WO2016119654A1 - 生理反馈系统及发光装置 - Google Patents

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WO2016119654A1
WO2016119654A1 PCT/CN2016/071986 CN2016071986W WO2016119654A1 WO 2016119654 A1 WO2016119654 A1 WO 2016119654A1 CN 2016071986 W CN2016071986 W CN 2016071986W WO 2016119654 A1 WO2016119654 A1 WO 2016119654A1
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breathing
physiological
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PCT/CN2016/071986
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周常安
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周常安
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    • 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
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/18—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for improving respiratory function

Definitions

  • the invention relates to a physiological feedback system, in particular to a system and a light-emitting device combining real-time feedback of physiological information and respiratory regulation.
  • physiological feedback is a learning program in which the human body learns how to change physiological activities for the purpose of improving health and efficacy.
  • physiological activities that can be changed by the human body through consciousness, for example, thinking, emotion, and behavior,
  • brain waves, heart rate, respiration, muscle activity, or skin temperature are monitored by the instrument, and the instrument quickly and accurately feeds information back to the subject, since this information is related to the physiological changes being made, therefore, After the subject obtains the information, the subject can be self-consciously regulated to strengthen the physiological response required.
  • breathing is controlled by the autonomic nervous system, which automatically adjusts the breathing rate and depth according to the needs of the body.
  • breathing can be controlled by consciousness, within a limited range.
  • the human body can control the breathing rate and depth by itself. Therefore, studies have shown that the balance between the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve can be affected by controlling the breathing. In general, the parasympathetic nerve activity is increased during exhalation, and the heartbeat is slowed down. The opposite is true during the gas period.
  • breathing training is also seen as a procedure that can improve physical and mental effects by affecting the body's functioning.
  • breathing training is a process of adjusting one's breathing through consciousness.
  • a common breathing training method is the Buteyko breathing technique, which advocates breathing through the nose and by consciousness.
  • a breathing method that controls the decrease in breathing rate or breathing rate may have a therapeutic effect on diseases caused by increased breathing rate or excessive ventilation, such as asthma, or other respiratory related diseases, for example, sleep breathing.
  • the breathing training can also be performed with an external guiding signal.
  • the guiding signal is used to guide the user's breathing, for example, guiding the breathing rate, and/or the ratio of exhalation to exhalation time, etc.
  • the content of the pilot signal may also vary. For example, during Buteco breathing training, the pilot signal provides a slower breathing rate to meet its training goals.
  • the user is mostly focused on the adjustment of the breathing, but since the purpose of the breathing training is to improve the physical and mental health, if the user can provide real-time information about the physiological state of the user during the breathing training, In order to let the user know whether the progress of the breathing adjustment is progressing toward the intended goal, it is believed that it will help to further improve the efficiency of the breathing training and achieve a multiplier effect.
  • the user when based on breathing training, the user can also change his or her respiratory state or other physiology by adjusting the self-consciousness while performing breathing training by allowing the user to know his or her physiological state in real time. State, further enhance the effect of training.
  • the signal is guided to further enhance the effect of physiological feedback.
  • Another object of the present invention is to provide a neurophysiological feedback system that provides real-time brain activity information and a respiratory guidance signal by a single perceptible signal generation source, so that the user can improve by following the respiratory guidance signal. Focus on further enhancing the effects of neurophysiological feedback.
  • Another object of the present invention is to provide a physiological feedback system that provides a real-time heartbeat variability and a respiratory guidance signal by a single sensible signal generating source, so that the user can obtain the physiological feedback procedure during the physiological feedback process.
  • the self-consciousness is adjusted by the information of the heartbeat variability rate, and the effect of physiological feedback on the autonomic nervous activity is further improved by following the respiratory guidance signal.
  • Another object of the present invention is to provide a respiratory training system that provides a respiratory guidance signal and related respiratory behavior information by a single perceptible signal generation source to allow the user to know his or her breathing behavior. Breathing regulation is carried out to effectively improve the training effect.
  • Another object of the present invention is to provide a breathing training system that provides a respiratory guidance signal and information about chest/abdominal undulation during breathing by a single perceptible signal generating source to allow the user to know whether or not he or she passes through the abdomen. Breathing exercises in the form of breathing.
  • Another object of the present invention is to provide a system for influencing a physiological state, which provides a user's true breathing pattern and a luminescent color to provide information about the physiological state of the user through the illuminating intensity of the single illuminant, as a user's self-awareness.
  • the basis of regulation, and then the effect of affecting the physiological state is to provide a system for influencing a physiological state, which provides a user's true breathing pattern and a luminescent color to provide information about the physiological state of the user through the illuminating intensity of the single illuminant, as a user's self-awareness.
  • a respiratory guidance signal by a change in the intensity of illumination of an independent illuminant, and a change in luminescence color to provide information about the physiological activity of the user in order to allow the user to be in the training section.
  • Figure 1 shows a possible implementation example when measuring an EEG signal in accordance with the system of the present invention
  • 2A-2D show possible embodiments of a perceptible signal generation source in the system of the present invention
  • FIG. 3 shows another possible embodiment of the measurement of an EEG signal in accordance with the system of the present invention
  • FIGS. 4A-4C are diagrams showing an implementation of a physiological feedback system employing a respiratory motion sensing element in accordance with a preferred embodiment of the present invention
  • 5A-5C show possible implementation examples when measuring ECG signal measurements in accordance with the system of the present invention
  • Figure 6 shows a possible implementation example when measuring an EEG signal and a heart rate sequence in accordance with the system of the present invention
  • Figure 7 shows a possible implementation example when measuring skin electrical activity in accordance with the system of the present invention.
  • the purpose of the system of the present invention is to integrate the procedure affecting the physiological state through self-awareness adjustment and the respiratory regulation in the same training section, and to form an feedback loop by interacting with the user to achieve an additive influence.
  • the technical effect of the physiological state can be widely applied to physiological feedback, neurophysiological feedback, meditation, and/or respiratory training, and various programs that affect the physiological state through self-consciousness regulation, so that the effectiveness achieved by the program can be further improved. .
  • the system according to the present invention has a wearable physiological sensing device and a perceptible signal generating device, wherein the wearable physiological sensing device is used to obtain a change in physiological activity in the training segment. And the affected physiological signal, and the sensible signal generating source, is used to notify the user in the training segment by a user-perceivable signal, for example, a visually perceptible signal, and/or an audible sensory signal.
  • a user-perceivable signal for example, a visually perceptible signal, and/or an audible sensory signal.
  • FIG. 1 there is shown a preferred embodiment of a system according to the present invention.
  • This embodiment provides an implementation of a neurophysiological feedback system incorporating breathing training.
  • the wearable physiological sensing device is implemented as A head-mounted EEG detecting device 10 and the sensible signal generating source are implemented as an illuminant 12.
  • the head-mounted EEG detecting device is placed on the head as shown in the figure to pass through the brain disposed inside the headband
  • the electric electrode obtains the brain wave of the user.
  • the position of the electroencephalogram electrode is not limited, as long as it is a corresponding sampling point of a specific cerebral cortex position at which a brain wave can be obtained.
  • common sampling points include Fp1 and Fp2. , O1, O2, etc., or any position defined by the 10-20 system, and the position and number of the EEG electrodes can be determined according to the purpose of the neurophysiological feedback performed, for example, the number of electrodes can be increased.
  • the measurement of the multi-channel EEG signal is performed, or the electrode can be placed on the ear as a reference point or the like, and thus, there is no limitation.
  • the illuminator 12 is placed at a position where the front of the body can be seen naturally, and the EEG detecting device on the head communicates with the illuminant, for example, by a general wireless communication method such as Bluetooth, WiFi, or the like, that is, A respiratory physiological feedback procedure can be initiated.
  • a general wireless communication method such as Bluetooth, WiFi, or the like
  • the breathing training and the neurophysiological feedback are combined, based on the progress of the breathing training, the user's breathing guidance signal needs to be provided, and based on the neurophysiological feedback, the user needs to provide the reaction to perform the neurophysiological feedback and change.
  • Information about physiological activity and/or other relevant information, and the illuminant is the medium provided.
  • the signal generated by the illuminator to be perceived by the user includes the illuminance and the illuminating color to respectively represent different information, wherein the illuminating intensity is used to represent the breathing guide, and the illuminating color is used to Demonstrate changes in the user's physiological activities.
  • the illuminant represents the inspiratory and exhalation by continuously changing the intensity of the illuminating intensity. Continuous changes, for example, a gradual increase in luminous intensity as a guide for gradual inhalation, and a gradual weakening of the illuminating intensity as a guide for gradual exhalation, so that the user can clearly and easily follow the suction.
  • the illuminator provides respiratory guidance (through continuous changes in luminescence intensity) to guide the user to adjust their breathing, while the EEG detection device worn on the head is also performed.
  • the detection of brain waves, and the obtained brain waves can be calculated after a calculation formula, for example, the proportion of the alpha waves, and according to the analysis results, a related user brain activity is generated.
  • the illuminant changes its illuminating color according to the information of the relevant user's brain activity.
  • a reference value may be obtained at the beginning of the program, for example, the alpha wave is a percentage of the total brain wave energy, and then the analyzed result is compared with the reference value to obtain a reference value.
  • the relationship between, for example, the increase or decrease of the ratio, and the illuminant can convey the change of the physiological state to the user in real time through the change of the illuminating color on the basis of the illuminant, for example, a plurality of colors can be used, for example, The closer to the blue, the more relaxed it is. The closer to the red, the more nervous it is. It can also be based on the depth of the same color. The lighter the color, the more relaxed it is. The darker the color, the more nervous it is. In this way, the user can easily pass the color.
  • the change is known to be nervous or relaxed, and the self-regulation is carried out while following the breathing guide, and the illuminating color is further oriented towards a more relaxed goal.
  • the degree of relaxation or emotional state of the human body can be understood by observing the energy balance and synchrony of brain activity between the two hemi-brains; or, the amount of blood flow in the cerebral cortex can be detected to know the brain activity. The degree of exuberance to judge the degree of relaxation of mind and body, etc.
  • the ratio of the ⁇ wave to the ⁇ wave In addition, when aiming at increasing concentration, you can choose to observe the ratio of the ⁇ wave to the ⁇ wave. In the brain wave, when the ⁇ wave dominates, the human body is in a state of waking and nervous, and when the ⁇ wave is dominant, the human body is in a state of relaxation and consciousness interruption. Therefore, by increasing the ratio of the ⁇ wave to the ⁇ wave. To achieve the goal of increasing concentration, for example, one of the methods for treating patients with ADHD (Attention deficit hyperactivity disorder) is to observe the ratio of the ⁇ wave/ ⁇ wave by neurophysiological feedback.
  • ADHD tention deficit hyperactivity disorder
  • the illuminator provides a respiratory guidance signal (through a continuous change in luminescence intensity) to guide the user to adjust their breathing while simultaneously wearing the head
  • the EEG detection device also performs brain wave detection to further analyze the ratio of the ⁇ wave and the ⁇ wave, for example, the ratio of the ⁇ wave and the ⁇ wave to the total brain wave energy, respectively, or the calculation of ⁇ / ⁇ + ⁇ and ⁇ / ⁇ + ⁇ , etc., and then, according to the analysis result, a related information about the activity state of the user's brain is generated, and the illuminant is based on the information of the related user's brain activity, and is used in real time by the change of the illuminating color.
  • Communicate changes in the function of the brain can be represented by multiple colors, the closer to the blue, the concentration The lower the value, the closer the red color means the higher the concentration, the more the depth of the same color can be used. The lighter the color, the lower the concentration. The darker the color, the higher the concentration, so that the user can easily Through the change of color, it is known whether your concentration is improved, and self-regulation is also carried out while following the breathing guide, and the illuminating color is further inclined to improve the target of concentration.
  • the slow cortical potential is also a brain activity often observed in neurophysiological feedback that focuses on concentration.
  • the negative shift of the SCP negative shift
  • the positive shift of the SCP is related to reduced attention.
  • the physiological state represented by the illuminating color can be implemented as various possibilities, for example, the converted relaxation or concentration can be used as a basis for change as described above, or can be used to indicate a change in a single physiological signal, for example, There is no limit to the proportion of alpha waves, or changes in brain activity. Moreover, there is no limitation on the way the illuminating color changes. The key point is that the user can understand his or her physiological state simply and clearly, and can drive the user to self-consciously control to achieve the target physiological state.
  • the illuminating color may alternatively be used to indicate other information about the condition of use, for example, to indicate the number of training hours that have been accumulated, for example, the darker the color, the longer the cumulative training time is for use. Understand the cumulative effect of the physiological feedback program with cumulative effects, and here, the accumulation time can be a cumulative period of time, for example, within a week, or the time of the training time, etc., depending on the user The change in color is also required; alternatively, the illuminating color can also be used to indicate the start of time for each training session, for example, from the beginning of the light color to deeper to indicate a gradual approach to the training tail. Therefore, it is a feasible way, there is no limit.
  • the illuminant can also be implemented as a time for setting the training section, for example, 10 minutes, 15 minutes, and automatically shutting down at the end of the time, so that the user can perform breathing control more concentrically. Self-awareness control is more conducive to the achievement of the target effect.
  • the user can naturally combine the breathing regulation and the program that affects the physiological state through self-consciousness control, without special learning steps, and the important reason is that the perceptible signal generating source
  • the generated perceptible signal includes two kinds of information.
  • the visually perceptible signal generated by the single illuminant expresses the respiratory guidance signal and the real-time physiological state respectively by the illuminance intensity and the illuminating color. .
  • the feedback mode for the user is usually implemented, for example, as a result of performing physiological feedback to produce a moving object, for example, a balloon floating in the air, when The more relaxed the body, the higher the balloon floats; or the pattern that changes with the physiological state, for example, the flower that continues to bloom because the body is more and more relaxed; or directly shows the change in the measured value;
  • the method of introduction is mostly implemented, for example, by the ups and downs of the waveform representing the inhalation and exhalation. Therefore, when combining the two, the user is easily disturbed by the visual display of the value that is too complicated, too large, or not easy to understand, and may even increase the user's mental stress, and the effect does not rise and fall.
  • the present invention considers how to provide two kinds of information by a single object when considering how to provide information to the user, so as to simplify the complexity as much as possible, and not to cause a mental burden on the user. It also makes it easy for users to use the system.
  • the advantages of the display mode disclosed by the present invention include:
  • the change in the intensity of the luminous intensity is similar to the general rhythm and rhythm representation. The user does not need to go through the thinking conversion, and can intuitively obtain guidance to control inhalation and exhalation.
  • the illuminating color is an easy-to-understand physiological state representation for the user. Compared with directly providing numerical changes, the human body can easily identify the change in degree and level by using the color type and/or the depth change. Sense, so it can respond more naturally and make self-consciousness.
  • the illuminant can have various implementation options. For example, in terms of appearance, it may be a sphere as shown in FIG. 1 , or may have other shapes such as a square shape, a pyramid shape, and the like, and further, may be implemented. In order to float through the magnetic force, the use of fun is increased; in addition, it can be implemented to emit only the entire illuminant, and can be implemented as only partial illuminating, as shown in FIG. 2A, the illuminant is disposed at the top. a permeable portion exhibits its illuminating behavior, and the permeable portion can also be implemented in different shapes to attract user interest, for example, a multi-level concentric ring (Fig. 2B), or a radial shape (Fig. 2C) and the like, without limitation.
  • Fig. 2B multi-level concentric ring
  • Fig. 2C radial shape
  • a single illuminant to provide illumination intensity and illuminating color change, it can also be implemented by other devices having a display function.
  • it can be a light source on a screen, for example, a tablet computer or a mobile phone.
  • the light source can also be implemented as part of the image, for example, the head of the human figure, or the position of the abdomen, etc., to help the user imagine the activity in the body during self-consciousness regulation.
  • the aperture is also a good implementation, for example, the aperture around the human head also helps the user to imagine.
  • the diameter of the light-emitting range can be further changed.
  • the change in luminous intensity is shown as shown in Fig. 2D to enhance the effect of guiding inhalation and exhalation. Therefore, it can be changed according to the actual implementation situation, and there is no limitation.
  • the system according to the present invention may additionally provide an audible perceptible signal, such as sound or speech, to provide another option when the user needs to close the eye for a feedback procedure, for example, by the intensity of the volume.
  • an audible perceptible signal such as sound or speech
  • the sound frequency represents the physiological state. For example, the higher the frequency, the more nervous the sound is, the lower the low frequency indicates the more relaxed, and so on, so there is no limit.
  • the auditory perceptible signal can be implemented as being provided by the perceptible signal generating source, and/or provided by the wearable physiological sensing device, again without limitation.
  • the respiratory guidance signal can also be implemented to perform real-time adjustments based on changes in the physiological state of the user.
  • the types of respiratory guidance signals are mainly divided into three types, one is a preset fixed breathing change mode, for example, the breathing rate is set to be fixed 8 times per minute; one is a preset breathing change with time. Change mode, for example, in a 15 minute training session, the breathing rate is set to 10 times per minute for the first 5 minutes, 8 times per minute for the 5 minutes in the middle, and 6 times per minute for the last 5 minutes;
  • One is a pattern of respiratory changes that dynamically changes with physiological conditions.
  • the respiratory guidance signal can obtain a physiological signal obtained by the wearable physiological sensing device, in addition to the respiratory change mode preset to be fixed and change with time, for example, in the embodiment of FIG.
  • the EEG signal obtained by the EEG detecting device can be implemented to dynamically change with the physiological state to provide a breathing change pattern that more effectively guides the user toward the target physiological state.
  • the respiratory guidance signal can be implemented to further reduce the breathing rate, for example, from 8-10 times per minute to 6-8 times per minute, to further Increase the degree of relaxation; or, it can be implemented as a relaxation process for the user
  • the degree of relaxation of the user has increased and remains stable
  • the respiratory guidance signal can be implemented to further reduce the breathing rate, for example, from 8-10 times per minute to 6-8 times per minute, to further Increase the degree of relaxation; or, it can be implemented as a relaxation process for the user
  • the degree has reached the expected goal, or when the control of the breath has steadily matched the breathing guide
  • the supply of the respiratory guidance signal is stopped, and the user can focus on self-consciousness regulation, and only when the breathing is found to be unstable,
  • the degree of relaxation is lowered, the breathing guide is started again, so there is no limit.
  • it may be implemented as a program for allowing the user to alternately perform respiratory regulation and change the physiological state by self-consciousness regulation by the presence or absence of the supply of the respiratory guidance signal.
  • a program for allowing the user to alternately perform respiratory regulation and change the physiological state by self-consciousness regulation by the presence or absence of the supply of the respiratory guidance signal when the procedure of affecting physiological state through self-consciousness regulation is carried out, especially in neurophysiological feedback and meditation, if the breathing energy is in a smooth and stable state, the effect of feedback can be obtained. Adding and multiplying, therefore, by providing the breathing guide signal intermittently for a period of time, the user is accustomed to the breathing mode to achieve stable breathing, and then, by stopping the breathing guide, the user is accustomed to the natural continuation. In the breathing mode, simply focusing on the self-awareness control program, this process will further enhance the feedback effect.
  • the breathing training has a delayed response to the influence of the autonomic nerve
  • the breathing guidance can be provided without The period during which the effect of breathing training on the autonomic nerve is presented is convenient for the user to perform self-awareness control procedures, and the training effect is added.
  • the alternating conversion of the breathing training and the self-awareness control program may be determined according to the physiological state of the user as described above, or may be based on a preset time interval. Switching is fixed, there is no limit. In addition, when the fixed switching mode is adopted, it may be further implemented that the respiratory guidance signal is switched between fast and slow breathing rate, for example, 6-8 times per minute and 10-12 times per minute, and such This can help, for example, focus on switching training for more flexible control.
  • FIG. 1 shows an embodiment in which an EEG electrode is placed through an ear-worn structure.
  • the EEG electrode can be worn through the ear or the ear or The skin in the vicinity of the ear, in turn, obtains the EEG signal, so it is also a very convenient way, and there is no limit.
  • the user performs a breathing training program through a respiratory motion sensing element 20 disposed on the abdomen and a screen having a light source 22 placed in front of the body, wherein the respiratory motion sensing element functions to sense breathing.
  • the body cavity caused by the action is undulating, and thus the information that can be provided includes, but is not limited to, the duration of exhalation, exhalation pause, inhalation and inhalation pause, respiratory rate, and the user is using the abdomen.
  • Sensing elements include, but are not limited to, RIP straps (Respiratory Inductance Plethysmography (RIP), and piezo respiratory effort belts, and the like.
  • one form that can be implemented is to provide a difference between the actual breathing behavior pattern of the user and the breathing guidance signal, as a user's self-consciousness regulation.
  • the difference between the two can be obtained by calculating the score.
  • the pre-loaded calculation formula is used to calculate the difference between the actual breathing behavior pattern of the user and the guidance signal, for example, for breathing. Rate, exhalation period/inhalation period ratio, etc.
  • the color is changed to indicate the level of the score, for example, the same color shade or different color
  • the continuous change indicates the level of the score so that the user can know in real time and make real-time adjustments.
  • Another form that can be implemented is to provide information about the patient's respiratory stability. Because stable breathing helps to maintain physical and mental relaxation, it can also mean that the body and mind are at a certain level. Relaxed and stable state, therefore, by knowing the information about the self-breathing stability, the user is also assisted in self-consciousness regulation.
  • the manner of presentation of stability can be expressed by means of scores as described above, for example
  • the rate of change of the breathing rate can be calculated by a preset calculation formula, for example, every 1 minute. The lower the rate of change, the higher the stability, the higher the score, and the change of the color of the light, or by observing the breath.
  • the score is obtained by the stability of the amplitude, or the result of the comprehensive evaluation of both the respiratory rate and the respiratory amplitude is used as a feedback basis; in addition, the change of the respiratory rate or the respiratory amplitude can also be directly indicated by the luminescent color, and thus, there is no limitation.
  • Yet another form that can be implemented is to provide information about changes in ventilation.
  • the amount of ventilation is also the focus of attention, because part of the purpose of breathing training is to solve the problem of hyperventilation, and when breathing in daily life.
  • Maintaining a smooth and unobtrusive ventilation also helps to maintain a relaxed and stable state of mind and body, so it can be used as a basis for self-adjustment by providing information on the amount of ventilation during breathing.
  • a standard value may be preset, and the result compared with the standard value is presented to the user by the illuminating color. For example, the illuminating color may remain unchanged until the measured ventilation amount is higher than the measured amount.
  • the color value changes in the standard value, or it may be that the darker the light, the more the standard value is exceeded, and the lighter the value is, the closer to the standard value; in addition, the standard value may not be preset, only by the color depth or continuous color change.
  • the amount of ventilation is not limited to
  • Yet another form that can be implemented is to provide information about the user performing abdominal breathing, or chest breathing.
  • abdominal breathing helps to increase the activity of parasympathetic nerves, and can further enhance the effect of relaxing the body and mind to relax the body and mind, so when the respiratory motion sensing element is placed on the chest and / or abdomen, It can be used to distinguish the expansion of the abdomen and the chest during breathing as a reference for the user to adjust the breathing behavior.
  • the respiratory motion sensing element can be set separately from the abdomen to understand the undulation of the abdomen, or to set the breathing separately from the chest.
  • the motion sensing element is configured to know whether the chest is undulating (on the premise that abdominal breathing is desired), or as shown in FIG.
  • the respiratory motion sensing element 20 is provided on the chest and the abdomen respectively; in addition, some abdominal breathing is performed. Training requirements are specific to The fixed part is breathed, for example, the upper abdomen or the lower abdomen, and this can be achieved by adjusting the position of the respiratory motion sensing element to the abdomen to achieve detection of different parts.
  • the illuminating color may be used to indicate the amount of ventilation detected by the respiratory motion sensing element disposed on the abdomen, or may be indicative of the respiratory motion sensing provided on the chest. Whether the component detects chest expansion or the ratio of the degree of expansion of the abdomen to the chest is not limited.
  • the user is breathing through the nose and/or mouth.
  • the preferred way to breathe is to breathe through the nose.
  • the mouth When the mouth is involved in breathing, or only breathing through the mouth, it will easily cause excessive breathing because the amount of ventilation will be greater than breathing through the nose.
  • the nose inhales air, the air can be heated and humidified, while the bristles inside the nose and nose can filter out particles and prevent it from entering the lungs.
  • the report many people only breathe unconsciously through the mouth. Therefore, if you change your mind consciously, you can return to breathing with your nose, so it is helpful to provide such information during breathing training. In order to allow the user to breathe in a more correct way, enhance the effect of training.
  • the user can know the presence or absence of oral airflow during the breathing training, and/or the nasal airflow and mouth gas through the change of color.
  • the proportion of traffic, etc. can be changed according to actual needs.
  • a sensing element that can detect changes in the outlet and nasal air flow, for example, a respiratory airflow tube or a nasal passage tube, which can detect changes in the mouth and nasal respiratory airflow, and A thermal sensor placed between the nose and mouth to sense changes in the temperature of the respiratory airflow.
  • the heartbeat that is also controlled by the autonomic nervous system changes, the so-called Respiratory Sinus Arrhythmia (RSA), that is, the heartbeat during inhalation. Acceleration and breathing slow down the heartbeat, so another way to get the user's breathing behavior is to measure the heart rate.
  • RSA Respiratory Sinus Arrhythmia
  • the respiratory changes can be known by analyzing the heart rate sequence.
  • a heart rate sequence includes, but are not limited to, obtaining a heart rate sequence by detecting an arterial pulse, for example, a light sensor disposed at an ear, a finger, a wrist, a forehead, etc., a pressure sensor directly placed on the artery, and An arterial pulse can be obtained by a cuff, etc.
  • an arterial pulse for example, a light sensor disposed at an ear, a finger, a wrist, a forehead, etc.
  • An arterial pulse can be obtained by a cuff, etc.
  • the photosensor is a sensor that has a light-emitting element and a light-receiving element and acquires an optical signal by using a PPG (photoplethysmography) principle, for example, by wearing
  • the person performing the measurement by way of reflection or reflection can also obtain the heart rate sequence by measuring the electrocardiogram, for example, by at least two hearts placed on the hands, the ears and other positions of the body, the fingers and other positions of the body, and the trunk.
  • An electrocardiogram is taken to obtain an electrocardiogram
  • FIG. 5A shows an embodiment in which an electrocardiographic signal is obtained by two finger-type ECG electrodes
  • FIG. 5B shows an embodiment in which an ECG signal is obtained by contacting the ear and the wrist
  • FIG. 5C It is obtained by touching the exposed electrocardiographic electrode of the ear wearing device attached to the ear by the hand.
  • the embodiment of the electrocardiographic signal therefore, can have various options, and can also be changed according to actual use requirements, without limitation.
  • the information provided to the user by the color of the illuminating may also include information of many related autonomic nerves derived by acquiring heart rate and RSA information.
  • breathing is known.
  • Better harmony and synchronization with heart rate represents a more orderly and coordinated heartbeat rhythm, that is, the human body is in a relatively relaxed and stable state. Therefore, it can be used by analyzing whether the breathing and heart rate are harmonious and synchronized. Determining the effectiveness of respiratory guidance training and/or as a user providing information in real time, for example, frequency domain analysis of heart rate sequences, when the spectrum is more concentrated, it means that the synchronization between the two is higher, or both can be calculated.
  • the phase difference between the two when the phase difference is smaller, the higher the synchronism between the two, so that the analysis result about the harmony or synchronization can be presented to the user through the change of the same color and the different colors, for example, The lighter the color, the higher the harmony/synchronization, the more relaxed the body, and conversely, the darker the color, the lower the harmony/synchronization.
  • the user can know in real time whether the breathing training/physiological feedback performed by the user advances toward the relaxed target; in addition, the breathing guidance signal can be adjusted by analyzing the result to further guide the user's breathing, and the physical and mental state gradually A goal that tends to be more relaxed.
  • the electrocardiogram electrode 24, and the heart rate sequence is obtained by the electrocardiogram, together with the information on the related respiratory behavior obtained by the respiratory motion sensing element, can also obtain the analysis result of the harmony degree and the synchronization as described above, and therefore, there is no limit. .
  • the RSA information can be obtained through the heart rate sequence, the heart rate, the respiration, and the synchronization between the EEG signals can be observed as a basis for feedback.
  • exhalation and inspiration cause fluctuations in intravascular blood volume, and this fluctuation also reaches the brain with blood flow, which in turn causes brain waves to approach the low frequency segment of the respiratory rate, for example, below 0.5 Hz.
  • Fluctuation therefore, in addition to knowing whether the synchronization between the two is achieved by resonance, the breathing pattern can be known by observing the brain waves, and the autonomic nerve is also caused by the sinus node and the vascular system of the heart.
  • Systematic regulation, and the autonomic nervous system will also feedback the changes of heart rate and blood pressure to the brain through the baroreceptor system, thereby affecting the function and operation of the brain, for example, affecting the cerebral cortex, and can be affected by the brain.
  • Electrogram measurement, coupled with conscious control of breathing can affect the heart rate caused by the influence of autonomic nerves, therefore, there is a relationship between the three, so the good synchronization between the three can represent the human body is relatively
  • the state of relaxation, according to which the correlation analysis results can also be used as information to provide users with self-awareness adjustment for neurophysiological feedback. .
  • the photosensor can be incorporated into the head-mounted EEG detecting device of FIG. 1, for example, by the ear-wearing structure 14, such as an ear clip structure, or a setting.
  • the heart rate sequence is obtained from the forehead inside the headband, so that more physiological signals can be used to more accurately evaluate the physiological state of the user, and naturally provide real-time information closer to the actual physiological state. It allows the user to advance toward the target physiological state more easily.
  • RSA amplitude is related to parasympathetic activity
  • larger RSA amplitude represents better parasympathetic nerve.
  • Activity and when the increase in parasympathetic activity is sufficient, it can trigger the relaxation response of the human body (Relaxation Response), relieves the accumulated pressure, therefore, by observing the user's heart rate change pattern, and when the heart rate starts to accelerate, the breathing guide informs the user that the inhalation can be started, and when the heart rate starts to slow down, the breathing guide Informing the user that the exhalation can be started to achieve the effect of increasing the amplitude of the RSA.
  • the respiratory guidance signal that helps the user to trigger the relaxation reaction of the human body can be provided in such a manner; at this time, for example, the illumination is performed.
  • the color indicates whether the user's breathing matches the respiratory guidance signal, or whether the parasympathetic activity is increased, etc., which will further enhance the effect of the breathing guide.
  • due to the magnitude of the amplitude of the peaks and troughs of the RSA that is, the difference between the maximum and minimum values of the heart rate during a breathing cycle is related to the activity of the autonomic nervous system. This information is provided to the user in real time as a basis for the user to adjust physiological activities.
  • HRV Heart Rate Variability
  • HRV analysis is a method for obtaining a common means of autonomic nervous system activity
  • frequency domain analysis can be performed (for example, Frequency domain) to obtain total power (TP) that can be used to assess overall heart rate variability, high frequency power (HF) that can reflect parasympathetic activity, sympathetic nerve activity, or sympathetic nerves
  • TP total power
  • HF high frequency power
  • LF low frequency power
  • LF/HF low high frequency power ratio
  • SDANN an RMSSD that can be used as an indicator of short-term overall heart rate variability, and can be used to assess high-frequency variation in heart rate variability R-MSSD, NN50, and PNN50.
  • the result of the HRV analysis can also be provided to the user in real time by the change of the illuminating color as information for letting the user know the activity situation of the autonomic nerve, where the HRV analysis is performed on the heart rate sequence for a period of time.
  • real-time HRV analysis can be carried out by moving the concept of the Moving Window, also That is, a calculation time segment is first determined, for example, 1 minute, or 2 minutes, and thereafter, the HRV analysis result is continuously obtained by continuously shifting the time segment backward, for example, every 5 seconds. For example, an HRV analysis result is obtained every 5 seconds, thereby achieving the purpose of providing real-time HRV analysis results.
  • the concept of weighting can also be used to moderately increase the computational weight of physiological signals closer to the analysis time. Let the results of the analysis be closer to the real-time physiological conditions.
  • the system according to the present invention can also be implemented to provide a user with their own breathing behavior patterns to allow the user to know their actual breathing through a physiological sensor that can detect the breathing behavior of the user.
  • the user's actual breathing rate, as well as the exhalation period/inhalation period change, etc. may be provided by a continuous change in the luminous intensity.
  • the real-time physiological state information provided by the illuminating color may have different possibilities depending on the physiological sensor of the user. For example, it may be information about the related breathing behavior, for example, may be a breathing rate.
  • physiological state information is acquired by another physiological sensing element.
  • an electroencephalogram signal is acquired and a brain activity is known, there is no limitation.
  • the preset grading table may provide As a comparison between the respiratory rates, for example, the degree of difference is divided into blue: 0-20%, green: 20-40%, yellow: 40-60%, red: 60-80%, therefore, the user It is possible to know the difference between the breathing signal and the breathing guide signal by the color that is presented, and then perform the breathing adjustment.
  • an auditory perceptible signal for example, sound or speech
  • the breathing guidance signal is used as a basis for the user to adjust his or her breathing behavior pattern in addition to the physiological state information presented by the illuminating color, and/or to allow the user to understand his or her breathing. Whether the over-luminescence intensity is displayed and whether the respiratory guidance signal (through the auditory perceptible signal is displayed) is consistent with each other, and the effect of the breathing training is further improved.
  • the auditory perceptible signal may be generated by the perceptible signal generating source, or may be generated by the wearable physiological sensing device without limitation.
  • the system of the present invention can also understand the physiological state of the user during the physiological feedback procedure by detecting physiological signals related to the activity of the autonomic nervous system, as real-time feedback to the user information, and/ Or as a basis for adjusting the respiratory guidance signal.
  • the wearable physiological sensing device 30 is configured to detect a user's skin electrical activity (EDA, Electrodermal Activity) through electrodes 31 disposed on two fingers.
  • EDA Electrodermal Activity
  • the perceptible signal generating source implements a smart phone 34 to provide the respiratory guiding signal and the information required for physiological feedback to the user through the auditory perceptible signal, and when implemented as In the case of the auditory approach, it is advantageous that the user will be able to close the eyes during physiological feedback, especially if the goal of physiological feedback is to relax the body.
  • the skin electrical activity can also be obtained from other locations.
  • the palm, the wrist, etc. are also common locations for obtaining electrical activity of the skin, wherein when the wrist is used to obtain the position, it is preferably
  • the electrode can be implemented as the inner side of the belt body for arranging the housing 32 as shown in FIG. 7 to contact the skin of the wrist, which can also reduce the complexity of the wiring.
  • the user when performing the physiological feedback procedure using the system of FIG. 4, the user sets the electrodes on two fingers to obtain an electrical signal of the skin, relax the body, and present through the mobile phone.
  • the current sound breathing guidance signal and physiological feedback information adjusts its own breathing and performs physiological feedback.
  • the auditory perceptible signal for expressing the respiratory guidance signal may include, but is not limited to, for example, a time interval for generating the sound signal may be used as a guide for initial inhalation and exhalation; Or a change in volume to represent a continuous change in inspiration and exhalation; or a different sound category representing inhalation and exhalation, for example, different music tracks, or sound files with periodic changes, such as waves, etc., to allow
  • the user adjusts the breathing according to the change; or the user can be informed by voice to perform inhalation or exhalation, for example, by "inhalation" and "exhalation” voice indications at the time points of inhalation and exhalation.
  • the breathing mode of the user may include, but is not limited to, for example, a time interval for generating the sound signal may be used as a guide for initial inhalation and exhalation; Or a change in volume to represent a continuous change in inspiration and exhalation; or a different sound category representing inhalation and exhalation, for
  • the frequency or volume of the sound may be gradually higher or lower to indicate an increasingly trending target.
  • the specific sound type, or music may be used to represent that the target has not been reached, or the target has been reached; or, the voice may be used to inform the user whether the physiological feedback is gradually moving toward the target. Therefore, as long as it can distinguish from the respiratory guidance signal, there is no limit.
  • one of the embodiments is to use the snoring sound generated by the interval to guide the user to start inhaling or exhaling, and use the frequency of the sound to represent the degree of relaxation of the body. For example, the higher the audio, the more nervous it is, and the lower the audio, the more relaxed it is. Therefore, when the user hears the high-frequency hum, you can learn that you are still inhaling and exhaling. Too nervous, you need to find a way to relax, so even with a single voice signal, you can clearly let the user know both types of information at the same time.
  • another embodiment may be to use the strength of the sound volume to represent continuous changes in inspiration and exhalation, and to use different types of sounds to indicate the degree of relaxation of the body, for example, to indicate a higher degree of tension by a bird's voice. And the sound of the waves is more relaxed, the same is A way to express it clearly.
  • heart rate is regulated by both sympathetic and parasympathetic nerves, and when sympathetic activity increases. The heart rate becomes faster. When the parasympathetic activity increases, the heart rate becomes slower. Therefore, the activity rate of the two can be known by observing the heart rate sequence.
  • the blood vessels transmitted to the skin of the extremity of the limb are only affected by the sympathetic nerves, When the sympathetic activity is reduced, the vasoconstriction is reduced, the diameter of the tube is increased, the blood flow is increased, and the surface temperature of the skin is increased.
  • the temperature of the distal skin of the limb can be measured by a temperature sensor to estimate the activity of the sympathetic nerve relative to the parasympathetic nerve.
  • muscle tension is also related to the activity of the autonomic nervous system.
  • EMG signals can also be used to detect the muscle tension, and the muscle relaxation state is known.
  • the blood pressure level is also related to the autonomic nerve. Therefore, it is possible to change the blood pressure value or to obtain the pulse transit time (PTT). Calculating a reference blood pressure value, rather the case that the autonomic nervous activity. Therefore, as long as physiological signals capable of reflecting autonomic nervous activity are applicable, there is no limitation.
  • the information about the physiological state provided to the user may have other options besides directly expressing the state of relaxation and tension as described above, for example, it may be used for performance calculation. Or the result of the comparison, the effect of physiological feedback, or directly the measured physiological signal.
  • the real-time physiological state may also be implemented as a physiological state before the respiratory physiological feedback is not performed.
  • the comparison result that is, the physiological state before the respiratory physiological feedback is taken as a reference, and the presentation of the real-time physiological state is a comparison with the reference, for example, an initial skin electrical energy before the respiratory physiological feedback is started.
  • the activity eg, presented as a resistance value
  • the measured electrical activity of the skin is compared with the initial electrical activity of the skin, and when the two are subtracted to obtain a positive value, It means that the resistance value increases, that is, the sympathetic nerve activity decreases, and when the subtraction yields a negative value, it means that the resistance value decreases, that is, the sympathetic nerve activity increases, Therefore, in this way, the influence of respiratory physiological feedback on the autonomic nerve can also be presented.
  • sounds representing physiological states may be generated only when the physiological state meets the conditions, for example, for example,
  • the reference value may be dominant, and the sound representing the physiological state is only when the resistance value is lower than the reference value, that is, when the sympathetic nerve activity is increased and the tension is increased, the warning user is required to relax, and if the resistance value is always Above the reference value, the user is continuously maintained in a relaxed state, so that no sound is maintained, or vice versa, the sound representing the physiological state continues to be generated, only when the tension exceeds the reference value. It stops only, so there is no limit.
  • a visually perceptible signal can be added as a third information, for example, when two physiological signals are detected simultaneously, or two physiological information can be obtained.
  • the two signals and the physiological state represented by the information may be separately represented; or, as described above, the actual breathing situation of the user may be used to let the user know. The difference between your own breathing and respiratory guidance signals.
  • the visually perceptible signal can be provided by an illuminant, a screen or device having a display function as described above, without limitation.
  • the respiratory guidance signal can also be implemented to perform real-time adjustment according to the physiological state change of the user. For example, as described above, when the degree of relaxation of the user has increased and remains stable, the respiratory guidance signal further reduces the breathing rate to further increase the degree of relaxation; or the degree of relaxation of the user has reached the expected level
  • the target, or the control of the breath has steadily matched the breathing guide
  • the supply of the breathing guide is stopped, and the user can concentrate on self-consciousness regulation, and only find that the breathing is unstable, or the degree of relaxation is lowered.
  • the breathing guide is started again; or the breathing training and physiological feedback are alternately performed by the user through the presence or absence of the breathing guide. Therefore, it can be changed according to the actual use situation, or the user can choose the appropriate method without restriction.
  • the sensible signal generating source may be further implemented to be combined with the wearable physiological sensing device, for example, a display component of the wearable physiological sensing device, and/ Or a sounding element to provide a visually perceptible signal, and/or an auditory perceptible signal, and thus, without limitation.
  • the perceptible signal generating source when it is implemented as a separate illuminator as shown in FIG. 1, due to its physically independent characteristics, it can also be implemented by providing a switch, for example, a The button, or the dial, or, in particular, is activated by shaking, so there is no limit.
  • physiological feedback neurophysiological feedback
  • breathing training performed by the device according to the invention is also suitable for integration into the game, so that, in addition to changes in visual/auditory effects, for example, changes with physiological state, Colors, object types, people, sounds, etc., through the game, will provide more interactive content, for example, through a game software executed on mobile phones and / or computers, to increase interaction with users The interest, and thus the willingness to use.
  • a score system can be used. For example, if the goal of neurophysiological feedback is to relax the body and mind, the score can be used to express the degree of relaxation in a segment, such as the proportion of alpha waves in the brain wave.
  • the physiological feedback has a cumulative effect
  • the scores obtained at different times and in different sections can be cumulatively calculated, so that the user can easily know the results of his own efforts through the scores, which is helpful.
  • you can further set different thresholds that can be achieved increase the user's desire for challenge, and, in conjunction with the concept of the level, when a threshold is reached, the next level can be reached.
  • open different functions, etc. increase the use of fun, and increase the willingness to use.
  • rewards can also be used. For example, when the scores accumulate to a certain threshold, more optional characters can be added. For example, more types of clothes can be replaced, and a halo appears. Etc., or you can give accessories, treasures, etc., or to enhance the level of the player to give higher game ability, etc., and the common methods of various online games are suitable for the present invention.
  • the accumulation of physiological feedback is mainly constructed on the premise of continuous use, that is, when the interval of the physiological feedback program executed is too long, the cumulative effect is lost, according to which
  • the principle of calculating the score can be designed such that the accumulated score will decrease as the time interval becomes longer. If the game is not played for too long, the score will be zero and the user must start over. For example, when the user does not perform a physiological feedback procedure 2 days apart, the cumulative score is reduced to 75%, not used 3 days apart, the score is reduced to 50%, and so on, and finally when not used 5 days apart, the previous The cumulative score is zeroed to encourage continued use by the user.
  • the user can feel the physiological state change caused by the physiological feedback in real time, so that the user feels that there is a goal and increases the power of use.
  • the physiological feedback system of the present invention two programs of respiratory regulation and physiological feedback are novelly combined, and by introducing a respiratory guidance signal into a physiological feedback program, in addition to allowing the spirit to be more concentrated, based on conscious Breathing can affect the characteristics of the autonomic nerves, and the effect of physiological feedback can be made more significant.
  • the two complement each other and do more with less.
  • the sensing signal also enables the user to clearly and easily understand the information content in the process of performing physiological feedback, and the physiological feedback program is more convenient to perform. Therefore, the patent application can indeed bring improvements to the prior art.

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Abstract

一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号及自律神经活动信息，以作为使用者在一训练区段中自我调整生理活动的基础，进而达成一生理反馈回路，该系统包括一穿戴式生理感测装置，具有至少一生理感测元件，设置于该使用者身上，以取得相关于使用者生理活动的生理信号，以及一可感知信号产生源，用以产生包括一第一信息以及一第二信息的一可感知信号，其中，该可感知信号通过该第一信息表现该呼吸导引信号，以及通过该第二信息表现该相关使用者生理活动的信息，以让使用者可根据该第一信息而进行一呼吸行为模式，以及根据该第二信息而进行一自我意识调控，进而达成对生理状态的影响。还提供了一种提供导引信号以及生理活动信息的发光装置。

Description

生理反馈系统及发光装置 技术领域
本发明涉及一种生理反馈系统，特别涉及一种结合生理信息实时反馈以及呼吸调控的系统及发光装置。
背景技术
近年来，越来越多的研究着重于人体如何通过自我意识调控的方式而影响身体的运作系统，以达到改善身心健康的效果，例如，生理反馈(biofeedback)(包括神经生理反馈(neurofeedback))、冥想(meditation)、呼吸训练(breath training)等皆是目前已获大量研究结果支持，且亦有越来越多人使用的方法。
其中，生理反馈是一种人体为了改善健康及效能等目的而学习如何改变生理活动的学习程序，在此程序中，人体中可通过意识，例如，思考、情绪、以及行为，改变的生理活动，例如，脑波，心率、呼吸、肌肉活动或皮肤温度等，会通过仪器进行监测，且仪器快速且准确的将信息反馈给受试者，由于此信息与所欲实现的生理改变有关，因此，受试者在获得信息后，就可据以而进行自我意识调控，加强所需的生理反应。
另外，静坐冥想的常见方式是：集中注意力、正念(mindfulness)以及慈悲心与爱，主要皆涉及自我意识控制。静坐冥想的目的和临床心理学、精神医学、预防医学以及教育的许多目标一致，越来越多的研究结果显示，静坐冥想可能有助于舒缓抑郁症和慢性疼痛症状，并且有利于提升整体的幸福感。
此外，亦有越来越多的科学证据显示，静坐冥想期间进行的自我意识调控可以改变大脑的功能性回路，并产生对心灵、大脑以及整个 身体都有益处的效果，许多神经科学家亦已开始通过观察静坐冥想期间的大脑反应而了解冥想对于人体所造成的影响。而这在某种程度上即类似于所谓的神经生理反馈(neurofeedback)，只是，进行神经生理反馈时，与进行生理反馈一样，会实时地将脑部活动的信息提供予使用者。
由上可知，当涉及通过人体自身的调控机制而达到改进身心健康的效果时，最重要地是使用者必须集中注意力，以帮助自我意识调控的进行，因此，当注意力更容易集中时，自我意识调控所带来的效果自然更容易实现。
一般在需要集中注意力的静坐冥想过程中，通常会强调冥想者必须专注于呼吸的韵律，尤其在出现心思游移时，必须将注意力重新集中在一吸一吐的呼吸韵律上，因此，专注于呼吸韵律是已知可提升注意力的方法。
呼吸在一般没有意识介入的情形下，呼吸是受自律神经系统控制，会自动地根据身体需求而调节呼吸速率以及深度等，而另一方面，呼吸亦可受意识控制，在有限的范围内，人体可以自行控制呼吸速率以及深度等，故已有研究显示，可通过控制呼吸的方式而影响交感神经以及副交感神经的平衡，一般的情形是，呼气期间会增加副交感神经活性，减缓心跳，吸气期间则相反。
因此，当需要集中注意力而专注于呼吸韵律时，除了可因将注意力回归到呼气与吐气的韵律而达到专心及稳定的效果外，亦同时间会对自身的自律神经系统产生影响，此时，只要呼吸对自律神经系统的影响与进行生理反馈、神经生理反馈或冥想的目标一致时，例如，放松身心，则就可很自然地由于增加对呼吸进行控制而让生理反馈的效果更上一层楼，达到相辅相成的效果。
也由于呼吸介于意识与非意识控制间的特性，呼吸训练同样被视为是一种可因影响人体运作而达到改善身心效果的程序。一般而言，呼吸训练是通过意识而调整自身呼吸的过程，举例而言，常见的一种呼吸训练方式是布泰科呼吸训练(Buteyko breathing technique)，其主张通过进行鼻部呼吸、且以意识控制而使呼吸速率或呼吸量降低的呼吸方法，可对因呼吸速度增加或过度换气所造成的疾病，例如，哮喘，或是其他呼吸相关疾病，例如，睡眠呼吸中止，具有治疗效果。
另外，呼吸训练亦可在具有外部导引信号的情形下进行，通常，导引信号的作用在于导引使用者的呼吸，例如，导引呼吸速率，及/或呼气与吐气时间比等，而根据目的的不同，导引信号的内容亦可有所改变，例如，在进行布泰科呼吸训练时，导引信号可提供较慢的呼吸速率，以符合其训练目标。
一般在呼吸训练过程中，使用者多只专注于进行呼吸的调整，但既然呼吸训练的目的亦在于改善身心健康，因此，若可在呼吸训练过程中提供使用者有关其生理状态的实时信息，以让使用者知道呼吸调整的进行是否朝向预期的目标前进，相信将可有助于进一步提升呼吸训练的效率，达到事半功倍的效果。
因此，确实有需要发展出一种新颖的系统，可在使用者通过自我意识控制而进行生理反馈、冥想、或神经生理反馈时，提供进一步进行呼吸调整的依据，以使呼吸对改善身心健康的影响可同时被展现出来，进而相辅相成地让可实现的效果更上层楼。
另外，当以呼吸训练为基础时，同样可通过让使用者实时得知自身的生理状态的方式，而让使用者可在进行呼吸训练的同时通过自我意识的调控而改变其呼吸行为或其他生理状态，进一步提升训练的效果。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种生理反馈系统，其通过单一个可感知信号产生源提供实时的自律神经活动信息以及呼吸导引信号，以让使用者在进行生理反馈程序期间，可通过跟随呼吸导引信号而达到进一步提升生理反馈的效果。
本发明的另一目的在于提供一种神经生理反馈系统，其通过单一个可感知信号产生源提供实时的脑部活动信息以及呼吸导引信号，因此，使用者可通过跟随呼吸导引信号而提高专注力，进一步提升神经生理反馈所实现的效果。
本发明的另一目的在于提供一种生理反馈系统，其通过单一个可感知信号产生源提供实时的心跳变异率以及呼吸导引信号，以让使用者在进行生理反馈程序期间，可根据得自心跳变异率的信息而进行自我意识调整，并通过跟随呼吸导引信号，而让生理反馈对自律神经活动的影响效果获得进一步的提升。
本发明的另一目的在于提供一种呼吸训练系统，其通过单一个可感知信号产生源提供呼吸导引信号以及相关的呼吸行为的信息，以让使用者可在得知自身的呼吸行为的情形下进行呼吸调控，有效地提升训练的效果。
本发明的另一目的在于提供一种呼吸训练系统，其通过单一个可感知信号产生源而提供呼吸导引信号以及相关呼吸时胸部/腹部起伏动作的信息，以让使用者了解其否通过腹式呼吸的方式而进行呼吸训练。
本发明的另一目的在于提供一种影响生理状态的系统，其通过单一发光体的发光强度提供使用者真实的呼吸模式以及发光颜色提供相关使用者生理状态的信息，以作为使用者进行自我意识调控的基础，进而达到影响生理状态的效果。
本发明的在一目的在于提供一种影响生理状态系统，其通过独立发光体的发光强度变化提供呼吸导引信号，以及发光颜色变化提供相关使用者生理活动信息，以让使用者在训练区段中，可方便地通过单一视觉产生源而获得两种信息。
附图说明
图1显示根据本发明系统测量脑电信号时的可能实施实例；
图2A-2D显示本发明系统中，可感知信号产生源的可能实施实例；
图3显示根据本发明系统测量脑电信号时的另一可能实施实例；
图4A-4C显示根据本发明较佳实施例，采用呼吸动作感测元件的生理反馈系统的实施示意图；
图5A-5C显示根据本发明系统测量心电信号测量时可能实施实例；
图6显示根据本发明系统测量脑电信号以及心率序列时的可能实施实例；以及
图7显示根据本发明系统测量皮肤电活动时的可能实施实例。
其中，附图标记说明如下：
10  头戴式脑电检测装置
12  发光体
14  耳戴结构
20  呼吸动作感测元件
22  发光源
24  心电电极
30  穿戴式生理感测装置
31  电极
32  壳体
34  智能手机
具体实施方式
本发明系统的目的在于，将通过自我意识调整而影响生理状态的程序以及呼吸调控两者融和在同一个训练区段中，并通过与使用者间互动形成一反馈回路的方式而实现加成影响生理状态的技术效果，故可广泛应用于生理反馈、神经生理反馈、冥想、及/或呼吸训练等各种通过自我意识调控而影响生理状态的程序，以让该程序所实现的成效进一步获得提升。
在此原则下，根据本发明的系统具有一穿戴式生理感测装置以及一可感知信号产生源，其中，该穿戴式生理感测装置用以在该训练区段中，取得因生理活动发生改变而受影响的生理信号，以及该可感知信号产生源则用以在该训练区段中，通过使用者可感知信号，例如，视觉可感知信号、及/或听觉可感知信号，以向使用者提供呼吸导引以及有关生理活动的信息，例如，实时生理状态，呼吸行为的改变，及/或训练执行的成效等。
请参阅图1，其显示根据本发明系统的一较佳实施例，此实施例在于提供有关神经生理反馈系统融入呼吸训练的实施内容，因此，在此，该穿戴式生理感测装置是实施为一头戴式脑电检测装置10，以及该可感知信号产生源是实施为一发光体12。
当使用者利用本发明的此神经生理反馈系统而执行一神经生理反馈程序时，如图所示地，将该头戴式脑电检测装置设置于头上，以通过设置于头带内侧的脑电电极取得使用者的脑波，在此，脑电电极的设置位置没有限制，只要是可取得脑波的特定大脑皮质位置的相对应取样点即可，例如，常见的取样点包括Fp1、Fp2、O1、O2等、或是任何根据10-20系统所定义的位置，并且，脑电电极的设置位置以及数量可根据所进行的神经生理反馈的目的而决定，例如，可增加电极的数量而进行多通道脑电信号的测量，或可在耳朵上设置电极以作为参考点等，因此，没有限制。
之后，再将该发光体12设置于身体前方眼睛可自然看见的位置，并使头上的脑电检测装置与该发光体进行沟通，例如，通过如蓝牙、WiFi等的一般无线通信方式，即可开始进行呼吸生理反馈程序。
在此，由于结合了呼吸训练以及神经生理反馈，因此，基于呼吸训练的进行，需提供使用者呼吸导引信号，而基于神经生理反馈，则需提供使用者反应执行神经生理反馈而发生改变的生理活动的信息及/或其他相关的信息，而该发光体即是提供的媒介。
在此实施例中，该发光体所产生的可让使用者感知的信号包括发光强度以及发光颜色，以分别代表不同的信息，其中，发光强度用以表现呼吸导引，而发光颜色则用以表现使用者生理活动的变化。
由于呼吸导引信号的目的在于让使用者跟随着进行呼吸，故需要能够表现出吸气与吐气间的分别，因此，该发光体是通过发光强度的强弱连续变化而代表吸气与吐气的连续变化，例如，以发光强度逐渐增强作为逐渐吸气的导引，并以发光强度逐渐减弱作为逐渐吐气的导引，如此一来，使用者就可清楚且容易地跟随着而进行吸吐。
当进行以放松为目标的神经生理反馈程序时，其中一种选择是观察脑波中α波所占的比例。在脑波中，一般而言，α波占优势时表示人体处于放松的清醒状态，因此通过观察α波所占比例可得知放松的程度。据此，在开始进行神经生理反馈程序后，该发光体提供呼吸导引(通过发光强度的连续变化)，以引导使用者调整其呼吸，同时间，戴于头上的脑电检测装置亦进行脑波的检测，而所取得的脑波则在经过一演算式的计算后，可得出一分析结果，例如，α波所占比例，并根据分析结果而产生一相关使用者脑部活动的信息，接着，该发光体即根据该相关使用者脑部活动的信息而改变其发光颜色。
举例而言，可在程序一开始时先取得一基准值，例如，α波占总脑波能量的百分比，之后再将所分析所得的结果与该基准值进行比较，以得出与该基准值间的关系，例如，比例增加或减少，而该发光体即可以此为基础而通过发光颜色的改变实时地向使用者传达其生理状态的改变情形，例如，可利用多种颜色表示，如越接近蓝色表示越放松，越接近红色表示越紧张，也可以同一颜色的深浅为依据，颜色越浅代表越放松，颜色越深代表越紧张，如此一来，使用者就可很简单地通过颜色的改变而得知自己的身心状态是紧张或是放松，并在跟随呼吸导引的同时亦进行自我意识调控(self-regulation)，而使发光颜色进一步趋向更放松的目标。
替代地，也可通过观察两个半脑间脑部活动的能量平衡状况以及同步性来了解人体的放松程度或情绪意识状态；或者，可检测大脑皮质中血流量的多少而得知脑部活动的旺盛程度，以判断身心的放松程度等。
另外，当以提高专注力为目标时，则可选择观察θ波与β波的比例。在脑波中，β波占优势时表示人体处于清醒且紧张的状态，而θ波占优势时则表示人体处于放松且意识中断的状态，因此，可通过提高β波相对于θ波的比例而达到提高专注力的目的，例如，治疗ADHD(Attention deficit hyperactivity disorder，注意力缺陷过动症)患者的其中一种方法即是通过神经生理反馈的方式观察其θ波/β波的比值。据此，在利用本发明的系统而开始进行神经生理反馈程序后，该发光体提供呼吸导引信号(通过发光强度的连续变化)，以引导使用者调整其呼吸，同时间，戴于头上脑电检测装置亦进行脑波的检测，以进一步分析θ波以及β波的比例，例如，θ波与β波分别占总脑波能量的比例，或是计算出θ/θ+β以及β/θ+β等，之后，根据分析结果而产生一相关使用者脑部活动态的信息，而该发光体即以该相关使用者脑部活动的信息为基础，而通过发光颜色的改变实时地向使用者传达其脑部功能的改变情形，例如，可利用多种颜色表示，越接近蓝色表示专注力 越低，越接近红色表示专注力越高，也可以同一颜色的深浅为依据，颜色越浅代表专注力越低，颜色越深代表专注力越高，如此一来，使用者就可很简单地通过颜色的改变而得知自己的专注力是否提高，并在跟随呼吸导引的同时亦进行自我意识调控(self-regulation)，而使发光颜色进一步趋向提高专注的目标。
而除了观察θ波与β波的比例外，皮层慢电位(SCP，slow cortical potential)亦是提高专注力的神经生理反馈中经常观察的脑部活动，其中，SCP的负向偏移(negative shift)相关于较集中的注意力，以及SCP的正向偏移(positive shift)则相关于降低的注意力。
所以，该发光颜色所代表的生理状态，可实施为各种可能，例如，可如上所述地以经换算后的放松或专注程度作为变化依据，或是可用以表示单个生理信号的变化，例如，α波所占的比例变化，或是脑部活动的变化等，因此，没有限制。而且，发光颜色的变化方式亦无一定的限制，重点在于让使用者可以简单且清楚地了解自己的生理状态，且可藉以驱使使用者进行自我意识调控，以达到目标生理状态。
另外，替代地，该发光颜色也可用来表示相关使用状况的其他信息，举例而言，可用以表示已累积的训练时数，例如，越深的颜色表示累积的训练时间越长，以让使用者了解具累积效应的生理反馈程序所带来的累积效果，且在此，该累积时间可以是一段时间的累积，例如，一个星期内，或是当次训练的时间累积等，可依使用者需求而改变；或者，该发光颜色亦可用来指示每次训练区段的时间起始，例如，从刚开始的浅色逐渐变深，以表示逐渐接近训练尾声。故皆为可行的方式，没有限制。
再者，该发光体还可实施为可设定训练区段的时间，例如，10分钟，15分钟，并在时间结束时自动关机，如此一来，使用者将可更专心地进行呼吸调控及自我意识控制，更有助于目标效果的达成。
因此，通过本发明系统，使用者可以很自然地结合呼吸调控以及通过自我意识控制而影响生理状态的程序，无须特别地学习步骤，而其中很重要的原因就在于，该可感知信号产生源所产生的可感知信号包括两种信息，例如，在图1实施例中，该单一发光体所产生的视觉可感知信号通过发光强度以及发光颜色分别表现了呼吸导引信号以及实时生理状态两种信息。
在现有技术中，当进行神经生理反馈时，对于使用者的反馈方式通常会实施为，举例而言，随着执行生理反馈的成效而产生移动的物体，例如，飘浮在空中的气球，当身体越放松时，气球飘的越高；或是随生理状态而产生变化的图形，例如，会因为身体越来越放松而持续盛开的花朵；或是直接显示测量数值的改变；而提供呼吸导引的方式则多实施为，举例而言，通过上下起伏的波形代表吸气及吐气。因此，当结合两者时，使用者很容易因过于复杂、变动过大、或不容易理解的数值的视觉显示方式而受到干扰，甚至反而可能增加使用者的精神压力，效果不升反降。
另外，亦有一种现有技术，如申请号为US6212135的美国专利申请案所示，透过发光体的形式来引导使用者进行呼吸训练时的吐气、吐气暂停、吸气、及吸气暂停，但其所叙述的方式，仅能表现让使用者跟随的呼吸行为模式，无法同时间让使用者知道其所进行之呼吸训练对身体所造成的影响，故仅适用于进行单纯的呼吸训练。
所以，针对上述这些可能出现的问题，本发明在考虑如何提供信息予使用者时，即选择了通过单一个物体表示两种信息的方式，尽可能的简化复杂度，不让使用者产生精神负担，也让使用者很容易就可使用本系统。本发明所公开的显示方式所具有的优势包括：
1.发光强度的大小变化，与一般节奏、韵律的表示方式类似，使用者无须经过思考转换，可直觉地获得引导而控制吸气与吐气。
2.发光颜色对使用者而言是很容易理解的生理状态表示方式，相较于直接提供数值变化，人体对于利用颜色种类及/或深浅变化等来表示程度、等级的改变，很容易产生认同感，因此能更自然地回应而做出自我意识调控。
3.视觉的焦点仅有一个，不会有结合两个程序而需要注意两个焦点的问题，更有助于集中注意力。
因此，结合两种程序所可能产生的复杂性，通过精心设计的可感知信号表现方式，即可被排除，不但有效减少了使用者于使用时的负担感，亦因此实现了效果加成的新颖反馈程序。
在实施时，该发光体可以有各种实施选择，例如，在外观造型方面，可以是如图1所示的球体，亦可为方形、角锥状等其他形状，且进一步地，还可实施为透过磁力而漂浮的形式，增加使用趣味性；另外，其除了可实施为整个发光体皆发光外，亦可实施为仅部分发光，如图2A所示，该发光体透过设置于顶部的一可透光部分而展现其发光行为，且该可透光部分还可实施为不同的造型，以引起使用者的兴趣，例如，多层次的同心环形(图2B)，或是放射状的造型(图2C)等，不受限制。
而除了利用单一发光体的形式提供发光强度及发光颜色变化外，也可通过其他具显示功能的装置而实现，举例而言，可以是一屏幕上的一发光源，例如，平板电脑、手机、手表、个人电脑的屏幕等，进一步，该发光源亦可实施为图像的一部分，例如，人形图像的头部，或是腹部位置等，有助于使用者在自我意识调控时想象体内的活动，此外，除了实体光源的形式外，光圈亦是良好的实施形式，例如，人形头部周围的光圈同样有助于使用者进行想象。而当实施为如上述的屏幕上的发光源或光圈时，还可进一步通过发光范围的直径大小变化 来表示发光强度的变化，如图2D所示，以加强引导吸气与吐气的效果。因此，可依实际实施状况而加以变化，没有限制。
另外，根据本发明的系统亦可额外提供听觉可感知信号，例如，声音或语音，以在使用者需要闭眼进行反馈程序的时候，提供另一种选择，举例而言，可以通过音量的强度代表吸气及吐气的连续变化，以及通过不同的声音种类，例如，鸟叫声、海浪声等，或不同曲目而代表不同的生理状态；或者，也可通过语音指示使用者进行吸气及吐气，而由声音频率高低代表生理状态，例如，越高频的声音表示越紧张，越低频表示越放松等，因此，没有限制。并且，听觉可感知信号可实施为由该可感知信号产生源、及/或由该穿戴式生理感测装置提供，同样没有限制。
再进一步，该呼吸导引信号亦可实施为根据使用者的生理状态改变而进行实时调整。在一般呼吸训练中，呼吸导引信号的类型主要分为三种，一为预设固定的呼吸变化模式，例如，呼吸速率设定为固定每分钟8次；一为预设随时间变化的呼吸变化模式，例如，在1个15分钟的训练区段中，呼吸速率设定为前面5分钟每分钟10次，中间5分钟每分钟8次，以及最后5分钟每分钟6次的速率；以及另一则为随生理状态而动态变化的呼吸变化模式。因此，在本发明中，该呼吸导引信号除了可提供预设为固定以及随时间变化的呼吸变化模式外，通过该穿戴式生理感测装置所取得的生理信号，例如，图1实施例中脑电检测装置所取得的脑电信号，该呼吸导引信号就可实施为随生理状态而动态变化，以提供更有效引导使用者朝向目标生理状态的呼吸变化模式。
使用者的生理状态影响该呼吸导引信号的方式可以有许多选择。举例而言，当使用者的放松程度已增加且维持稳定时，呼吸导引信号可实施为进一步降低呼吸速率，例如，从每分钟8-10次，降至每分钟6-8次，以进一步增加放松程度；或者，也可实施为在使用者的放松程 度已达预期目标时、或是呼吸的控制已稳定地吻合呼吸导引时，停止呼吸导引信号的提供，而让使用者可专注于进行自我意识调控，仅在发现呼吸又出现不稳定、或放松程度又降低时，才又开始进行呼吸导引，因此，没有限制。
再者，特别地是，亦可实施为，特意通过呼吸导引信号的提供的有无而让使用者交替地进行呼吸调控以及通过自我意识调控而改变生理状态的程序。如前所述，根据研究显示，当进行通过自我意识调控而影响生理状态的程序时，特别是神经生理反馈、冥想时，若呼吸能处于平顺且稳定的状态，则反馈所产生的效果可获得加乘，因此，通过间歇地先提供呼吸导引信号一段时间而让使用者习惯该呼吸模式，以达到呼吸的稳定，之后，再通过停止呼吸导引，而让使用者在自然延续已习惯的呼吸模式下单纯地专注于进行自我意识调控程序，这样的流程将可进一步提升反馈的效果。
而且，由于呼吸训练对于自律神经的影响有延迟反应，因此，通过间歇地提供导引信号的方式，再配合上本发明结合呼吸训练与自我意识调控程序的特性，可在不提供呼吸导引而让呼吸训练对自律神经的影响呈现的期间，方便地让使用者进行自我意识调控程序，而让训练的效果获得加成。
在此，呼吸训练与自我意识调控程序的交替转换，亦即，呼吸导引信号的提供有无，可以如上所述地根据使用者的生理状态而决定，也可以是根据预设的时间间隔，固定地进行切换，没有限制。此外，当采用固定切换的方式时，还可进一步实施为，呼吸导引信号是在呼吸速率快以及慢之间切换，例如，每分钟6-8次以及每分钟10-12次，而这样的方式则可有助于，例如，专注力切换的训练，达到更灵活的控制能力。
在此，需要注意地是，取得脑电信号的穿戴结构，除了采用如图1 所示的头戴形式外，亦可实施为其他的形式，如图3即显示了通过耳戴结构设置脑电电极的实施例，在此例子中，脑电电极可通过耳戴结构而耳朵或耳朵附近区域的皮肤，进而取得脑电信号，因此，同样是相当方便的方式，亦无限制。
接着，根据本发明另一方面的构想，亦可通过检测使用者的呼吸行为而作为提供有关使用者生理状态的信息的基础。如图4A所示，使用者通过设置于腹部的呼吸动作感测元件20以及放置于身前的具有一发光源22的屏幕而进行呼吸训练程序，其中，呼吸动作感测元件的作用在于感受呼吸动作所造成的体腔起伏，因而可提供的信息包括，但不限于，吐气、吐气暂停(exhalation pause)、吸气及吸气暂停(inhalation pause)分别的持续时间，呼吸速率，使用者是采用腹式或胸式呼吸(亦即，吸气时气体主要是造成腹部或是胸部膨胀)，通气量(所谓的呼吸深度)，以及呼吸暂停(control pause)时间等，在此，可使用的呼吸动作感测元件包括，但不限于，RIP绑带(Respiratory Inductance Plethysmography(RIP，呼吸感应体积描记器)effort belt)，以及压电呼吸绑带(piezo respiratory effort belt)等。
所以，当通过如图4A的系统进行呼吸训练程序时，可实施的一种形式是，提供使用者本身实际的呼吸行为模式与呼吸导引信号间的差异，以作为使用者进行自我意识调控的依据，举例而言，两者间的差异可以利用计算分数的方式得出，例如，通过预载的演算式计算出使用者的实际呼吸行为模式与导引信号间的差异，例如，可以针对呼吸速率、呼气期间/吸气期间比例等进行分析，分数越高表示差异越小，越低则表示差异越大，再以颜色的变化来表示分数的高低，例如，以同一颜色深浅或不同颜色的连续变化表示分数的高低，以让使用者实时得知，进而做出实时调整。
另一种可实施的形式是，提供有关使用者呼吸稳定度的信息。由于稳定的呼吸有助于维持身心放松，亦可于一定程度上表示身心处于 放松且稳定的状态，因此，通过得知相关自身呼吸稳定度的信息，同样有助使用者进行自我意识调控，举例而言，稳定度的呈现方式可如上所述地通过分数的方式表示，例如，可以通过预设的演算式计算呼吸速率的变动率，例如，每1分钟计算一次，变动率越低表示稳定度越高，分数即越高，并连带地改变发光颜色，或是通过观察呼吸振幅的稳定度而得出分数，或是以呼吸速率与呼吸振幅两者综合评估的结果作为反馈依据；另外，也可通过发光颜色直接表示呼吸速率或呼吸振幅的变化，因此，没有限制。
再一种可实施的形式是，提供有关通气量变化的信息。通常在进行呼吸训练时，除了呼吸速率外，通气量的大小亦是需要注意的重点，因为一部分呼吸训练的目的在于解决过度呼吸(hyperventilation)的问题，而且，在日常生活中进行呼吸时，若能维持平稳且不过大的通气量，亦有助于让身心维持在放松且平稳的状态，故可通过提供相关呼吸时通气量的信息而作为使用者进行自我调整的依据。举例而言，可预设有一标准值，并将与该标准值进行比较的结果通过发光颜色而呈现予使用者，例如，发光颜色可一直维持不变，只在测得的通气量高出该标准值才出现颜色改变，或者，也可以是发光颜色越深表示超出标准值越多，而越浅表示越接近标准值；另外，也可不预设标准值，仅通过发光颜色深浅或连续颜色变化来通气量的大小。
再一种可实施的形式是，提供有关使用者进行腹式呼吸、或胸式呼吸的信息。有研究指出，采用腹式呼吸有助于增加副交感神经的活性，可更进一步强化影响自律神经达到放松身心的效果，所以，当通过将呼吸动作感测元件设置于胸部及/或腹部时，就可藉以分辨呼吸时腹部以及胸部分别的膨胀情形，以作为使用者调整呼吸行为的参考，例如，可单独于腹部设置呼吸动作感测元件，以了解腹部的起伏状况，或是单独于胸部设置呼吸动作感测元件，以了解胸部是否出现起伏(在希望进行腹式呼吸的前提下)，或如图4B所示，分别于胸部及腹部皆设置呼吸动作感测元件20；另外，有些腹式呼吸训练要求的是针对特 定部位进行呼吸，例如，上腹部或下腹部，而这则是可以通过调整呼吸动作感测元件设置于腹部的位置而达到对于不同部位的检测需求。而在提供使用者相关的信息时，举例而言，则可利用发光颜色表示设置于腹部的呼吸动作感测元件所检测到的通气量大小，或者，也可表示设置于胸部的呼吸动作感测元件否有检测到胸部扩张，或者，也可表示腹部与胸部扩张程度的比值等，因此，没有限制。
此外，另一种可以提供的信息则是，有关使用者是通过鼻部及/或口部进行呼吸的信息。一般而言，较佳的呼吸方式是通过鼻子进行呼吸，当口部参与呼吸、或仅通过口部进行呼吸时，由于通气量会大于仅通过鼻子进行呼吸，将容易造成过度呼吸，再者，通过鼻子吸入空气时，空气可被加热与加湿，同时鼻毛与鼻子内部的纤毛会将颗粒物过滤掉，防止其进入肺中。根据报告显示，很多人仅是不自觉地通过口部进行呼吸，因此，只需有意识地改变这样的情形，就可恢复到利用鼻子进行呼吸，故在进行呼吸训练时提供这样的信息亦有助于让使用者以更正确的方式进行呼吸，提升训练的效果。而在提供使用者相关的信息时，举例而言，可以通过颜色的变化而让使用者得知在进行呼吸训练时，口部气流量的有无、及/或鼻部气流量与口部气流量的比例等，可依实际需求而改变。在此，欲分辨口部与鼻部的呼吸气流量，需利用可检测出口、鼻气流变化的感测元件，例如，呼吸气流管或口鼻管，可检测口、鼻呼吸气流的变化，以及设置于口鼻间的热感应器，可感应呼吸气流的温度变化等。
再者，由于呼吸会对自律神经系统产生影响，进而使得亦受自律神经控制的心跳出现变化，即所谓的窦性心率不齐(Respiratory Sinus Arrhythmia，RSA)，亦即，吸气期间会使心跳加速以及呼吸期间则使心跳减缓的现象，因此，另一种可取得使用者的呼吸行为的方式是测量心率。一般而言，当呼吸与心跳彼此处于同步状态(synchronization)时，就可通过对心率序列进行分析而得知呼吸变化。
常见取得心率序列的方式包括，但不限制于，通过检测动脉脉搏而取得心率序列，例如，设置于耳朵、手指、手腕、额头等位置上的光传感器，直接置于动脉上的压力传感器，以及压脉带等都可取得动脉脉搏，在此，光传感器是指具有光发射元件以及光接收元件，并利用PPG(photoplethysmography，光体积变化描记图)原理而取得光讯号的传感器，例如，利用穿透方式或反射方式进行测量者，另外，也可通过测量心电图而从中取得心率序列，例如，可通过设置于双手，耳朵与身体其他位置，手指与身体其他位置，以及躯干上等的至少两心电电极而取得心电图，如图5A即显示了通过两个指戴式心电电极取得心电信号的实施例，图5B显示了通过接触耳朵以及手腕而取得心电信号的实施例，以及图5C显示了通过手部触碰挂设于耳朵上的耳戴装置外露的心电电极而取得心电信号的实施例，因此，可以有各种选择，亦可依实际使用需求而改变，没有限制。
所以，根据本发明再一方面构想，通过发光颜色而提供予使用者的信息，亦可包括通过取得心率及RSA信息而衍生出的许多相关自律神经的信息，举例而言，根据研究可知，呼吸与心率间较好的和谐及同步性代表着较有秩序且协调的心跳节律，也就是，人体处于比较放松、稳定的状态，因此，可通过由分析呼吸与心率间是否和谐及同步而用以判断呼吸导引训练的成效及/或作为实时提供使用者的信息，例如，可对心率序列进行频域分析，当频谱越集中时即表示两者间同步性越高，或者也可计算两者间的相位差，当相位差越小时表示两者间同步性越高，因此，可将有关和谐度或同步性的分析结果通过同一颜色的深浅及不同颜色的变化而呈现给使用者，例如，颜色越浅表示和谐度/同步性越高，身体越放松，而相反地，颜色越深则表示和谐度/同步性越低，让使用者可实时得知其所进行的呼吸训练/生理反馈是否朝向放松的目标前进；再者，还可通过分析结果而调整呼吸导引信号，以进一步引导使用者的呼吸，而使身心状态逐渐趋向更放松的目标。
替代地，亦可实施为如图4C所示，在呼吸动作感测元件内再设置 心电电极24，而由心电图取得心率序列，再配合上通过呼吸动作感测元件所取得的相关呼吸行为的信息，同样可获得如上所述的和谐度及同步性的分析结果，因此，没有限制。
更进一步，由于可通过心率序列而取得RSA信息，故还可观察心率，呼吸以及脑电信号间的同步性(synchronization)，以做为反馈的依据。根据研究显示，呼气与吸气会造成血管内血量的波动，且此波动亦会随着血流到达脑部，进而造成脑波在接近呼吸速率的低频区段，例如，低于0.5赫兹，的波动，因此，除了可得知两者间是否因共振作用而实现同步性外，亦可因此通过观察脑波而得知呼吸模式，另外，由于心脏的窦房节及血管系统受自律神经系统的调控，而且，自律神经系统亦会通过压力受器系统(baroreceptor system)将心率及血压的改变而反馈给脑部，进而影响脑部的功能与运作，例如，影响大脑皮质，并可由脑电图测得，再加上有意识地控制呼吸可因影响自律神经而造成心率改变，因此，三者间存在着彼此影响的关系，是故，三者间良好的同步性即可代表人体处于较为放松的状态，据此，此相关同步性的分析结果同样可作为提供使用者进行自我意识调整的信息，以进行神经生理反馈。
因此，如图6所示，就可将光传感器结合于图1中的头戴式脑电检测装置上，例如，通过耳戴结构14而设置于耳朵上，例如，耳夹结构，或是设置于头带内侧而由额头取得心率序列等，如此一来，通过更多种的生理信号，将可对使用者的生理状态有更精准的评估，自然能够提供更贴近实际生理状态的实时信息，而让使用者可更容易地朝目标生理状态前进。
另外，除了常见通过呼吸训练而达到放松身心的目的外，亦可通过调控呼吸而达到其他的目的，举例而言，由于RSA振幅相关于副交感神经活动，较大的RSA振幅代表较佳的副交感神经活动，而当副交感神经活动的增加足够多时，就可触发人体的放松反应(Relaxation  Response)，解除累积的压力，因此，可通过观察使用者的心率变化模式，并在心率开始加速时，通过呼吸导引告知使用者可以开始吸气，以及在心率开始减缓时，通过呼吸导引告知使用者可以开始吐气，以达到增大RSA振幅的效果，所以，可通过这样的方式而提供使用者有助于触发人体放松反应的呼吸导引信号；此时，再配合上，例如，发光颜色表示使用者的呼吸是否与呼吸导引信号相吻合的信息、或是副交感神经活动是否增加的信息等，将可进一步让呼吸导引的效果获得提升。此外，由于RSA的波峰与波谷所取得振幅的大小，亦即，在一呼吸周期中，心率的极大值与极小值间的差值，會相关于自律神经的活性高低，因此，同样可将此信息实时地提供予使用者，以作为使用者调节生理活动的基础。
再进一步，当取得心率序列后，还可进行HRV(Heart Rate Variability，心率变异率)分析，而HRV分析则是得知自律神经系统活动的常见手段的一方法，例如，可进行频域分析(Frequency domain)，以获得可用来评估整体心率变异度的总功率(Total Power，TP)，可反应副交感神经活性的高频功率(High Frequency Power，HF)，可反应交感神经活性、或交感神经与副交感神经同时调控结果的低频功率(Low Frequency Power，LF)，以及可反应交感/副交感神经的活性平衡的LF/HF(低高频功率比)等，另外，亦可在进行频率分析后，通过观察频率分布的状态而得知自律神经运作的和谐度；或者，也可进行时域分析(Time Domain)，而获得可作为整体心率变异度的指标的SDNN，可作为长期整体心率变异度的指标的SDANN，可作为短期整体心率变异度的指标的RMSSD，以及可用来评估心率变异度之中高频变异的R-MSSD、NN50、及PNN50等。
因此，亦可通过发光颜色的变化而实时提供予使用者有关HRV分析的结果，以作为让使用者得知自律神经的活动情形的信息，在此，由于HRV分析是对一段时间内心率序列进行分析，因此，实时HRV分析的进行可通过移动时间窗格(Moving Window)的概念而实施，亦 即，先决定一计算时间区段，例如，1分钟、或2分钟，之后，通过不断将此时间区段向后推移的方式，例如，每5秒计算一次，就可持续地得到HRV分析结果，例如，每5秒获得一HRV分析结果，因而实现提供实时HRV分析结果的目的，另外，亦可采用加权计算(weighting)的概念，适度地增加较接近分析时间的生理信号的计算比重，以让分析结果更贴近实时的生理状况。
再者，根据本发明再一方面的构想，通过可检测使用者呼吸行为的生理传感器，根据本发明的系统亦可实施为提供使用者其自身呼吸行为模式，以让使用者知道自己的实际呼吸情形，例如，可通过该发光强度的连续变化而提供使用者的实际呼吸速率、以及呼气期间/吸气期间变化等。此时，通过发光颜色而提供的实时生理状态信息，根据所使用者的生理传感器的不同，可以有不同的可能，举例而言，可以同样是相关呼吸行为的信息，例如，可以是呼吸速率的变化，呼吸稳定度，呼气与吸气期间的比例，通气量的大小，是否符合腹式呼吸行为，口部/鼻部气流量变化等各种可能；另外，也可以是其他的生理信息，例如，当通过取得心率序列而进行分析时，就可一方面取得使用者的呼吸行为模式，以及另一方面获得如前述的自律神经活动情形以及RSA相关信息等其他生理状态信息；或者，也可再通过另一种生理感测元件而取得生理状态信息，例如，同时取得脑电信号而得知脑部活动的情形等，因此，没有限制。
而除了上述的各种可能外，还可实施为提供使用者的实际呼吸模式与呼吸导引信号间的差异与一预设分级表格的比对结果，举例而言，该预设分级表格可提供作为呼吸速率间的差异比对基准，例如，将差异度分为蓝色：0-20％，绿色：20-40％，黄色：40-60％，红色：60-80％，因此，使用者就可通过呈现出来的颜色而知道自己的呼吸与呼吸导引信号之间的差异，进而进行呼吸调整。
更进一步地，在此情形下，还可再通过一听觉可感知信号而提供 呼吸导引信号，例如，声音或语音，以在通过发光颜色而呈现的生理状态信息之外，亦作为使用者调整自身的呼吸行为模式的基础，及/或让使用者了解自己的呼吸(透过发光强度所展现者)与呼吸导引信号(透过听觉可感知讯号所展现者)间是否相互吻合，而进一步使得呼吸训练的效果获得提升。在此，需注意的是，该听觉可感知信号可由该可感知信号产生源产生，亦可由该穿戴式生理感测装置产生，没有限制。
此外，根据再一方面的构想，本发明的系统亦可通过检测与自律神经系统活动相关的生理信号而了解使用者在生理反馈程序期间的生理状态，以作为实时反馈予使用者信息，及/或作为调整呼吸导引信号的基础。如图7所示，在根据本发明的呼吸生理反馈系统中，该穿戴式生理感测装置30实施为通过设置于两个手指上的电极31而检测使用者的皮肤电活动(EDA，Electrodermal Activity)，这是因为，皮肤电活动与汗腺的活动有关，而汗腺的分泌仅受交感神经影响，且当交感神经活性增加时，汗腺活动增加，因此可通过测量皮肤电活动的方式得知交感神经的活性增减。另外，在此系统中，该可感知信号产生源则是实施一智能手机34，以通过听觉可感知信号而将呼吸导引信号以及进行生理反馈所需的信息提供予使用者，而当实施为采用听觉方式时，具优势地是，使用者将可选择于生理反馈期间合上双眼，尤其当生理反馈的目标是放松身体，将更为有利。
需要注意地是，除了指尖外，皮肤电活动亦可由其他位置取得，例如，手掌、手腕等亦都是常见取得皮肤电活动的位置，其中，当以手腕为取得位置时，较佳地是，则电极可实施为设置在如图7中用以设置壳体32的带体的内侧，以接触手腕的皮肤，如此一来还可降低接线的复杂度。
所以，在利用图4的系统而进行生理反馈程序时，使用者将电极设置于两个手指上，以取得皮肤电信号，放松身体，并通过手机所呈 现的声音呼吸导引信号以及生理反馈信息而调整自身的呼吸并进行生理反馈。
在此，用以表现呼吸导引信号的听觉可感知信号可包括，但不限于，举例而言，可利用产生声音信号的时间间隔而作为起始吸气与吐气的导引；可利用声音频率或音量的改变来代表吸气与吐气的连续变化；或者可由不同的声音种类代表吸气及吐气，例如，不同的音乐曲目，或具有周期性变化的声音文件，例如，海浪声等，以让使用者随其变换而调整呼吸；或者也可通过语音而告知使用者该进行吸气或吐气，例如，通过符合吸气与吐气的时间点的「吸气」及「吐气」语音指示而导引使用者的呼吸模式。
而当听觉可感知信号同时被用来表现进行生理反馈所需的信息时，其同样有许多选择，举例而言，可利用声音频率或音量的逐渐变高或变低来表示越来越趋向目标，或者，可由特定的声音种类、或乐曲来代表尚未达到、或已达到目标；或者，也可通过语音而告知使用者生理反馈的进行是否逐渐趋向目标。因此，只要能与呼吸导引信号做出区别即可，没有限制。
所以，当生理反馈的目标为放松身心时，其中一种实施方式是，利用间隔产生的哔哔声来导引使用者开始进行吸气或吐气，并利用声音频率的高低来代表身体的放松程度，例如，音频越高表示越紧张，而音频越低则表示越放松，因此，当使用者听到高频的哔哔声时，就可在跟随进行吸气与吐气的同时，得知自己仍太过紧张，需要想办法放松身心，所以，即使通过单一个声音信号，同样可以清楚地让使用者同时了解两种信息内容。
或者，另一种实施方式可以是，利用声音音量的强弱代表吸气与吐气的连续变化，并利用不同的声音种类来表示身体的放松程度，例如，以鸟叫声表示紧张程度较高，而以海浪声表示较为放松，同样是 可以清楚表达的方式。
而除了通过检测皮肤电活动以进行生理反馈外，其他受自律神经活动影响的生理信号亦为可行，举例而言，心率因受到交感神经与副交感神经两者的调控，且当交感神经活性增加时，心率变快，当副交感神经活性增加时，心率则变慢，因此可通过观察心率序列而得知两者间的活性消长情形；另外，因为传送至肢体末端皮肤的血管仅受交感神经影响，且当交感神经活性降低时，血管收缩减少，管径变大，血流增加，皮肤表面温度上升，因此也可通过温度传感器测量肢体末稍皮肤温度而推知交感神经相对于副交感神经的活性增减；此外，肌肉紧张度亦与自律神经的活动有关，也可利用肌电电极取得肌电信号，以检测肌肉的张力，而得知肌肉放松状态；再者，血压的高低也与自律神经有关，因此，可以通过血压值的变化或是通过取得脉波传递时间(PTT)而计算出参考血压值的方式，而得知自律神经的活动情形。所以，只要能够反应出自律神经活动的生理信号皆适用，没有限制。
并且，在生理反馈程序中，提供予使用者的有关生理状态的信息，除了如上所述地直接表现出身体放松、紧张的状态外，还可有其他选择，例如，可以是用来表现经过计算或比较的结果，生理反馈的效果，或是直接表现所测得的生理信号。
举例而言，可以是EDA数值的上升或下降，交感神经活动是否降低及/或降低程度等；或者，进一步地，该实时生理状态也可实施为是与未进行呼吸生理反馈前的生理状态的比较结果，也就是，将呼吸生理反馈进行前的生理状态作为一基准，而该实时生理状态的呈现即是与该基准间的比较差异，例如，可将开始呼吸生理反馈前的一初始皮肤电活动(例如，以电阻值呈现)视为0，之后，于进行呼吸生理反馈期间，所测得的皮肤电活动皆与该初始皮肤电活动进行比较，当两者相减得出正值时，就表示电阻值增加，亦即，交感神经活性减少，而当相减得出负值时，就表示电阻值减少，亦即，交感神经活性增加， 所以，通过这样的方式，同样能够呈现呼吸生理反馈对于自律神经的影响。
而在通过声音进行表达时，除了如上述通过声音频率、音量、声音种类、语音等的各种方式外，亦可实施为代表生理状态的声音仅在生理状态符合条件时才产生，举例而言，可以该基准值为主，代表生理状态的声音仅在电阻值低于该基准值，亦即，反应出交感神经活性增加，紧张度增加时，才出现警告使用者需要放松，若电阻值一直高于该基准值，表示使用者持续维持在放松的状态，因此，即维持不发出声音，或者，也可相反地实施为，代表生理状态的声音一直持续产生，只在紧张度超过该基准值时才停止，因此，没有限制。
再者，也可在听觉可感知信号外，增加视觉可感知信号，以作为第三种信息的提供，举例而言，当同时检测有两种生理信号、或是可取得两种生理信息时，除了用以综合判断出生理状态外，亦可将两种信号、信息所代表的生理状态分开表示；或者，也可如前所述地用来表示使用者实际的呼吸情形，以让使用者知道自己的呼吸与呼吸导引信号间的差异等。而此视觉可感知信号则可通过如前所述的发光体、具显示功能的屏幕或装置等提供，没有限制。
且进一步地，该呼吸导引信号同样亦可实施为根据使用者的生理状态改变而进行实时调整。举例而言，如前所述地，当使用者的放松程度已增加且维持稳定时，呼吸导引信号即进一步降低呼吸速率，以进一步增加放松程度；或是在使用者的放松程度已达预期目标时、或是呼吸的控制已稳定地吻合呼吸导引时，停止呼吸导引的提供，而让使用者可专注于进行自我意识调控，仅在发现呼吸又出现不稳定、或放松程度又降低时，才又开始进行呼吸导引；或是特意通过呼吸导引的提供的有无而让使用者交替地进行呼吸训练以及生理反馈等。故可依实际使用情形而改变，或是让使用者自行选择合适的方式，不受限制。
另外，需注意地是，该可感知信号产生源还可更进一步地实施为与该穿戴式生理感测装置结合在一起，例如，该穿戴式生理感测装置所具有的一显示元件，及/或一发声元件，以提供视觉可感知信号、及/或听觉可感知信号，因此，没有限制。再者，特别地是，当该可感知信号产生源实施为如图1所示的单独发光体时，由于其在实体上独立的特性，因此，亦可实施为通过设置一开关，例如，一按键、或拨件，或者，特别地通过摇动而启动，因此，没有限制。
此外，根据本发明装置所进行的生理反馈(神经生理反馈)及/或呼吸训练亦适合融入游戏中，所以，在执行时，除了视觉/听觉效果的变化，例如，随着生理状态而改变的颜色、物体型态、人物、声音等，透过游戏的方式，将可提供更多互动的内容，例如，可透过在手机及/或计算机上执行的一游戏软件，增加与使用者间互动的趣味性，进而提升使用意愿。举例而言，首先，可采用分数制度，例如，若神经生理反馈的目标是放松身心，则分数就可用来表现在一个区段中，放松的增加程度，如脑波中α波增加的比例，再者，由于生理反馈具有累积效应，因此，不同时间、不同区段所获得分数就可累积计算，如此一来，使用者将可很方便地透过分数而得知自身努力的成果，有助于培养成就感，而在此情形下，还可进一步设定可达成的不同分数门坎，增加使用者的挑战欲望，并且，可配合关卡的概念，当达到一个门坎后，即可到达下一个关卡，并打开不同的功能等，增加使用趣味性，亦提升使用意愿。
另外，除了关卡的概念外，也可采用提供奖励的方式，举例而言，当分数累积达一定门坎后，可增加更多可选择的人物造型，例如，更多可更换的衣服种类，出现光环等，或是可赠与配件、宝物等，或是可提升游戏者的等级而赋予更高的游戏能力等，各种在线游戏常见的方式皆适合用于本发明。
再者，由于与一般的游戏性质不同，生理反馈的累积性主要建构在连续使用的前提下，亦即，当所执行的生理反馈程序的间隔时间过长时，即失去累积的效果，据此，举例而言，分数的计算原则就可设计为，累积的分数会随着时间间隔的逐渐变长而减少，若隔太长的时间未进行游戏，则分数将归零，使用者必须重头开始，例如，当使用者相隔2天未进行生理反馈程序时，累积分数即减少至75％，相隔3天未使用，分数减至50％，以此类推，最后当相隔5天未使用时，先前的累积分数即被归零，以藉此激励使用者持续的使用。
因此，透过游戏的方式，除了让生理反馈程序变的更有趣外，也可让使用者实时地感觉到生理反馈所造成的生理状态改变，进而让使用者觉得有目标，增加使用的动力。
在此，要强调地是，前面所述的实施例仅在于举例对其进行说明用，并非作为限制，不同实施例之间可彼此相互结合或置换，皆仍属本发明所欲公开的范围。
综上所述，根据本发明的生理反馈系统，新颖地结合了呼吸调控以及生理反馈两种程序，通过将呼吸导引信号引入生理反馈程序中，除了可让精神更为集中外，基于有意识的进行呼吸可影响自律神经的特性，还可让生理反馈的效果更为显着，两者相辅相成，事半功倍，再者，通过采用可同时提供生理反馈信息以及呼吸导引信号两种信息的单一种可感知信号，也让使用者在进行生理反馈的过程中，能够清楚且容易地了解信息内容，生理反馈程序的进行变得更为方便，因此，本专利申请确实能为现有技术带来改进。

Claims (89)

  1. 一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号及脑部活动信息，以作为使用者在一神经生理反馈训练区段中自适应脑部功能的基础，进而达成一神经生理反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有至少二脑电电极，设置在该使用者头上、对应于特定大脑皮质位置的取样点上，以取得脑电信号；以及
    一可感知信号产生源，用以产生包括一第一信息以及一第二信息的一可感知信号，
    其中，在该神经生理反馈训练区段中：
    该脑电信号经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者脑部活动的信息；
    该可感知信号通过该第一信息表现该呼吸导引信号，以及通过该第二信息表现该相关使用者脑部活动的信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该第一信息而进行一呼吸行为模式，以及根据该第二信息而进行一自我意识调控，以达成对脑部功能的影响。
  2. 如权利要求1所述的系统，其中，该相关使用者脑部活动的信息进一步作为调整该呼吸导引信号的基础。
  3. 如权利要求1所述的系统，其中，该脑电信号进一步进行分析，以取得相关使用者真实呼吸行为模式的信息，进而作为调整该呼吸导引信号的基础。
  4. 如权利要求1所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建为在该神经生理反馈训练区段中间歇性地提供予使用者。
  5. 如权利要求1所述的系统，其中，该可感知信号为视觉可感知信号。
  6. 如权利要求5所述的系统，其中，该第一信息实施为发光强度变化，以及该第二信息实施为发光颜色变化。
  7. 如权利要求5所述的系统，其中，进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该可感知信号产生源所产生。
  8. 如权利要求7所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引模式不相符时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  9. 如权利要求1所述的系统，其中，该可感知信号为听觉可感知信号。
  10. 如权利要求9所述的系统，其中，该第一信息实施为音量的强弱变化，以及该第二信息实施为音频的高低变化。
  11. 如权利要求1所述的系统，其中，该可感知信号产生源实施为下列的其中之一，包括：独立发光体，具显示功能的装置，具发声功能的装置，以及具显示及发声功能的装置。
  12. 一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号及自律神经活动信息，以作为使用者在一自律神经训练区段中自适应自律神经功能的基础，进而达成一生理反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有至少一生理感测组件，设置于该使用者身上，以取得相关的受自律神经系统影响的生理活动的生理信号以及
    一可感知信号产生源，用以产生包括一第一信息以及一第二信息的一可感知信号
    其中，在该自律神经训练区段中：
    该生理信号经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者自律神经活动的信息；
    该可感知信号通过该第一信息表现该呼吸导引信号，以及通过该第二信息表现该相关使用者自律神经活动的信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该第一信息而进行一呼吸行为模式，以及根据该第二信息而进行一自我意识调控，以达成对自律神经活动的影响。
  13. 如权利要求12所述的系统，其中，该相关使用者自律神经活动的信息进一步作为调整该呼吸导引信号的基础。
  14. 如权利要求12所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建为于该自律神经训练区段中间歇性地提供予使用者。
  15. 如权利要求12所述的系统，其中，该生理信号包括下列的其中之一或多：皮肤电活动，肢体末稍温度，心率，以及肌电信号。
  16. 如权利要求12所述的系统，其中，该可感知信号为视觉可感知信号。
  17. 如权利要求16所述的系统，其中，该第一信息实施为发光强度变化，以及该第二信息实施为发光颜色变化。
  18. 如权利要求16所述的系统，其中，进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该可感知信号产生源所产生。
  19. 如权利要求18所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引模式不相符时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  20. 如权利要求12所述的系统，其中，该可感知信号为听觉可感知信号。
  21. 如权利要求20所述的系统，其中，该第一信息实施为音量的强弱变化，以及该第二信息实施为音频的高低变化。
  22. 如权利要求12所述的系统，其中，该可感知信号产生源实施为下列的其中之一，包括：独立发光体，具显示功能的装置，具发声功能的装置，以及具显示及发声功能的装置。
  23. 一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号及心跳变异率，以作为使用者在一生理反馈训练区段中自我调整生理状态的基础，进而达成一生理反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有至少一生理感测组件，设置于该使用者身上，以取得一心率序列；以及
    一可感知信号产生源，用以产生包括一第一信息以及一第二信息的一可感知信号
    其中，在该生理反馈训练区段中：
    该心率序列经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者心跳变异率信息；
    该可感知信号通过该第一信息表现该呼吸导引信号，以及通过该第二信息表现该相关使用者心跳变异率信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该第一信息而执行一呼吸行为模式，以及根据该第二信息而执行一自我意识调控，以对达成对自律神经的影响。
  24. 如权利要求23所述的系统，其中，该相关使用者心跳变异率的信息进一步用于进行下列的其中之一或多，包括：作为调整该呼吸导引信号的基础，以及分析而得出窦性心律不齐信息。
  25. 如权利要求23所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建于该 生理反馈训练区段中间歇性地提供予使用者。
  26. 如权利要求23所述的系统，其中，该生理感测组件包括下列的其中之一或多：光传感器，心电电极，压力传感器，以及压脉带。
  27. 如权利要求23所述的系统，其中，该可感知信号为视觉可感知信号。
  28. 如权利要求27所述的系统，其中，该第一信息实施为发光强度变化，以及该第二信息实施为发光颜色变化。
  29. 如权利要求27所述的系统，其中，进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该可感知信号产生源所产生。
  30. 如权利要求29所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引模式不相符时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  31. 如权利要求23所述的系统，其中，该可感知信号为听觉可感知信号。
  32. 如权利要求31所述的系统，其中，该第一信息实施为音量的强弱变化，以及该第二信息实施为音频的高低变化。
  33. 如权利要求23所述的系统，其中，该可感知信号产生源实施为下列的其中之一，包括：独立发光体，具显示功能的装置，具发声功能的装置，以及具显示及发声功能的装置。
  34. 一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号以及呼吸行为信息，以作为使用者在一呼吸训练区段中进行呼吸行为调整的基础，进 而达成一反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有一呼吸动作感测单元，设置于该使用者的胸部或腹部，以取得使用者因进行呼吸而产生的胸部或腹部起伏动作；以及
    一发光源，用以产生包括一发光强度变化以及一发光颜色变化的一视觉可感知信号，
    其中，在该呼吸训练区段中：
    该起伏动作经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者呼吸动作的信息；
    该视觉可感知信号通过该发光强度变化表现该呼吸导引信号，以及通过该发光颜色变化表现该相关使用者呼吸动作的信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该发光强度变化而执行一呼吸行为模式，以及根据该发光颜色变化而通过自我意识调整其于呼吸期间的呼吸动作，以对达成对生理状态的影响。
  35. 如权利要求34所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建为于该呼吸训练区段中间歇性地提供予使用者。
  36. 如权利要求34所述的系统，其中，该穿戴式生理感测装置进一步包括至少二心电电极，设置于该呼吸动作感测单元上，以接触使用者的躯干，并取得心电信号。
  37. 如权利要求34所述的系统，其进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该发光源所产生。
  38. 如权利要求37所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引模式进行比较所得出的一差异符合一预设条件时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  39. 如权利要求37所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式符合一预设条件时被产生，以提醒使用者。
  40. 如权利要求34所述的系统，其中，该发光源实施为下列的其中之一，包括：独立发光体，具显示功能的装置，以及具显示及发声功能的装置。
  41. 一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号以及呼吸行为信息，以作为使用者在一呼吸训练区段中进行呼吸行为调整的基础，进而达成一反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有二呼吸动作感测单元，分别设置于该使用者的胸部以及腹部，以取得使用者因进行呼吸而产生的胸部以及腹部起伏动作；以及
    一可感知信号产生源，用以接收该相关使用者呼吸行为的信息，以及用以产生包括一第一信息以及一第二信息的一可感知信号，
    其中，在该呼吸训练区段中：
    该起伏动作经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者胸部以及腹部呼吸动作的信息；
    该可感知信号通过该第一信息表现该呼吸导引信号，以及通过该第二信息表现该相关使用者胸部以及腹部呼吸动作的信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该第一信息而执行一呼吸行为模式，以及根据该第二信息而通过自我意识调整其于呼吸期间的呼吸动作，以达成对生理状态的影响。
  42. 如权利要求41所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建为于该呼吸训练区段中间歇性地提供予使用者。
  43. 如权利要求41所述的系统，其中，该穿戴式生理感测装置进 一步包括至少二心电电极，设置于该二呼吸动作感测单元的至少其中之一上，以接触使用者的躯干，并取得心电信号。
  44. 如权利要求41所述的系统，其中，该可感知信号为视觉可感知信号。
  45. 如权利要求44所述的系统，其中，该第一信息实施为发光强度变化，以及该第二信息实施为发光颜色变化。
  46. 如权利要求44所述的系统，其中，进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该可感知信号产生源所产生。
  47. 知权利要求46所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引模式进行比较所得出的一差异符合一预设条件时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  48. 如权利要求46所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式符合一预设条件时被产生，以提醒使用者。
  49. 如权利要求41所述的系统，其中，该可感知信号为听觉可感知信号。
  50. 如权利要求49所述的系统，其中，该第一信息实施为音量的强弱变化，以及该第二信息实施为音频的高低变化。
  51. 如权利要求41所述的系统，其中，该可感知信号产生源实施为下列的其中之一，包括：独立发光体，具显示功能的装置，具发声功能的装置，以及具显示及发声功能的装置。
  52. 一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号以及呼吸行为信息，以作为使用者在一呼吸训练区段中进行呼吸行为调整的基础，进而达成一反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有至少一生理感测组件，设置于该使用者身上，以取得因使用者呼吸行为而产生变化的生理信号；以及
    一可感知信号产生源，用以产生包括一第一信息以及一第二信息的一可感知信号；
    其中，在该呼吸训练区段中：
    该生理信号经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者呼吸行为的信息；
    该可感知信号通过该第一信息表现该呼吸导引信号，以及通过该第二信息表现该相关使用者呼吸行为的信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该第一信息而进行一呼吸行为模式，以及根据该第二信息而通过自我意识调整其呼吸行为，以达成对生理状态的影响。
  53. 如权利要求52所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建为于该呼吸训练区段中间歇性地提供予使用者。
  54. 如权利要求52所述的系统，其中，该生理感测组件包括下列的其中之一或多，包括：RIP绑带，压电呼吸绑带，呼吸气流管，口鼻管，热传感器，光传感器，以及脑电电极。
  55. 如权利要求52所述的系统，其中，该呼吸行为包括，呼吸速率，呼吸稳定度，呼吸深度，胸腹起伏状态，以及用鼻呼吸情形。
  56. 如权利要求52所述的系统，其中，该可感知信号为视觉可感知信号。
  57. 如权利要求56所述的系统，其中，该第一信息实施为发光强度变化，以及该第二信息实施为发光颜色变化。
  58. 如权利要求56所述的系统，其中，进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该可感知信号产生源所产生。
  59. 如权利要求58所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引模式进行比较所得出的一差异符合一预设条件时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  60. 如权利要求58所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式符合一预设条件时被产生，以提醒使用者。
  61. 知权利要求52所述的系统，其中，该可感知信号为听觉可感知信号。
  62. 如权利要求61所述的系统，其中，该第一信息实施为音量的强弱变化，以及该第二信息实施为音频的高低变化。
  63. 如权利要求52所述的系统，其中，该可感知信号产生源实施为下列的其中之一，包括：独立发光体，具显示功能的装置，具发声功能的装置，以及具显示及发声功能的装置。
  64. 一种生理反馈系统，用以提供生理活动信息，以作为使用者在一训练区段中自我调整生理活动的基础，进而达成一反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有至少一生理感测组件，设置于该使用者身上，以取得相关使用者生理活动的生理信号；以及
    一发光源，用以产生包括一发光强度变化以及一发光颜色变化的一视觉可感知信号，
    其中，在该训练区段中：
    该生理信号经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者生理活动的信息；
    该视觉可感知信号通过该发光强度变化表现使用者的一真实呼吸模式，以及通过该发光颜色变化表现该相关使用者生理活动的信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该发光强度变化以及该发光颜色变化而进行一自我意识调控，以对达成对生理状态的影响。
  65. 如权利要求64所述的系统，其中，该生理活动包括下列的其中之一或多个：心率，皮肤电活动，肢体末稍温度，心电信号，脑电信号，肌电信号，呼吸速率，呼吸稳定度，呼吸深度，呼吸动作，口鼻呼吸情形，心跳变异率，窦性心律不齐，以及脉波传递时间。
  66. 如权利要求64所述的系统，其中，进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该发光源所产生。
  67. 如权利要求66所述的系统，其中，该听觉可感知信号建构为在该呼吸训练区段中表现一呼吸导引信号，以提供予使用者。
  68. 如权利要求67所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建为于该呼吸训练区段中间歇性地提供予使用者。
  69. 如权利要求67所述的系统，其中，该相关使用者生理活动的信息进一步作为调整该呼吸导引信号的基础。
  70. 如权利要求67所述的系统，其中，使用者根据该听觉可感知信号而进行一呼吸行为模式。
  71. 如权利要求64所述系统，其中，该发光源实施为下列的其中之一，包括：独立发光体，具显示功能的装置，以及具显示及发声功 能的装置。
  72. 一种生理反馈系统，用以提供呼吸导引信号以及生理活动信息，以作为使用者在一训练区段中自我调整生理活动的基础，进而达成一反馈回路，该系统包括：
    一穿戴式生理感测装置，具有至少一生理感测组件，设置于该使用者身上，以取得相关使用者生理活动的生理信号；以及
    独立发光体，用以产生包括一发光强度变化以及一发光颜色变化的一视觉可感知信号，
    其中，在该训练区段中：
    该生理信号经过一预设演算式的计算而得出一相关使用者生理活动的信息；
    该发光行为通过该发光强度变化表现该呼吸导引信号，以及通过该发光颜色变化表现该相关使用者生理活动的信息，以提供予使用者；以及
    该使用者根据该发光强度变化而进行一呼吸行为模式，以及根据该发光颜色变化而进行一自我意识调控，以对达成对生理状态的影响。
  73. 如权利要求72所述的系统，其中，该训练区段为下列的其中之一，包括：生理反馈训练区段，神经生理反馈训练区段，呼吸训练区段，以及冥想训练区段。
  74. 如权利要求72所述的系统，其中，该生理活动包括下列的其中之一或多：心率，皮肤电活动，肢体末稍温度，心电信号，脑电信号，肌电信号，呼吸速率，呼吸稳定度，呼吸深度，呼吸动作，口鼻呼吸情形，心跳变异率，窦性心律不齐，以及脉波传递时间。
  75. 如权利要求72所述的系统，其中，该独立发光体实施为一发光球体。
  76. 如权利要求72所述的系统，其中，该独立发光体实施为可通过磁力而漂浮的发光体。
  77. 如权利要求72所述的系统，其中，进一步包括一听觉可感知信号，实施为由该穿戴式生理感测装置或该独立发光体所产生。
  78. 如权利要求77所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引信号进行比较所得出的一差异符合一预设条件时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  79. 如权利要求77所述的系统，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式符合一预设条件时被产生，以提醒使用者。
  80. 如权利要求72所述的系统，其中，该相关使用者生理活动的信息进一步作为调整该呼吸导引信号的基础。
  81. 如权利要求72所述的系统，其中，该呼吸导引信号构建为在该训练区段中间歇性地提供予使用者。
  82. 一种发光装置，用以提供一呼吸导引信号以及生理活动信息，以作为使用者在一训练区段中自我调整生理活动的基础，进而达成一反馈回路，
    其中，
    该发光装置用以产生包括一发光强度变化以及一发光颜色变化的一视觉可感知信号；以及
    其中，在该训练区段中：
    该发光装置接收来自一生理感测装置的一输入，且该输入包括该生理活动信息；
    该视觉可感知信号通过该发光强度变化表现呼吸导引信号，以导 引使用者进行一呼吸行为模式；以及
    该视觉可感知信号通过该发光颜色变化表现该输入，以作为使用者进行自我意识调控的基础。
  83. 如权利要求82所述的装置，其中，该发光装置为一独立发光体。
  84. 如权利要求82所述的装置，其中，该生理活动包括下列的其中之一或多个：心率，皮肤电活动，肢体末稍温度，心电信号，脑电信号，肌电信号，脉搏变化，呼吸速率，呼吸稳定度，呼吸深度，呼吸动作，口鼻呼吸情形，心跳变异率，窦性心律不齐，以及脉波传递时间。
  85. 如权利要求82所述的装置，其进一步实施为可产生一听觉可感知信号。
  86. 如权利要求85所述的装置，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式与该呼吸导引信号进行比较所得出的一差异符合一预设条件时被产生，以表现该呼吸导引信号。
  87. 如权利要求85所述的装置，其中，该听觉可感知信号构建为在该使用者的该呼吸行为模式符合一预设条件时被产生，以提醒使用者。
  88. 如权利要求82所述的装置，其中，该生理活动信息进一步作为调整该呼吸导引信号的基础。
  89. 如权利要求82所述的装置，其中，该呼吸导引信号构建为在该训练区段中间歇性地提供予使用者。
PCT/CN2016/071986 2015-01-26 2016-01-25 生理反馈系统及发光装置 WO2016119654A1 (zh)

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