文摘

冥想已经包含在精神卫生保健和治疗高血压和疼痛。坐禅进入冥想状态的方法。我们进行研发可穿戴系统(earable禅宗)随意和简单地允许执行坐禅去寺庙,甚至无需坐禅监视器。在坐禅时,重要的是准备一个人的呼吸和姿势。的earable禅宗由earphone-type传感器传感器(ear)测量用户的呼吸和姿势,一个微型驱动器(颈带)交流干扰用户的呼吸和姿势,和微机。在评价实验中,呼吸干扰模拟“深口呼吸”和扰动的姿势被模拟为“点头”。平均精度价值七个健康受试者穿着earable禅是99.9%,张口呼吸为100%,点头。同样,平均水平精度值是98.7%,张口呼吸为100%,点头,平均回忆值为97.1%,张口呼吸为100%,点头。所有的受试者认为耳朵传感器和颈部带是坐禅的障碍。

1。介绍

冥想已经包含在精神卫生保健和治疗高血压和痛苦1- - - - - -3]。坐禅进入冥想状态的方法。坐禅需要集中精神在一个坐着的状态4- - - - - -7]。在坐禅时,重要的是准备你的身体(姿势),你的呼吸,你的心灵(精神)。具体而言,“准备你的身体”指的是一个你坐的姿势,把你的右脚放在你的左腿和左脚在你的右腿,放松你的肩膀和背部。此外,塞在你的下巴,你的舌头触摸你的门牙,底部轻轻闭上你的嘴,没有表情,眼睛半闭,并修复你目光前1米。地方的你的手放在另一只手的手掌,这样它涵盖了四个手指食指至小指。双手的手掌应该朝上。把你的左和右拇指在一条直线,这样他们的建议可以联系。“准备你的呼吸”是指用鼻子进行腹式呼吸(不要用嘴巴呼吸)闭着嘴。“准备”是指放松你的头脑。这里,反复计算从1到10对自己会帮助你放松你的头脑。

在日本,进行坐禅冥想沉思室”大厅的一座神庙。沉思室,一个主管,称为“Jikijitsu”或“Jikido”绕着沉思室在坐禅和检查执行坐禅。以防有干扰进行坐禅的姿势或呼吸,用棍子击打这些执行坐禅,称为“Keikakusakurei”Jikijitsu或Jikido右肩或后面。在坐禅,Keikakusakurei被认为是菩萨的替代品,并作为与Keikakusakurei的意思是“接收菩萨的鼓励,“这不是认为是体罚。睡眠障碍的主要原因之一呼吸和姿势。在坐禅,防止瞌睡,认为眼睛是保持开放的一半。在打哈欠(呼吸干扰)当执行坐禅开始感到昏昏欲睡或运动如上下晃动的头而坐(在姿态扰动)发生时,它们被Keikakusakurei Jikijitsu或Jikido。

我们已经进行了研究和开发可穿戴系统(earable禅宗)提供支持,允许医生执行坐禅随便,只是在家里,没有去寺庙,和自己,没有Jikijitsu或Jikido的存在。到目前为止,已经有许多研究[8- - - - - -12)调查的心率和分析脑电波(13- - - - - -24在坐禅或瑜伽的冥想状态。然而,没有重大的研究和开发可穿戴系统支持在坐禅冥想,是由我们的研究。在earable禅,earphone-type传感器感测器(ear)监测呼吸和姿势的人执行Jikijitsu或Jikido坐禅。此外,如果认为有干扰的呼吸或姿势,光振动应用于用户使用一个致动器的脖子,Keikakusakurei到位。

Earable禅不评估使用脑电波冥想状态(脑电图:脑电图)在先前的研究中(13- - - - - -24)而不是显示器的呼吸和姿势进行坐禅代替Jikijutsu或Jikido。特别是earable禅宗检测错误的呼吸”执行深口呼吸(不是通过鼻子呼吸)”和不正确的姿势进行坐禅时“点头(打瞌睡)”。

直到现在,我们已经成功地进行了研究和开发一个免提接口,使用测量结果从一只耳朵传感器测量吃饭时间,咬,舌头运动(25- - - - - -31日]。这个研发earable禅宗适用。earable禅的特点是,它可以测量干扰呼吸和姿势只有一只耳朵传感器使用一个简单的机制。在本文中,我们讨论的机制和评价结果earable禅。

2。材料和方法

2.1。硬件

earable禅宗的外部视图如图1和一个框图如图2。如图1earable禅,一只耳朵传感器连接到左耳朵,和脖子上带缠绕脖子。颈部带时可以附加穿着各种各样的衣服,如正式坐禅的衣服(偷),一件t恤,或者一件衬衫。earable禅,设备集中在颈部和左耳,使偷穿,,因为这些不妨碍当你击中右肩Keikakusakurei,它们可以用于实际的坐禅。

如图2earable禅宗由一只耳朵传感器测量干扰呼吸或姿势的用户,一个微型驱动器的通信干扰呼吸或姿势给用户,和一个微机判断,有呼吸或姿态的干扰用户基于信息从耳朵传感器和控制执行机构。

在坐禅时,你应该慢慢地用鼻子呼吸,坐不动你的头或身体。在这项研究中,如果执行坐禅的人(用户)有一个干扰呼吸不小心执行张口呼吸或打哈欠,这呼吸干扰模拟“深口的呼吸”。另外,如果姿势被打瞌睡或摇晃脑袋,姿态的扰动模拟作为一个“点头”。以后,这些打哈欠,开始打瞌睡,呼吸,或姿态干扰模拟“张口呼吸或点头”干扰呼吸或姿势,和MN略。

earable禅,耳道的形状的变化由于主体的呼吸,或摇动耳朵传感器本身由于点头,由光学传感器测量建于耳朵传感器,这测量值转换为一个数字值的模拟-数字转换器(广告)。时认为,“锰”设备基于这个广告转换价值判断,致动器连接到脖子带操作,和轻微的150 Hz振动应用于左侧的脖子。主题,在此基础上轻微的振动,然后就知道有干扰自己的呼吸或姿势。

图3显示了耳朵传感器的测量原理。耳朵传感器有一个微型光学传感器QRE1113(美国加州飞兆半导体公司International Inc .)和重量施华洛世奇# 5810 (d .施华洛世奇公斤、Wattens、奥地利)。重量是一个水晶玻璃球体直径10毫米和1.5克的重量。重量与耳朵的主体传感器通过丙烯酸气缸直径1毫米,10毫米的长度。建在光学传感器是一个红外LED(940海里)和一个光电晶体管。的红外线辐射到表皮使用导致耳道,随着光电晶体管接收反射光,它测量的运动耳朵的耳道和震动传感器。具体而言,当你用嘴呼吸,打开和关闭口腔的运动是通过颞肌肌肉的扩张和收缩。有变形形状的邻耳颞肌的扩张和收缩,这种变化可以使用耳朵传感器,测量光和无创检测口呼吸。此外,通过主体的重心移动头部或他们的上半身,耳朵传感器附加重量奶昔。随着耳朵传感器测量值的变化按照这个震动,它能够检测运动主体的头部和身体。 That is to say, it is possible to detect MN with one sensor. The weight of this ear sensor is 3.3 g.

耳朵传感器测得的模拟信号通过模数转换器转换为数字信号,如图2,采样频率为2.5赫兹和12位分辨率。转换后的信号发送到判断设备和存储在内存中。判断设备的法官,”有一个MN“如果耳朵传感器的测量值的变化超过一定阈值,然后驱动执行机构。这阈值可以使用阈值调整旋钮调得很精细。使用的算法判断讨论部分2。2。

时间教学领导人物2教张口呼吸的时间,而且点了点头,在第三章中描述的评估测试,由一个蓝色的领导。

在这项研究中,模数转换器的四个元素,记忆,时间教学领导、和判断设备实现在一个微机,mb的LPC1768(开关科学Inc .,东京,日本),和内部软件(C语言)。虽然这不是如图2、平板电脑终端表面亲3(微软(Microsoft Corp .)、华盛顿、美国)是通过一个USB电缆连接mb LPC1768,和沟通进行了基于rs - 232 c标准;内存的内容同时保存在平板电脑终端。使用的通信软件是CoolTermWin版本。1.4.7(免费)。

阈值调整旋钮,电位计RV16YN15SB103(宇宙东京电气有限公司,神奈川,日本)使用。

脖子上带使用自由乐队CP-01(仓敷聚酯纤维紧固件有限公司,大阪,日本)。致动器连接到脖子带使用一个线性驱动致动器LD 14 - 002 (Nidec Copal有限公司,东京,日本)。致动器的大小为11.2×14.0×2.6毫米,和它的质量为1.6 g。此外,驱动器的振动中风±1毫米。致动器的电源电压是DC5V。脖子上带的质量为15.7 g。我们使用TB6612FNG(东芝、东京、日本)作为执行机构的驱动晶片。驱动器集成电路连接的电缆2。

Earable禅可以启动或停止使用启动/停止按钮。启动/停止按钮,触觉开关b3f - 1050(欧姆龙公司,日本京都)使用。

2.2。算法

我们现在应当解释判断设备的算法。该算法获得变异在0.4秒内从耳朵传感器获得的测量值,而这个变化超过了阈值提前设置为每个主题,法官发生了MN和激活致动器连接到脖子传感器,应用150 Hz的轻微振动2秒的左侧主题的脖子上。法官判断设备的变化测量值在2.0秒的启动执行器操作为0。这是因为它是设想,当致动器被激活并应用于振动的左侧主题的脖子,这个话题会惊讶的振动,因此,用嘴呼吸或移动自己的脸或身体。

的阈值被定义为在方程(1)。当获得这个阈值之后,实验内容部分3所示。2,国家没有MN维护,测量每0.4秒发生在耳朵传感器在这段时间里,这个值被转换为数字信号。测量时间设置为48.4秒,121转换值被记录。的区别在广告中转换值得到每0.4秒,这些设置x_我(我= 1,2,3,…,120)。的数量x_我数据项n是120。的平均值x_我被设置为 。阈值是定义假定什么时候x_我是一个正态分布。的分布x_我测量值部分所示4所示。1(图4)。F_t系数调整吗阈值,这可以设置使用阈值0.5至2.0的范围内调节旋钮在图2。的阈值被定义为在方程(1),使用总体均值的估计价值和总体方差的99%置信区间得到方程(2)和(3),基于120年的数据项x_我当earable禅是实际使用。因此,即使用户没有做MN,在极少数情况下,这可能是上面阈值价值。因此,当earable禅宗实际上是操作,很好地调整是必要的F_t使用阈值调整旋钮变异不超过阈值当锰不发生和超过阈值当锰发生:

在这里,的最大价值总体方差估计价值在99%置信区间内,这是得到方程(2)。此外,与总体均值的估计价值的最大值在置信区间内,这是得到方程(3): 在哪里

变异表示为广告之间的差异的绝对值转换价值的价值吗 ,目前在耳朵测量传感器和广告价值的价值转换 ,测量0.4秒早些时候耳朵传感器:

3所示。评价实验

3.1。主题

评价实验部分的主题3所示。2和部分3所示。3七个健康受试者(22和62岁之间的男性和女性,平均年龄40.6岁)。这些被称为A, B, C, D, E, F, G,分别。受试者在耳朵传感器耳朵,没有任何或大或小的概念。他们不承认任何自己耳朵疼痛或疲劳的症状,和那些目前接受治疗被排除在外。此外,同样,颈部腰带穿没有任何或大或小的概念。他们不承认任何症状颈部疼痛或疲劳的自己,和那些目前接受治疗被排除在外。任何受试者感到不适由于穿耳朵传感器和颈部带被排除在集团的主题。

本研究获得批准,“信州大学伦理委员会对研究针对人类,”和同意参与这项研究是收到后受试者提供了一个完整的解释。在所有的实验中,耳朵传感器和颈带,由于卫生原因,用干净的刷子进行清洁处理之前和之后使用,用消毒酒精消毒。

3.2。测量的数据创建的阈值

受试者被要求执行坐禅时穿着earable禅(ear传感器主体的左耳和颈部带附加到颈部)。在坐禅时,受试者被要求执行腹部呼吸,呼吸缓慢通过鼻子和呼吸的鼻子。他们也要求保持他们的眼睛半睁着,盯着1米。此外,他们被要求坐在一个姿势,他们把自己的右脚放在左大腿和他们的左脚右大腿,放松肩膀,拉伸。这些受试者无法把脚放在自己的大腿被要求执行实验坐在椅子上,这样身体就不会痛苦。所花费的时间进行坐禅是设置为1分钟,48.4秒的数据测量从5秒到53.4秒(121辆)是记录到内存。受试者被要求执行坐禅而采取适当注意不要用嘴呼吸(只有通过鼻子呼吸),而不是将自己的脸或身体。测量在这个实验是由按下启动/停止按钮,这48.4秒后自动结束已经过去。也可能结束测量按下启动/停止按钮。

3.3。Earable禅宗评价实验

在这个评价实验中,我们评估是否有可能earable禅宗正确检测MN的科目。具体地说,受试者被要求执行两次坐禅而穿着earable禅宗大约3分钟(187.2秒,采样频率0.4秒,样本数量:468)。在第一次坐禅,要求他们通过口腔深呼吸10倍按照照明领导的教学时间。第二次坐禅,要求他们点头按照10倍的照明时间教学领导。

在这个实验中,阈值为每个主题从实验获得的部分3所示。2是记忆的实验装置。在这个实验中,调整系数阈值,F_t设置为1.0。每次测量发生在耳朵传感器(每0.4秒),当它被判断装置判断有锰、基于算法部分2。2,致动器连接到脖子带被激活。150赫兹的轻微振动被应用于左侧颈部的主题一段2秒。教学时机LED闪烁状态,耳朵传感器测量值,判断结果记录到平板电脑终端连接到微机装置图1。

这个实验的测量是由按下启动/停止按钮,在187.2秒后自动停止。也可能停止测量在测量按下启动/停止按钮。

4所示。结果

4.1。数据测量结果创建阈值的目的

的阈值对于每一个主题是基于测量计算结果通过实验部分3所示。2根据方法部分2。2。计算结果如表所示1。口呼吸时的变化和变异在表的点了点头1节中解释4所示。2。图4显示了每个主题的数据的频率直方图中使用阈值计算表1。组织图中创建的每个主题类值4,执行标准化数据x_我为每个主题使用的阈值计算基于方程(5)。通过执行正常化,中值设置为0,和方差被设置为1。此外,类的数量k根据方程(6)(斯特奇斯的公式)的数量x_我数据项是120,这是设置为8,类将−3−2−1,0,1,2,3,4。

如表所示1的平均值阈值七个科目是2.96×10³(1.82 - 4.32×10³)。与平均值相比,受试者A, E, C和G有较大的值,对象和F值小。每个测试主题图的峰值4一班的学生在和G,而其他受试者在课堂上0。此外,所有科目除了主题B, 120年为每个主题用于计算的数据项阈值都是类内−3到4。主题B−4类中有一个数据项。当阈值重新计算了−4中的数据项主题B排除作为一个局外人,这是2.49×10⁻³。当包括在内,这是2.68×10⁻³,如表所示1: 在哪里

4.2。Earable禅宗评价实验结果

表1和2和图5显示earable禅宗评价实验结果在部分使用的方法3所示。3。

口呼吸的变化和变异为每个主题点头如表所示1。张口呼吸的变化为每个主题是通过表现主题的嘴呼吸10倍和寻求每次最大值,最大值的均值超过10倍。变化点头时以同样的方式获得的。

在图5时,测量值(AD转换后的值)主题策划的执行张口呼吸或点头,在横轴上的时间。有一个倒U波形显示信号增加和减少口呼吸和点点头。这个波形的倾向可以看到相同的方式为主题B g .此外,张口呼吸值表1大,测量波形的振幅的变化在图吗5也大。趋势出现张口呼吸也是相同的点了点头。

的精度的表2获得使用方程(7)。的精度越来越接近1表明更大程度earable禅宗正确检测MN: TP(真阳性)显示的次数判断设备时法官MN主题执行MN(号码的阈值或以上)和FP(假阳性)表示的次数判断设备法官MN尽管用户没有执行MN。TN(真阴性)的次数判断设备时没有法官MN下面的主题没有执行MN (*阈值)和FN(假阴性)的次数判断设备没有法官MN尽管MN执行的主体。的精度和回忆在表2也可以得到以下方程: 在哪里精度代表的次数的比值判断设备正确法官运动MN的次数判断设备法官MN的运动。相反,回忆代表的次数的比值判断设备正确法官运动MN的次数问题实际上执行锰。

如表所示2的平均值精度七个学科评估的计算实验结果是0.999口呼吸和1.000点了点头。同样,中值精度0.987口呼吸和1.000点了点头,与平均值回忆0.971口呼吸和1.000点了点头。为主题,D, E, G(4 7的主题),精度,精度,回忆都是1.000。

在所有的实验中,所有的患者觉得耳朵坐禅的传感器或颈部带是一个障碍。此外,所有的患者觉得致动器的震动是不愉快的。此外,所有的患者感到疲劳实验结果。

5。讨论

的回忆口呼吸的C、F表2是0.90。其他科目,这是1.00。回忆是0.90表示,10%的案件主体实际上执行张口呼吸不是评判评判设备口呼吸。C和F,学科之间的差异和其他科目,张口呼吸,阈值价值比率表1是小的。主题是1.6加元(=÷张口呼吸值阈值值),F是1.4。其他科目都从2.5到6.6。此外,受试者C和F较小阈值比其他科目。也就是说,对象C和F,耳道的运动可以说是比其他学科相对较小。点头的科目C和F值是几乎一样的,其他科目都通过了。点头值取决于在多大程度上重量震动时的点头。权重的摇晃的C和F未见有区别与其他科目一样张口呼吸的值。即使值的比值阈值很低,如受试者F C和张口呼吸,回忆有一个与当前的方法精度是0.90,这被认为是一个高分。然而,对于earable禅宗的实际应用,其目的是回忆1.00,我们的目标是提高耳朵在未来传感器和算法。

的精度主题B口呼吸时在表0.912。这是因为,尽管这个话题B既不张口呼吸也不点头,判断设备错误地认为“张口呼吸发生”曾在408年测量。在这里,指的是测量的数量408倍当主题B既不张口呼吸也不点头。这些时间,回忆主题B表2是1.00;因此,总数的468测量在一个实验中,我们可以看到,MN发生10次,当减去这些十倍468倍,与测量值的5次后0 MN的判断,MN不是判断在0(这没有影响精度)。因此,如果我们进一步减50测量乘以10 MN的发生,这就变成了408次。换句话说,精度0.91主题B口呼吸时意味着主题B口呼吸和点头的时候,价值观之上阈值测量的概率0.25%)÷(1次408次。实际的测量值这个时候是2.69×10⁻³,超过了阈值2.68×10⁻³0.01×10⁻³。这可以通过精细调整来解决阈值使用阈值调整旋钮。此外,在主题B的情况下,使用的120个数据项之一阈值计算不属于一类−3 - 4所示。这被认为是一个异类,当阈值计算不使用异常值,这成为2.49×10吗⁻³使用这个阈值,精度变成了1.00。

如图4,进行了正态分布在每个主题使用获得的数据组阈值。节2。2据推测,阈值是正态分布,这可以说是正确的。

如图5口呼吸和点头,增减导致反u型波形的信号,和两个波形的形状相似。这表达了与当前测量方法,没有区分张口呼吸,点了点头。的结果图5还表明,耳朵传感器可以用来衡量张口呼吸,如果体重了。

下一步,我们希望进行更准确的评估实验使用肺活量计或鼻respiration-measuring设备。

,通过这种方式,测量结果的一致性是小数量的7测试对象与不同性别和年龄、充分的调查有可能即使这个数字。

本研究只关注坐禅的使用。坐禅需要盘腿坐着,不动你的身体而腹式呼吸,慢慢地、深深地用鼻子。也就是说,在坐禅,你采用一种特殊的姿势,你会在日常生活中不使用。earable禅宗发展在这项研究检查信号测量的耳朵传感器包含以下阈值价值主体的问题时采用特殊坐禅的姿势,没有干扰他们的呼吸或姿势。之前,我们已经看到研究[25- - - - - -31日),测量咀嚼用耳朵和舌头动作的传感器,但是这些研究估计”这个主题所做的“基于耳道的形状的变化。然而,在这项研究的方法的重点是不同于之前的研究,它估计是否“主题不是做任何事情(静坐)”。

我们专注于每日坐禅的方法缓解精神疲劳。我们有研发这earable禅宗作为一个可穿戴系统,支持个人,这样他们就可以执行坐禅随意和简单地在家里,没有去寺庙,没有坐禅监控存在。earable禅,有必要将一个earphone-type传感器附加到你的耳朵当执行坐禅,风带在你的脖子上。这可能会给一些人一个奇怪的感觉。然而,我们认为当坐禅引入到日常生活中,提出一个很重要的方式能够灵活地换衣服和设备在坐禅,虽然努力坐禅的必需品,也就是说,“准备你的身体(姿势),你的呼吸,和你心灵(精神)。“earable禅可以被认为是一个这样的建议。此外,在过去的40年左右,通过你的耳机享受音乐在日常生活中已经成为社会接受,和earable禅是相同的扩展。附加一个演讲者earable禅宗耳传感器也可以执行坐禅时听音乐。此外,将耳朵传感器与扬声器耳朵都应该能够输出反相声音从扬声器与周围的噪音,所以不能听到周围的噪音。在未来,我们需要一个一个地看时需要考虑的方面实际操作earable禅,如文化、习俗和礼仪。此外,我们将使用一个脑电图分析冥想状态和测量结果earable禅宗阐明两者之间的关系,以及利用这些结果来改进earable禅。 Furthermore, we will investigate adding an EEG sensor to the earable ZEN to measure meditative states.

我们的目标是提高earable禅宗解决上面的任务,和实验在各种条件下考虑坐禅,增加earable禅宗的实用性。

6。结论

我们开发了earable禅宗作为一个可穿戴的原型系统,允许人们在家执行坐禅随意和简单,没有参观寺庙,没有监视器存在。在坐禅时,必须准备你的呼吸和姿势。在坐禅,你安静地坐着,不动你的头部或身体,而慢慢地深深地用鼻子呼吸。earable禅有功能监控是否执行坐禅的人(用户)不小心呼吸通过嘴或打哈欠(呼吸干扰)或滴睡着了或移动头部(姿态扰动)和传达给用户。特别是earable禅宗发现不正确的呼吸,“执行深口呼吸(不是通过鼻子呼吸)”和不正确的姿势进行坐禅时“点头(打瞌睡)”。这个原型不衡量冥想的状态。

在本文中,我们展示earable禅宗的机制和评价实验的结果。earphone-type耳朵的earable禅宗由传感器测量呼吸干扰或姿势,微型计算机来判断呼吸或姿态扰动从这些测量值,和颈部带式传动装置通信用户使用振动的结果。在评价实验中,七个健康受试者,A到G(男性和女性从21岁到62岁,平均年龄40.6岁),穿着earable禅,坐禅执行两次大约三分钟(187.2秒)。受试者被要求在第一次深呼吸10倍坐禅,依照时间教学领导。这是用来模拟干扰呼吸深口呼吸,用口呼吸和打哈欠视为意外呼吸障碍。在第二次坐禅,受试者被要求点头的10倍。这是用来模拟干扰的姿势造成的点头,摇晃脑袋,“点头”视为一种姿态扰动。评价实验结果的平均值精度七个学科评估的计算实验结果是99.9%,张口呼吸为100%,点了点头。同样,中值精度是98.7%,张口呼吸为100%,点了点头,和的平均值回忆是97.1%,张口呼吸为100%,点了点头。在这个实验中,没有对象觉得耳朵坐禅的传感器或颈部带是一个障碍。此外,所有的患者觉得致动器的振动是不愉快的。此外,实验中受试者感到疲劳。

作为下一个步骤,通过执行比较分析冥想状态的分析使用一个脑电图和测量从earable禅获得的结果,我们希望澄清两者之间的关系,同时提高earable禅宗基于这些结果。

而一个接一个地看着时需要考虑的方面实际操作earable禅,如文化、风俗和礼仪,我们的目标是改善earable禅宗与实验和各种条件考虑坐禅,从而增加earable禅宗的实用性。

数据可用性

测量数据用于支持本研究的发现是限制“信州大学伦理委员会对研究旨在人类”为了保护隐私。数据可从作者对研究人员满足访问机密数据的标准。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

我们想表达我们最深的感谢所有受试者配合这些实验。