[发明专利]使用异步触觉刺激的感官替代系统

说明书

感官替代系统，其包括便携式的刺激器的矩阵(1)，其能够由用户穿戴，使得刺激器(5)靠在用户皮肤上放置，以及用于矩阵的激励器的控制电路(8)。异步信号源(10)为控制电路提供代表视觉信息的异步信号，视觉信息根据像素矩阵构成。对于每个像素，异步信号包括以异步形式与所述像素相关联的连续事件。

技术领域

本发明涉及感官替代系统，尤其是那些向用户(尤其是视觉受损的用户)提供视觉信息的触觉刺激的感官替代系统。

背景技术

视网膜神经义肢是刺激大脑以弥补患有视觉障碍的个体视觉信息缺乏的系统。

这些神经义肢是通过有创方式植入并电刺激视神经上游的视网膜细胞。植入并且然后使用这些神经义肢的手术价格昂贵，且因为必需有异物的存在，所以会危及用户的健康。

使视网膜细胞变得感光的基因突变技术方案也是有创的，因为一旦发生突变，无法实现逆转。

此外，这种器械仅在用户视神经完整时才能发挥作用。因此，它们既无法帮助患有青光眼的患者，也无法帮助出生就失明的患者。基本上，我们目前仅处于皮层刺激的早期阶段，研究仍然需要时间来完善这种应用类型，在任何情况下，这种应用类型都是有创的。这些问题还影响各种植入式神经义肢，例如：患有感觉丧失和/或截肢患者的个体使用的人造耳朵或触觉传感器。

为了缓解这个问题，Bach-y-Rita构思了一种刺激皮肤天然受体的器械(P.Bach-y-Rita：《触觉感官替代研究》，纽约科学院年报，第1013期，第83-91页)。

已经成功地证明，这种类型的感官替代器械允许患者重新获得其某些自主性。详见D.Moraru,C.A.Boiangiu：《关于视觉感官替代》，第3届声学、语音和信号处理国际会议论文集(ASAP'15)，意大利萨勒诺，2015年6月，第115-124页，或C.C.Pack,S.J.Bensmaia：《视觉和感觉运动：视觉和触觉中的规范计算》，《公共科学图书馆生物学》，第13卷，第9期：e1002271，2015年9月。

但是，已知的感官替代器械不能充分满足盲人个体的需要。它们通常体积大且属于功率密集型，这减少了使用它们所带来的益处。详见P.Galambos：《对触觉和远程操作的触觉振动反馈：调查、概念和实验》，Acta Polytechnica Hungarica，第9卷，第1期(2012)，第41-65页，或S.Maidenbaum,S.Abboud,A.Amedi：《感官替代：缩小基础研究与广泛实用视觉康复之间的差距》，《神经科学与生物行为综述》，第41卷(2014)，第3-15页。此外，它们需要很长的训练期，其效果在很大程度上取决于个人。

本发明的目的是提出能够至少部分地克服上述难点的另一种技术。

发明内容

本发明提出一种感官替代系统，其包括刺激器的矩阵，其能够由用户穿戴，使得刺激器与皮肤局部地相互作用、用于矩阵的刺激器的控制电路，以及异步信号源，用于向控制电路提供代表视觉信息的异步信号，该视觉信息根据像素矩阵构成。对于每个像素，异步信号包括以异步方式与所述像素相关联的连续事件。

这种感官替代系统有利地考虑了人脑和皮肤细胞的功能。人体能够以毫秒级接收异步信息。这使得它能够最佳地处理信息，如下文所示：M.J.Berry,D.K.Warland,M.Meister：《视网膜尖峰阵列的结构和精度》，《美国国家科学院院刊》，第94卷，第10期(1997)，5411-5416页，以及P.Reinagel,R.C.Reid：《丘脑中视觉信息的时间编码》，《神经学杂志》，第20卷，第14期(2000)，第5392-5400页。

由于异步信号源比如神经形态相机，有可能模仿眼睛的功能，同时大大减少了必要的信息处理。

这允许通过实施视觉处理的仿生模拟和触觉方式来减少感官替代系统的耗能。