本發明涉及一種呼吸刺激裝置，即用于誘導吸氣和呼氣階段的裝置。本發明還涉及控制該裝置以誘導這些吸氣和呼氣階段的方法。本發明適用于醫療領域，以輔助患者的呼吸、增加心率變異性并重新訓練腹式呼吸。本發明還可用于幫助用戶改善呼吸。通常，本發明可用于誘導緩慢而深度的腹式呼吸。通過這種腹式呼吸，用戶可以感受到放松、壓力被調節甚至認知能力的提升。在本發明的上下文中，“腹式呼吸”的特征在于使用膈肌進行吸氣和呼氣。吸氣時，膈肌通過收縮下降，從而使肺部打開以允許空氣進入，并使腹部膨脹。呼氣時，膈肌通過放松上升，從而使肺部關閉以允許空氣排出，并使腹部收縮。

背景技術：

1、有許多人遭受壓力、焦慮、心理情緒失衡或與認知能力相關的問題。這些人有明顯的緊張和膈肌的慢性收緊，阻礙了有效的腹式呼吸。

2、為了幫助這些人，通常建議進行緩慢而深度的腹式呼吸。為此，有幾種解決方案可以向用戶建議最佳的吸氣和呼氣階段，以獲得這種特定的呼吸。例如，文件wo2010/088895或文件us?6,561,987描述了一種在最佳吸氣和呼氣時刻提醒用戶的裝置。

3、傳遞給用戶以指示最佳呼吸階段的信號可以采取電流、聲學信號、視覺信號、溫度變化或振動的形式。

4、這種解決方案的缺點是用戶必須集中注意力以跟隨信號來調節呼吸，因此這種呼吸狀態難以在長時間或進行其他活動時保持。

5、此外，一些人患有呼吸功能不全，也有一些設備用于控制呼吸。為此，已知通過振動激活身體以觸發吸氣階段，同時允許身體自行生成呼氣階段，如文件wo?2021/162555中所述，用于對抗嬰兒的睡眠呼吸暫停。

6、激活也可以直接針對膈肌，通過在腹部施加局部振動。這種振動例如在文件wo2017/198283中描述，該文件提出了使用安裝在帶上的至少兩個電機來生成這些振動，以刺激橫隔膜肌肉。因此，在文件wo2017/198283中，恒定振幅的振動被施加預定持續時間，以通過激活膈肌來機械地刺激吸氣階段。

7、此外，施加恒定振幅的振動以觸發吸氣階段可以刺激副交感神經并降低心率，因此這種周期性激活可用于嘗試誘導放松狀態。

8、然而，副交感神經的刺激并不總是有效降低心率，因為用戶也可能經歷具有增加該心率的效果的交感神經的興奮。因此，當用戶在白天佩戴帶并進行各種活動時，他很少使用文件wo2017/198283中的帶進行緩慢而深度的腹式呼吸。

9、因此，本發明的技術問題是獲得一種既能誘導吸氣階段又能誘導呼氣階段的裝置，例如以獲得緩慢而深度的腹式呼吸。

技術實現思路

1、為了解決這一技術問題，本發明提出在與臍部區域和腹部兩側相對的皮帶上并列使用多個振動電機，并控制這些電機產生不同的振幅，以獲得振動位置的運動感。這樣，使用者就能感覺到腹部明顯的雙重觸覺運動，從而誘發吸氣和呼氣階段。

2、實際上，本發明源于一個發現，根據該發現，將振動運動的感覺從腹部兩側施加到臍部區域允許通過以感覺到的振動運動的節奏主動地和漸進地膨脹腹部來誘導腹部吸氣階段。

3、此外，從臍部區域向腹部兩側施加振動運動的感覺允許通過以感覺到的振動運動的節奏主動地和漸進地縮回腹部來誘導腹部呼氣階段。

4、因此，本發明通過激活腹部來允許誘導吸氣和呼氣階段，并且現在可以改變這些階段以引導用戶進行緩慢而深度的腹式呼吸。

5、根據第一方面，本發明涉及一種呼吸刺激裝置，包括：

6、-帶，其用于圍繞用戶的腹部裝配；

7、固定在帶上的至少三個電機，中央電機和兩個側電機，以便在佩戴帶時將中央電機定位成與臍部區域相對，側電機定位成與用戶的腹部兩側相對；和

8、控制單元，連接到電機并配置為在每個電機上生成可變振幅的振動，以誘導兩種振動位置的運動感：

9、第一振動位置的運動感，從腹部兩側向臍部區域，通過逐漸減小施加到側電機的振動振幅，同時逐漸增加施加到中央電機的振動振幅而獲得，以誘導吸氣；以及

10、第二振動位置的運動感，從臍部區域向腹部兩側，通過逐漸減小施加到中央電機的振動振幅，同時逐漸增加施加到側電機的振動振幅而獲得，以誘導呼氣。

11、在本發明的上下文中，臍部區域位于上腹部下方、下腹部上方以及兩個側區域之間。腹部兩側位于該臍部區域的兩側，其可以延伸到腰部和腹股溝區域的左右兩側。

12、因此，本發明提出了一種腹帶，集成了單獨激活的電機以誘導吸氣和呼氣階段。這些電機由控制單元控制，控制單元配置為生成這些電機的控制信號，使得用戶感受到腹部上明顯的雙重觸覺運動，從而誘導吸氣和呼氣階段。

13、可以使用幾種波形或不同的頻率來區分在吸氣階段施加的振動和在呼氣階段施加的振動。優選使用的波形可以是稱為“正弦波”和“里克小波(ricker?wavelet)”的波。正弦波誘導連續的運動和感覺，而里克小波通過被延遲間隔開而生成敲擊感。

14、可以修改這些不同波形的形式，以誘導符合用戶期望的運動。具體地，正弦波的頻率可以在30hz到200hz之間變化。對于里克小波，可以修改每次敲擊感之間的延遲，延遲可以在0秒到1秒之間變化，脈沖的持續時間可以在10毫秒到200毫秒之間變化。所有這些與波形相關的參數都可以由控制單元控制，并可以預先記錄。

15、吸氣階段和呼氣階段信號形式的區分允許在腹部上生成不同的觸覺感受。這種區分使用戶能夠區分誘導呼氣的振動和那些誘導吸氣的振動。

16、優選地，為了允許對振動位置的適當感知，每個電機與用戶身體的接觸面積小于15cm2。中央電機和側電機之間的距離例如在10cm到20cm之間。該距離允許限定合適的刺激區。

17、至少需要三個電機來誘導腹部上這種明顯的雙重觸覺運動。當然，可以使用其他電機來改善振動位置的運動感并促進呼吸階段。

18、例如，本發明可以包括至少兩個中間電機，布置在中央電機和側電機之間；控制單元配置為誘導：

19、第一振動位置的運動感，從腹部兩側向臍部區域，通過逐漸減小施加到側電機的振動振幅，同時逐漸增加然后減小施加到中間電機的振動振幅，同時逐漸增加施加到中央電機的振動振幅，以誘導吸氣；以及

20、第二振動位置的運動感，從臍部區域向腹部兩側，通過逐漸減小施加到中央電機的振動振幅，同時逐漸增加然后減小施加到中間電機的振動振幅，同時逐漸增加施加到側電機的振動振幅，以誘導呼氣。

21、此外，控制單元優選地結合有線連接裝置，但也可以集成無線連接裝置，使得用戶可以通過智能手機調節由控制單元誘導的呼吸頻率。

22、具體而言，在吸氣刺激階段持續時間，與臍部區域相對定位的中央電機在刺激的最初時刻生成最小振動振幅，以在刺激結束時達到最大振幅。

23、相反，與腹部兩側相對定位的側電機則表現相反，從最大振動振幅開始刺激，刺激結束時趨向于最小振動振幅。

24、因此，根據第二方面，本發明涉及一種控制呼吸刺激裝置的方法，其控制呼吸刺激裝置以通過生成振動位置的運動感來誘導吸氣階段，該方法包括以下步驟：

25、-激活中央電機的振動以達到最小振動振幅；

26、-激活側電機的振動以達到最大振動振幅；

27、-增加中央電機的振動以達到所述最大振動振幅，同時減小側電機的振動以達到所述最小振動振幅；

28、-停止中央電機的振動；以及

29、-停止側電機的振動。

30、優選地，為了獲得側電機的有效激活，激活側電機的振動以達到最大振動振幅的步驟在預定持續時間內進行，例如在吸氣刺激階段持續時間的5％到15％的持續時間內，在此持續時間內，側電機的振動振幅從最小振動振幅增加到最大振動振幅。

31、該實施例允許限制側電機在激活持續時間內所經歷的應變，以延長其壽命，并避免在激活電機時產生點擊感。

32、此外，減小側電機振動的步驟優選地以至少兩種速度進行：第一減小速度比第二減小速度慢，增加中央電機振動的步驟以至少兩種速度進行：第一增加速度比第二增加速度快；減小速度和增加速度之間的轉換可以在吸氣刺激階段的不同時刻發生。

33、該實施例允許在兩個信號之間創建簡單的交叉漸變，以便與使用振動的減小和增加的單個速度相比改善對明顯運動連續性的感知。

34、優選地，停止中央電機振動的步驟在預定持續時間內進行，例如在吸氣刺激階段持續時間的5％到15％之間的持續時間內，在此持續時間內，中央電機的振動振幅從最大振動振幅減小到最小振動振幅。該實施例允許限制中央電機在停用步驟持續時間內經歷內的應變，以便增加其壽命。

35、在呼氣刺激階段持續時間，與腹部兩側相對定位的側電機在刺激的最初時刻生成最小振動振幅，以在刺激結束時達到最大振幅。相反，與臍部區域相對定位的中央電機則相反，從最大振動振幅開始刺激，刺激結束時趨向于最小振動振幅。

36、因此，根據第三方面，本發明涉及一種用于控制呼吸刺激裝置的方法，其控制呼吸刺激裝置以通過生成振動位置的運動感來誘導呼氣階段，該方法包括以下步驟：

37、-激活中央電機的振動以達到最大振動振幅；

38、-激活側電機的振動以達到最小振動振幅；

39、-增加側電機的振動以達到所述最大振動振幅，同時減小中央電機的振動以達到所述最小振動振幅；

40、-停止中央電機的振動；以及

41、-停止側電機的振動。

42、優選地，為了獲得中央電機的有效激活，激活中央電機的振動以達到最大振動振幅的步驟在預定持續時間內進行，例如在呼氣刺激階段持續時間的5％到15％之間的持續時間內，在此持續時間，中央電機的振動振幅從最小振動振幅增加到最大振動振幅。

43、該實施例允許限制中央電機在激活步驟中所經歷的應變，以延長其壽命，并避免在激活電機時產生點擊感。

44、優選地，減小中央電機振動的步驟以至少兩種速度進行：第一減小速度比第二減小速度慢，增加側電機振動的步驟以至少兩種速度進行：第一增加速度比第二增加速度快；減小速度和增加速度之間的轉換可以在呼氣刺激階段的不同時刻發生。

45、該實施例允許在兩個信號之間創建簡單的交叉漸變，以便與使用振動的減小和增加的單個速度相比改善對明顯運動連續性的感知。

46、優選地，停止側電機振動的步驟在預定持續時間內進行，例如在呼氣刺激階段持續時間的5％到15％之間的持續時間，在此持續時間，側電機的振動振幅從最大振動振幅減小到最小振動振幅。該實施例允許限制側電機在停止步驟中所經歷的應變，以延長其壽命。