《Proceedings of the Design Society》：Designing for well-being: a wearable prototype supporting emotional regulation through immersive multisensory interaction
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寻找支持心理健康（mental well-being）的有效策略在当代社会中变得日益紧迫，压力、焦虑和认知过载（cognitive overload）普遍存在。本文中，研究人员介绍了一款可穿戴设备支持的虚拟现实（Virtual Reality, VR）系统，旨
寻找支持心理健康（mental well-being）的有效策略在当代社会中变得日益紧迫，压力、焦虑和认知过载（cognitive overload）普遍存在。本文中，研究人员介绍了一款可穿戴设备支持的虚拟现实（Virtual Reality, VR）系统，旨在通过整合视觉、听觉和呼吸线索来增强正念（mindfulness）。该系统借鉴了色彩疗法（color therapy）、双耳节拍（binaural beats）和生物反馈（biofeedback）的证据，提供了一个支持情绪调节（emotional regulation）的多感官环境。研究人员描述了该系统的设计，并讨论了其改善技术介导福祉的潜力。
**论文解读：一款支持情绪调节的沉浸式多感官可穿戴VR系统**
**一、研究背景与问题**
在现代社会，压力、焦虑和认知过载日益普遍，追求心理健康已成为一项紧迫任务。基于正念的实践已被证明在增强情绪调节、减轻压力和促进持续的认知投入方面具有巨大潜力。然而，传统的正念干预通常依赖于自律和持续训练，这限制了其可及性和依从性，尤其是在高要求的生活方式中。尽管虚拟现实（VR）沉浸式技术和可穿戴传感技术的进步为提供个性化、引人入胜的正念体验开辟了新途径，但现有系统大多侧重于静态的放松环境，而非动态或自适应的正念体验。此外，视觉、听觉和生理反馈等感官模态在现有交互系统中往往处于模块化或孤立状态，缺乏跨模态的整合与协同。目前，鲜有系统将这些方法整合到一个由可穿戴技术支持的集成多感官平台中。因此，本研究旨在探索如何设计一个集成的多感官系统，以克服现有技术的碎片化问题，更有效地支持日常情境下的情绪调节和认知准备。
**二、研究目的、方法与意义**
本论文发表在《Proceedings of the Design Society》，研究人员提出并开发了一个初步的可穿戴系统，用于提供沉浸式VR多感官正念体验。该系统整合了视觉、听觉和呼吸线索，以支持情绪调节。本研究定位为基础性探索，旨在验证传感管道的技术可行性以及多感官交互的可用性，从而为技术介导的福祉实践建立早期证据。研究人员通过构建一个封闭环路的生物反馈系统，将用户的实时生理数据（呼吸）直接驱动虚拟环境的变化，实现了视觉、听觉和生理信号的即时、自适应整合。研究的意义在于，它展示了如何通过非侵入式传感管道与自适应环境调制的结合，来支持正念呼吸练习，并为设计平衡平静与投入、情绪意识与专注临在的自适应用户中心正念技术指明了方向。
为开展研究，研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，基于人机交互（HCI）和设计研究中的适应性自我调节原则，构建了一个结合视觉调色板、听觉刺激和基于呼吸反馈的实时多感官正念体验概念框架。其次，设计并实现了一个由数据采集层、数据处理与通信层、以及呈现与交互层组成的系统架构，确保了实时、低延迟的生物反馈。具体硬件包括集成Bitalino板的BioSense BrainAnswer微控制器、BrainAnswer PZT呼吸传感器胸带、Oculus Meta Quest 2头显及手柄控制器。软件层面则综合运用了Blender进行3D场景建模，Unity 6进行应用开发，并通过Lab Streaming Layer (LSL)协议和LSL4Unity API实现实时生理数据流传输。最后，通过一项初步的可用性评估（涉及4名大学师生参与者），使用系统可用性量表（SUS）、NASA任务负荷指数量表（NASA-TLX）和自定义问卷，收集了关于系统易用性、感知工作负荷以及放松、沉浸感和情绪调节效果的定量与定性数据。
**三、研究结果**
**3.1 设计原理与理论基础**
研究人员从适应性自我调节原则出发，将心理意图与生理信号持续整合，以促进双向的身心调节。系统设计围绕两个核心目标：**情绪调节** 与 **认知投入**。情绪调节通过控制呼吸（调节自主神经活动）和利用具有情感支持性的视觉刺激（如蓝色或蓝紫色调色板）来实现。认知投入则通过交互式视觉和听觉线索作为注意锚点，旨在减少认知负荷，维持当下意识，并最小化思维漫游。
**3.2 用户需求与使用场景**
系统旨在日常情境中提供个性化、快速的自我调节。设计了两个主要使用场景：**场景一：压力后恢复与情绪调节**，帮助用户在经历高压事件后进行快速的生理恢复；**场景二：认知准备与注意前聚焦**，在开始认知要求高的任务前，帮助用户增强专注力并建立稳定的注意状态。
**3.3 多感官封闭环路生物反馈系统**
系统作为一个封闭环路运行，用户的生理数据直接驱动虚拟环境的变化。这包括：**用于副交感神经激活的视觉设计**，采用以蓝色、紫色和粉色为主的柔和色调及简约自然几何形状，营造舒缓氛围。**用于专注注意的听觉引导**，主要通过双耳节拍（Theta频率范围）和微弱的心脏搏动声（50 bpm）来促进生理放松和专注。**非侵入式视觉生物反馈**，通过虚拟引导物体（球体）随用户呼吸节奏同步膨胀和收缩，并提供微妙的发光脉冲作为正确执行的确认反馈，避免使用数值显示造成压力。
**3.4 系统架构与组件实现**
系统功能架构分为三层：**数据采集层**负责传感、捕获和数字化用户的生理（呼吸）数据。**数据处理与通信层**作为技术桥梁，通过LSL协议确保生理数据实时、低延迟地传输和解释。**呈现与交互层**负责向用户提供沉浸式反馈并管理用户对应用的控制。实现细节包括使用特定硬件传感器、Unity游戏引擎开发虚拟环境、以及通过脚本处理呼吸节奏数据并激活视觉反馈。
**3.5 初步评估结果**
一项有4名参与者（22-34岁）的初步可行性评估显示，系统被评为易于使用（SUS平均分82.5/100），感知工作负荷低（NASA-TLX平均分25/100）。83%的参与者报告在体验后增强了平静感和专注感。定性反馈赞赏自适应视觉和听觉线索“舒缓”且与呼吸“直观同步”。然而，由于样本量小且在受控实验室环境下进行，这些发现的可推广性有限，且评估侧重于可用性指标，定量的生理验证将是未来研究重点。
**四、讨论与结论**
在讨论部分，研究人员指出，这项工作的关键贡献在于展示了如何将非侵入式传感管道与自适应的封闭环路环境调制相结合，以支持正念呼吸练习。初步评估表明，用户能够参与系统并认为该体验有助于平静和专注。除了原型本身，这项工作对正念技术设计具有启示：它凸显了实时生物反馈在促进参与度方面的潜力；表明美学极简主义和不显眼的线索可能有助于降低认知负荷；并强调了支持能够融入日常生活的短时、情境化会话的重要性。呼吸生物反馈与多模态VR反馈的整合总体上被认为是自然且引人入胜的。
**研究结论**：本研究提出了一款整合视觉、听觉与实时呼吸生物反馈的多感官VR系统，以支持快速情绪调节和认知准备。初步可行性评估表明，用户能够参与该系统，并认为该体验有助于平静和专注。这项工作对正念技术设计提供了启示：它强调了实时生物反馈对促进参与的潜力；表明美学极简主义和不显眼的线索可能有助于降低认知负荷；并凸显了支持能够融入日常生活的短时、情境化会话的重要性。呼吸生物反馈与多模态VR反馈的整合总体上被认为是自然且引人入胜的。然而，本研究受限于小样本量和受控实验室环境，这限制了研究结果的普遍性。未来的工作将扩大评估范围，增加参与者和场景，并探索与医学或心理学专家合作，以支持生理信号的解读和客观验证。最终，研究人员将探索微型化组件并移除外部计算支持（如笔记本电脑），以实现更自主的家庭或工作场所使用。
