡眠品質，以改善上述所存在的問題。
現有的技術中，係創作出可播放睡眠音樂或是相關的音頻以幫助人們睡眠，但其播放或關閉時，皆必須由使用者自行操作，必無法依據使用者的精神狀況(即判斷睡著與否)來決定是否播放例如睡眠音樂，因此，其不但在操作上較為不便，且若使用者已睡著時，播放睡眠音樂的相關裝置則不會因而關閉，使得其大大浪費電能且縮短了其裝置可使用的年限(例如折舊率)。
因此，現今技術上亟需一種可依據使用者的精神狀況，來決定是否輸出相關助眠音頻的技術，藉以改善先前技術所存在的問題。
本發明之目的在於提供一種助眠裝置，其主要是利用腦波感測模組感測腦波後，再依據處理模組依據處理腦波的參考訊號來得知使用者的精神狀況，且輸出裝置則依據輸出裝置決定是否輸出助眠音頻，進而改善先前技術的問題。
為達上揭之目的者，本發明係提供一種助眠裝置，其包括：一殼體，其設於一人體的一耳部上；一腦波感測模組，其設於該殼體內且與該耳部接觸，以感測一腦波，且依據感測結果產生一腦波參考訊號；一處理模組，其設於該殼體內且與該腦波感測模組連結以接收該腦波參考訊號，並分離該腦波參考訊號內的複數個音頻，該處理模組係依據複數個頻率資料比對出該些音頻中的一聲頻特徵點，並運用一深度學習演算法擷取該些聲頻特徵點中對應一腦波資料之該音頻的一聲頻特徵點音訊，且放大對應該腦波資料之該音頻內的該聲頻特徵點音訊以產生一腦波音頻，並降低或屏蔽其他該些音頻內的該聲頻特徵點音訊，該處理模組係依據所儲存的至少一精神參數比對該腦波音頻，且依據比對結果產生一清醒訊號或一睡眠訊號；以及一輸出裝置，其設於該殼體內且與該處理模組連結，該輸出裝置係儲存至少一助眠音頻，當該輸出裝置接收到該清醒訊號時，該輸出裝置係輸出該助眠音頻，當該輸出裝置接收到該睡眠訊號時，該輸出裝置持續處於一待機狀態。
較佳地，該腦波感測模組係包括有一感測電極，該感測電極與該耳部接觸以量測該腦波，且產生一感測腦波，且該腦波感測模組與另一該腦波感測模組連接，以取得另一該腦波感測模組的該感測電極量測該腦波所產生的 一參考腦波，該腦波感測模組計算該感測腦波及該參考腦波以產生該腦波參考訊號。
較佳地，腦波感測模組係包括有一第一感測電極及一第二感測電極，該第一感測電極與該耳部的上部位置接觸以量測該腦波，且產生一感測腦波，該第二感測電極與該耳部的下部位置接觸以量測該腦波，且產生一參考腦波，該腦波感測模組計算該感測腦波及該參考腦波以產生該腦波參考訊號。
較佳地，腦波感測模組係間隔一感測時段後，執行感測該腦波的動作。
較佳地，所述之助眠裝置進一步包括：一暫存器，其與該處理模組及該輸出裝置連結以儲存該腦波參考訊號、該精神參數、該清醒訊號、該睡眠訊號、該助眠音頻或其二者以上之組合。
較佳地，所述之助眠裝置進一步包括：一設定模組，該設定模組係儲存有一設定資料，且該設定模組與該腦波感測模組連結以發送該設定資料，該腦波感測模組係依據該設定資料決定每日的一運作時段。
較佳地，所述之助眠裝置進一步包括：一參數調整模組，其與該處理模組連接以接收該腦波參考訊號，該參數調整模組係接收一外部睡眠設定資料，且基於該外部睡眠設定資料比對該腦波參考訊號，以根據比對結果調整該精神參數。
較佳地，該參數調整模組提供一參數調整介面以接收該外部睡眠設定資料，或是該參數調整模組與一睡眠感測裝置連結，以接收該睡眠感測裝置所產生的該外部睡眠設定資料。
本發明之另一目的在於提供一種助眠方法，其主要是利用腦波感測模組感測腦波後，再依據處理模組依據處理腦波的參考訊號來得知使用者的精神狀況，且輸出裝置則依據輸出裝置決定是否輸出助眠音頻，進而改善先前技術的問題。
為達上揭之目的者，本發明係提供一種應用於如上所述之助眠裝置上的助眠方法。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文茲配合各圖式所列舉之具體實施例詳加說明。
100:殼體
10:腦波感測模組
11:腦波參考訊號
12:感測電極
121:感測腦波
131:參考腦波
14:第一感測電極
141:感測腦波
15:第二感測電極
151:參考腦波
20:處理模組
21:音頻
211:聲頻特徵點
212:聲頻特徵點音訊
22:頻率資料
23:腦波資料
24:腦波音頻
25:精神參數
26:清醒訊號
27:睡眠訊號
30:輸出裝置
31:助眠音頻
40:暫存器
50:設定模組
51:設定資料
60:參數調整模組
61:外部睡眠設定資料
70:睡眠感測裝置
S01-S10:步驟流程
圖1係為本發明之元件配置關係示意圖；圖2係為本發明之另一腦波感測模組的實施例之配置關係示意圖；圖3係為本發明之再一腦波感測模組的實施例之配置關係示意圖；圖4係為本發明之設定模組配置示意圖；圖5係為本發明之參數調整模組配置示意圖；圖6係為本發明之步驟流程圖。
本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明可以不同形式來實現，故不應被理解為其本發明僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所為定義。
另外，術語「包括」及/或「包含」指所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。
為使 貴審查委員方便瞭解本發明之內容，以及所能達成之功效，茲配合圖式列舉之各項具體實施例以詳細說明如下：
請參閱圖1，其係為本發明之元件配置關係示意圖。如圖所示，本發明主要是由裝置於一殼體100內的一腦波感測模組10、一處理模組20及一輸出裝置30所構成，且該殼體100係被設置於一人體的一耳部上(例如助聽器被設於人體的耳部上)。其中該腦波感測模組10係為用於感測人類腦波的相關裝置，其中，在此實施例中，該腦波感測模組10係具有與該耳部相接觸的一接觸點，以利用該接觸點感測人體之腦波，更進一步來說，該腦波感測模組10係利用該接觸點感測腦波變化(即感測結果)，以轉換產生一腦波參考訊號11。
該處理模組20具體可為一種中央處理器或是其他可進行資料處理的裝置，當該處理模組20與該腦波感測模組10連結以接收到該腦波參考訊號11時，該處理模組20會先分離該腦波參考訊號11內的複數個音頻21(例如腦波及其他躁聲)，當各該音頻21被分離出來後，為了有效的分辨該些音頻21的差異，以藉由其差異比對出使用者的腦波，故該處理模組20還會利用複數個頻率資料22比對出該些音頻21中的一聲頻特徵點211。
當該些音頻21中的一聲頻特徵點211被比對出來後，該處理模組20即可運用一深度學習演算法擷取出該些聲頻特徵點211中對應一腦波資料23(該腦波資料23係例如儲存在該處理模組內)之該音頻21內的一聲頻特徵點音訊212，且放大對應該腦波資料23之該音頻21內的該聲頻特徵點 音訊212以產生一腦波音頻24，並降低或屏蔽其他該些音頻21內的該聲頻特徵點音訊212，如此，透過上述之降噪程序(即放大該腦波音頻24且降低或屏蔽該些音頻21內的該聲頻特徵點音訊212)，即可突顯出使用者的該腦波音頻24，進而利於該處理模組20進行後續之判斷。
一般來說，當人處於思考、推理，或是壓力大、心情緊張、不自在、憂慮時等狀態時，其腦波則會為β波(例如12至38Hz)，但當人的專注力下降、放鬆、神遊四方、放空、心不在焉、閉上眼睛後，腦波則會為α波(例如8至12Hz))。又，若人閉上眼睛且進入睡眠時，腦電波會變成低頻波θ波(4至8Hz)與δ波(0.5至4Hz)。如此，故當該處理模組20完成降噪程序後，該處理模組20則會依據所儲存的至少一精神參數25(例如上述資料)比對該腦波音頻24，且依據比對結果產生一清醒訊號26或一睡眠訊號27。
之後，該輸出裝置30即可藉由與該處理模組20連接的方式接收該該清醒訊號26或該睡眠訊號27，其中該清醒訊號26即表示使用者尚處於清醒的裝置，故當該輸出裝置30在接收到該清醒訊號26後，該輸出裝置30即輸出所儲存的至少一助眠音頻31(例如低頻音)，以幫助使用者睡眠，又該睡眠訊號27則表示使用者已處於睡眠狀態，故當該輸出裝置30接收到該睡眠訊號27後，該輸出裝置30則會持續處於一待機狀態。此外，為了有效感測到使用者在睡眠期間的狀態，該腦波感測模組10係可在間隔一感測時段(例如5分或10分)後，再執行一次感測腦波的動作，以持續感測使用者的狀態，避免當使用者睡著後，但本發明之助眠裝置還持續地處於播放該助眠音頻31的狀態。
又，本發明之該助眠裝置進一步還可包括一暫存器40，其與該處理模組20及該輸出裝置30連結以儲存該腦波參考訊號11、該精神參數 25、該清醒訊號26、該睡眠訊號27、該助眠音頻31或其二者以上之組合。
另外，由於數位訊號或類比訊號之間的轉換，或是處理係為傳統習知的技術，故在上述訊號接收或輸出的動作中，係不贅述先前技術中已知的動作。
請再參閱圖2及圖3，其係為本發明之另一腦波感測模組的實施例之配置關係示意圖、以及再一腦波感測模組的實施例之配置關係示意圖。如圖所示，本發明之該腦波感測模組10，除了上述之利用一該接觸點感測該腦波，其亦可利用二個以上的該接觸點，進而感測使用者的該腦波，舉例來說，如圖2所示，該腦波感測模組10係可包括有一感測電極12，以利用該感測電極12與該耳部接觸以量測腦波，進而產生一感測腦波121外，且還可利用該腦波感測模組10與另一該腦波感測模組10連接，以取得另一該腦波感測模組10的該感測電極13所量測到的該腦波，以產生一參考腦波131，且依據該感測腦波121及該參考腦波131進行相關計算後，即可產生該腦波參考訊號11。
又如圖3所示，該腦波感測模組10還可包括有一第一感測電極14及一第二感測電極15，以利用該第一感測電極14與該耳部的上部位置接觸以量測腦波，且產生一感測腦波141，該第二感測電極15與該耳部的下部位置接觸以量測腦波，且產生一參考腦波151，如此，係依據二個該接觸點感測到二個感測資料後，該腦波感測模組10即可經由計算該感測腦波141及該參考腦波151，以產生該腦波參考訊號11。
因此，無論是依據一個該接觸點或是二個該接觸點，本發明皆可依據所產生的該腦波參考訊號11，以進行後續該精神參數25的判斷。
請再參閱圖4，其係為本發明之設定模組配置示意圖。如圖所示，為了提供判斷使用者的睡眠期間，使得該腦波感測模組10可再使用者睡覺或欲睡覺時運行，故本發明之助眠裝置進一步還包括有一設定模組50，其被設置於該殼體100內且儲存有一設定資料51，當該腦波感測模組10與該設定模組50連結時，該設定模組50係可發送該設定資料51，使得該腦波感測模組10依據該設定資料51判斷使用者睡眠期間，且依據其睡眠期間決定該腦波感測模組10每日進行相關運行的一運行時段。
請再參閱圖5，其係為本發明之參數調整模組配置示意圖。如圖所示，為了依據使用者的狀況調整該精神參數25，進而使得本發明可精確地判斷使用者的精神狀況，故本發明之該助眠裝置進一步可包括有一參數調整模組60，其與該處理模組20連接以接收該腦波參考訊號11，且該參數調整模組60係接收一外部睡眠設定資料61(例如該參數調整模組60提供一參數調整介面62以接收該外部睡眠設定資料61，或是該參數調整模組60與一睡眠感測裝置70連結，以接收該睡眠感測裝置70所產生的該外部睡眠設定資料61)，且基於該外部睡眠設定資料61比對該腦波參考訊號11，以根據比對結果調整該精神參數25。
請再參閱圖6，其係為本發明之步驟流程圖。如圖所示，本發明主要係可依據下列步驟流程，以達成如上述之有效聽取探取音頻之功能，其係包括：S01：腦波感測模組與耳部接觸以感測一腦波；S02：腦波感測模組依據感測結果產生一腦波參考訊號；S03：處理模組接收腦波參考訊號，並分離腦波參考訊號內的複 數個音頻；S04：處理模組依據複數個頻率資料比對出該些音頻中的一聲頻特徵點；S05：處理模組運用深度學習演算法擷取該些聲頻特徵點中對應一腦波資料之該音頻的聲頻特徵點音訊；S06：處理模組放大對應腦波資料之該音頻內的聲頻特徵點音訊，以產生一腦波音頻；S07，處理模組降低或屏蔽其他該些音頻內的該聲頻特徵點音訊；S08：處理模組依據儲存的精神參數比對腦波音頻，且依據比對結果產生一清醒訊號或一睡眠訊號；S09：輸出裝置接收到清醒訊號時，輸出裝置係輸出助眠音頻；S10：輸出裝置接收到睡眠訊號時，輸出裝置則持續處於一待機狀態。
藉此，本發明即可依據使用者的精神狀況來決定是否輸出相關助眠音頻，俾利使用者使用本發明之助眠裝置。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
100:殼體
10:腦波感測模組
11:腦波參考訊號
20:處理模組
21:音頻
211:聲頻特徵點
212:聲頻特徵點音訊
22:頻率資料
23:腦波資料
24:腦波音頻
25:精神參數
26:清醒訊號
27:睡眠訊號
30:輸出裝置
31:助眠音頻
40:暫存器

Claims (9)

  1. 一種助眠裝置，其包括：一殼體，其設於一人體的一耳部上；一腦波感測模組，其設於該殼體內且與該耳部接觸，以感測一腦波，且依據感測結果產生一腦波參考訊號；一處理模組，其設於該殼體內且與該腦波感測模組連結以接收該腦波參考訊號，並分離該腦波參考訊號內的複數個音頻，該處理模組係依據複數個頻率資料比對出該些音頻中的一聲頻特徵點，並運用一深度學習演算法擷取該些聲頻特徵點中對應一腦波資料之該音頻的一聲頻特徵點音訊，且放大對應該腦波資料之該音頻內的該聲頻特徵點音訊以產生一腦波音頻，並降低或屏蔽其他該些音頻內的該聲頻特徵點音訊，該處理模組係依據所儲存的至少一精神參數比對該腦波音頻，且依據比對結果產生一清醒訊號或一睡眠訊號；以及一輸出裝置，其設於該殼體內且與該處理模組連結，該輸出裝置係儲存至少一助眠音頻，當該輸出裝置接收到該清醒訊號時，該輸出裝置係輸出該助眠音頻，當該輸出裝置接收到該睡眠訊號時，該輸出裝置持續處於一待機狀態。
  2. 如請求項1所述之助眠裝置，其中該腦波感測模組係包括有一感測電極，該感測電極與該耳部接觸以量測該腦波，且產生一感測腦波，且該腦波感測模組與另一該腦波感測模組連接，以取得另一該腦波感測模組的該感測電極量測該腦波所產生的一參考腦波，該腦波感測模組計算該感測腦波及該參考腦波以產生該腦波參考訊號。
  3. 如請求項1所述之助眠裝置，其中該腦波感測模組係包括有一第一感測電極及一第二感測電極，該第一感測電極與該耳部的上部位置接觸以量測該腦波，且產生一感測腦波，該第二感測電極與該耳部的下部位置接觸以量測該腦波，且產生一參考腦波，該腦波感測模組計算該感測腦波及該參考腦波以產生該腦波參考訊號。
  4. 如請求項1所述之助眠裝置，其中該腦波感測模組係間隔一感測時段後，執行感測該腦波的動作。
  5. 如請求項1所述之助眠裝置，其進一步包括：一暫存器，其與該處理模組及該輸出裝置連結以儲存該腦波參考訊號、該精神參數、該清醒訊號、該睡眠訊號、該助眠音頻或其二者以上之組合。
  6. 如請求項1所述之助眠裝置，其進一步包括：一設定模組，該設定模組係儲存有一設定資料，且該設定模組與該腦波感測模組連結以發送該設定資料，該腦波感測模組係依據該設定資料決定每日的一運作時段。
  7. 如請求項1所述之助眠裝置，其進一步包括：一參數調整模組，其與該處理模組連接以接收該腦波參考訊號，該參數調整模組係接收一外部睡眠設定資料，且基於該外部睡眠設定資料比對該腦波參考訊號，以根據比對結果調整該精神參數。
  8. 如請求項7所述之助眠裝置，其中該參數調整模組提供一參數調整介面以接收該外部睡眠設定資料，或是該參數調整模組與一睡眠感測裝置連結，以接收該睡眠感測裝置所產生的該外 部睡眠設定資料。
  9. 一種應用於如請求項1至8中任一項所述之助眠裝置上的助眠方法。
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