CN109568765A - 一种多维感官作用的医疗沙发 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对用户多维感官作用以疏导情绪的医用沙发，其组成包括：常规沙发结构、中央控制器、外部控制装置、生理采集模块、音乐播放模块、压电陶瓷震动模块、熏香控制模块、风扇控制模块和数据存储模块。本发明专利结合数据云，提供一种闭环的“生理采集‑情绪判断‑情绪疏导”系统：通过生理采集模块采集用户心电、呼吸频率、体温等生理信号存储在云端；通过控制器中集成的遗传算法，结合云数据判断用户情绪、状态，进而选择适合用户的调理方案；通过音乐播放器、压电陶瓷震动模块、熏香控制模块、风扇控制模块来完成对听觉、触觉、嗅觉的多维感官的作用，调节用户的情绪状态。

Description

一种多维感官作用的医疗沙发

技术领域：

本发明涉及一种保健医疗装置，尤其是指一种检测用户生理信息，判断用户情绪，然后通过听觉、嗅觉、触觉多感官作用调节用户情绪、舒缓用户压力的沙发，并且该医疗 沙发可以对用户生理变化实时监控，实时分析，实时存储。

背景技术：

随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的大幅提高,人们面临的压力越来越 多。我国出现了许许多多的心理疾病患者，人们对于心理健康方面的关注度越来越高；而 且除了正常人员需要压力放松，还有一些脑部受损、中风后遗症、帕金森综合症等生理疾 病的患者无法控制自己情绪，需要辅助舒缓；一些视听障碍人士，由于特定的生理缺陷，导致与外界的交流沟通能力受到一定的限制，无法正常满足他们对于表达和交流的需求，故而常常会引发各种心理健康问题，而他们的视听障碍又限制了一般的疏导效果微乎其微，因此需要多感官、多维度的情绪调节装置。

体感音乐疗法，又称体感振动音响技术，是一种情绪疏导的新兴疗法。它通过“身体 感知音乐”的方式，将音乐中16～150Hz的低频信号，经过物理换能转换成振动，通过“骨传导作用”和心理、生理的双重刺激，激活大脑中枢。体感音乐是一种强有力的感觉刺激 形式和多重感觉体验，它包含了可以听到的声音听觉刺激和可以感觉到的震动触觉刺激。 它可以激活大脑古皮质和旧皮质区域的功能，有效调整人的植物神经系统功能、促进人体 微循环和带来全身性的基础改善，使人迅速获得高质量的身心愉悦与放松，有效改善焦虑、抑郁、身心失调等症状。

香薰疗法也是一种实用的舒缓精神压力、改善情绪的心理医学治疗方法。香薰疗法是 指应用植物的芳香成分来保健和治病，它源于古埃及,成熟于法国。国内一些大城市将芳 香疗法应用于美容行业。也有国家把香薰疗法当作一种辅助疗法以及护理的一部分。香薰 疗法是将具有特定疗效的精油,借助薰香器具扩散至空气中,通过呼吸,将香味分子吸嗅进 入体内,进而达到应有的效用。

音乐风场概念，音乐风场是指一种特殊的空气流动场，其中的风速呈现出一种具有旋 律特征的变化。在面对一个具体的人工环境时，人体的各项感官是相互关联的，在声环境 中，较规律的震动有助于更好的人体体验，而变化的风速有助于获得较好的舒适感。因此 提出音乐风场概念，一种人工合成环境，将听觉、触觉统一合成，风速根据音乐旋律性变 化，能够使人拥有较好的舒适感。而在情绪疏导时，首先需要保证的也就是用户的舒适感。

目前用于情绪疏导的健康保健产品有许多种，有一种体感音乐床垫，用户躺在上面， 在用户耳朵两侧播放舒缓的音乐，同时将音乐中对人体有益的16-150Hz的低频信号分拣 出来并经增幅放大,通过物理换能作用于人体。具体在背部、腰部、腿部都有震动模块。但是这种保健床垫只是播放音乐、跟随音乐的震动，没有采集用户生理信息，没有形成闭环控制反馈。因此用户在使用这种保健床垫时使用效果无法得到保证。

发明内容：

本发明目的是提供一种检测用户生理信息，通过遗传算法判断用户情绪，然后通过多 感官作用调节用户情绪、舒缓用户压力的医疗用沙发。解决传统的心理辅助医疗设备无法 感知人体生理参数，医生或用户不能实时监控到生理变化数据的问题。提出了“生理采集 -情绪判断-情绪疏导”的闭环系统，保证功效；并且提出有创新意义的多维疗法：借助了 体感音波疗法、香薰疗法、音乐风场概念，在听觉、触觉、嗅觉的多维、多感官的作用下，调节用户的情绪状态，让用户在音乐、震动、香味、风感中放松身体、调整情绪。

本发明通过下述技术方案实现：

一种多维感官作用的医疗沙发，包括沙发结构1、中央控制模块2、外部控制模块3、生理采集模块4、音乐播放模块5、压电陶瓷震动模块6、熏香控制模块7、风扇控制模块 8、数据传输模块9以及数据存储模块10；

所述沙发结构1的底坐中放置中央控制模块2；所述音乐播放模块5位于靠枕上方两 侧，为用户带来立体音乐；所述压电陶瓷震动模块6位于靠枕上方，贴近用户后颈和后脑， 震动时可以通过骨传声为用户带来体感音乐效果；所述熏香控制模块7，位于医疗沙发侧 面一方；所述风扇控制模块8位于医疗沙发两侧沙发扶手下方，可以控制风力大小和风的 温度；

所述生理采集模块4通过数据传输模块9将采集的生理信息经数据传输模块9分别传 送至存数据储模块10和中央控制模块2中；

所述中央控制模块2作为“生理采集-情绪判断-情绪疏导”闭环系统的核心，分析用 户生理信息，通过遗传算法判断用户情绪，自动控制医疗沙发工作，其中压电陶瓷震动模 块、熏香控制模块、风扇控制模块均与播放的音乐联动，根据不同的音乐有不同的震动频 率、不同的香薰气味、不同的风速，达到即多维又统一的作用效果；

所述外部控制模块3设备操作端放置在医疗椅右手扶手处，包括语音识别模块和按键 模块，通过数据传输模块9与中央控制模块2连接，用户可通过声音控制和按键控制两种 方式来控制医疗沙发；。

所述中央控制模块2可连接移动端，通过移动端中的APP直观向用户反馈生理信息， 通过移动端中的APP控制本医疗沙发工作模式。

所述数据存储模块10为云数据存储，将生理采集模块4采集到的生理数据上传到用 户个人的云数据库中；记录在用户私人的数据库中，可以将数据与医院共享，医生通过云 数据分析用户状况。

所述生理采集模块4包括心电波采集模块、体温采集模块、脉搏波采集模块、呼吸频 率采集模块；其中所述心电波采集模块、呼吸频率采集模块置于与医疗沙发连接的胸贴中； 所述脉搏波采集模块位于医疗沙发手搭上，用户坐下时手自然的伸入采集仪器中；所述体 温采集模块位于靠枕上部，接触用户后颈，实时采集用户体温。

有益效果：本发明提供一种多维感官作用的医疗沙发，借助了体感音波疗法、香薰疗 法、音乐风场概念创新的提出了多维感官疗法，在听觉、触觉、嗅觉多感官的作用下，调节用户的情绪状态。设计了“生理采集-情绪判断-情绪疏导”的闭环系统，分析用户生理 信息，通过遗传算法判断用户情绪，自动控制医疗沙发工作，保证用户使用效果。其中压 电陶瓷震动模块、熏香控制模块、风扇控制模块均与播放的音乐联动，根据不同的音乐有 不同的震动频率、不同的香薰气味、不同的风速，达到即多维又统一的作用效果。

本发明专利结合了体感音乐疗法、香薰疗法，在用户生理和心理上进行多维度的干预 和调节。让用户在音乐、震动、香味、风感中放松情绪。整个系统,可以舒展身心,解除焦 虑紧张的情绪,令疲惫的身心和自律神经重新恢复平衡,可以改善睡眠,高血压,缓解慢性 疲劳，达到理想的治疗效果。

附图说明：

图1为医疗沙发实物图；

图2为医疗沙发功能流程；

图3为系统结构图；

图4为情绪判断算法流程图；

图5为医疗沙发控制原理框图。

其中：1、沙发结构 2、中央控制模块 3、外部控制模块 4、生理采集模块 5、 音乐播放模块 6、压电陶瓷震动模块 7、熏香控制模块 8、风扇控制模块 9、数据传输模块 10、数据存储模块

具体实施方案：

随着社会的发展，人们面临的各种各样的压力，导致内心焦虑，情绪烦躁。而用于用户心理情绪调节的医疗保健产品又大都功能单一，效果不佳。对于一些脑部受损、视听障碍、中风后遗症、慢性劳损等生理疾病的患者，由于其无法控制自己情绪，则普通的简 单医疗保健产品就更难堪大用。因此本发明提出了一种基于听觉、触觉、嗅觉的多维调节 情绪方式，并基于多维、多感官情绪调节方式设计了医疗沙发。本医疗沙发检测用户生理 信息，借助遗传算法判断用户情绪，然后通过多维调节方式调节用户情绪、舒缓用户压力， 整个形成闭环系统，保证功效。

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。

医疗沙发实物结构如图1所示：沙发底座、沙发坐面、沙发倚面、靠枕、两侧扶手。沙发底座中放置中央控制模块；外部控制模块3设备操作端放置在医疗椅右手扶手处；生理采集模块4需要采集多种生理信息，于是其各个传感器分布在靠枕、扶手和一个与医疗沙发连接的护胸里；音乐播放模块5位于靠枕上方两侧；压电陶瓷震动模块6位于靠枕上侧，接触用户后颈和后脑，通过震动“骨传声”带来体感音乐；熏香控制模块7位于沙发 侧面一方，散发不同香薰；风扇控制模块8位于沙发两侧扶手下方。

医疗沙发功能如图2所示：用户通过蓝牙或者WIFI连接手机和医疗沙发，选择自动模式，医疗沙发会根据采集的用户生理信息，通过遗传算法判断用户情绪，并自动选择播放适合该用户的音乐，配合音乐震动、音乐风场、香薰多维舒缓用户情绪；选择手动模式，用户可以通过语音控制医疗沙发播放喜欢的音乐，可以语音控制医疗沙发工作模式；医疗沙发在采集到用户生理信息后，将信息通过云存储，记录在用户私人的数据库中，可以将数据与医院共享，医生通过云数据分析用户状况。

医疗沙发系统结构如图3所示：外部控制模块、中央控制模块、执行器、用户生理检测形成一个闭环系统；

其中外部控制模块3，由按键控制模块和声音控制模块组成，连接中央控制模块，产 生并向中央控制模块传送用户操作信号，主要负责开机、工作模式选择、歌曲选择、歌曲切换等功能。外部可连接手机移动端，移动端中APP也可作为控制信号输入端，用户通过 操作手机来控制医疗沙发开关机、选择工作模式、选择歌曲；该APP也作为界面窗口，为 用户直观呈现各项生理指标，提供各种健康信息；

其中中央控制模块，作为“生理采集-情绪判断-情绪疏导”闭环系统的控制核心，接受生理采集模块反馈的用户生理信息，通过遗传算法判断用户情绪状态，自动选择合适的音乐；控制音乐播放，控制压电陶瓷随音乐震动，控制香薰的释放，控制风扇风力大小 和温度，即中央控制器控制实施一种多维、多感官情绪调节系统，在听觉、触觉、嗅觉的 多维、多感官的作用下，调节用户的情绪状态。中央控制器可选工作模式：自动和手动， 自动工作模式下，用户坐在医疗沙发上，系统采集用户生理信息，通过遗传算法判断用户 情绪状态，通过数据库中的数据分析、匹配计算，自动选择播放音乐，自动控制多维情绪 调节系统；手动模式下，用户自主选择要听哪个音乐，医疗沙发为用户提供多维音乐享受。

数据存储模块为连接中央控制模块的云数据平台，将生理采集模块采集到的生理数据 上传到用户私人的云数据库中；该用户私人的数据库，一方面可以将数据与医院共享，医 生通过云数据分析用户状况；另一方面配合大数据对积累的用户数据加以分析，提供用户 私人的音乐治疗放松方案；

用户生理检测，采集用户四项生理指标：用户体温、用户呼吸信号、用户的心电波、用户的脉搏波；对各种生理信号进行特征提取和特征分类，最后进行融合分析，综合判断用户心理情绪；心电、呼吸、体温、脉搏,根据这四种生理信号的波形特点,对采集来的四 种生理信号进行特征提取。心电信号特征提取主要包括R、P、T波波幅以及RR、QRS、PR、 QT、ST特征参数(心电波是由一系列的波组所构，R波、P波、T波、QRS波群都是组成心 电波的波组；RR、QRS、PR、QT、ST分别表示心电波波形图中相应的R-R间期、QRS波 群间期、P-R间期、Q-T间期、S-T间期)；呼吸信号特征提取主要提取了呼吸波形的波 峰、波谷、以及呼吸频率；体温信号的特征提取主要包括所选取一段时间内的体温值的最 大值,最小值及平均值；脉搏波信号的特征提取主要包括周期、幅值；血压信号是通过对 用户心电波和脉搏波分析求得，先对心电波和脉搏波进行预处理，得到特征点，计算脉搏 波传输时间，再依据脉搏波传输时间和数据库中的“血压-脉搏波传送时间数据对”进行 拟合，对拟合后的血压数据进行筛选，得到优化的血压参数；

以上生理信号的特征参数在读取后，存储在用户私人数据库中；通过对生理信号特征 参数的融合分析，判断用户情绪。

通过生理信号判断用户情绪，采用遗传算法，算法结构如图3，算法流程如图4：首先从生理信号提取各种特征构成原始的情感特征矩阵；再随机产生若干个可能的情感特征子集；对于每一个可能的情感特征子集，用评价函数来衡量此特征子集对于分类正确率的有效性，评价函数就是合适样本占样本总体比例；记录当前识别率最好的情感特征组合及相应的识别率，直到满足算法的停止条件时，最末代的适应度(识别率)最大的个体就是 对某种情感状态最有效的情感特征组合。具体步骤如下：步骤1根据不同生理信号提取相 应维数的特征构造原始矩阵；步骤2初始化种群，随机产生m个长度为L的二进制串，其 中“1”代表该特征被选中，“0”代表未被选中；步骤3从步骤1的原始特征矩阵中选择 相对应的特征子集,对每个个体进行适应度评价并按照识别率大小排序,并记录本代平均 适应度值；步骤4记录本代最好的识别率及相对应的最优特征子集；步骤5输出搜索到的最 好的识别率及相对应的最优特征子集,用评价函数判断是否符合要求，满足要求则终止算 法，不满足则执行种群复制、交叉、变异操作，然后转入步骤3。

关于体感音乐疗法，通过上述各项生理指标的采集、分析，通过遗传算法判断出用户 情绪后，需要对用户开“音乐处方”，找到合适该用户的音乐。用于“音乐处方”的音乐 曲目是经过音乐、心理等多学科的选择,并且经过特殊录制的、能够最好的体现音乐体感 振动音乐乐曲，包括三大类：1、慢周期信号波：包括二钟波、念波、交互波、碎波、紧 虚波、摇波等波形，主要功效为放松、镇静、催眠等；2、快周期信号波：包括交断、摇 交断、钟风等波形，主要功效为使人欢快、轻松；3、快周期、紧迫信号波，包括警钟等 波形，主要功效为使人觉醒和振奋。分析了用户情绪和需要的“音乐处方”，将音乐中16～ 150Hz的低频信号，经增幅放大和物理换能后，通过沙发靠枕上的压电陶瓷，通过骨骼和 神经传导，产生用户能感受到的生物学共振频率：1/f波动，使音乐的“外源性振动”与 人体的“内源性振动”产生同频共振。通过听觉，音乐对人产生了心理作用；通过同步的 音乐振动及触、振动觉，激发了身体的松弛反应及系列生理效应。通过心理和生理的双重 刺激，激活大脑中枢，从而对人产生快速深度的放松和理疗作用。

关于香薰疗法，将具有特定疗效的精油,借助薰香器扩散至空气中,用户通过呼吸,将 香味分子吸进体内,进而达到应有的效用。檀香可以舒缓焦虑，松弛神经；肉桂可以舒缓 疲劳，安抚沮丧；茴香可以唤起活力；姜类可以驱除寒气；茉莉可以舒缓疼痛，舒缓紧张； 柠檬可以清醒大脑，提高注意力；薄荷可以治疗头晕，提神醒脑；玫瑰可以驱除痛感、冷感，缓解愤怒；茶树可以舒缓呼吸，平复躁动。通过各项生理指标的采集、分析判断出用 户情绪后，挑选合适的香薰，在香薰控制装置中加热、震动挥发，将香薰扩散在用户四周， 舒缓用户精神压力、改善用户情绪。

关于音乐风场，音乐风场是指一种特殊的空气流动场，其中的风速呈现出一种具有旋 律特征的变化。医疗沙发根据正在播放的音乐的旋律变化，不断变化着风速，制造出音乐 风场。在这样一个具体的人工环境下，用户各项感官是相互关联的，在声环境中，变化的 风速有助于获得较好的舒适感。

在沙发结构中融合如图4所示多维情绪调节系统，完成本发明的设计。用户坐在本发明医疗沙发上休息，医疗沙发采集用户生理数据存储在云数据库中，通过遗传算法判断用户情绪状态，自动选择音乐方案；用户在体感音波疗法、香薰疗法、音乐风场下放松身心，调整情绪。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明具体实施 仅局限于此。对于本发明专利所属及相关技术领域的技术人员来说,在基于本发明专利技 术方案思路前提下,所作的拓展以及操作方法、数据的替换,都应当落在本发明专利保护范 围之内。

Claims (4)

1.一种多维感官作用的医疗沙发，包括沙发结构(1)、中央控制模块(2)、外部控制模块(3)、生理采集模块(4)、音乐播放模块(5)、压电陶瓷震动模块(6)、熏香控制模块(7)、风扇控制模块(8)、数据传输模块(9)以及数据存储模块(10)；其特征在于：

所述沙发结构(1)的底坐中放置中央控制模块(2)；所述音乐播放模块(5)位于靠枕上方两侧，为用户带来立体音乐；所述压电陶瓷震动模块(6)位于靠枕上方，贴近用户后颈和后脑，震动时可以通过骨传声为用户带来体感音乐效果；所述熏香控制模块(7)，位于医疗沙发侧面一方；所述风扇控制模块(8)位于医疗沙发两侧沙发扶手下方，可以控制风力大小和风的温度；

所述生理采集模块(4)通过数据传输模块(9)将采集的生理信息经数据传输模块(9)分别传送至数据存储模块(10)和中央控制模块(2)中；

所述中央控制模块(2)作为“生理采集-情绪判断-情绪疏导”闭环系统的核心，分析用户生理信息，通过遗传算法判断用户情绪，自动控制医疗沙发工作，其中压电陶瓷震动模块、熏香控制模块、风扇控制模块均与播放的音乐联动，根据不同的音乐有不同的震动频率、不同的香薰气味、不同的风速，达到即多维又统一的作用效果；

所述外部控制模块(3)设备操作端放置在医疗椅右手扶手处，包括语音识别模块和按键模块，通过数据传输模块(9)与中央控制模块(2)连接，用户可通过声音控制和按键控制两种方式来控制医疗沙发。

2.根据权利要求1所述的一种多维感官作用的医疗沙发，其特征在于：所述中央控制模块(2)可连接移动端，通过移动端中的APP直观向用户反馈生理信息，通过移动端中的APP控制本医疗沙发工作模式。

3.根据权利要求1所述的一种多维感官作用的医疗沙发，其特征在于：所述数据存储模块(10)为云数据存储，将生理采集模块(4)采集到的生理数据上传到用户个人的云数据库中，记录在用户私人的数据库中，可以将数据与医院共享，医生通过云数据分析用户状况。

4.根据权利要求1所述的一种多维感官作用的医疗沙发，其特征在于：所述生理采集模块(4)包括心电波采集模块、体温采集模块、脉搏波采集模块、呼吸频率采集模块；其中所述心电波采集模块、呼吸频率采集模块置于与医疗沙发连接的胸贴中；所述脉搏波采集模块位于医疗沙发手搭上，用户坐下时手自然的伸入采集仪器中；所述体温采集模块位于靠枕上部，接触用户后颈，实时采集用户体温。