生理反饋系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種生理反饋系統(tǒng)，特別涉及一種結(jié)合生理信息實(shí)時(shí)反饋以及呼吸調(diào)控的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，越來越多的研究著重于人體如何通過自我意識(shí)調(diào)控的方式而影響身體的運(yùn)作系統(tǒng)，以達(dá)到改善身心健康的效果，例如，生理反饋(b1feedback)(包括神經(jīng)生理反饋(neurofeedback))、冥想(meditat1n)、呼吸訓(xùn)練(breath training)等皆是目前已獲大量研究結(jié)果支持，且亦有越來越多人使用的方法。
[0003]其中，生理反饋是一種人體為了改善健康及效能等目的而學(xué)習(xí)如何改變生理活動(dòng)的學(xué)習(xí)程序，在此程序中，人體中可通過意識(shí)，例如，思考、情緒、以及行為，改變的生理活動(dòng)，例如，腦波，心率、呼吸、肌肉活動(dòng)或皮膚溫度等，會(huì)通過儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且儀器快速且準(zhǔn)確的將信息反饋給受試者，由于此信息與所欲實(shí)現(xiàn)的生理改變有關(guān)，因此，受試者在獲得信息后，就可據(jù)以而進(jìn)行自我意識(shí)調(diào)控，加強(qiáng)所需的生理反應(yīng)。
[0004]另外，靜坐冥想的常見方式是:集中注意力、正念(mindfulness)以及慈悲心與愛，主要皆涉及自我意識(shí)控制。靜坐冥想的目的和臨床心理學(xué)、精神醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)以及教育的許多目標(biāo)一致，越來越多的研究結(jié)果顯示，靜坐冥想可能有助于舒緩抑郁癥和慢性疼痛癥狀，并且有利于提升整體的幸福感。
[0005]此外，亦有越來越多的科學(xué)證據(jù)顯示，靜坐冥想期間進(jìn)行的自我意識(shí)調(diào)控可以改變大腦的功能性回路，并產(chǎn)生對(duì)心靈、大腦以及整個(gè)身體都有益處的效果，許多神經(jīng)科學(xué)家亦已開始通過觀察靜坐冥想期間的大腦反應(yīng)而了解冥想對(duì)于人體所造成的影響。而這在某種程度上即類似于所謂的神經(jīng)生理反饋(neurofeedback)，只是，進(jìn)行神經(jīng)生理反饋時(shí)，與進(jìn)行生理反饋一樣，會(huì)實(shí)時(shí)地將腦部活動(dòng)的信息提供予使用者。
[0006]由上可知，當(dāng)涉及通過人體自身的調(diào)控機(jī)制而達(dá)到改進(jìn)身心健康的效果時(shí)，最重要地是使用者必須集中注意力，以幫助自我意識(shí)調(diào)控的進(jìn)行，因此，當(dāng)注意力更容易集中時(shí)，自我意識(shí)調(diào)控所帶來的效果自然更容易實(shí)現(xiàn)。
[0007]—般在需要集中注意力的靜坐冥想過程中，通常會(huì)強(qiáng)調(diào)冥想者必須專注于呼吸的韻律，尤其在出現(xiàn)心思游移時(shí)，必須將注意力重新集中在一吸一吐的呼吸韻律上，因此，專注于呼吸韻律是已知可提升注意力的方法。
[0008]呼吸在一般沒有意識(shí)介入的情形下，呼吸是受自律神經(jīng)系統(tǒng)控制，會(huì)自動(dòng)地根據(jù)身體需求而調(diào)節(jié)呼吸速率以及深度等，而另一方面，呼吸亦可受意識(shí)控制，在有限的范圍內(nèi)，人體可以自行控制呼吸速率以及深度等，故已有研究顯示，可通過控制呼吸的方式而影響交感神經(jīng)以及副交感神經(jīng)的平衡，一般的情形是，呼氣期間會(huì)增加副交感神經(jīng)活性，減緩心跳，吸氣期間則相反。
[0009]因此，當(dāng)需要集中注意力而專注于呼吸韻律時(shí)，除了可因?qū)⒆⒁饬貧w到呼氣與吐氣的韻律而達(dá)到專心及穩(wěn)定的效果外，亦同時(shí)間會(huì)對(duì)自身的自律神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，此時(shí)，只要呼吸對(duì)自律神經(jīng)系統(tǒng)的影響與進(jìn)行生理反饋、神經(jīng)生理反饋或冥想的目標(biāo)一致時(shí)，例如，放松身心，則就可很自然地由于增加對(duì)呼吸進(jìn)行控制而讓生理反饋的效果更上一層樓，達(dá)到相輔相成的效果。
[0010]也由于呼吸介于意識(shí)與非意識(shí)控制間的特性，呼吸訓(xùn)練同樣被視為是一種可因影響人體運(yùn)作而達(dá)到改善身心效果的程序。一般而言，呼吸訓(xùn)練是通過意識(shí)而調(diào)整自身呼吸的過程，舉例而言，常見的一種呼吸訓(xùn)練方式是布泰科呼吸訓(xùn)練(Buteyko breathingtechnique)，其主張通過進(jìn)行鼻部呼吸、且以意識(shí)控制而使呼吸速率或呼吸量降低的呼吸方法，可對(duì)因呼吸速度增加或過度換氣所造成的疾病，例如，哮喘，或是其他呼吸相關(guān)疾病，例如，睡眠呼吸中止，具有治療效果。
[0011]另外，呼吸訓(xùn)練亦可在具有外部導(dǎo)引信號(hào)的情形下進(jìn)行，通常，導(dǎo)引信號(hào)的作用在于導(dǎo)引使用者的呼吸，例如，導(dǎo)引呼吸速率，及/或呼氣與吐氣時(shí)間比等，而根據(jù)目的的不同，導(dǎo)引信號(hào)的內(nèi)容亦可有所改變，例如，在進(jìn)行布泰科呼吸訓(xùn)練時(shí)，導(dǎo)引信號(hào)可提供較慢的呼吸速率，以符合其訓(xùn)練目標(biāo)。
[0012]一般在呼吸訓(xùn)練過程中，使用者多只專注于進(jìn)行呼吸的調(diào)整，但既然呼吸訓(xùn)練的目的亦在于改善身心健康，因此，若可在呼吸訓(xùn)練過程中提供使用者有關(guān)其生理狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，以讓使用者知道呼吸調(diào)整的進(jìn)行是否朝向預(yù)期的目標(biāo)前進(jìn)，相信將可有助于進(jìn)一步提升呼吸訓(xùn)練的效率，達(dá)到事半功倍的效果。
[0013]因此，確實(shí)有需要發(fā)展出一種新穎的系統(tǒng)，可在使用者通過自我意識(shí)控制而進(jìn)行生理反饋、冥想、或神經(jīng)生理反饋時(shí)，提供進(jìn)一步進(jìn)行呼吸調(diào)整的依據(jù)，以使呼吸對(duì)改善身心健康的影響可同時(shí)被展現(xiàn)出來，進(jìn)而相輔相成地讓可實(shí)現(xiàn)的效果更上層樓。
[0014]另外，當(dāng)以呼吸訓(xùn)練為基礎(chǔ)時(shí)，同樣可通過讓使用者實(shí)時(shí)得知自身的生理狀態(tài)的方式，而讓使用者可在進(jìn)行呼吸訓(xùn)練的同時(shí)通過自我意識(shí)的調(diào)控而改變其呼吸行為或其他生理狀態(tài)，進(jìn)一步提升訓(xùn)練的效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015]本實(shí)用新型的一目的在于提供一種生理反饋系統(tǒng)，用以提供呼吸導(dǎo)引信號(hào)以及呼吸行為信息，以作為使用者在一呼吸訓(xùn)練區(qū)段中進(jìn)行呼吸行為調(diào)整的基礎(chǔ)，進(jìn)而達(dá)成一反饋回路，該系統(tǒng)包括:
[0016]一穿戴式生理感測(cè)裝置，具有至少一生理感測(cè)組件，設(shè)置于該使用者身上，以取得因使用者呼吸行為而產(chǎn)生變化的生理信號(hào)；以及
[0017]—可感知信號(hào)產(chǎn)生源，用以產(chǎn)生包括一第一信息以及一第二信息的一可感知信號(hào);
[0018]其中，在該呼吸訓(xùn)練區(qū)段中:
[0019]該生理信號(hào)經(jīng)過一預(yù)設(shè)演算式的計(jì)算而得出一相關(guān)使用者呼吸行為的信息；
[0020]該可感知信號(hào)通過該第一信息表現(xiàn)該呼吸導(dǎo)引信號(hào)，以及通過該第二信息表現(xiàn)該相關(guān)使用者呼吸行為的信息，以提供予使用者；以及
[0021]該使用者根據(jù)該第一信息而進(jìn)行一呼吸行為模式，以及根據(jù)該第二信息而通過自我意識(shí)調(diào)整其呼吸行為，以達(dá)成對(duì)生理狀態(tài)的影響。
[0022]其中，該生理感測(cè)組件包括下列的其中之一或多，包括:RIP綁帶，壓電呼吸綁帶，呼吸氣流管，口鼻管，熱傳感器，光傳感器，以及腦電電極。
[0023]其中，該呼吸行為包括，呼吸速率，呼吸穩(wěn)定度，呼吸深度，胸腹起伏狀態(tài)，以及口鼻呼吸情形。
[0024]其中，該可感知信號(hào)為視覺可感知信號(hào)，以及其中，該第一信息實(shí)施為發(fā)光強(qiáng)度變化，以及該第二信息實(shí)施為發(fā)光顏色變化。
[0025]其中，進(jìn)一步包括一聽覺可感知信號(hào)，實(shí)施為由該穿戴式生理感測(cè)裝置或該可感知信號(hào)產(chǎn)生源所產(chǎn)生。
[0026]其中，該聽覺可感知信號(hào)構(gòu)建為在該使用者的該呼吸行為模式符合一預(yù)設(shè)條件時(shí)被產(chǎn)生，以提醒使用者。
[0027]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種生理反饋系統(tǒng)，用以提供生理活動(dòng)信息，以作為使用者在一訓(xùn)練區(qū)段中自我調(diào)整生理活動(dòng)的基礎(chǔ)，進(jìn)而達(dá)成一反饋回路，該系統(tǒng)包括:
[0028]一穿戴式生理感測(cè)裝置，具有至少一生理感測(cè)組件，設(shè)置于該使用者身上，以取得相關(guān)使用者生理活動(dòng)的生理信號(hào)；以及
[0029]—發(fā)光源，用以產(chǎn)生包括一發(fā)光強(qiáng)度變化以及一發(fā)光顏色變化的一視覺可感知信號(hào)，
[0030]其中，在該訓(xùn)練區(qū)段中:
[0031]該生理信號(hào)經(jīng)過一預(yù)設(shè)演算式的計(jì)算而得出一相關(guān)使用者生理活動(dòng)的信息；
[0032]該視覺可感知信號(hào)通過該發(fā)光強(qiáng)度變化表現(xiàn)使用者的一真實(shí)呼吸模式，以及通過該發(fā)光顏色變化表現(xiàn)該相關(guān)使用者生理活動(dòng)的信息，以提供予使用者；以及
[0033]該使用者根據(jù)該發(fā)光強(qiáng)度變化以及該發(fā)光顏色變化而進(jìn)行一自我意識(shí)調(diào)控，以對(duì)達(dá)成對(duì)生理狀態(tài)的影響。
[0034]其中，該生理活動(dòng)包括下列的其中之一或多個(gè):心率，皮膚電活動(dòng)，肢體末稍溫度，心電信號(hào)，腦電信號(hào)，肌電信號(hào)，呼吸速率，呼吸穩(wěn)定度，呼吸深度，呼吸動(dòng)作，口鼻呼吸情形，心跳變異率，竇性心律不齊，以及脈波傳遞時(shí)間。
[0035]其中，進(jìn)一步包括一聽覺可感知信號(hào)，實(shí)施為由該穿戴式生理感測(cè)裝置或該發(fā)光源所產(chǎn)生。
[0036]其中，該聽覺可感知信號(hào)建構(gòu)為在該呼吸訓(xùn)練區(qū)段中表現(xiàn)一呼吸導(dǎo)引信號(hào)，以提供予使用者。
[0037]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種神經(jīng)生理反饋系統(tǒng)，其通過單一個(gè)可感知信號(hào)產(chǎn)生源提供實(shí)時(shí)的腦部活動(dòng)信息以及呼吸導(dǎo)引信號(hào)，因此，使用者可通過跟隨呼吸導(dǎo)引信號(hào)而提高專注力，進(jìn)一步提升神經(jīng)生理反饋所實(shí)現(xiàn)的效果。
[0038]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種生理反饋系統(tǒng)，其通過單一個(gè)可感知信號(hào)產(chǎn)生源提供實(shí)時(shí)的心跳變異率以及呼吸導(dǎo)引信號(hào)，以讓使用者在進(jìn)行生理反饋程序期間，可根據(jù)得自心跳變異率的信息而進(jìn)行自我意識(shí)調(diào)整，并通過跟隨呼吸導(dǎo)引信號(hào)，而讓生理反饋對(duì)自律神經(jīng)活動(dòng)的影響效果獲得進(jìn)一步的提升。
[0039]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種呼吸訓(xùn)練系統(tǒng)，其通過單一個(gè)可感知信號(hào)產(chǎn)生源提供呼吸導(dǎo)引信號(hào)以及相關(guān)的呼吸行為的信息，以讓使用者可在得知自身的呼吸行為的情形下進(jìn)行呼吸調(diào)控，有效地提升訓(xùn)練的效果。
[0040]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種呼吸訓(xùn)練系統(tǒng)，其通過單一個(gè)可感知信號(hào)產(chǎn)生源而提供呼吸導(dǎo)引信號(hào)以及相關(guān)呼吸時(shí)胸部/腹部起伏動(dòng)作的信息，以讓使用者了解其否通過腹式呼吸的方式而進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。
[0041]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種影響生理狀態(tài)的系統(tǒng)，其通過單一發(fā)光體的發(fā)光強(qiáng)度提供使用者真實(shí)的呼吸模式以及發(fā)光顏色提供相關(guān)使用者生理狀態(tài)的信息，以作為使用者進(jìn)行自我意識(shí)調(diào)控的基礎(chǔ)，進(jìn)而達(dá)到影響生理狀態(tài)的效果。
[0042]本實(shí)用新型的在一目的在于提供一種影響生理狀態(tài)系統(tǒng)，其通過獨(dú)立發(fā)光體的發(fā)光強(qiáng)度變化提供呼吸導(dǎo)引信號(hào)，以及發(fā)光顏色變化提供相關(guān)使用者生理活動(dòng)信息，以讓使用者在訓(xùn)練區(qū)段中，可方便地通過單一視覺產(chǎn)生源而獲得兩種信息。
【附圖說明】
[0043]圖1顯示根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)測(cè)量腦電信號(hào)時(shí)的可能實(shí)施實(shí)例；
[0044]圖2A-2D2顯示本實(shí)用新型的系統(tǒng)中，可感知信號(hào)產(chǎn)生源的可能實(shí)施實(shí)例；
[0045]圖3顯示根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)測(cè)量腦電信號(hào)時(shí)的另一可能實(shí)施實(shí)例；
[0046]圖4A-4C顯示根據(jù)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，采用呼吸動(dòng)作感測(cè)元件的生理反饋系統(tǒng)的實(shí)施示意圖；
[0047]圖5A-5C顯示根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)測(cè)量心電信號(hào)測(cè)量時(shí)可能實(shí)施實(shí)例；
[0048]圖6顯示根據(jù)本實(shí)用新型系的統(tǒng)測(cè)量腦電信號(hào)以及心率序列時(shí)的可能實(shí)施實(shí)例；以及
[0049]圖7顯示根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)測(cè)量皮膚電活動(dòng)時(shí)的可能實(shí)施實(shí)例。
[0050]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0051]10 頭戴式腦電檢測(cè)裝置
[0052]12 發(fā)光體
[0053]14 耳戴結(jié)構(gòu)
[0054]20 呼吸動(dòng)作感測(cè)元件
[0055]22 發(fā)光源
[0056]