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研究生:蔡竣宇
論文名稱:利用腦波訊號探討芳香療法對生理情境分析與模式建立之研究
論文名稱(外文):The study of Aromatherapy on the Emotional Analysis and Model Establishment Using EEG Signal
指導教授:艾群楊朝旺楊朝旺引用關係
指導教授(外文):Chyung AyChao-Wang Young
學位類別:碩士
校院名稱:國立嘉義大學
系所名稱:生物機電工程學系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:情境公式腦波芳香療法腦機介面
外文關鍵詞:Emotion EquationBrainwaveAromatherapyBrain-computer interface
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採用無線單導電極技術收集腦波訊號,經由ThinkGear技術晶片,將腦波訊號濾波且放大,經藍芽傳輸訊號送至PC端的軟體,經由人機介面顯示。此研究由α、β、θ、δ四大腦波訊號,經eSense演算法的統計,判別整理出專注度與放鬆度兩種特性。本研究利用複迴歸分析法來找出專注度與放鬆度兩種特性與Low α、High α、Low β 與 High β之相關性,經由實驗結果,推導出判斷專注度的情境公式為-0.017xLow α + 0.014xHigh α + 0.14xLow β + 0.45xHigh β (R2=0.93),而判斷放鬆度的情境公式為0.16xLow α + 0.18xHigh α + 0.21xLow β + 0.076xHigh β (R2=0.9)。
本研究設計出一套可控制濃度之精油釋放系統,以四種芳香精油-佛手柑、薰衣草、薄荷、依蘭四種精油為實驗材料供實驗者吸取。利用不同精油療效後,利用腦波訊號檢視實驗者是否有明顯的舒壓或集中的變化,來探討20位實驗者的專注度與放鬆度。使用這四種不同芳香精油實驗結果,發現在佛手柑專注度的實驗,平均變化率24.55%與薄荷精油平均變化率23.79%,都有明顯的提升功效,另一方面,薰衣草在放鬆度平均變化率7.42%與伊蘭精油平均變化率4.43%對於放鬆度的實驗,也有符合放鬆效能。

關鍵字:情境公式、腦波、芳香療法、腦機介面
The EEG signal was acquired using wireless one-electrode technology by the ThinkGear chip. The signal is filtered and amplified through bluetooth interface, and then displayed on a human-computer interface. Two characters, attention and meditation, were determined with the α、β、θ、δ wave through the eSense algorithms and statistical analysis. In addition, find out the correlation between two characters and low α, high α, low β and high β waves with multiple regression analysis then derive the emotion equation. Finally, attention can be evaluated by emotion equation: -0.017xLow α + 0.014xHigh α + 0.14xLow β + 0.45xHigh β (R2=0.93) and meditation can be evaluated by emotion equation: 0.16xLow α + 0.18xHigh α + 0.21xLow β + 0.076xHigh β (R2=0.9).
The study designed a system which can control the concentration of essential oils released. There are four kinds of essential oils-bergamot、lavender、peppermint and ylangylang as experimental ingredients for the experimenters. The study surveyed the variation between attention and meditation after aromatherapy treatment. After four kinds of aromatherapy in 20 experiments, the change of the attention parameter is 24.55% in bergamot oil and the peppermint oil is 23.79%, therefore, two kinds of oil had obvious significantly. On the other hand, the change of the meditation parameter is 7.42% in lavender oil and ylangylang oil is 4.43%. It also has the relax effect using lavender and ylangylang oil.
Keyword: Emotion Equation, Brainwave, Aromatherapy, Brain-computer interface

目錄
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
符號目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 3
第二章 文獻探討 4
2.1 腦波簡介 4
2.1.1神經動作電位 4
2.1.2 腦波訊號由來 6
2.1.3 腦波與情緒相互影響 8
2.1.4 腦機介面(Brain-Computer Interface, BCI) 9
2.2 芳香療法(Aromatherapy) 11
2.2.1植物精油對人的貢獻 12
2.3 訊號分析 14
2.3.1快速傅利葉轉換 14
第三章 系統架構與方法 16
3.1 系統方塊圖 16
3.2基線漂移問題與模擬 20
3.3 腦波情境公式分析方法 22
3.3.1迴歸分析 22
3.4實驗設備與材料 23
3.4.1 芳香精油 23
3.3.2 薰香密閉箱設計 27
3.3.3 ThinkGear™腦波轉換訊號技術 28
3.3.4 熱電致冷晶片(Thermoelectric Cooling Module) 29
3.3.5 芳香療法實驗對象與量表測驗 31
3.3.6 Neurosky MindBand腦波量測儀 31
第四章 系統方法與設計 36
4.1 研究流程 36
4.1 實驗設計 37
4.1.1 芳香精油實驗設計 40
4.1.2 精油揮發時間與溫度測試 41
4.1.3精油濃度測試 42
4.2 情境推估模式方法 42
4.2.1 程式撰寫過程 43
4.2.2複迴歸相關分析過程 45
4.3 Raw-wave腦波訊號分析 48
4.3.1訊號分析與EEG Bands 49
4.4 壓力檢測量表統計結果 51
4.5 腦波訊號值測量 52
第五章 結果與討論 54
5.1 芳香精油實驗結果 55
5.1.1佛手柑精油實驗 55
5.1.2薰衣草精油實驗 57
5.1.3薄荷精油實驗 57
5.1.4依蘭精油實驗 58
5.2 情境公式驗證結果 62
第六章 結論與建議 66
6.1結論 66
6.2 建議 67
參考文獻 69
附錄一 74

參考文獻
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