本發(fā)明涉及一種可穿戴設備，并且特別地，但不排他地，涉及一種可以通過提供刺激脈沖來改變?nèi)说男穆实目纱┐髟O備。

背景技術：

許多裝置可用于監(jiān)測各種生理參數(shù)(例如，心率)，并提供治療。例如，US2010/0204595公開了一種用于處理表現(xiàn)出心率異常的用戶的病情的心臟監(jiān)測系統(tǒng)。心率監(jiān)測器監(jiān)測用戶的一個或多個心率參數(shù)。處理器從心率監(jiān)測器接收該參數(shù)，并將該參數(shù)與相關聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲器中的閾值進行比較，如果該參數(shù)超過一個或多個閾值，則處理器會發(fā)送信號。音頻裝置和觸覺裝置從處理器接收該信號。響應于該信號，音頻裝置向用戶提供可聽聲音，而觸覺裝置則向用戶提供觸覺?？陕犅曇艉陀|覺適用于處理用戶的病情，以及緩解該病情引起的癥狀或其組合。觸覺提供至用戶身體的左和/或右手側(cè)，以連接用戶大腦的兩側(cè)。

無論是出于醫(yī)療目的，還是出于健康和健身原因，抑或是為了改變精神狀態(tài)，人們都可能會因為許多原因而想要改變他們的心率。除了治療(例如，上述形式的治療)以外，目前還可通過使用藥物(例如，咖啡因)或技術(例如，冥想)來實現(xiàn)心率的改變。然而，這些藥物或技術可能會占用很多時間、使使用者注意力分散或帶來更多不良副作用。

考慮到上述內(nèi)容，設計了本發(fā)明的各方面和實施例。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種能夠改變用戶的心率或其他生理參數(shù)的可穿戴設備。這些其他參數(shù)包括，例如，呼吸。該設備還可用于促進其他參數(shù)的改變，例如，物理參數(shù)(例如，步調(diào)或步幅)。

本發(fā)明的實施例提供了一種新的方法，其中，通過用戶感受到的振動或運動提供促使用戶心率與刺激同步上升或同步下降的有節(jié)奏的觸覺刺激，所述方法得以實現(xiàn)生理參數(shù)(例如，心率或呼吸)的改變，而且，此外或可選地，其還提供輔助來實現(xiàn)物理功能(例如，步調(diào)或步幅)的改變。也就是說，以不同于用戶的當前生理速率(例如，心率)的速率來提供有節(jié)奏的觸覺刺激，可刺激、促使或帶動生理速率與有節(jié)奏的觸覺刺激的速度相一致。該刺激的速度可被改變以提供用以提高心率的較快節(jié)律，以及用以降低心率的較慢節(jié)律，并且這可隨時在工作、休息或玩耍期間完成。

在一個實施例中，所述裝置可調(diào)節(jié)以改變傳遞至用戶的刺激的頻率、節(jié)奏、持續(xù)時間和/或強度，而且，可選地和/或優(yōu)選地，其包括一個或多個用于調(diào)節(jié)刺激的頻率、節(jié)奏、持續(xù)時間和/或強度中的一個或多個的控制構件。

所述設備可進一步包括一種使得用戶能夠與設備進行觸覺和/或手勢交互的裝置或構件。所述設備可包括被配置成使得用戶能夠與設備進行觸覺和/或手勢交互的電容或應變傳感器。電容式傳感器可被配置成檢測運動(例如，手指跨越其和/或在其上穿過的運動)。所述設備可被配置成響應于此類觸覺或手勢交互，以控制該設備的操作。這種配置有利地使得用戶能夠容易地與設備進行交互，以啟動、改變和/或終止設備的操作。

在一個實施例中，所述裝置為或包括被配置成用于傳遞有節(jié)奏的觸覺刺激的電機驅(qū)動振動器。所述裝置可為或可包括被配置成用于傳遞刺激的壓電致動器、形變材料、線性致動器或氣動或液壓致動器。所述裝置可為或可包括用于傳遞引起肌肉收縮，尤其是輕微收縮的電脈沖的電觸頭。

如此，觸覺刺激可通過振動(例如，振動電機或壓電致動器提供的振動)給出，或其可通過形變材料、線性致動器或氣動或液壓致動器的運動給出。物理刺激還可通過引起輕柔感覺和肌肉收縮的電脈沖給出。

所述裝置可被配置成提供以單個重復性節(jié)拍的形式存在的刺激、以雙峰節(jié)拍的形式存在的刺激或以基本上與用戶的心跳形式相一致的節(jié)拍的形式存在的刺激。有利的是，申請人已發(fā)現(xiàn)，更加類似于用戶的實際心跳的脈沖在心率同步化上具有更加有效的作用。

所述裝置可進一步被配置成向用戶提供另一觸覺刺激，并且/或者所述設備可包括被配置成向用戶提供所述進一步觸覺刺激的第二機構或裝置，其中，該另一觸覺刺激在形式、頻率、節(jié)奏和/或強度上與有節(jié)奏的觸覺刺激有所不同，且其可在裝置傳遞有節(jié)奏的觸覺刺激之前、同時或之后傳遞給用戶。該另一觸覺刺激(其可具有或不具有節(jié)奏)優(yōu)選地為移情交互或觸摸情感感覺，例如，對用戶皮膚的輕撫、按壓、揉捏和擰起。所述裝置和/或第二裝置可包括致動構件，其中所述致動構件通過將壓力直接施加至用戶的皮膚或經(jīng)由設備的非剛性和/或彈性部件將壓力傳遞至用戶的皮膚來產(chǎn)生觸覺。致動器可為線性或環(huán)形致動器，其被配置成用于橫穿皮膚和/或與其正交從而間歇地與皮膚進行接觸的運動。在一個方面中，所述設備可包括如上所述的裝置，其中該裝置僅僅被配置成提供移情觸覺刺激，即不提供具有節(jié)奏的觸覺刺激。

因此，本發(fā)明的實施例能夠提供一個、兩個或甚至更多的觸覺，這些觸覺可以是相同的、相似的或不同的。所述設備可被配置成同時或以時間上分開的形式(例如，一個接一個地)提供觸覺。兩個或更多的觸覺可具有不同的根據(jù)用戶的需求或需要進行選擇的速度、頻率、持續(xù)時間、強度等。在一個實施例中，相同的裝置以及可能相同的電機/振動元件被用來提供兩個或更多的不同的觸覺刺激，但這種情況不是必須的。

所述裝置可穿戴在身體上，以向用戶傳遞觸覺刺激，因此，所述裝置可以以設置成繞著肢體的帶或環(huán)的形式存在，或其可作為粘附至皮膚的粘貼物或附著墊。其還可以被附接至其它的穿戴物品上，例如衣服、首飾或配件，或為在一件衣服上以支拖或袋的形式，或以一件首飾的形式，或以一件配件的形式，例如，皮帶、兒童玩具或毯子，或者在一件寢具(例如，床、床墊、枕頭或羽絨被)中。

還可以有另外的刺激的元件，例如視覺或聲音提示，如與刺激同步發(fā)光的視覺的和/或音頻輸出。視覺刺激可以是，例如，以可見的移動部件、光或者屏幕的形式。音頻刺激可以是，例如，以可聽的機構或者來自揚聲器的聲音的形式。在一個實施例中，該裝置包括能夠使用戶看到所述視覺輸出的透明的部分。

優(yōu)選地，該裝置為或者包括剛性的部分，以利于有節(jié)奏的觸覺刺激至用戶皮膚的傳遞。

該設備還可包括數(shù)據(jù)輸入和/或輸出，使得所述裝置無線地，或者通過導線連接至外部控制器，或監(jiān)測器，例如，計算機，或者手機，從而改變用于不同的刺激的設置，例如，刺激的頻率和/或強度。可以提供心率監(jiān)測器，以及優(yōu)選的還可以提供能夠響應于監(jiān)測的心率而改變刺激節(jié)奏的控制件。心率監(jiān)測器可操作為實時地或者“離線地”監(jiān)控用戶的心率，以記錄用戶靜止的或者之前的心率供以后用。

在一個實施例中，設備和/或者裝置進一步配置為：經(jīng)由觸覺、音頻或者視覺構件來為用戶回放其心跳，并且可選地或者優(yōu)選地，其中，該回放提供所述有節(jié)奏的觸覺刺激?；胤庞脩舻男奶怯糜谔峁﹥?nèi)感受性意識生物反饋，而不是提供心率同步化。這也有利地增加了用戶與設備之間的移情連接。改進的移情連接可以增加同步化效應并且因此提高裝置的有效性。例如，設備/裝置可以在短時間內(nèi)向用戶提供反饋以便增加用戶與裝置之間的移情連接，并且然后可以施加或者增加/減小刺激以便開始進行同步化。

設備可以進一步包括時鐘，該時鐘用于啟用裝置以提供刺激以及/或者停用裝置且使其停止在預設時間施加刺激，并且其中，設備可選地可作為警報器來操作。

裝置可以包括電源。優(yōu)選地，裝置通過可充電電池來供電并且也可以具有使用壓電或者基于移動的充電機構來進行自我充電的能力。

刺激的強度通常足以讓用戶感覺到但不足以惹惱用戶。刺激的強度是可更改的。刺激不應過強，免得致使心臟心律異常。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括任何一個或者多個先前描述的特征。

裝置可以配置為與計算機或者計算裝置進行通信以便更改不同刺激的設置。

系統(tǒng)可以進一步包括用于將用戶的期望心率偏好記錄為一個或多個簡檔的構件，該系統(tǒng)配置為使得用戶能夠經(jīng)由裝置和/或所述外部控制器或監(jiān)測器訪問所述一個或多個簡檔以便設置期望觸覺刺激。

在一個實施例中，外部控制器或監(jiān)測器可以進一步包括時鐘，該時鐘用于啟用裝置以提供刺激以及/或者停用裝置且使其停止在預設時間施加刺激，并且其中，設備和/或系統(tǒng)可選地可作為警報器來操作。

該裝置/設備還可以連接至移動電話、平板電腦和/或其它計算裝置。這能夠通過有線或者經(jīng)由無線連接來完成，例如，使用藍牙或者RFID(無線射頻識別)。這使得裝置能夠用作交感鬧鐘以幫助睡眠和清醒。

刺激可以是通過如下元件來施加的：電機驅(qū)動振動器、壓電致動器、形變材料、線性致動器、或者氣動或液壓致動器。遞送刺激可以包括：遞送引起肌肉收縮，尤其輕微收縮的電脈沖。電脈沖可以呈如下形式：單個重復性節(jié)拍的形式、或者雙峰節(jié)拍的形式、或者大體上與用戶心跳形式相匹配的節(jié)拍的形式。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于更改用戶的心率的方法。

該方法可以提供讀取用戶的心率以便接著連續(xù)地和響應地更改刺激節(jié)奏。該方法可以實施任何一個或者多個先前描述的特征。

在一個實施例中，該方法進一步包括：向用戶提供另一觸覺刺激，另一觸覺刺激在形式、頻率、節(jié)奏和/或強度上與有節(jié)奏的觸覺刺激有所不同，并且其可在有節(jié)奏的觸覺刺激之前、同時或之后遞送至用戶。該另一觸覺刺激可以是移情交互，諸如，對用戶皮膚的輕撫、按壓、揉捏和擰起。

有節(jié)奏的觸覺刺激可以經(jīng)由一種布置通過被保持為挨著用戶的裝置遞送至用戶，該布置為圍繞肢體放置的綁帶或條帶的形式、或為附著墊的形式、或者一件衣服上的支拖或袋的形式、或為一件首飾的形式、或為配件的形式，例如，皮帶、兒童玩具或毯子，或者在一件寢具(例如，床、床墊、枕頭或者羽絨被)中。

該方法可以進一步包括：提供與有節(jié)奏的觸覺刺激同步發(fā)光的視覺和/或音頻輸出。

在一個實施例中，可以響應于心率監(jiān)測器來監(jiān)測用戶的心率或者可選地控制有節(jié)奏的觸覺刺激。

有節(jié)奏的觸覺刺激可以是以表示用戶的期望心率的速率來提供的，或者其中，有節(jié)奏的觸覺刺激是以稍微小于或者大于用戶的當前或者靜息心率的速率來提供的，并且可選地或者優(yōu)選地，其中，有節(jié)奏的觸覺刺激迭代地增加或者減小直到達到用戶的期望心率。

該方法還可以包括：經(jīng)由觸覺、音頻或者視覺構件來為用戶回放其心跳，并且可選地或者優(yōu)選地，其中，該回放提供所述有節(jié)奏的觸覺刺激。

該裝置還可以用于安撫兒童并且因此被集成到玩具、毯子或者椅子中。該裝置還可以用于幫助兒童和成人睡眠并且因此可以被用在床、床墊、枕頭、羽絨被或者其他寢具中。

在其它方面中，提供了一種設備和/或系統(tǒng)，該設備和/或系統(tǒng)用于更改心率和/或其他生理和/或物理參數(shù)。這些參數(shù)可以包括：例如，呼吸、步幅和步調(diào)。

上文與本發(fā)明的方面和實施例相結(jié)合描述的特征可以單獨地或者以任何組合方式來使用。

附圖說明

現(xiàn)在將通過示例的方式并且參照附圖對本發(fā)明進行更加詳細的描述，在附圖中：

圖1示出了作為穿戴在腰部周圍的條帶的裝置的示例；

圖2示出了作為粘附至皮膚的粘貼物的裝置的示例；

圖3示出了與皮膚接觸的裝置的橫截面的示例；

圖4示出了可以構成裝置的元件的可能示例的分解圖；

圖5a和圖5b在頂部平面圖和側(cè)面橫截面圖中圖示了本發(fā)明的實施例中采用的情感聯(lián)系機構；

圖6a和圖6b在頂部平面圖和側(cè)面橫截面圖中圖示了本發(fā)明的實施例中采用的替代情感聯(lián)系機構；

圖7a和圖7b在頂部平面圖和側(cè)面橫截面圖中圖示了本發(fā)明的另一個實施例中采用的情感聯(lián)系機構；

圖8a和圖8b在頂部平面圖和側(cè)面橫截面圖中圖示了本發(fā)明的又一個實施例中采用的情感聯(lián)系機構；

圖9示出了本發(fā)明的實施例中提供的示例性脈沖波形；

圖10a為包括圖1的裝置的系統(tǒng)的示意圖；

圖10b為示出了圖10a的系統(tǒng)部件之間的通信的示意流程圖；

圖11示出了通過實施本發(fā)明的實施例而獲得的實驗結(jié)果；以及

圖12為改變刺激脈沖對用戶的心率具有的影響的示意圖示。

具體實施方式

圖1示出了配置為更改用戶的心率的裝置10的第一實施例。在圖1中，裝置10可以通過使用條帶12被捆綁在用戶的腰部周圍，條帶12可以是硬的或者軟的。裝置當然也可以通過提供適合的條帶、腰帶、綁帶等被放置在用戶身體的其它部位上或者周圍。

裝置10配置為向用戶傳遞觸覺刺激。觸覺刺激可以由振動元件14提供。振動元件14可以是或者可以包括：振動電機、壓電致動器、形變材料、線性致動器、氣動或液壓致動等。物理刺激還可通過引起輕柔感覺和肌肉收縮的電脈沖給出。

圖1的實施例包括振動電機14。裝置10和/或振動電機14可以至少部分透明，以提供附加的視覺刺激。也就是，裝置10和/或振動電機14可包括透明部分16，從而能夠讓用戶看到裝置10內(nèi)的脈沖發(fā)生器14的運動。這有利地提供了與觸覺刺激同步的視覺刺激。圍繞振動電機14的外殼18優(yōu)選是剛性的，或者包括剛性的部分，以傳遞振動至用戶的皮膚。

電機14是可見的事實在兩個層面上是重要的。首先，對用戶來說，除了施加的觸覺刺激外，還存在視覺的刺激，以進一步帶動其心率。其次，視覺刺激是機械運動，證明了該可穿戴的裝置是可操作的，并且正在執(zhí)行功能。這可用于增強對裝置的信任，從而用戶能夠看到它在工作以及它正在做什么，并且因此增強效果。

裝置10可裝備有一個或者多個控制構件(未示出)。控制構件可以是或者可以包括用于用戶控制構件10的操作的一個或者多個開關或者其它的裝置。開關可包括運動、手勢或者壓力傳感器，或者簡單的按鈕?？刂茦嫾梢耘渲脼樵试S裝置10的用戶調(diào)節(jié)觸覺刺激的特性(例如，強度、頻率等)以適合他們的需求和/或舒適度。

在圖2中，示出了可替代的實施例，裝置10直接粘著至皮膚，以允許放置在身體的任何地方。振動元件14可以是或者可以包括上述任何的觸覺裝置，例如，壓電致動器，并且可被緊緊地保持挨著皮膚，以向用戶傳遞振動。

在圖3中，橫截面圖示出了振動元件14被保持挨著皮膚S，并且傳遞振動(V)。其被保持在傳遞振動(V)的剛性容器18內(nèi)，通過透明部分16可看到內(nèi)部的元件14。

在圖4中，分解圖示出了包括驅(qū)動裝置10的可充電電池20的元件的可能的組合。裝置10還包括開放的振動電機14，用于提供觸覺刺激如振動，以及通過運動部件的運動提供視覺刺激。電路板22可以進行操作以控制刺激的速率和輸入。提供有以RFID或者藍牙芯片24形式的無線連接，并且其被配置為連接至其它的裝置用于改變所述刺激和更多的功能的目的。例如，一個或者多個電容性的裝置或者開關和/或應變傳感器26能夠?qū)崿F(xiàn)與裝置的觸覺和手勢交互，例如，以輕撫和擠壓的形式工作，作為輸入，來改變刺激的速度。如上所述，該設備包括剛性的外殼18，以更好地傳遞振動，以及透明的視窗16以看到開放的振動電機14的機械運動，它們都安裝在硅膠腕帶12上。RFID或者藍牙芯片24可以用來校準該裝置10，并且設定刺激的參數(shù)。當用戶與裝置10互動時，刺激被啟動或者增強/減弱。在一個示出的實施例中，電容性傳感器26可操作來檢測運動，例如用戶輕撫或者擠壓裝置10。由傳感器26感知的交互的類型和強度確定施加什么樣的刺激。在一個簡單的實施例中，如果傳感器26感知到快速運動，例如擠壓，這可能對應于預定的高速刺激；如果傳感器26感知到慢速運動，這可能對應于預定的慢速刺激。在另外一個實施例中，交互的強度也可以確定施加的刺激的強度。

通常來說，對于圖1至圖4的實施例，不論該裝置是否由用戶佩戴在條帶或者類似物上，或者直接粘著在皮膚上，操作的原理是相同的，并且觸覺和/或視覺刺激可以相同的方式被提供。圖2和圖3的裝置的至少一部分是柔性的可能是有益的，以利于粘著到皮膚，但是，如果至少一部分是剛性的，則這可保證觸覺刺激至用戶皮膚的良好的傳遞。

除了上述的觸覺刺激(脈沖)之外，裝置10可被配置為以“情感交互”的形式提供附加的觸覺刺激，例如輕撫、擠壓、揉捏、擰起用戶的皮膚。圖5至圖8示出了能夠被用于提供這樣的刺激的替代機構。這將在下文中進行更詳細的描述，但是，本質(zhì)上，這樣的“情感觸摸”機構可被用于向用戶提供模擬用戶可能施于他自己皮膚的刺激的類型的輕柔的觸覺刺激。圖5至圖8中示出的機構因此旨在復制人類觸摸。

在圖5至圖8中示出的實施例中，提供的電機14'可能與上述的電機14相同或者不相同。電機14'可以提供為基本上居中地布置在外殼18'內(nèi)，但這不是必需的-它可以從中心偏移。外殼18'可以與上述的外殼18相同，但不是必須。兩個刺激傳遞機構被設置在相同的外殼內(nèi)并且位于相同的裝置內(nèi)，這明顯是方便的，但是并不是必須。兩個機構可被完全分離地設置，例如，設置在不同的條帶/綁帶12上，或者隨著不同的外殼18、18'位于相同的條帶12上，或者位于相同的外殼18/18'內(nèi)，使用相同的電機或者不同的電機14/14'。任何的以及全部的組合也可以被設想出。

圖5a和圖5b示出了用于采用徑向輕撫手臂來實現(xiàn)情感觸摸刺激的第一實施例。輕撫手臂28耦接到電機14'，并且被配置為由電機14'的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而手臂28在外殼18'內(nèi)畫圓，或者至少為其弧線的一部分。在示出的實施例中，電機14'被配置為驅(qū)動手臂28沿著基本上呈半圓形的路徑30向后和向前，該路徑的端部由電子開關32限定。當手臂28到達由一個電子開關限定的限位時，手臂28的運動停止，并且轉(zhuǎn)向，從而其以相反的方向沿著弧線30運動回去。外殼18'的位置上對應于運動弧線30的部分為或者包括柔性膜34。在示出的實施例中，外殼18'包括槽或者減小厚度的部分36，手臂28的自由端38可在其中移動。為了實現(xiàn)這種布置，手臂28基本上為L形。因此提供柔性膜34，以限定槽36的基座。手臂28定位成其端部38對膜34施加力，并且穿過該柔性膜將該力F傳遞至其另一側(cè)的用戶的皮膚S上。因此用戶能夠感覺到施加的壓力，并且當電機14'為可運作時，能夠在手臂28進行弧線運動時感覺到手臂28的運動，而外殼18'保持密封。

圖6a和圖6b示出了用于采用線性輕撫手臂來實現(xiàn)情感觸摸刺激的第二實施例。桿40通過保持器或者支撐部42被支撐在外殼18'內(nèi)。可替代地，可提供整體的支撐部。線性致動器44耦接到桿40，并且可直線地沿著桿40的長度移動。突起46也被附接到線性致動器44，并且與其一起直線地運動，以限定運動路徑48。與圖5a和圖5b的實施例相同，外殼18'的位置上對應于運動路徑48的部分為或者包括柔性膜34。外殼18'包括柔性膜50的一部分。突起48定位成其端部38施加力在膜50上，并且通過該柔性膜50將該力F傳遞至其另一側(cè)的用戶的皮膚S上。因此用戶可以感覺到施加的壓力，并且當電機14'為可操作時，可以在突起50經(jīng)過線性路徑時感覺到突起50的運動，而外殼18'保持密封。

圖6c示出了進一步的可選實施例，其可以與圖6a和圖6b的布置一起或分開地使用，借此突起46關于線性致動器44'安裝以關于其提供橫向運動51，即，如圖6c中所示的垂直地向上和向下。在所示實施例中，線性致動器44'安裝至可選的支撐部52上的外殼18'的內(nèi)部。突起46固定至線性致動器44'并與其橫向地可移動，以向被提供作為外殼18'的柔性膜50的一部分上施加力。力F被傳遞至用戶的皮膚S。用戶感覺到的產(chǎn)生的壓力為間歇性按壓產(chǎn)生的壓力，而外殼18'保持密封。該線性致動器能夠單獨使用或與圖6a和圖6b的實施例中的線性輕撫機構結(jié)合使用。

圖7a和圖7b示出了用于使用環(huán)形滑輪實現(xiàn)有效的觸摸刺激的另一實施例?；啂?2圍繞多個(例如兩個)滑輪輪子54安裝?；嗇喿?4固定至靜止的(優(yōu)選地剛性的)基座56上，該基座56固定至或形成外殼18'的部分?；啂?2能夠圍繞滑輪輪子56旋轉(zhuǎn)。外部旋轉(zhuǎn)斜面58固定地附接至滑輪帶52并可與其一起運動。斜面58配置為與用戶的皮膚S接觸。斜面可以配置為延伸超出靜止的基座56的表面，所述基座也與用戶的皮膚S接觸，以與其達到更高程度的接觸?；啂?2的運動，以及由此導致的斜面58的運動，形成了環(huán)形路徑60并且使力F沿所述路徑60直接施加在用戶皮膚上。

最后，圖8a和圖8b示出了用于使用線性滑輪實現(xiàn)有效的觸摸刺激的另一實施例?；啂?2圍繞多個(例如兩個)滑輪輪子64安裝?；嗇喿?4固定至外殼18'并位于其內(nèi)?；啂?2能夠圍繞滑輪輪子56旋轉(zhuǎn)。一個或多個突起或觸點66固定至滑輪帶62并依靠于其上?；啂?2的運動形成了橢圓路徑68。與用戶的皮膚接觸的外殼18'的表面包括柔性膜70的一部分。突起66設置為使得其按壓在柔性膜70上。滑輪帶62的運動因此使得力F沿所述路徑68施加在柔性膜70上并傳遞至用戶的皮膚S，而外殼18'保持密封。

現(xiàn)在對裝置10的使用進行描述。通常用戶的心臟會對施加的刺激進行響應并趨向與該施加的刺激的頻率相對應的心率。因此，為了增加心率，以大于用戶當前心率的頻率對用戶的皮膚施加刺激。類似的，以小于用戶當前心率的頻率施加刺激可以減慢心率。

一些操作模式能夠獲得期望的心率。例如，為了增加用戶的心率，可以僅僅在該裝置上設置期望的心率并且允許真實的心臟趨向設置的刺激頻率運動?？蛇x地，用戶的心率可以被監(jiān)測，并且在稍大于(例如大5次/分鐘)真實的心率的頻率上施加刺激直到獲得期望的心率。類似的方案可以應用于減慢用戶的心率。也即是說，用戶的心率可以被監(jiān)測，并且在稍低于(例如低5次/分鐘)真實的心率的頻率上施加刺激直到獲得期望的心率。在另一實施例中，用戶的心率可以被監(jiān)測并且如所描述的施加刺激以增加/降低用戶的心率，但是刺激的頻率和/或強度被迭代地改變直到達到期望的心率。即，用戶的心率被逐漸地、一步步地增加/降低。迭代次數(shù)可以依據(jù)頻率/強度的改變相同，或不同/可變，取決于期望的結(jié)果。例如，如果用戶正在鍛煉，他們可能希望先熱身并因此心率緩慢增加，并且隨后進行更高強度的鍛煉并因此刺激脈沖可以跳至更高水平。

圖9以虛線示出了由本發(fā)明實施例的振動元件14提供的示例性脈沖P。其表示了在一段時間上提供給用戶的常規(guī)脈沖P，具有選定的幅度以產(chǎn)生期望強度的觸覺刺激。在可選實施例中，由振動元件14提供的振動或脈沖為“雙節(jié)拍”脈沖P'，其由實線表示。此處，每個脈沖P'為雙峰脈沖，其每一個提供期望的強度。脈沖P、P'的強度/幅度不必須位于同樣的包絡線內(nèi)，圖9僅僅為舉例說明。每個脈沖P、P'的頻率和強度能夠選定以滿足用戶的要求。雙脈沖P'接近于人的真實心跳，因為人的心臟的兩側(cè)獨立地跳動，并且由此有理由相信，用戶對配置為以此方式操作的裝置具有更多的喜好并且從而該裝置將更有效。采用比單脈沖更接近于用戶的心率的雙節(jié)拍脈沖被認為能夠改進裝置的性能。在進一步的實施例中，可以在雙節(jié)拍模式中引入一定水平的可變性以更接近地模擬健康的心跳。

圖10a是裝置10如何在通信系統(tǒng)150中使用的簡單示意圖。如上所提及的，裝置10可以與移動電話、平板電腦和/或其他計算裝置301通信。計算裝置301優(yōu)選地配置為將信息傳輸至可穿戴裝置10，但也可以/反過來配置為從其接收信息?？纱┐餮b置10優(yōu)選地配置為將信息傳輸至云端網(wǎng)絡201和/或配置為從其接收信息。然而，為了時尚、舒適和/或可用性的原因，希望使裝置10保持較小的尺寸。裝置10的尺寸的另一個決定性因素是電池要求。因此，為了最小化裝置10的尺寸，希望在計算裝置301中提供計算/處理部件和特征的一些或大多數(shù)，而不是在可穿戴裝置10中。計算裝置301優(yōu)選地配置為與云端201進行雙向通信，但作為替代該通信也可以為單向。

圖10b是描述系統(tǒng)和在裝置10、移動/計算裝置310和云端201之間的交互的流程圖。實線箭頭表示在用戶和裝置10之間的交互。虛線箭頭表示在不同系統(tǒng)部件內(nèi)和之間的數(shù)據(jù)流。一般而言，步驟分為三種類別：與可穿戴裝置10的交互的過程100；在云端存儲器201中實現(xiàn)的過程200；以及由連接的計算裝置301(例如移動電話、平板電腦等等)上的軟件或應用程序?qū)崿F(xiàn)的過程300；裝置10、計算裝置310和/或云端201之間的通信可以通過有線連接實現(xiàn)，但優(yōu)選地通過諸如Bluetooth或WiFi的無線連接實現(xiàn)。

首先，由裝置10實現(xiàn)或與裝置10一起實現(xiàn)的過程100在右手側(cè)說明。在步驟102中，給予裝置10的穿戴者第一觸覺刺激。該觸覺刺激可以是移情互動，諸如，輕撫、按壓、揉捏、擰起用戶的皮膚。這基于人們早先已經(jīng)使用的技術，例如，輕撫他們手腕的內(nèi)側(cè)可以產(chǎn)生鎮(zhèn)靜作用。本發(fā)明的實施例由此以人類已經(jīng)獲悉的用以鎮(zhèn)靜和刺激其自身的移情機理為基礎。

在一個實施例中，第一觸覺刺激通過前文中參照圖5至圖8所述的布置之一提供給用戶的皮膚。所述電容式傳感器26配置成檢測如上所述的運動，和/或電路板22可包括用于檢測所述運動的傳感器。電路板22還可包括處理器，所述處理器用于分析所檢測到運動和推斷其速度，如：等于用戶正在施加第一觸覺刺激的頻率，以及將它作為設置第二觸覺刺激頻率的輸入。該部件的強度和/或頻率可由用戶預設或確定。例如，低心率和高心率情況下可能分別存在預設的“舒緩”和“強烈”設置。所以在這兩種中的任何一種情況下，本發(fā)明的實施例利用移情技術，以技術途徑增強同步化效果。

申請人進行了關于情感接觸的力量相關的試驗，以調(diào)查這種用于(特別是情感上的)聯(lián)系和溝通的特殊感覺是否可用于在人與非人形物體之間創(chuàng)造一種身體所屬感(即，屬于其身體的一部分)。結(jié)果表明：它在一定程度上能夠做到，所以本發(fā)明的實施例旨在Doppel中產(chǎn)生相同的效果。通過柔性“輕撫”機構(尤其是用于起舒緩作用的)施加刺激，可通過讓物體“感覺像是身體一部分”的方式，增強同步化效果。這很重要，因為本發(fā)明實施例旨在產(chǎn)生的效果至少部分是心理上的，所以整個用戶體驗，以及與物體的移情方式將增強這種效果。

在步驟104中，給用戶施加了第二觸覺刺激。該第二觸覺刺激，如上面所述，為預定的頻率和強度的脈沖。用戶能夠使用控制構件手動控制強度和/或頻率。在步驟106中，用戶也可以操作控制構件以停止脈沖。

因此，本發(fā)明實施例提供對用戶皮膚的第一和第二觸感的施加。第一觸感是一種移情的情感觸覺，并且由圖5至圖8中所述的手臂28、38，突起46，斜面58和/或突起66提供。第二觸感旨在改變用戶的心率，并且由圖1至圖4中的脈沖發(fā)生器或振動電機14提供。由這些或額外的設置為根據(jù)需要提供相同、相似或不同觸感的部件提供額外的觸感。所提供的各觸感的特征(如：頻率/速度、強度、持續(xù)時間等)可根據(jù)使用需要定制。例如，用戶可利用第一觸感來改變/訓練其身體以注意這樣的事實：他將使用第二觸感(可設置用于為用戶提供更強烈的刺激)來啟動心率同步化，或者用戶可使用第一觸感來提供輕微的刺激，以朝向第二觸覺刺激提供的起始刺激緩和其心率。此外，由于第一和第二觸覺刺激可以不同，用戶可挑選和選擇一個他希望用于特定場合的刺激程序，相比以前而言，提供了更多的選擇和更大的自由度。

所述裝置10的電路板22記錄信息，如裝置10的使用情況、所用觸覺刺激的節(jié)律(例如：單節(jié)拍、雙節(jié)拍、脈沖節(jié)奏等)、用戶的位置(裝置10中或連接裝置上可包含GPS元件)、時間(例如：使用時長、當天使用的時間)、活動等等(步驟108)。對于后者來說，電路板22可記錄正在進行的活動(其可通過以下方式來確定：通過位置、時間等信息來推斷、通過用戶精確輸入、或根據(jù)所用刺激的“類型”，例如：可能為“運動”和“睡眠”設置)。裝置10可包括一個或多個活動監(jiān)測器，如：用于監(jiān)測活動或運動中所走步數(shù)、步調(diào)、幅度、速度等，或者用于睡眠中檢測運動的加速計。

在步驟108中，裝置10記錄的信息能夠傳遞至云端存儲器201(步驟110)。特別地，在步驟202中，可對使用數(shù)據(jù)進行分析，以實現(xiàn)連接裝置應用和裝置10的反饋、確認和設計迭代。該信息在步驟203中被傳遞并且在步驟204中用于產(chǎn)生可下載至步驟206中的連接裝置301的應用更新。此外，云端201也能夠用于存儲用戶賬戶明細和之前的用戶偏好(208)。該信息能夠饋入連接裝置(步驟210)，并且可通過連接裝置301(將在下文討論)更新。該信息也能夠用作輸入212，用于步驟202的分析。此外，該信息還能夠用于學習模塊，其中，在步驟217中，學習模塊學習用戶的行為，以提供下文中更詳細討論的自動化服務。在步驟218中，學習模塊能夠?qū)⒃撔畔鬟f給用戶賬戶。云端201也能夠存儲(214)節(jié)律庫，該節(jié)律庫可饋入連接裝置301或從連接裝置301中讀取(216)。

如上文所述，裝置10還配置用于與計算裝置301進行有線或無線通信。所述計算裝置301能夠運行軟件(應用程序)，該軟件(應用程序)為用戶提供對裝置10更大的控制和/或為用戶提供額外功能。在步驟302中，用戶能夠登錄到個人賬戶/簡檔中。所述應用程序能夠通過與云端201(步驟210)通信的方式，訪問用戶對裝置10的偏好設置和/或最近設置。在步驟304中，連接裝置301讀取用戶當前心率或靜息心率。這能夠通過使用連接裝置301上的網(wǎng)絡攝像機303和設置其產(chǎn)生的初始刺激來實現(xiàn)。這還能夠通過使用已知技術來測定用戶皮膚因血液上涌造成的顏色變化來實現(xiàn)。在步驟306中，連接裝置301可傳輸與用戶靜息心率相關的信息給云端。在步驟308中，連接裝置301執(zhí)行校準。這里，用戶需從手動校準、之前設置(在步驟310中從云端讀取)或節(jié)律庫(步驟216)中選擇希望上傳到裝置10的設置。這個步驟中確定的偏好也可存儲到云端201中，以便將來使用(步驟310)。在步驟312中，設置節(jié)律，并在步驟314中將信息發(fā)送到云端存儲器201，以保存偏好/信息便于將來使用，同時，將信息發(fā)送到裝置10。在步驟318中，所需的節(jié)律被上傳至裝置10。

用于存儲之前的用戶偏好和所學用戶信息的用戶賬戶可根據(jù)用戶設置的計劃或?qū)W習算法(222)將信息(步驟220)傳遞給自動啟動的模擬系統(tǒng)。這可被鏈接至/輸入(224)與啟動和停止第二觸感相關的步驟104和106中。

因此，本發(fā)明實施例提供了一種能夠獲悉用戶需求并響應這些需求的系統(tǒng)和裝置。所述系統(tǒng)可包括一種學習算法，用于處理收集的數(shù)據(jù)(例如：步驟208中的用戶偏好和/或步驟108中的使用日期)和自校準刺激。此外，學習算法還可處理收集自其它來源的數(shù)據(jù)，例如：GPS數(shù)據(jù)、運動傳感器數(shù)據(jù)、計劃信息、社交媒體數(shù)據(jù)等。例如，通過用戶的GPS路徑可推斷他們正在倒時差。對用戶的電子郵件或微博的情感分析可表明他們是緊張或沮喪。對他們的日歷的分析可表明用戶在何時會有緊張的會議或考試。歷史數(shù)據(jù)可能表明：用戶晚上11點上床睡覺，但是睡眠很困難(加速計可監(jiān)測到他們在躺下后很長一段時間都輾轉(zhuǎn)反側(cè))，所以該裝置可在晚上10：30開始輕柔地安撫他們。或者，所述數(shù)據(jù)可表明：用戶喜歡在早上8:00去跑步，該裝置可獲悉到這種習慣，并提前施加刺激，提醒用戶已經(jīng)是早上7:50了，以使他們在開始鍛煉前恢復活力。這能夠在用戶無需對裝置進行預編程的情況下實現(xiàn)。歷史信息可存儲在裝置10，連接裝置301或者云端存儲器201中。

在上面所述的實施例中，連接裝置301用于讀取該用戶的心率并更改可穿戴裝置10上的設置。該讀取不是實時完成的，因此實際上提供了校準。然后，對于節(jié)律的設置被上傳到可穿戴裝置10并能夠獨立于所述連接設備301通過條帶12上的物理交互而被隨意激活。有利地，可穿戴裝置10可以獨立于智能裝置301被使用，因此，用戶不必被更多的連接。另一個優(yōu)點在于，對于用于不同應用程序的不同簡檔，前述偏好能夠被節(jié)省。例如，“加班”和“結(jié)束"設置比"跑步"和"放松"設置要節(jié)省更高的速度水平。

在一可替換實施例中，用戶的心率可實時監(jiān)測?？梢越Y(jié)合通過可穿戴裝置10現(xiàn)場讀取用戶心率的方法，允許刺激中的反應變化。所述心率可通過各種技術測量，例如通過皮膚顏色變化、透過皮膚的光線變化、心電圖(ecg)、脈搏引起的皮膚表面運動來測量。這可用于產(chǎn)生反饋回路，以便通過每次移動其一拍心跳來逐漸改變該用戶的心率。

在一個實施例中，裝置10可操作地將為用戶回放其心率。這樣做有兩個目的：第一，其可作為生物反饋裝置，以便該用戶能夠改善對他們狀態(tài)的了解并學會如何通過呼吸、冥想和/或其它技術對其控制。例如，裝置10可以為其回放用戶心率，例如5分鐘，從而增加與Doppel的移情連接，然后可以應用在生理上更改的刺激。第二，申請人已進行了試驗以證實就像移情于具有與其類似生物節(jié)律的人們一樣，人們移情于具有與其類似生物節(jié)律的無生命體。心率同步化觀察已經(jīng)在人與人之間，即在那些心率彼此同步的人們之間實現(xiàn)。本發(fā)明的實施例旨在用無生命體替代人來實現(xiàn)相同的效果。這是一個雙向過程。如果所述裝置顯示了用戶的心率，那么該用戶將移情于所述裝置。并且如果該用戶移情于該裝置，一旦該裝置的節(jié)拍與其心跳不同，那么該用戶很可能改變其心跳來配合該裝置的節(jié)拍。因此，通過Dopple來匹配該用戶心率和該裝置刺激，將會增加人和物體之間的移情作用，且再次潛在地放大所述同步化作用。

本發(fā)明實施例的一個重要的特征在于用戶通過可穿戴裝置10(經(jīng)由其上設置的控制件)和/或計算裝置301更改脈搏率的能力。既為用戶提供了對該裝置操作的優(yōu)化控制，又能使用戶采用關于其如何控制該裝置10操作的偏好，這已經(jīng)被認為是一種重要心理機制。為此，該用戶能夠通過連接裝置301和在可穿戴裝置10本身上改變脈搏率。這能夠通過以下方式實現(xiàn)，例如，通過改變裝置10上的代碼或改變裝置10內(nèi)的模擬信號。這一改變將會通過脈寬調(diào)制(PWM)信號控制所述刺激。信號能夠在該代碼內(nèi)改變一變量(例如，通過增加脈搏之間的延遲來改變所述心率)，以改變輸出至致動器的電流或電壓?？蛇x擇地，這可通過所述電路的物理改變來實現(xiàn)。例如，如果使用電位計或可變電阻，那么所述電流或電壓可以增加或降低，以增加或降低所述強度。可選擇地，通過電路的一部分手動更改該電流或電壓可以被用作一個信號，以借助邏輯電路發(fā)起改變。脈搏的強度既能夠通過可穿戴裝置10上的物理或電氣元件更改，也可以通過連接裝置301更改。這個過程能夠通過可變電阻器控制，可變電阻器通過裝置10中的線性或環(huán)形致動器進行物理操作。這可通過在設備的外緣四周設置類似于手表上設置的線性機構或環(huán)形斜面來實現(xiàn)。用戶可以扭轉(zhuǎn)斜面并通過鏈接扭轉(zhuǎn)可變電阻器，就可以更改所述電壓/電流。可選擇地，數(shù)字或模擬信號能夠指示電阻中的變化。這可通過連接裝置301或通過使用可穿戴裝置10上的按鈕/開關/滑塊/撥號盤或其它物理控制件來遞送。

本發(fā)明的裝置和方法能夠用于治療性或非治療性應用，以加速或減慢心率。一個人可能想要加速心率以增加活力，例如早晨該用戶進行戶外運動代替一杯濃咖啡、或感覺恍惚時、或運動前。一個人也可能想要使心率減慢，以便平靜下來和放松，例如，運動后、或緊張的工作日后、或輔助睡眠。尤其，裝置10能夠用于提高用戶的警覺水平或使他們感覺更放松。

圖11顯示了用于示出用戶的心率，即以分鐘為時間單位的每分鐘搏動數(shù)(bpm)，的曲線圖。當通過裝置10施加刺激時，顯示三角形圖示的點。點A和C代表在相對較高脈搏率下的刺激，而點B和D代表在相對較低脈搏率下的刺激。用菱形表示的數(shù)據(jù)顯示了測得的用戶平均心率，而用正方形表示的數(shù)據(jù)顯示了測得的用戶最大心率?？梢郧宄乜吹剑诟呙}搏率下提供刺激使得最大心率增加，而在較低脈搏率下提供刺激使得最大心率降低。因此，裝置10對于按需增加或減少用戶心跳是有效的。圖12是關于如何迭代地改變刺激脈博頻率可以產(chǎn)生累積效果以增加或降低用戶心率的示意圖。

在由接受該裝置測試的15人組成的抽樣中，抽樣組中的所有人確認當該裝置10可操作時他們能感覺到施加了刺激并產(chǎn)生了刺激。在這15個人中，80％的人被歸為體驗良好，而僅有20％的人認為對該裝置的體驗不良。對于那些擁有積極體驗的人們，用戶發(fā)現(xiàn)低脈搏率的應用是令人愉悅的、放松的、舒適的和/或平靜的。用戶發(fā)現(xiàn)高脈搏率的應用使他們感覺精力充沛的、有生氣的和/或清醒的，和/或產(chǎn)生有趣的效果。

如上所述，所述刺激可以對通過各種生物監(jiān)測輸入給出的讀數(shù)做出反應。這不僅僅用于遞增/遞減循環(huán)，也可以引發(fā)刺激。通過對信號做出反應，例如增加的心率，無需用戶與其進行交互，就可引發(fā)可穿戴裝置10的操作。通過測量不同輸入，可穿戴裝置10可以確定，例如，壓力水平、喚醒或刺激水平。這些輸入可以是心率、皮膚導電性、呼吸頻率、瞳孔放大、大腦活動、溫度等等。一旦這些達到一閾值水平(更高或更低)，所述刺激將被激活，直到該輸入已經(jīng)恢復超過該閾值。這對解決緊張，焦慮癥，抑郁癥和其他心理問題尤其有效。

在一個替代實施例中，可穿戴裝置10可連接到時鐘和/或鬧鐘上，這可通過可連接至另一個計量時間的裝置，如連接裝置301或單獨的計時裝置來實現(xiàn)，或者可以將其置入裝置10內(nèi)部。其可用于幫助用戶更容易地入睡和更有效地醒來。為了幫助用戶入睡，裝置10將在指定的時間段內(nèi)，從一個設置點到另一個設置點逐漸降低刺激速率和強度。為了幫助用戶醒來，裝置10將在用戶希望醒來之前的指定時間啟動。它將在指定的時間段內(nèi)，從一個設置點到另一個設置點逐漸增加刺激速率和強度。這還可與監(jiān)測生物節(jié)律和運動的設備相連接，以檢測用戶何時進入深睡狀態(tài)或淺睡狀態(tài)。這可用于優(yōu)化喚醒或催眠刺激的應用。

清楚地應用睡眠輔助器/鬧鐘將有助于人們克服時差綜合癥的影響。為此，可對若干天實施一個可編程計劃，以幫助用戶實現(xiàn)從一個時區(qū)到另一時區(qū)的過渡。喚醒刺激可設置成在當前時區(qū)的醒著時間段開啟，而睡眠時間則根據(jù)用戶的生物鐘。這將隨著用戶對當前時區(qū)變得逐漸適應而發(fā)生變化。反之亦然，當用戶本應感到困倦并且已上床、但其內(nèi)部生物鐘卻告訴他們要醒著時，將應用催眠刺激。同樣，這也將隨著用戶的生物鐘向新的時區(qū)移動而發(fā)生變化。

作為一種自然干預，同步化在母親與孩子之間表現(xiàn)得非常強烈，它是一種鼓勵孩子入睡和集中注意力的安全方式。節(jié)拍器用于注意力缺陷多動障礙(ADHD)治療中提高注意力和效率，并且孩子對音樂作出了與成人相同的反應。為此，需要一種比較柔軟且交互較少的更小型的可穿戴裝置。當孩子尚小的時候，可穿戴裝置幾乎所有的交互都很可能會被關掉，這可通過父母的連接裝置301來完全控制。

同步化可在我們內(nèi)部的生物節(jié)律，如心率、呼吸等，與其它刺激之間發(fā)生。此外，它也可以在外部節(jié)律之間發(fā)生，如另一個人從旁邊路過的步頻。通過提供刺激輸入節(jié)拍，這可用于運動環(huán)境，尤其是訓練，但如果允許的話，也可在比賽中用作一種提高成績的輔助措施。目前市場上已有小型音頻節(jié)拍器出售并用于此用途，然而，它們都存在有噪音、易使人分心和不實用等缺點。耳機可防止用戶將注意力集中到周圍環(huán)境上，如街上有趣或涉及安全的事情。此外，在與水相關的活動中，它們也不能正常工作。通過將運算功能設置到連接裝置301內(nèi)，而可穿戴裝置10保持獨立的方式，可生產(chǎn)出一種更小更輕、并且無需攜帶手機或其它智能裝置301的可穿戴裝置。這就為裝置騰出了用于裝配更大容量電池的空間，從而延長了電池的可續(xù)航時間。這種方式生產(chǎn)出的裝置更加牢固耐用，并且相對而言更便宜。優(yōu)選地，該裝置是防水的(以用于水上運動等活動)。優(yōu)選地，可對訓練計劃進行編程，所以可提前規(guī)劃好間歇訓練、熱身和放松訓練(再一次避免了在該裝置內(nèi)設置處理裝置來實現(xiàn)此功能的這種需要，并且還避免了用戶攜帶連接裝置301的需要)。訓練計劃可上傳到可穿戴裝置10上。在一個實施例中，還設置了“開始啟動”刺激的功能，在開始鍛煉前，如果用戶感覺昏昏欲睡而又希望進行鍛煉、但卻不在狀態(tài)，則可以啟動該功能。這可以編輯成程序，在用戶希望鍛煉之前的指定時間啟動。正如對心率同步化的被動監(jiān)測一樣，這還可用于步調(diào)同步化。步調(diào)是指反復性動作的速率，如步頻、自行車踏板的轉(zhuǎn)速(例如：轉(zhuǎn)每分)或者游泳時的劃動頻率。用戶當前的步調(diào)可以測量，然后刺激頻率改變到略高于或低于該步調(diào)的水平。當用戶改變步調(diào)時，該刺激可隨之再次調(diào)整，直至達到目標值。

申請人進行的試驗表明：運作中的機制并非生物周期轉(zhuǎn)換這么簡單，但是，當用戶感覺到觸覺刺激時，實際上他們會將它當作是自己的心率，所以他們的身體也將對此作出響應，并通過讓其實際心率對齊所施加刺激的方式，使它們一致。因此，該設備可用于“同步”其他生理參數(shù)和物理參數(shù)使之達到相同的效果。例如，施加刺激可直接導致生理參數(shù)上的影響，如用戶的心率和呼吸，還可有助于使物理參數(shù)(如步調(diào)和步頻)達到期望的水平。本發(fā)明的實施例有利地提供了心理效果，因此整個用戶體驗，以及與該裝置的移情增強了其效果。