TWI723853B

TWI723853B - 腦波回饋系統及其運作方法

Info

Publication number: TWI723853B
Application number: TW109113808A
Authority: TW
Inventors: 梁勝富; 蕭富仁; 郭至恩; 王淵弘; 呂宗樺; 謝宗澔; 雲泰傑; 薛人瑞; 陳宜鈺
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-04-01
Also published as: JP2021171619A; US20210333878A1; JP7325825B2; TW202139925A; US11630514B2

Abstract

一種腦波回饋系統，用於根據使用者的腦波產生回饋，包含：腦波感測儀、伺服器及輸出元件，腦波感測儀用以取得使用者的第一腦波訊號，伺服器存有由複數個關鍵字排序成的關鍵字字串，伺服器用以當第一生理資訊參數落在預設參數範圍之外時，執行回饋程序，其中第一生理資訊參數係關聯於第一腦波訊號，回饋程序包含以伺服器從關鍵字字串選出關鍵字做為回饋關鍵字，並輸出回饋關鍵字，輸出元件可傳訊地連接於該伺服器，且輸出元件呈現對應於第一生理資訊參數的分析結果。

Description

腦波回饋系統及其運作方法

本發明係關於一種腦波回饋系統及其運作方法，特別係關於一種執行回饋程序的回饋系統及其運作方法。

現代人常有失眠的問題，失眠包含了入睡困難、淺眠以及續睡困難等，而失眠除了會影響日常生活中的活動及工作效率之外，也可能導致憂鬱症或焦慮症等精神性障礙。藥物治療是目前治療慢性失眠的主要方式，大多數的助眠藥物（例如，安眠藥）雖然可以幫助失眠者進入睡眠，但失眠者仍難以藉由服用藥物進入深度睡眠，助眠藥物亦無法改變睡眠結構並提供足量的深度睡眠，且長期服用助眠藥物更容易造成生物積累。

由於助眠藥物無法有效地從根本解決失眠問題，因此許多助眠儀器便應運而生，常見的助眠儀器例如是藉由聲音、光線刺激，或是給予大腦電刺激以達到助眠的效果。然而，對於失眠患者而言，當失眠患者進入失眠狀態時，其對外界的敏感程度反而會增加，而助眠儀器所提供的這些刺激對於失眠患者而言反而是額外的入眠干擾，失眠患者亦可能是在淺眠的狀態下被這些刺激喚醒。

鑒於上述，本發明提供一種以滿足上述需求的腦波回饋系統及其運作方法。

依據本發明一實施例的腦波回饋系統，用於根據一使用者的腦波產生回饋，該腦波回饋系統包含：一腦波感測儀，用以取得該使用者的一第一腦波訊號；一伺服器，存有由複數個關鍵字排序成的一關鍵字字串，該伺服器用以當一第一生理資訊參數落在一預設參數範圍之外時執行一回饋程序，其中該第一生理資訊參數係關聯於該第一腦波訊號，該回饋程序包含以該伺服器從該關鍵字字串選出一關鍵字做為一回饋關鍵字，並輸出該回饋關鍵字；以及一輸出元件，可傳訊地連接於該伺服器，且該輸出元件呈現對應於該第一生理資訊參數的一分析結果。

依據本發明一實施例的腦波回饋系統的運作方法，適用於一腦波回饋系統，其中該腦波回饋系統包含一行動裝置、一伺服器以及一腦波感測儀，該運作方法包含：以該行動裝置呈現一問卷並取得對應該問卷的一回覆；以該對該些關鍵字執行一語義分析程序以從該回覆擷取複數個關鍵字；以該伺服器依據該語義分析程序的結果排序該些關鍵字以取得一關鍵字字串；以該腦波感測儀取得一第一腦波訊號，並將該第一腦波訊號輸出至該行動裝置；以該行動裝置依據該第一腦波訊號取得對應於該第一腦波訊號的一第一生理資訊參數；以該行動裝置判斷該第一生理資訊參數是否落在一預設參數範圍之外；以及以該行動裝置於判斷該第一生理資訊參數落在該預設參數範圍之外時，執行一回饋程序，其中該回饋程序包含以該行動裝置控制該伺服器從該關鍵字字串選出一關鍵字做為一回饋關鍵字，並輸出該回饋關鍵字至該行動裝置，以供該行動裝置呈現該回饋關鍵字。

綜上所述，依據本發明的一或多個實施例所示的腦波回饋系統及其運作方法，可以幫助使用者降低服用助眠藥物的頻率，以避免藥物造成的成癮問題以及生物積累。此外，依據本發明一或多個實施例所示的腦波回饋系統及其運作方法，更可以避免市面上常見的助眠儀器的刺激所造成的入眠干擾，導致入眠狀態受到影響甚至加重失眠，且本發明所示的腦波回饋系統更可以應用於居家環境，讓使用者不需每次都要前往醫院等專業研究區域才能使用。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考圖1，圖1係依據本發明一實施例所繪示的腦波回饋系統的方塊圖。本發明所示的腦波回饋系統至少包含腦波感測儀10及伺服器20，腦波感測儀10用以取得訊號，而伺服器20可以對腦波感測儀10所取得訊號進行處理及運算；然而，本發明所示的腦波回饋系統亦可以更包含行動裝置30，並以行動裝置30取代伺服器20對腦波感測儀10所取得的訊號進行處理及運算，而伺服器20則用於儲存相關的資料以及訊號運算結果，惟本發明不以此為限。本發明並不對此腦波回饋系統的實際使用時機予以限制，使用者無須等到特定時間才使用。詳言之，使用者可以在意識清醒的一般日常作息中即穿插使用此腦波回饋系統，以訓練使用者如何快速地讓腦波進入目標狀態，且這些目標狀態不限於放鬆或是易於入睡的狀態的腦波，目標狀態亦包含集中注意力、專注思考等內隱的各種精神或心理狀態時的腦波，藉此可在真正欲進入目標狀態的腦波時應用訓練所得的經驗達到快速讓腦波進入目標狀態的效果，進而避免透過外力（例如，藥物、電波治療等）達到讓腦波進入目標狀態的情況。

本發明所示的腦波感測儀10較佳包含乾式電極用以取得第一腦波訊號；伺服器20較佳係一雲端伺服器，伺服器20存有由複數個關鍵字排序構成的一關鍵字字串，所述的關鍵字字串較佳係儲存在伺服器20的一使用者日誌（Log），且此關鍵字字串包含多個關鍵字，而這些關鍵字較佳係依優先序排列。伺服器20並且於一第一生理資訊參數落在一預設參數範圍之外時執行一回饋程序，其中第一生理資訊參數關聯於第一腦波訊號，且可以是由腦波感測儀10基於第一腦波訊號運算出第一生理資訊參數。

回饋程序包含以伺服器20從關鍵字字串中選出一關鍵字做為一回饋關鍵字，意即伺服器20以關鍵字字串中排序最前的關鍵字做為回饋關鍵字，伺服器20於輸出該回饋關鍵字後可以將此關鍵字自關鍵字字串中移除，或是將此關鍵字移動到關鍵字字串中排序最後的位置。伺服器20較佳係將回饋關鍵字輸出至行動裝置30，以由行動裝置的輸出元件301呈現回饋關鍵字，其中行動裝置30例如是手機、平板電腦等，而輸出元件301例如是行動裝置30的螢幕、喇叭，或是連接行動裝置30的耳機，本發明不以此為限。

為了更詳細說明本發明，請一併參考圖1及圖2，其中圖2係依據本發明一實施例所繪示的腦波回饋系統的運作方法的流程圖。需特別注意的是，為使本發明所示的腦波回饋系統可以較佳地維護使用者的隱私，故圖2所示的步驟S11及步驟S13較佳是由行動裝置30執行，然步驟S11及步驟S13亦可以是由伺服器20執行，本發明不對執行步驟S11及步驟S13的裝置予以限制。

步驟S01：呈現問卷。

伺服器20可以存有一問卷，並且伺服器20會將問卷輸出至行動裝置30，以供行動裝置30藉由輸出元件301呈現問卷，且問卷的內容較佳是關聯於情境的問題。舉例而言，當本發明的腦波回饋系統係應用於失眠治療時，問卷的內容例如包含問題一：「當你一個人的時候會經常做什麼事情」、問題二：「是否有記憶深刻的快樂旅行經驗」、問題三：「失眠的時候你最容易思考的事情」及問題四「最近是否有想買的東西」：等，而當輸出元件301是行動裝置30的螢幕時，則輸出元件301呈現問卷的方式例如是以螢幕顯示；當輸出元件301是連接行動裝置30的喇叭或者是耳機時，則輸出元件301呈現問卷的方式例如是以語音的方式輸出。

步驟S03：取得對應問卷的回覆。

在輸出元件301呈現問卷後，行動裝置30便可以取得由使用者輸入的對應前述問卷的回覆，並且將回覆輸出至伺服器20。舉例而言，對應問題一的回覆例如是：「自己一個人的時候最喜歡吃蛋糕配電視劇」；對應問題二的回覆例如是：「快樂的旅行經驗是在日本」；對應問題三的回覆例如是：「失眠的時候最常想到工作的事」；對應問題四的回覆例如是：「最近想買新手機」。

請一併參考步驟S01及步驟S03，伺服器20呈現的問卷較佳含有時間性及肯定性的提醒，以提醒使用者其所提供的回覆較佳是近三個月內的生活經歷，並且進一步提供使用者對於該回覆的肯定性。以上述的「自己一個人的時候最常去吃蛋糕」回覆為例，使用者提供的此回覆較佳是三個月內的生活經歷，則使用者需進一步對此回覆的肯定性評分。若肯定性的評估標準為滿分10分，而使用者提供的肯定性分數為2分，則表示此回覆的參考度可能不高；反之，若使用者提供的肯定性分數為9分，則表示可以將此回覆應用到後續的腦波回饋訓練中。

步驟S05：從回覆擷取複數個關鍵字。

伺服器20於取得回覆後，便對所述的回覆進行語義分析程序以進行斷詞及詞性分析進而擷取關鍵字，且伺服器20較佳係對回覆執行自然語言處理（Natural Language Processing，NLP），且伺服器20可以是以谷歌（Google）的自然語言框架語義分析器（Natural Language Frame Semantics Parser）及台灣中央研究院的中文斷詞（Chinese Knowledge and Information Processing，CKIP）技術實現自然語言處理。

伺服器20從回覆擷取關鍵字的方式例如是以斷詞的方式，並依據情緒、時間、目標、程度、主題及擁有者等特徵將回覆截斷成多個詞彙，且該些詞彙可以依據該些特徵彼此連結，伺服器20並以該些詞彙中的一或多個做為關鍵字。

以上述對應問題1的回覆為例，依據情緒擷取到的關鍵字為「喜歡」；依據時間擷取到的關鍵字為「時候」；依據目標擷取到的關鍵字為「吃」；依據程度擷取到的關鍵字為「最」；依據主題擷取到的關鍵字為「蛋糕」及「電視劇」；依據擁有者擷取到的關鍵字為「人」及「自己」等；從問題二的回覆所擷取到的關鍵字例如是「快樂旅行」、「日本」；從問題三的回覆所擷取到的關鍵字例如是「失眠」、「工作」；從問題四的回覆所擷取到的關鍵字例如是「想買」、「手機」。

因該些詞彙係依據該些特徵彼此連結，伺服器20便可將「蛋糕」對應到問題一的「一個人」；「日本」對應到問題二的「快樂旅行」；「工作」對應到問題三的「失眠」；「手機」對應到問題四的「想買」。

此外，若伺服器20具有一資料庫，則該些關鍵字可以是依照個別的類別儲存在資料庫中，其中各個類別較佳是以「食」、「衣」、「住」、「行」、「育」、「樂」，以該些類別構成一語意網絡。以問題一的回覆為例，執行語義分析程序得到的關鍵字包含「蛋糕」及「電視劇」，則伺服器20可以在資料庫內建立對應「蛋糕」的資料項目。詳言之，資料項目可以包含關鍵字的類別、實例、關係等，且「蛋糕」的類別可以是「食」；實例可以是「一個人」；關係可以是關聯於「電視劇」所屬的「樂」類別，且各個資料項目可以是一項或數項。據此，伺服器20可以依據資料項目查找適合的關鍵字。

步驟S07：排序該些關鍵字以取得關鍵字字串。

伺服器20在取得該些關鍵字後，可以依據語義分析程序的結果給予該些關鍵字對應的關鍵字分數，例如自己一個人做的事情是輕鬆的（問題一），因此「蛋糕」的關鍵字分數是5分，快樂旅行的經驗是抒壓的（問題二），因此「日本」的關鍵字分數是3分，而失眠時想到的事情（問題三）會加劇失眠，因此「工作」的關鍵字分數是-1分，想買的東西（問題四）是令人期待的，因此「手機」的關鍵字分數是1分。伺服器20可以依據「蛋糕」、「日本」、「工作」及「手機」的關鍵字分數將該些關鍵字排序，以取得關鍵字字串，並將關鍵字字串記錄於使用者日誌，其中關鍵字字串例如是「蛋糕」－「日本」－「手機」。

此外，關鍵字的排序方式更可以是以使用者關鍵字排名（User Keyword Ranking，UKR）方程式得到。詳言之，使用者關鍵字排名方程式可以如下：

其中，UKR(i)係關鍵字i的排名分數；d _i係使用者對於回覆所給予的肯定性的分數；SKR係在資料庫的語意網絡中可連結到該關鍵字i的其他關鍵字的排序分數（例如，關鍵字i為「蛋糕」，「電視劇」可以連結到「蛋糕」，則SKR係為「電視劇」的排序分數）；WKR係該關鍵字i與其他關鍵字之間的連結的權重強度的總和（例如，「蛋糕」與「電視劇」及「一個人」的連結強度皆高，故「蛋糕」的WKR值較高；「工作」與「電視劇」及「一個人」的連結強度皆低，故「工作」的WKR值較低）；U _record係使用者近期在目標狀態的表現分數（例如，若使用者欲藉由腦波訓練緩解失眠，則在目標狀態的表現分數例如是使用者近期的睡眠品質分數），U _record亦可以包含使用者對腦波訓練的滿意程度。

需特別說明的是，當WKR值較高時，表示該關鍵字i與其他關鍵字之間的關聯係呈現發散的狀態（除非SKR值亦較高，表示在語意網絡中連結到關鍵字i的其他關鍵字的排序分數為高）；反之，當WKR值較低時，表示關鍵字i與其他關鍵字的關聯程度僅集中於數個關鍵字。因此，當WKR值較低時，若SKR較高（表示受測者與使用語意網絡中可連結到該關鍵字i的其他關鍵字的其他受測者對於關鍵字i的意見相近）則UKR(i)較高（即關鍵字i的排名上升較快）；反之，若SKR亦低，則亦UKR(i)較低（即關鍵字i的排名上升較慢）。

請繼續參考上述的使用者關鍵字排名方程式，若關鍵字i的排名分數UKR(i)越高，則關鍵字i在關鍵字字串中的排序越前，且當使用者在以關鍵字i訓練後的回饋係不盡理想（即U _record的分數較低）或非常理想（即U _record的分數較高）時，可以藉由使用者關鍵字排名方程式更新關鍵字的排序分數，讓使用者可以得到最適當的腦波訓練。

上述的SKR係伺服器關鍵字排名（Server Keyword Ranking），亦即SKR係在語意網絡中可連結到關鍵字i的其他關鍵字的排序分數，SKR(i)的計算方程式如下：

其中，SKR(i)的計算方程式相似於使用者關鍵字排名方程式，惟不同處在於SKR(i)的計算方程式不採計U _record，且d _i係在使用關鍵字i的訓練後的腦波表現分數。

此外，若上述的資料庫存有多組預設關鍵字，伺服器20亦會依據「工作」的關鍵字分數刪除資料庫中與「工作」相關的預設關鍵字，例如是依據負分數的值決定刪除與「工作」有多高相關性的預設關鍵字。舉例而言，與「工作」相關的多組預設關鍵字例如包含「成就」、「加薪」、「升職」等。因此，若伺服器20從另一使用者的回覆中擷取到「工作」的關鍵字，且「工作」的關鍵字分數例如是3分，而於後續的回饋程序中對應該另一使用者的關鍵字字串中的關鍵字已被用罄時，則伺服器20 可以輸出「成就」、「加薪」、「升職」等的預設關鍵字。反之，當「工作」的關鍵字分數是負分數時，則伺服器20可以刪除該些預設關鍵字之中的至少一者。例如若「工作」的關鍵字分數是-1分，則僅由資料庫中刪除「工作」；但若「工作」的關鍵字分數是-5分，則不僅自資料庫中刪除「工作」，且亦會刪除「成就」、「加薪」、「升職」等的預設關鍵字。

步驟S09：取得第一腦波訊號。

腦波感測儀10可以感測使用者的腦波以取得第一腦波訊號，並將第一腦波訊號輸出至行動裝置30。

步驟S11：取得第一生理資訊參數。

行動裝置30在取得第一腦波訊號之後可以取得對應於第一腦波訊號的第一生理資訊參數，行動裝置30更可以基於第一生理資訊參數取得對應第一生理資訊參數的分析結果，其中行動裝置30基於第一生理資訊參數取得對應的腦波分數的具體實施方式將於下圖5A詳述。在此實施例中，此分析結果係為腦波分數，然而也可以是是否合於一預設標準的判斷結果。此外，腦波感測儀10亦可以將第一腦波訊號輸出至伺服器20，以供伺服器20基於第一生理資訊參數取得對應第一生理資訊參數的分析結果。

例如，若使用者日誌中未存有使用腦波回饋系統的記錄，表示使用者是第一次使用腦波回饋系統，則行動裝置30可以基於使用者日誌中的使用歷程調整腦波分數。換句話說，當使用歷程中的腦波回饋系統的使用記錄低於一門檻次數時，行動裝置30依一預定增幅增加腦波分數，其中此預定增幅與使用記錄中的使用次數呈負相關，而門檻次數例如是三次；當使用歷程中的腦波回饋系統的使用記錄達門檻次數時，行動裝置30即不對腦波分數予以調整。意即，行動裝置30可以依據使用者日誌中存有的使用歷程而給予不同的權重值，例如當使用記錄低於門檻次數時，對原始的腦波分數乘以高於1的權重值；使用記錄達門檻次數時，即僅維持原始的腦波分數，甚或對原始的腦波分數乘以低於1的權重值，據以計算出後續實際輸出的腦波分數。

此外，行動裝置30亦可以以第一腦波訊號的振幅、頻率等物理性質做為第一生理資訊參數，並將第一生理資訊參數轉換為腦波分數。

步驟S13：判斷第一生理資訊參數是否落在預設參數範圍之外。

行動裝置30在取得第一生理資訊參數後判斷第一生理資訊參數是否落在預設參數範圍之外，其中預設參數範圍例如是由腦波在輕鬆愉悅的狀態時的生理資訊參數所構成的範圍，亦即預設參數範圍例如是以理想的腦波訊號的物理性質（例如是振幅、頻率）所構成的範圍，其中當預設參數係頻率時，則對應腦波在輕鬆愉悅的狀態時的預設參數範圍較佳是8Hz到13Hz，然本發明不以此為限。

此外，行動裝置30亦可以是基於腦波分數判斷第一生理資訊參數是否落在預設參數範圍之外。換言之，預設參數範圍可以有對應的一預設分數，行動裝置30即可以比較腦波分數及預設分數以判斷第一生理資訊參數是否落在預設參數範圍之外。

當行動裝置30判斷第一生理資訊參數未落在預設參數範圍之外及/或腦波分數未達預設分數時，腦波感測儀10回到步驟S09繼續取得腦波訊號，以繼續觀測使用者的腦波訊號是否隨著時間的增加更遠離或接近理想的腦波狀態。反之，當行動裝置30判斷第一生理資訊參數落在預設參數範圍之外時，則接續步驟S15：執行回饋程序。

請一併參考圖1及圖3，其中圖3係依據本發明一實施例所繪示的回饋程序的流程圖。

圖2的步驟S15所示的回饋程序可以包含以下子步驟。

步驟S151，以伺服器20從關鍵字字串中選出一關鍵字做為一回饋關鍵字。

以上述的「蛋糕」－「日本」－「手機」關鍵字字串為例，當第一生理資訊參數落在預設參數範圍之外時（步驟S15），表示使用者的腦波尚未接近目標狀態（若腦波回饋系統是用於緩解失眠，則目標狀態例如為愉悅放鬆時的腦波），因此伺服器20即可從關鍵字字串中選擇排序在前的「蛋糕」做為回饋關鍵字。

此外，伺服器20亦可以是從另一關鍵字字串選擇出關鍵字做為回饋關鍵字。舉例而言，另一關鍵字字串可以是從先前的另一問卷取得，或是存於另一使用者日誌的關鍵字字串，本發明不以此為限。

詳言之，當伺服器20係從另一關鍵字字串選擇出回饋關鍵字時，可以依據關鍵字分數判斷要排除哪些關鍵字。舉例而言，因關鍵字「工作」的關鍵字分數較低，因此當伺服器20從另一關鍵字字串選擇回饋關鍵字時，可以避免從另一關鍵字字串選出與「工作」相關的關鍵字。

步驟S153：輸出回饋關鍵字至行動裝置30。

伺服器20在選擇出回饋關鍵字後，便將回饋關鍵字輸出至行動裝置30。

步驟S155：以行動裝置傳達回饋關鍵字。

以上述的「蛋糕」為例，行動裝置30例如是以輸出元件301傳達回饋關鍵字，且當輸出元件301是行動裝置30的螢幕時，行動裝置30可以於其螢幕上顯示「蛋糕」的文字；當輸出元件301是行動裝置30的喇叭或耳機時，行動裝置30可以藉由喇叭或耳機輸出「蛋糕」的語音敘述。

此外，請先回到圖2的步驟S09，在以腦波感測儀10取得第一腦波訊號之前，行動裝置30即可以先從伺服器20取得並呈現回饋關鍵字，以幫助使用者先試著進入愉悅放鬆的狀態。

藉此，當使用者的第一腦波訊號與愉悅放鬆狀態時的第一腦波訊號之間有落差時，使用者可以藉由回饋關鍵字的提醒以進行想像，訓練使用者藉由想像讓自己的腦波訊號接近愉悅放鬆狀態的腦波訊號。

請一併參考圖1及圖4，其中圖4係依據本發明另一實施例所繪示的腦波回饋系統的運作方法的流程圖。

在行動裝置30傳達回饋關鍵字（圖3的步驟S155）之後，本發明的腦波回饋系統的運作方法更可以接續以下步驟。

步驟S17：取得第二腦波訊號。

步驟S19：判斷取得第一腦波訊號的時間到現時時間是否達預設時間。

請一併參考步驟S17及S19，行動裝置30取得第二腦波訊號係用以判斷在回饋程序後，使用者的腦波訊號是否更接近愉悅放鬆狀態的腦波訊號；而步驟S19係用以判斷從腦波感測儀10取得第一腦波訊號（圖2的步驟S09）到現時的即時時間是否超過預設時間，並且於取得第一腦波訊號到現時的即時時間超過預設時間時結束（步驟S21）此方法，以避免過長的訓練時間，其中預設時間例如是6分鐘，然本發明不以此為限。

當於步驟S19判斷為否時，則接續步驟S23：判斷第二生理資訊參數是否低於第一生理資訊參數。

相似地，行動裝置30在取得第二腦波訊號後，會基於第二腦波訊號取得第二生理資訊參數，並且比較第一生理資訊參數及第二生理資訊參數以產生一比較結果，其中所述基於第二腦波訊號取得第二生理資訊參數以及比較第一生理資訊參數及第二生理資訊參數以產生比較結果亦可以是由伺服器20執行，本發明不以此為限。舉例而言，行動裝置30比較第一生理資訊參數及第二生理資訊參數可以是比較第一生理資訊參數及第二生理資訊參數的腦波分數，藉以判知在執行回饋程序之後，使用者的第二腦波訊號相較於第一腦波訊號是否更接近於愉悅放鬆狀態時的腦波訊號。

此外，行動裝置30亦可以依據比較結果更新第二生理資訊參數的腦波分數。意即，當第二生理資訊參數低於第一生理資訊參數時，表示腦波訊號的表現下降，則行動裝置30可以再降低第二生理資訊參數的腦波分數，以供使用者判知第二腦波訊號相較於第一腦波訊號更遠離愉悅放鬆狀態時的腦波訊號。

當行動裝置30判斷第二生理資訊參數低於第一生理資訊參數時，表示第二腦波訊號相較於第一腦波訊號更接近於愉悅放鬆狀態時的腦波訊號，因此回到步驟S17繼續取得腦波訊號直到達成預設時間。

反之，當行動裝置30判斷第二生理資訊參數不低於第一生理資訊參數時，則接續步驟S25或S27。

步驟S25：調升行動裝置傳達回饋關鍵字的強度。

當比較結果係第二生理資訊參數低於第一生理資訊參數時，表示第二腦波訊號相較於第一腦波訊號並未更接近於愉悅放鬆狀態時的腦波訊號，因此伺服器20可以依據比較結果控制行動裝置30調升呈現回饋關鍵字的強度。舉例而言，行動裝置30可以增加其螢幕上顯示的回饋關鍵字的清晰度，或是增加回饋關鍵字在其螢幕上顯示的時間長度，行動裝置30亦可以是增加回饋關鍵字在語音的出現頻率等，本發明不以此為限。

此外，若使用歷程中的腦波回饋系統的使用記錄達門檻次數，且第二生理資訊參數不低於第一生理資訊參數時，則伺服器20亦可以控制行動裝置30調升呈現回饋關鍵字的強度。

步驟S27：從關鍵字字串選出另一關鍵字做為回饋關鍵字。

相似於上述，伺服器20亦可以從關鍵字字串選出另一關鍵字做為回饋關鍵字。以「蛋糕」－「日本」－「手機」關鍵字字串為例，原本的回饋關鍵字例如是「蛋糕」，然而在行動裝置30呈現「蛋糕」後，第二生理資訊參數反而低於第一生理資訊參數，則表示「蛋糕」對於幫助使用者接近愉悅放鬆狀態的效用不顯著。因此，伺服器20可以選擇「日本」做為回饋關鍵字。

此外，若伺服器20已控制行動裝置30調升呈現回饋關鍵字的強度，然在第二生理資訊參數之後取得的另三個生理資訊參數仍落在預設參數範圍之外時，則伺服器20亦可以從關鍵字字串選出另一關鍵字做為回饋關鍵字。

又或者，使用者例如是期望改善失眠狀況，且行動裝置30已存有由睡眠感測器取得的使用者的睡眠狀態參數（例如是使用者在睡眠時的腦波訊號的頻率），則在使用者使用腦波回饋系統後的近一週，若基於使用者的睡眠狀態參數判斷使用者的睡眠品質仍有超過3次或連續兩天不理想（例如，U _record的滿分為100，而睡眠品質不理想可以是U _record低於70分），則伺服器20亦可從關鍵字字串選出另一關鍵字做為回饋關鍵字。

請繼續參考步驟S27，此外，伺服器20更可以降低「蛋糕」的關鍵字分數及/或調高「日本」的關鍵字分數（即關鍵字的排名分數UKR），以更新該些關鍵字在關鍵字字串中的排序。

在步驟S25或S27後，行動裝置30即可於步驟S155呈現更新強度後的回饋關鍵字或是另一回饋關鍵字。

此外，在執行回饋程序之後，行動裝置30亦可以呈現回饋問卷，用以取得對應的回饋回覆。回饋問卷例如包含「訓練後的感覺如何」等問題，而回饋回覆則是由使用者輸入的回覆，例如是「感覺更放鬆」、「覺得更焦慮」等回覆。

相似於前述的問卷，伺服器20亦可以對回饋回覆執行語義分析程序以擷取關鍵字，並據以判斷是否要調整關鍵字在關鍵字字串中的排序。

舉例而言，當回饋回覆是「感覺更放鬆」時，伺服器20執行語義分析程序擷取到的關鍵字例如是「更放鬆」，則伺服器20可以不調整關鍵字在關鍵字字串中的排序；當回饋回覆是「覺得更焦慮」時，伺服器20執行語義分析程序擷取到的關鍵字例如是「更焦慮」，則伺服器20可以調整關鍵字在關鍵字字串中的排序，以更新關鍵字字串並避免在下一次的回饋程序中再次使用讓使用者更焦慮的關鍵字。亦即，伺服器20可以依據回饋回覆更新前述的關鍵字i的排名分數（UKR(i)）。此外，伺服器20亦可以依據使用者的睡眠狀態判斷是否要調整關鍵字在關鍵字字串中的排序。舉例而言，伺服器20可以接收由睡眠感測器取得的睡眠狀態參數，以判斷使用者在經過訓練後的睡眠品質是否有進步，當伺服器20判斷睡眠品質進步時，則伺服器20可以不調整關鍵字在關鍵字字串中的排序；當伺服器20判斷睡眠品質未進步甚至變差時，伺服器20可以調整關鍵字在關鍵字字串中的排序，以避免在下一次的回饋程序中再次使用讓使用者睡眠品質下降的關鍵字。

且行動裝置30也可以依據使用者的睡眠狀態判斷是否要調整預設參數範圍。舉例而言，當行動裝置30判知使用者最近的睡眠品質不佳，則使用腦波回饋系統時，使用者的腦波訊號可能較難接近睡眠狀態時的腦波訊號，故行動裝置30可以將預設參數範圍加大，或是給予如前述的較高的權重值，以使在比較第一生理資訊參數及預設參數範圍時可以有較高的容忍度（Tolerance），避免使用者因判知腦波訊號不理想進影響到使用經驗。

又或者，當使用者日誌中存有多次使用腦波回饋系統的記錄，則行動裝置30亦可以將預設參數範圍縮小，讓使用者可以在經過多次經驗後使腦波訊號更接近愉悅放鬆狀態。

請參考圖5A及5B，圖5A及5B係依據本發明一實施例所繪示的腦波回饋系統的使用情境圖。

如圖5A所示，腦波感測儀10包含乾式電極101用以取得腦波訊號，且乾式電極101較佳係接觸額頭的位置，以取得前額葉的腦波訊號，而伺服器20係用以當第一生理資訊參數落在預設參數範圍之外時，執行回饋程序，其中無線收發器103較佳係無線網路收發器且通訊連接於伺服器20，以供伺服器20藉由無線收發器103（無線網路收發器）將回饋關鍵字傳送至輸出元件301，故回饋程序可以包含由做為輸出元件301的耳機301a以語音的方式輸出回饋關鍵字。此外，耳機301a亦可以直接連接於腦波感測儀10，以將對應於第一腦波訊號的分析結果以語音的方式輸出，且以語音輸出第一腦波訊號的分析結果可以是以語音的聲量、清晰程度、單位時間的呈現次數等方式，以呈現不同等級的分析結果，其中此述的分析結果例如是對應第一腦波訊號的腦波分數，或是第一腦波訊號是否合於預設標準的判斷結果。

請繼續參考圖5A，以下進一步說明從前額葉測得的腦波訊號判斷生理資訊參數是否落在預設參數範圍之內的實現方式。具體而言，人在張眼、閉眼、清醒、睡眠及昏迷狀態下，腦波的頻率會有明顯不同的變化（約在1Hz~40Hz之間），且依據國際腦波學會（International Organization of Societies for Electrophysiological Technology）的準則，腦波訊號依據不同的頻率可以分為α波(8-12Hz)、β波(12-40Hz)、δ波(0.5-4Hz)以及θ波(4-7Hz)。

在從前額葉測得腦波訊號後，可以執行時域分析及頻域分析。詳言之，在一時間區段的腦波訊號中，時域分析係透過帶通濾波器（Band-Pass Filter）保留與指定的腦波頻帶對應的腦波訊號，用於分析該頻帶的腦波訊號強度以及分析該頻帶的腦波訊號的時間長度的。頻域分析係透過傅立葉轉換（Fourier Transform）及小波轉換（Wavelet Transform）分解該時間區段的腦波訊號，且分解後的各腦波頻段的解析度至少為1Hz，以用於估算指定頻域的腦波訊號的強度，以及該指定頻域的腦波訊號在1Hz~40Hz中所佔的比例。亦即，行動裝置30可以將第一生理資訊參數的指定頻域在1Hz~40Hz中所佔的比例轉換為比例值，並以該比例值做為腦波分數。

據此，伺服器20可以藉由前額葉測得的腦波訊號判斷生理資訊參數是否落在預設參數範圍之內。

本發明的腦波回饋系統的使用情境亦可以如圖5B所示，在腦波感測儀10取得第一腦波訊號後，腦波感測儀10藉由無線收發器103將第一腦波訊號輸出至行動裝置30，行動裝置30便可以基於第一腦波訊號取得第一生理資訊參數，其中無線收發器103除了如前述可以是無線網路收發器，亦可以是藍芽收發器等，本發明不以此為限。行動裝置30更可以於第一生理資訊參數落在預設參數範圍之外時以輸出元件301的螢幕301b顯示如圖所示的「蛋糕」回饋關鍵字。

此外，螢幕301b更可以顯示條狀圖S1，其中條狀圖S1係用以表示第一生理資訊參數（腦波分數）。舉例而言，當第一生理資訊參數是落在預設參數範圍內或是接近預設參數範圍的中間值時，則條狀圖S1的左側框的面積較高；當第一生理資訊參數是落在預設參數範圍外或接近預設參數範圍的上/下限值時，則條狀圖S1的左側框的面積降低，然以條狀圖S1表示第一生理資訊參數與預設參數範圍的相對關係的方式亦可以是以右側框的面積表現，本發明不以此為限。

輸出元件301b亦可以顯示腦波分數－時間圖S2，以表示第一生理資訊參數的變化情形。意即，橫軸的時間係取得生理資訊參數的時間點，而當第一生理資訊參數是落在預設參數範圍內或是接近預設參數範圍的中間值時，則腦波分數－時間圖S2所顯示的腦波分數則越高；反之，當第一生理資訊參數是落在預設參數範圍外或接近預設參數範圍的上/下限值時，顯示腦波分數－時間圖S2所顯示的腦波分數則越低。

藉由條狀圖S1及腦波分數－時間圖S2，使用者可以判知自己的腦波訊號是否接近愉悅放鬆狀態時的腦波，並且當判知腦波訊號不夠接近愉悅放鬆狀態時的腦波時，可以藉由想像上述的回饋關鍵字以幫助調整腦波訊號。需特別說明的是，本實施例所示的條狀圖S1及腦波分數－時間圖S2僅為示例，生理資訊參數與預設參數範圍的相對關係亦可以是以長條圖的顏色變化、圓餅圖、表格等形式呈現，本發明不以此為限。

本發明的一或多個實施例所示的腦波回饋系統及其運作方法除了係用於緩減使用者的失眠症狀，亦可以用於改善憂鬱症、癲癇症、濫用毒品、強迫症、學習障礙、憤怒和焦慮、偏頭痛、創傷後症候群和注意力缺失過動等疾患。

綜上所述，依據本發明的一或多個實施例所示的腦波回饋系統及其運作方法，可以幫助使用者降低服用助眠藥物或其他上述疾患的藥物的頻率，以避免藥物造成的成癮問題以及生物積累。此外，依據本發明一或多個實施例所示的腦波回饋系統及其運作方法，更可以避免市面上常見的助眠儀器的刺激所造成的入眠干擾，導致入眠狀況受到影響甚至加重失眠，且本發明所示的腦波回饋系統更可以應用於居家環境，並不對此腦波回饋系統的實際使用時機予以限制，不僅讓使用者不需每次都要前往醫院等專業研究區域才能使用，更可以讓使用者在意識清醒的一般日常作息中即穿插使用此腦波回饋系統，藉此可在真正欲入睡時應用訓練所得的經驗達到快速入睡的效果，進而避免在睡前透過外力助眠的情況。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10:腦波感測儀 101:乾式電極 103:無線收發器 20:伺服器 30:行動裝置 301:輸出元件 301a:耳機 301b:螢幕 S1:條狀圖 S2:腦波分數－時間圖

圖1係依據本發明一實施例所繪示的腦波回饋系統的方塊圖。圖2係依據本發明一實施例所繪示的腦波回饋系統的運作方法的流程圖。圖3係依據本發明一實施例所繪示的回饋程序的流程圖。圖4係依據本發明另一實施例所繪示的腦波回饋系統的運作方法的流程圖。圖5A及5B係依據本發明一實施例所繪示的腦波回饋系統的使用情境圖。

10:腦波感測儀

101:乾式電極

103:無線收發器

20:伺服器

30:行動裝置

301b:螢幕

S1:條狀圖

S2:關鍵字分數-時間圖

Claims

一種腦波回饋系統，用於根據一使用者的腦波產生回饋，該腦波回饋系統包含：一腦波感測儀，用以取得該使用者的一第一腦波訊號；一伺服器，存有由複數個關鍵字排序成的一關鍵字字串，該伺服器用以當一第一生理資訊參數落在一預設參數範圍之外時執行一回饋程序，其中該第一生理資訊參數係關聯於該第一腦波訊號，該回饋程序包含以該伺服器從該關鍵字字串選出一關鍵字做為一回饋關鍵字，並輸出該回饋關鍵字；以及一輸出元件，可傳訊地連接於該伺服器，且該輸出元件呈現對應於該第一生理資訊參數的一分析結果，其中該輸出元件更呈現該回饋關鍵字，該腦波感測儀係於該輸出元件呈現該回饋關鍵字後取得一第二腦波訊號，而是否調升該輸出元件呈現該回饋關鍵字的強度係根據該第一生理資訊參數及一第二生理資訊參數之間的一比較結果而判斷。
如請求項1所述的腦波回饋系統，其中比較該第一生理資訊參數及該第二生理資訊參數以產生該比較結果，並根據該比較結果判斷是否調升該輸出元件呈現該回饋關鍵字的強度係由該伺服器執行。
如請求項1所述的腦波回饋系統，其中該伺服器更根據該比較結果選擇性地從該關鍵字字串選出另一關鍵字做為該回饋關鍵字，並輸出該回饋關鍵字。
如請求項1所述的腦波回饋系統，其中該伺服器更用以取得並排序該些關鍵字以取得該關鍵字字串，該伺服器取得並排序該些關鍵字係：該伺服器對一回覆執行一語義分析程序，該伺服器依據對該回覆執行該語義分析程序的結果排序該些關鍵字，其中該回覆係該伺服器從一行動裝置取得。
如請求項4所述的腦波回饋系統，其中於該伺服器執行該回饋程序後，該伺服器更對一回饋回覆執行該語義分析程序，該伺服器並依據對該回饋回覆執行該語義分析程序的結果更新該些關鍵字在該關鍵字字串中的排序，其中該回饋回覆係該伺服器從該行動裝置取得。
如請求項1所述的腦波回饋系統，其中該關鍵字字串係存於該伺服器的一使用者日誌。
如請求項6所述的腦波回饋系統，其中該使用者日誌更存有一使用歷程，該伺服器依據該使用歷程取得一腦波分數以做為該分析結果，該伺服器依據該使用歷程取得該腦波分數係：當該使用歷程中的一使用記錄低於一門檻次數時，該伺服器以一預定增幅增加該腦波分數；當該使用歷程中的該使用記錄達該門檻次數時，該伺服器不對該腦波分數予以調整。
如請求項1所述的腦波回饋系統，更包含具有該輸出元件的一行動裝置，該行動裝置可傳訊地連接於該腦波感測儀以接收該第一腦波訊號，該行動裝置分析該第一生理資訊參數以產生該分析結果。
如請求項8所述的腦波回饋系統，其中比較該第一生理資訊參數及該第二生理資訊參數以產生該比較結果，並根據該比較結果判斷是否調升該輸出元件呈現該回饋關鍵字的強度係由該行動裝置執行。
如請求項8所述的腦波回饋系統，其中該行動裝置更根據該比較結果選擇性地從該關鍵字字串選出另一關鍵字做為該回饋關鍵字，並輸出該回饋關鍵字。
如請求項8所述的腦波回饋系統，其中該伺服器更存有一使用者日誌，該使用者日誌存有一使用歷程，該行動裝置依據該使用歷程取得一腦波分數以做為該分析結果，該行動裝置依據該使用歷程取得該腦波分數係：當該使用歷程中的一使用記錄低於一門檻次數時，該行動裝置以一預定增幅增加該腦波分數；當該使用歷程中的該使用記錄達該門檻次數時，該行動裝置不對該腦波分數予以調整。
如請求項1所述的腦波回饋系統，其中該伺服器更用以排序該些關鍵字以取得該關鍵字字串，該伺服器排序該些關鍵字係：該伺服器從一睡眠感測器取得一睡眠狀態參數，並依據該睡眠狀態參數排序該些關鍵字。
如請求項5所述的腦波回饋系統，其中該回饋回覆包含一情緒關鍵字，該伺服器對該回饋回覆執行該語義分析程序，並依據對該回饋回覆執行該語義分析程序的結果更新該些關鍵字在該關鍵字字串中的排序係：該伺服器對該回饋回覆執行該語義分析程序以擷取該情緒關鍵字，並依據該情緒關鍵字更新該些關鍵字在該關鍵字字串中的排序。
一種腦波回饋系統的運作方法，適用於一腦波回饋系統，其中該腦波回饋系統係用於根據一使用者的腦波產生回饋，該腦波回饋系統包含一行動裝置、一伺服器以及一腦波感測儀，該運作方法包含：以該行動裝置呈現一問卷並取得對應該問卷的一回覆；以該伺服器對該回覆執行一語義分析程序以從該回覆擷取複數個關鍵字；以該伺服器依據該語義分析程序的結果排序該些關鍵字以取得一關鍵字字串；以該腦波感測儀取得該使用者的一第一腦波訊號，並將該第一腦波訊號輸出至該行動裝置；以該行動裝置依據該第一腦波訊號取得對應於該第一腦波訊號的一第一生理資訊參數；以該行動裝置判斷該第一生理資訊參數是否落在一預設參數範圍之外；以及以該行動裝置於判斷該第一生理資訊參數落在該預設參數範圍之外時，執行一回饋程序，其中該回饋程序包含以該行動裝置控制該伺服器從該關鍵字字串選出一關鍵字做為一回饋關鍵字，並輸出該回饋關鍵字至該行動裝置，以供該行動裝置呈現該回饋關鍵字，其中於該行動裝置呈現該回饋關鍵字後，該運作方法更包含：以該腦波感測儀取得一第二腦波訊號；以該行動裝置比較該第一生理資訊參數及一第二生理資訊參數以產生一比較結果；以及以該行動裝置根據該比較結果判斷是否調升該行動裝置呈現該回饋關鍵字的強度。
如請求項14所述的運作方法，更包含：以該行動裝置依據該比較結果更新該第二生理資訊參數。
如請求項14所述的運作方法，其中於以該行動裝置產生該比較結果後，該運作方法更包含：以該行動裝置根據該比較結果判斷是否以該伺服器從該關鍵字字串選出另一關鍵字做為該回饋關鍵字，並輸出該回饋關鍵字。
如請求項14所述的運作方法，其中於以該行動裝置執行該回饋程序後，該運作方法更包含：以該行動裝置呈現一回饋問卷並取得對應該回饋問卷的一回饋回覆；以及以該伺服器對該回饋回覆執行該語義分析程序以更新該些關鍵字在該關鍵字字串中的排序。
如請求項14所述的運作方法，其中在以該腦波感測儀取得該第一腦波訊號之前，該運作方法更包含：以該行動裝置呈現該回饋關鍵字。
如請求項14所述的運作方法，其中以該伺服器依據該語義分析程序的結果排序該些關鍵字以取得該關鍵字字串包含：以該伺服器從一睡眠感測器取得一睡眠狀態參數；以及以該伺服器依據該睡眠狀態參數排序該些關鍵字。
如請求項17所述的運作方法，其中該回饋回覆包含一情緒關鍵字，以該伺服器對該回饋回覆執行該語義分析程序以更新該些關鍵字在該關鍵字字串中的排序係：以該伺服器對該回饋回覆執行該語義分析程序以擷取該情緒關鍵字；以及以該伺服器依據該情緒關鍵字更新該些關鍵字在該關鍵字字串中的排序。