一种生物反馈式的深度放松导航方法及系统与流程

本发明属于生命健康导航系统技术领域，具体而言，本发明涉及一种生物反馈式的深度放松导航方法及系统。

背景技术：

随着社会的快速发展和工作压力的增大，越来越多的人出现睡眠不佳和焦虑紧张的情况，紧张和焦虑可以导致慢性疲劳和睡眠不佳，慢性疲劳和睡眠不佳可以加进紧张和焦虑，形成挥之不去的恶性循环，将使人体的抵抗力下降，恢复力下降，记忆力退化，各种功能减弱，甚至紊乱，出现疲劳综合征和压力综合征，严重时可发展为亚健康、慢性病、老年痴呆症；并且长期的慢性疲劳和睡眠不佳还会造成习惯性脱发和抑郁。在专利号为cn107349510a的专利文献中提到了人体的生命潮，即身体的开合节律，以呼吸现象为代表，当人体周期性的进行呼吸吸气时，肺部压力呈现周期性的变化，从身体中央地带产生的压力波最终消失于体表。科学界将上述现象称为潮动节律，上述节律是人体自发形成的，与头脑中的意识无关，但可受意识干预，亦能在干预后实现波动的平衡，因此与人体兴奋、紧张及疲劳密切相关。上述生命潮的节律越快，人体耗氧的能力也就越高，亦说明人体的机能越兴奋、紧张或疲劳。因此，利用上述生命潮节律可以反映人体的兴奋性及整个身体的耗能水平。为了改变这种情况，现在急需通过一种有效的方式来引导人轻松快捷地进入睡眠状态和行之有效地进行深度放松。在专利号cn107349510a的专利文献中亦公开了一种生物反馈的入眠导航和深度放松引导系统及方法，一定程度上能够解决现有睡眠导航技术中存在的缺陷和改进目标，以及深度放松导引技术中存在的难点和改进目标。利用身体即时存在的生命潮信号来引导发声装置发声。使用者通过听自己的生命潮，并依需要额外配合语音引导放松，逐渐实现播放与呼吸节律间同谐共振。上述专利文献中虽给出了实现上述效果所需的必要硬件信息及操作方法，但在如何搭建与上述方案相契合的发生装置以及如何获得更好的潮声播放效果方面并未给出相关的操作方案，致使本领域技术人员在实施上述技术时获得的使用效果参差不齐。

因此，提出一种生物反馈式的深度放松导航方法及系统用于解决上述技术问题中的至少一种成为一种必需。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于现有技术中深度放松导引系统使用效果参差不齐的问题，进而提供一种生物反馈式的深度放松导航方法及系统。

为了解决上述问题，一方面本发明提供了一种生物反馈式的深度放松导航方法，包括如下步骤：

步骤1：通过生理信息采集模块采集受测者的呼吸及心跳信息；

步骤2：生理信息处理模块根据所述呼吸及心跳信息，生成生物反馈的导引信号；

步骤3：所述生物反馈的导引信号，是从呼吸波信号中第一个完整波形中的全波时长或半波时长获取第一个时长参数；

步骤4：播放控制模块将第一声音文件库中播放时长与所述第一个时长参数相一致的潮声文件输出至扬声设备；

步骤5：生理信息处理模块在潮声文件播放时同步采集正在发生的呼吸波信号，并依据新被采集的所述正在发生的呼吸波信号，生成下一次潮声文件的播放时长参数；

步骤6：播放控制模块将第一声音文件库中播放时长与所述下一次潮声文件的播放时长参数相一致的潮声文件输出至扬声设备；

步骤7：重复执行步骤5至步骤6，形成生物反馈式的潮声播放过程，直至将受测人员引导至超级低觉醒状态或睡眠状态。

优选地，所述半波时长是指全波时长中吸气过程的完整时长或呼气过程的完整时长；依据所述半波时长获取的所述第一个时长参数即为所述吸气过程的完整时长或呼气过程的完整时长。

优选地，所述第一个时长参数依据吸气过程的完整时长获得时，在步骤6中扬声设备仅在呼气时播放潮声文件；所述第一个时长参数依据呼气过程的完整时长获得时，在步骤6中扬声设备仅在吸气时播放潮声文件。

优选地，所述第一声音文件库中包含201个潮声文件；所有所述潮声文件的播放时长组成以2000ms为首项，12000ms为末项，50ms为公差的等差数列。

优选地，所述第一声音文件库中包含221个潮声文件；所有所述潮声文件的播放时长组成以1000ms为首项，12000ms为末项，50ms为公差的等差数列。

优选地，在步骤6中在所述扬声设备播放潮声文件时，所述播放控制模块同步将第二声音文件库中包含语音提示信息的音频文件输出至所述扬声设备。

优选地，所述第二声音文件库的语音提示信息中所包含的引导信息，包括但不限于下述语意中的至少一种：“请放松”、“请将注意力集中在头部”、“请将注意力集中在两肩”、“请将注意力集中在手部”、“放松”、“请将注意力集中在脚部”、“请感受你的呼吸”。

另一方面，本发明还提供一种生物反馈式的深度放松引导系统，包括：生理信息采集模块、生理信息处理模块、音频文件存储模块、播放控制模块和扬声设备；所述生理信息采集模块与所述生理信息处理模块以无线的方式信号连接；所述播放控制模块分别与所述生理信息处理模块、音频文件存储模块和扬声设备电连接；所述生理信息采集模块用于采集使用者的心电及呼吸信号；所述生理信息处理模块用于根据被采集的心电及呼吸信号生成生物反馈的导引信号；所述播放控制模块依据所述生物反馈的导引信号，及如前所述的生物反馈式的深度放松导航方法从所述音频文件存储模块内调用相应播放时长的潮声文件；所述音频文件存储模块内存储有多个潮声文件；所有所述潮声文件的播放时长共同组成以1000ms为首项，12000ms为末项，公差为50ms的等差数列；所述扬声设备包含多个扬声器；多个所述扬声器在一个至少容纳一人的密闭空间内均恒布置；所述密闭空间内设置有至少一个床位或坐位。

优选地，所述音频文件存储模块位于移动终端的数据存储装置内、pc机的数据存储装置内，或位于云端服务器的数据存储装置内。

优选地，所述扬声设备包括：第一发声部、第二发声部、第三发声部，所述第一发声部设于所述封闭空间的一端；所述第二发声部设于所述封闭空间的另一端；所述第三发声部设于所述第一发声部和第二发声部之间，且由左、右声部两部分组成，所述左、右声部相对于所述床位设置空间的两侧均衡布置。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、采用本发明所述的生物反馈式深度放松导航方法，能够准确高效的将受测者引入深度放松的精神状态，并更进一步将其引导至超级低觉醒状态或睡眠状态；其中，导航过程中被播放的潮声文件的时长与受测者的呼吸节奏以生物反馈的方式相契合，致使受测者在听觉上置身于与自身呼吸节律密切相关的潮水中，心身在短时间内迅速入放松，并可快速的进入睡眠状态。体验者被深度放松导航后，脉搏及血压均能得到下降，心率也会越发整齐，无论是从超级低觉醒状态中出来，还是睡眠自然苏醒后，都能够体会到全身心的放松，精神状态非常饱满。

2、全波引导、前半波引导及后半波引导三种不同的工作模式能够满足不同使用偏好的人群，对潮声的听觉需求，在导航效果方面亦能获得不同的体验效果。

3、采用50ms作为潮声文件的选择分辨率，能够充分满足人体对不同播放时长的潮声文件的选择需求，便于受测者精细地感受潮声的舒缓节奏。

4、语音导航功能，分为初级、中级和高级阶段的不同版本，辅助对本导航系统熟悉程度不同的使用者，由初级到高级地进行深度放松练习，进而逐步掌握进入超级低觉醒状态的方法和享受入眠导航服务。

5、本申请更进一步提出的深度放松引导系统，能够为实施上述方法提供硬件保障。

附图说明

图1为本申请实施例中由受测者的生命潮生成的呼吸波的波形示意图；

图2为本申请实施例1中全波采集方式下的潮声播放曲线示意图；

图3为本申请实施例2中后半波采集方式下的潮声播放曲线示意图；

图4为本申请实施例3中前半波采集方式下的潮声播放曲线示意图；

图5为本申请实施例4中深度放松引导系统的硬件结构示意图；

图6为本申请实施例5中扬声设备的结构布置示意图。

图7为本申请实施例5中14组音响交替播放潮声文件的波形曲线示意图；

图8为本申请实施例6中第三发声部以同心圆方式布置后的结构示意图。

图9为本申请实施例7中第三发声部以棋盘格的方式布置后的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

参见图1：由生命活动引发的呼吸波：第一次呼吸行为的时长为t1，第二次呼吸行为的时长为t2，第三次呼吸行为的时长为t3，以此类推不再进一步图示穷尽。其中，在第一次呼吸行为中吸气的时长为t11，在第一次呼吸行为中呼气的时长为t12；在第二次呼吸行为中吸气的时长为t21，在第二次呼吸行为中呼气的时长为t22，以此类推不再进一步图示穷尽。在第一次呼吸行为中吸气的t11时长内对应着吸气相，此时人体胸腔内的压力为负压；在第一次呼吸行为中呼气的t12时长内对应着呼气相，此时人体胸腔内的压力为正压。人体胸腔处于负压状态时人体肌群状态相对紧张，人体胸腔处于正压状态时，人体肌群相对松弛，趋于放松。需要说明的是，图1所示的呼吸波是由现有技术中的生命信号采集装置即时采集后获得，因此相关信号获取的技术细节在此不再进一步图示与赘述。

经实验研究，正常人体的呼吸率通常介于每分钟30次(每次2秒)至每分钟5次(每次12秒)之间(含端点)，以50毫秒作为最小时间间隔(以下方案中将上述最小时间间隔称为时间分辨率)，将时长分布从2000ms开始，一直到12000ms结束共分成201个不同时长的时间段，依上述不同的播放时长共制作201个播放时长分别与上述时间段相一致的潮声文件。例如：第一个潮声文件播放时长为2000ms第二个潮声文件播放时长为2050ms以此类推直至最后一个潮声文件播放时长为12000ms。将上述201个声音文件组成第一声音文件库。上述任意声音文件的播放音量均满足从低至高然后再降低至低位，反映在听觉上的效果为从无至有而后再到无。

实施例1：

本实施例中播放控制模块中的文件调用规则，采用全波采集的方式引导生成潮起潮落的播放声。经实验验证，在本申请上述生物反馈式深度放松引导系统作用下，重复引导三次以上时，体验人员的呼吸波将与潮声的播放周期同步吻合。具体的，参见图2，图2下方所示的潮声播放曲线中共包含三个播放周期；如图2上方图像所示，当生理信息采集模块采集到第一个时长为t1的呼吸波信号时，播放控制模块从第一声音文件库中调用播放时长与t1相一致的潮声文件持续播放三次；此过程中，如图2上方图像所示，体验人员的呼吸波将逐渐与潮声的播放周期同步吻合，具体表现为t2、t3、t4的总时长与t1的3倍相接近；此时为保证后续的潮声播放具备连续性，播放控制模块对t2、t3、t4的总时长取平均值，进而得到新的播放拾取时长；播放控制模块从第一声音文件库中调用播放时长与上述平均值时长相一致的潮声文件持续播放三次；体验人员的呼吸波将逐渐与潮声的播放周期获得更进一步同步吻合，进而获得t5、t6、t7(图中未图示出)；重复上述的均值计算以及相应潮声文件的播放操作，直至将受测人员引导至超级低觉醒状态或睡眠状态。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，每次播放三遍同时长的潮声文件时，同步播放由第二声音文件库提供的用于引导人体放松的语音提示。优选地，所述语音提示中所包含的引导信息，包括但不限于引导受测者的注意力在身体的各个部位转移。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述语音提示中所包含的引导信息，包括但不限于下述语音播放中的至少一种：“请放松”、“请将注意力集中在头部”、“请将注意力集中在两肩”、“请将注意力集中在手部”、“放松”、“请将注意力集中在脚部”、“请感受你的呼吸”。

需要说明的是，本申请上述实施方式中时间分辨率并不限于50ms，亦可以采用50ms的整数倍作为上述最小时间间隔，从上述第一声音文件库中调用对应时长的潮声文件加以播放，进而获得低分辨率潮声引导播放的使用效果，为使用者带来不同舒适级别的放松引导体验。此外，播放控制模块每次播放同一潮声音频文件的重复次数也不限于上述实施例中所采用的三次，依据使用者的需求将上述重复播放次数设置为三次以上或以下，也是本申请所要求保护的，但不论将上述重复播放次数设置为几次，平均值时长的计算方法保持不变，即将重复播放时长范围内生命信号采集装置采集到的相应次数的完整呼吸波形的时长总和与播放次数作商，求得相应的平均时长；播放控制模块从第一声音文件库中调用播放时长与计算获得的平均值时长相一致的潮声文件持续播放相应次数；如此往复，将受测者引入超级低觉醒状态或睡眠状态。因此，采用上述自由设定的播放方式，也是本申请所要求保护的。

实施例2：

本实施例中播放控制模块中的文件调用规则，采用后半波采集的方式生成潮起潮落的播放声。经实验验证，在本申请上述生物反馈式深度放松引导系统作用下，重复引导三次以上时，体验人员的呼吸波将与潮声的播放周期同步吻合。由于半波法的播放时长约为全波法播放时长的一半，因此需要进一步增加第一声音文件库中的声音文件数量，在第一声音文件库中以50ms作为时间分辨率，进一步增加播放时长在1000ms至1950ms之间的潮声文件(含端点，文件数量总共20个)。

具体的，参见图3，图3下方所示的潮声播放曲线中共包含四个播放周期，被播放的潮声文件仅在呼气时播放；如图3上方图像所示，当生理信息采集及处理模块采集到第一个吸气呼吸波信号时长为t11时，播放控制模块从第一声音文件库中提取播放时长为t11的潮声文件播放一次；播放的同时生理信息采集及处理模块同步采集如图3上方图像所示第二个吸气呼吸波信号的时长t21，在采集完毕时播放控制模块从第一声音文件库中调用播放时长为t21的潮声文件，并在第二个吸气呼吸波信号呼气开始时播放，以此循环往复，直至将受测人员引导至超级低觉醒状态或睡眠状态。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，每次播放潮声文件时，同步播放用于引导人体放松的语音提示。优选地，所述由第二声音文件库提供的语音提示中所包含的引导信息，包括但不限于引导受测者的注意力在身体的各个部位转移。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述语音提示中所包含的引导信息，包括但不限于下述语音播放中的至少一种：“请放松”、“请将注意力集中在头部”、“请将注意力集中在两肩”、“请将注意力集中在手部”、“放松”、“请将注意力集中在脚部”、“请感受你的呼吸”。

实施例3：

本实施例中播放控制模块中的文件调用规则，采用前半波采集的方式生成潮起潮落的播放声。经实验验证，在本申请上述生物反馈式深度放松引导系统作用下，重复引导三次以上时，体验人员的呼吸波将与潮声的播放周期同步吻合。由于前半波法的播放时长约为全波法播放时长的一半，因此也需要进一步增加第一声音文件库中的声音文件数量，在第一声音文件库中以50ms作为时间分辨率，进一步增加播放时长在1000ms至1950ms之间的潮声文件(含端点，文件数量总共20个)。

具体的，参见图4，图4下方所示的潮声播放曲线中共包含三个播放周期，被播放的潮声文件仅在吸气时播放；如图4上方图像所示，当生理信息采集及处理模块采集到第一个呼气呼吸波信号时长为t12时，播放控制模块从第一声音文件库中提取播放时长为t12的潮声文件播放一次；播放的同时生理信息采集及处理模块同步采集图4上方图像所示第二个呼气呼吸波信号的时长t22，在采集完毕时播放控制模块从第一声音文件库中调用播放时长为t22的潮声文件，并在第二个吸气呼吸波信号呼气结束时播放，以此循环往复，直至将受测人员引导至超级低觉醒状态或睡眠状态。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，每次播放潮声文件时，同步播放用于引导人体放松的语音提示。优选地，所述由第二声音文件库提供的语音提示中所包含的引导信息，包括但不限于引导受测者的注意力在身体的各个部位转移。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述语音提示中所包含的引导信息，包括但不限于下述语音播放中的至少一种：“请放松”、“请将注意力集中在头部”、“请将注意力集中在两肩”、“请将注意力集中在手部”、“放松”、“请将注意力集中在脚部”、“请感受你的呼吸”。

实施例4：

参见图5，本实施例基于上述实施例提供一种生物反馈式深度放松引导系统，用于为实施上述放松引导方法提供相关的硬件结构。其结构包括：生理信息采集模块100、生理信息处理模块200、音频文件存储模块300、播放控制模块400和扬声设备500；

所述生理信息采集模块100与所述生理信息处理模块200以无线的方式信号连接；所述播放控制模块400分别与所述生理信息处理模块200、音频文件存储模块300和扬声设备500电连接；

所述生理信息采集模块100用于采集使用者的心电及呼吸信号；

所述生理信息处理模块200用于根据被采集的心电及呼吸信号生成生物反馈的导引信号；

所述播放控制模块400依据所述生物反馈的导引信号，及前述实施例中播放控制模块的相应文件调用规则，从所述音频文件存储模块内调用相应播放时长的潮声文件；

所述音频文件存储模块内存储有多个潮声文件；所有所述潮声文件的播放时长共同组成以1000ms为首项，12000ms为末项，公差为50ms的等差数列；

所述扬声设备包含多个扬声器；多个所述扬声器在一个至少容纳一人的密闭空间内均恒布置；所述密闭空间内设置有至少一个床位或坐位。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，上述生理信息捡拾模块为生理信息捡拾发射器。采用现有技术中的生理信息捡拾发射器能够清晰的采集到受测者的心电信号及呼吸波形信号，有助于数据处理模块分析出精确的体能参数。

实施例5

参见图6，本实施例在实施例4的基础上提供一种扬声设备500，用于在播放控制模块的控制下更好的播放潮声文件。所述扬声设备包括：第一发声部510、第二发声部520、第三发声部530，所述第一发声部510设于所述封闭空间的一端；所述第二发声部设于所述封闭空间的另一端；所述第三发声部530设于所述第一发声部510和第二发声部520之间，且由左、右声部531和532两部分组成，所述左、右声部531相对于所述床位设置空间的两侧均恒布置。

播放时，所述第一发声部510、第二发声部520交替播放依实施例1至3中任意一种文件调用规则下的潮声文件；但第三发声部530播放控制方式区别于上述实施例1至3中所采用的文件调用规则。具体的，第三发声部530由n对音响组成，音频文件存储模块300中存储有第二声音文件库；第二声音文件库中潮声文件的数量与第一文件库中的潮声文件数量相同，且每个潮声文件的播放时长组成：以第一文件库中播放时长最短的潮声文件播放时长的1/n为首项，第一文件库中播放时长最长的潮声文件播放时长的1/n为末项，公差为50/n毫秒的等差数列；当第一发声部510或第二发声部520播放时长为t的潮声文件时，n对音响以交替播放的方式播放第二声音文件库中时长为t/n的潮声文件。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，上述n对音响在播放控制模块控制下交替播放的方式如下：前一组音响的播放音量达到最大时，后一组音响的播放被触发启动，直至最后一组音响播放完毕。具体的，参见图7，以14组音响组成的第三发声部530为例，采用半波采集的播放方式，14组音响按图6所示的位置关系摆放，位于同一组的音响正对设置，第一发声部510或第二发声部520正向或反向播放时长为3000ms的呼吸波时，第三发声部530播放第二声音文件库中时长为3000/14毫秒的潮声文件，其中第一组音响首先被触发播放，在其音量达到最大值时第二组音响被触发播放，依次类推传递，直至第14组音响播放完毕。

采用上述播放方式后，体验人员在短时间内即可达到降心率，降呼吸率，调心率及呼吸率的使用效果，逐步放松并被引导至超级低觉醒状态或睡眠状态。

实施例6：

参见图8，本实施例在实施例5的基础上，将第三发声部530布置在穹顶，以米字格的中心为圆心做n组同心圆，每个同心圆与米字线的交点处均分别布置有一个音箱，位于同一个同心圆上的音箱视为同一组音响，位于米字格中心的音箱视为第一组音响，因此上述结构共组成n组音响。本实施例中n组音响的播放控制方式与实施例5中的播放控制方式相同。

实施例7：

参见图9，本实施例在实施例5的基础上，将第三发声部530布置在穹顶或地板，并以棋盘格的方式布置音箱，如图9所示，包含边界的每一个格点位置均设置有一个音箱。

操作方式1：将每一横排上的音箱视为一组音响，因此上述结构共组成n组音响。本实施例中n组音响的播放控制方式与实施例5中的播放控制方式相同。

操作方式2：将每一纵排上的音箱视为一组音响，因此上述结构共组成n组音响。本实施例中n组音响的播放控制方式与实施例5中的播放控制方式相同。

上述两种不同的操作方式均可由播放控制模块加以实现。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。