监管装置和相关联方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于调节唤醒的神经相关性和情绪调节的外围装置，所述外围装置用以佩戴在身体上或保持抵靠身体。所述装置可通过生理征兆或手动干预来触发，并使用生理反应频率的新颖组合来产生例如振动或电力等皮肤信号，而不需要用户方努力。一个实施例包含组合传感器，所述传感器测量例如语音速率和间距等压力生理信号的变化、皮肤电反应或心率变异性，并且，通过对个人化数据使用机器学习算法，可确定这些变化是否有可能受益于调节。如果这些变化超出特殊预定范围，那么所述装置产生刺激，并且个体在触摸/佩戴所述装置时将感受到被调节，或可在当前未触摸或佩戴时选择使用装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监管装置和相关联方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求标题为“情感修复(EmotionProsthetics)”且在2016年4月1日申请的第62/316,695号美国临时专利申请的优先权，其内容以引用的方式并入本文中。政府合同本专利技术在美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的拨款号MH082998和MH096334以及美国国家科学基金会(NationalScienceFoundation)授予的拨款号IIP-1449702的政府支持下进行。政府在本专利技术中享有一定权利。
本申请大体上涉及可保持抵靠身体或附接到连接到身体的某物以促进情感状态、唤醒状态和认知中的至少一个改变的装置。
技术介绍
压力是在全世界都没有有效解决方案的特定全球性损害问题。US人口的大致三分之一描述了具有比他们所希望更大的压力，而没有有效的应对策略。长期的压力导致耽误工作时间并且减弱生产力，并且可能导致从抑郁和焦虑到心脏病和痴呆的精神衰弱和身体疾病。压力干预主要由心理疗法/技术和药物/预防性疗法组成。心理技术(例如，如精神疗法或冥想中所教示)取决于用户对其精神情况和感情的照管和在所述时刻中对习得技术的应用。文献表明，这类干预对于许多人不适用。举例来说，往往会反复思考的个体甚至在最佳的心理疗法中也最糟糕。药物/预防性疗法取决于在一个时间点服用以更晚地在需要药效时具有药效的药剂。这些治疗有许多副作用，并且通常具有成瘾性。普遍观察到，可耐受剂量下的大多数精神药剂没有强到足以阻止或甚至改进对应激源的时刻(in-the-moment)反应性。需要在压力期间变得有效、进行干预而不需要使用户头脑冷静并且接着在压力消散时停止活跃的干预。需要提供一种适用于解决广泛跨越医学领域(例如，精神病学、心理学)到企业应用(例如，HR和培训)、军事应用、消费模式(例如，压力管理)和娱乐企业(例如，情感增强自适应虚拟现实)的多个领域和市场中的问题的技术。
技术实现思路
本专利技术涉及在有压力或偏离目标情绪状态(例如，“平静”)时使用皮肤换能器(振动或电力)来调节生理状态。因此，本专利技术中包含：1)监管装置，其提供适用于调节唤醒和压力的特定类型的生理反应刺激，2)经由手动切换或传感器和算法的调用，其用以确定其需要，以及3)个别化校准和学习算法，其用以确定用于感测和调节某一个人的唤醒、压力或离例如平静等目标生理状态的距离的最优参数。相同技术的更一般实用性涉及如下技术：所述技术使生理反应性分布与所存储的特殊情绪状态(例如，“平静”)相关联，得到离这些目标状态的距离的动态定量，并提供经由闭环刺激使用户恢复到这些目标情绪状态的生理刺激。根据本专利技术的干预的方面，一种触摸用户皮肤或触摸用户的皮肤或身体的某物的监管装置提供在所公开文献中所表明的频率下的刺激以改变交感神经和副交感神经紧张。装置可佩戴(例如)在手腕、脖子或胸骨上，已表明,所有这些导致迷走神经/副交感神经紧张或交感神经紧张随着特定的皮肤振荡频率而增加。用于皮肤振荡的换能器强到足以产生不可忽略的信号。电力和振动可均为所述功能服务。本专利技术因此包含用于产生具有特定振荡特性的声学信号的软件、用于通过装置以无线方式产生的声学信号的收发器(例如，蓝牙接收器)、放大器和能够以不可忽略的方式将放大的声学信号馈送到身体的任何触觉换能器。文献中充分描述了振动和电刺激可诱发压力和副交感神经紧张的变化的机制。皮肤具有处理触摸(机械刺激感受器)、疼痛(伤害感受器)、快乐(c触觉纤维)和温度(热感受器)的其它感受器。由皮肤感受器收集的信息行进到大脑的躯体感觉皮层，并且并行地行进到涉及认知过程、运动过程、社会过程的大脑区域，和更多地涉及情感功能的网络，包含辨识和产生情绪(例如，扁桃体、脑岛和纹状体)并调节情绪(例如，前额皮层)。(Davidson,2000,AmericanPsychologist,55(1196-1214)。感情不仅可由目前的输入产生，而且还可由我们基于先前的经验解译身体提示(Damasio,1999,xii,386p.)而产生。存在触觉刺激可影响大脑功能的众多其它途径。举例来说，深度触觉刺激可能影响特定神经，从而直接产生可预测的神经作用。在颈动脉窦周围缓慢移动触摸(例如，经由“颈动脉按摩”)可加强迷走神经功能(Ha等人,2015,AmJEmergMed,33(7),963-5,McDonald等人,2014,JAmGeriatrSoc,62(10),1988-9,LaineGreen和Weaver,2014,JClinNeurosci,21(1),179-80,Cronin和Blake,2011,JCardiovascElectrophysiol,22(5),600)，这可能经由直接神经刺激或例如底层肌肉刺激(Scali等人,2013,SpineJ,13(5),558-63)等其它途径。手力疗法(如按摩)具有相关的变化机制，例如内源性大麻素的释放(Lindgren等人,2015,BMCResNotes,8(504)。已发现，对同一区域进行不同样式的按摩激活了不同的大脑网络(Sliz等人,2012,BrainImagingBehav,6(1),77-87)，其表明更复杂的触摸-大脑关系图。深度胸部压力(例如，如在拥抱机中所使用)似乎直接影响压力感受器((Edelson等人,1999,AmJOccupTher,53(2),145-52)，从而使血压降低并产生平静的感觉。涉及深度触摸的指压按摩已从多种视角概念化，并且似乎影响周边生理，例如心率变异性(McFadden等人,2012,ComplementTherMed,20(4),175-82,Huang等人,2005,AmJChinMed,33(1),157-64)，这表明可能涉及迷走神经。电刺激尤其激活薄片1纤维(McMahon和Wall,1984,Pain,19(3),235-47)，其经由脊髓将疼痛、瘙痒、感觉触摸和温度传送到原始大脑区域，如扁桃体，从而产生情感反应，并且经由丘脑传送到脑岛以产生我们的身体反应的感知(Craig,2002,NatRevNeurosci,3(8),655-66)。脑岛将此消息传递到控管我们的注意力和情绪调节的皮层区上，例如眶额皮层(Cavada等人,2000,CerebCortex,10(3),220-42)。电力有可能产生类鸦片((Chen等人,1996,JPharmacolExpTher,277(2),654-60)以及β内啡肽(Bossut等人,1986,AmJVetRes,47(3),669-76)，这些物质影响情绪和疼痛阈值(Lundeberg等人,1989,AmJChinMed,17(3-4),99-110)。电刺激还激活蓝斑(Snow等人,1999,ArchItalBiol,137(1),1-28)，其负责产生可缓和压力响应的去甲肾上腺素。确切地说，本专利技术依赖于0.01到20Hz范围内的拍频，所述拍频被详尽记录为心理生理反应。在0.01到0.3Hz范围内的缓慢全身振动与增加的愉悦度等级和较低频率下增加的副交感神经紧张相关联，其中交感神经紧张的增大的优势接近0.6Hz(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用监管装置向用户提供刺激疗法的方法，其包括：在所述监管装置上检测预定输入；以及响应于所述预定输入，用所述监管装置产生治疗刺激，所述治疗刺激呈施加到所述用户的身体的振动输出和作为电压施加到所述用户的皮肤的电输出中的至少一个的形式，所述治疗刺激包括振荡的组合，所述振荡至少包含在约20到300Hz范围内的第一频率下的主振荡和在约0.05到10Hz范围内的不同于所述第一频率的第二频率下的调制振荡，所述主振荡和所述调制振荡一起形成差拍输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.01 US 62/316,6951.一种使用监管装置向用户提供刺激疗法的方法，其包括：在所述监管装置上检测预定输入；以及响应于所述预定输入，用所述监管装置产生治疗刺激，所述治疗刺激呈施加到所述用户的身体的振动输出和作为电压施加到所述用户的皮肤的电输出中的至少一个的形式，所述治疗刺激包括振荡的组合，所述振荡至少包含在约20到300Hz范围内的第一频率下的主振荡和在约0.05到10Hz范围内的不同于所述第一频率的第二频率下的调制振荡，所述主振荡和所述调制振荡一起形成差拍输出。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述治疗刺激包括呈脉宽调制波形的形式的电输出。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定输入是在所述监管装置上接收到的由所述用户进行的手动输入和所述用户的预定状况的检测中的一个。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定输入是所述用户的预定状况的检测，且其进一步包括：用所述监管装置检测所述用户的数个当前物理参数；以及至少部分地基于所述数个当前物理参数而确定在所述用户中存在所述预定状况。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：用所述监管装置将表示所述用户的心跳的心跳信号检测为所述数个当前物理参数的至少一部分；确定所述用户的数个值，所述数个值表示所述用户的交感神经和副交感神经系统活跃度中的至少一个且至少部分地基于所述心跳信号；以及至少部分地基于从所述心跳信号导出的所述数个值而确定在所述用户中存在所述预定状况。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：用所述监管装置将表示所述用户的所述皮肤的皮肤电反应的皮肤电反应GSR信号检测为所述数个当前物理参数的至少一部分；以及当结合从所述心跳信号导出的值检测到所述GSR信号的变化时，确定在所述用户中存在所述预定状况。7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：用所述监管装置将表示所述用户的声调的一或多个音频参数检测为所述数个当前物理参数的至少一部分；以及当结合所述GSR信号的变化和从所述心跳信号导出的值检测到声音参数的变化时，确定在所述用户中存在所述预定状况。8.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：用所述监管装置将表示所述用户的声音输出的声音信号检测为所述数个当前物理参数的至少一部分；确定所述用户的数个值，所述数个值表示所述用户的交感神经和副交感神经系统活跃度中的至少一个且至少部分地基于所述声音信号；以及至少部分地基于从所述声音信号导出的所述数个值而确定在所述用户中存在所述预定状况。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括通过以下操作来执行校准操作：经由所述用户的多个状态导引所述用户，所述状态包含休息状态、压力状态和疲劳状态中的至少两个；用所述监管装置检测所述用户在所述多个状态中的每一状态中的数个校准物理参数；以及至少部分地基于所述数个校准物理参数中的至少一些所述校准物理参数而导出所述用户的个别校准分布。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述导出所述个别校准分布包括使所述校准物理参数中的至少一些经受机器学习算法以导出作为所述个别校准分布的一部分的数个系数。11.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：用所述监管装置检测所述用户的数个当前物理参数；至少部分地基于所述数个当前物理参数和所述个别校准分布而确定在所述用户中存在预定状况；以及响应于所述确定，执行以下操作中的至少一项：将所述确定用作所述预定输入，以及输出在所述用户中存在所述预定状况的可见指示、可听指示和触觉指示中的至少一个，并在发起所述产生之前等待来自所述用户的手动输入。12.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括通过使用部署在所述监...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·J·西格勒，D·M·L·拉宾，
申请(专利权)人：高等教育联邦系统匹兹堡大学，匹兹堡大学医学中心，
类型：发明
国别省市：美国,US