TWI795869B - 一種利用腦波進行聽診的方法 - Google Patents

Abstract

一種利用腦波進行聽診的方法，本方法提供一腦波聽診裝置，利用該腦波聽診裝置的一腦電波擷取單元置於一受診者腦部，以取得該受診者的一原始腦波訊號並傳遞至一訊號處理單元，該訊號處理單元基於一頻段保留基準對該原始腦波訊號進行濾波並生成一待處理訊號，該頻段保留基準定義以下波段為保留部分：δ波段、θ波段、α波段、β波段及γ波段，該訊號處理單元將該待處理訊號的一中心頻率遷移至人耳可聽範圍內後，對遷移後的該待處理訊號進行頻譜擴展，以形成一待揚聲訊號，該待揚聲訊號的頻率範圍為20赫茲至20k赫茲，於後以一揚聲單元基於該待揚聲訊號發聲。

Description

一種利用腦波進行聽診的方法

本發明涉及一種利用腦波進行聽診的方法，尤指一種提供醫師以聽覺快速診斷腦波的腦波聽診方法。

隨醫療技術進步，腦波檢查成為腦神經科病患臨床診療中常見的診察方式。由於腦部內含數以萬計的神經元，神經元之間緊密連接，並且透過電氣訊號傳遞，使得人們得以行動、思考、睡眠等，腦神經科藉由腦波儀器記錄腦下神經細胞的訊號流動以及腦波圖形變化，判斷病患大腦功能及其相關疾病，甚至是當前情緒狀態。然而，現有腦波檢查通常需要等待一段時間後再回診聽取報告結果，習用方式無法實施識別腦波頻段，致使病患無法在就醫當下就獲知身體當前狀態，而醫師亦無法在病患就醫當下立即對病患做出相對應的處置。

再者，現有腦波檢測多以波形數據方式呈現，腦波數據無法提供醫師直覺性的診察結果，必須仰賴醫師對訊息解讀，再提供分析結果予病患。一旦，醫師對於腦波分析經驗不足時，容易導致醫師數據解讀速度緩慢，影響看診速度。

本發明的主要目的，在於解決習用腦波檢測無法提供直覺性的診察結果的問題。

為達上述目的，本發明提供一種利用腦波進行聽診的方法，包含：步驟一：提供一腦波聽診裝置，該腦波聽診裝置包含一腦電波擷取單元，一與該腦電波擷取單元連接的訊號處理單元，以及一連接該訊號處理單元的揚聲單元；步驟二：將該腦電波擷取單元置於一受診者腦部，以取得該受診者的一原始腦波訊號並傳遞至該訊號處理單元，該訊號處理單元於取得該原始腦波訊號後，基於一頻段保留基準對該原始腦波訊號進行濾波並生成一待處理訊號，該頻段保留基準定義以下波段為保留部分：δ波段、θ波段、α波段、β波段以及γ波段，該訊號處理單元將該待處理訊號的一中心頻率遷移至人耳可聽範圍內後，對遷移後的該待處理訊號進行頻譜擴展，以形成一待揚聲訊號，該待揚聲訊號的頻率範圍為20赫茲至20k赫茲；以及步驟三：令該揚聲單元基於該待揚聲訊號發出聲音。

一實施例中，該訊號處理單元將該中心頻率遷移至1k赫茲。

一實施例中，該步驟二更包含以下子步驟：利用一放大電路對該原始腦波訊號進行訊號放大處理。

一實施例中，該訊號處理單元基於複數展頻比例對該待處理訊號中所有每一波段進行展頻，該些展頻比例的每一對該待處理訊號的其中一波段作用。

一實施例中，該些展頻比例不相同。

一實施例中，該訊號處理單元基於一鎖相迴路技術以及一電壓控制振盪器調變技術對該待處理訊號進行頻譜擴展。

一實施例中，該訊號處理單元基於一鎖相迴路技術，一電壓控制振盪器調變技術，以及下列至少一協同技術該待處理訊號進行頻 譜擴展，該協同技術可為一輸入頻率調變器，一輸出調變技術，或一除頻器調變技術。

依前述發明內容所揭，相較於習用技術，本發明具有以下特點：本發明將腦波以聲音方式呈現，提供醫師以更為直觀方式獲得腦波檢測結果。同時，藉由本發明該方法所提供的發聲處理技術，將該待處理訊號的頻譜中心頻率轉移至人耳可聽範圍，令該待處理訊號轉為可以該揚聲器撥出聲音的該待揚聲訊號。

10:一種利用腦波進行聽診的方法

11:步驟一

12:步驟二

13:步驟三

20:腦波聽診裝置

21:腦電波擷取單元

211:原始腦波訊號

22:訊號處理單元

24:揚聲單元

25:放大電路

26:濾波器

261:待處理訊號

27:展頻單元

271:待揚聲訊號

272:鎖向迴路

273:展頻時脈產生器

274:壓控振盪器

275:相位選擇器電路

277:除頻器

80:受診者

圖1，本發明第一實施例的步驟流程示意圖。

圖2，本發明利用腦電波擷取單元擷取腦波的實施示意圖。

圖3，本發明第一實施例的結構單元示意圖。

圖4，本發明第二實施例的結構單元示意圖。

圖5，本發明的實施示意圖。

本發明詳細說明及技術內容，茲配合圖式說明如下：請參閱圖1至圖4，本發明提供一種利用腦波進行聽診的方法10，包含：步驟一11：提供一腦波聽診裝置20，該腦波聽診裝置20包含一腦電波擷取單元21，一與該腦電波擷取單元21連接的訊號處理單元22，以及一連接該訊號處理單元22的揚聲單元24；步驟二12：將該腦電波擷取單元21置於一受診者80腦部，以取得該受診者80的一原始腦波訊號211並傳遞至該訊號處理單元22，該訊號處理單元22於取得該原始腦波訊號211後，基於一頻段保 留基準對該原始腦波訊號211進行濾波並生成一待處理訊號261，該頻段保留基準定義以下波段為保留部分：δ波段、θ波段、α波段、β波段以及γ波段，該訊號處理單元22將該待處理訊號261的一中心頻率遷移至人耳可聽範圍內後，對遷移後的該待處理訊號261進行頻譜擴展，以形成一待揚聲訊號271，該待揚聲訊號271的頻率範圍為20赫茲至20k赫茲；以及步驟三13：令該揚聲單元24基於該待揚聲訊號271發出聲音。

具體說明，請參閱圖2至圖4，於實施初始，將該腦電波擷取單元21置於該受診者80的腦部，該腦電波擷取單元21可以是複數貼於該受診者80頭皮的電極片，或是一穿戴於該受診者80腦部上的穿戴裝置，該腦電波擷取單元21擷取該受診者80的腦波數據，以取得該原始腦波訊號211。又，由於該原始腦波訊號211實際上相當微弱，因此一實施例中，該腦電波擷取單元21於取得該原始腦波訊號211後，可先對利用一放大電路25對該原始腦波訊號211進行訊號放大處理，於後再傳遞放大後的該原始腦波訊號211給該訊號處理單元22。另外，該腦電波擷取單元21取得的該原始腦波訊號211為一類比訊號，而該訊號處理單元22的工作訊號種類為數位訊號，因此該腦電波擷取單元21向該訊號處理單元22傳遞該原始腦波訊號211前，需先將該原始腦波訊號211由類比訊號轉為數位訊號，以供該訊號處理單元22進行訊號處理。

接著，該訊號處理單元22利用一濾波器26對該原始腦波訊號211進行濾波處理，該濾波器26基於一頻段保留基準保留該原始腦波訊號211的部分波段，該頻段保留基準頻段定義保留的部分為δ波段(0.15赫茲至3赫茲)、θ波段(4赫茲至8赫茲)、α波段(8赫茲至 14赫茲)、β波段(14赫茲至28赫茲)以及γ波段(28赫茲至70赫茲)，也就是說，該濾波器26濾除該原始腦波訊號211中頻率0.15赫茲至70赫茲以外的突波與雜訊，使該原始腦波訊號211轉為一保有δ波段、θ波段、α波段、β波段及γ波段的待處理訊號261。

進一步地，該訊號處理單元22以該待處理訊號261的頻譜的中心頻率作為該待處理訊號261的基準點，將該中心頻率遷移至人耳可聽範圍內，例如1k赫茲附近，該待處理訊號261的其餘部分隨該中心頻率同步遷移至其他頻段，並且保持與該中心頻率的頻差。該訊號處理單元22遷移該待處理訊號261後，隨即以一展頻單元27對遷移後的該待處理訊號261進行頻譜擴展，該展頻單元27可由該訊號處理單元22的部分電子元件構成，或是以一獨立的實體電路實施。當該展頻單元27為該實體電路時，因該展頻單元27工作的訊號種類為類比訊號，故該訊號處理單元22向該展頻單元27傳遞該待處理訊號261前，該訊號處理單元22將轉換數位的該待處理訊號261轉為類比訊號。該展頻單元27接受該待處理訊號261後，擴展該待處理訊號261的頻譜，使得該待處理訊號261擴展後的頻率範圍落在20赫茲至20k赫茲之間，並轉為其頻率位在人耳可聽範圍內的該待揚聲訊號271。於該步驟三13中，該腦波聽診裝置20傳遞該待揚聲訊號271予該揚聲單元24後，該揚聲單元24可基於該待揚聲訊號271撥出聲音，令醫師等醫療人員可基於該揚聲單元24撥出的聲音判斷該受診者80腦波當前狀態。

承此，本發明提供醫師以聽覺方式診斷該受診者80的腦波狀態，而無須再基於該受診者80的腦波數據進行判讀分析，藉此令醫師得以更為便利且直觀方式看診。同時，本發明所提供的該一種利用腦波進行聽診的方法10，藉由遷移該待處理訊號261的中心頻率， 同時擴展該待處理訊號261的頻譜，使得本發明所擷取的該原始腦波訊號211可具體透過該揚聲單元24發聲。

一實施例中，請參閱圖4與圖5，該訊號處理單元22對該待處理訊號261進行頻譜擴展時，該訊號處理單元22基於該展頻單元27中的展頻技術不同，而以複數展頻比例對該待處理訊號261中所有每一波段進行展頻，該些展頻比例可為相同或是不同，該些展頻比例的每一對該待處理訊號261中所有每一波段作用。具體來說，該訊號處理單元22進行頻譜擴展時，該展頻單元27可利用一鎖向迴路技術，同時搭配一輸入頻率調變器技術，一電壓控制振盪器調變技術，一輸出調變技術，或一除頻器調變技術進行頻率擴展。首先解釋前述技術，請參閱圖5，在該鎖向迴路技術中，該展頻單元27利用一鎖向迴路272提供該鎖向迴路技術，該鎖向迴路272藉由固定該待處理訊號261的波形，使得該待處理訊號261的δ波段、θ波段、α波段、β波段及γ波段之間的相位差固定。在該輸入頻率調變器技術中，該展頻單元27利用一展頻時脈產生器273在該鎖向迴路272固定該待處理訊號261的波形後，調變輸入的該待處理訊號261的頻率，使得該待處理訊號261被擴展為該待揚聲訊號271。另外，以該電壓控制振盪器調變技術來說，該訊號處理單元22可透過該展頻單元27中的一壓控振盪器274實施，該壓控振盪器274在該鎖向迴路272固定該待處理訊號261的波形後，可接續該展頻時脈產生器273調變該待處理訊號261的電壓，使得該待處理訊號261的頻率得以被擴展，在此實施例中，該電壓控制振盪器調變技術與該輸入頻率調變器技術可 以不同的展頻比對每一波段作用。另外，以該輸出調變技術而言，本發明可利用該展頻單元27中的一相位選擇器電路275實施，該相位選擇器電路275同樣在該鎖向迴路272固定該待處理訊號261波形的前提下，延遲該待處理訊號261的相位差，藉此以調變該待處理訊號261的頻率。於另一實施例中，本發明亦可以透過一延遲電路(圖中未示)提供該電壓控制振盪器調變技術，就如圖5所示。再另一實施例中，本發明透過一除頻器277提供該除頻器調變技術，該除頻器277透過一計算式調變該待處理訊號261的頻率，令該待處理訊號261在波形固定的情況下得以擴展該待處理訊號261的頻譜。該計算式如下：

，其中，f_out為該待處理訊號261調變後頻率，f_in為該待處理訊號261調變前頻率，n為整數。

進一步地，該訊號處理單元22進行頻譜擴展時，可基於該展頻單元27提供的調變技術的不同，而有不同的選擇模式，例如圖5中所繪的頻率擴展模式1至頻率擴展模4。以頻率擴展模1來說，該展頻單元27透過該鎖向迴路272提供該鎖向迴路技術，於後利用該展頻時脈產生器273與該壓控振盪器274擴展該待處理訊號261的頻譜，令該待處理訊號261轉為該待揚聲訊號271。以頻率擴展模2來說，該展頻單元27固定該待處理訊號261中各波段的相位差後，透過該壓控振盪器274擴展該待處理訊號261的頻譜。在頻率擴展模3中，該展頻單元27以該鎖向迴路272搭配該相位選擇器電路275或是該延遲電路展頻後，再利用該除頻器277、該展頻時脈產生器273與該壓控振盪器274。另外，在頻率擴展模4中，該展頻單元27則是利用該鎖向迴路272提供該鎖向迴路技術後，利用該除頻器277、 該展頻時脈產生器273與該壓控振盪器274進行頻譜擴展。由上述可知，該展頻單元27於實施展頻技術時，可以該鎖相迴路技術與該電壓控制振盪器調變技術作為展頻技術的基礎，並搭配該輸入頻率調變器技術，該輸出調變技術，或該除頻器調變技術等技術協同處理。同時，本發明為令該待處理訊號261轉變為頻率落在人耳可聽範圍內的該待揚聲訊號271，該展頻單元27可依據需求選擇不同的協同技術實施，也可以改變擇定的協同技術的施作次數，承此，本發明該展頻單元27令該電壓控制振盪器調變技術與前述協同技術之間設定的展頻比例可被設定為不同。

綜上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍。

10: 一種利用腦波進行聽診的方法 11:步驟一 12:步驟二 13:步驟三

Claims (4)

1. 一種利用腦波進行聽診的方法，包含：步驟一：提供一腦波聽診裝置，該腦波聽診裝置包含一腦電波擷取單元，一與該腦電波擷取單元連接的訊號處理單元，以及一連接該訊號處理單元的揚聲單元；步驟二：將該腦電波擷取單元置於一受診者腦部，以取得該受診者的一原始腦波訊號並傳遞至該訊號處理單元，該訊號處理單元於取得該原始腦波訊號後，基於一頻段保留基準對該原始腦波訊號進行濾波並生成一待處理訊號，該頻段保留基準定義以下波段為保留部分：δ波段、θ波段、α波段、β波段以及γ波段，該訊號處理單元將該待處理訊號的一中心頻率遷移至1k赫茲，而該待處理訊號的其餘部分隨該中心頻率遷移至其他頻段，並保持與該中心頻率的頻差，該訊號處理單元以一展頻單元對遷移後的該待處理訊號進行頻譜擴展，該展頻單元利用一鎖相迴路技術固定δ波段、θ波段、α波段、β波段以及γ波段之間的相位差，並分別對每一波段以複數展頻比例進行展頻，該些展頻比例可為相同或不同，該些展頻比例的每一對該待處理訊號的其中一波段作用，並令展頻後的該待處理訊號形成一待揚聲訊號，該待揚聲訊號的頻率範圍為20赫茲至20k赫茲；以及步驟三：令該揚聲單元基於該待揚聲訊號發出聲音。
2. 如請求項1所述一種利用腦波進行聽診的方法，其中，於該步驟二中，該訊號處理單元取得該原始腦波訊號，利用一放大電路對該原始腦波訊號進行訊號放大處理。
3. 如請求項1所述一種利用腦波進行聽診的方法，其中，該訊號處理單元更基於一電壓控制振盪器調變技術對該待處理訊號進行頻譜擴展。
4. 如請求項1所述一種利用腦波進行聽診的方法，其中，該訊號處理單元基於該鎖相迴路技術、一電壓控制振盪器調變技術，以及下列至少一協同技術該待處理訊號進行頻譜擴展，該協同技術可為一輸入頻率調變器技術，一輸出調變技術，或一除頻器調變技術。

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