CN207913008U - 智能心理身心反馈训练系统 - Google Patents

Abstract

智能心理身心反馈训练系统，它涉及生物反馈训练系统技术领域；智能控制组件子系统和三维视觉组件子系统与核心运行模块连接，核心运行模块与模型运行组件子系统连接；所述的智能控制组件子系统包含并列设置的输入设备管理器、生物信号处理模块、消息处理中枢；所述的三维视觉组件子系统包含并列设置的用户界面模块、虚拟三维实体模块、背景交互视频模块；所述的模型运行组件子系统包含并列设置的地图/场景驱动模块、交互行为驱动模块、情节驱动模块。本实用新型以亲身参与、实时地调节的方式，让受试者学会控制自我，平衡自我身心的目的。

Description

智能心理身心反馈训练系统

技术领域

本实用新型涉及生物反馈训练系统技术领域，具体涉及智能心理身心反馈训练系统。

背景技术

著名美国心理学家、生物反馈学说的创始人米勒（Miller NE），于1967年提出的内脏学习理论——“生物反馈”。生物反馈训练，是在行为疗法的基础上发展起来的一种新型心理治疗技术方法。它利用现代生理科学仪器，通过人体内生理信息的自身反馈，使受训者经过特殊训练后，进行有意识的“意念”控制和心理训练，从而达到调节身心平衡、防病治病的目的。

将生物反馈和松弛反应训练相结合，可以使人更快、更有效地通过训练学会使用松弛反应来对抗并消除一般的心理、情绪应激症状。

生物反馈训练是一个学习的过程，在这个过程中，受训者是学习的主体，他对自己训练的快慢、效果负责，而系统设备会根据受训者成功或正确的行为反应给予一定的强化和鼓励，并反馈给受训者，起到辅助受训者、强化受训者动机的作用。正是因为这样的一个主动与反馈的良好结合，使得生物反馈训练能无痛苦、无副作用，并且非常有效的帮助人控制自己的生理过程。最后，受训者学会了一套控制自我、调节身心平衡的方法，这样在日常生活工作中，就能得心应手地处理所遇到的各种事件，达到了训练的目的，也真正反应了生物反馈训练在调节身心平衡、防病治病等方面所具有非常高的实用价值。

生物反馈仪使用电子设备进行监视人的内部生理学上的状态和给予反馈帮助使用者学习去如何控制这些状态，去激活、平衡、释放和从中进行恢复。在通常情况下，会有一个教练，他会指导整个过程，对结果进行解释，并提出建议。生物反馈系统一般会给予使用者是否继续进度的信息。同时，如果你有使用困难，你可以从系统中的指导者那得到帮助，以改变你的状态。

生物反馈仪通过测量人体的生理指标作为基础的输入数据。人心脏的电生理活动在很久以前人们就知道并且逐渐掌握了记录及分析的方法—心电图(ECG)。特别是随着现代医疗科技的不断进步,动态心电图(Holter)的应用为人们提供了长程监测的手段。就在这种发展过程中,我们注意观察到一些有意义的现象,即心跳每搏之间的时间(P-P,实际上都使用R-R间期,因R-R间期易测量)间期不一致，但其中蕴含着一定的生理信息。这种心跳间期有节律的波动被称作心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)。1965年Hon和Lee首先发现胎儿不适时,最先反映出来的是其R-R间期变异。Sayers等(1973)研究了精神负荷对RR间期变异的作用。Ewing等(1976)和李之源等(1983)对糖尿病患者测试RR间期差异以检测自主神经受损情况。1977年Wolf等首先发现了HRV降低与心梗死亡高危性有联系。1981年Akselrod等使用功率谱分析方法来定量评价逐跳之间的心血管控制情况。80年代初HRV主要用于劳动工效学中对体力负荷和精神负荷的评价研究。到80年代末HRV开始在临床医学上受到重视,并被认为是急性心梗死亡预后的有效和独立的指标。90年代以来,国内有较多心脏植物神经活性评定方法的报道。

另一方面，随着性价比更高的高性能图形显示芯片的出现，三维图像技术的应用范围被进一步大大扩展了。虚拟现实实验室环境、虚拟制造设计中心、军事拟真培训等传统领域，采用了大型的图形显示计算系统，创造出一系列展现与交互应用。随着人们对听视觉体验要求的日益提高，生物反馈仪上应用三维图像技术是必然的发展趋势。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种以亲身参与、实时地调节的方式，让受试者学会控制自我，平衡自我身心的智能心理身心反馈训练系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包含智能控制组件子系统、三维视觉组件子系统、模型运行组件子系统和核心运行模块；所述的智能控制组件子系统和三维视觉组件子系统与核心运行模块连接，核心运行模块与模型运行组件子系统连接；所述的智能控制组件子系统包含并列设置的输入设备管理器、生物信号处理模块、消息处理中枢；所述的三维视觉组件子系统包含并列设置的用户界面模块、虚拟三维实体模块、背景交互视频模块；所述的模型运行组件子系统包含并列设置的地图/场景驱动模块、交互行为驱动模块、情节驱动模块；所述的输入设备管理器为工作站计算机，生物信号处理模块为指夹式脉搏传感器，虚拟三维实体模块为头戴式液晶显示器，背景交互视频模块为音响播放设备；所述的头戴式液晶显示器、指夹式脉搏传感器和音响播放设备与工作站计算机连接，工作站计算机上连接有工作站液晶显示器。

作为优选，所述的头戴式液晶显示器与工作站计算机通过头戴式液晶显示器连接线连接。

作为优选，所述的指夹式脉搏传感器与工作站计算机通过指夹式脉搏传感器连接线连接。

作为优选，所述的头戴式液晶显示器连接线设置在工作站座椅上。

作为优选，所述的工作站液晶显示器替换为投影仪和投影幕布；所述的音响播放设备的一侧设置有投影幕布；所述的投影仪和音响播放设备与工作站计算机连接，工作站计算机通过多通道信号集线器与指夹式脉搏传感器连接。

本实用新型的工作原理为：利用电子传感器获取受试者的生物信号，准确测定神经－肌肉和自主神经系统的正常和异常活动状况，并把这些信息转化为计算机可识别的电子信号，控制系统中的三维动画情境。当受试者按照系统提供的指导画面和语音进行自我训练时，就能实时地了解自己当前的心理状态，立即感知到训练的效果，以亲身参与、实时地调节的方式，让受试者学会控制自我，平衡自我身心的目的。

采用上述结构后，本实用新型产生的有益效果为：

1、交互式参与；

基于实时三维动画技术，提供了参与者“活”的情景与场景，让使用者以交互式参与的方式控制场景的景物，来学会平衡身体的机能。

2、沉浸性体验；

带来全新听视觉体验，用户通过配备大屏幕的屏幕或配戴立体影院眼镜，可以完全沉浸在系统创造的虚拟环境中。这种临境的体验感是全所未有的震撼。

3、想象性感觉。

通过智能的传感器精确捕获人的生物信号，通过三维动画画面贴切地表现使用者的状态，从真正意义上实现了“身心随动”。使用者在虚拟的想象空间中逐步学会控制自我身心。

附图说明

图1是本实用新型的模块结构框图；

图2是本实用新型的具体实施方式结构图；

图3是本实用新型的团体训练操作结构图。

附图标记说明：

头戴式液晶显示器1、头戴式液晶显示器连接线2、指夹式脉搏传感器3、指夹式脉搏传感器连接线4、工作站计算机5、工作站液晶显示器6、工作站座椅7、音响播放设备8、投影仪9、投影幕布10、多通道信号集线器11。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参看如图1——图3所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含智能控制组件子系统、三维视觉组件子系统、模型运行组件子系统和核心运行模块；所述的智能控制组件子系统和三维视觉组件子系统与核心运行模块连接，核心运行模块与模型运行组件子系统连接；所述的智能控制组件子系统包含并列设置的输入设备管理器、生物信号处理模块、消息处理中枢；所述的三维视觉组件子系统包含并列设置的用户界面模块、虚拟三维实体模块、背景交互视频模块；所述的模型运行组件子系统包含并列设置的地图/场景驱动模块、交互行为驱动模块、情节驱动模块；所述的输入设备管理器为工作站计算机5，生物信号处理模块为指夹式脉搏传感器3，虚拟三维实体模块为头戴式液晶显示器1，背景交互视频模块为音响播放设备8；所述的头戴式液晶显示器1、指夹式脉搏传感器3和音响播放设备8与工作站计算机5连接，工作站计算机5上连接有工作站液晶显示器6。

作为优选，所述的头戴式液晶显示器1与工作站计算机5通过头戴式液晶显示器连接线2连接。

作为优选，所述的指夹式脉搏传感器3与工作站计算机5通过指夹式脉搏传感器连接线4连接。

作为优选，所述的头戴式液晶显示器连接线2设置在工作站座椅7上。

作为优选，所述的工作站液晶显示器6替换为投影仪9和投影幕布10；所述的音响播放设备8的一侧设置有投影幕布10；所述的投影仪9和音响播放设备8与工作站计算机5连接，工作站计算机5通过多通道信号集线器11与指夹式脉搏传感器3连接。

本具体实施方式操作时：

1.准备启动阶段；

使用者躺靠在躺椅上，保持平静，将指夹式指夹式脉搏传感器夹在右手或左手的中指上，指夹式指夹式脉搏传感器随着手指腾空着。工作人员启动智能心理身心反馈训练系统。

2．数据采集阶段；

使用者躺靠在躺椅上，在系统语音的提示下，看着系统的大屏幕的画面进行身心的放松。智能心理身心反馈训练系统自动开启对使用者基础生物数据的采集，在经过20秒左右之后，可以基本测定出使用者的每秒心跳脉搏数，心率变异率等数据。

3．项目训练阶段；

使用者在系统语音的提示下进行身心反馈训练的单个训练项目。在每个训练项目前，会出现语音、文字的说明，指导使用者该如何学会放松。随后，使用者进行放松。不同的训练项目，会有不同的训练场景。以“玫瑰花开”训练项目为例，当使用者进行放松训练时，屏幕上会出现一朵刚开始紧闭的玫瑰花及相当的背景画面。当使用者进行放松时，通过对使用每秒心跳脉搏数、心率变异率变化规律的测定，相对使用者放松时玫瑰花会逐渐开放，当使用者心情紧张时，玫瑰花会慢慢紧闭，由此通过玫瑰花开合的情况可以显式的表现出使用者当前的状态。其它训练项目也是相同的逻辑和原理，因此画面与使用者的身心放松状态达到随动的效果。

4．训练评估阶段；

使用者在单个训练项目训练结束后，系统会显示出使用者完成训练项目各种信息与数据结果，这包括项目训练的进度，平均每秒心跳脉搏数，平均心率变异率等等，以后工作人员参考使用。

所述的智能控制组件子系统：由输入设备管理器、生物信号处理模块、消息处理中枢构成。由输入设备管理器主要进行键盘、鼠标等常用计算机输入设备的管理和捕获相关输入信号。生物信号处理模块主要处理指夹式指夹式脉搏传感器的信号并进行分析转换，它通过读取串口或USB接口传输来的脉搏信号。将进行相关的运算，实时计算出与人本体身心状态有意义相关的指标，如脉搏跳动数、HRV（心率变异率）等指标。这些指标的计算结果，将作为智能心理身心反馈训练系统实时反映给使用者，以供进行有效反馈评价的依据。消息处理中枢，它负责系统整个消息的收集转发协调，这些消息包括输入设备的消息、生物信号处理模块发出的消息及系统内部消息。

所述的三维视觉组件子系统：由用户界面模块、虚拟三维实体模块、背景交互视频模块等构成。用户界面模块主要为图形的用户界面，它提供用户与系统交互的界面，由窗口、按钮、下拉框等常用的软件控件组成。虚拟三维实体模块，主要控制三维的场景与场景中的三维物体。三维场景、物体的运动与变化是实时进行的，与使用者使用本系统的进程及当前身心状态有密切的关系。背景交互视频模块主要控制在三维场景中音、视频的播放，主要控制播放系统的提示语音、教学引导视频等。

所述的模型运行组件子系统：由核心运行模块驱动，集成地图/场景驱动模块、交互行为驱动模块、情节驱动模块等。核心运行模块驱动控制整体的软件运行进度，它协调整个软件的各个模块的功能。集成地图/场景驱动模块可以集中的装载三维训练场景。交互行为驱动模块，主要依据生物信号处理模块处理得出的指标控制三维场景的变化。情节驱动模块可以以情节进度的方式控制身心训练的过程。

显示输出的实现：

工作站计算机通过视频信号分频器联接工作站液晶显示器、大屏幕液晶显示器（电视机）或头戴式液晶显示器等显示设备，输出的画面将显示在其上。视频信号的联接方式有很多种，常用的有VGA信号联接，S端子信号联接及HDMI信号联接，具体的联接方式决定于计算机显卡的信号输出支持能力。

音效输出的实现：

工作站计算机通过声卡上的音频输出接口联接立体声音响设备，系统的输出音效将通过其进行输出。

多通道信号集线器的实现(团体训练使用)：

当智能心理身心反馈训练系统用于团体训练时，将配置多通道信号集线器，各个训练者佩戴的指夹式指夹式脉搏传感器通过信号集合线，联接到多通道信号集线器。多通道信号集线器内部为模拟电路与数字电路的集成。模拟电路部分实现信号的滤波、放大和模数转换，数字电路进行信号的集成与编码。并通过串口或USB接口的方式，将处理好的信号传输到工作站计算机。

采用上述结构后，本具体实施方式产生的有益效果为：

1、交互式参与；

基于实时三维动画技术，提供了参与者“活”的情景与场景，让使用者以交互式参与的方式控制场景的景物，来学会平衡身体的机能。

2、沉浸性体验；

带来全新听视觉体验，用户通过配备大屏幕的屏幕或配戴立体影院眼镜，可以完全沉浸在系统创造的虚拟环境中。这种临境的体验感是全所未有的震撼。

3、想象性感觉。

通过智能的传感器精确捕获人的生物信号，通过三维动画画面贴切地表现使用者的状态，从真正意义上实现了“身心随动”。使用者在虚拟的想象空间中逐步学会控制自我身心。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.智能心理身心反馈训练系统，其特征在于：它包含智能控制组件子系统、三维视觉组件子系统、模型运行组件子系统和核心运行模块；所述的智能控制组件子系统和三维视觉组件子系统与核心运行模块连接，核心运行模块与模型运行组件子系统连接；所述的智能控制组件子系统包含并列设置的输入设备管理器、生物信号处理模块、消息处理中枢；所述的三维视觉组件子系统包含并列设置的用户界面模块、虚拟三维实体模块、背景交互视频模块；所述的模型运行组件子系统包含并列设置的地图/场景驱动模块、交互行为驱动模块、情节驱动模块；所述的输入设备管理器为工作站计算机，生物信号处理模块为指夹式脉搏传感器，虚拟三维实体模块为头戴式液晶显示器，背景交互视频模块为音响播放设备；所述的头戴式液晶显示器、指夹式脉搏传感器和音响播放设备与工作站计算机连接，工作站计算机上连接有工作站液晶显示器。

2.根据权利要求1所述的智能心理身心反馈训练系统，其特征在于：所述的头戴式液晶显示器与工作站计算机通过头戴式液晶显示器连接线连接。

3.根据权利要求1所述的智能心理身心反馈训练系统，其特征在于：所述的指夹式脉搏传感器与工作站计算机通过指夹式脉搏传感器连接线连接。

4.根据权利要求2所述的智能心理身心反馈训练系统，其特征在于：所述的头戴式液晶显示器连接线设置在工作站座椅上。

5.根据权利要求1所述的智能心理身心反馈训练系统，其特征在于：所述的工作站液晶显示器替换为投影仪和投影幕布；所述的音响播放设备的一侧设置有投影幕布；所述的投影仪和音响播放设备与工作站计算机连接，工作站计算机通过多通道信号集线器与指夹式脉搏传感器连接。