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-восторжен ная), 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.