[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2770291C2 - Method for taking signals for assessment of person's emotional reaction using headphones - Google Patents

Method for taking signals for assessment of person's emotional reaction using headphones Download PDF

Info

Publication number
RU2770291C2
RU2770291C2 RU2020133450A RU2020133450A RU2770291C2 RU 2770291 C2 RU2770291 C2 RU 2770291C2 RU 2020133450 A RU2020133450 A RU 2020133450A RU 2020133450 A RU2020133450 A RU 2020133450A RU 2770291 C2 RU2770291 C2 RU 2770291C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
skin
ear
person
headphones
neck
Prior art date
Application number
RU2020133450A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020133450A3 (en
RU2020133450A (en
Inventor
Антон Аркадьевич Безуглов
Владислав Игоревич Перевощиков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "БИСЕНС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "БИСЕНС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "БИСЕНС"
Priority to RU2020133450A priority Critical patent/RU2770291C2/en
Publication of RU2020133450A3 publication Critical patent/RU2020133450A3/ru
Publication of RU2020133450A publication Critical patent/RU2020133450A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770291C2 publication Critical patent/RU2770291C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026Measuring blood flow
    • A61B5/0295Measuring blood flow using plethysmography, i.e. measuring the variations in the volume of a body part as modified by the circulation of blood therethrough, e.g. impedance plethysmography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Developmental Disabilities (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to methods for taking signals for the assessment of a person’s emotional reaction using headphones. In this case, contact electrodes are used in the form of electrically conductive sections of a headphone case, for example, ear pads or surfaces of those parts of headphones that come into contact with the human ear. A contact of one electrode with the skin of one ear, and a contact of the other electrode with the skin of the other ear are provided. A horseshoe-shaped headphone case is fixed motionlessly on a person’s neck. An additional electrode is used in the form of an electrically conductive section of the horseshoe-shaped headphone case. A contact of the additional electrode with the human skin in the neck area is provided. Photoelectric sensors are placed on the inner surface of the horseshoe-shaped headphone case so that areas of the human skin located in their area of action have stable ambient light conditions. To measure the electrical activity of the skin, signals corresponding to a change in the potential difference between the skin of one ear and the skin of the person’s neck and between the skin of the other ear and the person’s neck are taken. To assess the activity of cardiac activity and respiration, signals from photoelectric sensors reflected from the body are taken by photoplethysmography.EFFECT: invention provides measurement of changes in the potential difference in two areas of the human skin and the intensity of optical signals reflected from human skin areas, while maintaining the portability and convenience of headphones for listening to audio and video materials, and possible harmful effects of pulsed microcurrents on the human head are eliminated.1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к области проведения психофизиологических исследований, например, анализа психофизиологических реакций человека, и может быть использовано в нейромаркетинге, в рекламном деле, функциональной диагностике, педагогике, психологии, судебной практике и криминалистике, в компьютерных играх, педагогике, психологии, и в медицинских целях.The invention relates to the field of medicine, namely to the field of psychophysiological research, for example, the analysis of psychophysiological reactions of a person, and can be used in neuromarketing, advertising, functional diagnostics, pedagogy, psychology, jurisprudence and forensics, computer games, pedagogy, psychology, and for medical purposes.

Известен способ, расширяющий арсенал средств для оценки деятельности и функциональных состояний человека [1- Патент RU 2414845 Способ оценки деятельности и функционального состояния человека // Костин А.Н., Голиков Ю.Я., Бедзюк С. В. Опубл. 27.03.2011 Бюл. № 9, МПК A61B 3/113, A61B 5/0452, A61B 5/053], в соответствии с которым осуществляют регистрацию движений глаз, измеряют межсаккадические интервалы (МСИ). Также регистрируют и измеряют длительности реакций активации кожно-гальванического рефлекса. Дополнительно определяют Р-Р интервалы электрокардиограммы (СПИ ЭКГ).A method is known that expands the arsenal of tools for assessing human activity and functional states [1- Patent RU 2414845 Method for assessing human activity and functional state // Kostin A.N., Golikov Yu.Ya., Bedzyuk SV Publ. 03/27/2011 Bull. No. 9, IPC A61B 3/113, A61B 5/0452, A61B 5/053], according to which eye movements are recorded, intersaccade intervals (ISI) are measured. The duration of activation reactions of the galvanic skin reflex is also recorded and measured. Additionally, RR intervals of the electrocardiogram (SPI ECG) are determined.

Реализация способа требует проведения достаточно большого числа измерений на профессиональном медицинском оборудовании, сопоставления большого объема данных измерений и может быть осуществлена только в клинических условиях, что ограничивает область практического применения данного способа только медициной.The implementation of the method requires a sufficiently large number of measurements on professional medical equipment, comparison of a large amount of measurement data and can only be carried out in clinical conditions, which limits the scope of practical application of this method only to medicine.

Более широкий спектр применения достигается в способе [2 – Патент RU 2529482 Способ оценки восприятия информации / Огнев А.С., Глазков А.А., Венерина О.Г., Опубл. 27.09.2014 Бюл. № 27, МПК A61B 5/16]. В соответствии с патентом предварительно снимают текущее нормальное фоновое состояние физиологических параметров испытуемого с помощью полиграфа. Затем предъявляют испытуемому на демонстрационном экране визуальную информацию, регистрируют движение глаз для оценки субъективной значимости визуальной информации. С помощью полиграфа производят синхронные измерения физиологических параметров состояния организма испытуемого посредством контактных датчиков артериального давления, фотоплетизмограммы, кожно-гальванической реакции, пневмодатчиков верхнего и нижнего дыхания, сенсорных датчиков тремора.A wider range of applications is achieved in the method [2 - Patent RU 2529482 Method for assessing the perception of information / Ognev AS, Glazkov AA, Venerina OG, Publ. 27.09.2014 Bull. No. 27, IPC A61B 5/16]. In accordance with the patent, the current normal background state of the physiological parameters of the subject is preliminarily removed using a polygraph. Then visual information is presented to the subject on a demonstration screen, eye movement is recorded to assess the subjective significance of visual information. With the help of a polygraph, synchronous measurements of the physiological parameters of the state of the body of the subject are made using contact sensors for blood pressure, photoplethysmogram, galvanic skin response, pneumatic sensors for upper and lower breathing, and tremor sensor sensors.

Недостатком способа является сложность процедуры измерений и анализа данных, которая не может быть применена одновременно к большой группе испытуемых, и влияние дискомфорта испытуемого на объективность получаемых данных в связи с применением нескольких устройств регистрации параметров.The disadvantage of this method is the complexity of the measurement and data analysis procedure, which cannot be applied simultaneously to a large group of subjects, and the effect of the subject's discomfort on the objectivity of the data obtained due to the use of several parameter recording devices.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является способ [3 – Патент RU № 2565652, Способ снятия аналоговых сигналов для определения функционального состояния слушающего при помощи наушников / Журавлёв И.В., Опубл. 20.10.2015 Бюл. № 29, МПК A61B 5/053], который состоит в том, что используют не менее чем два контактных электрода, выполненные в форме электропроводящих участков корпуса наушников. Электроды размещают в наружных слуховых проходах, при этом электропроводящими участками могут быть выполнены полностью или частично амбушюры наушников или поверхность тех частей наушников, которые контактируют с ухом человека. Производят измерение кожно-гальванической реакции кожи на ушах слушающего, исходя из того, что не менее чем один электрод контактирует с кожей одного уха и не менее чем один электрод контактирует с кожей другого уха.The closest in technical essence (prototype) to the claimed invention is the method [3 - Patent RU No. 2565652, Method for removing analog signals to determine the functional state of the listener using headphones / Zhuravlev IV, Publ. 20.10.2015 Bull. No. 29, IPC A61B 5/053], which consists in the fact that at least two contact electrodes are used, made in the form of electrically conductive sections of the headphone case. The electrodes are placed in the external auditory canals, while the electrically conductive areas can be completely or partially ear cushions of the headphones or the surface of those parts of the headphones that are in contact with the human ear. The galvanic skin response of the skin on the listener's ears is measured based on the fact that at least one electrode is in contact with the skin of one ear and at least one electrode is in contact with the skin of the other ear.

Недостаток способа состоит в том, что функциональное состояние слушающего при помощи наушников оценивают только путем измерения кожно-гальванической реакции кожи посредством двух электродов, которые контактируют с кожей человека в области левого и правого уха соответственно. Также способ требует измерения проводимости, что приводит к необходимости пропускать через голову человека импульсные микротоки, которые при определенной регулярности могут оказаться небезопасными для здоровья слушающего.The disadvantage of this method is that the functional state of the listener with the help of headphones is assessed only by measuring the galvanic skin response of the skin by means of two electrodes that are in contact with the human skin in the area of the left and right ear, respectively. Also, the method requires the measurement of conductivity, which leads to the need to pass pulsed microcurrents through the human head, which, with a certain regularity, may be unsafe for the health of the listener.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, состоит в расширении функциональных возможностей наушников при проведении измерений эмоциональной реакции человека при сохранении их портативности и удобства для прослушивания аудио-, видеоматериалов.The technical problem to be solved by the proposed technical solution is to expand the functionality of the headphones when measuring a person's emotional response while maintaining their portability and convenience for listening to audio and video materials.

Для решения указанной технической проблемы предлагается способ снятия сигналов для оценки эмоциональной реакции человека при помощи наушников, при котором используют не менее чем два контактных электрода, выполненных полностью или частично в форме электропроводящих участков корпуса наушников, например, амбушюр или поверхностей тех частей наушников, которые контактируют с ухом человека, обеспечивают контакт не менее одного электрода с кожей одного уха и не менее одного электрода с кожей другого уха.To solve this technical problem, a method is proposed for removing signals to assess a person's emotional reaction using headphones, in which at least two contact electrodes are used, made completely or partially in the form of electrically conductive sections of the headphone case, for example, ear pads or surfaces of those parts of the headphones that are in contact with the human ear, ensure contact of at least one electrode with the skin of one ear and at least one electrode with the skin of the other ear.

Согласно изобретению на шее человека неподвижно закрепляют подковообразный корпус наушников, используют дополнительный электрод, который выполнен в виде электропроводящего участка подковообразного шейного фиксатора наушников, обеспечивают контакт дополнительного электрода с кожей человека в области шеи, на внутренней поверхности подковообразного шейного фиксатора наушников размещают фотоэлектрические датчики таким образом, чтобы участки кожи человека, находящиеся в зоне их действия, имели стабильные условия внешней освещенности, для измерения электрической активности кожи снимают сигналы, соответствующие изменению разности потенциалов между кожей одного уха и кожей шеи человека и между кожей другого уха и шеей человека, для оценки активности сердечной деятельности и дыхания методом фотоплетизмографии снимают отраженные от тела сигналы с фотоэлектрических датчиков. According to the invention, a horseshoe-shaped body of headphones is fixedly fixed on the neck of a person, an additional electrode is used, which is made in the form of an electrically conductive section of a horseshoe-shaped neck clamp of headphones, contact of the additional electrode with the human skin in the neck area is ensured, photoelectric sensors are placed on the inner surface of the horseshoe-shaped neck clamp of headphones in such a way that so that the areas of human skin located in the zone of their action have stable conditions of external illumination, to measure the electrical activity of the skin, signals are taken corresponding to a change in the potential difference between the skin of one ear and the skin of the neck of a person and between the skin of the other ear and the neck of a person, to assess the activity of the heart activity and respiration by the method of photoplethysmography, signals reflected from the body are taken from photoelectric sensors.

Техническим результатом заявленного изобретения является измерение изменений разности потенциалов на двух участках кожи человека и интенсивности оптических сигналов, отраженных от участков кожи человека при сохранении портативности и удобства наушников для прослушивания аудио-и видеоматериалов. Результаты измерений можно использовать при проведении исследований реакции группы людей на прослушиваемые материалы.The technical result of the claimed invention is the measurement of changes in the potential difference in two areas of human skin and the intensity of optical signals reflected from areas of human skin while maintaining the portability and convenience of headphones for listening to audio and video materials. The results of measurements can be used when conducting research on the reaction of a group of people to listening materials.

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки и последовательность его реализации от способа-прототипа, которые приведены в таблице 1.Thus, the proposed method has the following distinguishing features and the sequence of its implementation from the prototype method, which are shown in table 1.

Таблица 1Table 1

Способ-прототипPrototype method Предлагаемый способSuggested method 1. Используют не менее чем два контактных электрода, выполненных полностью или частично в форме электропроводящих участков корпуса наушников, например, амбушюр или поверхностей тех частей наушников, которые контактируют с ухом человека.1. At least two contact electrodes are used, made entirely or partially in the form of electrically conductive sections of the headphone case, for example, ear pads or surfaces of those parts of the headphones that are in contact with the human ear. 1. Используют не менее чем два контактных электрода, выполненных полностью или частично в форме электропроводящих участков корпуса наушников, например, амбушюр или поверхностей тех частей наушников, которые контактируют с ухом человека.1. At least two contact electrodes are used, made entirely or partially in the form of electrically conductive sections of the headphone case, for example, ear pads or surfaces of those parts of the headphones that are in contact with the human ear. 2. Обеспечивают контакт не менее одного электрода с кожей одного уха и не менее одного электрода с кожей другого уха.2. Ensure contact of at least one electrode with the skin of one ear and at least one electrode with the skin of the other ear. 2. Обеспечивают контакт не менее одного электрода с кожей одного уха и не менее одного электрода с кожей другого уха.2. Ensure contact of at least one electrode with the skin of one ear and at least one electrode with the skin of the other ear. 3. Производят измерение кожно-гальванической реакции кожи на ушах слушающего.3. The galvanic skin response of the skin on the listener's ears is measured.   3. На шее человека неподвижно закрепляют подковообразный корпус наушников.3. A horseshoe-shaped headphone case is fixedly fixed on a person’s neck.   4. Используют дополнительный электрод, который выполнен в виде электропроводящего участка подковообразного шейного фиксатора наушников.4. An additional electrode is used, which is made in the form of an electrically conductive section of a horseshoe-shaped neck clip of the headphones. 5. Обеспечивают контакт дополнительного электрода с кожей человека в области шеи5. Provide contact of the additional electrode with the human skin in the neck area 6. На внутренней поверхности подковообразного шейного фиксатора наушников размещают фотоэлектрические датчики таким образом, чтобы участки кожи человека, находящиеся в зоне их действия, имели стабильные условия внешней освещенности.6. Photoelectric sensors are placed on the inner surface of the horseshoe-shaped neck fixator of the headphones in such a way that the human skin areas located in the zone of their action have stable external illumination conditions. 7. Для измерения электрической активности кожи снимают сигналы, соответствующие изменению разности потенциалов между кожей одного уха и кожей шеи человека и между кожей другого уха и шеей человека.7. To measure the electrical activity of the skin, signals are taken corresponding to a change in the potential difference between the skin of one ear and the skin of the neck of a person and between the skin of the other ear and the neck of a person.   8. Для оценки активности сердечной деятельности и дыхания методом фотоплетизмографии снимают отраженные от тела сигналы с фотоэлектрических датчиков. 8. To assess the activity of cardiac activity and respiration by photoplethysmography, signals reflected from the body are taken from photoelectric sensors.

Из представленной таблицы 1 сравнения последовательностей реализации способа-прототипа и предлагаемого способа видно, что
в предлагаемом способе введены шесть операций:
From the presented table 1 comparison of the implementation sequences of the prototype method and the proposed method shows that
The proposed method includes six operations:

− на шее человека неподвижно закрепляют подковообразный корпус наушников;- a horseshoe-shaped headphone case is fixedly fixed on a person's neck;

− используют дополнительный электрод, который выполнен в виде электропроводящего участка подковообразного шейного фиксатора наушников;- use an additional electrode, which is made in the form of an electrically conductive section of the horseshoe-shaped neck clamp of the headphones;

− обеспечивают контакт дополнительного электрода с кожей человека в области шеи;− provide contact of the additional electrode with the human skin in the neck area;

− на внутренней поверхности подковообразного шейного фиксатора наушников размещают фотоэлектрические датчики таким образом, чтобы участки кожи человека, находящиеся в зоне их действия, имели стабильные условия внешней освещенности;- photoelectric sensors are placed on the inner surface of the horseshoe-shaped neck fixator of the headphones in such a way that the human skin areas located in the zone of their action have stable external illumination conditions;

− для измерения электрической активности кожи снимают сигналы, соответствующие изменению разности потенциалов между кожей одного уха и кожей шеи человека и между кожей другого уха и шеей человека;- to measure the electrical activity of the skin, signals are taken corresponding to a change in the potential difference between the skin of one ear and the skin of the neck of a person and between the skin of the other ear and the neck of a person;

− для оценки активности сердечной деятельности и дыхания методом фотоплетизмографии снимают отраженные от тела сигналы с фотоэлектрических датчиков. - to assess the activity of cardiac activity and respiration by photoplethysmography, signals reflected from the body are taken from photoelectric sensors.

Введение шести операций позволяет, по сравнению со способом-прототипом, обеспечить достижение технического результата, состоящего в измерениях разности потенциалов на двух участках кожи и интенсивности оптических сигналов, отраженных от участков кожи человека при сохранении портативности и удобства наушников для прослушивания аудио-и видеоматериалов, а также исключении возможного вредного воздействия импульсных микротоков на голову человека.The introduction of six operations allows, in comparison with the prototype method, to ensure the achievement of a technical result consisting in measuring the potential difference in two areas of the skin and the intensity of optical signals reflected from areas of human skin while maintaining the portability and convenience of headphones for listening to audio and video materials, and also the exclusion of the possible harmful effects of pulsed microcurrents on the human head.

Проведенный анализ технических решений позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют в известных
источниках из уровня техники, что указывает на соответствие заявляемого способа условию патентоспособности "новизна".
The analysis of technical solutions made it possible to establish that analogues, characterized by a set of features that are identical to all the features of the proposed technical solution, are absent in the known
sources from the prior art, which indicates the compliance of the proposed method with the condition of patentability "novelty".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".The results of the search for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinguishing features from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art, the influence of the transformations envisaged by the essential features on the achievement of the specified technical result has not been revealed either. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "inventive step".

Сущность предлагаемого способа раскрывается фигурами 1 и 2. The essence of the proposed method is revealed by figures 1 and 2.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.In FIG. 1 shows a functional diagram of a device that implements the proposed method.

На фиг. 2 приведен возможный внешний вид наушников, а также подковообразного шейного фиксатора наушников и его возможное размещение на теле человека.In FIG. 2 shows the possible appearance of the headphones, as well as the horseshoe-shaped neck clamp of the headphones and its possible placement on the human body.

При реализации предложенного способа снятия сигналов для оценки эмоциональной реакции человека при помощи наушников выполняется следующая последовательность действий:When implementing the proposed method for picking up signals to assess a person’s emotional reaction using headphones, the following sequence of actions is performed:

− используют не менее чем два контактных электрода, выполненных полностью или частично в форме электропроводящих участков корпуса наушников, например, амбушюр или поверхностей тех частей наушников, которые контактируют с ухом человека − 1;- use at least two contact electrodes, made entirely or partially in the form of electrically conductive sections of the headphone case, for example, ear pads or surfaces of those parts of the headphones that are in contact with the human ear - 1;

− обеспечивают контакт не менее одного электрода с кожей одного уха и не менее одного электрода с кожей другого уха − 2;- ensure contact of at least one electrode with the skin of one ear and at least one electrode with the skin of the other ear - 2;

− на шее человека неподвижно закрепляют подковообразный корпус наушников − 3;- a horseshoe-shaped case of headphones is fixedly fixed on the neck of a person - 3;

− используют дополнительный электрод, который выполнен в виде электропроводящего участка подковообразного шейного фиксатора наушников − 4;- use an additional electrode, which is made in the form of an electrically conductive section of a horseshoe-shaped neck clamp of headphones - 4;

− обеспечивают контакт дополнительного электрода с кожей человека в области шеи − 5;- provide contact of the additional electrode with the human skin in the neck area - 5;

− на внутренней поверхности подковообразного шейного фиксатора наушников размещают фотоэлектрические датчики таким образом, чтобы участки кожи человека, находящиеся в зоне их действия, имели стабильные условия внешней освещенности − 6;- photoelectric sensors are placed on the inner surface of the horseshoe-shaped neck clamp of the headphones in such a way that the human skin areas located in the zone of their action have stable conditions of external illumination - 6;

− для измерения электрической активности кожи снимают сигналы, соответствующие изменению разности потенциалов между кожей одного уха и кожей шеи человека и между кожей другого уха и шеей человека − 7;- to measure the electrical activity of the skin, signals are taken that correspond to a change in the potential difference between the skin of one ear and the skin of a person's neck and between the skin of the other ear and the neck of a person - 7;

− для оценки активности сердечной деятельности и дыхания методом фотоплетизмографии снимают отраженные от тела сигналы с фотоэлектрических датчиков − 8.- to assess the activity of cardiac activity and respiration by the method of photoplethysmography, signals reflected from the body are taken from photoelectric sensors - 8.

Устройство, предназначенное для реализации предлагаемого способа (фиг. 1), включает: правый и левый головные телефоны (ГТ) 1 с электродами (Э) 2, подковообразный корпус (ПК) 3, дополнительный электрод (ДЭ) 4, источник питания (ИП) 5, ключ (К) 6, микрогальванометр (МкГ) 7, фотоэлектрические датчики (ФД) 8, микроконтроллер (МК) 9.The device designed to implement the proposed method (Fig. 1) includes: right and left headphones (HT) 1 with electrodes (E) 2, horseshoe-shaped body (PC) 3, additional electrode (DE) 4, power supply (IP) 5, key (K) 6, microgalvanometer (MkG) 7, photoelectric sensors (PD) 8, microcontroller (MK) 9.

Перед использованием наушников, реализующих предлагаемый способ, закрепляют правый и левый ГТ 1 таким образом, чтобы обеспечить надежный электрический контакт Э 2 с кожей человека в области каждого уха человека, неподвижно закрепляют ПК 3 таким образом, чтобы обеспечить контакт ДЭ 4 с телом человека, при этом МкГ 6, подключают при помощи К 6 и посредством пары электродов между одним из ЭПА 2 и ДЭ 4 к участкам тела человека для измерения электрической активности кожи, ФД 8 располагают на внутренней поверхности ПК 3 таким образом, чтобы обеспечить работу фотоплетизмографа по отражательной схеме и стабильные условия освещенности участков кожи в зоне действия ФД 8, а выходные сигналы, снимаемые с МкГ 7 и ФД 8 направляют по проводам или по беспроводным линиям связи в МК 9, который реализует заданные алгоритмы оценки эмоциональной реакции человека или передает данные на удаленный компьютер для обработки, ИП 5 может быть размещен внутри ПК 3 и обеспечивает энергией все активные устройства, к которым, в частности, относятся ГИТ 5 и ФД 8. Before using the headphones that implement the proposed method, the right and left GT 1 are fixed in such a way as to ensure reliable electrical contact E 2 with the human skin in the region of each human ear, the PC 3 is fixedly fixed in such a way as to ensure the contact of the DE 4 with the human body, while In this case, MKG 6 is connected using K 6 and through a pair of electrodes between one of the EPA 2 and DE 4 to parts of the human body to measure the electrical activity of the skin, PD 8 is placed on the inner surface of PC 3 in such a way as to ensure the operation of the photoplethysmograph according to the reflective scheme and stable illumination conditions of skin areas in the area of action of PD 8, and the output signals taken from MCG 7 and PD 8 are sent via wires or wireless communication lines to MC 9, which implements the specified algorithms for assessing a person's emotional reaction or transmits data to a remote computer for processing , IP 5 can be placed inside PC 3 and provides energy to all active devices, to which, in particular, include GIT 5 and PD 8.

Осуществление изобретения. Implementation of the invention.

Для объективной оценки эмоциональной реакции человека необходимо измерять следующие показатели [4 − Анисимов В.Н., Колкова К.М., Психофизиологические методы в маркетинге: возможности и ограничения, Международный научно-исследовательский журнал № 5 (47) Часть 1, 2016, с.18 -19]:For an objective assessment of a person's emotional response, it is necessary to measure the following indicators [4 - Anisimov V.N., Kolkova K.M., Psychophysiological methods in marketing: opportunities and limitations, International Research Journal No. 5 (47) Part 1, 2016, p. .18 -19]:

- активность сердечно-сосудистой системы;- activity of the cardiovascular system;

- активность дыхательной системы;- activity of the respiratory system;

- электрическая активность кожи.- electrical activity of the skin.

Активность сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека может быть оценена по результатам анализа фотоплетизмограммы [5 − Алдонин Г.М., Желудько С.П. Системы и устройства в кардиологии. – Красноярск: Сиб. Федер. Ун-т, 2014, 181с, с. 67]. Возможность получения приемлемых для практического использования фотоплетизмограмм при размещении датчиков в районе шеи подтверждается соответствующими специальными исследованиями [6 - Characterization Study of Neck Photoplethysmography - 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2018].The activity of the human cardiovascular and respiratory systems can be assessed by the results of the analysis of the photoplethysmogram [5 − Aldonin G.M., Zheludko S.P. Systems and devices in cardiology. – Krasnoyarsk: Sib. Feder. University, 2014, 181s, p. 67]. The possibility of obtaining photoplethysmograms acceptable for practical use when placing sensors in the neck area is confirmed by relevant special studies [6 - Characterization Study of Neck Photoplethysmography - 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2018].

Для оценки электрической активности кожи измеряют временную зависимость разности потенциалов на различных участках кожи. Измерения на одном участке тела не всегда объективны в силу индивидуальных особенностей организма испытуемого. В связи с этим стремятся использовать возможно больший объем измерений. В простейшем случае при релизации измерений электрической активности кожи по методу Тарханова [7 − Дж. Хэссет Введение в психофизиологию, 1981, М. с. 53-55] необходимо не два, как в прототипе, а три электрода. To assess the electrical activity of the skin, the time dependence of the potential difference in different areas of the skin is measured. Measurements on one part of the body are not always objective due to the individual characteristics of the subject's body. In this regard, they tend to use the largest possible volume of measurements. In the simplest case, when measuring the electrical activity of the skin according to the Tarkhanov method [7 − J. Hassett Introduction to psychophysiology, 1981, M. p. 53-55] you need not two, as in the prototype, but three electrodes.

Все перечисленные устройства для снятия сигналов с тела человека могут быть выполнены компактными, что позволяет совместить все необходимые датчики с наушниками, а обработка данных может быть выполнена на компьютере. Преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму для последующей цифровой обработки может быть выполнена при помощи АЦП, которые могут быть интегрированы в современные микровольтметры и фотоприемники фотоэлектрических датчиков.All of the listed devices for picking up signals from the human body can be made compact, which allows you to combine all the necessary sensors with headphones, and data processing can be performed on a computer. The conversion of analog signals into digital form for subsequent digital processing can be performed using ADCs, which can be integrated into modern microvoltmeters and photodetectors of photoelectric sensors.

Как следует из прототипа, амбушюры наушников могут содержать электропроводящие поверхности, которые можно использовать в качестве двух электродов для измерения электрической активности кожи. As follows from the prototype, the ear pads of the headphones may contain electrically conductive surfaces that can be used as two electrodes to measure the electrical activity of the skin.

Третий электрод может быть неподвижно зафиксирован на шее человека, если наушники содержат подковообразный корпус, закрепляемый неподвижно на шее человека. Подобный фиксатор известен и используется на некоторых моделях наушников [8 − https://www.sony.ru/electronics/in-ear-headphones/wi-1000x]. Вариант его реализации представлен на фиг. 2.The third electrode can be fixedly fixed on the neck of a person, if the earphones contain a horseshoe-shaped body, fixedly fixed on the neck of a person. A similar latch is known and used on some headphone models [8 − https://www.sony.ru/electronics/in-ear-headphones/wi-1000x]. A variant of its implementation is shown in Fig. 2.

В классической фотоплетизмографии, как правило, используют ближнее инфракрасное излучение, которое меньше всего поглощается биологическими тканями и кровью [5, с. 66]. Оптическая схема, которая может быть использована при реализации предлагаемого способа соответствует отражательной фотоплетизмографии. Схема измерений содержит фотодиод, фокусирующую линзу, собирающую линзу и фотоприемник. Качество измерений определяется стабильностью внешних условий, к которым относятся неподвижность датчика и постоянство освещенности участка кожи человека, на котором осуществляют измерения. Для надежного и неподвижного крепления фотодатчика может также использоваться подковообразный корпус наушников, закрепляемый на шее человека. Удобство такого фиксатора в данном случае подтверждается тем, что область шеи содержит большое число кровеносных сосудов. Кроме того, фотоэлектрические датчики могут использовать и другую длину волну (обычно, красная или зеленая часть видимого излучения) [5, 7, 9 − How to Design Peripheral Oxygen Saturation (SpO2) and Optical Heart Rate Monitoring (OHRM) Systems, Application Report SLAA655–March 2015].In classical photoplethysmography, as a rule, near infrared radiation is used, which is least of all absorbed by biological tissues and blood [5, p. 66]. The optical scheme that can be used in the implementation of the proposed method corresponds to reflective photoplethysmography. The measurement circuit contains a photodiode, a focusing lens, a converging lens, and a photodetector. The quality of measurements is determined by the stability of external conditions, which include the immobility of the sensor and the constancy of illumination of the area of human skin on which measurements are taken. For reliable and fixed mounting of the photo sensor, a horseshoe-shaped headphone case can also be used, which is fixed on a person's neck. The convenience of such a fixator in this case is confirmed by the fact that the neck area contains a large number of blood vessels. In addition, photoelectric sensors can use other wavelengths (usually the red or green part of the visible radiation) [5, 7, 9 - How to Design Peripheral Oxygen Saturation (SpO2) and Optical Heart Rate Monitoring (OHRM) Systems, Application Report SLAA655 March 2015].

В качестве микроконтроллера может быть использовано цифровое устройство для передачи результатов измерений в устройство цифровой обработки, включая смартфон или настольный компьютер. Данные устройства известны и широко используются.A digital device can be used as a microcontroller to transfer measurement results to a digital processing device, including a smartphone or desktop computer. These devices are known and widely used.

Для обеспечения передачи результатов в устройство окончательной обработки (смартфон, планшет, ноутбук или настольный компьютер) в качестве микроконтроллера может быть использовано стандартная микросхема процессора с интегрированным беспроводным (например – по стандарту серии Bluetooth Low Energy) и/или проводным (например – по стандарту серии USB) интерфейсами.To ensure the transfer of results to the final processing device (smartphone, tablet, laptop or desktop computer), a standard processor chip with integrated wireless (for example, according to the Bluetooth Low Energy series standard) and / or wired (for example, according to the Bluetooth Low Energy series standard) can be used as a microcontroller. USB) interfaces.

Таким образом, реализация устройства не вызывает трудностей, датчики для измерения частоты пульса и давления широко используются в медицинских и бытовых портативных приборах, например фитнес-браслетах, а датчики для измерения электрической активности кожи широко применяются в медицинских приборах для измерения электрокардиограмм, электроэнцефалограмм.Thus, the implementation of the device does not cause difficulties, sensors for measuring the pulse rate and pressure are widely used in medical and household portable devices, such as fitness bracelets, and sensors for measuring the electrical activity of the skin are widely used in medical devices for measuring electrocardiograms, electroencephalograms.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ соответствует критерию «промышленная применимость» для изобретения.The foregoing allows us to conclude that the proposed method meets the criterion of "industrial applicability" for the invention.

Claims (1)

Способ снятия сигналов для оценки эмоциональной реакции человека при помощи наушников, состоящий в том, что используют не менее чем два контактных электрода, выполненных полностью или частично в форме электропроводящих участков корпуса наушников, например амбушюр или поверхностей тех частей наушников, которые контактируют с ухом человека, обеспечивают контакт не менее одного электрода с кожей одного уха и не менее одного электрода с кожей другого уха, отличающийся тем, что на шее человека неподвижно закрепляют подковообразный корпус наушников, используют дополнительный электрод, который выполнен в виде электропроводящего участка подковообразного корпуса наушников, обеспечивают контакт дополнительного электрода с кожей человека в области шеи, на внутренней поверхности подковообразного корпуса наушников размещают фотоэлектрические датчики таким образом, чтобы участки кожи человека, находящиеся в зоне их действия, имели стабильные условия внешней освещенности, для измерения электрической активности кожи снимают сигналы, соответствующие изменению разности потенциалов между кожей одного уха и кожей шеи человека и между кожей другого уха и шеей человека, для оценки активности сердечной деятельности и дыхания методом фотоплетизмографии снимают отраженные от тела сигналы с фотоэлектрических датчиков.A method for picking up signals for assessing a person's emotional response using headphones, which consists in using at least two contact electrodes made entirely or partially in the form of electrically conductive sections of the headphone case, for example, ear cushions or surfaces of those parts of the headphones that are in contact with the human ear, provide contact of at least one electrode with the skin of one ear and at least one electrode with the skin of the other ear, characterized in that a horseshoe-shaped headphone housing is fixedly fixed on the person’s neck, an additional electrode is used, which is made in the form of an electrically conductive section of the horseshoe-shaped headphone housing, provides contact of an additional electrode with human skin in the neck area, photoelectric sensors are placed on the inner surface of the horseshoe-shaped body of the headphones in such a way that the human skin areas located in the zone of their action have stable ambient light conditions, to measure the electrical signals corresponding to a change in the potential difference between the skin of one ear and the skin of the neck of a person and between the skin of the other ear and the neck of a person are removed, to assess the activity of cardiac activity and respiration by photoplethysmography, signals reflected from the body are taken from photoelectric sensors.
RU2020133450A 2020-10-12 2020-10-12 Method for taking signals for assessment of person's emotional reaction using headphones RU2770291C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133450A RU2770291C2 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Method for taking signals for assessment of person's emotional reaction using headphones

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133450A RU2770291C2 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Method for taking signals for assessment of person's emotional reaction using headphones

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020133450A3 RU2020133450A3 (en) 2022-04-12
RU2020133450A RU2020133450A (en) 2022-04-12
RU2770291C2 true RU2770291C2 (en) 2022-04-15

Family

ID=81255431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020133450A RU2770291C2 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Method for taking signals for assessment of person's emotional reaction using headphones

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770291C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249431C2 (en) * 1998-07-06 2005-04-10 ПАСТОР Александер Device and method for determining total electrical skin impedance
RU2565652C1 (en) * 2014-05-16 2015-10-20 Игорь Владиславович Журавлёв Method for analogue signal release for assessing functional state of listener using headphones
US20170020454A1 (en) * 2015-07-21 2017-01-26 Courtland Keith Keteyian Systems and methods for detecting and analyzing biosignals
US20190274626A1 (en) * 2013-02-22 2019-09-12 Cloud Dx, Inc., a corporation of Delaware Harness mounted patient monitoring system and method
KR20200024044A (en) * 2018-08-27 2020-03-06 한국전자통신연구원 Head set appartus for detecting human signal
WO2020132315A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 Northwestern University Systems and methods to detect and treat obstructive sleep apnea and upper airway obstruction
CN210871574U (en) * 2019-07-29 2020-06-30 南京邮电大学 Earphone type electroencephalogram signal acquisition device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249431C2 (en) * 1998-07-06 2005-04-10 ПАСТОР Александер Device and method for determining total electrical skin impedance
US20190274626A1 (en) * 2013-02-22 2019-09-12 Cloud Dx, Inc., a corporation of Delaware Harness mounted patient monitoring system and method
RU2565652C1 (en) * 2014-05-16 2015-10-20 Игорь Владиславович Журавлёв Method for analogue signal release for assessing functional state of listener using headphones
US20170020454A1 (en) * 2015-07-21 2017-01-26 Courtland Keith Keteyian Systems and methods for detecting and analyzing biosignals
KR20200024044A (en) * 2018-08-27 2020-03-06 한국전자통신연구원 Head set appartus for detecting human signal
WO2020132315A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 Northwestern University Systems and methods to detect and treat obstructive sleep apnea and upper airway obstruction
CN210871574U (en) * 2019-07-29 2020-06-30 南京邮电大学 Earphone type electroencephalogram signal acquisition device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020133450A3 (en) 2022-04-12
RU2020133450A (en) 2022-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230072213A1 (en) Systems and methods for multivariate stroke detection
US20170105679A1 (en) Earphone comprising bio-signal measurement means, and bio-signal monitoring system comprising same
AU2014228116B2 (en) System and signatures for the multi-modal physiological stimulation and assessment of brain health
Tseng et al. Development of a wearable mobile electrocardiogram monitoring system by using novel dry foam electrodes
US9107586B2 (en) Fitness monitoring
JP2018507080A (en) System and method for vital sign monitoring using earpieces
US12109044B2 (en) Bio-signal measurement means and bio-signal monitoring system
TW201219006A (en) A peripheral physiology inspection apparatus and a peripheral auxiliary device for smart phone
Ne et al. Hearables, in-ear sensing devices for bio-signal acquisition: a narrative review
Manivannan et al. Evaluation of a behind-the-ear ECG device for smartphone based integrated multiple smart sensor system in health applications
Şentürk et al. Towards wearable blood pressure measurement systems from biosignals: a review
Montanari et al. EarSet: A Multi-Modal Dataset for Studying the Impact of Head and Facial Movements on In-Ear PPG Signals
US11883135B2 (en) Wearable three-dimensional auricular multi-point bio-signal acquisition, health status monitoring, and bio-stimulation device
Petrėnas et al. Lead systems and recording devices
RU2770291C2 (en) Method for taking signals for assessment of person's emotional reaction using headphones
US11197629B2 (en) Method and portable monitoring module for monitoring a plurality of electrical biosignals of a person
KR20140112989A (en) Apparatus for measuring bio-signal
KR102283939B1 (en) eye imaging device
Cui et al. A Wireless Integrated EEG-fNIRS System for Brain Function Monitoring
Khong et al. Contact and non-contact heart beat rate measurement techniques: Challenges and issues
Khalili Moghaddam et al. Ex vivo biosignatures
Gagnon-Turcotte et al. Photoplethysmography-based derivation of physiological information using the BioPoint
WO2019240573A1 (en) Device for recording a multi-channel-ecg and a method there for
Shamini et al. Vital signs measurements & development for e-health care application
Kuratomi Heartbeat Detection Using Infrared Thermometry in the Ear