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TWI778521B - 智慧腦機介面裝置 - Google Patents

智慧腦機介面裝置 Download PDF

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TWI778521B
TWI778521B TW110105488A TW110105488A TWI778521B TW I778521 B TWI778521 B TW I778521B TW 110105488 A TW110105488 A TW 110105488A TW 110105488 A TW110105488 A TW 110105488A TW I778521 B TWI778521 B TW I778521B
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TW
Taiwan
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signal
electrode
composite signal
patient
computer interface
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Application number
TW110105488A
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English (en)
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TW202233126A (zh
Inventor
張志聰
許益捷
李治緯
劉伊芳
郭承恩
李侑倫
劉晉嘉
李東霖
Original Assignee
龍華科技大學
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Abstract

一種智慧腦機介面裝置，包含：一組前額感測電極，其包含一複合信號感測電極、一地電極及一參考電極，該複合信號感測電極用以放置在一病患的左顳極、右顳極或左顳極和右顳極的中間處以偵測一複合信號，該複合信號包含一VEP信號及一眼動信號，該地電極係用以放置在該病患的左眼上方以偵測該眼動信號，該參考電極係用以放置在病患的耳垂極處以偵測該VEP信號之一基礎頻率；以及一控制模組，其包含一放大電路、一處理單元及一驅動電路，其中，該放大電路係與該複合信號感測電極、該地電極及該參考電極耦接以放大該複合信號與該眼動信號在該基礎頻率處的差值信號；該處理單元係用以對該差值信號進行一辨識運算以判斷該差值信號係屬於一命令群組中的哪一個命令；及該驅動電路係用以依該處理單元輸出之一所述命令產生一對應的信號以驅動一應用裝置。

Description

智慧腦機介面裝置
本發明係有關腦機介面裝置，尤指一種可以較少電極數實現腦波控制之智慧腦機介面裝置。
腦電圖依電極的置放方式可分為頭皮電極腦電圖和顱內電極腦電圖。
在頭皮電極腦電圖的量測技術中，一般係利用19個記錄電極和2個參考電極以量測一病患之完整的腦電圖，其中，關於VEP(visual evoked cortical potential；視覺誘發皮質電位）信號的量測，一般會在後腦的O Z(枕中線)處放置感測電極。
然而，在後腦放置感測電極對需臥床的病患而言相當不便，且其在感測信號時常會感染雜訊。
因此，本領域亟需一種新穎的VEP信號量測方案以提供一智慧腦機介面裝置。
本發明之一目的在於提供一種智慧腦機介面裝置，其可藉由偵測病患前額的右顳極(FP2)獲得一VEP信號，而可免除在病患後腦的O Z(枕中線)處放置感測電極的不便，並可避免因頭髮所感染的雜訊。
本發明之另一目的在於提供一種智慧腦機介面裝置，其可藉由分析VEP信號判讀病患所發出的命令，從而顯示該命令或依該命令產生一對應的驅動信號。
為達到前述之目的，一種智慧腦機介面裝置乃被提出， 其包含： 一組前額感測電極，其包含一複合信號感測電極、一地電極及一參考電極，該複合信號感測電極用以放置在一病患的左顳極、右顳極或左顳極和右顳極的中間處以偵測一複合信號，該複合信號包含一VEP信號及一眼動信號，該地電極係用以放置在該病患的左眼上方以偵測該眼動信號，該參考電極係用以放置在病患的耳垂極處以偵測該VEP信號之一基礎頻率；以及 一控制模組，其包含一放大電路、一處理單元及一驅動電路，其中，該放大電路係與該複合信號感測電極、該地電極及該參考電極耦接以放大該複合信號與該眼動信號在該基礎頻率處的差值信號；該處理單元係用以對該差值信號進行一辨識運算以判斷該差值信號係屬於一命令群組中的哪一個命令；及該驅動電路係用以依該處理單元輸出之一所述命令產生一對應的信號以驅動一應用裝置。
在可能的實施例中，所述命令群組可為{開、關}，{下一頁、上一頁}，{上、下、左、右}或{前進、後退、左轉、右轉、加速、停止}。
在可能的實施例中，該應用裝置可為一燈具、一智慧家電、一電子書、一螢幕鍵盤或一語音裝置。
在一實施例中，該辨識運算包含一人工智慧模組。
在一實施例中，該人工智慧模組係一預先訓練過之類神經網路模組。
請參照圖1，其繪示本發明之智慧腦機介面裝置之一實施例之方塊圖。如圖1所示，該智慧腦機介面裝置具有一控制模組100及一組前額感測電極，其中，該組前額感測電極包含一FP1電極101a、一地電極102及一參考電極103；控制模組100包含一放大電路110、一處理單元120及一驅動電路130。
FP1電極101a係用以放置在病患的左顳極處以偵測一複合信號S CMPLX，該複合信號S CMPLX包含一VEP信號及一眼動信號。
地電極102係用以放置在病患的左眼上方以偵測一第一參考信號S GND，第一參考信號S GND包含該眼動信號。
參考電極103係用以放置在病患的耳垂極處以偵測一第二參考信號S REF，第二參考信號S REF包含該VEP信號之一基礎頻率。
放大電路110係與FP1電極101a、地電極102及參考電極103耦接，以放大該複合信號與該眼動信號在該基礎頻率處的差值信號。
處理單元120係用以對該差值信號進行一辨識運算以判斷該差值信號係屬於一命令群組中的哪一個命令，其中，所述命令群組可為：{開、關}，{下一頁、上一頁}，{上、下、左、右}，{前進、後退、左轉、右轉、加速、停止}等命令群組；而該辨識運算可包含一人工智慧模組，且該人工智慧模組可為一預先訓練過之類神經網路模組。
驅動電路130係用以依處理單元120輸出之一所述命令產生一對應的信號S OUT以驅動一應用裝置，該應用裝置可為一燈具、一智慧家電、一電子書、一螢幕鍵盤或一語音裝置。
請參照圖2，其繪示本發明之智慧腦機介面裝置之另一實施例之方塊圖。如圖2所示，該智慧腦機介面裝置具有一控制模組100及一組前額感測電極，其中，該組前額感測電極包含一FP2電極101b、一地電極102及一參考電極103；控制模組100包含一放大電路110、一處理單元120及一驅動電路130。
FP2電極101b係用以放置在病患的右顳極處以偵測一複合信號S CMPLX，該複合信號S CMPLX包含一VEP信號及一眼動信號。
地電極102係用以放置在病患的左眼上方以偵測一第一參考信號S GND，第一參考信號S GND包含該眼動信號。
參考電極103係用以放置在病患的耳垂極處以偵測一第二參考信號S REF，第二參考信號S REF包含該VEP信號之一基礎頻率。
放大電路110係與FP2電極101b、地電極102及參考電極103耦接，以放大該複合信號與該眼動信號在該基礎頻率處的差值信號。
處理單元120係用以對該差值信號進行一辨識運算以判斷該差值信號係屬於一命令群組中的哪一個命令，其中，所述命令群組可為：{開、關}，{下一頁、上一頁}，{上、下、左、右}，{前進、後退、左轉、右轉、加速、停止}等命令群組；而該辨識運算可包含一人工智慧模組，且該人工智慧模組可為一預先訓練過之類神經網路模組。
驅動電路130係用以依處理單元120輸出之一所述命令產生一對應的信號S OUT以驅動一應用裝置，該應用裝置可為一燈具、一智慧家電、一電子書、一螢幕鍵盤或一語音裝置。
請參照圖3，其繪示本發明之智慧腦機介面裝置之又一實施例之方塊圖。如圖3所示，該智慧腦機介面裝置具有一控制模組100及一組前額感測電極，其中，該組前額感測電極包含一FPZ電極101c、一地電極102及一參考電極103；控制模組100包含一放大電路110、一處理單元120及一驅動電路130。
FPZ電極101c係用以放置在病患的左顳極和右顳極的中間處以偵測一複合信號S CMPLX，該複合信號S CMPLX包含一VEP信號及一眼動信號。
地電極102係用以放置在病患的左眼上方以偵測一第一參考信號S GND，第一參考信號S GND包含該眼動信號。
參考電極103係用以放置在病患的耳垂極處以偵測一第二參考信號S REF，第二參考信號S REF包含該VEP信號之一基礎頻率。
放大電路110係與FPZ電極101c、地電極102及參考電極103耦接，以放大該複合信號與該眼動信號在該基礎頻率處的差值信號。
處理單元120係用以對該差值信號進行一辨識運算以判斷該差值信號係屬於一命令群組中的哪一個命令，其中，所述命令群組可為：{開、關}，{下一頁、上一頁}，{上、下、左、右}，{前進、後退、左轉、右轉、加速、停止}等命令群組；而該辨識運算可包含一人工智慧模組，且該人工智慧模組可為一預先訓練過之類神經網路模組。
驅動電路130係用以依處理單元120輸出之一所述命令產生一對應的信號S OUT以驅動一應用裝置，該應用裝置可為一燈具、一智慧家電、一電子書、一螢幕鍵盤或一語音裝置。
亦即，本發明係在左顳極、右顳極或左顳極和右顳極的中間處置放一複合信號感測電極以感測一複合信號(含一VEP信號及一眼動信號)，利用地電極的感測信號獲得該眼動信號，利用參考電極的感測信號獲得該VEP信號之一基礎頻率，及利用一放大電路放大該複合信號與該眼動信號在該基礎頻率處的差值信號；以及利用一處理單元對該差值信號進行一辨識運算以判斷該差值信號係屬於一命令群組中的哪一個命令，從而驅使一應用裝置執行病患所想要的操作。
依上述的說明可知，本發明可提供以下的優點：
1.本發明的智慧腦機介面裝置可藉由偵測病患前額的右顳極(FP2)獲得一VEP信號，而可免除在病患後腦的O Z(枕中線)處放置感測電極的不便，並可避免因頭髮所感染的雜訊。
2.本發明的智慧腦機介面裝置可藉由分析VEP信號判讀病患所發出的命令，從而顯示該命令或依該命令產生一對應的驅動信號，從而驅使一應用裝置執行病患所想要的操作。
本發明所揭示者，乃較佳實施例之一種，舉凡局部之變更或修飾而源於本發明之技術思想而為熟習該項技藝知人所易於推知者，俱不脫本發明之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
100：控制模組 101a：FP1電極 101b：FP2電極 101c：FPZ電極 102：地電極 103：參考電極 110：放大電路 120：處理單元 130：驅動電路
為進一步揭示本發明之具體技術內容，首先請參閱圖式，其中： 圖1繪示本發明之智慧腦機介面裝置之一實施例之方塊圖。 圖2繪示本發明之智慧腦機介面裝置之另一實施例之方塊圖。 圖3繪示本發明之智慧腦機介面裝置之又一實施例之方塊圖。
100：控制模組 101a：FP1電極 102：地電極 103：參考電極 110：放大電路 120：處理單元 130：驅動電路

Claims (4)

  1. 一種智慧腦機介面裝置，其包含：一組前額感測電極，其包含一複合信號感測電極、一地電極及一參考電極，該複合信號感測電極用以放置在一病患的左顳極、右顳極或左顳極和右顳極的中間處以偵測一複合信號，該複合信號包含一VEP信號及一眼動信號，該地電極係用以放置在該病患的左眼上方以偵測該眼動信號，該參考電極係用以放置在病患的耳垂極處以偵測該VEP信號之一基礎頻率；以及一控制模組，其包含一放大電路、一處理單元及一驅動電路，其中，該放大電路係與該複合信號感測電極、該地電極及該參考電極耦接以放大該複合信號與該眼動信號在該基礎頻率處的差值信號；該處理單元係用以對該差值信號進行一辨識運算以判斷該差值信號係屬於一命令群組中的哪一個命令；及該驅動電路係用以依該處理單元輸出之一所述命令產生一對應的信號以驅動一應用裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧腦機介面裝置，其中，所述命令群組係由{開、關}，{下一頁、上一頁}，{上、下、左、右}，{前進、後退、左轉、右轉、加速、停止}所組成群組所選擇的一種命令群組。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧腦機介面裝置，其中，該應用裝置係由一燈具、一智慧家電、一電子書、一螢幕鍵盤和一語音裝置所組成群組所選擇的一種應用裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧腦機介面裝置，其中，該辨識運算包含一人工智慧模組，其中，該人工智慧模組係一預先訓練過之類神經網路模組。
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