[发明专利]一种基于呼吸和力触觉协同控制的注意力训练方法及系统

权利要求书

1.一种基于呼吸和力触觉协同控制的注意力训练系统，其特征在于：包括主控制模块、肌肉力采集模块、呼吸采集模块、显示模块和反馈模块，肌肉力采集模块、呼吸采集模块分别与主控制模块连接；主控制模块与显示模块及反馈模块连接；所述肌肉力采集模块用于采集肌肉力输出信号；所述呼吸采集模块用于采集呼吸信号；所述主控制模块用于实现训练之前各项参数的设定，同时实现训练中用来表征注意力状态的“呼吸-肌肉力同步性”指标的计算以及低注意力水平的测定；所述显示模块用于显示主控制模块传送过来的肌肉力输出信号、呼吸信号，以及“呼吸-肌肉力同步性”指标；所述反馈模块用于将主控制模块测定的表征低注意力水平的“呼吸-肌肉力同步性”指标以短提示音的方式实时反馈给练习者；所述“呼吸-肌肉力同步性”指标反映练习者在训练过程中的呼吸信号与肌肉力输出信号之间同步性的优劣，是练习者内部注意力训练状态的外在表征参数；所述“呼吸-肌肉力同步性”指标通过以下方法获得：对原始的呼吸信号和肌肉力输出信号进行带通滤波和移动平均滤波，去除明显的噪声，再通过预先设定的合适的信号周期的最小间隔和最小幅值，分别对呼吸信号、肌肉力输出信号进行分段，每个呼吸周期或肌肉力增减周期划分为一段，计算每段数据中的极值点，包括极大值点和极小值点，并提取每段数据中极值点对应的时刻，通过数据拟合提取极值点附近的平台阶段，进一步计算每段数据中平台阶段的始末时刻。

2.根据权利要求1所述的一种基于呼吸和力触觉协同控制的注意力训练系统，其特征在于：还包括用于固定肌肉力采集模块的底座。

3.根据权利要求1所述的一种基于呼吸和力触觉协同控制的注意力训练系统，其特征在于：还包括抗干扰装备，用于隔绝外界环境的干扰。

4.根据权利要求3所述的一种基于呼吸和力触觉协同控制的注意力训练系统，其特征在于：抗干扰装备包括具有抗噪音效果的耳机或遮光眼罩。

5.一种基于呼吸和力触觉协同控制的注意力训练方法，其特征在于：该训练方法通过权利要求1-4任一所述的注意力训练系统来实现，将冥想时关注本体呼吸的特点与力触觉通道关注肌肉力控制的特性相结合，通过呼吸采集模块采集的呼吸信号和肌肉力采集模块采集的肌肉力输出信号的同步性误差实现训练过程中注意力状态的可视化检测，呼吸信号和肌肉力输出信号的同步性误差以“呼吸-肌肉力同步性”指标来表示，所述指标反映练习者在训练过程中的呼吸信号与肌肉力输出信号之间同步性的优劣，是练习者内部注意力训练状态的外在表征参数，所述“呼吸-肌肉力同步性”指标通过以下方法获得：对原始的呼吸信号和肌肉力输出信号进行带通滤波和移动平均滤波，去除明显的噪声，再通过预先设定的合适的信号周期的最小间隔和最小幅值，分别对呼吸信号、肌肉力输出信号进行分段，每个呼吸周期或肌肉力增减周期划分为一段，计算每段数据中的极值点，包括极大值点和极小值点，并提取每段数据中极值点对应的时刻，通过数据拟合提取极值点附近的平台阶段，进一步计算每段数据中平台阶段的始末时刻；该训练方法具体包括：

(a)呼吸计数子任务，练习者将注意力集中于自己的呼吸，并默数自己的呼吸周期，一次吸气加一次呼气记为一个呼吸周期；

该训练方法进一步包括下列三个子任务中的一个或多个：

(b)呼吸与肌肉力同步增减子任务，练习者将注意力同时集中于呼吸和肌肉力输出上，在吸气的过程中控制肌肉力输出平稳增大，在吸气达到极限及屏息状态时，肌肉力输出值保持在最大值；相应的，在呼气的过程中控制肌肉力输出值平稳减小，在呼气达到极限及屏息状态时，肌肉力输出值减小至零；

(c)呼吸与肌肉力异步增减子任务，练习者将注意力同时集中于呼吸和肌肉力输出上，在吸气达到极限及屏息状态时，肌肉力输出值减小至零；在呼气的过程中控制肌肉力输出值平稳增大，在呼气达到极限及屏息状态时，肌肉力输出值保持在最大值；

(d)呼吸与肌肉力混合增减子任务，练习者将注意力同时集中于呼吸和肌肉力输出上，练习者需要以数个呼吸周期为一组，在同步增减子任务和异步增减子任务之间切换。

6.根据权利要求5所述的一种基于呼吸和力触觉协同控制的注意力训练方法，其特征在于：(a)(b)(c)(d)四个子任务的训练难度依次递增，可以单独训练，也可以渐进式的训练。