CN104606763B - 一种基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，包括音频控制单元、脑电波诱导控制单元、律动声灯控制单元、第一脑电波诱导灯、第二脑电波诱导灯、第一节奏频率灯和第二节奏频率灯。音频控制单元用来提供音频信号与播放音乐。脑电波诱导控制单元控制第一脑电波诱导灯和第二脑电波诱导灯。律动声灯控制单元控制第一节奏频率灯和第二节奏频率灯，第一脑电波诱导灯、第二脑电波诱导灯、第一节奏频率灯和第二节奏频率灯进行不同频率和颜色的灯光闪烁。本发明着重于通过视觉感官以及视听感官的刺激，利用音乐、颜色等元素起到唤醒、催进、激励、抚慰、宣泄等精神心理作用，获得有效的康复训练效果。

Description

一种基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及一种基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器。

背景技术

智力落后、脑瘫、自闭症、学习困难和情绪行为障碍的产生都是由于大脑先天受损或后天环境的不利因素所造成的器质性病变或者功能性障碍，其结果都表现为不同程度的脑发育迟滞。脑电波是大脑在活动时，脑皮质细胞群之间形成电位差，从而在大脑皮质的细胞外产生电流。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。该参数作为一种比较敏感的客观指标，其范围的不同代表了人脑活动的不同状态。不仅可以用于脑科学的基础理论研究，更重要的意义在于它的临床实践的应用。许多科学实验已证实，外界的刺激可以诱导脑电波状态的改变。基于此种方式，研发了许多基于脑电波诱导技术的产品。

脑电波诱导技术的原理是物理学中的“频率跟随反应”，它通过物理干预打破原有的脑电波，诱导出期望脑电波，使患者进入期望的意识状态，表现出与外界环境相适应的情绪和行为。不同的脑波频率对应了人不同的精神状态。脑电波在超低频范围，共分四种：脑电波在0.5～3Hz时为δ波，可促进人的睡眠功能；脑电波在3～7Hz时为θ波，人们多处于深思状态，可激发人的创造力和想象力；脑电波在7～13Hz时为α波，可使人产生松弛、精神压力缓解；脑电波在13～35Hz为β波，在此状态下，人脑清醒，思路敏捷。在此理论基础上，本发明所述的脑电波诱导控制单元控制脑电波诱导灯的闪烁频率符合轻深度θ波模式、中深度θ波模式、轻中度δ波模式、中深度δ波模式、轻中度α波模式、中深度α波模式、α/θ波模式的要求。

除此之外，基于“色彩心理学”的原理，脑电波诱导灯融入了“颜色”的元素。大量研究表明，色彩能够影响人的心理。现代心身科学研究认为，不同的颜色是具有不同频率的光波，具有不同的能量，能对人体相应组织器官及心理状态产生独特的影响。一些医学实践也证明，色彩确实可以治病。1982年，美国加州一项研究显示，暴露在蓝色灯光下可以大大减轻罹患风湿性关节炎女性的痛苦；闪烁的红色灯光可以让剧烈的偏头痛得到缓解。色彩疗法的实践还证明，蓝色有助睡眠；紫色可以驱除烦恼；白色使人平静；黄色有助于训练便秘，提高自信心；橙色对训练抑郁症和哮喘有效果；紫色有助于减轻上瘾症和偏头痛；青色有助于训练关节疾病和静脉曲张。因此，脑电波诱导灯可通过频率变换结合色彩变换的刺激方式诱导出期望的脑电波状态。

目前，利用脑电波诱导技术进行临床训练已证明有显著效果，许多脑电波诱导器也被生产出，但这些产品应用范围狭窄，通常只能进行单一的感官刺激。基于此缺陷，本发明在视觉刺激的基础上，加入了听觉刺激的元素。脑电波诱导灯在不同模式下闪烁时，匹配对应的音频素材，达到听觉与视觉的统合训练。

然而，脑电波的频率仅仅限于一段狭小的区域，为了对特殊儿童进行较为完整全面的视听统合训练，本发明引入了补充模块节奏频率灯，与脑电波诱导模块进行补偿与辅助训练。节奏频率灯模块的研发主要运用了音频可视化技术。所谓的音频可视化技术即是将听觉信息转化成可视化的视觉信息，以音频信号为输入，音频信号包含了较为广泛的频段。以该输入信号诱发对应频率的视觉信号，该视觉信号的表现形式为不同颜色和强度的灯光闪动，以此来配合输入音乐材料节奏强度的变化，通过该种方式，可协调听觉和视觉的和谐统一，提升用户多感觉通道信息的统合处理能力，进行多感官视听统合训练和律动训练，从而实现如听觉障碍、注意力缺陷与多动障碍的教育康复。本发明作为一套融合多种感官通道的训练产品，补充了单一的感官刺激造成的缺陷，为特殊儿童的康复带来了福音。

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明针对现有产品的缺陷，利用更为先进的理念，提出了一种基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器。针对智力落后、脑瘫、自闭症、学习困难、情绪行为障碍、听力障碍和多动症等特殊儿童，利用视觉刺激诱发期望的脑电波并结合视觉与听觉的多感官刺激实现视听感官的协调统一和多通道信息的处理，从而达到唤醒、催进、激励、抚慰、宣泄等作用，进而促进康复训练的完成。

发明内容

本发明提出了一种基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，包括：音频控制单元，其用于存储音频信号、脑电波诱导音乐资源和节奏频率训练资源，其还内部配置有脑电波诱导控制模式，根据所述脑电波诱导控制模式输出所述音频信号、脑电波诱导音乐资源和节奏频率训练资源；脑电波诱导控制单元，其配置有脑电波诱导控制模式，所述脑电波控制模式内预设有脑电波诱导控制命令；律动声灯控制单元，其与所述音频控制单元连接，用于接收所述音频信号和生成灯光控制命令；第一脑电波诱导灯、第二脑电波诱导灯，其分别与所述脑电波诱导控制单元连接，接收所述脑电波诱导控制命令并根据所述脑电波诱导控制命令进行不同颜色的灯光闪烁；及第一节奏频率灯、第二节奏频率灯，其与所述律动声灯控制单元连接，接收所述灯光控制命令并根据所述灯光控制命令进行不同频率的灯光闪烁。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波诱导控制单元包括：输入模块、控制芯片、红灯控制模块、绿灯控制模块、蓝灯控制模块、第一输出接口和第二输出接口；所述输入模块与所述控制芯片通信，用于向所述控制芯片发送已输入的指令；所述控制芯片分别与所述红灯控制模块、所述绿灯控制模块和所述蓝灯控制模块通信，用于解析指令和分别控制所述述红灯控制模块、所述绿灯控制模块和所述蓝灯控制模块导通或者关闭；所述述红灯控制模块、所述绿灯控制模块和所述蓝灯控制模块分别与所述第一输出接口和所述第二输出接口连接，分别生成所述脑电波诱导控制命令发送至所述第一输出接口和所述第二输出接口；所述第一输出接口与所述第一电脑诱导灯连接，所述第二输出接口与所述第二脑电波诱导灯连接。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述律动声灯控制单元包括：音频输入接口、低频选频电路、中低频选频电路、中频选频电路、中高频选频电路、高频选频电路、全频电平指示灯、第一电平指示灯、第二电平指示灯、第三电平指示灯、第四电平指示灯、第五电平指示灯、红色指示灯组、橙色指示灯组、黄色指示灯组、绿色指示灯组、蓝色指示灯组、白色指示灯组、第一输出端口和第二输出端口；所述音频输入端接口的输出端与所述低频选频电路的输入端连接，所述低频选频电路的输出端与所述第一电平指示灯的输入端连接，所述第一电平指示灯的输出端与所述蓝色指示灯组的输入端连接，所述蓝色指示灯组的输出端分别与所述第一输出端口和所述第二输出端口连接；所述音频输入端接口的输出端与所述中低频选频电路的输入端连接，所述中低频选频电路的输出端与所述第二电平指示灯的输入端连接，所述第二电平指示灯的输出端与所述绿色指示灯组的输入端连接，所述绿色指示灯组的输出端分别与所述第一输出端口和所述第二输出端口连接；所述音频输入端接口的输出端与所述中频选频电路的输入端连接，所述中频选频电路的输出端与所述第三电平指示灯的输入端连接，所述第三电平指示灯的输出端与所述黄色指示灯组的输入端连接，所述黄色指示灯组的输出端分别与所述第一输出端口和所述第二输出端口连接；所述音频输入端接口的输出端与所述中高频选频电路的输入端连接，所述中高频选频电路的输出端与所述第四电平指示灯的输入端连接，所述第四电平指示灯的输出端与所述橙色指示灯组的输入端连接，所述橙色指示灯组的输出端分别与所述第一输出端口和所述第二输出端口连接；所述音频输入端接口的输出端与所述高频选频电路的输入端连接，所述高频选频电路的输出端与所述第五电平指示灯的输入端连接，所述第五电平指示灯的输出端与所述红色指示灯组的输入端连接，所述红色指示灯组的输出端分别与所述第一输出端口和所述第二输出端口连接。

所述音频输入端接口的输出端与所述全频电平指示灯的输入端连接，所述全频电平指示灯的输出端与所述白色指示灯组的输入端连接，所述白色指示灯组的输出端分别与所述第一输出端口和所述第二输出端口连接；所述第一输出端口和所述第二输出端口整合后生成所述灯光控制命令，所述第一输出端口输出所述灯光控制命令至所述第一节奏频率灯，所述第二输出端口输出所述灯光控制命令至所述第二节奏频率灯。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括轻中度α波模式；在所述轻中度α波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为轻中度α波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的红色LED灯闪烁，闪烁的频率为7-10Hz。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括中深度α波模式；在所述中深度α波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为中深度α波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的红色LED灯闪烁，闪烁的频率为10-13Hz。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括轻中度θ波模式；在所述轻中度θ波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为轻中度θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的绿色LED灯闪烁，闪烁的频率为3-5Hz。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括中深度θ波模式；在所述中深度θ波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为中深度θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的绿色LED灯闪烁，闪烁的频率为5-7Hz。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括轻中度δ波模式；在所述轻中度δ波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为轻中度δ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的蓝色LED灯闪烁，闪烁的频率为0.5-2Hz。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括中深度δ波模式；在所述中深度δ波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为中深度δ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的蓝色LED灯闪烁，闪烁的频率为2-3Hz。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括释放型α/θ波模式和交流型α/θ波模式；在所述释放型α/θ波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为α/θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中，绿色LED闪烁8秒，闪烁频率为3-5Hz，红色LED闪烁6秒，闪烁频率为7-10Hz，并以此循环；在所述交流型α/θ波模式下，所述音频控制单元输出的音频信号为α/θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中，绿色LED闪烁8秒，闪烁频率为5-7Hz，红色LED闪烁6秒，闪烁频率为10-13Hz，并以此循环。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括固定式红光模式；在所述固定式红光模式下，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的红色LED灯保持开启。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括固定式黄光模式；在所述固定式黄光模式下，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的红色LED灯和绿色LED灯保持开启，形成黄光。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括固定式绿光模式；在所述固定式绿光模式下，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的绿色LED灯保持开启。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括固定式青光模式；在所述固定式青光模式下，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的蓝色LED灯和绿色LED灯保持开启，形成青光。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括固定式蓝光模式；在所述固定式蓝光模式下，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的蓝色LED灯保持开启。

本发明提出的所述基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器中，所述脑电波控制模式包括固定紫光模式；在所述固定式紫光模式下，所述第一脑电波诱导灯和所述第二脑电波诱导灯中的红色LED灯和蓝色LED灯保持开启，形成紫光。

本发明将脑电波诱导与音频可视化技术运用于特殊儿童的训练过程中，形成一套基于脑电波诱导和音频可视化技术的视觉统合康复训练系统，利用频率跟随原理实现脑电波诱导，利用音频可视化技术将听觉通道信号转化为视觉信号，可对用户脑电波进行诱导使其进入理想状态，并实现听觉通道与视觉通道的联系，同时实现视觉统合训练并提升视听统合能力的发展。本发明通过利用视觉的刺激，起到唤醒、催进、激励、抚慰、宣泄等精神心理作用，获得药物和人际交流达不到的康复训练效果。

附图说明

图1为本发明基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器的结构图。

图2为脑电波诱导控制单元的线路结构图。

图3为律动声灯控制单元的线路结构图。

图4为第一脑电波诱导灯的结构图。

图5为第二脑电波诱导灯的结构图。

图6为第一节奏频率灯的结构图。

图7为第二节奏频率灯的结构图。

图8为指示灯组显示音频信号强弱的示意图。

具体实施方式

结合以下具体实施过程和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

图1显示的是本发明基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器的结构图，本发明包括：音频控制单元1、脑电波诱导控制单元3、律动声灯控制单元6、第一脑电波诱导灯4、第二脑电波诱导灯5、第一节奏频率灯7和第二节奏频率灯8。

音频控制单元1存储音频信号、脑电波诱导音乐资源和节奏频率训练资源，其还内部配置有脑电波诱导控制模式，根据脑电波诱导控制模式输出音频信号、脑电波诱导音乐资源和节奏频率训练资源。进一步地，脑电波诱导音乐资源存储于第一存储单元9，节奏频率训练资源存储于第二存储单元10，第一存储单元9和第二存储单元10分别与音频控制单元1连接，第一存储单元9和第二存储单元10分别作为上述资源的外部存储设备，便于扩容和更新脑电波诱导音乐资源和节奏频率训练资源。音频控制单元1内可集成有小型的音频播放设备，也可与外接的音响设备2连接，以获得功率更高效果更好的诱导效果。

其中，脑电波诱导音乐资源包括轻中度δ波模式、中深度δ波模式、轻中度θ波模式、α/θ波模式、中深度θ波模式、轻中度α波模式、中深度α波模式几类音乐素材。主要根据“双耳节拍效应”原理设计而成，通过聆听一组双耳存在频差的音乐，来刺激大脑皮层并诱导出相同频率的脑电波，从而达到改善行为紊乱和情绪失调的目的。脑电波在0.5～2Hz时为轻中度δ波，可消除压力，在2-3Hz时为中深度δ波，可促进人的睡眠，恢复体力；脑电波在3～5Hz时为轻中度θ波，人具有较强的洞察力和敏锐的直觉，在5～7Hz时为中深度θ波，可激发人的创造力和想象力；脑电波在7～10Hz时为轻中度α波，可使人轻松、精神压力缓解，在10～13Hz时为中深度α波，人处于沉思状态。脑电波诱导音乐模块的主要功能是通过经过特殊处理的音乐，诱导出不同频率的脑电波，对情绪加以调控，以达到激发灵感、增强记忆以及舒缓压力的效果。

节奏频率训练资源包括古典音乐和轻音乐两种类型。古典音乐的选取是基于古典音乐的周期性旋律带来的“莫扎特效应”。所谓“莫扎特效应”即莫扎特的音乐韵律差不多每30秒达到高峰，而研究表明20至30秒的旋律重复频率对大脑影响最为明显，因为中枢神经的许多功能也是以30秒左右的频率运行的。轻音乐则由于其亲近自然的特点能将在都市中疲惫行走的人们带回大自然。音乐中的丛林鸟语刺激听觉神经，传到脑中控制情绪的区域，影响人的情绪反应，让头脑清醒，帮助聆听者集中注意力，放松心情。

脑电波诱导控制单元3配置有脑电波诱导控制模式，脑电波控制模式内预设有脑电波诱导控制命令。律动声灯控制单元6与音频控制单元1连接，用于接收音频信号和生成灯光控制命令。第一脑电波诱导灯4和第二脑电波诱导灯5分别与脑电波诱导控制单元3连接，接收脑电波诱导控制命令并根据脑电波诱导控制命令进行不同颜色的灯光闪烁。第一节奏频率灯7和第二节奏频率灯8与律动声灯控制单元6连接，接收灯光控制命令并根据灯光控制命令进行不同频率的灯光闪烁。脑电波诱导控制单元3和律动声灯控制单元6分别为该视听统合训练器的核心设计，第一脑电波诱导灯4、第二脑电波诱导灯5、第一节奏频率灯7和第二节奏频率灯8灯运用脑电波的“频率跟随原理”和“色彩心理学”设计而成。

图2为脑电波诱导控制单元的线路结构图。脑电波诱导控制单元包括：输入模块11、控制芯片12、红灯控制模块13、绿灯控制模块14、蓝灯控制模块15、第一输出接口16和第二输出接口17。

输入模块11与控制芯片12通信，其为一个设计的操作面板11及其输入设备，用于向控制芯片12发送用户已输入的指令。

控制芯片12为一个单片机，控制芯片12分别与红灯控制模块13、绿灯控制模块14和蓝灯控制模块15通信，用于解析指令和生成红色灯光控制信号、绿色灯光控制信号和蓝色灯光控制信号，红色灯光控制信号、绿色灯光控制信号和蓝色灯光控制信号分别控制红灯控制模块13、绿灯控制模块14和蓝灯控制模块15导通或者关闭。

红灯控制模块13、绿灯控制模块14和蓝灯控制模块15为开关三极管，其具体型号为NPN型晶体管TIP41C，其主要功能是电子开关，当有灯光控制信号输入时，开关三极管导通。红灯控制模块13、绿灯控制模块14和蓝灯控制模块15分别与第一输出接口16和第二输出接口17连接，分别生成脑电波诱导控制命令发送至第一输出接口16和第二输出接口17；

第一输出接口16与第一电脑诱导灯4连接，第二输出接口17与第二脑电波诱导灯5连接。第一电脑诱导灯4和第二脑电波诱导灯5闪烁的频率由三色灯光控制信号的频率来控制。若同时输出两种控制信号，如红色和绿色灯光控制信号输出则产生黄色灯光，红色和蓝色灯光控制信号输出则产生紫色灯光，绿色和蓝色灯光控制信号输出则产生青色灯光。由此便产生了红、黄、绿、青、蓝、紫等颜色。

图3为律动声灯控制单元的线路结构图。律动声灯控制单元包括：音频输入接口18、低频选频电路19、中低频选频电路20、中频选频电路21、中高频选频电路22、高频选频电路23、第一电平指示灯25、全频电平指示灯24、第一电平指示灯25、第二电平指示灯26、第三电平指示灯27、第四电平指示灯28、第五电平指示灯29、蓝色指示灯组30、绿色指示灯组31、黄色指示灯组32、橙色指示灯组33、红色指示灯组34、白色指示灯组35、第一输出端口36和第二输出端口37。其中，上述各全频电路的选通频率为：低频125-500Hz，中低频500-1kHz，中频1k-2kHz，中高频2k-4kHz，高频信号4k-8kHz。其中各单元的线路结构如下：

音频输入端接口18的输出端与低频选频电路19的输入端连接，低频选频电路19的输出端与第一电平指示灯25的输入端连接，第一电平指示灯25的输出端与蓝色指示灯组30的输入端连接，蓝色指示灯组30的输出端分别与第一输出端口36和第二输出端口37连接；

音频输入端接口18的输出端与中低频选频电路20的输入端连接，中低频选频电路20的输出端与第二电平指示灯26的输入端连接，第二电平指示灯26的输出端与绿色指示灯组31的输入端连接，绿色指示灯组31的输出端分别与第一输出端口36和第二输出端口37连接；

音频输入端接口18的输出端与中频选频电路21的输入端连接，中频选频电路21的输出端与第三电平指示灯27的输入端连接，第三电平指示灯27的输出端与黄色指示灯组32的输入端连接，黄色指示灯组32的输出端分别与第一输出端口36和第二输出端口37连接；

音频输入端接口18的输出端与中高频选频电路22的输入端连接，中高频选频电路22的输出端与第四电平指示灯28的输入端连接，第四电平指示灯28的输出端与橙色指示灯组33的输入端连接，橙色指示灯组33的输出端分别与第一输出端口36和第二输出端口37连接；

音频输入端接口18的输出端与高频选频电路23的输入端连接，高频选频电路23的输出端与第五电平指示灯29的输入端连接，第五电平指示灯29的输出端与红色指示灯组34的输入端连接，红色指示灯组34的输出端分别与第一输出端口36和第二输出端口37连接；

音频输入端接口18的输出端与全频电平指示灯24的输入端连接，全频电平指示灯24的输出端与白色指示灯组35的输入端连接，白色指示灯组35的输出端分别与第一输出端口36和第二输出端口37连接；

第一输出端口36和第二输出端口37整合后生成灯光控制命令，第一输出端口36输出灯光控制命令至第一节奏频率灯7，第二输出端口37输出灯光控制命令至第二节奏频率灯8。

当音频信号包含相应选频电路的频段，则输出高电平的灯光控制命令，控制第一节奏频率灯7和第二节奏频率灯8中与该频段相应颜色的灯光进行闪烁。全频信号无需经过选频用来点亮第二节奏频率灯8中白色的节奏频率灯，用于显示音频信号的整体功率强度。如图8所示，各个选频电路中根据多个电平指示器可以判断该频段电路中音频信号的强度，当输入信号的强度越大，相应的电平指示器输出控制信号越多，相应颜色的指示灯组上被点亮的指示灯个数越多，灯光的亮度也就越亮。

图4为第一脑电波诱导灯的结构图。第一脑电波诱导灯4为圆形，直径30cm左右，由300颗直径5mm高亮LED灯组成，按颜色将5个相同颜色的LED灯排成一列，并按照蓝色、红色和绿色的顺序绕圆心依次排列。

图5为第二脑电波诱导灯的结构图。第二脑电波诱导灯5具有L形的固定部，可通过螺栓等方式固定在墙壁上，在固定部上设置有乳白色灯罩，乳白色灯罩内部设置有红色、绿色或蓝色的LED灯。第二脑电波诱导灯5能够不同的需求打造出不同的环境氛围，比如：营造的环境氛围是在太阳下工作时，可以将背景打造成橙色；营造的环境氛围是在探索海洋时，可以将背景打造成深海蓝色，可以儿童融合在教学课程中，创造出更有利的教学环境。

图6为第一节奏频率灯的结构图示意图。第一节奏频率灯7为圆形，直径30cm左右。内圈为白色节奏灯，对应白色指示灯组35输出的全频音频信号。外圈是以相同颜色为一列依次排开的频率灯，分别为蓝色、绿色、黄色、橙色和红色，分别对应低频、中低频、中频、中高频、高频的音频信号。

图7为第二节奏频率灯的结构图。第二节奏频率灯8装配有六种颜色的LED灯，分别为蓝、绿、黄、橙、红、白，分别对应低频125-500Hz，中低频500-1kHz，中频1k-2kHz，中高频2k-4kHz，高频信号4k-8kHz及全频信号。第二节奏频率灯8还可根据需要布置成对称美观的结构，如呈条状平行布置、星状发散布置等。

本发明视听统合训练器包括脑的视听统合训练方法主要包括电波诱导部分和节奏频率灯部分，两者相互结合活着单独作用可形成多种视听统合训练模式，用于针对不同的训练。

在本具体实施方式中，脑电波诱导部分包括以下两种实施方式。实施方式一为单独的视觉统合训练方式，不加入外接音频单元。脑电波诱导控制单元有16种控制选择按钮，对应16种控制状态，分别为轻中度α波模式、中深度α波模式、轻中度θ波模式、中深度θ波模式、轻中度δ波模式、中深度δ波模式、释放型α/θ波模式、交流型α/θ波模式、固定式红光模式、固定式黄光模式、固定式绿光模式、固定式青光模式、固定式蓝光模式、固定式紫光模式、固定式白光模式以及全部关闭。

脑电波在7～10Hz时为轻中度α波，该模式下，红色LED灯闪烁，播放的音乐素材为对应轻中度α波模式的音乐，可包括经典音乐、自然声所组合的声音，诱发大脑中轻中度α波，激发大脑的注意力和创造力；在10～13Hz时为中深度α波，该模式下，红色LED灯闪烁，播放的音乐素材为对应中深度α波模式的音乐，主要为柔和的电子音乐，诱发大脑中中深度α波，使大脑陷入沉思状态。轻中度和中深度α波模式的音乐均属于α脑波音乐，节拍在60-70之间，频率7-13赫兹的音乐。通过7-13赫兹的音乐波动使大脑产生共振，将大脑脑波调整成右脑工作的α脑波，进入右脑状态，大脑清醒且放松，注意力集中，情绪稳定且愉快，不易受外界干扰，大脑凭直觉、灵感、想象接收传递信息。

脑电波在3～5Hz时为轻中度θ波，该模式下，绿色LED灯闪烁，播放的音乐素材为对应轻中度θ波模式的音乐，人具有较强的洞察力和敏锐的直觉；在5～7Hz时为中深度θ波，该模式下，绿色LED灯闪烁，播放的音乐素材为对应中深度θ波模式的音乐，可激发人的创造力和想象力。轻中度和中深度θ波模式的音乐均为θ脑波音乐，是频率为3-7赫兹的音乐。通过3-7赫兹的音乐波动使大脑产生共振，将大脑脑波调整成θ波的优势脑波，人的意识中断，身体深沉放松，即我们常说的“入静”态、“入定”态。θ波与脑部边缘系统有非常直接的关系，对于触发深层记忆、强化长期记忆等帮助极大。

脑电波在0.5～2Hz时为轻中度δ波，该模式下，蓝色LED灯闪烁，播放的音乐素材为对应轻中度δ波模式的音乐，可消除压力；在2-3Hz时为中深度δ波，该模式下，蓝色LED灯闪烁，播放的音乐素材为对应中深度δ波模式的音乐，可促进人的睡眠，恢复体力。轻中度和中深度δ波模式的音乐均为δ脑波音乐，是频率为0.5-3赫兹的音乐。通过0.5-3赫兹的音乐波动使大脑产生共振，将大脑脑波调整成δ波的优势脑波，此时一股人处于对外界无意识的状态，人的睡眠品质好坏与δ波直接相关，可以帮助开发人类直觉系统。

在释放型α/θ波模式下，绿色LED闪烁8秒，闪烁频率为3-5Hz，红色LED闪烁6秒，闪烁频率为7-10Hz。在交流型α/θ波模式下，绿色LED闪烁8秒，闪烁频率为5-7Hz，红色LED闪烁6秒，闪烁频率为10-13Hz。释放型和交流型α/θ波模式下播放的音乐素材均为对应α/θ波模式的音乐，主要是与α/θ波相同频率的音频，通过使大脑发生谐振，使人达到身心放松并排除杂念的目的。

固定式灯光模式，各种颜色的灯光营造出不同的环境，达到康复训练的效果。固定式红光模式下，红色LED灯开启，可缓解疼痛，平缓心情。固定式黄光模式下，红色LED灯和绿色LED灯开启，形成黄光，使人清醒并警觉。固定式绿光模式下，绿色LED灯开启，使人精神焕发，充满活力。固定式青光模式下，蓝色LED灯和绿色LED灯开启，形成青光，可改善心情。固定式蓝光模式下，蓝色LED灯开启，减缓焦虑，有助睡眠。固定紫光模式下，红色LED灯和蓝色LED灯开启，形成紫光，可驱除烦恼，平静心绪。

操作者针对不同的训练目标，按下不同的控制按钮，相应的控制指令传送给脑电波诱导灯。16个按钮状态，同时只能有一种状态运行。

实施方式二是在实施方式一的基础上，同时播放脑电波诱导音乐资源，根据相应的灯光模式匹配对应的音乐素材，以达到视觉与听觉的双通道刺激。

脑电波诱导灯包括以下十四种训练模式。如表1所示。单独的视觉训练实施方式一，使用全部的十四种训练模式；结合脑电波诱导资源的实施方式二，使用表1中序号1-8的八种训练模式。

表1脑电波诱导灯训练模式

在本具体实施方式中，音频控制单元1包括几个音频输入接口，与音频播放器相连，音频播放器为一股通用类型，可以是话筒、电子琴以及其它音频播放设备包括计算机、影碟机、MP3播放器等。音频输出接口可以连接其他音频放大设备，获得更好的声音效果。第二节奏频率灯8由律动声灯控制单元6供电，第一节奏频率灯7需要外接24V，5A直流稳压电源。除此之外，控制单元上有两组左右通道，可以独立或同时连接第一节奏频率灯7和第二节奏频率灯8，左右通道对应的节奏频率灯控制信号输出接口各包括六种，低频、中低频、中频、中高频、高频、全频，将输入音频信号分为六个频段，输出相应的信号控制灯光闪烁。如当音频信号频率在125到500Hz范围内，那么蓝色指示灯组30亮；在500到1KHz范围内，绿色指示灯组31亮；在125到1KHz范围内，蓝色指示灯组30和绿色指示灯组31同时亮，以此类推。其中，如图7所示，第二节奏频率灯8的显示过程中，每一种颜色的指示灯组还能反映音频信号的强弱。以显示高频信号的红色指示灯组为例，没有该频段的音频信号时，指示灯组不亮，信号最弱时，只有一段指示灯组亮，信号最强时，全部红色指示灯组亮。

节奏频率灯的闪烁共对应六个频段，如表2所示。

表2节奏频率灯频段

频率范围(Hz)	灯光闪烁模式
		低频(125-500Hz)	蓝色LED闪烁
中低频(500Hz-1kHz)	绿色LED闪烁
		中频(1-2kHz)	黄色LED闪烁
中高频(2-4kHz)	橙色LED闪烁
		高频(4-8kHz)	红色LED闪烁
全频(125-8KHz)	白色LED闪烁

节奏频率灯根据搭载的音乐素材的节奏、频率、强度的变化产生不同颜色和强度的闪动，利用可视化技术将音乐材料的听感觉信息转化为视觉提示，让用户直观的感受到声音和灯光的联系，帮助用户将视觉信息与听觉信息建立联系，促进视听统合能力的发展，提升用户多感觉通道信息的统合处理能力。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (16)

1.一种基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，包括：

音频控制单元(1)，其用于存储音频信号、脑电波诱导音乐资源和节奏频率训练资源，其还内部配置有脑电波诱导控制模式，根据所述脑电波诱导控制模式输出所述音频信号、脑电波诱导音乐资源和节奏频率训练资源；

脑电波诱导控制单元(3)，其配置有脑电波诱导控制模式，所述脑电波诱导控制模式内预设有脑电波诱导控制命令；

律动声灯控制单元(6)，其与所述音频控制单元(1)连接，用于接收所述音频信号和生成灯光控制命令；

第一脑电波诱导灯(4)、第二脑电波诱导灯(5)，其分别与所述脑电波诱导控制单元(3)连接，接收所述脑电波诱导控制命令并根据所述脑电波诱导控制命令进行不同颜色的灯光闪烁；及第一节奏频率灯(7)、第二节奏频率灯(8)，其与所述律动声灯控制单元(6)连接，接收所述灯光控制命令并根据所述灯光控制命令进行不同频率的灯光闪烁。

2.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制单元包括：输入模块(11)、控制芯片(12)、红灯控制模块(13)、绿灯控制模块(14)、蓝灯控制模块(15)、第一输出接口(16)和第二输出接口(17)；

所述输入模块(11)与所述控制芯片(12)通信，用于向所述控制芯片(12)发送已输入的指令；

所述控制芯片(12)分别与所述红灯控制模块(13)、所述绿灯控制模块(14)和所述蓝灯控制模块(15)通信，用于解析指令和分别控制所述述红灯控制模块(13)、所述绿灯控制模块(14)和所述蓝灯控制模块(15)导通或者关闭；

所述红灯控制模块(13)、所述绿灯控制模块(14)和所述蓝灯控制模块(15)分别与所述第一输出接口(16)和所述第二输出接口(17)连接,分别生成所述脑电波诱导控制命令发送至所述第一输出接口(16)和所述第二输出接口(17)；

所述第一输出接口(16)与所述第一脑电波诱导灯(4)连接，所述第二输出接口(17)与所述第二脑电波诱导灯(5)连接。

3.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述律动声灯控制单元包括：音频输入端接口(18)、低频选频电路(19)、中低频选频电路(20)、中频选频电路(21)、中高频选频电路(22)、高频选频电路(23)、全频电平指示灯(24)、第一电平指示灯(25)、第二电平指示灯(26)、第三电平指示灯(27)、第四电平指示灯(28)、第五电平指示灯(29)、蓝色指示灯组(30)、绿色指示灯组(31)、黄色指示灯组(32)、橙色指示灯组(33)、红色指示灯组(34)、白色指示灯组(35)、第一输出端口(36)和第二输出端口(37)；

所述音频输入端接口(18)的输出端与所述低频选频电路(19)的输入端连接，所述低频选频电路(19)的输出端与所述第一电平指示灯(25)的输入端连接，所述第一电平指示灯(25)的输出端与所述蓝色指示灯组(30)的输入端连接，所述蓝色指示灯组(30)的输出端分别与所述第一输出端口(36)和所述第二输出端口(37)连接；

所述音频输入端接口(18)的输出端与所述中低频选频电路(20)的输入端连接，所述中低频选频电路(20)的输出端与所述第二电平指示灯(26)的输入端连接，所述第二电平指示灯(26)的输出端与所述绿色指示灯组(31)的输入端连接，所述绿色指示灯组(31)的输出端分别与所述第一输出端口(36)和所述第二输出端口(37)连接；

所述音频输入端接口(18)的输出端与所述中频选频电路(21)的输入端连接，所述中频选频电路(21)的输出端与所述第三电平指示灯(27)的输入端连接，所述第三电平指示灯(27)的输出端与所述黄色指示灯组(32)的输入端连接，所述黄色指示灯组(32)的输出端分别与所述第一输出端口(36)和所述第二输出端口(37)连接；

所述音频输入端接口(18)的输出端与所述中高频选频电路(22)的输入端连接，所述中高频选频电路(22)的输出端与所述第四电平指示灯(28)的输入端连接，所述第四电平指示灯(28)的输出端与所述橙色指示灯组(33)的输入端连接，所述橙色指示灯组(33)的输出端分别与所述第一输出端口(36)和所述第二输出端口(37)连接；

所述音频输入端接口(18)的输出端与所述高频选频电路(23)的输入端连接，所述高频选频电路(23)的输出端与所述第五电平指示灯(29)的输入端连接，所述第五电平指示灯(29)的输出端与所述红色指示灯组(34)的输入端连接，所述红色指示灯组(34)的输出端分别与所述第一输出端口(36)和所述第二输出端口(37)连接；

所述音频输入端接口(18)的输出端与所述全频电平指示灯(24)的输入端连接，所述全频电平指示灯(24)的输出端与所述白色指示灯组(35)的输入端连接，所述白色指示灯组(35)的输出端分别与所述第一输出端口(36)和所述第二输出端口(37)连接；

所述第一输出端口(36)和所述第二输出端口(37)整合后生成所述灯光控制命令，所述第一输出端口(36)输出所述灯光控制命令至所述第一节奏频率灯(7)，所述第二输出端口(37)输出所述灯光控制命令至所述第二节奏频率灯(8)。

4.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括轻中度α波模式；在所述轻中度α波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为轻中度α波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的红色LED灯闪烁，闪烁的频率为7-10Hz。

5.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括中深度α波模式；在所述中深度α波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为中深度α波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的红色LED灯闪烁，闪烁的频率为10-13Hz。

6.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括轻中度θ波模式；在所述轻中度θ波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为轻中度θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的绿色LED灯闪烁，闪烁的频率为3-5Hz。

7.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括中深度θ波模式；在所述中深度θ波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为中深度θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的绿色LED灯闪烁，闪烁的频率为5-7Hz。

8.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括轻中度δ波模式；在所述轻中度δ波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为轻中度δ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的蓝色LED灯闪烁，闪烁的频率为0.5-2Hz。

9.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括中深度δ波模式；在所述中深度δ波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为中深度δ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的蓝色LED灯闪烁，闪烁的频率为2-3Hz。

10.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括释放型α/θ波模式和交流型α/θ波模式；在所述释放型α/θ波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为α/θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中，绿色LED闪烁8秒，闪烁频率为3-5Hz，红色LED闪烁6秒，闪烁频率为7-10Hz，并以此循环；在所述交流型α/θ波模式下，所述音频控制单元(1)输出的音频信号为α/θ波模式音乐素材，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中，绿色LED闪烁8秒，闪烁频率为5-7Hz，红色LED闪烁6秒，闪烁频率为10-13Hz，并以此循环。

11.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括固定式红光模式；在所述固定式红光模式下，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的红色LED灯保持开启。

12.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括固定式黄光模式；在所述固定式黄光模式下，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的红色LED灯和绿色LED灯保持开启，形成黄光。

13.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括固定式绿光模式；在所述固定式绿光模式下，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的绿色LED灯保持开启。

14.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括固定式青光模式；在所述固定式青光模式下，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的蓝色LED灯和绿色LED灯保持开启，形成青光。

15.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括固定式蓝光模式；在所述固定式蓝光模式下，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的蓝色LED灯保持开启。

16.如权利要求1所述的基于脑电波诱导和音频可视化技术的视听统合训练器，其特征在于，所述脑电波诱导控制模式包括固定式紫光模式；在所述固定式紫光模式下，所述第一脑电波诱导灯(4)和所述第二脑电波诱导灯(5)中的红色LED灯和蓝色LED灯保持开启，形成紫光。