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具有觸覺反饋的生物感測的制作方法

文檔序號:6478539閱讀:162來源:國知局
專利名稱:具有觸覺反饋的生物感測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及用于感測來自活體的神經(jīng)活動和其它生物信息的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)
近年來,在開發(fā)允許人使用大腦波或通過一些其它生物活動來控制電子裝置的裝 置方面已經(jīng)獲得了進步。例如,這些裝置包括可接收生物信號的某些類型的傳感器。將這 些信號用作對電子裝置的控制輸入,以便依據(jù)被檢測的生物信號的類型而以多種方式控制 該裝置。如目前應(yīng)用中定義的生物信號指的是從大腦、脊髓、或神經(jīng)系統(tǒng)的其它部分接收的 神經(jīng)信號。本文描述的生物信號指的也可以是大腦的活動,諸如通過大腦的血流的變化,或 甚至在一些實施方式中,是諸如眼睛運動、面部肌肉活動等的其它生物活動。通過接收來自 人的生物輸入,電子裝置可對輸入信息做出反應(yīng),而不使用其它傳統(tǒng)的控制裝置,諸如小鍵 盤、按鈕、鍵盤和計算機鼠標(biāo)。大腦控制的裝置可由不能通過傳統(tǒng)的手段控制裝置的其它的人使用。例如,諸如 截肢者或四肢癱瘓的身體殘疾的人具有對電子裝置起作用的精神能力,但因為他們的身體 殘疾而不能使用身體操作的輸入裝置來控制電子裝置。通過簡單地使用頭腦,人可經(jīng)由被 稱為大腦-計算機接口(“BCI”)的交互來控制專用打字機。同樣,在計算機游戲領(lǐng)域中, 使用大腦_控制的程序可提供使用者與計算機之間的新水準(zhǔn)交互。雖然在這個領(lǐng)域中已經(jīng)進行了一些開發(fā),但還可以進行更多開發(fā)來進一步提高這 種技術(shù)。進一步的提高允許人與簡單使用涉及身體操作的輸入裝置的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相反, 而使用BCI來更好地控制電子裝置操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述對與生物體的被感測的生物活動有關(guān)的活體激勵觸覺效應(yīng)的系統(tǒng)和 方法。例如,在許多實施例的其中一個中本文描述的方法包含檢測來自脊椎動物的神經(jīng)信 號。該方法還包括相應(yīng)于神經(jīng)信號對脊椎動物產(chǎn)生觸覺效應(yīng)。在研究了下面的詳細(xì)描述和附圖之后,本文未特別公開的本發(fā)明的其它多個特 征、優(yōu)點和實施方式對一個本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見的。希望這種隱含的變 化也被本發(fā)明包括。


下圖中的組件沒必要按比例畫出。而是,基于清楚地示出本發(fā)明的一般原理來安 排重點。為了一致性和清晰性的目的,表示相應(yīng)組件的附圖標(biāo)記在必要時在附圖中重復(fù)出 現(xiàn)。圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的輸入驗證系統(tǒng)的圖。圖2是根據(jù)一個實施例在圖1中顯示的反饋裝置的框圖。圖3是根據(jù)一個實施例在圖2中顯示的處理裝置的框圖。
圖4示出處理的實施例的流程圖,處理是用于給人提供觸覺反饋,以響應(yīng)于來自該人的被檢測的神經(jīng)信號。
具體實施例方式大腦-計算機接口( “BCI”)的開發(fā)開創(chuàng)了改進使用者控制計算機的輸入的巨大 機會。能感測到使用者的大腦波并接著轉(zhuǎn)換成電信號,該電信號可用于諸如計算機、電子輪 椅等的電子裝置。在這點上,可通過使用者以特殊方式簡單思考來控制計算機程序或其它 電子裝置。通過以某種方式集中大腦或全神貫注,可將有注意力不集中的問題的兒童訓(xùn)練 成堅持集中在特殊任務(wù)上。運動員可學(xué)習(xí)能有助于獲得更好運動成績的精神放松技巧。也 可通過使用BCI來獲得醫(yī)療改進,以及娛樂好處。除了檢測大腦波的BCI之外,裝置能接收 來自使用者的其它生物輸入。雖然本發(fā)明描述以“神經(jīng)信號”的形式接收的輸入,但希望還 能感測其它類型的生物信號,諸如眼睛運動,面部肌肉運動,身體或肌肉運動,肌肉收縮等。雖然BCI提供控制裝置的先進方式,但使用者接收、來驗證他或她正在控制當(dāng)中 的僅有的反饋是裝置自身的實際響應(yīng)。僅可通過看見或聽見受控的電子裝置的動作來檢測 這個反饋。例如,通過用頭腦控制電子輪椅,僅僅是輪椅自身的反應(yīng)可向使用者驗證使用者 正在實際控制中。反饋可以使來自計算機程序的視覺或聽覺信號的形式,諸如當(dāng)某個事件 在程序中發(fā)生并被視覺顯示在計算機監(jiān)視器上時。同樣,計算機程序包括可感知為反饋的 聲音。利用BCI,給使用者的反饋是重要的,反饋用于通告使用者該使用者正在按需控制裝 置。不過,在這個發(fā)明中,描述了響應(yīng)于神經(jīng)輸入而提供觸覺感知的、振動觸覺的、肌肉運動 知覺的、或“觸覺的”反饋的系統(tǒng)和方法。觸覺反饋可以是除了現(xiàn)有的視覺或聽覺反饋之外 的。提供這種觸覺反饋以對使用者產(chǎn)生觸覺效應(yīng),用于驗證或確認(rèn)該使用者正在真正地控 制電子裝置。圖1是輸入驗證系統(tǒng)10的實施例的框圖。輸入驗證系統(tǒng)10包括反饋裝置12,反 饋裝置12接收來自人14的感覺信號并且還把觸覺反饋提供給人14。在本發(fā)明中,反饋裝 置12不僅能與人交互,如圖1所示,而且它還能與任何類型的哺乳動物或脊椎動物交互。 本文描述的感覺信號包括諸如從中樞神經(jīng)系統(tǒng)或大腦接收的神經(jīng)信號,或包括從其它類型 的可檢測生物活動接收的其它信號。例如,其它類型的生物活動包括眼睛運動,面部肌肉運 動,身體運動,和/或肌肉運動或收縮。在一些實施例中,其它類型的生物活動包括人14的 呼吸率、心率、和/或其它可檢測的身體特征或狀況。反饋裝置12可與多種外部電子裝置協(xié)同操作。反饋裝置12可用于檢測如上所述 的感覺信號并接著將與被感測的信號有關(guān)的電信號提供給各電子裝置。在另一些實施例 中,外部電子裝置自身可解釋感覺信號并將信號提供給反饋裝置12。在又一些實施例中,電 子裝置和反饋裝置12兩者分別檢測和處理感覺信號。感覺信號的檢測和處理依賴于反饋 裝置12操作的特殊電子裝置。外部電子裝置可受控于感覺信號或由感覺信號轉(zhuǎn)換成電信號的那些信號。反饋裝 置12可將觸覺反饋提供給人14以直接響應(yīng)于感覺信號的檢測。從而,人14接收已接收到 感覺信號的驗證或確認(rèn)。在另一些實施例中,反饋裝置12解釋控制信號怎樣影響外部電子裝置。反饋裝 置12可檢測在電子裝置范圍中事件何時發(fā)生,這相對于受控的那類電子裝置具有某些意義。例如,如果電子裝置是運行計算機游戲的計算機而游戲包括爆炸,例如,在虛擬環(huán)境范圍中,反饋裝置12可檢測虛擬爆炸并將觸覺反饋刺激提供給人14,從而人14可體驗爆炸的 感覺,雖然不及實際爆炸劇烈。輸入驗證系統(tǒng)10可包括眾多領(lǐng)域中的眾多應(yīng)用程序。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,來自人14 的感覺信號可用于控制假肢裝置??捎煞答佈b置12或由定制成關(guān)于假肢裝置來解釋感覺 信號的另一個控制裝置來控制假肢裝置。反饋裝置12還接收感覺信號并將觸覺反饋提供 給能夠感覺到觸覺刺激的人14身體的部分。這樣,人14可接收到按需控制假肢裝置的驗 證,或甚至可接收到指示可能損害或危及假肢裝置或人的觸覺效應(yīng)。對于另一些身體殘疾的使用者,可在允許使用者用精神控制計算機程序或應(yīng)用程 序而不用身體操作輸入裝置的系統(tǒng)中使用反饋裝置12。在一些實施例中,身體殘疾的使用 者可用頭腦畫出幾何圖案,反饋裝置12可接收到該幾何圖案。當(dāng)圖案完成時反饋裝置12 可用觸覺反饋的形式提供確認(rèn)。在其它的應(yīng)用中,盲人可通過盲文裝置接收觸覺反饋,盲文 裝置產(chǎn)生可感覺到的盲文圖案。在計算機游戲的環(huán)境中,可利用給人14的觸覺感知刺激來增強由游戲中的事件 產(chǎn)生的聲音。例如,計算機程序包括諸如爆炸、對游戲中化身(avatar)的地心引力、重力、 疼痛等事件。當(dāng)這些事件在計算機游戲范圍中發(fā)生時,反饋裝置12也可給游戲者或人14 提供觸覺反饋,以模仿如果事件實際發(fā)生會體驗的感覺。此外,可依據(jù)來自使用者的感覺信 號對提供給使用者的反饋進行調(diào)節(jié)。例如,如果反饋裝置12檢測到人14對游戲中的事件 感到驚恐,則反饋裝置12會給人14施加第一組觸覺效應(yīng)。否則,如果人14不驚恐,則會施 加不同組的觸覺效應(yīng)。 在運動訓(xùn)練中,運動員經(jīng)常鍛煉從而不僅提身體能力而且提高精神韌性??稍谶@ 種環(huán)境中使用輸入驗證系統(tǒng)10來接收來自運動員的神經(jīng)和/或生物信號?;谶@些信 號的解釋,當(dāng)達到特殊的精神狀態(tài)時或當(dāng)肌肉以正確形式移動時,反饋裝置12可給人14 以觸覺反饋形式提供正強化(positive reinforcement)。同樣,當(dāng)運動員的精神狀態(tài)是 心煩意亂的或不集中時、或當(dāng)身體或肌肉未以正確形式移動時,可提供負(fù)強化(negative reinforcement)。對運動的精神訓(xùn)練是重要的嘗試,以使運動員能夠練習(xí)全神貫注、集中、 冷靜、放松等。反饋裝置12還可與駕駛員警報裝置協(xié)同使用。在這點上,反饋裝置12可基于 神經(jīng)信號或甚至是眼睛運動而感測睡意或缺乏集中。響應(yīng)于檢測到駕駛員的非正常警報 (improper alertness),反饋裝置12可給駕駛員提供觸覺反饋以使駕駛員恢復(fù)到更安全的 警報水平。已經(jīng)閱讀并理解了本發(fā)明的一個本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可想象或考慮圖1的輸入 驗證系統(tǒng)10的這些和另一些應(yīng)用。圖2是圖1中顯示的反饋裝置12的實施例的框圖。在這個實施例中,反饋裝置12 包括一個或多個傳感器16,處理裝置18,和一個或多個觸覺裝置20。傳感器16檢測或監(jiān) 視神經(jīng)活動或其它生物活動并將這個被感測的活動轉(zhuǎn)換成電信號。同樣,傳感器16包括放 大裝置用于在必要時放大電信號。傳感器16接著將電信號傳輸給處理裝置18。從傳感器 16到處理裝置18的信號的通信包括有線和/或無線傳輸。處理裝置18對與人14的被感 測的神經(jīng)活動或生物活動有關(guān)的電信號進行處理。在一些實施例中,作為對接收到信號的 確認(rèn),處理裝置18將信號提供給觸覺裝置20以向人14指出已接收到該輸入。這樣,人14通過觸覺反饋確認(rèn)已檢測到他或她的神經(jīng)活動。同樣,處理裝置18將信號提供給觸覺裝置 20以響應(yīng)于特殊事件,特殊事件發(fā)生在受到人14的神經(jīng)活動控制的外部裝置的范圍中。傳感器16可包括定位成對著或靠近人14的身體的皮膚的板或墊。在某些情形下, 還可將傳感器16放在皮下。當(dāng)放在皮下時,諸如在醫(yī)療使用中,可將傳感器16永久或可移 除地附連于一部分身體。例如,可將傳感器16附連于大腦或神經(jīng)系統(tǒng)的其它部分以能夠近 距離感測神經(jīng)活動。在一些實施方式中,傳感器16可包括微波發(fā)射器,用于檢測眼睛、面部肌肉等的 精細(xì)運動。同樣,傳感器16可包括紅外裝置,用于感測諸如大腦中血流的血流的變化。傳 感器16可包括任何適當(dāng)類型的檢測裝置用于檢測神經(jīng)信號和/或第二組輸入,包括例如眼 睛運動、面部肌肉運動、肌肉收縮等。傳感器16還可感測身體對上述觸覺效應(yīng)的響應(yīng)。處理裝置18通過感測由傳感器16接收的信號、處理被感測的信號并將觸覺響應(yīng) 信號施加給觸覺裝置20來控制反饋裝置12的操作。在一些實施例中,處理裝置18可依據(jù) 身體對更早的觸覺效應(yīng)的響應(yīng)來調(diào)節(jié)發(fā)送給致動器的觸覺響應(yīng)信號。這樣,人使反饋系統(tǒng) 的回路完整,反饋系統(tǒng)允許處理裝置18調(diào)節(jié)觸覺信號以獲得或優(yōu)化希望的觸覺效應(yīng)。在接 收到感覺信號時處理裝置18可提供反饋,由此通告人14已真正接收到感覺信號。處理裝 置18還可在受控于人14的電子設(shè)備范圍中的事件發(fā)生時提供反饋。因此人14當(dāng)某事處 于他或她的控制之下時、當(dāng)控制已完成想要做的事時接收確認(rèn)。處理裝置18使用算法來計算要對人14施加什么觸覺效應(yīng)以及施加觸覺效應(yīng)的順 序。該算法還可依據(jù)要通告給人14的消息或信號的類型或烈度(severity)來計算要施加 的不同觸覺效應(yīng)的程度、幅度、頻率和/或持續(xù)時間。觸覺裝置20可位于人14身體的任何部分之上或附近,用于對身體的不同部分提 供觸覺效應(yīng)。例如,對身體的觸覺效應(yīng)的位置和外部裝置與人14之間的預(yù)定通信方式有 關(guān)。觸覺裝置20可位于頭盔內(nèi)部以便與頭的后部和頂部接觸。可選地,觸覺裝置20可位 于纏繞或圍繞放置在頭的后部和前額的帶上。觸覺裝置20可放在任何適當(dāng)?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)上 或與其附連,該支承結(jié)構(gòu)可將觸覺裝置20相對于人14的身體的一部分保持在特定方位上。 還可根據(jù)反饋內(nèi)容使觸覺裝置20位于肩膀、手臂、手、腿、足、或身體的其它部分上。在一些實施例中,觸覺裝置20足夠靠近身體的特定神經(jīng)以能夠調(diào)用所需的觸覺 效應(yīng)。在一些實施例中,諸如在一些醫(yī)療應(yīng)用中,可將觸覺裝置20嵌入在人的皮下和甚至 放置成直接接觸人的神經(jīng)系統(tǒng)。在這點上,可將這種致動器永久植入或附連于人體。在一 些實施方式中,可將觸覺裝置20附連到支承傳感器16的同一支承結(jié)構(gòu)上。同樣,一些傳感 器16和觸覺裝置20可分享同一空間來感測和致動身體的同一部分。觸覺裝置20包括致動器用于提供振動形式的觸覺效應(yīng)。在這點上,致動器可包 括任何適當(dāng)?shù)牧κ┘訖C構(gòu)、電磁機構(gòu)、和/或機電機構(gòu)。例如,致動器包括偏心轉(zhuǎn)動質(zhì)量塊 (“ERM”),在偏心轉(zhuǎn)動質(zhì)量塊中通過電機或線性諧振器(“LRA”)使偏心質(zhì)量塊轉(zhuǎn)動,在線 性諧振器中前后驅(qū)動附連于彈簧的質(zhì)量塊。在另一些實施例中,致動器包括壓電電路、電活 性聚合物電路、形狀記憶合金電路等,或其它適當(dāng)?shù)闹悄懿牧涎b置。在一些實施例中,可將觸覺信號施加為對部分身體的電流、電壓或電磁場以便調(diào) 用對人14的觸覺效應(yīng)。通常,將觸覺裝置20配置成提供振動、壓力、強迫的肌肉收縮、或?qū)?神經(jīng)系統(tǒng)或大腦的刺激,以施加某些觸覺感知感測的感覺。強迫的肌肉收縮能引起模仿肌肉實際響應(yīng)的肌肉響應(yīng)(當(dāng)在虛擬范圍中使用時)。在另一些實施方式中,可將觸覺裝置 20配置成提供諸如熱、冷、疼痛或其它皮膚感覺刺激的其它觸覺反饋。
可將觸覺裝置20形成為能夠佩帶或位于面對或接近于人的皮膚放置的板或墊。 同樣,觸覺裝置20可包括并入其中或可選地位于處理裝置18與觸覺裝置20之間的一個或 多個裝置驅(qū)動器。在一些實施例中,處理裝置18中可包括裝置驅(qū)動器以給觸覺裝置20提 供電力。圖3是圖2中顯示的處理裝置18的實施例的框圖。在這個實施例中處理裝置18 包括處理器22、存儲器24、傳感器接口 26、觸覺裝置接口 28、輸入裝置30和輸出裝置32。 處理裝置18的這些組件經(jīng)由允許在其間通信的內(nèi)總線34而互相連接。除其它組件以外, 存儲器24還包括觸覺反饋程序36。觸覺反饋程序36包括由處理器22執(zhí)行的指令,用于響 應(yīng)于被感測的神經(jīng)活動而將觸覺反饋提供給人14。傳感器接口 26在一個或多個傳感器16(圖2)與處理器22之間通信。傳感器接 口 26從傳感器16處接收表示主體(subject)的神經(jīng)活動或其它生物輸入的信號。輸入裝 置30包括用于接收信息的任何適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)。例如,輸入裝置30包括計算機鍵盤、計算機鼠 標(biāo)、或其它傳統(tǒng)的身體操作輸入裝置。這些輸入裝置30用于輸入信息來選擇要運行的軟件 程序或輸入偏好等。在醫(yī)療領(lǐng)域中,輸入裝置30接收由醫(yī)生或醫(yī)務(wù)人員輸入的輸入。配置處理器22以控制處理裝置18的操作并執(zhí)行存儲器24中存儲的軟件程序。例 如,通過執(zhí)行觸覺反饋程序36,處理器22能夠響應(yīng)于從人14接收神經(jīng)活動而給人14提供 反饋。同樣,處理器22可提供反饋,以響應(yīng)于在受人的神經(jīng)活動控制的電子裝置的范圍中 發(fā)生的事件。觸覺裝置接口 28包括觸覺致動接口,用于調(diào)用對人14的觸覺效應(yīng)。當(dāng)處理器22 檢測到將觸覺信號提供給人的情況時,觸覺裝置接口 28與一個或多個觸覺裝置20通信以 對人施加適當(dāng)?shù)挠|覺效應(yīng)。依據(jù)與觸覺裝置接口 28通信的觸覺裝置20的類型和觸覺裝置 20相對于人體的位置,觸覺裝置接口 28提供適當(dāng)?shù)囊粋€或多個信號以引起希望的刺激。輸出裝置32包括例如計算機監(jiān)視器用于以視覺形式顯示圖形圖像,該圖像與處 理裝置18上運行的計算機應(yīng)用程序有關(guān)。例如,在游戲環(huán)境中,圖形顯示器在受使用者控 制的屏幕上顯示一個或多個對象。對在計算機應(yīng)用程序范圍中發(fā)生在這些對象上的事件進 行設(shè)計組合(choreograph)或使其與施加于人的觸覺效應(yīng)同步。在這點上,處理裝置18可 以是計算機或與計算機有關(guān),而計算機包括所需的某些外設(shè)裝置。在處理裝置18與作為外 部電子裝置的計算機協(xié)同操作的實施例中,輸入裝置30、輸出裝置、和/或總線34與外部計 算機通信。在這點上,外部計算機和處理裝置18可按需共享數(shù)據(jù)以使處理裝置18能夠施 加觸覺效應(yīng)。在一些實施例中,處理裝置18與計算機集成以使存儲器24不僅存儲觸覺反 饋程序36而且存儲由人14控制的計算機應(yīng)用程序。在本文描述的計算機應(yīng)用程序中,將 生物或神經(jīng)信號用做對應(yīng)用程序的控制輸入。生物輸入可用于在圖形用戶界面(“GUI”) 的屏幕上控制光標(biāo)移動、選擇GUI上的選項、上翻或下翻窗口、或用于計算機應(yīng)用程序的其 它類型的命令或輸入。在計算機應(yīng)用程序范圍內(nèi),可將觸覺反饋經(jīng)由觸覺裝置接口 28發(fā)送 給觸覺裝置20,以響應(yīng)于計算機上運行的計算機應(yīng)用程序范圍中的事件??蓪⒈景l(fā)明的觸覺反饋程序36實施成硬件、軟件、固件或其組合。當(dāng)實施成軟件 或固件時,可將觸覺反饋程序36存儲在存儲器中并由處理裝置執(zhí)行,如上所述。當(dāng)實施成硬件時,可將觸覺反饋程序36實施成例如使用離散邏輯電路、專用集成電路(“ASIC”)、可 編程門陣列(“PGA”)、現(xiàn)場可編程門陣列(“FPGA”)等,或其任何組合。還可將觸覺反饋 程序36實施成使用模擬電路。可將如本文所述的包括可執(zhí)行邏輯指令的程序或軟件代碼 嵌入任何適當(dāng)?shù)挠嬎銠C可讀介質(zhì),以便由任何適當(dāng)?shù)奶幚硌b置執(zhí)行。計算機可讀介質(zhì)可包 括能在可測量的時間長度上存儲程序或軟件代碼的任何物理介質(zhì)。圖4示出根據(jù)一個實施例提供觸覺效應(yīng)以響應(yīng)于被檢測的神經(jīng) 活動的過程的流 程圖。在框38中,檢測到來自人的神經(jīng)信號。應(yīng)理解關(guān)于框38描述的檢測過程可以可選 地包括檢測來自可檢測到神經(jīng)活動的任何哺乳動物或脊椎動物的神經(jīng)信號。同樣,還可從 大腦或從中樞神經(jīng)系統(tǒng)的另一部分檢測神經(jīng)信號。還可從諸如眼睛運動、肌肉運動或收縮、 呼吸率、心率等其它生物活動檢測信號。響應(yīng)于框38中檢測到的神經(jīng)信號,圖4的過程可 分支成第一分支和第二分支,或兩個分支(如圖所示),第一分支包括框40和42,第二分支 包括框44、46、48和50。例如當(dāng)兩條分支都執(zhí)行時,諸如處理器22的處理系統(tǒng)并行執(zhí)行第 一分支和第二分支中的任務(wù)。在第一分支中,框40包括產(chǎn)生觸覺響應(yīng)信號以響應(yīng)于神經(jīng)信號。在框42中,將與 觸覺響應(yīng)信號有關(guān)的觸覺效應(yīng)對人進行致動。在第二分支中,框44包括處理被檢測的神經(jīng) 信號以控制外部裝置。外部裝置可以是計算機或其它基于處理器的裝置。在一些實施例中, 外部裝置可以是電輪椅、假肢裝置、或其它類型的機器人裝置或運動可控裝置。受控裝置還 可包括基于輸入控制信號進行操作的任何其它適當(dāng)?shù)碾娮友b置。在框46中,檢測外部裝置 范圍內(nèi)的事件。依據(jù)受控的外部裝置的類型,事件可包括發(fā)生于外部裝置的或發(fā)生于外部 裝置某部分的任何類型的反應(yīng)、結(jié)果、動作等。例如,在計算機游戲中,事件可以是與游戲中 其它對象交互的受控的化身。可在計算機游戲范圍中對被某人或某事打擊或體驗了某種虛 擬感覺的化身進行檢測。在框48中,產(chǎn)生觸覺響應(yīng)信號以響應(yīng)于在框46中檢測到的事件。在這點上,觸覺 響應(yīng)信號可與事件的時序配合。同樣,可產(chǎn)生觸覺響應(yīng)信號以對應(yīng)于事件的緊急性、強度或 其它性質(zhì)。另外,可為不同事件產(chǎn)生不同的觸覺響應(yīng)信號,以產(chǎn)生與使用者一致的通信類 型。在框50中,基于觸覺響應(yīng)信號,對人致動觸覺效應(yīng)。一般而言,可由觸覺致動器接收觸 覺響應(yīng)信號,觸覺致動器能夠解釋信號并給人施加或模擬相應(yīng)于信號中信息的感覺。應(yīng)理解本文描述的步驟、處理或操作表示可用軟件或固件實施的任何模塊或代碼 序列。在這點上,這些模塊和代碼序列可包括命令或指令,用于執(zhí)行物理組件內(nèi)的特定邏輯 步驟、處理或操作。應(yīng)進一步理解本文描述的一個或多個步驟、處理和/或操作基本上同時 執(zhí)行或按不同于明確描述的順序執(zhí)行,正如本領(lǐng)域一個普通技術(shù)人員會理解的那樣。本文描述的實施例僅表示示例性實施方式,而不希望將本發(fā)明必然限制于任何特 定示例。而是,可以如本領(lǐng)域一個普通技術(shù)人員會理解的那樣對這些實施例進行各種更改。 任何這種更改都希望包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)并受所附權(quán)利要求的保護。
權(quán)利要求
一種裝置,包含傳感器,其被配置成感測來自人的神經(jīng)信號;處理裝置,其與該傳感器通信,將該處理裝置配置成接收來自該傳感器的神經(jīng)信號并處理該神經(jīng)信號以產(chǎn)生第一信號;計算機應(yīng)用程序,其被配置成對該第一信號做出響應(yīng)并產(chǎn)生第一觸覺響應(yīng)信號作為該計算機應(yīng)用程序中的事件的結(jié)果;以及觸覺裝置,其與該計算機應(yīng)用程序通信,將該觸覺裝置配置成接收該第一觸覺響應(yīng)信號并對該人產(chǎn)生第一觸覺效應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中將該處理裝置進一步配置成產(chǎn)生第二觸覺響應(yīng)信號 以響應(yīng)于接收該神經(jīng)信號,將該觸覺裝置進一步配制成接收該第二觸覺響應(yīng)信號并對該人 產(chǎn)生第二觸覺效應(yīng),其中當(dāng)已感測到神經(jīng)信號時該第二觸覺效應(yīng)向該人驗證。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中使每個傳感器和每個觸覺裝置位于接近該人的皮膚。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中該傳感器檢測來自該人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)活動。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中該傳感器檢測該人的大腦活動。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置,進一步包含第二傳感器,第二傳感器被配置成檢測來自 該人的一個或多個第二組輸入,該第二組輸入包括眼睛運動、面部肌肉運動、身體肌肉運動 或收縮、呼吸率和心率。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中該觸覺裝置給該人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)施加信號以模擬 該觸覺效應(yīng)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中該觸覺裝置包含一個或多個致動器,并且該觸覺效 應(yīng)是振動觸覺效應(yīng)。
9. 一種方法,包含檢測來自脊椎動物的神經(jīng)信號;以及 相應(yīng)于該神經(jīng)信號對該脊椎動物產(chǎn)生觸覺效應(yīng)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其中檢測該神經(jīng)信號包含檢測來自該脊椎動物的大腦 活動的多個神經(jīng)信號。
11.如權(quán)利要求9所述的方法,其中檢測該神經(jīng)信號包含發(fā)射紅外輻射來檢測血流。
12.如權(quán)利要求9所述的方法,進一步包含檢測來自該脊椎動物的第二組輸入,該第二組輸入包括從由眼睛運動、身體運動、肌肉 運動和肌肉收縮組成的輸入組選出的至少一個輸入。
13.如權(quán)利要求9所述的方法,其中致動該觸覺效應(yīng)進一步包含 施加第一觸覺效應(yīng)以響應(yīng)于檢測到該神經(jīng)信號;以及施加第二觸覺效應(yīng)以響應(yīng)于檢測到在受控于該神經(jīng)信號的外部裝置中發(fā)生的事件。
14.如權(quán)利要求9所述的方法,其中產(chǎn)生該觸覺效應(yīng)包含利用致動器給該脊椎動物施 加振動和將電輸出施加給該脊椎動物身體的一個或多個部分的至少一種。
15.如權(quán)利要求9所述的方法,進一步包含基于該脊椎動物對該觸覺效應(yīng)的響應(yīng)而感測來自該脊椎動物的第二神經(jīng)信號;和調(diào)節(jié)該觸覺效應(yīng)以響應(yīng)于被感測的第二神經(jīng)信號。
16.如權(quán)利要求9所述的方法,其中該外部裝置包括計算機而該被檢測的事件與由該 計算機執(zhí)行的計算機應(yīng)用程序的圖形用戶界面中光標(biāo)的位置有關(guān)。
17.一種系統(tǒng),包含用于感測活體的生物活動的裝置;用于處理該生物活動以產(chǎn)生觸覺響應(yīng)信號的裝置;以及用于提交對該活體的觸覺效應(yīng)的裝置,其中該觸覺效應(yīng)與處理裝置產(chǎn)生的該觸覺響應(yīng) 信號有關(guān)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng),其中用于感測生物活動的裝置包括用于感測來自人的 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)活動的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng),其中將提交裝置配置成引起對該人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的 該觸覺效應(yīng)以模仿實際發(fā)生的感覺。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng),進一步包含用于將該生物活動解釋為控制信號以便控制外部電子裝置的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng),其中用于提交觸覺效應(yīng)的裝置基于在外部電子裝置中 發(fā)生的事件而調(diào)用觸覺效應(yīng)。
22.—種計算機可讀介質(zhì),其適于存儲可由處理器執(zhí)行的指令,被存儲的指令包含被配 置成指示該處理器的邏輯,用于檢測來自脊椎動物的神經(jīng)信號;以及給該脊椎動物施加相應(yīng)于該神經(jīng)信號的觸覺效應(yīng)。
23.如權(quán)利要求22所述的計算機可讀介質(zhì),其中被存儲的指令進一步包含被配置成指 示該處理器的邏輯,以響應(yīng)于該被檢測的神經(jīng)信號,用于控制計算機程序中的光標(biāo)或化身。
24.如權(quán)利要求23所述的計算機可讀介質(zhì),其中被配置成指示該處理器以施加觸覺效 應(yīng)的邏輯進一步包含被配置成指示該處理器以調(diào)用該脊椎動物的肌肉收縮從而模仿該化 身的虛擬肌肉的收縮的邏輯。
25.如權(quán)利要求22所述的計算機可讀介質(zhì),其中該神經(jīng)信號與大腦活動有關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有觸覺反饋的生物感測。如本文所描述的系統(tǒng)和方法,本發(fā)明能夠產(chǎn)生觸覺反饋以響應(yīng)于感測來自脊椎動物的生物信號。和其它系統(tǒng)和方法相比,根據(jù)一個實施例的方法包括檢測來自脊椎動物的神經(jīng)信號。該方法還包括相應(yīng)于神經(jīng)信號對脊椎動物產(chǎn)生觸覺效應(yīng)。
文檔編號G06F3/01GK101809525SQ200880109096
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者C·J·尤爾里奇, M·D·格拉哈姆 申請人:英默森公司
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