三、實驗設計：介紹實驗的流程

第四章 實驗設備及實驗設計

本章主要在介紹腦機介面實驗的流程和實驗的情形，章節安排如下:

一、實驗材料及設備：介紹受測者與實驗設備。

二、實驗硬體架構與配置：介紹實驗硬體如何配置。

三、實驗設計：介紹實驗的流程。

一、實驗材料及設備 1.受測者

本實驗選擇四名受測者，分別以代號 S1、S2、S3、S4 表示。

四名受測者皆為健康情況正常的男性，年齡在22~26 歲之間，無大腦 或神經方面的病史。

2.本研究實驗的硬體設備：

(1)採用桌上型 IBM586 之相容電腦兩台，一台用來收集腦波資料，另一台 用來呈現視覺刺激。

(2)腦電波儀：NeuroScan 公司的 NuAmps 型腦電波儀。腦電波儀為一擷取 類比腦波訊號轉換成數位腦電波放大濾波儀器，具有 40 個頻道，最多 可同時擷取40 頻道的腦波訊號。

(3)轉接盒：用來連接放大器與電極帽。

(4)電極帽：Q-cap Tin 32 channel。

(5)USB 資料傳輸線。

(6)導電膠、去角質用品。

圖4.1 NeuroScan 之 NuAmps 腦電波儀與實驗用品 3.本研究實驗的軟體設備：

(1) Presentation 6.0 (各種刺激編排)。

(2)NeuroScan4.3：收集最高頻率通過值:50Hz，高於 50Hz 的頻率不被放大，

收集最低頻率通過值0.5Hz，低於 0.5Hz 的頻率不被放大。

(3) Matlab6.5：寫分類腦波的程式。

二、實驗硬體架構及器材配置

在受測者頭皮上黏貼臨床用的電極是以國際通用 10-20 電極系統作為 標準，將其貼至頭皮的Cz、C3 及 C4 位置(如圖 4.2 所示)。以類比腦波機 擷取腦波，再從腦波機的放大器將訊號傳至電腦進行取樣並儲存，之後取 出腦波資料用自行撰寫的訊號處理程式做方向的辨識，如圖4.3 所示。

圖4.2 腦電波儀電極配置圖[5]

圖4.3 實驗設備示意圖 三、實驗步驟

1.套上腦波帽：先用皮尺量眉心到頭後面突起的骨頭之距離，這個距離的 10%就是腦波帽前緣的邊界，套好以後調整通道 Cz 有沒有對齊眉心，兩 耳向上延伸有沒有交會在通道 Cz。

2.注入導電膠、去角質與去除眼動：增加頭皮與電極之間的導電性，導電 膠主要打在電極帽上的通道上。先清潔受測者的額頭及兩個耳後乳突 骨，用10-20 定位法則，定位後將電極帽戴上。參考點和各量測點用平 口針在每個頻道孔內打入導電膠，使其充斥在頭皮與頻道點的電極之 間，使每個頻道的阻抗都下降到5KΩ 以下，如圖 4.4 所示。

圖4.4 調整阻抗值動作

3.保持平靜：由於在實驗中需要很高的專注力，所以實驗前先請受測者安 靜閉眼十至二十分鐘，使大腦活動回復至穩定的狀態。之後我們要讓受 測者做初步的反應實驗，看他是否對視覺刺激實驗有反應，測試的圖形 如圖4.5 所示，我們利用兩張圖交錯出現當作視覺刺激，量測受測者的腦 波是否有變化。做完初步實驗若沒有問題才繼續接下來的實驗。

圖4.5 受測前的實驗圖形

實驗分為 6 天進行，一天要進行 30 回，每 6 回休息 5 分鐘，刺激實 驗一開始會出現黑的圖形，2 秒之後才會出現提示方向的圖形(如圖 4.6 所 示)，每次在螢幕上停留 3 秒，刺激呈現於 17 吋 LCD 的正中央，每個提示 方向以隨機出現，然後又會出現黑的圖形，依照這種規律進行直到每個方 向出現4 次才會停止，每一回總共花了約 80 秒，如圖 4.7 所示。受測者進

(a) (b)

(c) (d)

圖4.6 提示方向的刺激圖形(a)向上(b)向下(c)向左(d)向右

圖4.7 一次實驗的流程圖