專利名稱：多媒體型多功能生物反饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種個(gè)人電腦型的生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)裝置，尤其涉及一種電腦多媒體型，具有自動(dòng)判斷和提示訓(xùn)練者訓(xùn)練過程中生理狀態(tài)改變，以豐富多彩的影像音響效果和多種游樂裝置進(jìn)行生理信號(hào)反饋的生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)的新型裝置。這種裝置可以廣泛地應(yīng)用于各種類型的身心疾病治療和健康保健。
背景技術(shù)：
個(gè)人壓力過大、心理壓力超過一定負(fù)荷可能引發(fā)多種代謝性疾病和身心疾病的事實(shí)已經(jīng)被大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)同，研究證實(shí)采用科學(xué)有效的放松訓(xùn)練有助于緩解個(gè)人緊張狀態(tài)，緩解個(gè)人的心理壓力，從而大幅度減少壓力過大導(dǎo)致的多種疾病。
已經(jīng)被很多臨床研究所證實(shí)的有效放松訓(xùn)練方法是生物反饋訓(xùn)練，使用者在進(jìn)行放松訓(xùn)練時(shí)通過了解自己體內(nèi)的各種生理活動(dòng)狀態(tài)，學(xué)會(huì)控制自己的生理狀態(tài)來緩解個(gè)人的緊張狀態(tài)。
生物反饋是一種先進(jìn)的行為醫(yī)學(xué)治療方式，訓(xùn)練者通過自己生理信號(hào)的即時(shí)反饋，學(xué)會(huì)調(diào)節(jié)和控制個(gè)人的生理參數(shù)，從而更好地調(diào)節(jié)個(gè)人的身心狀態(tài)?？捎糜诙喾N健康目的和治療目的，已經(jīng)被現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證實(shí)為一種無副作用、效果良好的行為醫(yī)學(xué)治療方式。
美國(guó)等很多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)很廣泛地應(yīng)用生物反饋在多種健康項(xiàng)目，以及多種臨床疾病的診斷和治療，美國(guó)國(guó)家藥品和食品管理局也已經(jīng)批準(zhǔn)生物反饋儀器應(yīng)用多種臨床疾病的預(yù)防和治療。
盡管生物反饋訓(xùn)練是現(xiàn)代行為醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代生物工程的結(jié)晶，代表先進(jìn)的社會(huì)-心理-生物醫(yī)學(xué)模式，但是生物反饋儀器本身的一些弱點(diǎn)，嚴(yán)重妨礙了生物反饋訓(xùn)練方法的推廣、普及和更廣泛的應(yīng)用。
電腦技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為生物反饋設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的平臺(tái)及良好的發(fā)展空間，目前美國(guó)的數(shù)家公司已經(jīng)開發(fā)出數(shù)種功能強(qiáng)大，用途廣泛的生物反饋專用裝置。這些裝置必須配合專用硬件及設(shè)備才能使用，價(jià)格極其昂貴，很難普及應(yīng)用。而且，這些裝置存在的共同缺陷是，缺乏訓(xùn)練過程中即時(shí)的生理狀態(tài)提示，對(duì)受訓(xùn)者生理狀態(tài)的改變程度沒有明確的指示，從而使受訓(xùn)者不能清楚了解自己的生理狀態(tài)變化的精確程度。因而不能充分發(fā)揮行為醫(yī)學(xué)原理中正面強(qiáng)化，即時(shí)強(qiáng)化的基本原理，影響訓(xùn)練的效果。除此以外，這些裝置還存在下列劣勢(shì)
1)現(xiàn)有的生物反饋裝置僅有生物信號(hào)的直接反饋信號(hào)，使用者必須自己從聲光反饋信號(hào)中判斷自己放松的程度和狀態(tài)。這種判斷方法既不準(zhǔn)確，也會(huì)分散使用者的注意力而影響放松訓(xùn)練的效果。
2)在生物反饋訓(xùn)練中，由于使用者不能確切了解訓(xùn)練效果，也沒有裝置提醒或鼓勵(lì)使用者已經(jīng)取得的成績(jī)，會(huì)明顯減少行為強(qiáng)化的效果。從而違反行為醫(yī)學(xué)的基本原則，降低應(yīng)取得的療效。
3)使用者在生物反饋訓(xùn)練中，由于不能確切定量的了解自己訓(xùn)練所獲得的效果和取得的進(jìn)步，因而不利于指導(dǎo)顧問為使用者制訂長(zhǎng)期訓(xùn)練方案，也不能準(zhǔn)確利用訓(xùn)練中反饋的信息來改進(jìn)訓(xùn)練方法。
4)現(xiàn)有的生物反饋裝置訓(xùn)練方法枯燥和單調(diào)，沒有娛樂性質(zhì)和娛樂內(nèi)容，缺乏趣味性、競(jìng)爭(zhēng)性和復(fù)雜性，使用者很難長(zhǎng)期堅(jiān)持，某些邊緣用戶可能不會(huì)有興趣主動(dòng)使用，因而限制了這一方法的普及和推廣。
因此，開發(fā)一種能夠提供快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)易的確認(rèn)生物反饋訓(xùn)練效果的放松指導(dǎo)裝置，在生物反饋訓(xùn)練中提供合適的指導(dǎo)，并讓使用者隨時(shí)確切了解自己的放松狀態(tài)，以及與訓(xùn)練前對(duì)比的效果，會(huì)使訓(xùn)練效果更理想，療效更顯著。
同時(shí)，通過上述的裝置，將使用者訓(xùn)練中生理狀態(tài)和心理狀態(tài)前后變化程度，轉(zhuǎn)化為指令，驅(qū)動(dòng)各種不同的游樂裝置、游戲裝置、運(yùn)動(dòng)裝置、競(jìng)賽裝置等多種裝置，讓使用者在健康訓(xùn)練時(shí)獲得娛樂和享受，在娛樂和享受同時(shí)達(dá)到健康目的。這種類型的裝置可能會(huì)吸引更多的人采用生物反饋訓(xùn)練達(dá)到健康和預(yù)防、治療疾病的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的生物反饋訓(xùn)練裝置不能提示人體放松狀態(tài)，不能準(zhǔn)確判斷訓(xùn)練產(chǎn)生變化及臨床效果，訓(xùn)練方法單調(diào)、枯燥的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種新型具有自動(dòng)提示和呼吸模擬功能，采用電腦多媒體方式提供形式豐富、有趣生物反饋的訓(xùn)練裝置。這種新型的生物反饋訓(xùn)練裝置可以通過監(jiān)測(cè)人體的生理信號(hào)變化而監(jiān)測(cè)人體放松狀態(tài)改變，具有自動(dòng)提示功能，定時(shí)提示訓(xùn)練者當(dāng)前的放松狀態(tài)，以及與訓(xùn)練前狀態(tài)相比較的改變結(jié)果。在訓(xùn)練者未能達(dá)到預(yù)計(jì)的放松狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)以電腦多媒體形式播放呼吸模擬信號(hào)，指導(dǎo)訓(xùn)練者通過調(diào)整個(gè)人的呼吸深度和呼吸頻率來改善放松狀態(tài)，并能將訓(xùn)練者訓(xùn)練前后的放松狀態(tài)改變結(jié)果轉(zhuǎn)化為指令，驅(qū)動(dòng)和控制多媒體裝置、游樂裝置、運(yùn)動(dòng)裝置、競(jìng)賽裝置等多種裝置的運(yùn)行，增加生物反饋訓(xùn)練的趣味性和娛樂性。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，采用生理信號(hào)采集、放大、調(diào)理裝置，數(shù)據(jù)采集裝置，計(jì)算機(jī)接口裝置，電腦及其多媒體裝置，和專門用于接受、處理、分析、對(duì)比、計(jì)算和控制生理信號(hào)的專用軟件構(gòu)建電腦多媒體型生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)裝置。上述裝置在運(yùn)行過程中，通過采用基線值與實(shí)時(shí)采集的生理信號(hào)進(jìn)行對(duì)比而計(jì)算倍增因子。倍增因子代表訓(xùn)練者訓(xùn)練前后身心狀態(tài)或放松狀態(tài)改變的程度。用倍增因子相對(duì)應(yīng)的、預(yù)置的語音提示，或用倍增因子級(jí)別及標(biāo)記顯示對(duì)訓(xùn)練者實(shí)時(shí)的身心狀態(tài)或放松程度予以提示，自動(dòng)指導(dǎo)訓(xùn)練者進(jìn)行訓(xùn)練。在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，如果訓(xùn)練者未能達(dá)到預(yù)期的倍增因子級(jí)別，說明訓(xùn)練的目的未能達(dá)到，這時(shí)，通過電腦多媒體以影像和音響的方式播放呼吸模擬信號(hào)，指導(dǎo)訓(xùn)練者調(diào)整呼吸深度和頻率而更有效的調(diào)整身心狀態(tài)和達(dá)到放松目的。此外，倍增因子級(jí)別還可轉(zhuǎn)化為以脈沖形式轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，通過數(shù)字控制裝置直接驅(qū)動(dòng)和控制各種游樂裝置，或者通過D/A轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成模擬控制信號(hào)，直接控制各種游樂裝置或運(yùn)動(dòng)裝置，以增加生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練的趣味性，改善訓(xùn)練的效果。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明的裝置由生理信號(hào)采集裝置，信號(hào)放大、調(diào)理裝置，數(shù)據(jù)采集裝置，計(jì)算機(jī)接口裝置，和生理信號(hào)輸入、信號(hào)處理、信號(hào)分析、計(jì)算、對(duì)比的專用計(jì)算機(jī)軟件，以及電腦和多媒體裝置構(gòu)成完整的系統(tǒng)，完成多種生理信號(hào)采集，生理信號(hào)調(diào)理、放大，A/D轉(zhuǎn)換，信號(hào)輸入、處理、分析、對(duì)比，多種形式生物反饋、自動(dòng)提示、自動(dòng)呼吸模擬等多種功能。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中生理信號(hào)采集裝置，由多種生理信號(hào)傳感器組成，包括但不限于，心電電極、腦電電極、肌電電極、皮電電極、光電容積脈搏傳感器、壓力式脈搏傳感器、壓力式呼吸頻率傳感器、溫度式呼吸頻率傳感器、溫度傳感器、充氣式血壓傳感器、陰道內(nèi)專用壓力傳感器等各種用于生理信號(hào)采集的傳感器裝置。這些傳感裝置可以準(zhǔn)確采集生理信號(hào)，將各種生理信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)一步處理。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中信號(hào)放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)接口裝置，可以采用通用型生理信號(hào)前置放大器和計(jì)算機(jī)接口的通用型數(shù)據(jù)采集板構(gòu)成。通用型生理信號(hào)放大器可以采用多通道高共摸抑制比的高性能生物電放大器構(gòu)建，而包含計(jì)算機(jī)接口電路的通用型數(shù)據(jù)采集板則可以選擇直接接插在個(gè)人電腦底板上的DAQ板，或采用帶USB接口的DAQ板，或采用帶RS232接口的DAQ板，也可以選用包含生物電信號(hào)放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)接口一體化的專用裝置，以完成多通道，不同類型生理信號(hào)的放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、信號(hào)輸出至個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中應(yīng)用的電腦裝置，可以是臺(tái)式個(gè)人電腦，筆記本電腦，手掌式電腦，工業(yè)控制式電腦，單片電腦，單板電腦或其他形式的電腦裝置。這些電腦裝置裝有配套的多媒體配件，例如，聲卡、顯卡、喇叭、話筒、耳機(jī)、發(fā)光二級(jí)管、顯示屏等。上述電腦裝置和多媒體配件都是通用型、常規(guī)應(yīng)用的裝置，在用于本發(fā)明裝置的目的外，也可以用于普通電腦應(yīng)用的其他目的。也可以采用專用配件專門設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中應(yīng)用專門用于完成生理信號(hào)輸入、信號(hào)貯存、信號(hào)處理、信號(hào)分析的計(jì)算機(jī)軟件。這種軟件可以是自行設(shè)計(jì)的專用軟件，也可以應(yīng)用各種生理信號(hào)輸入、處理、分析、輸出的通用型生理信號(hào)應(yīng)用軟件，以減少前期投資和減少成本。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中，應(yīng)用基線值作為各種生理信號(hào)對(duì)比的基礎(chǔ)?；€值的獲得可以是采集訓(xùn)練者訓(xùn)練前數(shù)分鐘的生理信號(hào)平均數(shù)值，也可以由指導(dǎo)顧問在以前的訓(xùn)練時(shí)獲得。在訓(xùn)練中，一旦生理信號(hào)數(shù)值觸及基線值時(shí)，都會(huì)觸發(fā)多種形式的生物反饋。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中采用倍增因子代表訓(xùn)練者身心狀態(tài)改變和放松狀態(tài)改變的程度。倍增因子的獲得是用即時(shí)生理信號(hào)數(shù)值除以基線值而獲得。倍增因子采用倍增因子級(jí)別和標(biāo)記來表示，不同的倍增因子級(jí)別與預(yù)置的不同的提示內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，當(dāng)倍增因子到達(dá)某一程度時(shí)，自動(dòng)提示以語言和圖像方式反饋給訓(xùn)練者，指出訓(xùn)練者當(dāng)時(shí)身心狀態(tài)和放松程度。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，在預(yù)定時(shí)間里，訓(xùn)練者未能達(dá)到預(yù)定的倍增因子級(jí)別，代表當(dāng)前的訓(xùn)練未產(chǎn)生預(yù)期效果，裝置會(huì)通過電腦多媒體裝置以語言和圖像方式，自動(dòng)播放模擬呼吸信號(hào)，要求訓(xùn)練者仿照模擬呼吸信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，以調(diào)整訓(xùn)練者身心狀態(tài)和放松程度。模擬呼吸信號(hào)的頻率和深度與倍增因子的級(jí)別呈線性關(guān)系，倍增因子級(jí)別越小，呼吸頻率越慢，呼吸深度越深。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中應(yīng)用電腦多媒體裝置，以豐富多彩，生動(dòng)形象的多種影像、音響方式實(shí)施生物反饋。用于生物反饋的影像內(nèi)容可以由影視CD，DVD播放裝置播放，或者以視頻文件方式播放剪輯的影像片段，或以圖象文件顯示合成的彩色影像；而生物反饋的音響內(nèi)容，可以采用數(shù)字樂器接口(MIDI)自動(dòng)產(chǎn)生，或是采用音頻文件方式存放錄音內(nèi)容，或是直接播放音頻CD。用于生物反饋的影像、圖形、音響內(nèi)容可以根據(jù)不同的生物反饋需要自由選擇。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明的裝置，可以將訓(xùn)練者倍增因子級(jí)別轉(zhuǎn)化為輸出指令，直接或間接控制其他游樂、娛樂、競(jìng)賽、運(yùn)動(dòng)裝置?？梢圆捎脤⒅噶钷D(zhuǎn)化成模擬控制電壓信號(hào)、驅(qū)動(dòng)和控制運(yùn)動(dòng)控制電路，間接驅(qū)動(dòng)和控制各種裝置，也可以直接以數(shù)字信號(hào)輸出形式控制各種數(shù)字開關(guān)，或通過輸出數(shù)字脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的方式來控制各類裝置，這種以意識(shí)狀態(tài)控制游樂、娛樂、競(jìng)賽、運(yùn)動(dòng)裝置的形式可以增加生物反饋訓(xùn)練的趣味性，寓娛樂于健康，改善訓(xùn)練的效果。
本發(fā)明的有益效果是提供一種能夠提供快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)易的確認(rèn)生物反饋訓(xùn)練效果的放松指導(dǎo)裝置，在生物反饋訓(xùn)練中提供合適的指導(dǎo)，并讓使用者隨時(shí)確切了解自己的放松狀態(tài)，以及與訓(xùn)練前對(duì)比的效果，會(huì)使訓(xùn)練效果更理想，療效更顯著。
同時(shí)，通過上述的裝置，將使用者訓(xùn)練中生理狀態(tài)和心理狀態(tài)前后變化的程度，轉(zhuǎn)化為指令，驅(qū)動(dòng)各種不同的游樂裝置、游戲裝置、運(yùn)動(dòng)裝置、競(jìng)賽裝置等多種裝置，讓使用者在健康訓(xùn)練時(shí)獲得娛樂和享受，在娛樂和享受同時(shí)達(dá)到健康目的。這種類型的裝置可能會(huì)吸引更多的人采用生物反饋訓(xùn)練達(dá)到健康和預(yù)防、治療疾病的目的。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1是單片機(jī)系統(tǒng)硬件框2是多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)硬件框3是單片機(jī)系統(tǒng)程序流程4是倍增因子與語音提示內(nèi)容表圖5是倍增因子與模擬呼吸頻率表圖6是多媒體型生物反饋裝置結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1.單片機(jī)生物反饋訓(xùn)練裝置一.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(一)系統(tǒng)組成1.生理信號(hào)采集和放大模塊(信號(hào)采集子系統(tǒng))●包括生理傳感器和電極放大器●生理傳感器類型通道1A光電脈搏傳感器，用作脈搏波形分析，固定部位在手指或耳垂；通道1B脈搏壓力式傳感器，用作脈搏波形分析或脈搏計(jì)數(shù)，固定部位在手腕；通道2C肌電傳感器，測(cè)量肌電信號(hào)，固定部位在手臂、前額；通道3D腦電傳感器，測(cè)量腦電信號(hào)，固定部位在前額、乳突；通道4E皮電傳感器，測(cè)量皮電信號(hào)，固定部位在手腕內(nèi)側(cè)；通道5F皮膚溫度傳感器，測(cè)量皮膚溫度，固定部位在手指、手腕、前額；通道6G呼吸傳感器，測(cè)量呼吸頻率及周期，固定部位在鼻下側(cè)；通道7H血壓傳感器，測(cè)量血壓，固定部位在手指、手腕；通道8I血氧飽和度傳感器，血氧飽和度，固定部位在手指、耳垂。
●所有傳感器全部設(shè)計(jì)為傳感器+放大器。即所有傳感器的信號(hào)經(jīng)放大后可以直接連接到A/D轉(zhuǎn)換器●在系統(tǒng)方案確定前，預(yù)先確定各種傳感器類型。
2.生理信號(hào)處理模塊(信號(hào)處理子系統(tǒng))●信號(hào)處理采用Chip on system芯片。包括A/D轉(zhuǎn)換，CPU，內(nèi)存(RAM和ROM)，D/A轉(zhuǎn)換，鍵盤驅(qū)動(dòng)和顯示驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
●用集成化最高的集成塊承擔(dān)全部任務(wù)。盡可能將硬件配置提高，減少程序開發(fā)時(shí)間。
●根據(jù)不同的生理信號(hào)采用不同方式的處理。產(chǎn)品可能需要多通道(多個(gè)A/D輸入)，每種生理信號(hào)處理采用一種中斷源(外部中斷)，不同的生理信號(hào)處理需要不同的軟件程序，應(yīng)該根據(jù)不同情況，采用不同對(duì)策。
●程序開發(fā)時(shí)，可考慮采用子程序構(gòu)建方式。子程序可能包括A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、波形分析、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)對(duì)比、生理信號(hào)輸出(聲光顯示)、提示信號(hào)輸出(聲光顯示及脈沖輸出)、顯示器驅(qū)動(dòng)、揚(yáng)聲器或語音芯片驅(qū)動(dòng)、鍵盤輸入●在上述子程序中，A、E、G、H、I、J、K子程序?yàn)楣残?，B、C、D、F為個(gè)性，有些控制程序需要，有些不需要。
●故在程序編寫時(shí)，分子程序模塊編寫。積塊式構(gòu)建，統(tǒng)一調(diào)試。
●硬件配置一致，不能改變。
3.輸入、輸出模塊(輸入、輸出子系統(tǒng))●輸入、輸出模塊是在COS基礎(chǔ)上擴(kuò)建。
●輸入模塊主要為選擇開關(guān)、目標(biāo)值輸入，可以考慮采用成熟模塊，減少開發(fā)時(shí)間。選擇可以直接連接在COS芯片上的輸入鍵盤成熟產(chǎn)品。
●輸出模塊主要為顯示器和揚(yáng)聲器。
顯示器可以選擇液晶顯示器→采用帶驅(qū)動(dòng)電路的成熟產(chǎn)品。
揚(yáng)聲器選擇可以配合的型號(hào)→采用帶驅(qū)動(dòng)電路的成熟產(chǎn)品。
4.接口電路及模塊(接口電路子系統(tǒng))●分輸入接口和輸出接口●輸入接口需與多種生理傳感器連接，并有多路開關(guān)供選擇。
●輸入接口包括(根據(jù)不同需要，可選擇)與游戲操縱桿相連的標(biāo)準(zhǔn)接口(與單片機(jī)連接的接口)、與計(jì)算機(jī)相連的接口(USB接口)、與PDA連接接口。
(二)單片機(jī)系統(tǒng)硬件框圖(圖1)利用ADUC812微處理機(jī)的8路模擬量輸入通道分別對(duì)脈搏波、呼吸、肌電、皮電、腦電、心電、血氧飽和度和血壓等八種生理信號(hào)分別進(jìn)行檢測(cè)，采用二級(jí)管光柱和揚(yáng)聲器對(duì)生理信號(hào)即時(shí)光、聲顯示，同時(shí)對(duì)不同生理信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算、顯示，將結(jié)果采用USB接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或直接發(fā)出指令通過USB接口或其他接口控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)多路生理信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)、顯示、調(diào)控系統(tǒng)。
多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)還可通過串行口分別與上位機(jī)聯(lián)接，組成主從分布式結(jié)構(gòu)，在下位機(jī)上完成數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、設(shè)置、判斷、提示、控制、輸出和通信功能，在上位機(jī)上完成多系統(tǒng)集中的生理信號(hào)顯示，預(yù)置初始化值、提示、分析和計(jì)算、制作、打印、貯存等功能。多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)硬件框圖(見圖2)。
(三)微型計(jì)算機(jī)及接口選擇1)微處理器選擇ADI公司的ADUC812微處理機(jī)。
2)系統(tǒng)構(gòu)建采用ADUC812為核心，構(gòu)建專用電路板和接口電路。
二.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)(一)微處理機(jī)ADUC812單個(gè)芯片內(nèi)集成8路12位ADC采集系統(tǒng)，2路12位DAC，80c52 MCU內(nèi)核，8KB閃爍/電可擦除程序存貯器，640字節(jié)閃爍/電可擦除數(shù)據(jù)存貯器，看門狗定時(shí)器，640字節(jié)閃爍/電可擦除數(shù)據(jù)存貯器，看門狗定時(shí)器，電流監(jiān)視器，12c SPI和UART串行I/O模塊等資源。
(二)與微處理機(jī)配套的電路，包括主電路板、晶體振蕩器及振荷電路、電源及其電路、鍵盤及其驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯示器、二極管光柱、揚(yáng)聲器。
(三)存貯器1)64KB程序存貯器采用64KB電可擦除的程序存貯器2)數(shù)據(jù)存貯器采用16MB的數(shù)據(jù)存貯器。
(四)輸入通道系統(tǒng)采用8路模擬量輸入。ADUC812本身帶有8路模擬量輸入和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，直接在AINO～AIN7做接口，8路模擬輸入接口。
(五)輸出通道1)模擬量輸出通道ADUC812本身帶有二路DAC輸出，加上驅(qū)動(dòng)電路，可構(gòu)成二極管光柱及揚(yáng)聲器輸出口。
2)數(shù)字量輸出通道配置4路數(shù)字量輸出通道，可以控制開關(guān)、步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
3)USB接口配置USB-100集成芯片，設(shè)計(jì)USB1.1接口。
(六)操作面板采用通用4*4鍵盤，可以在鍵盤上定義專用鍵，并用覆膜覆蓋。
(七)系統(tǒng)速度以ADUC812微處理機(jī)的時(shí)鐘頻率12MHz為準(zhǔn)。
(八)系統(tǒng)負(fù)荷匹配1)在邏輯電路TTL和CMOS混合使用時(shí)，加用電平轉(zhuǎn)換集成塊。
2)在接口電路設(shè)計(jì)時(shí)，加用不同類型驅(qū)動(dòng)器。
三.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件按模塊化設(shè)計(jì)(一)系統(tǒng)初始化模塊系統(tǒng)開啟后，系統(tǒng)上電進(jìn)行初始化，包括ADC模塊、DAC模塊、定時(shí)器、串行口等其他模塊。
(二)控制通道選擇和轉(zhuǎn)換模塊采用鍵盤輸入外部中斷模式控制。當(dāng)鍵盤輸入采集數(shù)據(jù)的通道代碼時(shí)，以外部中斷模式向CPU輸入所要采集數(shù)據(jù)通道的代碼，CPU內(nèi)預(yù)置的程序指令讓該通道開始數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字的信號(hào)，送入CPU指令規(guī)定的數(shù)據(jù)存貯器位置進(jìn)行存貯。
(三)ADC采集模塊ADUC812的ADC采集子系統(tǒng)部分由模擬多路轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、采樣保持電路(T/H)、12位逐次逼近比較的ADC、+2.5V基準(zhǔn)源和ADC校正、控制邏輯組成。ADUC812模擬輸入端的電壓有效輸入范圍與基準(zhǔn)源有關(guān)。當(dāng)采用內(nèi)部基準(zhǔn)源時(shí)，其有效輸入范圍為0～+2.5V；當(dāng)采用外部基準(zhǔn)源時(shí)，外部基準(zhǔn)源應(yīng)從Vref端引入，其合適的范圍是+2.3～+5V，相應(yīng)的模擬輸入端的電壓范圍為0V～Vref。
生理信號(hào)采集的模式為兩種1)單頻道信號(hào)采集這種采集方式，是由鍵盤輸入擬采集通道的代碼，以外部中斷方式傳輸給CPU，CPU接受后開始對(duì)該通道進(jìn)行連續(xù)采集，將采集的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入指定的數(shù)據(jù)存貯區(qū)存放。
2)數(shù)個(gè)頻道輪流采集這種采集方式，是由鍵盤輸入擬采集多個(gè)通道的代碼，以外部中斷方式傳輸給CPU，CPU接受后，開始對(duì)多個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行采集。在AD采集部分由定時(shí)器2控制采樣周期，將其設(shè)為1ms，指定的多個(gè)通道輪流采集，采集的信號(hào)輪流進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，不同頻道采集的信號(hào)，存放在不同的數(shù)據(jù)存貯區(qū)。
3)八個(gè)頻道輪流采集這種采集方式，是由鍵盤輸入對(duì)全部八個(gè)頻道進(jìn)行輪流采集的指令，以外部中斷方式傳輸給CPU，CPU指令對(duì)全部八個(gè)頻道進(jìn)行輪流采集。在AD采集部分由定時(shí)器2控制采樣周期，將其設(shè)為1ms，全部八個(gè)頻道輪流采集，采集的信號(hào)輪流進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，不同的頻道采集的信號(hào)，存放在不同的數(shù)據(jù)存貯區(qū)。
AD控制特性通過ADCCON1～3三個(gè)特殊功能寄存器來控制A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果可保存在ADCDATAH/L二個(gè)特殊功能寄存器中，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的低8位保存在ADCDATAL寄存器中，而高4位保存在ADCDATAH的低4位中，ADCDATAH的高4位用來保存采用的通道號(hào)。
1)ADCCON1-控制轉(zhuǎn)換和采集時(shí)間●MD1 MD0 CK1 CK0 AQ1 AQ0 T2C EXCMD1、MD0用于選擇工作模式00工作于節(jié)電模式；01工作于正常模式；10在沒有轉(zhuǎn)換時(shí)進(jìn)入節(jié)電模式；11在沒有轉(zhuǎn)換時(shí)進(jìn)入備用模式。
●CK1、CK0選擇主時(shí)鐘分頻系數(shù)，從主時(shí)鐘分頻來產(chǎn)生ADC時(shí)鐘，CK1-0為00～11，分別按1、2、4、8分頻。
●AQ1、AQ0選擇ADC采用保持時(shí)鐘，分頻系數(shù)從ADC時(shí)鐘分頻產(chǎn)生，AQ1-0為00～11，分別按1、2、4、8分頻。
●T2C定時(shí)器2溢出觸發(fā)位，通過置位該位，可使用定時(shí)器2的溢出信號(hào)作為ADC轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號(hào)。
●EXCADC轉(zhuǎn)換外部觸發(fā)使能位，通過置位該位，可由外部引腳(CONVST)來觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換。
2)ADCCON2-控制通道選擇和轉(zhuǎn)換模式ACCI DM A CCONV SCONV CS3 CS2 CS1 CS0ACCI為中斷標(biāo)志位；DM A為DM A模式使能位；CCONV為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式使能位；SCONV為單次轉(zhuǎn)換模式使能位；CS3、CS2、CS1、CS0為通道選擇位，用戶通過程序指定須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的通道。CS3-0為0000～0111時(shí)指示8個(gè)通道號(hào)，1000時(shí)指示溫度傳感器，1111為DM A終止信號(hào)，其他情況保留。
3)ADCCON3用于給出ADC狀態(tài)指示位，只有第7位為BUSY位，其它位保留，BUSY位為只讀位，在一個(gè)有效的ADC轉(zhuǎn)換或校驗(yàn)周期中，該位為“1”，當(dāng)轉(zhuǎn)換或校驗(yàn)結(jié)束后，該位清“0”。
生理信號(hào)采集部分生理信號(hào)的采集就是利用ADUC812內(nèi)部集成了12位ADC采集子系統(tǒng)，即生理信號(hào)經(jīng)過放大、平移等處理后直接進(jìn)入單片機(jī)的AD輸入。
在AD采集部分，利用ADC的單次轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)定時(shí)采樣的目的。采樣周期設(shè)為1ms。
其C51語言程序如下#define AdcSelectChan(n)ADCCON2＝(n&0x07)#define CNST(m)65536-(m*1000)/1.085#define ADCBUF_LEN 4096#define AdcSetPeriod(n)RCAP2L＝CNST(n)；RCAP2H＝CNST(n)/256；TL2＝CNST(n)；TH2＝CNST(n)/256Xdata uchar adcbuf[ADCBUF_LEN]；初始化；ET2＝0；//disable timer2 interruptADCCON1＝0x52；//power up ADC & enableTimer2 modeAdcSelectChan(0)；//select chan#0AdcSetPeriod(1)；//setup sample period＝1msT2CON＝0；Adcbuf[adchead++]＝ADCDATAH；//read character into adcbufferadcbuf[adchead++]＝ADCDATAL；//read character into inbufferif(adchead＞＝(ADCBUF_LEN))//if at end of bufferAdchead＝0(四)數(shù)字信號(hào)處理模塊對(duì)于AD轉(zhuǎn)換后的各路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行不同處理1)通道1脈搏信號(hào)—按數(shù)字脈沖數(shù)進(jìn)行每分鐘計(jì)數(shù)，計(jì)算出每分鐘的脈搏數(shù)。
2)通道2肌電信號(hào)—采用數(shù)字濾波濾波范圍＜69Hz/分＞316Hz/分。保留的頻率范圍70～315Hz/分。對(duì)頻率70～315Hz/分的肌電數(shù)進(jìn)行每分鐘計(jì)數(shù)，計(jì)算出每分鐘在上述頻率范圍的肌電數(shù)。
3)通道3腦電信號(hào)—采用數(shù)字濾波濾波范圍＜3Hz/分。保留的頻率范圍4～20Hz/分。對(duì)頻率在4～20Hz/分的腦電數(shù)進(jìn)行每分鐘計(jì)算，計(jì)算出每分鐘在上述頻率范圍內(nèi)的腦電數(shù)。
4)通道4皮電信號(hào)—計(jì)算每分鐘內(nèi)平均的皮膚電壓值，按采樣的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值。
5)通道5皮膚溫度—計(jì)算每分鐘內(nèi)皮膚溫度的平均數(shù)值，根據(jù)采集的皮膚溫度數(shù)值進(jìn)行平均計(jì)算。
6)通道6呼吸頻率信號(hào)—計(jì)算每分鐘呼吸的次數(shù)(如果采用溫度型呼吸傳感器，則為計(jì)算每分鐘內(nèi)的呼吸頻率)。
7)通道7血壓信號(hào)—記錄每次血壓測(cè)量數(shù)值，計(jì)算每1分鐘內(nèi)(血壓測(cè)量為每分鐘一次)，血壓的平均數(shù)值。
8)通道8血氧飽和度—計(jì)算波形的振幅(檢測(cè)每個(gè)波形的振幅)，計(jì)算每分鐘內(nèi)波形振幅的平均數(shù)值。
說明數(shù)字信號(hào)處理的通道與數(shù)據(jù)采集通道相一致，預(yù)置的程序指令，只有采集生理信號(hào)的通道才會(huì)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的處理。
(五)數(shù)字信號(hào)貯存、對(duì)比模塊已經(jīng)采集和AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)在RAM指定的區(qū)域貯存，由時(shí)鐘發(fā)生器定時(shí)(每分鐘)發(fā)出一個(gè)中斷申請(qǐng)信號(hào)給CPU，CPU每分鐘對(duì)每個(gè)已采集的生理信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)或計(jì)算，并將每個(gè)不同通道的計(jì)算結(jié)果貯存在特定的指定區(qū)域。當(dāng)定時(shí)器第二分鐘發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)后，計(jì)算的第二分鐘各個(gè)不同通道的生理信號(hào)平均數(shù)值，由CPU用來與第一分鐘已計(jì)算完成的數(shù)據(jù)對(duì)比，并自動(dòng)計(jì)算出相互之間的變化比率，將此變化比率一方面貯存在特定的指定RAM區(qū)域內(nèi)；另一方面，直接將該變化數(shù)值顯示在液晶顯示屏上(以圖形或文字方式)。同時(shí)可以通過I/O口，以數(shù)字形式傳輸至執(zhí)行模塊(通過標(biāo)度轉(zhuǎn)換，將比率變換成標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù))。CPU第一分鐘計(jì)算的每個(gè)通道的平均數(shù)值作為初始化值，以后每分鐘采集的信號(hào)并計(jì)算的平均值與初始化值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出變化比率，再將其進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，變成標(biāo)準(zhǔn)倍增因子，以標(biāo)準(zhǔn)的倍增因子形式在顯示器上顯示，并根據(jù)倍增因子的大小，將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行模塊執(zhí)行預(yù)置的指令。數(shù)字信號(hào)對(duì)比每分鐘進(jìn)行一次，由定時(shí)器發(fā)出定時(shí)中斷申請(qǐng)信號(hào)給CPU執(zhí)行。如果只采集單個(gè)通道，則為單通道對(duì)比顯示。如果采集信號(hào)為多個(gè)通道，則應(yīng)該多個(gè)通道輪流對(duì)比顯示。顯示時(shí)，液晶顯示器上標(biāo)明不同的通道名稱，及通道數(shù)。揚(yáng)聲器或語音芯片根據(jù)不同的通道發(fā)出代表該通道的聲音或音樂節(jié)奏。
(六)液晶顯示模塊本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣式液晶顯示屏作為顯示器件。顯示器的驅(qū)動(dòng)電路與ADUC812I/O口連接，接受CPU指令發(fā)出顯示信號(hào)。包括系統(tǒng)狀態(tài)(開機(jī)或關(guān)機(jī))、工作通道名稱及代碼、用戶應(yīng)用該系統(tǒng)后生理信號(hào)改變狀態(tài)亦即倍增因子正負(fù)(緊張度提高→倍增因子為負(fù)數(shù)；放松→倍增因子為正數(shù))及數(shù)量，代表倍增因子狀態(tài)的圖形、輸入鍵盤的輸入信息、系統(tǒng)工作的時(shí)間。
(七)生物反饋模塊—該模塊采用光(二極管光柱)，聲(揚(yáng)聲器)反饋性輸出生理信號(hào)。
生物反饋模塊的輸出信號(hào)是根據(jù)CPU對(duì)模擬信號(hào)處理后，由DA轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)后直接在二極管光柱和揚(yáng)聲器上顯示。
顯示的數(shù)值代表即時(shí)采集的生理信號(hào)狀態(tài)。如果僅采集一個(gè)通道的生理信號(hào)，則光柱指示的亮度和揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音代表該通道，以該通道獨(dú)特的音調(diào)或聲調(diào)發(fā)出。
但是如果采集的信號(hào)為多個(gè)不同的通道，則各個(gè)通道的生理信號(hào)輪流顯示。每個(gè)通道顯示30秒。當(dāng)該通道顯示時(shí)，液晶顯示屏?xí)霈F(xiàn)該通道的名稱及通道號(hào)。而且揚(yáng)聲器上也會(huì)發(fā)出代表該通道的特殊聲調(diào)或音調(diào)(用戶已經(jīng)從應(yīng)用手冊(cè)上獲知)。不同通道的信號(hào)循環(huán)輪流顯示，提醒用戶注意。
當(dāng)用戶處于放松狀態(tài)時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音節(jié)奏變慢，光柱水平降低，代表用戶放松程度的提高，放松程度提高越快，變化越大。
(八)鍵盤輸入模塊—鍵盤輸入模塊用來設(shè)定采集的頻道、控制系統(tǒng)的操作、輸入控制指令等。采用標(biāo)準(zhǔn)4*4鍵盤，帶有驅(qū)動(dòng)程序和字庫的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，只要直接與I/O口連接即可。
(九)控制器輸出模塊—輸出的數(shù)字信號(hào)控制不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在I/O接口電路上增加驅(qū)動(dòng)電路板或開關(guān)電路板，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
(十)USB接口模塊—增加USB接口芯片，編寫USB接口程序，通過USB接口將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。
(十一)故障診斷模塊—在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠自我診斷，依次診斷CPU、ROM、RA、ADC/DAC，I/O接口等部件。
四.單片機(jī)系統(tǒng)程序流程圖(見圖3)五.系統(tǒng)功能描述
(一)選擇性單通道、數(shù)個(gè)通道或全部通道—模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。通道選擇采用鍵盤輸入方式，通過輸入選擇通道的代碼開通相應(yīng)通道?？擅看芜x擇一個(gè)通道，也可以每次選擇數(shù)個(gè)通道(2～7之間的任意數(shù)字)，還可以每次選擇全部通道(8個(gè)通道)。選擇單通道采樣時(shí)，單通道連續(xù)AD轉(zhuǎn)換。選擇多個(gè)通道采樣時(shí)，多個(gè)通道輪流采樣并輪流AD轉(zhuǎn)換。
(二)選擇通道的數(shù)字信號(hào)處理-CPU自動(dòng)對(duì)選擇通道中ADC的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行按不同通道要求進(jìn)行數(shù)字濾波或識(shí)別處理。
(三)經(jīng)過處理的數(shù)字信號(hào)經(jīng)DA轉(zhuǎn)換直接聲光顯示(二極管光柱和揚(yáng)聲器顯示)，不同通道代碼顯示，不同的通道發(fā)出特征性聲音。
(四)選擇通道的數(shù)據(jù)定時(shí)計(jì)數(shù)或計(jì)算，不同時(shí)間間隔的數(shù)值自動(dòng)對(duì)比，并計(jì)算相互之間比率。
(五)對(duì)比結(jié)果標(biāo)度轉(zhuǎn)換，將對(duì)比結(jié)果的比率換算成倍增因子(標(biāo)準(zhǔn)的倍增因子)。
(六)選擇通道代碼，標(biāo)準(zhǔn)倍增因子以數(shù)字和圖形形式在液晶屏上顯示。選擇單個(gè)通道時(shí)持續(xù)顯示，但數(shù)值不變。選擇多個(gè)通道時(shí)，結(jié)果輪流顯示，以通道代碼表示該通道的結(jié)果。
(七)倍增因子可以轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)形式輸出驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)擁有4個(gè)驅(qū)動(dòng)接口可以與驅(qū)動(dòng)電路連接。
(八)系統(tǒng)USB接口可以向上位機(jī)傳輸選擇通道的ADC數(shù)字信號(hào)，或者對(duì)比結(jié)果和倍增因子數(shù)據(jù)。上位機(jī)也可以通過USB接口控制系統(tǒng)的CPU，向其發(fā)布指令。
(九)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)4*4鍵盤，可以通過鍵盤輸入各種指令。
(十)系統(tǒng)采用電池供電方式。自備電流監(jiān)測(cè)器，當(dāng)電池電流不足時(shí)，在液晶屏上顯示。
(十一)系統(tǒng)備有8個(gè)模擬生理信號(hào)接口，可以按插八個(gè)類型經(jīng)過前置放大的生理信號(hào)。
實(shí)施例2.應(yīng)用生理信號(hào)采集、分析系統(tǒng)作為平臺(tái)的個(gè)人電腦型生物反饋訓(xùn)練系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)理念為了提高裝置的質(zhì)量和縮短開發(fā)的時(shí)間，本系統(tǒng)是基于生理信號(hào)采集、分析系統(tǒng)平臺(tái)上的開發(fā)。利用系統(tǒng)平臺(tái)強(qiáng)大的生理信號(hào)采集、儲(chǔ)存、分析功能，將目標(biāo)采集的生理信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)處理后，直接傳輸?shù)組icrosoft公司的Excel軟件(以ASCII spreadsheet file的形式)，直接對(duì)已經(jīng)傳輸至Excel軟件中的生理信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算，并將分析結(jié)果以聲音和圖形方式進(jìn)行顯示，達(dá)到生理信號(hào)反饋，即時(shí)生理狀態(tài)精確提示，及指導(dǎo)受訓(xùn)者更好訓(xùn)練的作用。
二、設(shè)計(jì)要求本軟件應(yīng)該能夠滿足下列功能
(一)生理信號(hào)反饋功能一選擇生物反饋的生理信號(hào)類別?？蛇x擇單通道，雙通道，或多通道生理信號(hào)的反饋；設(shè)置生理信號(hào)反饋的閥值?？梢曰€值作為生理信號(hào)反饋閥值，或自己任意設(shè)置反饋的閥值；反饋生理信號(hào)的聲音反饋顯示。反饋生理信號(hào)聲音的大小與生理狀態(tài)的改變呈線性關(guān)系；反饋生理信號(hào)的圖形反饋顯示。反饋生理信號(hào)的圖形顏色深淺程度與生理狀態(tài)的改變呈線性關(guān)系。
(二)受訓(xùn)者生理狀態(tài)改變程度準(zhǔn)確提示功能一動(dòng)態(tài)分析及計(jì)算受訓(xùn)者生理改變程度(與基線值相比較)；播放預(yù)置語音文件，準(zhǔn)確提醒受訓(xùn)者生理狀態(tài)改變程度。
(三)訓(xùn)練指導(dǎo)及誘導(dǎo)功能一預(yù)置訓(xùn)練的目標(biāo)(預(yù)置生理狀態(tài)改變目標(biāo)值)；當(dāng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，受訓(xùn)者生理狀態(tài)改變才能達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，軟件自動(dòng)播放預(yù)置的訓(xùn)練指導(dǎo)影像及誘導(dǎo)語，指導(dǎo)和誘導(dǎo)受訓(xùn)者達(dá)到更好的訓(xùn)練效果。
三、開發(fā)環(huán)境及開發(fā)語言(一)軟件環(huán)境一操作系統(tǒng)Microsoft公司windows 2000和XP或以上版本；開發(fā)語言Visual Basic 6.0，Excel 2002；界面Microsoft Windows multiple document graphic USERinterface(MDI GUI)；聲音反饋(Audio feedback)Play Sounds(MIDI，WAV，Audio CD)。
(二)硬件環(huán)境PC帶有1.1GHz或更高中央處理器，256MB ROM或以上，40GB以上硬盤，VGA(1024*768)或以上，聲卡和顯卡，1-4 USB接口。
四、軟件功能詳細(xì)描述(一)注冊(cè)及登記1)獨(dú)一無二的用戶名稱每個(gè)受訓(xùn)者都必須擁有一個(gè)獨(dú)一無二的用戶名稱。這個(gè)用戶名稱是這個(gè)受訓(xùn)者獨(dú)有的，所有這個(gè)受訓(xùn)者的資料都會(huì)儲(chǔ)存在這個(gè)名稱下，這個(gè)名稱也同時(shí)是BioBench軟件中的基礎(chǔ)文件名稱(Basename)，應(yīng)用BioBench名稱自動(dòng)形成功能，所有的生物反饋訓(xùn)練中的生理數(shù)據(jù)都會(huì)在這基礎(chǔ)名稱下自動(dòng)形成文件名，例如基礎(chǔ)名稱為“王汶”，這個(gè)受訓(xùn)者的所有文件名會(huì)自動(dòng)形成“高盛001”，“高盛002”～～～。在受訓(xùn)者注冊(cè)基礎(chǔ)名稱時(shí)，應(yīng)該在數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)搜索，如果數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)有同樣名稱，應(yīng)該予以提醒“數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)有同樣名稱，請(qǐng)?jiān)撚猛瑯用Q”。
受訓(xùn)者注冊(cè)的名稱必須是獨(dú)特的，而且在BioBench軟件中和本軟件中，兩者是一致的，本軟件從BioBench軟件中接收資料，就是從這個(gè)文件名稱file下獲得。
2)受訓(xùn)者一般信息登記在注冊(cè)名稱同時(shí)，受訓(xùn)者的一般信息應(yīng)該被登記，例如姓名，年齡，職業(yè)，狀態(tài)，地址，聯(lián)絡(luò)方式，電話，受訓(xùn)目的，訓(xùn)練目標(biāo)，個(gè)人的健康狀況描述，個(gè)人的過去病史，過敏史等。受訓(xùn)者登記的一般信息會(huì)作為個(gè)人資料與受訓(xùn)者記錄生理信息同時(shí)存放在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。
(二)接受BioBench軟件傳送的生理數(shù)據(jù)本軟件是基于BioBench軟件基礎(chǔ)上開發(fā)，生理數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)處理和原始數(shù)據(jù)保存等功能由BioBench軟件承擔(dān)。本軟件直接接受由BioBench軟件以ASCIISpreadsheet file格式傳輸?shù)組icrosoft Excel軟件中的生理數(shù)據(jù)。并在Excel軟件中，對(duì)傳輸來的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。為了妥善接受從BioBench軟件中傳送的生理數(shù)據(jù)，并在Excel軟件中有效進(jìn)行進(jìn)一步處理，必須完成下列功能1)準(zhǔn)確指定生理數(shù)據(jù)傳送的位置。
在生理數(shù)據(jù)傳送前，必須預(yù)先命名，并指定傳送的生理數(shù)據(jù)到達(dá)規(guī)定的位置。
2)準(zhǔn)確的選擇生物反饋生理信號(hào)在BioBench中生理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的送到規(guī)定的Excel軟件中指定的位置前，應(yīng)該準(zhǔn)確的選擇生物反饋生理信號(hào)即時(shí)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算，顯示，或分時(shí)對(duì)不同生物反饋的生理信號(hào)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算和顯示。
例如，當(dāng)BioBench僅采集，處理一種生物反饋的生理信號(hào)時(shí)(ECG)，本軟件應(yīng)該能夠即時(shí)將傳輸?shù)街付‥xcel軟件中指定位置的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果以聲音和圖形方式進(jìn)行反饋。
又例如，BioBench軟件同時(shí)采集四種不同類型生理信號(hào)(ECG，EEG，EMG和GSR)，這時(shí)，本軟件必須對(duì)傳輸?shù)街付‥xcel軟件中指定位置的四種不同生理信號(hào)分別統(tǒng)計(jì)，計(jì)算和顯示。顯示的結(jié)果可以采用多種文檔圖形用戶界(multipledocument graphic user interface，MDI GUI)。同時(shí)顯示四種生理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并分別用不同的聲調(diào)軟件反饋所代表的不同生理信號(hào)。
選擇生物反饋的生理信號(hào)類型應(yīng)該在生物反饋訓(xùn)練開始前，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，進(jìn)行選擇，原則上，選擇生物反饋的生理信號(hào)與BioBench軟件選擇采集，處理的生理信號(hào)一致。在設(shè)置BioBench軟件的采集頻道后，根據(jù)選擇的結(jié)果，以同樣的方法選擇本軟件中生物反饋的生理信號(hào)。
(三)測(cè)量每種生理信號(hào)的基線值，制備初始化閥值對(duì)于每種準(zhǔn)備用于生物反饋訓(xùn)練的生理信號(hào)，都必須測(cè)試受訓(xùn)者的基線值，以此基線值制備初始化閥值。
因?yàn)槊總€(gè)人的生理信號(hào)數(shù)值千變?nèi)f化，每個(gè)受訓(xùn)者都會(huì)擁有不同的生理信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練前必須測(cè)量受訓(xùn)者個(gè)人的生理信號(hào)基線值，以此作為初始化閥值進(jìn)行比較和分析。測(cè)量受訓(xùn)者基線值時(shí)，要求受訓(xùn)者安靜狀態(tài)下，靜坐5分鐘后開始測(cè)試?；€值的測(cè)試時(shí)間為兩分鐘。在BioBench軟件測(cè)定時(shí)間上設(shè)定2分鐘后自動(dòng)停止，將基線值測(cè)量的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取其平均值(兩分鐘內(nèi)的平均值作為初始化閥值，以此閥值作為對(duì)比的指標(biāo)，與生物反饋訓(xùn)練中采集的同種生理信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算對(duì)比結(jié)果。
在本軟件中應(yīng)在測(cè)量基線值后，對(duì)基線值予以保存，以作為同次或以后生物反饋訓(xùn)練的對(duì)比指標(biāo)。
原則上，每次進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練前均應(yīng)測(cè)試基線值，也可以測(cè)試一次基線值，以該初始化閥值作為指標(biāo)，應(yīng)用于每次生物反饋訓(xùn)練中，選擇應(yīng)該由醫(yī)生決定。本軟件中應(yīng)設(shè)選擇項(xiàng)功能，讓醫(yī)生自行選擇，“測(cè)試基線值”或“應(yīng)用保存的基線值”。
(四)自動(dòng)比較生物反饋生理信號(hào)的變化，提供圖像和聲音反饋，以初始化閥值為指標(biāo)，對(duì)BioBench軟件傳送到指定Excel軟件中指定位置的生理信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，比較相互之間的變化，統(tǒng)計(jì)每30秒鐘生理數(shù)據(jù)的平均值，并用該平均數(shù)值與初始化閥值進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，一旦兩者之間有變化，而且變化的方向是符合預(yù)置的良好方向，則啟動(dòng)預(yù)置的圖形反饋和聲音反饋，同時(shí)計(jì)算變化的幅度，將變化幅度按照預(yù)置的倍增因子常數(shù)表格進(jìn)行檢索，查找出倍增因子常數(shù)，并擴(kuò)開倍增因子常數(shù)所指定的語音文件，予以語音指導(dǎo)。
1)自動(dòng)比較生物反饋生理信號(hào)的變化程度本軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每30秒鐘傳送的生理信號(hào)，將統(tǒng)計(jì)的30秒鐘平均值，自動(dòng)與初始化閥值進(jìn)行對(duì)比，并將對(duì)比結(jié)果自動(dòng)輸出和自動(dòng)顯示。
a)如果對(duì)比結(jié)果顯示，生理狀態(tài)沒有改變，則不會(huì)觸發(fā)任何反饋裝置，僅僅在顯示屏上，該生理信號(hào)顯示器內(nèi)，顯示生理狀態(tài)無改變。如果在開始測(cè)試3分鐘內(nèi)無改變的話，將會(huì)自動(dòng)打開預(yù)置的語音文件，“你的訓(xùn)練沒有出現(xiàn)效果，請(qǐng)按照指導(dǎo)進(jìn)行訓(xùn)練”，然后，會(huì)自動(dòng)播放誘導(dǎo)及指導(dǎo)的語音，指導(dǎo)受訓(xùn)者進(jìn)入放松狀態(tài)。
b)如果對(duì)比結(jié)果顯示，生理狀態(tài)向預(yù)先指定的相反方向轉(zhuǎn)變，連續(xù)出現(xiàn)兩次這樣的結(jié)果，就會(huì)觸發(fā)并打開預(yù)置的語音指導(dǎo)文件“你的訓(xùn)練未能產(chǎn)生預(yù)期效果，請(qǐng)按照指導(dǎo)進(jìn)行訓(xùn)練”，然后會(huì)自動(dòng)播放誘導(dǎo)及指導(dǎo)的語音，指導(dǎo)受訓(xùn)者進(jìn)入放松狀態(tài)。
c)如果對(duì)比結(jié)果顯示，生理狀態(tài)向預(yù)先指定的良好方向轉(zhuǎn)變，軟件應(yīng)自動(dòng)計(jì)算的數(shù)值，將倍增因子數(shù)值以圖形和數(shù)字方式在顯示屏上顯示，同時(shí)觸發(fā)預(yù)置Video file和Audio file，以動(dòng)畫和音調(diào)的方式反饋改善的結(jié)果，改善程度越高Video file中動(dòng)畫活動(dòng)越強(qiáng)烈，音調(diào)也隨之越高。與此同時(shí)，還會(huì)觸發(fā)預(yù)置的提示語音文件，根據(jù)不同的倍增因子數(shù)量，擴(kuò)開不同的語音文件，以語音方式提供即時(shí)反饋給受訓(xùn)者。
2)根據(jù)受訓(xùn)者生理狀態(tài)改善的程度提供不同形式的動(dòng)畫，音調(diào)及語音反饋，一旦受訓(xùn)者的生理狀態(tài)發(fā)生改變，軟件設(shè)置的多種反饋信號(hào)應(yīng)該以不同方式呈現(xiàn)。反饋形式包括圖形或動(dòng)畫，音調(diào)或音樂和提示語音等。
a)圖形及動(dòng)畫只有受訓(xùn)者生理變化的范圍超過基線值，才會(huì)出現(xiàn)圖形或動(dòng)畫。生理狀態(tài)改變的程度越大，圖形的色彩越鮮艷，動(dòng)畫的動(dòng)作幅度越加大，圖形和動(dòng)畫都是預(yù)置的Video file中，一旦觸發(fā)(即生理改變超過基線值)，自動(dòng)打開文件顯示，圖形中顏色的改變或動(dòng)畫中動(dòng)作改變與生理狀態(tài)改變呈線性關(guān)系。不同的倍增因子指定不同色彩的圖形或不同動(dòng)作幅度的動(dòng)畫。
b)合成音調(diào)或音樂只有受訓(xùn)者生理變化的范圍超過基線值，才會(huì)出現(xiàn)反饋的合成音調(diào)或音樂。生理狀態(tài)改變的幅度越大，合成音調(diào)或音樂的強(qiáng)度就越高，聲音越大，聲音強(qiáng)度與生理狀態(tài)改變呈現(xiàn)線性關(guān)系。合成音調(diào)和音樂存放在Audio file中，一旦觸發(fā)(即生理改變超過基線值)，自動(dòng)打開文件顯示，不同的數(shù)值的倍增因子指定不同聲音強(qiáng)度的聲音強(qiáng)度。
c)語音提示生理狀態(tài)不同的程度的改變有不同的語音提示。
●生理狀態(tài)無改變；持續(xù)超過3分鐘，出現(xiàn)自動(dòng)語音提示“你的生物反饋訓(xùn)練沒有出現(xiàn)效果，請(qǐng)按照指導(dǎo)進(jìn)行訓(xùn)練”，然后播放訓(xùn)練指導(dǎo)內(nèi)容。
●生理狀態(tài)向不良方向轉(zhuǎn)變(生理狀態(tài)向預(yù)先指定的相反方向轉(zhuǎn)變)；如果連續(xù)兩個(gè)30秒的測(cè)試出現(xiàn)這樣的結(jié)果，出現(xiàn)自動(dòng)語音提示“你的生物反饋訓(xùn)練未能產(chǎn)生預(yù)期效果，請(qǐng)按照指導(dǎo)進(jìn)行訓(xùn)練”，然后播放訓(xùn)練指導(dǎo)內(nèi)容。
●生理狀態(tài)向良好方向轉(zhuǎn)變(生理狀態(tài)向預(yù)先指定的方向轉(zhuǎn)變)；軟件自動(dòng)計(jì)算生理狀態(tài)改變的百分比，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換成放松倍增因子參數(shù)，不同的倍增因子參數(shù)有不同內(nèi)容的語音提示內(nèi)容。
生理狀態(tài)改善程度計(jì)算方法生理狀態(tài)放松程度＝目前測(cè)量30秒的平均生理數(shù)值/基線值為了進(jìn)一步準(zhǔn)確生理狀態(tài)改善程度，采用“倍增因子”參數(shù)，不同的“倍增因子”參數(shù)代表不同的生理狀態(tài)改善程度，有不同的語音提示內(nèi)容，并有不同的標(biāo)記來表示，詳細(xì)內(nèi)容見圖4。
為了進(jìn)一步清楚的表示放松程度及其狀態(tài)，對(duì)表示放松程度及其狀態(tài)的放松倍增因子賦予一個(gè)級(jí)別后再提示使用者。這種級(jí)別用十分制表示，由字母和數(shù)字構(gòu)成，倍增級(jí)別表示方式。
如圖4所示，對(duì)表示放松程度的倍增因子賦予一個(gè)級(jí)別后再提示使用者。即，如果倍增因子小于1.0，則其級(jí)別為“G0”，如果倍增因子等于或大于1.0但小于1.2，其級(jí)別為“G1”。如果倍增因子等于或大于1.2但小于1.4，其級(jí)別為“G2”。如果因子等于或大于1.4但小于1.6，其級(jí)別為“G3”。如果G大于1.6小于1.8，其級(jí)別為“G4”。依此類推，級(jí)別越高，放松程度越高。另外，如果在顯示器610中使用對(duì)應(yīng)于這些級(jí)別標(biāo)記與級(jí)別共同顯示，則使用者能夠直接得知他的放松程度。
向使用者提示關(guān)于倍增因子或級(jí)別值的細(xì)節(jié)也是可以的。例如，如果級(jí)別值是“G0”，可以向使用者提供一條消息，如“放松程度沒有改進(jìn)”，而如果級(jí)別值是“G1”，可以向使用者提供一條消息，如“放松程度有很小的改進(jìn)”。類似地，在級(jí)別值為“G2”時(shí)，使用者可以受到諸如“放松程度有較小改進(jìn)”的消息，在級(jí)別值為“G3”時(shí)收到如“放松狀態(tài)有所改善”的消息。在級(jí)別值為“G4”時(shí)，使用者將受到諸如“放松程度有改進(jìn)”的消息。
由于作為這一提示的結(jié)果，使用者能夠馬上確認(rèn)當(dāng)前訓(xùn)練的效果，所以該訓(xùn)練對(duì)使用者很有吸引力，使他們希望繼續(xù)練下去。
一旦完成了測(cè)量，CPU將獲得的變化率與預(yù)設(shè)的目標(biāo)值相比較，并響應(yīng)這一比較的結(jié)果提示使用者。相對(duì)于用于變化率的目標(biāo)值的倍增因子被賦予一個(gè)級(jí)別，響應(yīng)該級(jí)別值提示使用者。小于1.0的倍增因子說明當(dāng)前變化速率沒有達(dá)到目標(biāo)值。因此，向使用者提供諸如“未達(dá)到目標(biāo)值”的消息時(shí)，以激勵(lì)他繼續(xù)加強(qiáng)訓(xùn)練。
另一方面，一旦已經(jīng)過了預(yù)置的停止時(shí)間，定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)中斷，因?yàn)樵谠擖c(diǎn)不能期待達(dá)到合適的放松狀態(tài)，即使使用者繼續(xù)進(jìn)行放松訓(xùn)練。CPU提示使用者測(cè)量已經(jīng)被停止，并釋放定時(shí)器中的設(shè)置，因此測(cè)量被自動(dòng)中止。受到該提示后，使用者在等待一個(gè)短的時(shí)間后又可以開始測(cè)量。
作為依此方式實(shí)行放松訓(xùn)練的結(jié)果，不但能提示使用者他是否已進(jìn)入放松狀態(tài)，而且能在他達(dá)到此狀態(tài)時(shí)或者他不太可能達(dá)到這一狀態(tài)時(shí)快速地提示使用者。
正如這里所用的，變化率表示按當(dāng)前計(jì)算的指標(biāo)與指標(biāo)的日常值或預(yù)置的目標(biāo)值的變化程度。然而，也可以用變化率來表示當(dāng)前計(jì)算的指標(biāo)值與當(dāng)前測(cè)量開始前計(jì)算的指標(biāo)值的變化。如果是后一種情形，則有可能在測(cè)量中實(shí)時(shí)地確認(rèn)放松程度的變化。
3)根據(jù)受訓(xùn)者的生理狀態(tài)改變程度播放訓(xùn)練指導(dǎo)內(nèi)容。
在測(cè)量過程中，如果受訓(xùn)者的生理狀態(tài)未產(chǎn)生改變，或改變的方向朝相反方向轉(zhuǎn)變，或雖然生理狀態(tài)改變，但改變的幅度未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，這時(shí)在上述語音提示同時(shí)，會(huì)觸發(fā)預(yù)置的訓(xùn)練指導(dǎo)語言文件通過揚(yáng)聲器予以播放，指導(dǎo)受訓(xùn)者以更有效的方法進(jìn)行訓(xùn)練。這是一種專門指導(dǎo)使用者的提示裝置，使得他能改善放松程度。一種可考慮的方案是指導(dǎo)使用者減慢深呼吸，并在放松程度未得到改善時(shí)提供為此目的的專用定時(shí)器，在這種情況下，如果深呼吸的次數(shù)對(duì)應(yīng)于倍增因子或級(jí)別值，測(cè)量過程中的放松程度可被容易地提高到所期望的程度。這時(shí)有必要在這種情況下指導(dǎo)使用者的呼吸頻率，即當(dāng)使用者未能達(dá)到期望的放松程度改善時(shí)，可以根據(jù)放松倍增因子或倍增因子級(jí)別數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)暮粑l率，通過揚(yáng)聲器中指導(dǎo)的呼吸頻率進(jìn)行深度呼吸，以達(dá)到更大程度的放松。放松狀態(tài)與誘導(dǎo)的呼吸頻率關(guān)系見下表，倍增級(jí)別越低，需要的誘導(dǎo)的呼吸頻率越低，呼吸深度越深，而且要采用腹式呼吸方法，反之，當(dāng)倍增級(jí)別達(dá)到G4級(jí)時(shí)，不需采用呼吸誘導(dǎo)方法，只有放松狀態(tài)未達(dá)到期望值時(shí)，可以通過誘導(dǎo)和指導(dǎo)使用者以比正確的呼吸速率更低的速率進(jìn)行深呼吸來促進(jìn)使用者進(jìn)入更深層次的放松狀態(tài)。
右聲器播放指導(dǎo)語同時(shí)，電腦顯示屏可以播放代表上述表格中規(guī)定呼吸頻率的呼吸波形，示范的呼吸模型中，指導(dǎo)受訓(xùn)者吸氣時(shí)間，屏氣時(shí)間，呼氣時(shí)間，屏氣時(shí)間，受訓(xùn)者按照指導(dǎo)的內(nèi)容進(jìn)行訓(xùn)練，很快就能夠獲得預(yù)期的訓(xùn)練目標(biāo)。
(五)建立和顯示訓(xùn)練過程中生理狀態(tài)變化的趨勢(shì)圖在訓(xùn)練進(jìn)行規(guī)定時(shí)間后，要求軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生物反饋訓(xùn)練過程中的趨勢(shì)圖，并采用Excel軟件中的多種圖表將生理狀態(tài)變化趨勢(shì)顯示在電腦顯示器上。
趨勢(shì)分析的時(shí)間可以由教練進(jìn)行選擇(5分鐘，10分鐘，15分鐘)，一旦選擇規(guī)定的時(shí)間后，軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)產(chǎn)生趨勢(shì)圖，并自動(dòng)予以顯示。
(六)資料貯存及管理在生物反饋過程中統(tǒng)計(jì)，計(jì)算及顯示的所有數(shù)據(jù)自動(dòng)存貯在指定的文件名下予以存貯，貯存資料的編號(hào)采用基礎(chǔ)名稱后面的自動(dòng)生成的名稱。
調(diào)用該文件時(shí)，從Browse中尋找，打開文件即可。貯存的文件應(yīng)該包括用戶名稱，生物反饋訓(xùn)練開始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，訓(xùn)練過程中發(fā)生的時(shí)間記錄，醫(yī)生手記及評(píng)價(jià)等。
每次訓(xùn)練中生理信號(hào)變化的趨勢(shì)應(yīng)該自動(dòng)記錄和保存。
(七)訓(xùn)練報(bào)告的形成及打印在訓(xùn)練結(jié)束后，應(yīng)自動(dòng)形成訓(xùn)練報(bào)告(由醫(yī)生填寫部分規(guī)定的內(nèi)容后)，自動(dòng)生成的訓(xùn)練報(bào)告應(yīng)自動(dòng)保存在受訓(xùn)者用戶名的文件下，需要時(shí)可以用Windows Word的格式打印。
五、軟件功能模塊劃分(一)客戶登記和注冊(cè)功能模塊1)給予每一個(gè)客戶一個(gè)專用的用戶代碼，代碼由客戶名稱加6位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，一旦專用的用戶代碼形成，所有的貯存資料將全部在這個(gè)總文件名稱下，形成不同的子文件。
2)客戶每次使用該軟件時(shí)所有的事件和記錄將全部保存在該文件夾內(nèi)。
3)使用BioBench軟件時(shí)，客戶應(yīng)用同一名稱；從BioBench軟件傳輸ACSII格式文件到本軟件時(shí)采用同一名稱。
4)客戶在首次使用本軟件前需登記客戶的一般信息，個(gè)人過去病史，以及應(yīng)用本軟件的目的，首次訓(xùn)練時(shí)間，訓(xùn)練過程事件描述，訓(xùn)練結(jié)束時(shí)間等。
5)客戶再次使用本軟件時(shí)，僅需填寫訓(xùn)練相關(guān)條款，包括記錄訓(xùn)練開始時(shí)間，訓(xùn)練過程事件，訓(xùn)練結(jié)束時(shí)間，訓(xùn)練效果等信息。
(二)接受BioBench軟件傳輸?shù)纳頂?shù)據(jù)功能模塊1)在生理數(shù)據(jù)傳輸前，在BioBench軟件內(nèi)設(shè)置專用的用戶名稱，規(guī)定文件傳輸?shù)姆绞?，傳輸開始時(shí)間，傳輸時(shí)間，傳輸結(jié)束時(shí)間，傳輸次數(shù)等相關(guān)指令。
2)從BioBench傳送至本軟件的傳輸方式應(yīng)能滿足下列要求a)客戶靜坐5分鐘后，開始采集的前2分鐘數(shù)據(jù)作為基線值，計(jì)算客戶的初始化數(shù)值。
b)在首次2分鐘基線值采集完畢后，每30秒鐘計(jì)算一次傳輸?shù)纳頂?shù)據(jù)平均值作為對(duì)比值，與初始化值進(jìn)行對(duì)比，并計(jì)算對(duì)比結(jié)果。
3)對(duì)生理數(shù)據(jù)傳送的位置準(zhǔn)確定位功能從BioBench傳送至Excel軟件中的每一種生理信號(hào)在Excel列算表中代表一列(縱軸方向)，每個(gè)生理數(shù)據(jù)代表一行(橫軸方向)，傳輸?shù)纳頂?shù)據(jù)中標(biāo)明準(zhǔn)確的生理數(shù)據(jù)采集時(shí)間，為了能夠有效的對(duì)比不同時(shí)間間隔每種生理數(shù)據(jù)的變化，必須對(duì)傳輸?shù)纳頂?shù)據(jù)在Excel列算表中位置準(zhǔn)確定位。
4)準(zhǔn)確的選擇及應(yīng)用所需要的生理數(shù)據(jù)為了滿足不同生理信號(hào)檢測(cè)和分析的需要，本軟件應(yīng)該具有功能來設(shè)置準(zhǔn)確選擇及應(yīng)用已傳輸?shù)纳頂?shù)據(jù)，以滿足分析及對(duì)比的需要。
(三)設(shè)置每個(gè)客戶，每種生理信號(hào)的初始化閥值功能模塊1)每個(gè)客戶首次應(yīng)用本軟件時(shí)，應(yīng)該對(duì)每種生理信號(hào)測(cè)量?jī)煞昼姷幕€值，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)平均計(jì)算后，制備初始化閥值。
2)客戶再次應(yīng)用本軟件時(shí)，可以從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用已制備的初始化閥值，也可以重新測(cè)量基線值，制備新的初始化閥值，由醫(yī)生根據(jù)需要來確定。
3)客戶不同生理信號(hào)，不同次測(cè)量的初始化閥值應(yīng)予以保存，并表注測(cè)定時(shí)間，軟件中可以自動(dòng)將多次測(cè)量的初始化閥值制備初始化值趨勢(shì)曲線。
4)自動(dòng)將計(jì)算的初始化值作為警報(bào)閥值，以此設(shè)置警報(bào)，一旦觸發(fā)該數(shù)值，自動(dòng)觸發(fā)聲音反饋，和(或)圖形，影象反饋，和(或)語音提示。
(四)設(shè)置警報(bào)功能模塊設(shè)置警報(bào)功能的目的在于有效觸發(fā)聲光效應(yīng)的生物反饋。一旦生理數(shù)據(jù)觸發(fā)設(shè)置的警報(bào)閥值，提示客戶的訓(xùn)練出現(xiàn)明顯效果，將會(huì)在顯示器上顯示預(yù)置的圖象，揚(yáng)聲器中出現(xiàn)預(yù)置的聲音反饋信號(hào)。警報(bào)設(shè)置的閥值來源于下列方式，采用何種方式，由醫(yī)生選擇。
1)初始化閥值初始化閥值是最常用，也是常規(guī)的警報(bào)閥值，警報(bào)功能如果沒有選擇其他選項(xiàng)，就自動(dòng)設(shè)置為初始化閥值作為警報(bào)閥值。
2)由醫(yī)生指定的目標(biāo)閥值醫(yī)生可根據(jù)客戶的不同狀態(tài)，自行選擇警報(bào)閥值，例如，醫(yī)生可以根據(jù)已有的研究資料指定目標(biāo)閥值；或選用上次結(jié)束時(shí)客戶的生理數(shù)據(jù)；或指定每前3分鐘測(cè)定的數(shù)值作為警報(bào)閥值(3分鐘數(shù)值的平均值)等。
(五)圖象或影象反饋功能模塊在生物反饋訓(xùn)練中，一旦客戶觸發(fā)警報(bào)閥值，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)圖象或影象反饋功能，即會(huì)在顯示器上顯示圖象或動(dòng)畫，這種顯示在顯示屏上的圖象或動(dòng)畫可以是預(yù)置在電腦硬盤中的Video file，也可以是啟動(dòng)刻錄在光盤(CD，DVD，VCD)上的圖畫或動(dòng)畫。一旦觸發(fā)圖象或影象反饋，就會(huì)自動(dòng)打開影象文件或啟動(dòng)光驅(qū)，自動(dòng)顯示預(yù)置的圖象或影象。
圖象的色彩鮮艷程度，清晰程度，動(dòng)畫的動(dòng)作速度及幅度與生理信號(hào)改變的幅度呈現(xiàn)線性關(guān)系。客戶生理數(shù)值的改變程度越大，圖象色彩越鮮艷，清晰讀越高，動(dòng)畫的動(dòng)作速度越快，幅度越大。
顯示器中可以單獨(dú)顯示一種圖象或動(dòng)畫，也可以顯示數(shù)種圖象和動(dòng)畫，顯示的形式可以預(yù)先設(shè)置。
(六)合成音調(diào)或音樂反饋功能模塊在生物反饋訓(xùn)練中，一旦客戶觸發(fā)警報(bào)閥值，同時(shí)會(huì)觸發(fā)合成音調(diào)或音樂反饋功能，即會(huì)在揚(yáng)聲器中播放合成音調(diào)或音樂的聲音。這種聲音可以是由音調(diào)合成器合成，或者是預(yù)置的音樂文件，一旦觸發(fā)警報(bào)閥值，聲音自動(dòng)播放，或音樂文件自動(dòng)擴(kuò)開播放，播放聲音的強(qiáng)度與生理數(shù)值改變的幅度呈現(xiàn)線性關(guān)系，客戶的生理數(shù)值的改變程度越大，播放聲音的強(qiáng)度就越大。
揚(yáng)聲器可以單獨(dú)播放一種合成音調(diào)或一種音樂，也可以分時(shí)分別播放不同類型的音調(diào)和音樂(代表不同的生理信號(hào)，訓(xùn)練前由醫(yī)生告知客戶)。聲音播放的形式可以在軟件中預(yù)先設(shè)定。
(七)生物反饋訓(xùn)練的語音提示功能模塊1)生物反饋訓(xùn)練中，軟件定時(shí)計(jì)算和分析生理數(shù)值的改變狀態(tài)(每30秒～每30分鐘)。定時(shí)的時(shí)間間隔可以自由選擇(30秒，1分鐘，90秒，2分鐘，150秒，3分鐘)。軟件計(jì)算生理數(shù)值改變幅度并將其換算成倍增因子參數(shù)。
2)針對(duì)不同的倍增因子參數(shù)，預(yù)置不同的語音提示文件。當(dāng)觸發(fā)某一倍增因子參數(shù)時(shí)，某一預(yù)置的語音提示文件自動(dòng)打開，通過揚(yáng)聲器播放語音文件內(nèi)容，生理信號(hào)聲音反饋功能與語音提示功能不能同時(shí)使用，當(dāng)語音文件播放時(shí)，聲音反饋功能自動(dòng)停止。而當(dāng)語音文件播放完畢后，聲音反饋?zhàn)詣?dòng)啟動(dòng)。
3)語音提示功能與醫(yī)生選擇設(shè)置的警報(bào)閥值有直接關(guān)系。在選擇初始化閥值為警報(bào)閥值時(shí)，軟件是將當(dāng)前測(cè)試的生理數(shù)值平均值與初始化值進(jìn)行比較而得到的倍增因子參數(shù)；而當(dāng)醫(yī)生選擇目標(biāo)閥值時(shí)，則是用當(dāng)前數(shù)值與目標(biāo)值進(jìn)行比較而得到的倍增因子參數(shù)。倍增因子的絕對(duì)數(shù)值要與測(cè)試的警報(bào)閥值結(jié)合才有意義。
(八)生物反饋訓(xùn)練指導(dǎo)功能模塊1)設(shè)置生物反饋訓(xùn)練指導(dǎo)的閥值，只有當(dāng)觸發(fā)該閥值時(shí)，才會(huì)顯示和播放訓(xùn)練指導(dǎo)內(nèi)容。訓(xùn)練指導(dǎo)閥值由倍增因子參數(shù)確定，不同的倍增因子參數(shù)會(huì)觸發(fā)不同頻率的訓(xùn)練指導(dǎo)內(nèi)容(詳見功能描述篇)。
2)訓(xùn)練指導(dǎo)功能可以設(shè)置。設(shè)置的參數(shù)為時(shí)間，從訓(xùn)練開始后3分鐘，4分鐘，5分鐘，6分鐘等數(shù)個(gè)時(shí)間參數(shù)。只要當(dāng)訓(xùn)練開始后規(guī)定時(shí)間內(nèi)，生理數(shù)值的改變未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)時(shí)，才會(huì)觸發(fā)警報(bào)閥值，觸發(fā)語音提示功能。
3)訓(xùn)練指導(dǎo)功能采用圖象顯示和聲音播放同時(shí)進(jìn)行的方式指導(dǎo)客戶進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練。圖象中顯示出規(guī)定頻率的呼吸模擬波形，用不同顏色及線條表示“吸氣-屏氣-呼氣-屏氣”的呼吸周期。與之配合，揚(yáng)聲器中播放“吸氣-屏氣-呼氣-屏氣”的語言指導(dǎo)內(nèi)容，揚(yáng)聲器中同時(shí)播出有靜鎮(zhèn)功能的巴羅克音樂作為背景音樂，幫助客戶達(dá)到訓(xùn)練目的。
4)訓(xùn)練指導(dǎo)功能與圖象，聲音反饋功能及語音提示功能不能同時(shí)存在。任何一項(xiàng)功能啟動(dòng)前，必須停止另外兩種功能。
(九)建立和顯示訓(xùn)練過程中生理狀態(tài)變化的趨勢(shì)圖功能模塊在訓(xùn)練進(jìn)行規(guī)定時(shí)間后，要求軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生物反饋訓(xùn)練過程中的趨勢(shì)，并采用Excel軟件中的多種圖表將生理狀態(tài)變化趨勢(shì)顯示在電腦顯示器上。
趨勢(shì)分析的時(shí)間可以由教練進(jìn)行選擇(5分鐘，10分鐘，15分鐘)，一旦選擇規(guī)定的時(shí)間后，軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)產(chǎn)生趨勢(shì)圖，并自動(dòng)予以顯示。
(十)資料貯存及管理功能模塊在生物反饋過程中統(tǒng)計(jì)，計(jì)算及顯示的所有數(shù)據(jù)自動(dòng)存貯在指定的文件名下予以存儲(chǔ)。貯存資料的編號(hào)采用基礎(chǔ)名稱后面的自動(dòng)生成的名稱。
調(diào)用該文件時(shí)，從Browse中尋找，打開文件即可。貯存的文件應(yīng)該包括用戶名稱，生物反饋訓(xùn)練開始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，訓(xùn)練過程中發(fā)生的時(shí)間記錄，醫(yī)生手記及評(píng)價(jià)等。每次訓(xùn)練中生理信號(hào)變化的趨勢(shì)應(yīng)該自動(dòng)記錄和保存。
(十一)訓(xùn)練報(bào)告的形成及打印功能模塊在訓(xùn)練結(jié)束后，應(yīng)自動(dòng)形成訓(xùn)練報(bào)告(由醫(yī)生填寫部分規(guī)定的內(nèi)容后)，自動(dòng)生成的訓(xùn)練報(bào)告應(yīng)自動(dòng)保存在受訓(xùn)者用戶名的文件下，需要時(shí)可以用Windows Word的格式打印。
實(shí)施例3.多通道多媒體型生物反饋裝置(見圖6)生物反饋儀由傳感器、生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理控制器MCU、儀器面板、通信接口組成。其中，醫(yī)學(xué)傳感器與生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路電連接，生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路電連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與微處理控制器MCU電連接；微處理控制器MCU上接有儀器面板和通信接口，并通過通信接口與上位機(jī)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)相連。
醫(yī)學(xué)傳感器，包括呼吸、血容量、皮膚溫度、皮膚電、肌電、血壓中的一路或多路傳感器。
其生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路中包括呼吸、血容量、皮膚溫度、皮膚電、肌電、血壓中的一路或多路生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
上述上位機(jī)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)有顯示器，并能與打印機(jī)相連。
本裝置通過專用電路采集人體的有關(guān)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理后進(jìn)行顯示或打??；同時(shí)將信號(hào)與事先設(shè)定的基線值和訓(xùn)練目標(biāo)值進(jìn)行比較后以聲音或視覺等方式提供反饋信息，使訓(xùn)練人可通過反饋信息了解自己當(dāng)時(shí)的身心狀態(tài)，并結(jié)合有效的放松方法進(jìn)行主觀調(diào)節(jié)，長(zhǎng)期訓(xùn)練可以提高控制自身生理、心理狀態(tài)的能力，因此屬于電子測(cè)試儀器，可應(yīng)用于心理測(cè)試、心理技能訓(xùn)練、康復(fù)治療與健康監(jiān)護(hù)等領(lǐng)域。
本裝置還提供了室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)以及可以脫離計(jì)算機(jī)單獨(dú)使用的個(gè)體機(jī)，使使用者可以在不同場(chǎng)合、不同條件下進(jìn)行生物反饋的訓(xùn)練，并且通過改進(jìn)傳感器的采集方式和佩戴形式，大大提高了使用的舒適性。
如圖7所示，生物反饋訓(xùn)練由傳感器1、生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路2、A/D轉(zhuǎn)換電路3、微處理控制器MCU4、儀器面板5和通信接口6等部分組成。其中，醫(yī)學(xué)傳感器1與生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路2電連接，生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路2與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3電連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3與微處理控制器(MCU)4電連接；微處理控制器4上接有儀器面板5和通信接口6。通過儀器面板5可對(duì)其功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置與顯示；通過通信接口6與上位機(jī)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)7相連，該儀器可將測(cè)試數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)7；上位機(jī)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)7設(shè)有顯示器8，并可與打印機(jī)9相連。
儀器有關(guān)功能參數(shù)的設(shè)置、信號(hào)的分析、顯示與存儲(chǔ)等可通過通信接口6送到上位機(jī)由上位機(jī)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)7實(shí)現(xiàn)，也可在本地微處理控制器(MCU)4實(shí)現(xiàn)。
傳感器1部分包括呼吸、血容量、皮膚溫度、皮膚電、肌電、血壓中的一路或多路，而每一路都對(duì)應(yīng)生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路2中不同的信號(hào)放大濾波電路，傳感器1與信號(hào)放大濾波電路完成了把生物醫(yī)學(xué)信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換電路3主要完成模擬電信號(hào)到數(shù)字電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以便于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸和微處理控制器(MCU)4對(duì)其進(jìn)行分析處理；儀器面板5用于在脫離上位機(jī)工作時(shí)，對(duì)各路生理參數(shù)的基值、訓(xùn)練目標(biāo)值、反饋方式等進(jìn)行設(shè)置和顯示；當(dāng)測(cè)量信號(hào)超過設(shè)定值時(shí)，通過視覺或聽覺等反饋方式提醒使用者調(diào)節(jié)并改善自己的心理狀態(tài)微處理控制器(MCU)4完成對(duì)各路生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、處理和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。通信接口6部分可采用串口、并口或USB等不同的傳輸方式。上位機(jī)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)7主要完成對(duì)儀器上傳的數(shù)據(jù)通過一定的算法進(jìn)仃分析處理和綜合評(píng)價(jià)，并且通過顯示器8和打印機(jī)9進(jìn)行各路生理信號(hào)圖譜的顯示和打印，同時(shí)提供給使用者反饋信息作為訓(xùn)練效果的評(píng)價(jià)。生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路2中包括呼吸、血容量、皮膚溫度、皮膚電、肌電、血壓等生理參數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種個(gè)人電腦型的生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)裝置，尤其涉及一種電腦多媒體型，具有自動(dòng)判斷和提示訓(xùn)練者訓(xùn)練過程中生理狀態(tài)改變，以豐富多彩的影像音響效果和多種游樂裝置進(jìn)行生理信號(hào)反饋的生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)的新型裝置。這種裝置可以廣泛地應(yīng)用于各種類型的身心疾病治療和健康保健。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，采用生理信號(hào)采集、放大、調(diào)理裝置，數(shù)據(jù)采集裝置，計(jì)算機(jī)接口裝置，電腦及其多媒體裝置，和專門用于接受、處理、分析、對(duì)比、計(jì)算和控制生理信號(hào)的專用軟件構(gòu)建電腦多媒體型生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)裝置。上述裝置在運(yùn)行過程中，通過采用基線值與實(shí)時(shí)采集的生理信號(hào)進(jìn)行對(duì)比而計(jì)算倍增因子。倍增因子代表訓(xùn)練者訓(xùn)練前后身心狀態(tài)或放松狀態(tài)改變的程度。用倍增因子相對(duì)應(yīng)的、預(yù)置的語音提示，或用倍增因子級(jí)別及標(biāo)記顯示對(duì)訓(xùn)練者實(shí)時(shí)的身心狀態(tài)或放松程度予以提示，自動(dòng)指導(dǎo)訓(xùn)練者進(jìn)行訓(xùn)練。在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，如果訓(xùn)練者未能達(dá)到預(yù)期的倍增因子級(jí)別，說明訓(xùn)練的目的未能達(dá)到，這時(shí)，通過電腦多媒體以影像和音響的方式播放呼吸模擬信號(hào)，指導(dǎo)訓(xùn)練者調(diào)整呼吸深度和頻率而更有效的調(diào)整身心狀態(tài)和達(dá)到放松目的。此外，倍增因子級(jí)別還可轉(zhuǎn)化為以脈沖形式轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，通過數(shù)字控制裝置直接驅(qū)動(dòng)和控制各種游樂裝置，或者通過D/A轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成模擬控制信號(hào)，直接控制各種游樂裝置或運(yùn)動(dòng)裝置，以增加生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練的趣味性，改善訓(xùn)練的效果。
3.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，本發(fā)明的裝置由生理信號(hào)采集裝置，信號(hào)放大、調(diào)理裝置，數(shù)據(jù)采集裝置，計(jì)算機(jī)接口裝置，和生理信號(hào)輸入、信號(hào)處理、信號(hào)分析、計(jì)算、對(duì)比的專用計(jì)算機(jī)軟件，以及電腦和多媒體裝置構(gòu)成完整的系統(tǒng)，完成多種生理信號(hào)采集，生理信號(hào)調(diào)理、放大，A/D轉(zhuǎn)換，信號(hào)輸入、處理、分析、對(duì)比，多種形式生物反饋、自動(dòng)提示、自動(dòng)呼吸模擬等多種功能。
4.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，本發(fā)明裝置中生理信號(hào)采集裝置，由多種生理信號(hào)傳感器組成，包括但不限于，心電電極、腦電電極、肌電電極、皮電電極、光電容積脈搏傳感器、壓力式脈搏傳感器、壓力式呼吸頻率傳感器、溫度式呼吸頻率傳感器、溫度傳感器、充氣式血壓傳感器、陰道內(nèi)專用壓力傳感器等各種用于生理信號(hào)采集的傳感器裝置。這些傳感裝置可以準(zhǔn)確采集生理信號(hào)，將各種生理信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)一步處理。
5.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，本發(fā)明裝置中信號(hào)放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)接口裝置，可以采用通用型生理信號(hào)前置放大器和計(jì)算機(jī)接口的通用型數(shù)據(jù)采集板構(gòu)成。通用型生理信號(hào)放大器可以采用多通道高共摸抑制比的高性能生物電放大器構(gòu)建，而包含計(jì)算機(jī)接口電路的通用型數(shù)據(jù)采集板則可以選擇直接接插在個(gè)人電腦底板上的DAQ板，或采用帶USB接口的DAQ板，或采用帶RS232接口的DAQ板，也可以選用包含生物電信號(hào)放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)接口一體化的專用裝置，以完成多通道，不同類型生理信號(hào)的放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、信號(hào)輸出至個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能。
6.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，本發(fā)明裝置中應(yīng)用的電腦裝置，可以是臺(tái)式個(gè)人電腦，筆記本電腦，手掌式電腦，工業(yè)控制式電腦，單片電腦，單板電腦或其他形式的電腦裝置。這些電腦裝置裝有配套的多媒體配件，例如，聲卡、顯卡、喇叭、話筒、耳機(jī)、發(fā)光二級(jí)管、顯示屏等。上述電腦裝置和多媒體配件都是通用型、常規(guī)應(yīng)用的裝置，在用于本發(fā)明裝置的目的外，也可以用于普通電腦應(yīng)用的其他目的。也可以采用專用配件專門設(shè)計(jì)。
7.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，本發(fā)明裝置中應(yīng)用專門用于完成生理信號(hào)輸入、信號(hào)貯存、信號(hào)處理、信號(hào)分析的計(jì)算機(jī)軟件。這種軟件可以是自行設(shè)計(jì)的專用軟件，也可以應(yīng)用各種生理信號(hào)輸入、處理、分析、輸出的通用型生理信號(hào)應(yīng)用軟件，以減少前期投資和減少成本。
8.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置中，其技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中，應(yīng)用基線值作為各種生理信號(hào)對(duì)比的基礎(chǔ)?；€值的獲得可以是采集訓(xùn)練者訓(xùn)練前數(shù)分鐘的生理信號(hào)平均數(shù)值，也可以由指導(dǎo)顧問在以前的訓(xùn)練時(shí)獲得。在訓(xùn)練中，一旦生理信號(hào)數(shù)值觸及基線值時(shí)，都會(huì)觸發(fā)多種形式的生物反饋。本發(fā)明裝置中采用倍增因子代表訓(xùn)練者身心狀態(tài)改變和放松狀態(tài)改變的程度。倍增因子的獲得是用即時(shí)生理信號(hào)數(shù)值除以基線值而獲得。倍增因子采用倍增因子級(jí)別和標(biāo)記來表示，不同的倍增因子級(jí)別與預(yù)置的不同的提示內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，當(dāng)倍增因子到達(dá)某一程度時(shí)，自動(dòng)提示以語言和圖像方式反饋給訓(xùn)練者，指出訓(xùn)練者當(dāng)時(shí)身心狀態(tài)和放松程度。在預(yù)定時(shí)間里，訓(xùn)練者未能達(dá)到預(yù)定的倍增因子級(jí)別，代表當(dāng)前的訓(xùn)練未產(chǎn)生預(yù)期效果，裝置會(huì)通過電腦多媒體裝置以語言和圖像方式，自動(dòng)播放模擬呼吸信號(hào)，要求訓(xùn)練者仿照模擬呼吸信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，以調(diào)整訓(xùn)練者身心狀態(tài)和放松程度。模擬呼吸信號(hào)的頻率和深度與倍增因子的級(jí)別呈線性關(guān)系，倍增因子級(jí)別越小，呼吸頻率越慢，呼吸深度越深。
9.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，本發(fā)明裝置中應(yīng)用電腦多媒體裝置，以豐富多彩，生動(dòng)形象的多種影像、音響方式實(shí)施生物反饋。用于生物反饋的影像內(nèi)容可以由影視CD，DVD播放裝置播放，或者以視頻文件方式播放剪輯的影像片段，或以圖象文件顯示合成的彩色影像；而生物反饋的音響內(nèi)容，可以采用數(shù)字樂器接口(MIDI)自動(dòng)產(chǎn)生，或是采用音頻文件方式存放錄音內(nèi)容，或是直接播放音頻CD。用于生物反饋的影像、圖形、音響內(nèi)容可以根據(jù)不同的生物反饋需要自由選擇。
10.按照權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是，本發(fā)明的裝置可以將訓(xùn)練者倍增因子級(jí)別轉(zhuǎn)化為輸出指令，直接或間接控制其他游樂、娛樂、競(jìng)賽、運(yùn)動(dòng)裝置。可以采用將指令轉(zhuǎn)化成模擬控制電壓信號(hào)、驅(qū)動(dòng)和控制運(yùn)動(dòng)控制電路，間接驅(qū)動(dòng)和控制各種裝置，也可以直接以數(shù)字信號(hào)輸出形式控制各種數(shù)字開關(guān)，或通過輸出數(shù)字脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的方式來控制各類裝置，這種以意識(shí)狀態(tài)控制游樂、娛樂、競(jìng)賽、運(yùn)動(dòng)裝置的形式可以增加生物反饋訓(xùn)練的趣味性，寓娛樂于健康，改善訓(xùn)練的效果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種個(gè)人電腦型的生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)裝置，尤其涉及一種電腦多媒體型，具有自動(dòng)判斷和提示訓(xùn)練者訓(xùn)練過程中生理狀態(tài)改變，以豐富多彩的影像音響效果和多種游樂裝置進(jìn)行生理信號(hào)反饋的生物反饋訓(xùn)練和放松訓(xùn)練指導(dǎo)的新型裝置。這種裝置可以廣泛地應(yīng)用于各種類型的身心疾病治療和健康保健。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK1745711SQ20051002799
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者高春平 申請(qǐng)人:高春平