專利名稱：在對象中獲得預期狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在對象中獲得預期狀態(tài)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對生物反饋的研究已經(jīng)是一門確立的研究學科。存在包括諸如用于通電皮膚響 應、局部皮膚溫度、心率和心率可變性、呼吸、肌電圖、腦電圖的傳感器等一個或者多個傳感 器的生物反饋系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的目的在于從原始傳感器信號中提取在這一情況下可以按照 對象的情緒體驗來解釋的某些生理參數(shù)。然后可以向用戶反饋(優(yōu)選實時)當下情感體 驗，從而用戶獲得關(guān)于他們狀態(tài)的信息并且可以試著學習控制他們的身體反應并且因而也 控制他們的情緒。近來，在生活方式應用中使用生物反饋已經(jīng)變得流行，例如引入具有傳感 器的按摩設(shè)備，比如Sanyo按摩椅技術(shù)(參見美國專利申請公開US2005/0137503)。在美國專利US 6067468中示出了類似想法，該專利公開了用于監(jiān)視個人的心 理-生理條件的裝置。在這一專利中，對設(shè)計成訓練用戶以控制他的或者她的心理-生理 狀態(tài)的一個或者多個方面的程序的運行由代表用戶的心理-生理參數(shù)如通電皮膚電阻的 信號控制。這可以由在用戶的相鄰手指上具有兩個接觸的傳感器單元檢測。傳感器單元與 連接到運行程序的計算機的接收器單元分離。所有已知系統(tǒng)的目的在于向?qū)ο筇峁╆P(guān)于他 們當前表現(xiàn)的準確反饋。實際上對于諸多應用，反饋的準確性至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于改進現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種在對象中獲得預期狀態(tài)的方法，該方法包括測 量對象的一個或者多個生理參數(shù)；使用測量的一個或者多個參數(shù)來計算值；確定是否將修 改計算的值；如果確定將修改計算的值則修改該計算的值；以及向?qū)ο笊奢敵?，該輸?與修改的值成比例。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于在對象中獲得預期狀態(tài)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括一個或者多個傳感器，布置成測量對象的一個或者多個生理參數(shù)；處理器，布置成使用 測量的一個或者多個參數(shù)來計算值、確定是否將修改計算的值以及如果確定將修改計算的 值則修改該計算的值；以及一個或者多個輸出設(shè)備，布置成向?qū)ο笊奢敵?，該輸出與修改 的值成比例。由于本發(fā)明，所以有可能提供更改的生物反饋以求增強的情緒體驗。本方法和系 統(tǒng)涉及例如在生活方式設(shè)備中使用生物反饋。人們往往極度依賴于反饋監(jiān)視以求關(guān)于他們 當下情緒體驗的認識。提供一種用于通過實施更改的生物反饋在使用系統(tǒng)期間實現(xiàn)增強的 情緒和/或性喚醒的方法。該方法的特征在于偏置/更改向用戶反饋的傳感器信號，從而 用戶開始認為他們的身體開始在情緒上被喚醒(或者相反、即放松)。因而，由于在心理與 生物因素之間的復雜相互影響和相互作用，所以刺激在精神上進行的活動(例如情欲)。至今，在生物反饋系統(tǒng)中的重點已經(jīng)放在向用戶提供關(guān)于生理官能(例如通電皮膚響應(GSR)、肌電圖(EMG)、心率可變性(HRV))的準確反饋。在保健領(lǐng)域中眾所周知、但是 并不限于保健領(lǐng)域的這一“關(guān)注身體”方式的主要目的在于實時指導用戶。這里，心理-生 理感測方法(并且因而診斷)的時間和功能準確度和分辨率至關(guān)重要。一種示例應用可以 是如在上文引用的現(xiàn)有技術(shù)專利中所述的，訓練用戶控制他的心理-生理狀態(tài)的一個或者 多個方面。在該意義上，生物反饋用來在用戶中引起自我行為修改。例如可以使用這一方 法以便訓練用戶修改負面行為模式(這與專注力心理學有關(guān))。在已知虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，可以經(jīng)由力反饋提供對物理觸感的逼真刺激。力反饋的 應用范圍廣泛，從用于外科醫(yī)生的醫(yī)療訓練系統(tǒng)教導在人體的細微區(qū)域中用解剖刀有多用 力地按壓，到在計算機游戲中使用的流行操縱桿，例如參見http://encyclopedia, farlex. com/force+feedback.已知使用力反饋以提供更逼真和更強烈的體驗。在這些應用中，目 的同樣在于提供準確反饋。從終端用戶的觀點來看，在生活方式和健康領(lǐng)域中的設(shè)備(比如具有傳感器的按 摩設(shè)備)并未著重于對用戶身體的控制，如在保健應用中的情況一樣。實際上，強調(diào)通過失 控來增強用戶的愉悅。不同用戶需要造成先驗的不同的應用方式。開發(fā)分辨率高和準確度 高的生物反饋系統(tǒng)因此在這一情況下并非中心問題。問題仍然在于什么可以強化用戶的 情緒體驗？因而本系統(tǒng)和方法不同于現(xiàn)有技術(shù)的應用。在如按摩設(shè)備或者諸如Aurea電視機 (參見http://WWW. aurea. philips, com)的設(shè)備提供的生活方式和健康領(lǐng)域中，終端用戶 的需要與在保健領(lǐng)域中的用戶頗為不同，即終端用戶根本上對生物反饋的功能分辨率并不 感興趣。這也為如下一般認識所反映生活方式應用優(yōu)選地并非看來頗具技術(shù)性。在廣泛 生活方式領(lǐng)域中的終端用戶需要寧愿著重于娛樂、趣味和簡單的用戶接口，這類似于在具 有強制反饋的計算機游戲中存在的價值。這一正面激發(fā)方式將‘解決問題和功能紊亂’的景象轉(zhuǎn)變成‘增強用戶的愉悅’的景象。盡管診斷和反饋監(jiān)視的準確度在保健領(lǐng)域中是主要關(guān)注點(用戶需要著重于與 健康有關(guān)的原因)，但是在生活方式和健康(例如按摩)領(lǐng)域中，娛樂的影響重要得多。在 兩個領(lǐng)域(有差別的用戶需要)中的這一不同重點造成全然不同的應用。提出可以利用更 改的生物反饋系統(tǒng)以在一般娛樂應用中并且也在更具體設(shè)備中(比如在按摩設(shè)備中)具有大量影響。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，用戶接收他們的當前生理狀態(tài)的(并且如果希望則隨后接 收他們的當前情緒狀態(tài)的)準確反饋或者對系統(tǒng)(例如計算機游戲等)所刺激的活動的準 確反饋。然而設(shè)計本發(fā)明以便以可能經(jīng)常更有效的基于用戶的預期情緒狀態(tài)提供刺激這樣 的方式影響用戶的情緒狀態(tài)。例如，如果對象希望變得放松，則接收如下反饋沒有幫助，該 反饋向他們告知他們在這一時刻有壓力；一種更有成效的方式在于按照“你看上去感覺舒 適”的規(guī)則提供反饋并且希望這一建議將實際地使對象開始感覺至少更好些。這樣給出建 議評論的方式(即使它明顯不是用戶的實際狀態(tài))可以應用于任何情緒情形中以引起對象 實現(xiàn)預期情緒狀態(tài)。類似地，簡單地反映用戶當前情緒狀態(tài)的系統(tǒng)對于在用戶中引起預期 狀態(tài)將并不理想。出于這一原因，在本發(fā)明中提出一種系統(tǒng)、設(shè)備和方法，其主要目的在于明確更改生物反饋信號以便在對象中獲得預期狀態(tài)以例如增強對象的情緒體驗。對于提出的更改， 更多細節(jié)參見下文。該更改必須至少看來合理。如果你對明顯沮喪的某人說你從未見過他 們看上去這樣好則顯然并不可信。類似地，對反饋的操控必須也看來合理。當討論用于更 改反饋的算法時將考慮這一點。在一個實施例中，重點放在強化情緒體驗。強化體驗的目的類似于在計算機游戲 中的力反饋的目的。不同之處在于明確偏置向用戶反饋的傳感器信號。畢竟正是用戶對反 饋的評價和/或解釋產(chǎn)生情緒體驗的不同(有效地作為自我實現(xiàn)預見來操作)。因此，建議 和/或喚起頗為重要。優(yōu)選地，如果確定將修改計算的值則修改該計算的值的步驟包括獲取修改方案并 且根據(jù)修改方案來修改計算的值。該方案可以是以圖表的形式或者取而代之以查找表(該 表如在處理器中實施的那樣實質(zhì)上包含圖表的χ、y坐標)的形式，該表限定將如何根據(jù)系 統(tǒng)所應用的修改來更改計算的值。這在修改向用戶驅(qū)動輸出的值時允許高度的靈活性、但 是以實施起來相對簡單的方式這樣做。系統(tǒng)可以獲取修改方案并且根據(jù)方案進行修改。有利地，如果確定將修改計算的值則修改該計算的值的步驟包括放大計算的值。 對值的修改可以是根據(jù)乘法因子的簡單乘法。如果使用乘法方案，則這一方案可以確定根 據(jù)測量的值來使用的乘法因子。例如，如果用戶被推向的預期狀態(tài)為喚醒狀態(tài)，則傳感器可 以測量用戶的心率并且向用戶反饋示出他們當前心率的輸出。然而，系統(tǒng)所遞送的更改的 反饋將放大測量的值以影響對象從而認為他們被比他們實際上更多地喚醒。取而代之，更 改的反饋可以包括衰減計算的值。在一個示例實施例中，確定是否將修改計算的值的步驟包括比較計算的值與閾 值。此外，如果確定將修改計算的值則修改該計算的值的步驟可以包括如果計算的值超出 (低于或者高于)閾值則放大計算的值。例如，如果該計算的值低于預定(固定或者可變= 在時間上自適應，并且個性化或者未個性化)閾值，則該更改將放大計算的值，或者在另一 情況下，如果該計算的值高于預定(固定或者可變=在時間上自適應，并且個性化或者未 個性化)閾值，則該更改將放大計算的值。該放大的水平可以依賴于測量的值。例如，如果 對象被推向與85每分鐘心跳(BPM)的最小心率對應的預期狀態(tài)，那么如果他們的測量的心 率低于75BMP，則例如使用1. 2的乘法因子來進行對該值的放大。理想地，該過程還包括將對象的一個或者多個測量的生理參數(shù)映射成標度，并且 其中計算的值包括在標度上的值。可以按照純客觀物理項目(比如心率)計算對象的狀態(tài)， 但是也可以按照主觀項目(比如放松標度)考慮對象的狀態(tài)。例如，可以使用1至10的標 度，其中1為最為放松而10為最為喚醒。一個或者多個測量的生理參數(shù)然后用來確定對象 的當前放松狀態(tài)?？梢栽谙到y(tǒng)所呈現(xiàn)的輸出中向?qū)ο蟊硎具@些離散狀態(tài)。本發(fā)明系統(tǒng)經(jīng)由 對測量的值的修改來提供對輸出的更改，或者向?qū)ο筇峁└牡纳锓答?。在又一實施?中，系統(tǒng)包括按摩設(shè)備。有利地，該方法還包括確定計算的值的移動方向，其中如果確定將修改計算的值 則修改該計算的值的步驟依賴于值的移動方向。這一增強提供一種更有效和可適應的解決 方案。除了在決定待應用的修改時考慮絕對值之外，是增加還是減少這一值也可以用來確 定所應用的調(diào)節(jié)的性質(zhì)(即修改方案的性質(zhì)或者從諸多預定修改方案中選擇一個或者在 線生成修改方案)。例如，如果該值下降，則第一圖表可以用來確定修改，而如果該值上升，6則可以在修改計算的值時使用第二圖表。在系統(tǒng)的又一實施例中，處理器還被布置成確定 計算的值的移動方向，其中如果確定將修改計算的值則對該計算的值的修改依賴于該值的 移動方向。


現(xiàn)在參照附圖僅通過例子描述本發(fā)明的實施例，附圖中圖1是具有對象的系統(tǒng)的示意圖，圖2是示出了使用單個固定閾值來更改生物反饋的圖表，圖3是示出了也使用單個固定閾值來更改生物反饋的替代圖表，圖4是示出了使用兩個固定閾值來更改生物反饋的第二替代圖表，圖5是在對象中獲得預期狀態(tài)的方法的流程圖，以及圖6是系統(tǒng)的第二實施例的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了用于在對象12中獲得預期狀態(tài)的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括傳感器14， 布置成測量對象12的一個或者多個生理參數(shù)；處理器16，布置成使用測量的參數(shù)來進行各 種計算；以及輸出設(shè)備18，布置成向?qū)ο?2生成輸出。系統(tǒng)10有效地是如下反饋系統(tǒng)，該 系統(tǒng)監(jiān)視對象12的參數(shù)(比如皮膚溫度和心率)并且經(jīng)由輸出設(shè)備18向?qū)ο?2提供反饋。該圖示出了對象12由三個單獨傳感器14監(jiān)視。第一傳感器Ha是皮膚導電率測 量器件，第二傳感器14b是監(jiān)視對象12的面部表情和頭部位置的相機，而第三傳感器Hc 是在對象的胸部周圍用帶子保持就位的無線心率監(jiān)視器。傳感器Ha和14c可以視為直接 地測量對象12的生理參數(shù)的直接傳感器，而傳感器14b是測量對象12的生理參數(shù)如面部 表情和/或?qū)ο箢^部的移動速率的間接傳感器。可以使用的其他間接生理傳感器可以包括 用戶根據(jù)他們的當前狀況(例如用戶在駕駛之時緊握方向盤所用的壓力)來與用戶接口交 互的方式。輸出設(shè)備18是布置成在處理器16的控制之下向?qū)ο?2提供輸出的揚聲器。在 圖中示出了單個輸出設(shè)備18，但是當然可以使用相同或者不同類別的多個輸出設(shè)備18。例 如，可以提供構(gòu)成顯示設(shè)備的輸出設(shè)備18。經(jīng)由音頻設(shè)備18并且通過關(guān)聯(lián)顯示設(shè)備共同地 向?qū)ο?2提供反饋。多個輸出設(shè)備18或者單個輸出設(shè)備18在處理器16的控制之下進行 向?qū)ο?2提供整個反饋，該處理器確定一個或者多個設(shè)備18向?qū)ο?2提供的反饋的程度 和強度。系統(tǒng)10公開了用于更改經(jīng)由傳感器14測量的并且通過氛圍反饋或者設(shè)備反饋向 系統(tǒng)10的用戶12反饋的生物反饋信號的方法。系統(tǒng)10的基本特征在于測量某些生理屬 性(比如通電皮膚響應、局部皮膚溫度、面部表情、心率和心率可變性、呼吸、肌電圖)并且 向用戶應用更改的生物反饋。處理器16控制向用戶12的反饋并且被布置成修改向用戶提 供的反饋。提供傳感器14以便記錄一個或者多個生理信號(用戶12的身體位置或者面部 表情或者活動或者移動)。適當?shù)膫鞲衅靼y量對象的心率信號(根據(jù)該信號可以根據(jù)心率變化來導出放松狀態(tài))，這可以用各種方式來確定，例如用測量ECG信號的經(jīng)典電Ag/ Ag Cl電極、通過測量心沖擊圖(例如用靜電敏感床墊(SCSB)或者壓電箔或者構(gòu)建到椅子 中的EMFi膜傳感器)、通過測量用戶的氧飽和度(SP02)、通過測量手指、耳朵或者別處中的 (光)體積描記圖PPG、通過使用非通電電容電極、通過使用腕表式器件、通過使用地震運動 圖(SSG)、超寬帶雷達、光學心振動描記圖、聲學麥克風(心音圖)或者通過使用智能紡織品 或者具有內(nèi)置式傳感器的內(nèi)衣褲。其他基于生理的測量器件包括經(jīng)由使用熱電偶的全接觸測量或者通過EEG的無 接觸紅外線感測溫度計或者腦波模式來測量皮膚導電率/排汗(這在現(xiàn)有技術(shù)中公知為情 緒覺醒測量并且最適合于判斷用戶的興奮水平)、(皮膚)溫度的測量器件。其他傳感器可 以包括血流傳感器(例如基于光的傳感器)和血液氣體水平傳感器(例如測量氧水平)傳感器14可以測量的其他生理參數(shù)包括肌肉張力(優(yōu)選地通過EMG來電測量) 和可以根據(jù)(如根據(jù)ECG信號來確定)心率可變性來導出的或者可以通過可伸展帶在胸部 或者腹部上直接測量的呼吸速率。取而代之，耳機或者話機的麥克風可以用來聲學檢測對 象12的呼吸速率。這一信號也可以用來測量用戶興奮度。傳感器14也可以用來進行基于音頻的分析。例如音頻分類裝置可以用來檢測歡 笑、熱情交談、尖叫、哭泣、社交背景明顯改變的時刻并且通過分析音頻信號的頻率分布來 更一般地獲得情緒狀態(tài)指示。類似地，可以使用基于視頻的分析。例如，計算機視覺可以用 來對諸如聚會、笑臉等社交活動進行檢測和分類。此外，有可能使用面部特征的相對位置 (眼部和嘴部相對于鼻部)以例如以“愉快比對聲學水平”標度的形式定義用戶的情緒狀 態(tài)。例如在巴斯大學的“Empathic painting”項目已經(jīng)論證這一點(http://www.cs.bath. ac.uk/ vision/empaint)。處理器16運行用于實時處理原始生理信號的軟件。在某個時間窗內(nèi)，經(jīng)由峰值檢 測來計算生理信號的最小和最大參數(shù)值。規(guī)范化流程允許處理器16按照某一時間間隔相 對于極限評估實際參數(shù)值，因此控制基線參數(shù)值隨時間的變化(并且由此向系統(tǒng)提供在時 間上接近自適應的個性化參數(shù)間隔)。對象12的由一個或者多個閾值(見下文)限定的預期情緒狀態(tài)因此可以視為不 隨時間變化或者隨時間可變。最簡單的實施例是取一個或者兩個固定閾值。一個更高級的 實施例可以納入基線參數(shù)范圍隨時間的變化并且處理一個或者兩個可變閾值。反饋更改算 法由處理器16運行以確定對向?qū)ο?2的反饋的修改。系統(tǒng)10的核心關(guān)注于對向用戶12 呈現(xiàn)的生物反饋的更改。下文更詳細的描述可以用來更改生物反饋的算法。更改的生物反饋系統(tǒng)10的第一實施例使用具有單個閾值的系統(tǒng)。系統(tǒng)10的目的 在于增強對象在使用生活方式設(shè)備之時的情緒體驗。在系統(tǒng)10的一個最簡單實施例中，針 對用戶情緒狀態(tài)的預期(“最佳”)狀態(tài)由用于一個或者各生理測量參數(shù)或者代之以用于兩 個或者更多生理參數(shù)的組合的邊界(下限或者上限閾值)限定。該更改的結(jié)果因此需要影 響用戶12以達到在下限閾值以上或者在上限閾值以下的位置并且保持于邊界的正確側(cè)。通過兩個基本操控來實現(xiàn)這一最佳結(jié)果。該更改具有諸多在性質(zhì)上不同的可能 性，例如放大、衰減、相移(延遲)、反轉(zhuǎn)、疊加非測量信號(比如抖動)和這些可能性中的任 何可能性的組合。在數(shù)量上，更改數(shù)量例如依賴于當前測量的生理信號的斜率(例如，如果 斜度高，則更改削弱，或者更改依賴于斜率的符號正或者負斜度)或者當前測量的參數(shù)值與一個或者多個閾值的距離。在圖2中示出了第一例子，該例子是用于相對于處理器16在確定是否和多少更改 被應用于向用戶12的輸出來說明單個固定閾值20的原理的圖示。測量的生理參數(shù)在這一 例子中是在X軸上給出的皮膚導電率(GSR)水平x(t)。在Y軸上給出該更改的放大因子。 預期情緒狀態(tài)22由固定值(xl)=測量的傳感器信號的下限閾值這一單個閾值20限定(為 5 μ S)。閾值20分離用戶12的預期狀態(tài)22與非預期狀態(tài)Μ。圖2的圖表圖示了簡單判決規(guī)則如果χ < xl，則放大；否則，如果xl ( X，則無 更改。圖表沈可以視為用來修改向用戶12提供的輸出的修改方案。系統(tǒng)10操作用以測 量對象12的生理參數(shù)(皮膚導電率)。這然后用來計算值(這里是在0至20 μ S的標度 上)。處理器16然后確定是否修改這一計算值。在這一例子中，這一判決過程是基于如上 文詳述的閾值20。如果確定將修改計算的值，則根據(jù)方案沈修改該計算的值，該方案放大 計算的值以建立修改的值。系統(tǒng)10然后向?qū)ο?2生成輸出，該輸出與修改的值成比例。皮膚導電率(GSR)值的范圍落在作為用于廣泛測試對象的典型值的1至20μ S 內(nèi)。例如有可能設(shè)置下限閾值Xl = 5μ S。在當前測量的值低于固定閾值20時，將放大反 饋信號。在這一例子中，放大數(shù)量依賴于在實際與預期參數(shù)值之間的距離。根據(jù)方案沈，計 算的值與下限閾值20的距離越大，對反饋的更改就越陡峭。在圖中針對將反饋直接設(shè)置成 閾值的情形給出實際放大因子。替代曲線可以使用低一些的放大值，這將向用戶給予他們 比現(xiàn)實更接近預期狀態(tài)、但是仍未完全處于預期狀態(tài)的印象。下文呈現(xiàn)用于給出更改的生 物反饋的各種方法。在圖3中示出了第二例子，該圖是一種雖然仍然使用單個閾值20但是更高級的算 法的圖示。在當前測量的皮膚傳導率(GSR)信號x(t)在預期情緒狀態(tài)以外時，更改的生物 反饋的目的在于讓個人12有恰當?shù)男那椋丛跍y量的參數(shù)值的恰當區(qū)域22中。圖3中所 示算法給出如何實現(xiàn)讓個人12在下限閾值20以上這一目的的例子。如果傳感的參數(shù)值太低，則不會更改反饋。在第二閾值觀限定的這一區(qū)域中，放 大看來并非合理(例如，由于個人12瀕臨入睡，因此在該時刻關(guān)于刺激的信息并不相關(guān)并 且可能甚至令人惱火)。這一第二閾值觀可以例如設(shè)置成下限閾值20的50%或者更低。 當在實際測量的值與閾值20之間的距離更短時，開始對反饋的更改。方案沈在圖中示出 了放大因子。情況是在值的修改中使用的方案根據(jù)測量的傳感器值的方向而不同。當值增 加時使用第一方案26a，而當值減少時使用第二方案^b。具體而言，方案26b將具有的效 果在于如果用戶從預期區(qū)域22內(nèi)開始迫近下限閾值20，則他們將從閾值20b開始已經(jīng)取 強修改值，這將向他們警示他們要離開預期區(qū)域并且使他們能夠采取行動以避免這一點。在這一情況下應當注意在用戶(仍然)在預期區(qū)域22中時存在對值的修改。這 可以在系統(tǒng)內(nèi)通過理解如下來實現(xiàn)盡管用戶的預期狀態(tài)由某個值20代表，但是用于修改 的閾值可以設(shè)置成比限定預期狀態(tài)的值更高(20a，20b)或者更低的值。在當前測量的皮膚導電率(GSR)信號x(t)落在預期情緒狀態(tài)的邊界內(nèi)時，更改的 生物反饋的目的在于保持個人12處于恰當心情，即在測量的參數(shù)值的恰當區(qū)域22中。圖 3中所示算法(具體為修改方案^ )給出如何實現(xiàn)保持個人在由一個下限閾值20限定的 這一區(qū)域內(nèi)的例子。在又一實施例中，更改的生物反饋系統(tǒng)10用雙閾值(下限和上限)進行操作。在9這又一系統(tǒng)10中，根據(jù)實施例，用于用戶的情緒體驗的最佳/預期狀態(tài)可以由用于各生理 測量參數(shù)或者代之以用于兩個或者更多生理參數(shù)的組合的兩個邊界(下限+上限閾值)限 定。該更改的結(jié)果因此需要影響用戶以達到在這兩個邊界內(nèi)的位置，然后保持于這兩個邊 界內(nèi)。在圖4中圖示了第三例子以說明雙固定閾值的原理。在X軸上給出測量的皮膚導 電率(GSR)信號x(t)。在Y軸上給出該更改的放大因子。預期情緒狀態(tài)由兩個閾值20和 32限定固定值(xl)=測量的傳感器信號的下限閾值；固定值(x2)=測量的信號的上限 閾值。對象將被引向的預期狀態(tài)22由下限閾值20和上限閾值32限定。如果測量的生理 參數(shù)值在閾值20以下，則用戶12處于非預期狀態(tài)M (過于放松)，而如果參數(shù)值在閾值32 以上，則用戶12處于非預期狀態(tài)30 (過于緊張)。線沈限定用來修改值以建立在向?qū)ο?2生成輸出時使用的值的修改方案。這一 圖表圖示了簡單判決規(guī)則如果X < XI，則放大；以及如果Xl (1( X2，則無更改；以及如 果χ>χ2，則衰減。因此如果測量的值在第一閾值20以下，則放大它，而如果測量的值在第 二閾值32以上，則衰減它。皮膚導電率值的范圍落在作為用于廣泛測試對象的典型值的2 μ S至20 μ S內(nèi)。可 以例如設(shè)置有下限閾值xl = 5yS和上限閾值x2 = IOuS0在一方面，在當前測量的值低 于固定下限閾值20時，將放大反饋信號。在另一方面，在當前測量的值高于固定上限閾值 32時，衰減反饋信號。在這一例子中，放大數(shù)量如線沈限定的那樣依賴于在實際與預期參 數(shù)值之間的距離。測量的值與閾值20的距離越大，則對反饋的更改就越陡峭。在圖中針對 將反饋直接設(shè)置成閾值(下限和上限)的情形給出實際放大因子?？梢允褂锰娲€(放 大少一些、衰減少一些)。顯然，可以如在圖3中針對單個閾值圖示的那樣根據(jù)值迫近閾值 的方向來使用不同曲線。上文討論的閾值一直是“固定”閾值。有可能的是例如參照對一些其他參數(shù)的測 量來動態(tài)確定對是否向計算的值應用修改進行確定的閾值。這一其他參數(shù)可以是外部測 量(比如局部溫度)或者可以是對象12的不同生理參數(shù)。如果在系統(tǒng)10中使用多個閾值 (例如第二閾值用來判決將不應用修改(在看來合理的立場上))，則可以根據(jù)第一閾值設(shè) 置這一第二閾值(例如設(shè)置成第一閾值的50% )。在圖5中總結(jié)了在對象12中獲得預期狀態(tài)的方法。該方法包括以下步驟首先在 步驟Sl測量對象12的一個或者多個生理參數(shù)；以及其次在步驟S2使用測量的參數(shù)來計算 值。為了導出該值，處理器16進行的流程還可以包括將對象12的一個或者多個測量的生 理參數(shù)映射成標度，因此計算的值包括在標度上的值。該值以它的最簡單形式直接根據(jù)由 傳感器14讀取的數(shù)據(jù)來生成。例如，用戶的心率可以由傳感器14測量，并且使用的值將是 用戶的每分鐘心率。然而對傳感器數(shù)據(jù)的更復雜處理是可能的，從而組合來自不同傳感器 14的數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)映射成可以視為在性質(zhì)上更抽象的標度，比如放松標度。在該過程中的下一步驟是包括確定是否將修改計算的值的步驟S3。確定是否將修 改計算的值的步驟可以包括如上文參照圖2至圖4詳細討論的那樣比較計算的值與閾值。 處理器16根據(jù)預定規(guī)則判決是否修改計算的值。這些可以在處理器16在該過程的這一階 段使用的一個或者多個算法中加以實現(xiàn)。這是實時進行的。在該過程中的第四步驟是如果確定將修改計算的值則修改該計算的值的步驟S4。處理器16向計算的值應用修改以更改向?qū)ο?2的生物反饋。如果確定將修改計算的值則 修改該值的步驟可以包括獲取修改方案26并且根據(jù)修改方案沈修改計算的值。在優(yōu)選實 施例中，如果確定將修改計算的值則修改該值的步驟包括放大計算的值。如果系統(tǒng)使用閾 值以進行對是否向該值應用修改量的確定，則如果確定將修改計算的值則修改該計算的值 的步驟包括如果計算的值超出閾值則放大計算的值。更復雜的處理級別是可能的。例如，處理器16還可以被布置成確定該值在標度上 的移動方向，其中如果確定將修改計算的值則修改該值的步驟依賴于該值的移動方向。在該過程中的最終步驟S5是向?qū)ο?2生成輸出，該輸出與修改的值成比例。這 一最終步驟是向用戶12應用反饋，這可以例如通過聲音、嗅覺、觸覺或者視覺來觸發(fā)任何 人類感覺。待操控的參數(shù)例如是提供的反饋信號的強度或者頻率?？梢越?jīng)由顏色改變或者 亮度改變來給予光反饋?？梢越?jīng)由音調(diào)改變或者幅度改變來給予聲音反饋，或者如果使用 兩側(cè)呈現(xiàn)的聲音，則方向特性(雙耳的耳間時間和電平差)可以根據(jù)更改的生物反饋信 號而變化。可以經(jīng)由觸感刺激節(jié)奏改變或者刺激壓力改變或者刺激持續(xù)時間來給予觸覺反 饋。可以經(jīng)由香味改變或者呈現(xiàn)的氣味強度改變來給予嗅覺改變。最終，可以經(jīng)由有意識 的呈現(xiàn)或者經(jīng)由潛意識消息或者二者的組合來給予反饋。存在可以實現(xiàn)系統(tǒng)10的許多不同實施例和應用。例如，可以向外部設(shè)備如燈無線 地發(fā)送更改的生物反饋，從而燈的色輪可以由反饋控制器(處理器16)操縱。向?qū)ο?2的 可能輸出包括在電視機屏幕上顯示的電影/動畫。另一反饋形態(tài)是可以由反饋控制器調(diào)制的經(jīng)皮電神經(jīng)刺激(TENS)。如果對象躺在床上，則系統(tǒng)10可以用作入睡輔助器，通過上述方法之一、但是優(yōu) 選地用心沖擊描記圖測量心臟信號，從而對象自由移動?？梢酝ㄟ^在適度電平調(diào)制光而且 還通過在適度聲音電平的令人放松的嗡嗡聲來給出反饋，該電平可以由反饋控制器調(diào)制， 或者可以使用(合成)樂聲。在運動活動期間，例如在對象12參加體育活動、跑步和劃船時，運動員可以獲得 反饋，具體為賽跑者經(jīng)常已經(jīng)佩戴HR測量器件。在一些活動中接觸器件，例如自行車的方 向盤，其中可以容易地測量ECG，諸多其他體育裝置具有類似這樣的接觸。類似地，對于運動 員(拳擊運動員、橄欖球參賽者等)，重要的是在競賽之前進入恰當心情。如果拳擊運動員 感受更多喚醒和更少恐懼則他們可以處于更佳表現(xiàn)。如果演員感受他們將要表達的情緒則 他們可以處于更逼真的場景(例如憤怒情緒)。在該意義上，更改的生物反饋可以用作訓練 工具。在用PC工作的辦公室中，可以使用戶更放松。在圖6中所示一個優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)還包括手持按摩設(shè)備34，該設(shè)備具有用于 讓對象12使用的柄孔36?？蛇x地，這樣的按摩設(shè)備還可以包括用于測量對象的生理參數(shù)的 裝置。許多手持按摩設(shè)備在市面上可獲得，這些設(shè)備通常包括塑料殼和一個或者多個引起 振動的馬達。在美國專利4173217中給予一種包括生理傳感器(在這一情況下為GSR傳感 器)的按摩設(shè)備的例子。圖6的實施例包括內(nèi)置到設(shè)備中的傳感器14，該傳感器可以測量對象12的皮膚溫 度或者一些其他生理參數(shù)。處理器16從傳感器14接收測量并且控制將與對象12的皮膚 接觸的輸出設(shè)備18的輸出。處理器16被配置成如圖的下半部中示意地所示向?qū)ο?2提 供更改的生物反饋。在這一情況下，根據(jù)方案沈修改計算的值38以產(chǎn)生修改的值40。在這一例子中，處理器16已經(jīng)將值12衰減至10，并且輸出設(shè)備18提供的反饋將與這一修改 的值40成比例。
權(quán)利要求
1.一種在對象(1 中獲得預期狀態(tài)0 的方法，包括-測量所述對象(1 的一個或者多個生理參數(shù)，-使用所述測量的一個或者多個參數(shù)來計算值(38)，-確定是否將修改所述計算的值(38)，-如果確定將修改所述計算的值(38)則修改所述計算的值，以及-向所述對象(1 生成輸出，所述輸出與所述修改的值GO)成比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中如果確定將修改所述計算的值(38)則修改所述計 算的值(38)的步驟包括獲取修改方案06)以及根據(jù)所述修改方案06)修改所述計算的 值(38)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述修改方案06)是以圖表或者查找表的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者3所述的方法，其中如果確定將修改所述計算的值(38)則修 改所述計算的值(38)的步驟包括放大或者衰減所述計算的值(38)。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中確定是否將修改所述計算的值(38)的步 驟包括比較所述計算的值(38)與閾值00)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的方法，其中如果確定將修改所述計算的值(38)則修改所 述計算的值(38)的步驟包括如果所述計算的值(38)超出所述閾值OO)則放大所述計算 的值(38)。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括將所述對象(1 的所述一個或者多個 測量的生理參數(shù)映射成標度，以及其中所述計算的值(38)包括在所述標度上的值。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括確定所述計算的值(38)的移動方向，其 中如果確定將修改所述計算的值(38)則修改所述計算的值(38)的步驟依賴于所述計算的 值(38)的移動方向。
9.一種用于在對象(12)中獲得預期狀態(tài)的系統(tǒng)，包括-一個或者多個傳感器(14)，布置成測量所述對象(1 的一個或者多個生理參數(shù)，-處理器(16)，布置成使用所述測量的一個或者多個參數(shù)來計算值(38)、確定是否 將修改所述計算的值(38)以及如果確定將修改所述計算的值(38)則修改所述計算的值 (38)，以及-一個或者多個輸出設(shè)備(18)，布置成向所述對象(1 生成輸出，所述輸出與所述修 改的值(40)成比例。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(16)被布置成當如果確定將修改所 述計算的值(38)則修改所述計算的值(38)時獲取修改方案06)以及根據(jù)所述修改方案 (26)修改所述計算的值(38)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述修改方案06)是以圖表或者查找表的形式。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或者11所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(16)被布置成當如果 確定將修改所述計算的值(38)則修改所述計算的值(38)時放大或者衰減所述計算的值 (38)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(16)被布置 成在確定是否將修改所述計算的值(38)時比較所述計算的值(38)與閾值00)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(16)被布置成當如果確定將 修改所述計算的值(38)則修改所述計算的值(38)時，如果所述計算的值(38)超出所述閾 值00)則放大所述計算的值(38)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中的任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(16)還布置 成將所述對象(1 的所述一個或者多個測量的生理參數(shù)映射成標度，以及其中所述計算 的值(38)包括在所述標度上的值。
全文摘要
一種在對象中獲得預期狀態(tài)(22)的方法包括測量對象(12)的一個或者多個生理參數(shù)；使用測量的一個或者多個參數(shù)來計算值(38)；確定是否將修改計算的值(38)；如果確定將修改計算的值則修改該計算的值；以及向?qū)ο笊奢敵觯撦敵雠c修改的值(40)成比例。如果確定將修改計算的值則修改該計算的值的步驟可以包括獲取修改方案并且根據(jù)修改方案來修改計算的值。一種修改計算的值的方法包括放大計算的值。
文檔編號A61B5/053GK102056535SQ200980120819
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者F·A·M·范德邁杰登, M·E·梅納貝尼托, M·T·約翰遜, M·范杜倫, R·G·C·范德沃爾夫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司