耳戴式电极结构及穿戴式生理感测装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种耳戴式电极结构及穿戴式生理感测装置及系统，其中，该耳戴式电极结构实施为至少一部分由弹性材质所制成，以通过弹性材质的弹性恢复力而达成电极与耳道皮肤间的稳顶接触，另外，该穿戴式生理感测装置包括腕戴结构，以及连接至该腕戴结构的电极，以取得脑电讯号。

Ear electrode structure and wearable physiological sensing device and system

The invention discloses a headset electrode structure and wearable physiological sensing device and system, wherein, the headset electrode structure implementation for at least a portion of an elastic material, through the elastic restoring force of the elasticity of the material and an electrode and the ear canal skin between the stability of the top contact, in addition, the Wearable physiological sensing device comprises a wrist structure, and is connected to the electrode of the wrist structure, in order to obtain eeg.

【技术实现步骤摘要】
耳戴式电极结构及穿戴式生理感测装置及系统
本专利技术涉及一种耳戴式电极结构及穿戴式生理感测装置及系统，尤其涉及一种通过弹性材质而达成电极接触的耳戴式电极结构，以及实施为腕戴形式的穿戴式生理感测装置及系统。
技术介绍
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，以及脑机接口(braincomputerinterface，BCI)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(referencemontage)以及双极组合范式(bipolarmontage)。在参考组合范式中，是以同一个位置的大脑电活动作为参考，例如，常见地是将参考电极设置于没有大脑皮质电活动的位置，而活动侦测电极则是相对于参考电极而取得脑波，而双极组合范式则是通过两个位置的大脑电活动电位差而取得脑波。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，LooneyD,etal.,“Thein-the-earrecordingconcept:user-centeredandwearablebrainmonitoring.”IEEEPULSE,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，也有许多专利文件公开以耳朵作为取脑电讯号位置的各种方式，例如，US20070112277公开以耳道内耳塞作为设置脑电电极媒介；US20120209101公开利用符合耳型的助听器作为设置脑电电极的媒介；US8565852公开通过耳挂结构配合耳夹而达到固定电极效果的方式；US20060094974叙述利用耳廓的结构而设置电极的构想；以及US7197350与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，因此需要在每次配戴前都特别进行清理，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US2006/009497中，参考电极(referenceelectrode)是利用现有常见的夹设方式而设置于耳垂上，而侦测电极(detectionelectrode)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US8565852中，为了将侦测电极(detectionelectrode)固定在三角窝(triangularfossa)以及耳轮脚(crusofhelix)与对耳轮上脚(superiorcruxofanthelix)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。在US2012/0209101中，虽然利用符合耳型的助听器来承载电极并确保电极与耳道、耳廓皮肤间的接触，但这样的方式中，固定的力量主要是来自进入耳道部分与耳道间的摩擦力，而助听器的形状以及延伸至耳后的挂件则仅作为定位用，耳道外的电极缺乏直接固定的力量，因此，只要进入耳道部分与耳道间出现松脱，电极就会脱离耳廓皮肤的表面，依然很容易出现电极接触不稳定的现象。另外，在US20070112277中，除了有关将电极设置于耳道内的实施方式外，也公开了将电极设置于耳后壳体的表面以接触头颅的方式，这是耳戴式脑部活动检测装置中很常见的设置方式以及接触位置，然而，这样的结构却不容易使耳后壳体产生朝向头颅方向的力，因此通常耳后壳体只是被维持在耳后，非常容易产生晃动，电极与皮肤间的接触并不稳定。最近，更是发展出利用3D扫描的方式让每一位使用者都能具有完全符合自身耳型的耳内装置，例如，US2015/016996即叙述通过3D扫描技术形成符合耳型的装置，以设置传感器，而且，UnitedSciences公司甚至提供了耳型扫描的巡回服务，而如此麻烦、花费大量人力物力的程序的目的也就是在于让生理感测元件可稳定地、不受移动影响地被设置于耳朵内，以取得高质量的讯号。因此，由上述可知，在目前具生理感测元件的耳戴装置领域中，仍旧为了如何让生理感测元件达到更稳定设置而在苦思解决之道，因此如何解决上述存在于已知技术中的各种问题，确实是当前耳戴式脑部活动检测装置领域的重要议题。
技术实现思路
在寻找解决方案的过程中，于现有常被用来取得脑电讯号的位置外，申请人发现了新的脑电讯号取样位置，即为在外观上突出于头颅外、被耳软骨所支撑的耳廓部分，并进一步通过实验而得知，于耳廓上所获得的脑电讯号的讯号强度足以进行相关的脑电讯号分析并提供脑部活动信息。因此，本专利技术的目的在于提供一种不同于以往设计理念的耳戴式脑部活动传感器，其利用至少部分符合耳甲艇及/或耳甲腔形状的耳内壳体，而使得其上的活动侦测电极可与耳廓的耳甲墙(conchawall)间达成稳定接触，进而有利于取得邻近大脑皮质颞叶区的脑电讯号。本专利技术的另一目的在于提供一种耳戴式脑部活动传感器，利用至少部分符合耳甲及/或耳屏间切迹形状的耳内壳体，而使得其上的参考电极可与耳屏及/或耳屏间切迹间达成稳定接触，进而与活动侦测电极一起取得脑电讯号。本专利技术的另一目的在于提供一种耳戴式脑部活动传感器，其通过耳前部件与延伸部件之间的相对施力，而使得位于该延伸部件上的活动侦测电极或参考电极可与耳廓后方皮肤间达成稳定接触，进而有利于取得脑电讯号。本专利技术的再一目的在于提供一种眼镜式脑电活动传感器，其通过眼镜结构而达成电极与耳廓背面皮肤及/或耳朵附近皮肤的稳定接触，以利于取得脑电讯号。本专利技术的又一目的在于提供一种脑部活动传感器，其进一步包括光发射元件以及光接收元件，以取得相关心率及/或血氧的生理信息，进而作为生理回馈及/或呼吸训练的依据。本专利技术的又一目的在于提供一种脑部活动传感器，其进一步具有心电电极，以取得心电图，进而可提供心电图相关信息。本专利技术的又一目的在于提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耳戴式电极结构，包括：一耳内壳体，由一弹性材质所构成，并具有一第一部分以及一第二部分，其中，当该耳内壳体被设置于一使用者的一耳朵上时，该第一部分被建构为位于该耳朵的耳道内；一电极，实施为该第一部分的表面上的一可导电区域；以及一可导电部分，与该耳内壳体相结合，被建构为：电连接至该电极；以及电连接至一生理讯号撷取电路，其中，通过该弹性材质于第一部分所提供的一弹性恢复力，该电极与该耳道的皮肤间可达成稳定的抵顶力；以及通过该弹性材质于该第二部分所提供一弹性恢复力，可使该耳内壳体稳定抵顶于该耳朵的耳甲墙、对耳屏、耳屏、及/或耳屏间切迹。

【技术特征摘要】
2016.01.22 CN 2016200648199;2016.01.22 CN 201610041.一种耳戴式电极结构，包括：一耳内壳体，由一弹性材质所构成，并具有一第一部分以及一第二部分，其中，当该耳内壳体被设置于一使用者的一耳朵上时，该第一部分被建构为位于该耳朵的耳道内；一电极，实施为该第一部分的表面上的一可导电区域；以及一可导电部分，与该耳内壳体相结合，被建构为：电连接至该电极；以及电连接至一生理讯号撷取电路，其中，通过该弹性材质于第一部分所提供的一弹性恢复力，该电极与该耳道的皮肤间可达成稳定的抵顶力；以及通过该弹性材质于该第二部分所提供一弹性恢复力，可使该耳内壳体稳定抵顶于该耳朵的耳甲墙、对耳屏、耳屏、及/或耳屏间切迹。2.根据权利要求1所述的结构，其中，还包括一另一电极，实施为该第二部分的表面上的一可导电区域。3.根据权利要求1所述的结构，其还包括一支撑体，用以设置该可导电部分。4.根据权利要求3所述的结构，其中，该支撑体以及该可导电部分实施为由同一种可导电材质所制成。5.根据权利要求1所述的结构，其中，该弹性材质实施为弹性可导电材质。6.根据权利要求5所述的结构，其中，该电极实施为由该弹性可导电材质所制成。7.根据权利要求1所述的结构，其中，该电极实施为由下列其中的一个所制成，包括：导电金属，导电橡胶，导电硅胶，导电泡棉，以及导电纤维。8.根据权利要求1所述的结构，其中，该生理讯号撷取电路被建构以取得下列讯号的至少其中的一个，包括：心电讯号，以及脑电讯号。9.根据权利要求1所述的结构，其中，该生理讯号撷取电路实施为设置于一腕戴式结构中。10.根据权利要求1所述的结构，其还包括一光发射元件以及一光接收元件，设置于该耳内壳体的表面，并电连接至该可导电部分。11.一种耳戴式电极结构，包括：一支撑体，具有一凸起；一弹性部件，具有一弹性恢复力，并实施为与该支撑体相结；以及一可导电部分，设置于该凸起上，其中，该可导电部分被建构为电连接至一生理讯号撷取电路，以作为构成取得一电生理讯号的一取样回路的一电极；以及当该弹性部件被设置于一耳道内时，通过该弹性恢复力，该可导电部分与该耳道间可达成稳定的抵顶力。12.根据权利要求11所述的结构，其中，该凸起以及该可导电部分实施为由同一种可导电材质所制成。13.根据权利要求11所述的结构，其中，该支撑体以及该可导电部分实施为由同一种可导电材质所制成。14.一种耳戴式电极结构，包括：一弹性部件，由一可导电材质所制成，并具有一弹性恢复力；以及一绝缘材质，被建构为包覆于该弹性部件的外部，并露出至少一可导电区域，其中，该弹性部件被建构为电连接至一生理讯号撷取电路，以及该至少一可导电区域被作为构成取得一电生理讯号的一取样回路的一电极；以及当该弹性部件被设置于一耳道内时，通过该弹性恢复力，该至少一可导电区域与该耳道间可产生稳定的抵顶力。15.根据权利要求14所述的结构，其中，该绝缘材质实施为一绝缘涂层。16.根据权利要求14所述的结构，其还包括一支撑体，用以与该弹性部件相结合。17.一种耳戴式电极结构，包括：一弹性部件，由一可导电材质所制成，并具有一弹性恢复力；以及一可导电部分，与该弹性部件相结合，并形成电连接，其中，该弹性部件被建构为通过该可导电部分而电连接至一生理讯号撷取电路，以作为构成取得一电生理讯号的一取样回路的一电极；以及当该弹性部件被设置于一耳道内时，通过该弹性恢复力，该弹性部件与该耳道间可达成稳定的抵顶力。18.根据权利要求17所述的结构，其还包括一导电纤维，包覆于该弹性部件外部，并与该弹性部件形成电连接，以作为该电极。19.一种耳戴式电极结构，包括：一弹性部件，具有一弹性恢复力，包括：一第一部分，由一第一可导电材质所制成，并被建构为具有一第一可导电区域；以及一第二部分，由一第二可导电材质所制成，并被建构为具有一第二可导电区域；以及一绝缘部分，设置于该第一部分以及该第二部分之间，以达成该第一部分与该第二部分间的绝缘，其中，该第一部分以及该第二部分被建构为电连接至一生理讯号撷取电路，以及该第一可导电区域以及该第二可导电区域被作为构成取得一脑电讯号的一取样回路的二电极；以及当该弹性部件被设置于一耳道内时，通过该弹性恢复力，该第一区域以及该第二区域与该耳道间可达成稳定的抵顶力。20.根据权利要求19所述的结构，其还包括一绝缘材质，包覆于该弹性部件的外部，其中，该绝缘材质被建构为于该第一部分的表面露出该第一可导电区域，以及于该第二部分的表面露出该第二可导电区域。21.根据权利要求19所述的结构，其中，该第一可导电区域以及该第二可导电区域实施为由下列的至少其中的一个所构成，包括：金属导电片，以及导电纤维。22.根据权利要求19所述的结构，其中，该第一可导电材质以及该第二可导电材质实施为下列的至少其中的一个，包括：导电橡胶，导电硅胶，以及导电泡棉。23.一种穿戴式生理感测系统，包括：一腕戴装置，用以设置于一使用者的一腕部，包括：一腕戴结构；一壳体，由该腕戴结构所承载；一处理器模块，至少部分设置于该壳体内；一音频提供单元；一显示元件，设置于该壳体的至少一表面，以供该使用者观看；以及一第一光传感器，被建构为通过该腕戴结构而设置于该使用者的该腕部；至少一耳戴结构，用以设置于该使用者的一耳朵，包括：一发声元件，连接至该处理器模块；以及一第二生理感测元件，连接至该处理器模块，并设置于该使用者身上，其中，该处理器模块通过该第一光传感器及/或该第二生理感测元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：周常安，
申请(专利权)人：周常安，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71