[发明专利]用于感觉刺激的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于感觉刺激的设备和方法。该发明尤其适用于刺激触摸感。

背景技术

人工输入器件，比如操纵杆和鼠标，频频由提供触觉感的装置来补充以使这些人工输入器件向它们的用户提供触觉反馈。有几百个触觉反馈器件的美国专利。在大多数或所有现有技术的器件中，触觉刺激通过移动或振动机械零件而产生。多数这样的器件共有的问题是这样移动机械零件往往笨重、不可靠而且/或者难以控制。

发明内容

本发明一个目的是提供一种用来缓解上述问题中至少一个问题的方法和设备。

该发明的该目的通过所附的独立权利要求中所公开的特征而取得。从属权利要求和本发明说明书公开了该发明附加的具体实施例和非必要特征。

该发明基于令人惊讶的发现，皮下环层小体可以用电容电耦合和适当规格的控制电压来刺激，而无需任何对这些环层小体的机械刺激，或者是作为与这样的机械刺激分立的附加刺激。适当规格的高电压用作该控制电压。在这种情况下，高电压意味着这种由于安全和/或用户舒适的原因必须防止直接触电的电压。这导致环层小体和引致该刺激的设备之间的电容耦合，其中该电容耦合的一侧由连接到该刺激设备上的至少一个触电绝缘电极形成，而紧挨着该电极的另一侧，由该刺激目标比如该设备的用户的身体部位优选为手指形成，而且更具体的是皮下环层小体。

无需任一特定理论，发明人发现该发明有可能基于在该设备的活性表面和接近或触摸它的身体部位比如手指之间控制形成的电场。该电场往往引起该迫近的手指上的异性电荷。本地电场和电容耦合可以在这些电荷之间形成。该电场将力导向该手指组织的电荷上。通过适当改动该电场能够移动该组织的力会出现，由此引起感觉感受器感觉比如振动这样的运动。

该发明的好处是独立于机械振动以及现有技术中与其相关联的问题。

该发明一方面是用来对至少一个身体部位产生电感觉刺激的设备。该设备包括一个或多个导电电极，其中每一个都提供有绝缘体。当该身体部位迫近该导电电极时，该绝缘体阻止直流电从该导电电极流到该身体部位。该绝缘体之上的电容耦合在该导电电极和该身体部位之间形成。该设备还包括用来将电输入施加到该一个或多个导电电极上的高压电源，其中该电输入包括频率范围在10Hz和1000Hz之间的低频分量。该电容耦合和电输入形成的规格得以产生电感觉，其独立于该一个或多个导电电极或绝缘体的任何机械振动而产生。

该发明另一方面是一种用来对身体部位引致电感觉的方法。该方法包括提供一个或多个导电电极。每个导电电极都提供有绝缘体，其中当该身体部位迫近该导电电极时，该绝缘体阻止直流电从该导电电极流到该身体部位。该绝缘体之上的电容耦合在该导电电极和该身体部位之间形成。提供高压电源将电输入施加到该一个或多个导电电极上。该电输入包括频率范围在10Hz和1000Hz之间的低频分量，而该电容耦合和电输入形成的规格得以产生电感觉。该电感觉独立于该一个或多个导电电极或绝缘体的任何机械振动而产生。

有好处的是改变该电容耦合以使该变化范围包括在环层小体呈现它们最高敏感度的范围中的一个或多个频率分量。这个频率范围大略为10至1000Hz而且在大多数人类中为100至500Hz。该电容耦合可以通过改变该控制电压和/或该电容耦合各参数而改变。

作为例子，施加到该电极上的高压电荷可以有至少750V、1000V、1500V或2000V并且至多20KV、50kV或100kV的电压（空载测量）。在这种情况下，电压值可以指直流电压或交流有效（RMS）电压。所施加的高压电流可以是直流或交流。在使用交流时，该电流的频率可以较高，比如至少1kHz、10kHz、20kHz或30kHz并且至多100kHz、500kHz或1MHz，假设该信号还呈现低频分量，例如以使高频信号具有其频率刺激所要求的感觉细胞的包络。该高频交流电可以用例如具有低频分量的控制信号来调制。