基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各類身心疾病的居家治療和健康保健，增加訓(xùn)練的強(qiáng)化效果，從而提高用戶自主放松訓(xùn)練的有效性。其技術(shù)方案為：基于脈搏波的血流動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)采集儀器記錄人體的血壓及脈搏波信號(hào)，分析脈搏波形的特征信息，得出與人體心血管相關(guān)的生理參數(shù)，結(jié)合多媒體視頻交互系統(tǒng)進(jìn)行生理信號(hào)反饋和強(qiáng)化，自動(dòng)設(shè)定階梯訓(xùn)練目標(biāo)，指導(dǎo)用戶進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練，通過(guò)舒緩的多媒體視音頻效果，結(jié)合直觀的可視化心血管生理信號(hào)反饋，采用小步漸進(jìn)的目標(biāo)設(shè)定增加訓(xùn)練的強(qiáng)化效果，從而提高用戶自主放松訓(xùn)練的有效性。
【專利說(shuō)明】基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)儀器，尤其涉及一種基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]生物反饋治療的基本原理是通過(guò)一定的檢測(cè)儀器將人的自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的內(nèi)臟器官活動(dòng)的信號(hào)加以放大，并轉(zhuǎn)化為眼、耳能感知到的視覺(jué)、聽覺(jué)信號(hào)，使得人能夠覺(jué)察這些內(nèi)臟器官的機(jī)能狀態(tài)，通過(guò)有意識(shí)的改變心理狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)生理變化朝著一定的目標(biāo)方向改進(jìn)。
[0003]常用的生物反饋儀主要有:肌電反饋儀，通過(guò)反饋肌肉緊張信號(hào)訓(xùn)練恢復(fù)癱瘓肌肉運(yùn)動(dòng)以達(dá)到康復(fù)的目的；皮溫反饋儀，訓(xùn)練患者學(xué)習(xí)調(diào)控皮膚溫度，治療偏頭痛、焦慮等；皮電反饋儀，通過(guò)皮電信號(hào)反應(yīng)情緒變化指標(biāo)，用以訓(xùn)練患者緩解緊張情緒；脈搏血壓反饋儀，測(cè)量心率、收縮壓、舒張壓的變化，主要用以治療高血壓、心律不齊等；腦電反饋儀，測(cè)量反饋不同部位的腦電活動(dòng)，訓(xùn)練患者主動(dòng)控制腦電，用以治療失眠、疼痛、兒童注意力障礙等。但現(xiàn)有設(shè)備或系統(tǒng)都需要治療師從旁指導(dǎo)，并提供支持與正強(qiáng)化，無(wú)法提供患者居家自我訓(xùn)練。問(wèn)題主要在于:
[0004]1、現(xiàn)有的生物反饋裝置系統(tǒng)是直接將生物信息放大后反饋給被治療者，需治療師講解明確各個(gè)信號(hào)的意義，并要求被治療者自己識(shí)別并判斷訓(xùn)練效果；
[0005]2、人機(jī)交互僅限于測(cè)量信息的反饋，在訓(xùn)練學(xué)習(xí)的過(guò)程中，對(duì)學(xué)習(xí)效果的正面強(qiáng)化作用不明顯；
[0006]3、需由治療師及時(shí)根據(jù)練習(xí)過(guò)程中的反饋信息，對(duì)目標(biāo)閾值進(jìn)行調(diào)整，無(wú)法滿足被治療者的居家訓(xùn)練需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供了一種基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各類身心疾病的居家治療和健康保健，增加訓(xùn)練的強(qiáng)化效果，從而提高用戶自主放松訓(xùn)練的有效性。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:本發(fā)明揭示了一種基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，包括人機(jī)交互接口、血壓脈搏檢測(cè)儀、心血管參數(shù)分析裝置、訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置、訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置、訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置以及多媒體視頻播控裝置，其中:
[0009]人機(jī)交互接口，連接多媒體視頻播控裝置的輸出端和訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置的輸出端，進(jìn)行終端顯示和人機(jī)交互操作；
[0010]血壓脈搏檢測(cè)儀，檢測(cè)血壓和脈搏波信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸至上位機(jī)；
[0011]心血管參數(shù)分析裝置，連接血壓脈搏檢測(cè)儀的輸出端，提取脈搏波信號(hào)的特征信息，計(jì)算出訓(xùn)練相關(guān)的心血管心理參數(shù)信息；
[0012]訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置，連接心血管參數(shù)分析裝置的輸出端和訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置的輸出端，進(jìn)行階段目標(biāo)設(shè)定；
[0013]訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置，連接心血管參數(shù)分析裝置的輸出端，根據(jù)設(shè)定的階段目標(biāo)和實(shí)時(shí)測(cè)量分析輸出的心血管生理參數(shù)，綜合評(píng)估當(dāng)前訓(xùn)練的進(jìn)度狀態(tài)，并自動(dòng)判斷輸出強(qiáng)化信號(hào)、視音頻放松強(qiáng)度指數(shù)設(shè)定；
[0014]多媒體視頻播控裝置，根據(jù)設(shè)定的放松強(qiáng)度指數(shù)控制播放放松視音頻的內(nèi)容，通過(guò)人機(jī)交互接口呈現(xiàn)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的一實(shí)施例，人機(jī)交互接口還通過(guò)外部的多媒體視音頻顯示終端進(jìn)行顯示。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的一實(shí)施例，心血管參數(shù)分析裝置基于血流動(dòng)力學(xué)理論建立模型，根據(jù)脈搏波信號(hào)的特征信息計(jì)算訓(xùn)練相關(guān)的心血管心理參數(shù)信肩、O
[0017]根據(jù)本發(fā)明的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的一實(shí)施例，訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置的階段目標(biāo)設(shè)定包括初始階段目標(biāo)設(shè)定和訓(xùn)練過(guò)程中根據(jù)進(jìn)度評(píng)價(jià)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整階段目標(biāo)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的一實(shí)施例，訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置的階段目標(biāo)設(shè)定包括基線信號(hào)自動(dòng)設(shè)定和訓(xùn)練師人工設(shè)定。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的一實(shí)施例，脈搏波信號(hào)是橈動(dòng)脈脈搏波信號(hào)。
[0020]本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明基于脈搏波的血流動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)采集儀器記錄人體的血壓及脈搏波信號(hào)，分析脈搏波形的特征信息，得出與人體心血管相關(guān)的生理參數(shù)，結(jié)合多媒體視頻交互系統(tǒng)進(jìn)行生理信號(hào)反饋和強(qiáng)化，自動(dòng)設(shè)定階梯訓(xùn)練目標(biāo)，指導(dǎo)用戶進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練，通過(guò)舒緩的多媒體視音頻效果，結(jié)合直觀的可視化心血管生理信號(hào)反饋，采用小步漸進(jìn)的目標(biāo)設(shè)定增加訓(xùn)練的強(qiáng)化效果，從而提高用戶自主放松訓(xùn)練的有效性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1示出了本發(fā)明的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。
[0022]圖2示出了本發(fā)明的應(yīng)激狀態(tài)心血管參數(shù)關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0024]心血管系統(tǒng)是應(yīng)激反應(yīng)的主要靶細(xì)胞。當(dāng)應(yīng)激負(fù)荷過(guò)強(qiáng)或應(yīng)激持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)心血管系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不利影響。通常人處于應(yīng)激狀態(tài)或應(yīng)激負(fù)荷加強(qiáng)時(shí)，因交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)所引起的生理防御代償，將導(dǎo)致心血管參數(shù)的變化，如心率加快、心收縮力加強(qiáng)、夕卜周總阻力增高以及血液的重分布，心輸出量增高、血壓增高、心肌耗氧量增多等，如圖2所示。有研究證實(shí):通過(guò)科學(xué)有效的放松訓(xùn)練有助于緩解心理壓力，降低焦慮水平，從而更好的控制和增進(jìn)人體各種內(nèi)臟器官系統(tǒng)的正常活動(dòng)。
[0025]圖1示出了本發(fā)明的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參見圖1，本實(shí)施例的生物反饋系統(tǒng)包括:人機(jī)交互接口 1、血壓脈搏檢測(cè)儀2、心血管參數(shù)分析裝置3、訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置4、訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置5以及多媒體視頻播控裝置6。
[0026]人機(jī)交互接口 I連接多媒體視頻播控裝置6的輸出端和訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置5的輸出端，進(jìn)行終端顯示和人機(jī)交互操作。人機(jī)交互接口 I還通過(guò)外部的多媒體視音頻顯示終端進(jìn)行顯示。這些多媒體視音頻顯示終端包括電腦、手機(jī)、智能電視、機(jī)頂盒等。人機(jī)交互接口I使得用戶可以通過(guò)電視等多媒體終端，在觀看舒緩放松視頻的同時(shí)進(jìn)行放松訓(xùn)練。同時(shí)，人機(jī)交互接口 I上可以直觀的看到可視化的階段目標(biāo)及訓(xùn)練效果提示，包括但不限于進(jìn)度狀況、放松提示、放松導(dǎo)語(yǔ)、正向激勵(lì)信息等。
[0027]血壓脈搏檢測(cè)儀2檢測(cè)血壓和脈搏波信號(hào)(這種脈搏波信號(hào)例如是橈動(dòng)脈脈搏波信號(hào))，通過(guò)數(shù)字濾波、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并放大后通過(guò)無(wú)線或者有線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議將采集信號(hào)傳輸至上位機(jī)(即心血管參數(shù)分析裝置3)。
[0028]心血管參數(shù)分析裝置3連接血壓脈搏檢測(cè)儀2的輸出端，提取脈搏波信號(hào)的特征信息，基于脈搏波的血流動(dòng)力學(xué)理論建立模型，根據(jù)脈搏波信號(hào)的特征信息計(jì)算訓(xùn)練相關(guān)的心血管心理參數(shù)信息，亦即，以脈搏波智能識(shí)別的心血管參數(shù)作為訓(xùn)練的生理信號(hào)。
[0029]訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置4連接心血管參數(shù)分析裝置3的輸出端和訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置5的輸出端，采用自適應(yīng)算法進(jìn)行階段目標(biāo)設(shè)定。階段目標(biāo)設(shè)定包括初始階段目標(biāo)設(shè)定和訓(xùn)練過(guò)程中根據(jù)進(jìn)度評(píng)價(jià)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整階段目標(biāo)。設(shè)定方式包括基線信號(hào)自動(dòng)設(shè)定和訓(xùn)練師人工設(shè)定，其中基線值的獲得是采集訓(xùn)練者訓(xùn)練前數(shù)分鐘的生理信號(hào)，根據(jù)訓(xùn)練者的初始訓(xùn)練的實(shí)際效果，以小步漸進(jìn)的原則調(diào)整設(shè)定單次(即每一階段)的訓(xùn)練目標(biāo)，同時(shí)在訓(xùn)練過(guò)程中，針對(duì)訓(xùn)練評(píng)價(jià)系統(tǒng)反饋的進(jìn)度信息，修正或微調(diào)階段訓(xùn)練目標(biāo)。
[0030]訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置5連接心血管參數(shù)分析裝置3的輸出端，根據(jù)設(shè)定的階段目標(biāo)和實(shí)時(shí)測(cè)量分析輸出的心血管生理參數(shù)，綜合評(píng)估當(dāng)前訓(xùn)練的進(jìn)度狀態(tài)，并自動(dòng)判斷輸出強(qiáng)化信號(hào)、視音頻放松強(qiáng)度指數(shù)設(shè)定。
[0031]多媒體視頻播控裝置6根據(jù)設(shè)定的放松強(qiáng)度指數(shù)控制播放放松視音頻的內(nèi)容，通過(guò)人機(jī)交互接口呈現(xiàn)，以可視化的圖像信息展現(xiàn)在終端的人機(jī)交互接口，如當(dāng)前的放松狀況評(píng)估、對(duì)放松進(jìn)度突出的激勵(lì)性提示。例如針對(duì)自主放松不明顯的狀況，本系統(tǒng)根據(jù)訓(xùn)練評(píng)估，自動(dòng)調(diào)整多媒體視頻播控的內(nèi)容，通過(guò)增加放松導(dǎo)語(yǔ)、更換舒緩度的視音頻節(jié)目來(lái)進(jìn)一步幫助訓(xùn)練者進(jìn)行放松。
[0032]由于心血管系統(tǒng)是應(yīng)激反應(yīng)的主要靶細(xì)胞，通過(guò)監(jiān)控心血管相關(guān)生理參數(shù)的變化，可以有效的反應(yīng)人體的放松狀況。同時(shí)，采用可視化的人機(jī)交互界面，以及基于反饋和漸進(jìn)原則建立的目標(biāo)與評(píng)價(jià)后臺(tái)，使得整個(gè)放松訓(xùn)練過(guò)程成為正強(qiáng)化的系統(tǒng)，可增強(qiáng)訓(xùn)練者的學(xué)習(xí)信心，幫助訓(xùn)練者有效的達(dá)到自主放松的目標(biāo)。
[0033]上述實(shí)施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)實(shí)現(xiàn)和使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書所提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，包括人機(jī)交互接口、血壓脈搏檢測(cè)儀、心血管參數(shù)分析裝置、訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置、訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置、訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置以及多媒體視頻播控裝置，其中: 人機(jī)交互接口，連接多媒體視頻播控裝置的輸出端和訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置的輸出端，進(jìn)行終端顯示和人機(jī)交互操作； 血壓脈搏檢測(cè)儀，檢測(cè)血壓和脈搏波信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸至上位機(jī)； 心血管參數(shù)分析裝置，連接血壓脈搏檢測(cè)儀的輸出端，提取脈搏波信號(hào)的特征信息，計(jì)算出訓(xùn)練相關(guān)的心血管心理參數(shù)信息； 訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置，連接心血管參數(shù)分析裝置的輸出端和訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置的輸出端，進(jìn)行階段目標(biāo)設(shè)定； 訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置，連接心血管參數(shù)分析裝置的輸出端，根據(jù)設(shè)定的階段目標(biāo)和實(shí)時(shí)測(cè)量分析輸出的心血管生理參數(shù)，綜合評(píng)估當(dāng)前訓(xùn)練的進(jìn)度狀態(tài)，并自動(dòng)判斷輸出強(qiáng)化信號(hào)、視音頻放松強(qiáng)度指數(shù)設(shè)定； 多媒體視頻播控裝置，根據(jù)設(shè)定的放松強(qiáng)度指數(shù)控制播放放松視音頻的內(nèi)容，通過(guò)人機(jī)交互接口呈現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，人機(jī)交互接口還通過(guò)外部的多媒體視音頻顯示終端進(jìn)行顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，心血管參數(shù)分析裝置基于血流動(dòng)力學(xué)理論建立模型，根據(jù)脈搏波信號(hào)的特征信息計(jì)算訓(xùn)練相關(guān)的心血管心理參數(shù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置的階段目標(biāo)設(shè)定包括初始階段目標(biāo)設(shè)定和訓(xùn)練過(guò)程中根據(jù)進(jìn)度評(píng)價(jià)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整階段目標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，訓(xùn)練目標(biāo)管理裝置的階段目標(biāo)設(shè)定包括基線信號(hào)自動(dòng)設(shè)定和訓(xùn)練師人工設(shè)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于脈搏波的生物反饋系統(tǒng)，其特征在于，脈搏波信號(hào)是橈動(dòng)脈脈搏波信號(hào)。
【文檔編號(hào)】A61B5/0205GK104434056SQ201310424257
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】呂品 申請(qǐng)人:呂品