通過對用戶視神經(jīng)進(jìn)行經(jīng)皮刺激來表示用戶輸出數(shù)據(jù)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了通過對用戶的視神經(jīng)進(jìn)行經(jīng)皮刺激而向用戶提供形式為被感知光信號的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和技術(shù)。用戶輸出數(shù)據(jù)被用于生成用戶輸出數(shù)據(jù)，適宜地，用戶輸出數(shù)據(jù)表示由數(shù)據(jù)處理裝置收集，生成或處理的數(shù)據(jù)。用戶輸出數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示，并執(zhí)行控制功能以生成電脈沖，當(dāng)應(yīng)用至用戶皮膚時(shí)，電脈沖刺激用戶的視神經(jīng)以使用戶感知光信號。
【專利說明】通過對用戶視神經(jīng)進(jìn)行經(jīng)皮刺激來表示用戶輸出數(shù)據(jù)的方 法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的示例性非限制性實(shí)施方式一般涉及人機(jī)接口，更具體涉及對視神經(jīng)進(jìn)行 經(jīng)皮刺激以產(chǎn)生視覺響應(yīng)的機(jī)制。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今的電子設(shè)備處理和生成海量數(shù)據(jù)，并能夠傳遞設(shè)備自身生成的數(shù)據(jù)以及設(shè)備 所感測到和處理的數(shù)據(jù)。通常數(shù)據(jù)以視覺顯示，并且還經(jīng)常以可聽見的形式傳遞給用戶。 自然，對于視障用戶，特別是嚴(yán)重視障用戶而言，視覺顯示沒什么價(jià)值，同樣，聽覺顯示對于 聽障用戶而言沒什么價(jià)值。此外，即使對于視覺和聽覺正常的用戶來說，電子設(shè)備的顯示也 必須經(jīng)常同許多其它視覺和聽覺刺激競爭。已經(jīng)付出了大量努力來向視障用戶提供視覺信 息，很容易理解這些人的生活會(huì)被能夠使他們看清周圍世界的技術(shù)做出多大的改善。對視 覺皮層和視神經(jīng)進(jìn)行刺激的裝置通常包括植入物或其它侵入性技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，裝置包括存儲(chǔ)器，至少一個(gè)處理器，及程序指令。程 序指令配置為同存儲(chǔ)器和至少一個(gè)處理器一起將裝置配置為執(zhí)行至少包括以下的動(dòng)作：生 成用戶輸出數(shù)據(jù)，將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示，以及執(zhí)行控制功能以導(dǎo)致 生成電輸出。當(dāng)應(yīng)用到用戶皮膚時(shí)，電輸出刺激用戶的視神經(jīng)以使用戶感知光信號。
[0004] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，方法包括：生成用戶輸出數(shù)據(jù)，將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為對應(yīng)于光信號的表示，以及執(zhí)行控制功能以導(dǎo)致生成電輸出。當(dāng)應(yīng)用到用戶皮膚時(shí)， 電輸出刺激用戶的視神經(jīng)以使用戶感知光信號。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)存儲(chǔ)程序指令。當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，程序指令將裝置配置為執(zhí)行至少包括以下的動(dòng) 作：生成用戶輸出數(shù)據(jù)，將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示，以及執(zhí)行控制功能以 導(dǎo)致生成電輸出。當(dāng)應(yīng)用到用戶皮膚時(shí)，電輸出刺激用戶的視神經(jīng)以使用戶感知光信號。
[0005] 下面對本發(fā)明的這些和其它實(shí)施方式及方面進(jìn)行詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)；
[0007] 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的信號轉(zhuǎn)換器；
[0008] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0009] 本發(fā)明的實(shí)施方式認(rèn)識到，通過侵入性技術(shù)，如外科手術(shù)來刺激視神經(jīng)或多或少 會(huì)給患者帶來痛苦，并且明顯限制了對嚴(yán)重視障人士的適用性，因此，刺激視覺中心所提供 的好處可以克服將設(shè)備放置到身體中所帶來的創(chuàng)傷。此外，本發(fā)明的各種實(shí)施方式認(rèn)識到， 對視神經(jīng)進(jìn)行刺激的非侵入性技術(shù)可以自然降低對患者的負(fù)面影響，因此使視神經(jīng)刺激在 比嚴(yán)重視障較好的情況下可以接受。本發(fā)明的實(shí)施方式還認(rèn)識到，很多視神經(jīng)刺激機(jī)制或 其它視覺中心難以攜帶，限制了用戶的移動(dòng)性。
[0010] 因此，本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種便攜式，或完全獨(dú)立的裝置，該裝置將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為能夠應(yīng)用至患者皮膚以刺激視神經(jīng)的電脈沖。這種刺激能夠使用戶感知光線，產(chǎn)生不同 水平和持續(xù)時(shí)間刺激的不同的信號能夠使用戶感知不同的光圖形。用戶設(shè)備，如計(jì)算機(jī)或 移動(dòng)設(shè)備可以產(chǎn)生能夠轉(zhuǎn)換為電刺激的信號，用戶設(shè)備產(chǎn)生的信號因此能夠轉(zhuǎn)換為視覺圖 形，即使在視障的情況下用戶也可以感知該視覺圖形?；蛘?，即便對于視覺正常的用戶，也 可以將信號以用戶即使在日常活動(dòng)中雜亂的視覺和聽覺環(huán)境中也能感知的方式提供給用 戶。
[0011] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括數(shù)據(jù)處理裝置 102,數(shù)據(jù)處理裝置102可以使計(jì)算機(jī)，便攜式數(shù)據(jù)處理裝置，或其它能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理 或檢測并通過用戶接口傳遞信息的裝置。系統(tǒng)100還包括信號轉(zhuǎn)換器104,信號轉(zhuǎn)換器104 從數(shù)據(jù)處理裝置102接收信號，并將信號轉(zhuǎn)換為能夠應(yīng)用至用戶皮膚以對用戶的視神經(jīng)產(chǎn) 生經(jīng)皮刺激的電脈沖。系統(tǒng)100還包括可被用戶穿戴的接觸接口 106。接觸接口 106包括 連接器108,以及觸點(diǎn)110A和110B，連接器108提供到信號轉(zhuǎn)換器104的連接，觸點(diǎn)110A 和110B能夠?qū)㈦娒}沖傳遞給用戶皮膚。就用戶而言，電脈沖產(chǎn)生視覺感知，同時(shí)視覺感知 基于數(shù)據(jù)處理裝置102產(chǎn)生的信號的變化而變化。
[0012] 數(shù)據(jù)處理裝置102包括通過總線126通行的處理器120,存儲(chǔ)器122和存儲(chǔ)介質(zhì) 124。數(shù)據(jù)處理裝置102還包括信號接口 128,在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，信號接口 128可以包括音頻端口 130和視頻端口 132。信號處理器可以合適地連接至音頻端口 130 和視頻端口 132中的一個(gè)或多個(gè)，將從連接的一個(gè)或多個(gè)端口處接收的信號轉(zhuǎn)換為能夠通 過接觸接口 106應(yīng)用的電脈沖。
[0013] 數(shù)據(jù)處理裝置102利用數(shù)據(jù)134和程序136,適宜地，數(shù)據(jù)134和程序136位于存 儲(chǔ)介質(zhì)124中。數(shù)據(jù)處理裝置102可以各種在其正常運(yùn)行中使用的包括軟件模塊。該模塊 的一個(gè)可以用于展示本發(fā)明的實(shí)施方式的例子是導(dǎo)航模塊138。導(dǎo)航模塊138支持不同的 地圖，以及用于向用戶告知他或她的位置，或?qū)⒂脩粢龑?dǎo)至期望位置的其它裝置。特別有益 于展示本發(fā)明的一個(gè)機(jī)制是對路徑點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)航。導(dǎo)航模塊138可以接收輸入以設(shè)定一個(gè)路 徑點(diǎn)，接下來可以提供導(dǎo)航信號以提示用戶是否正按照到路徑點(diǎn)的正確路徑前進(jìn)。在很多 導(dǎo)航輔助設(shè)備中，使用方向指示來指向用戶，如果用戶偏離路徑向左或向右，則方向指示分 別向右指或向左指。這種機(jī)制可以方便地適用于本發(fā)明的實(shí)施方式。將會(huì)注意到，接觸接 口 106包括觸點(diǎn)110A和110B。因此，根據(jù)需要，接觸接口 106可以用觸點(diǎn)110A或觸點(diǎn)110B 來刺激用戶。因此，數(shù)據(jù)處理裝置102可以使用信號適配器模塊140來通過各種軟件模塊 對將要提供給用戶的信息進(jìn)行分析，并將信息調(diào)整為當(dāng)使用本發(fā)明的實(shí)施方式通過經(jīng)皮刺 激來提供信息時(shí)，用戶很容易就能夠理解的形式。在對路徑點(diǎn)進(jìn)行方向指示的情況下，信號 適配器模塊140可以對導(dǎo)航模塊138生成的方向指示進(jìn)行調(diào)整，使向左指的方向箭頭通過 左觸點(diǎn)上的刺激表示，左觸點(diǎn)在這里是110A,向右指的方向箭頭通過右觸點(diǎn)上的刺激表示， 右觸點(diǎn)在這里是110B。110A上的刺激使用戶感知左邊的光，110B上的刺激使用戶感知右邊 的光。當(dāng)用戶偏離路徑向右時(shí)，導(dǎo)航模塊138可以產(chǎn)生還指示偏離度的向左指的箭頭，信號 適配器模塊140可以理解方向箭頭并基于理解而在左觸點(diǎn)110上產(chǎn)生脈沖，脈沖頻率隨著 偏離的增加而增加，隨著偏離的減少而減少，當(dāng)用戶按照正確路徑前進(jìn)時(shí)取消脈沖。舉例來 說，脈沖可以以立體聲音頻信號的形式產(chǎn)生，通過音頻端口 130傳輸，并由信號轉(zhuǎn)換器140 接收，立體聲音頻信號的特征是在信號的左聲道或右聲道上有脈沖音。
[0014] 圖2顯示了信號轉(zhuǎn)換器104的額外細(xì)節(jié)。在該示例性實(shí)施方式中，信號轉(zhuǎn)換器104 包括輸入接口 202,輸入接口 202向電壓比較器204提供輸入。電壓比較器204的輸出提供 給第一定時(shí)器206,第一定時(shí)器206的輸出提供給第二定時(shí)器208。第一定時(shí)器206的輸出 還提供給觸發(fā)器210,第二定時(shí)器208的輸出也提供給觸發(fā)器210。觸發(fā)器210的輸出提供 給升壓轉(zhuǎn)換器212。定時(shí)器206和208還控制電流源214和216,電流源214和216對第一 輸出端口 218和第二輸出端口 220供電。第一輸出端口 218和第二輸出端口 220向接觸接 口 106的觸點(diǎn)110A和110B提供電壓。
[0015] 當(dāng)信號被提供給信號轉(zhuǎn)換器104的輸入端202時(shí)，信號驅(qū)動(dòng)比較器204。比較器 204基于提供給輸入端202的信號產(chǎn)生輸出。定時(shí)器206被比較器204的上升負(fù)沿開啟。 比較器206的上升負(fù)沿將觸發(fā)器210設(shè)置為活動(dòng)狀態(tài)，以開啟升壓轉(zhuǎn)換器212。計(jì)時(shí)器206 開啟電流源214,并在電流源214的輸出端口 218處生成正極性脈沖。
[0016] 定時(shí)器206的下降負(fù)沿開啟計(jì)時(shí)器208。計(jì)時(shí)器208開啟電流源216,并在電流源 216的輸出端口 220處生成負(fù)極性脈沖。定時(shí)器206的下降負(fù)沿將觸發(fā)器210設(shè)置為靜止 狀態(tài)，以關(guān)閉升壓轉(zhuǎn)換器212。由此，升壓轉(zhuǎn)換器212僅在經(jīng)皮電刺激期間運(yùn)行。電流源214 和216組合起來以在輸出端口 218和220之間產(chǎn)生平衡差分信號，當(dāng)信號通過接觸接口 106 傳遞給用戶時(shí)，信號由用戶的皮膚加載。合適的信號持續(xù)時(shí)間和其它參數(shù)可以包括80ms的 脈沖，240±20μ A范圍內(nèi)的電流，和5_300kohm范圍內(nèi)的負(fù)載阻抗。在一個(gè)實(shí)施方式中，可 以通過數(shù)據(jù)處理裝置102來產(chǎn)生形式為脈沖突發(fā)的信號，脈沖之間的時(shí)間為5,10和15ms， 信號持續(xù)時(shí)間為165,170和175ms。這些信號持續(xù)時(shí)間將分別產(chǎn)生微弱，溫和和強(qiáng)烈的閃爍 亮點(diǎn)感知。
[0017] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方法300。在步驟302，適合通過數(shù)據(jù)處 理裝置來收集，處理和生成用戶所需的或與用戶的活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以包括來自任 意數(shù)量的源或與任意數(shù)量的事件或現(xiàn)象相關(guān)的數(shù)據(jù)。這種事件或現(xiàn)象的例子包括-舉例 來說-數(shù)據(jù)處理裝置生成的提示，如日歷提示，來電提示等。其它的例子包括環(huán)境條件，例 如障礙或危險(xiǎn)，以及路徑方向。在步驟304,對合適的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生成用戶接口輸出數(shù) 據(jù)。典型的用戶接口輸出數(shù)據(jù)可以是典型用戶接口裝置生成的數(shù)據(jù)，例如顯示指示，音頻信 號等。在步驟306,將用戶接口輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為表示輸出數(shù)據(jù)的信號，轉(zhuǎn)換的方式為使得光 信號形式的信號能夠全面地表示接口輸出數(shù)據(jù)。在步驟308,將信號傳輸至信號轉(zhuǎn)換器并將 其處理為能夠?qū)τ脩舻囊暽窠?jīng)進(jìn)行經(jīng)皮刺激的電脈沖。
[0018] 雖然上面描述了各種示例性實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)踐不局限于在 此顯示和討論的各種示例性實(shí)施方式。鑒于前面的描述，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對本發(fā) 明的前述示例性實(shí)施方式所做的各種修改和調(diào)整是很明顯的。此外，前述非限制性實(shí)施方 式的一些不同特征可以在不使用其它所描述的特征的情況下被使用。
[0019] 因此，前面的描述應(yīng)該被視為只是對本發(fā)明的原理，教導(dǎo)和示例性實(shí)施方式做出 展示，而非限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種裝置，其包括： 存儲(chǔ)器； 至少一個(gè)處理器； 程序指令，該程序指令被配置為同所述存儲(chǔ)器和至少一個(gè)處理器一起將所述裝置配置 為執(zhí)行至少包括以下的動(dòng)作： 生成用戶輸出數(shù)據(jù)； 將所述用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示；以及 執(zhí)行控制功能以導(dǎo)致生成電輸出，當(dāng)應(yīng)用到用戶皮膚時(shí)，所述電輸出刺激用戶的視神 經(jīng)以使用戶感知所述光信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括信號轉(zhuǎn)換器以生成電脈沖形式的所述電輸出， 其中所述信號轉(zhuǎn)換器基于一個(gè)或多個(gè)表示所述用戶輸出數(shù)據(jù)的電信號生成所述電脈沖。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)電信號包括表示可聽脈沖的模擬音 頻信號。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述信號轉(zhuǎn)換器生成左電脈沖以刺激用戶的左視神 經(jīng)，以及右電脈沖以刺激用戶的右視神經(jīng)。
5. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示包括生 成對應(yīng)于光脈沖的表示，所述光脈沖的強(qiáng)度至少部分基于所述用戶輸出數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示包括生 成對應(yīng)于光脈沖的表示，所述光脈沖的持續(xù)時(shí)間至少部分基于所述用戶輸出數(shù)據(jù)而變化。
7. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示包括一 方面基于所述用戶或者另一方面基于所述輸出數(shù)據(jù)來生成對應(yīng)于光脈沖的表示。
8. -種方法，其包括： 生成用戶輸出數(shù)據(jù)； 將所述用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示；以及 執(zhí)行控制功能以導(dǎo)致生成電輸出，當(dāng)應(yīng)用到用戶皮膚時(shí)，所述電輸出刺激用戶的視神 經(jīng)以使用戶感知所述光信號。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其還包括生成電脈沖形式的所述電輸出，并且所述電脈 沖是基于一個(gè)或多個(gè)表示所述用戶輸出數(shù)據(jù)的電信號而生成。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)電信號包括表不可聽脈沖的模擬 音頻信號。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述信號轉(zhuǎn)換器生成左電脈沖以刺激用戶的左視 神經(jīng)，以及右電脈沖以刺激用戶的右視神經(jīng)。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示包括 生成對應(yīng)于光脈沖的表示，所述光脈沖的強(qiáng)度至少部分基于所述用戶輸出數(shù)據(jù)。
13. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示包括 生成對應(yīng)于光脈沖的表示，所述光脈沖的持續(xù)時(shí)間至少部分基于所述用戶輸出數(shù)據(jù)而變 化。
14. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示包括 一方面基于所述用戶或者另一方面基于所述輸出數(shù)據(jù)來生成對應(yīng)于光脈沖的表示。
15. -種存儲(chǔ)程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，所述程序指令將裝置配 置為執(zhí)行至少包括以下的動(dòng)作： 生成用戶輸出數(shù)據(jù)； 將所述用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號的表示；以及 執(zhí)行控制功能以導(dǎo)致生成電輸出，當(dāng)應(yīng)用到用戶皮膚時(shí)，所述電輸出刺激用戶的視神 經(jīng)以使用戶感知所述光信號。
16. 如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述裝置進(jìn)一步配置為生成電脈沖形 式的所述電輸出，并且所述電脈沖是基于一個(gè)或多個(gè)表不所述用戶輸出數(shù)據(jù)的電信號而生 成。
17. 如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述一個(gè)或多個(gè)電信號包括表示可聽 脈沖的模擬音頻信號。
18. 如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述信號轉(zhuǎn)換器生成左電脈沖以刺激 用戶的左視神經(jīng)，以及右電脈沖以刺激用戶的右視神經(jīng)。
19. 如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信 號的表示包括生成對應(yīng)于光脈沖的表示，所述光脈沖的強(qiáng)度至少部分基于所述用戶輸出數(shù) 據(jù)。
20. 如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中將用戶輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于光信號 的表示包括生成對應(yīng)于光脈沖的表示，所述光脈沖的持續(xù)時(shí)間至少部分基于所述用戶輸出 數(shù)據(jù)而變化。
【文檔編號】A61F9/08GK104093384SQ201280069230
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月10日
【發(fā)明者】A·韋泰克, J·康加斯, L·凱爾凱寧, T·葉夫列伊諾娃, G·葉夫列伊諾夫 申請人:諾基亞公司