通過對用戶視神經進行經皮刺激來表示用戶輸出數據的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了通過對用戶的視神經進行經皮刺激而向用戶提供形式為被感知光信號的數據的系統和技術。用戶輸出數據被用于生成用戶輸出數據，適宜地，用戶輸出數據表示由數據處理裝置收集，生成或處理的數據。用戶輸出數據被轉換為對應于光信號的表示，并執行控制功能以生成電脈沖，當應用至用戶皮膚時，電脈沖刺激用戶的視神經以使用戶感知光信號。
【專利說明】通過對用戶視神經進行經皮刺激來表示用戶輸出數據的方 法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發明的示例性非限制性實施方式一般涉及人機接口，更具體涉及對視神經進行 經皮刺激以產生視覺響應的機制。

【背景技術】
[0002] 現今的電子設備處理和生成海量數據，并能夠傳遞設備自身生成的數據以及設備 所感測到和處理的數據。通常數據以視覺顯示，并且還經常以可聽見的形式傳遞給用戶。 自然，對于視障用戶，特別是嚴重視障用戶而言，視覺顯示沒什么價值，同樣，聽覺顯示對于 聽障用戶而言沒什么價值。此外，即使對于視覺和聽覺正常的用戶來說，電子設備的顯示也 必須經常同許多其它視覺和聽覺刺激競爭。已經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被能夠使他們看清周圍世界的技術做出多大的改善。對視 覺皮層和視神經進行刺激的裝置通常包括植入物或其它侵入性技術。


【發明內容】

[0003] 在本發明的一個實施方式中，裝置包括存儲器，至少一個處理器，及程序指令。程 序指令配置為同存儲器和至少一個處理器一起將裝置配置為執行至少包括以下的動作：生 成用戶輸出數據，將用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示，以及執行控制功能以導致 生成電輸出。當應用到用戶皮膚時，電輸出刺激用戶的視神經以使用戶感知光信號。
[0004] 在本發明的另一個實施方式中，方法包括：生成用戶輸出數據，將用戶輸出數據轉 換為對應于光信號的表示，以及執行控制功能以導致生成電輸出。當應用到用戶皮膚時， 電輸出刺激用戶的視神經以使用戶感知光信號。在本發明的另一個實施方式中，計算機可 讀介質存儲程序指令。當由處理器執行時，程序指令將裝置配置為執行至少包括以下的動 作：生成用戶輸出數據，將用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示，以及執行控制功能以 導致生成電輸出。當應用到用戶皮膚時，電輸出刺激用戶的視神經以使用戶感知光信號。
[0005] 下面對本發明的這些和其它實施方式及方面進行詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1顯示了根據本發明的一個實施方式的系統；
[0007] 圖2顯示了根據本發明的一個實施方式的信號轉換器；
[0008] 圖3顯示了根據本發明的一個實施方式的方法。

【具體實施方式】
[0009] 本發明的實施方式認識到，通過侵入性技術，如外科手術來刺激視神經或多或少 會給患者帶來痛苦，并且明顯限制了對嚴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備放置到身體中所帶來的創傷。此外，本發明的各種實施方式認識到， 對視神經進行刺激的非侵入性技術可以自然降低對患者的負面影響，因此使視神經刺激在 比嚴重視障較好的情況下可以接受。本發明的實施方式還認識到，很多視神經刺激機制或 其它視覺中心難以攜帶，限制了用戶的移動性。
[0010] 因此，本發明的實施方式提供一種便攜式，或完全獨立的裝置，該裝置將數據轉換 為能夠應用至患者皮膚以刺激視神經的電脈沖。這種刺激能夠使用戶感知光線，產生不同 水平和持續時間刺激的不同的信號能夠使用戶感知不同的光圖形。用戶設備，如計算機或 移動設備可以產生能夠轉換為電刺激的信號，用戶設備產生的信號因此能夠轉換為視覺圖 形，即使在視障的情況下用戶也可以感知該視覺圖形。或者，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中雜亂的視覺和聽覺環境中也能感知的方式提供給用 戶。
[0011] 圖1顯示了根據本發明的一個實施方式的系統100。系統100包括數據處理裝置 102,數據處理裝置102可以使計算機，便攜式數據處理裝置，或其它能夠對數據進行處理 或檢測并通過用戶接口傳遞信息的裝置。系統100還包括信號轉換器104,信號轉換器104 從數據處理裝置102接收信號，并將信號轉換為能夠應用至用戶皮膚以對用戶的視神經產 生經皮刺激的電脈沖。系統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110A和110B，連接器108提供到信號轉換器104的連接，觸點110A 和110B能夠將電脈沖傳遞給用戶皮膚。就用戶而言，電脈沖產生視覺感知，同時視覺感知 基于數據處理裝置102產生的信號的變化而變化。
[0012] 數據處理裝置102包括通過總線126通行的處理器120,存儲器122和存儲介質 124。數據處理裝置102還包括信號接口 128,在本發明的一個或多個實施方式中，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中的一個或多個，將從連接的一個或多個端口處接收的信號轉換為能夠通 過接觸接口 106應用的電脈沖。
[0013] 數據處理裝置102利用數據134和程序136,適宜地，數據134和程序136位于存 儲介質124中。數據處理裝置102可以各種在其正常運行中使用的包括軟件模塊。該模塊 的一個可以用于展示本發明的實施方式的例子是導航模塊138。導航模塊138支持不同的 地圖，以及用于向用戶告知他或她的位置，或將用戶引導至期望位置的其它裝置。特別有益 于展示本發明的一個機制是對路徑點進行導航。導航模塊138可以接收輸入以設定一個路 徑點，接下來可以提供導航信號以提示用戶是否正按照到路徑點的正確路徑前進。在很多 導航輔助設備中，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。這種機制可以方便地適用于本發明的實施方式。將會注意到，接觸接 口 106包括觸點110A和110B。因此，根據需要，接觸接口 106可以用觸點110A或觸點110B 來刺激用戶。因此，數據處理裝置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行分析，并將信息調整為當使用本發明的實施方式通過經皮刺 激來提供信息時，用戶很容易就能夠理解的形式。在對路徑點進行方向指示的情況下，信號 適配器模塊140可以對導航模塊138生成的方向指示進行調整，使向左指的方向箭頭通過 左觸點上的刺激表示，左觸點在這里是110A,向右指的方向箭頭通過右觸點上的刺激表示， 右觸點在這里是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。當用戶偏離路徑向右時，導航模塊138可以產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110上產生脈沖，脈沖頻率隨著 偏離的增加而增加，隨著偏離的減少而減少，當用戶按照正確路徑前進時取消脈沖。舉例來 說，脈沖可以以立體聲音頻信號的形式產生，通過音頻端口 130傳輸，并由信號轉換器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顯示了信號轉換器104的額外細節。在該示例性實施方式中，信號轉換器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 給第一定時器206,第一定時器206的輸出提供給第二定時器208。第一定時器206的輸出 還提供給觸發器210,第二定時器208的輸出也提供給觸發器210。觸發器210的輸出提供 給升壓轉換器212。定時器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110A和110B提供電壓。
[0015] 當信號被提供給信號轉換器104的輸入端202時，信號驅動比較器204。比較器 204基于提供給輸入端202的信號產生輸出。定時器206被比較器204的上升負沿開啟。 比較器206的上升負沿將觸發器210設置為活動狀態，以開啟升壓轉換器212。計時器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] 定時器206的下降負沿開啟計時器208。計時器208開啟電流源216,并在電流源 216的輸出端口 220處生成負極性脈沖。定時器206的下降負沿將觸發器210設置為靜止 狀態，以關閉升壓轉換器212。由此，升壓轉換器212僅在經皮電刺激期間運行。電流源214 和216組合起來以在輸出端口 218和220之間產生平衡差分信號，當信號通過接觸接口 106 傳遞給用戶時，信號由用戶的皮膚加載。合適的信號持續時間和其它參數可以包括80ms的 脈沖，240±20μ A范圍內的電流，和5_300kohm范圍內的負載阻抗。在一個實施方式中，可 以通過數據處理裝置102來產生形式為脈沖突發的信號，脈沖之間的時間為5,10和15ms， 信號持續時間為165,170和175ms。這些信號持續時間將分別產生微弱，溫和和強烈的閃爍 亮點感知。
[0017] 圖3顯示了根據本發明的一個實施方式的方法300。在步驟302，適合通過數據處 理裝置來收集，處理和生成用戶所需的或與用戶的活動相關的數據。數據可以包括來自任 意數量的源或與任意數量的事件或現象相關的數據。這種事件或現象的例子包括-舉例 來說-數據處理裝置生成的提示，如日歷提示，來電提示等。其它的例子包括環境條件，例 如障礙或危險，以及路徑方向。在步驟304,對合適的數據進行處理以生成用戶接口輸出數 據。典型的用戶接口輸出數據可以是典型用戶接口裝置生成的數據，例如顯示指示，音頻信 號等。在步驟306,將用戶接口輸出數據轉換為表示輸出數據的信號，轉換的方式為使得光 信號形式的信號能夠全面地表示接口輸出數據。在步驟308,將信號傳輸至信號轉換器并將 其處理為能夠對用戶的視神經進行經皮刺激的電脈沖。
[0018] 雖然上面描述了各種示例性實施方式，但是應當理解，本發明的實踐不局限于在 此顯示和討論的各種示例性實施方式。鑒于前面的描述，對于本領域技術人員而言，對本發 明的前述示例性實施方式所做的各種修改和調整是很明顯的。此外，前述非限制性實施方 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，前面的描述應該被視為只是對本發明的原理，教導和示例性實施方式做出 展示，而非限制。
【權利要求】
1. 一種裝置，其包括： 存儲器； 至少一個處理器； 程序指令，該程序指令被配置為同所述存儲器和至少一個處理器一起將所述裝置配置 為執行至少包括以下的動作： 生成用戶輸出數據； 將所述用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示；以及 執行控制功能以導致生成電輸出，當應用到用戶皮膚時，所述電輸出刺激用戶的視神 經以使用戶感知所述光信號。
2. 如權利要求1所述的裝置，其還包括信號轉換器以生成電脈沖形式的所述電輸出， 其中所述信號轉換器基于一個或多個表示所述用戶輸出數據的電信號生成所述電脈沖。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中所述一個或多個電信號包括表示可聽脈沖的模擬音 頻信號。
4. 如權利要求2所述的裝置，其中所述信號轉換器生成左電脈沖以刺激用戶的左視神 經，以及右電脈沖以刺激用戶的右視神經。
5. 如權利要求2所述的裝置，其中將用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示包括生 成對應于光脈沖的表示，所述光脈沖的強度至少部分基于所述用戶輸出數據。
6. 如權利要求2所述的裝置，其中將用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示包括生 成對應于光脈沖的表示，所述光脈沖的持續時間至少部分基于所述用戶輸出數據而變化。
7. 如權利要求2所述的裝置，其中將用戶輸出數據轉換為對應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據來生成對應于光脈沖的表示。
8. -種方法，其包括： 生成用戶輸出數據； 將所述用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示；以及 執行控制功能以導致生成電輸出，當應用到用戶皮膚時，所述電輸出刺激用戶的視神 經以使用戶感知所述光信號。
9. 如權利要求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 沖是基于一個或多個表示所述用戶輸出數據的電信號而生成。
10. 如權利要求9所述的方法，其中所述一個或多個電信號包括表不可聽脈沖的模擬 音頻信號。
11. 如權利要求9所述的方法，其中所述信號轉換器生成左電脈沖以刺激用戶的左視 神經，以及右電脈沖以刺激用戶的右視神經。
12. 如權利要求9所述的方法，其中將用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示包括 生成對應于光脈沖的表示，所述光脈沖的強度至少部分基于所述用戶輸出數據。
13. 如權利要求9所述的方法，其中將用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示包括 生成對應于光脈沖的表示，所述光脈沖的持續時間至少部分基于所述用戶輸出數據而變 化。
14. 如權利要求9所述的方法，其中將用戶輸出數據轉換為對應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據來生成對應于光脈沖的表示。
15. -種存儲程序指令的計算機可讀介質，當由處理器執行時，所述程序指令將裝置配 置為執行至少包括以下的動作： 生成用戶輸出數據； 將所述用戶輸出數據轉換為對應于光信號的表示；以及 執行控制功能以導致生成電輸出，當應用到用戶皮膚時，所述電輸出刺激用戶的視神 經以使用戶感知所述光信號。
16. 如權利要求15所述的計算機可讀介質，其中所述裝置進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或多個表不所述用戶輸出數據的電信號而生 成。
17. 如權利要求15所述的計算機可讀介質，其中所述一個或多個電信號包括表示可聽 脈沖的模擬音頻信號。
18. 如權利要求15所述的計算機可讀介質，其中所述信號轉換器生成左電脈沖以刺激 用戶的左視神經，以及右電脈沖以刺激用戶的右視神經。
19. 如權利要求15所述的計算機可讀介質，其中將用戶輸出數據轉換為對應于光信 號的表示包括生成對應于光脈沖的表示，所述光脈沖的強度至少部分基于所述用戶輸出數 據。
20. 如權利要求15所述的計算機可讀介質，其中將用戶輸出數據轉換為對應于光信號 的表示包括生成對應于光脈沖的表示，所述光脈沖的持續時間至少部分基于所述用戶輸出 數據而變化。
【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 優先權日:2012年2月10日
【發明者】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