技术摘要：
一种用户呼吸的共振频率估计值的量测方法包含：准备n个待测的候选节拍器模式，其中n为大于1的正整数；在该多个待测的候选节拍器模式当中，根据已经分析的该节拍器模式的分析结果，选定当前的节拍器模式；在当前的节拍器模式下，进行测试与针对用户的脉搏信号进行心率变  全部
背景技术：
心理学家指出，一般人口中约有15％-20％的人有情绪障碍与心理困扰。现代社会 快节奏与高强度的学习工作和生活催生出很多心理疾病。因此，亟需对自身的心理、情绪、 压力状态进行实时的评估，并且借助一定的专业手段进行干预调整，使得人们可以更好地 适应现代学习工作和生活。 生物反馈控制系统是训练用户利用反馈信息，正确地调整或控制自己的身体功 能。通过多次地调整或控制来实现调整用户不良情绪、缓解用户心理压力，以及提高用户学 习工作表现的效果。
技术实现要素：
本发明的目的之一，在于提供一种方法和系统，将心率变异性生物反馈与人工智 能技术结合起来，高效地评估用户情绪心理状态，引导用户进行智能化的高质量呼吸练习， 从而达到高效地、快速地改善用户情绪、缓解用户心理压力和提高用户健康状况，并且借助 云平台，对用户长期健康状况进行追踪评估以及给用户推送健康建议。 本发明所提供的方法和系统，可实现的功能包含以下几点： a.增强心理承受力和适应力 b.减轻心理压力 c.提高训练效果以及加快身体恢复(当用户为运动员时) d.提供个人定制的饮食和睡眠计划 e.改善精神健康状态，尤其针对不良情绪、抑郁症、焦虑症等 f.提高个人表现以及认知 g.确定疾病的发病率和死亡率 h.测量身体炎症 i.跟踪进度并指导治疗计划 j.重新平衡神经系统与身体生物反馈 k.客观地评估原动力和意志力 l.为健康、过度训练或适应不良的变化提供早期预警信号 在本发明的一实施例中，提供一种用户呼吸的共振频率估计值的量测方法，其特 征在于，包含：准备n个待测的候选节拍器模式，其中n为大于1的正整数；在该多个待测的候 选节拍器模式当中，根据已经分析的该节拍器模式的分析结果，选定当前的节拍器模式；在 当前的节拍器模式下，进行测试与针对用户的脉搏信号进行心率变异性(HRV,Heart  Rate  Variability)分析，以取得共振频率指数；当所有的该候选节拍器模式尚未被全部测试或 4 CN 111568423 A 说　明　书 2/14 页 被排除时，重复上述的选定步骤以及上述的测试与分析步骤；当所有的该候选节拍器模式 均已经测试或被排除时，根据已经测试的m个节拍器模式时，则可以计算出相应的m个共振 频率指数，其中m为小于或等于n的正整数；以及找出在该m个共振频率指数当中的最高值 者，其所对应的候选节拍器模式即为该共振频率估计值。 在上述的实施例中，为了让用户能够对于所测试的节拍器模式及时反馈，该量测 方法更包含：接收一个或多个用户反馈，其中每一个该用户反馈系对应到一个已经测试的 该节拍器模式；以及根据已经分析的该节拍器模式的分析结果与/或用户反馈，排除一个或 多个该候选节拍器模式。 在上述的实施例中，为了让用户能够对于所测试的节拍器模式及时反馈不舒服的 情况，该量测方法更包含：当该用户反馈为不舒服时，提前结束当前的节拍器模式的测试与 分析，并且排除该用户反馈所对应的该节拍器模式的测试与分析。 在上述的实施例中，为了根据用户的反馈来避免用户再次出现不舒服的情况，该 量测方法更包含：根据已经分析的该节拍器模式的该用户反馈，选定当前的节拍器模式。 在上述的实施例中，为了计算共振频率指数，其中该测试与分析步骤更包含：计算 三个参数pVLF(0.003Hz～0.04Hz频谱的功率分量)、pLF  pLF(0.04Hz～0.15Hz频谱的功率 分量)与pHF  pHF(0.15Hz～0.4Hz频谱的功率分量)，以便根据这三个参数得到共振频率指 数indexRF，其中该共振频率指数的算法为： 在本发明的一实施例中，提供一种用户呼吸的共振频率估计值的量测装置，其特 征在于，包含：通信模块，用于自光体积变化描记图法(PPG)的处理装置接收用户的脉搏信 号；显示屏幕模块，用于提示用户关于当前的节拍器模式；以及中央处理器，用于执行软件 模块以进行下列步骤：准备n个待测的候选节拍器模式，其中n为大于1的正整数；在该多个 待测的候选节拍器模式当中，根据已经分析的该节拍器模式的分析结果，选定当前的节拍 器模式；在当前的节拍器模式下，进行测试与针对用户的该脉搏信号进行心率变异性(HRV, Heart  Rate  Variability)分析，以取得共振频率指数；当所有的该候选节拍器模式尚未被 全部测试或被排除时，重复上述的选定步骤以及上述的测试与分析步骤；当所有的该候选 节拍器模式均已经测试或被排除时，根据已经测试的m个节拍器模式时，则可以计算出相应 的m个共振频率指数，其中m为小于或等于n的正整数；以及找出在该m个共振频率指数当中 的最高值者，其所对应的候选节拍器模式即为该共振频率估计值。 在上述的实施例中，为了让用户能够对于所测试的节拍器模式及时反馈，该量测 装置更包含：用户输入模块，其中该中央处理器更用于：利用该用户输入模块接收一或多个 用户反馈，其中每一个该用户反馈系对应到一个已经测试的该节拍器模式；以及根据已经 分析的该节拍器模式的分析结果与/或用户反馈，排除一或多个该候选节拍器模式。 在上述的实施例中，为了让用户能够对于所测试的节拍器模式及时反馈不舒服的 情况，该中央处理器更用于：当该用户反馈为不舒服时，提前结束当前的节拍器模式的测试 与分析，并且排除该用户反馈所对应的该节拍器模式的测试与分析。 在上述的实施例中，为了根据用户的反馈来避免用户再次出现不舒服的情况，其 中该中央处理器更用于：根据已经分析的该节拍器模式的该用户反馈，选定当前的节拍器 模式。 5 CN 111568423 A 说　明　书 3/14 页 在上述的实施例中，为了计算共振频率指数，其中该测试与分析步骤更包含：计算 三个参数pVLF(0.003Hz～0.04Hz频谱的功率分量)、pLF  pLF(0.04Hz～0.15Hz频谱的功率 分量)与pHF  pHF(0.15Hz～0.4Hz频谱的功率分量)，以便根据这三个参数得到共振频率指 数indexRF，其中该共振频率指数的算法为： 利用本发明的量测方法或装置取得用户呼吸的共振频率估计值之后，可以让用户 在后续的呼吸练习时根据该共振频率估计值进行呼吸，以便实现上述的功能。 在本发明的一实施例中，提供一种光体积变化描记图法(PPG)所量测信号的处理 方法，其特征在于，包含：利用光体积变化描记图法传感器连续接收PPG信号；将该PPG信号 转换为脉搏信号；对该脉搏信号进行滤波处理；针对该PPG信号的能量值特征与时域特征进 行信号质量分析以得到一信号质量指数；根据该信号质量指数判断该PPG信号的质量是否 可以接受；以及当该PPG信号的质量可以接受时，对该脉搏信号进行异常值检测与处理。 在上述的实施例中，为了处理PPG信号的质量不可以接受时的情况，其中当该PPG 信号的质量不可以接受时，该处理方法更包含下列步骤的其中之一：清除该PPG信号；提示 用户检查PPG传感器设备的穿戴情况；清除该PPG信号后，利用其他质量良好的该PPG信号进 行内插法来补充被清除的信号；以及清除该PPG信号后，复制其他质量良好的该PPG信号来 补充被清除的信号。 在上述的实施例中，为了计算信号质量指数，其中该PPG信号包含N 1个采样信号， 该N 1个采样信号的振幅为s0 ,s1 ,… ,sN，该能量值特征为 该时域特征 其中 该信号质量指数indexsq＝wsq0*esq wsq1*xsq，其中wsq0与wsq1为事先设定的系数。 在上述的实施例中，为了让客户知道所量测的信号质量，该处理方法更包含：根据 该信号质量分析步骤与该异常值检测与处理步骤的结果，产生信号质量评估报告，其中该 信号质量评估报告包含该信号质量指数；以及将该脉搏信号与该信号质量评估报告通过一 通信模块传送至一客户端装置。 在上述的实施例中，为了简化信号的处理步骤，该处理方法更包含：将该PPG信号 进行分段，并且针对每一段进行上述的信号质量分析步骤、判断步骤与异常值检测与处理 步骤。 在本发明的一实施例中，提供一种光体积变化描记图法(PPG)的处理装置，包含： 光体积变化描记图法传感器模块，用于感测用户的心率以产生PPG信号；信号处理模块，用 于：利用光体积变化描记图法传感器连续接收PPG信号；将该PPG信号转换为脉搏信号；对该 脉搏信号进行滤波处理；针对该PPG信号的能量值特征与时域特征进行信号质量分析以得 到一信号质量指数；根据该信号质量指数判断该PPG信号的质量是否可以接受；以及当该 PPG信号的质量可以接受时，对该脉搏信号进行异常值检测与处理。 在上述的实施例中，为了处理PPG信号的质量不可以接受时的情况，当该PPG信号 的质量不可以接受时，该信号处理模块更用于执行下列步骤的其中之一：清除该PPG信号； 提示用户检查PPG传感器设备的穿戴情况；清除该PPG信号后，利用其他质量良好的该PPG信 6 CN 111568423 A 说　明　书 4/14 页 号进行内插法来补充被清除的信号；以及清除该PPG信号后，复制其他质量良好的该PPG信 号来补充被清除的信号。 在上述的实施例中，为了计算信号质量指数，其中该PPG信号包含N 1个采样信号， 该N 1个采样信号的振幅为s0 ,s1 ,… ,sN，该能量值特征为 该时域特征 其中 该信号质量指数indexsq＝wsq0*esq wsq1*xsq，其中wsq0与wsq1为事先设定的系数。 在上述的实施例中，为了让客户知道所量测的信号质量，该处理装置更包含一通 信模块，其中该信号处理模块更用于：根据该信号质量分析步骤与该异常值检测与处理步 骤的结果，产生信号质量评估报告，其中该信号质量评估报告包含该信号质量指数；以及将 该脉搏信号、HRV心率变异性信号与该信号质量评估报告通过该通信模块传送至一客户端 装置。 在上述的实施例中，为了简化信号的处理步骤，该信号处理模块更用于：将该PPG 信号进行分段，并且针对每一段进行上述的信号质量分析步骤、判断步骤与异常值检测与 处理步骤。 在本发明的一实施例中，提供一种用户的自由呼吸状态的评估方法，包含：收集用 户自由呼吸的脉搏信号；针对该脉搏信号进行心率变异性(HRV,Heart  Rate  Variability) 分析；根据该心率变异性分析的结果，对用户进行针对性问卷；以及根据该心率变异性分析 的结果，计算出情绪压力指数及产生一个初步评定结果，在该初步评定结果当中包含该情 绪压力指数。 在上述的实施例中，为了分析心律变异性，其中上述的心率变异性分析包含下列 其中之一或其任意组合：时域分析；频域分析；SDNN(Standard  Deviation  of  Normal  to  Normal全部正常心跳间距之标准偏差)；SDANN(Standard  Deviation  of  the  Average  of  NN  intervals  in  all  5-minute  segments  of  the  entire  recording全程分为多个五分 钟时段，先计算每时段的心跳间期的平均值，再计算平均间期的标准偏差)；NN50  count (Number  of  pairs  of  adjacent  NN  intervals  differing  by  more  than  50ms  in  the  entire  recording每对相邻正常心跳间期超过50毫秒的数目)；pNN50(NN50  count  divided  by  the  total  number  of  all  NN  intervals  NN50数目除以所有正常心跳间期 总数的比值)；TP(total  power总功率)；VLFP(very  low  frequency  power极低频范围功 率)；LFP(low  frequency  power低频范围功率)；HFP(high  frequency  power高频范围功 率)；nLFP(normalized  LFP标准化低频功率)；nHFP(normalized  HFP标准化高频功率)；LF/ HF低高频功率比值；pVLF(0.003Hz～0.04Hz频谱的功率分量)；pLF(0.04Hz～0.15Hz频谱的 功率分量)；以及pHF(0.15Hz～0.4Hz频谱的功率分量)。 在上述的实施例中，为了让用户实时得知分析结果，该评估方法更包含：利用显示 屏幕模块，将上述的心率变异性分析所得的数值实时显示给用户观看；以及利用该显示屏 幕模块，将上述的初步评定结果显示给用户观看。 在上述的实施例中，为了存储分析结果供后续使用，该评估方法更包含：将上述的 心率变异性分析、问卷与答案、以及初步评定结果保存到本地数据库软件模块，该本地数据 7 CN 111568423 A 说　明　书 5/14 页 库模块将数据存储在本地的存储器模块当中；以及利用网络模块，将上述的心率变异性分 析、问卷与答案、以及初步评定结果保存到云端平台。 在上述的实施例中，为了得知脉搏信号与用户问卷的答案，该评估方法更包含：利 用通信模块，自光体积变化描记图法(PPG)的处理装置用户自由呼吸的该脉搏信号；以及利 用用户输入模块，以接收用户输入的该针对性问卷的答案。 在本发明的一实施例中，提供一种用户的自由呼吸状态的评估装置，包含：显示屏 幕模块；用户输入模块；以及中央处理器，用于执行软件模块以进行下列步骤：收集用户自 由呼吸的脉搏信号；针对该脉搏信号进行心率变异性(HRV,Heart  Rate  Variability)分 析；根据该心率变异性分析的结果，对用户进行针对性问卷；以及根据该心率变异性分析的 结果，计算出情绪压力指数及产生一个初步评定结果，在该初步评定结果当中包含该情绪 压力指数。 在上述的实施例中，为了分析心律变异性，其中上述的心率变异性分析包含下列 其中之一或其任意组合：时域分析；频域分析；SDNN(Standard  Deviation  of  Normal  to  Normal全部正常心跳间距之标准偏差)；SDANN(Standard  Deviation  of  the  Average  of  NN  intervals  in  all  5-minute  segments  of  the  entire  recording全程分为多个五分 钟时段，先计算每时段的心跳间期的平均值，再计算平均间期的标准偏差)；NN50  count (Number  of  pairs  of  adjacent  NN  intervals  differing  by  more  than  50ms  in  the  entire  recording每对相邻正常心跳间期超过50毫秒的数目)；pNN50(NN50  count  divided  by  the  total  number  of  all  NN  intervals  NN50数目除以所有正常心跳间期 总数的比值)；TP(total  power总功率)；VLFP(very  low  frequency  power极低频范围功 率)；LFP(low  frequency  power低频范围功率)；HFP(high  frequency  power高频范围功 率)；nLFP(normalized  LFP标准化低频功率)；nHFP(normalized  HFP标准化高频功率)；LF/ HF低高频功率比值；pVLF(0.003Hz～0.04Hz频谱的功率分量)；pLF(0.04Hz～0.15Hz频谱的 功率分量)；以及pHF(0.15Hz～0.4Hz频谱的功率分量)。 在上述的实施例中，为了让用户实时得知分析结果，该中央处理器更用于：利用该 显示屏幕模块，将上述的心率变异性分析所得的数值实时显示给用户观看；以及利用该显 示屏幕模块，将上述的初步评定结果显示给用户观看。 在上述的实施例中，为了存储分析结果供后续使用，该评估装置更包含：存储器模 块；以及网络模块，其中该中央处理器更用于：将上述的心率变异性分析、问卷与答案、以及 初步评定结果保存到本地数据库软件模块，该本地数据库模块将数据存储在该存储器模块 当中；以及利用该网络模块，将上述的心率变异性分析、问卷与答案、以及初步评定结果保 存到云端平台。 在上述的实施例中，为了得知脉搏信号与用户问卷的答案，该评估装置更包含：通 信模块，用于自光体积变化描记图法(PPG)的处理装置接收用户自由呼吸的该脉搏信号，其 中该中央处理器更用于：利用用户输入模块，以接收用户输入的该针对性问卷的答案。 附图说明 图1为根据本发明一实施例的一反馈系统100的一方块示意图。 图2为根据本发明一实施例的一PPG传感器及信号处理模块110的一方块示意图。 8 CN 111568423 A 说　明　书 6/14 页 图3为根据本发明一实施例的PPG信号处理方法300的一流程示意图。 图4为根据本发明一实施例的一客户端装置120的一方块示意图。 图5为根据本发明一实施例的一客户端软件500的一方块示意图。 图6为根据本发明一实施例的状态评估方法600的一流程示意图。 图7为根据本发明一实施例的一节拍器模式的共振频率量测方法700的一流程示 意图。 图8为根据本发明一实施例的一节拍器模式的共振频率量测方法800的一流程示 意图。 图9为根据本发明一实施例的云端平台140的一方块示意图。 图10为根据本发明一实施例的一服务器端软件1000的一方块示意图。