生物反饋系統(tǒng)及其運(yùn)作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生物反饋系統(tǒng)及其運(yùn)作方法，運(yùn)用串流技術(shù)，實(shí)時(shí)解析生理訊號(hào)，實(shí)時(shí)反饋給操作設(shè)備或顯示設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱裝置)，讓裝置能依反饋的信息，做出實(shí)時(shí)的反應(yīng)或調(diào)整。借由這樣連續(xù)反饋與調(diào)整的正向循環(huán)，幫助用戶逐步達(dá)成健康目標(biāo)，提升生理檢測(cè)的健康價(jià)值。
【專利說(shuō)明】生物反饋系統(tǒng)及其運(yùn)作方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生物反饋系統(tǒng)及其運(yùn)作方法，尤指一種運(yùn)用串流技術(shù)，實(shí)時(shí)分析 生理訊號(hào)，轉(zhuǎn)化成控制指令，實(shí)時(shí)反饋給用戶或裝置的生物反饋系統(tǒng)及其運(yùn)作方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 傳統(tǒng)的生理檢測(cè)，用戶得到的是靜態(tài)的結(jié)果圖表，然實(shí)際上，生理狀態(tài)可謂無(wú)時(shí)無(wú) 刻在改變，例如人的心跳速率、血壓或神經(jīng)活性等，皆會(huì)因各種外在環(huán)境、日間、夜間、飲食、 作息、疾病或心理因素而變化。
[0003] 靜態(tài)的生理檢測(cè)方法，缺乏觀察，也忽略量測(cè)過(guò)程的信息，過(guò)于簡(jiǎn)化的靜態(tài)數(shù)據(jù)以 及平面圖像，容易造成解讀上的盲點(diǎn)。
[0004] 在亞健康領(lǐng)域，這種忽略時(shí)間因子所得的健康或生理檢測(cè)報(bào)告，對(duì)于使用者，只有 單向告知結(jié)果的作用，無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)反饋、實(shí)時(shí)調(diào)整的健康管理目的。
[0005] 對(duì)于自動(dòng)化健康器材，也無(wú)法應(yīng)用檢測(cè)結(jié)果作為調(diào)整設(shè)備強(qiáng)度或模式的依據(jù)，使 得健康輔助設(shè)備的功用無(wú)法有效發(fā)揮。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 為解決【背景技術(shù)】所提及的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生物反饋系統(tǒng)及其運(yùn)作方法。
[0007] 所述生物反饋系統(tǒng)包含一檢測(cè)模塊、一數(shù)據(jù)庫(kù)、一解析模塊、一分析控制模塊以及 至少一執(zhí)行模塊。
[0008] 其中，該數(shù)據(jù)庫(kù)與該檢測(cè)模塊連接，該解析模塊分別與該檢測(cè)模塊及該數(shù)據(jù)庫(kù)連 接，該解析模塊實(shí)時(shí)解析來(lái)自該檢測(cè)模塊或該數(shù)據(jù)庫(kù)的一原始訊號(hào)串流，并轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng) 于該原始訊號(hào)的一生理訊號(hào)。
[0009] 該分析控制模塊與該解析模塊連接，該分析控制模塊接收該生理訊號(hào)并轉(zhuǎn)換為一 控制指令，該至少一執(zhí)行模塊則與該分析控制模塊連接，且該至少一執(zhí)行模塊執(zhí)行來(lái)自該 分析控制模塊的該控制指令串流。
[0010] 而本發(fā)明的運(yùn)作方法包含下列步驟，首先執(zhí)行步驟（a) -檢測(cè)模塊檢測(cè)一用戶產(chǎn) 生的一原始訊號(hào)，接著執(zhí)行步驟（b)，該檢測(cè)模塊將該原始訊號(hào)同時(shí)傳送給一數(shù)據(jù)庫(kù)及一解 析模塊，該數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存該原始訊號(hào)。
[0011] 執(zhí)行步驟（c)，該解析模塊實(shí)時(shí)分析該原始訊號(hào)串流，并將該原始訊號(hào)轉(zhuǎn)換為一生 理訊號(hào)傳送至一分析控制模塊，再執(zhí)行步驟（d)，該分析控制模塊分析該生理訊號(hào)串流并轉(zhuǎn) 換為一控制指令，將該控制指令傳送給至少一執(zhí)行模塊。
[0012] 最后執(zhí)行步驟（e)，該至少一執(zhí)行模塊執(zhí)行該控制指令串流。 【【附圖說(shuō)明】】
[0013] 圖1是本發(fā)明生物反饋系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖2(a)是靜態(tài)心跳間期散布圖的示意圖。
[0015] 圖2(b)是本發(fā)明運(yùn)用于心跳間期散布圖的示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明運(yùn)用于瑜珈教示的示意圖。
[0017] 圖4(a)是本發(fā)明運(yùn)用于睡眠腦波檢測(cè)的示意圖。
[0018] 圖4(b)是本發(fā)明運(yùn)用于睡眠腦波檢測(cè)的另一示意圖。
[0019] 圖5(a)是本發(fā)明動(dòng)態(tài)太極圖的表現(xiàn)示意圖。
[0020] 圖5(b)是本發(fā)明運(yùn)用于影響手段的示意圖。
[0021] 圖6(a)是本發(fā)明運(yùn)用于心智訓(xùn)練的表現(xiàn)示意圖。
[0022] 圖6 (b)是本發(fā)明運(yùn)用于心智訓(xùn)練的另一表現(xiàn)不意圖。
[0023] 圖7是本發(fā)明生物反饋系統(tǒng)的運(yùn)作方法流程圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0024] 為能了解本發(fā)明的技術(shù)特征及實(shí)用功效，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容來(lái)實(shí)施，茲進(jìn)一 步以如圖式所示的較佳實(shí)施例，詳細(xì)說(shuō)明如后：
[0025] 首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1是本發(fā)明生物反饋系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 如圖1所示，本發(fā)明所述生物反饋系統(tǒng)，包含一檢測(cè)模塊1、一數(shù)據(jù)庫(kù)2、一解析模 塊3、一分析控制模塊4及至少一執(zhí)行模塊5。
[0027] 其中數(shù)據(jù)庫(kù)2與該檢測(cè)模塊1連接，解析模塊3分別與檢測(cè)模塊1及數(shù)據(jù)庫(kù)2連 接，而該解析模塊3解析（parse)來(lái)自檢測(cè)模塊1或數(shù)據(jù)庫(kù)2的一原始訊號(hào)串流（stream)， 并轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)于該原始訊號(hào)的一生理訊號(hào)。
[0028] 分析控制模塊4與解析模塊3連接，而至少一執(zhí)行模塊5與分析控制模塊4連接， 該分析控制模塊4可接收來(lái)自解析模塊3的生理訊號(hào)串流，分析并轉(zhuǎn)換為一控制指令后串 流發(fā)送給執(zhí)行模塊5。該執(zhí)行模塊5接收來(lái)自該分析控制模塊4的控制指令并執(zhí)行該控制 指令。
[0029] 該檢測(cè)模塊1為具有心電圖（Electrocardiography, ECG)測(cè)量、肌電波測(cè)量、眼動(dòng) 波測(cè)量、腦波測(cè)量或脈搏測(cè)量（Photoplethysmography，PPG)功能的設(shè)備，例如心電圖機(jī)、 脈搏儀、腦電波儀、肌電波或眼動(dòng)波的生理量測(cè)儀等，本發(fā)明不以此為限；而分析控制模塊 4 可以是包含微控制器（Microcontroller Unit, MCU)、微處理器（Microprocessor, MPU)、 顯示適配器或可程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller, PLC)的任何裝置、儀 器及其組合，用以對(duì)執(zhí)行模塊5發(fā)出控制指令，本發(fā)明不以此為限；該執(zhí)行模塊5則為任何 可接受控制指令的軟硬件，例如電視、智能型手機(jī)、智能型手表、手環(huán)、計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī) 或其他配備有顯示器的裝置，亦可為健康輔助設(shè)備如按摩床、按摩椅、跑步機(jī)或其他有調(diào)控 功能的健康器材、醫(yī)療器材或運(yùn)動(dòng)器材，此外，上述該些執(zhí)行模塊5若包含APP、電子郵件、 實(shí)時(shí)通訊軟件或其他軟件等功能者亦包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明不以此為限。
[0030] 而當(dāng)執(zhí)行模塊5為任何配備有顯示器的裝置時(shí)，執(zhí)行模塊5可將其接收到的控制 指令顯示為動(dòng)畫，該動(dòng)畫可以是動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)圖、動(dòng)態(tài)分析圖、動(dòng)態(tài)生理波形圖、動(dòng)態(tài)功率頻譜 密度（Power Spectral Density, PSD)圖、動(dòng)態(tài)心跳間距散布圖（RRI Scatter)、動(dòng)態(tài)太極 圖、動(dòng)態(tài)人物圖或其組合，其中所述動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)圖可為趨勢(shì)圖、直方圖或圓餅圖；動(dòng)態(tài)分析圖 可為五力分析圖、雷達(dá)分析圖，而動(dòng)態(tài)生理波形圖則可為心電圖、腦波圖或其他表現(xiàn)生理狀 態(tài)的波形圖，本發(fā)明不以此為限。
[0031] 本發(fā)明可用于多種生理檢測(cè)方法，令其檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)以顯示、調(diào)整、控制方式反饋 給使用者或設(shè)備。使用者或設(shè)備依據(jù)反饋結(jié)果做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整，再經(jīng)由檢測(cè)設(shè)備得到新的 檢測(cè)結(jié)果，形成一實(shí)時(shí)反饋與調(diào)整的循環(huán)過(guò)程，而在本實(shí)施方式中，所述設(shè)備即為執(zhí)行模塊 5〇
[0032] 首先，用戶接受檢測(cè)模塊1的檢測(cè)，如前所述，檢測(cè)模塊1可為相當(dāng)多種檢測(cè)儀器 或設(shè)備，檢測(cè)模塊1在檢測(cè)完使用者的生理狀態(tài)后，會(huì)獲得一原始訊號(hào)，該原始訊號(hào)可以為 心電圖數(shù)據(jù)、肌電波數(shù)據(jù)、眼動(dòng)波數(shù)據(jù)、腦波數(shù)據(jù)、脈搏數(shù)據(jù)或其組合。
[0033] 該原始訊號(hào)的數(shù)據(jù)內(nèi)容可為多種形式，通常以單位時(shí)間間隔的單位電訊號(hào)強(qiáng)度為 主，例如心電波、肌電波、眼動(dòng)波、腦波這類與神經(jīng)活動(dòng)相關(guān)的訊號(hào)，此外，亦可為具有間歇 規(guī)律性運(yùn)動(dòng)特征的原始訊號(hào)，例如脈搏。
[0034] 接著，檢測(cè)模塊1會(huì)將該原始訊號(hào)同時(shí)送至數(shù)據(jù)庫(kù)2儲(chǔ)存與解析模塊3進(jìn)行解析 (parse)，而數(shù)據(jù)庫(kù)2可為單機(jī)方式儲(chǔ)存或采用云端巨型儲(chǔ)存該原始訊號(hào)，本發(fā)明不以此為 限。
[0035] 如前所述，解析模塊3實(shí)時(shí)解析來(lái)自檢測(cè)模塊1或數(shù)據(jù)庫(kù)2的原始訊號(hào)串流，并將 之轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)于該原始訊號(hào)的一生理訊號(hào)。
[0036] 相對(duì)于原始訊號(hào)，解析后的生理訊號(hào)包含許多生理信息，更便于分析使用。針對(duì)不 同類型的生理訊號(hào)，本發(fā)明以不同的訊號(hào)格式來(lái)對(duì)應(yīng)，本實(shí)施方式將舉出多種生理檢測(cè)的 數(shù)據(jù)據(jù)以說(shuō)明。
[0037] 首先請(qǐng)參考表1，表1是時(shí)間間隔生理訊號(hào)的訊號(hào)格式，例如心率變異（Heart rate variability, HRV)分析中的心跳間期（RR-interval)訊號(hào)。
[0038] 表1 :時(shí)間間隔生理訊號(hào)格式范例
[0039]
[0040]
[0041] 表1中每一筆訊號(hào)傳送的是累積至該時(shí)點(diǎn)的心跳間距資料，可用于表現(xiàn)心跳間距 散布圖（RRI Scatter)變化的過(guò)程。
[0042] 由于本實(shí)施方式涉及到訊號(hào)傳輸及串流處理的部分，因此采用標(biāo)準(zhǔn)JavaScript 對(duì)象表示法（JavaScript Object Notation, JS0N)格式進(jìn)行資料的傳輸處理以及分析，若 以上表1為例，表1的實(shí)施方式所采用的JS0N格式如下：[{TimeSpan:float, Data: [{ms:f loat}，...]}，…]
[0043] 表2是功率頻譜密度生理訊號(hào)的訊號(hào)格式，用以傳送時(shí)間間隔生理訊號(hào)以傅立葉 變換（Fourier transform)后所得的功率頻譜密度（Power Spectral Density, PSD)，應(yīng)用 于類PSD的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0044] 例如表2中的每一筆訊號(hào)，表示累積至該時(shí)間點(diǎn)為止時(shí)間間隔數(shù)據(jù)以傅立葉變換 后得到的功率頻譜密度；例如時(shí)間序100的訊號(hào)，為累積至?xí)r間點(diǎn)100為止的時(shí)間間隔數(shù) 據(jù)，以傅立葉變換后得到的功率頻譜密度結(jié)果。
[0045] 表3 :功率頻譜密度生理訊號(hào)格式范例
[0046]
[0047] 同樣地，表3的實(shí)施方式所采用的JS0N格式如下：
[0048] [ {TimeSpan: float, Data: [ {{Hz: float}, {PSD: float} },··*]},··*]
[0049] 表3-1是以心率變異（Heart rate variability, HRV)分析為例的生理參數(shù)的生 理訊號(hào)格式，用以傳送各項(xiàng)生理參數(shù)。
[0050] 表3-1 :生理參數(shù)生理訊號(hào)格式范例（以HRV為范例）
[0051]
[0052] 表3-1中每筆訊號(hào)表示累積至該時(shí)間點(diǎn)為止各項(xiàng)生理參數(shù)的數(shù)值，各生理參數(shù)的 定義請(qǐng)參照下表3-2中的說(shuō)明。
[0053] 表3-2 :心率變異（Heart rate variability, HRV)各項(xiàng)生理參數(shù)定義
[0054]
[0055]
[0056] 針對(duì)表3-1，其生理訊號(hào)所采用的JS0N格式如下：
[0057] [{TimeSpan:float, Data:[{{Lf:float}, {Hf:float}, {LfHf: float}, {VLf:float }，{Tp: float}, {Sdnn: float} }，...]}，...]
[0058] 本發(fā)明雖可利用并呈現(xiàn)心率變異（Heart rate variability, HRV)分析的結(jié)果，但 仍可用于其他生理檢測(cè)，僅需將其JS0N格式中的參數(shù)依照生理檢測(cè)的數(shù)值調(diào)整即可，例如 血壓量測(cè)時(shí)便將參數(shù)改為收縮壓及舒張壓的數(shù)值及單位（mm/Hg)，凡屬于現(xiàn)有常用的生理 檢測(cè)應(yīng)皆屬于本發(fā)明的利用范圍，本發(fā)明不以此為限。而上述表1到表3-2的原始訊號(hào)及 生理訊號(hào)皆利用JS0N的格式傳送，因此數(shù)據(jù)接收端的部分如數(shù)據(jù)庫(kù)2、解析模塊3或分析控 制模塊4皆可通過(guò)提供API (Application Programming Interface)的方式獲得上述數(shù)據(jù)。
[0059] 解析模塊3成功將原始訊號(hào)解析為生理訊號(hào)后，會(huì)將該生理訊號(hào)串流傳送給該分 析控制模塊4,分析控制模塊4接收生理訊號(hào)串流后便進(jìn)行分析，依分析結(jié)果發(fā)送控制指令 串流傳送給執(zhí)行模塊5。
[0060] 該分析控制模塊4可根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出控制指令，例如繪制實(shí)時(shí)動(dòng)畫指令、調(diào)控 設(shè)備指令、發(fā)送警示訊息指令或其組合，可依用戶需求設(shè)計(jì)，本發(fā)明不以此為限，而執(zhí)行模 塊5接收控制指令后，即執(zhí)行該控制指令。
[0061] 執(zhí)行模塊5執(zhí)行控制指令后，用戶或執(zhí)行模塊5即可做出動(dòng)作上的相應(yīng)調(diào)整。例 如用戶觀看實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)心跳間距散布圖，適時(shí)調(diào)整動(dòng)作姿勢(shì)，又例如健康設(shè)備增加強(qiáng)度。檢測(cè) 模塊1可檢測(cè)到調(diào)整后的生理訊號(hào)，再依前述實(shí)施步驟執(zhí)行，形成一實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋的循環(huán)。
[0062] 接著，將以實(shí)際的實(shí)施例，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明如何改善現(xiàn)有的生理檢測(cè)方式。
[0063] 實(shí)施例1
[0064] 本實(shí)施例1以心律變異分析為例，說(shuō)明本發(fā)明如何運(yùn)用過(guò)程信息，解決傳統(tǒng)以靜 態(tài)數(shù)據(jù)與2D圖像忽略時(shí)間序，所造成的錯(cuò)誤。下表4展示了第一使用者A與一第二使用者 B的心跳間期（RRI)樣本。兩組樣本數(shù)值完全相同，僅順序不同。
[0065] 表4 :第一使用者A及第二使用者B心跳間期生理訊號(hào)樣本
[0066]
[0067] 請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2(a)及圖2(b)，圖2(a)是傳統(tǒng)心跳間期散布圖的示意圖；圖2(b) 是運(yùn)用本發(fā)明賦予時(shí)間因子后的心跳間期散布圖的示意圖，其中箭頭的方向表示各點(diǎn)的先 后順序。
[0068] 如圖2(a)所示，若以傳統(tǒng)的心跳間期散布圖（RRI Scatter)為例判讀，第一使用 者A及第二使用者B雖然有差異，但并無(wú)間隔太短（心跳太快）、或間隔太長(zhǎng)（心跳太慢） 的狀況，因此，對(duì)兩者判讀結(jié)果并無(wú)差異。
[0069] 若以心律分析常用來(lái)判斷自律神經(jīng)活性的SDNN指標(biāo)來(lái)看，第一使用者A及第二使 用者B計(jì)算所得的SDNN值相同。也就是兩位使用者有相同的自律神經(jīng)活性。
[0070] 但若以圖2(b)來(lái)看，運(yùn)用本發(fā)明繪制的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)心跳間期散布圖（RRI Scatter)，實(shí)時(shí)觀察其個(gè)別的形成的過(guò)程，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)左圖第一使用者A的心率是穩(wěn)定 而逐漸趨緩，而右圖的第二用戶B則是不規(guī)則的變化，凸顯出第二使用者B心律不整的風(fēng) 險(xiǎn)。
[0071] 追根究底，若采用如圖2(a)的方式呈現(xiàn)靜態(tài)的心跳間期散布圖（RRI Scatter)， 會(huì)讓使用者無(wú)法得知其檢測(cè)到的數(shù)值隨時(shí)間變化的次序（也就是時(shí)間序），因此，本實(shí)施例 在運(yùn)用時(shí)會(huì)如圖2 (b)所示，將上述表4中的原始訊號(hào)以動(dòng)畫的形式顯示于執(zhí)行模塊5,而心 跳間期散布圖（RRI Scatter)形成的過(guò)程便會(huì)如圖2(b)所示的箭頭順序依次呈現(xiàn)在執(zhí)行 模塊5上。
[0072] 實(shí)施例2
[0073] 本實(shí)施例2以心律變異分析為例，說(shuō)明本發(fā)明如何應(yīng)用生物反饋，串流導(dǎo)向具有 顯示設(shè)備的執(zhí)行模塊5做為訓(xùn)練輔助工具。
[0074] 請(qǐng)參照?qǐng)D3,圖3是本發(fā)明運(yùn)用于瑜珈教示配合自律神經(jīng)檢測(cè)的示意圖。如圖3所 示，教練C、第一學(xué)習(xí)者L1及第二學(xué)習(xí)者L2全身皆穿帶有貼附式或穿戴式的感測(cè)裝置，也就 是檢測(cè)模塊1。
[0075] 檢測(cè)模塊1能夠?qū)崟r(shí)搜集當(dāng)下教練C、第一學(xué)習(xí)者L1及第二學(xué)習(xí)者L2因瑜珈運(yùn) 動(dòng)，其自律神經(jīng)活性變化所產(chǎn)生的原始訊號(hào)串流，在將該原始訊號(hào)傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)2儲(chǔ)存的 同時(shí)，一并在解析模塊3中進(jìn)行解析。解析完成的原始訊號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)換成生理訊號(hào)，并傳給分析 控制模塊4。分析控制模塊4分析訊號(hào)后，即可對(duì)執(zhí)行模塊5發(fā)出控制指令。
[0076] 以控制指令繪制功率頻譜密度（Power Spectral Density, PSD)圖為例，此時(shí)執(zhí)行 模塊5會(huì)顯示如圖3中的動(dòng)畫，教練C、第一學(xué)習(xí)者L1及第二學(xué)習(xí)者L2可看見(jiàn)當(dāng)下自我動(dòng) 作實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)功率頻譜密度（Power Spectral Density, PSD)圖。
[0077] 通過(guò)比對(duì)教練動(dòng)態(tài)功率頻譜密度（Power Spectral Density, PSD)圖的教示，第 一學(xué)習(xí)者L1可得知其姿勢(shì)屬于標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，是因第一學(xué)習(xí)者L1其動(dòng)態(tài)功率頻譜密度（Power Spectral Density, PSD)圖與教練 C 相仿。
[0078] 反之，第二學(xué)習(xí)者L2可通過(guò)執(zhí)行模塊5得知其動(dòng)態(tài)功率頻譜密度（Power Spectral Density，PSD)圖與教練C不同，本實(shí)施例可協(xié)助第二學(xué)習(xí)者L2自主調(diào)整其瑜珈 姿勢(shì)，直至其生理狀態(tài)的表現(xiàn)與教練C相近。
[0079] 生理檢測(cè)的原始訊號(hào)會(huì)儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)2,因此，當(dāng)?shù)诙W(xué)習(xí)者L2離開(kāi)瑜珈教示現(xiàn) 場(chǎng)后，仍可通過(guò)本實(shí)施例，以網(wǎng)絡(luò)云端等技術(shù)在其他場(chǎng)所播放先前教練C的動(dòng)畫及自己（既 第二學(xué)習(xí)者L2)的實(shí)時(shí)動(dòng)畫，讓第二學(xué)習(xí)者L2可隨時(shí)隨地進(jìn)行自主瑜珈練習(xí)。
[0080] 實(shí)施例3
[0081] 本實(shí)施例3以腦波檢測(cè)為例，說(shuō)明本發(fā)明如何以長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)與原始訊號(hào)紀(jì)錄做為 診斷工具。
[0082] 本實(shí)施例是用于長(zhǎng)期性失眠的使用者。檢測(cè)模塊1為一穿戴設(shè)備，穿戴于使用者 上可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)用戶的腦波訊號(hào)，數(shù)據(jù)庫(kù)2可將該腦波訊號(hào)記錄下來(lái)。執(zhí)行模塊5可同時(shí)顯 示圖4 (a)動(dòng)態(tài)腦波D及圖4 (b)動(dòng)態(tài)功率頻譜密度圖AS，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用者睡眠時(shí)的腦波 變化。
[0083] 人處于不同睡眠狀態(tài)時(shí)，腦波反應(yīng)出的功率頻譜密度圖會(huì)呈現(xiàn)不同樣貌。如圖 4(b)所示，當(dāng)使用者處于未入眠狀態(tài)S1、淺眠狀態(tài)S2、深睡狀態(tài)S3時(shí)，其腦波中α、β、γ、 Θ和δ波所對(duì)應(yīng)頻率的區(qū)域的面積有顯著不同。借由實(shí)時(shí)觀察動(dòng)態(tài)功率頻譜密度，可看出 用戶睡眠時(shí)期腦部生理狀態(tài)變化結(jié)構(gòu)，以判斷其失眠狀況是否為神經(jīng)生理狀態(tài)造成，抑或 是心理因素所引起。
[0084] 腦波圖的檢查可做為診斷腦部功能的一種參考數(shù)據(jù)，一次檢查結(jié)果正常并不代表 腦部無(wú)病變產(chǎn)生，因此需通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間檢查較為準(zhǔn)確，且必須通過(guò)多次檢查才得以做分析與 比對(duì)。本發(fā)明的數(shù)據(jù)庫(kù)2能將檢測(cè)的原始訊號(hào)記錄下來(lái)，供相關(guān)人員重復(fù)運(yùn)用，分析控制模 塊4可通過(guò)解析模塊3實(shí)時(shí)將當(dāng)前的腦波訊號(hào)與紀(jì)錄于數(shù)據(jù)庫(kù)2的腦波訊號(hào)作分析比對(duì)， 或?qū)⒂涗浻跀?shù)據(jù)庫(kù)2的多筆波形紀(jì)錄作分析比對(duì)，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)可對(duì)執(zhí)行模塊5發(fā)出警示 控制指令，由執(zhí)行模塊5發(fā)出警示，例如發(fā)出聲響、以通訊軟件發(fā)出訊息，而上述執(zhí)行模塊5 可為智能型手機(jī)、手環(huán)等可攜式或穿戴式裝置，本發(fā)明不以此為限。
[0085] 實(shí)施例4
[0086] 本實(shí)施例4以學(xué)界常探討的「肥胖對(duì)自律神經(jīng)調(diào)控能力的影響」這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)為例，說(shuō) 明本發(fā)明如何運(yùn)用生物反饋與串流導(dǎo)向具有顯示設(shè)備的執(zhí)行模塊5,作為研發(fā)驗(yàn)證工具。
[0087] 本實(shí)例運(yùn)用動(dòng)態(tài)太極圖做為執(zhí)行模塊5的顯示工具，請(qǐng)參照?qǐng)D5 (a)，圖5 (a)是本 發(fā)明動(dòng)態(tài)太極圖的表現(xiàn)示意圖。在本實(shí)施例中，圖5(a)中所示的動(dòng)態(tài)太極圖主要包含最大 繪圖直徑MD、同構(gòu)型使用者直徑SD、太極TD (太極直徑）、太極陽(yáng)(太極陽(yáng)直徑）、太極陰 ND(太極陰直徑）、太極顏色、以及太極深淺。
[0088] 其中，太極TD大小表示使用者自律神經(jīng)活性狀態(tài)，太極陽(yáng)ro與太極陰ND代表自 律神經(jīng)平衡狀態(tài)，太極TD的顏色或深淺表示自律神經(jīng)能量狀態(tài)。繪制動(dòng)態(tài)太極圖所需的生 理參數(shù)為檢測(cè)模塊1檢測(cè)到該名使用者自律神經(jīng)活性的原始訊號(hào)后，經(jīng)過(guò)解析模塊3轉(zhuǎn)換 所得。參數(shù)內(nèi)容可參考表3-1所示。
[0089] 繪制方法是將影像訊號(hào)以下述公式1-1到公式1-7依序計(jì)算所得：
[0090] Rb = ΡΧ0. 95 (公式 1-1)
[0091] Rm = ΡΧ0. 90 (公式 1-2)
[0092]
[0093]
[0094]
[0095]
[0096]
[0097](動(dòng)態(tài)太極圖的α值表示透明度，可反映出其太極深淺）
[0098] 上述公式1-1到公式1-7請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D5 (a)、表3-1、表3-2、下表5以及下表6的 說(shuō)明。
[0099] 表5 :公式1-1~公式1-7說(shuō)明
[0100]
[0101]
[0102] 表6 :公式1-1~公式1-7符號(hào)說(shuō)明
[0103]
[0104] 因此，綜合表3-1、表3-2、表5及表6的信息及其說(shuō)明，本實(shí)施例中的動(dòng)態(tài)太極圖 即如圖5(a)中繪示的各部分，可依照原始訊號(hào)的實(shí)時(shí)變化改變其大小、比例、面積以及深 淺（亦可為顏色，例如將α代換為色相指針來(lái)實(shí)施），原始訊號(hào)的實(shí)時(shí)改變意味著可同時(shí)改 變生理訊號(hào)及控制指令的內(nèi)容，相應(yīng)調(diào)整執(zhí)行模塊5帶給用戶的信息。
[0105] 運(yùn)用上述的動(dòng)態(tài)太極圖，可讓研發(fā)人員實(shí)時(shí)以圖像化、動(dòng)畫化、直覺(jué)化的方式，觀 看到檢測(cè)模塊1實(shí)時(shí)偵測(cè)到實(shí)驗(yàn)組與控制組有關(guān)自律神經(jīng)活性的狀態(tài)變化。
[0106] 接著請(qǐng)參照?qǐng)D5(b)，圖5(b)是運(yùn)用本發(fā)明研究肥胖對(duì)自律神經(jīng)調(diào)控能力的影響 示意圖。將受測(cè)者區(qū)分為實(shí)驗(yàn)組F及控制組NF，假定實(shí)驗(yàn)組F為肥胖的受測(cè)者，而控制組NF 為非肥胖的受測(cè)者。同時(shí)觀測(cè)其動(dòng)態(tài)太極圖，依時(shí)序?qū)ζ鋬山M施以第一影響手段Τ1 (例如： 針灸與穴道按摩）后，可實(shí)時(shí)觀察動(dòng)態(tài)太極圖的變化與差異，若再施以第二影響手段Τ2時(shí)， 兩組之間的生理狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生何種不同的變化，借此，作為驗(yàn)證第一影響手段Τ1與第二影響 手段Τ2的方法。
[0107] 為方便研究，對(duì)照組原始訊號(hào)亦可儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)2中，以供后續(xù)相同實(shí)驗(yàn)時(shí)使用， 節(jié)省實(shí)驗(yàn)資源。
[0108] 實(shí)施例5
[0109] 本實(shí)施例5以心律變異分析為例，說(shuō)明本發(fā)明如何應(yīng)用生物反饋與串流導(dǎo)向具有 顯示設(shè)備的執(zhí)行模塊5,作為評(píng)核工具。
[0110] 學(xué)術(shù)上常用心律變異分析來(lái)觀察受測(cè)者的注意力集中的狀況，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的受測(cè)者 專注時(shí)，其交感神經(jīng)的活性會(huì)明顯提升，并抑制副交感神經(jīng)的活性，該些反應(yīng)是表現(xiàn)于功率 頻譜密度上，也就是LF能量快速升高。
[0111] 請(qǐng)參照?qǐng)D6(a)與圖6(b)，圖6(a)是本發(fā)明運(yùn)用于心智訓(xùn)練的表現(xiàn)示意圖；圖 6(b)是本發(fā)明運(yùn)用于心智訓(xùn)練的另一表現(xiàn)示意圖。
[0112] 圖6 (a)表示受測(cè)者功率頻譜密度，圖6(b)為注意力集中者的功率頻譜密度狀況， 動(dòng)態(tài)觀察受測(cè)者由圖6(a)變化成圖6(b)的過(guò)程，就可以了解受測(cè)者注意力集中的速度、強(qiáng) 度，以作為評(píng)核該受測(cè)者的依據(jù)。
[0113] 除心智訓(xùn)練，集中力訓(xùn)練或是如射擊等與生理?xiàng)l件相關(guān)的運(yùn)動(dòng)，皆可利用本發(fā)明 作為評(píng)核工具，或自主訓(xùn)練工具。
[0114] 實(shí)施例6
[0115] 本實(shí)施例6以心律變異分析為例，說(shuō)明本發(fā)明如何將生物反饋進(jìn)一步應(yīng)用于如調(diào) 控健康器材的執(zhí)行模塊5。
[0116] 自主健康管理者常使用健康器材幫助進(jìn)行健康管理，常見(jiàn)設(shè)備如舒壓椅、減壓床、 按摩椅等紓壓設(shè)備，或是跑步機(jī)、飛輪等運(yùn)動(dòng)器材。這些設(shè)備通常具有調(diào)控功能，例如強(qiáng)弱 度變化或模式更改。
[0117] 將本發(fā)明與健康器材結(jié)合時(shí)，可將健康器材視為一執(zhí)行模塊5,此外，亦可將任一 具有屏幕顯示功能的裝置做為另一執(zhí)行模塊5。當(dāng)使用者使用檢測(cè)設(shè)備（相當(dāng)于檢測(cè)模塊 1)且同時(shí)使用健康器材（相當(dāng)于執(zhí)行模塊5)時(shí)，檢測(cè)設(shè)備（檢測(cè)模塊1)取得用戶實(shí)時(shí)的 原始訊號(hào)，經(jīng)由分析控制模塊4自動(dòng)分析用戶當(dāng)前的生理訊號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令的同 時(shí)，借由前述實(shí)施例4中所運(yùn)用的動(dòng)態(tài)太極圖顯示于具有屏幕顯示功能裝置的一執(zhí)行模塊 5,以便實(shí)時(shí)將自律神經(jīng)狀態(tài)變化反饋給使用者，另外，分析控制模塊4亦同時(shí)發(fā)送控制指 令訊號(hào)給健康器材（另一執(zhí)行模塊5)進(jìn)行調(diào)控。
[0118] 由本實(shí)施例可得知，本發(fā)明可運(yùn)用的執(zhí)行模塊5不以一種為限制，分析控制模塊4 可同時(shí)連接多個(gè)執(zhí)行模塊5,并依照用戶需求控制其間的調(diào)配運(yùn)用。
[0119] 借由上述檢測(cè)與調(diào)控的循環(huán)，可針對(duì)用戶將健康器材調(diào)整到最適合的狀態(tài)，幫助 使用者達(dá)到健康目的。
[0120] 最后，請(qǐng)參照?qǐng)D7,圖7是本發(fā)明生物反饋系統(tǒng)的運(yùn)作方法流程圖。首先執(zhí)行步驟 (a)，檢測(cè)模塊1檢測(cè)一用戶產(chǎn)生的原始訊號(hào)，之后執(zhí)行步驟（b)，該檢測(cè)模塊1將該原始訊 號(hào)同時(shí)傳送給數(shù)據(jù)庫(kù)2及解析模塊3,而該數(shù)據(jù)庫(kù)2儲(chǔ)存該原始訊號(hào)。
[0121] 在步驟（b)中，檢測(cè)模塊1所檢測(cè)到原始訊號(hào)如需實(shí)時(shí)顯示給用戶觀看時(shí)才需將 之傳送至解析模塊3,否則可依照用戶需求將之儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)2即可，以利使用者日后查詢 調(diào)閱。
[0122] 接著執(zhí)行步驟（c)，該解析模塊3實(shí)時(shí)解析該原始訊號(hào)串流，并將該原始訊號(hào)轉(zhuǎn)換 為一生理訊號(hào)后，以串流傳送該生理訊號(hào)至一分析控制模塊4。
[0123] 在步驟（c)中，解析模塊3所指的原始訊號(hào)可來(lái)自檢測(cè)模塊1或數(shù)據(jù)庫(kù)2,即心電 圖數(shù)據(jù)、肌電波數(shù)據(jù)、眼動(dòng)波數(shù)據(jù)、腦波數(shù)據(jù)、脈搏數(shù)據(jù)或其組合。
[0124] 接著執(zhí)行步驟（d)，該分析控制模塊4分析該生理訊號(hào)串流，并對(duì)執(zhí)行模塊5發(fā)出 控制指令串流。
[0125] 最后執(zhí)行步驟（e)，該執(zhí)行模塊5執(zhí)行該控制指令。當(dāng)執(zhí)行完步驟（e)后，本發(fā)明 更可包含步驟（f)，該用戶或該執(zhí)行模塊5調(diào)整動(dòng)作。
[0126] 在步驟（f)該用戶或該執(zhí)行模塊5調(diào)整動(dòng)作時(shí)，會(huì)回到并執(zhí)行步驟（a)，檢測(cè)模塊 1會(huì)實(shí)時(shí)得到該用戶或該執(zhí)行模塊5調(diào)整動(dòng)作后產(chǎn)生的全新的原始訊號(hào)，并接著以相同步 驟（b)~（f)的順序執(zhí)行，以達(dá)到生物反饋的功效，直到使用者找到最適合于其自身的生理 狀態(tài)為止。
[0127] 而前述該使用者所調(diào)整的「動(dòng)作」非限制于骨骼或肌肉的運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上為至少一種 的生理狀態(tài)改變，如呼吸、血壓、心搏、神經(jīng)活性或精神狀態(tài)等；而該執(zhí)行模塊5調(diào)整的「動(dòng) 作」實(shí)質(zhì)上則為至少一種的運(yùn)作條件改變，例如按摩椅的按壓力道或跑步機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度等， 本發(fā)明不以此為限。
[0128] 通過(guò)本發(fā)明的運(yùn)用，可將生理檢測(cè)導(dǎo)入雙向溝通的層次，大幅提升生理檢測(cè)的健 康價(jià)值，能呈現(xiàn)更完整的信息，建立良性反饋的循環(huán)，足見(jiàn)本發(fā)明的進(jìn)步性。
[0129] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施范圍，即依 本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及說(shuō)明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍 內(nèi)。
[0130] 【符號(hào)說(shuō)明】
[0131] 1檢測(cè)模塊
[0132] 2數(shù)據(jù)庫(kù)
[0133] 3解析模塊
[0134] 4分析控制模塊
[0135] 5執(zhí)行模塊
[0136] C 教練
[0137] L1第一學(xué)習(xí)者
[0138] L2第二學(xué)習(xí)者
[0139] D腦波圖
[0140] AS睡眠腦波圖
[0141] S1尚未入眠
[0142] S2 淺眠
[0143] S3 深睡
[0144] MD最大繪圖直徑、
[0145] SD同構(gòu)型使用者直徑、
[0146] TD 太極
[0147] PD太極陽(yáng)
[0148] ND太極陰
[0149] F實(shí)驗(yàn)組
[0150] NF控制組
[0151] T1第一影響手段
[0152] Τ2第二影響手段
[0153] Α第一使用者
[0154] B第二使用者
[0155] (a)~（f)步驟
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，包含： 一檢測(cè)模塊； 一數(shù)據(jù)庫(kù)，與該檢測(cè)模塊連接； 一解析模塊，分別與該檢測(cè)模塊及該數(shù)據(jù)庫(kù)連接，其中該解析模塊實(shí)時(shí)分析來(lái)自該檢 測(cè)模塊或該數(shù)據(jù)庫(kù)的一原始訊號(hào)串流，并轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)于該原始訊號(hào)的一生理訊號(hào)； 一分析控制模塊，與該解析模塊連接，該分析控制模塊接收該生理訊號(hào)并轉(zhuǎn)換為一控 制指令；以及 至少一執(zhí)行模塊，與該分析控制模塊連接，該至少一執(zhí)行模塊執(zhí)行來(lái)自該分析控制模 塊的該控制指令串流。2. 如權(quán)利要求1所述的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存來(lái)自該檢測(cè)模塊的 該原始訊號(hào)，且該原始訊號(hào)能夠被該解析模塊重復(fù)利用。3. 如權(quán)利要求1所述的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，該檢測(cè)模塊為具有心電圖 (Electrocardiography, ECG)測(cè)量、肌電波測(cè)量、眼動(dòng)波測(cè)量、腦波測(cè)量或脈搏測(cè)量 (Photoplethysmography，PPG)功能的設(shè)備。4. 如權(quán)利要求1所述的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，該原始訊號(hào)為心電圖數(shù)據(jù)、肌電波 數(shù)據(jù)、眼動(dòng)波數(shù)據(jù)、腦波數(shù)據(jù)、脈搏數(shù)據(jù)或其組合。5. 如權(quán)利要求1所述的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，該控制指令顯示為一動(dòng)畫，該 動(dòng)畫為動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)圖、動(dòng)態(tài)分析圖、動(dòng)態(tài)生理波形圖、動(dòng)態(tài)功率頻譜密度（Power Spectral Density，PSD)圖、動(dòng)態(tài)心跳間距散布圖（RRI Scatter)、動(dòng)態(tài)太極圖、動(dòng)態(tài)人物圖或其組合。6. 如權(quán)利要求5所述的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，該動(dòng)態(tài)太極圖包含一最大繪圖直 徑、一同構(gòu)型使用者直徑、一太極直徑、一太極陽(yáng)直徑、一太極陰直徑、太極顏色以及一太極 深淺。7. 如權(quán)利要求1所述的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，該執(zhí)行模塊為電視、智能型手機(jī)、 智能型手表、手環(huán)、計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、健康輔助設(shè)備、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療器材、軟件或其組 合。8. -種生物反饋系統(tǒng)的運(yùn)作方法，其特征在于，包含： (a) -檢測(cè)模塊檢測(cè)一用戶產(chǎn)生的一原始訊號(hào)； (b) 該檢測(cè)模塊將該原始訊號(hào)同時(shí)傳送給一數(shù)據(jù)庫(kù)及一解析模塊，該數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存該原 始訊號(hào)； (c) 該解析模塊實(shí)時(shí)分析該原始訊號(hào)串流，并將該原始訊號(hào)轉(zhuǎn)換為一生理訊號(hào)傳送至 一分析控制模塊； (d) 該分析控制模塊分析該生理訊號(hào)串流并轉(zhuǎn)換為一控制指令，將該控制指令傳送給 至少一執(zhí)行模塊；以及 (e) 該至少一執(zhí)行模塊執(zhí)行該控制指令串流。9. 如權(quán)利要求8所述的生物反饋系統(tǒng)的運(yùn)作方法，其特征在于，執(zhí)行完步驟（e)后，進(jìn) 一步執(zhí)行： (f) 該用戶或該執(zhí)行模塊調(diào)整動(dòng)作； 執(zhí)行完畢步驟（f)后重新執(zhí)行步驟（a)。10. 如權(quán)利要求9所述的生物反饋系統(tǒng)的運(yùn)作方法，其特征在于，步驟（f)中該使用者 調(diào)整的該動(dòng)作為至少一生理狀態(tài)改變，該執(zhí)行模塊調(diào)整的該動(dòng)作為至少一運(yùn)作條件改變。
【文檔編號(hào)】A61B5/0488GK105997048SQ201510163610
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日
【發(fā)明人】徐建偉, 林儷宸
【申請(qǐng)人】信立達(dá)科技有限公司