可穿戴设备的制作方法

本发明涉及一种可穿戴设备，并且特别地，但不排他地，涉及一种可以通过提供刺激脉冲来改变人的心率的可穿戴设备。

背景技术：

许多装置可用于监测各种生理参数(例如，心率)，并提供治疗。例如，US2010/0204595公开了一种用于处理表现出心率异常的用户的病情的心脏监测系统。心率监测器监测用户的一个或多个心率参数。处理器从心率监测器接收该参数，并将该参数与相关联的数据存储器中的阈值进行比较，如果该参数超过一个或多个阈值，则处理器会发送信号。音频装置和触觉装置从处理器接收该信号。响应于该信号，音频装置向用户提供可听声音，而触觉装置则向用户提供触觉。可听声音和触觉适用于处理用户的病情，以及缓解该病情引起的症状或其组合。触觉提供至用户身体的左和/或右手侧，以连接用户大脑的两侧。

无论是出于医疗目的，还是出于健康和健身原因，抑或是为了改变精神状态，人们都可能会因为许多原因而想要改变他们的心率。除了治疗(例如，上述形式的治疗)以外，目前还可通过使用药物(例如，咖啡因)或技术(例如，冥想)来实现心率的改变。然而，这些药物或技术可能会占用很多时间、使使用者注意力分散或带来更多不良副作用。

考虑到上述内容，设计了本发明的各方面和实施例。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种能够改变用户的心率或其他生理参数的可穿戴设备。这些其他参数包括，例如，呼吸。该设备还可用于促进其他参数的改变，例如，物理参数(例如，步调或步幅)。

本发明的实施例提供了一种新的方法，其中，通过用户感受到的振动或运动提供促使用户心率与刺激同步上升或同步下降的有节奏的触觉刺激，所述方法得以实现生理参数(例如，心率或呼吸)的改变，而且，此外或可选地，其还提供辅助来实现物理功能(例如，步调或步幅)的改变。也就是说，以不同于用户的当前生理速率(例如，心率)的速率来提供有节奏的触觉刺激，可刺激、促使或带动生理速率与有节奏的触觉刺激的速度相一致。该刺激的速度可被改变以提供用以提高心率的较快节律，以及用以降低心率的较慢节律，并且这可随时在工作、休息或玩耍期间完成。

在一个实施例中，所述装置可调节以改变传递至用户的刺激的频率、节奏、持续时间和/或强度，而且，可选地和/或优选地，其包括一个或多个用于调节刺激的频率、节奏、持续时间和/或强度中的一个或多个的控制构件。

所述设备可进一步包括一种使得用户能够与设备进行触觉和/或手势交互的装置或构件。所述设备可包括被配置成使得用户能够与设备进行触觉和/或手势交互的电容或应变传感器。电容式传感器可被配置成检测运动(例如，手指跨越其和/或在其上穿过的运动)。所述设备可被配置成响应于此类触觉或手势交互，以控制该设备的操作。这种配置有利地使得用户能够容易地与设备进行交互，以启动、改变和/或终止设备的操作。

在一个实施例中，所述装置为或包括被配置成用于传递有节奏的触觉刺激的电机驱动振动器。所述装置可为或可包括被配置成用于传递刺激的压电致动器、形变材料、线性致动器或气动或液压致动器。所述装置可为或可包括用于传递引起肌肉收缩，尤其是轻微收缩的电脉冲的电触头。

如此，触觉刺激可通过振动(例如，振动电机或压电致动器提供的振动)给出，或其可通过形变材料、线性致动器或气动或液压致动器的运动给出。物理刺激还可通过引起轻柔感觉和肌肉收缩的电脉冲给出。

所述装置可被配置成提供以单个重复性节拍的形式存在的刺激、以双峰节拍的形式存在的刺激或以基本上与用户的心跳形式相一致的节拍的形式存在的刺激。有利的是，申请人已发现，更加类似于用户的实际心跳的脉冲在心率同步化上具有更加有效的作用。

所述装置可进一步被配置成向用户提供另一触觉刺激，并且/或者所述设备可包括被配置成向用户提供所述进一步触觉刺激的第二机构或装置，其中，该另一触觉刺激在形式、频率、节奏和/或强度上与有节奏的触觉刺激有所不同，且其可在装置传递有节奏的触觉刺激之前、同时或之后传递给用户。该另一触觉刺激(其可具有或不具有节奏)优选地为移情交互或触摸情感感觉，例如，对用户皮肤的轻抚、按压、揉捏和拧起。所述装置和/或第二装置可包括致动构件，其中所述致动构件通过将压力直接施加至用户的皮肤或经由设备的非刚性和/或弹性部件将压力传递至用户的皮肤来产生触觉。致动器可为线性或环形致动器，其被配置成用于横穿皮肤和/或与其正交从而间歇地与皮肤进行接触的运动。在一个方面中，所述设备可包括如上所述的装置，其中该装置仅仅被配置成提供移情触觉刺激，即不提供具有节奏的触觉刺激。

因此，本发明的实施例能够提供一个、两个或甚至更多的触觉，这些触觉可以是相同的、相似的或不同的。所述设备可被配置成同时或以时间上分开的形式(例如，一个接一个地)提供触觉。两个或更多的触觉可具有不同的根据用户的需求或需要进行选择的速度、频率、持续时间、强度等。在一个实施例中，相同的装置以及可能相同的电机/振动元件被用来提供两个或更多的不同的触觉刺激，但这种情况不是必须的。

所述装置可穿戴在身体上，以向用户传递触觉刺激，因此，所述装置可以以设置成绕着肢体的带或环的形式存在，或其可作为粘附至皮肤的粘贴物或附着垫。其还可以被附接至其它的穿戴物品上，例如衣服、首饰或配件，或为在一件衣服上以支拖或袋的形式，或以一件首饰的形式，或以一件配件的形式，例如，皮带、儿童玩具或毯子，或者在一件寝具(例如，床、床垫、枕头或羽绒被)中。

还可以有另外的刺激的元件，例如视觉或声音提示，如与刺激同步发光的视觉的和/或音频输出。视觉刺激可以是，例如，以可见的移动部件、光或者屏幕的形式。音频刺激可以是，例如，以可听的机构或者来自扬声器的声音的形式。在一个实施例中，该装置包括能够使用户看到所述视觉输出的透明的部分。

优选地，该装置为或者包括刚性的部分，以利于有节奏的触觉刺激至用户皮肤的传递。

该设备还可包括数据输入和/或输出，使得所述装置无线地，或者通过导线连接至外部控制器，或监测器，例如，计算机，或者手机，从而改变用于不同的刺激的设置，例如，刺激的频率和/或强度。可以提供心率监测器，以及优选的还可以提供能够响应于监测的心率而改变刺激节奏的控制件。心率监测器可操作为实时地或者“离线地”监控用户的心率，以记录用户静止的或者之前的心率供以后用。

在一个实施例中，设备和/或者装置进一步配置为：经由触觉、音频或者视觉构件来为用户回放其心跳，并且可选地或者优选地，其中，该回放提供所述有节奏的触觉刺激。回放用户的心跳是用于提供内感受性意识生物反馈，而不是提供心率同步化。这也有利地增加了用户与设备之间的移情连接。改进的移情连接可以增加同步化效应并且因此提高装置的有效性。例如，设备/装置可以在短时间内向用户提供反馈以便增加用户与装置之间的移情连接，并且然后可以施加或者增加/减小刺激以便开始进行同步化。

设备可以进一步包括时钟，该时钟用于启用装置以提供刺激以及/或者停用装置且使其停止在预设时间施加刺激，并且其中，设备可选地可作为警报器来操作。

装置可以包括电源。优选地，装置通过可充电电池来供电并且也可以具有使用压电或者基于移动的充电机构来进行自我充电的能力。

刺激的强度通常足以让用户感觉到但不足以惹恼用户。刺激的强度是可更改的。刺激不应过强，免得致使心脏心律异常。

根据本发明的第二方面，提供了一种系统。该系统可以包括任何一个或者多个先前描述的特征。

装置可以配置为与计算机或者计算装置进行通信以便更改不同刺激的设置。

系统可以进一步包括用于将用户的期望心率偏好记录为一个或多个简档的构件，该系统配置为使得用户能够经由装置和/或所述外部控制器或监测器访问所述一个或多个简档以便设置期望触觉刺激。

在一个实施例中，外部控制器或监测器可以进一步包括时钟，该时钟用于启用装置以提供刺激以及/或者停用装置且使其停止在预设时间施加刺激，并且其中，设备和/或系统可选地可作为警报器来操作。

该装置/设备还可以连接至移动电话、平板电脑和/或其它计算装置。这能够通过有线或者经由无线连接来完成，例如，使用蓝牙或者RFID(无线射频识别)。这使得装置能够用作交感闹钟以帮助睡眠和清醒。

刺激可以是通过如下元件来施加的：电机驱动振动器、压电致动器、形变材料、线性致动器、或者气动或液压致动器。递送刺激可以包括：递送引起肌肉收缩，尤其轻微收缩的电脉冲。电脉冲可以呈如下形式：单个重复性节拍的形式、或者双峰节拍的形式、或者大体上与用户心跳形式相匹配的节拍的形式。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于更改用户的心率的方法。

该方法可以提供读取用户的心率以便接着连续地和响应地更改刺激节奏。该方法可以实施任何一个或者多个先前描述的特征。

在一个实施例中，该方法进一步包括：向用户提供另一触觉刺激，另一触觉刺激在形式、频率、节奏和/或强度上与有节奏的触觉刺激有所不同，并且其可在有节奏的触觉刺激之前、同时或之后递送至用户。该另一触觉刺激可以是移情交互，诸如，对用户皮肤的轻抚、按压、揉捏和拧起。

有节奏的触觉刺激可以经由一种布置通过被保持为挨着用户的装置递送至用户，该布置为围绕肢体放置的绑带或条带的形式、或为附着垫的形式、或者一件衣服上的支拖或袋的形式、或为一件首饰的形式、或为配件的形式，例如，皮带、儿童玩具或毯子，或者在一件寝具(例如，床、床垫、枕头或者羽绒被)中。

该方法可以进一步包括：提供与有节奏的触觉刺激同步发光的视觉和/或音频输出。

在一个实施例中，可以响应于心率监测器来监测用户的心率或者可选地控制有节奏的触觉刺激。

有节奏的触觉刺激可以是以表示用户的期望心率的速率来提供的，或者其中，有节奏的触觉刺激是以稍微小于或者大于用户的当前或者静息心率的速率来提供的，并且可选地或者优选地，其中，有节奏的触觉刺激迭代地增加或者减小直到达到用户的期望心率。

该方法还可以包括：经由触觉、音频或者视觉构件来为用户回放其心跳，并且可选地或者优选地，其中，该回放提供所述有节奏的触觉刺激。

该装置还可以用于安抚儿童并且因此被集成到玩具、毯子或者椅子中。该装置还可以用于帮助儿童和成人睡眠并且因此可以被用在床、床垫、枕头、羽绒被或者其他寝具中。

在其它方面中，提供了一种设备和/或系统，该设备和/或系统用于更改心率和/或其他生理和/或物理参数。这些参数可以包括：例如，呼吸、步幅和步调。

上文与本发明的方面和实施例相结合描述的特征可以单独地或者以任何组合方式来使用。

附图说明

现在将通过示例的方式并且参照附图对本发明进行更加详细的描述，在附图中：

图1示出了作为穿戴在腰部周围的条带的装置的示例；

图2示出了作为粘附至皮肤的粘贴物的装置的示例；

图3示出了与皮肤接触的装置的横截面的示例；

图4示出了可以构成装置的元件的可能示例的分解图；

图5a和图5b在顶部平面图和侧面横截面图中图示了本发明的实施例中采用的情感联系机构；

图6a和图6b在顶部平面图和侧面横截面图中图示了本发明的实施例中采用的替代情感联系机构；

图7a和图7b在顶部平面图和侧面横截面图中图示了本发明的另一个实施例中采用的情感联系机构；

图8a和图8b在顶部平面图和侧面横截面图中图示了本发明的又一个实施例中采用的情感联系机构；

图9示出了本发明的实施例中提供的示例性脉冲波形；

图10a为包括图1的装置的系统的示意图；

图10b为示出了图10a的系统部件之间的通信的示意流程图；

图11示出了通过实施本发明的实施例而获得的实验结果；以及

图12为改变刺激脉冲对用户的心率具有的影响的示意图示。

具体实施方式

图1示出了配置为更改用户的心率的装置10的第一实施例。在图1中，装置10可以通过使用条带12被捆绑在用户的腰部周围，条带12可以是硬的或者软的。装置当然也可以通过提供适合的条带、腰带、绑带等被放置在用户身体的其它部位上或者周围。

装置10配置为向用户传递触觉刺激。触觉刺激可以由振动元件14提供。振动元件14可以是或者可以包括：振动电机、压电致动器、形变材料、线性致动器、气动或液压致动等。物理刺激还可通过引起轻柔感觉和肌肉收缩的电脉冲给出。

图1的实施例包括振动电机14。装置10和/或振动电机14可以至少部分透明，以提供附加的视觉刺激。也就是，装置10和/或振动电机14可包括透明部分16，从而能够让用户看到装置10内的脉冲发生器14的运动。这有利地提供了与触觉刺激同步的视觉刺激。围绕振动电机14的外壳18优选是刚性的，或者包括刚性的部分，以传递振动至用户的皮肤。

电机14是可见的事实在两个层面上是重要的。首先，对用户来说，除了施加的触觉刺激外，还存在视觉的刺激，以进一步带动其心率。其次，视觉刺激是机械运动，证明了该可穿戴的装置是可操作的，并且正在执行功能。这可用于增强对装置的信任，从而用户能够看到它在工作以及它正在做什么，并且因此增强效果。

装置10可装备有一个或者多个控制构件(未示出)。控制构件可以是或者可以包括用于用户控制构件10的操作的一个或者多个开关或者其它的装置。开关可包括运动、手势或者压力传感器，或者简单的按钮。控制构件可以配置为允许装置10的用户调节触觉刺激的特性(例如，强度、频率等)以适合他们的需求和/或舒适度。

在图2中，示出了可替代的实施例，装置10直接粘着至皮肤，以允许放置在身体的任何地方。振动元件14可以是或者可以包括上述任何的触觉装置，例如，压电致动器，并且可被紧紧地保持挨着皮肤，以向用户传递振动。

在图3中，横截面图示出了振动元件14被保持挨着皮肤S，并且传递振动(V)。其被保持在传递振动(V)的刚性容器18内，通过透明部分16可看到内部的元件14。

在图4中，分解图示出了包括驱动装置10的可充电电池20的元件的可能的组合。装置10还包括开放的振动电机14，用于提供触觉刺激如振动，以及通过运动部件的运动提供视觉刺激。电路板22可以进行操作以控制刺激的速率和输入。提供有以RFID或者蓝牙芯片24形式的无线连接，并且其被配置为连接至其它的装置用于改变所述刺激和更多的功能的目的。例如，一个或者多个电容性的装置或者开关和/或应变传感器26能够实现与装置的触觉和手势交互，例如，以轻抚和挤压的形式工作，作为输入，来改变刺激的速度。如上所述，该设备包括刚性的外壳18，以更好地传递振动，以及透明的视窗16以看到开放的振动电机14的机械运动，它们都安装在硅胶腕带12上。RFID或者蓝牙芯片24可以用来校准该装置10，并且设定刺激的参数。当用户与装置10互动时，刺激被启动或者增强/减弱。在一个示出的实施例中，电容性传感器26可操作来检测运动，例如用户轻抚或者挤压装置10。由传感器26感知的交互的类型和强度确定施加什么样的刺激。在一个简单的实施例中，如果传感器26感知到快速运动，例如挤压，这可能对应于预定的高速刺激；如果传感器26感知到慢速运动，这可能对应于预定的慢速刺激。在另外一个实施例中，交互的强度也可以确定施加的刺激的强度。

通常来说，对于图1至图4的实施例，不论该装置是否由用户佩戴在条带或者类似物上，或者直接粘着在皮肤上，操作的原理是相同的，并且触觉和/或视觉刺激可以相同的方式被提供。图2和图3的装置的至少一部分是柔性的可能是有益的，以利于粘着到皮肤，但是，如果至少一部分是刚性的，则这可保证触觉刺激至用户皮肤的良好的传递。

除了上述的触觉刺激(脉冲)之外，装置10可被配置为以“情感交互”的形式提供附加的触觉刺激，例如轻抚、挤压、揉捏、拧起用户的皮肤。图5至图8示出了能够被用于提供这样的刺激的替代机构。这将在下文中进行更详细的描述，但是，本质上，这样的“情感触摸”机构可被用于向用户提供模拟用户可能施于他自己皮肤的刺激的类型的轻柔的触觉刺激。图5至图8中示出的机构因此旨在复制人类触摸。

在图5至图8中示出的实施例中，提供的电机14'可能与上述的电机14相同或者不相同。电机14'可以提供为基本上居中地布置在外壳18'内，但这不是必需的-它可以从中心偏移。外壳18'可以与上述的外壳18相同，但不是必须。两个刺激传递机构被设置在相同的外壳内并且位于相同的装置内，这明显是方便的，但是并不是必须。两个机构可被完全分离地设置，例如，设置在不同的条带/绑带12上，或者随着不同的外壳18、18'位于相同的条带12上，或者位于相同的外壳18/18'内，使用相同的电机或者不同的电机14/14'。任何的以及全部的组合也可以被设想出。

图5a和图5b示出了用于采用径向轻抚手臂来实现情感触摸刺激的第一实施例。轻抚手臂28耦接到电机14'，并且被配置为由电机14'的旋转驱动，从而手臂28在外壳18'内画圆，或者至少为其弧线的一部分。在示出的实施例中，电机14'被配置为驱动手臂28沿着基本上呈半圆形的路径30向后和向前，该路径的端部由电子开关32限定。当手臂28到达由一个电子开关限定的限位时，手臂28的运动停止，并且转向，从而其以相反的方向沿着弧线30运动回去。外壳18'的位置上对应于运动弧线30的部分为或者包括柔性膜34。在示出的实施例中，外壳18'包括槽或者减小厚度的部分36，手臂28的自由端38可在其中移动。为了实现这种布置，手臂28基本上为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对膜34施加力，并且穿过该柔性膜将该力F传递至其另一侧的用户的皮肤S上。因此用户能够感觉到施加的压力，并且当电机14'为可运作时，能够在手臂28进行弧线运动时感觉到手臂28的运动，而外壳18'保持密封。

图6a和图6b示出了用于采用线性轻抚手臂来实现情感触摸刺激的第二实施例。杆40通过保持器或者支撑部42被支撑在外壳18'内。可替代地，可提供整体的支撑部。线性致动器44耦接到杆40，并且可直线地沿着杆40的长度移动。突起46也被附接到线性致动器44，并且与其一起直线地运动，以限定运动路径48。与图5a和图5b的实施例相同，外壳18'的位置上对应于运动路径48的部分为或者包括柔性膜34。外壳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，并且通过该柔性膜50将该力F传递至其另一侧的用户的皮肤S上。因此用户可以感觉到施加的压力，并且当电机14'为可操作时，可以在突起50经过线性路径时感觉到突起50的运动，而外壳18'保持密封。

图6c示出了进一步的可选实施例，其可以与图6a和图6b的布置一起或分开地使用，借此突起46关于线性致动器44'安装以关于其提供横向运动51，即，如图6c中所示的垂直地向上和向下。在所示实施例中，线性致动器44'安装至可选的支撑部52上的外壳18'的内部。突起46固定至线性致动器44'并与其横向地可移动，以向被提供作为外壳18'的柔性膜50的一部分上施加力。力F被传递至用户的皮肤S。用户感觉到的产生的压力为间歇性按压产生的压力，而外壳18'保持密封。该线性致动器能够单独使用或与图6a和图6b的实施例中的线性轻抚机构结合使用。

图7a和图7b示出了用于使用环形滑轮实现有效的触摸刺激的另一实施例。滑轮带52围绕多个(例如两个)滑轮轮子54安装。滑轮轮子54固定至静止的(优选地刚性的)基座56上，该基座56固定至或形成外壳18'的部分。滑轮带52能够围绕滑轮轮子56旋转。外部旋转斜面58固定地附接至滑轮带52并可与其一起运动。斜面58配置为与用户的皮肤S接触。斜面可以配置为延伸超出静止的基座56的表面，所述基座也与用户的皮肤S接触，以与其达到更高程度的接触。滑轮带52的运动，以及由此导致的斜面58的运动，形成了环形路径60并且使力F沿所述路径60直接施加在用户皮肤上。

最后，图8a和图8b示出了用于使用线性滑轮实现有效的触摸刺激的另一实施例。滑轮带62围绕多个(例如两个)滑轮轮子64安装。滑轮轮子64固定至外壳18'并位于其内。滑轮带62能够围绕滑轮轮子56旋转。一个或多个突起或触点66固定至滑轮带62并依靠于其上。滑轮带62的运动形成了椭圆路径68。与用户的皮肤接触的外壳18'的表面包括柔性膜70的一部分。突起66设置为使得其按压在柔性膜70上。滑轮带62的运动因此使得力F沿所述路径68施加在柔性膜70上并传递至用户的皮肤S，而外壳18'保持密封。

现在对装置10的使用进行描述。通常用户的心脏会对施加的刺激进行响应并趋向与该施加的刺激的频率相对应的心率。因此，为了增加心率，以大于用户当前心率的频率对用户的皮肤施加刺激。类似的，以小于用户当前心率的频率施加刺激可以减慢心率。

一些操作模式能够获得期望的心率。例如，为了增加用户的心率，可以仅仅在该装置上设置期望的心率并且允许真实的心脏趋向设置的刺激频率运动。可选地，用户的心率可以被监测，并且在稍大于(例如大5次/分钟)真实的心率的频率上施加刺激直到获得期望的心率。类似的方案可以应用于减慢用户的心率。也即是说，用户的心率可以被监测，并且在稍低于(例如低5次/分钟)真实的心率的频率上施加刺激直到获得期望的心率。在另一实施例中，用户的心率可以被监测并且如所描述的施加刺激以增加/降低用户的心率，但是刺激的频率和/或强度被迭代地改变直到达到期望的心率。即，用户的心率被逐渐地、一步步地增加/降低。迭代次数可以依据频率/强度的改变相同，或不同/可变，取决于期望的结果。例如，如果用户正在锻炼，他们可能希望先热身并因此心率缓慢增加，并且随后进行更高强度的锻炼并因此刺激脉冲可以跳至更高水平。

图9以虚线示出了由本发明实施例的振动元件14提供的示例性脉冲P。其表示了在一段时间上提供给用户的常规脉冲P，具有选定的幅度以产生期望强度的触觉刺激。在可选实施例中，由振动元件14提供的振动或脉冲为“双节拍”脉冲P'，其由实线表示。此处，每个脉冲P'为双峰脉冲，其每一个提供期望的强度。脉冲P、P'的强度/幅度不必须位于同样的包络线内，图9仅仅为举例说明。每个脉冲P、P'的频率和强度能够选定以满足用户的要求。双脉冲P'接近于人的真实心跳，因为人的心脏的两侧独立地跳动，并且由此有理由相信，用户对配置为以此方式操作的装置具有更多的喜好并且从而该装置将更有效。采用比单脉冲更接近于用户的心率的双节拍脉冲被认为能够改进装置的性能。在进一步的实施例中，可以在双节拍模式中引入一定水平的可变性以更接近地模拟健康的心跳。

图10a是装置10如何在通信系统150中使用的简单示意图。如上所提及的，装置10可以与移动电话、平板电脑和/或其他计算装置301通信。计算装置301优选地配置为将信息传输至可穿戴装置10，但也可以/反过来配置为从其接收信息。可穿戴装置10优选地配置为将信息传输至云端网络201和/或配置为从其接收信息。然而，为了时尚、舒适和/或可用性的原因，希望使装置10保持较小的尺寸。装置10的尺寸的另一个决定性因素是电池要求。因此，为了最小化装置10的尺寸，希望在计算装置301中提供计算/处理部件和特征的一些或大多数，而不是在可穿戴装置10中。计算装置301优选地配置为与云端201进行双向通信，但作为替代该通信也可以为单向。

图10b是描述系统和在装置10、移动/计算装置310和云端201之间的交互的流程图。实线箭头表示在用户和装置10之间的交互。虚线箭头表示在不同系统部件内和之间的数据流。一般而言，步骤分为三种类别：与可穿戴装置10的交互的过程100；在云端存储器201中实现的过程200；以及由连接的计算装置301(例如移动电话、平板电脑等等)上的软件或应用程序实现的过程300；装置10、计算装置310和/或云端201之间的通信可以通过有线连接实现，但优选地通过诸如Bluetooth或WiFi的无线连接实现。

首先，由装置10实现或与装置10一起实现的过程100在右手侧说明。在步骤102中，给予装置10的穿戴者第一触觉刺激。该触觉刺激可以是移情互动，诸如，轻抚、按压、揉捏、拧起用户的皮肤。这基于人们早先已经使用的技术，例如，轻抚他们手腕的内侧可以产生镇静作用。本发明的实施例由此以人类已经获悉的用以镇静和刺激其自身的移情机理为基础。

在一个实施例中，第一触觉刺激通过前文中参照图5至图8所述的布置之一提供给用户的皮肤。所述电容式传感器26配置成检测如上所述的运动，和/或电路板22可包括用于检测所述运动的传感器。电路板22还可包括处理器，所述处理器用于分析所检测到运动和推断其速度，如：等于用户正在施加第一触觉刺激的频率，以及将它作为设置第二触觉刺激频率的输入。该部件的强度和/或频率可由用户预设或确定。例如，低心率和高心率情况下可能分别存在预设的“舒缓”和“强烈”设置。所以在这两种中的任何一种情况下，本发明的实施例利用移情技术，以技术途径增强同步化效果。

申请人进行了关于情感接触的力量相关的试验，以调查这种用于(特别是情感上的)联系和沟通的特殊感觉是否可用于在人与非人形物体之间创造一种身体所属感(即，属于其身体的一部分)。结果表明：它在一定程度上能够做到，所以本发明的实施例旨在Doppel中产生相同的效果。通过柔性“轻抚”机构(尤其是用于起舒缓作用的)施加刺激，可通过让物体“感觉像是身体一部分”的方式，增强同步化效果。这很重要，因为本发明实施例旨在产生的效果至少部分是心理上的，所以整个用户体验，以及与物体的移情方式将增强这种效果。

在步骤104中，给用户施加了第二触觉刺激。该第二触觉刺激，如上面所述，为预定的频率和强度的脉冲。用户能够使用控制构件手动控制强度和/或频率。在步骤106中，用户也可以操作控制构件以停止脉冲。

因此，本发明实施例提供对用户皮肤的第一和第二触感的施加。第一触感是一种移情的情感触觉，并且由图5至图8中所述的手臂28、38，突起46，斜面58和/或突起66提供。第二触感旨在改变用户的心率，并且由图1至图4中的脉冲发生器或振动电机14提供。由这些或额外的设置为根据需要提供相同、相似或不同触感的部件提供额外的触感。所提供的各触感的特征(如：频率/速度、强度、持续时间等)可根据使用需要定制。例如，用户可利用第一触感来改变/训练其身体以注意这样的事实：他将使用第二触感(可设置用于为用户提供更强烈的刺激)来启动心率同步化，或者用户可使用第一触感来提供轻微的刺激，以朝向第二触觉刺激提供的起始刺激缓和其心率。此外，由于第一和第二触觉刺激可以不同，用户可挑选和选择一个他希望用于特定场合的刺激程序，相比以前而言，提供了更多的选择和更大的自由度。

所述装置10的电路板22记录信息，如装置10的使用情况、所用触觉刺激的节律(例如：单节拍、双节拍、脉冲节奏等)、用户的位置(装置10中或连接装置上可包含GPS元件)、时间(例如：使用时长、当天使用的时间)、活动等等(步骤108)。对于后者来说，电路板22可记录正在进行的活动(其可通过以下方式来确定：通过位置、时间等信息来推断、通过用户精确输入、或根据所用刺激的“类型”，例如：可能为“运动”和“睡眠”设置)。装置10可包括一个或多个活动监测器，如：用于监测活动或运动中所走步数、步调、幅度、速度等，或者用于睡眠中检测运动的加速计。

在步骤108中，装置10记录的信息能够传递至云端存储器201(步骤110)。特别地，在步骤202中，可对使用数据进行分析，以实现连接装置应用和装置10的反馈、确认和设计迭代。该信息在步骤203中被传递并且在步骤204中用于产生可下载至步骤206中的连接装置301的应用更新。此外，云端201也能够用于存储用户账户明细和之前的用户偏好(208)。该信息能够馈入连接装置(步骤210)，并且可通过连接装置301(将在下文讨论)更新。该信息也能够用作输入212，用于步骤202的分析。此外，该信息还能够用于学习模块，其中，在步骤217中，学习模块学习用户的行为，以提供下文中更详细讨论的自动化服务。在步骤218中，学习模块能够将该信息传递给用户账户。云端201也能够存储(214)节律库，该节律库可馈入连接装置301或从连接装置301中读取(216)。

如上文所述，装置10还配置用于与计算装置301进行有线或无线通信。所述计算装置301能够运行软件(应用程序)，该软件(应用程序)为用户提供对装置10更大的控制和/或为用户提供额外功能。在步骤302中，用户能够登录到个人账户/简档中。所述应用程序能够通过与云端201(步骤210)通信的方式，访问用户对装置10的偏好设置和/或最近设置。在步骤304中，连接装置301读取用户当前心率或静息心率。这能够通过使用连接装置301上的网络摄像机303和设置其产生的初始刺激来实现。这还能够通过使用已知技术来测定用户皮肤因血液上涌造成的颜色变化来实现。在步骤306中，连接装置301可传输与用户静息心率相关的信息给云端。在步骤308中，连接装置301执行校准。这里，用户需从手动校准、之前设置(在步骤310中从云端读取)或节律库(步骤216)中选择希望上传到装置10的设置。这个步骤中确定的偏好也可存储到云端201中，以便将来使用(步骤310)。在步骤312中，设置节律，并在步骤314中将信息发送到云端存储器201，以保存偏好/信息便于将来使用，同时，将信息发送到装置10。在步骤318中，所需的节律被上传至装置10。

用于存储之前的用户偏好和所学用户信息的用户账户可根据用户设置的计划或学习算法(222)将信息(步骤220)传递给自动启动的模拟系统。这可被链接至/输入(224)与启动和停止第二触感相关的步骤104和106中。

因此，本发明实施例提供了一种能够获悉用户需求并响应这些需求的系统和装置。所述系统可包括一种学习算法，用于处理收集的数据(例如：步骤208中的用户偏好和/或步骤108中的使用日期)和自校准刺激。此外，学习算法还可处理收集自其它来源的数据，例如：GPS数据、运动传感器数据、计划信息、社交媒体数据等。例如，通过用户的GPS路径可推断他们正在倒时差。对用户的电子邮件或微博的情感分析可表明他们是紧张或沮丧。对他们的日历的分析可表明用户在何时会有紧张的会议或考试。历史数据可能表明：用户晚上11点上床睡觉，但是睡眠很困难(加速计可监测到他们在躺下后很长一段时间都辗转反侧)，所以该装置可在晚上10：30开始轻柔地安抚他们。或者，所述数据可表明：用户喜欢在早上8:00去跑步，该装置可获悉到这种习惯，并提前施加刺激，提醒用户已经是早上7:50了，以使他们在开始锻炼前恢复活力。这能够在用户无需对装置进行预编程的情况下实现。历史信息可存储在装置10，连接装置301或者云端存储器201中。

在上面所述的实施例中，连接装置301用于读取该用户的心率并更改可穿戴装置10上的设置。该读取不是实时完成的，因此实际上提供了校准。然后，对于节律的设置被上传到可穿戴装置10并能够独立于所述连接设备301通过条带12上的物理交互而被随意激活。有利地，可穿戴装置10可以独立于智能装置301被使用，因此，用户不必被更多的连接。另一个优点在于，对于用于不同应用程序的不同简档，前述偏好能够被节省。例如，“加班”和“结束"设置比"跑步"和"放松"设置要节省更高的速度水平。

在一可替换实施例中，用户的心率可实时监测。可以结合通过可穿戴装置10现场读取用户心率的方法，允许刺激中的反应变化。所述心率可通过各种技术测量，例如通过皮肤颜色变化、透过皮肤的光线变化、心电图(ecg)、脉搏引起的皮肤表面运动来测量。这可用于产生反馈回路，以便通过每次移动其一拍心跳来逐渐改变该用户的心率。

在一个实施例中，装置10可操作地将为用户回放其心率。这样做有两个目的：第一，其可作为生物反馈装置，以便该用户能够改善对他们状态的了解并学会如何通过呼吸、冥想和/或其它技术对其控制。例如，装置10可以为其回放用户心率，例如5分钟，从而增加与Doppel的移情连接，然后可以应用在生理上更改的刺激。第二，申请人已进行了试验以证实就像移情于具有与其类似生物节律的人们一样，人们移情于具有与其类似生物节律的无生命体。心率同步化观察已经在人与人之间，即在那些心率彼此同步的人们之间实现。本发明的实施例旨在用无生命体替代人来实现相同的效果。这是一个双向过程。如果所述装置显示了用户的心率，那么该用户将移情于所述装置。并且如果该用户移情于该装置，一旦该装置的节拍与其心跳不同，那么该用户很可能改变其心跳来配合该装置的节拍。因此，通过Dopple来匹配该用户心率和该装置刺激，将会增加人和物体之间的移情作用，且再次潜在地放大所述同步化作用。

本发明实施例的一个重要的特征在于用户通过可穿戴装置10(经由其上设置的控制件)和/或计算装置301更改脉搏率的能力。既为用户提供了对该装置操作的优化控制，又能使用户采用关于其如何控制该装置10操作的偏好，这已经被认为是一种重要心理机制。为此，该用户能够通过连接装置301和在可穿戴装置10本身上改变脉搏率。这能够通过以下方式实现，例如，通过改变装置10上的代码或改变装置10内的模拟信号。这一改变将会通过脉宽调制(PWM)信号控制所述刺激。信号能够在该代码内改变一变量(例如，通过增加脉搏之间的延迟来改变所述心率)，以改变输出至致动器的电流或电压。可选择地，这可通过所述电路的物理改变来实现。例如，如果使用电位计或可变电阻，那么所述电流或电压可以增加或降低，以增加或降低所述强度。可选择地，通过电路的一部分手动更改该电流或电压可以被用作一个信号，以借助逻辑电路发起改变。脉搏的强度既能够通过可穿戴装置10上的物理或电气元件更改，也可以通过连接装置301更改。这个过程能够通过可变电阻器控制，可变电阻器通过装置10中的线性或环形致动器进行物理操作。这可通过在设备的外缘四周设置类似于手表上设置的线性机构或环形斜面来实现。用户可以扭转斜面并通过链接扭转可变电阻器，就可以更改所述电压/电流。可选择地，数字或模拟信号能够指示电阻中的变化。这可通过连接装置301或通过使用可穿戴装置10上的按钮/开关/滑块/拨号盘或其它物理控制件来递送。

本发明的装置和方法能够用于治疗性或非治疗性应用，以加速或减慢心率。一个人可能想要加速心率以增加活力，例如早晨该用户进行户外运动代替一杯浓咖啡、或感觉恍惚时、或运动前。一个人也可能想要使心率减慢，以便平静下来和放松，例如，运动后、或紧张的工作日后、或辅助睡眠。尤其，装置10能够用于提高用户的警觉水平或使他们感觉更放松。

图11显示了用于示出用户的心率，即以分钟为时间单位的每分钟搏动数(bpm)，的曲线图。当通过装置10施加刺激时，显示三角形图示的点。点A和C代表在相对较高脉搏率下的刺激，而点B和D代表在相对较低脉搏率下的刺激。用菱形表示的数据显示了测得的用户平均心率，而用正方形表示的数据显示了测得的用户最大心率。可以清楚地看到，在高脉搏率下提供刺激使得最大心率增加，而在较低脉搏率下提供刺激使得最大心率降低。因此，装置10对于按需增加或减少用户心跳是有效的。图12是关于如何迭代地改变刺激脉博频率可以产生累积效果以增加或降低用户心率的示意图。

在由接受该装置测试的15人组成的抽样中，抽样组中的所有人确认当该装置10可操作时他们能感觉到施加了刺激并产生了刺激。在这15个人中，80％的人被归为体验良好，而仅有20％的人认为对该装置的体验不良。对于那些拥有积极体验的人们，用户发现低脉搏率的应用是令人愉悦的、放松的、舒适的和/或平静的。用户发现高脉搏率的应用使他们感觉精力充沛的、有生气的和/或清醒的，和/或产生有趣的效果。

如上所述，所述刺激可以对通过各种生物监测输入给出的读数做出反应。这不仅仅用于递增/递减循环，也可以引发刺激。通过对信号做出反应，例如增加的心率，无需用户与其进行交互，就可引发可穿戴装置10的操作。通过测量不同输入，可穿戴装置10可以确定，例如，压力水平、唤醒或刺激水平。这些输入可以是心率、皮肤导电性、呼吸频率、瞳孔放大、大脑活动、温度等等。一旦这些达到一阈值水平(更高或更低)，所述刺激将被激活，直到该输入已经恢复超过该阈值。这对解决紧张，焦虑症，抑郁症和其他心理问题尤其有效。

在一个替代实施例中，可穿戴装置10可连接到时钟和/或闹钟上，这可通过可连接至另一个计量时间的装置，如连接装置301或单独的计时装置来实现，或者可以将其置入装置10内部。其可用于帮助用户更容易地入睡和更有效地醒来。为了帮助用户入睡，装置10将在指定的时间段内，从一个设置点到另一个设置点逐渐降低刺激速率和强度。为了帮助用户醒来，装置10将在用户希望醒来之前的指定时间启动。它将在指定的时间段内，从一个设置点到另一个设置点逐渐增加刺激速率和强度。这还可与监测生物节律和运动的设备相连接，以检测用户何时进入深睡状态或浅睡状态。这可用于优化唤醒或催眠刺激的应用。

清楚地应用睡眠辅助器/闹钟将有助于人们克服时差综合症的影响。为此，可对若干天实施一个可编程计划，以帮助用户实现从一个时区到另一时区的过渡。唤醒刺激可设置成在当前时区的醒着时间段开启，而睡眠时间则根据用户的生物钟。这将随着用户对当前时区变得逐渐适应而发生变化。反之亦然，当用户本应感到困倦并且已上床、但其内部生物钟却告诉他们要醒着时，将应用催眠刺激。同样，这也将随着用户的生物钟向新的时区移动而发生变化。

作为一种自然干预，同步化在母亲与孩子之间表现得非常强烈，它是一种鼓励孩子入睡和集中注意力的安全方式。节拍器用于注意力缺陷多动障碍(ADHD)治疗中提高注意力和效率，并且孩子对音乐作出了与成人相同的反应。为此，需要一种比较柔软且交互较少的更小型的可穿戴装置。当孩子尚小的时候，可穿戴装置几乎所有的交互都很可能会被关掉，这可通过父母的连接装置301来完全控制。

同步化可在我们内部的生物节律，如心率、呼吸等，与其它刺激之间发生。此外，它也可以在外部节律之间发生，如另一个人从旁边路过的步频。通过提供刺激输入节拍，这可用于运动环境，尤其是训练，但如果允许的话，也可在比赛中用作一种提高成绩的辅助措施。目前市场上已有小型音频节拍器出售并用于此用途，然而，它们都存在有噪音、易使人分心和不实用等缺点。耳机可防止用户将注意力集中到周围环境上，如街上有趣或涉及安全的事情。此外，在与水相关的活动中，它们也不能正常工作。通过将运算功能设置到连接装置301内，而可穿戴装置10保持独立的方式，可生产出一种更小更轻、并且无需携带手机或其它智能装置301的可穿戴装置。这就为装置腾出了用于装配更大容量电池的空间，从而延长了电池的可续航时间。这种方式生产出的装置更加牢固耐用，并且相对而言更便宜。优选地，该装置是防水的(以用于水上运动等活动)。优选地，可对训练计划进行编程，所以可提前规划好间歇训练、热身和放松训练(再一次避免了在该装置内设置处理装置来实现此功能的这种需要，并且还避免了用户携带连接装置301的需要)。训练计划可上传到可穿戴装置10上。在一个实施例中，还设置了“开始启动”刺激的功能，在开始锻炼前，如果用户感觉昏昏欲睡而又希望进行锻炼、但却不在状态，则可以启动该功能。这可以编辑成程序，在用户希望锻炼之前的指定时间启动。正如对心率同步化的被动监测一样，这还可用于步调同步化。步调是指反复性动作的速率，如步频、自行车踏板的转速(例如：转每分)或者游泳时的划动频率。用户当前的步调可以测量，然后刺激频率改变到略高于或低于该步调的水平。当用户改变步调时，该刺激可随之再次调整，直至达到目标值。

申请人进行的试验表明：运作中的机制并非生物周期转换这么简单，但是，当用户感觉到触觉刺激时，实际上他们会将它当作是自己的心率，所以他们的身体也将对此作出响应，并通过让其实际心率对齐所施加刺激的方式，使它们一致。因此，该设备可用于“同步”其他生理参数和物理参数使之达到相同的效果。例如，施加刺激可直接导致生理参数上的影响，如用户的心率和呼吸，还可有助于使物理参数(如步调和步频)达到期望的水平。本发明的实施例有利地提供了心理效果，因此整个用户体验，以及与该装置的移情增强了其效果。