WO2020246916A1 - Способ комплексного воздействия на пользователя для его релаксации и снятия стресса и кресло для его осуществления - Google Patents

Способ комплексного воздействия на пользователя для его релаксации и снятия стресса и кресло для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2020246916A1
WO2020246916A1 PCT/RU2020/050064 RU2020050064W WO2020246916A1 WO 2020246916 A1 WO2020246916 A1 WO 2020246916A1 RU 2020050064 W RU2020050064 W RU 2020050064W WO 2020246916 A1 WO2020246916 A1 WO 2020246916A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chair
user
session
heart rate
exposure
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/050064
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Владимирович ВИНОКУРОВ
Григорий Сергеевич РАДЧЕНКО
Виктор Владимирович ХОДАНОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Майнд Технолоджи"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Майнд Технолоджи" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Майнд Технолоджи"
Publication of WO2020246916A1 publication Critical patent/WO2020246916A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis

Definitions

  • the present invention relates to devices for non-pharmacological correction of the functional state of a person, in particular, to an ergonomic chair, made with the possibility of simultaneous exposure to a person with sound and light signals, and can be used to restore performance, stabilize the psychophysiological state, relieve stress and maintain cognitive functions of a person in during the working day.
  • a person's work activity is characterized by the presence of physical, emotional and intellectual stress, which together leads to his emotional exhaustion, professional burnout and chronic fatigue. These states are characterized by decreased performance, impaired attention, an increase in the number of errors, a decrease in stress resistance, and depression.
  • Cabins and lounges are well known for resting personnel working in uncomfortable conditions such as high noise, stress, or other factors. They are designed as places that contribute to the best relaxation of a person, his switch from active actions to rest and exclude the influence of unfavorable factors. These premises are characterized by isolation and isolation from the environment, the presence of special finishing solutions, the presence of objects that have an additional psychological effect on a person: an aquarium, a fountain, a waterfall, photographic and other landscape images, natural objects (plants, animals), etc. However, the described premises are stationary and geographically tied to the location of the building.
  • a personalized emotional stimulation system for a user using biofeedback is known.
  • the system is a convertible chair in a semi-open capsule form.
  • the chair structure includes a footrest, seat, backrest and headrest.
  • the frame of the chair is made in the form of two side surfaces on the side of the armrests and the top cover, which can be closed to create a closed space.
  • Separate sensors can be built into the chair structure to measure the following biological signals: blood pressure, pulse, heart rate, heart rate variability, temperature, EEG, ECG, EMG, oxygen saturation, etc.
  • the system is implemented light and audio stimulation, the parameters of which depend on the characteristics of the measured biological signals.
  • the effectiveness of psychoemotional impact is achieved through the demonstration on the screen of slide films containing natural landscapes, accompanied by the sounds of nature with natural loudness and corresponding smells, air movements.
  • the main disadvantage of the known system is that in order to measure certain biological parameters, for example, EEG or ECG, the user needs to put on measuring devices, which is inconvenient and uncomfortable for the user, and the use of a complex effect on the user is ineffective.
  • the chair design lacks lumbar support and the ability to adjust the headrest, which reduces the functionality of the proposed system. And fastening the dome to the frame of an ergonomic chair standing on the floor does not significantly save space required for operating the device.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to expand the arsenal of technical means aimed at stabilizing the physiological and psychological states of a person and, when used, there would be no need for a separate room for operation and attracting maintenance personnel.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to ensure maximum sensitivity of the complex impact on the user in terms of its expressive properties to the dynamics of the physiological parameters of the same user.
  • the proposed invention solves the problem of achieving optimal conditions for rest and recovery of the user's strength.
  • the method of complex influence on the user to relax and relieve stress of the user, who is in an ergonomic chair consists in performing the stages at which: - initiate the beginning of the session, which is characterized by automatic unfolding of the elements of the chair and bringing the chair down to the floor, closing the dome of the chair to isolate the user and create the effect of immersion in an interactive environment,
  • the calculation and monitoring of the heart rate and respiration coherence (HRC) indicator is carried out during the session,
  • At least one type of exposure scenario is implemented, which includes simultaneous light and audio exposure to the user.
  • the audio stream is generated on the basis of at least one adaptive soundtrack, which is compiled from a vertical mix, and the composition of the soundtrack consists of several functional layers, for each of which a threshold value of the heart rate and respiration coherence indicator is set, and each of which is activated when the current the coherence index of a predetermined threshold value of the layer coherence index.
  • Light exposure to simulate the natural level of illumination that occurs at sunset, dawn or twilight is generated at a frequency modulated by the heart rate.
  • the exposure scenario further comprises vibrotactile exposure to the user, synchronized with the light and / or audio exposure.
  • both spectral and statistical heart rate variability can be calculated from the pulse and respiratory waveforms.
  • the received pulse and respiratory waveform is processed and analyzed in order to extract the respiratory rate from it.
  • a loudness threshold is set for each functional layer of the soundtrack composition, and the volume of each functional layer is smoothly changed when the audio stream is generated.
  • the present invention is directed to a relaxation and stress relief device that implements the steps of the method described above.
  • the proposed device is made in the form of a chair, which consists of a seat, a footboard and a backrest made with the possibility of tilting relative to the seat, a headrest made with the possibility of deflection synchronously with the folding of the backrest, lumbar support, built-in inside the back of the chair, a dome connected to the back and made with the possibility of rotation about the axis of attachment of the dome to the back to cover the user during a session from head to waist or below the waist.
  • the device also includes a control unit located under the seat of the chair and configured to perform the steps of the method.
  • the back of the chair has at least one sensor for recording the signal of the user's pulse and respiratory waves, connected to the control unit.
  • the chair also has a built-in means of audio impact on the user for playing an audio stream, connected to the control unit, and a device for light exposure of the user, built into the dome of the chair and connected to the control unit.
  • the light exposure device comprises individual LEDs in the form of LED lamps or LEDs in the form of LED strips.
  • the LEDs are disposed on at least a portion of the inner surface of the dome of the chair evenly at a certain interval and in a certain predetermined order or in an arbitrary manner.
  • the audio impact device is provided with a sound output device, which is made in the form of paired speakers, which are mounted in the chair headrest or chair back.
  • the seat and / or back of the chair includes massage elements connected to a control unit.
  • An advantage of the present invention is the development of a method for influencing the user in order to relax and rest, in which the audio stream is generated according to a certain algorithm.
  • the soundtrack from which the audio stream is generated is compiled using a mixing technique. Moreover, the technique of vertical mixing is used.
  • the composition of the soundtrack is divided into several functional layers, which allows you to more accurately control the state of the user and his breathing during the session.
  • the indicator of the coherence of the heart rate and respiration acts as a trigger that triggers the change in the layers, and the direction of the changes is set in such a way that the mix becomes more saturated (with the activation of more layers) with an increase in the indicator during the session, which pushes the user to breathe in a certain way, achieving due to this general relaxation.
  • the advantages of the used vertical mixing technique include the maximum smoothness of composition changes, maximum musical sound. When compared to techniques such as horizontal mixing, this allows for the fastest possible response time in response to changes in functional state and eliminates the need to dramatically introduce new compositional elements in the mix. For example, if a particular type of musical phrase is linked to state parameters (horizontal mixing), it takes more time for them to finish smoothly and move on to the next phrase, which creates a time delay in the feedback loop and reduces its effectiveness. If you change the elements of the composition quickly, without waiting for their end, this leads to the fact that the mix is perceived by users as "not musical", which reduces the user's involvement in the session process and may cause him discomfort. This, in turn, affects the overall effectiveness of the session, since the user correlates the changes in his state worse with the soundtrack presented to him.
  • the use of the vertical mixing technique for compiling a soundtrack and subsequent generation of an audio stream based on the recorded physiological parameters, together with the light exposure to the user with a frequency modulated by the heart rate, makes it possible to increase the effectiveness of the impact on the user in order to relax his general and the convenience of using the proposed device.
  • Figures 1-4 show a general view of an ergonomic chair.
  • FIG. 5 is a block diagram of the main elements of the ergonomic chair used to relax the user.
  • FIG. 6 is a diagram showing the main structural elements of an adaptive soundtrack used to generate an audio stream during a session.
  • Fig. 7 shows a block diagram of the adaptive part of the soundtrack for a vertical layered mix (A) and a horizontal layered mix (B).
  • Figure 8 is a schematic block diagram showing the stages of a session using an ergonomic chair.
  • FIG. 9 shows a graph of changes in the index of coherence of heart rate and respiration during the user's session.
  • the present invention relates to a method of complex impact on a user to relax and relieve stress of a user who is in an ergonomic chair, and directly to the most ergonomic chair with a closing dome, which creates a comfortable semi-closed personal space around the user, and which is designed to create an interactive environment thanks to training of heart rate variability (HRV) through biofeedback (BFB).
  • HRV heart rate variability
  • BFB biofeedback
  • the interactive environment is provided by light and audio effects, in various combinations or in combination, on the user during the session.
  • the invention can be used as a means of preventing stress and its consequences, as well as for consolidating a positive psychoemotional state in persons experiencing significant nervous tension or increased psycho-emotional stress in the course of their professional activities.
  • the chair structure is shown in more detail in FIGS. 1-4 and described below.
  • the structure of the chair consists of a base (base) (1), which acts as a support for the chair, and the chair itself, consisting of a footboard (2), a seat (3), a back (4) and a headrest (5).
  • the seat (3) is attached to the base frame through a system of levers and hinges, which makes it possible to tilt the seat (3) relative to the base (1) by using traction mechanisms (actuators, motors, etc.).
  • the footrest (2) and back (4) are attached to the seat through a system of levers and hinges that allow the footrest to tilt
  • the headrest (5) is attached to the back (4) and is connected by a system of levers and hinges to the seat (3), which ensures the deflection of the headrest (5) synchronously with the folding of the back (4) of the chair mechanically and without the use of traction mechanisms.
  • backrest (4) and headrest (5) provides the possibility for the user to engage from a sitting position, reclining with a slight bend in the knees for a session.
  • Session in this application is understood as the period of time during which the user is in the chair during the scenario of exposure chosen by him.
  • the user is presented with different audio, light compositions and, in some embodiments, massage programs.
  • the script types are bound to various physiological conditions that the user wants to achieve, for example, relaxation or maintaining a physiological state in working tone.
  • the chair can be transformed into several positions: the “sitting” position, the “reclining” position, intermediate positions between the “sitting” and “reclining” positions.
  • a solid platform (not shown in the drawings) is mounted inside the back (4) of the chair, which serves as a lumbar support.
  • the lumbar support element is attached to the seat (3) and back (4) with a system of levers and hinges, which ensures its forward movement (protrudes under the lumbar) synchronously with the folding of the back (4) of the chair mechanically and without the use of traction mechanisms.
  • the lumbar support In the event that the chair is in the "sitting" position, the lumbar support is not felt by the user and is flush with the surface of the back (4) of the chair.
  • the lumbar support element protrudes under the user's lower back, creating support. This allows the user to provide additional comfort during the session by compensating for the natural deflection of the lower back in the "reclining” position.
  • the dimensions of the elements of the chair are selected to ensure a comfortable fit for people of different heights.
  • the upholstery of the footrest (2), seat (3), backrest (4) and headrest (5) is a soft material, for example, selected from: foam rubber, latex, shape memory material, and others - upholstered with a face material. Fabric, leather, eco-leather and others can be used as the front material.
  • the upholstery of the chair elements is selected from such materials to provide a comfortable position for the user during the session.
  • a solid lumbar support platform can be made of any durable material.
  • side panels (6) are attached, which cover the user from the sides during the session.
  • Side panels (6) can be made of wood, composite or other structural materials, followed by dyeing or covering with various types of fabrics.
  • armrests (7) can be located on the inner surfaces of the side panels (6).
  • a dome (8) is attached to the back (4) of the chair in the area of the user's shoulders.
  • the attachment is a pivoting mechanism that can be made using lever, toothed, or other transmission structures that allow the dome (8) to open and close, covering the user from head to waist or below the waist during a session.
  • the structure of the dome (8) can be collapsible, the dome can be removable.
  • the dome (8) can be made in the form factor of an egg or any other form that provides a comfortable space inside the dome (8) around the user.
  • the dome (8) can be made of composite or other structural materials. Closed the distance from the user's face to the dome (8) is 40 cm or more to ensure psychological comfort.
  • the opening or closing of the dome (8) occurs around the axis of the dome (8) attachment to the back (4) of the chair due to the operation of traction mechanisms (actuators, motors, etc.).
  • the dome (8) protects the user from external light stimuli and creates a comfortable secluded relaxation space.
  • the presence of the dome (8) makes it possible to install the invention in common areas without the need to allocate a separate room to create a comfortable psychological space.
  • the user is influenced by the following factors: light exposure and audio exposure and / or massage exposure - in different combinations.
  • the chair is equipped with a sound output device.
  • the sound output device can be made in the form of built-in paired speakers (9) (an embodiment of the invention is shown in Fig. 2), which are mounted in the headrest (5) of the chair or back (4) of the chair to reproduce the audio stream.
  • the speakers (9) are located on the right and left sides of the back (4) of the chair and are turned inward.
  • the audio output device can be made in the form of external speakers, headphones, and other similar devices.
  • the dome (8) contains a device for carrying out a multi-colored (RGB) light effect on a user (not shown in Figs. 1-4).
  • the device for the implementation of light action (12) on the user represents individual LEDs made in the form of LED lamps (121), or LEDs in the form of LED strip (122) (Fig. 5).
  • other known devices can be used to effect light (12) on a user, configured to reproduce light in RGB mode.
  • LEDs are used as a device for the implementation of light exposure (12), they are placed along the edging (all or part) on the inner surface of the dome (8) facing the user, evenly at a certain interval and in a certain predetermined order, or in an arbitrary way.
  • the LEDs can be mounted in the dome (8) in the area above the user's head so as to ensure that the light enters the user's eyes.
  • the location of the LEDs is chosen to expose the user to reflected diffuse light in the eye area to ensure the user's safety.
  • a built-in sensor (1 1) is made in the form of a ballistocardiography sensor (hereinafter - BCG) for the purpose of subsequent analysis of variability heart rate (hereinafter - HRV).
  • - BCG ballistocardiography sensor
  • HRV variability heart rate
  • the chair can be equipped with massage elements that are mounted in the seat (3) and / or back (4) of the chair.
  • a device for effecting a light effect (12) on a user at least one sensor for recording physiological parameters (1 1), a means of audio action on a user (13), massage elements (14), as well as devices for controlling elements of a chair (15), including the dome control device (8), are connected to the control unit (16), which in one of the embodiments is located under the seat (3) of the chair and represents one or more processors (17) that perform the main computational work when implementing the interaction stages with the above elements, and random access memory intended for operational storage of instructions executed by one or more processors (17).
  • the data storage medium (18) can be a hard disk drive (HDD), solid state drive (SSD), flash memory (NAND-flash, EEPROM, DataFlash, etc.), optical drives, mini-disk, or their combination.
  • HDD hard disk drive
  • SSD solid state drive
  • flash memory NAND-flash, EEPROM, DataFlash, etc.
  • optical drives mini-disk, or their combination.
  • the means of pairing devices and data transmission are selected based on the required configuration of the ergonomic chair.
  • Data transmission means are selected from devices designed to implement the process of communication between various devices via wired and / or wireless communication, in particular, such devices can be: GPS modem, BLE module or Bluetooth, Wi-Fi transceiver, etc.
  • the components of the ergonomic chair are interconnected via a common data bus.
  • voice service IVR
  • voice control of applications can be used.
  • the chair control panel (10) (Fig. 4), connected by means of data transmission to the control unit, can be used as an input device.
  • the control panel (10) is located in the armrest (7) or the side panel (6) of the chair.
  • the control panel (10) is a touchscreen display from which the user controls sessions. The user interacts with the control panel (10) by pressing the corresponding symbols on the touchscreen.
  • the data storage means (18) contains pre-recorded soundtracks and at least one pre-recorded light exposure program.
  • the processor (17) is configured to plot a graph of the change in the coherence index based on the extracted indicators of the user's cardiac and respiratory activity in real time during the session.
  • the processor (17) is configured to generate an adaptive soundtrack based on changes in heart rate and respiration coherence indicators.
  • the processor (17) is configured to generate a light effect with a frequency modulated by the heart rate.
  • the control panel (10) activates the exposure scenario. Scenario of exposure - simultaneous sound and light exposure, depending on the measured physiological indicator.
  • the exposure scenario further includes vibrotactile exposure to the user, synchronized with sound and light exposure.
  • FIG. 5 A block diagram of the main elements of an ergonomic chair used to relax the user is shown in Fig. 5.
  • the storage medium (18) has at least two types of exposure scenarios.
  • the user has the ability to select the type of exposure scenario using the control panel (10), the control panel (10) activates one or another type of exposure scenario.
  • the types of exposure scenarios can be selected from: relaxation scenario, tonic scenario and others.
  • the session contains at least one adaptive soundtrack, which generates an audio stream based on the measured and stored physiological parameters of the user. Audio stream promotes stress relief and overall relaxation.
  • a soundtrack can consist of three functional blocks: an introduction, an adaptive part, and an ending (Fig. 6).
  • the introduction includes general instructions and recommendations for using the chair.
  • the user is presented with a short report on the results of the session and recommendations for improving their well-being.
  • Recommendations can be presented by displaying them on the control panel screen or by using the chair's audio output devices.
  • the adaptive part of the soundtrack is divided into settings - typical combinations of natural conditions and events (forest, plains, hills, river banks, etc.).
  • the sound of each of the locations should be unobtrusive, have good detail, and not contain frequently repeated fragments.
  • the mix for each location should be based on a specific terrain.
  • a Vertical Layering is a mix of recorded and mixed tracks that, when played back any number of them simultaneously, create a complete mix.
  • the adaptive properties of this stream are achieved by activating a different number of audio tracks, forming different layers / levels of the mix, when the target physiological indicator changes. Those. if the target value is greater / less than the threshold, then the specified number of tracks is turned on / off. Thus, the mix itself becomes more or less “saturated” and the feedback is tied to the “saturation” parameter of the mix.
  • Horizontal Layering is an audio track that is assembled in real time from short musical phrases. Phrases are grouped into categories. Depending on the value of the physiological indicator, a category is determined, from which a phrase is randomly selected and played. Phrases should not be repeated when choosing the same category several times in a row, in order to avoid looping the same phrase.
  • the categories of phrases should reflect the gradation of emotional saturation, (for example, neutral-joyful-enthusiastic), which will make it possible to construct a melody that reflects the current state of the user through the means of musical expression, based on the value of his physiological indicator.
  • Generative soundtrack with horizontal and vertical layers is a combination of the two previous techniques.
  • the main difference of this approach is the use of generative music algorithms to generate horizontal layers of the mix so that they can form several vertical layers that are combined with each other.
  • the generated characteristics of the melody should reflect the physiological state of the user, forming an additional feedback loop in addition to the saturation contour of the mix, similar to that described in the paragraph of the vertical layer-by-layer mix.
  • vertical mixing is used as a mixing technique.
  • the use of this technique in comparison with other known techniques will ensure maximum musical sound and achieve the fastest response time in response to changes in the user's functional state, which increases the effectiveness of sound exposure.
  • the beginning of the session is initiated, which is characterized by the automatic unfolding of the elements of the chair and bringing the chair to the floor lying down, closing the dome of the chair to isolate the user and create the effect of immersion in an interactive environment.
  • One or more processors (17) of the control unit (16) can be implemented various sessions with pre-recorded settings, aimed at relaxation, activation, and so on.
  • traction mechanisms (actuators, motors, etc.) are automatically activated, which move the chair to the "reclining" position.
  • the footrest (2) opens for the user
  • the backrest (4) of the chair is tilted
  • the seat (3) of the user is slightly tilted back
  • the lumbar support of the backrest (4) moves forward
  • the headrest (5) is deflected.
  • the dome (8) is closed, while the user is found to be in a semi-recumbent position with the dome closed - a position for a session.
  • Adjustment (adjustment) of the angles of the chair expansion is carried out by the user by activating the corresponding functions on the control panel (10).
  • the BCG sensor (11) or any other non-contact sensor is calibrated to register the signal of the pulse and respiratory waves.
  • the time for the initial calculation of indicators can vary depending on the accuracy and type of indicator and ranges from 60 to 300 seconds.
  • the introduction of the soundtrack recorded in the data storage medium (18) of the control unit (16) is played.
  • the user listens to general instructions on how to conduct a session, after which the exposure script is launched.
  • the signal of the pulse and respiratory waves is detected during the session.
  • the received signal is processed and analyzed in order to extract indicators to determine the functional state of the user, and on the basis of the data obtained, the calculation and monitoring of the heart rate coherence or heart rate coherence (HRC - Heart Rhythm Coherence) is performed during the session.
  • HRC heart rate coherence or heart rate coherence
  • the coherence indicator refers to the phase consistency (coherence) of the heart rate (HR) and the respiratory cycle (inspiratory and expiratory phases).
  • the optimal situation is when the heart rate rises with inspiration and decreases with expiration.
  • the higher the consistency of these processes the higher the rate of heart rate and respiration coherence.
  • breathing with a frequency in the range of 5-7 breaths per minute is considered optimal.
  • Individual differences are possible, which vary depending on gender, weight, anatomical features, however, for most people, the achievement of maximum agreement is observed in the specified range of breaths per minute.
  • the coherence coefficient varies from 0 to 1: the higher the coherence index, the better the match between the HR and respiration phase.
  • the calculation of the coherence index can be carried out by one of the known methods based, for example, on the use of spectral indicators of heart rate variability (HRV) and disclosed in the article by Paul M. Lehrer, Richard Gevirtz. Heart rate variability biofeedback: how and why does it work? // Front Psychol. 2014; 5: 756. Published online 2014 Jul 21.
  • HRV heart rate variability
  • HRV analysis according to these recommendations includes three stages:
  • Spectral methods of HRV analysis are one of the common methods of HRV analysis, among others.
  • An analysis of the spectral power density of the oscillations provides information on the distribution of power depending on the oscillation frequency.
  • the use of spectral analysis makes it possible to quantitatively evaluate various frequency components of heart rate fluctuations and graphically represent the ratio of different heart rate components reflecting the activity of certain links of the regulatory mechanism.
  • the spectral analysis technique is widely known.
  • the approach to calculating the coherence index using spectral indicators of heart rate variability is to identify the peak associated with respiratory arrhythmia (maximum peak) on the HRV spectrum and link the feedback to the ratio of the spectral power density under this peak relative to the total spectral density the power of the heart rate variability spectrum.
  • the sensor registers a ballistocardiogram, which is transmitted and stored in the data storage means (18) of the control unit (16) and on the basis of which indicators are calculated to determine the user's functional state.
  • the functional state of the user is understood as the state of the body or a separate physiological system (respiratory, cardiovascular) with reference to the efficiency of solving current problems. Consequently, the state of the body can be optimal and suboptimal for participating in a marathon, performing work, etc.
  • the state of the autonomic nervous system is assessed and it determines where the user is located in the relaxation-tension continuum. Time intervals between heartbeats, heart rate and / or respiratory rate, as well as spectral or statistical indicators of heart rate variability (HRV) calculated on their basis are used as indicators to determine the user's functional state.
  • HRV heart rate variability
  • the third stage is carried out as follows.
  • the signal of the pulse and respiratory waves is filtered from the noise and the intervals between heart beats are separated, on the basis of which the spectral parameters of HRV (total spectrum power and the power of the main spectral components HF, LF, VLF, etc.) and / or parameters of the respiratory wave (number of respiratory cycles per minute).
  • HRV heart rate coherence
  • At the fourth stage at least one type of exposure scenario is implemented, which includes simultaneous light and audio exposure to the user.
  • the audio stream is generated on the basis of at least one adaptive soundtrack, which is compiled from a vertical mix, and the composition of the soundtrack consists of several functional layers, for each of which a threshold value of the heart rate and respiration coherence indicator is set, and each of which is activated when the current the coherence index of a predetermined threshold value of the layer coherence index.
  • the sound impact on the user is modulated by a real-time coherence indicator.
  • the light exposure to simulate the natural level of illumination that occurs at sunset, dawn or dusk is generated at a frequency modulated by the heart rate.
  • an immersive experience is created for the user due to sensory stimulation, which consists of sound, light and, in some embodiments, mechanical modalities.
  • This multimodal stimulation allows the user to shift attention and distract from daily routine, which contributes to a more effective recovery.
  • the light and sound modalities are based on the principles of biophilic design and are modulated by the cardiac and respiratory wave performance indicators based on the data received from the BCG sensor, in particular, the HRC values.
  • Sound stimulation is modulated by HRC values and represents the playing of an adaptive part of the soundtrack: with an increase in the coordination of the user's heart and respiratory cycle, the sound space becomes more saturated and bright.
  • the activation of the layers is tied to the value of the coherence index of the heart rate and respiration rate. For each layer, a threshold value is set, upon reaching which the layer is activated for by smoothly increasing the volume. The threshold value of the coherence index is set depending on the number of layers in the soundtrack.
  • the threshold value can be set in absolute values of the coherence indicator (for example, to activate the second layer - 0.5, to activate the third - 0.9, etc.) or in relative values (to activate the second layer - 30% increase from the starting value, for the third layer - 60% increase, etc.).
  • a loudness threshold is set, while the volume of each functional layer is smoothly changed when generating an audio stream.
  • heart rate / respiratory rate - tempo - rhythmic characteristics of music The presence of the following logical connectives is assumed: heart rate / respiratory rate - tempo - rhythmic characteristics of music; the total power of the heart rate variability spectrum - melody; index of sympathetic-parasympathetic balance - harmony, etc.
  • Sound effect is carried out through headphones (supplied in the kit or the user comes with his own) or through the speakers built into the headrest of the chair.
  • Light stimulation simulates the natural level of illumination that occurs at dawn, dusk and dusk.
  • heart rate pulsations are added in the visible range of the spectrum by changing the brightness of the light exposure.
  • the light exposure to the user is modulated by a detectable pulse and respiratory waveform. When the scenario is activated, the lighting level gradually decreases, simulating a sunset and changing the color temperature accordingly from 4500 K to 3400 K.
  • Light and sound stimulations have the same duration during the session and are coordinated in time.
  • the sounds of nature typical for sunset time correspond to the sunset in the lighting program.
  • the massage elements (14) are turned on and the chair vibration mode is started according to a predetermined algorithm, performing a vibrotactile effect on the user, which is synchronized with other influences.
  • the vibration intensity will be maximum, gradually decreasing towards the end of the first 2 minutes of the exposure scenario. This is necessary to switch the user's attention and encourages his involvement in the chair's interactive program.
  • the intensity of the vibrotactile effect gradually increases, becoming maximum at the end of the session. This should contribute to the gradual awakening and switching of the user's attention from the relaxation scenario and return to daily activities.
  • the end of the session is initiated.
  • the session performance results are displayed on the control panel.
  • the data on the results of the session efficiency and the raw (unprocessed) data from the sensor (1 1) are transmitted to the remote server (19) (Fig. 5).
  • the raw data from the sensor (1 1) is re-analyzed and the results of the session efficiency are transmitted to the user mobile application installed on the smartphone (20) (Fig. 5).
  • Collecting information on a session on a remote server (19) allows them to be re-analyzed to optimize sessions and provide reports to the user in a mobile application on a smartphone (20) (Fig. 5).
  • Cognitive tests were implemented using Presentation software (version 19.0, Neurobehavioral Systems Inc, Berkeley, CA, www.neurobs.com).
  • the participant listened to general instructions and recommendations for using the proposed technical solution.
  • the sensors were calibrated and the primary physiological parameters were calculated, which will later be used to generate the adaptive part.
  • the primary calculation of indicators was carried out during the first 60 seconds of recording.
  • the feedback loop was activated 60 seconds after starting the script, after receiving the initial values of the HR and respiration coherence index and the HRV spectral indicators.
  • the duration of the feedback loop activation was 20 minutes.
  • the MySignals HW Complete Kit platform was used to register physiological signals. With the help of this platform, during testing, the ECG was recorded from the chest leads. To register the ballistocardiogram, a Murata SCA1 1 H sensor and an SCA10H printed circuit board sensor were used. For audio presentation, we used Bose QuietComfort 35 Wireless Headphones II with an active noise reduction system. Further, on the BCG signal, heart beats were constantly detected and the time intervals between them were calculated throughout the entire session. For the resulting array of intervals, the spectrogram of heart rate fluctuations (heart rate variability) was calculated, on the basis of which the calculation and monitoring of the values of the heart rate and respiration coherence indicator was carried out using known methods.
  • the threshold value of the coherence index was set for each layer.
  • the specified layer is activated.
  • Example 1 A soundtrack composition consists of 10 layers.
  • the threshold values of the coherence index are specified as the relative range of the coherence change (0 c.u. - 1 c.u.) divided by the number of active layers (10 layers).
  • the first sound layer is always active, even when the coherence value is equal to 0, the second layer is activated when the coherence threshold value is exceeded equal to 0.1 c.u., the third - 0.2 c.u. and so on up to the last layer, which will be active when the value exceeds 0.9.
  • Subject 1 After 155 seconds, the second audio layer is activated, and from that moment until the end of the session, the participant manages with varying degrees of success to control the level of his coherence, relying on feedback in the form of the number of active layers.
  • Subject 3 The participant was able to activate only one layer when the coherence threshold value of 0.1 was exceeded.
  • Example 2 Adaptive soundtrack, which consisted of 3 layers.
  • a scenario of exposure consisting of simultaneous audio exposure and light exposure.
  • non-normalized values of the coherence of the indicator are used relative to the current state of the user.
  • the layers were activated when the coherence values were exceeded equal to 0.5 for the second layer and 0.9 for the third layer. With coherence values below 0.5, only the main layer was active.
  • the light effect on the user was set according to a certain algorithm, simulating the light picture in the context of sunset-twilight dawn. Light emitters produced slight throbbing with every heartbeat. Thus, for each heart rate cycle, the light effect was slightly changed.
  • FIG. 9 shows the absolute values of the coherence index without their normalization relative to the background recording.
  • the optimal state can be considered a state in which the coherence value stably exceeds 0.9, in this case all tracks are active, and the mix sounds as saturated as possible.
  • the indicator of the coherence of the heart rate and respiration increased, which may indicate an increase in the coordination of the cardiovascular system, which in turn leads to better optimization and rapid recovery of the body due to natural regulation mechanisms.
  • the biofeedback training procedure has a positive effect on the participants' subjective assessment of their condition, which was expressed in the average increase in “well-being” and “mood” by 1.7 and 1.2 points.
  • all test participants noted that during the session they were able to relax and get distracted from routine tasks and switch attention.
  • a significant decrease in the reaction time was noted on average by 10 ms. This indicates an improvement in sensory information processing, which can be especially important for workers whose working conditions are associated with the need to quickly respond to a changing context and where it is important to respond as quickly as possible to emergencies (drivers, dispatch services).
  • heart rate variability indicators revealed an increase in the total power of the variability spectrum during the session. This effect was most pronounced at a frequency of 0.1 Hz, which corresponds to the resonant frequency of respiratory arrhythmia. The most pronounced increase in total power was observed in the first 5 minutes from the beginning of the session, which may be associated with the subject's search for an optimal respiratory rate. The totality of the results obtained allows us to speak about the successful transfer and adaptation of the heart rate variability training protocol to the operating conditions of the proposed technical solution.
  • the created interactive environment and its setting allow to influence the user with a rich soundtrack, contributing to the correct breathing.
  • natural recovery mechanisms are involved, which the results of a large number of experiments improve the functional state, relieve anxiety manifestations, etc.

Abstract

Группа изобретений относится к способу и устройству комплексного воздействия на пользователя для его релаксации и снятия стресса, который осуществляется с помощью эргономичного кресла. Инициируют начало сеанса, которое характеризуется автоматическим раскладыванием элементов кресла и приведением кресла в полулежачее состояние, закрытием купола кресла для изоляции пользователя и создания эффекта погружения в интерактивную среду. Осуществляют детектирование сигнала пульсовой и дыхательной волн на протяжении сеанса. Обрабатывают и анализируют полученный сигнал с целью извлечения временных интервалов между сердечными сокращениями, частоты сердечных сокращений и расчета на их основании показателей вариабельности сердечного ритма. На основе полученных данных осуществляют вычисление и мониторинг показателя когерентности сердечного ритма и дыхания (HRC) на протяжении сеанса. Реализуют одновременное световое и аудио воздействие на пользователя, аудиопоток генерируют на основе по меньшей мере одного адаптивного саундтрека, который компилируется из вертикального микса, причем композиция саундтрека состоит из нескольких функциональных слоев, для каждого из которых задано пороговое значение показателя когерентности сердечного ритма и дыхания, и каждый из которых активируется при достижении текущего показателя когерентности заранее заданного порогового значения показателя когерентности слоя. Причем световое воздействие для имитации естественного уровня освещенности, возникающего при закате, рассвете или сумерках, генерируют с частотой, модулируемой частотой сердечных сокращений.

Description

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ЕГО РЕЛАКСАЦИИ И СНЯТИЯ СТРЕССА И КРЕСЛО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретения
Настоящее изобретение относится к устройствам нефармакологической коррекции функционального состояния человека, в частности, к эргономичному креслу, выполненному с возможностью одновременного воздействия на человека звуковыми и световыми сигналами, и может быть использовано для восстановления работоспособности, стабилизации психофизиологического состояния, снятия стресса и поддержания когнитивных функций человека в течение рабочего дня.
Предпосылки создания изобретения
Рабочая деятельность человека характеризуется наличием физического, эмоционального и интеллектуального напряжения, что в совокупности ведет к его эмоциональному истощению, профессиональному выгоранию и хронической усталости. Эти состояния характеризуются сниженной работоспособностью, нарушением внимания, ростом числа ошибок, снижением стрессоустойчивости, депрессиям.
Общеизвестны кабины и комнаты отдыха, используемые для отдыха персонала, работающего в некомфортных условиях - например, в условиях повышенного шума, стресса или воздействия других факторов. Они обустроены как места, способствующие наилучшему расслаблению человека, его переключению с активных действий к отдыху и исключают воздействие неблагоприятных факторов. Эти помещения характеризуются замкнутостью и изолированностью от окружающей обстановки, наличием специальных отделочных решений, наличием объектов, оказывающих дополнительное психологическое воздействие на человека: аквариум, фонтан, водопад, фотографические и иные пейзажные изображения, природные объекты (растения, животные) и т.д. Однако описанные помещения стационарны и привязаны территориально к местонахождению здания.
Известны технологии, которые позволяют в режиме реального проводить оценку состояния пользователя и корректировать его для предотвращения стресса, например, на базе эргономичного кресла. Из KR101877941 В1 известна персонализированная система эмоциональной стимуляции пользователя с использованием биологической обратной связи. Система представляет собой трансформируемое кресло в полуоткрытой капсульной форме. Конструкция кресла включает подножку, сидение, спинку и подголовник. Каркас кресла выполнен в виде двух боковых поверхностей со стороны подлокотников и верхней крышки, которая имеет возможность закрываться для создания закрытого пространства. В конструкцию кресла могут быть встроены отдельные датчики для измерения следующих биологических сигналов: артериальное давление, пульс, частота сердечных сокращений, вариабельность сердечного ритма, температура, ЭЭГ, ЭКГ, ЭМГ, насыщение кислородом и т. д. В системе реализована световая и аудио стимуляция, параметры которой зависят от характеристик измеряемых биологических сигналов. В данном решении эффективность психоэмоционального воздействия достигается за счет демонстрации на экране слайд-фильмов, содержащих природные пейзажи, сопровождаемые звуками природы с естественной громкостью и соответствующими запахами, движениями воздуха.
Главным недостатком известной системы является то, что для измерения определенных биологических параметров, например, ЭЭГ или ЭКГ, пользователю необходимо надевать на себя измерительные устройства, что неудобно и некомфортно для пользователя, а использование комплексного воздействия на пользователя неэффективно. Более того, в конструкции кресла отсутствует поясничная поддержка и возможность регуляции подголовника, что снижает функциональность предложенной системы. А крепление купола на каркас эргономичного кресла, стоящего на полу, не позволяет существенно экономить место, необходимое для эксплуатации устройства.
Таким образом, существует потребность в создании простого компактного устройства для стабилизации психофизиологического состояния, снятия стресса и поддержания когнитивных функций человека в течение рабочего дня, выполненное с возможностью комплексного воздействия на пользователя с высокой эффективностью и которое бы позволило избежать вышеуказанных недостатков, и в то же время занимало бы мало пространства и было пригодно для установки как в отдельных помещениях, так и в зонах «орел space».
Раскрытие изобретения
Технической задачей, на достижение которой направлено настоящее изобретение, заключается в расширении арсенала технических средств, направленных на стабилизацию физиологического и психологического состояний человека и при использовании которых отсутствовала бы необходимость отдельного помещения для эксплуатации и привлечения обслуживающего персонала.
Еще одной технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение максимальной чувствительности комплексного воздействия на пользователя по своим выразительным свойствам к динамике физиологических показателей этого же пользователя.
Также предлагаемое изобретение решает задачу достижения оптимальных условий для отдыха и восстановления сил пользователя.
Поставленные задачи решаются следующими средствами, изложенными ниже.
Способ комплексного воздействия на пользователя для релаксации и снятия стресса пользователя, который находится в эргономичном кресле, заключается в выполнении этапов, на которых: - инициируют начало сеанса, которое характеризуется автоматическим раскладыванием элементов кресла и приведением кресла в полу лежачее состояние, закрытием купола кресла для изоляции пользователя и создания эффекта погружения в интерактивную среду,
- осуществляют детектирование сигнала пульсовой и дыхательной волн на протяжении сеанса,
- обрабатывают и анализируют полученный сигнал с целью извлечения временных интервалов между сердечными сокращениями, частоты сердечных сокращений и расчета на их основании спектральных показателей вариабельности сердечного ритма,
- на основе полученных данных осуществляют вычисление и мониторинг показателя когерентности сердечного ритма и дыхания (HRC) на протяжении сеанса,
- реализуют по меньшей мере один тип сценария воздействия, который включает одновременное световое и аудио воздействие на пользователя.
Причем аудио поток генерируют на основе по меньшей мере одного адаптивного саундтрека, который компилируется из вертикального микса, причем композиция саундтрека состоит из нескольких функциональных слоев, для каждого из которых задано пороговое значение показателя когерентности сердечного ритма и дыхания, и каждый из которых активируется при достижении текущего показателя когерентности заранее заданного порогового значения показателя когерентности слоя. Световое воздействие для имитации естественного уровня освещенности, возникающего при закате, рассвете или сумерках, генерируют с частотой, модулируемой частотой сердечных сокращений.
После окончания сценария воздействия инициируют окончание сеанса.
В одном из вариантов осуществления изобретения сценарий воздействия дополнительно включает вибротактильное воздействие на пользователя, синхронизированное со световым и/или аудио воздействием.
В одном из вариантов осуществления изобретения на основе сигнала пульсовой и дыхательной волн могут рассчитываться как спектральные, так и статистические показатели вариабельности сердечного ритма.
В одном из вариантов осуществления изобретения обрабатывают и анализируют полученный сигнал пульсовой и дыхательной волн с целью извлечения из него частоты дыхательных движений.
В одном из вариантов осуществления изобретения для каждого функционального слоя композиции саундтрека задано пороговое значение громкости, при этом при генерировании аудио потока осуществляется плавное изменение громкости каждого функционального слоя.
Также настоящее изобретение направлено на создание устройства для релаксации и снятия стресса, которое реализует этапы описанного выше способа. Предлагаемое устройство выполнено в виде кресла, которое состоит из сидения, подножки и спинки, выполненных с возможностью наклона относительно сидения, подголовника, выполненного с возможностью отклонения синхронно с раскладыванием спинки, поясничной поддержки, вмонтированной внутрь спинки кресла, купола, соединенного со спинкой и выполненного с возможностью вращения вокруг оси крепления купола к спинке для закрывания пользователя во время сеанса от головы до талии или ниже талии. Устройство включает также блок управления, расположенный под сидением кресла и выполненный с возможностью выполнения этапов способа. В спинке кресла встроен по меньшей мере один датчик для регистрации сигнала пульсовой и дыхательной волн пользователя, соединенный с блоком управления. В кресло встроено также средство аудио воздействия на пользователя для проигрывания аудио потока, соединенное с блоком управления, и устройство светового воздействия на пользователя, встроенное в купол кресла и соединенное с блоком управления.
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство светового воздействия представляет отдельные светодиоды, выполненные в форме светодиодных ламп, или светодиоды в форме светодиодной ленты.
В одном из вариантов осуществления изобретения светодиоды расположены по меньшей мере на части внутренней поверхности купола кресла равномерно с определенным интервалом и в определенном заранее заданном порядке или произвольным образом.
В одном из вариантов осуществления изобретения средство аудио воздействия снабжено устройством вывода звука, которое выполнено в виде парных динамиков, которые вмонтированы в подголовник кресла или спинку кресла.
В одном из вариантов осуществления изобретения сидение и/или спинка кресла включают массажные элементы, соединенные с блоком управления.
Создание компактного устройства, реализующего безопасное и высокоэффективное воздействие на психоэмоциональное состояние человека за счет совместного конструктивного выполнения устройства в виде эргономичного кресла с закрывающимся куполом, который создаёт вокруг пользователя комфортное полузакрытое личное пространство, и встроенных элементов, выполненных с возможностью комплексного сенсорного воздействия (аудио, светового воздействия), модулируемого параметрами работы сердечной и дыхательной систем, позволяет достичь оптимальных условий для отдыха и восстановления сил.
Крепление купола непосредственно к спинке кресла и его функциональная возможность вращаться вокруг спинки кресла через передачу, приводимую в движение актуатором, позволяет существенно экономить место, необходимое для эксплуатации устройства. Выполнение кресла с поясничной поддержкой и регулируемым подголовником повышает комфорт пользователя и удобство эксплуатации устройством.
Преимуществом предлагаемого изобретения является разработка способа воздействия на пользователя с целью его релаксации и отдыха, в котором аудио поток генерируется по определенному алгоритму. Саундтрек, на основе которого генерируется аудио поток, компилируется с использованием техники микширования. Причем используется техника вертикального микширования. Композиция саундтрека разбита на несколько функциональных слоев, что позволяет точнее управлять состоянием пользователя и его дыханием в ходе сеанса. В качестве триггера, который запускает изменение слоев выступает показатель когерентности сердечного ритма и дыхания, а направление изменений задается таким образом, что микс становится более насыщенным (с активацией большего количества слоев) при увеличении показателя в ходе сеанса, что подталкивает пользователя дышать определенным образом, добиваясь за счет этого общего расслабления.
К преимуществам использованной техники вертикального микширования можно отнести максимальную плавность изменений композиции, максимальное музыкальное звучание. При сравнении с техниками, например, горизонтального микширования это позволяет достичь максимально быстрого времени отклика в ответ на изменение функционального состояния и избавляет от необходимости резко вводить новые композиционные элементы в миксе. Например, если используется привязка какого-то конкретного типа музыкальных фраз к параметрам состояния (горизонтальное микширование), требуется больше времени для их плавного завершения и перехода к следующей фразе, что образует временную задержку в контуре обратной связи и снижает ее эффективность. В случае, если сменять элементы композиции быстро, не дожидаясь их окончания, это приводит к тому, что микс воспринимается пользователями как «не музыкальный», что снижает вовлеченность пользователя в процесс сеанса и может доставлять ему дискомфорт. Это в свою очередь, отражается на общей эффективности сеанса, т.к. пользователь хуже соотносит изменения своего состояния с предъявляемым ему саундтреком.
Таким образом, использование техники вертикального микширования для компиляции саундтрека и последующей генерации аудио потока на основе снятых физиологических показателей совместно со световым воздействием на пользователя с частотой, модулированной частотой сердечных сокращений, позволяет повысить эффективность воздействия на пользователя с целью его общего расслабления и удобство использования предложенного устройства.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах одинаковые позиции применяются для обозначения одинаковых деталей или элементов конструкции.
На фиг.1 - 4 представлен общий вид эргономичного кресла.
На фиг. 5 представлена блок - схема основных элементов эргономического кресла, использующихся для релаксации пользователя.
На фиг. 6 представлена схема, отражающая основные структурные элементы адаптивного саундтрека, применяемого для генерации аудио потока в течение сеанса. На фиг.7 представлена структурная схема адаптивной части саундтрека для вертикального послойного микса (А) и горизонтального послойного микса (В).
На фиг.8 схематично представлена блок -схема, отражающая этапы проведения сеанса с использованием эргономичного кресла.
На фиг. 9 представлен график изменения показателя когерентности сердечного ритма и дыхания на протяжении сеанса пользователя.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к способу комплексного воздействия на пользователя для релаксации и снятия стресса пользователя, который находится в эргономичном кресле, и непосредственно к самому эргономичному креслу с закрывающимся куполом, который создаёт вокруг пользователя комфортное полузакрытое личное пространство, и которое выполнено с возможностью создания интерактивной среды благодаря тренингу вариабельности сердечного ритма (ВСР) через биологическую обратную связь (БОС).
Интерактивная среда обеспечивается путем светового и аудио воздействий, в разных сочетаниях или в совокупности, на пользователя в процессе сеанса. Изобретение может быть использовано в качестве средства профилактики стресса и его последствий, а также для закрепления позитивного психоэмоционального состояния у лиц, испытывающих значительные нервные напряжения или повышенные психоэмоциональные нагрузки в процессе осуществления своей профессиональной деятельности.
Более подробно конструкция кресла показана на фиг.1- 4 и описывается ниже.
Конструкция кресла состоит из основания (базы) (1 ), выполняющего роль опоры для кресла, и непосредственно самого кресла, состоящего из подножки (2), сидения (3), спинки (4) и подголовника (5).
Сидение (3) крепится на каркас основания через систему рычагов и шарниров, что обеспечивает возможность наклона сидения (3) относительно основания (1 ) за счёт применения тяговых механизмов (актуаторы, моторы и тому подобное). Подножка (2) и спинка (4) крепятся к сидению через систему рычагов и шарниров, обеспечивающих возможностью наклона подножки
(2) и спинки (4) относительно сидения (3) за счёт применения тяговых механизмов. Подголовник (5) крепится к спинке (4) и соединён системой рычагов и шарниров с сидением (3), что обеспечивает отклонение подголовника (5) синхронно с раскладыванием спинки (4) кресла механическим путём и без применения тяговых механизмов. Подвижность подножки (2), сидения
(3), спинки (4) и подголовника (5) обеспечивает возможность занятия пользователем из положения сидя положения полулёжа с лёгким изгибом в коленях для проведения сеанса.
Под сеансом в данной заявке понимают промежуток времени, в течение которого пользователь находится в кресле во время выбранного им сценария воздействия. В зависимости от типа сценария пользователю предъявляются различные аудио, световые композиции и, в некоторых вариантах осуществления, программы массажа. Типы сценария привязаны к различным физиологическим состояниям, которые хочет достичь пользователь, например, релаксация или поддержание физиологического состояния в рабочем тонусе.
Кресло может трансформироваться в несколько позиций: положение «сидя», положение «полулежа», промежуточные положения между положениями «сидя» и «полулежа».
В одном из вариантов осуществления изобретения внутрь спинки (4) кресла вмонтирована твердая площадка (не показана на чертежах), выполняющая роль поясничной поддержки. Элемент поясничной поддержки крепится к сидению (3) и спинке (4) системой рычагов и шарниров, что обеспечивает его движение вперёд (выступает под поясницу) синхронно с раскладыванием спинки (4) кресла механическим путём и без применения тяговых механизмов. В том случае, если кресло находится в положении «сидя», поясничная поддержка не ощущается пользователем и располагается заподлицо с поверхностью спинки (4) кресла. При раскладывании кресла в положение «полулёжа» элемент поясничной поддержки выступает под поясницу пользователя, создавая опору. Это позволяет обеспечить дополнительный комфорт пользователю во время сеанса за счёт компенсации естественного прогиба поясницы в положении «полулёжа».
Размеры элементов кресла выбираются из условия обеспечения комфортной посадки для людей разного роста.
Обивка подножки (2), сидения (3), спинки (4) и подголовника (5) представляет собой мягкий материал, например, выбранный из: поролон, латекс, материал с памятью формы, и другие, - обитый лицевым материалом. В качестве лицевого материала может быть использовано ткань, кожа, эко-кожа и другие. Обивка элементов кресла выбрана из таких материалов, чтобы обеспечивать комфортное положение пользователя во время сеанса. Твердая площадка, выполняющая роль поясничной поддержки, может быть изготовлена из любого прочного материала.
С обеих сторон кресла крепятся боковые панели (6), которые закрывают пользователя во время сеанса с боков. Боковые панели (6) могут быть выполнены из дерева, композитных или других конструкционных материалов с последующей окраской или обтяжкой различными видами тканей. На внутренних поверхностях боковых панелей (6) в одном из вариантов осуществления могут быть расположены подлокотники (7).
К спинке (4) кресла в области плеч пользователя крепится купол (8). Крепление представляет собой поворотный механизм, который может быть выполнен с помощью рычажных, зубчатых или иных передаточных конструкций, позволяющих куполу (8) открываться и закрываться, закрывая пользователя во время сеанса от головы до талии или ниже талии. Кроме того, конструкция купола (8) может быть разборной, купол может быть съемным. Купол (8) может быть выполнен в форм-факторе яйца или любом другом виде, обеспечивающем комфортное пространство внутри купола (8) вокруг пользователя. Купол (8) может быть выполнен из композитных или других конструкционных материалов. В закрытом состоянии расстояние от лица пользователя до купола (8) составляет от 40 см и более, для обеспечения психологического комфорта.
Открытие или закрытие купола (8) происходит вокруг оси крепления купола (8) к спинке (4) кресла за счёт работы тяговых механизмов (актуаторы, моторы и тому подобное). Купол (8) защищает пользователя от внешних световых раздражителей и создаёт комфортное уединенное пространство для отдыха. В тоже время наличие купола (8) обеспечивает возможность установки изобретения в общих зонах без необходимости выделения отдельного помещения для создания комфортного психологического пространства.
В процессе сеанса происходит воздействие на пользователя следующих факторов: светового воздействия и аудио воздействия и/или массажного воздействия, - в разных сочетаниях.
Для этого кресло снабжено устройством вывода звука. В одном из вариантов осуществления изобретения устройство вывода звука может быть выполнена в виде встроенных парных динамиков (9) (вариант осуществления изобретения показан на фиг.2), которые вмонтированы в подголовник (5) кресла или спинку (4) кресла для воспроизведения аудио потока. Динамики (9) располагаются справа и слева по краям спинки (4) кресла и развернуты внутрь. В другом варианте осуществления устройство вывода звука может быть выполнено в виде внешних колонок, наушников и других подобных устройств.
В купол (8) вмонтировано устройство для осуществления разноцветного (RGB) светового воздействия на пользователя (не показано на фиг. 1 -4). Устройство для осуществления светового воздействия (12) на пользователя представляет отдельные светодиоды, выполненные в форме светодиодных ламп (121), или светодиоды в форме светодиодной ленты (122) (фиг. 5). В некоторых вариантах осуществления могут быть использованы другие известные устройства для осуществления светового воздействия (12) на пользователя, выполненные с возможностью воспроизведение света в режиме RGB.
В том случае, если в качестве устройства для осуществления светового воздействия (12) используют светодиоды, их располагают по окантовке (всей или частично) на внутренней поверхности купола (8), обращенной к пользователю, равномерно с определенным интервалом и в определенном заранее заданном порядке или произвольным образом. В другом варианте осуществления светодиоды могут быть монтированы в купол (8) в зону над головой пользователя таким образом, чтобы обеспечить попадание света на глаза пользователя.
Расположение светодиодов выбирают таким образом, чтобы воздействовать на пользователя отраженным рассеянным светом в области глаз для обеспечения безопасности пользователя.
Под лицевым материалом обивки спинки (4) кресла встроен по меньшей мере один датчик регистрации сигнала пульсовой и дыхательной волн (1 1) (фиг.2). В предпочтительном варианте осуществления изобретения встроен датчик (1 1) выполнен в виде датчика баллистокардиографии (далее - БКГ) с целью последующего анализа вариабельности сердечного ритма (далее - ВСР). Датчик БКГ должен располагаться максимально близко к области сердца. При этом регистрация пульсовой волны пользователя может происходить с применением других бесконтактных датчиков для регистрации физиологических параметров, не вызывающие необходимость пользователю надевать на себя что-либо.
Дополнительно в одном из вариантов осуществления кресло может быть снабжено массажными элементами, которые вмонтированы в сидение (3) и/или спинку (4) кресла.
Устройство для осуществления светового воздействия (12) на пользователя, по меньшей мере один датчик для регистрации физиологических параметров (1 1), средство аудио воздействия на пользователя (13), массажные элементы (14), а также устройства управления элементами кресла (15), в том числе, устройство управления куполом (8), соединены с блоком управления (16), который в одном из вариантов осуществления располагается под сидением (3) кресла и представляет один или более процессоров (17), выполняющих основную вычислительную работу при реализации этапов взаимодействия с вышеперечисленными элементами, и оперативную память, предназначенных для оперативного хранения команд, выполняемых одним или более процессорами (17).
Средство хранения данных (18) может представлять собой жесткий диск (HDD), твердотельный накопитель (SSD), флэш-память (NAND-flash, EEPROM, DataFlash и т.п.), оптические приводы, мини диск или их совокупности.
Средства сопряжения устройств и передачи данных выбираются исходя из необходимой конфигурации исполнения эргономичного кресла.
Средства передачи данных выбираются из устройств, предназначенных для реализации процесса коммуникации между различными устройствами посредством проводной и/или беспроводной связи, в частности, такими устройствами могут быть: GPS модем, BLE модуль или Bluetooth, Wi-Fi приёмопередатчик и т.п.
Компоненты эргономичного кресла сопряжены между собой посредством общей шины передачи данных.
В заявленном решении в некоторых вариантах реализации при помощи модулей «speech- to-text» и «text-to-speech» может быть использовано голосовое обслуживание (IVR) и/или голосовое управление приложениями.
В качестве устройства ввода в предпочтительном варианте изобретения может быть использован пульт управления креслом (10) (фиг.4), соединенный посредством средств передачи данных с блоком управления. Пульт управления (10) расположен в подлокотнике (7) или боковой панели (6) кресла. Пульт управления (10) представляет собой сенсорный дисплей, с которого пользователь осуществляет управление сеансами. Взаимодействие пользователя с пультом управления (10) осуществляется с помощью нажатия на сенсорном дисплее соответствующих символов. Средство хранения данных (18) содержит предзаписанные саундтреки и по меньшей мере одну предзаписанную программу светового воздействия. Процессор (17) выполнен с возможностью построения графика изменения показателя когерентности на основе извлекаемых показателей сердечной и дыхательной деятельности пользователя в режиме реального времени в течение сеанса.
Процессор (17) выполнен с возможностью генерирования адаптивного саундтрека на основе изменений показателей когерентности сердечного ритма и дыхания.
Процессор (17) выполнен с возможностью генерирования светового воздействия с частотой, промодулированной частотой сердечный сокращений.
Пульт управления (10) активирует сценарий воздействия. Сценарий воздействия - одновременное звуковое и световое воздействие в зависимости от снимаемого физиологического показателя. В некоторых вариантах осуществления сценарий воздействия дополнительно включает вибротактильное воздействие на пользователя, синхронизированное со звуковым и световым воздействием.
Блок схема основных элементов эргономического кресла, использующихся для релаксации пользователя, представлена на фиг.5.
В некоторых вариантах воплощения средство хранения данных (18) имеет не менее двух типов сценариев воздействия. Пользователь имеет возможность посредством пульта управления (10) выбрать тип сценарий воздействия, пульт управления (10) активирует тот или иной тип сценария воздействия. Типы сценариев воздействия могут быть выбраны из: сценарий релаксации, сценарий тонизирующий и другие.
Сеанс содержит по меньшей мере один адаптивный саундтрек, который на основании измеряемых и сохраняемых физиологических параметров пользователя, генерирует аудио поток. Аудио поток способствует снятию напряжения и общему расслаблению. В общем случае саундтрек может состоять из трех функциональных блоков: введение, адаптивная часть и окончание (фиг.6).
Введение включает в себя общую инструкцию и рекомендации по использованию кресла.
Во время проигрывания окончания пользователю предъявляются краткий отчет по итогам сеанса и рекомендации по улучшению самочувствия. Рекомендации могут предъявляться посредством их вывода на экран пульта управления или при помощи устройств аудиовыхода кресла.
Адаптивная часть саундтрека разбита на сеттинги - типовые сочетания природных условий и событий (лес, равнины, холмы, берег реки и т.п.). Звучание каждой из локаций должно быть ненавязчивым, обладать хорошей детализацией, не содержать часто повторяющиеся фрагменты. Микс для каждой локации должен базироваться на конкретном ландшафте.
Для реализации саундтрека могут быть использованы различные техники, в том числе создание вертикального послойного микса, создание горизонтального послойного микса, создание генеративного саундтрека с горизонтальным и вертикальным слоями. Ниже описаны техники микширования для возможной реализации саундтрека. Вертикальный послойный микс (Vertical Layering) представляет собой записанные и сведенные дорожки, которые при одновременном проигрывании любого количества из них образуют законченный микс. Адаптивные свойства данного потока достигаются за счет активации разного количества аудиодорожек, образующих разные слои\уровни микса, при изменении целевого физиологического показателя. Т.е. если значения целевого показателя больше\меньше порогового, то происходит включение\выключение заданного количества дорожек. Таким образом, сам микс становится более или менее «насыщенным» и обратная связь привязывается к параметру «насыщенности» микса.
Горизонтальный послойный микс (Horizontal Layering) представляет собой аудиодорожку, которая в реальном времени собирается из коротких музыкальных фраз. Фразы сгруппированы по категориям. В зависимости от значения физиологического показателя определяется категория, из которой случайным образом отбирается и проигрывается фраза. Фразы не должны повторяться при выборе одной и той же категории несколько раз подряд, чтобы не допускать зацикливания одной и той же фразы. Категории фраз должны отражать градацию эмоциональной насыщенности, (например, нейтральная-радостная-восторженная), что позволит конструировать мелодию, отражающую за счет средств музыкальной выразительности текущее состояния пользователя, опираясь на значение его физиологического показателя.
Генеративный саундтрек с горизонтальными и вертикальными слоями представляет собой комбинацию двух предыдущих техник. Главным отличием данного подхода является использование генеративных музыкальных алгоритмов для генерации горизонтальных слоев микса таким образом, чтобы они могли образовать несколько вертикальных слоев, сочетающихся между собой. При этом генерируемые характеристики мелодии должны отражать физиологическое состояние пользователя, образуя дополнительный контур обратной связи помимо контура насыщенности микса, аналогичный описанному в пункте вертикального послойного микса.
В настоящем изобретении используется в качестве техники микширования используется вертикальное микширование. Использование данной техники по сравнению с другими известными техниками позволит обеспечить максимальное музыкальное звучание и достичь максимально быстрого времени отклика в ответ на изменение функционального состояния пользователя, что повышает эффективность звукового воздействия.
Способ комплексного воздействия на пользователя с помощью эргономичного кресла капсульного типа реализуется следующим образом (фиг.8).
На первом этапе инициируют начало сеанса, которое характеризуется автоматическим раскладыванием элементов кресла и приведением кресла в полу лежачее состояние, закрытием купола кресла для изоляции пользователя и создания эффекта погружения в интерактивную среду.
Для этого пользователь садится в кресло в положение“сидя” и запускает сеанс нажатием на соответствующую функцию (иконку) на экране пульта управления (10). В одном или более процессоров (17) блока управления (16) могут быть реализованы различные сеансы с предзаписанными настройками, направленные на расслабление, активацию и так далее.
При запуске сеанса автоматически активируются тяговые механизмы (актуаторы, моторы и тому подобное), которые переводят кресло в положение «полулёжа». В этом положении для пользователя раскрывается подножка (2), отклоняется спинка (4) кресла, сидение (3) пользователя слегка запрокидывается назад, подаётся вперёд поясничная поддержка спинки (4), отклоняется подголовник (5). Одновременно с разложением составных частей кресла происходит закрытие купола (8), при этом пользователь получается находящимся в полу лежачем положении с закрытым куполом - положение для проведения сеанса.
Все разложения кресла и закрытие купола (8) происходят без физического усилия со стороны пользователя, а только за счёт работы тяговых механизмов. В противном случае это будет вызывать необходимость усилия со стороны пользователя, что будет возбуждать его двигательную активность, препятствуя расслаблению.
Регулировка (подстройка) углов разложения кресла осуществляется пользователем с помощью активации соответствующих функций на пульте управления (10).
После того, как кресло заняло положение для проведения сеанса, осуществляется калибровка датчика БКГ (11) или любого другого бесконтактного датчика, для регистрации сигнала пульсовой и дыхательной волн. Время на первичный расчет показателей может варьироваться в зависимости от точности и типа показателя и составляет от 60 до 300 секунд.
Параллельно с этим проигрывается введение саундтрека, записанного в средстве хранения данных (18) блока управления (16). Пользователь прослушивает общие инструкции по проведению сеанса, после чего запускается сценарий воздействия.
На втором этапе осуществляют детектирование сигнала пульсовой и дыхательной волн на протяжении сеанса.
На третьем этапе обрабатывают и анализируют полученный сигнал с целью извлечения показателей для определения функционального состояния пользователя, и на основе полученных данных осуществляют вычисление и мониторинг показателя когерентности сердечного ритма и дыхания (HRC - Heart coherence or heart rate coherence or Heart Rhythm Coherence) на протяжении сеанса, который является мерой согласованности частоты сердечных сокращений (ЧСС) и дыхательного цикла.
Под показателем когерентности подразумевается фазовая согласованность (когерентность) частоты сердечных сокращений (ЧСС) и дыхательного цикла (фаза вдоха и фаза выдоха). Оптимальной считается ситуация, при которой ЧСС повышается на вдохе и снижается при выдохе. Чем выше согласованность этих процессов, тем выше показатель когерентности ЧСС и дыхания. Для достижения максимальной согласованности оптимальным считается дыхание с частотой в диапазоне 5-7 дыхательных циклов в минуту. Возможны индивидуальные различия, которые варьируются в зависимости от пола, веса, анатомических особенностей, однако, для большинства людей достижение максимальной согласованности наблюдается в указанном диапазоне значений дыхательных циклов в минуту. Коэффициент когерентности варьируется от 0 до 1 : чем выше показатель когерентности, тем выше согласование фазы ЧСС и дыхания.
Расчет показателя когерентности может быть осуществлен одним из известных методов, основанным, например, на использовании спектральных показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) и раскрытым в статье Paul М. Lehrer, Richard Gevirtz. Heart rate variability biofeedback: how and why does it work? // Front Psychol. 2014; 5: 756. Published online 2014 Jul 21 .
Анализ ВСР согласно данным рекомендациям включает три этапа:
1. Измерение длительности R-R-интервалов и представление динамических рядов кардиоинтервалов в виде кардиоинтервалограммы;
2. Анализ динамических рядов кардиоинтервалов;
3. Оценку результатов анализа ВСР.
Спектральные методы анализа ВСР - один из распространенных методов анализа ВСР, помимо прочих. Анализ спектральной плотности мощности колебаний дает информацию о распределении мощности в зависимости от частоты колебаний. Применение спектрального анализа позволяет количественно оценить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и наглядно графически представить соотношения разных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуляторного механизма. Методика спектрального анализа широко известна. Наименование компонентов спектра (спектральных показателей), которые соответствуют диапазонам дыхательных волн и медленных волн 1 -го и 2-го порядка: HF, LF, VLF, ULF. Подход к расчету показателя когерентности с использованием спектральных показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) заключается в том, чтобы выявить на спектре ВСР пик, связанный с дыхательной аритмией (максимальный пик) и привязать обратную связь к соотношению спектральной плотности мощности под этим пиком относительно общей спектральной плотности мощности спектра вариабельности сердечного ритма.
В случае использования датчика БКГ (11), датчик регистрирует баллистокардиограмму, которая передается и сохраняется в средстве хранения данных (18) блока управления (16) и на основании которой рассчитываются показатели для определения функционального состояния пользователя.
В данной заявке под функциональным состоянием пользователя понимают состояние организма или отдельной физиологической системы (дыхательной, сердечно- сосудистой) с привязкой к эффективности решения текущих задач. Следовательно, состояние организма может быть оптимальным и неоптимальным для участия в марафоне, выполнения трудовой деятельности и т.п. В предложенном способе воздействия и с помощью предлагаемого эргономичного кресла капсульного типа оценивается состояние вегетативной нервной системы и по нему определяется, где располагается пользователь в континууме расслабление- напряжение. В качестве показателей для определения функционального состояния пользователя используют временные интервалы между сердечными сокращениями, частоту сердечных сокращений и/или частоту дыхательных движений, а также рассчитанные на их основании спектральные или статистические показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР).
Более подробно, третий этап осуществляется следующим образом. В процессоре (17) блока управления (16) происходит фильтрация сигнала пульсовой и дыхательной волн от шумов и выделение интервалов между ударами сердца, на основе которых в режиме реального времени рассчитываются в одном из вариантов осуществления изобретения спектральные показатели ВСР (общая мощность спектра и мощность основных спектральных компонентов HF, LF, VLF и др.) и/или параметры дыхательной волны (количество дыхательных циклов в минуту). После обработки сигнала строится график изменения показателя Heart rate coherence (HRC), показывающего согласованность работы сердечного и дыхательного цикла пользователя.
На четвертом этапе реализуют по меньшей мере один тип сценария воздействия, который включает одновременное световое и аудио воздействие на пользователя. Причем аудио поток генерируют на основе по меньшей мере одного адаптивного саундтрека, который компилируется из вертикального микса, причем композиция саундтрека состоит из нескольких функциональных слоев, для каждого из которых задано пороговое значение показателя когерентности сердечного ритма и дыхания, и каждый из которых активируется при достижении текущего показателя когерентности заранее заданного порогового значения показателя когерентности слоя. Таким образом, звуковое воздействие на пользователя модулируется изменяющимся в реальном времени показателем когерентности. Световое воздействие для имитации естественного уровня освещенности, возникающего при закате, рассвете или сумерках, генерируют с частотой, модулируемой частотой сердечных сокращений.
Таким образом, в ходе сеанса для пользователя создается эффект погружения за счет сенсорной стимуляции, которая состоит из звуковой, световой и, в некоторых вариантах осуществления, механической модальностей. Подобная мультимодальная стимуляция позволяет пользователю переключить внимание и отвлечься от повседневной рутины, что способствует его более эффективному восстановлению. Световая и звуковая модальности построены на принципах биофилического дизайна и модулируются показателями работы сердечной и дыхательной волн на основе данных, поступающих с датчика БКГ, в частности, значениями показателя HRC.
Звуковая стимуляция модулируется значениями показателя HRC и представляет собой проигрывание адаптивной части саундтрека: при увеличении согласованности сердечного и дыхательного цикла пользователя звуковое пространство становится более насыщенным и ярким. При использовании вертикального послойного микса активация слоев привязывается к значению показателя когерентности частоты сердечного ритма и дыхания. Для каждого слоя выставляется пороговое значение показателя, при достижении которого слой активируется за счет плавного прибавления громкости. Пороговое значение показателя когерентности задается в зависимости от количества слоев в саундтреке.
Пороговое значение может выставляться в абсолютных величинах показателя когерентности (например, для активации второго слоя - 0.5, для активации третьего - 0.9 и т.д.) или в относительных (для активации второго слоя - 30% прироста от стартового значения, для третьего слоя - 60% прироста и т.д.). Для каждого функционального слоя композиции саундтрека задано пороговое значение громкости, при этом при генерировании аудиопотока осуществляется плавное изменение громкости каждого функционального слоя.
Предполагается наличие следующих логических связок: частота сердечных сокращен ий\частота дыхательных движений - темпо ритмические характеристики музыки; общая мощность спектра вариабельности сердечного ритма - мелодия; индекс симпатико- парасимпатического баланса - лад и т.п.
Звуковое воздействие осуществляется через наушники (поставляются в комплекте или пользователь приходит со своими) или через динамики, встроенные в подголовник кресла.
Световая стимуляция имитирует естественный уровень освещенности, возникающий при закате и рассвете, сумерках. В некоторых вариантах осуществления изобретения происходит добавление пульсаций сердечного ритма в видимом диапазоне спектра за счёт изменения яркости светового воздействия. В некоторых вариантах осуществления изобретения световое воздействие на пользователя модулируется детектируемым сигналом пульсовой и дыхательных волн. При активации сценария уровень освещения постепенно снижается, имитируя закат и меняя соответствующим образом цветовую температуру от 4500 К до 3400 К.
Световая и звуковая стимуляции имеют одинаковую длительность в ходе сеанса и согласованы во времени. Например, закату в световой программе соответствуют характерные для закатного времени звуки природы.
В одном из вариантов осуществления в начале сеанса с помощью блока управления (16) включают массажные элементы (14) и запускают режим вибрации кресла по заранее заданному алгоритму, осуществляя вибротактильное воздействие на пользователя, которое синхронизировано с другими воздействиями. Во время запуска интенсивность вибраций будет максимальной, постепенно снижаясь к концу первых 2-х минут сценария воздействия. Это необходимо для переключения внимания пользователя и способствует вовлечению его в интерактивную программу кресла. В конце сеанса интенсивность вибротактильного воздействия постепенно нарастает, становясь максимальной при окончании сеанса. Это должно способствовать постепенному пробуждению и переключению внимания пользователя со сценария релаксации и возвращению к повседневной деятельности.
На последнем этапе после окончания сценария воздействия инициируют окончание сеанса. После окончания сеанса данные о результатах эффективности сеанса отображаются на пульте управления. Данные по результатам эффективности сеанса и сырые (не обработанные) данные с датчика (1 1) передаются на удаленный сервер (19) (фиг.5). На удаленном сервере (19) производится повторный анализ сырых данных с датчика (1 1) и результаты эффективности сеанса передаются на пользовательское мобильное приложение, установленное на смартфоне (20) (фиг.5). Сбор информации по сеансу на удаленном сервере (19) позволяет проводить их повторный анализ для оптимизации сеансов и предоставления отчетов пользователю в мобильном приложении на смартфоне (20) (фиг.5).
В ходе сеанса только пользователь осуществляет управление сеансом со встроенного пульта управления (10). Необходимость привлечения внешнего оператора для эксплуатации изобретения отсутствует.
Экспериментальные данные.
В эксперименте приняло участие 10 добровольцев (М=29,5 лет (медианный возраст для всех участников), возраст самого младшего участника 22 года, возраст старшего 33 года). Распределение по полу - 3 женщины, 7 мужчин. Перед участием в тестировании каждый участник заполнил форму добровольного информированного согласия. Для каждого испытуемого была проведена экспериментальная серия, включающая в себя:
1 ) заполнение бланка для субъективной оценки самочувствия - методика САН (психологическая методика для оценки субъективного состояния, названа по основным показателям «самочувствие», «активность», «настроение»), до и после сеанса биологической обратной связи (БОС);
2) прохождение когнитивных тестов - измерение времени простой сенсомоторной реакции, задача N-назад, задача визуального поиска (до и после сеанса БОС).
Когнитивные тесты были реализованы с помощью ПО «Presentation» (версия 19.0, Neurobehavioral Systems Inc, Berkeley, CA, www.neurobs.com). В начале сессии участник прослушивал общую инструкцию и рекомендации по использованию -предлагаемого технического решения. Во время проигрывания инструкции происходила калибровка сенсоров и расчет первичных физиологических показателей, которые в дальнейшем будут использоваться для генерации адаптивной части. В рамках тестирования первичный расчет показателей осуществлялся в течение первых 60 секунд записи. Контур обратной связи активировался через 60 секунд с момента запуска сценария, после получения исходных значений показателя когерентности ЧСС и дыхания и спектральных показателей ВСР. Продолжительность активации контура обратной связи составила 20 минут. В качестве основного параметра для обратной связи использовался показатель когерентности ЧСС и дыхания. Для регистрации физиологических сигналов использовалась платформа MySignals HW Complete Kit. С помощью данной платформы в ходе тестирования осуществлялась регистрация ЭКГ с грудных отведений. Для регистрации баллистокардиограммы использовался сенсор Murata SCA1 1 Н и сенсор в виде печатной платы SCA10H. Для предъявления аудио использовались наушники Bose QuietComfort 35 Wireless Headphones II с системой активного шумоподавления. Далее на БКГ-сигнале постоянно в течение всего времени сеанса осуществлялась детекция ударов сердца и расчет временных интервалов между ними. Для полученного массива интервалов рассчитывалась спектрограмма колебаний сердечного ритма (вариабельности сердечного ритма), на основе которых известными методиками осуществлялся расчет и мониторинг значений показателя когерентности сердечного ритма и дыхания.
В зависимости от количества функциональных слоев композиции саундтрека задавалось пороговое значение показателя когерентности для каждого слоя. При достижении мониторируемого показателя когерентного заданного значения показателя когерентности для слоя, активировался указанный слой.
Ниже представлен конкретные примеры реализации предлагаемого способа воздействия на пользователя.
Пример 1. Композиция саундтрека состоит из 10 слоев. Пороговые значения показателя когерентности задаются как относительный диапазон изменения когерентности (0 у.е. - 1 у.е.), разделенный на количество активных слоев (10 слоев). Таким образом, первый звуковой слой активен всегда, даже при значении когерентности равном 0, второй слой активируется при превышении порогового значения когерентности равного 0.1 у.е., третий - 0.2 у.е. и так далее вплоть до последнего слоя, который будет активен при превышении значения 0.9. у.е. Для вычисления базовой линии - 0 у.е. когерентности, используется фрагмент фоновой записи, полученный во время калибровочной фазы сеанса.
Испытуемый 1. Спустя 155 секунд активируется второй аудио слой, и с этого момента и вплоть до конца сеанса участнику удается с переменным успехом управлять уровнем своей когерентности, опираясь на обратную связь в виде количества активных слоев.
Испытуемый 2. Активация слоев начинается спустя 130 секунд, и в ходе сеанса участнику не удалось добиться активации всех слоев в миксе, так как пиковое значение когерентности не превышало 0.9 у.е.
Испытуемый 3. Участнику удалось активировать только один слой при превышении порогового значения когерентности 0.1. у.е.
Пример 2. Адаптивный саундтрек, который состоял из 3-х слоев.
В рамках тестового сеанса, который по продолжительности занял 25 минут, реализовался сценарий воздействия, состоящий из одновременного аудио воздействия и светового воздействия. В данном примере используются не нормированные значения когерентности показателя относительно текущего состояния пользователя. Слои активировались при превышении значений когерентности равным 0,5 - для второго слоя и 0.9 - для третьего слоя. При значениях когерентности ниже 0,5 был активен только основной слой.
Световое воздействие на пользователя задавалось по определенному алгоритму, имитируя световую картину в контексте закат-сумерки рассвет. Излучатели света производили легкую пульсацию при каждом ударе сердца. Таким образом, на каждый цикл сердечных сокращений слегка менялось световое воздействие.
В течение сеанса осуществлялся мониторинг показателя когерентности сердечного ритма и дыхания, график изменения которого отражен на фиг.9. В рамках данного примера на фиг. 9 приведены абсолютные значения показателя когерентности без их нормировки относительно фоновой записи.
Исходя из графика можно наблюдать, в какие моменты когерентность повышается. Оптимальным можно считать состояние при которых значение когерентности стабильно превышает 0.9, в этом случае активны все дорожки, и микс звучит максимально насыщенным. К концу сеанса показатель когерентности сердечного ритма и дыхания повысился, что может говорить о повышении согласованности работы сердечно-сосудистой системы, что в свою очередь приводит к лучшей оптимизации и быстрому восстановлению организма за счет естественных механизмов регуляции.
Выводы.
Обобщая полученные результаты, можно отметить, что процедура БОС тренинга положительно влияет на субъективную оценку участниками своего состояния, что выражалось в среднем приросте «самочувствия» и «настроения» на 1.7 и 1.2 балла. В целом, все участники тестирования отмечают, что в ходе сеанса им удавалось расслабиться и отвлечься от рутинных задач и переключить внимание. По результатам тестов простой сенсомоторной реакции отмечалось значимое снижение времени реакции в среднем на 10 мс. Это свидетельствует об улучшении процессов обработки сенсорной информации, что может быть особенно важно для работников, условия труда которых сопряжены с необходимостью быстро реагировать на меняющийся контекст и где важно максимально быстро реагировать на возникновение чрезвычайных ситуаций (водители, диспетчерские службы). Хотя не удалось выявить статистически значимые изменения для результатов задачи визуального поиска, в целом можно отметить тенденцию на уменьшение времени реакции при сохранении точности выполнения задания. Анализ показателей вариабельности сердечного ритма выявил прирост общей мощности спектра вариабельности в ходе сеанса. Данный эффект был наиболее выражен на частоте 0.1 Гц, что соответствует резонансной частоте дыхательной аритмии. Наиболее выраженный прирост общей мощности наблюдался в первые 5 минут с начала проведения сеанса, что может быть связано с поиском испытуемым оптимальной частоты дыхания. Совокупность полученных результатов позволяет говорить об успешном переносе и адаптации протокола тренинга вариабельности сердечного ритма к условиям эксплуатации предлагаемого технического решения.
Таким образом, созданная интерактивная среда и ее настройка позволяют воздействовать на пользователя насыщенным саундтреком, способствуя правильному дыханию. При правильном дыхании задействованы естественные механизмы восстановления, которые по результатам большого количества экспериментов улучшают функциональное состояния, снимают тревожные проявления и т.п.
Экспериментально установлено, что чем больше активных слоев используется, тем выше насыщенность звукового пространства и соответственно выше его чувствительность к изменениям когерентности. При этом, в каждом частном случае реализации изобретения (при использовании композиций саундтрека, состоящего из разного количества функциональных слоев) установлено, что пользователи после сеанса чувствуют себя расслабленными и восстановленными, что проявляется в изменении их субъективных оценок (прирост показателей настроения и самочувствия по методике САН) и в улучшении объективных показателей (увеличение вариабельности сердечного ритма, уменьшение времени простой сенсомоторной реакции).
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ комплексного воздействия на пользователя для релаксации и снятия стресса пользователя, который находится в эргономичном кресле, заключающийся в выполнении этапов, на которых:
- инициируют начало сеанса, которое характеризуется автоматическим раскладыванием элементов кресла и приведением кресла в полулежачее состояние, закрытием купола кресла для изоляции пользователя и создания эффекта погружения в интерактивную среду,
- осуществляют детектирование сигнала пульсовой и дыхательной волн на протяжении сеанса,
- обрабатывают и анализируют полученный сигнал с целью извлечения временных интервалов между сердечными сокращениями, частоты сердечных сокращений и расчета на их основании спектральных показателей вариабельности сердечного ритма,
- на основе полученных данных осуществляют вычисление и мониторинг показателя когерентности сердечного ритма и дыхания на протяжении сеанса,
- реализуют по меньшей мере один тип сценария воздействия, который включает одновременное световое и аудио воздействие на пользователя,
причем
- аудиопоток генерируют на основе по меньшей мере одного адаптивного саундтрека, который компилируется из вертикального микса, причем композиция саундтрека состоит из функциональных слоев, для каждого из которых задано пороговое значение показателя когерентности сердечного ритма и дыхания, и каждый из которых активируется при достижении текущего показателя когерентности заранее заданного порогового значения показателя когерентности для каждого слоя,
- световое воздействие для имитации естественного уровня освещенности, возникающего при закате, рассвете или сумерках, генерируют с частотой, модулируемой частотой сердечных сокращений,
- после окончания сценария воздействия инициируют окончание сеанса.
2. Способ по п. 1 , характеризующийся тем, что сценарий воздействия дополнительно включает вибротактильное воздействие на пользователя, синхронизированное со световым и/или аудио воздействием.
3. Способ по п. 1 , в котором на основе сигнала пульсовой и дыхательной волн рассчитывают спектральные или статистические показатели вариабельности сердечного ритма.
4. Способ по п. 1 , в котором дополнительно извлекают частоту дыхательных движений.
5. Способ по п. 1 , в котором для каждого функционального слоя композиции саундтрека задано пороговое значение громкости, при этом при генерировании аудиопотока осуществляется плавное изменение громкости каждого функционального слоя.
6. Устройство для релаксации и снятия стресса, содержащее: - кресло, состоящее из
сидения,
подножки и спинки, выполненных с возможностью наклона относительно сидения, подголовника, выполненного с возможностью отклонения синхронно с раскладыванием спинки,
поясничной поддержки, вмонтированной внутрь спинки кресла,
купола, соединенного со спинкой и выполненного с возможностью вращения вокруг оси крепления купола к спинке для закрывания пользователя во время сеанса от головы до талии или ниже талии;
- блок управления, расположенный под сидением кресла и выполненный с возможностью выполнения этапов способа по пунктам 1-5,
- по меньшей мере один датчик для регистрации сигнала пульсовой и дыхательной волн пользователя, встроенный в спинку кресла, соединенный с блоком управления,
- средство аудио воздействия на пользователя для проигрывания аудиопотока, встроенное в кресло и соединенное с блоком управления,
- устройство светового воздействия на пользователя, встроенное в купол кресла и соединенное с блоком управления.
7. Устройство по п. 6, в котором устройство светового воздействия представляет отдельные светодиоды, выполненные в форме светодиодных ламп, или светодиоды в форме светодиодной ленты.
8. Устройство по п. 7, в котором светодиоды расположены по меньшей мере на части внутренней поверхности купола кресла равномерно с определенным интервалом и в определенном заранее заданном порядке или произвольным образом.
9. Устройство по п. 6, в котором средство аудио воздействия снабжено устройством вывода звука, которое выполнено в виде парных динамиков, которые вмонтированы в подголовник кресла или спинку кресла.
10. Устройство по п. 6, в котором сидение и/или спинка кресла включают массажные элементы, соединенные с блоком управления.
PCT/RU2020/050064 2019-06-06 2020-04-02 Способ комплексного воздействия на пользователя для его релаксации и снятия стресса и кресло для его осуществления WO2020246916A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117711A RU2721457C1 (ru) 2019-06-06 2019-06-06 Способ комплексного воздействия на пользователя для его релаксации и снятия стресса и кресло для его осуществления
RU2019117711 2019-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020246916A1 true WO2020246916A1 (ru) 2020-12-10

Family

ID=70735138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/050064 WO2020246916A1 (ru) 2019-06-06 2020-04-02 Способ комплексного воздействия на пользователя для его релаксации и снятия стресса и кресло для его осуществления

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2721457C1 (ru)
WO (1) WO2020246916A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112568887A (zh) * 2020-12-03 2021-03-30 深圳数联天下智能科技有限公司 一种确定用户状态的方法及相关装置
CN114533065A (zh) * 2022-03-22 2022-05-27 温州医科大学 一种用于心理咨询中沉浸式虚拟场景搭建的装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2103038C1 (ru) * 1994-09-02 1998-01-27 Научно-производственное предприятие "Полет" Способ релаксации
RU61563U1 (ru) * 2006-09-19 2007-03-10 Элина Леонидовна Шибко Релаксационный комплекс (wellness-студия "эвант")
KR101877941B1 (ko) * 2017-12-26 2018-07-12 주식회사 멘탈케어시스템 생체 신호를 이용한 개인 맞춤형 감성 자극 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2103038C1 (ru) * 1994-09-02 1998-01-27 Научно-производственное предприятие "Полет" Способ релаксации
RU61563U1 (ru) * 2006-09-19 2007-03-10 Элина Леонидовна Шибко Релаксационный комплекс (wellness-студия "эвант")
KR101877941B1 (ko) * 2017-12-26 2018-07-12 주식회사 멘탈케어시스템 생체 신호를 이용한 개인 맞춤형 감성 자극 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112568887A (zh) * 2020-12-03 2021-03-30 深圳数联天下智能科技有限公司 一种确定用户状态的方法及相关装置
CN114533065A (zh) * 2022-03-22 2022-05-27 温州医科大学 一种用于心理咨询中沉浸式虚拟场景搭建的装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2721457C1 (ru) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113631212B (zh) 用于经皮振动的造波的系统和方法
CN101909490B (zh) 用于传输声音和振动的椅子和系统
US20160008568A1 (en) Relaxation apparatus and method
JP5123138B2 (ja) リフレッシュ誘導システム、リフレッシュ誘導方法
RU2315635C2 (ru) Способ коррекции функциональных нарушений сердечного ритма
US20110251535A1 (en) Induced Relaxation and Therapeutic Apparatus and Method
JP2005535378A (ja) バイオリズム活動の変更のための一般化されたメトロノーム
CA2134874A1 (en) Psychotherapy apparatus for treating undesirable emotional arousal
US20210169735A1 (en) Vibration producing device with narrative and sleep functions
Nakahara et al. Psycho-physiological responses to expressive piano performance
WO2020246916A1 (ru) Способ комплексного воздействия на пользователя для его релаксации и снятия стресса и кресло для его осуществления
US20130071829A1 (en) Way of optimization of the psycho-physiological condition of the person and the training complex
WO2022031907A1 (en) Systems and methods of transcutaneous vibration for sexual arousal
CN110764622A (zh) 一种虚拟现实多模式演讲训练工具
JP2011255008A (ja) 入眠誘導システム
US20220117837A1 (en) Vibration producing device with sleep cycle function and transducer
US20230008214A1 (en) Vibration producing device with sleep cycle function and transducer
JP2016505294A (ja) 骨伝導装置および多感覚脳統合方法
Ban et al. Development of a Cushion-Shaped Device to Induce Respiratory Rhythm and Depth for Enhanced Relaxation and Improved Cognition
JP4142944B2 (ja) 照明装置、照明制御装置および照明制御方法
JP5144828B2 (ja) 呼吸確認システム、呼吸確認方法、プログラム
RU103483U1 (ru) Тренажерный комплекс
RU2698363C2 (ru) Способ коррекции функционального состояния человека-оператора
Lamb et al. Nature of vibration hyperventilation.
KR102274918B1 (ko) 스트레스 이완 시스템 및 이를 이용한 스트레스 이완 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20819131

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 26.04.2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20819131

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1