[发明专利]眼镜式脑部活动传感器以及眼镜式电生理活动感测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种穿戴式生理活动传感器及装置，特别涉及一种通过将电极接触耳廓内面及/或耳廓背面特定位置而达成电生理讯号撷取的眼镜式脑部活动传感器以及眼镜式电生理活动感测装置。

背景技术

传统上，将电极设置于头皮上而测得的脑部电活动称之为脑电图(electroencephalogram，EEG)，脑电图可用来侦测及诊断许多的生理状况，并且，所获得的脑部活动信息也可有许多其他的应用，例如，学习专注度，疲劳程度，脑机接口(brain computer interface，BCI)，神经义肢(neuroprosthetics)，以及生物特征辨识(biometric authentication)等。

一般而言，脑部电活动的测量方式分为两种，参考组合范式(reference montage)以及双极组合范式(bipolar montage)。在参考组合范式中，是通过将参考电极(reference electrode，亦称之为无关电极)设置于没有大脑皮质电活动的位置，以及将活动侦测电极设置于具有大脑皮质电活动的位置而取得脑波，而双极组合范式则是将两个电极皆设置于具有大脑皮质电活动的位置，并通过两个位置的电位差而取得脑波。

然而，传统的脑部电活动检测装置确有着笨重、接线繁复、需要专业人士协助设置电极等缺点，很难普遍化，所以，为了解决这些问题，已逐渐发展出各种改进的形式，而其中一种就是耳戴形式的脑部活动检测装置。

举例而言，Looney D,et al.,“The in-the-ear recording concept:user-centered and wearable brain monitoring.”IEEE PULSE,2012Nov-Dec；3(6):32-42.举出了通过耳道取得脑电讯号的方式，并也证实了由耳道所取得的脑电讯号与由颞叶区所取得的脑电讯号间有相似的波形变化；另外，也有许多专利文件揭示以耳朵作为取脑电讯号位置的各种方式，例如，美国专利US20070112277揭示以耳道内耳塞作为设置脑电电极媒介；美国专利US20120209101揭示利用符合耳型的助听器作为设置脑电电极的媒介；美国专利US8565852揭示通过耳挂结构配合耳夹而达到固定电极效果的方式；美国专利US20060094974叙述利用耳廓的结构而设置电极的构想；以及美国专利US7197350与美国专利US8781570则是采用耳罩作为设置电极的媒介。

然而，由于耳道内空间非常狭小，因此，不但电极定位不易，也使得取样装置的制作变得非常复杂，实施起来并不容易，而且，耳道还存在着一个取样上的问题，耳蜡，耳道内的耳蜡是人体自然产生的物质，其会降低电极与耳道皮肤间的接触面积，甚至完全隔绝，不容易达到电极与皮肤间的良好接触，故需要在每次配戴前皆特别进行清理，对使用者而言事实上是相当麻烦的程序。

再者，当电极的设置位置是落在耳廓与头颅的相接范围内时，由于此范围是紧贴头颅的平面，要维持电极与此平面的接触自然必须通过朝向头颅方向的力进行固定，但耳廓在此范围内却没有可用以提供此方向施力的结构，因此，如何固定电极一直是最需克服的问题，且同时间还需注意不能为了维持电极接触稳定而牺牲使用舒适度。

举例而言，在美国专利US2006/009497中，参考电极(reference electrode)是利用现有常见的夹设方式而设置于耳垂上，而侦测电极(detection electrode)则是利用耳廓的生理结构进行固定，这样的方式虽然立意良好，但显然，由于几乎完全缺乏固定的力量，侦测电极事实上很难因此而被固定，电极与皮肤间的接触相当不稳定，很容易因头部转动、移动等而出现晃动，直接影响到所取得讯号的质量。

另外，在美国专利US8565852中，为了将侦测电极(detection electrode)固定在三角窝(triangular fossa)以及耳轮脚(crus of helix)与对耳轮上脚(superior crux of anthelix)之间的空间，并使电极接触该空间中与头颅相贴的范围，采用了特殊形状的夹具，不过，对使用者而言，长时间使用将容易因夹设的力量而感到不适，再者，此份文件中也提供了通过耳挂结构而将侦测电极维持在欲接触位置上的另一种方式，但可发现，这样的方式由于无法提供直接施加于电极上的力量，电极仍容易出现晃动，因此，与皮肤间的接触无法长时间维持稳定，自然会造成讯号质量降低。