CN117956947A - 用于远程生理群体脑波同步的方法 - Google Patents
用于远程生理群体脑波同步的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117956947A CN117956947A CN202280048058.6A CN202280048058A CN117956947A CN 117956947 A CN117956947 A CN 117956947A CN 202280048058 A CN202280048058 A CN 202280048058A CN 117956947 A CN117956947 A CN 117956947A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- individuals
- biological signals
- synchronization
- sensor
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 title claims abstract description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 7
- 206010061619 Deformity Diseases 0.000 abstract 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 238000002565 electrocardiography Methods 0.000 description 4
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 4
- 238000013186 photoplethysmography Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 3
- 230000000258 photobiological effect Effects 0.000 description 3
- ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J ATP(4-) Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)[C@H]1O ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J 0.000 description 2
- ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N Adenosine triphosphate Natural products C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1C1OC(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)C(O)C1O ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000006996 mental state Effects 0.000 description 2
- 210000003470 mitochondria Anatomy 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000001126 phototherapy Methods 0.000 description 2
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- 102000000634 Cytochrome c oxidase subunit IV Human genes 0.000 description 1
- 108050008072 Cytochrome c oxidase subunit IV Proteins 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000037319 collagen production Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000008451 emotion Effects 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000036997 mental performance Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000036314 physical performance Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
- A61B5/375—Electroencephalography [EEG] using biofeedback
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
- A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
- A61B5/291—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
- A61B5/372—Analysis of electroencephalograms
- A61B5/374—Detecting the frequency distribution of signals, e.g. detecting delta, theta, alpha, beta or gamma waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/486—Bio-feedback
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/6803—Head-worn items, e.g. helmets, masks, headphones or goggles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/7405—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using sound
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
- A61B5/7445—Display arrangements, e.g. multiple display units
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/7455—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means characterised by tactile indication, e.g. vibration or electrical stimulation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02405—Determining heart rate variability
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Psychology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
提供了用于本地和远程生理群体脑波同步的方法。本发明方法依赖用于测量脑电活动的脑电图(EEG)装置。处理所述生物信号以确定群体内的相位同步水平，并使用包括听觉和视觉刺激的生物反馈技术来回馈个体。本发明方法提供(1)脑波群体相位同步，(2)远程且较大的群体同步，以及(3)允许包括心流、融入、亲和力、同理心、社会亲密度、创造力、头脑风暴、沟通、和解和创伤释放的应用的变型。
Description
相关在先申请
本申请要求提交于2021年5月6日的在先提交的美国临时申请63/185,245的优先权权益。
技术领域
本发明涉及用于生理群体脑波同步的方法。具体来说，本发明涉及使用脑电图(EEG)和心电图(EKG)以及其他生物传感器来测量并同时协调地改变多个个体的脑电活动。特别地，在该协调方法中，使各个个体的所选脑波频率的相位移位，以与该群体中的其他成员更接近地相位同步。该技术可以用于调节或改善总体的群体状态，包括融入、亲和力、同理心、社会亲密度、心流、创造力、头脑风暴、沟通、调和以及创伤释放。
背景技术
历史上，用于在一群个体之间同步生物信号的方法起源于冥想练习。再近一些，开发了基于心率信号同步的技术方法。这些方法利用心电图(ECG或EKG)传感器来测量心脏的电场，并使用听觉和视觉提示向群体提供反馈。迄今为止，心率群体同步已部署在节日、会议和静修场合中，在大多数情况下，使用手动操作的定制的一次性设备。
信号处理技术可以用于确定信号中存在的频率以及它们的分量，包括幅度和相位。相位同步对给定频率下两个或更多信号的时序(timing)进行测量，并提供这些信号的时间一致(in-time)程度或同步程度的测量。将这些测量应用于脑波，可以使用脑电图(EEG)传感器测量脑电活动，然后确定单个大脑的不同位置处随时间的相位同步水平。此外，可以分析多个个体的大脑之间随时间的相位同步水平。相位同步水平的标度为0至1或0％至100％。
最近的研究开始分析与群体中个体之间的脑波同步水平相比的群体中个体的表现。Dikker等人于2017年的论文《Brain-to-Brain Synchrony Tracks Real-WorldDynamic Group Interactions in the Classroom(脑对脑同步跟踪课堂中真实世界动态群体互动)》中探讨了一个这样的研究，其发现“在一群学生之间的同步的神经活动可预测(并可能加强)课堂融入和社会动态”，诸如群体亲和力、同理心和社会亲密度。
影响来自身体的生物特征信号交汇了许多学科和方法，包括医学、疗法、冥想、呼吸练习、生物反馈、神经反馈和生物刺激。神经刺激是生物刺激的一种形式，其涉及到神经系统活动的有目的的调节。一种这样的神经刺激方法称为光生物调节(PBM)，其使用调节近红外光来刺激神经系统。
光生物调节是红外光疗法的一种形式。红外光疗法可以在皮肤、新陈代谢过程、神经系统和免疫系统上具有积极影响。它已被示出能增加胶原蛋白的产生，使皮肤更健康。
光生物调节技术可以通过传递能量来刺激细胞中的线粒体。在线粒体内部，细胞色素氧化酶具有吸收红光及近红外光并将其转化为能量——三磷酸腺苷(ADT)——的能力。经颅光生物调节系统通常传输波长在633至810纳米之间的光，由于810nm进一步穿透到生物组织中的能力，810nm是理想波长。
此外，经颅光生物调节是神经技术，用于调节或改变个体的产生可在精神状态中感知到的变化的脑活动，该变化可以通过脑电活动中的变化而看到。脑波状态可以定义为一段时间上的总的脑电活动；然后可以将脑波状态分类为诸如疲惫、专注、焦虑、创造等精神状态。
发明人未发现通过生物反馈或生物刺激产生群体脑波同步状态的任何其他已公开的方法。此外，发明人未发现提出可以通过生物反馈或生物刺激来实现群体脑波同步的公开物。因此，发明人提供本发明作为新方法，用于在一群个体之间影响大脑信号以提高群体脑波同步。在一群个体上使用该方法会得到改善的群体状态，包括融入、亲和力、同理心、社会亲密度、心流、创造力、头脑风暴、沟通、调和以及创伤释放。
发明内容
本发明涉及用于生理群体脑波同步的方法，其中，该群体中的每个个体都具有其生物信号，所述生物信号是使用包括一个或多个脑电图(EEG)传感器的生物特征传感器实时测量的。处理所述生物信号以确定与该群体相位同步的水平，并使用包括听觉和视觉刺激的生物反馈技术来回馈(reward)或刺激该群体中的个体。生物反馈回路持续使各个个体的脑波相位向着共同相位同步移位。使用本发明的方法和设备还可实现心脏同步，并相应地提供了实施例。
本发明利用从包括根据国际10-20放置系统的Fz、Cz和Pz的位置记录的EEG。在其他实施例中，可以利用另外的或替代的EEG电极放置。因此，本发明可以用于脑波频段的群体大脑同步，所述脑波频段包括δ、θ、α、α-θ、低β、中β、高β和γ波。该方法可以应用于诱发群体心流状态，这将增强团队表现；这包括身体和精神二者的表现。该方法的另一应用是增强情感放开和反射性群体状态。在仍另一应用中，该方法可以用于改善团队的创造性头脑风暴。
本发明方法依赖于读取生物信号，所述生物信号由于身体电场中的变化而变化，并被放大和转换成数字信号，并通过诸如蓝牙、WiFi、蜂窝或互联网之类的有线或无线连接发送至计算机、电话、可穿戴装置、服务器和/或其他装置，可以在那里处理、存储、显示和/或解释所述生物信号。
此外，生物信号的时序是本发明中的重要因素。因此，本方法将得益于在虑及包括无线信号传输的传输延迟和电子装置延迟的情况下将所述生物信号的时序同步至主装置。此外，从读取生物信号到接收回馈刺激的时间的总时间应少于500ms。在本地实施例中，群体中的所有参与者都处于同一大致物理区域中。在传输延迟相对较低的情况下，系统可以直接向每个个体的反馈装置提供反馈水平。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的可穿戴的头戴式设备和连接的移动装置及计算机系统。
图2图示了具有不同幅度和相似频率的3个信号，其中信号A和B享有相同相位，而信号C与信号A和B异相。
具体实施方式
本公开实施例的每个示例是根据对本发明细节的解释而提供的，而不应视为对本发明的限制。对本领域技术人员而言，应当理解的是，在本发明的设备、系统和方法的范围或精神内，可以对本发明做出修改。
此外，在本发明中，诸如“人”和“用户”和“穿戴者”和“患者”和“人类”和“个体”和“对象”等术语可互换地使用，以指代使用本发明的人。这里使用的“治疗”或“刺激”或“疗法”或“训练”或“会话”涵盖了一个或多个人使用本发明来在该人/用户/穿戴者/患者/人类/个体中以同步生物信号为目的获得益处或预期结果。
现在转向本发明的实施例，具体参考附图，对本发明进行更详细的描述。
在一个方面中，本发明在图1中示出的具有耳机2和6的头戴式装置1和8中提供EEG和PPG传感器。在图1中示出的实施例中，本发明的耳机在具有耳机的可穿戴的头戴式装置中结合了用于EEG(脑电图)测量的EEG传感器3、4和5以及用于心率和心率变异性(HRV)测量的光电容积描记(PPG)传感器12。在实施例中，PPG传感器12结合在耳罩式耳机设计内，这降低了环境噪声，从而允许更高的精确度。本发明提供了具有从用户收集生理信号的嵌入式生物特征传感器的可穿戴的头戴式设备1和8。该装置包括蓝牙(无线)音频和数据传输13，其可以用于将装置1和2连接至控制单元，控制单元可以是具有图形触摸屏显示器10的智能手机或移动装置9，并且所述控制单元9具有与位于远程的主控制单元的无线wi-fi连接，主控制单元可以是计算机11。装置1和8还可以包括可充电电池、扬声器、麦克风。装置1和8还可以包括允许多个装置连接在一起的可拆卸的线7。在一个实施例中，本发明包括嵌入在头戴式装置1和8中的一个或多个光生物调节(PBM)LED 14。
在另一实施例中，所述控制单元和可穿戴装置可以组合成单个可穿戴装置。
在仍另一实施例中，在控制单元上的所述图形触摸屏显示器可以是虚拟现实(VR)显示器、增强现实(AR)显示器或混合现实(MR)显示器。
本发明可以应用于两个或更多人的群体，其中，该群体中的每个人都穿戴具有生物特征传感器的所述头戴式装置。在优选实施例中，该群体中的每个成员还利用移动装置，该移动装置通过无线连接控制他们的可穿戴装置并收集生物特征信号数据。在替代实施例中，控制单元可以用线连接到可穿戴装置。
当开始群体同步会话时，群体中的一个成员将被指定为主持人。主持人将使用他们的控制单元来发起群体会话，并将邀请其他参与者加入该群体。所有参与者将通过建立无线连接来将他们的控制单元连接到他们的可穿戴装置。
本发明要求传感器时序同步足够精确，以支持参与者、装置和传感器之间的相位同步计算。这种精确度要求取决于选择用于同步的频率。例如，10Hz信号的周期是100毫秒。取完全同相的两个10Hz正弦波，并将其中一个移位50毫秒，就使得两个波完全异相。±5毫秒的时序精确度可导致信号异相达10毫秒，并导致计算相位同步时达15％的精确度损失。因此，本发明包括精确到1毫秒以内的用于在参与者、装置和传感器之间同步时序的技术。
在一个实施例中，主持人控制单元将向主持人装置发送命令，其中，主持人装置在接收到该命令时将时间标记为时间零。此外，主持人装置在向主持人控制单元传输生物信号数据时包括相对于时间零的时间戳。通过在控制单元上显示消息并利用装置本身上的指示灯，本发明可以向主持人指示装置已建立了时间零。
在主持人装置建立了时间零后，群体中的所有其他可穿戴装置必须同步到相同的时间零标记。在本发明的一个实施例中，具有时间零的装置可以接入到(plug into)没有时间零的装置。具有时间零的任何装置将定期传输指示自时间零起的持续时间的数据。没有时间零的装置将监听数据传输，以标记时间零。
本领域技术人员将理解，可以使用不同的数据协议或技术来在整个群体中同步所有信号数据的时序。在一个实施例中，可以使用包括但不限于红外通信、近场通信、WiFi或蓝牙的无线通信来建立数据同步。其中，每个通信方法可以利用一个或多个技术，以在传感器和可穿戴装置之间建立共同时序。
在每个装置都建立了相同的时间零之后，这些装置开始向它们相应的控制单元传输包括相对于时间零的时间戳的生物信号数据。其中，所述生物信号数据包括来自每个人的大脑的一个或多个位置的EEG信号数据。在一个实施例中，该信号数据由每个控制单元进行处理。信号处理可以包括本领域技术人员已知的各种技术，包括噪声滤波器(即低通、高通等)和分析技术(即傅里叶变换、小波分析等)。针对传感器位置和同步频率的每个组合目标，每个控制单元进一步将这些信号滤波成窄带信号。例如，如果该群体正尝试在PZ处同步10Hz，则可以使用以10Hz为中心的1Hz宽的信号用于窄带信号。然后，每个控制单元计算每个窄带信号的相位角。接下来，每个控制单元传输经处理的数据，包括信号相位角和自时间零起的持续时间。
在另一实施例中，每个控制单元可以向主控制单元中继原始信号数据或经部分处理的信号数据。在该实施例中，主控制单元可以位于该群体附近，或者其可以是位于远程的服务器。在该实施例中，主控制单元可以执行信号处理中的一些或全部。在另一实施例中，参与者之一的控制单元可以用作该群体的主控制单元。
在从每个控制单元接收到包括相位角的信号数据后，本发明的主控制单元将针对该群体确定目标相位时序。可以使用各种计算来确定目标相位，其中一些方法适合于较小的群体规模，而其他方法用于较大的群体。
在一个实施例中，主控制单元针对该群体针对一个或多个目标脑波频率确定目标相位，并且所述目标相位随时间适配，以优化整体同步水平，其中：
1.初始目标相位得自整个群体的中位相位。
2.主控制单元选择群体中与目标相位最接近的预定百分比的个体，并使用该子群体重新计算目标相位，可以使用最小群体规模。
3.将相对于时间零的目标相位返回给每个控制单元。
4.主控制单元定期针对该群体计算新的目标相位，以尝试最大化该群体的相位同步。
a.主控制单元计算来自步骤2的相位宽度；其中，相位宽度是相比于目标相位的该子群体中个体的最大相位同步水平。主控制单元可以利用最小和最大相位宽度。
b.接下来，主控制单元通过对目标相位进行移位来随时间适配目标相位，以最大化在该相位宽度内的个体的数量。
c.主控制单元可以定期返回步骤2。
5.将相对于时间零的目标相位返回每个控制单元。
在该实施例中，目标相位的变化可以限于最大变化率。此外，可以由群体预定、配置重新计算目标相位的时机，或者由主控制单元随时间调整重新计算目标相位的时机。
在本发明的另一实施例中，主控制单元使用平均数或中位数计算来确定群体的目标相位。
在仍另一实施例中，主控制单元可以在确定哪些个体被包括在目标相位计算中时使用另外的信号度量。在一个实施例中，群体中的个体只有在达到目标频率的最小平均幅度水平时才被包括在目标相位计算中。
在仍另一实施例中，每个个体的控制单元利用相对于时间零的预定目标相位。在该实施例中，不需要主控制单元，也不需要控制单元彼此通信。
在另一实施例中，可以由系统将群体中的一个或多个个体分类为高优先级。这些参与者可以因任何原因而被选中。高优先级参与者的一些可能示例包括领导者、老师、导师或专家。在该实施例的一个变型中，使用(一个或多个)高优先级个体来设置目标相位。在该实施例的另一变型中，当计算目标相位时，对(一个或多个)高优先级个体赋予更高的权重。
在另一实施例中，群体中的所有个体接收基于一个或多个生物特征指标的权重，所述生物特征指标包括：心率变异性(HRV)、心率(HR)、心脏连贯性(heart coherence)、EEG频段功率、EEG频段幅度、EEG频段相位同步。其中，目标相位计算根据每个个体的权重进行加权。
本发明的控制单元和可穿戴装置利用针对群体的目标相位和生物反馈技术来影响群体中的个体，以使他们的生物特征信号的相位向着目标相位移位。其中，控制单元可以计算个体具有的与目标相位相位同步的百分比，并提供听觉、视觉或其他刺激作为回馈。在一个实施例中，控制单元还可以基于以下计算中的一个或多个向个体提供生物反馈：
1.基于一个或多个目标频率的个体的整体频率功率或幅度。
2.针对一个或多个目标脑波频率的整个群体的相位同步水平。
3.针对群体中子集的相位同步水平，所述子集由在一个或多个目标脑波频率的目标相位的给定百分比内的个体组成。
4.针对一个或多个目标脑波频率，相比于群体目标相位的个体相位同步水平。
5.其他生物特征，包括但不限于：心率变异性(HRV)、心脏连贯性、个体大脑同步和呼吸率。
在远程实施例中，参与者可以处于物理上分离的位置，并依赖中央服务器作为主控制单元装置。在该实施例中，必须利用另外的数据时序同步方法。其中，诸如网络时间同步(NTP)或诸如精确时间同步协议(PTP)的已知方法可以提供并用于解决主控制单元与群体的各分布的控制单元之间的延迟。然后，主控制单元可以将真实世界时间建立为时间零。控制单元仍然需要同步至可穿戴装置和传感器。在一个这样的实施例中，控制单元可以经由线直接连接至可穿戴装置。在另一这样的实施例中，控制单元可以暂时接入到可穿戴装置，以传输自时间零起的持续时间。仍另一实施例，控制单元和装置可以实现无线时间同步协议。若所述协议通过蓝牙实现，目前没有标准的时间同步协议。但是存在诸如(Asgarian&Najafi 2001)之类的各种技术，其展现出亚毫秒精确度。
在仍另一实施例中，方法包括用于生物刺激或神经刺激的技术。所述刺激技术可以包括电刺激、超声波、脉冲电磁场(PEMF)或光刺激(光生物调节)。与生物反馈相分离或相结合，系统可以使用刺激来使个体的一个或多个目标脑波频率的相位向着目标相位移位。
在一个实施例中，可穿戴装置包括一个或多个光生物调节(PBM)LED。其中，该装置可以利用光生物调节来向每个个体的大脑提供另外的能量。可以在群体同步会话前、会话期间或会话后应用光生物调节技术。
在一个实施例中，通过生物反馈、HRV训练和呼吸技术，心脏生物特征信号可以用于诱发群体同步。其中，控制单元处理所述生物信号数据，包括为群体中的个体确定心率的相位。该实施例可以使用本发明的远程时序同步技术来实现。现有技术已尝试过同步群体心率信号。这些现有技术尝试依赖单个装置连接所有传感器，并且所有参与者都处于同一物理位置——即不位于彼此远离的位置。本发明允许多个装置，并允许参与者位于远程位置、或在开始群体同步反馈会话之前或期间移动到远程位置。
在一个实施例中，本方法可以利用结合有所有传感器、信号处理和反馈技术的单个装置。在另一实施例中，群体中每个个体都具有包括传感器和反馈机构的装置，其中，每个装置向主装置传输传感器数据，在主装置中处理群体信号并将结果返回给个体装置。在仍另一实施例中，主装置是远程服务器，并且穿戴他们自己的装置的个体可以位于与主服务器不同的物理位置。
本领域技术人员将意识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，这里提供的本发明实施例的变型是可能的。仅通过示例的方式，本领域技术人员将理解，在所公开的头戴式设备和方法中的传感器和LED的替代放置是可能的，同时仍落入所要求保护的发明的范围内。
Claims (17)
1.一种用于生理群体脑波同步的方法，包括：
使用生物特征传感器测量至少两个个体的生物信号；
处理测得的生物信号，以确定所述至少两个个体的生物信号的相位同步水平；
向所述至少两个个体提供生物反馈刺激，以诱发所述至少两个个体的生物信号的相位移位；以及
建立生物反馈回路，以使所述至少两个个体的生物信号的相位向着所述至少两个个体的生物信号的目标相位同步移位。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生物特征传感器是EEG传感器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述EEG传感器放置于它们能够读取大脑电场的位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生物特征传感器是EEG传感器、PPG传感器和EKG传感器中的一个或多个。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述PPG传感器或EKG传感器被配置为测量心率和心率变异性，并且所述EEG传感器放置于它们能够读取大脑电场的位置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，可以听觉刺激或视觉刺激或触觉反馈或其组合的形式提供所述生物反馈刺激。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，可以PBM LED和VR、AR或MR显示中的一个或多个的形式提供所述生物反馈刺激。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述至少两个个体配备有头戴式装置，所述头戴式装置结合有所述生物特征传感器、用于提供所述生物反馈刺激的一个或多个模态、控制单元和用于连接每个头戴式装置与主控制器和一个或多个移动装置的无线传输部件。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括为所述至少两个个体配备的每个头戴式装置建立时间零的步骤，其中，所述测得的生物信号被暂时同步。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述控制单元被编程有预定的目标相位同步。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述目标相位同步是基于领导者的生物信号。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述目标相位同步是基于所述至少两个个体的生物信号的实时测量。
13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，其中，每个头戴式装置的控制单元向所述主控制器提供所述至少两个个体中的每一个的生物特征指标，并且其中，所述主控制器使用加权来计算所述目标相位同步，并且其中，所述主控制器针对所述至少两个个体中的每一个、针对所述目标相位同步向每个头戴式装置的控制单元提供指令。
14.根据权利要求8至13中的任一项所述的方法，其中，所述至少两个个体位于彼此远离的位置。
15.一种用于生理群体心脏同步的方法，包括：
使用能够测量心电活动的生物特征传感器来测量至少两个个体的生物信号；
处理测得的生物信号，以确定所述至少两个个体的生物信号的相位同步水平；
向所述至少两个个体提供生物反馈刺激，以诱发所述至少两个个体的生物信号的相位移位；以及
建立生物反馈回路，以使所述至少两个个体的生物信号的相位向着所述至少两个个体的生物信号的目标相位同步移位；
其中，所述至少两个个体配备有头戴式装置，所述头戴式装置结合有所述生物特征传感器、用于提供所述生物反馈刺激的一个或多个模态、控制单元和用于连接每个头戴式装置与主控制器和一个或多个移动装置的无线传输部件。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述生物特征传感器是PPG传感器或EKG传感器或其组合。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述至少两个个体位于彼此远离的位置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163185245P | 2021-05-06 | 2021-05-06 | |
| US63/185245 | 2021-05-06 | ||
| PCT/IB2022/054238 WO2022234542A1 (en) | 2021-05-06 | 2022-05-06 | Method for remote physiological group brainwave synchronization |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117956947A true CN117956947A (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=83932632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280048058.6A Pending CN117956947A (zh) | 2021-05-06 | 2022-05-06 | 用于远程生理群体脑波同步的方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240225517A1 (zh) |
| EP (1) | EP4333709A1 (zh) |
| JP (1) | JP2024518822A (zh) |
| KR (1) | KR20240046423A (zh) |
| CN (1) | CN117956947A (zh) |
| AU (1) | AU2022268737A1 (zh) |
| CA (1) | CA3219093A1 (zh) |
| WO (1) | WO2022234542A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023228131A1 (en) * | 2022-05-25 | 2023-11-30 | Sens.Ai Inc | Method and apparatus for wearable device with timing synchronized interface for cognitive testing |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11696714B2 (en) * | 2019-04-24 | 2023-07-11 | Interaxon Inc. | System and method for brain modelling |
| CN115209936A (zh) * | 2019-12-05 | 2022-10-18 | 英特埃克森有限公司 | 可穿戴装置 |
| US11315675B2 (en) * | 2020-02-18 | 2022-04-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System and method for entrainment of a user based on bio-rhythm of the user |
-
2022
- 2022-05-06 WO PCT/IB2022/054238 patent/WO2022234542A1/en active Application Filing
- 2022-05-06 KR KR1020237041871A patent/KR20240046423A/ko unknown
- 2022-05-06 JP JP2023568415A patent/JP2024518822A/ja active Pending
- 2022-05-06 CN CN202280048058.6A patent/CN117956947A/zh active Pending
- 2022-05-06 EP EP22798755.9A patent/EP4333709A1/en active Pending
- 2022-05-06 CA CA3219093A patent/CA3219093A1/en active Pending
- 2022-05-06 US US18/559,319 patent/US20240225517A1/en active Pending
- 2022-05-06 AU AU2022268737A patent/AU2022268737A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3219093A1 (en) | 2022-11-10 |
| JP2024518822A (ja) | 2024-05-07 |
| KR20240046423A (ko) | 2024-04-09 |
| EP4333709A1 (en) | 2024-03-13 |
| WO2022234542A1 (en) | 2022-11-10 |
| AU2022268737A1 (en) | 2023-12-21 |
| US20240225517A1 (en) | 2024-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11045102B2 (en) | Low noise sensing circuit with cascaded reference | |
| CA2935813C (en) | Adaptive brain training computer system and method | |
| US10874356B2 (en) | Wireless EEG headphones for cognitive tracking and neurofeedback | |
| KR20190058538A (ko) | 다기능 폐쇄 루프 신경 피드백 자극 디바이스 및 그 방법 | |
| CN204293140U (zh) | 一种心率变异性生物反馈康复装置 | |
| US20080214903A1 (en) | Methods and Systems for Physiological and Psycho-Physiological Monitoring and Uses Thereof | |
| WO2017190448A1 (zh) | 生物反馈训练系统、方法及智能终端 | |
| CN112005311A (zh) | 用于基于睡眠架构模型向用户递送感官刺激的系统和方法 | |
| US11543879B2 (en) | System for communicating sensory information with an interactive system and methods thereof | |
| US20170020443A1 (en) | Methods and systems of controlling a subject's body feature having a periodic wave function | |
| CN117956947A (zh) | 用于远程生理群体脑波同步的方法 | |
| US20200390343A1 (en) | Low Noise Subsurface Spectrogram with Cascaded Reference Circuit | |
| US20230306860A1 (en) | Training system with interaction assist feature, training arrangement and training | |
| TW201635233A (zh) | 生物回饋系統及其運作方法 | |
| US20230107691A1 (en) | Closed Loop System Using In-ear Infrasonic Hemodynography and Method Therefor | |
| US11197629B2 (en) | Method and portable monitoring module for monitoring a plurality of electrical biosignals of a person | |
| CN115998259A (zh) | 基于hrv的生物反馈训练系统 | |
| CN203208499U (zh) | 一种静心器 | |
| WO2019058293A1 (en) | EQUIPMENT FOR DETERMINING A HUMAN HEALTH STATUS USING SYNCHRONIZED DATA FROM MULTIPLE SENSORS AND METHOD OF OPERATING THE SAME | |
| Nawrot | Wireless Wearable Device for the Acquisition of Bioelectrical Signals for Applications in Sleep Monitoring and Lucid Dream Induction | |
| Forkner | The Impact of Neurofeedback on PTSD: A Case Study | |
| Ganesh et al. | Active brainwave pattern generation for brain-to-machine communication | |
| Calcerano et al. | Neurofeedback in Virtual Reality Naturalistic Scenarios for Enhancing Relaxation: Visual and Auditory Stimulation to Promote Brain Entrainment | |
| US20240172949A1 (en) | Systems and methods for measuring intracranial pressure | |
| WO2024081850A2 (en) | Systems and methods for virtual reality-based health condition treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |