CN108541356B - 通过皮肤接触阻抗对信号的调制的用途以维持和开发身体或心智能力 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过至少一个与至少一个用户的皮肤接触的阻抗的变化对音频和/或视觉信号进行调制的用途，用以维护和/或开发用户的身体和/或心智能力。本发明包括使用设备(100)来控制媒体的输送，所述设备包括：‑第一皮肤电极(105)，其被配置为生成电波，抵靠第一用户的皮肤定位；‑第二皮肤电极(110)，其被配置为捕获电波，抵靠第二用户的皮肤定位，其中第二用户可以是第一用户；‑检测器(115)，用于检测通过与每个用户的皮肤的接触并且连接电极的接合点的阻抗参数的值；以及‑控制器(120)，其被配置为根据检测到的值发送媒体传送命令。

Description

通过皮肤接触阻抗对信号的调制的用途以维持和开发身体或 心智能力
技术领域
本发明涉及通过皮肤接触阻抗对信号的调制的用途以维持和开发用户的身体和/或心智能力，以及，更具体地，通过至少一个用户的皮肤接触阻抗的变化对音频和/或视觉信号的调制的用途以维持和/或开发用户的身体和/或心智能力。它尤其适用于对处于隔离状态的患者的进行医疗支持。
背景技术
处于不稳定状态的人可能遭受身体、精神、感官和社会孤立。为了打破这种孤立，专业人员通过旨在锻炼创造力和沟通能力的练习来帮助这些人。
目前的练习旨在促进联觉，即一种感觉与另一种感觉的联系。
然而，没有现有的系统能使得单个人仅使用他的触觉而不激活人机交互界面(例如触摸屏)来控制媒体以练习他的创造性。
此外，这些现有系统都不能弥补缺陷或增强患者的大脑调动。
文献WO 2005/121939、US2012/0262369、US 2015/0177891、US 2011/0134074、US2011/0306303和US 2013/0002544中描述的设备是已知的。这些设备是用于控制具有位于用户皮肤上的传感器的计算机或电子设备的遥控器。它们决不能维持或开发身体或心智能力，甚至不能为此目的将至少两个人置于电气关系中。
发明内容
本发明旨在弥补这些缺点的全部或部分。为此，本发明涉及通过至少一个与至少一个用户的皮肤接触的阻抗的变化对音频和/或视觉信号进行调制的用途以维持和/或开发用户的身体和/或心智能力，利用用于控制媒体传送的设备，所述设备包括：
-第一皮肤电极，其被配置为生成电波，抵靠第一用户的皮肤定位；
-第二皮肤电极，其被配置为捕获电波，抵靠第二用户的皮肤定位，其中第二用户可以是第一用户；
-检测器，用于检测经过与每个用户的皮肤的接触并且连接电极的接合点的阻抗参数的值；以及
-控制装置，其被配置为根据检测到的值发送媒体传送命令。
由于这些布置，可以使每个用户产生联觉现象，例如将触摸与另一种感觉相关联，例如听觉或视觉。身体最活跃的区域是机械性感受器最多的区域，例如手和脚。该身体布局使得可以改变压力、连接表面和接触区域以生成数据。连接持续期间增加了热量，因此增加了测量的参数的值。阻抗也会通过加湿或绝缘来改变。
因此，这些布置使得有可能建立联系，以应对处于不稳定状态的人们的身体、心理、感官和社会孤立：
-对于患有失语症的人，这些布置使得沟通成为可能；
-对于身体残疾或有多种障碍的人来说，这些布置通过与最小的皮肤接触，作为创造性工具、能力指标；
-对于老年人来说，这些布置可以通过播放的媒体和触摸调动有意识和无意识的记忆；
-对于行动不便的所有人来说，这些布置可以使身体运动，模拟机械性感受器；以及
-对于任何其他类型的用户，这些布置可以实现躯体练习，通过集中感觉带来放松。
通过利用本发明，专业工作人员可以通过旨在锻炼创造力和沟通能力的练习，支持处于不稳定状态(可能遭受身体、精神、感官和社会孤立)的人的打破这种孤立。此外，用户患者可以恢复和控制他的身体的感觉，特别是他的触觉。
在一些实施例中，至少一个检测到阻抗的接触是两个不同用户之间的接触。
通过这种方式，专业人员可以参加由患者进行的锻炼。
在一些实施例中，音频和/或视觉信号的调制包括所述信号的频率的调制。例如，当接触的阻抗减小时，声音或声波工作的声音频率增加。例如，光源发射的波长随着接触的阻抗而减小。这些变化使得皮肤接触的变化效果是可感知的。
在一些实施例中，音频和/或视觉信号的调制包括所述信号的节奏的调制。例如，规律的节拍的节奏或声波工作的回放节奏取决于皮肤接触的阻抗。
在一些实施例中，检测到的阻抗参数是接合点的电阻率。
在一些实施例中，控制装置与检测器和电极分离，该设备包括用于将代表检测到的值的无线信号发送到控制装置的装置。
由于传输电缆连接用户或用户们到控制装置，这些实施例使得用户或用户们不受他们的运动的限制。
在一些实施例中，该设备包括独立的电源，其被配置为向第一电极供应电流。
由于电源电缆连接用户到控制装置，这些实施例使得用户不会受其运动的限制。
在一些实施例中，该设备包括包括有第一电极的手镯。
这些实施例使得可以将电极隐藏起来并使该电极具有更吸引人的外观。
在一些实施例中，该设备包括多个第一和/或第二电极。
这些实施例可以使得在皮肤中的波的捕获或生成均匀化。
在一些实施例中，控制装置控制声音信号的发射，其发射参数被确定为检测的值的函数。
这些实施例使得可以将听觉与触觉相关联。
在一些实施例中，控制装置控制光信号的发射，其发射参数被确定为检测的值的函数。
在一些实施例中，控制装置控制正在播放的视听媒体中的触发信号的发射。
这些实施例使得可以将视觉和触觉相关联。
在一些实施例中，控制装置控制正在播放的视听媒体中的触发信号的发射。
这些实施例使得可以控制交互式媒体中的动作，例如视频游戏，该设备因此充当人机交互界面。
在一些实施例中，控制装置控制正在播放的媒体的调制信号的发射。
这些实施例使得可以调制用户已知的媒体作为皮肤之间的接触的函数。
在一些实施例中，至少一个电极由面板承载，用户在该面板上放置他身体的至少一部分。这些实施例使得可以不将电极放置在用户的皮肤上，用户只需在面板上移动或平衡他的脚或身体以受益于本发明的效果。
在一些实施例中，音频和/或视觉信号的调制还取决于由设备捕获的至少一个用户的生理数据，该设备包括用户生理数据的至少一个传感器。在一些实施例中，至少一项生理数据是心率。通过这种方式，用户对他的身体和情绪的感觉得到增强。
附图说明
本发明的其他优点、目的和特定特征将在以下对作为本发明主题的使用的装置和方法的至少一个特定实施例的非限制性描述中变得显而易见，参考附图中包括的附图，其中：
-图1和2示意性地表示用于利用本发明的装置的特定实施例；
-图3和4示意性地表示通过利用本发明调制的媒体；
-图5以逻辑图的形式示意地表示调制方法的特定系列步骤；
-图6示意性地表示作为本发明主题的用途的第一实施例；
-图7示意性地表示作为本发明主题的用途的第二实施例；
-图8示意性地表示作为本发明主题的用途的第三实施例；
-图9示意性地表示作为本发明主题的用途的第四实施例；
-图10示意性地表示作为本发明主题的用途的第五实施例；
-图11示意性地表示作为本发明主题的用途的第六实施例；以及
-图12示意性地表示作为本发明主题的用途的第七实施例。
具体实施方式
本说明书以非限制性方式示出，实施例的每个特征能够以有利的方式与任何其他实施例的任何其他特征组合。
现在注意到这些附图不是按比例的。
术语“通信便携式终端”指的是配备有以下部件的任何设备：
-人机交互界面；以及
-用于传送有线或无线信号的装置，例如天线或接收网络电缆的端口。
这样的通信便携式终端例如是：
-智能手机；
-数字平板电脑；或
-私人计算机。
在描述可以利用本发明的设备之前，下面给出关于通过至少一个与至少一个用户的皮肤接触的阻抗的变化对音频和/或视觉信号的调制的用途以维护和/或开发用户的身体和/或心智能力的各种实施例的细节。
优选地，该用途使用代表皮肤接触的连续数据流，可能根据若干参数：
-与或多或少的感觉传感器接触的区域；
-接触表面(手指的数量、足弓或脚背的表面)等；
-施加在该接触上的压力；
-温度，冷的身体具有比温暖的身体更低的电阻；
-阻抗，特别是在组织或多或少绝缘的情况下(例如根据其湿度)；
连续验证皮肤接触的阻抗使得依据本发明的用途能够实施，因为它是对与声音或光的生成相关联的值的差异的探索，这实现并触发用户(们)的参与。
通过音乐或视觉景观，由于心理反馈(心灵)，联觉(感官(触觉、听觉或视觉)之间的联系)的实践触发身体(躯体)的参与。就像一个真正的乐器或乐器创造的视觉效果，检测到的值会生成音色、音高、波长、强度和节奏。由于是听到声音产生或看到光效来决定要使用的手势，因此改变阻抗的手势是演绎的。
因此，应用是密切相关的(因为它可以实现丰富的实时交互式反馈：频率、包络、音量)，与触发阈值参数结合的，以及通过组合或分配数字音频文件进行交互的：管理环境声音(水、海、鸟)、预先存在的音乐的音量和音高，。
因此，本发明提供了一种用于增强通信的工具和对残疾人的特定通信问题的解决方案。它使瘫痪的人通过最小块的皮肤能够成为游戏者，自闭症患者或失语症的人能够进行交流。
除了娱乐之外，用户还将他的感官集中在任何躯体练习(瑜伽、全意识等)中，此外还有放松的效果。
本发明还提供了一种通过物理调动的物理治疗工具。例如，当电极在地面(例如，以板的形式)上时，就像声音音调的差异，脚音压力的差异是可以听到的；因此，本体感受是有效的。
本发明还提供了一种使用精神调动的物理治疗工具：皮肤当然是感觉传感器，但也是用于社交联系的系统，而不是忘记性方面的事。建议的音乐和音景(水、风、海、儿童的笑声等)调动了记忆。
以这种方式，本发明使得可以改善身体和认知能力，并且可以使得患有精神障碍(抑郁、崩溃)的人以及老年人作为预防工具。
本发明还提供了一种为专业和家庭护理人员服务的工具。
图1(未按比例绘制)示出了用于使用本发明的设备100的实施例的示意图。用于控制媒体传送的该设备100包括：
-第一皮肤电极105，其被配置为生成电波，抵靠第一用户的皮肤定位；
-第二皮肤电极110，其被配置为捕获电波，抵靠第二用户的皮肤定位，其中第二用户可以是第一用户；
-检测器115，用于检测经过与每个用户的皮肤的接触并且连接电极的接合点的阻抗参数的值；以及
-控制装置120，被配置为根据检测到的值发送媒体传送命令。
第一电极105包括或连接到振荡器类型的电波发生器。该振荡器优选地是谐波类型的，即被配置为产生正弦波形。例如，该振荡器是：
-Colpitts振荡器；
-Clapp振荡器；
-相移振荡器；
-Pierce振荡器；
-Hartley振荡器；或
-状态变量振荡器。
传递到第一用户的皮肤的电流具有例如1.5毫安的强度和9伏的电压。该第一电极105的直径例如小于2厘米。
该第一电极105连接到用于控制设备100的装置，该装置被配置为激活或停用波发生器。这个控制装置例如是发送激活或停用波发生器的无线信号的通信便携式终端或按钮。
该第一电极105放置在相对于电极105的尺寸大尺寸的平板上。术语“大尺寸”是指比第一电极105的表面大至少五倍的表面。
在一些优选实施例中，例如图1中所示的实施例，设备100包括多个第一电极105。
使用多电极系统的优点是：
-为相同或不同的媒体生成独立的传送命令，从而增强媒体范围，声音信号和/或光信号和/或视听媒体和/或交互媒体；以及
-单独或与他人一起使用设备100的能力。
电极105和110以及检测器115可以定位在大平板上，这使得能够通过脚或身体在这个平板组件上的运动实现多音或多媒体使用，单独或一起。
在一些变型中，至少一个电极抵靠与系统用户分开的表面定位，这个表面例如是地板或墙壁。这种定位的优点是不需要佩戴手镯，因为很难或不可能将手镯置于患有自闭症谱系障碍的用户身上。以这种方式，脚的接触、行走或身体的任何部分完成了电极之间的连接。单独或与他人一起从一个平板移动到另一个平板，可以使得媒体传送命令生成。
在设备100包括多个第一电极105的情况下，每个第一电极105可以与其他每个第一电极105彼此分开地通信。在一些变型中，单个第一电极105沿着有线或无线连接与远程设备通信，并且每隔一个第一电极105连接到通信的第一电极105。
在一些优选实施例中，例如图1中所示，设备100包括包含每个第一电极105的手镯135。
该手镯135例如佩戴在第一用户的手腕上。
第二电极110包括或连接到电波传感器。
该第二电极110放置在相对于电极110的尺寸的大尺寸的平板上。术语“大尺寸”是指比第二电极110的表面大至少五倍的表面。
在一些优选实施例(未示出)中，设备100包括多个第二电极110。
在设备100包括多个第二电极110的情况下，每个第二电极110可以与其他每个第二电极110彼此分开地通信。在一些变型中，单个第二电极110沿着有线或无线连接与远程设备通信，并且每隔一个第二电极110连接到通信的第二电极110。
在一些优选实施例中，例如图1中所示，设备100包括包括每个第二电极110的手镯(未标记)。
该手镯135例如佩戴在第二用户的手腕上。
以这种方式，当第一用户和第二用户接触时，由第一电极105生成的波被第二电极110捕获。
在特定实施例中，第一电极105和第二电极110由一个用户佩戴，并且身体的第一部分与身体的第二部分的接触改变了波在身体中所经过的路径。
在没有接触的情况下，当每个电极105和110位于用户的不同手腕上时，波通过用户的手臂和躯干传递。
一旦用户用他的一只手接触另一只前臂，波传递的路径就变成：一只手臂的一部分、手、然后另一只手臂的一部分、到传感器；这条路径比没有接触时的路径短。
图1和2示出了用户之间接触的两个不同位置，这些位置导致不同的阻抗参数值。
检测器115例如是电路，该电路被配置为比较发射的电波和捕获的电波以确定经过与每个用户的皮肤的接触并且连接第一和第二电极105和110的接合点的，例如：
-电阻率；
-电导率；
-电阻；
-阻抗；和/或
-电容。
以这种方式，这些参数中的每一个都随着用户之间的接触位置、在接触位置施加的压力以及该接触的表面的函数变化。
检测到的参数值被发送到控制装置120。
控制检测器115被定位在：
-靠近电极，由用户携带，以及通过HF传送传输声音；
-或者在与电极105和110通过有线连接的通信便携式终端的位置处。
控制装置120例如是包含在通信终端中的电子电路，该电子电路发送命令到：
-电声换能器140；
-光信号发射器145；和/或
-播放视听媒体的外围设备。
该控制装置120优选地包括控制电子电路的计算机程序，该计算机程序被配置为：
-通过第二电极110获取由检测器115捕获的信号；
-标准化和平滑这个信号；
-重新调整标准化和平滑后的信号；
-确定：
-事件触发阈值；
-对某些合成参数的连续验证：
-通过抽样；
-通过频率调制；
-通过加法合成；以及
-混合要播放的信号。
该控制装置120发送取决于发送的参数值的命令。
例如，控制装置120发送命令以发送被确定为发送的参数值的函数的频率的声音。例如，检测到的电阻率越高，声音信号的发射频率或幅度越高。该种声音可以是多音的。
在一些实施例中，控制装置120控制声音信号的发射，声音信号的发射参数被确定为检测到的值的函数。
特别地，图3和4示出了对应于由电声换能器发出的声音的正弦波信号。在图3中，该信号的频率对应于图1中所示的接触的位置，而在图4中，信号的频率对应于图2中所示的接触的位置。因此可以理解，连接电极的路径的缩短导致频率升高。
在一些实施例中，控制装置120控制光信号的发射，光信号的发射参数被确定为所检测的值的函数。
术语“光信号”是指由光发射源产生的任何信号。这种光信号例如是由二极管、屏幕或视频投影仪发射的信号。
在一些实施例中，控制装置120控制正在播放的视听媒体中的触发信号的发射。
该触发信号例如是暂停、播放、增大或减小音量的命令，或通常对应于按下键盘键的命令。
在一些实施例中，控制装置120控制用于正在播放的媒体的调制信号的发射。
调制信号例如是用于调制声音或视觉信号以修改媒体的播放参数的信号。
在一些实施例中，例如图1中所示的实施例，控制装置120与检测器115和电极105、110分离，该设备包括用于将代表检测到的值的无线信号发送到控制装置的装置125。
发送装置125例如是与控制装置120相关联的天线，该天线被配置为根据蓝牙(注册商标)标准、根据IEEE 802.11标准，即“Wi-Fi”发射和接收无线信号，以及例如更普遍地使用高频传输技术发射和接收无线信号。
在一些实施例中，例如图1中所示的实施例，设备100包括独立的电源130，电源130被配置为向第一电极105供应电流。
该电源130例如是纽扣式电池。
在一些实施例中，设备100还包括生理数据传感器，例如心力测量器。测量的生理数据的值(例如心率)在数学上与皮肤接触的阻抗结合以调制声音和/或光信号的生成或传递。
图5示出了能够使用作为本发明主题的方法200的特定实施例。控制媒体传送的方法200包括：
-步骤205，通过第一电极生成传输到第一用户的皮肤的电波；
-步骤210，通过第二电极捕获由第二用户的皮肤传输的电波，其中第二用户可以是第一用户；
-步骤215，检测连接电极的接合点的阻抗参数值；以及
-控制步骤220，被配置为根据检测到的值发送媒体传送命令。
在一些实施例中，在步骤220期间，音频和/或视觉信号的调制还取决于由设备捕获的至少一个用户的生理数据，该设备包括用户的生理数据的至少一个传感器。例如，至少一项生理数据是心率。
例如，通过使用参考图1和2描述的设备100来实现该方法200。
优选地，音频和/或视觉信号的调制包括所述信号的频率的调制。例如，当接触的阻抗减小时，声音或声波工作的声音频率增加。根据另一示例，由光源发射的波长随着接触的阻抗而减小。这些变化使得皮肤接触的变化效果是可感知的。
在一些实施例中，音频和/或视觉信号的调制包括所述信号的节奏的调制。例如，规律的节拍的节奏或声波工作的回放节奏取决于皮肤接触的阻抗。
图6示意性地示出了作为本发明主题的用途的第一实施例，其中两个人中的每一个，例如患者和护理人员，分别佩戴包括电极的手镯305和310。可选地，至少一个手镯(优选地与捕获电信号的电极相联)包括心力测量器(未示出)。取决于两个用户之间的接触阻抗(这里由用户的手之间的接触表示)并且可选地取决于至少一个用户的心率，声音和/或光信号或视听信号的发射被调制，或者视听媒体的传送被调制。以这种方式，通过对至少一个听觉或视觉的感知的反馈，每个用户可以感知和控制接触并改变所感知的效果。
图7示出了作为本发明主题的用途的第二实施例，其中物体，这里是由导电材料制成的熊，携带电极320。人，例如患者，佩戴包括电极315的手镯。可选地，手镯(优选地与捕获电信号的电极相联)包括心力测量器(未示出)。取决于用户和物体之间的接触的阻抗，并且可选地取决于至少一个用户的心率，声音和/或光信号或视听信号的发射被调制，或者视听媒体的传送被调制。以这种方式，通过对至少一个听觉或视觉的感知的反馈，用户可以感知和控制接触并改变所感知的效果。
因此，如从阅读图6和7的描述所理解的，在一些实施例中，音频和/或视觉信号的调制还取决于由设备捕获的至少一个用户的生理数据，该设备包括用户生理数据的至少一个传感器。例如，至少一项生理数据是心率。
图8示意性地示出了作为本发明主题的用途的第三实施例，其中两个用户将他们的赤脚放在两个平板325和330上，每个平板配备有电极。取决于两个用户之间的接触阻抗，例如用户的手臂或手之间的接触，声音和/或光信号或视听信号的发射被调制，或视听媒体的传送被调制。以这种方式，通过对至少一个听觉或视觉的感知的反馈，每个用户可以感知和控制接触并改变所感知的效果。
图9示意性地示出了作为本发明主题的用途的第四实施例，其中用户将他的赤脚放在平板325和330上。
图10示意性地示出了作为本发明主题的用途的第五实施例，其中两个用户分别配备有电极335和345，例如通过手镯。用户链中的两个连续用户之间的接触区域340(这里是五个)影响电极335和345之间的总阻抗。
图11示意性地示出了作为本发明主题的用途的第六实施例，其中织物355放置在两个用户的手350和360之间。这种织物，或干或湿，减少或增加手之间接触的阻抗。注意，所讨论的手可以是一个用户或两个不同用户的手。
图12示意性地示出了作为本发明主题的用途的第七实施例，其中电绝缘鞋包括内部电极365和外部电极370。由身体其余部分形成的电接触(例如与树或地板接触)从而在电极之间形成导电电路，调制与用户的身体接触的阻抗。
在这些实施例的每一个中，通过利用参考图1至4描述的设备，通过至少一个与至少一个用户的皮肤接触阻抗的变化对音频和/或视觉信号的调制以用于维持和/或开发用户的身体和/或心智能力。

Claims (15)

1.一种用于控制媒体的输送的设备，其中，所述设备通过至少一个在第一用户的皮肤上的第一接触的阻抗的变化对音频和/或视觉信号进行调制，以维持和/或开发第一用户的身体和/或心智能力，所述设备包括：
- 第一电极，被配置为生成电波，第一电极被定位在与第一用户的皮肤的第一接触上；
- 第二电极，被配置为捕获电波，第二电极被定位在与第二用户的皮肤的第二接触上，其中第一用户和第二用户是两个不同的用户；
- 检测器，用于检测经过在每个用户的皮肤上的第一接触和第二接触并且连接电极的接合点的阻抗参数的值，所述接合点包括两个不同用户之间的至少一个接触；以及
- 控制器，被配置为根据检测到的值发送媒体传送命令。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述音频和/或视觉信号的调制包括所述信号的频率的调制。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述音频和/或视觉信号的调制包括所述信号的节奏的调制。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，检测到的阻抗参数是接合点的电阻率。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，控制器与检测器和电极分离，所述设备包括用于将代表检测到的值的无线信号发送到控制器的发送器。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，设备包括独立的电源，电源被配置为向所述第一电极供应电流。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，设备包括包含第一电极的手镯。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，设备包括多个第一和/或第二电极。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，控制器被配置为控制声音信号的发射，所述声音信号的发射参数被确定为所检测的值的函数。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，控制器被配置为控制光信号的发射，所述光信号的发射参数被确定为所检测的值的函数。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，控制器被配置为控制正在播放的视听媒体中的触发信号的发射。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，控制器被配置为控制用于正在播放的媒体的调制信号的发射。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，至少一个电极由平板承载，所述第一用户在所述平板上放置他的身体的至少一部分。
14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述音频和/或视觉信号的调制还取决于由所述设备捕获的至少一个用户的生理数据，所述设备包括用户的生理数据的至少一个传感器。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，至少一项生理数据是心率。
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