[发明专利]触觉反馈和接触系统

说明书

在各种实施例中，一种触觉系统包括至少一个声传感器；放大器，用于从声传感器接收电子信号并放大接收到的信号；至少一个致动器，可操作地连接到放大器，以根据放大的信号振动；支撑件，其包括至少一个致动器，可操作地连接到放大器，用于根据放大的信号振动并传递与之对应的振动触觉的感觉。

相关申请

本申请要求2017年3月28日提交的美国专利申请序列号15/471,815的权益和优先权。

技术领域

本发明涉及用于再现由生物产生的体内声音的机电系统。

背景技术

听诊器是René Laennec于1816年在法国发明的，用于听诊，即听取体内产生的声音，主要是为了评估器官和血管(包括心脏、肺、主动脉和肠道)的状况。在怀孕期间，还可以通过专用听诊器听诊来监测胎儿的心音。血管中的血流也可以听诊。无辅助地用耳朵进行的听诊称为直接听诊，而使用听诊器时称为间接听诊。

电子听诊器是Laennec概念的更新版本，其中，皮肤接触膜片形成了声学腔，在该腔中，空气中的声音被转换为电信号。这些信号被放大、滤波或以其他方式处理，并通过例如扬声器或耳机播放。尽管可以胜任许多诊断任务，但这种系统仅给临床医生有限的视角——他们可以听到声音，但无法感知产生声音的现象。

发明内容

触觉系统将触觉应用于人类与计算机和其他电子系统的交互。本发明的实施例将触觉能力扩展到生物系统的监视，无需计算机模拟就将感测到的声信号提供给触觉接触。通过确保声音感测扩展到低频(例如，50Hz及以下，该频率在触觉反馈的最佳峰值内，但低于传统听诊器范围)，可以使用触觉接触系统直观地向用户提供潜在的生理压力和声音信号。触觉接触所传递的感觉代表了基于在组织表面的感测对生理现象的高保真触觉再现。

感知触摸的能力分布在整个身体上，但主要与包含更高密度受体的主动触觉传感器(例如手掌和手指)相关。人体皮肤具有多种能够检测压力的受体，例如迈斯纳氏(Meissner’s)和帕西尼氏(Pacinian)小体。这些受体对振动具有很高的灵敏度，并且能够感知到长度低至0.2μm的位移。

本发明具有临床和教育应用，对临床医生和患者有益。例如，医生、父母和大家庭可以直接感受胎儿或新生儿心脏的跳动。本发明还促进了远程医疗和其他视频或距离通信——例如，远程医生或用户可以具有实时触觉体验或使用触觉回放。

因此，在各种实施例中，本发明涉及一种触觉系统，包括至少一个声音传感器；放大器，用于从声音传感器接收电子信号并放大接收到的信号；至少一个致动器，可操作地连接到所述放大器，用于根据放大的信号振动；以及支撑件，包括至少一个致动器，可操作地连接到所述放大器，用于根据放大的信号振动并赋予与之对应的振动触觉的感觉。在一个实施例中，所述支撑件是一种弹性支撑件，包括平的基座部分，一端弯曲成相对于平的部分的至少一部分成角度并在平的部分的至少一部分上延伸的保持部；以及刚性面板，其具有底面，底面的第一部分连接至弹性支撑件的保持部分，致动器在其第一部分的外侧连接至刚性面板的底面，以将振动传递至面板。刚性面板可以是支撑件的一部分，或者可以是附接到支撑件上的单独的面板。

隔离屏障可以附接到弹性支撑件的基座部分的底面。所述面板可以包括一对将多孔芯夹在中间的表皮，例如，表皮可以是碳纤维片，而芯可以是轻质泡沫。在一些实施例中，致动器在其整个中心处借助惯性安装到面板。

在另一个实施例中，支撑件成形为符合人体解剖学的一部分，并且振动触觉的感觉施加到与支撑件接触的身体上。例如，支撑件可以是手套。触觉系统可以包括预处理电路，包括前置放大器和信号调节器。声音传感器和预处理电路可以包含在单个壳体内。

在又一实施例中，支撑件通过多个弹簧悬在框架内，为弹簧垫的形式。