Neurosky Briefing

 

心電晶片: 台灣社會人口結構也逐漸步入高齡少子化趨勢,獨立生活中的銀髮族因為生理退化對於智慧科技產品的需求增加。此外,心臟疾病一直位為台灣國人健康殺手的前三名,因此可隨時隨地觀測生理、心理健康,使人們長保年輕的穿戴裝置和智慧應用成了最迫切的需要

晶片:

神念科技CardioChip™心電晶片BMD101是第三代生物訊號量測和處理的系統晶片(SoC)。它具有先進的類比前端電路,以及靈活且強大的數位訊號處理結構,可以採集從uV到mV的生物訊號,然後經過神念科技專有的演算法處理。

低噪音放大器和 (ADC) 是BMD101類比前端(AFE)的主要組成部分。BMD101具有極低的系統噪聲和可程式化特色,因此可以有效地量測到生物訊號,並使用16位高精確類比-數位轉換器轉化成數位訊號。類比前端還包含一個自動偵測感應中斷的電路。BMD101的核心是一個功能強大的系統管理單元,負責整體系統配置、運作管理、內外通訊、專有演算法計算和電源管理。

心電晶片BMD101還配有數位訊號處理 (DSP) 模組,來加速對系統管理單元監控下的各種數位濾波的計算,內建穩定的濾波器可以過濾電路線中產生的50Hz以及 60Hz頻率。

 生物感測技術幫助OEM在自我身心量測的熱潮中嶄露頭角,其應用廣泛包括

  • 心跳 Heart Rate: 即時心跳率

    是指心臟每分鐘跳動的次數,擷取最近兩次的R波間隔計算並即時報告當前的心跳率(次/分鐘)。心率可以提供許多生理上的訊息,例如: 心跳的快慢,心跳與心跳間距長短,也可以藉由心跳率進一步計算出熱量的消耗、訓練時建議的最佳運動心跳區間。 

  • 心跳變異率 Heart Rate Variability, HRV: 心跳變異率 (HRV) 是指兩次心跳時間間隔的微小變化。心電圖 (ECG) 提供清晰的電波圖,是偵測心跳變異率最精確的方法。最常用的心率變異分析是根據心電圖中的R波,計算出相鄰R波之間的時間間隔形成一時間序列。一般而言,較高的HRV代表身體有著較高的自主神經調適能力,因此有較強健的身體。
  • 壓力指數 Stress: 

    演算法以1到100的數值表示使用者的放鬆程度。低數值表示興奮、緊張或疲勞的生理狀態(交感神經系統活躍),而高數值則指示一種放鬆的狀態(副交感神經活躍)。
    演算法測量心率變異率(HRV)中高頻訊號(0.15~0.4赫茲)與低頻訊號(0.04~0.15赫茲)之間的關係。許多科學研究顯示,高頻HRV與自主神經系統中的副交感神經活動有關,而低頻段的HRV與交感神經活動有關。科學研究也表示,副交感系統有助於身體的放鬆及恢復,而交感神經系統則顯示人們在壓力下興奮或緊張的狀態。 

  • 身份辨識 Personalization
  • 心跳訓練區間 Heart Rate Training Zone
  • 心跳恢復率 Heart Rate Recovery
  • 呼吸率 Respiration Rate

體適能標準

心率與人的年齡,性別及健康程度相關。一般對於成年人來說,心率越低代表心臟功能越強,但是心率過低也可能是心臟不正常的表現。此一演算法依照使用者的年齡、性別以及靜止時心率分為以下幾個水準:運動員、優秀、良好、高於平均、平均、低於平均以及不好。注意:本算法僅適用於心臟正常人群。

腦電晶片  注意集中程度,放鬆程度以及對學習目標的熟悉或困難程度。建構腦科學知識的學習平台

目前全世界有上百萬的消費級腦電設備使用了TGAM的PCB模組。TGAM是我們腦電感測技術的核心,我們的眾多合作夥伴已經快速有效的將它應用到許多腦電產品,並推向了市場。TGAM是世界上最受歡迎的腦電解決方案,它使用單點非侵入式乾電極讀取人的大腦腦波訊號,可以過濾掉周圍的噪音和電器的干擾,並將量測到的大腦訊號轉成數位訊號。神念科技腦電晶片模組價格適中,已大量用於玩具,教育,行動設備及其他腦電技術設備。TGAM模組包括了TGAT晶片,該晶片是一個高度整合的系統單晶片腦電感測器,可以輸出專注、放鬆等參數,可以進行模數轉換,檢測接觸不良的異常狀態,過濾掉眼動雜訊及電路中50hz和 60hz交流電訊號干擾。

特色
•乾式電極直接連結,不像傳統醫學用的需要上導電膠濕式電極
•單一腦電頻道有3個接觸點:腦電採集點+參考點+地線點
•智慧偵測訊號品質,自動發出警告,提醒調整感測器
•先進的噪音過濾技術,能抗拒日常生活中環境裡的各種干擾
•原始腦電數據以512 Hz輸出

eSensen測量
•原始腦波信號
•處理和輸出eSense專注和放鬆指數
•處理和輸出α,β等腦波波段數據
•眨眼偵測

 

MindWave Mobile腦波耳機

神念科技的MindWave Mobile腦波耳機,專門為開發者所設計,提供快速開發腦電量測應用產品,縮短進入市場時程。腦波耳機除了與PC及Mac連結外,還可與iPhone、iPad以及Android 等行動設備透過藍芽連結,與設備相連後可以安全的量測人們的腦電訊號,觀測人們在和應用軟體互動時的專注度、放鬆度、熟悉度及困難度,有助於OEM合作夥伴開發健康、娛樂、教育應用產品。

MindWave Mobile 規格

硬體:

  • 可攜式腦波耳機
  • 使用內嵌TGAT晶片的TGAM模組
  • 無線連結且自動與電腦配對
  • 耳機有固定的Mac位址可供配對
  • 一顆AAA電池
  • 電池可持續6~8小時

硬體:

  • 可攜式腦波耳機
  • 使用內嵌TGAT晶片的TGAM模組
  • 無線連結且自動與電腦配對
  • 耳機有固定的Mac位址可供配對
  • 一顆AAA電池
  • 電池可持續6~8小時

健康應用:

史丹佛醫學院演算法認證

神念科技開發了iPhone手機外殼,套在iPhone手機上後,任何時間、地點只需將兩個手指輕搭在外殼上的兩個電極上便可讀取使用者心電訊息。量測並記錄使用者完整的心電資訊,並支援將心電資訊透過電子郵件發送給醫生及家人。史丹佛醫學院透過資料收集及分析進行演算法認證,開發更具創意的應用軟體。

 

華碩 Asus Zen Watch

ASUS ZenWatch 搭配 ZenUI為 Android 行動裝置所開發的ASUS Wellness 應用軟體,會依照您所量測出來的「放鬆指數」的數字高低,提供一些如何適度放鬆的貼心建議。「放鬆指數」量測功能整合了生物感測技術領導廠商NeuroSky的CardioChipTM以及其創新的演算法。幫助你自我觀察放鬆指數的變化,避免心理長時間在壓力狀態而不自覺。

腦波禪燈 Brainwave Zen Lamp

世界上第一顆隨著情緒變化顏色的LED光球,能準確偵測大腦腦波並加以分析,將所測的數值用顏色來呈現,隨著放鬆度增強,光球顏色將由紅轉紫。透過簡單明瞭的顏色顯示,可以清楚的知道自己的放鬆程度,腦波放鬆燈可以讓人更直覺的觀照內在情緒變化。

教育應用:

ADHD 注意力不集中衝動控制訓練研究

2009年澳洲臥龍崗大學University of Wollongong做了一個大規模的實驗,針對128個兒童進行五個星期的專注力與衝動控制訓練,這128個兒童中有一般兒童以及經診斷為亞型注意力不集中型過動症ADHD兒童,並把這些兒童分為實驗組、比較組與對照組三組。比較組接受一般傳統專注力訓練,對照組則不加以訓練,實驗組則採用神念科技腦波耳機施以訓練。當實驗組的兒童戴上腦波耳機,訓練隨即展開,它是一種經由腦波操控軟體的訓練方式,在與遊戲軟體的互動過程中,隨時顯示兒童的專注狀態與放鬆狀態,並適時給予兒童提示及回饋。實驗結果發現,搭配腦波耳機與遊戲互動訓練後,對注意力不集中型的過動兒童在行為上以及學習能力上都有改善。

腦機介面技術學術研究

提供世界上最便宜的研究級非侵入式、乾式電極腦波耳機,透過藍牙可以與iOS和Android行動設備和Windows和Mac作業系統相連接。提供完整的測量數據原始腦電波、處理並輸出EEG腦電波α波、β波等,處理並輸出NeuroSky的專利eSense專注度、放鬆度、眨眼訊號。無論是小學生或是中學生的科學創意競賽,乃至於大學教授的研究專題,都是神念科技腦機介面平台的愛好者,我們提供的軟體開發工具以及硬體測試平台,持續幫助學術界創新應用的開展以及研究成果產出。

娛樂應用:

 

意念球場MindFlex & MindFlex Duel

曾經夢想具有隔空移物的能力嗎?意念球場讓你夢想成真! 意念球場是和美國最大玩具公司美泰兒公司 Mattel聯合開發的創意玩具,獲得時代雜誌評選為自1923年以來最具影響力的百大玩具之一。寓教於樂的玩具,讓孩子在遊戲競賽中透過回饋學會專注或放鬆。

其他應用:

EEG head set usage:

Mind-Controlled Lighting

Philips Hue Light

 Types of data output from ThinkGear chips:

  • Raw sampled wave values (128Hz or 512Hz, depending on hardware)
  • Signal poor quality metrics
  • eSense Attention and Meditation meter values
  • EEG band power values for delta, theta, alpha, beta, and gamma
  • and more… (some hardware models only)