CN107427164B - 用于向人的单脚或双脚施加刺激的装置和用于控制部件的刺激的方法 - Google Patents

用于向人的单脚或双脚施加刺激的装置和用于控制部件的刺激的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于沿人的单脚或双脚(20)的前跖部分(21b)刺激迈斯纳小体的装置(10)。装置(10)具有设置在运动引导件(26)上的平台(12)来用于相对于底座(13)向上和向下移动。平台(12)具有成形的表面(14a)，以易于坐在装置(10)前方的人的至少一只脚(20)的至少前跖部分(21b)的放置，其中脚(20)的后部或脚跟部分(21a)设置成远离装置(10)。一个或更多个惯性促动器(28)在平台(12)的表面(14b)下方附接至平台(12)。控制器(44)经由至驱动器(46)的信号控制(多个)促动器(28)的操作，以在用户可选择的刺激水平下以正弦变化的运动来使平台(12)相对于底座(13)移动。刺激水平可经由外部装置(54)无线地设置或通过人工地倾斜装置(10)来设置。

Description

用于向人的单脚或双脚施加刺激的装置和用于控制部件的刺 激的方法
技术领域
本发明涉及用于向人的单脚或双脚施加刺激的装置(和方法)，并且具体地涉及用于向人的单脚或双脚的前跖面施加振动形式的刺激的装置。当人以坐姿在装置的前方且单脚或双脚的(多个)脚跟定位成离开装置时，本发明对于沿存在于装置上的人的单脚或双脚的(多个)前跖部分的迈斯纳小体(Meissner's Corpuscle)的刺激是有用的。此类刺激旨在提供治疗效果，从而提高人的健康。
背景技术
已经开发了刺激人的脚底的装置。由这些装置的刺激旨在提供治疗效果，诸如用于骨生长、治疗起立性低血压、姿势不稳定、加强血液和淋巴流，或深静脉血栓形成。此类装置使用振动或振荡平台或板，其立在脚底的整个长度上或以其它方式沿脚底的整个长度施加，且例如在美国专利号5,273,028, 5,376,065, 6,607,497, 6,843,776, 6,884,227,7,402,144, 7,207,954, 7,207,955和8,603,017以及美国专利公开号2007/0055185,2007/0213179, 2007/0043310, 2008/0015476和2008/0139979中描述。用于振动或振荡各脚的装置还已经设计到锻炼设备中，诸如台阶攀登机或固定自行车(如美国专利号7,166,067, 7,322,948和7,338,457中所述)，或鞋类中(如美国专利号8,795,210中所述)。
振动平台(Juvent 1000N Micro-Impact平台)是Regenerative TechnologiesCorporation(Riviera Beach, Florida, USA)的产品，其具有带振荡促动器的底座，以用于在第一频率下向上和向下枢转杠杆，杠杆由阻尼弹簧联结，以在第二频率下枢转两个主杠杆，且此类主杠杆具有用于枢转两个副杠杆的连杆机构。主杠杆和副杠杆中的各个的端部枢转在底座上自由浮动的上板。控制器操作振荡促动器来在人站在上板上时向上板提供期望的振动。认为1000N Micro-Impact平台的设计在美国专利号6,843,776, 6,884,227,7,094,211, 7,207,954和7,207,955，以及美国专利公开号2007/0055185, 2007/0213179和2007/0043310中的一项或更多项中描述。尽管1000N Micro-Impact平台是有用的，但其重达20磅，且庞大，因为其需要复杂的杠杆和连杆机构来将向上和向下的运动给予设计成由人双脚站立的上板。因此，将期望提供一种紧凑的装置，其刺激脚底，避免杠杆和运动传递连杆机构。
发现针对脚的前跖面中的迈斯纳小体的刺激可比如现有技术的装置那样将向上和向下的运动施加到整只脚或整体的刺激施加更有效地提供治疗效果。因此，可将刺激主要引导至仅位于脚的前跖面中的迈斯纳小体，且因此可比站立在其上来刺激单脚或双脚的整个底部的典型平台更紧凑且便携的装置也将是期望的。尽管已经设计出了用于刺激脚的部分的单元，但这些单元绑到或紧固到脚上(例如，见美国专利号7,402,144的图8)，这对于便利使用和施加至人的脚是不期望的。
发明内容
因此，本发明的主要特征在于提供一种用于将刺激施加到人的单脚或双脚上的改进的装置，其可将向上和向下运动的形式的此类刺激提供至此单脚或双脚的前跖面上，以用于沿其刺激迈斯纳小体。
本发明的另一个特征在于提供一种用于将刺激施加到人的单脚或双脚上的改进的装置，其具有平台，平台定形为在此人以坐姿在装置前方时便于将向上和向下的运动施加到单脚或双脚的前跖面上。
本发明的另一个特征在于提供一种用于将刺激施加到人的单脚或双脚上的改进的装置，其中人可通过倾斜装置直到装置的平台变为期望的刺激水平，或经由外部无线远程装置来设置期望的刺激水平。
本发明的又一个特征在于提供一种用于将刺激施加到用户的单脚或双脚上的改进的装置，其在此平台上负载增大或减小时，分别自动地增大或减小对将向上和向下运动给予装置的平台的促动器的功率，以将刺激保持处于或接近期望的刺激水平。
简言之，本发明体现了一种用于将刺激施加至单脚或双脚的装置，其具有带用于放置人或用户的单脚或双脚的底部的上表面的平台、在上表面下方附接到平台上来用于将运动给予平台的一个或更多个促动器、设置在平台下方来用于将装置支承在外表面上的底座，以及将平台联接到底座上的运动引导件，平台在底座上响应于促动器的操作相对于底座以正位移和负位移(例如，向上和向下)运动。
平台的上表面形状或轮廓确定成易于放置坐在装置前方的人的至少一只脚的至少前跖部分，其中脚的后部或脚跟部分设置成远离装置。在优选实施例中，平台的上表面优选以向上的角度倾斜，以提供倾斜部分来支承单脚或双脚的(多个)前跖部分，其中用户的单脚或双脚的(多个)后部或脚跟部分延伸远离装置。平台的此倾斜部分可略微向内弯曲。平台的上表面优选从沿装置的前部的倾斜部分延伸至沿装置的后部的水平部分。
在装置定位在坐下的用户的前方的外表面(诸如地面)上，其中装置的前方面对用户的脚的情况下，沿倾斜部分的单脚或双脚的(多个)前跖部分的施加提供了将单脚或双脚放置成经由平台接收刺激的第一模式。在第二模式中，装置定位在坐下的用户前方的外表面上，其中装置的后方面对用户的脚，则单脚或双脚的(多个)前跖部分施加在水平部分上来经由平台接收刺激，且用户的单脚或双脚的(多个)后部或脚跟部分在处于或接近外表面上方的水平部分的高度的升高高度处延伸远离装置，诸如在用户是穿上高跟鞋的人的情况下。装置可同时结合穿上或没穿鞋袜(诸如，鞋、凉鞋或人字拖、袜子、长袜等)的单脚或双脚使用。然而，如果穿上将使放在平台的上表面上的倾斜部分处不舒适或很困难的高跟鞋，则提供上面描述的第二模式。
不同于沿单脚或双脚的整个底部的刺激的现有技术的振动平台，本发明的装置设计成沿用户的单脚或双脚的(多个)前部朝迈斯纳小体引导刺激。刺激脚的整个底部在提供追求的治疗效果中是低效的，因为不期望沿单脚或双脚的前部和后部两者同时刺激迈斯纳小体。本发明具有平台，其成角且尺寸确定成避免单脚或双脚的(多个)前部和后部两者的同时的此类刺激，因为单脚或双脚的(多个)后部或脚跟部分在单脚或双脚的(多个)前部处于装置上时并未存在于装置上。这导致了单脚或双脚的(多个)后部或后跟部分未接收与单脚或双脚的(多个)前部相同的刺激。
装置中优选存在与彼此间隔开来用于将平台支承在底座上的四个运动引导件。各个运动引导件均具有引导部件，其具有固定到平台上的上凸缘部分，以及延伸穿过底座中的开口的向下延伸的部分，沿延伸部分设置在上凸缘与底座之间的第一柔性接头部件、固持延伸穿过此开口的延伸部分的端部的固位部件，以及固位部件与底座之间的第二柔性接头部件。各个运动引导件的引导部件响应于促动器的操作沿第一柔性接头部件在开口中以正位移和负位移(例如，向上和向下)移动，其中第二柔性接头部件在引导部件上提供向上的力，以在运动引导件的促动期间防止噪音。例如，第一接头和第二接头可为通常称为波状垫圈的盘式弹簧垫圈。
促动器优选为两个，且各自为惯性促动器，诸如帕克(puck)触觉换能器。然而，还可使用可固定到部件(诸如平台)上的(多个)其它运动给予装置或(多个)振荡器。另外，装置可利用单个促动器来操作，以将期望的运动给予平台。
诸如编程的微控制器或微处理器的控制器设于在平台的上表面下方安装到平台上的电路板上，且因此在运动由促动器施加到其上时连同平台一起移动。电路板上的驱动器提供成响应于从控制器接收到的脉宽调制信号和电流(+/-)输出方向信号，以正弦变化的驱动电流信号驱动一个或更多个促动器来将运动给予平台。此驱动电流信号促使促动器在期望的频率(如10到75Hz，但优选45Hz，对应于刺激迈斯纳小体的期望频率)下给予具有正弦变化的幅度(如，位移达到±50微米)的运动。控制器还通过调整将基准电压施加至驱动器的设置来控制由驱动器在正弦变化的幅度下施加到一个或更多个促动器上的功率，这控制驱动器施加到促动器的驱动电流信号的峰值电流。
加速计也安装到电路板上，且将沿x,y和z正交轴线的加速数据提供至控制器。控制器使用加速数据来调整由驱动器施加至一个或更多个促动器的功率，使得刺激水平处于或大致接近由用户可选择的刺激水平(或如果未选择，则是默认刺激水平)。控制器还可使用加速计数据来确定用户何时倾斜装置，指出了达到期望的刺激水平前的平台的变化运动的幅度(例如，+峰值到-峰值位移)的增大或减小。此外，加速计可将指出已经拍打装置的拍打信号提供至控制器。控制器响应于拍打信号来操作，以切换开或关信号至驱动器，来开始或停止附接到平台上的一个或更多个促动器的刺激。
控制器还可经由电路板上的无线收发器和天线与外部装置无线通信。外部装置可控制装置的操作，包括至少用户选择的刺激水平(例如，按照+峰值到-峰值位移的总行程距离)，以及开启和关闭装置的刺激。另外，控制器如果可选设在电路板上，则可经由USB连接器类似地通信。
本发明还体现了一种用于控制部件(诸如上述平台)的刺激的方法，部件响应于提供此类运动的联接到此部件上的至少一个促动器或振荡器来以正位移和负位移移动。该方法具有以下步骤：向驱动器生成脉宽调制信号来用于将信号施加到至少一个促动器上来使部件以正位移和负位移的定期变化运动来移动，确定代表部件的实际(或实时)定期变化的运动的幅度的值，当此值与目标水平的差别大于期望的容限值时调整由驱动器施加至促动器的信号的功率来沿朝目标水平的方向移动实际运动幅度，以及在执行生成步骤的同时重复确定和调整步骤。幅度代表部件由于其定期变化的运动引起的部件的振动或振荡的最大程度。代表运动幅度的值可为在其运动沿x,y和/或z正交轴线定期变化时按照部件的加速度的最大大小和最小大小的差异，其中目标水平的值为在此相同方面以便于调整步骤期间的幅度和目标水平的比较。此目标水平可由用户选择来提供期望的刺激水平。该方法可由上文所述的装置的控制器执行。
附图说明
本发明的前述特征和优点将通过结合附图阅读以下描述而变得更清楚，在附图中：
图1为图1中的本申请的刺激装置的透视图；
图2为图1中的本申请的刺激装置的侧视图；
图3为图1中的本申请的刺激装置的前视图；
图4A为图1中的刺激装置的前模式用法的实例；
图4B为图1中的刺激装置的后模式用法的实例；
图5为图1中的刺激装置的下侧平台的视图，其中除去了装置的底座和运动引导件；
图6为图1中的刺激装置的底座的顶部的视图，其中除去了装置的平台和运动引导件；
图7A为沿图3的线7A-7A截取的图1的装置的截面视图；
图7B为允许装置的平台相对于其底座的向上和向下运动的图1的刺激装置的运动引导件中的一个的更详细视图；
图7C为刺激装置的运动引导件中的一个的透视图；
图8为图1的刺激装置的平台的断面透视图，其中除去了底座，示出了装置的运动引导件中的两个；
图9为图1中的刺激装置的底视图；
图10为图1中的刺激装置的电子设备的框图；
图11为用于沿施加到装置的惯性促动器的驱动器上的正弦变化的循环施加不同宽度调制(接通持续时间)的128个样本的图解示图；
图12A-12E是示出图1的刺激装置的操作的连接的流程图；以及
图13为用于图1的刺激装置的无线远程控制操作的外部装置(诸如智能电话)的实例。
具体实施方式
参看图1,2和3，示出了将刺激提供至人的单脚或双脚的前跖部分上的装置10。装置10大体上是矩形，具有设置在底座13上的平台12。平台12为模制或冲压的刚性塑料或金属材料或其它材料，且具有顶面14a、右侧壁15a、左侧壁15b、前壁16a和后壁16b。底座13大体上是模制的刚性材料板，诸如塑料、金属或木材，或其它材料，具有定形为遵循壁15a,15b,16a和16b的外部轮廓的外侧壁13a。壁15a,15b,16a和16b向下延伸至连续下缘17，其与底座13的顶部外缘13b间隔开一竖直距离。例如，该竖直距离沿装置10的外周可在5mm到10mm或在5mm到10mm之间。竖直壁15a,15b,16a和16b优选是圆形的，其中它们接触顶面14a。如图1和2中所示，装置10的宽度、长度和高度沿三条正交轴线x,y,z延伸。
如图7A中所示，平台12的下缘17在底座13的梯级13c上部分地延伸至边缘13b处的水平。尽管图1-3中未示出，但平台12在底座13上支承在四个运动引导件26(图7A,7B和8)上，其将在下文中更详细描述，沿运动引导件26，平台12可以以正或负位移向上或向下移动，以便相对于底座13移动或振动。用于将装置10水平支承在表面上的诸如橡胶或其它弹性体材料的四个垫11(例如，见图2,3和9)从底座13向下延伸。
平台12的顶面14a分成水平部分18，以及具有表面19a的倾斜部分19。倾斜部分19相对于x轴线以向上的倾斜角19b延伸。倾斜角19b在表面19a向上延伸时增大，使得表面19a沿y轴线成略微向内(凹入)弯曲形状，这在图2中最佳示出。例如，倾斜角19b在其向上延伸来形成沿倾斜部分19的曲率时从10度平滑地变到20度。如下文所述，尽管此曲率是优选的，但其它曲率或没有曲率的向上的角也可选地提供，所以长表面19a定向成使用户容易将单脚或双脚放在其上。
倾斜部分19在前壁16a与水平部分18之间沿装置宽度的距离选择成至少为沿典型的脚的前跖部分的长度，但小于整个脚的长度。例如，此距离可为装置10的宽度的大约一半，诸如在3到4.5英寸之间，但也可选择其它距离。例如，距离可选择成平均女性脚长度的一半，例如，4英寸，但也可选择较大的距离来适应倾斜部分19上的男性较大的脚的前跖部分或区域。沿装置的宽度的后壁16b与倾斜部分19之间的距离类似地选择成至少为沿典型的脚的前跖部分的长度，但小于整个脚的长度。如下文所述，装置10的长度允许用户(如果期望)将在彼此旁边舒适地间隔开的双脚放在倾斜部分18或水平部分19上。
例如，如图4A中所示，装置10设置在外表面22上的垫11(不可见)上。通常，用户的脚20相对于平台12延伸，使得脚20的后部或脚跟部分21a定位在外表面上或上方，或延伸远离装置10，且脚20的前跖部分21b向上延伸到表面14a的倾斜部分19上。取决于脚20的长度，脚20的脚趾21c可位于水平部分18附近或在其上延伸。沿倾斜部分19的表面19a的曲率允许脚20压缩或沿表面19a略微贴合，以促进表面14a之间的接触，其中脚20的底部面向倾斜部分19。图4A的实例代表操作装置10的第一或前模式，其中脚20的前跖部分21b放在平台12上。通常期望用户的双脚20的前跖部分21b如图4A中所示同时在平台12上，而非单脚的前跖部分21b。尽管在图4A中示为穿有袜子，但脚20可在有或没有鞋袜(例如，鞋、凉鞋或人字拖、袜子、长袜等)的情况下放在装置10上。当鞋或其它鞋袜位于前壁16a上而在平台12上，则只要表面22上的其脚跟部分的高度仍允许脚20的前跖部分21b位于平台12上，就可穿上鞋或其它鞋袜。平台12的刺激可沿平台12上的脚20的底部直接地施加到皮肤上，或当脚20上穿上诸如与鞋袜相关联的一种或更多种材料时，平台12的刺激经由或穿过此(多种)材料传送至脚20的底部。
如果穿上鞋24，脚跟或后部24a沿水平部分18处于或接近平台12的高度，则可能很难在上述前模式中结合此鞋来使用装置10。因此，例如，如图4B中所示，装置10相对于脚20反转，使得鞋24在后壁16b上延伸到水平部分18上。这代表操作装置10的第二或后模式，其中沿鞋24的前部24b设置的脚20的前跖部分21b放在水平部分18上，且具有设置在表面22上的脚的后部21a的鞋24的后端24a设置离或延伸离装置10。装置10可大体上平放在处于坐姿(诸如在椅子中)的用户前方的外表面22上，使得当平台如下文所述受驱动时，用户仅在第一或第二模式中将单脚或双脚的他或她的前跖部分21b放在平台12上来接收沿此(多个)部分21b的他或她的迈斯纳小体的刺激。在前模式中，顶面14a处的圆形或前壁16a促进用户将单脚或双脚20放在平台12上的舒适性。
尽管上文描述了平台12的表面14a的优选轮廓或形状来易于坐在装置10前方来面对其前部或后部的用户或人的单脚或双脚使用，但如果期望，可提供表面14a的其它轮廓或形状。例如，在不太优选的实施例中，仅提供倾斜部分19，其中装置10尺寸确定成减小或除去水平部分18。
刺激或运动通过诸如由进入沿表面14b模制的螺纹孔中的螺钉29固定到平台12的下侧表面14b上的两个惯性促动器28来施加到平台12上。电路板30也固定在下侧表面14b下方，诸如通过进入沿表面14b模制的螺纹孔中的螺钉31，其中电子设备(见图10)经由线28a提供驱动信号至促动器28，以在10到75Hz的范围中的期望频率下以正和负位移来移动平台12。在优选实施例中，在刺激运动的用户可调整的幅度水平下，此频率是45Hz。下文将更详细描述安装在电路板30上的电子设备，以及装置10的操作。电路板30这样位于表面14b下方，且与其间隔开，以用于沿图5中不可见的板的顶侧的电子构件。
促动器28称为惯性促动器，因为它们可为电气惯性促动装置，其将电音频信号转换成可给予运动的机械力。各个惯性促动器均具有激励器，其使用内部惯性质量来抵抗流过音圈的正弦电流生成的力，以相对于惯性促动器安装到其上的平台的实心表面产生反应力。例如，惯性促动器28可为Dayton Audio TT25-16 (16 ohm)或TT25-8 (8 ohm) 帕克触觉换能器微底座振动器(Puck Tactile Transducer Mini Base Shake)300-388。尽管示出了两个促动器28，但可作为备选使用沿后表面14b的单个位于中心的促动器，或沿表面14b的两个以上的促动器28，这取决于提供期望的刺激力所需的平台12的尺寸和数目。(多个)惯性促动器是装置10中优选的，但可使用(多个)其它类型的促动器、(多个)振荡器或(多个)电气至机械换能器，其可固定到部件上，诸如平台12，且驱动成施加如本文所述的移动平台的(多个)力。
如图5中所示，平台12具有四个圆柱形的柱25，其从平台的下侧表面14b向下延伸至公共水平或x-y平面。肋条27沿表面14b提供，以向平台12提供结构支承。如图6中所示，穿过第一直径的底座13的四个圆形开口或孔38中的一个面对各个柱，其中各个孔38均沿底座13的底侧延伸至较大的第二直径的开口39。四个运动引导件26沿延伸穿过孔38的柱25设置，引导件26将平台12支承在底座13上，且允许平台12沿图1和2中所示的z轴线相对于底座13以正和负位移向上和向下移动。
各个运动引导件26均具有引导部件33，其具有上凸缘34a和下圆柱形部分34b、柔性接头部件32a，以及由螺钉36和垫圈37提供的固位部件，以用于将引导部件33固定到平台12上，使得引导部件33以沿z轴线的正位移和负位移在孔38中移动到柔性接头部件32a上。引导部件33由低摩擦类型的材料制成，使得不需要润滑，且引导部件33的圆柱形部分34b具有略小于孔38的直径的外径。如图7B中最佳所示，在柔性接头部件32a围绕引导部件33的圆柱形部分34b设置的情况下，引导部件33的上凸缘34a位于一个柱25上，使得下圆柱形部分34b向下延伸，且经由底座13的孔38和位于上凸缘34a与底座13之间的间隙中的柔性接头部件32a收纳。圆柱形部分34b的下端经由底座13的孔38部分地延伸到开口39中。在开口39中，螺钉36延伸穿过垫圈37的中心孔口37a、延伸穿过引导部件33的圆柱形部分34b和凸缘34a两者的孔34c，且然后在设置于柱25的中心的螺纹孔40中上紧。
另一个柔性接头部件32b优选围绕经由孔38延伸到开口39中的引导部件33的圆柱形部分34b的端部提供。当垫圈37由螺钉38保持抵靠延伸穿过孔38的引导部件33的圆柱形部分34b的端部上时，柔性接头部件32b位于形成在垫圈37与底座13之间的间隙中。柔性接头部件32b将预载力提供在引导部件33上，且在平台12相对于底座13移动时最小化运动引导件26沿孔38运动期间的噪音。出于图示目的，图8中示出了两个运动引导件26的组件，其中除去了底座13。
柔性接头部件32a和32b可各自为钢垫圈，其围绕其表面成波状，且具有一定直径的中心开口，使得其可收纳在引导部件33的圆柱形部分34b上。例如，柔性接头部件32a可为由McMaster-Carr制造的型号9714K14的盘式弹簧波状垫圈，提供了37.5磅的最大工作偏转负载下的0.047英寸的偏转。柔性接头部件32b可与柔性接头部件32a相同。然而，还可使用提供期望的偏转的用于柔性接头部件32a和32b的其它柔性和/或弹性材料，诸如橡胶或螺旋弹簧。
柔性接头部件32a定位在凸缘34a与底座13之间的间隙中，使得在平台12上施加的负载(加上平台12的重量)分布在设在装置10的圆形转角的各个附近的四个运动引导件26的接头部件32a上。因此，在柔性接头部件32a中的各个均具有37.5磅的最大工作偏转负载的情况下，则平台12上的最大重量施加的负载(加上平台12的重量)是该值的四倍或150磅。
平台12在底座13之上自由浮动到运动引导件26上，使得其可相对于底座13移动或振动。由于促动器28的尺寸，故底座13的高度可沿面对促动器28的区域13d(图6)凹入，以确保底座13与促动器28不接触。底座可具有延伸穿过其间的孔13e(图6)，以用于穿过电力线连接器43(图5)，连接器43从电路板30向下延伸，且穿过此孔13e和底座13下方(图9)。此电力线连接器43可联接到用于将电力供应至电路板30上的构件的外部AC墙壁适配器或电池的电缆的匹配的连接器。当垫11升高外表面22上的底座的高度时，提供了至连接器43的通路，同时保持装置10在表面22上水平。连接器43不干扰平台12相对于底座13的运动，因为连接器43的孔13e大于连接器43的直径，由于连接器43相对于板30垂直向下移动，使得连接器将在平台12相对于底座13移动时在此孔13e中向上和向下自由移动。在竖直地延伸穿过孔13e之后，连接器43可与如图9中所示的水平线成角，且此连接器43可以可选地安装在装置10中来围绕z轴线是可旋转的(如果期望)。为了图示的目的，图2和3中未示出连接器43。
例如，装置10具有大约7.5英寸的最大宽度、14英寸的长度，以及前壁16a处的表面14a的最下部分处的1英寸的外表面22上方的高度，且沿水平部分18是2英寸。由于促动器28操作时的平台12相对于底座13的变化的向上和向下的运动，故装置的高度在竖直位移中变化，诸如达到±50微米(峰值到峰值的总行程是100微米)。水平部分18和倾斜部分19在图1和2中示为共用平台12的顶面14a的大约一半，其中水平部分18平稳地过渡至倾斜部分19。然而，可使用其它大小，只要单脚或双脚20的前跖部分21b可定位在装置10(即，平台12)上，以接收刺激，而不需要用户以其双脚站在平台12上来经由其脚接收刺激。装置10可重量低于5磅，且紧凑，使得其容易携带，且可在家庭、办公室、临床环境、运输车辆、飞行器或其它场地使用。
参看图10，示出了电路板30的电子设备的框图，其中除附接到平台12上的促动器28和用于装置10的远程控制的外部装置54外，所示所有构件都存在于电路板上。电路板30包括微控制器(微处理器或控制器)44，其按照储存在其内部非易失性存储器(例如，EEPROM)中的软件或程序来操作。微控制器44还具有RAM形式的内部存储器，以用于储存图12A-12E中所述的操作期间所需的变量和标记。微控制器44将数字信号(例如，高-1或低-0)输出至H桥PWM驱动器46的数字输入45a和45b，且输出转换到驱动器46的模拟DC电压基准(Vref)输入45c中的数字信号。作为优选，此转换是通过电路板上的数模转换器(DAC)。在图10中所示的实施例中，数模转换使用低通滤波器48通过微控制器44来提供，微控制器44将数字信号输出为具有接通持续时间或宽度的脉冲，其构成低通滤波器48的电容器处的期望的电压。因此，由微控制器44对低通滤波器48的脉宽调制可产生驱动器46的输入45c处的期望的模拟电压水平，这通常在未使用DAC时执行。然而，可使用其它数模信号转换器，或如果可用，可使用从微控制器44提供的模数输出。输入45c处的DC电压Vref幅度控制驱动器46到促动器28的输出驱动信号的峰值电流水平(且因此功率)。例如，微控制器44可为Atmel型号ATmega2560，且驱动器46可为Allegro Microsystems PWM的驱动器IC型号A4950，其中外部电阻器47按照PWM驱动器46的制造者来建立可由输入45c处的Vref设置的信号到促动器28的驱动电力上限。
驱动器46经由2极低通滤波器48连接到促动器28上，且当输入45a很高(或开启)时，驱动器46在输入45b处的Vref值设置的驱动电流下将信号施加至串联连接的促动器28。由驱动器46施加至促动器28的信号的电流的方向(+或-)由高或低的输入45b处的数字值设置。由驱动器46施加的信号的电压根据促动器28的欧姆额定值来设置。例如，此信号的施加电压可取决于电流方向为+/-12V，其中各个促动器28是16欧姆Dayton Audio Model PuckTT25- 16。已经发现，由驱动器46施加到促动器28的信号的脉冲的接通持续时间或宽度越长，则促动器接收更多能量/功率，直到达到如由Vref设置的其最大电流水平。因此，在刺激迈斯纳小体的优选实施例中，通过控制脉冲的接通持续时间或宽度和施加至驱动器46的电流方向的微控制器44，正弦变化的驱动电流信号可由驱动器46在期望频率(诸如45Hz)下生成。施加到促动器28上的该驱动电流引起平台12相对于底座13的正和负位移的运动的周期性(例如，正弦)变化的幅度。
为了向促动器28生成正弦变化的驱动电流信号，微控制器44将脉冲施加至驱动器46的输入45a，其按照微控制器44的非易失性存储器中的储存表格来调制驱动器46的输入45b处设置的宽度(接通持续时间)和方向(+或-)。例如，期望的45Hz下的正弦循环分成128个样本，提供了3600Hz的脉宽调制(PWM)频率，FPWM。在64个脉冲的循环的第一半内，各个连续脉冲的接通持续时间(或宽度)从零增大至循环的峰值，且然后按照此样本的表格中的实体以正(+)电流方向减小回到零。在下一个64个脉冲的循环的第二半内，各个连续脉冲的接通持续时间从零增大至循环的峰值，且然后按照此样本的表格中的实体以负(-)电流方向减小回到零。当驱动器46由微控制器44促动时，输入45a和45b处的信号的该循环然后重复以建立由驱动器46施加至促动器28的正弦变化的驱动电流。
使用对应于一个完整循环中的N=128个样本的正弦波样本的储存表格在45Hz下建立正弦变化的信号的理论在图11中的图示中示出，且由以下两个方程生成：
s(t):=A·sin(2·π·t· FPWM)
t:=0·s, 1/(Ν· FPWM) · · · (l·s)/45
其中t是时间，s(t)是位移，A是±峰值幅度，FPWM是期望的脉宽调制频率，且数字45是以赫兹为单位的选择的驱动信号频率。在图11的实例中，A设置成±1000。
N个样本的任何数目在理论上都可使用，然而，存在明显的权衡需要考虑。当循环的数目增加时，PWM频率FPWM也增加。相反，当N减小时，FPWM减小，使得PWM滤波器要求更难达到，因为期望的频率(例如，45Hz)与抑制频率(FPWM)之间存在较小分离。这些样本值储存在非易失性存储器中的此表格中，且可由微控制器44使用驱动器46的输入45a和45b来继续回放，以产生施加到串联连接的促动器28上的正弦变化的驱动电流信号，这促使此促动器响应于选择频率下的平台12的正和负位移(或振动)的正弦变化的幅度的刺激力。因此，微控制器44可认作是提供PWM发生器，其产生一系列脉冲，脉冲的接通持续时间根据来表格的值变化。作为优选，由于最小化装置内的功率损耗(且因此减少热)的脉宽调制的效率，故使用脉宽调制(相对其它形式的功率驱动)。尽管选择了45Hz的频率，但正弦变化幅度的其它频率也可类似地在诸如10到75Hz的范围中选择。
为了生成各个连续脉冲，微控制器44具有内部自由运行PWM驱动计数器，其与名为"TOP"的设置成从表格读取的脉冲的接通持续时间数的值的界限寄存器相比较。在相等时，PWM驱动计数器重置。因此，PWM频率，FPWM，即，计数器完成计数循环花费的时间，由其时钟频率(例如，16MHz)和TOP寄存器中的值两者控制。TOP的值(负1)是可用的最大PWM接通持续时间数值。输出(PWM)脉宽是以自由运行的计数器频率(16MHz)的数(或标记)。脉冲接通持续时间数(或标记)是1/16MHz或62.5纳秒。
下表示出了如图11中所示的曲线图解示出的储存各个循环中的128个样本脉冲中的各个的接通持续时间数的上述表格的实例，其中负(-)或正(+)指出驱动器46的输入45b处的设置：
表
脉冲数 接通持续时间数
1 0
2 +136
3 +272
4 +407
5 +541
6 +674
7 +806
8 +935
9 +1062
10 +1187
11 +1309
12 +1427
13 +1542
14 +1654
15 +1761
16 +1864
17 +1963
18 +2057
19 +2146
20 +2230
21 +2308
22 +2381
23 +2449
24 +2510
25 +2565
26 +2614
27 +2657
28 +2693
29 +2723
30 +2746
31 +2763
32 +2773
33 +2776
34 +2773
35 +2763
36 +2746
37 +2723
38 +2693
39 +2657
40 +2614
41 +2565
42 +2510
43 +2449
44 +2381
45 +2308
46 +2230
47 +2146
48 +2057
49 +1963
50 +1864
51 +1761
52 +1654
53 +1542
54 +1427
55 +1309
56 +1187
57 +1062
58 +935
59 +806
60 +674
61 +541
62 +407
63 +272
64 +136
65 0
66 -137
67 -273
68 -408
69 -542
70 -675
71 -807
72 -936
73 -1063
74 -1188
75 -1310
76 -1428
77 -1543
78 -1655
79 -1762
80 -1865
81 -1964
82 -2058
83 -2147
84 -2231
85 -2309
86 -2382
87 -2450
88 -2511
89 -2566
90 -2615
91 -2658
92 -2694
93 -2724
94 -2747
95 -2764
96 -2774
97 -2777
98 -2774
99 -2764
100 -2747
101 -2724
102 -2694
103 -2658
104 -2615
105 -2566
106 -2511
107 -2450
108 -2382
109 -2309
110 -2231
111 -2147
112 -2058
113 -1964
114 -1762
115 -1655
116 -1543
117 -1428
118 -1310
119 -1188
120 -1063
121 -936
122 -807
123 -675
124 -542
125 -408
126 -273
127 -137 。
例如，在上表中，在正弦曲线的正峰值处，数字是2776数接通持续时间的脉冲，这在输入45a处生成2776/16MHz秒宽或173.5毫秒持续时间的脉冲。尽管以上是优选实施例，但其它脉宽调制信号可结合接通持续时间的其它时钟使用来产生期望的促动器驱动电流曲线。例如，局部或非正弦周期性变化的曲线可通过调整表格中的实体在期望的激励频率下提供。此外，多个不同表格可储存在微控制器的非易失性存储器中，其可经由装置的用户界面选择来提供平台移动的不同刺激波。
微控制器44中的软件使用内部可变DRIVE，其具有代表从驱动器46到促动器28的驱动电流输出的值。微控制器44基于DRIVE的值设置驱动器46的输入45c处的Vref水平。如前文所述，Vref是DC电压，其振幅提供按驱动器46的制造商的驱动器46的输出信号的期望的峰值电流(且因此功率)。通过选择比微控制器的PWM输出到输入45a的PWM频率低至少十倍的低通滤波器48的截止频率，DRIVE值与Vref水平的关系在微控制器44中计算为Vref=Vcc*DRIVE/2n，其中Vcc是微控制器44供应电压，通常是5V，且n是PWM发生器的比特数，通常是10。所以，例如，设置DRIVE至50产生5*50/1024伏，输入45c处大约244mV信号。这继而又设置0.244处的峰值驱动电力除以电阻器47的欧姆值。如随后将描述那样，DRIVE是施加到平台12上的负载变化时通过其调节平台的运动的幅度的机构。
当运动由促动器28施加到平台12上时，DRIVE值(且因此输入45c处的Vref水平)优选通过微控制器44调整，使得驱动器46将例如促使促动器28处于或接近沿z轴线的平台12的正弦运动的+峰值到-峰值幅度的用户期望目标水平振动。该目标刺激水平储存在称为COMMAND的变量中，如下文所述其为用户可调整的值。COMMAND值也可储存在非易失性存储器中，以在需要时使用，以设置COMMAND变量的值，诸如在装置10的启动时。COMMAND值为按照平台12运动的加速度的振幅，且此加速幅度与在其振荡频率下的平台12的刺激运动的峰值到峰值的幅度成正比。换言之，平台12的运动的幅度在平台12的加速度的幅度增大时线性地增大，直到达到运动引导件26的机械上限或驱动器46的功率极限。COMMAND可具有0到8192之间的值，其中值为按照加速幅度，其与刺激的期望的峰值到峰值的幅度水平成比例。COMMAND值的范围通常在操作期间限于与刺激的最大和最小水平相关联的期望范围，诸如300到7000。例如，20μm、35μm、50μm、65μm、80μm的刺激水平分别对应于780,1080,1360,1700和2010的COMMAND值。相信50μm的峰值到峰值的运动(或刺激水平)将提供大约0.2g的加速幅度(即，+0.2g的峰值到峰值)，其中g=9.8m/sec2。
在任何负载或质量(或向下的力)存在于平台12上之前，780,1080或1360的COMMAND值例如分别导致700,1250和1900的DRIVE值。在操作中，负载或质量(或向下的力)将施加到平台12上，诸如在单脚或双脚20的前部21b放在装置10上时。当负载这样施加时，这将趋于阻尼峰值到峰值的运动，且用户因此可提高COMMAND水平。然而，作为优选，装置10自动地调整平台12上的负载的这样增大，以保持与COMMAND值相关联的刺激运动的用户期望的水平，且因此迈斯纳小体的期望的刺激。因此，如下文结合图12A-12E中所述，为了保持与期望COMMAND水平相关联的刺激性能，微控制器44按照平台12的实际加速幅度从期望COMMAND水平的探测变化(容限值内)，主动地实时调整DRIVE值(且因此驱动器46的输入45c的Vref水平)。如下文结合图12B所述，微控制器44使用从电路板30上的加速计50接收到的x,y和z正交维度中的加速数据来确定平台12的加速的实际幅度的此值。平台12的加速的实际幅度的确定值由微控制器44储存在AMPL变量中。加速数据在±2g的量上以±4096的范围中的各个正交维度x,y和z中提供。例如，加速计IC可为Freescale型号MMA8652FC，其中全尺寸设置为2g，提供了-2g到+1.999g的测量范围，其中各个数(或比特)对应于12比特分辨率下的(1/1024)g(0.98mg)。加速计定期提供加速数据至微控制器44的输入端口，诸如每1/400秒。
加速计50还向微控制器44发送信号，其指出在+/-y轴线方向接收到拍打时，诸如用户在侧壁15a或15b上以其脚或手在装置10上拍打。取决于装置10的操作的当前状态，拍打信号代表从开到关或关到开的用户输入切换(或开关)装置10刺激。来自加速计50的此拍打信号可由微控制器44在软件中断时接收到。
微控制器44在其RAM存储器中储存PUCK开/关标记，其控制信号是否沿输入45a,45b和45c发送或不发送至驱动器46来用于振动平台12。当PUCK标记关闭时，则驱动器46处的输入45a保持为数字低或0水平，其停止驱动器46操作，且因此停止促动器28免于移动平台12。当微控制器44从加速计50接收指出装置10上的拍打的信号时，PUCK标记因此切换状态。
微控制器44经由电路板30上的具有天线52的蓝牙(无线)收发器51与用户通信。例如，蓝牙收发器IC可为Microchip型号RN41。蓝牙功能的外部装置54，诸如智能电话、平板计算机、笔记本计算机或其它微处理器可编程装置，具有蓝牙通信特征，其与如常规执行的蓝牙收发器51配对。微控制器44和蓝牙(无线)收发器51中的界面允许微控制器44与收发器51之间的串联数据通信。然而，此串联通信接口可以可选地由单独的构件提供，诸如由蓝牙UART接口53示出。
蓝牙收发器51响应于外部蓝牙功能的装置54操作，如果在电路板30上天线52的邻近范围内，用于微控制器44与在外部装置54上操作的程序/应用程序之间的通信的蓝牙连接的典型配对允许与微控制器的相互作用。图13中示出了此程序/应用程序的用户界面屏幕的实例。尽管可存在可用的一个以上的装置54，但一次仅一个与蓝牙收发器51配对。如果之前配对来与装置54连接，且如果此装置54在天线52的范围内，故此收发器51可自动地连接到外部装置54上，以与其通信。尽管无线通信通过蓝牙描述，但其它收发器可用于提供不同的无线通信，诸如WiFi、红外线和超声收发器。此外，具有相关联的天线的(多个)附加收发器可设在电路板30上与微控制器44通信，以提供不同的无线通信模态。
作为备选，命令和与微控制器44的交互可经由USB连接器56，经由USB-UART接口57提供，以用于通过USB协议(例如，线缆)与微控制器44串联通信。作为优选，USB-UART接口57的功能是微控制器44的一部分。USB连接器56用于与使个人计算机或笔记本计算机与微控制器44由USB线缆对接，诸如在装置10的制造期间。
控制装置10的操作的软件或程序现在将结合图12A-12E更详细描述，其由划圈的字母A,B,C,D和E代表连接的流程图。在图12A中，装置10以微控制器44的开机重设来开始(步骤60)。这在电力经由连接器43供应至电路板30时发生。在开机期间，微控制器44开始储存在其非易失性存储器中的程序，且在步骤61处初始化操作，诸如通过初始化电路板30上到其它构件的其输入/输出端口，初始化UART53和57(或内部UART，如果微控制器的部分)，(多个)内部时钟，心跳计时器，其跟踪运行时间的每毫秒，且初始化之前描述的PWM驱动操作(例如，开始PWM驱动器计数器)。此外，施加的功率初始化电路板30上的其它构件来用于操作，诸如加速计50和蓝牙收发器51。
微控制器44从其非易失性存储器(NVM)调回储存的用户选择的目标COMMAND值，且将COMMAND变量设置成该值。如果在非易失性存储器中未指定目标COMMAND值(空值)，则COMMAND变量设置成默认COMMAND值，其也可储存在非易失性存储器中。如果没有由微控制器44从装置10的之前的时段或操作储存在非易失性存储器中，则使用默认的COMMAND值。驱动由设置成"开启"的PUCK标记开启，且通过在驱动器46的输入45a和45b处发送信号，微控制器44响应来促动驱动器46以将正弦变化的电流幅度信号施加至促动器28，信号将调节DRIVE值，使得由微控制器计算的平台12运动的加速(AMPL)的实际峰值到峰值的幅度处于或接近COMMAND值。步骤62处的初始DRIVE值为零，或设置成储存在非易失性存储器中的默认值，且然后如图12D中所示，在每次通过中调整，以根据COMMAND值找出平台12运动的加速的实际峰值到峰值的幅度。
微控制器44然后检查其是否经由USB连接器56或蓝牙收发器51将任何命令接收到缓冲器中(步骤63和64)。如果是如此，则其解码该命令，且相应地响应。一组命令在外部装置54或经由USB连接器56连接的其它装置的软件中提供来与微控制器44通信，以用于控制装置10的操作或确定其状态。例如，此命令包括：Puck<开/关>，幅度关闭<COMMAND值>，以及幅度开启<PWM值>。其它命令可按需要提供来用于测试制造或修理期间的装置电子设备的操作。当Puck命令接收到，随后"开"或"关"时，微控制器44相应地改变存储器中的PUCK标记。当幅度命令后接"关闭"且然后是数值时，微控制器44将该值储存在非易失性存储器中作为平台12运动的加速度的峰值到峰值的幅度的新用户选择的目标COMMAND值。不太优选的是，发送命令幅度"开启"且然后是期望的DRVICE值的数值，其中微控制器44响应来设置，且保持与此DRIVE值相关联的Vref DC幅度水平，且在负载施加到平台12上的情况下不改变Vref或DRIVE值。
外部装置54具有用于发送和接收允许用户与微控制器44交互的命令的程序(或应用程序)。外部装置54也可查询装置的操作状态。例如，发送没有从微控制器44经由USB56到外部装置和/或其它装置的任何后续争论返回的命令Puck，PUCK标记的状态，以及发送没有从微控制器44经由USB56到外部装置54和/或其它装置的任何后续争论返回的幅度，储存在微控制器的RAM存储器中的当前COMMAND值。外部装置54和/或其它装置经由USB56可转换返回值，且显示其和/或+峰值到-峰值运动位移的其相关联的刺激水平。
当微控制器44在步骤66处探测从加速计50接收到的加速数据时，其进行至图12B中的步骤74，且处理此数据。微控制器44读取加速数据来获得x,y,z加速值(步骤74)，且计算和在其RAM存储器中储存加速度的大小值MAG(步骤75)，其中MAG等于x,y和z加速值的平方的和的平方根。MAG值代表平台12运动的加速度和可归因于整个装置10的移动的加速度的当前大小的样本。然后检查这是否是计算的第一MAG样本(步骤76)。当其第一次穿过图12B时，微控制器44的RAM存储器中的统计变量ZERO、MAX和MIN设置成等于MAG值，微控制器44的RAM存储器中的SYNC标记设置成假(步骤81)，且微控制器44继续至步骤89(图12C)。如果这不是从加速计50读取的第一样本，则执行步骤77,78,79和80。
在步骤77处，微控制器44将计算的MAG值与MAX值比较，且如果MAG大于MAX，则MAX设置为MAG值。在步骤78处，微控制器44将计算的MAG值与MIN值比较，且如果MAG小于MIN，则MIN设置成MAG值。在步骤79处，MIN和MAX的和分成两个，且所得的值储存为ZERO。在步骤80处，AMPL的值通过从MAX减去MIN来计算。如果在闭环控制幅度(步骤82)下，检查装置10在八乘以x加速值小于步骤74处读取的z加速值和八乘以y加速值小于步骤74处读取的z加速值时是否平放(步骤83)。换言之，平台12的加速度主要在竖直z轴线上。如果装置10确定平放(或水平)，则微控制器的RAM存储器中的FLAT标记设置为真(步骤84)，否则FLAT标记设置为假(步骤85)。当SYNC标记为假(步骤86)时，检查MAG值是否大于ZERO值(步骤87)，且如果是，则SYNC标记则设置为真(步骤88)。如果MAG值大于零，则促动器28由驱动器46沿正弦驱动电流信号的增大的正侧驱动，且因此MAG和AMP值可用于在后者经由图12D的步骤86到步骤101分支时由微控制器44控制DRIVE值。
用户可以可选地通过将装置10沿y轴线向右或向左倾斜来人工地设置装置10的刺激水平，以分别在沿x和z轴线保持较少倾斜或不倾斜时增大或减小平台12的峰值到峰值的刺激水平。如图12C中所示，在步骤88之后，微控制器44在步骤89处检查y加速度读数是否大于+ALIM阈值，x加速度读数的绝对值是否小于AMIN阈值，z加速度读数的绝对值是否小于AMIN阈值，且PUCK标记为"开"，指出驱动46开启且移动平台12。如果如此，则在步骤90处，变量U值设置成COMMAND值加阶梯值DI。否则，微控制器44在步骤92处检查y加速度读数是否小于-ALIM阈值，x加速度读数的绝对值是否小于AMIN阈值，z加速度读数的绝对值是否小于AMIN阈值，且PUCK标记为"开"，指出驱动46开启且移动平台12。如果如此，则在步骤93处，变量U值设置成COMMAND值减阶梯值DI。
在步骤90或93之后，检查U的值是否高于或低于装置10将在其内操作的COMMAND值的期望范围。如果U在步骤90处增大，且U的值小于或等于MAXCMD的值，即，COMMAND的最大可能值(步骤91)，则步骤95执行为相应地改变COMMAND值。如果U在步骤93处减小，且U大于或等于MINCMD，即，COMMAND的最小可能值(步骤94)，则步骤95执行为相应地改变COMMAND值。否则，COMMAND的此值未更新至U，且微控制器44进行至步骤96。
阈值ALIM, AMIN, MAXCMD, MINCMD和DI的阶梯值储存在非易失性存储器中来由微控制器44使用。ALIM代表加速值，通常是2000，其如果被超过，则指出装置沿正(步骤89)或负(步骤92)y轴线倾斜。AMIN代表最小加速值，通常是300，其与沿x或z轴线的很小或没有倾斜相关联。MAXCMD代表COMMAND的最大值，诸如7000。MINCMD代表COMMAND的最小值，诸如300。DI是可在一个加速数据采样周期中改变的COMMAND的量，通常是50。
在步骤95处，为了调整至新的用户期望的刺激水平，COMMAND变量设置为U值，20秒计时器(称为Savetimer)启动，且PUCK标记关闭来延迟100毫秒时间(如由心跳计时器测得)，以停止驱动器46促动促动器28。在100毫秒延迟过期之后，PUCK标记"开启"，以又启动驱动器46来促动促动器28。100毫秒延迟生成平台12的运动中的短暂快门，这提供了成功按期望将刺激水平改变+/-阶梯值DI的用户通知(例如，触觉反馈)。在操作中，用户保持按期望倾斜的装置10若干秒，使得微控制器44多次穿过图12C，直到平台12开始在期望的刺激水平下振动。尽管优选100毫秒延迟，但可选择其它的延迟周期。
在该延迟周期期间，微控制器44可选在45c的Vref水平的设置下沿输入45a和45b发送其它信号，这允许了驱动器46输出音频信号，其允许促动器28作为用户可听到的典型的扬声器操作。此音频信号可储存在微控制器的存储器(例如，非易失性存储器)中，诸如蜂鸣声、指出向上和向下的音调、提示用户与新COMMAND值相关联的新刺激水平的值的合成声音，或刺激调整的其它可听指示。可选地，一个或更多个LED49(图10)设在电路板30上，且在沿电路板30上方的平台12的水平部分18固定在开口中的透明塑料窗口14c(图4A)下方可见。微控制器44可将信号发送至LED49，以在颜色、照明数、强度和/或图案方面控制其促动，指出了与当前或更新的COMMAND变量值相关联的刺激水平的表示，和/或装置的操作状态，诸如PUCK标记"开"或"关"。如果期望，则由此LED49提供的可选的可见显示元件可位于装置10上的另一个位置。
如果U的值在期望的MAXCMD和MINCMD的范围外(步骤91或94)，或步骤95已完成，则在步骤96处检查微控制器44是否从加速计50接收到拍打信号。如前文所述，加速计50可在拍打已经在+/-y轴线方向上接收到时在微控制器44的输入处提供信号，诸如通过用户拍打装置10，其中他们的脚在侧壁15a或15b上。如果此拍打信号在步骤96处接收到且装置10在步骤97处放平(即，FLAT标记为真)，则不管Savetimer是否过期，都在步骤98处检查驱动状态(即，PUCK标记设置)。如果PUCK标记为"开"，指出驱动在步骤98处为开，则目前储存在微控制器44的RAM中的COMMAND变量的值作为目标COMMAND值储存在非易失性存储器中，且PUCK标记变为"关"来关闭促动器28的驱动。如果PUCK标记为"关"，指出驱动在步骤98处关闭，则COMMAND变量设置成来自非易失性存储器的储存的目标COMMAND值(或默认值，如果未储存)的值，且PUCK标记变为"开"，以开启促动器28的驱动。在步骤99或100后，微控制器44回到图12A中的步骤63，且如上文所述从此继续。
如果在图12B中，SYNC标记在步骤86处为真，则处理进行至图12D的步骤101。微控制器44在其RAM存储器中储存步骤75处计算的至少最后N个MAG样本的历史，以用于确定平台12运动刺激中是否存在变化。例如，N可等于三，提供了MAGn0、MAGn1和MAGn2，其中MAGn0是当前样本。在图12D的步骤101中，检查之前的MAG值MAGn1是否大于来自两个样本MAGn2和当前MAG样本MAGn0的MAG值。如果不是，则过程进行至步骤89(图12C)。如果是，则在步骤102处，SYNC标记设置为假，且进行至步骤103。如果在步骤80处计算的平台12的加速的实际幅度的值AMPL大于当前的COMMAND值加上容限值(例如，10)，且DRIVE值大于最小可允许的DRIVE值MINDC加dDC(步骤103)，则DRIVE值减小量dDC(步骤104)，且过程进行至步骤89(图12)。否则，检查AMPL值是否小于COMMAND加容限值(例如，10)，且DRIVE值大于最大可允许的DRIVE值MAXDC减dDC(步骤105)。如果是，则DRIVE值增大量dDC(步骤106)，否则过程进行至步骤89(图12)。值dDC是一个调整循环中的变化量。MINDC、MAXDC、dDC的值储存在其非易失性存储器中来由微控制器44使用，且例如可分别为300,2277和5。
通过定期重复以上步骤101-106，建立了控制环，其可在一个或更多个+/-dDC步骤中增大或减小DRIVE值，这将促使步骤80处计算的后续AMPL值接近COMMAND值。后续AMPL值的变化是微控制器44对DRIVE值中的各个步骤变化的响应的结果，以经由低通滤波器48发送信号，信号在驱动器46的输入45c处，在相关联的DRIVE值下建立Vref水平，以及由驱动器46施加到促动器28的信号的电流的增大或减小。因此，装置在其自动地调整至平台12上的负载、质量或重量的变化时平稳过渡至与COMMAND值相关联的用户期望的刺激水平。
回到图12A，如果在步骤66处没有加速数据从加速计50由微控制器44接收到，则在步骤67处，检查加速计50是否发送拍打信号。如果是，则驱动通过由微控制器44切换PUCK标记状态来切换开或关(步骤68)。换言之，如前文所述，当接收到拍打信号时，PUCK标记从"开"变为"关"(如果目前设置为"开")，且微控制器44结果经由至驱动器46的信号来停止驱动促动器28，或PUCK标记从"关"变为"开"(如果目前发送至"关")，以开始经由至驱动器46的信号来启动驱动促动器28。步骤68可为与步骤98-100(图12C)中所述的相同。如果在步骤67处没有接收到来自加速计50的拍打，则检查在步骤95处设置的Savetimer(每次在步骤95处开始，新的COMMAND值由装置10探测到的用户倾斜而达到)是否过期(步骤70)。如果是，则在图12E中，在当前COMMAND值不等于最后储存在非易失性存储器中的COMMAND值时(步骤108)，当前COMMAND储存为非易失性存储器中的新目标COMMAND值(步骤109)，否则微控制器44继续至步骤63，且如上文所述从此继续。通常，用户将倾斜装置来经由图12C的步骤89-95进行期望数目的+或-阶梯倾斜调整。因此，直到从上次更新起过去20秒，微控制器44才将其非易失性存储器变为新的目标COMMAND值。如果期望，可使用其它Savetimer延迟周期。
如果从非易失性存储器的最后更新起未重置Savetimer，或如果在步骤95处设置且还未过期，则微控制器44从步骤70行进至步骤71。步骤71处的微控制器44使用运行的心跳计时器检查由微控制器测得的一秒是否过去。如果是，则微控制器44在步骤72处更新微控制器44的非易失性存储器中的使用时间计数器，且回到步骤63且如上文所述从此继续。如果在步骤71处还未过去一秒，则微控制器44回到步骤63，且如上文所述从该处继续。
回到图13，在具有运行程序、应用程序或下载到智能电话的存储器中的软件的微处理器的智能电话的情况下，示出了外部装置54的实例，其在运行时，在触摸屏显示器110上提供用户界面112，允许用户通过钥匙和/或智能电话的显示器来交互和控制装置10操作。在装置10邻近来进行蓝牙通信的情况下，按照智能电话的制造者和软件(这在本发明的范围外)，装置54由用户操作(或自动地，如果之前配对)以建立与装置10的配对连接。用户首先通过将五个圆中的一个按到各个持续时间设置的左侧，通过选择五个持续时间113中的一个来设置刺激的持续时间。例如，10,20,30,45或60分钟。通过例如通过将五个圆中的一个按到期望的刺激水平设置的左侧来选择五个刺激水平114中的一个来设置装置10的峰值到峰值的刺激的水平。一旦选择好持续时间和刺激水平，则用户按下启动按钮115，且选择的持续时间表现为计时器116，以小时、分钟和秒计为单位。计时器116代表智能电话的存储器中的倒数计时器的显示。用户可随后通过按下暂停按钮117来暂停装置。可选地，如果装置10不能与智能电话交互，则再连接按钮118可提供成重建蓝牙连接。
使用装置10和54之间建立的无线连接，装置54在按下启动按钮115时发送Puck"开"命令至装置10，且在按下暂停按钮117时或倒数计时器过期时发送Puck"关"命令。装置10的微控制器44接收此命令且相应地操作。在发送Puck"开"命令之前，幅度关闭命令发送至装置10，其中命令值按照用于选择的刺激水平114的COMMAND值。操作外部装置54中的用户界面的程序储存可由用户选择的各个不同刺激水平的命令值。例如，20μm、35μm、50μm、65μm、80μm(按照+峰值到-峰值的平台12运动位移)的刺激水平分别对应于780,1080,1360,1700和2010的命令值。装置10的微控制器44将接收到的命令值储存为其非易失性存储器中的COMMAND值，且将可变COMMAND设置为接收到的值。如果用户在装置10的操作期间(即，在计时器116运行同时)变为不同的选择的刺激水平，则另一个幅度关闭命令以与此刺激水平相关联的命令发送。尽管示出了五个刺激水平和持续时间水平，但其它数目的刺激水平和/或持续时间可由不同图形元素(诸如滑块)提供和选择以此方式，用户可远程地控制装置的操作。相同或相似的用户界面可由其它类型的外部装置54提供，外部装置54诸如是基于平板计算机或其它微处理器的装置，其具有可与装置10中的无线收发器通信的无线收发器。
当不存在诸如由外部装置54提供的遥控时，或甚至在已经建立与外部装置54的连接时，用户可通过倾斜装置10来调整刺激水平，直到达到期望的刺激水平(如前文结合图12C所述)，且通过拍打装置10来开启或关闭装置10(也如前文所述)。
装置10的校准可用于解决在其水平范围内的刺激性能的变化和非线性。外部校准的加速计可附接到平台12上以测量一个或更多个刺激水平下的加速幅度，且各个水平的COMMAND值校准，即，增大或减小，以提供加速的期望测量幅度。换言之，当各个刺激水平与平台运动12的不同加速幅度相关联时，装置10的校准可确保由外部装置54使用的COMMAND值提供期望的不同刺激水平。如前文所述，50μm的刺激水平在平台12的加速的大约0.2g幅度下或左右发生，由此，平台加速至其+和-峰值的位移之间。不同刺激水平的COMMAND值的较早实例代表制造时的装置10的此类校准校正的COMMAND值。一旦装置10操作这样校准，则装置10中的不同装置可不需要此校准。然而，如果装置10中的不同装置具有刺激水平的校准的COMMAND值的不同组(或关系)，则在使用与将此程序、应用程序或软件提供至外部装置54的因特网服务器处的该装置10关联的标识符、代码、版本、型号或数字来下载或储存程序、应用程序或软件时，装置10中的特定一个所需的刺激水平的一组COMMAND值可提供至外部装置54。
当电路板30描述为沿表面14b安装在平台12的下侧上时，电路板30上的所有构件(如，加速计50和微控制器44)因此附接到平台12上，且在促动器28操作时与平台12一起可动。不太优选的是，电路板30利用至促动器28的线安装到底座13上。
从前述描述中将清楚的是，已经提供了用于向人的单脚或双脚施加刺激的装置和方法。本文所述的装置和方法(和用于实现其的软件)的改型和变型，以及用于本发明的其它应用无疑将其自身显现给本领域的技术人员。因此，以上描述应当看作是示范性而非限制性意义。

Claims (30)

1.一种用于用户的单脚或双脚的刺激的装置，包括：
平台，其具有用于放置用户的至少一只脚的底部的上表面，其中所述上表面的至少一部分从所述平台的前部以向上的角度延伸，来以所述角度支承所述至少一只脚的前跖部分；
一个或更多个促动器，其在所述上表面下方附接至所述平台来用于将运动给予所述平台；
底座，其设置在所述平台下方来用于将所述装置支承在外表面上，其中从所述平台延伸的所述一个或更多个促动器是与所述底座不接触的；以及
将所述平台支承在所述底座上的多个运动引导件，其中所述平台响应于所述一个或更多个促动器的操作相对于所述底座以正竖直位移和负竖直位移移动，以在所述至少一只脚存在于所述上表面上时刺激所述至少一只脚，
其中，处于所述向上的角度的所述上表面的所述至少一部分具有向内的曲率，以压缩或贴合面对所述上表面的所述部分的所述至少一只脚的前跖部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一只脚的后部或脚跟部分延伸远离所述装置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少一只脚的后部或脚跟部分延伸远离所述装置，以便将所述刺激沿所述前跖部分引导至迈斯纳小体，而不是至所述后部或脚跟部分。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置具有前部和后部，以及所述上表面具有水平部分和以所述向上的角度从所述装置的所述前部延伸至所述水平部分的倾斜部分，所述水平部分随后延伸至所述装置的所述后部。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置是在一个模式中可操作的，在该模式中所述倾斜部分向所述至少一只脚的前跖部分提供支承，其中所述至少一只脚的后部或脚跟部分延伸远离所述装置的所述前部，且沿所述外表面设置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置是在另一个模式中可操作的，在该模式中所述水平部分向所述至少一只脚的前跖部分提供支承，且所述至少一只脚的后部或脚跟部分在处于或接近所述外表面上方的所述水平部分的高度的升高高度处延伸远离所述装置的所述后部。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述一个或更多个促动器各自是惯性促动器。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述运动引导件各自包括：
引导部件，其具有固定至所述平台的上凸缘部分，以及延伸穿过所述底座中的开口的向下延伸的部分；以及
柔性接头部件，其沿所述延伸部分设置在所述上凸缘部分与所述底座之间，其中所述引导部件响应于所述一个或更多个促动器的操作沿所述开口在所述柔性接头部件上向上和向下移动。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述运动引导件中的各个还包括：
固位部件，其固持延伸穿过所述开口的所述延伸部分的端部，以及
所述固位部件与所述底座之间的另一个柔性接头部件。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，多个运动引导件数量是四个，且在与彼此间隔开的不同位置。
11.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括用于控制所述一个或更多个促动器的操作的控制器。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制器在所述上表面下侧附接至所述平台，且响应于所述一个或更多个促动器的操作与所述平台一起移动。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括用于驱动所述一个或更多个促动器来响应于来自所述控制器的信号移动所述平台的驱动器。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括驱动器，其用于驱动所述一个或更多个促动器来响应于来自所述控制器的信号移动所述平台，以用于生成一定频率下的所述平台的运动的正弦变化的幅度。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述频率在10Hz到75Hz的范围中。
16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括附接至所述平台的加速计，其提供加速数据至所述控制器，以及所述控制器使用所述加速数据来按照由所述用户可选择的刺激水平调整由所述驱动器施加至所述一个或更多个促动器的功率。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述控制器使用加速计数据来确定所述用户何时倾斜所述装置，指出用户选择来增大或减小所述平台的运动的幅度，直到达到或接近由所述用户选择的所述刺激水平。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述加速计提供拍打信号至所述控制器，以及所述控制器响应于其操作来开启或关闭由所述一个或更多个促动器给予所述平台的运动。
19.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述控制器与提供由所述用户选择的刺激水平的外部装置无线通信。
20.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，当存在于所述上表面上时，所述至少一只脚在皮肤上或经由穿在所述至少一只脚上的一种或更多种材料来接收所述刺激。
21.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述上表面尺寸确定成用于在所述用户坐在所述装置前方时支承所述用户的双脚的前跖部分，其中所述用户的双脚的至少脚跟延伸远离所述装置。
22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上表面从所述平台的所述前部以所述向上的角度延伸按照所述至少一只脚的前跖部分的长度选择的距离。
23.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制器按照由用户选择的多个不同刺激水平中的一个来操作所述一个或更多个促动器，该用户经由外部装置无线通信至所述控制器，该外部装置具有屏幕，其具有多个图像元素，从而允许多个不同刺激水平中的所述一个的选择。
24.一种用于刺激用户的单脚或双脚的装置，包括：
具有上表面的平台，其中所述上表面的至少一部分以向上的角度从所述平台的前部倾斜，以用于以所述角度支承至少一只脚的前跖部分，其中所述至少一只脚的脚跟部分设置成远离所述装置；
用于将运动施加至所述平台的一个或更多个促动器，其在所述上表面下方附接至所述平台；以及
设置在所述平台下方的底座，其中所述平台响应于所述一个或更多个促动器的操作相对于所述底座向上和向下移动，其中从所述平台延伸的所述一个或更多个促动器是与所述底座不接触的，
其中，处于所述向上的角度的所述上表面的所述至少一部分具有向内的曲率，以压缩或贴合面对所述上表面的所述部分的所述至少一只脚的前跖部分。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，还包括：
用于控制所述一个或更多个促动器的操作的控制器；以及
响应于来自所述控制器的信号操作来用于驱动所述一个或更多个促动器来使所述平台以定期幅度变化的运动移动的驱动器。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述控制器按照从附接至所述平台的加速计接收到的加速数据自动地调整至所述一个或更多个促动器的功率，以将所述平台的所述定期幅度变化的运动保持为处于或接近用户可选择的水平。
27.根据权利要求24、25或26所述的装置，其特征在于，所述平台在所述底座上方由运动引导件间隔开，以便于所述平台相对于所述底座的所述向上和向下的移动。
28.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，其中所述至少一只脚的后部或脚跟部分延伸远离所述装置，以便将所述刺激沿所述前跖部分引导至迈斯纳小体，而不是至所述后部或脚跟部分。
29.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述上表面从所述平台的所述前部以所述向上的角度延伸按照所述至少一只脚的前跖部分的长度选择的距离。
30.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述控制器按照由用户选择的多个不同刺激水平中的一个来操作所述一个或更多个促动器，该用户经由外部装置无线通信至所述控制器，该外部装置具有屏幕，其具有多个图像元素，从而允许多个不同刺激水平中的所述一个的选择。
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