EP3473231A1 - Dispositif de stimulation de tissus organiques - Google Patents

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EP3473231A1
EP3473231A1 EP18201154.4A EP18201154A EP3473231A1 EP 3473231 A1 EP3473231 A1 EP 3473231A1 EP 18201154 A EP18201154 A EP 18201154A EP 3473231 A1 EP3473231 A1 EP 3473231A1
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EP
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stimulation device
vibrotactile
stimulation
organic tissues
oblong
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    • A61H2230/655—Impedance, e.g. skin conductivity; capacitance, e.g. galvanic skin response [GSR] used as a control parameter for the apparatus

Definitions

  • the present invention relates to an organic tissue stimulation device in which a vibrotactile actuator generates vibrations correlated to the movements of said device. It also relates to a system comprising two stimulation devices connected together.
  • the invention finds applications in the haptic field for reproducing human somatic sensations. It finds particular applications in areas where the device is in contact with living organic tissues as, for example, in the field of hedonism. Such a device can also find many applications in the field of compensation for stress and anxiety.
  • stimulation devices such as hedonic devices or dildos, capable of generating vibrations whose purpose is to stimulate the body tissues of a user's sexual organs.
  • These devices generally reproduce the shape of a sexual organ - male or female - and are equipped with a single-frequency vibrator connected to a battery and an on / off switch. These devices therefore vibrate at a single vibratory frequency.
  • each individual reacts differently to stimulations and a vibrational frequency that is pleasant for one individual may not be for another.
  • some hedonic devices are equipped with several vibrators, each vibrating at a different frequency and a multiple switch to select the user's preferred operating frequency. These devices however remain very generic and do not adapt to the user and, in particular, to the user's feeling.
  • the applicant proposes a haptic device for stimulating organic tissues, in which a vibrotactile actuator generates vibrations correlated to the movements of said device.
  • the stimulation device makes it possible to generate vibrations in a broad spectrum of frequencies, whose spectral and intensity properties depend on the movements of said device and therefore adapted to the user.
  • the haptic device to be described is intended to stimulate human tissues sensitive to mechanical stimulation, hereafter called organic tissues, and in particular the mucous membranes and other tissues of the sexual organs.
  • this device comprises a plurality of proximity sensors distributed over a surface of the oblong body and able to detect the presence of the organic tissues, the processing unit being adapted to receive signals from the proximity sensors and to determine, in according to these sensor signals, control signals to be applied to the vibrotactile actuator so that said vibrotactile actuator generates vibrations correlated to the proximity of the organic tissues and to the movements of the user or those of a virtual or real partner but physically separated or distant.
  • the vibrations are dependent on the environment in which the device evolves and therefore adapted to the feeling of the user.
  • At least one of the proximity sensors is functional in wet or aqueous environments and comprises means capable of detecting the dielectric properties of the surrounding organic tissues.
  • the device can be used in contact with mucous membranes.
  • the invention relates to an organic tissue stimulation system comprising at least a first and a second device as defined above, the first and second devices being connected to each other so that the vibrations generated in the first device are transmitted to the second device.
  • the figures represent two examples of stimulation devices according to the invention.
  • the figures referenced "A” represent an example of female hedonic device, intended to simulate a male sexual organ and generate vibrations, on the mucous membranes of the female sexual organ.
  • the figures referenced “B” represent an example of a male hedonic device, intended to simulate a female sexual organ and generate vibrations around the male sexual organ.
  • stimulation devices not necessarily of the hedonic type, are within the scope of the invention since these devices are capable of stimulating organic tissues.
  • the Figures 1A-3A and 1B-3B represent, respectively, an example of a "female" type stimulation device, referenced 100, and a "male” type stimulation device, referenced 200.
  • the stimulation device comprises an oblong body , respectively 110 and 210.
  • the oblong body may be made of a solid and elastic material such as an artificial elastomer, for example based on silicone or rubber, or a natural material such as the leather.
  • the elongate body 110, 210 may comprise a rigid frame formed of a single piece, rectilinear or curved, or formed of two or more pieces articulated with respect to each other, the rigid frame being covered with an envelope in deformable and elastic material, such as an artificial elastomer (for example based on silicone) or a natural material such as leather.
  • an artificial elastomer for example based on silicone
  • a natural material such as leather.
  • the elongate body 110, 210 is smooth and straightforward so, on the one hand, to facilitate its cleaning and, on the other hand, to offer a safe and hygienic use.
  • the elongated body 110, 210 may be cylindrical and rectilinear, as shown in FIGS. Figures 1 and 2 . It may, alternatively, have different geometric shapes such as a tubular, toroidal, ovoid, curved or curved shape.
  • the elongated body 110, 210 may also comprise protuberances such as protrusions 730 and / or embossings 720, as shown in FIGS. Figures 4A-4B . It may, in addition, comprise one or more portions of greater flexibility, such as corrugations 710.
  • These geometric shapes and various protuberances provide an adaptation of the stimulation device to the user's anatomy and allow appropriate stimulation of the mucosa and other organic tissues or said user.
  • the elongated body will be considered to be rectilinear and cylindrical. Those skilled in the art will understand that the description which follows can easily be adapted to an oblong body of a different geometry.
  • the stimulation device 100, 200 comprises one or more motion sensors 400 and, preferably, proximity, contact or deformation sensors 300.
  • the motion sensors 400 are mounted inside the elongate body 110. , 210 and capture the intrinsic movements of the oblong body in an inertial reference, or Galilean referential.
  • This inertial reference is a three-dimensional reference linked to the organic tissues located around the stimulation device.
  • the inertial reference may be, for example, the XYZ mark represented on the Figures 1 to 4 .
  • the proximity, contact or deformation sensors 300 are fixed on or inserted into a wall 130, 230 of the elongated body.
  • the proximity, contact or deformation sensors 300 capture the reactions of the organic tissues in contact with the oblong body.
  • proximity sensors 300 are sensors positioned around the periphery of the sensor. oblong body so as to be in physical contact with the mucous membranes or other organic tissues of the user.
  • the elongated body 110 has a cavity 140 which extends at least in part along the length of the elongate body in order to house electronic components and, in particular, the motion sensors 400. , one or more vibrotactile actuators 600 and an electronic control circuit 500.
  • This cavity 140 intended to be sealed to protect the electronic components, may be filled with a gas or a non-oxidizing and non-conductive liquid.
  • This closure can be provided by the installation of the protective envelope above the rigid frame or by a cap 150 or a hatch closing the cavity 140.
  • the cap 150 or the hatch can be fixed on the oblong body by screwing , force fitting or any other means of hermetic assembly.
  • the elongate body 110 has, on its outer face intended to be in contact with the mucous membranes, a tubular wall 130 connecting the two ends 160a, 160b of said elongated body. This tubular wall 130 is provided to receive the proximity sensors 300.
  • the elongated body 210 comprises a first cavity 240 positioned at an end 260a of said elongated body and intended to house electronic components and, in particular, the motion sensors 400, one or more vibrotactile actuators. 600 and an electronic control circuit 500.
  • This first cavity 240 is provided to be sealed to protect the electronic components.
  • This closure can be provided by the installation of the protective envelope above the rigid frame or by a cap 250 or a hatch closing the end 260a of said cavity 240.
  • This cap 250 or this hatch can be fixed on the elongated body by screwing, force fitting or any other means of hermetic assembly.
  • the elongate body 210 further includes a second cavity 220 which extends at least in part along the length of the elongated body to receive a male sexual organ.
  • This second cavity 220 is open at the end 260b of said elongated body to allow insertion of the male sexual organ.
  • the second cavity 220 has a tubular wall 230 extending longitudinally inside said body. oblong. This tubular wall 230 is provided to receive the proximity sensors 300.
  • the proximity sensors 300 are thin and flexible sensors that can be fixed on or inserted in the walls 130, 230 of the device which, taking into account the shape of the oblong body, are curved walls.
  • the proximity sensors may be capacitive sensors, such as ProxSense® sensors manufactured by the company AZOTEQ and described for example in "Capacitive Sensors: Design and Applications” written by Larry K. Baxter appeared in 1997.
  • These sensors can be made by electrode deposition on a flexible and deformable substrate. They can also be manufactured in the form of wires or thin layers made of an elastomeric material doped with conductive particles giving it piezoresistivity properties.
  • the proximity sensors can, therefore, be integrated in the material constituting the oblong body or enveloping the rigid armature of said elongated body and adapt to all the movements and deformations of said elongated body without being damaged.
  • These sensors can have the shape of rectangular slabs or ribbons, which allows to position sensors on a large surface of the oblong body.
  • proximity sensors cover the entire tubular wall of the elongated body. These sensors have the advantage of operating in an aqueous or wet medium and thus to be able to detect the presence of mucous membranes.
  • the proximity sensors are based on a technology for detecting the dielectric properties of the surrounding objects - namely the organic tissues - able to operate thanks to low voltages.
  • the proximity sensors are based on the piezoresistance phenomenon whereby the ohmic resistivity of a deformable material varies according to its mechanical state in a non-limiting combination of deformations by shear, normal deformations, or volume deformations.
  • the stimulation device may be fabricated by causing a nonhomogeneous distribution of resistivity in the same body or external stresses may be detected by measuring the resistance between two or more regions of said body.
  • the proximity sensors are based on other physical phenomena, such as, for example, the propagation of optical waves in a transparent or translucent medium, disturbed by the deformation of the body or by the proximity surrounding objects - ie organic tissues.
  • These sensors can be based in particular on the variation of the elasto-optical tensor of the material in which the oblong body is formed.
  • the oblong body deformations or the proximity of the organic tissues can also be detected by the disturbance of sonic or ultrasonic acoustic waves in the elastic medium.
  • These sensors are then based on the variation of the elasto-acoustic tensor of the material.
  • the proximity sensors can also be based on the dimensional variations of the cavity 140 or 240 of the oblong body, when the latter is filled with a fluid.
  • the dimensional variations of the cavity can be detected thanks to the variations of the physical properties of the fluid filling the cavity such as the point-to-point electrical resistance of the internal domain, if this fluid is a liquid, or thanks to the disturbances to the propagation of the cavity. acoustic, optical or radio waves in the cavity, if this fluid is a gas or a liquid.
  • the motion sensors 400 are sensors capable of detecting a clean movement of the stimulation device in the XYZ inertial reference frame linked to the organic tissues.
  • These motion sensors 400 for example accelerometers or gyrometers, may, for example, be mounted within an electronic control circuit 500.
  • the electronic control circuit 500 comprises, for example, a printed circuit 550 on which the motion sensors 400 are mounted, as well as a processing unit 560 adapted to receive the signals from the motion sensors 400 and the proximity sensors 300 and to generate control signals.
  • the electronic control circuit 500 may further comprise one or more inertial units for detecting the longitudinal, lateral and / or angular displacements of the elongated body with respect to the organic tissues. These inertial units, for example accelerometers and / or gyrometers, make it possible to determine the position and displacements of the elongate body with respect to the organic tissues.
  • the electronic control circuit 500 is housed in a cavity of the elongated body, for example the cavity 140 in the case of a female stimulation device and the cavity 240 in the case of a male stimulation device.
  • This cavity respectively 140 or 240, also houses an electrical energy storage device 520 connected to the electronic control circuit 500 and intended to generate the electrical energy necessary for the operation of the stimulation device.
  • This electrical energy storage device 520 may comprise one or more batteries, for example of the lithium-ion type, or an accumulator, for example of nickel-metal hydride type.
  • the elongated body 110, 210 further comprises one or more vibrotactile actuators 600 capable of generating oscillations of said elongate body so as to communicate tactile sensations to a user.
  • This or these vibrotactile actuators 600 transform the electrical signal generated by the electrical energy storage device 520 into an oscillatory signal oscillating the oblong body.
  • the vibrotactile actuators 600 operate on the principle of the conservation of kinetic moment.
  • each vibrotactile actuator comprises at least one internal movable member, accelerated under the effect of an electrodynamic motor, magnetoelectric, piezoelectric or any other suitable motor means.
  • the acceleration of the mobile element causes oscillations whose frequency can vary over a wide frequency band.
  • vibrotactile actuators 600 are components of relatively small dimensions. Thus, several vibrotactile actuators 600 can be inserted inside the oblong body 110, 210. In the example of the figure 3A , two vibrotactile actuators 600 are positioned on either side of the electronic control circuit 500. Those skilled in the art will understand that more than two vibrotactile actuators can be distributed inside the elongated body 110, along the periphery of said body oblong. In the example of the figure 3B , four vibrotactile actuators 600 are positioned within the elongate body 210, along the periphery of the second cavity 220.
  • vibrotactile actuators may be distributed within the 110 oblong body, around the second cavity 220. Indeed, the number and distribution of actuators vibrotactiles in the oblong body 110, 210 are chosen according to the sensations to be brought to the user.
  • the vibrotactile actuators may, for example, be irregularly distributed in the oblong body to promote oscillations of certain portions of said elongated body. They can, in particular, be positioned in the same section of the oblong body so that areas of organic tissue are more stimulated than others.
  • Such a vibrotactile actuator has the advantage, on the one hand, of having a wide bandwidth enabling the generation of a large range of amplitudes and frequencies of the oscillations and, on the other hand, of having a small thickness enabling it to to be introduced into the oblong body.
  • Each vibrotactile actuator 600 is controlled by the electronic control circuit 500 from, in particular, the data picked up by the motion sensors 400 and / or the proximity sensors 300 and processed by a processing unit 560, or several processing units connected together. to others.
  • This processing unit 560 is connected, for example via the printed circuit 550, to one or more memory units 571, to input / output circuits and to signal conditioning 572, to one or more displacement detection inertial units 573, to one or more signal amplification units 574 and / or to one or more radio transmission modules 575 for receiving the data picked up by the sensors of movement 400 and / or proximity 300.
  • the processing unit 560 processes the data picked up by the different sensors 400 and / or 600 and calculates the input commands of the vibrotactile actuators so that the oscillations they generate are correlated with the data captured.
  • the device of the invention is able, via the sensors 400 and / or 600, to capture the reactions of the user and, via the electronic control circuit 500, to generate in real time oscillations in axial directions and radial with a frequency adapted to the sensed reactions.
  • the device of the invention therefore reacts to the nature of the contacts with the organic tissues and to the intrinsic movements of the elongated body so that it provides the user with stimuli adapted to its physiological and psychological state, thereby enabling generate the user's feelings of pleasure.
  • the processing unit 560 comprises means for determining an oscillation of maximum amplitude when an acceleration of the sensed movements is close to zero.
  • the oscillations of the vibrotactile actuators 600 are then correlated with the zero crossings of the acceleration. Indeed, the gestures associated with hedonic pleasures are most often periodic in a trajectory close to a sinusoid. The acceleration associated with such movements is therefore close to a sinusoid where the speed is maximum when the acceleration is close to zero.
  • the method consists in maximizing the amplitude of the stimulation during the speed maxima and therefore at the times when the acceleration is low.
  • Such an effect is obtained by calculating the standard of the acceleration signal in a sliding window of short duration with respect to the period of the motion.
  • the correlations can be carried out similarly by detecting the position of the point of contact of the organic tissues on the outer wall of the oblong body.
  • the processing unit 560 includes means for reproducing the friction noises between the elongated body and the organic tissues.
  • the oscillations of the vibrotactile actuators 600 are then correlated with the friction noises. Indeed, any solid body in contact with another generates a friction noise whatever the texture of the solid body and even in the presence of a lubricant.
  • the corresponding vibrations generally have a broad spectrum which fluctuates as a function of the relative velocity of the bodies in motion and as a function of the pressure force that these bodies exert on each other. Generally, the spectrum shifts in frequency in proportion to the sliding speed and the intensity of the vibrations is proportional to the pressure force due to the Coulomb law.
  • the processing unit 560 comprises means for determining the oscillations as a function of a model of the human movements. Indeed, it is preferable that the stimulation device according to the invention is not triggered inadvertently, especially in the correlation mode with the zero crossings of the acceleration.
  • the oscillations of the vibrotactile actuators 600 are correlated by detection of the hedonic activity. Indeed, the principle of generating stimuli according to the maximization of the amplitude of the stimulation during the minimization of the acceleration is preferentially applicable to substantially periodic movements so as not to generate maximum stimulation when, for example, the stimulation is put to rest. The application of another modulation signal closely correlated to the hedonic activity makes it possible to avoid such unwanted triggering.
  • a first signature of a hedonic activity is the periodic character of the motions which can be calculated by maximizing the autocorrelation function of the acceleration signal among the possible values of the oscillation periods.
  • Another method for detecting the presence of hedonic activity is the application of a modulation signal based on the proximity detection of mucous membranes or other organic tissues by proximity sensors based on the detection of the dielectric properties of the surrounding tissues.
  • an apparent motion is correlated with a real movement. Indeed, it is known since the work of Von Békésy that it is possible to produce an apparent tactile movement on the skin by activating, during a short sequence, two or more vibrotactile stimulators located in different regions of space.
  • the method of the invention proposes, in certain embodiments, to apply this technique and to adjust the duration, the intensity and the temporal separation of the successive activations of the vibrotactile actuators in order to generate an apparent movement and to induce, in the user of the stimulation device, a sensation similar to that of a moving object in contact with the organic tissues.
  • the oscillations of the vibrotactile actuators 600 are correlated with the possible actions of an external agent. Indeed, hedonic pleasures can be aroused by the movements of another person.
  • the method of the invention proposes, in these embodiments, to modulate the parameters of the stimuli - namely for example the relative position, the speed, the amplitude and the spectral content of the stimulation device - according to a model. movements of the other person.
  • a model can be realized, for example, by a periodic or quasi-periodic variation of the stimulus parameters in a predetermined, typical frequency band, for example in the range of 0.2 to 2 Hz.
  • the method takes into consideration the fact that hedonic sensations may be caused by stimuli exhibiting unpredictability.
  • the oscillations of the vibrotactile actuators may be correlated with the actions of another person. These actions can be obtained by recording the vibrational signals resulting from the movements of the other person and, in particular, the position, speed, acceleration and effort applied by a stimulation device to the other person. .
  • the friction noise can also be obtained by recording the oscillations generated in one of the stimulation devices during friction.
  • the correlation of the oscillations of the vibrotactile actuators with the actions of another person can be achieved by an artificial motion source such as a video.
  • two stimulating devices are remotely connected to each other to form a system such as that shown in FIG. figure 6 .
  • a first stimulation device 100a provides an artificial source of motion for a second stimulation device 200b.
  • the acceleration sensors of the first stimulation device 100a directly capture the vibratory signals resulting from the friction of said first stimulation device on the organic tissues of the first user.
  • These vibratory signals are processed, transmitted - preferably in real time - and reproduced by the second stimulation device 200b. This transmission can be symmetrical and bilateral between the first and second stimulation device and, possibly, accompanied by an audiovisual transmission.
  • the first stimulation device 100a is a female hedonic device and the second stimulation device 200b is a male hedonic device.
  • the two or more stimulation devices can thus be connected whether they are female and / or male devices.
  • the correlation of the oscillations of the vibrotactile actuators with the quantities as described previously varies automatically with time.
  • the performance of the stimulation device can thus improve during its use and / or between each use.
  • the processing unit 560 comprises means for implementing a learning algorithm according to the own movements of the device and / or proximity measurements of the organic tissues.
  • This learning makes it possible to modify, progressively over time, the correlation parameters described above in order to incrementally maximize a set of criteria.
  • These criteria may be, for example, the periodicity characteristic of the oscillation speed, the amplitude of the movements and / or the frequency of these movements.
  • Such a learning algorithm may be based on a logistic regression to identify a function for predicting the success of a set of parameter values capable of providing hedonic pleasure.
  • the learning algorithm may be based on artificial neural networks. More specifically, a learning algorithm may include a personalization phase where the user actively uses the device and this determines the nature of the stimulation that causes the most intense pleasure depending on the movements made.
  • a first way to use the knowledge of the personal preferences of each user is to initialize the device to generate stimulations of medium or lower qualities and to gradually improve, for example by gradient descent, the hedonic nature of the stimulations.
  • Another method of using the knowledge of the nature of the stimuli causing the most intense pleasures can be used to modify the behavior of the device to induce the user to perform the movements that will reward him with progressively more intense pleasures. .
  • the algorithm of the figure 7 separates the flow of time into epochs corresponding to a series of the order of ten alternations of a periodic movement by counting the number of passages of the acceleration by zero.
  • the algorithm calculates the vector h which maximizes the likelihood of a correct prediction by gradient ascent. To do this, the algorithm estimates the energy of the movement, e, produced by the user during an epoch. The algorithm will have learned over several iterations to best predict the correlation between stimulation and pleasure procured.
  • the figure 8 is another algorithm that allows you to discover, at a later time or at the same time, which stimuli provide maximum pleasure and which provide the least pleasure.
  • the figure 9 represents an algorithm to use this knowledge to progressively reward the ever-increasing pleasure by seeking to progress from unpleasant stimulations to pleasant stimulations.
  • the figure 10 is an algorithm for leveraging knowledge of a user's personal preferences to encourage a user to perform the movements that cause maximum enjoyment. It should be noted that the energy of the movement estimated during an epoch to measure the pleasure procured can be associated, or even replaced, by a measurement of the average proximity of the device to the organic tissues using the data provided by the proximity sensors already described.
  • the elongated body may comprise a substantially rigid structure provided with one or more cavities.
  • the elongated body 110, 210 may comprise two separate chambers 810, 820, each filled with a fluid whose volume varies under the action of an oscillating pump, as shown in FIGS. Figures 4A, 4B .
  • This pump may comprise, for example, a flexible membrane 830 carried by a rigid attachment 840 and a magnetic assembly 850.
  • the first chamber 810 is filled with a first compressible fluid, for example a compressible gas such as air
  • the second chamber 820 is filled with an incompressible fluid, for example an incompressible liquid such as water.
  • the flexible membrane 830 is secured to a magnetic assembly 850 comprising, for example, a coil and two magnets.
  • the two magnets have their poles in opposition to produce an axial force acting on the flexible membrane 830 when a current is established in the coil so as to cause pressure differential between the two chambers 810, 820.
  • This differential pressure causes a deformation of the elongate body 110, 210, for example, by elongation or shrinkage of said body.
  • the stimulation device of the invention may comprise electronic components, such as those described above (in particular electronic control circuit 500, battery 520, sensors 400, etc.), which can be overmolded in a plastic material so to remove them from the action of the surrounding liquid.
  • electronic components such as those described above (in particular electronic control circuit 500, battery 520, sensors 400, etc.), which can be overmolded in a plastic material so to remove them from the action of the surrounding liquid.
  • the battery 520 of the stimulation device according to the invention can be recharged by means of a recharging station such as those shown in FIGS. Figures 5A, 5B .
  • This recharging station can be, for example, induction charging type or electrical contacts.
  • the stimulation device according to the invention comprises various variants, modifications and improvements which will become obvious to those skilled in the art, it being understood that these variants modifications and improvements are within the scope of the invention.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de stimulation de tissus organiques (100, 200), comportant un corps oblong (110, 210) équipé de : - au moins un capteur de mouvements (400) apte à détecter un mouvement propre du dispositif dans un repère inertiel lié aux tissus organiques, - au moins une première cavité (140, 240) dans laquelle sont logés : €¢ des actionneurs vibrotactiles (600) répartis dans le corps oblong (110, 210) et aptes à générer des oscillations dudit corps oblong, et €¢ un circuit électronique de commande (500) comprenant une unité de traitement (560) adaptée pour déterminer, en fonction des signaux de capteur, des signaux de commande à appliquer à l'actionneur vibrotactile (600) afin que ledit actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées aux mouvements captés, le circuit électronique de commande (500) comportant des moyens pour commander différemment chaque actionneur vibrotactile de sorte à générer des oscillations distinctes par leurs spectres.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention concerne un dispositif de stimulation de tissus organiques dans lequel un actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées aux mouvements dudit dispositif. Elle concerne également un système comportant deux dispositifs de stimulation connectés ensemble. L'invention trouve des applications dans le domaine haptique pour reproduire des sensations somatiques humaines. Elle trouve en particulier des applications dans les domaines où le dispositif est en contact avec des tissus organiques vivants comme, par exemple, dans le domaine de l'hédonisme. Un tel dispositif peut aussi trouver de nombreuses applications dans le domaine de la compensation du stress et de l'anxiété.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Il est connu, dans le domaine haptique, de chercher à reproduire, au moyen d'une machine, les sensations du toucher ressenties par une personne.
  • Il est connu, en particulier, de lier des mouvements mécaniques provoqués par des actionneurs à des données obtenues par des capteurs pour réaliser une interface haptique. La publication « Haptic Interfaces and Devices » paru en 2004 dans la revue « Sensor review » (vol.4, no.1, pp. 16-29) explique que les dispositifs haptiques, dont les premières réalisations remontent aux années 1970 et dont un exemple est décrit dans le document US 3,319,691 , ont pour effet la création d'un canal de communication selon le modèle de Shannon. Dans une telle interface, l'entropie du canal de communication H(x|y), où x est l'entrée et y est la sortie du canal, est telle que H(x|y) > H(x), c'est-à-dire que la sortie est corrélée à l'entrée.
  • Depuis, l'objectif des recherches et développements sur la conception des interfaces haptiques a été d'approcher la condition H(x|y) = 0 qui est celle d'un canal sans perte. Une première conséquence est donc que la réalisation de dispositifs haptiques efficaces nécessite de tenir compte des distributions des signaux d'entrée afin de générer, en sortie, des stimuli mécaniques. Dans un cas contraire, l'entropie du canal sera toujours élevée. Par exemple, si un dispositif haptique est équipé d'un vibreur dont la fréquence de vibration ne peut être modifiée indépendamment de l'amplitude, alors le signal de sortie, c'est-à-dire les stimuli mécaniques, sera faiblement corrélé avec le signal d'entrée et l'entropie du canal restera élevée. Une deuxième conséquence est que la réalisation d'un dispositif haptique qui corrèle efficacement les stimuli mécaniques de la sortie y aux données d'entrée x dépend étroitement de ces distributions, c'est-à-dire d'un domaine d'application particulier.
  • Par ailleurs, dans le domaine de l'hédonisme, il existe de nombreux dispositifs de stimulation, comme par exemple les dispositifs hédoniques ou godemichets, capables de générer des vibrations dont le but est de stimuler les tissus organiques des organes sexuels d'un utilisateur. Ces dispositifs reproduisent généralement la forme d'un organe sexuel - masculin ou féminin - et sont équipés d'un vibreur mono-fréquentiel connecté à une batterie et d'un commutateur de marche/arrêt. Ces dispositifs vibrent donc à une unique fréquence vibratoire. Or, chaque individu réagit différemment aux stimulations et une fréquence vibratoire agréable pour un individu peut ne pas l'être pour un autre.
  • Pour répondre à ce problème, certains dispositifs hédoniques sont équipés de plusieurs vibreurs, vibrant chacun à une fréquence différente et d'un commutateur multiple permettant de sélectionner la fréquence de fonctionnement préférée de l'utilisateur. Ces dispositifs restent cependant très génériques et ne s'adaptent pas à l'utilisateur et, en particulier, au ressenti de l'utilisateur.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • Pour répondre au problème évoqué ci-dessus du manque d'adaptation des dispositifs de stimulation au ressenti de l'utilisateur, le demandeur propose un dispositif haptique pour stimuler des tissus organiques, dans lequel un actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées aux mouvements dudit dispositif.
  • Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de stimulation de tissus organiques, comportant un corps oblong équipé de :
    • au moins un capteur de mouvements apte à détecter un mouvement propre du dispositif dans un repère inertiel lié aux tissus organiques,
    • au moins une première cavité dans laquelle sont logés :
      • des actionneurs vibrotactiles aptes à générer des oscillations du corps oblong, lesdits actionneurs vibrotactiles étant répartis dans le corps oblong, au voisinage d'un pourtour dudit corps oblong en contact avec les tissus organiques, et
      • un circuit électronique de commande de l'actionneur vibrotactile comprenant une unité de traitement adaptée pour réceptionner des signaux provenant du capteur de mouvements et pour déterminer, en fonction de ces signaux de capteur, des signaux de commande à appliquer à l'actionneur vibrotactile afin que ledit actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées aux mouvements captés, le circuit électronique de commande comportant des moyens pour commander différemment chaque actionneur vibrotactile de sorte à générer des oscillations distinctes par leurs spectres.
  • Le dispositif de stimulation permet de générer des vibrations dans un large spectre de fréquences, dont les propriétés spectrales et d'intensité dépendent des mouvements dudit dispositif et donc adaptées à l'utilisateur.
  • Le dispositif haptique qui va être décrit est prévu pour stimuler des tissus humains sensibles aux stimulations mécaniques, appelés par la suite tissus organiques, et, en particulier les muqueuses et autres tissus des organes sexuels.
  • De façon avantageuse, ce dispositif comporte une pluralité de capteurs de proximité répartis sur une surface du corps oblong et aptes à détecter la présence des tissus organiques, l'unité de traitement étant adaptée pour réceptionner des signaux issus des capteurs de proximité et déterminer, en fonction de ces signaux de capteurs, des signaux de commande à appliquer à l'actionneur vibrotactile afin que ledit actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées à la proximité des tissus organiques et aux mouvements de l'utilisateur ou de ceux d'un partenaire virtuel ou réel mais physiquement séparé ou distant.
  • De cette façon, les vibrations sont dépendantes de l'environnement dans lequel évolue le dispositif et donc adaptées au ressenti de l'utilisateur.
  • Avantageusement, au moins un des capteurs de proximité est fonctionnel dans les milieux humides ou aqueux et comporte des moyens aptes à détecter les propriétés diélectriques des tissus organiques avoisinants. De cette façon, le dispositif peut être utilisé en contact avec des muqueuses.
  • Le dispositif de stimulation selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • L'actionneur vibrotactile est un actionneur fonctionnant sur un principe de conservation du moment cinétique de sorte à générer des oscillations dans une large bande de fréquences.
    • Le corps oblong comporte une première chambre remplie d'un gaz compressible et une seconde chambre remplie d'un liquide incompressible, la première et la seconde chambre étant séparées par une membrane flexible, solidaire d'un assemblage électrodynamique ou magnéto-électrique apte à déplacer axialement ladite membrane.
    • Le corps oblong comporte une armature rigide ou articulée recouverte d'une enveloppe en matériau élastique.
    • L'unité de traitement comporte des moyens pour déterminer une oscillation d'amplitude maximale lorsqu'une accélération des mouvements captés est proche de zéro.
    • L'unité de traitement comporte des moyens de reproduction de bruits de frottements entre le corps oblong et les tissus organiques.
    • L'unité de traitement comporte des moyens de détermination d'oscillations en fonction d'un modèle des mouvements humains.
    • L'unité de traitement comporte des moyens de mise en oeuvre d'algorithmes d'apprentissage en fonction des mouvements propres du dispositif.
    • L'unité de traitement comporte des moyens de mise en oeuvre d'algorithmes d'apprentissage en fonction des mesures de proximité des tissus organiques.
    • Le circuit électronique de commande comporte au moins une unité inertielle de détection de déplacements longitudinaux, latéraux et/ou angulaires du corps oblong par rapport aux tissus organiques.
    • Au moins un des capteurs de proximité comporte des moyens aptes à mesurer la résistivité ohmique entre au moins deux zones du corps oblong.
    • Au moins un des capteurs de proximité comporte des moyens pour mesurer une variation d'un tenseur élasto-optique ou élasto-acoustique du corps oblong.
    • Le corps oblong comporte, sur son contour, une paroi au moins en partie recouverte de capteurs et une unique cavité hermétiquement close.
    • Le corps oblong comporte une première cavité hermétiquement close et une seconde cavité non-close munie d'une paroi au moins en partie recouverte de capteurs.
    • Il comporte des moyens de recharge électrique par induction, adaptés pour être connectés par induction à une station de recharge.
  • Selon un second aspect, l'invention concerne un système de stimulation de tissus organiques comportant au moins un premier et un second dispositif tels que définis précédemment, le premier et le second dispositif étant connectés l'un à l'autre de sorte que les vibrations générées dans le premier dispositif soient transmises au second dispositif.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures dans lesquelles :
    • Les figures 1A et 1B représentent des vues obliques d'un premier et d'un second exemple de dispositif de stimulation de l'invention ;
    • Les figures 2A et 2B représentent des vues de dessous, respectivement en perspective et en coupe, du premier et du second exemples du dispositif de stimulation de l'invention ;
    • Les figures 3A et 3B représentent des vues schématiques de la partie interne du dispositif de stimulation de l'invention, dans le premier et le second exemple ;
    • Les figures 4A et 4B représentent des vues schématiques de variantes, respectivement, du premier et du second exemples du dispositif de stimulation de l'invention ;
    • Les figures 5A et 5B représentent des vues obliques d'un chargeur de batterie pour, respectivement, le premier et le second exemple du dispositif de stimulation de l'invention ;
    • La figure 6 représente schématiquement un système de deux dispositifs de stimulation connectés l'un avec l'autre ;
    • La figure 7 représente schématiquement un exemple des étapes permettant la détermination automatique des préférences d'un utilisateur par la détermination d'une fonction de prédiction ;
    • La figure 8 représente schématiquement un exemple des étapes que l'on peut mettre en oeuvre pour déterminer un sous-ensemble de paramètres dont l'utilisation provoque un plaisir maximal ou minimal ;
    • La figure 9 représente schématiquement un exemple de procédé par lequel le dispositif peut gratifier l'utilisateur par des plaisirs progressivement plus intenses ; et
    • La figure 10 représente schématiquement un exemple de procédé par lequel le dispositif peut encourager à effectuer les mouvements qui provoqueront les plaisirs les plus intenses.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION
  • Un exemple de réalisation d'un dispositif de stimulation de tissus organiques, dans lequel un actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées aux mouvements dudit dispositif, est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.
  • Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées.
  • Les figures représentent deux exemples de dispositifs de stimulation selon l'invention. Les figures référencées « A » représentent un exemple de dispositif hédonique féminin, prévu pour simuler un organe sexuel masculin et générer des vibrations, sur les muqueuses de l'organe sexuel féminin. Les figures référencées « B » représentent un exemple de dispositif hédonique masculin, prévu pour simuler un organe sexuel féminin et générer des vibrations autour de l'organe sexuel masculin. L'homme du métier comprendra que d'autres dispositifs de stimulation, pas nécessairement de type hédonique, font partie de la portée de l'invention dès lors que ces dispositifs sont aptes à stimuler des tissus organiques.
  • Les figures 1A-3A et 1B-3B représentent, respectivement, un exemple d'un dispositif de stimulation de type « féminin », référencé 100, et un dispositif de stimulation de type « masculin », référencé 200. Quel que soit l'exemple, le dispositif de stimulation comporte un corps oblong, respectivement 110 et 210. Le corps oblong peut être réalisé dans un matériau solide et élastique tel qu'un élastomère artificiel, par exemple à base de silicone ou de caoutchouc, ou une matière naturelle telle que le cuir. Alternativement, le corps oblong 110, 210 peut comporter une armature rigide formée d'une unique pièce, rectiligne ou incurvée, ou formée de deux ou plusieurs pièces articulées les unes par rapport aux autres, l'armature rigide étant recouverte d'une enveloppe en matériau déformable et élastique, comme un élastomère artificiel (par exemple à base de silicone) ou une matière naturelle telle que le cuir.
  • Selon certains modes de réalisation, le corps oblong 110, 210 est lisse et sans aspérité de sorte, d'une part, à faciliter son nettoyage et, d'autre part, à offrir une utilisation sure et hygiénique.
  • Le corps oblong 110, 210 peut être cylindrique et rectiligne, comme représenté sur les figures 1 et 2. Il peut, alternativement, présenter des formes géométriques différentes telles qu'une forme tubulaire, torique, ovoïde, bombée ou courbée. Le corps oblong 110, 210 peut également comporter des protubérances telles que des protrusions 730 et/ou des embossages 720, comme représenté sur les figures 4A-4B. Il peut, en outre, comporter une ou plusieurs portions de flexibilité supérieure, telles que des corrugations 710. Ces formes géométriques et protubérances diverses assurent une adaptation du dispositif de stimulation à l'anatomie de l'utilisateur et permettent une stimulation adaptée des muqueuses et autres tissus organiques ou dudit utilisateur. Dans la suite de la description, le corps oblong sera considéré comme étant rectiligne et cylindrique. L'homme du métier comprendra que la description qui suit peut aisément être adaptée à un corps oblong d'une géométrie différente.
  • Le dispositif de stimulation 100, 200 comporte un ou plusieurs capteurs de mouvements 400 et, préférentiellement, des capteurs de proximité, de contact ou de déformation 300. Comme expliqué ultérieurement, les capteurs de mouvements 400 sont montés à l'intérieur du corps oblong 110, 210 et captent les mouvements intrinsèques dudit corps oblong dans un repère inertiel, ou référentiel galiléen. Ce repère inertiel est un repère tridimensionnel lié aux tissus organiques situés aux alentours du dispositif de stimulation. Le repère inertiel peut être, par exemple, le repère XYZ représenté sur les figures 1 à 4. Les capteurs de proximité, de contact ou de déformation 300 sont fixés sur ou insérés dans une paroi 130, 230 du corps oblong. Les capteurs de proximité, de contact ou de déformation 300 captent les réactions des tissus organiques au contact du corps oblong. Que ce soient des capteurs de proximité, de contact ou de déformation, les capteurs 300 - appelés par la suite simplement capteurs de proximité - sont des capteurs positionnés sur le pourtour du corps oblong de sorte à être en contact physique avec les muqueuses ou autres tissus organiques de l'utilisateur.
  • Dans l'exemple A du dispositif de stimulation féminin, le corps oblong 110 comporte une cavité 140 qui s'étend au moins en partie sur la longueur du corps oblong afin d'y loger des composants électroniques et, notamment, les capteurs de mouvements 400, un ou plusieurs actionneurs vibrotactiles 600 et un circuit électronique de commande 500. Cette cavité 140, prévue pour être fermée hermétiquement afin de protéger les composants électroniques, peut être remplie d'un gaz ou d'un liquide non-oxydant et non conducteur. Cette fermeture peut être assurée par la pose de l'enveloppe de protection au-dessus de l'armature rigide ou par un capuchon 150 ou une trappe fermant la cavité 140. Le capuchon 150 ou la trappe peut être fixé sur le corps oblong par vissage, montage en force ou tout autre moyen d'assemblage hermétique.
  • Dans l'exemple A du dispositif de stimulation féminin, le corps oblong 110 comporte, sur sa face externe destinée à être en contact avec les muqueuses, une paroi tubulaire 130 reliant les deux extrémités 160a, 160b dudit corps oblong. Cette paroi tubulaire 130 est prévue pour recevoir les capteurs de proximité 300.
  • Dans l'exemple B du dispositif de stimulation masculin, le corps oblong 210 comporte une première cavité 240 positionnée à une extrémité 260a dudit corps oblong et destinée à loger des composants électroniques et, notamment, les capteurs de mouvements 400, un ou plusieurs actionneurs vibrotactiles 600 et un circuit électronique de commande 500. Cette première cavité 240 est prévue pour être fermée hermétiquement afin de protéger les composants électroniques. Cette fermeture peut être assurée par la pose de l'enveloppe de protection au-dessus de l'armature rigide ou par un capuchon 250 ou une trappe fermant l'extrémité 260a de ladite cavité 240. Ce capuchon 250 ou cette trappe peut être fixé sur le corps oblong par vissage, montage en force ou tout autre moyen d'assemblage hermétique.
  • Dans l'exemple B du dispositif de stimulation masculin, le corps oblong 210 comporte en outre une seconde cavité 220 qui s'étend au moins en partie sur la longueur du corps oblong afin de recevoir un organe sexuel masculin. Cette seconde cavité 220 est ouverte à l'extrémité 260b dudit corps oblong afin de permettre l'insertion de l'organe sexuel masculin.
  • Dans l'exemple B du dispositif de stimulation masculin, la seconde cavité 220 comporte une paroi tubulaire 230 s'étendant longitudinalement à l'intérieur dudit corps oblong. Cette paroi tubulaire 230 est prévue pour recevoir les capteurs de proximité 300.
  • Quel que soit l'exemple - dispositif de stimulation féminin ou masculin - les capteurs de proximité 300 sont des capteurs minces et flexibles pouvant être fixés sur ou insérés dans les parois 130, 230 du dispositif qui, compte tenu de la forme du corps oblong, sont des parois de forme courbée.
  • Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les capteurs de proximité peuvent être des capteurs capacitifs, tels que les capteurs ProxSense® fabriqués par la société AZOTEQ et décrits par exemple dans « Capacitive Sensors : Design and Applications » écrit par Larry K. Baxter paru en 1997.
  • Ces capteurs peuvent être fabriqués par déposition d'électrodes sur un substrat souple et déformable. Ils peuvent aussi être fabriqués sous la forme de fils ou de couches minces faits d'une matière élastomère dopée de particules conductrices lui conférant des propriétés de piézorésistivité.
  • Les capteurs de proximité peuvent, par conséquent, être intégrés dans le matériau constituant le corps oblong ou enveloppant l'armature rigide dudit corps oblong et s'adapter à tous les mouvements et déformations dudit corps oblong sans être endommagés. Ces capteurs peuvent avoir la forme de dalles rectangulaires ou de rubans, ce qui permet de positionner des capteurs sur une large surface du corps oblong. Dans une forme particulièrement avantageuse de ce mode de réalisation, des capteurs de proximité recouvrent la totalité de la paroi tubulaire du corps oblong. Ces capteurs ont l'avantage de fonctionner en milieu aqueux ou humide et donc de pouvoir détecter la présence de muqueuses.
  • Selon un premier mode de réalisation, les capteurs de proximité sont basés sur une technologie de détection des propriétés diélectriques des objets environnants - à savoir les tissus organiques - apte à fonctionner grâce à de faibles voltages.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, combinable aux autres modes de réalisation, les capteurs de proximité sont basés sur le phénomène de piézorésistance par lequel la résistivité ohmique d'un matériau déformable varie en fonction de son état mécanique selon une combinaison non limitative de déformations par cisaillement, de déformations normales, ou de déformations volumiques. Le dispositif de stimulation peut être fabriqué en provoquant une distribution non homogène de résistivité dans un même corps ou les contraintes externes peuvent être détectées par la mesure de la résistance entre deux ou plusieurs régions dudit corps.
  • Selon d'autres modes de réalisation, les capteurs de proximité sont basés sur d'autres phénomènes physiques, tels que, par exemple, la propagation d'ondes optiques dans un milieu transparent ou translucide, perturbées par la déformation du corps ou par la proximité d'objets environnants - à savoir les tissus organiques. Ces capteurs peuvent être basés en particulier sur la variation du tenseur élasto-optique du matériau dans lequel est formé le corps oblong. Les déformations du corps oblong ou la proximité des tissus organiques peuvent aussi être détectées grâce à la perturbation d'ondes acoustiques sonores ou ultrasonores dans le milieu élastique. Ces capteurs sont alors basés sur la variation du tenseur élasto-acoustique du matériau.
  • Selon encore d'autres modes de réalisations, les capteurs de proximité peuvent aussi être basés sur les variations dimensionnelles de la cavité 140 ou 240 du corps oblong, lorsque celle-ci est remplie d'un fluide. Les variations dimensionnelles de la cavité peuvent être détectées grâces aux variations des propriétés physiques du fluide remplissant la cavité telles que la résistance électrique point-à-point du domaine interne, si ce fluide est un liquide, ou grâce aux perturbations apportées à la propagation d'ondes acoustiques, optiques, ou hertziennes dans la cavité, si ce fluide est un gaz ou un liquide.
  • Quel que soit l'exemple - dispositif de stimulation féminin ou masculin - les capteurs mouvements 400 sont des capteurs aptes à détecter un mouvement propre du dispositif de stimulation dans le repère inertiel XYZ lié aux tissus organiques. Ces capteurs de mouvements 400, par exemple des accéléromètres ou des gyromètres, peuvent, par exemple, être montés au sein d'un circuit électronique de commande 500.
  • Le circuit électronique de commande 500 comporte, par exemple, un circuit imprimé 550 sur lequel sont montés les capteurs de mouvements 400 ainsi qu'une unité de traitement 560 adaptée pour réceptionner les signaux provenant des capteurs de mouvements 400 et des capteurs de proximité 300 et pour générer des signaux de commande. Le circuit électronique de commande 500 peut comporter en outre une ou plusieurs unités inertielles de détection des déplacements longitudinaux, latéraux et/ou angulaires du corps oblong par rapport aux tissus organiques. Ces unités inertielles, par exemple des accéléromètres et/ou des gyromètres, permettent de déterminer la position et les déplacements du corps oblong par rapport aux tissus organiques.
  • Le circuit électronique de commande 500 est logé dans une cavité du corps oblong, par exemple la cavité 140 dans le cas d'un dispositif de stimulation féminin et la cavité 240 dans le cas d'un dispositif de stimulation masculin. Cette cavité, respectivement 140 ou 240, abrite également un dispositif de stockage d'énergie électrique 520 connecté au circuit électronique de commande 500 et destiné à générer l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement du dispositif de stimulation. Ce dispositif de stockage d'énergie électrique 520 peut comporter une ou plusieurs batteries, par exemple de type lithium-ion, ou un accumulateur, par exemple de type nickel-hydrure métallique.
  • Le corps oblong 110, 210 comporte en outre un ou plusieurs actionneurs vibrotactiles 600 aptes à générer des oscillations dudit corps oblong de sorte à communiquer des sensations tactiles à un utilisateur. Ce ou ces actionneurs vibrotactiles 600 transforment le signal électrique généré par le dispositif de stockage d'énergie électrique 520 en un signal oscillatoire faisant osciller le corps oblong. Selon un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention, les actionneurs vibrotactiles 600 fonctionnent sur le principe de la conservation du moment cinétique. Pour cela, chaque actionneur vibrotactile comporte au moins un élément mobile interne, accéléré sous l'effet d'un moteur électrodynamique, magnéto-électrique, piézoélectrique ou tout autre moyen moteur adapté. L'accélération de l'élément mobile provoque des oscillations dont la fréquence peut varier dans une large bande de fréquences. Des procédés permettant de faire varier la fréquence d'oscillation des actionneurs vibrotactiles, en fonction des données captées par les capteurs de mouvements et de proximité, seront décrits ultérieurement.
  • Ces actionneurs vibrotactiles 600 sont des composants de dimensions relativement petites. Ainsi, plusieurs actionneurs vibrotactiles 600 peuvent être insérés à l'intérieur du corps oblong 110, 210. Dans l'exemple de la figure 3A, deux actionneurs vibrotactiles 600 sont positionnés de part et d'autre du circuit électronique de commande 500. L'homme du métier comprendra que plus de deux actionneurs vibrotactiles peuvent être répartis à l'intérieur du corps oblong 110, le long du pourtour dudit corps oblong. Dans l'exemple de la figure 3B, quatre actionneurs vibrotactiles 600 sont positionnés à l'intérieur du corps oblong 210, le long du pourtour de la seconde cavité 220. L'homme du métier comprendra que moins de quatre ou plus de quatre actionneurs vibrotactiles peuvent être répartis à l'intérieur du corps oblong 110, autour de la seconde cavité 220. En effet, le nombre et la répartition des actionneurs vibrotactiles dans le corps oblong 110, 210 sont choisis en fonction des sensations à apporter à l'utilisateur. Les actionneurs vibrotactiles peuvent, par exemple, être répartis de façon irrégulière dans le corps oblong pour favoriser les oscillations de certaines portions dudit corps oblong. Ils peuvent, en particulier, être positionnés dans une même section du corps oblong afin que des zones de tissus organiques soient plus stimulés que d'autres.
  • Selon un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif de l'invention, les actionneurs vibrotactiles 600 comportent un moteur linéaire à réseau de Halbach dans lequel les mouvements translatifs engendrés par le moteur linéaire sont transformés en vibrations haptiques par des moyens de guidage glissants ou élastiques. Chacun de ces actionneurs vibrotactiles peut comporter, par exemple :
    • un réseau de bobines électromagnétiques plates positionnées de façon contigüe dans un plan, ledit réseau de bobines étant apte à générer une force de Laplace, sous l'effet du courant électrique généré par le dispositif de stockage et traversant le réseau de bobines,
    • un réseau d'aimants permanents assemblés linéairement dans un plan parallèle au plan du réseau de bobines et formant un réseau de Halbach générant des lignes de champs magnétiques orientées vers le réseau de bobines, une interaction électromagnétique entre des lignes de courant traversant le réseau de bobines et les lignes de champs magnétiques entrainant, par la force de Laplace, des mouvements translatifs relatifs entre le réseau de bobines et le réseau d'aimants, et
    • des moyens de guidage élastiques pour générer des vibrations haptiques à partir des mouvements translatifs relatifs entre le réseau de bobines et le réseau d'aimants.
  • Un tel actionneur vibrotactile a l'avantage, d'une part, de posséder une large bande passante permettant la génération d'une grande gamme d'amplitudes et de fréquences des oscillations et, d'autre part, de présenter une faible épaisseur lui permettant d'être introduit dans le corps oblong.
  • Chaque actionneur vibrotactile 600 est commandé par le circuit électronique de commande 500 à partir notamment des données captées par les capteurs de mouvements 400 et/ou les capteurs de proximité 300 et traitées par une unité de traitement 560, ou plusieurs unités de traitement connectées les unes aux autres. Cette unité de traitements 560 est connectée, par exemple via le circuit imprimé 550, à une ou plusieurs unités de mémoire 571, à des circuits d'entrée/sortie et de conditionnement des signaux 572, à une ou plusieurs unités inertielles de détection des déplacements 573, à une ou plusieurs unités d'amplification des signaux 574 et/ou à un ou plusieurs modules de transmission hertzienne 575 permettant de réceptionner les données captées par les capteurs de mouvement 400 et/ou de proximité 300.
  • L'unité de traitement 560 assure le traitement des données captées par les différents capteurs 400 et/ou 600 et calcule les commandes d'entrée des actionneurs vibrotactiles de sorte que les oscillations qu'ils génèrent soient corrélées aux données captées. Ainsi, le dispositif de l'invention est apte, via les capteurs 400 et/ou 600, à capter les réactions de l'utilisateur et, via le circuit électronique de commande 500, à générer en temps réel des oscillations dans des directions axiales et radiales avec une fréquence adaptée aux réactions captées. Le dispositif de l'invention réagit donc à la nature des contacts avec les tissus organiques et aux mouvements intrinsèques du corps oblong de sorte qu'il procure, à son utilisateur, des stimuli adaptés à son état physiologique et psychologique, ce qui permet d'engendrer chez l'utilisateur des sensations de plaisir optimales.
  • Selon certains modes de réalisation, l'unité de traitement 560 comporte des moyens pour déterminer une oscillation d'amplitude maximale lorsqu'une accélération des mouvements captés est proche de zéro. Les oscillations des actionneurs vibrotactiles 600 sont alors corrélées avec les passages par zéro de l'accélération. En effet, les gestes associés aux plaisirs hédoniques ont le plus souvent un caractère périodique selon une trajectoire proche d'une sinusoïde. L'accélération associée à de tels mouvements est donc proche d'une sinusoïde où la vitesse est maximale lorsque l'accélération est proche de zéro.
  • Aussi, dans ces modes de réalisation, le procédé consiste à maximiser l'amplitude de la stimulation lors des maximas de vitesse et donc aux instants où l'accélération est faible. Un tel effet est obtenu en calculant la norme du signal d'accélération dans une fenêtre glissante de faible durée en regard de la période du mouvement. Différentes normes peuvent être utilisées dans lesquelles a p = ∥a∥p avec 1 < p < ∞ représente une mesure de l'amplitude de l'accélération, a.
  • Le stimulus hédonique y(t) est obtenu en modulant un signal porteur r(t) de manière multiplicative, telle que s(t) = 1 / (a min + a p) r(t) où, de manière additive, telle que y(t) = r(t) (a max- a p) avec a min et a max représentant des accélérations considérées comme étant respectivement faibles ou fortes.
  • Dans ces modes de réalisation, les corrélations peuvent être effectuée, de manière similaire, par détection de la position du point de contact des tissus organiques sur la paroi externe du corps oblong.
  • Selon certains modes de réalisation, l'unité de traitement 560 comporte des moyens pour reproduire les bruits de frottements entre le corps oblong et les tissus organiques. Les oscillations des actionneurs vibrotactiles 600 sont alors corrélées avec les bruits de frottement. En effet, tout corps solide en contact avec un autre engendre un bruit de frottement quelle que soit la texture du corps solide et même en présence d'un lubrifiant. Les vibrations correspondantes ont généralement un large spectre qui fluctue en fonction de la vitesse relative des corps en mouvements et en fonction de la force de pression que ces corps exercent l'un sur l'autre. Généralement, le spectre se décale en fréquence proportionnellement à la vitesse de glissement et l'intensité des vibrations est proportionnelle à la force de pression en raison de la loi de Coulomb.
  • Selon certaines variantes, l'unité de traitement 560 comporte des moyens pour déterminer les oscillations en fonction d'un modèle des mouvements humains. En effet, il est préférable que le dispositif de stimulation selon l'invention ne se déclenche pas de façon intempestive, notamment dans le mode de corrélation avec les passages par zéro de l'accélération. Certaines variantes proposent alors que les oscillations des actionneurs vibrotactiles 600 soient corrélées par détection de l'activité hédonique. En effet, le principe de génération des stimuli selon la maximisation de l'amplitude de la stimulation lors de la minimisation de l'accélération est applicable préférentiellement aux mouvements sensiblement périodiques afin de ne pas engendrer une stimulation maximale lorsque, par exemple, le dispositif de stimulation est mis au repos. L'application d'un autre signal de modulation étroitement corrélé à l'activité hédonique permet d'éviter un tel déclenchement intempestif. Une première signature d'une activité hédonique est le caractère périodique des mouvements qui peut être calculé par la maximisation de la fonction d'auto-corrélation du signal d'accélération parmi les valeurs possibles des périodes d'oscillation. Une autre méthode pour détecter la présence d'activité hédonique est l'application d'un signal de modulation basé sur la détection de proximité des muqueuses ou autres tissus organiques par des capteurs de proximité basés sur la détection des propriétés diélectriques des tissus environnants.
  • Selon certains modes de réalisation, un mouvement apparent est corrélé avec un mouvement réel. En effet, il est connu depuis les travaux de Von Békésy qu'il est possible de produire un mouvement tactile apparent sur la peau en activant, durant une courte séquence, deux ou plusieurs stimulateurs vibrotactiles localisés en différentes régions de l'espace. Le procédé de l'invention propose, dans certains modes de réalisation, d'appliquer cette technique et de régler la durée, l'intensité et la séparation temporelle des activations successives des actionneurs vibrotactiles afin de générer un mouvement apparent et susciter, chez l'utilisateur du dispositif de stimulation, une sensation semblable à celle d'un objet mobile en contact avec les tissus organiques.
  • Selon certains modes de réalisation, les oscillations des actionneurs vibrotactiles 600 sont corrélées avec les actions possibles d'un agent extérieur. En effet, les plaisirs hédoniques peuvent être suscités par les mouvements d'une autre personne. Le procédé de l'invention propose, dans ces modes de réalisation, de moduler les paramètres des stimuli - à savoir par exemple la position relative, la vitesse, l'amplitude et le contenu spectral du dispositif de stimulation - en fonction d'un modèle des mouvements de l'autre personne. Un tel modèle peut être réalisé, par exemple, par une variation périodique ou quasi-périodique des paramètres de stimuli dans une bande de fréquences type, prédéterminée, par exemple dans la plage de 0,2 à 2 Hz.
  • Selon une variante, le procédé prend en considération le fait que les sensations hédoniques peuvent être suscitées par des stimuli présentant un caractère d'imprévisibilité. Dans cette variante, la variation des paramètres de position et de vitesse représentant les mouvements de l'autre personne, sont calculés de façon à présenter un caractère aléatoire. Ils peuvent être calculés, par exemple, à partir de la formule : x = cos(t((1 - α)ω + α BM(t))), où x est la position du dispositif de stimulation, t est le temps, ω est une pulsation nominale, α est l'amplitude de la fluctuation et BM est un processus stochastique Brownien - c'est-à-dire l'intégrale temporelle d'un bruit blanc. Quand α = 0, la simulation est complètement périodique. Quand α = 1, la simulation est complètement aléatoire.
  • Selon certains modes de réalisation, les oscillations des actionneurs vibrotactiles peuvent être corrélés avec les actions d'une autre personne. Ces actions peuvent être obtenues par enregistrement des signaux vibratoires résultant des mouvements de l'autre personne et, notamment, de la position, de la vitesse, de l'accélération et de l'effort appliqué par un dispositif de stimulation sur l'autre personne. Le bruit de frottement peut également être obtenu par enregistrement des oscillations engendrées dans l'un des dispositifs de stimulation pendant le frottement.
  • Selon certains modes de réalisation, la corrélation des oscillations des actionneurs vibrotactiles avec les actions d'une autre personne peut être obtenue par une source de mouvements artificielle telle qu'une vidéo. Dans ces modes de réalisation, deux dispositifs de stimulations sont connectés à distance l'un à l'autre pour former un système tel que celui représenté sur la figure 6. Dans ces modes de réalisation, un premier dispositif de stimulation 100a constitue une source artificielle de mouvements pour un second dispositif de stimulation 200b. Pour cela, les capteurs d'accélération du premier dispositif de stimulation 100a captent directement les signaux vibratoires issus du frottement dudit premier dispositif de stimulation sur les tissus organiques du premier utilisateur. Ces signaux vibratoires sont traités, transmis - de préférence en temps réel - et reproduit par le second dispositif de stimulation 200b. Cette transmission peut être symétrique et bilatérale entre les premier et second dispositif de stimulation et, éventuellement, accompagnée d'une transmission audiovisuelle. Dans l'exemple de la figure 6, le premier dispositif de stimulation 100a est un dispositif hédonique féminin et que le second dispositif de stimulation 200b est dispositif hédonique masculin. L'homme du métier comprendra que deux ou plusieurs dispositifs de stimulation peuvent ainsi être connectés que ce soient des dispositifs féminins et/ou masculins.
  • Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la corrélation des oscillations des actionneurs vibrotactiles avec les grandeurs telles que décrites précédemment varie automatiquement avec le temps. Les performances du dispositif de stimulation peuvent ainsi s'améliorer au cours de son utilisation et/ou entre chaque utilisation. Pour cela, l'unité de traitement 560 comporte des moyens pour mettre en oeuvre un algorithme d'apprentissage en fonction des mouvements propres du dispositif et/ou des mesures de proximité des tissus organiques.
  • Cet apprentissage permet de modifier, progressivement au cours du temps, les paramètres de corrélation décrits précédemment afin de maximiser de façon incrémentale un ensemble de critères. Ces critères peuvent être, par exemple, le caractère de périodicité de la vitesse d'oscillation, l'amplitude des mouvements et/ou la fréquence de ces mouvements.
  • Une description plus détaillée d'une fonction qui associe les mouvements de l'utilisateur à stimulation peut être écrite : s t = g d t 1 / A min + A p r 0 cos ω p v t / V max t + r 1 cos 2 ω p v t / V max t + s BP ωc , Δ ( w t
    Figure imgb0001
     où
    • g est un gain variable,
    • d(t) est une mesure de la proximité du dispositif aux tissues organiques,
    • A min et A p ont été définis auparavant,
    • r 0 est le coefficient de la composante fondamentale d'une série de Fourier,
    • r 1 est le coefficient de la première harmonique,
    • v(t) est la vitesse obtenue par intégration de l'accélération dans laquelle la composante continue a été soustraite,
    • ωp est la fréquence fondamentale à une vitesse élevée, V max,
    • s est l'amplitude de la composante aléatoire de la stimulation,
    • BP est un filtre passe-bande,
    • ωc est la fréquence centrale du filtre,
    • Δ est la largeur de bande\ et
    • w(t) est une source de bruit blanc.
  • L'ensemble des stimulations appartient donc à un espace d'une taille considérable paramétré par s = {g, A min, r 0, r 1, ωp, V max, s, ωc, Δ}.
  • Un tel algorithme d'apprentissage peut être basé sur une régression logistique afin de d'identifier une fonction permettant de prédire le succès d'un ensemble de valeurs de paramètres aptes à procurer un plaisir hédonique.
  • Alternativement, l'algorithme d'apprentissage peut être basé sur des réseaux de neurones artificiels. De manière plus spécifique, un algorithme d'apprentissage peut comporter une phase de personnalisation ou l'utilisateur emploie le dispositif activement et celui-ci détermine la nature des stimulations qui provoquent les plaisirs les plus intenses en fonction des mouvements effectués. Une première manière d'utiliser la connaissance des préférences personnelles de chaque utilisateur est d'initialiser le dispositif à générer des stimulations de qualités moyennes ou inférieures et d'améliorer progressivement, par exemple par descente de gradient, le caractère hédonique des stimulations. Une autre méthode d'utilisation de la connaissance de la nature des stimuli provoquant les plaisirs les plus intenses peut être mise à profit pour modifier le comportement du dispositif afin d'induire d'utilisateur à effectuer les mouvements qui le gratifieront de plaisirs progressivement plus intenses.
  • Un exemple d'un tel algorithme est représenté plus en détail sur la figure 7. Le vecteur de paramètres, s, est initialisé ainsi que le vecteur, h, qui contient les paramètres de la fonction de prédiction, h( s ) = ∑ si hi. L'algorithme de la figure 7 sépare l'écoulement du temps en époques correspondant à une série de l'ordre d'une dizaine d'alternances d'un mouvement périodique en comptant le nombre de passages de l'accélération par zéro. Au cours d'une époque, l'algorithme calcule le vecteur h qui maximise la vraisemblance d'une prédiction correcte par ascension de gradient. Pour ce faire, l'algorithme estime l'énergie du mouvement, e, produit par l'utilisateur au cours d'une époque. L'algorithme aura donc appris au cours de plusieurs itérations à prédire au mieux la corrélation entre stimulation et plaisir procuré.
  • La figure 8 représente un autre algorithme permettant, en temps différé ou simultanément, de découvrir quels sont les stimuli qui procurent un plaisir maximum et ceux qui procurent un plaisir minimum.
  • La figure 9 représente un algorithme permettant de mettre ces connaissances à profit pour gratifier progressivement le plaisir sans cesse croissant en cherchant à progresser depuis des stimulations peu plaisantes vers des stimulations plaisantes.
  • La figure 10 représente un algorithme permettant de mettre à profit la connaissance des préférences personnelles d'un utilisateur pour encourager un utilisateur à effectuer les mouvements qui provoquent un plaisir maximal. Il est à noter que l'énergie du mouvement estimée au cours d'une époque pour effectuer la mesure du plaisir procuré peut être associée, ou même remplacée, par une mesure de la proximité moyenne du dispositif aux tissus organiques au moyen des données fournies par les capteurs de proximité déjà décrits.
  • Comme décrit précédemment en lien avec les figures 1 à 3, le corps oblong peut comporter une structure sensiblement rigide munie d'une ou plusieurs cavités. De façon alternative, le corps oblong 110, 210 peut comporter deux chambres 810, 820 séparées, remplies chacune d'un fluide dont le volume varie sous l'action d'une pompe oscillante, comme représenté sur les figures 4A, 4B. Cette pompe peut comporter, par exemple, une membrane flexible 830 portée par une attache rigide 840 et un assemblage magnétique 850. La première chambre 810 est remplie d'un premier fluide compressible, par exemple un gaz compressible tel que l'air, et la seconde chambre 820 est remplie d'un fluide incompressible, par exemple un liquide incompressible tel que l'eau. La membrane flexible 830 est solidaire d'un assemblage magnétique 850 comportant, par exemple, une bobine et deux aimants. Les deux aimants ont leurs pôles en opposition afin de produire une force axiale agissant sur la membrane flexible 830 lorsqu'un courant est établi dans la bobine de sorte à provoquer une pression différentielle entre les deux chambres 810, 820. Cette pression différentielle engendre une déformation du corps oblong 110, 210, par exemple, par allongement ou par rétrécissement dudit corps.
  • Dans cette alternative, le dispositif de stimulation de l'invention peut comporter des organes électroniques, tels que ceux décrits précédemment (notamment circuit électronique de commande 500, batterie 520, capteurs 400, etc.), qui peuvent être surmoulés dans une matière plastique afin de les soustraire à l'action du liquide environnant.
  • Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la batterie 520 du dispositif de stimulation selon l'invention peut être rechargée au moyen d'une station de recharge telle que celles représentées sur les figures 5A, 5B. Cette station de recharge peut être, par exemple, du type à recharge par induction ou par contacts électriques.
  • Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, le dispositif de stimulation selon l'invention comprend divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention.

Claims (18)

  1. Dispositif de stimulation de tissus organiques (100, 200), comportant un corps oblong (110, 210) équipé de :
    - au moins un capteur de mouvements (400) apte à détecter un mouvement propre du dispositif dans un repère inertiel (XYZ),
    - au moins une première cavité (140, 240) dans laquelle sont logés :
    • des actionneurs vibrotactiles (600) aptes à générer des oscillations du corps oblong, lesdits actionneurs vibrotactiles étant répartis dans le corps oblong (110, 210), au voisinage d'un pourtour dudit corps oblong en contact avec les tissus organiques, et
    • un circuit électronique de commande (500) de l'actionneur vibrotactile comprenant une unité de traitement (560) adaptée pour réceptionner des signaux provenant du capteur de mouvements (400) et pour déterminer, en fonction de ces signaux de capteur, des signaux de commande à appliquer à l'actionneur vibrotactile (600) afin que ledit actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées aux mouvements captés, le circuit électronique de commande (500) comportant des moyens pour commander différemment chaque actionneur vibrotactile de sorte à générer des oscillations distinctes par leurs spectres.
  2. Dispositif de stimulation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
    - une pluralité de capteurs de proximité (300) aptes à détecter la présence de tissus organiques, lesdits capteurs de proximité étant répartis sur une surface du corps oblong (110, 210) de sorte à capter la présence de tissus organiques,
    et en ce que l'unité de traitement (560) est adaptée pour réceptionner des signaux provenant des capteurs de proximité et déterminer, en fonction de ces signaux de capteurs, des signaux de commande à appliquer à l'actionneur vibrotactile (600) afin que ledit actionneur vibrotactile génère des vibrations corrélées à la proximité des tissus organiques.
  3. Dispositif de stimulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps oblong (110) comporte, sur son pourtour, une paroi au moins en partie recouverte de capteurs et en ce qu'il comporte une unique cavité (140) hermétiquement close.
  4. Dispositif de stimulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps oblong (210) comporte une première cavité (240) hermétiquement close et une seconde cavité (220) non-close munie d'une paroi au moins en partie recouverte de capteurs.
  5. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque actionneur vibrotactile (600) comporte au moins un élément mobile interne, accéléré sous l'effet d'un moteur de sorte à générer des oscillations dans une large bande de fréquences.
  6. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité de traitement (560) comporte des moyens pour déterminer une oscillation d'amplitude maximale lorsqu'une accélération des mouvements captés est proche de zéro.
  7. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité de traitement (560) comporte des moyens de reproduction de bruits de frottements entre le corps oblong et les tissus organiques.
  8. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité de traitement (560) comporte des moyens de détermination d'oscillations en fonction d'un modèle des mouvements humains et/ou se base sur l'enregistrement de mouvements humains.
  9. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'unité de traitement (560) comporte des moyens de mise en oeuvre d'algorithmes d'apprentissage en fonction des mouvements propres du dispositif.
  10. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'unité de traitement (560) comporte des moyens de mise en oeuvre d'algorithmes d'apprentissage en fonction des mesures de proximité des tissus organiques.
  11. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (500) comporte au moins une unité inertielle (573) de détection de déplacements longitudinaux, latéraux et/ou angulaires du corps oblong par rapport aux tissus organiques.
  12. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que au moins un des capteurs de proximité comporte des moyens aptes à détecter les propriétés diélectriques de surfaces de contact avoisinantes et fonctionnant dans un milieu aqueux.
  13. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que au moins un des capteurs de proximité (300) comporte des moyens aptes à mesurer la résistivité ohmique entre au moins deux zones du corps oblong.
  14. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que au moins un des capteurs de proximité (300) comporte des moyens pour mesurer une variation d'un tenseur élasto-optique ou élasto-acoustique du corps oblong.
  15. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le corps oblong (110, 210) comporte une armature rigide ou articulée recouverte d'une enveloppe en matériau élastique.
  16. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le corps oblong (110, 210) comporte une première chambre (810) remplie d'un fluide compressible et une seconde chambre (820) remplie d'un fluide incompressible, la première et la seconde chambres étant séparées par une membrane flexible (830), solidaire d'un assemblage magnétique (850) apte à déplacer axialement ladite membrane.
  17. Dispositif de stimulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recharge électrique par induction, adaptés pour être connectés par induction à une station de recharge.
  18. Système de stimulation de tissus organiques comportant au moins un premier et un second dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, le premier et le second dispositifs (100, 200) étant connectés l'un à l'autre de sorte que les vibrations générées dans le premier dispositif soient transmises au second dispositif.
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