CN1850308A - 一种诱导脑电波同步的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种诱导脑电波同步的方法，第一步根据设定的所需要诱导的脑电频率制定左右声道短声交互刺激的周期和工作频率，交互工作频率为5－40Hz；第二步将输入音频信号分离成为主、辅声道；第三步按制定的交互工作频率控制主、辅声道分别轮流切换为左、右声道，交替播放由第二步调制的音频信号；其装置在音频信号输入端上串联有声道分离电路部分，将输入的音频信号分为主、辅声道输出，声道分离电路部分连接至播放控制器，声道分离电路部分的音频信号输出端连接至开关电路，经过开关电路后输出至放大电路后至输出端，开关电路的控制端上连接有控制开关启闭的播放控制器。本发明可以有效的诱发脑电波，易与现有播放器结合，实施简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种脑电波诱导技术，主要是涉及一种采用左右侧短声交互刺激法诱导脑电波同步的方法和装置。
背景技术
现代医学关于脑波的听觉驱动的科研成果表明：在以声音，如节奏性滴答声、音调或噪音的振动刺激大脑时，使用EEG来监视大脑，结果发现大脑的确在与声音相同频率下以增加大脑活动来响应节奏性听觉刺激。
研究人员发现，当我们的大脑进入α状态的时候，我们的身体会产生一些有益的物质，血压会变得正常，脉搏变得稳定，紧张的身体器官得到放松，我们的身体会再次充满活力。并且认为这也是一种最佳的学习状态。科学家们认为：“利用物理学的原理和手段，来研究和解决生物学的问题，这是生命科学的一大特征”。因此，现在有许多人利用了物理学的声、光、脑电以及频率共振原理，试图研究和解决人的大脑或心理问题，例如，如何消除大脑的疲劳？怎样改善注意力或提高记忆效率？其中，以采用声、光诱导脑电波同步的方式比较流行。
采用声、光共同诱导脑电波同步的方法虽然能产生一定的作用，但此种方法也只是适用于休憩和放松状态，而无法真正的被应用于学生的学习过程之中。其根本的原因就是：由于在该方法中为了提高诱导的效果而采用了光刺激的方式，因此使用者只能在闭上眼睛的情况下使用。其次是在该方法中采用的声刺激的方式通常是一种双耳节拍信号和音频信号的组合，它主要是利用周期性的节拍信号来产生刺激效果。因此，该方法并不能适应教学上的应用。
若能使学生们在学习的过程中始终处于最佳的脑波状态，即α脑波状态，则可使学生在放松的状态下提高学习的效果。
现代医学研究已经证明，人的中枢神经系统中存在着各种生物电活动，当给予外界刺激时，可以产生与该外界刺激相关的生物电变化，当人耳分别接听到短声刺激时，也会诱发收听者的脑电波，其产生的脑电被称为听觉诱发电位，该方法已在医学的听力检测中得到应用，该方法通常采用短促的单音或纯音已被广泛地应用于测试受试者的听力状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用左右侧短声交互刺激法诱导脑电波同步的方法和装置，利用该方法以特定的交互刺激频率对使用者左右侧的听觉器官进行刺激，既可以使人听到所播放的语音(或音乐)声音，又可以在周期性左右交互变化声音的刺激下，使使用者产生周期性的听觉诱发电位，以此来诱发使用者的脑电波在特定的频率上产生同步。
本发明所采用的技术方案是：
一种采用左右侧短声交互刺激法诱导脑电波同步的方法，其特征在于，第一步根据设定的所需要诱导的脑电频率来制定左右侧短声交互刺激的周期和工作频率，交互工作频率为5-40Hz；第二步按制定的交互工作频率将输入音频信号分离成为主、辅声道，还可以对二者进行调节使之有频率差，且其二者的频率差为0～20Hz(二者的频率差不为零时，当左声道为主声道时，其播放的音频信号为频率高的信号，而右声道即为辅声道，其播放的音频信号为频率低的信号，反之亦然。若二者的频率差为零时，主声道播放的音频信号为原频率的信号，而辅声道播放的音频信号为频率相同、其相位差为180度的反相信号)；第三步控制器按照所需的短声交互刺激的周期和工作频率将主、辅声道分别轮流切换为左、右声道，交替播放由第二步调制的音频信号。
实施上述方法的装置，包括有音频信号输入端，含极性变换的声道分离电路部分、播放控制器和放大电路及输出端，其特征在于，音频信号输入端上串联有声道分离电路部分，将输入的音频信号分为主、辅声道，声道分离电路部分连接至控制其极性变换的播放控制器，声道分离电路部分的左、右声道音频信号输出端连接至开关电路，经过开关电路后输出至放大电路后至输出端，开关电路的控制端上连接有控制开关启闭的播放控制器。
附加技术特征如下：
所述的装置中，在音频信号输入部分还包含有低通、高通滤波电路。
所述的装置中，在声道分离部分的左、右声道输出端和开关电路之间，还连接有音频信号的相位处理电路。
所述的装置中，在输出端外接有骨传导耳机(也可接普通的耳机或耳塞机)。
所述的装置中，其控制电路中包括有微处理器芯片、存储器芯片和输入/输出端口，其控制端分别与声道分离部分和开关电路相连接。
所述的装置中，在控制电路上还连接有输入按键和状态显示装置。
所述的装置中，与开关电路和输出端相连接的功率放大电路中，还包括音量调节电路。
本发明的有益效果是：通过本方法及装置处理的音频信号，可以使左、右声道按特定的频率轮流以主、辅声道的形式播放一个具有频率差的音频(语音或音乐)信号，其结果相当于对左、右侧的听觉器官分别施加了一个短音刺激信号，因而当其按特定的频率轮流播放时，形成了一种具有特定频率的刺激信号，从而可以诱导使用者的脑电波在该特定的频率点产生共振。而且通过本方法及装置所播放的音频信号与普通的播放装置所播放的音频信号相比较，只是施加给使用者听觉器官的声波信号交替在其的左、右侧轮流出现，而没有改变该音频信号的固有性质，因而不会对人体产生不良的影响。
本方法可以对现今使用的电化教学设备中的语音信号进行处理，使其形成具有一定激励作用的语音信号，使学生们在学习的过程中始终能处于一种最佳的脑波状态，尤其在使用骨传导扬声器播放时，则即能使学生能在放松的状态下进行学习，使学习的效率得以提高，又能起到保护学生听力的效果，适合学生们长时间的使用。
本发明也可以方便的应用于现有的播放器，且使用方便、制造容易。
附图说明
图1是本发明装置实施例的电路原理框图。
图2是本发明装置实施例二的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例一，一种实现本发明方法的装置，其电路原理框图如图1所示，包括有音频信号输入，声道分离电路部分、开关电路、放大电路及输出端；输入音频信号在信号输入部分经高通滤波器和低通滤波器的处理后，送入与其相串联的声道分离电路部分，根据播放控制器的控制命令，将输入的音频信号进行频差处理和/或相位处理后分成为主、辅声道的音频信号并将其经由左、右声道分别输出至开关电路的输入端，此时，主、辅声道上的音频信号分别为高、低频率和/或的音频信号(为正、负极性不同的)，分别经由与之相连接的开关电路后输出至放大电路后至输出端，开关电路的控制端与控制其开关启闭的控制电路相连接。在控制电路上连接有输入按键和状态显示装置，用以接收使用者的命令并显示装置当前的工作状态。控制电路由微处理器芯片、存储器芯片和输入/输出以及USB接口等部分组成，通过微处理芯片按照使用者预设的要求进行控制工作，使其能按照控制命令来轮流切换左、右声道上的开关状态，从而使左、右声道能以使用者选择的工作频率进行变换并按照频差的方式或相反极性的方式轮流交替发声。
需要说明的是，选择差频工作方式时，此时的主声道，如为左声道，其播放的音频信号为频率高的信号，而右声道即为辅声道，其播放的音频信号为频率低的信号，反之亦然。在其下一个工作周期中主声道将为右声道，而左声道变为辅声道。若选择相反极性(180°)的工作方式时，主声道播放的音频信号为原频率的信号，而辅声道播放的音频信号为频率相同、其极性相反的信号。
本发明的实施例二，其电路原理框图如图2所示，在本实施例中，其采用的方法与工作的原理和过程与实施例一基本相同，所不同的是，在本实施例中由控制器通过软件控制的方式对已保存在音频处理电路中的内置存储器中的音频文件进行编/解码后生成新的音频文件，用软件的方式实现主、辅声道的分离和相位、频率处理，并按新的格式予以保存，然后通过连接在音频处理电路上的输出电路及其上的开关电路按与实施例一基本相同的控制方式输出。
在上述两个实施例中，在输出端外可以接有骨传导耳机或普通的耳机(耳塞机)。由于骨传导耳机的特性，使得播放效果不受环境影响，并且其播放的短音效果好于普通的耳机。同时还具有保护使用者听力的作用。
Claims (10)
1.一种诱导脑电波同步的方法，其特征在于，第一步根据设定的所需要诱导的脑电频率制定左右声道短声交互刺激的周期和工作频率，交互工作频率为5-40Hz；第二步将输入音频信号分离成为主、辅声道；第三步按制定的交互工作频率控制主、辅声道分别轮流切换为左、右声道，交替播放由第二步调制的音频信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步将输入音频信号分离为主、辅声道后，对二者进行变频处理，使之具有0-20Hz的频率差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步将输入音频信号分离为主、辅声道后，对二者进行相位变化处理，使二者具有相位差。
4.一种实施权利要求1所述方法的装置，包括有音频信号输入端，含相位变换的声道分离电路部分、播放控制器和放大电路及输出端，其特征在于，音频信号输入端上串联有声道分离电路部分，将输入的音频信号分为主、辅声道，声道分离电路部分连接至控制其相位变换的播放控制器，声道分离电路部分的左、右声道音频信号输出端连接至开关电路，经过开关电路后输出至放大电路后至输出端，开关电路的控制端上连接有控制开关启闭的播放控制器。
5.一种实施权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括有内置存储器的音频处理电路，音频信号输入端，播放控制器和放大电路及输出端，播放控制器连接至内置存储器，用于调制音频信号并存储在内置存储器中，音频处理电路连接有音频信号输入端和左、右声道输出，左右声道输出上分别设置有开关电路，经过开关电路后输出至放大电路后至输出端，开关电路的控制端上连接有控制开关启闭的控制器。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，在输出端外接有骨传导扬声器。
7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，其控制电路中包括有微处理器芯片、存储器芯片和输入/输出端口，其控制端分别与声道分离部分和开关电路相连接。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在声道分离部分的左、右声道输出端和开关电路之间，还连接有音频信号的相位处理电路。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，音频信号输入端还包括有低通、高通滤波电路。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，与开关电路和输出端相连接的功率放大电路中，还包括音量调节电路。
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