用于放松训练的身心放松反馈系统、方法及电子设备
文献发布时间:2023-06-19 10:44:55
技术领域
本发明涉及反馈训练技术领域,尤其是涉及一种用于放松训练的身心放松反馈系统、方法及电子设备。
背景技术
心理健康问题是目前人们普遍存在的问题,通过心理放松方法,可以方便地进行自我心理调节,缓解和消除的不良情绪,改善身心健康。其中的生物反馈技术已成为缓解心理问题的重要手段,但目前关于生物反馈技术的研究主要集中于原理介绍,缺乏反馈类型、反馈频率等研究,导致目前的反馈设备功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单,缺乏种类丰富、个性化的反馈训练方法和策略,阻碍了反馈训练应用领域的扩展。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种用于放松训练的身心放松反馈系统、方法及电子设备,在进行放松反馈训练时,首先从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据;身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置;而后反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;最后利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈,克服了同类设备由于生理参数评价指标不合理,由此带来的教学训练与反馈分离、无法对全部放松方法进行反馈训练和训练后对训练效果清晰的分析,解决了现有技术中反馈设备存在的功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种用于放松训练的身心放松反馈系统,用于放松训练的身心放松反馈系统包括:指夹式传感器、信号传输器、反馈处理装置以及多媒体图像显示装置;
指夹式传感器与信号传输器的输入端相连接;信号传输器的输出端与反馈处理装置的输入端相连接;反馈处理装置的输出端与多媒体图像显示装置相连接;
指夹式传感器,用于采集手指的脉搏波数据和皮电数据;
信号传输器,用于控制指夹式传感器的数据采集,并将指夹式传感器采集的数据发送至反馈处理装置;
反馈处理装置,用于对采集到的脉搏波数据和皮电数据进行处理;其中,对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;
多媒体图像显示装置,用于将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈。
在一些实施方式中,上述指夹式传感器,包括:半圆形壳体、橡胶圈、脉搏波传感器以及皮电传感器;
半圆形壳体的内部形状与手指轮廓相同,用于提供手指的放置区域;
橡胶圈,用于手指与半圆形壳体之间进行固定;橡胶圈采用镂空和螺纹设计;
脉搏波传感器以及皮电传感器分别设置在半圆形壳体的内部;其中,脉搏波传感器由光电脉搏波的发光器件与光敏接收器件组成,光电脉搏波的发光器件与光敏接收器件位于手指的同侧;脉搏波传感器的工作波长为750-1000nm;
皮电传感器由两片电极片构成,电极片分别安装在半圆形壳体的两侧;电极片的表面采用镀金工艺处理。
在一些实施方式中,信号传输器,包括:连接单元、信号采集控制单元、电气隔离单元;
连接单元的输入端作为信号传输器的输入端;连接单元的输出端与信号采集控制单元的输入端相连接;信号采集控制单元的输出端作为信号传输器的输出端;电气隔离单元与信号采集控制单元相连接;
连接单元,用于提供信号传输器的连接接口;
信号采集控制单元,用于对脉搏波数据和皮电数据进行采集控制;
电气隔离单元,用于通过脉冲调制的方式进行数字隔离。
在一些实施方式中,上述信号采集控制单元,包括:光源驱动电路、差动放大器、滤波电路、AD采样电路、微控制器;
其中,微控制器分别与光源驱动电路、差动放大器、滤波电路、AD采样电路相连接;微控制器用于对信号采集控制单元进行信号采集及控制;
光源驱动电路用于对指夹式传感器中的光电脉搏波进行驱动控制;
差动放大器,用于对指夹式传感器中的皮电传感器的信号采集进行控制;
滤波电路,用于对脉搏波数据和皮电数据进行滤波;
AD采样电路,用于对脉搏波数据和皮电数据进行AD采样。
在一些实施方式中,上述信号传输器的输入端,采用miniUSB接口;信号传输器的输出端,采用标准A型USB接口。
在一些实施方式中,上述系统还包括:与反馈处理装置相连接的可调节座椅;
可调节座椅用于向用户乘坐,并根据反馈处理装置输出的控制信号对座椅的乘坐角度进行调整。
第二方面,本发明实施例提供了一种用于放松训练的身心放松反馈方法,该方法应用于第一方面以及任意实施方式中提到的用于放松训练的身心放松反馈系统,包括:
从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据;
身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置;
反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;
利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈。
在一些实施方式中,上述反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分的过程,包括:
从脉搏波数据中获取预设时间段内中连续脉搏周期的变化值;
对连续脉搏周期的变化值进行傅里叶转换,确定心率变化的功率谱分布,并根据功率谱分布中的峰值频率确定频域总功率;
将峰值频率与频域总功率的比值作为身心放松程度得分。
在一些实施方式中,上述对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分的过程,包括:
从皮电数据中获取皮肤电导均值,并根据皮肤电导均值确定得分阈值;
将皮电数据中相邻时刻的皮肤电导变化值与得分阈值进行对比得到对比结果;
根据对比结果确定身心放松程度得分。
第三方面,本发明实施例还提供一种电子设备,包括:处理器和存储器;存储器上存储有计算机程序,计算机程序在被处理器运行时实现上述第二方面任意可能的实施方式中提到的用于放松训练的身心放松反馈方法的步骤。
第四方面,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,其中,计算机程序被处理器运行时实现上述第二方面任意可能的实施方式中提到的用于放松训练的身心放松反馈方法的步骤。
本发明实施例带来了以下有益效果:
本发明提供了一种用于放松训练的身心放松反馈系统、方法及电子设备,包括:指夹式传感器、信号传输器、反馈处理装置以及多媒体图像显示装置;其中,指夹式传感器与信号传输器的输入端相连接;信号传输器的输出端与反馈处理装置的输入端相连接;反馈处理装置的输出端与多媒体图像显示装置相连接;指夹式传感器,用于采集手指的脉搏波数据和皮电数据;信号传输器,用于控制指夹式传感器的数据采集,并将指夹式传感器采集的数据发送至反馈处理装置;反馈处理装置,用于对采集到的脉搏波数据和皮电数据进行处理;其中,对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;多媒体图像显示装置,用于将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈。在进行放松反馈训练时,首先从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据;身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置;而后反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;最后利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈。该系统操作简便、易于接受,提取多个反映紧张程度和放松训练状态的客观评价指标敏感准确,适合在各类放松方法训练时共同和分别使用。作为反馈参数,使放松训练与反馈同步进行,实现了真正意义的放松反馈训练。训练者可根据实时的反馈指示调整自己的状态,较快掌握放松方法。作为放松训练后的评估参数,能明确的解释训练状态和放松效果。克服了同类设备由于生理参数评价指标不合理,由此带来的教学训练与反馈分离、无法对全部放松方法进行反馈训练和训练后对训练效果清晰的分析,解决了现有技术中反馈设备存在的功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,或者,部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定,或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施方式,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于放松训练的身心放松反馈系统的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种用于放松训练的身心放松反馈系统中的指夹式传感器的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种用于放松训练的身心放松反馈系统中的信号传输器的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种用于放松训练的身心放松反馈方法的流程图;
图5为本发明实施例提供的一种用于放松训练的身心放松反馈方法中的反馈式身心放松系统软件的功能图;
图6为本发明实施例提供的一种用于放松训练的身心放松反馈方法中的反馈式身心放松系统软件的数据流程图;
图7为本发明实施例提供的反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分过程的流程图;
图8为本发明实施例提供的基于HRV的身心放松综合得分图;
图9为本发明实施例提供的反馈处理装置对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分的过程;
图10为本发明实施例提供的心理放松训练方法的框架图;
图11为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图标:
10-指夹式传感器;20-信号传输器;30-反馈处理装置;40-多媒体图像显示装置;21-半圆形壳体;22-橡胶圈;23-脉搏波传感器;24-皮电传感器;31-连接单元;32-信号采集控制单元;33-电气隔离单元;101-处理器;102-存储器;103-总线;104-通信接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如今心理健康问题已受到了人们的广泛关注,由于工作、生活和学习产生的紧张、烦躁、愤怒、焦虑、压抑等不良情绪,影响其身心健康,干扰了工作及生活节奏,有必要对其心理进行放松。现有技术中采用生物反馈来缓解心理健康问题已成为缓解和消除的不良情绪的重要手段之一。采用生物反馈技术进行身心放松训练,可以为机体功能失调的情况以及放松调整的程度提供客观标准,有利于加强对训练过程的控制,加快训练的进程。在开展对人的理健康教育工作过程中,结合生物反馈训练,可以加强自我内控能力,积极应对职业过程中无法逃避的压力、紧张和焦虑,保持自我稳定而富有弹性的心身状态,提高心理健康水平。
随着心身医学理论和实践的发展以及生物医学工程的进步,生物反馈技术正取得日新月异的进展。但生物反馈的研究与应用也面临一些问题和考验,由于国内关于生物反馈技术的研究集中于原理介绍,缺乏反馈类型、反馈频率等研究,导致目前的反馈设备功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单,缺乏种类丰富、个性化的反馈训练方法和策略,阻碍了反馈训练应用领域的扩展。
基于此,本发明实施例提供了一种用于放松训练的身心放松反馈系统、方法及电子设备,在进行放松反馈训练时,首先从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据;身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置;而后反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;最后利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈。该系统操作简便、易于接受,提取多个反映紧张程度和放松训练状态的客观评价指标敏感准确,适合在各类放松方法训练时共同和分别使用。作为反馈参数,使放松训练与反馈同步进行,实现了真正意义的放松反馈训练。训练者可根据实时的反馈指示调整自己的状态,较快掌握放松方法。作为放松训练后的评估参数,能明确的解释训练状态和放松效果。克服了同类设备由于生理参数评价指标不合理,由此带来的教学训练与反馈分离、无法对全部放松方法进行反馈训练和训练后对训练效果清晰的分析,解决了现有技术中反馈设备存在的功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单的问题。
为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种用于放松训练的身心放松反馈系统进行详细介绍。
参见图1所示的一种用于放松训练的身心放松反馈系统的结构示意图,包括:指夹式传感器10、信号传输器20、反馈处理装置30以及多媒体图像显示装置40;
指夹式传感器10与信号传输器20的输入端相连接;信号传输器20的输出端与反馈处理装置30的输入端相连接;反馈处理装置30的输出端与多媒体图像显示装置40相连接;
指夹式传感器10,用于采集手指的脉搏波数据和皮电数据;
信号传输器20,用于控制指夹式传感器10的数据采集,并将指夹式传感器10采集的数据发送至反馈处理装置30;
反馈处理装置30,用于对采集到的脉搏波数据和皮电数据进行处理;其中,对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;
多媒体图像显示装置40,用于将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈。
具体的说,身心放松反馈训练是一个闭环控制过程,用户采用某个放松练习方法,在一定的模式下进行练习,指夹式传感器10采集的生理参数通过信号传输器20传输给反馈处理装置30。反馈处理装置30根据评价指标进行综合得分和反馈参数计算,同时通过多媒体图像显示装置40以视觉或听觉的形式将放松状态的变化方向和变化程度直观地反馈给使用者,使用者根据反馈信息,调适自身动作或状态,产生新的实时生理信号,再由硬件监测单元获取,如此反复。
通过上述实施例中提供的可知,在进行放松反馈训练时,首先从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据;身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置;而后反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;最后利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分和身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈,克服了同类设备由于生理参数评价指标不合理,由此带来的教学训练与反馈分离、无法对全部放松方法进行反馈训练和训练后对训练效果清晰的分析,解决了现有技术中反馈设备存在的功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单的问题。
在一些实施方式中,上述指夹式传感器,如图2所示,包括:半圆形壳体21、橡胶圈22、脉搏波传感器23以及皮电传感器24;该指夹式传感器采用一体式的指套结构,采集光电脉搏波和皮电两种生理信号。
半圆形壳体21的内部形状与手指轮廓相同,用于提供手指的放置区域。半圆形壳体采用人体工效学设计,壳体能满足绝大多数手指佩戴的信号采集准确性,佩戴的舒适性要求。壳体采用分体设计,便于内部传感器连线安装,壳体采用采用ABS材料注塑工艺制作。
橡胶圈22,用于手指与半圆形壳体之间进行固定;橡胶圈采用镂空和螺纹设计;橡胶圈采用具有伸缩功能的弹性材料制作,主要用于手指和壳体间的固定。上部采用镂空和螺纹设计,便于通风及防滑。
脉搏波传感器23以及皮电传感器24分别设置在半圆形壳体21的内部;其中,脉搏波传感器23由光电脉搏波的发光器件与光敏接收器件组成,光电脉搏波的发光器件与光敏接收器件位于手指的同侧;脉搏波传感器的工作波长为750-1000nm;皮电传感器24由两片电极片构成,电极片分别安装在半圆形壳体的两侧;电极片的表面采用镀金工艺处理。
在一些实施方式中,信号传输器如图3所示,包括:连接单元31、信号采集控制单元32、电气隔离单元33;
连接单元31的输入端作为信号传输器的输入端;连接单元31的输出端与信号采集控制单元32的输入端相连接;信号采集控制单元32的输出端作为信号传输器的输出端;电气隔离单元33与信号采集控制单元相连接。
连接单元31,用于提供信号传输器的连接接口;信号采集控制单元32,用于对脉搏波数据和皮电数据进行采集控制;电气隔离单元33,用于通过脉冲调制的方式进行数字隔离。
在具体的一些实施方式中,上述信号传输器的输入端,采用miniUSB接口;信号传输器的输出端,采用标准A型USB接口。信号传输器通过USB接口与相关计算机连接,通过miniUSB插头与各类传感器连接,控制生理信号的采集并将生理信号初步处理后打包发送到相应的计算机中,实现主机对人体信号的实时监测。
其中的连接单元31包含USB连接及供电单元,具体的采用标准A型USB插头与计算机连接,通过USB总线的5V电源供电,集成的USB功能控制器和收发器符合USB2.0规范。
信号采集控制单元32,包括:光源驱动电路、差动放大器、滤波电路、AD采样电路、微控制器;其中,微控制器分别与光源驱动电路、差动放大器、滤波电路、AD采样电路相连接;微控制器用于对信号采集控制单元进行信号采集及控制。
光源驱动电路用于对指夹式传感器中的光电脉搏波进行驱动控制;差动放大器,用于对指夹式传感器中的皮电传感器的信号采集进行控制;滤波电路,用于对脉搏波数据和皮电数据进行滤波;AD采样电路,用于对脉搏波数据和皮电数据进行AD采样。
电气隔离单元33采用多通道数字隔离器为核心的电气隔离措施,磁隔离芯片是基于芯片尺寸变压器的磁耦合器,采用脉冲调制方式实现数字隔离。
在一些实施方式中,上述系统还包括:与反馈处理装置相连接的可调节座椅;可调节座椅用于向用户乘坐,并根据反馈处理装置输出的控制信号对座椅的乘坐角度进行调整。
反馈处理装置中设置有相关计算机作为核心运算单元,可采用平板电脑、笔记本电脑、一体机电脑以及台式机。信号传输器控制、采集人体生理信息并将数据传输至计算机,利用计算机强大的计算能力可以很好的实现数据处理和视听反馈等功能。根据不同的应用需求,放松椅可以选配普通座椅、按摩椅加液晶电视、密闭式放松舱等,实现不同的辅助放松效果。
通过上述实施例以及实施方式可知,在进行放松反馈训练时,首先从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据;身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置;而后反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;最后利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈,克服了同类设备由于生理参数评价指标不合理,由此带来的教学训练与反馈分离、无法对全部放松方法进行反馈训练和训练后对训练效果清晰的分析,解决了现有技术中反馈设备存在的功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单的问题。
对应于上述方法实施例,本发明实施例还提供了一种用于放松训练的身心放松反馈方法,该方法应用于上述实施例中提到的用于放松训练的身心放松反馈系统,如图4所示,该方法包括以下步骤:
步骤S401,从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据。
用户的脉搏波数据和皮电数据作为生理评价指标,可反映其紧张程度和放松训练状态。该数据通过身心放松反馈系统中的指夹式传感器获得,该指夹式传感器在进行放松训练时夹在用户的手指上,进行数据采集。
步骤S402,身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置。
脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置,反馈处理装置在具体实施过程中,可以在放松训练中指导训练者学习掌握放松方法。其两个主要作用是:a、放松训练时的反馈参数,通过图像画面,使训练者能实时感受到自己训练时状态的变化于是,调整和改进放松技能;b、放松训练后的评估参数,通过对训练过程放松效果的回顾,了解训练者对放松方法掌握的程度,判断其采用的技法是否恰当。
步骤S403,反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分。
心率变异性分析采用HRV评价指标,现有的多束放松方法都使用呼吸控制,慢节律的深呼吸是身心放松的有效手段。缓慢的腹式吸气和呼气,使人体进入副交感神经调控状态,交感神经活动受到抑制。研究表明呼吸节奏在每分钟6次(0.1Hz)左右时,可以获得最好的放松效果,此时瞬时心率受呼吸影响变化最大。瞬时心率(RR间期)受呼吸的影响表现为:随呼吸周期变化,吸气时心率加快,呼气时心率减慢(RSA,Respiratory SinusArrhythmia),呈类似正弦的波形。对检测出的指脉搏信号进行心率变异性(HRV)分析。通过对固定时间段的正常心跳周期值RNN序列进行傅立叶变换,获得心率变化的功率谱分布,找功率谱峰值点Pmax,计算Pmax与整个功率谱的能量和的比值作为HRV评价指标,称为HRV能谱指数,表示呼吸放松训练的状态。
对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分,采用SCL(SkinConductance Level)评价指标。SCL值越小,紧张度越低,因此SCL值作为评价指标,也称为紧张度。紧张度指标来源于生理信号皮肤电反应与受自主神经控制的汗腺分泌大小相关。当身心放松紧张、恐惧或焦虑时,交感神经兴奋,汗腺分泌增加,导电性增加。反之,在放松时,交感神经抑制,汗腺分泌减少,导电性减少。紧张度评价指标适用于所有放松方法和状态检测。皮肤电导利用两个电极测量手掌或指尖皮肤两点间的导电性获得,其值可用皮肤电导。
步骤S404,利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈。
反馈处理装置中可预先安装相应的系统软件,该系统软件通常基于Windows平台,采用C++编程语言,应用DirectX技术,使用多线程、模块化方式开发实现。该反馈式身心放松系统软件的功能图如图5,系统软件主要由数据管理、控制模块构成。其中控制模块包括数据采集、数据处理、反馈场景、反馈方法等模块,其中的数据管理采用数据库技术开发,记录、保存和查看用户放松训练的数据。同时具有人员管理、登陆管理等功能;数据采集与分析处理模块通过USB接口实时接收指脉搏和皮电数据,并保存数据。数据分析模块分析指脉搏波数据,得到脉搏波分析结果,并对结果进行心率变异性分析,给出身心程度结果。分析皮电数据,给出放松程度结果。该系统软件的数据流程图见图6,在此不再赘述。
在一些实施方式中,上述反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分的过程,如图7所示,包括:
步骤S701,从脉搏波数据中获取预设时间段内中连续脉搏周期的变化值。
步骤S702,对连续脉搏周期的变化值进行傅里叶转换,确定心率变化的功率谱分布,并根据功率谱分布中的峰值频率确定频域总功率。
首先利用一定时间范围内连续的心跳周期的变化值fNN,经过傅立叶变化(FFT)得到心率变化的功率谱分布(f∈[0.0-0.5Hz]);其次,在特定范围内找出功率谱峰值频率f
步骤S703,将峰值频率与频域总功率的比值作为身心放松程度得分。
设定得分阈值TH,当HRV指数值大于等于TH时,加分。当HRV指数值小于TH时,减分。取较大TH值时,得分难度增加。在初级、中级、高级训练时,取不同的TH值,可以使训练的难度逐渐增加。具体的,基于HRV的身心放松综合得分图,如图8所示。
在一些实施方式中,上述对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分的过程,如图9所示,包括:
步骤S901,从皮电数据中获取皮肤电导均值,并根据皮肤电导均值确定得分阈值。
步骤S902,将皮电数据中相邻时刻的皮肤电导变化值与得分阈值进行对比得到对比结果。
首先计算皮肤电导的基础值Gb(训练前皮肤电导均值),然后计算得分阈值ΔGt,ΔGt=C0*Gb,设置初始参考值Gc=Gb。比较前后采样段皮肤电导值的变化,当检测的皮肤电导值Gx与参考值Gc比较计算得分,Gx<=Gc-ΔGt,加分;Gx>=Gc+ΔGt减分;否则得分不变,当得分变化时,Gc=Gx。
步骤S903,根据对比结果确定身心放松程度得分。
检测的皮肤电导值Gx与基础值Gb的比值计算得分,Score=100*(1-G
在进行身心放松反馈时,所用的放松方法可基于传统心理放松的典型方法,具体的心理放松训练方法如图10所示,包含了6类放松方法共计10余种放松训练,主要包括:腹式呼吸放松训练、张弛式呼吸放松训练、渐进式肌肉放松训练、真实感受自主放松训练、呼吸冥想放松训练、引导式意象放松训练等。放松训练方法由浅入深,从具体到逐渐抽象。首先设计了呼吸放松训练方法和肌肉放松训练方法,这两类训练方法都有一些身体动作,学习起来相对具体;接下来的自主放松和冥想放松通过一些简单的想象练习获得放松状态,这两类方法是从简单具体动作到抽象思维训练的过渡;然后设计了意象放松、音乐放松等,这些放松训练方法对人意念和想象有较高的要求,通过美丽的场景或音乐的呈现,将训练者带入一种轻松舒适的写意氛围,从而调节个体的系列复杂情绪和注意力,帮助提高训练者愉悦感和情绪平衡等作用,获得放松感。可以依次采用这些训练方法进行练习,也可以针对自身适应性,选择某种或几种放松方法进行训练。
为了帮助训练者学习和掌握放松方法,编制了详细的训练教程。一是针对每一种训练方法,制定了具体的训练流程,训练者根据系统提示,可以独立操作、方便地完成全部训练流程;二是编制了训练教程电子教科书,详细介绍每一种训练方法的要领、训练指导和训练过程提示,方便训练者查阅和体会。同时,针对每一种放松训练方法,根据方法本身的特点,编制并录制了指导语,方便训练者在训练中,跟随指导语的语音提示,完成训练动作或者进入指导语引导的情境氛围。
系统音乐放松模块设置了古典音乐、民乐几类音乐,旨在利用不同类型音乐的不同旋律、速度、响度等对不同喜好人群产生作用,系统中通过不同类别音乐的选曲,配合大自然特有的海浪、流水、雨天,以及脑波等声音元素的设置,满足人们对放松音乐的不同需求。同时,根据训练者生理参数的变化,将训练者实时生理参数所体现的自主神经系统的活动状况转换为听觉信号,智能更换乐曲,以听觉反馈的形式帮助训练者感知自身身心状况的变化。
音乐催眠一般选择和声简单、音乐和谐、旋律变化跳跃小、慢板的独奏曲或抒情音乐。据此,本系统选择催眠音乐的中心频谱范围大致在125-250赫兹之间,通常以钢琴或小提琴等简单音乐形式呈现。系统通过乐曲、大自然背景音、催眠诱导语等元素的综合应用,缓解或消除紧张、焦虑和烦躁等症状,引导训练者进入放松或浅眠状态。同时,以乐曲更换听觉反馈的形式帮助训练者感知自身身心状况的变化。
反馈场景和显示画面的设计,是帮助训练者掌握放松方法的有效手段,训练者通过学习和体会自身身心感受与系统反馈信号变化的关联情况,能够逐步学会自我调节内部身心变化,达到放松身心的目的。为了帮助训练者了解自身放松状况并进行调适,设计了近10个与放松程度联动的反馈场景和显示画面。基于生理参数监测单元获取训练者实时生理参数指标,将训练者实时生理参数所体现的自主神经系统的活动状况转换为易于为用户观察和理解的视觉信号,通过例如荷花开放、冬去春来等反馈场景的描绘和变换,将个体身心状况反馈给训练者。训练者从这些生动的反馈场景和显示画面中,逐步了解原来并不为他自己所感知的身心状况的变化过程。
听觉反馈的设计,是帮助训练者巩固放松方法学习效果的另一有效手段,通过听觉反馈,训练者在不看画面的情况下,能够体会自身身心感受与系统反馈信号变化的关联情况,进一步巩固自我身心调节效果,强化记忆,逐渐达到脱离系统亦可采用学会的方法自行放松的效果。系统听觉反馈分为两个部分,一个部分是前述提及的音乐放松与催眠子系统中,智能乐曲更换,自然地将放松状况提示给训练者,并为其选择到最适合个体的音乐呈现;另一部分是在训练子系统所有方法的练习(一般应用)模式、以及音乐放松与催眠子系统中均已实现,即将训练者生理参数所体现的自主神经系统的活动状况实时转换为简单易理解的听觉信号,以语音提示的方式轻声提示训练者,关于训练状态和需要注意的问题。
训练效果的监测和训练结果评价反馈。训练时,训练者和专家可通过指标曲线实时监测训练效果,训练后,系统提供图形、文字、表格、训练结果评价等,清晰记录训练者整个放松过程的生理指标数值、图形曲线和阶段均值,通过这些数据可对放松训练效果进行客观评估。在训练报告中,以训练结果评价的形式给出当次训练的总结反馈,与训练时实时微观反馈不同,训练后总结反馈作为一种相对宏观的反馈,帮助训练者总结经验,针对性地开展下一阶段训练。
反馈训练的分级设置,使得整个训练过程可管、可控,帮助训练者和管理者准确把握身心调节训练状况,从而制定科学的训练目标、训练计划和周期管理。设计了初、中、高三种反馈训练等级,刻画训练者进级状况。一方面,三个训练等级具有不同的基础阈值,训练者通过训练逐步完成基础值的提升/降低,进入下一级训练,利于训练者准确把握自身训练进阶状况。此外,通过不同放松方法与反馈参数的结合使用,在不同等级训练中体现对于训练者不同方面的要求,例如:腹式呼吸训练中,初级训练仅关注HRV指数,重点考察训练者呼吸控制能力,而在中、高级训练,同时关注HRV指数及紧张度指标,旨在呼吸控制能力达标的情况下,进一步考察训练者紧张焦虑水平降低状况。
针对不同训练水平的需求,以及训练的不同阶段的要求,设计了学习、强化练习和一般应用(练习)三种模式。学习模式主要用于了解训练原理、训练过程,可通过查阅训练教程完成;强化练习是训练的主要模式,要求训练者佩戴好反馈信号传感器,跟随指导语过程语音提示,完成训练流程;一般应用(练习)用于训练者已掌握该方法并可自如应用的情况,要求训练者佩戴好反馈信号传感器,在没有指导语过程语音提示的情况下,自我调节,达到放松状态。
本发明实施例提供的用于放松训练的身心放松反馈系统,与上述实施例提供的用于放松训练的身心放松反馈系统具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。为简要描述,实施例部分未提及之处,可参考前述实施例中相应内容。
通过上述实施例以及实施方式可知,在进行放松反馈训练时,首先从身心放松反馈系统中的指夹式传感器中获取用户的脉搏波数据和皮电数据;身心放松反馈系统中的信号传输器将脉搏波数据和皮电数据发送至身心放松反馈系统中的反馈处理装置;而后反馈处理装置对脉搏波数据进行心率变异性分析,得到身心放松程度得分;对皮电数据进行导电性分析,得到身心放松程度得分;最后利用反馈处理装置中的多媒体图像显示装置,将身心放松程度得分通过图像展示的方式对用户进行反馈,克服了同类设备由于生理参数评价指标不合理,由此带来的教学训练与反馈分离、无法对全部放松方法进行反馈训练和训练后对训练效果清晰的分析,解决了现有技术中反馈设备存在的功能较为单一,反馈指标较少,反馈形式及训练程序较为简单的问题。
针对不同放松方法设计的等级训练,准确体现训练者身心放松不同客面放松程度以及进级状况。不同评价指标与等级训练的关联设计,引导和督促训练者在训练中完成从一个放松评价客面到多个放松评价客面的学习和逐步提高,且初、中、高三个训练等级具有不同的基础阈值,训练者通过训练逐步完成基础值的提升/降低,进入下一级训练,利于训练者准确把握自身训练进阶状况。
根据监测到生理信号的分析,在训练报告中给出本次训练结果评价。主要用于本次训练的总结和给出训练建议等,针对训练者在训练过程中体现的细微差异,训练结果评价给出提示和指导,进一步明确训练中存在的问题。训练结果评价对改进和调适训练方式具有指导作用和技术参考价值。该方法基于SCL评价指标和HRV能谱指数的客观综合反映了人体在身心放松整个训练过程客观生理指标的变化,并结合反馈得分,客观真实的评估反映了人体身心放松训练过程。
本实施例还提供一种电子设备,为该电子设备的结构示意图如图11所示,该设备包括处理器101和存储器102;其中,存储器102用于存储一条或多条计算机指令,一条或多条计算机指令被处理器执行,以实现上述用于放松训练的身心放松反馈方法。
图11所示的电子设备还包括总线103和通信接口104,处理器101、通信接口104和存储器102通过总线103连接。
其中,存储器102可能包含高速随机存取存储器(RAM,Random Access Memory),也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。总线103可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图11中仅用一个双向箭头表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口104用于通过网络接口与至少一个用户终端及其它网络单元连接,将封装好的IPv4报文或IPv4报文通过网络接口发送至用户终端。
处理器101可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor,简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本公开实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本公开实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102,处理器101读取存储器102中的信息,结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行前述实施例的方法的步骤。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、设备和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,设备或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
- 用于放松训练的身心放松反馈系统、方法及电子设备
- 身心放松训练的辅助装置及呼吸引导模型显示处理方法