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生理反饋系統的制作方法_4

文檔序號:8349727閱讀:來源:國知局
,顏色越淺表示和諧度/同步性越高,身體越放松,而相反地,顏色越深則表示和諧度/同步性越低,讓使用者可實時得知其所進行的呼吸訓練/生理反饋是否朝向放松的目標前進;再者,還可通過分析結果而調整呼吸導引信號,以進一步引導使用者的呼吸,而使身心狀態(tài)逐漸趨向更放松的目標。
[0082]替代地,亦可實施為如圖4C所示,在呼吸動作感測元件內再設置心電電極24,而由心電圖取得心率序列,再配合上通過呼吸動作感測元件所取得的相關呼吸行為的信息,同樣可獲得如上所述的和諧度及同步性的分析結果,因此,沒有限制。
[0083]更進一步,由于可通過心率序列而取得RSA信息,故還可觀察心率,呼吸以及腦電信號間的同步性(synchronizat1n),以做為反饋的依據。根據研宄顯示,呼氣與吸氣會造成血管內血量的波動,且此波動亦會隨著血流到達腦部,進而造成腦波在接近呼吸速率的低頻區(qū)段,例如,低于0.5赫茲,的波動,因此,除了可得知兩者間是否因共振作用而實現同步性外,亦可因此通過觀察腦波而得知呼吸模式,另外,由于心臟的竇房節(jié)及血管系統受自律神經系統的調控,而且,自律神經系統亦會通過壓力受器系統(baroreceptor system)將心率及血壓的改變而反饋給腦部,進而影響腦部的功能與運作,例如,影響大腦皮質,并可由腦電圖測得,再加上有意識地控制呼吸可因影響自律神經而造成心率改變,因此,三者間存在著彼此影響的關系,是故,三者間良好的同步性即可代表人體處于較為放松的狀態(tài),據此,此相關同步性的分析結果同樣可作為提供使用者進行自我意識調整的信息,以進行神經生理反饋。
[0084]因此,如圖6所示,就可將光傳感器結合于圖1中的頭戴式腦電檢測裝置上,例如,通過耳戴結構14而設置于耳朵上,例如,耳夾結構,或是設置于頭帶內側而由額頭取得心率序列等,如此一來,通過更多種的生理信號,將可對使用者的生理狀態(tài)有更精準的評估,自然能夠提供更貼近實際生理狀態(tài)的實時信息,而讓使用者可更容易地朝目標生理狀態(tài)前進。
[0085]另外,除了常見通過呼吸訓練而達到放松身心的目的外,亦可通過調控呼吸而達到其他的目的,舉例而言,由于RSA振幅相關于副交感神經活動,較大的RSA振幅代表較佳的副交感神經活動,而當副交感神經活動的增加足夠多時,就可觸發(fā)人體的放松反應(Relaxat1n Response),解除累積的壓力,因此,可通過觀察使用者的心率變化模式,并在心率開始加速時,通過呼吸導引告知使用者可以開始吸氣,以及在心率開始減緩時,通過呼吸導引告知使用者可以開始吐氣,以達到增大RSA振幅的效果,所以,可通過這樣的方式而提供使用者有助于觸發(fā)人體放松反應的呼吸導引信號;此時,再配合上,例如,發(fā)光顏色表示使用者的呼吸是否與呼吸導引信號相吻合的信息、或是副交感神經活動是否增加的信息等,將可進一步讓呼吸導引的效果獲得提升。此外,由于RSA的波峰與波谷所取得振幅的大小,亦即,在一呼吸周期中,心率的極大值與極小值間的差值,會相關于自律神經的活性高低,因此,同樣可將此信息實時地提供予使用者,以作為使用者調節(jié)生理活動的基礎。
[0086]再進一步,當取得心率序列后,還可進行HRV(Heart Rate Variability,心率變異率)分析,而HRV分析則是得知自律神經系統活動的常見手段的一方法,例如,可進行頻域分析(Frequency domain),以獲得可用來評估整體心率變異度的總功率(Total Power,TP),可反應副交感神經活性的高頻功率(High Frequency Power,HF),可反應交感神經活性、或交感神經與副交感神經同時調控結果的低頻功率(Low Frequency Power,LF),以及可反應交感/副交感神經的活性平衡的LF/HF(低高頻功率比)等,另外,亦可在進行頻率分析后,通過觀察頻率分布的狀態(tài)而得知自律神經運作的和諧度;或者,也可進行時域分析(Time Domain),而獲得可作為整體心率變異度的指標的SDNN,可作為長期整體心率變異度的指標的SDANN,可作為短期整體心率變異度的指標的RMSSD,以及可用來評估心率變異度之中高頻變異的R-MSSD、NN50、及PNN50等。
[0087]因此,亦可通過發(fā)光顏色的變化而實時提供予使用者有關HRV分析的結果,以作為讓使用者得知自律神經的活動情形的信息,在此,由于HRV分析是對一段時間內心率序列進行分析,因此,實時HRV分析的進行可通過移動時間窗格(Moving Window)的概念而實施,亦即,先決定一計算時間區(qū)段,例如,I分鐘、或2分鐘,之后,通過不斷將此時間區(qū)段向后推移的方式,例如,每5秒計算一次,就可持續(xù)地得到HRV分析結果,例如,每5秒獲得一 HRV分析結果,因而實現提供實時HRV分析結果的目的,另外,亦可采用加權計算(weighting)的概念,適度地增加較接近分析時間的生理信號的計算比重,以讓分析結果更貼近實時的生理狀況。
[0088]再者,根據本發(fā)明再一方面的構想,通過可檢測使用者呼吸行為的生理傳感器,根據本發(fā)明的系統亦可實施為提供使用者其自身呼吸行為模式,以讓使用者知道自己的實際呼吸情形,例如,可通過該發(fā)光強度的連續(xù)變化而提供使用者的實際呼吸速率、以及呼氣期間/吸氣期間變化等。此時,通過發(fā)光顏色而提供的實時生理狀態(tài)信息,根據所使用者的生理傳感器的不同,可以有不同的可能,舉例而言,可以同樣是相關呼吸行為的信息,例如,可以是呼吸速率的變化,呼吸穩(wěn)定度,呼氣與吸氣期間的比例,通氣量的大小,是否符合腹式呼吸行為,口部/鼻部氣流量變化等各種可能;另外,也可以是其他的生理信息,例如,當通過取得心率序列而進行分析時,就可一方面取得使用者的呼吸行為模式,以及另一方面獲得如前述的自律神經活動情形以及RSA相關信息等其他生理狀態(tài)信息;或者,也可再通過另一種生理感測元件而取得生理狀態(tài)信息,例如,同時取得腦電信號而得知腦部活動的情形等,因此,沒有限制。
[0089]而除了上述的各種可能外,還可實施為提供使用者的實際呼吸模式與呼吸導引信號間的差異與一預設分級表格的比對結果,舉例而言,該預設分級表格可提供作為呼吸速率間的差異比對基準,例如,將差異度分為藍色:0-20%,綠色:20-40%,黃色:40-60%,紅色:60-80%,因此,使用者就可通過呈現出來的顏色而知道自己的呼吸與呼吸導引信號之間的差異,進而進行呼吸調整。
[0090]更進一步地,在此情形下,還可再通過一聽覺可感知信號而提供呼吸導引信號,例如,聲音或語音,以在通過發(fā)光顏色而呈現的生理狀態(tài)信息之外,亦作為使用者調整自身的呼吸行為模式的基礎,及/或讓使用者了解自己的呼吸(透過發(fā)光強度所展現者)與呼吸導引信號(透過聽覺可感知訊號所展現者)間是否相互吻合,而進一步使得呼吸訓練的效果獲得提升。在此,需注意的是,該聽覺可感知信號可由該可感知信號產生源產生,亦可由該穿戴式生理感測裝置產生,沒有限制。
[0091]此外,根據再一方面的構想,本發(fā)明的系統亦可通過檢測與自律神經系統活動相關的生理信號而了解使用者在生理反饋程序期間的生理狀態(tài),以作為實時反饋予使用者信息,及/或作為調整呼吸導引信號的基礎。如圖7所示,在根據本發(fā)明的呼吸生理反饋系統中,該穿戴式生理感測裝置30實施為通過設置于兩個手指上的電極31而檢測使用者的皮膚電活動(EDA,Electrodermal Activity),這是因為,皮膚電活動與汗腺的活動有關,而汗腺的分泌僅受交感神經影響,且當交感神經活性增加時,汗腺活動增加,因此可通過測量皮膚電活動的方式得知交感神經的活性增減。另外,在此系統中,該可感知信號產生源則是實施一智能手機34,以通過聽覺可感知信號而將呼吸導引信號以及進行生理反饋所需的信息提供予使用者,而當實施為采用聽覺方式時,具優(yōu)勢地是,使用者將可選擇于生理反饋期間合上雙眼,尤其當生理反饋的目標是放松身體,將更為有利。
[0092]需要注意地是,除了指尖外,皮膚電活動亦可由其他位置取得,例如,手掌、手腕等亦都是常見取得皮膚電活動的位置,其中,當以手腕為取得位置時,較佳地是,則電極可實施為設置在如圖7中用以設置殼體32的帶體的內側,以接觸手腕的皮膚,如此一來還可降低接線的復雜度。
[0093]所以,在利用圖4的系統而進行生理反饋程序時,使用者將電極設置于兩個手指上,以取得皮膚電信號,放松身體,并通過手機所呈現的聲音呼吸導引信號以及生理反饋信息而調整自身的呼吸并進行生理反饋。
[0094]在此,用以表現呼吸導引信號的聽覺可感知信號可包括,但不限于,舉例而言,可利用產生聲音信號的時間間隔而作為起始吸氣與吐氣的導引;可利用聲音頻率或音量的改變來代表吸氣與吐氣的連續(xù)變化;或者可由不同的聲音種類代表吸氣及吐氣,例如,不同的音樂曲目,或具有周期性變化的聲音文件,例如,海浪聲等,以讓使用者隨其變換而調整呼吸;或者也可通過語音而告知使用者該進行吸氣或吐氣,例如,通過符合吸氣與吐氣的時間點的「吸氣」及「吐氣」語音指示而導引使用者的呼吸模式。
[0095]而當聽覺可感知信號同時被用來表現進行生理反饋所需的信息時,其同樣有許多選擇,舉例而言,可利用聲音頻率或音量的逐漸變高或變低來表示越來越趨向目標,或者,可由特定的聲音種類、或樂曲來代表尚未達到、或已達到目標;或者,也可通過語音而告知使用者生理反饋的進行是否逐漸趨向目標。因此,只要能與呼吸導引信號做出區(qū)別即可,沒有限制。
[0096]所以,當生理反饋的目標為放松身心時,其中一種實施方式是,利用間隔產生的嗶嗶聲來導引使用者開始進行吸氣或吐氣,并利用聲音頻率的高低來代表身體的放松程度,例如,音頻越高表示越緊張,而音頻越低則表示越放松,因此,當使用者聽到高頻的嗶嗶聲時,就可在跟隨進行吸氣與吐氣的同時,得知自己仍太過緊張,需要想辦法放松身心,所以,即使通過單一個聲音信號,同樣可以清楚地讓使用者同時了解兩種信息內容。
[0097]或者,另一種實施方式可以是,利用聲音音量的強弱代表吸氣與吐氣的連續(xù)變化,并利用不同的聲音種類來表示身體的放松程度,例如,以鳥叫聲表示緊張程度較高,而以海浪聲表示較為放松,同樣是可以清楚表達的方式。
[0098]而除了通過檢測皮膚電活動以進行生理反饋外,其他受自律神經活動影響的生理信號亦為可行,舉例而言,心率因受到交感神
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