CN115778388A - 基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，包括脑电采集模块、脑电分析模块、音乐播放模块及经颅电刺激模块；其中，脑电采集模块用于采集用户的脑电信号并进行处理，输出脑电转换信号；脑电分析模块用于对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态；音乐播放模块用于在用户处于高压状态时，向用户播放音乐以舒缓用户的精神压力；经颅电刺激模块用于在用户处于高压状态时，向用户输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。本发明可使用脑电采集模块检测用户精神压力状态的同时，通过向用户播放音乐和输出刺激电流的多模态方式舒缓压力，解决现有技术中只有单向检测或单向输出刺激的局限性。
Description
技术领域
本发明属于脑机接口技术领域，具体涉及一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***及方法。
背景技术
适度的精神压力可以提高工作效率，但是过度的压力会对身心健康造成伤害。过度的精神压力可能致使工作能力下降、诱发情绪失控、焦虑、疼痛以及其他更严重的精神和生理疾病。
人们可以通过非侵入调节的手段和压力检测手段来舒缓用户精神压力，如脑电检测、音乐治疗、电刺激等。然而现有技术中，对压力状态的检测和干预都是单向的，并没有将检测和干预形成闭环。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***及方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***及方法。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，
所述***包括脑电采集模块、脑电分析模块、音乐播放模块及经颅电刺激模块；其中，
所述脑电采集模块用于采集用户的脑电信号并进行处理，输出脑电转换信号；
所述脑电分析模块用于对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态；
所述音乐播放模块用于在用户处于高压状态时，向用户播放音乐以舒缓用户的精神压力；
所述经颅电刺激模块用于在用户处于高压状态时，向用户输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。
一实施例中，所述脑电采集模块包括若干电极、滤波模块、放大器模块、及模数转换模块，所述电极用于采集用户脑电信号，所述滤波模块用于对脑电信号进行滤波并输出滤波信号，所述放大器模块用于对滤波信号进行放大并输出放大信号，所述模数转换模块用于对放大信号进行模数转换并输出脑电转换信号。
一实施例中，所述脑电分析模块包括：
预处理模块，用于对脑电转换信号进行预处理；
时频分析模块，用于将预处理后的脑电转换信号进行时频分析，提取出脑电转换信号中的数据特征；
分析模块，用于将提取出来的数据特征通过机器学习模型进行分析并检测判断用户压力状态。
一实施例中，所述预处理模块包括无限脉冲响应滤波模块，所述无限脉冲响应滤波模块用于对脑电转换信号进行带通滤波处理和陷波处理。
一实施例中，所述机器学习模型包括支持向量机、随机森林、及神经网络的其中一种或多种。
一实施例中，所述***还包括与音乐播放模块相连的音乐存储模块，所述音乐存储模块中存储有若干乐曲片段，所述乐曲片段经过人工评分并根据所述评分进行排序。
一实施例中，所述人工评分为多人通过若干角度进行评分，所述角度包括愉悦度、唤醒度、紧张度、及喜好度中的其中一种或多种。
一实施例中，所述经颅电刺激模块包括电源模块、电刺激模块、电流模式切换模块、电流强度调节模块、刺激时长设置模块、及模式指示模块；
所述电源模块用于供电；所述电刺激模块用于为用户提供刺激电流；所述电流模式切换模块用于切换刺激电流的模式；所述电流强度调节模块用于设置刺激电流的强度大小；所述刺激时长设置模块用于设置刺激时间，所述模式指示模块用于指示当前电刺激模块所处的模式状态。
一实施例中，所述刺激电流包括直流电流、交流电流、方波电流、三角波电流、伪随机噪声电流的其中一种或多种。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：
一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓方法，包括：
采集用户的脑电信号并进行处理，输出脑电转换信号；
对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态；
若用户处于高压状态，则向用户播放音乐并输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。
一实施例中，“采集用户的脑电信号并进行处理”具体为：
通过电极点采集脑电信号，并对脑电信号进行滤波处理、放大处理、及模数转换处理。
一实施例中，“对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态”具体为：
通过无线脉冲响应滤波对脑电转换信号进行预处理；
将预处理后的脑电转换信号进行时频分析，得到脑电转换信号的时域信息和频域信息，并提取出脑电转换信号的数据特征；
将提取出来的数据特征通过机器学习模型进行分析并检测判断用户压力状态。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***及方法，可使用脑电采集模块检测用户精神压力状态的同时，通过向用户播放音乐和输出刺激电流的多模态方式舒缓压力，解决现有技术中只有单向检测或单向输出刺激的局限性；
本发明提供一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，该装置体积较小，便携性高，有利于日常使用，实用性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***的模块示意图；
图2为本发明实施例一中基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***的原理图；
图3为本发明实施例二中基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***的结构示意图；
图4为本发明实施例三中基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行描述。
实施例一：
参图1、图2所示，本发明公开了一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，包括脑电采集模块1、脑电分析模块2、音乐播放模块3、及经颅电刺激模块4；其中，
脑电采集模块1用于采集用户的脑电信号并进行处理，输出脑电转换信号；
脑电分析模块2用于对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态；
音乐播放模块3用于在用户处于高压状态时，向用户播放音乐以舒缓用户的精神压力；
经颅电刺激模块4用于在用户处于高压状态时，向用户输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。
据此设计，可使用脑电采集模块1检测用户精神压力状态的同时，通过向用户播放音乐和输出刺激电流的多模态方式舒缓压力，解决现有技术中只有单向检测或单向输出刺激的局限性。
具体的，本实施例中的脑电采集模块1包括若干电极、滤波模块、放大器模块、及模数转换模块。
其中，电极用于采集用户脑电信号，滤波模块用于对脑电信号进行滤波并输出滤波信号，放大器模块用于对滤波信号进行放大并输出放大信号，模数转换模块用于对放大信号进行模数转换并输出脑电转换信号。
本实施例中的脑电采集模块1与脑电分析模块2通信连接，脑电分析模块2接收脑电转换信号后并对其进行处理。其中，脑电分析模块2包括：预处理模块，用于对脑电转换信号进行预处理；时频分析模块，用于将预处理后的脑电转换信号进行时频分析，提取出脑电转换信号中的数据特征；分析模块，用于将提取出来的数据特征通过机器学习模型进行分析并检测判断用户压力状态。
具体地，预处理模块包括无限脉冲响应滤波模块，无限脉冲响应滤波模块用于对脑电转换信号进行带通滤波处理和陷波处理。脑电转换信号经过1Hz～90Hz带通滤波处理及50Hz的陷波处理，完成预处理，去除脑电转换信号中的伪迹、噪声以及工频干扰。
另外，本实施例中的用于分析并检测判断用户当前压力状态的机器学习模型包括支持向量机、随机森林、及神经网络的其中一种或多种。通过机器学习的方式，更优化检测判断用户压力状态的稳定性，更有效的对用户进行舒压。
优选地，本实施例中的***还包括与音乐播放模块3相连的音乐存储模块，音乐存储模块中存储有若干乐曲片段，乐曲片段经过人工评分并根据评分进行排序。
具体表现为：本音乐存储模块中包含若干首乐曲片段，这写乐曲片段主要为可以舒缓压力的古典音乐曲。本发明不局限于此，任一可以舒缓用户精神压力的乐曲片段均可以存储于音乐存储模块中。
其中，人工评分为多人通过若干角度进行评分，角度包括愉悦度、唤醒度、紧张度、及喜好度中的其中一种或多种。
可以通过多人对每首曲子的若干角度评分后，得到每一角度的平均分和标准差，并存储于音乐存储模块中。同时，还可通过专业人士对每首音乐的属性做标注，属性包括节拍、调性、速度、及表情术语。当用户处于高压状态需要使用音乐以舒缓用户精神压力时，优选选取各角度的分数较高的乐曲片段。
另外，经颅电刺激模块4包括电源模块、电刺激模块、电流模式切换模块、电流强度调节模块、刺激时长设置模块、及模式指示模块；
其中，电源模块用于供电；电刺激模块用于为用户提供刺激电流；电流模式切换模块用于切换刺激电流的模式；电流强度调节模块用于设置刺激电流的强度大小；刺激时长设置模块用于设置刺激时间，模式指示模块用于指示当前电刺激模块所处的模式状态。
具体地，刺激电流包括直流电流、交流电流、方波电流、三角波电流、伪随机噪声电流的其中一种或多种。
当用户处于高压状态时，打开电源模块以对用户施加刺激电流，可以在不同的压力状态下，使用不同的刺激电流，对用户舒缓精神压力。
实施例二：
参图3所示，本发明公开了一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其中，本***为头戴式耳机，该头戴式耳机主要由头梁、耳壳、扬声器、导线、及耳垫组成。该头戴式耳机包括脑电采集模块1、音乐播放模块3及经颅电刺激模块4。
其中，脑电采集模块1的电极设于耳壳中，音乐播放模块3设于头戴式耳机中，经颅电刺激模块4设于头梁上。当用户使用头戴式耳机时，通过电极采集脑电信号，并与脑电分析模块2通信连接，分析并检测判断用户压力状态，并在手机端或电脑端实时显示用户的压力状态。当用户处于高压状态时，打开音乐播放模块3向用户播放音乐，同时打开经颅电刺激模块4向用户输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。据此设计，可实现检测用户精神压力的同时，可通过播放音乐和输出刺激电流的多模态方式舒缓压力。
相较于传统的舒压装置，本发明公开的装置体积较小，便携性高，有利于日常使用，实用性较高。
另外，本实施例中的***为头戴式耳机，但是本发明不局限于此，还可以为入耳式耳机、挂脖式耳机、骨传导耳机以及其他形式的音响设备等，这是本领域技术人员能理解并接受的。
实施例三：
参图4所示，本发明公开了一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓方法，包括：
采集用户的脑电信号并进行处理，输出脑电转换信号；
对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态；
若用户处于高压状态，则向用户播放音乐并输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。
具体表现为：通过电极点采集脑电信号，并对脑电信号进行滤波处理、放大处理、及模数转换处理，输出脑电转换信号；
通过无线脉冲响应滤波对脑电转换信号进行预处理；
将预处理后的脑电转换信号进行时频分析，得到脑电转换信号的时域信息和频域信息，并提取出脑电转换信号的数据特征；
将提取出来的数据特征通过机器学习模型进行分析并检测判断用户压力状态。
若用户处于高压状态，则向用户播放音乐并输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。
据此设计，可在使用***检测用户精神压力状态的同时，通过向用户播放音乐和输出刺激电流的多模态方式舒缓压力，形成闭环舒压脑机接口***，可以更及时有效地降低用户精神压力，解决现有技术中只有单向检测或单向输出刺激的局限性。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***及方法，可使用脑电采集模块检测用户精神压力状态的同时，通过向用户播放音乐和输出刺激电流的多模态方式舒缓压力，解决现有技术中只有单向检测或单向输出刺激的局限性；
本发明提供一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，该装置体积较小，便携性高，有利于日常使用，实用性较高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化包括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。
Claims (12)
1.一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述***包括脑电采集模块、脑电分析模块、音乐播放模块及经颅电刺激模块；其中，
所述脑电采集模块用于采集用户的脑电信号并进行处理，输出脑电转换信号；
所述脑电分析模块用于对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态；
所述音乐播放模块用于在用户处于高压状态时，向用户播放音乐以舒缓用户的精神压力；
所述经颅电刺激模块用于在用户处于高压状态时，向用户输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。
2.根据权利要求1所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述脑电采集模块包括若干电极、滤波模块、放大器模块、及模数转换模块，所述电极用于采集用户脑电信号，所述滤波模块用于对脑电信号进行滤波并输出滤波信号，所述放大器模块用于对滤波信号进行放大并输出放大信号，所述模数转换模块用于对放大信号进行模数转换并输出脑电转换信号。
3.根据权利要求1所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述脑电分析模块包括：
预处理模块，用于对脑电转换信号进行预处理；
时频分析模块，用于将预处理后的脑电转换信号进行时频分析，提取出脑电转换信号中的数据特征；
分析模块，用于将提取出来的数据特征通过机器学习模型进行分析并检测判断用户压力状态。
4.根据权利要求3所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述预处理模块包括无限脉冲响应滤波模块，所述无限脉冲响应滤波模块用于对脑电转换信号进行带通滤波处理和陷波处理。
5.根据权利要求3所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述机器学习模型包括支持向量机、随机森林、及神经网络的其中一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述***还包括与音乐播放模块相连的音乐存储模块，所述音乐存储模块中存储有若干乐曲片段，所述乐曲片段经过人工评分并根据所述评分进行排序。
7.根据权利要求6所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述人工评分为多人通过若干角度进行评分，所述角度包括愉悦度、唤醒度、紧张度、及喜好度中的其中一种或多种。
8.根据权利要求1所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述经颅电刺激模块包括电源模块、电刺激模块、电流模式切换模块、电流强度调节模块、刺激时长设置模块、及模式指示模块；
所述电源模块用于供电；所述电刺激模块用于为用户提供刺激电流；所述电流模式切换模块用于切换刺激电流的模式；所述电流强度调节模块用于设置刺激电流的强度大小；所述刺激时长设置模块用于设置刺激时间；所述模式指示模块用于指示当前电刺激模块所处的模式状态。
9.根据权利要求8所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓***，其特征在于，所述刺激电流包括直流电流、交流电流、方波电流、三角波电流、伪随机噪声电流的其中一种或多种。
10.一种基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓方法，其特征在于，所述方法包括：
采集用户的脑电信号并进行处理，输出脑电转换信号；
对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态；
若用户处于高压状态，则向用户播放音乐并输出刺激电流以舒缓用户的精神压力。
11.根据权利要求10所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓方法，其特征在于，“采集用户的脑电信号并进行处理”具体为：
通过电极点采集脑电信号，并对脑电信号进行滤波处理、放大处理、及模数转换处理。
12.根据权利要求10所述的基于音乐协同电刺激的精神压力测评与舒缓方法，其特征在于，“对脑电转换信号进行分析并检测判断用户压力状态”具体为：
通过无线脉冲响应滤波对脑电转换信号进行预处理；
将预处理后的脑电转换信号进行时频分析，得到脑电转换信号的时域信息和频域信息，并提取出脑电转换信号的数据特征；
将提取出来的数据特征通过机器学习模型进行分析并检测判断用户压力状态。
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| CN117056554A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 杭州般意科技有限公司 | 用于大脑干预刺激的音乐配置方法、装置、终端及介质 |
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| CN117056554B (zh) * | 2023-10-12 | 2024-01-30 | 深圳般意科技有限公司 | 用于大脑干预刺激的音乐配置方法、装置、终端及介质 |
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