TWM566551U - Multi-purpose physiological detecting device and system - Google Patents

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TWM566551U
TWM566551U TW107201860U TW107201860U TWM566551U TW M566551 U TWM566551 U TW M566551U TW 107201860 U TW107201860 U TW 107201860U TW 107201860 U TW107201860 U TW 107201860U TW M566551 U TWM566551 U TW M566551U
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周常安
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神仙科學股份有限公司
周常安
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本創作相關於一種多用途生理檢測裝置及系統,在一實施例中,該多用途生理檢測裝置包括一生理訊號擷取單元,具有二電接觸區域以及一光感測器,以及一穿戴結構,與該生理訊號擷取單元相結合,並將其設置於使用者的一身體部分,以取得電生理訊號及/或血液生理相關資訊。

Description

多用途生理檢測裝置及系統
本創作相關於一種多用途生理檢測裝置以及系統,特別地是,相關於一種可經使用者選擇而設置於不同身體部位,以取得不同部位的同種生理訊號、及/或取得不同種類生理訊號,且可應用於不同領域的多用途生理檢測裝置以及系統。
穿戴形式的生理檢測裝置已越來越普及,並漸漸融入現代人的日常生活中。
舉例而言,腕戴式的生理監測裝置就是現今相當常見且普及的穿戴式生理檢測裝置,許多人都會於日常生活中配戴,例如,以紀錄自身的心率變化,或是活動情形等,是已廣為消費者所接受的一種穿戴形式;另外,當運用於運動期間時,上臂配戴形式亦是常採用的方式,除了可配合音樂播放外,也因為手腕晃動的動作相對而言較大,若有需要紀錄活動情形時,上臂會是較不受影響的位置;再者,也有耳戴式的生理監測裝置,例如,與耳機結合的形式,以讓使用者可在日常生活的行為中自然取得生理訊號。另外,在睡眠期間的生理監測同樣也越來越受重視,例如,已有腕戴裝置及/或指戴裝置被用來偵測睡眠期間的睡眠品質。此外,也有越來越多的生理回饋應用採用穿戴裝置來實現其生理檢測的需求。
基於每個人需求的不同,有可能單種裝置就可滿足使用需求,也有可能需要多個裝置來檢測各種不同的生理訊號,當有多種需求時,使用者多只能因應不同需求而添購相對應的生理檢測裝置,造成成本的增加, 或是從眾多需求中做出選擇,僅購買所選擇的生理檢測裝置,使得無法全面地獲得所需的生理資訊。
因此,若能夠提供一種多用途生理檢測裝置,讓使用者依據不同的需求而設置於不同的身體部位,以相應地取得不同的生理訊號,進而可於不同的使用期間進行檢測,及/或進行不同的生理檢測或應用程序,對於消費者而言,將是更具成本效益的選擇。
本創作的目的在於提供一種多用途生理檢測裝置以及系統,其利用單一殼體即可達到於身體不同位置取得生理資訊的效果,具成本效應。
本創作的另一目的在於提供一種多用途生理檢測裝置,其透過生理感測元件的配置位置設計,而達成於即使被設置於不同的身體位置亦可取得生理訊號的效果。
本創作的再一目的在於提供一種多用途生理檢測裝置,其透過與不同穿戴結構相結合而可被設置於身體的不同位置,進而取得不同的生理訊號。
本創作的再一目的在於提供一種多用途生理檢測裝置,其採用穿戴形式並可於睡眠期間及/或生理回饋期間使用,幫助使用者瞭解自身的睡眠生理狀態及/或進行自我意識調控。
100、500‧‧‧殼體
101、502‧‧‧下表面
110‧‧‧生理訊號擷取電路
120、330、332、810、910‧‧‧電極
122、340、522‧‧‧光感測器
122a‧‧‧發射元件
122b‧‧‧接收元件
200、600a、600b、600c、600d、600e‧‧‧指戴結構
310、312、410、420‧‧‧耳戴結構
314‧‧‧連接線
316‧‧‧長形構件
400、700‧‧‧頭戴結構
504‧‧‧上表面
506、508‧‧‧側表面
510a、510b、512a、512b、514‧‧‧電接觸區域
710‧‧‧結合結構
740‧‧‧延伸電極
800‧‧‧頸戴結構
900‧‧‧腕戴結構
圖1顯示根據本創作多用途生理檢測裝置的電路示意圖;圖2A-2B顯示光感測器取得血液生理資訊的方式;圖3A-3C顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為指戴形式的較佳實施示意圖; 圖4A-4B顯示根據本創作多用途生理檢測裝置的其他較佳實施例;圖5顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為頭戴形式的較佳實施示意圖;圖6A-6C顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為耳戴形式的較佳實施示意圖;圖7A-7B顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為耳戴形式時的操作示意圖;圖8A-8C顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為另一種耳戴形式的較佳實施示意圖;圖9A-9C顯示本創作多用途生理檢測裝置實施為頭戴配合耳戴形式的較佳實施示意圖;圖10A-10B顯示根據本創作多用途生理檢測裝置的另一較佳實施例;圖11A-11F顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為指戴形式的較佳實施示意圖;圖12A-12B顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為頭戴形式的較佳實施示意圖;圖13A-13B顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為頸戴形式的較佳實施示意圖;圖14A-14B顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為腕戴形式的較佳實施示意圖;以及圖15顯示根據本創作多用途生理檢測裝置實施為指戴形式的另一較佳實施示意圖。
在本創作的概念中,為了達到多用途的目的,採用的手段是,將進行生理訊號檢測所需要的電路、元件、生理感測元件等儘可能地集中於 同一個殼體上,如此一來,只需透過更換穿戴結構的方式,就可很容易地改變殼體的設置位置或設置方式,進而取得不同的生理訊號。
據此,根據本創作的多用途生理檢測裝置,會有一殼體作為主體,以主要作為容置電路/元件以及設置生理感測元件之用。如圖1所示,根據本創作的多用途生理檢測裝置會括一生理訊號擷取電路110,並電連接至生理感測元件,例如,電極、及/或光感測器,以取得生理訊號,在此,需注意地是,該生理訊號擷取電路中會包括所有用以取得生理訊號所必須的電路及元件,例如,處理器,類比訊號處理器,類比數位轉換器,濾波器,記憶體,電池等,由於已為本領域具通常知識者所熟知,故即不贅述;另外,若有無線傳輸需求時,例如,用以將所取得的生理訊號傳輸至外部裝置時,則還可包括無線傳輸模組,或者,記憶體也可實施為可移除的形式。因此,可依實際需求而設置不同的電路、元件、及/或模組等,皆屬本創作的範疇,沒有一定的限制。
至於所採用的生理感測元件的種類,則沒有一定的限制,可依實際需求而定。舉例而言,可僅包括至少二個訊號擷取電極,以取得電生理訊號,例如,心電訊號,腦電訊號,眼電訊號,肌電訊號,皮膚電訊號等,也可僅包括光感測器,以取得血液生理資訊,例如,當具有一種光源時,可取得心率,血流量等,而當具有兩種以上光源時,則可取得血氧濃度,當然也可以同時包括訊號擷取電極以及光感測器,因此,沒有限制。
在此,需要說明地是,一般在擷取電生理訊號時,多會設置訊號擷取電極以及接地電極,其中,訊號擷取電極在於取得電生理訊號,而接地電極的作用則在於移除背景雜訊,而在本文中敘述的所有電極,則皆屬於訊號擷取電極,然為避免用詞過於冗長,在接下來的敘述中,皆以「電極」代表「訊號擷取電極」,至於接地電極的設置,一般則是會依實際需求而選擇性的進行設置,故在本文中即省略不贅述,另外,為使敘述更為精簡,當電極被用來取得特定種類的電生理訊號時,將直接敘述為該種類電 生理訊號的電極,例如,心電電極,腦電電極,眼電電極,肌電電極,皮膚電電極等。
並且,在此所述的電極,即為一般所熟知之可感測到人體自發電位差的導電材質,例如,金屬,導電纖維,導電橡膠,導電矽膠等,故在接下來的敘述中,僅針對電極的設置位置、設置方式、形狀等進行敘述。
另外,光感測器則是指同時具有光發射元件以及光接收元件的感測器,其是透過光發射元件發出光線進入人體組織,而光線則是在穿透血管中的血液、或經血液反射後被光接收元件所接收,之後,再透過取得光線所發生的容積變化而取得血液生理資訊。
一般而言,當實施為透過穿透方式取得血液生理資訊時,如圖2A所示,光發射元件122a以及光接收元件122b會分別設置於測量部位,例如,手指,的兩側,而當實施為透過反射方式取得血液生理資訊時,如圖2B所示,則光發射元件122a以及光接收元件122b會被設置於測量部位,例如,手指,的同側,另外,當設置位置介於上述兩種位置之間時,則視實際情形不同,可能為穿透方式及/或反射方式。
此外,即使採用可更換穿戴結構的形式,但不受限地,亦可將生理感測元件設置於穿戴結構上,而這樣所帶來的好處則是,可透過更換穿戴結構而達到,例如,更換生理感測元件的種類、增減生理感測元件的數量、變更生理感測元件的設置位置等各種選擇,同樣相當具有優勢,至於詳細的實施方式則敘述於後。
首先,在本案第一方面構想中,選擇了以手指為主的多用途設計。
選擇指戴形式的好處在於,這個位置是日常生活中已廣為接受的設置位置,許多人都有配戴戒指的習慣,無須適應的過程,且在使用期間不顯突兀。
如圖3A-3B所示,一指戴結構200上承載有一殼體100,而在殼體上則設置有生理感測元件,例如,電極及/或光感測器,其中,當實施為 電極時,可將兩個電極120皆設置於殼體會與手指接觸的表面上(如圖3A所示),以取得皮膚電訊號、肌電訊號等;或是如圖3B所示,可將一個電極120設置於會與手指接觸的表面上,並於不與該手指接觸的表面上再設置另一個電極120,以透過分別接觸身體不同部位的方式而取得心電訊號;另外,當實施為光感測器時,則是可將該光感測器設置於殼體朝向手指接觸的表面上,並確保用來感測的光可進入手指,以在穿戴過程中,透過光感測器而自手指取得血液生理資訊,或者,也可將光感測器設置於殼體朝外的表面上,透過與接觸其他的身體部位,例如,另一手,而取得血液生理資訊;再者,亦可實施為同時設置電極以及光感測器,在此情形下,電極與光感測器的配置則依實際需求可以有各種組合,沒有一定的限制。
因此,很方便地,使用者只需戴上戒指就可進行生理檢測,且由於戒指形式使用上幾乎不妨礙日常生活,也不顯突兀,因此,很適合於日常生活中使用。
在此,該指戴結構的形式沒有限制,只要是能將殼體維持於手指上,並可同時達成生理感測元件的設置即可,例如,可以是環形結構,C型結構等,例如,指環結構,指夾結構,指套結構,綁帶結構等都是可採用的方式,另外,材質也可以有不同的選擇,例如,可實施為硬性材質,例如,塑膠,金屬等,也可實施為軟性材質及/或彈性材質,例如,矽膠、橡膠、布料等,都是可行的方式,亦即,上述的各種指戴結構,在可實現的範圍內,都可利用堅硬的材質、或是柔軟/彈性的材質、或是混合材質來製作,沒有限制。
接下來,只要殼體實施為可與該指戴結構分離,就可實現為多用途的目的。其中一選擇是,透過另一個穿戴結構而設置於身體的其他部位,舉例而言,可透過貼片結構、或是頸戴結構而設置於軀幹,在此情形下,原本設置於同一表面上的電極就可同時接觸軀幹而取得心電訊號、肌電訊號、及/或皮膚電訊號,或者,設置於相對表面的電極就可透過一手按壓而 分別接觸該手以及軀幹而取得心電訊號,至於光感測器則可自軀幹、或是自接觸的該手取得血液生理資訊;或者,也可透過腕戴結構而設置於腕部,無論是電極或光感測器,都可順利取得各種生理訊號/資訊,例如,相對面的電極可透過接觸該腕部以及身體的另一部份,例如,另一手,或是軀幹,而取得心電訊號,而設置於同一表面的電極則可自腕部取得肌電訊號,皮膚電訊號等,而且,由於原本實施為指戴形式,因此,殼體被設置於腕部的時候,體積會非常小,類似於手環的感覺,負擔相當小。
另一種選擇則是,可變更指戴結構的尺寸,以適應不同的手指尺寸、或是不同使用者的手指,尤其當該指戴結構實施為指環形式時,例如,戒指時,由於屬於剛性的結構,對於不同手指的適應有其限制,因此,若可更換不同尺寸的環體,就能簡單地使單個裝置適應不同尺寸的手指,如此一來,除了同一個使用者可自由選擇設置的手指外,不同的使用者也能共享使用同一個裝置,相當具成本效益。
在實際實施時,其中一種實施方式是,該可更換的指戴結構實施為不具有生理感測元件,只是單純的結構,在此情形下,用來執行生理檢測的電極、光感測器、生理訊號擷取電路等,都設置於可與該指戴結構相結合的殼體中,亦即,殼體與指戴結構間僅是單純的機械結合,其中,該光感測器可被設置於當殼體與指戴結構結合時,面向手指的方向或是朝外的方向,另外,電極的設置則依所取得的生理訊號不同而有所不同,例如,若用來取得心電訊號,則需要一個電極接觸手指,另一個電極露出而可供身體其他部分接觸,若用來取得肌電訊號及/或皮膚電訊號,則需要兩個電極位於同一面,例如,同時接觸手指,或同時露出而接觸身體的其他部分。
再者,另一種實施選擇是,該可更換的指戴結構實施為具有生理感測元件,例如,光感測器及/或電極,此時,則是指戴結構與殼體間除了機械結合外,亦需達成電性連接,以使得位於指戴結構上的生理感測元件可電連接至位於殼體中的生理訊號擷取電路。在此,需要注意地是,該指 戴結構上的生理感測元件可以是光感測器,也可以是單個電極,以配合殼體上的電極,或者也可以是兩個電極,故可依照設計的不同而改變,沒有限制。而正如前述,光感測器包括有光發射元件以及光接收元件,因此,在設置於指戴結構上時,可選擇設置為利用穿透方式、或利用反射方式而取得血液生理訊號,皆為可行。
另外,在一特殊實施例中,則可透過更換指戴結構的材質而產生另一種特別的實施方式。當指戴結構實施為金屬材質時,如圖3C所示,例如,一般常見的不銹鋼材質戒指,則可透過讓該指戴結構與原先殼體上的其中一個電極相接觸,而使得該金屬指戴結構成為該個電極的延伸,如此一來,設置指戴結構的動作就等於是設置電極,且接觸面積也因此而增加,相當方便,再加上另一個電極位於殼體的外露表面上,因此,這樣的設置將特別適合用來進行心電訊號的擷取。這樣所帶來的優勢是,指戴結構的結構變得相當單純,無須另外設置電連接線以及電極,製作程序可最大程度地被簡化,製作成本亦可被降低。
在此情形下,需注意地是,指戴結構的材質並不限為金屬材質,只要是導電材質且能夠與殼體相結合、並設置於手指上,都是可行選擇,例如,導電橡膠、導電矽膠、導電陶瓷、導電纖維等,不受限制,並且,亦不受限於僅由一種材質所構成,例如,可以是金屬外包覆有其他材質,以創作視覺效果,因此,只要可導電材質構成了指戴結構的主體,例如,作為支撐,即屬本創作之範疇。
而且,更進一步地,當只需提供心電訊號測量時,還可直接實施為該可導電指戴結構與殼體不可分離的形式,而使該殼體固定於該指戴結構上,如此一來,將更具成本效益。
在本案另一方面的構想中,所選擇的則是以頭部為主的多用途設置選擇。
正如所熟知,頭部同樣可取得相當多的生理資訊,例如,腦電訊 號,眼動訊號,肌電訊號,腦部血流量(HEG,hemoencephalography)等,因此,尤其適合於睡眠期間取得睡眠生理狀態或睡眠品質等資訊,或於生理回饋、神經生理回饋期間使用,在此前提下,若可提供設置於其他身體位置進而取得其他生理訊號的選擇,對於使用者而言,自然是另一項利多。
據此,在此實施例中,如圖4A-4B所示,生理感測元件被設置於殼體的下表面101,例如,圖4A顯示設置二個電極120的情形,圖4B則顯示設置光感測器122的情形,而透過這樣的方式,就可利用如圖5所示的設置方式,而自頭部取得生理訊號,例如,圖4A可取得腦電訊號、眼動訊號、皮膚電訊號、肌電訊號等,而圖4B則可取得腦部血流量,血氧濃度等,且在此情形下,如前所述地,光感測器將是採用反射方式而取得血液生理資訊,此外,更進一步地,也可實施為同時設置電極以及光感測器,以取得更多的生理訊號,例如,可實施為電極與光感測器設置於同一平面,也可設置於不同的平面,都沒有限制。
在此,設置於頭部的殼體是藉由一頭戴結構而進行設置,例如,可以是綁帶、頭盔、帽子、眼鏡、貼布、黏膠等,都是可選擇的形式,另外,特別地是,頭戴結構也可實施為具有電傳導功能,舉例而言,實施為直接附著於電極上且可幫助導電的黏膠,或者,實施為與殼體上電極相互結合的導電貼片,例如,利用金屬互扣方式結合的貼片電極,例如,鈕釦貼片電極。因此,沒有限制,只要可將殼體設置於頭部,皆屬本案所主張的範圍。
接下來,當欲設置於其他位置時,根據電極及光感測器於殼體上的位置設計,只要是能夠讓電極及光感測器接觸皮膚的設置方式皆為可行。
其中,當實施為光感測器時,可被設置於腕部,以自腕部取得血液生理資訊,例如,血氧濃度,心率等,或者,也可設置於前臂、或上臂等位置,同樣可取得上述的血液生理資訊,或是透過與指戴結構相結合而設置於手指上,尤其手指一直以來都是最常用來取得血液生理資訊的位 置,另外,替代地,也可反向設置,使光感測器不接觸皮膚,此時,則是可透過另一手接觸光感測器的方式,同樣可取得血液生理資訊。另一個選擇是,可透過頸戴結構而將殼體設置於軀幹前方,在此情形下,光感測器可實施為朝向軀幹而接觸軀幹,也可實施為朝向外部與手部接觸。
當實施為電極時,同樣可被設置於腕部、前臂、上臂等位置,透過二個電極120同時接觸皮膚而取得皮膚電訊號、肌電訊號等,或是透過頸戴結構而設置於軀幹前方,透過二個電極120同時接觸軀幹的皮膚,以取得心電訊號。
如此一來,無論是採用電極或光感測器,當被設置於頭部時,都可取得頭部生理訊號,例如,腦電訊號,眼電訊號,皮膚電訊號,肌電訊號,腦部血流量,以及血氧濃度等,而當被設置於手指、腕部、上臂、前臂、軀幹前方時,則都可取得心血管相關的訊號,例如,血氧濃度、心率、心電訊號等,以及其他生理資訊,例如,皮膚電訊號,以及肌電訊號。
因此,透過這樣的設計,即使是同一個裝置,只要配合不同的穿戴結構,並設置於不同的身體部位,就可取得囊括相當廣泛的各種生理訊號,對使用者而言,是相當具優勢的選擇。
在又一方面的構想中,所選擇的則是耳機形式的生理檢測裝置。
耳機已經是現代人日常生活中不可或缺的配件,因此,也有越來越多的生理檢測裝置實施為耳戴的形式,除了讓使用者能自然地使用,也讓生理檢測更融入日常生活,例如,耳戴形式很適合進行睡眠生理檢測、心血管檢測、生理回饋、神經生理回饋等各種程序。
再者,當實施為耳戴形式時,還能自然地透過結合發聲元件而提供耳機功能,不但能提升使用意願,更有助於透過聲音而進行生理回饋、神經生理回饋等,相當具有優勢,也因此,在本文所敘述的耳戴形式可以是市面上可見的各種形式耳機,例如,有線耳機或無線耳機,以及耳道式耳機、耳塞式耳機、耳掛式耳機、頸掛式耳機、頭戴式耳機等,沒有限制, 只要符合接下來所述的條件者,皆屬本案所欲主張的範疇,而且,其提供聲音的方式也可根據耳機形式的不同而有相應的改變,例如,有線耳機的聲音多來自與其相連接的可攜式電子裝置,而無線耳機則可能透過藍芽連線接收、或是直接儲存有錄音檔、MP3等,有各種可能。
以此作為基礎,本創作所提供的多用途生理檢測裝置,其中一種實施方式是,如圖6A-6C所示,雙耳戴的形式,包括一第一耳戴結構310以及一第二耳戴結構312,生理訊號擷取電路可設置於該第一耳戴結構中,或該第二耳戴結構中,或分置於兩個耳戴結構中,或是再設置另一殼體用以設置電路,如圖6C所示,在此情形下,該另一殼體還可用來設置控制按鈕等,故皆無限制,另外,於兩個耳戴結構上各設置一個電極,電極330以及電極332,並且,兩個耳戴結構會透過一連接線314而彼此連接,以達成電極330、電極332、以及生理訊號擷取電路間的電連接。
在此,需注意地是,電極的設置方式及位置,根據測量訊號的不同,將會有所不同,例如,電極可以設置於與耳朵皮膚接觸的位置,也可設置於不與耳朵皮膚接觸的位置;另外,除了採用於耳戴結構表面上額外增設電極,例如,設置電極片,的方式外,也可實施為其他形式,例如,可將耳戴結構的表面直接實施為電極,例如,利用塗覆導電層的方式,或是直接利用導電材質(例如,導電橡膠、導電矽膠等)形成該部分,因此,沒有限制,只要是位於耳戴結構的表面,可達成電生理訊號的擷取,皆屬本創作的範疇。此外,特別地是,由於耳朵的構造複雜,且每個個體的構造皆不相同,故在實施時,較佳地是,可將單個電極實施為多個小面積接觸點,以增加接觸的達成機率,例如,可實施為具多個針狀結構的電極,並且,更進一步地,還可實施為具有伸縮彈性,例如,利用金屬彈簧連接器(pogo pin)作為電極,以適應耳朵結構的起伏變化,以及不同使用者的差異,增加接觸穩定性,其中,該具多個針狀結構電極則是有不同的實施選擇,例如,可以是由多個導電的針狀結構焊接於電路板上所形成,也可 以是一體成形的導電基座以及多個導電針狀結構,無論是何種形式皆無限制,只要能提供多點接觸並形成與生理訊號擷取電路的電連接,進而取得電生理訊號即可,沒有限制。
在圖6A-6C中,電極330被設置於當該第一耳戴結構被設置於一耳朵上時,會與該耳朵及/或附近區域的皮膚相接觸的位置,至於電極332於該第二耳戴結構上的設置位置,則可視不同的使用情形而有不同的變化,例如,圖6A、6C顯示電極332位於不會接觸到耳朵附近皮膚的位置,以及圖6B顯示電極332位於可接觸到耳朵皮膚的位置。
在一種使用方式中,該第一耳戴結構放置於耳朵上,而該第二耳戴結構則被取下。在此情形下,一種選擇是,電極332接觸胸膛,以取得耳朵與胸膛所構成的心臟投影角度,另一種選擇是,電極332接觸拿持該第二耳戴結構的一手部,或是透過該手部拿持該第二耳戴結構後再將電極接觸另一上肢,以取得耳朵與一上肢的心臟投影角度。兩種選擇的差異在於,所取得的心臟投影角度不同,且也由於這樣具有連接線的設計,使用者可以自由選擇適合且希望的測量位置,以取得最佳的心電訊號。
在另一種使用方式中,則是該第一耳戴結構以及該第二耳戴結構皆被取下。在此情形下,一種選擇是,讓兩個電極皆接觸胸膛,另一種選擇則是讓兩個電極分別接觸兩手。同樣地,此兩種選擇可分別取得胸膛對胸膛的心臟投影角度,以及兩手的心臟投影角度。
在再一種使用方式中,該第一耳戴結構以及該第二耳戴結構皆被放置於耳朵上,以取得心電訊號。當實施為如圖6A所示的配置時,可透過手部上舉而達成上肢與電極的接觸,如圖7A所示,同樣相當方便;另外,替代地,也可於兩個耳戴結構的外露表面上皆設置電極,如此一來,如圖7B所示,就可透過兩手分別接觸兩個分別設置於外露表面的電極而取得心電訊號。
再進一步地,還可實施為每一個耳戴結構上皆設置有與耳朵接觸 的電極以及於外露表面上的電極,如此一來,只要單手(左手或右手)舉起接觸一邊耳戴結構上的外露電極,就可配合另一邊(右邊或左邊)耳戴結構上接觸耳朵的電極,而分別形成取樣回路。而此種方式的優勢則是,耳戴結構不需要從耳朵上取下就可進行另一種心電訊號的擷取,而且,舉起左手觸碰、舉起右手觸碰、或是同時舉起兩手一起觸碰,所取得的心臟投影角度皆不同,可符合不同的應用需求。更進一步,在此內外皆設置電極的情形下,由於取得心電訊號的接觸皆由不同側耳戴結構上的電極來達成,故還可進一步將同一個耳戴結構的內外側電極實施為連續分布的同一個電極,如此一來,將可降低製作複雜度,有助於降低製作成本。
另外,在一特殊實施例中,則是分別將兩個電極被設置於該第一耳戴結構以及該第二耳戴結構的外露表面上,如此一來,同樣可以利用如圖7B的方式進行心電訊號測量,而在此情形下,由於外露表面相對地具有較大的接觸面積,故也使得耳戴結構自耳朵取下而接觸上肢或軀幹的動作能夠更為容易達成。因此,可因應各種不同的使用需求而有各種實施可能,沒有限制。
在此,需要注意地是,雖然上述實施例主要以耳內殼體形式作為舉例,但並不受限於此,耳戴結構可實施為各種形式,例如,耳夾結構,耳掛結構,或是結合形式的耳戴結構,例如,耳內殼體加耳掛結構,或是耳夾加耳內殼體結構等,只要能夠提供穩定的接觸皆為可行的選擇,而且,兩個耳戴結構亦可實施為不同種類,例如,可以一邊實施為耳夾,另一邊實施為耳內殼體,因此,沒有限制。
由於兩個耳戴結構間是透過連接線連接,因此,當至少一個耳戴結構被實施為自耳朵取下使用時,電極的接觸位置就變得非常具變化性,例如,可接觸連接線範圍內的所有位置,也因此,就有可能分別取得十二導極分別位置的心電圖,故相較於傳統取得十二導極心電圖所需配置的大量電極以及連接線數量,這樣的設計等於大幅降低了設置複雜度以及實施 門檻,相當有助於以更簡便的方式來達成對於心臟的正確且詳細判斷。
而且,再進一步地,除了上述使用者進行自我測量的使用方式外,基於結構的特殊性,這樣具有連接線的兩個耳戴結構的設計亦可被應用於取得他人的心電訊號。舉例而言,可將第一耳戴結構設置於他人的一耳朵上,使電極接觸該耳朵及/或附近的皮膚,再透過手持第二耳戴結構的方式,使電極接觸他人的軀幹、或上肢,如此一來,就可取得他人的心電訊號,相當方便。在此,耳夾結構是尤其適合第一耳戴結構的選擇,可以輕易地達成將耳戴結構設置於他人耳朵上的操作。
再進一步地,這樣的裝置還可被用來取得腦電訊號。上述的任何配置中,只要於兩耳戴結構上皆具有可接觸耳朵及/或附近皮膚的電極的實施例,就可被用來取得腦電訊號,如此等於同一個裝置就能提供心電訊號的擷取以及腦電訊號的擷取兩種功能,而且,心電訊號還能提供不同投影角度的選擇,十分具有優勢;其中,當進行腦電訊號的擷取時,電極的接觸位置沒有特定的限制,然較佳地是,可選擇接觸耳廓下半部,例如,耳屏、耳屏下方、耳垂、耳甲牆下半部等位置,的電極作為參考電極,將可更有利於取得清晰的腦電訊號。
再者,除了設置電極外,亦可透過耳戴結構而設置光感測器,例如,可設置於單邊、或雙邊皆設置,以取得血液生理資訊,例如,血氧濃度,以及心率等,如此一來就可在心電訊號外額外提供其他的生理訊號選擇,在此,同樣地,光感測器將是採用反射方式而取得血液生理資訊,另外,替代地,當實施為由手部接觸電極而取得心電訊號的情形時,還可進一步亦由手部取得血液生理資訊,例如,在接觸電極的同時達成與光感測器的接觸,而在此情形下,由於可同時透過電極取得心電訊號以及透過感測器取得心率,因此就可透過兩種生理資訊間的相互關係而得出脈波傳遞時間(PTT,Pulse Transit Time),進而得知血管硬度/彈性等資訊,也可進一步經由計算而推估得出血壓相關數值,具有更進一步的意義。
另一方面,當光感測器實施為設置於耳朵及/或耳朵附近時,則適合被用來執行連續偵測,尤其是心率,例如,可用於運動期間的心率監控,也可用於需要長期注意心臟活動的患者,且透過本案的多用途設計,當有特別需求時,例如,突然覺得心跳異常,或是心臟感到不適時,使用者可馬上透過舉手觸碰電極、或是將耳戴結構拿下觸碰軀幹或手,而記錄下即時的心電訊號,相當有助於正確地判斷相關的心臟問題。
再者,根據本創作的另一實施概念,亦可透過單個耳戴結構而實現多用途的目的,如圖8A-8B所示,單個耳戴結構上設置有兩個電極330以及332。
在一較佳實施例中,如圖8A所示,當該耳戴結構被配戴於耳朵上時,電極330會接觸耳朵及/或附近的皮膚,因此,只需上舉一上肢接觸位於外露表面的電極332就可進行心電訊號測量,另一方面,其亦自耳朵取下,透過接觸不同的身體部分,例如,電極330接觸拿持的手以及電極332接觸軀幹,而取得心電訊號。
在一另一較佳實施例中,如圖8B所示,耳戴結構被實施為可在自耳朵取下時取得心電訊號,其實際實施的情形,則可有許多的選擇,其中,一種選擇是,該耳戴結構可是由使用者一手拿持,並透過接觸身體軀幹部分皮膚的方式而進行測量,例如,該兩個電極可實施為同時接觸軀幹,例如,心電訊號較強的胸前,以取得軀幹的心電訊號,另一種選擇則可實施為一個電極接觸拿持的該手,另一個接觸軀幹,以取得上肢與軀幹間的心臟投影,再一選擇是,實施為兩個電極分別接觸兩手,以取得兩上肢間的心臟投影。因此,可依需求不同而改變使用方式,相當方便。
再者,為了方便手部拿持,可如圖8B一樣將耳戴結構形成為具有一長形構件316,並將電極設置於該長形結構上,如此一來,在方便拿持的同時,亦可同時達成與電極間的接觸,更具優勢。在此情形下,設置於長形構件上的電極,則是可實施為分布於其中一個表面、或分布於多個表面, 或是實施為連續分布等,都是可行的方式。
此外,兩個電極除了設置於該耳戴結構被拿下時可取得心電訊號的位置外,亦可進一步實施為,會在該耳戴結構設置於耳朵上時與耳朵及/或耳朵附近的皮膚達成接觸,例如,耳屏、耳垂、耳甲牆、耳甲底部、耳廓背面、耳廓周圍的頭部(顳葉區)等,如此一來,還能在穿戴於耳朵的期間取得腦電訊號,更增加使用的功能,而且,如前所述,選擇接觸耳廓下半部的位置的電極作為參考電極,可更有利於取得穩定的腦電訊號。
再進一步,也可實施為具有光感測器340,例如,如圖8C所示,設置於耳戴結構會與耳朵及/或耳朵附近皮膚接觸的位置,其中,尤其較佳的位置是耳屏,以在穿戴於耳朵的期間取得血液生理資訊,例如,心率,血氧濃度等,進而提供更多元的生理資訊,而且,當可透過光感測器而取得心率資訊時,就可如前所述地,被用來執行連續偵測,例如,用於運動期間心率的監控,及/或用於需要長期注意心臟活動的患者,如此一來,當收到通知發現光感測器偵測到異常時,或是自身覺得有特別需求時,例如,突然覺得心跳異常,或是心臟感到不適時,使用者可馬上將耳戴結構拿下,透過觸碰軀幹及/或手部而記錄下即時的心電訊號,相當有助於正確地判斷相關的心臟問題。
在此,需要注意地是,雖然上述實施例主要以耳內殼體結構作為舉例,但並不受限於此,耳戴結構可實施為各種形式,例如,耳夾結構,耳掛結構,或是結合形式的耳戴結構,例如,耳內殼體加耳掛結構,或是耳夾加耳內殼體結構,或是耳戴結構可結合具支撐力的連接結構等,只要能夠提供穩定的接觸皆為可行的選擇。
再進一步,這樣的單耳結構亦可實施為具有一連接埠,以連接一延伸電極。舉例而言,可在原有的兩個電極外,再提供另一個電極,如此一來,就可同時取得不同角度的心臟投影,例如,原有的兩個電極同時接觸胸膛,再配合延伸電極接觸上肢。另一方面,也可實施為延伸電極取代 原有兩個電極的其中之一,而透過擴大兩個電極間距離的方式,則是可讓電極能夠接觸的位置更具變化性,例如,可取得十二導極分別位置的心電圖,故也有助於取得更詳細的心臟資訊。再一方面,還可實施為延伸電極用來取得另一種電生理訊號,例如,可利用原有單邊耳戴結構上的電極接觸耳朵或耳朵附近的頭部皮膚,再拉出電極設置於另一耳朵上亦接觸耳朵或耳朵附近的頭部皮膚,可取得腦電訊號。因此,有各種可能,沒有限制。
至於該延伸電極的實施形式,則可以有各種可能。舉例而言,可以實施為由一穿戴結構所承載,例如,另一耳戴結構,指戴結構,腕戴結構,頸戴結構,頭戴結構等,或實施為貼片、綁帶等形式,另外,也可由一拿持結構所承載,例如,棒狀結構,可方便使用者操作,因此,沒有限制,可依實際需求而改變。
而延伸電極在實際使用時,同樣有各種的可能。舉例而言,可以是原有的耳戴結構延伸出一耳夾結構,承載該延伸電極,在此情形下,可將延伸的耳夾結構夾設於耳朵上,並利用原有的耳戴結構接觸軀幹或上肢;或者,也可以是延伸出一指戴結構,承載該延伸電極,在此情形下,可將延伸指戴結構固定於一上肢的手指上,再利用原有的耳戴結構接觸軀幹或另一上肢:或者,也可原有的耳戴結構以及延伸電極的承載結構皆透過手部拿持,而達成接觸,例如,接觸拿持手、或是藉以接觸其他身體部分等。因此,有各種實施可能,不受限於上述的描述,只要透過這樣的結構可達成的測量方式,皆屬本案所欲主張的範疇。
在又一方面的構想中,則是以頭戴式耳機的形式作為主體,以達到多用途的目的。請參閱圖9A,一多用途生理檢測裝置包括一頭戴結構400,以及二耳戴結構410,420,分別連接於該頭戴結構的兩端,另外,生理感測元件則設置於該頭戴結構及/或該二耳戴結構,以及電路被容置於該頭戴結構、及/或該等耳戴結構中,沒有限制。
其中,該二耳戴結構與頭戴結構之間的連接方式可以有不同的選 擇,例如,可利用連接線連接,如此的軟線連接方式,可讓頭戴結構的設置更自由,或者,也可實施為兩者間以伸縮結構相連接,而如此的硬結構連接方式,則是讓頭戴結構可由耳戴結構而獲得更進一步的固定力,因此,無論選擇何種方式皆相當具優勢。另外,較佳地是,耳戴結構實施為耳內殼體形式,以透過耳內殼體與耳廓結構間的相互抵頂,例如,塞置於耳道內,或是卡合於耳廓內面的生理凹凸結構之間等,而獲得更佳的固定效果,而此並非作為限制,亦可實施為其他形式,重點在於適合實際的實施情形。
在此,特別地是,該頭戴結構被建構為可與頭部有不同的結合方式,如圖9B-9C所示,該頭戴結構可設置於頭頂(圖9B),或是設置於前額,或是設置於後腦(圖9C),採用如此設計的原因在於,首先,以腦電訊號而言,由於大腦皮質區分為許多區域,且不同的大腦皮質區域分別掌控著不同的人體活動,因此,當電極相對應地設置於不同大腦皮質區域的位置時,就能分別取得各個區域的活動,例如,前額下方對應的是額葉大腦皮質區,頭頂下方對應的是頂葉大腦皮質區,腦後對應的是枕葉大腦皮質區,以及耳朵上方對應的是顳葉大腦皮質區,再者,以眼睛活動而言,電極則必須設置於眼睛周圍,才能取得眼電訊號,另外,以皮膚電訊號以及肌電訊號而言,則是以前額為較佳的設置位置,據此,只需將頭戴結構設置於欲取得訊號的位置即可,相當方便。
其中,該生理感測元件可實施為至少二電極(未顯示),以在頭部及/或耳朵取得電生理訊號。舉例而言,可在該頭戴結構上設置一個電極以及在其中一個耳戴結構上設置另一個電極,此時,設置於耳戴結構上的電極可被做為參考電極,而當頭戴結構設置於前額時,就可取得腦電訊號以及眼電訊號,以及當設置於頭頂及後腦時,則可取得腦電訊號,且根據該電極於頭戴結構上的位置不同,可取得的腦電訊號所代表的亦意義不同,例如,即使帶在頭頂或腦後,但若電極設置於接近耳朵上方的位置,則所取得的將會是顳葉區的腦電訊號,另一方面,若電極被設置於頭頂的位置, 則所取得的就會是頂葉區的腦電訊號,或若電極被設置於腦後的位置,就會取得枕葉區的腦電訊號;或者,也可將二個電極皆設置於頭戴結構上,在此情形下,當頭戴結構設置於前額時,可取得額葉區腦電訊號及/或顳葉區腦電訊號、眼電訊號、皮膚電訊號、及/或肌電訊號,以及當設置於頭頂及後腦時,可取得枕葉區腦電訊號、頂葉區腦電訊號、及/或顳葉區腦電訊號;或者,還可在另一個耳戴結構上再設置再一個電極,如此一來,由於兩個耳戴結構分置於頭部的兩側,配合上頭戴結構上的電極,故將可藉此而分別取得左腦以及右腦的活動情形。在此,需注意地是,當用以取得多種電生理訊號時,例如,同時取得腦電訊號以及眼電訊號時,其可實施為僅具二個電極,並由同一個通道同時取得兩種電生理訊號,也可實施為多於二個電極,例如,三個或四個,而由二個通道取得兩種電生理訊號,因此,可依實際需求而有所改變,沒有一定的限制。
另外,該生理感測元件也可實施為光感測器,並設置於該頭戴結構上,以取得頭部的血液生理資訊,例如,可於前額、太陽穴附近、及/或耳朵上方的區域取得血氧濃度、心率、腦部血流量變化等,或者,也可設置於耳戴結構上,同樣能夠取得血氧濃度、心率等血液生理資訊。
再者,更進一步地,該生理感測元件亦可實施為同時包括電極以及光感測器,而在此情形下,上述的各種情形皆為可行。因此,沒有限制。
透過這樣的設計,同一個裝置就幾乎可取得頭部的所有生理訊號,而且,使用者可自行選擇欲測量的位置,相當方便。
在此,需注意地是,由於有可能需要將電極設置於頭頂、腦後等具有毛髮的位置,除了採用一般乾式電極的形式外,亦較佳地是,設置於頭戴結構上的電極實施為針狀形式,例如,單個針狀電極,或是具多個針狀結構的電極,以利於穿過毛髮,其中,該具多個針狀結構電極則可以有不同的實施選擇,例如,可以是由多個導電的針狀結構焊接於電路板上所形成,也可以是一體成形的導電基座與多個導電針狀結構,無論是何種形 式皆無限制,只要能提供多點接觸並形成與生理訊號擷取電路的電連接進而取得電生理訊號即可;再者,亦較佳地是,將電極實施為具有伸縮彈性,例如,於電極下方設置彈簧,或是採用金屬彈簧連接器(pogo pin)作為電極,如此將有助於適應不同的頭型變化;或者,替代地,也可實施為電極可替換,例如,原本使用非針狀電極,以設置於前額位置,當需要移至具有毛髮的位置,再更換為針狀電極。另外,電極的材質亦只需是導電材質即可,例如,導電金屬、導電橡膠、導電纖維等皆為可行,故沒有一定的限制。並且,較佳地是,當設置於前額、或是腦後時,可進一步於頭戴結構上外接綁帶,例如,連接於該頭戴結構的兩端,以達到更好的固定效果。
而上述所有的各種實施方式中,例如,指戴、腕戴、頸戴、頭戴、耳戴、夾設等,都可在裝置中再增設一動作感測元件,例如,加速度器(Accelerometer),重力感測器(G sensor),陀螺儀(gyroscope),磁感測器(Magnetic sensor)等,以同時取得使用者身體的動作或移動情形,可在分析生理訊號時,有助於判斷是否是因為身體的動作或移動而造成訊號品質不良。另外,也可增設一溫度感測元件,設置於可取得體溫資訊的位置,可有助於更進一步瞭解實際的生理狀況。
更進一步地,在本創作的又一方面構想中,則在於透過更換不同的穿戴結構而延伸同一個生理訊號擷取單元的功能。
首先,為了容易於不同穿戴結構間進行更換,該生理訊號擷取單元會被形成為單一小型殼體的形式,如圖10A所示,亦即,所有的電路皆被容置於單一個殼體500中,故在進行更換時,只需將殼體自一個穿戴結構移除,再裝到另一個穿戴結構上即可,將更換的步驟最簡化。
其中,該生理訊號擷取單元包括一生理訊號擷取電路,容置於該殼體500內,於殼體的下表面502上具有第一對電接觸區域510a,510b,以及於殼體的側表面506以及508上具有第二對電接觸區域512a,512b,在此,由於體積已被大幅地縮小,因此,該等電接觸區域的面積亦相對應 地被縮小,例如,縮小為電性接點的形式。
而進一步地,由於不同的身體部位所能提供的生理資訊可能不同,因此,該生理訊號擷取單元中還會包括至少一光感測器522,如圖所示,設置於下表面502上,用來取得使用者的血液生理資訊,而且,若同時亦利用電極取得電生理訊號,則還能提供根據兩種生理訊號間的相互關係所得出的結果,例如,脈波傳遞時間(Pulse Transit Time,PTT),進而可得知血管硬度/彈性等資訊,也可進一步推估而得出相關血壓值的數據。
在此,採用如此方式之電接觸部分分布的原因在於,可最大化使用可能性。舉例而言,其中一種測量選擇是,將第一對電接觸區域用來取得肌電訊號以及皮膚電訊號等,或是設置於心電訊號較強的胸前取得心電訊號,另一種測量選擇是,第二對電接觸區域可被延伸而接觸更多位置,進而取得其他的電生理訊號,例如,腦電訊號,眼電訊號,皮膚電訊號,肌電訊號,心電訊號等,。因此,透過這樣的設計,可適應各種設置位置的不同取樣需求,相當具有優勢。
當然,圖10A所示僅為其中一種電接觸區域配合光感測器的配置方式,亦可以有其他的配置選擇,舉例而言,也可如圖10B一樣,在上表面504上再增設一電接觸區域514,或者,也可以僅包括二個電接觸區域(類似圖3C所示的情形),且可與光感測器設置於同一表面上、及/或不同表面上,因此,可依實際使用需求而有所變化,沒有限制。此外,也可增加其他的感測元件,例如,溫度感測元件,設置於殼體上可取得體溫的位置,同樣沒有限制。
當於上表面具有電接觸區域514時,則是提供了可直接外露而接觸的另一個選擇,這樣的配置相當有利於取得心電訊號,舉例而言,無論設置於身體的何處,只要電接觸區域514被露出,就可很簡單地透過一手部與之接觸,再配合上電接觸區域510a,510b,512a,512b的其中任一與身體另一部份的皮膚接觸(直接接觸或是延伸而接觸),形成心電訊號的取 樣迴路,同樣是相當具優勢的實施方式。
在此情形下,當欲設置於身體的不同部位時,例如,手指、腕部、手臂、頸部、胸前、頭部、耳朵時,只要與不同的穿戴結構相結合,例如,指戴結構,腕戴結構,臂戴結構,頸戴結構,頭戴結構,耳戴結構,貼片,綁帶等,就可達成設置的需求。
另外,由於各個部位的取樣位置皆不同,以及設置條件亦不同,因此,進一步地,還可透過穿戴結構來讓電極被設置於最適當的取樣位置,在此情形下,較佳地是,於穿戴結構上設置可與該殼體相結合的一結合結構,例如,一容置槽,並於該結合結構內設置對應於殼體上電接觸區域的電接觸部分,以使該殼體與該結合結構後,殼體上的電接觸區域與結合結構內的電接觸部分能達成電連接,另一方面,只要於穿戴結構的表面上設置電連接至該電接觸部分的電極,就可將殼體上的電接觸區域電連接至穿戴結構上的電極,如此一來,將可直接利用穿戴結構而達到電極的定位以及固定,相當方便。
在此,需注意地是,當該生理訊號擷取單元上的電接觸區域被直接用來接觸皮膚以取得生理訊號時,其即被視為是訊號擷取電極,另一方面,當其被用來與穿戴結構中的電接觸部分進行接觸,以達成穿戴結構上電極與電路間的電連接時,則被視為是電性接點,完全視實際實施情形而定,沒有限制,也因此,殼體上的同一個電接觸區域在搭配不同的穿戴結構時,可能有不同的作用。
以下即詳細說明如何將該生理訊號擷取單元設置於身體的各個部位,可用於取得何種生理訊號,以及其應用範圍。
首先,最簡單的情形是,該生理訊號擷取單元透過一指戴結構而設置於使用者的一手指上,在此,設置的位置可以是指尖,或是近節指骨或中節指骨所在的指節,皆無限制,且亦不限制哪一隻手指,只需提供相對應適合的指戴結構即可,例如,如圖11A所示,若採用指套型指戴結構 600a,就可設置於指尖,若採用戒指型指戴結構,就可設置於指節的位置,若採用指夾形式的指戴結構,則只要形狀適合,就可夾設於指尖,也可夾設於指節上,可依實際需求而改變實施的形式,再者,也可實施為由具黏性柔軟材質所形成的固定結構,例如,貼布、貼片、魔鬼氈等,適合設置於任何指節。
另外,在尺寸上,若要適應設置於手指上,則較佳地是將其最小化,例如,該殼體的尺寸最佳地是實施為長度小於30公釐,寬度小於25公釐,以及厚度小於10公釐,如此一來,即使設置於手指上,亦不會感到突兀及負擔。
當該生理訊號擷取單元被設置於手指上時,最適合進行的生理訊號擷取是利用光感測器自手指取得血液生理資訊,例如,血氧濃度、心率、血流量等,而這也正是一般最熟知的血氧濃度取得位置。
在此,需要注意地是,正如前述,一般市面上常見的血氧濃度感測器,主要採用兩種測量方式,穿透式以及反射式,其中,穿透式,如圖2A所示,是採用將光發射元件以及光接收元件分置於手指的兩側,以讓光穿透血管的方式而進行測量,一般而言,此種方式所取得的訊號較為穩定,另一方面,反射式,如圖2B所示,是將光發射元件以及光接收元件設置於手指的同一側,而此種方式則具有結構較為簡單以及較為省電的優點。因此,兩種方式各有其優點,皆可採用。
所以,當採用單一殼體的形式時,較佳地是利用反射方式來進行測量,亦即,光發射元件以及光接收元件被設置於手指的同一側,另一方面,若是穿戴結構上具有生理感測元件時,例如,光發射元件設置於殼體上,而光接收元件被延伸至穿戴結構上時,就可採用穿透方式進行測量,因此,無論設置於手指的哪個位置,皆可是需求不同而選擇採用穿透方式、或反射方式進行測量,沒有限制。
在此,需注意地是,所使用的指戴結構,與前述一樣,可以為任 何能夠固定於手指上的各種形式,例如,指環結構、指套結構、指夾結構、環繞結構等,沒有限制。另一方面,材質也可以有各種選擇,舉例而言,可採用具彈性的材質,例如,矽膠、橡膠等;或者,採用可撓曲的材質,利用纏繞的方式固定,例如,魔鬼氈;或者,也可進一步添加黏性物質,以利用黏附的方式固定;或者,也可採用具符合手指人體工學結構的硬材質,例如,形成為夾子型態的塑膠,或是形成為戒指形式的塑膠、金屬等;又或者,可以綜合使用不同的材質,例如,可在彈性材質外包覆硬材質;甚至也可實施為可拋棄的形式。因此,可以有各種可能,沒有限制。
至於,該殼體與指戴結構間的結合,則可以有各種選擇,例如,可實施為嵌置、卡合、磁吸、黏附、綁附等各種可行的方式,沒有限制,只要達成結合及固定即可。
舉例而言,在一實施例中,該指戴結構實施為矽膠材質的指尖套(類似圖11A所示的結構),而該殼體則可很簡單地直接嵌置於該指尖套的凹槽中即可,不但製作方便,固定、定位容易,使用上亦很舒適;在另一實施例中,也可利用具恢復彈性材質來製作指戴結構,並透過結構的設計而達到可開合固定的效果,進而進行固定,如圖11B-11C所示,該殼體可塞置於彈性指戴結構600b內;在一另一實施例中,該指戴結構實施為具黏性的不織布,可用來環繞指節,也可用來黏貼於指尖,在又一實施例中,該指戴結構實施為魔鬼氈,可自由地調整並適應不同手指尺寸;在再一實施例中,如圖11D-11E所示,該指戴結構則被實施為戒指型指戴結構600c,且該殼體與戒指的結合方式可以有各種可能,例如,透過卡合、塞置、磁吸等方式;在又一實施例中,該指戴結構實施為內部使用彈性材質,而外部則包覆硬材質,例如,塑膠外殼,如此一來,就可在利用彈性材質實現符合手指曲線以穩定生理感測元件之設置的同時,亦可提供適合、美觀的外型,甚至,還可藉由硬材質的外殼而設置外露電極,並連接至生理訊號擷取單元上的其中一個電接觸區域,如此一來,將可進行心電訊號的測量。
而這樣的設置則尤其適合應用於睡眠期間,以偵測睡眠生理狀態資訊,例如,呼吸情形以及睡眠品質。這是因為,當採用這樣的設計時,不但體積小巧,設置於手指上的結構也變得相當簡單,不容易脫落,完全不會於睡眠期間造成妨礙,但卻能很確實地取得血氧濃度以及心率等資訊,其中,血氧濃度可用來瞭解睡眠期間的呼吸情形,以提供有關睡眠呼吸障礙(Sleep Disordered Breathing,SDB)的資訊,例如,睡眠呼吸中止(Obstructive Sleep Apnea,OSA),心率則可用來瞭解睡眠期間的其他生理資訊,例如,心臟活動情形,以及據以衍生的其他生理資訊,例如,入睡的時間,而且,進一步地,若該殼體中亦設置有動作感測元件時,則還能偵測手部、身體的移動情形等,而這些都與睡眠品質息息相關,因此,相當具有優勢。
進一步,若實施於睡眠期間使用時,為了讓使用者能自在地使用,還可將指戴結構的環繞範圍擴大至手掌的一部份,例如,如圖11F所示,環繞型指戴結構600d增加了環繞大拇指下方手掌的部分,如此一來,透過更大面積的固定,可讓使用者感覺更加穩固,也更加不影響睡眠,當然,指戴結構的實際實施形式,圖11F則僅是作為舉例之用,而非作為限制,只要是同時環繞手掌一部份的結構皆屬本案所欲主張的範圍,沒有限制。
另一方面,除了上述利用光感測器取得血液生理資訊外,亦可透用電極而取得電生理訊號。如上所述,由於殼體的體積很小,電接觸區域的接觸面積小,且兩電接觸區域間的距離近,除了有可能用於直接取得肌電訊號以及皮膚電訊號外,當欲取得其他電生理訊號時,或是肌電訊號及/或皮膚電訊號的取得位置無法由殼體直接達成時,則可進一步藉由變化指戴結構而達成電極與皮膚的接觸。
在實施時,該指戴結構實施為具有結合結構,用以接收該殼體,以及具有電極,位於可接觸的表面上,並電連接至位於結合結構內的電接觸部分,因此,透過殼體與結合結構的結合,原先殼體上的電接觸區域, 就可被延伸至指戴結構上的電極。在此,需注意地是,依照實際測量的生理訊號不同,以及所欲設置的位置不同,電極的延伸可實施為僅延伸單個電極,也可實施為兩個電極皆向外延伸,都是可實施的方式。
其中,當用來取得皮膚電訊號或肌電訊號時,可僅延伸一個電極,以拉長電極間的距離,也可兩個電極皆透過指戴結構進行延伸,以設置至不同的位置。
另外,當用來取得心電訊號時,由於有一個電極必須接觸配戴殼體的手指所在肢體以外的其他身體部分,因此,至少有一個電極必須透過指戴結構而進行延伸,在實施上,則有許多不同的選擇。舉例而言,在一實施例中,可使殼體上的一個電接觸區域接觸手指,另一個電接觸區域透過指戴結構而延伸至外露的表面,以接觸其他身體部分;在另一實施例中,也可實施為兩個電接觸區域皆透過指戴結構而進行延伸,以分別接觸手指以及其他身體部分。因此,可以有各種可能,沒有限制。
因此,只要透過簡單地變化指戴結構,就可使同一個殼體執行不同的生理檢測行為,以及取得不同的生理訊號,相當具有優勢。
再者,該殼體也可實施為與一頭戴結構相結合,如圖12A所示,以設置於使用者的頭部。正如所熟知,頭部可取得許多的生理訊號,例如,可利用電極取得腦電訊號,眼電訊號,皮膚電訊號,肌電訊號等,以及可利用光感測器而取得腦部血流量的變化,血氧濃度,心率等,且其中腦電訊號,眼電訊號,腦部血流量變化是僅能於頭部取得的生理資訊,因此,是相當重要的生理監測位置。
在此情形下,由於取得腦電訊號的電極設置位置有其一定的限制,例如,一般多會依照國際10-20腦電配置系統(international 10-20 system)來設置電極,另外,眼電訊號也需將電極設置於眼睛周圍,因此,就適合利用如前所述的電極延伸設計,透過頭戴結構而將電極設置至需要的位置。
在實施時,類似地,如圖12B所示,該頭戴結構700實施為具有 一結合結構710,用以接收該殼體,而特別地是,在該結合結構上,會具有相對應於電接觸區域510b及電接觸區域512b的電接觸部分,以在結合的同時達成電性接觸,之後,再透過沿著頭戴結構設置的連接線而電連接至設置於頭戴結構上的延伸電極740,如此一來,即使根據本案的該殼體的體積非常小,也能夠非常簡單地就取得腦電訊號。
並且,只要透過變化頭戴結構的形式,例如,變化頭戴的型態,就可使電極達到任何的頭部區域,並取得相對位置之大腦皮質區域的腦電訊號,例如,當設置於前額時,可取得額葉區的腦電訊號,當設置於頭頂時,可取得頂葉區的腦電訊號,當設置於頭部兩側、耳朵上方附近位置時,可取得顳葉區的腦電訊號,以及當設置於頭部後方時,可取得枕葉區的腦電訊號。正如所知,不同的大腦皮質區域掌管著人體不同的功能,因此,對於各個大腦皮質區域的監測皆有其意義。
至於頭戴結構的形式,則可依欲取得訊號的位置不同而有不同的選擇,例如,若欲設置於額頭,可簡單地採用貼片、貼布、黏膠的形式,減少負擔,也可採用綁帶的形式,或是具有夾力的頭框形式,若欲設置於頭頂,可採用頭框、帽子等形式,若欲設置於頭部後方,可採用綁帶、帽子、頭框等形式;另外,若欲取得眼電訊號時,則可設置於額頭的位置,或是向下延伸至眼睛周圍。因此,沒有限制,可依實際需求而改變。
其中,一種特別形式的頭戴結構是眼鏡結構。一般眼鏡結構在配戴於頭部時,會接觸的位置包括鼻梁以及耳朵上方,以及在某些情形下,亦會接觸眼睛的四周,因此,這樣的配置就很適合用來取得眼電訊號,額葉區腦電訊號,以及顳葉區腦電訊號。而且,由於根據本創作的該殼體體積亦可實施為很小,因此,也相當適合結合於眼鏡結構上。
在此,需注意地是,依照實際測量的生理訊號不同,以及所欲設置的位置不同,電接觸區域的延伸可實施為僅單個延伸,也可實施為兩個電接觸區域皆向外延伸,例如,當頭戴結構設置於額頭上的時候、或是頭 戴結構實施為眼鏡結構時,可直接利用殼體上的一個電接觸區域,而僅將一個電接觸區域延伸出去,因此,沒有限制。
而這樣的設置也同樣非常適合應用於睡眠期間,舉例而言,判斷睡眠階段的最主要依據就是腦電訊號,例如,快速動眼期(REM,Rapid Eye Movement),深睡,淺睡,清醒等,另外,肌電訊號以及眼電訊號也會被用來判定是否處於快速動眼期,而這些都是一般常見用來判斷睡眠品質的生理資訊,再者,光感測器取得的血氧濃度可用以得出睡眠期間的呼吸情形,例如,當出現睡眠呼吸中止時,通常會伴隨著血氧濃度的下降,故可透過觀察血氧濃度而判斷是否發生睡眠呼吸中止,另外,取得的心率可瞭解睡眠期間的生理狀態,例如,自律神經的狀態,心臟活動的情形,是否出現心律不整等,也可用來判定入睡(sleep onset)的時間等,此外,若於殼體中亦設置有動作感測元件,則還可偵測使用者的翻身等動作,因此,一般睡眠檢查會取得的生理訊號幾乎皆已囊括在內,而且,僅需要體積小巧的殼體配合上頭戴結構就可完成,無須複雜的配線,相當具有優勢。
再進一步,該殼體也可實施為與一頸戴結構800相結合。如圖13A-13B所示,透過該頸戴結構,該殼體可被設置於一使用者的軀幹前方,而在設置於軀幹前方的情形下,就很適合用來取得心電訊號,而由於殼體的體積小巧,兩個電接觸區域間的距離很短,因此,可透過頸戴結構上與該殼體相結合的結合結構,來延伸電接觸區域,例如,如圖13B所示,僅延伸一個電接觸區域至電極810,或是,如圖13A所示,兩個電接觸區域皆延伸至電極810,以使電極間的距離擴大,進而適合於軀幹前方取得心電訊號,在此情形下,使用者只要手按住位於驅幹前方的殼體與結合結構的結合體,就可輕易取得心電訊號。
另外,殼體中的光感測器亦可自軀幹、或是透過手部接觸而自手部取得血液生理資訊,例如,血氧濃度,脈波訊號,心率等,並且,當可同時取得心電訊號以及脈波訊號時,如前所述,就可取得脈波傳遞時間, 以得知血管硬度/彈性等資訊,進而推估得出相關血壓值的數據。
此外,該殼體還可實施為與一耳戴結構相結合。由於該殼體的體積非常小,當設置於耳朵上時,與目前市面上常見之耳機的體積差異不大,不但不造成負擔,也不顯突兀。
在耳朵上及/或耳朵附近的位置,可透過光感測器取得血氧濃度、脈波訊號、心率等,以及透過電極取得腦電訊號、肌電訊號、皮膚電訊號、心電訊號等,同樣有各種選擇。其中,光感測器的設置只需與耳朵或耳朵附近的皮膚接觸即可,腦電訊號、肌電訊號、皮膚電訊號等可透過兩個電極分別接觸耳朵、及/或耳朵附近區域的皮膚而取得,至於心電訊號,則較佳地是,實施為一個電極接觸耳朵或耳朵附近的皮膚,以及另一個電極延伸至外露的表面以供一上肢接觸。
至於耳戴結構的形式,也同樣有各種可能,無論是耳內殼體形式、耳掛形式、或是耳夾形式都是可行的方式,且因應不同的形式,所使用的材質也可有相應的改變,電極及光感測器的設置也會有所不同。舉例而言,當實施為耳內殼體形式時,可實施為利用具彈性的材質包覆該殼體,例如,矽膠,以使其適應耳廓內面的凹陷及突起,此時,電極可直接由包覆材質破孔露出,也可採用如上所述的延伸形式,以達成與皮膚的接觸;當實施為耳掛形式時,由於會具有掛設於耳廓上方的掛件,因此,就增加了可接觸耳廓背面、及/或耳朵附近頭部的可能,此時,就可透過延伸的方式將電極延伸至掛件上,至於殼體的設置位置則是可設置於耳廓前方、或是耳廓後方,都是可選擇的位置;當實施為耳夾形式時,可將電極延伸至耳夾的內面,以接觸耳朵被夾設的部分的皮膚,例如,耳垂、耳廓邊緣等,也可將電極延伸至耳夾的外露表面,以供上肢接觸。至於光感測器,無論採用何種形式的耳戴結構,都只需確保其會被露出,可接觸並固定於皮膚上即可,因此,都是可行的方式,沒有限制。
再進一步,該殼體還可實施為與一腕戴結構900相結合,如圖 14A-14B所示。而在腕部附近,透過光感測器可取得脈波訊號、心率、血氧濃度等血液生理訊號,以及透過電極可取得肌電訊號、皮膚電訊號、心電訊號等電生理訊號,其中,肌電訊號以及皮膚電訊號的取得需要兩個電極同時接觸同一部份的皮膚,另外,心電訊號的取得則可實施為一個電極接觸手腕附近的皮膚,且另一個電極延伸至外露的表面以供其他身體部分接觸,例如,另一上肢,軀幹等。
在此,由於殼體的體積很小,因此,該腕戴結構的形狀將變得非常自由,可以是手環形式,手錶形式,或是帶體形式,如此一來,使用者就可依實際使用習慣而選擇自己希望的腕戴結構形式。
有關電極以及光感測器的配置,則與上述類似。其中,光感測器需被露出並設置於可接觸且固定於手腕上的位置,至於電極則可以實施為直接露出殼體上的電極514達成接觸,如圖14A所示,也可利用腕戴結構上延伸的電極910,如圖14B所示,皆無限制。
在此,需要注意地是,上述的穿戴結構僅在於舉例說明,並非作為限制,根據本創作的殼體所能配合的穿戴結構並不因此受限,只要可與該殼體相結合並依附於人體表面的穿戴結構,例如,臂戴結構,胸帶,綁腿帶,貼片等,皆屬本案的應用範疇,沒有限制。
綜上所述,透過重新定義生理訊號擷取單元的殼體尺寸,以及其上光感測器及電接觸區域的配置,就可使同一個生理訊號擷取單元通用於多種的穿戴結構,因而可被設置於可取得各種生理訊號的各個身體部分,例如,頭部、耳朵、軀幹、手臂、手腕、手指等,而這些位置所能取得的生理訊號就幾乎囊括了一般生理監測所需。
而且,更進一步地,若再於殼體中配置動作感測元件,還可取得身體的移動情形,及/或再增設溫度感測元件,則可取得體溫資訊,將更具優勢。
再者,當上述的裝置應用於睡眠期間的偵測時,尤其是實施為指 戴形式時,除了上述穿戴結構與殼體可分離的情形外,亦可實施為一體成形指戴結構600e,例如,如圖15所示,夾設於指尖的殼體,或是直接形成為透過指環進行固定的指戴結構,都是可行的方式,沒有限制,只需能固定於手指上即可。
在睡眠期間,有數種可於手指測得並可反應睡眠生理狀態的生理訊號,舉例而言,藉由血氧濃度可得知是否出現呼吸低下的情形,例如,淺呼吸、呼吸中止等,這是因為當出現呼吸低下時,血液中的氧氣量就會下降,因此,可藉觀察血氧濃度變化而得知睡眠期間的呼吸變化;再者,心率可用來輔助觀察睡眠期間的生理狀態,例如,自律神經的狀態,心臟活動的情形,是否出現心律不整等,也可用來判定入睡(sleep onset)的時間;再進一步,若再增設動作感測元件,例如,加速度器,則可提供身體移動的資訊。因此,即使只是配戴於手指上的小體積裝置,綜合上述的這些資訊,同樣可以獲得相當多有關睡眠生理狀態的資訊,例如,睡眠品質,其中尤其適合用來瞭解是否具有睡眠呼吸障礙(Sleep Disordered Breathing,SDB),例如,睡眠呼吸中止(Obstructive Sleep Apnea,OSA)。
另一方面,在得知自身的睡眠情形後,若是能夠同時提供幫助入眠、及/或有助舒壓的程序,則對使用者而言,將會是更為完整的解決方案。
近年來,越來越多的研究顯示,人體能夠透過自我意識調控的方式而影響身體之運作系統,以達到改善身心健康的效果,例如,引發體內的放鬆反應(relaxation response)。所謂的放鬆反應,可說是與戰鬥或逃跑反應(fight-or-flight response)互補的一種身體反應,一般而言,放鬆反應會發生在當身體不再感知危險的時候,此時,自律神經系統中交感神經的活性會下降,而此種反應則可透過冥想(meditation)、呼吸訓練(breath training)、生理回饋(biofeedback)、漸進式肌肉放鬆(progressive muscle relaxation)、瑜珈等方式而於體內引發,可被用來治療壓力以及焦慮等症狀。
其中,生理回饋是一種人體為了改善健康及效能等目的而學習如 何改變生理活動的學習程序,在此程序中,人體中可透過意識,例如,思考、情緒,以及行為等,改變的生理活動,例如,腦波,心率、呼吸、肌肉活動或皮膚溫度等,會透過儀器進行監測,並快速且準確的將資訊回饋給受試者,由於此資訊與所欲達成的生理改變有關,因此,受試者在獲得資訊後,就可據以而進行自我意識調控,以加強所需的生理反應及/或改善自身生理狀態等。
而透過前面所述生理檢測裝置中電極及/或其他生理感測元件的配置,可取得的生理訊號,如腦電訊號,肌電訊號,皮膚電訊號,心率,血流量,皮膚溫度等都是生理回饋程序中經常採用的生理訊號。
其中,當腦波中α波佔優勢時表示人體處於放鬆的清醒狀態,β波佔優勢時表示人體處於清醒且緊張的狀態,而θ波佔優勢時則表示人體處於放鬆且意識中斷的狀態,因此可透過觀察腦波的變化情形而得知人體的生理及意識狀態;肌電訊號代表了人體肌肉的緊張度,且肌肉緊張度亦與自律神經的活動有關,故可據以得知肌肉的緊張程度;皮膚電活動與汗腺的活動有關,而汗腺的分泌僅受交感神經影響,且當交感神經活性增加時,汗腺活動增加,因此可透過測量皮膚電活動的方式得知交感神經的活性增減,而正如所熟知,交感神經活性減少就表示副交感神經的活性增加,亦即,人體處於較放鬆的狀態;心率因受到交感神經與副交感神經兩者的調控,且當交感神經活性增加時,心率變快,當副交感神經活性增加時,心率則變慢,因此可透過觀察心率序列而得知兩者間的活性消長情形;另外,因為傳送至肢體末端皮膚的血管僅受交感神經影響,且當交感神經活性降低時,血管收縮減少,管徑變大,血流增加,皮膚表面溫度上升,因此也可藉由測量肢體末稍皮膚溫度而推知交感神經相對於副交感神經的活性增減,例如,透過溫度感測元件測量溫度。
而正如所熟知,交感神經以及副交感神經是人體的自律神經系統,因此,透過取得這些生理資訊就可得知人體的自律神經相關生理資訊,因 此,這些生理資訊,無論是電生理資訊,或是血液生理資訊,或是體溫資訊,皆適合用來進行生理回饋程序,舉例而言,可在睡前進行生理回饋,以達到有助於入眠的生理狀態,例如,可透過生理回饋增加腦波中α波所佔的比例,以誘導睡眠的發生,另外,也可於平時有空閒時進行生理回饋,例如,透過生理回饋增加副交感神經的活性,將可有助於舒緩精神壓力。
在此情形下,根據本創作的裝置只需進一步配合一資訊提供單元,將相關所取得之生理訊號透過一通知信息提供給使用者,就可讓使用者能夠即時得知生理上的改變,進而達成執行生理回饋程序所需的設置。
舉例而言,可直接於生理檢測裝置上設置資訊提供單元,以透過視覺、聽覺、及/或觸覺可感知的各種通知方式來進行信息提供,例如,利用閃光、圖式、數值變化等視覺可感知方式,聲音、語音等聽覺可感知方式,及/或振動、溫度改變等觸覺可感知方式,並可透過設置發熱元件、振動元件、發聲元件、顯示元件等來達成,可以有各種可能,沒有限制。
而且,基於根據本創作裝置的多用途特性,使用者還可基於回饋目的的不同,或是使用習慣的差異,而自行選擇作為生理回饋依據的生理訊號,舉例而言,只要選擇指戴結構,就可自手指取得體溫資訊、血液生理資訊、及/或皮膚電資訊,就可簡單地進行放鬆的生理回饋,相當方便。
再者,當採用根據本創作的穿戴式生理檢測裝置時,只需簡單地安置好穿戴結構,例如,戴上戒指,戴上眼鏡,戴上耳機,戴上手環等,就等於完成了生理感測元件的設置,接著,只需開始進行生理檢測並透過資訊提供單元獲得即時的生理資訊,就可進行生理回饋,相當方便,而也由於如此簡單且方便的設置,在使用時就幾乎沒有時間、地點的限制,例如,通勤期間、睡覺前等都是可進行生理回饋的時間、地點,相當有助於提升使用者的使用者意願。
相對地,傳統在進行生理回饋時,所採用的生理檢測裝置,多呈現接線複雜的情形,舉例而言,通常都是有一台機器設置於使用者身邊的 桌上,在從機器接線至使用者身上,例如,若進行腦電訊號檢測,就會有多條線連接至使用者頭部,若測量皮膚電訊號,則通常採用的方式是有兩條線分別連接至使用者的兩隻手指,若進行體溫檢測,也同樣需要接線至欲取得體溫的位置,在此情形下,使用者等於就被綁在桌前,不僅限制了使用的地點,也等於限制了使用的時間,相當不方便。
當然,該資訊提供單元除了用於生理回饋期間以外,亦可在其他的穿戴使用期間用來提供使用者相關的其他通知、指示等,例如,可在所偵測的生理訊號符合預設條件時,例如,心跳過快,出現心律不整,血氧濃度過低等,透過聲音、振動、閃光等各種方式而提醒使用者,因此,沒有限制。
另外,該資訊提供單元亦可實施為外部裝置,例如,智慧型手機,智慧型手錶,平板,電腦等,在此情形下,根據本創作的裝置中只需再包括一無線傳輸模組,例如,藍芽模組,就可達成與該外部裝置間的無線溝通,並於生理回饋期間即時提供使用者資訊,舉例而言,利用與智慧型手機間的即時無線傳輸,例如,透過於手機上執行應用程式(APP)而與配戴於身上的生理檢測裝置間進行溝通,上述的各種無論是視覺、聽覺、或觸覺可感知方式,都可利用手機來達成,不但可減輕手部的負擔,也由於智慧型手機、平板等各種可攜式電子裝置已完全融入一般使用者的日常生活,在操作上也相當容易,無須額外的學習。
此外,該無線溝通除了用於生理回饋期間外,亦可用於單純的資訊傳送,例如,所擷取的生理訊號,以及檢測結果等,在此情形下,則可實施為即時無線傳輸,或是實施為在生理監測結束後進行,沒有限制,也因此,該殼體中還可設置記憶體,以儲存所取得的生理訊號,並於監測結束後下載至外部裝置,當然,記憶體亦可作為無線傳輸前的緩衝記憶體,沒有限制。
在此,需注意地是,此無線溝通、記憶體將可實施於本案前述所 有實施例中的裝置,亦即,本文至此所提及的任何裝置都可進一步配置一無線傳輸模組,而進行與一外部裝置間的無線溝通,例如,可用以將所測得的生理資訊傳送至外部裝置,或是該外部裝置可透過該無線溝通而對穿戴使用者身上的裝置進行控制、設定等,及/或配置一記憶體,皆無限制,而如此的配置則使得穿戴形式使用方便性能進一步獲得提升,相當具優勢。
綜上所述,本創作提供了多用途生理檢測裝置的概念,利用不同的穿戴結構,就可在使用同一裝置的情形下,方便且簡單地設置於不同的身體部位,進而取得不同的生理訊號,不但具成本效益,更達到讓使用者可隨著需求不同而改變使用方式,進而獲得最符合所需之生理訊號的目的。

Claims (29)

  1. 一種多用途生理檢測系統,包括:一生理訊號擷取單元,包括:一殼體;一生理訊號擷取電路,至少部分容置於該殼體之中;一第一電接觸區域以及一第二電接觸區域,電連接至該生理訊號擷取電路,並露出於該殼體的表面;一光感測器,電連接至該生理訊號擷取電路,並設置於該殼體的表面;以及一無線傳輸模組,容置於該殼體內;以及一穿戴結構,包括:一結合結構,用以可移除地與該殼體相結合;至少一電接觸部分,設置於該結合結構內,以在與該殼體相結合時,電連接至該第一電接觸區域以及該第二電接觸區域的至少其中之一;以及至少一訊號擷取電極,電連接至該至少一電接觸部分,並設置於穿戴結構的表面,其中,當該殼體與該穿戴結構相結合,並設置於一使用者的一身體部分時,該生理訊號擷取電路透過下列的至少其中之二而取得該使用者的至少一電生理訊號,包括:該第一電接觸區域,該第二電接觸區域,以及該至少一訊號擷取電極,及/或透過該光感測器而取得該使用者的一血液生理相 關資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的系統,其中,該穿戴結構實施為下列的其中之一,包括:頭戴結構,耳戴結構,頸戴結構,指戴結構,腕戴結構,臂戴結構,綁帶,以及貼片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的系統,其中,該第一電接觸區域以及該第二電接觸區域進一步被建構以接觸該使用者的皮膚,以作為訊號擷取電極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的系統,其中,該電生理訊號實施為下列的至少其中之一,包括:腦電訊號,眼電訊號,心電訊號,肌電訊號,以及皮膚電訊號,以及該血液生理相關資訊實施為下列的至少其中之一,包括:血流量,心率,以及血氧濃度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的系統,其中,該系統進一步被應用於一睡眠期間執行生理檢測,以及該穿戴結構實施為頭戴結構或指戴結構。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的系統,其中,該系統進一步被應用於一生理回饋程序中。
  7. 一種多用途生理檢測裝置,應用於一生理回饋程序中,包括:一穿戴結構,用以將該多用途生理檢測裝置設置於一使用者的一身體部分上,一殼體;一生理訊號擷取電路,至少部分容置於該殼體之中;一光感測器,電連接至該生理訊號擷取電路;一第一訊號擷取電極以及一第二訊號擷取電極,設置於該殼體上,並電連接至該生理訊號擷取電路;以及 一資訊提供單元;其中,當該裝置透過該穿戴結構而設置於該身體部分時,該血液生理感測元件取得一第一放鬆相關血液生理資訊,及/或該第一訊號擷取電極以及該第二訊號擷取電極取得一第二放鬆相關電生理訊號;以及相關於該第一放鬆相關血液生理資訊及/或該第二放鬆相關電生理訊號的一資訊,透過該資訊提供單元而被即時地提供予該使用者,以作為該使用者改變自身生理狀態的基礎。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的裝置,其中,該第一放鬆相關血液生理資訊包括下列的至少其中一,包括:血流量,以及心率,以及該第二放鬆相關電生理訊號實施為下列的至少其中之一,包括:腦電訊號,肌電訊號,以及皮膚電訊號。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的裝置,其更包括一無線傳輸模組,以及該資訊提供單元實施為一外部裝置,可與該無線傳輸模組進行無線溝通。
  10. 一種多用途生理檢測裝置,包括:一生理訊號擷取電路;一頭戴結構,被建構以環繞一使用者的一頭部的至少一部份;至少一耳內殼體,至少連接至該頭戴結構的其中一端,並用以設置於該使用者的至少一耳朵上;一第一訊號擷取電極,電連接至該生理訊號擷取電路,並設置於該頭戴結構上;一第二訊號擷取電極,電連接至該生理訊號擷取電路,並設置於該至少 一耳內殼體上,其中,該第一訊號擷取電極實施為針狀電極;以及透過該第一訊號擷取電極以及該第二訊號擷取電極分別達成與皮膚的接觸,該生理訊號擷取電路可取得至少一腦電訊號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的裝置,其中,該至少一腦電訊號實施為下列的至少其中之一,包括:頂葉區腦電訊號,枕葉區腦電訊號,以及顳葉區腦電訊號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的裝置,其中,該至少一耳內殼體透過下列的至少其中之一而與該頭戴結構相結合,包括:連接線,以及可伸縮機構。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的裝置,其中,該針狀電極進一步實施為可移除形式。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的裝置,其中,該至少一耳內殼體實施為二個耳內殼體,以及其更包括一第三訊號擷取電極,與該第一訊號擷取電極分別設置於該二個耳內殼體上,其中,該第三訊號擷取被建構為與該第一訊號擷取電極或與該第二訊號擷取電極一起取得腦電訊號。
  15. 一種多用途生理檢測系統,包括:一殼體;一生理訊號擷取電路,至少部分設置於該殼體內;至少一生理感測元件,與該生理訊號擷取電路電連接;一無線傳輸模組,容置於該殼體內;以及 複數個指戴結構,其每一個皆包括:一結合結構,對應於該殼體,以可移除地與該殼體相結合,其中,該複數個指戴結構被建構為分別具有不同的結構,以適應不同尺寸的手指;以及當該殼體與該複數個指戴結構的其中之一相結合,並設置於一手指上時,該至少一生理感測元件被建構為可自該手指取得至少一生理訊號。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的系統,其中,該至少一生理感測元件實施為設置於下列至少其中之一上,包括,該殼體,以及該複數個指戴結構的至少其中之一。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的系統,其中,該至少一生理感測元件實施為一第一訊號擷取電極以及一第二訊號擷取電極,以及其中,該第一訊號擷取電極被建構為與該手指相接觸,該第二訊號擷取電極被建構為接觸下列的其中之一,包括:該手指,另一上肢,以及軀幹,以及該至少一生理訊號實施為下列的至少其中之一,包括:皮膚電訊號,肌電訊號,以及心電訊號。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的系統,其中,該至少一生理感測元件實施為光感測器,並被建構為與該手指相接觸,以及該至少一生理訊號實施為血液生理資訊,以及其中,該血液生理資訊實施為下列的至少其中之一,包括:心率,血流量,以及血氧濃度。
  19. 一種多用途生理檢測裝置,包括:一殼體; 一生理訊號擷取電路,至少部分設置於該殼體內;一電接觸區域,設置於該生理訊號擷取裝置可供接觸的一表面上,並電連接至該生理訊號擷取電路;以及一指戴結構,用以承載該生理訊號擷取裝置,並設置於一使用者的一手指上,其中,該指戴結構被建構為至少部分由一導電材質所製成,且該導電材質被實施為用以支撐該指戴結構的至少一部分,並與該電接觸區域相互絕緣;以及該電生理訊號擷取電路被建構以,透過該導電材質接觸該手指的皮膚以及該電接觸區域接觸該手指所在肢體以外的其他皮膚部分所形成的一取樣迴路,而取得該使用者的一心電訊號。
  20. 一種多用途生理檢測系統,應用於一生理回饋程序中,包括:一多用途生理檢測裝置,包括:一指戴結構,用以將該多用途生理檢測裝置設置於一使用者的一手指上;一生理訊號擷取電路;一生理訊號感測元件,電連接至該生理訊號擷取電路,並被建構為自該手指取得該使用者的一體溫資訊;以及一無線傳輸模組;以及一外部裝置,與該多用途生理檢測裝置進行無線溝通,其中, 在該生理回饋程序期間,以該體溫資訊被建構以透過該外部裝置而即時地提供予該使用者,以作為該使用者改變自身生理狀態的基礎。
  21. 一種多用途生理檢測系統,應用於一生理回饋程序中,包括:一多用途生理檢測裝置,包括:一指戴結構,用以將該多用途生理檢測裝置設置於一使用者的一手指上;一生理訊號擷取電路;一光感測器,電連接至該生理訊號擷取電路,並被建構為自該手指取得血液生理資訊;一第一訊號擷取電極以及一第二訊號擷取電極,電連接至該生理訊號擷取電路,並被建構為自該手指取得電生理資訊;以及一無線傳輸模組;以及一外部裝置,與該多用途生理檢測裝置進行無線溝通,其中,在該生理回饋程序期間,該血液生理資訊及/或該電生理資訊被建構以透過該外部裝置而即時地提供予該使用者,以作為該使用者改變自身生理狀態的基礎。
  22. 一種多用途生理檢測系統,用以於睡眠期間進行生理監測,包括:一生理訊號擷取單元,包括:一殼體;一生理訊號擷取電路,至少部分容置於該殼體之中;一光感測器,電連接至該生理訊號擷取電路,並設置於該殼體的表 面;以及一記憶體,容置於該殼體內;以及一指戴結構,用以承載該生理訊號擷取單元,並設置於一使用者的一手指上,其中,當該指戴結構設置於該手指上時,該光感測器被設置於接觸該手指的位置,以自該手指測量該使用者的血液生理資訊;在睡眠監測期間,所測得的血液生理資訊被儲存於該記憶體中;以及該血液生理資訊被用於取得該使用者於睡眠期間的睡眠生理狀態資訊。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的系統,其中,該血液生理資訊被用以取得下列生理資訊的至少其中之一,包括:血氧濃度,以及心率,以作為得出該睡眠生理狀態資訊的基礎,以及其中,該睡眠生理狀態資訊包括下列的至少其中之一,包括:睡眠品質,呼吸情形,睡眠呼吸障礙相關資訊,以及心律不整資訊。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的系統,其更包括一動作感測元件,以取得該使用者的身體動作。
  25. 如申請專利範圍第22項所述的系統,其更包括一無線傳輸模組,容置於該殼體中,其中,該系統透過該無線傳輸模組而與一外部裝置進行溝通,進而達成下列的至少其中之一,包括:儲存於記憶體中資訊的下載,以及所測得生理資訊的即時監控。
  26. 如申請專利範圍第22項所述的系統,其進一步被應用於一生理回饋程序,其中,該血液生理資訊進一步被用以產生一自律神經相關生理資訊, 並透過一外部裝置而即時地提供予該使用者,以作為該使用者改變自身生理狀態的基礎。
  27. 一種多用途生理檢測系統,用以於睡眠期間進行生理監測,包括:一生理訊號擷取單元,包括:一殼體;一生理訊號擷取電路,至少部分容置於該殼體之中;一光感測器,電連接至該生理訊號擷取電路,並設置於該殼體的表面以及至少二電極,電連接至該生理訊號擷取電路;一頭戴結構,用以將該生理訊號擷取單元設置於一使用者的一頭部上;以及一無線傳輸模組,電連接至該生理訊號擷取電路,其中,當該頭戴結構將該生理訊號擷取單元設置於頭部時,該生理訊號擷取電路可透過該至少二電極而取得該使用者的電生理訊號;該生理訊號擷取電路進一步透過該光感測器而取得該使用者的血液生理資訊;以及其中,該電生理訊號以及該血液生理資訊被用於分析該使用者於睡眠生理狀態;以及透過該無線傳輸模組,該使用者的睡眠生理狀態相關資訊被無線傳送至一外部裝置。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的系統,其中,該頭戴結構實施為下列的至少其中之一,包括:綁帶,頭盔,眼鏡,貼布,黏膠,導電黏膠,以及導電貼片。
  29. 如申請專利範圍第27項所述的系統,其中,該電生理訊號包括下列的至少其中之一,包括:腦電訊號,眼電訊號,以及肌電訊號。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI820258B (zh) * 2018-12-14 2023-11-01 美商菲爾薇解析公司 感測器裝置及由多感測器裝置執行的方法

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