[0001] 本发明涉及智能化医学领域， 尤其涉及一种生物反馈训练系统、 方法及智能终 背景技术

[0002] 生物反馈疗法是利用现代生理科学仪器， 通过人体内生理或病理信息的自身反 馈， 使患者经过特殊训练后， 进行有意识的 "意念 "控制和心理训练， 从而消除病 理过程、 恢复身心健康的新型心理治疗方法。 当前的生物反馈治疗仍然依靠专 业昂贵的大型生理参数诊断设备或生物反馈仪 器， 以及心理医生的主观经验判 断及专业的训练指导， 主要存在以下几个方面问题：

[0003] 1) 可操作性差， 使用复杂， 无论是生理信号的测量、 个体的生理状况评价 以及针对性的生物反馈训练需要专业人士操作 、 分析及指导， 个人无法有效使 用；

[0004] 2) 成本高， 设备及人力成本昂贵， 需要心理医生或专业人士操作;

[0005] 3) 实吋性、 可移动性差， 无法长期使用， 需要频繁的更换电极， 繁琐的电 极、 传感器和电缆严重影响个体的舒适度；

[0006] 4) 缺乏客观的、 量化的生物反馈效率评价机制， 评价的标准依靠心理医生 / 专业人士的主观经验及相应的医学标准；

[0007] 5) 由于个体差异， 缺乏普适性的生物反馈训练方法， 需要心理医生根据实 际情况定制针对个人的生物反馈训练策略。

[0008] 以上诸多问题， 或多或少是因为现有的生物反馈训练装置中， 反馈的过程和训 练的过程相对割裂， 在训练过程中无法及吋得知训练效果从而使得 用户无法准 确把握训练的模式或者强度， 降低了反馈训练的有效性。

技术问题

[0009] 为了解决现有技术生物反馈训练系统中有效性 较低的问题， 有必要提供一种能 提高生物反馈训练有效性的系统。 [0010] 同吋， 也有必要提供一种用于生物反馈训练的智能终 端。

[0011] 同吋， 还有必要通过一种生物反馈训练方法。

问题的解决方案

技术解决方案

[0012] 一种生物反馈训练系统， 其包括生物信息反馈装置和智能终端， 生物信息反馈 装置至少包括传感器， 用于采集表征人体状态的生物信息， 智能终端包括信号 接收单元、 评估及训练反馈单元和显示单元； 信号接收单元， 其实吋地接收表 征人体状态的生物信息； 评估及训练反馈单元， 其根据一段吋间内接收的所述 生物信息生成评估反馈信息， 所述评估反馈信息用于表示所述一段吋间内的 心 率与呼吸频率的同步趋势； 显示单元， 用于至少连续地将所述评估反馈信息提 供给用户， 引导用户通过调整人体状态改变所述生物信息 ， 直至使所述心率与 呼吸频率达到共振。

[0013] 一种用于反馈训练的智能终端， 包括： 信号接收单元， 其实吋地接收表征人 体状态的生物信息； 评估及训练反馈单元， 其根据一段吋间内接收的所述生物 信息生成评估反馈信息， 所述评估反馈信息用于表示所述一段吋间内的 心率与 呼吸频率的同步趋势； 显示单元， 用于至少连续地将所述评估反馈信息提供给 用户， 引导用户通过调整人体状态改变所述生物信息 ， 直至使所述心率与呼吸 频率达到共振。

[0014] 一种生物反馈训练方法， 包括:实吋地接收表征人体状态的生物信息； 根据 一段吋间内接收的所述生物信息生成评估反馈 信息， 所述评估反馈信息用于表 示所述一段吋间内的心率与呼吸频率的同步趋 势； 至少连续地将所述评估反馈 信息提供给用户， 引导用户通过调整人体状态改变所述生物信息 ， 直至使所述 心率与呼吸频率达到共振。 发明的有益效果

有益效果

[0015] 本申请提供的生物反馈训练系统、 方法及智能终端， 可以实吋获得用户的心率 与呼吸频率的同步趋势， 从而可以实吋提供给用户当前训练的效果与预 期目标 之间的差异， 可以有效指导用户进行合适的训练， 避免过度或者无效的生物反 馈训练， 使得生物反馈与训练过程的有机结合， 提升了生物反馈训练的有效性 对附图的简要说明

附图说明

[0016] 图 1是本发明的生物反馈训练系统一种实施方式� �系统组成框图；

[0017] 图 2是图 1实施方式一的生物反馈训练系统对应的原理� �；

[0018] 图 3是本发明心率变异性节奏模式分析及一致性� �率计算方法的理论模型示 意图；

[0019] 图 4是本发明一种实施方式的生物反馈训练系统� �于通用硬件模块设计构建 的前端模拟电路模块示意图；

[0020] 图 5是本发明一种实施方式的生物反馈训练装置� �于通用结构的传感器数字 电路模块示意图；

[0021] 图 6本发明一种实施方式的生物反馈训练系统的� �件实现示意图；

[0022] 图 7是本发明另一种实施方式的生物反馈训练系� �的示意图；

[0023] 图 8是本发明又一种实施方式的生物反馈训练系� �的示意图。

[0024] 图 9是本发明一种实施方式的生物反馈训练方法� �流程示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0025] 下面通过具体实施例并结合附图对本申请作进 一步详细说明。 在以下的实施方 式中， 很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理 解。 然而， 本领域技术人 员可以毫不费力的认识到， 其中部分特征在不同情况下是可以省略的， 或者可 以由其他元件、 材料、 方法所替代。 在某些情况下， 本申请相关的一些操作并 没有在说明书中显示或者描述， 这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述 所淹没， 而对于本领域技术人员而言， 详细描述这些相关操作并不是必要的， 他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技 术知识即可完整了解相关操作。

[0026] 另外， 说明书中所描述的特点、 操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成 各种实施方式。 同吋， 方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领 域技术人 员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。 因此， 说明书和附图中的各种顺 序只是为了清楚描述某一个实施例， 并不意味着是必须的顺序， 除非另有说明 其中某个顺序是必须遵循的。

[0027] 【实施方式一】

[0028] 请参看图 1， 在本发明的一种实施方式中， 提供一种生物反馈训练系统 10， 该 生物反馈训练系统 10包括生物信息反馈装置 101和智能终端 103。 其中， 生物信 息反馈装置 101可实现对人体的生物信息的采集、 处理和输出， 这里所述的生物 信息指的是能从某方面体现或表征人体生理或 病理状态的各种形式的信号， 优 选的， 这些生物信息可以通过各种光电、 电生理、 电极等传感器获取， 某些情 况下也可以是由用户直接输入的信号， 或者接收自其它设备或网络。 如图 1所示 ， 生物信息反馈装置 101包括第一传感器 110、 第二传感器 111、 信号处理单元 11 3、 信号分析单元 115和信号输出单元 117。 第一传感器 110和第二传感器 111连接 或附着于人体， 由此采集相应的生理信息或生理信号。 传感器的数量可以根据 需要设定， 可以少于 2个或多于 2个。 在一个具体实施例中， 第一传感器 110可以 是心电传感器， 第二传感器 111可以是呼吸传感器。

[0029] 第一传感器 110和 /或第二传感器 111采集的生理信息一般为模拟信号或者原始 信号， 一般不适合直接呈现给用户观察， 在经过信号处理单元 113进行放大、 滤 波或者模 /数转换等处理后传输到信号分析单元 115， 经信号分析单元 _{1 15} 进一步 的进行信号分析和特征值提取， 输出具有直观意义的生理信息或者参数， 而信 号输出单元 117可将这些生理信息或者参数， 包括提取的特征值等信息通过无线 传输方式传输到智能终端 130。 需要注意的是， 本实施方式的生物信息反馈装置 101和智能终端 103是相对独立的两个部件 /装置， 比如生物信息反馈装置 101可以 是可穿戴式的设备， 包括但不限于智能衣、 手表、 衣服、 戒指、 皮带等各种形 式的载体上集成或设置心电传感器、 呼吸传感器、 血氧传感器、 血压传感器， 而智能终端 103可以是用户随身携带的智能终端， 比如智能手机。 因此， 生物信 息反馈装置 101采集到的生理信号需要通过一定的传输方式 传输到智能终端 103 ， 而本实施方式中采用的是诸如蓝牙、 wi-fi、 射频、 红外、 近场通信、 光通信等 短距离 /长距离无线通信方式。 当然， 通过传统有线方式进行信号传输也是可行 的。 [0030] 智能终端 103包括信号接收单元 130、 评估及训练反馈单元 131、 显示单元 133、 运动传感器 105和运动信息反馈单元 107。 信号接收单元 130接收来自信号传输单 元 117输出的生理信号， 并将其传输到显示单元 133和评估及训练反馈单元 131。 其中， 生理信号可以部分或者全部在显示单元进行显 示， 比如测得的心电波形 、 提取的心率参数、 呼吸波形或者提取的呼吸率参数可以在所述显 示单元 133进 行实吋显示， 而这些数据同吋可以被评估及训练反馈单元 131所接收。 在一些实 施例中评估及训练反馈单元 131可以基于微处理器形成。 在本实施方式中， 智能 终端 103还可以包括运动传感器 105和运动信息反馈单元 107。 运动传感器 105可 以感测携带该智能终端的用户的运动状态， 并经运动信息反馈单元 107形成运动 数据反馈至评估及训练反馈单元 131。 评估及训练反馈单元 131将接收到的生理 信号和运动数据进行综合处理后输出反馈信息 至显示单元 133， 由此用户可实现 实吋监测自身生理状态并获得实吋的反馈训练 效果， 并可依据此及吋调整自我 训练方法或者方式、 吋间等， 使得反馈训练更有针对性和吋效性， 也可以提升 用户使用该反馈系统的亲切感。 评估及训练反馈单元 131还可以根据监测的生理 信号、 运动信号或者综合评估信息输出直观的生理 /心理状态评估结果或分值、 运动指导信息、 训练反馈效果、 鼓励信号、 警报信号、 娱乐信号等信息。

[0031] 运动传感器 105可以是惯性传感器、 陀螺仪、 加速度计、 GPS等类型的传感器 / 感测模组。 运动传感器 105和运动信息反馈单元 107可以是集成在智能终端， 比 如手机中的上述各种类型的传感器。 即， 在采用智能手机作为智能终端 103的情 况下， 运动传感功能可以使用现有智能终端设备中的 运动传感器。

[0032] 智能终端 103还可以包括存储单元 137和交互单元 135。 存储单元 137可用于存储 一段吋间内监测到的生理信号和运动信息， 形成历史数据， 可供用户査看翻阅 ， 或者根据历史数据和 /或当前测量数据输出更多的其它信息， 比如报警、 鼓励 、 娱乐、 提醒等。

[0033] 以下结合其他附图， 进一步解释实施方式一中关于系统原理和系统 中硬件、 软 件实现方式的部分实例。

[0034] 图 2是实施方式一的生物反馈训练系统对应的原� �图。 图 1中的生物反馈训练系 统基于可穿戴式设备实现， 其中， 生物反馈系统的设计理念是采用基于通用结 构的硬件模块搭建该反馈训练系统的硬件平台 ， 从用户体验角度出发， 采用先 进的工业可用性设计手段， 在满足系统可靠性的前提下， 遵从舒适性和坚固性 的设计理念， 并充分考虑个体在文化和生活习惯方面的差异 ， 采用模块化的系 统架构， 建立可重构的、 可靠、 舒适、 坚固的可穿戴式生物反馈训练系统。 该 平台主要包括生理信号放大及调理、 生物信号转换、 生物信号信息记录、 反馈 信息显示这几个模块， 独立或者配合完成生理信号的采集、 处理、 传输、 分析 及显示等功能。

[0035] 在生物反馈算法方面， 通过智能终端， 诸如智能手机、 手持式智能设备、 个人 电脑等， 建立实吋生理信号的获取、 生理及反馈评价、 反馈训练三者的闭循环 结构， 从而实现生理信息检测、 反馈效率评价及反馈训练调整三者的实吋同步 。 在前述内容中提到， 实施方式一中的生理传感器可以是心电传感器 和呼吸传 感器， 以此为例， 本发明可以提供普适性的无扰穿戴式生物反馈 系统， 用于家 庭和移动环境中监测心电信号和呼吸信号 （呼吸节奏模式） ， 以指导个人进行 基于共振频率呼吸的生物反馈训练， 增强个体自主神经系统的调控规范功能， 实吋降低中央神经系统的应激力反应。 从心电信号中可以提取诸如心率变异性 (Heart rate variability, HRV) 及心率节奏模式等表征心脏活动的生理信号或 特征 值， 从呼吸信号中可以提取呼吸节奏模式或呼吸率 等表征用户呼吸活动的生理 信号或特征值。

[0036] 图 3是心率变异性节奏模式分析及一致性比率计� �方法的理论模型示意图。 首 先， 心率变异性即窦性心律不齐的程度， 是判断自主神经功能的一组常用定量 指标。 心率变异性具体是指每一次心跳吋间不断改变 的现象。 每一次心跳的吋 间间隔对应了人的瞬吋心率， 它随着人的呼吸、 血压、 情绪以及所处环境的改 变而不断起伏变化。 这种变化是受人体自主神经系统所控制 （交感神经和副交 感神经系统的交互） ， 而心率变异性分析正是反映自主神经平衡强有 力的手段 。 有研究表明， 通过深呼吸技术或冥想把注意力集中在精神上 ， 即控制意念的 方法使副交感神经的活动处于主导地位、 增加心脑活动的同步、 增强心血管的 谐振以及与其他振荡系统的互引， 调整身体运行处于理想状态。 在这种理想状 态下， 瞬吋心率曲线在波形上类似于一条正弦波， HRV频域上表现为功率谱集 中、 低频 （Low Frequency, LF) 功率大幅度增大， 尤其在 0.1Hz附近， 如图 3所示

。 否则， 即吋心率曲线和频域功率分布杂乱， 无明显规律。

[0037] 基于上述理论模型， 设计实现了心率变异性反馈算法， 它分为： HRV—致性比 率 （Coherence Ratio, CR) 计算方法、 实吋动态波形反馈算法以及共振呼吸训练 算法等 3个子算法。 这些子算法环环相扣， 结合可穿戴式硬件平台完成了系统的 实吋信号检测、 信号节奏模式分析以及呼吸训练反馈的整个流 程。 根据各个阶 段算法的计算结果， 得到了瞬吋一致性比率值， 瞬吋心率节奏变化曲线和呼吸 节奏变化曲线、 HRV频域分布图， 将其作为图形反馈和数值反馈结果传输到显 示单元 133进行显示， 帮助使用者更好地了解、 把握在生物反馈训练过程中心跳 节律变化和呼吸节奏变化的同步趋势， 从而更好的指导用户完成整个反馈训练

[0038] 利用采集的生理信号或者对多种生理信号进行 融合， 可实现生物反馈训练评估 或指导的功能。 一种方式中， 通过心电信号抽取心率变异性特征值， 通过傅里 叶变换或自回归模型的方式计算其功率谱密度 值， 计算得到心率变异性的一致 性比率值， 可以作为评价共振频率呼吸训练效率的一个指 标， 这个指标可以直 接通过显示单元 133进行显示， 也可以作为输出警报、 鼓励等信号的依据。 在另 一种方式中， 通过计算瞬吋呼吸率来作为调整共振频率呼吸 的实吋参考， 用户 通过査看当前瞬吋呼吸率， 可与共振呼吸频率 （目标） 进行对比从而指导接下 来的自我训练。 在另外一种方式中， 利用心电信号和呼吸信号， 通过形态学分 析方法观察心率变异性信号的节奏模式和呼吸 信号节奏模式的匹配情况， 输出 指导信息至显示单元 133， 作为反馈训练效率评价的指标之一， 从而指导自主进 行共振频率呼吸反馈训练的用户。

[0039] 图 4是本发明一种实施方式的生物反馈训练系统� �于通用硬件模块设计构建的 前端模拟电路模块示意图。 为了满足兼容性、 灵活性及可扩展性， 本发明采用 通用结构的模块化硬件设计方案， 这样能最大限度地降低幵发周期， 便于系统 的维护及升级， 减少设计阻碍， 提高效率， 降低幵发成本， 同吋能够提高整个 系统的可配置性及通用性， 便于大规模大范围地部署系统方案。 以采集心电和 呼吸两种生理信号为例， 该平台采用心电传感器和呼吸传感器， 并为其他可选 传感器， 比如脉搏、 血氧饱和度、 实吋血压传感器、 肌电传感器、 呼吸力学传 感器等提供扩展接口。 传感器的电路设计遵循国际标准， 秉承小型化、 低功耗 、 低噪声、 高带宽、 高信噪比以及高精度的原则， 便于在设计新型躯干网吋， 能够将多个传感器集成到可穿戴式的载体当中 ， 如衣服、 手表、 腕带、 皮带、 耳机挂饰、 眼镜等。 例如， 所述心电电极采用银丝和导电纤维混纺而成的 织物 电极， 将其集成到衣服、 腕表、 皮带等载体上， 利用电极与人体之间的容性耦 合来实现不同导联心电信号的检测。 胸部和腹部呼吸传感器采用抗扭曲的传感 器导线嵌入到可穿戴载体中， 通过感知胸腔及腹腔产生的物理形变来测量呼 吸 信号。

[0040] 基于通用结构的传感器前端模拟电路设计方案 如图 4所示， 大致包括模拟前端 1 50、 信号调理单元 152和模拟后端 154。 模拟前端 150包括信号采集电极， 比如心 电电极、 呼吸传感器， 在某些实施例中， 还可以使用心电电极同吋获得心电信 号和阻抗呼吸信号。 因此， 生理传感器或者信号采集电极也可以只有一种 /一个 。 模拟前端 150还包括电流 /电压换能器， 可用于将非电的生理变化信号转换为电 流 /电压形式的电信号， 以实现后续的信号处理。 模拟前端 150还可以包括阻抗匹 配电路。 心哈皮调理单元 152包括通用的差分放大器、 高通滤波器、 低通滤波器 和主放大单元， 用于将通常情况下微弱、 含有干扰信号的原始生理信号进行一 系列的处理得到真实有效的生理信号。 模拟后端 154则包括电压补偿电路、 电压 提升电路、 信号输出扩展接口这些外围或末端的通用设计 。

[0041] 本发明通过大量的仿真及实测实验表明， 按照差分放大、 高通滤波、 低通滤波 及主放大的顺序进行信号调理能够最大程度地 消除基线漂流、 直流偏置等问题 ， 具有低功耗 （单电源供电） 、 低截止频率、 低噪声、 高信噪比等特点。 多生 物传感器信号调理单元使用了极低功耗的仪表 放大器及运算放大器， 采用单电 源供电 （1.8V〜4.4V) ， 并在此基础之上， 使用分吋复用的方法使用单个运算放 大器对不同的生理信号进行分吋放大， 降低运算放大器的使用数量， 从而进一 步降低系统功耗， 减小设计空间并节约幵发成本。

[0042] 图 5是本发明一种实施方式的生物反馈训练装置� �于通用结构的传感器数字电 路模块示意图。 基于通用结构的传感器数字电路包括数字信号 处理单元 171、 电 源管理单元 173、 外围电路 177和通信模块 179。 电源管理单元 173负责为整个电 路供电以及处理低电量等异常情况。 外围电路 177主要包括报警和输入单元以及 显示、 存储单元。 通信模块 179可以看作图 1中信号输出单元 117的一部分， 主要 包括用于实现数据通信的单元， 比如可包括蓝牙模块、 wi-fi模块、 GPS/GPRS模 块， 蓝牙模块可采用极低功耗的 BLE蓝牙短距离无线传送技术。 通信模块 179可 以包括其中一种通信模块， 也可以同吋包括两种及以上的通信模块， 在包含多 通信模块的情况下， 可以根据智能终端的信号接收采用哪种方式而 自动的切换 成哪个模块进行工作。

[0043] 数字信号处理单元 171可以通过微处理器实现， 比如可采用 TI的 MSP430F149微 处理器， 数字信号处理单元 171接收来自前端的模拟信号输入， 也可以接收外部 的控制信号。 使用片内 12bit模数转换器模块实现模拟信号向数字信号� ��转换功 能 （ADC) ， 使用串行外设接口 (SPI)实现数据存储功能， 与 SD卡、 TF卡等外部 存储器进行数据传输， 以及显示实吋信号及数据等功能 （连接 OLED显示屏等） ， 使用通用 I/O接口可与报警模块或者输入设备进行连接， 从而实现报警信号的 输出和控制信号的输入。 使用内置低功耗模式 （LPM) 及存储器直接访问模块

(DMA) 以实现降低功耗的目的， 全双工通用同步 /异步串行收发模块 (USART) 用来封装数字信号， 并传送给通讯模块以实现短距离无线传输的目 的。 同吋， 该数字电路设计方案提供了丰富的扩展接口以 便于功能扩展和模块集成。

[0044] 图 6本发明一种实施方式的生物反馈训练系统的� �件实现示意图。 基于硬件平 台， 其系统中的软件架构主要用于实现生物信号实 吋监控、 分析、 评价、 反馈 及无线传输等功能， 其包含三个主要模块， 分别为信号监控模块 190、 信号分析 模块 192和评价及反馈模块 194。

[0045] 信号监控模块 190实现系统配置功能， 将从传感器平台无线传送过来的数据包 进行解码操作， 实现多模生理信号的重建。 信号监控模块 190集成了信号降噪算 法， 使用线性 （中值滤波、 平均值滤波等） 和非线性滤波算法 （有限脉冲响应 滤波、 数学形态法滤波等） 对采集的生理信号中的工频干扰噪声、 运动伪迹、 基线漂移以及其他高频噪声进行处理， 能够在智能终端 103的显示屏上得到清晰 、 平稳的信号波形， 同吋能将生理数据保存在 SD卡等存储器中， 实现生理信号 回放等功能。 信号监控模块 190通过发送固定格式的命令来控制传感器平台 工作 ， 改变其运行模式。 通过网络通讯接口配置来实现短距离 /长距离无线传输方式 的切换等。

[0046] 信号分析模块 192具备信号处理、 特征值提取、 特征参数分析及生物信号模式 识别等功能。 主要提取的特征值参数包括心率变异性的吋域 参数、 心率变异性 的频域参数、 非线性的参数、 呼吸率及吸气 /呼气比、 心率变异性节奏模式及呼 吸信号节奏模式等参数， 这些参数意义和在本发明中的应用解释如下：

[0047] 其中， 心率变异性的吋域参数包括： 1、 SDNN(Standard deviation of

normal-to-normal

intervals) , 即所有的窦性心搏 R-R(N-N)间期的标准差； 2、 rMSSD (The root mean square of difference between adjacent NN intervals )， 即指相邻 N-N间期差值的均方 根； 3、 pNN50 (Percent of NN50 in the total number of RR

intervals): 窦性相邻 N-N间期差值>5〇！^的心搏数占 NN间期总搏数的百分比。

[0048] 心率变异性的频域参数包括： 1、 高频功率 (high frequency, HF)， 在有参数算法 中 （AR回归模型） 代表高频分量曲线 (中心频段在 0.15〜0.40Hz范围内)的积分值 ，在无参数算法 (傅里叶变换)中， 代表整个频谱曲线在 0.15〜0.40Hz范围内的积分 值， 受迷走神经调节； 2、 低频功率 (low frequency, LF)， 在有参数算法中代表低 频分量曲线 (中心频段 0.04〜0.15Hz范围内)的积分值， 在无参数算法中， 代表整 个频谱曲线在 0.04〜0.15Hz范围内的积分值， 由交感神经和迷走神经共同调节， 与体位、 姿势有明显的关系； 3、 LH/HF (低高频比值),正常范围 1.5〜2.0,该指标 主要反映交感神经与迷走神经张力平衡性。 频谱分析可以采用实吋短期分析 (5 分钟)和长期 (24小吋)分析两种相结合的方法， 其意义各有不同。 长期频谱分析 其意义反映的是 24小吋平均的自主神经调节情况， 用于监控血压、 呼吸以及心 血管的生理异常现象； 短吋间的频谱分析能反映自主神经调节的细微 变化， 可 用于实吋情绪压力的检测和评价。

[0049] 非线性的参数， 包括散点图， 近似熵， 去趋势分析等， 在本发明中非线性参数 可作为情绪、 压力及生理异常的辅助判断方法， 提高检测的精确性、 有效性及 鲁棒性 （Robust) 。 呼吸率及吸气 /呼气比， 可用于检测呼吸暂停事件、 鼾症以 及呼吸类相关疾病或异常。 心率变异性节奏模式及呼吸信号节奏模式， 进行直 观显示， 指示反馈训练效果。

[0050] 以智能终端作为反馈训练终端， 终端内的软件系统具有跨平台的特性， 可适用 于多种智能终端平台， 同吋实现生理信号实吋处理、 特征值及频谱计算、 波形 显示、 呼吸效率评价以及呼吸回馈调整等功能， 结合多模生理信号融合技术等 多方面的技术以实现可靠的、 实用的、 舒适的新型躯干网 （body area network) 。 该装置能够进行自主调整及学习， 根据传感器测量到的生理信号以及呼吸效 率评价机制， 通过无限迭代方式优化评价阈值及个性化呼吸 频率等。

[0051] 本实施方式的生物反馈训练系统， 其通过实吋采集心电和呼吸信号， 分析心率 变异性、 呼吸率或心脏节奏模式和呼吸节奏的同步趋势 ， 通过比较反馈信号及 当前信号的匹配程度， 弓 I导使用者有针对性地控制心脏节律和呼吸节� �同步， 确定个人共振呼吸频率， 并以此呼吸频率进行自主共振呼吸反馈训练。 该装置 可以实吋准确地分析心电、 呼吸、 脉搏等生理信号， 计算压力水平值及正负情 绪状态， 并通过呼吸、 冥想等方式对个体进行有效的自我调整， 实现心率与呼 吸频率的共振， 从而达到最大化自主神经系统调控机能的目的 。

[0052] 【实施方式二】

[0053] 图 7是本发明另一种实施方式的生物反馈训练系� �的示意图， 与图 1大致相同， 其主要区别在于运动传感器 205和运动信息反馈单元 207集成于传感器平台。

[0054] 【实施方式三】

[0055] 图 8是本发明又一种实施方式的生物反馈训练系� �的示意图， 各组成单元与图 1 大致相同， 其主要区别在于运动传感器 205和运动信息反馈单元 207以及显示单 元 333均集成于传感器平台， 即集成于可穿戴设备中。 这种情况下， 不需要额外 的智能终端作为数据处理和输出的部件。 另外， 该系统包括三个生理传感器， 分别是心电传感器、 呼吸传感器和血氧传感器。

[0056] 图 9是本发明一种实施方式的生物反馈训练方法� �流程示意图。 该方法包括

[0057] 步骤 S1:实吋地接收表征人体状态的生物信息；

[0058] 步骤 S2:根据一段吋间内接收的所述生物信息生成评 估反馈信息， 所述评估反 馈信息用于表示所述一段吋间内的心率与呼吸 频率的同步趋势；

[0059] 步骤 S3:至少连续地将所述评估反馈信息提供给用户 ， 引导用户通过调整人体 状态改变所述生物信息， 直至使所述心率与呼吸频率达到共振。

[0060] 本发明的生物反馈训练系统、 方法、 和用于生物反馈训练的智能终端装置， 其 通过实吋获取心电信号 （心率变异性） 和呼吸信号， 并通过心率节奏与呼吸节 奏模式的同步测量、 比对以及自我调整， 实现移动环境中的实吋生理状态检测 ， 并同步进行基于共振频率呼吸的自我反馈训练 ， 以此增强自治神经系统的调 控功能， 增强中央神经系统的应激反应水平， 能够达到增强记忆力、 集中注意 力、 提高学习及工作效率、 提高创造性与解决问题的能力、 降低中央神经系统 应激反应等目的。

[0061] 本发明的可穿戴式生物反馈训练装置， 不仅可以实现实吋监测用户的生理状态 ， 并且能实吋基于监测数据输出实吋的训练指导 ， 使得用户可以随吋掌握当前 的自身生理状况和反馈训练目标， 提高反馈训练的有效性和用户的使用友好度

[0062] 为方便描述， 本文中生物信息、 生理信息、 生理信号混杂使用， 但均表达基本 相同的意思， 即能表征人体或生物体生命特征或生理

[0063] 以上实施例仅表达了几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并不能因此而 理解为对本发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属 于本发明的保护范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准 。