CN103209636A - 用于对对象的呼吸活动进行调步的呼吸调步设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对对象的呼吸活动进行调步的呼吸调步设备（10），其包括用于输出输出信号的序列的输出单元（12）、被提供来控制输出单元的控制单元（16）、以及连接到或集成到输出单元用于生成与对象的呼吸特性有关的输入信号的输入单元（14）。控制单元被提供来至少基于输入信号的特性控制序列的长度。本发明还涉及一种用于对对象的呼吸活动进行调步的相对应的方法。

Description

用于对对象的呼吸活动进行调步的呼吸调步设备和方法

技术领域

本发明涉及对对象的呼吸活动进行调步（pacing）的领域，特别地涉及用于对对象的呼吸活动进行调步的呼吸调步设备和相对应的方法。

背景技术

缓慢且有规律的呼吸活动被认为是对放松有利的。为了支持所述呼吸过程，若干不同的呼吸调步设备对于提供与期望的有规律的呼吸节奏相对应的并且可以被用户容易感知到的输出信号是已知的。

US20070114206公开了一种呼吸调步设备，其包括用于产生呼吸状况信号的呼吸传感器，所述信号作为反馈被显示给用户。在接收该信号后，用户可以出于学习目的调整他的呼吸实践。在这种情况下，传感器例如被集成到像衬衣这样的衣着类商品中，使得该设备不适合于其中期望放松的每一种情形。

调步信号还可以或替换地是例如根据期望的呼吸周期周期性地改变其强度、颜色或形状的灯光。在一个可能的应用中，呼吸调步器可以被人使用在床上来减少入眠时间。这些呼吸调步器在卧室的天花板上投射缓慢变化大小的光点。针对调步信号的进一步的例子可能是音频或视频信号。

发明内容

对于如以上描述的应用，期望将呼吸调步设备设计为一种如可以被便利地使用在像例如卧室这样的家庭情况中的消费产品。经验已经表明这样的产品仅仅当它们的设计允许容易且便利地控制所有它的功能时被用户接受。在设备和对象之间的交互应该是尽可能容易和直观的。出于这个原因，调步设备的相对简单的结构是必要的，包括用于生成与对象的呼吸特性有关的输入信号的输入单元的适当布置。此外，与调步设备的用户友好性有关的进一步的问题是当它们继续运行达比必需的时间更长时间期时，它们的操作被发现是烦扰的。例如，被使用在床上来协助人入睡的呼吸调步设备当其操作整个晚上直到早上时可能使这个人烦扰。另一方面，在实现充分放松或睡眠状态之前，它不应该停止操作。

因此，本发明的目标是提供一种与从现有技术已知的呼吸调步设备相比提供了改进的设计和用户友好性的呼吸调步设备。另一个目标是提供用于对对象的呼吸活动进行调步的相对应的方法。

这个目标通过如在独立权利要求中声明的呼吸调步设备以及对应的方法被实现。从属权利要求定义了有利的实施例。

根据本发明的实施例，呼吸调步设备包括用于生成输入信号的输入单元。输入单元可能被连接到或被集成到输出单元。控制单元也可能被集成到输出单元中。因此，在优选的实施例中，输入单元被连接到控制单元并且二者被集成到输出单元中。这种布置允许被发现由用户以便利的方式使用的紧凑设计。例如，输入单元可以被直接集成到触觉输出单元的表面使得它不被视为设备的附加操作单元。这大大提高了消费者对调步设备的接受。然而，存在将输入单元便利地连接到输出单元的其它可能性。输入单元可能被直接附着到触觉输出单元；输入单元可能通过适当的连接装置被连接到触觉输出单元。若干替换选择可能在这方面被构思。

此外，控制单元被提供来以便利的方式控制可由对象感知的输出信号的序列长度，即调步操作的时期。这意味着呼吸调步设备至少基于输入信号的特性被控制。这允许针对自适应呼吸练习的输入信号-响应输出，或者输出单元在对象的当前呼吸活动的基础上或在时间表上的自动关闭，所述时间表可能由控制单元计算或基于用户输入。时间表可以被选择使得其提供充足的操作时间来达到放松效果但避免了运行调步设备远超过必需的时间。如果所述控制基于输入信号的特性，当已经确定对象达到期望的放松或睡眠状态时，关闭调步设备或使它进入待机模式是可能的。

根据本发明的优选实施例，输出单元作为用于输出触觉输出信号的触觉输出单元被提供。该实施例提供如下优势，即生成的输出信号在触觉上是可感知的，这也有助于呼吸调步设备的用户友好性。它工作在黑暗环境中并且可以在不烦扰其他人的条件下被使用。针对触觉输出单元的例子是靠垫、枕头、衬垫、毛绒玩具、移动电话、腕套、手表等。然而，这些实施例不被理解为限制性的，而是所述触觉输出单元可以具有任意其它适当的尺寸或形状。

根据本发明的一个优选实施例，输入单元被布置在输出单元的表面或被集成到输出单元里面。将输入单元布置在表面提供的优势是它允许输入单元在输出单元里面的紧凑设计但仍然使它从外面可接近。完全集成到输出单元中在许多情形下可能也是可能的。例如，完全集成的输入单元可能登记输出单元的运动并且作为输入信号对它们进行解释。

根据优选实施例，输入单元由用于感应对象的特性的传感器表示和/或由接收用户输入以用于调节触觉输出信号的序列的特性的用户接口表示。例如，传感器可以被使用来监视对象的呼吸活动和生成指示某些呼吸特性的对应的输入信号。在这个基础上，控制单元可以控制输出信号的序列的长度。用户接口提供了从用户接受输入以便例如选择序列的期望的长度和呼吸调步设备的操作期的可能性。

根据其它优选实施例，传感器是诸如雷达传感器、加速计或摄像机、用于检测施加于对象的机械压力的压力传感器、光电容积描记（PPG）传感器、气流传感器、或重量传感器这样的用于检测对象的身体动作的身体动作传感器中的至少一个。

根据一个进一步的优选实施例，压力传感器包括压力敏感箔。

倘若气流传感器被使用来检测在呼气（例如当吹气时）和/或吸气期间的空气流动，则该气流传感器可能包括感温元件。这样的元件例如可能是热敏电阻，所述热敏电阻的阻力随温度而变化。在吸入和呼出的空气中的温差可以被解释来确定呼吸活动的吸入和呼出阶段。麦克风也可以被使用为气流传感器。

在其中输入单元由用户接口表示的情况下，该用户接口优选地由鼠标滚轮、键盘、至少一个按钮、触摸屏、触摸板、挤压传感器、压力开关或麦克风中的至少一个表示。麦克风例如可能被提供有话音识别能力。挤压传感器或压力开关可以被用户在吸气和/或呼气启动的时候触发来匹配用户自己的呼吸和/或吸气和呼气次数。

优选地，用户接口适应于接收用户输入以便确定对象的特性，适应于接收用户输入以便启动或停止输出信号的序列的输出和/或输出呼吸调步设备的状态信息。这样的状态信息例如可以是可以在屏幕或任何其它适当的输出设备的帮助下被显示的所选择的时间表的长度等等。

根据本发明的一个实施例，用户接口适应于接收用户输入以便停止触觉输出信号的序列的输出。

根据另一优选实施例，输入单元适应于确定对象的特性和接收用户输入。

根据另一优选实施例，输入单元被提供来生成与呼吸频率、呼吸幅度、对象的年龄或身份标识、一天的时间、或一周的日子中的至少一个有关的输入信号。这些是针对某些特性的例子，输出信号的序列的适当长度可以从所述特性中取得。

根据另一个实施例，控制单元被提供来至少基于从传感器接收的和/或从用户接口接收的输入信号控制触觉输出信号的序列的输出，其中所述控制进一步基于先前存储的特性和/或先前存储的算法。这包括如下可能性，即确认传感器信号以及由对象经由用户接口进行的主动输入并且相应地控制输出信号的序列的长度或特性。

根据另一个优选实施例，控制单元被提供来在生成与对象的睡眠或放松状态有关的输入信号之后和/或在预定的时间期已经结束之后生成停止信号。在生成停止信号之后，触觉输出单元停止输出触觉输出信号的序列。

根据另一个优选的实施例，输出单元由靠垫、枕头、衬垫、毛绒玩具、腕套、移动电话、或手表中的至少一个表示。

优选地，根据本发明的呼吸调步设备包括可充电电源。这使能了调步设备的无线操作，而没有到市电电源的任何烦扰的连接，进一步改进了它的用户友好性。

本发明还涉及一种用于对对象的呼吸活动进行调步的方法，其包括：从输入单元接收与对象的呼吸特性有关的输入信号；根据所接收的输入信号控制输出单元来输出输出信号的序列；以及至少基于输入信号的预定特性的识别来停止所述输出信号的序列。

呼吸调步设备优选地可能包括温度控制元件，其可以被使用来使调步设备变热。这样的温度控制元件可能被实现为加热元件，其仅被控制来具有固定的温度和/或其可能具有用于感应接触调步设备的用户的温度的温度传感器。通过使设备变热，增加了用户的便利性。因此，在靠垫或手垫等等的情况下，具有较冷的手的或感觉冷的人可能感觉更舒服。另一方面，它可以增加与呼吸设备的连通性的感觉。衬垫的这种温度控制可以通过将加热元件集成在衬垫中来实现。

本发明的这些和其它方面将从下文描述的实施例中变得明显并且将参考下文描述的实施例被阐明。

附图说明

本发明的这些和其它方面将从下文描述的实施例中变得明显并且将参考下文描述的实施例被阐明。在图中：

图1是贯穿根据本发明的呼吸调步设备的一个实施例的截面示意图；

图2是示意性地示出用于对对象的呼吸活动进行调步的本发明方法的一个实施例的流程图；

图3和4是根据本发明的一个实施例的、展示调步率随时间的发展的图；

图5和6是根据本发明的、在由对象使用中的呼吸调步设备的进一步的实施例；

图7示出了图5或6的呼吸调步设备连同扩充口一起的实施例；

图8示出了根据本发明的、在使用中的呼吸调步设备的另一个实施例；以及

图9是图8的呼吸调步设备的实施例的详细视图。

具体实施方式

图1中的呼吸调步设备作为包括触觉输出单元12的触觉呼吸调步设备10被提供，所述触觉输出单元12确定调步设备10的外形和外观。如将被示范性地描述的，触觉呼吸调步设备10的所有功能构件被集成到这个触觉输出单元12中。触觉呼吸调步设备10仅是根据本发明的呼吸调步设备的一个例子，并且它的触觉输出单元12可能被任何其它适当的输出单元代替以用于例如通过声音输出单元和/或视觉输出单元或它们的组合生成可以由对象感知的输出信号。下面的描述将涉及并不在这方面限制本发明的范围的触觉呼吸调步设备10。从输出单元外面布置输入单元和控制单元并且将用于有线或无线控制输出单元所需要的信号提供给输出单元替换地是可能的。进一步地，可能在扩充口调节启动特性并将设置传递到输出单元，而输出单元本身可能至少包括传感器或关闭按钮来在设备的使用期间进一步控制输出信号的序列。

在本例子中，触觉输出单元12是靠垫或衬垫，但它可以具有不同种类的形状和尺寸。然而，它可能替换地被实现为腕套。靠垫或衬垫被提供来周期性地改变它的尺寸，特别是它的厚度，并且这种改变是由与触觉输出单元12密切接触的对象可感知到的触觉输出信号。由触觉输出单元12输出的触觉输出信号用来对对象的呼吸活动进行调步。

作为输入单元的传感器14可能被集成到触觉输出单元12中来确定呼吸特性，特别是对象的呼吸率。在本实施例中，传感器14例如可能是由麦克风表示的气流传感器。对麦克风吹气被解释为对象的呼出活动，而在两个吹气间隔之间的时间间隔被解释为吸入阶段。为了测量这种气流，传感器被直接放置在触觉输出单元12的表面。在技术方面，气流传感器不一定必须是麦克风，而可以替换地由其它类型的传感器表示，例如，由风速计或像热敏电阻这样的感温元件表示。热敏电阻是一种其阻力随温度变化的电阻器。在吸入和呼出的空气中的温差可以被解释来识别呼吸活动的吸入和呼出阶段。此外，一个选择是使用传感器来分析呼出的空气的化学成分以及测量包含在其中的CO₂的百分比。该信息可以进一步被使用来确定呼吸活动的特征并且另外调整调步特性。

替换地，在该实施例中被用作为传感器14的气流传感器可能被身体动作传感器代替或者附加于身体动作传感器被使用来监视对象的呼吸活动。该实施例是基于如下理念，即呼吸活动导致对象的身体的周期性运动，其可以被身体动作传感器容易地测量。加速计是针对用来根据胸部运动或腹部运动确定呼吸率的这样的身体动作传感器的一个例子。与气流传感器相比，它提供了可以被完全集成到触觉输出单元12中而从外面不可接近的优势。当测量到没有运动达一定量的时间时，这种状态可以被解释为其中对象和触觉输出单元12没有接触的情况，并且触觉呼吸调步设备10可以自动被关闭。这在该实施例中使用气流传感器也是可能的，其将缺少输入达一定量的时间（即没有气流被吹气传感器测量到）解释为其中触觉呼吸调步设备10没有被使用的情况。另一种可能性是作为传感器14被使用的加速计检测设备的急速下降，其指示用户已经释放设备以便让它下降（因为她/他已经睡着了），并且这被认为是切断的信号。

身体动作传感器还可以包括导电材料的下降形式的动作检测器，所述导电材料可以在其中促进电极间的电流流动的位置与其中没有电流可以流动的位置之间移动，使得电流被所述下降的运动调制。如以上描述的，当没有调制发生时，这样的机制可以被使用来关闭触觉调步设备10或使它进入待机模式。

传感器14的另一个实施例是从血容量脉冲信号中分析呼吸模式的光电容积描记器（PPG）。在一个普遍实施例中，对象的皮肤（例如，在手指或手腕上的）被照射并且归因于呼吸活动的光吸收的改变被测量。用户可以通过将她/他的手指放在触觉输出单元12的表面上存在的窗口之上来操作光电容积描记器。

替换地和/或附加地，外部布置的雷达传感器可能被使用于测量身体的动作以便取得与呼吸信号有关的输入信号。为此目的，替换地可能将摄像机使用为传感器。这样的远程身体动作传感器的另一个实施例是用于检测由对象施加的机械压力的压力传感器或重量传感器，所述压力与她/他的呼吸活动相对应。这样的传感器可能包括压力敏感箔。

触觉呼吸调步设备10的进一步的操作单元是控制单元16和执行器18，二者被集成到触觉输出单元12中。控制单元16从传感器14接收指示对象的呼吸特性的输入信号。传感器14根据测量到的呼吸特性生成该呼吸信号。控制单元16被提供来分析输入信号并且搜索包含在输入信号中的信号模式。此外，控制单元16被提供来根据该分析的结果控制执行器18，如下面将被描述的那样。执行器18被提供来引起触觉输出单元12的运动以便输出触觉输出信号。换言之，根据执行器18的运动，触觉输出单元12移动，并且该动作可被对象感知到。例如，触觉输出单元12可以增大或减小它的尺寸或可以改变它的外形。然而，触觉输出单元12的外观的其它触觉上或触觉可感知的改变可以被考虑。触觉输出单元12还可以执行触觉上可感知的点击或其它强迫动作来给予用户可感知的信号。

触觉呼吸调步设备10可能进一步包括像可充电电池或蓄电池这样的可充电电源（未示出），使得整个设备可能无线地操作。

当输入信号被生成时，触觉输出单元12被激活来输出触觉输出信号的序列。在本实施例中，当为呼吸信号的输入信号内的信号模式已经被识别时，该启动信号被控制单元16生成。这意味着至少一个呼吸特性（例如，呼吸率）已经在输入信号中被识别。如果是这种情况，控制单元16控制执行器18来发起触觉输出信号的序列，其包括与已经被识别的信号模式有关的信号模式。例如，这些触觉输出信号具有与测量的呼吸信号相同的或相似的频率或幅度。另一种可能性是生成的触觉输出信号的信号模式与识别的信号模式具有一定关系。只是给出一个例子，触觉输出信号的频率可能比测量到的呼吸率稍低。而且，在执行器的膨胀和收缩时间之间的比率可能与由呼吸传感器测量的吸入呼出比率稍微不同。控制单元16可能包括计算机程序来相应地控制执行器18。

通过生成带有与所识别的信号模式有关的信号模式的触觉输出信号的序列，使生成的触觉输出信号与对象的当前呼吸行为同步是可能的。在本实施例中，直到在输入信号内的信号模式已经被控制单元16识别，触觉输出单元12才生成触觉输出信号。一旦模式被识别，针对触觉输出单元12的启动信号被生成来以触觉输出信号的序列的输出开始。以不受测量的影响更早地生成触觉信号开始并且根据识别的信号模式在启动信号稍后的时间点上启动触觉输出信号的序列的输出替换地是可能的。

作为附加的输入单元，鼠标滚轮20被提供在触觉输出单元12的表面。鼠标滚轮20被集成到触觉输出单元12中使得它从外面是可接近的。它表示调节触觉输出信号的序列的特性的用户接口。例如，用户可以作为针对控制单元16的输入信号选择和/或调节呼吸频率或幅度。鼠标滚轮20的一个进一步的功能可能是当它被用户按压时生成用于发起触觉输出信号的输出的启动信号。例如，当用户已经完成调节过程时，她/他按压鼠标滚轮20来启动调步。以相同的方式，他可能通过再次按压鼠标滚轮20来停止触觉输出信号的输出。与用户的交互的缺少，例如在其中她/他没有执行输入操作达一定时间期的情况下，也可以引起调步操作的停止。

鼠标滚轮20仅是用户接口的一个可能的实施例并且可以被键盘、一个或多个按钮或开关、触摸屏、触摸板、挤压传感器、压力传感器等等代替。此外，用户接口可以被提供来输出关于触觉呼吸调步设备的状态信息。状态信息可以由任何期望类型的视觉显示或音频信号（例如，指示灯、声音信号、或类似蜂鸣器的触觉信号）生成。此外，被集成到或被连接到触觉输出单元12的扬声器或显示器可以被使用来向用户输出关于如何使用设备的指令。还应当指出，如以上描述的任何到14的输入还可以通过有线或无线被连接到触觉输出单元12。

应当指出，鼠标滚轮20可能表示对传感器的提供的一个替换选择，即，用户接口可以代替传感器作为输入单元来生成针对控制单元16的输入信号。然而，也可能将用户接口和传感器二者的功能组合到一个输入单元中或也可能提供不同的输入单元，每一个生成针对控制单元16的输入信号。因此，部分基于经由用户接口的用户输入以及另一部分基于对对象的呼吸行为的测量的触觉输出信号可以被生成。例如，触觉输出信号的至少一个特性可以被用户根据他的身份和/或其它个人状况（如，他的年龄）进行设置。该特性可以被使用来设置在调步过程启动时的触觉输出信号的状况。通过传感器获得的测量结果可以在调步过程期间被使用来调节和修改触觉输出信号的序列。控制单元16还可以使用先前存储的参数、特性或算法来计算触觉输出信号。

图2中的流程图示出了针对用于生成调步信号的过程的一个场景。在下面的描述中，假设输入信号仅由传感器14生成。对象的呼吸活动被传感器14（如图1示出的）测量（步骤100）以便生成指示对象的呼吸特性（诸如呼吸率）的输入信号（步骤110）。该输入信号表示包括吸入和呼出阶段的周期性的呼吸活动。输入信号然后被传送到控制单元16以便被分析（步骤120）。在该分析中，控制单元16寻找输入信号内的信号模式。一旦模式被识别，针对执行器18的启动信号被生成，并且触觉输出单元12被激活（步骤130）来以触觉输出信号的序列的输出开始。至少在该序列的开始时，触觉输出信号包括与由控制单元16在步骤120中分析的、输入信号的所识别的信号模式相对应的信号模式。

一种可能性是将吸入呼出比率作为参考以用于生成触觉输出信号。观察结果已经表明比1小的吸入呼出比率有利于放松。在其中对象的当前吸入呼出比率例如被识别为大于1或等于1的情况下，触觉输出单元12可能输出这样的触觉输出信号的序列，所述触觉输出信号的序列以与对象的当前吸入时间相对应的膨胀时间启动，这被大多数人发现是自然的，但其收缩时间大于呼出时间。因此，调步率以比所测量的呼吸频率更低的频率启动。应当指出，触觉输出单元12的收缩可能不一定与呼出阶段有关系（并且因此，膨胀与吸入阶段有关系），而收缩和膨胀的作用也可以被颠倒。

如已经提到的，输入信号可能不由传感器14生成，而是还可以源于作为输入单元的用户接口以用于调节触觉输出信号的序列的特性。例如，用户通过鼠标滚轮20调节与她/他的身份和个人状况有关的个人呼吸特性（频率、幅度等等）。这可以被控制单元16在图2中的步骤120中解释为输入信号，并且根据该分析的结果，触觉输出单元12开始输出触觉输出信号的序列。

作为替换选择，传感器14的输入信号以及用户接口（即鼠标滚轮20）的输入信号可以被考虑。例如，用户可能输入如以上描述的个人呼吸特性来确定针对调步过程的前置条件。传感器14然后可能监视对象的当前呼吸活动，并且控制单元16将在两种输入信号的基础上计算触觉输出信号的序列。

为了提供对于呼吸活动的指导，优选地基于获得的校准数据控制在触觉输出信号的序列内的诸阶段（见图3）的长度和频率，使得放松效果发生。控制单元16可以确定所述序列的进一步进展，其以与识别的呼吸频率相对应的频率开始并且在触觉输出信号的进一步过程中改变它。

图3中的图示出了关于触觉输出信号的调步率（频率）按时间顺序发展的一种可能的调步场景。图3中的图的横轴表示时间，而纵轴表示调步率。时间轴被划分成五个不同的阶段，在t(1)=0处开始的第一阶段是校准阶段（P1），其中触觉输出单元12是消极的并且不输出触觉输出信号。在校准阶段（P1）之后是阶段（P2）、（P3）、（P4）和（P5），其中触觉输出单元12是活跃的并且输出触觉输出信号的序列。这个活动期以启动阶段（P2）启动并且随后是减速阶段（P3）、恒定调步率的阶段（P4）以及淡出阶段（P5）。

在校准阶段（P1）中，对象的呼吸活动被传感器14监视，所述传感器生成输入信号。该输入信号由控制单元16进行分析。通过这种监视活动，对象的呼吸的进展可以被分析，从而导致了示出呼吸活动的特性的曲线。在图3中，不同的曲线被示出作为在校准阶段期间呼吸率的发展的三个例子。

每一条曲线表示对象的“呼吸率概况”。控制单元16可以从该概况取得调步活动的启动点，即在触觉输出信号的序列的开始时的适当调步率。调步率（频率）只是触觉输出信号的可以被选择的一个可能的特性。另一个特性可能是调步幅度，其也从校准阶段（P1）的测量的结果中取得。一般而言，控制单元16尝试在由输入信号表示的呼吸概况内查找信号模式，并且当这样的模式被识别时，针对执行器18的启动信号被生成以便输出与该信号模式有关的触觉输出信号。

在输入信号内的信号模式的搜索中确认先前监视阶段的结果也是可能的。这意味着图3中示出的校准阶段（P1）只是这样的监视阶段的一个例子，其中触觉输出单元是消极的。然而，这样的监视阶段也可以由其中对象的呼吸活动已经被监视的、触觉呼吸调步设备10的先前操作期表示。还应当指出，输出触觉输出信号的序列之前的校准阶段（P1）可能不总是必要的。调步活动的启动点相反可以仅仅在历史数据（即先前操作期）的基础上被选择，如以上描述的那样。

当信号模式已经被识别并且输入信号已经被生成时，调步在启动阶段（P2）的开始时的时间t(2)处在调步率的启动水平f(1)上开始。在该阶段（P2）期间，触觉输出信号的调步率在图3中的本实施例中稍微减少。这个减少的进展（即表示随时间推移的调步率的曲线的倾斜）也可以取决于校准结果。在该阶段（P2）期间将调步率保持恒定也是可能的。在启动阶段（P2）之后是减速阶段（P3），其在时间t(4)之前具有调步率的更强的减少。在减速阶段（P3）期间，调步率从值f(2)减少到f(3)。这个值f(3)与期望的呼吸序列的目标呼吸率相对应并且可以从在校准阶段期间测量的呼吸特性中取得。根据一个例子，调步率f(3)可能与60%的值或在启动时的所测量的呼吸率相对应。

在减速阶段（P3）之后是恒定调步率的阶段（4），其中调步率在水平f(3)上保持恒定。阶段（P4）的长度可能在先前监视期的基础上被计算，所述先前监视期即触觉呼吸调步设备10的先前操作阶段以及（可选地）是校准阶段（P1）。在减速阶段（P3）中，调步幅度（未示出）可以线性地增加到一定水平并且可以在阶段（P4）期间保持在该水平上。触觉输出信号的其它特性也可以在阶段（P2）到（P5）期间以预定的方式被改变。

在阶段（P4）之后是淡出阶段（P5），其具有在水平f(3)上的恒定调步率。在阶段（P5）中，调步幅度可能减少到零，使得在本例子中调步活动在时间t(6)处结束。

尽管阶段（P4）和（P5）的长度可以在监视结果的基础上被确定，如以上描述的那样，但它们的长度还可以在是否存在到传感器14的输入的基础上被确定。当传感器没有生成输入信号（即指示对象的呼吸率的周期性信号）时，这可以被认为是在对象和触觉输出单元12之间没有接触以及触觉呼吸调步设备10没有被使用的标志。然后可能启动淡出阶段（P5）或完全完成调步过程。

当已经确定对象已经入睡或放松到期望的程度时，调步过程可以被停止。当输入信号内的一定特性或信号模式已经被识别时，淡出阶段（P5）可以被启动，或者在这种情况下设备直接被关闭。例如，传感器14可能测量使弱呼吸活动信号信号化的呼吸频率、幅度或吸入呼出比率，所述弱呼吸活动指示对象的睡眠或深度放松状态。源于传感器14的输入信号的相对应的信号模式将被控制单元16识别，并且它将生成针对触觉输出单元12的停止信号来立即停止触觉输出信号的序列或启动其中调步幅度减少到零并且整个设备关闭的淡出阶段（P5）。在该实施例中，控制单元16被提供来基于输入信号的可能与对象的一定状况相对应的特性控制触觉输出信号的序列的长度。

前面已经描述的仅是一个可能的调步场景。另一种可能性是免除校准阶段（P1）并且仅从触觉呼吸调步设备10的先前操作期中取得呼吸率概况。这意味着之前的使用期被看作其中信号模式可以被检测的监视期。

第三场景是确认输入信号不仅由传感器14生成而且源于像图1中的鼠标滚轮20这样的用户接口。例如，用户可能调节或选择如以上描述的个人呼吸特性来确定针对调步过程的前置条件并且将它们输入到用户接口中。这样的个人特性可能指的是用户的身份、年龄或另外的个人特征。该输入然后可以被使用作输入信号以用于选择作为“启动点”的、触觉输入信号的序列的开始处的调步特性。在图3中的阶段（P2）到（P5）期间的进一步的调步进展中，触觉输出信号的序列可以被调整，即在校准阶段中或在之前使用的阶段中作为历史数据收集的传感器信号的基础上被进一步调整。

在所有的这些场景中，可能生成停止信号来停止触觉输出单元12进一步产生触觉输出信号。停止信号可以被控制单元16在识别包含在源于传感器14的输入信号中的一定信号模式之后生成，如以上描述的那样。然而，其它因素（例如，序列的运行时间）可以被考虑，使得直到预定时间期过去后停止信号才能被生成。还可能仅在时间基础上生成停止信号，即将固定时间期确定为序列的持续时间或依赖于经由用户接口的用户输入确定它。在本实施例中，控制单元16被提供来基于时间表控制触觉输出信号的序列的长度，所述时间表可能被编程和/或可以被用户改变。

在这个版本中，通过可以被对象主动操作的输入单元来影响输出信号是可能的。用户可能被使能在生成触觉输出信号中的某些前置条件之间进行选择，例如，在启动阶段（P2）的开始处的较慢或较快的呼吸序列之间进行选择。然而，先前已经被识别的信号模式的影响可以存在，使得生成的触觉输出信号的序列可以适应于用户并且被个性化。

尽管这在图1中的本实施例中未示出，但是为触觉呼吸调步设备10提供向用户示出触觉呼吸调步设备10的操作状态的显示设备是可能的。这样的显示设备可以是视觉显示器、像LED这样的光源或给予用户声音反馈的音频显示设备。该显示设备还可以被外部布置使得它不被集成到触觉输出单元12中。

为了进一步解释在阶段（P3）、（P4）和（P5）中触觉输出信号的特性的改变，对图4做出参考，示出了关于调步率和幅度的调步器动作随时间（横轴）的发展。图4示出了三种不同的曲线。上曲线示出触觉输出单元12随时间（横轴）的实际运动（调步器动作），该运动的幅度在纵轴上伸展。来自上面的第二曲线示出了调步率（纵轴）随时间的发展，而第三曲线示出调步幅度（纵轴）的发展。在上曲线和下曲线中的调步器动作的幅度已经被规范化到作为最大值的值1，而调步率以每分钟的调步周期数被给出。

调步率的发展与图3中调步率的发展相对应，即在本例子中它在持续达约4分钟的减速阶段（P3）中减少而在下面的另外4分钟的阶段（P4）和2分钟的淡出阶段（P5）中保持在恒定水平上。然而，调步幅度的发展是不同的，如已经在上曲线中指示的。下曲线更加清晰地示出了该发展：在阶段（P3）中，幅度朝它的最大值线性地上升，所述最大值在从阶段（P3）到（P4）的过渡处被达到，在阶段（P4）中保持在恒定水平上并且在阶段（P5）期间线性地减少到零。

图5和6示出了由可以被握在对象的手30中的衬垫表示的触觉输出单元12的实施例。控制单元16和执行器18被集成到触觉输出单元12中。图5指示了衬垫通过周期性地改变它的尺寸（特别是改变它的厚度）来生成触觉上可感知的输出信号。当对象将她/他的手30放在输出单元12上时（如图5示出的那样），或通过将输出单元12握在她/他的手中（如图6指示的那样），这些输出信号可以被对象感知到。

图7示出了在扩充口32上的图5和6的呼吸调步设备，所述扩充口用于给它的电源充电，其也可以被集成到输出单元12中。扩充口32可以被提供来基于感应式充电给可充电电源无线充电，或扩充口32和输出单元12二者可以被提供有适当的电连接器（像例如插头和插座）以用于建立电连接。扩充口32还可以具有其它功能，像经由被布置在扩充口32之上的按钮表示的用户接口34接收用户输入。扩充口32还可以包括作为用于生成输入信号的输入单元的传感器例如以用于无线地检测对象的身体动作。此外，扩充口32可以可选地被提供有显示器、灯光指示器、扬声器等等以便向用户提供状态信息。另一种选择是向扩充口32提供时钟功能，优选地如闹钟。在本实施例中，扩充口32将配备有时间显示器、调节按钮、报警设备等。电缆34被提供用于将扩充口32连接到市电电源。

图8示出输出单元12的另一个实施例，其以躺在床上40的对象38佩戴的腕套为形式。腕套被提供作为触觉输出单元以用于输出触觉输出信号。例如，腕套可以改变它的尺寸，并且这种改变可以作为输出信号被感知。

图9示出在类似盘的支撑物42上的图8的触觉输出单元12，其可能具有和图7中的扩充口32相同或相似的功能。例如，支撑物42可能被提供有用于给腕套内的可充电电源充电的充电功能并且形成触觉输出单元12。像传感器或用户接口这样的其它操作单元在图9中没有被示出。然而，支撑物42也可以被提供有这样的特征。

尽管本发明已经在附图和前面的描述中被详细地图示和描述，但是这种图示和描述将被认为是说明性的或示范性的而不是限制性的；本发明不被限制于所公开的实施例。对于所公开的实施例的其它变例可以被本领域的技术人员在实践所要求保护的发明时从对附图、公开内容以及所附权利要求的研究中理解和实现。在权利要求中，词“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多数。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的仅有事实不指示这些措施的组合不可以被使用来获利。权利要求中的任何附图标记不应该被理解为限制所述范围。

Claims (15)

1.一种用于对对象的呼吸活动进行调步的呼吸调步设备（10），所述呼吸调步设备包括：

- 输出单元（12），用于输出输出信号的序列，

- 控制单元（16），被提供来控制所述输出单元（12），以及

- 输入单元（14），被连接到或集成到所述输出单元（12）用于生成与对象的呼吸特性有关的输入信号，

其中，所述控制单元（16）被提供来至少基于所述输入信号的特性控制所述序列的长度。

2.根据权利要求1的所述呼吸调步设备，其中所述输出单元（12）作为用于输出触觉输出信号的触觉输出单元（12）被提供。

3.根据权利要求1或2的所述呼吸调步设备，其中所述输入单元（14）被布置在所述输出单元（12）的表面或被集成到所述输出单元（12）里面。

4.根据权利要求1到3中的一项的所述呼吸调步设备，其中所述输入单元（14）由用于感应对象的特性的传感器表示和/或由用于接收用户输入以便调节输出信号的序列的特性的用户接口表示。

5.根据权利要求4的所述呼吸调步设备，其中所述传感器（14）是用于检测对象的身体动作的身体动作传感器、雷达传感器、加速计、摄像机、用于检测由对象施加的机械压力的压力传感器、光电容积描记（PPG）传感器、气流传感器、或重量传感器中的至少一个。

6.根据权利要求5的所述呼吸调步设备，其中所述压力传感器（14）包括压力敏感箔。

7.根据权利要求5的所述呼吸调步设备，其中所述气流传感器（14）包括感温元件和/或麦克风。

8.根据权利要求4的所述呼吸调步设备，其中所述用户接口由鼠标滚轮、键盘、至少一个按钮、触摸屏、触摸板、挤压传感器、压力开关和麦克风中的至少一个表示。

9.根据权利要求4的所述呼吸调步设备，其中所述用户接口适应于接收用户输入以便确定对象的特性，适应于接收用户输入以便启动或停止输出信号的序列的输出和/或输出所述呼吸调步设备的状态信息。

10.根据前述权利要求中的一项的呼吸调步设备，其中所述输入单元（14）被提供来生成与呼吸频率、呼吸幅度、对象的年龄或身份标识中的至少一个有关的输入信号。

11.根据前述权利要求中的一项的呼吸调步设备，其中所述控制单元（16）被提供来至少基于从传感器接收的输入信号和/或从用户接口接收的输入信号来控制输出信号的序列的输出，其中所述控制进一步基于先前存储的特性和/或先前存储的算法。

12.根据前述权利要求中的一项的呼吸调步设备，其中所述控制单元（16）被提供来在生成与对象的睡眠或放松状态有关的输入信号之后但最迟在预定时间期结束之后生成停止信号，并且所述输出单元（12）在生成所述停止信号之后停止输出所述输出信号的序列。

13.根据前述权利要求中的一项的呼吸调步设备，其中所述输出单元（12）由靠垫、枕头、衬垫、毛绒玩具、腕套、移动电话、或手表中的至少一个表示。

14.根据前述权利要求中的一项的呼吸调步设备，包括可充电电源和/或温度控制元件。

15.一种用于对对象的呼吸活动进行调步的方法，所述方法包括：

- 从输入单元（14）接收与对象的呼吸特性有关的输入信号，以及

- 根据所接收的输入信号控制输出单元（12）来输出输出信号的序列，以及

- 至少基于所述输入信号的预定特性的识别停止所述输出信号的序列。

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