專利名稱：觸覺檢測器,觸覺報告器,信息輸入器,觸覺復(fù)現(xiàn)器,觸覺傳輸系統(tǒng),脈博診斷器,脈博診斷 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測一個人握持物體時的握持狀態(tài)的觸覺檢測器，一個觸覺報告器，一個使用所述觸覺檢測器的信息輸入器，一個觸覺復(fù)現(xiàn)器，一個觸覺傳輸系統(tǒng)，一個脈搏診斷器，一個脈搏診斷訓(xùn)練器和一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)。
在中醫(yī)學(xué)中，醫(yī)生用手指在病人的撓動脈上方的皮膚上加壓力的方式來施行脈搏診斷。醫(yī)生根據(jù)通過其手指對脈搏的感覺來診斷病人的生理狀態(tài)。醫(yī)生需記取位于手腕內(nèi)側(cè)的撓動脈的搏動，這稱之為脈搏?？梢栽谌齻€部位——上、中和下，即過、關(guān)、尺部位的外表面檢測脈搏。作為對比，在印度很早就有一種稱作Ayurveda的口傳下來的醫(yī)術(shù)。就象中醫(yī)診脈一樣，在Ayurveda中，醫(yī)生用他的第二到第四指按壓在病人手臂的撓動脈上方的皮膚上記取脈搏。
一種正規(guī)的、量化的施行脈搏診斷的技術(shù)在日本專利JP ANo.6-197873中得到公開。該專利文獻的內(nèi)容為在手上戴一種橡膠手套，在手套與第二到第四指的指肚相接觸的部位上固定有許多線形分布的計量器。通過用三個手指尖向脈搏加壓來檢測脈的波動。在這種情況下，醫(yī)生要通過所分布的計量器和橡皮手套來記取撓動脈的搏動。
此外，第二次公開的第sho57-52054號日本專利申請公開了一種檢測脈搏波動的技術(shù)，即在寸、關(guān)、尺部位貼附上壓電元件組成的微音器。在這個測量方法中，脈搏是直接測量的，而不借助人手指的感覺。
脈搏的波形可用正常的、平滑的和猛烈的三種情況來代表。正常波是“正?！被蚪】等说奶卣鳎撬沙诘?，具有恒定而無突變的節(jié)律。而平滑波由血液流動異常引起，其中乳房腫瘤、肝或腎病、呼吸道疾病、胃或腸疾病、炎癥或某些其它疾病會使脈搏的搏動變得特別平滑。另一方面，血管壁的緊張狀態(tài)或老化會引起猛烈波，這種脈搏波可見于肝和膽疾病、皮膚病、高血壓和疼痛病。可以相信這種波形是由于血管壁的彈性降低，泵血搏動所引起的脈搏波動效應(yīng)不能迅速地表現(xiàn)所致。猛烈波的波形起動很猛烈但并不很快回落，而在高壓狀態(tài)要滯留一定的時間。以手指記取的感覺來說，猛烈波感覺起來象是一個繃直的長脈搏。
診脈時要在撓動脈上面施加壓力，而指尖所記取下來的脈搏狀態(tài)與所施加壓力的大小非常有關(guān)。如圖15所示，指尖壓力P的大小可量化為輕、中、重三種程度，而表示指尖切取下來的脈搏強度的手指的感受h可量化為大、中、小三檔。在該圖例中，手指感受h標在縱軸上，而壓力P標在橫軸中。該圖稱為壓力-指感趨勢圖。
圖16所示為一典型的壓力-指感趨勢圖。圖16(A)為壓力P為中度時所得到的指感h的脈搏。一個健康人的脈搏常屬此類。這種脈搏稱作＂正常＂脈。
當手指的感覺是在壓力比較輕的情況下得到的時，壓力-指感趨勢圖如圖16(B)所示。這種壓力一指感趨勢曲線稱作＂逐漸下降＂曲線。逐漸下降的脈搏稱為滑脈?；}是在施加的壓力為輕到中度情況下指感h大的脈搏，并且如果力對準指尖，則脈感反而變得較弱?；}暗示人的體表有病。
當手指的感覺是在壓力比較重的情況下得到的時，壓力-指感趨勢圖如圖(C)所示。這種曲線稱作＂逐漸起升＂曲線。逐漸起升的脈搏稱為玄脈。玄脈是在施加的壓力為中到重度情況下指感h大的脈搏。此時用指尖施加輕度的壓力時不能感受到脈搏，而施加重度壓力時也僅能略微感覺到。玄脈暗示人存在內(nèi)在的疾病，也就是說體內(nèi)深部有病。
這種方法通過指尖施加的壓力的大小能知道病人的狀況。在實際的脈搏診斷中可將前面敘述過的正常、平滑、猛烈三種脈象與脈搏的深度亦即滑脈、玄脈結(jié)合起來而施行更精確的診斷。然而由于對病人生理狀況的診斷是建立在手指記取到的微妙感受基礎(chǔ)上的，這就很難加以量化而很難復(fù)現(xiàn)所施加的壓力的程度。由于這個原因，在專業(yè)人員之間進行診脈技術(shù)的交流是很困難的，練習(xí)一般需要幾個月或幾年。
在信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)就如何檢測人的狀態(tài)或感覺作出了努力。當一個人握持一個物體時，對其夾持感覺進行檢測便可作為這方面的一個例子。
當一個人的手中握持一只杯子時，作為例子，通常采用一種特制的手套，通過測量作用在手指上的夾持力的絕對值來檢測人的夾持感覺。這種手套與一種薄片形的壓力傳感器制成一體。壓力傳感器由電極和一種壓敏導(dǎo)體材料復(fù)合而成，該壓敏導(dǎo)體材料的電阻隨壓力而變。當一個人戴上手套夾持杯子時，壓敏導(dǎo)體材料的阻值對應(yīng)于夾持力而變化。因此通過測量該阻值的變化就可知道夾持力的絕對值。
在檢測觸摸感覺的情況下，對于諸如物體是否被人接觸到或握持物體的狀態(tài)怎樣(即是松握還是緊握)一類問題，測量握持力的絕對值并不是絕對必須的。此外，在日常生活中，人在握持物體時體驗著非常微妙的觸摸感覺。舉例來說，在前面所述的握持杯子的情況下，一個人在握住杯子的同時一般還能感受到杯子是用玻璃還是陶瓷制作的這種微妙感覺。
然而，在對夾持感覺的常規(guī)檢測中，通常必須如上所述戴一特制的手套，以便客觀地測量夾持力或是能夠復(fù)現(xiàn)一個夾持力，因此就不可能直接觸摸或握持此物體，這使得這種方法與檢測夾持感覺的概念相去甚遠。此外，當特制的手套經(jīng)改制適用于一個如鍵盤那樣的信息輸入器時，還存在器具尺寸和使用者負重太大的問題。
另外，可以考慮將常規(guī)的握持感覺檢測應(yīng)用于脈搏診斷的方法，客觀地進行腕部撓動脈所加壓力的檢測。然而由于脈搏診斷是根據(jù)人的手指所切到的微妙感覺來施行的，所以使用特制的手套來執(zhí)行這樣的診斷不可能檢測脈搏的狀態(tài)。
考慮到上述情況，本發(fā)明的一個目的是提供一個觸覺檢測器，該檢測器能在物體被直接觸摸或握持的情況下定量地對觸覺進行檢測。本發(fā)明的另一個目的是提供一個使用這種觸覺檢測器的信息輸入器、一個能夠復(fù)現(xiàn)并且傳輸這種觸摸感覺的觸覺復(fù)現(xiàn)器以及一個觸覺傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明還有一個目的是將所述的觸覺檢測器用在脈搏診斷中，診斷時使用者用他的手指直接通過皮膚向撓動脈施加壓力，并且客觀地檢測該壓力的大小。
為了解決上述問題，本發(fā)明如權(quán)利要求1所述，其特征為提供一個檢測裝置，該裝置能在身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；并且提供一個觸覺信息生成裝置，該裝置由所接收的光信號生成關(guān)于檢測部位的觸感信息。
本發(fā)明如權(quán)利要求2所述，其特征為提供一個檢測裝置，該裝置能在身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；并提供一個閾值表，該表儲存可以用來對所接收的光信號進行分級的閾值；以及提供一個觸覺信息生成裝置，該裝置將所接收的光信號與所述的閾值進行比較，對所接收的光信號進行分級并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)作了量化。
本發(fā)明如權(quán)利要求3所述，其特征為提供一個檢測裝置，該裝置能在身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；并提供一個閾值計算裝置，該裝置根據(jù)檢測部位未施加壓力時所接收到的光信號來計算閾值，該閾值可用來對所接收的光信號進行分級；提供一個用來儲存所述閾值的閾值表；以及提供一個觸覺信息生成裝置，該裝置將所接收的光信號與所對應(yīng)的閾值作比較，對所接收的光信號進行分級并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)作了量化。
本發(fā)明如權(quán)利要求4所述，其特征為提供一個檢測裝置，該裝置能在身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；并提供一個閾值計算裝置，該裝置根據(jù)檢測部位未施加壓力時所接收到的光信號和檢測部位上施加最大壓力時所接收到的光信號來計算閾值，該閾值可用來對所接收的光信號進行分級；提供一個用來儲存所述閾值的閾值表；以及提供一個觸覺信息生成裝置，該裝置將所接收的光信號與所對應(yīng)的閾值作比較，對所接收的光信號進行分級并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)作了量化。
本發(fā)明如權(quán)利要求5所述，其特征為提供一個檢測裝置，該裝置能在身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；并提供一個校準表，該表用來預(yù)先儲存所接收的光信號與作用在檢測部位上的壓力之間的關(guān)系；提供一個閾值計算裝置，該裝置將檢測部位上未作用壓力時所接收到的光信號和檢測部位上作用有最大壓力時所接收到的光信號與儲存在所述校準表中的所接收的光信號和作用在檢測部位上的壓力之間的關(guān)系相關(guān)連起來，從而進行閾值計算，其中該閾值可用來對所接收的光信號進行分級；并提供一個用來儲存所述閾值的閾值表；以及提供一個觸覺信息生成裝置，該裝置將所接收的光信號與所對應(yīng)的閾值作比較，對所接收的光信號進行分級并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)作了量化。
本發(fā)明如權(quán)利要求6所述，其特征為所述閾值計算裝置根據(jù)所接收的光信號的直流電平來計算閾值，該閾值可用于對所接收的光信號進行分級；以及所述觸覺信息生成裝置將所接收的光信號的直流電平與所對應(yīng)的閾值作比較，對所接收的光信號進行分級并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)作了量化。
本發(fā)明如權(quán)利要求7所述，其特征為所述閾值計算裝置根據(jù)所接收的光信號的振幅電平來計算閾值，該閾值可用于對所接收的光信號進行分級；以及所述觸覺信息生成裝置將所接收的光信號的振幅電平與所對應(yīng)的閾值作比較，對所接收的光信號進行分級并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)作了量化。
本發(fā)明如權(quán)利要求8所述，其特征為所述閾值計算裝置根據(jù)所接收的光信號的直流電平與振幅電平之比值來計算閾值，該閾值可用于對所接收的光信號進行分級；以及所述觸覺信息生成裝置將所接收的光信號的直流電平與振幅電平之比值與所對應(yīng)的閾值作比較，對所接收的光信號進行分級并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)作了量化。
本發(fā)明如權(quán)利要求9所述，其特征為所述檢測裝置以波長在300至700納米范圍內(nèi)的光照射身體的檢測部位，接收其反射光并檢測所接收的光信號。
本發(fā)明如權(quán)利要求10所述，其特征為所述檢測裝置具有一個產(chǎn)生光線的發(fā)光元件；一個第一光偏振元件，該元件用來使發(fā)光元件產(chǎn)生的光成為偏振光；一個受該偏振光的反射光照射的第二偏振元件，該元件允許光線在特定方向上的偏振分量通過；一個光接收元件，該元件用來接收從第二偏振元件通過的光，并且根據(jù)所接收的光的數(shù)量來輸出接收光信號。
本發(fā)明如權(quán)利要求11所述，其特征為所述檢測裝置具有一個產(chǎn)生光線的發(fā)光元件；一個第一光偏振元件，該元件用來使發(fā)光元件產(chǎn)生的光成為偏振光；一個受該偏振光的反射光照射的第二偏振元件，該元件允許光線在特定方向上的偏振分量通過；一個光接收元件，該元件用來接收從第二偏振元件通過的光，該光接收元件包括一個使入射光諧振的先諧振元件和一個輸出元件，該輸出元件根據(jù)光諧振元件所諧振的光來輸出接收的光信號。
本發(fā)明如權(quán)利要求12所述，其特征為所述檢測裝置裝在指尖區(qū)。
本發(fā)明如權(quán)利要求13所述一個具有觸覺檢測器的觸覺報告器，其特征為裝有一個報告裝置，該裝置將觸覺生成裝置所生成的觸覺信息報告給使用者。
本發(fā)明如權(quán)利要求14所述，其特征為具有多個觸覺檢測裝置，并且以觸覺信息為輸入信息。
本發(fā)明如權(quán)利要求15所述為一個具有觸覺檢測器的觸覺復(fù)現(xiàn)器，其特征為裝有一個報告裝置，該裝置向使用者發(fā)出提示，使觸覺信息生成裝置所生成的觸覺信息與外來的觸覺信息相互接近。
本發(fā)明如權(quán)利要求16所述為一個具有觸覺檢測器的觸覺復(fù)現(xiàn)器，其特征為裝有一個比較裝置來對外來的觸覺信息與觸覺信息生成裝置所生成的觸覺信息進行比較，并裝有一個加壓裝置，該裝置根據(jù)所述比較裝置的比較結(jié)果對檢測部位施加壓力，從而使外來的觸覺信息與觸覺信息生成裝置生成的觸覺信息相一致。
本發(fā)明如權(quán)利要求17所述為一個觸覺傳輸系統(tǒng)，其發(fā)送端接有觸覺檢測器，其接收端接有觸覺復(fù)現(xiàn)器，其特征為該觸覺傳輸系統(tǒng)具有一個發(fā)送裝置來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間通訊，并將由所述觸覺檢測器所檢測到的觸覺信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；以及具有一個接受裝置來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將發(fā)送端提供的觸覺信息作為外來觸覺信息而輸出。
本發(fā)明如權(quán)利要求18所述為一個具有脈搏檢測器的脈搏診斷器，其特征為該脈搏診斷器具有一個脈搏診斷裝置，該裝置根據(jù)觸覺信息生成裝置所生成的觸覺信息施行脈搏診斷。
本發(fā)明如權(quán)利要求19所述為一個具有觸覺檢測器的脈搏診斷器，其特征為該脈搏診斷器具有一個記錄裝置來預(yù)先儲存表明脈搏診斷時所加壓力程度的標準觸覺信息；還具有一個脈搏診斷裝置，該裝置根據(jù)觸覺信息生成裝置所生成的觸覺信息以及標準觸覺信息來施行脈搏診斷。
本發(fā)明如權(quán)利要求20所述為一個具有觸覺檢測器的脈搏診斷訓(xùn)練器，其特征為該脈搏診斷器具有一個記錄裝置來預(yù)先儲存表明脈搏診斷時所加壓力程度的標準觸覺信息；還具有一個脈搏診斷信息生成裝置來根據(jù)標準觸覺信息對觸覺信息進行分級以后生成脈搏診斷信息；還具有一個報告裝置來向使用者報告脈搏診斷信息。
本發(fā)明如權(quán)利要求21所述，其特征為所述報告裝置向使用者作報告，從而使得觸覺信息生成裝置生成的觸覺信息接近標準信息。
本發(fā)明如權(quán)利要求22所述，其特征為試驗者將檢測裝置連接在他的指尖上施行脈搏診斷，而且報告裝置向試驗者作報告。
本發(fā)明如權(quán)利要求23所述，其特征為第三者將檢測裝置連接在他的指尖上施行脈搏診斷，而且報告裝置向第三者作報告。
本發(fā)明如權(quán)利要求24所述為一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的發(fā)送端具有一個觸覺檢測裝置，系統(tǒng)的接收端具有一個觸覺復(fù)現(xiàn)裝置，其特征為該系統(tǒng)具有一個發(fā)送裝置來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將觸覺檢測器檢測到的觸覺信息作為脈搏診斷信息向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；該系統(tǒng)還具有一個接收裝置來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將來自發(fā)送端的脈搏診斷信息作為外來觸覺信息輸出到觸覺復(fù)現(xiàn)器中。
本發(fā)明如權(quán)利要求25所述為一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的發(fā)送端具有一個觸覺檢測器，系統(tǒng)的接收端具有一個觸覺復(fù)現(xiàn)器，其特征為該系統(tǒng)具有一個發(fā)送裝置來根據(jù)所接收的光信號而生成觸覺信息，該光信號是作為對一個指尖上連有檢測裝置的試驗者施行的脈搏診斷的結(jié)果從發(fā)送端獲得的，該裝置還將觸覺信息作為脈搏診斷信息向一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；該系統(tǒng)還具有一個接收裝置來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將來自發(fā)送端的脈搏診斷信息作為外來觸覺信息輸出到觸覺復(fù)現(xiàn)器中。
本發(fā)明如權(quán)利要求26所述為一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的發(fā)送端具有一個觸覺檢測器，系統(tǒng)的接收端具有一個觸覺復(fù)現(xiàn)器，其特征為該系統(tǒng)具有一個發(fā)送裝置來根據(jù)所接收的光信號而生成觸覺信息，該光信號是作為試驗者的脈搏診斷結(jié)果由一個指尖上連有檢測裝置的第三者從發(fā)送端獲得的，該裝置還將觸覺信息作為脈搏診斷信息向一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；該系統(tǒng)還具有一個接收裝置來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將來自發(fā)送端的脈搏診斷信息作為外來觸覺信息輸出到觸覺復(fù)現(xiàn)器中。
圖1為朗伯-比爾定理說明圖。
圖2為一個實例的說明圖，該圖表明當人體內(nèi)的血管被外來光照射時光的吸收量分布。
圖3所示為一人體內(nèi)不同部位的血壓的例子的曲線圖。
圖4為一個實例的說明圖，表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的觸覺檢測器的外部結(jié)構(gòu)。
圖5為如上述實施例的觸覺檢測器的方框圖。
圖6為表明如上述實施例使用的脈搏波檢測器1的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7所示為從三個試驗者測得的接收光水平與所加壓力之間的關(guān)系圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的觸覺傳輸系統(tǒng)的方框圖。
圖9為顯示在同一實施例的第一和第二個人電腦顯示器屏幕上的一個實例的說明圖。
圖10所示為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的脈搏診斷器的使用狀態(tài)的說明圖。
圖11所示為同一實施例的閾值與壓力-指感趨勢曲線之間的關(guān)系的說明圖。
圖12所示為出現(xiàn)在同一實施例的液晶顯示元件上的顯示內(nèi)容的實例。
圖13所示為出現(xiàn)在同一實施例的液晶顯示元件上的顯示內(nèi)容的另一個實例。
圖14(A)為本發(fā)明的改進型的脈波檢測器1′的結(jié)構(gòu)實例的剖面圖；圖14(B)為它的頂視圖。
圖15為關(guān)于壓力-指感趨勢圖的說明圖。
圖16所示為具有代表性的壓力-指感趨勢曲線。
圖17(a)、17(b)所示為本發(fā)明的改進型的脈波檢測器的結(jié)構(gòu)略圖，其中圖17(a)所示為檢測直接反射光分量的情況；圖17(b)所示為檢測散射光分量的情況。
圖18(a)為在本發(fā)明的改進型實施例中作為光接收元件使用的光電二極管的光學(xué)結(jié)構(gòu)的側(cè)視剖面圖；圖18(b)為一提取輸出值的電路圖。
圖19為在本發(fā)明的改進型實施例中作為光發(fā)射元件使用的半導(dǎo)體激光器的光學(xué)結(jié)構(gòu)的側(cè)視剖面圖。
A．觸覺檢測的原理在說明本發(fā)明優(yōu)選實施例之前首先要從血流量檢測和觸覺指標兩方面來說明一下用于本發(fā)明的觸覺檢測原理。
1．血流量檢測當光線照射一個薄膜時，入射光與透射光的比值的下降量與物質(zhì)的濃度和光學(xué)路徑的長度成正比。這就是朗伯-比爾定理。
根據(jù)朗伯-比爾定理，物質(zhì)的濃度可測定如下圖1為朗伯-比爾定理的說明圖。
如圖1(a)所示，可建立起如下等式Iout/Iin=1-KCΔL (1)式中C為物質(zhì)M的濃度，ΔL為一非常小的光學(xué)路徑長度，Iin為入射光量，K為物質(zhì)M的光吸收系數(shù)。
如圖1(b)所示，如果光學(xué)路徑長度增加5倍，則式(1)所含的關(guān)系就變?yōu)镮out/Iin=(1-KCΔL)5(2)舉例來說，如果圖1(a)所示的Iin為10，透射光量為9，則在如圖1(b)所示的情況下，當入射光量為10時透射光量為5.9，亦即Iout/Iin=0.95。
對式(1)積分，則對于一個光學(xué)距離L，入射光量與透射光量之間的關(guān)系成為Log(Iout/Iin)=(-KCL) (3)重新整理式(3)得到Iout=Iinexp(-KCL) (4)由上式可知，如果入射量Iin、光吸收系數(shù)K及光學(xué)路徑L為常數(shù)，則物質(zhì)M的濃度可以通過測量透射光值Iout而得到測量。
更進一步說，即使以測量物質(zhì)M的反射光來替代上述透射光，按照如上所述原理，同樣能夠精確地測量物質(zhì)M濃度的變化。
當物質(zhì)M是血液時，測量其濃度的變化就等同于測量血液的搏動，也就是測量血流量。
圖2所示的一個實例表明當人體內(nèi)的血管被外來光照射時吸收光的分布。
圖中I2為組織吸收光分量，I3為靜脈吸收光分量，I4為動脈吸收光分量。
由于組織的濃度是不變的，因而組織吸收的光分量I2為常數(shù)。靜脈血是沒有搏動的，濃度沒有變化，因而靜脈吸收光分量I3也是常數(shù)。圖3所示為一實例，表明人體內(nèi)各部位的血壓。由圖可知，心臟泵出血液的脈動隨著血液在體內(nèi)的流動而逐漸耗散，而當血液到達靜脈時便完全消失。另一方面，動脈血液濃度隨脈搏而變化，所以動脈吸收光分量I4的大小也有變化(見圖2)。因此當血管被光照射時，對透射光或反射光進行測量，其測量結(jié)果中就包括了分量I2、I3、I4。如果靜脈血光吸收分量I3與動脈血光吸收分量I4的總和為100％，那么動脈血光吸收分量I4占的比例約為1-2％，其余98-99％為靜脈血光吸收分量I3。
2．觸覺檢測器當一個人用手指夾持住一個物體時，手指內(nèi)的壓力上升，而血流量下降。此時，組織的光吸收分量I2由于組織的濃度在夾持物體前后沒有很大變化而大致上保持為常數(shù)。相反，靜脈血光吸收分量I3和動脈血光吸收分量I4二者都因為血流量的減少而變化。本發(fā)明是在注意到這一事實后想出來的用光對血管進行照射，接收其透射光或反射光，測量其光量的變化，從而間接地測到了夾持力(觸覺)。
在所接收光量中可以看到靜脈血分量正比于靜脈血的流量，動脈血分量正比于動脈血的流量。因此，所接收光量的直流分量是動脈血分量的平均值與靜脈血分量之和。相反，所接收光量的交流分量為動脈血分量的振幅。動脈血分量與心臟的搏動同步，于是交流分量是對應(yīng)于受試者的心理狀態(tài)而變化的。例如，如果受試者緊張，則心臟搏動變強，交流分量增加；相反，如果受試者放松，則交流分量趨向減小。作為對比，靜脈血分量不受受試者心理狀態(tài)的影響，但卻隨環(huán)境溫度或受試者所經(jīng)受的其它類似因素而變化。因此，直流分量從夏天到冬天，從白天到晚上是變化的。
靜脈血的光吸收分量I3約比動脈血的光吸收分量I4大50至100倍。這樣，包含在所接收光量的直流分量中的動脈血分量是非常小的。因此，如果選定所接收光量的直流分量為觸覺的指標，則觸覺的測量便可在不受心理影響的情況下進行。此外，由于檢測是在比交流分量大的電平下實施的，其信噪比也很好，因此在本實施例中，接收光量的直流分量將選作為觸覺的指標。
B．實施例11．實施例1的結(jié)構(gòu)下面將結(jié)合附圖來說明本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)。
1-1實施例1的外部結(jié)構(gòu)圖4所示為本發(fā)明的第一實施例的觸覺檢測器的外部構(gòu)造的例子的說明圖。如圖4所示，觸覺檢測器由一個具有手表構(gòu)造的主體100、一個與主體100相連接的電纜101和一個脈搏波檢測器1組成。
一根腕帶103從手表的12點鐘處與主體100相連接，并繞過使用者的手腕在6點鐘處固定在主體100上。借助于該腕帶103，主體100可以在使用者的手腕上自由地戴上或脫下。在腕帶103上靠近主體100的手表12點鐘處的一邊裝有壓力傳感器110。壓力傳感器110由電極和壓敏導(dǎo)電材料復(fù)合構(gòu)成為薄片形狀。
脈搏波檢測器1由指罩104和傳感器單元102組成，傳感器單元102由光發(fā)射元件和光接收元件構(gòu)成一個整體。在該例中，脈搏波檢測器1連接在第二、三、四每個手指的指尖上。在這種情況下，傳感器單元102裝在指罩104內(nèi)表面上，因此它們位于手指的指甲上。指罩104由不透光的材料制成，這就能阻擋外界光照射到傳感器單元102上，以使脈搏波信號的信噪比可以提高。在指罩104的指肚一邊設(shè)有一個開口，因此當以手指的指肚部分觸摸或握持物體時，指罩104不會成為障礙物，這樣就可以檢測到自然的觸摸感覺。
在手表表面的6點鐘位置上設(shè)有一個接頭105。在電纜101的末端設(shè)有一個接插件106與接頭105可拆地相連接。從接頭105上拆下接插件106，主體100便可以作為普通的手表或秒表來使用。接頭105設(shè)計成可以與個人電腦的通訊接頭相連接(圖中未表示)。該通訊接頭包括有一個發(fā)光二極管和光敏晶體管。另外，在手表的主體100內(nèi)裝有一個紅外接口來實施以后將說明的光學(xué)通訊。
而且，為了保護接頭零件105，在電纜101和傳感器單元102從接頭105上脫開時，有一個專門的接頭蓋連在上面。除了電極之類的元件以外，該接頭蓋的其它零件的構(gòu)形與接插件106相同。
如上所述的設(shè)計構(gòu)形使得接頭105配置在朝向使用者一邊，便于操作。此外，由于接頭105不會延伸超出裝置主體100的3點鐘的位置，使用者在使用時可以自由地運動其腕部。即使在使用中使用者跌倒，其手背也不會與接頭105碰撞。
檢測器主體100具有一個樹脂制成的表殼107。在表殼107的面上裝有液晶顯示器108，顯示器108以數(shù)字形式顯示當前時間和日期，同時也顯示夾持力等觸覺信息SJ。液晶顯示器108包括第一、第二、第三三個顯示區(qū)(圖中未表示)和一個點顯示區(qū)。第一顯示區(qū)顯示日期、星期和當前時間；第二顯示區(qū)顯示在施行與時間有關(guān)的各種測量時所經(jīng)過的時間。第三顯示區(qū)顯示觸覺測量中所得到的各種測量值。點顯示區(qū)以圖形的方式顯示各種各樣的信息，除了顯示諸如表明檢測器在特定的時刻所處的模式的模式顯示之類的其它各種顯示內(nèi)容之外，還有脈搏波形顯示、柱狀圖表顯示等等。
注意這里所稱＂模式＂一詞是指各種模式，諸如時間和日期設(shè)置模式、檢測器當作秒表使用的秒表模式、檢測器當作觸覺檢測器使用的觸覺模式等等。
1-2實施例1的電氣構(gòu)造下面結(jié)合圖5來說明所述觸覺檢測器的電氣構(gòu)造。圖5為本發(fā)明的第一實施例的觸覺檢測器的方框圖。
圖5中，標號2、3為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它們分別將從脈搏波檢測器1接收到的光信號LS和從壓力傳感器110接收到的壓力信號PS轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。這里指出，作為觸覺指標的接收光信號直流分量為一個相對值便足夠了，因此壓力傳感器103不一定是用來檢測絕對值的精密傳感器，采用那種測量相對值的傳感器就足夠了。
標號為4的是CPU(中央處理器)，中央處理器4通過總線控制主機的所有部件。標號為5的是RAM(隨機存儲器)，包括用于檢測觸覺時使用的校準表50，用于對觸感信息SJ進行分級的閾值表51以及用于儲存各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寄存器52。標號為6的是ROM(只讀存儲器)，其中儲存有CPU4所使用的控制程序。標號為7的是顯示器控制電路，該電路用來根據(jù)CPU4送來的顯示信息將觸覺信息SJ和時間信息顯示在液晶顯示器上。標號為8的是紅外接口，該接口用來實施與個人電腦PC的通訊。
現(xiàn)在以圖6所示的電路圖來說明脈搏波檢測器1的詳細構(gòu)造。圖6中，電阻R1和發(fā)光二極管LED對應(yīng)于發(fā)光元件，而電阻R2和光敏晶體管PT對應(yīng)于光接收元件。當對脈搏波檢測器1加上一個電源電壓Vcc時，光便從LED射出。射出的光被血管和組織反射后被光敏晶體管PT所吸收。如果所接收的光量增加，光敏晶體管的基極電流便增加，而集電極電壓(接收光信號LS電平，此后稱作接收光電平)下降。由LED射出的光的波長選在血紅蛋白吸收波長峰值附近。這樣，接收光電平將隨血流量而變化，而血流量是隨手指上所加的壓力而變的。因此，通過檢測接收光電平就可檢測一個人握持一個物體時所記取的觸摸感受。
InGaN(銦鎵氮)型藍色發(fā)光二極管適于用作這里的LED。藍色發(fā)光二極管產(chǎn)生的光譜舉例來說在450納米處有一個峰值，其產(chǎn)生的光的波長為350到600納米范圍內(nèi)。這種情況下，一種GaAsP(鎵砷磷)光敏晶體管可以與具有上述光發(fā)射特征的LED相對應(yīng)而用作這里的光敏晶體管PT。作為例子，所述光敏晶體管PT的接收光波長范圍具有在300到600納米范圍內(nèi)的主敏感區(qū)，同時在低于300納米處也存在敏感區(qū)。
當將藍色LED與上述光敏晶體管PT結(jié)合起來使用時，脈搏波檢測便在波長的重疊區(qū)300到600納米范圍內(nèi)進行，這樣就得到下列好處。
對外界光來說，其中波長范圍在700納米以下的光往往是難以透過手指組織的。因此即使手指未被指罩104蓋住的部位受到外界光的照射，該波長的光也不會透過手指組織而到達光敏晶體管PT。相反，到達光敏晶體管PT的僅是那些對檢測不形成干擾的波段的光。另一方面，波長小于300納米的光在皮膚表面幾乎被完全吸收。因此，即使將接收光的波長范圍設(shè)置為小于700納米，接收光的實際波長范圍還是300到700納米。因而，在手指沒有充分遮蓋的情況下也能控制外界光的影響。
此外，對于波長為300到700納米的光，血紅蛋白的吸收系數(shù)很大，為波長880納米光吸收系數(shù)的幾倍至100倍。因而，如同此例，當用波長范圍為300到700納米的光作為檢測光時，由于與血紅蛋白的吸收特性相匹配而具有大的吸收特征，因此檢測值能很靈敏地隨血流量的變化而改變。于是，基于血流量變化基礎(chǔ)上的脈搏波信號的信噪比得以增加。
在一個人用自己的手指加壓力的情況下，所加壓力與接收光電平之間的對應(yīng)關(guān)系呈現(xiàn)出各人之間的差異。這一點可由圖7來說明。圖7所示為所加壓力與接收光電平的直流分量之間的關(guān)系的曲線圖。圖中黑三角、白三角及黑方塊分別代表對21歲男性(試驗者A),41歲男性(試驗者B)及44歲男性(試驗者C)的測試結(jié)果。此直流分量的測量是采用了一個截止頻率足夠低的低通濾波器，因此是不受與動脈血同步的血流量變化的影響的。
如圖7所示，當壓力值由20克/厘米2變?yōu)?00克/厘米2時，試驗者A的分量由1.8伏變?yōu)?.4伏，試驗者B的直流分量由1.4伏變?yōu)?.95伏，而試驗者C的直流分量由1.0伏變?yōu)?.65伏。因此，當壓力值增加時，接收光電平的直流分量趨向于單調(diào)地減少，而且變化的范圍則隨不同的試驗者而異。換句話說，在壓力與接收光電平的關(guān)系中存在個體差異。這是由于不同的個體其血管壁的厚度、血液中血紅蛋白的數(shù)量、組織的彈性系數(shù)等方面差異。
接收光電平的直流分量隨壓力的增加而單調(diào)下降的原因如下當手指壓下時，手指內(nèi)的壓強升高，血流量下降，隨之為血紅蛋白吸收光量減少。因而照射到光接收元件上的反射光量增加，而接收光電平下降。
接收光電平的交流分量隨試驗者的心理狀態(tài)而變化，而其直流分量則隨環(huán)境溫度以及試驗者經(jīng)受的其它類似環(huán)境條件而改變。因此，即使是同一個人，壓力與接收電平之間的關(guān)系也將是有差異的。
該實施例在接收光電平直流分量的基礎(chǔ)上對手指所記取到的觸摸感覺進行分級。然而，如上所述，對于不同的人以及相同的人而言，壓力-接收光電平之間的對應(yīng)關(guān)系會是不同的。因此，這里所得到的觸覺信息是相對數(shù)據(jù)。
在對觸摸感覺進行分級時就需要有某種閾值。因為壓力-接收光電平之間的對應(yīng)關(guān)系在不同人之間以及相同人之內(nèi)是不同的，這就有必要在測量觸覺信息SJ時對接收光電平作修正。壓力傳感器110便是為此目的而設(shè)置的。
2．實施例1的使用操作下面將結(jié)合


第一實施例的使用操作。
(1)校準表的生成在測量觸覺信息SJ之前先要在觸覺檢測器中生成一個校準表50。將檢測器主體100置于觸覺檢測模式，CPU4會在LCD108上顯示出“戴上指帶，完成后請壓按鈕”的提示。在見到該提示后，使用者要在各個手指的指尖上戴上脈搏波檢測器1，然后壓下按鈕。當CPU4檢測到按鈕的操作時就會在LCD108上顯示“脫下手表，完成后請壓按鈕”的提示。
見到提示后，使用者要將檢測器主體100從手臂上脫下，然后壓下按鈕。當CPU4檢測到這一動作后便執(zhí)行數(shù)字濾波計算，從所接收光電平中算得其直流分量。該接收光電平的直流分量被存入數(shù)據(jù)寄存器52內(nèi)。由于此時手指上沒有作用壓力，所存入的接收光電平的直流分量為接收光電平的最大值Lmax。此后，CPU4在LCD108上顯示出“朝手指肚方向慢慢壓下手指”的提示，見到這個提示后，使用者要將手指壓到壓力傳感器110上并逐漸通過手指加力，該壓力是隨時間而變化的。CPU4將接收光電平的直流與對應(yīng)的壓力大小之間的隨時間變化的關(guān)系儲存到校準表50中。
(2)閾值表的生成經(jīng)過一段特定時間以后，CPU4在LCD108上顯示“請加大力量”的提示，使用者就應(yīng)以最大的力量壓迫壓力傳感器110。此時便檢測得到壓力的最大值Pmax和直流分量的最小值Pmin，這些值都存入數(shù)據(jù)寄存器52中。
下一步，CPU4從數(shù)據(jù)寄存器中讀出最大壓力值Pmax，并將最大值Pmax按照所分的級數(shù)等分而確定每個壓力等級的閾值。舉例來說，假定最大值Pmax等于200克/厘米2，分成5級，則各級壓力的閾值為0、40、80、120和160克/厘米2。
下一步，CPU4參照校準表50，確定相應(yīng)于各個壓力等級的閾值的各個接收光電平并將其作為各級接收光電平的閾值存入閾值表52中。換句話說，將沒有加壓力時和加有最大壓力時的接收光電平與存在校準表51中的，壓力-接收光電平之間的關(guān)系關(guān)聯(lián)在一起，并確定用作對接收光進行分級的標準的閾值。
應(yīng)該注意，對每個手指都要生成校準表50和閾值表52。
(3)觸覺信息的測量閾值表51一經(jīng)生成，CPU4便在LCD108上顯示“將主機用表帶固定在手臂上，完成后壓按鈕”的提示。此時使用者要將腕帶103繞在手臂上，將檢測器主體100固定到位，并壓下按鈕。CPU4檢測到按鈕動作后在LCD108上顯示“觸摸感覺模式”字樣。此時，當試驗者握持物體時，手指內(nèi)就感覺到來自物體的反作用力，就是觸摸感覺。當脈搏波檢測器1檢測到的接收光信號LS輸入到檢測器主體100時，CPU在各個特定的采樣標定時刻將接收光電平與儲存在閾值表51中的各閾值進行比較，對接受光電平進行分級并將生成的結(jié)果作為觸覺信息SJ存入數(shù)據(jù)寄存器52，并送到LCD108進行顯示。
C．實施例2本發(fā)明的第二實施例涉及一個觸覺傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用有如第一實施例所述的觸覺檢測器，該觸覺傳輸系統(tǒng)將諸如夾持感覺的觸覺從進行測量的地方傳輸?shù)侥承┚嚯x以外的另一地點。
1．該觸覺傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造現(xiàn)在結(jié)合附圖來說明第二實施例的觸覺傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。圖8為一個觸覺傳輸系統(tǒng)的方框圖。圖中第一和第二個人電腦PC1和PC2都裝有聲象輸入和輸出元件AV1和AV2。聲象輸入和輸出元件AV1、AV2包括有一個用作聲音輸入元件的微音器、一個用作圖象輸入元件的攝象機、一個用作聲音輸出元件的揚聲器和一個用作圖象輸出元件的顯示器(圖中未示出)。第一和第二個人電腦PC1、PC2的紅外接口ASF、BSF用來與第一和第二觸覺檢測器A、B通過紅外線進行通訊。通訊接口ATF、BTF的功能如同第一和第二觸覺信息SJa、SJb的發(fā)送和接收裝置，并通過網(wǎng)絡(luò)NET實施第一和第二個人電腦PC1、PC2之間的通訊。
2．觸覺傳輸系統(tǒng)的使用操作下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明第二實施例的觸覺傳輸系統(tǒng)的使用操作。在本例中，該系統(tǒng)用于進行高爾夫球課程。教師在第一觸覺檢測器A一邊，學(xué)生在第二觸覺檢測器B一邊。
教師與學(xué)生各自在兩只手的每一只手指上戴上脈搏波檢測器1。當教師握持高爾夫球棍時，第一觸覺檢測器A便檢測出對應(yīng)于每個手指夾持力的觸覺信息SJa。該信息SJa通過紅外接口A8轉(zhuǎn)發(fā)到第一個人電腦PC1，該電腦便通過網(wǎng)絡(luò)NET將該觸覺信息SJa送到第二個人電腦PC2上。相反，當學(xué)生握持高爾夫球棍時，所檢測到的當時的觸覺信息SJb便按相反的途徑送到第一個人電腦PC1上。
圖9所示的屏幕內(nèi)容為聲象輸入/輸出元件AV1、AV2的顯示器所顯示的一個實例。圖中白色橫條是根據(jù)教師的觸覺信息SJa所作出的，而帶陰影的橫條是根據(jù)學(xué)生的觸覺信息SJb所作出的。當教師通過這個屏幕內(nèi)容確定學(xué)生的右手用力太大時，便可告學(xué)生“左手大姆指和食指加大力量，右手觸棍輕些”。學(xué)生便可根據(jù)屏幕和來自教師的意見增大或減少各個手指的力量，從而使屏幕上帶陰影的橫條與白色橫條相符。
在上例中，觸覺信息SJa和SJb是相對觸覺已經(jīng)量化了的信息。因而教師能夠?qū)⑺粘指郀柗蚯蚬鞯母杏X傳遞給學(xué)生，但是卻不能使他們握棍力量的絕對值相等。
D．實施例3第一實施例中說明的觸覺檢測器使我們能夠?qū)⑺訅毫Φ某潭茸鳛橛|覺信息而進行分級，同時卻不削弱使用者用手指夾持物體時的觸摸感受。因此當上述觸覺檢測器用作脈搏診斷時，可將所加壓力的程度分級，可將醫(yī)術(shù)高手在診脈時施加的壓力程度客觀地傳遞給第三者。本發(fā)明的第三實施例涉及一種使用所述觸覺檢測器的脈搏診斷器。
1．實施例3的構(gòu)造本發(fā)明的第三個實施例的脈搏診斷器的外部構(gòu)造與圖4所示的第一實施例的觸覺檢測器相似。圖10所示為該脈搏診斷器的使用狀態(tài)的說明圖。在此例中，使用者右手的指尖上戴有脈搏波檢測器1，并壓在病人撓動脈20上方的皮膚上。在此情況下，脈搏波檢測器是戴在食指、中指和無名指上的。
使用者從腕部內(nèi)側(cè)的撓動脈切取脈象。要從三個位置上來檢測所述的脈象——上、中、下，亦即寸、關(guān)和尺。這里，寸是指外周部位的脈搏，寸位脈搏表示個體從頭到胸部位的健康狀況。寸位脈搏用食指來檢測。關(guān)是指位于外周到心臟之間的中間部位的脈搏，關(guān)位脈搏表示個體從胸到心臟的健康狀況。關(guān)位脈搏用中指來檢測。尺是表明心臟處的脈搏，尺位脈搏表示個體從心臟到腿的健康狀況。尺位脈搏用無名指來檢測。
所述脈搏診斷器的電氣構(gòu)造與圖4所示的實施例1的觸覺檢測器的構(gòu)造相似，但是，在ROM6中儲存有醫(yī)術(shù)高手作脈搏診斷時的指感h與觸覺信息(壓力P)之間的關(guān)系作為對應(yīng)于每一種壓力-指感趨勢曲線的表格，壓力一指感趨勢曲線分為正常的、逐漸下降的、以及逐漸上升的三種(見圖16)。此外，ROM6中還存有如圖11所示的閾值P1,P2，因此壓力-指感趨勢曲線的類型可以確定。從這個觀點來看，ROM6的功能如同事先存有標準觸覺信息的存儲裝置，該標準觸覺信息表明了實施脈搏診斷時加壓的程度。
2．實施例3的使用操作現(xiàn)在結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的第三實施例的脈搏診斷器的使用操作。需要指出的是，進行脈搏診斷的先決條件是第一實施例的使用操作中所述的校準表和閾值表的生成。這里假定這兩條已經(jīng)生成。
首先，使用者將主機主體100設(shè)定到脈搏診斷模式。然后使用者將脈搏波檢測器1如圖10所示那樣戴在手指上。然后，使用者用其食指壓在病人的撓動脈200上。結(jié)果，帶在各手指上的脈搏波檢測器1檢測接收光信號LS，并將該信號輸出到主機主體100上。CPU4將各個特定采樣時刻的接收光電平與儲存在閾值表51中的閾值作比較，將接收光電平分級而生成觸覺信息SJ結(jié)果。觸覺信息SJ為加壓時皮膚組織和血管對手指施加的反作用力，表示為圖16和圖11中的壓力P。
觸覺信息SJ在CPU4的控制下送到LCD108上進行顯示。圖12所示為LCD108顯示內(nèi)容的一個例子。圖中橫條G1對應(yīng)于根據(jù)食指所得的觸覺信息SJ所顯示的寸脈值；橫條G2對應(yīng)于根據(jù)中指所得的觸覺信息SJ所顯示的關(guān)脈值；而橫條G3對應(yīng)于根據(jù)無名指所得的觸覺信息SJ所顯示的尺脈值。橫條G1至G3根據(jù)各個手指作用壓力大小的變化而升降。因此，使用者可以目視確定每個手指所加壓力的大小。此外，通過使用該橫條圖G1至G3的顯示值，根據(jù)橫條圖中橫條長度和分界線L1、L2的顯示值的變化，使用者可以知道對應(yīng)于一個例如弦脈脈搏的加壓的程度。具體地說，如果圖12所示的為現(xiàn)行的加壓狀態(tài)，則稍微再加大食指的壓力，使用者便能夠知道一個對應(yīng)于弦脈脈搏的加壓程度。在這里，LCD108的功能為一個用來向使用者報告情況的報告裝置，由此使得所加壓力(觸覺信息SJ)逼近閾值P1,P2(標準觸覺信息)。
示于圖12上部的分界線L1相當于從ROM6讀出的閾值P2，而示于圖12下部的分界線L2相當于閾值P1。如果最強指感h是在橫條長度超過分界線L1的情況下得到的(即當能清楚地感到脈搏時)，那么壓力-指感趨勢曲線為逐漸上升曲線，該脈搏可判明為弦脈。如果最強指感h是在橫條長度低于分界線L1的情況下得到的，那么壓力-指感趨勢曲線為逐漸下降曲線，該脈搏可判明為滑脈。
按動脈搏診斷器主體100上的按鈕，LCD108上顯示的橫條G1至G3便保持在其峰值，橫條G1’至G3’為橫條G1至G3保持為其峰值時所得到的結(jié)果。這里橫條G1’為根據(jù)食指得到的最強觸覺信息SJ值顯示的，橫條G2’是根據(jù)中指得到的最強觸覺信息SJ值顯示的，而橫條G3’是根據(jù)無名指得到的最強觸覺信息SJ值顯示的。這里SJ的最大值是CPU在觸覺信息SJ為峰值時所保持的觸覺信息SJ的結(jié)果。因此，用一邊觀看LCD108一邊加壓的方法，使用者便可知道加壓到最大值情況下的指感。顯示于橫條G1’至G3’里邊的箭頭K90表示相當于各橫條最大值90％的高度，箭頭K50表示相當于各橫條最大值50％的高度。于是使用者能夠確定加壓程度為最大值的50％或90％時的指感是什么。
在該例中，使用者在用手指感受加壓程度的同時可以確定橫條是升還是降。因而使用者可以調(diào)整各個手指的加壓程度來理解一個醫(yī)術(shù)高手所切取到的壓力程度，亦即滑或弦。另外，作為例子，當檢測到寸位脈相為滑脈時便可判定在頭到胸的區(qū)域可能有乳房腫瘤或類似疾病存在。當關(guān)位脈相檢測為平滑的弦脈時便可判定可能有腸胃疾病存在。
在脈搏診斷中，反復(fù)地加大和減小壓力。指感h隨所加壓力P的大小而變，并且按上述辦法來對壓力-指感趨勢曲線進行分類。因此，不但可以感受到脈搏感覺最清晰點的加壓程度，而且還可感受到該點前后的脈搏狀態(tài)。于是一個不熟悉脈搏診斷的使用者便能夠更客觀地理解脈搏狀態(tài)，亦即該脈搏是滑脈還是弦脈。
在LCD108上可能顯示出如圖13所示的內(nèi)容。圖13所示的壓力-指感趨勢曲線G4-G6為從ROM6所儲存的各個表讀得并顯示的。在該例中，逐漸下降曲線G4用蘭色顯示，正常曲線G5用綠色顯示，而逐漸上升曲線G6用紅色顯示。位于左邊的分界線L1’相應(yīng)于閾值P1，而位于右邊的分界線L2’相應(yīng)于閾值P2。其次，黑圓圈所表示的指示點相應(yīng)于根據(jù)食指所獲得的觸覺信息SJ所顯示的寸位壓力。黑三角形指示點相應(yīng)于根據(jù)中指所獲得的觸覺信息SJ所顯示的關(guān)位壓力。黑方塊指示點相應(yīng)于根據(jù)無名指所獲得的觸覺信息SJ所顯示的尺位壓力。所有這些指示點都根據(jù)各個手指作用壓力程度的變化而沿著壓力-指感趨勢曲線G4至G6移動。
拿關(guān)位壓力來作例子。如果使用者從圖示狀態(tài)減小壓力，圖中黑三角指示點便按箭頭方向移動。此時如果感到脈搏漸漸變得不清晰，便判定此脈為弦脈。相反，如果感到脈搏漸漸變得更清晰，三角點移到分界線L1’的左側(cè)并且清晰度還增加，則可判定此脈為滑脈。
在此例中，指示點根據(jù)所加壓力P的程度而沿有代表性的壓力-指感趨勢曲線移動。使用者能在通過他的手指切取脈搏清晰度的同時觀看各個指示點的位移情況，于是可以對脈搏進行分類。因而有可能提高脈搏診斷的準確性。
E．實施例的效果如上所述，現(xiàn)有的實施例使得使用者可以在直接觸摸或握持物體的狀態(tài)下進行觸覺信息的檢測，其中的觸摸感受是量化了的。另外，由于檢測器的構(gòu)造簡單，因而對試驗者不形成負擔。對于諸如是否觸摸到一個物體等微妙的觸摸感受也可以進行檢測。也可以施行相對觸覺的傳輸和復(fù)現(xiàn)。使用者還可以客觀地理解脈搏診斷的加壓程度。下面將更具體地列出每個實施例的效果。
在第一實施例中，脈搏波檢測器1由一個傳感單元102和指罩104構(gòu)成，因此可以戴在每個手指的指尖上，從而使用者可以直接觸摸或握持一個物體。結(jié)果使得使用者沒有必要戴一副特殊的手套，從而減輕了操作者的負擔，而且所測到的觸覺是純正的感受。另外，在實施例1中，事先準備有一個校準表50，將檢測位置上沒有加壓力時的接受光電平和檢測位置上加有最大壓力時的接收光電平與存儲在校準表50中的接收光電平與所加壓力之間的對應(yīng)關(guān)系相關(guān)聯(lián)起來，確立了閾值，并根據(jù)該閾值對接收光電平進行分級，從而能對人們觸摸或握持物體時所切取到的感受進行量化。
在第二實施例中，第一和第二個人電腦PC1、PC2通過網(wǎng)絡(luò)NET而連接起來，從而第一和第二觸覺檢測器A、B所檢測到的觸覺信息SJa,SJb可以交替?zhèn)鬏敗?br> 在第三實施例中，觸覺檢測器被應(yīng)用在脈搏診斷器中，結(jié)果使用者能夠理解脈搏診斷中所需的微妙的加壓程度。由此，使用者可以實實在在地感受加壓程度，這在過去僅能以“輕”或“重”這種文字來表達，因此可以很容易地確定一個脈象，亦即是滑脈或是弦脈。
F．改進本發(fā)明的范圍不限于上述實施例。相反，如下的多種改進也都是可能的。
(1)在以上各實施例中，脈搏波檢測器1被描述為連接在每個手指上的。然而，圖14所示的構(gòu)造也是可接受的。圖14(A)為一個改進型的脈搏波檢測器1’的剖面圖，而圖14(B)為其平面圖。脈搏波檢測器1’由傳感單元102和粘性墊120組成。傳感單元102連有一個電纜101。粘性墊120的底面上涂了一層粘性材料，因此脈搏波檢測器1’可以貼附在身體的檢測位置上來檢測血液流動。如果脈搏波檢測器1’貼附在特殊的檢測位置并檢測觸覺，那么有可能對諸如與衣物緊貼的感受進行量化。
脈搏波檢測器1還可能由一個使用偏振光濾波器的窄帶檢測器構(gòu)成。圖17是這種檢測器的例子。圖17(A)為這種改進型的脈搏波檢測器的外觀構(gòu)造。
如該圖所示，脈搏波檢測器A由一個光發(fā)射元件10a(發(fā)光器)、一個光接收元件20a(光接收器)、一個光偏振板31a(第一光偏振裝置)、一個光偏振板32a(第二光偏振裝置)和一個裝在光接收元件受光面上的濾波器40a構(gòu)成。脈搏波檢測器A設(shè)計成能將光輻射到作為檢測目標物的散射介質(zhì)(血紅蛋白)上，然后接收其反射光。光偏振板31a裝在光發(fā)射元件10a的光發(fā)射表面上，而光偏振板32a則裝在光接收元件20a的光接收表面上。來自于這些表面的偏振光的方向相同，因此光偏振板31a,32a不必分為發(fā)射端和接收端，而可以由一塊板構(gòu)成。必須指出，在該圖中構(gòu)造已經(jīng)作了簡化，實際上光發(fā)射元件10a和光接收元件20a裝在分開的二腔中，從光發(fā)射元件10a產(chǎn)生的光直接投射到光接收元件20a上。
在具有上述構(gòu)造的脈搏波檢測器A中，光發(fā)射元件10a發(fā)射的光在被偏振板31a起偏后輻射到散射介質(zhì)上。如果輻射出的光有一些到達散射介質(zhì)并被吸收，那么就也有一些光被其反射。另外，如果有些光證實是經(jīng)過多次散射的，那么也就有光線是直接進入光接收元件20的。
在散射介質(zhì)中經(jīng)歷了多次重復(fù)散射的多次散射光在輻射的時候不再保持其偏振光狀態(tài)，因此這種光僅有一部分通過偏振板32a。相反，沒有經(jīng)過多次散射的光，亦即直接反射光則在輻射時保持其偏振狀態(tài)，所以它們中的極大部分都能通過偏振板32a。
因此，透過偏振板32a并入射到接收元件20a的光大部分是沒有在散射介質(zhì)中經(jīng)過多次散射的直接反射光成分。
現(xiàn)在來說明一下光接收元件20a。圖18為用作光接收元件20a的優(yōu)選的光電二極管200結(jié)構(gòu)的剖面?zhèn)让鎴D，由圖可看到其構(gòu)造。如圖所示，光電二極管200依次由N型層下反射鏡202、耗盡層203和P型層上反射鏡層疊在基片(晶片)201上構(gòu)成。下反射鏡202和上反射鏡204設(shè)計組成為光諧振器(光諧振元件)。諧振器的諧振波長λr根據(jù)上反射鏡204和下反射鏡202之間的間距亦即過渡層的厚度t1和過渡層的折射率n按下式確定λr=2n*t1/m式中m取為1或大于1的整數(shù)。但設(shè)計中一般取m為1或2，這樣所得到的諧振波長之間的間隔較大。
在下反射鏡202的下層設(shè)有電極212，在上反射鏡204的上層設(shè)有電極214。如圖18(B)所示，直流電源E和電阻R串聯(lián)地連接在兩個電極之間并形成反向偏置。在上反射鏡204上設(shè)有一個開口215。從散射介質(zhì)上反射出來的光入射到開口215上。該入射的光由于在光諧振器內(nèi)行進時的光激發(fā)而得到放大并生成傳導(dǎo)電子——空穴對。隨即，一股與照到耗盡層203的光量成正比的電流從下反射鏡202流向上反射鏡204。從電極212和214間取得的電壓便是輸出電壓Vout，這就可檢測光電二極管200所接收到的光量。
如果下反射鏡202和上反射鏡204在整個波長范圍內(nèi)都具有高的反射系數(shù)，這當然比較理想。但在實際中要獲得這樣的反射特性是比較困難的。因此這些實施例都設(shè)計為在包括諧振器的揩振波長在內(nèi)的特定波段內(nèi)具有高的反射系數(shù)。
由此原因，上反射鏡204由高反射系數(shù)材料和低反射系數(shù)材料交替層疊而成。具有高反射系數(shù)的波長范圍取決于層疊材料反射系數(shù)的差別。差別越大，帶寬也越寬。因此用作上反射鏡204的材料最好是由反射率相差大的材料復(fù)合而成的。例如，當使用鋁鎵砷型半導(dǎo)體時，上反射鏡可由鋁和鎵的比例不相同的材料層疊而成。下反射鏡202的構(gòu)造與此相同。此外，通過與濾波器40a相結(jié)合的辦法可以接收到窄帶的光。
現(xiàn)在來討論光發(fā)射元件10a。本發(fā)明設(shè)計為通過濾波器40a和光接收元件20a來選擇所使用的光的波長。于是假如光發(fā)射元件10a所產(chǎn)生的光中包括有能被光接收元件20a最終檢測到的波長λr，這就是可接受的。因此普通的發(fā)光二極管可以用作光發(fā)射元件10a，但是最好采用如下所述的平面發(fā)射半導(dǎo)體激光器。
圖19所示為一個優(yōu)選的平面發(fā)射半導(dǎo)體激光器400的構(gòu)造側(cè)剖面圖，該激光器用作光發(fā)射元件10a。如圖所示，平面發(fā)射半導(dǎo)體激光器400是由N型層下反射鏡402、有源層403和P型層上反射鏡404在基底(晶片)401上次層疊組成的。平面發(fā)射半導(dǎo)體激光器400具有一種由下反射鏡402和上反射鏡404組成的光諧振器。該諧振器的諧振波長取決于下反射鏡402與上反射鏡404之間的間距，亦即諧振器長度t2。下反射鏡402的下層設(shè)有電極412，而上反射鏡404的上層設(shè)有電極414，電極414有一個開口415。電極412和414是正向偏置的。
在半導(dǎo)體激光器400中，當傳導(dǎo)電子和空穴分別從電極412和414注入時，載流子繼續(xù)擴散而到達有源層413。這里最好設(shè)置一個瓶頸層416，因為由上電極404注入的載流子積累在直接處于開口415下面的有源層403內(nèi)。到達有源層403的傳導(dǎo)電子和空穴重新結(jié)合而發(fā)光。所發(fā)出的光在諧振器內(nèi)傳播，當其穿過有源層413時便誘導(dǎo)產(chǎn)生受激發(fā)射。結(jié)果，具有強大輸出功率的光封閉在光諧振器內(nèi)，它們中的一部分穿過上反射鏡404以激光的形式輸出。
應(yīng)該指出，這里所用的半導(dǎo)體激光器400的構(gòu)造與光電二極管200基本上相同。振蕩波長和靈敏波長二者皆取決于諧振器長度t2和耗盡層厚度t1。因此，如果這兩個元件構(gòu)成在同一基底晶片上，同時其有源層和耗盡層用相同的薄層生長工藝制造，這樣就不但可以容易地選擇所使用的光的波長使其處在不易受外界光影響波段內(nèi)，而且有可能使振蕩波長與敏感波長相等。
這樣，透過光偏振板32a和濾波器40a最終被光接收元件20a檢測的光是波長為λr的光，這部分光中大部分是沒有經(jīng)過散射介質(zhì)多次散射的直接反射光，外界光對這部分光的影響很小。因此，有可能僅對被散射介質(zhì)反射的光中的直接反射光分量進行檢測，同時減少外界光的干擾。
濾波器40a的用途是將投射到光接收元件上的反射光中波長λ1或以下的部分光截去。因而，無論是光偏振板32a還是濾波器40a均可配置在頂面上。
按這個方法將脈搏波檢測器構(gòu)成為窄帶檢測器便可實現(xiàn)不易受外界光影響這一設(shè)計構(gòu)思，于是脈搏波信號的信噪比就能得到改善。
(2)所有以上這些實施例都用接收光電平的直流分量來作為觸覺指標。然而，在這里采用接收光電平中相應(yīng)于動脈血分量的交流分量作指標也是可行的。具體地說，可由CPU4將接收光信號LS中的高頻帶部分分離出來作為交流分量，并將交流分量與所加壓力之間的關(guān)系存入校準表50，并據(jù)此生成閾值表51。在這種情況下，就可以在不受試驗對象所處環(huán)境影響的情況下將觸摸感覺量化。
也可設(shè)計成將接收光電平的直流分量與交流分量的比率作為觸摸感覺的指標。在這種情況下，CPU4計算出上述比率，并將這個比率與所加壓力之間的關(guān)系存入校準表50，而且據(jù)此生成閾值表51。
也可以如同所述的接收光電平的交流和直流分量一樣，組合出多種適宜的觸覺指標。也就是說，任何指標只要是根據(jù)接收光電平得出的則都是可接受的。
(3)以上這些實施例建立在一個假設(shè)的基礎(chǔ)上，就是允許接收光電平的直流分量是一個相對值，因此壓力傳感器103不必是一個精密器具。然而也可以使用一個可精確地測量壓力的壓力傳感器103，并將所測壓力與上面列舉的各個指標之間的關(guān)系事先存入校準表50，并隨后對如夾持力這樣的觸覺信息SJ進行檢測，得出所加壓力的絕對值。
(4)在上述諸實施例中，都要參照一個校準表50來計算出閾值，以便在生成觸覺信息SJ時作為標準。然而也可以在確定閾值時不參照校準表50。在這種情況下，手指上不作用壓力時的接收光電平(亦即最大值Lmax)和手指上作用最大壓力時的接收光電平(亦即最小值Lmin)之間的間距根據(jù)需要而被分成幾級，并作為閾值而存入閾值表51。在這種改進型中，只要能夠確定接收光電平的最大值Lmax和最小值Lmin，就可實施觸摸感覺的分級，于是壓力傳感器110可以省去。手指上不持有任何物體時的光接收電平可檢測為最大值Lmax，而手指用最大的力量夾持物體時的光接收電平可檢測為最小值Lmin。
當進行二值分級時，當將手指不持有任何物體時的光接收電平作為閾值便可只使用接收光電平對觸摸感覺進行檢測。甚至在這種情況下，也可對是否觸摸到物體這樣微妙的觸摸感受進行量化。
(5)在上述諸實施例中，由CPU4來確定接收光電平的直流分量，但是也可以在脈搏波檢測器1和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器2之間裝一低通濾波器，并隨后再將直流分量轉(zhuǎn)換為直接的數(shù)字信號。進而當采用接收光電平的交流分量為觸覺指標時，則可在脈搏波檢測器1和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器2之間裝一個高通濾波器和放大器。這樣就有效地應(yīng)用了模似/數(shù)字轉(zhuǎn)換器2的動態(tài)范圍，并使用了高信號比的交流分量為觸覺指標。
(6)上述第一實施例中所述的觸覺檢測器可以在娛樂領(lǐng)域里應(yīng)用。例如，常有這樣的情況，一個戰(zhàn)斗模擬游戲用三個按鈕和一個游戲桿作特性操縱器，通過這些操縱器操作的適當組合來選擇攻擊方式。在這種情況下，可用觸覺檢測器來替代這三個按鈕。具體地說，游戲者右手的第一、第二和第三指連上脈搏波檢測器1，左手操作游戲桿。游戲進行時右手的第一、二、三指對控制板加壓就能起到壓按鈕的同樣效果。在這種情況下執(zhí)行二值分級就能取代按鈕。舉例來說，如果執(zhí)行了五值分級，則可賦予更復(fù)雜的特性，可以進行更高級的娛樂活動。
(7)上述第一實施例中所述的觸覺檢測器還可用到如鍵盤或鼠標一類的信息輸入器中。例如將觸覺檢測器用作10個鍵的鍵盤，脈搏波檢測器1戴在雙手的每個手指上，執(zhí)行二值分級，每個手指的觸覺信息SJ從0至9進行編號。這樣的情況下，由于不必尋找鍵位，因此可大大提高擊鍵速度。另外，由于使用者不受按鍵重量的影響，故可避免與鍵盤輸入操作有關(guān)的不良后果的傾向。
常用的計算機鍵盤包括JIS或ASCII陣列。這里使用的鍵數(shù)超過10，因此僅用雙手的10個手指的觸覺信息是不夠的?？梢杂猛瑫r使多個手指加壓的辦法來作補償。作為例子，一種薄片型的分成五個區(qū)域的鍵盤便可與觸覺檢測器組合在一起使用。這種情況下，由于鍵盤本身已不再需要，可以預(yù)期設(shè)備的尺寸將減少。
一個鼠標一般有兩個按鈕，該按鈕可用觸覺檢測器來替代。
觸覺檢測器還可用來對使用夾持動作的產(chǎn)品進行評估和提供設(shè)計支持，也可用于對手部和指部受損傷的人進行診斷以及進行手和指部功能的康復(fù)。觸覺檢測器還可用作打字員的指法校驗。
(8)上述第二實施例中所述的觸覺傳輸系統(tǒng)可以采用一個第二觸覺檢測器和一個向手上施加機械動作的加壓裝置。此時，第二個人電腦PC2將來自外界的觸覺信息SJa與第二觸覺檢測器B檢測到的觸覺信息SJb進行比較，然后通過控制所述的加壓裝置向手指(檢測部位)施加壓力，以使觸覺信息SJa與觸覺信息SJb相等。
這種方法也可應(yīng)用到如第三實施例所述的脈搏診斷器中以便形成一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)。在這種情況下，當病人自己將脈搏波檢測器1連在手指上并施行脈搏診斷時便可根據(jù)接收光信號而生成觸覺信息SJ。該觸覺信息SJ作為脈搏診斷信息從圖8所示的第一個人電腦PC1通過網(wǎng)絡(luò)NET送到醫(yī)生所在的第二個人電腦上。接著，第二個人電腦PC2將外來的脈搏診斷信息(觸覺信息SJa)與第二觸覺檢測器B檢測到的觸覺信息SJb進行比較，并且操縱加壓裝置向醫(yī)生手指(檢測位置)施加壓力而使觸覺信息SJa和觸覺信息SJb相等，這樣便使醫(yī)生能夠知道病人的脈搏。這種情況下也可以是病人自己不施行脈搏診斷，而是由照看病人的人手指上戴著脈搏波檢測器1來行施脈搏診斷，這樣便可實施家庭護理了。
在第二實施例的觸覺傳輸系統(tǒng)中使用了紅外線來實施第一個人電腦PC1與第一觸覺檢測器A之間的通訊，以及第二個人電腦PC2與第二觸覺檢測器B之間的通訊。但是本發(fā)明的范圍不限于此。例如，也可用無線電波來實施通訊。也就是說，任何不妨礙測試者夾持物體的動作的通訊方法都是可用的。
(9)在上述第三實施例的ROM6中存有來自醫(yī)術(shù)高手的觸覺信息。然而，也可以是醫(yī)生通過在病人撓動脈上的皮膚上加壓以獲取適宜的脈象的方法實施脈搏診斷來觀察病人，將當時所得的觸覺信息存入數(shù)據(jù)寄存器52。隨后由學(xué)生對同一個病人用脈搏波檢測器1進行脈搏診斷，根據(jù)LCD108所顯示的橫條圖調(diào)整加壓的程度。由于學(xué)生能夠得到醫(yī)術(shù)高手關(guān)于脈搏分類的建議，亦即猛烈型、平滑型還是正常型，他便能學(xué)習(xí)到所施加的微妙的壓力和如何切取脈搏。
(10)在第三實施例中，以LCD108上所顯示的“hua,tyu和xuan”字樣來表示所實施的二值分級，相應(yīng)為滑、督和弦。脈搏診斷信息也可以用相應(yīng)于“hua,tyu和xuan”字樣的橫條圖的不同長度或數(shù)字1、2、3來顯示。此時，CPU4成為脈搏診斷信息生成裝置，該脈搏診斷信息生成裝置根據(jù)儲存在ROM6中的閾值P1、P2(標準觸覺信息)對觸覺信息進行分級而生成脈搏診斷信息。
第三實施例在使用者(第三方)診斷一個病人(試驗者)時向使用者報告所加壓力的程度。然而也可以用一個顯示器代替LCD108來向病人作報告。當然也可以由使用者自己來測量他自己(試驗者)的脈搏。
(11)第三實施例在使用觸覺信息SJ診斷脈搏時檢測所加壓力的程度，并根據(jù)檢測結(jié)果確定其脈象為滑脈或弦脈。然而本發(fā)明的范圍不限于此。任何根據(jù)觸覺信息SJ施行脈搏診斷的儀器都是適用的。觸覺信息SJ表示連有脈搏波檢測器1的手指尖上所切取到的反作用力。因而觸覺信息SJ是對醫(yī)生手指所切取的的觸覺作了量化以后的結(jié)果。因此，通過分析觸覺信息SJ便可檢驗脈搏狀態(tài)。例如，觸覺信息SJ的交流分量就是病人的脈搏波形。通過分析這個脈搏波形便可確定脈象是猛烈的、正常的還是平滑的，并診斷其生理健康狀態(tài)。
此外，在第三實施例中，在計算觸覺信息SJ時，用如圖5所示的壓力傳感器110來生成校準表50，并且據(jù)此來生成閾值表51。然而，如改進型(4)所述，在生成觸覺信息SJ時不使用壓力傳感器110或校準表50也當然是可以的。在這種情況下，使用者在施行脈搏診斷時所加壓力的程度，亦即未施加壓力時的滑、督或弦狀態(tài)，可以利用使用者在認定該測量結(jié)果為所需的診斷壓力時的脈搏波信號的直流分量來分級。
注意，改進型(2)和(3)也可以用在第三實施例中。
(12)在以上諸實施例中都用閾值對脈搏波檢測器1所檢測到的接收光信號進行分級，從而生成觸覺信息SJ。然而，由于觸覺信息SJ是表示所加壓力的程度的，所以只要觸覺信息SJ與接收光信號所表示的接收光量成正比，那么可以不對其進行分級。也就是說，可以根據(jù)接收光信號來生成觸覺信息。
在以上諸實施例中都依靠視覺使用一個液晶顯示器來作為報告裝置。然而本發(fā)明范圍內(nèi)的報告裝置不限于此。任何依靠五官感覺如聽覺、嗅覺、觸覺等來向使用者報告觸覺信息SJ的裝置皆可使用。
例如，對于依靠聽覺的報告裝置，使用者可以通過語音或聲音的裝置來得到觸覺信息的報告。這種器具可供視力受損者使用。當觸覺信息SJ分成為五級的情況下，例如如果現(xiàn)時的觸覺信息SJ屬于第三級，于是可以通過一揚聲器或耳機發(fā)出“加壓程度3級”的語音信息。
權(quán)利要求
1.一個觸覺檢測器，包括一個檢測裝置，當身體的檢測部位被光線照射時該裝置接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；一個觸覺信息生成裝置，該裝置從所接收的光信號生成關(guān)于檢測部位的觸覺信息。
2.一個觸覺檢測器，包括一個檢測裝置，當身體的檢測部位被光線照射時該裝置接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；一個閾值表，該表儲存可以用來對所接收的光信號進行分級的閾值；以及一個觸覺信息生成裝置，該裝置將所接收的光信號與所述的閾值作比較并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)在對所接收的光信號進行分級的基礎(chǔ)上作了量化。
3.一個觸覺檢測器，包括一個檢測裝置，該裝置用于當身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；一個閾值計算裝置，該裝置用于根據(jù)檢測部位上未施加壓力時所接收到的光信號來計算閾值，該閾值可用來對所接收的光信號進行分級；一個用于儲存閾值的閾值表；及一個觸覺信息生成裝置，該裝置用來將所接收的光信號與相應(yīng)的閾值作比較并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸覺感覺已經(jīng)在對所接收的光信號進行分級的基礎(chǔ)上作了量化。
4.一個觸覺檢測器，包括一個檢測裝置，該裝置用于當身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；一個閾值計算裝置，該裝置用于根據(jù)檢測部位上未施加壓力時所接收到的光信號和檢測部位上施加最大壓力時所接收到的光信號來計算閾值，該閾值可用來對所接收的光信號進行分級；一個用于儲存閾值的閾值表；以及一個觸覺信息生成裝置，該裝置用來將所接收的光信號與所對應(yīng)的閾值作比較并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸覺感覺已經(jīng)在對所接收的光信號進行分級的基礎(chǔ)上作了量化。
5.一個觸覺檢測器，包括一個檢測裝置，該裝置用于當身體的檢測部位被光線照射時接收所獲得的反射光，并檢測所接收的光信號；一個用來事先儲存所接收的光信號和作用在檢測部位上的壓力之間的關(guān)系的校準表；一個閾值計算裝置，該裝置用來將檢測部位上未作用壓力時所接收到的光信號和檢測部位上作用有最大壓力時所接收到的光信號與儲存在校準表中的所接收到的光信號和作用在檢測部位上的壓力之間的關(guān)系相關(guān)連起來，從而進行閾值計算，該閾值可用于對所接收到的光信號進行分級；一個用于儲存閾值的閾值表；以及一個觸覺信息生成裝置，該裝置用來將所接收的光信號與所對應(yīng)的閾值作比較并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸覺感覺已經(jīng)在對所接收的光信號進行分級的基礎(chǔ)上作了量化。
6.如權(quán)利要求3至5中任一項所述的觸覺檢測器，包括閾值計算裝置在所接收的光信號的直流電平的基礎(chǔ)上來計算閾值，該閾值可用于對所接收的光信號進行分級；以及觸覺信息生成裝置將所接收的光信號的直流電平與所對應(yīng)的閾值作比較并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)在對所接收的光信號進行分級的基礎(chǔ)上作了量化。
7.如權(quán)利要求3至5中任一項所述的觸覺檢測器，包括閾值計算裝置在所接收的光信號的振幅電平的基礎(chǔ)上來計算閾值，該閾值可用于對所接收的光信號進行分級；以及觸覺信息生成裝置將所接收的光信號的振幅電平與所對應(yīng)的閾值作比較并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)在對所接收的光信號進行分級的基礎(chǔ)上作了量化。
8.如權(quán)利要求3至5中任一項所述的觸覺檢測器，包括閾值計算裝置在所接收的光信號的直流電平與振幅電平之比值的基礎(chǔ)上來計算閾值，該閾值可用于對所接收的光信號進行分級；以及觸覺信息生成裝置將所接收的光信號的直流電平與振幅電平之比值與所對應(yīng)的閾值作比較并生成觸覺信息，其中對檢測部位的觸摸感覺已經(jīng)在對所接收的光信號進行分級的基礎(chǔ)上作了量化。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的觸覺檢測器，其特征為所述的檢測裝置以波長在300至700納米范圍內(nèi)的光照射身體的檢測部位，接收其反射光并檢測所接收的光信號。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的觸覺檢測器，其特征為所述的檢測裝置具有一個產(chǎn)生光線的發(fā)光元件；一個第一光偏振元件，該元件使發(fā)光元件產(chǎn)生的光成為偏振光；一個受所述偏振光的反射光照射的第二偏振元件，該元件允許光線在特定方向上的偏振分量通過；以及一個光接收元件，該元件接收從第二偏振元件通過的光，并根據(jù)所接收的光的量來輸出一個接收光信號。
11.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的觸覺檢測器，其特征為檢測裝置具有一個產(chǎn)生光線的發(fā)光元件；一個第一光偏振元件，該元件使發(fā)光元件產(chǎn)生的光成為偏振光；一個受所述偏振光的反射光照射的第二偏振元件，該元件允許光線在特定方向上的偏振分量通過；以及一個光接收元件，該元件接收從第二偏振元件通過的光；該光接收元件包括一個使入射光諧振的光諧振元件和一個輸出元件，該輸出元件根據(jù)光諧振元件所諧振的光來輸出一個接收光信號。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的觸覺檢測器，其特征為該檢測裝置安裝在指尖區(qū)。
13.一個具有如權(quán)利要求1至12中任一項所述的觸覺檢測器的觸覺報告器，其特征為其中的報告裝置將觸覺信息生成裝置所生成的觸覺信息報告給使用者。
14.一個具有多個如權(quán)利要求1至12中任一項所述的觸覺檢測器的信息輸入器，其特征為以觸覺信息為輸入信息。
15.一個具有如權(quán)利要求1至12中任一項所述的觸覺檢測器的觸覺復(fù)現(xiàn)器，其特征為其中的報告裝置向使用者發(fā)出指示而使觸覺信息生成裝置所生成的觸覺信息與外來的觸覺信息相互接近。
16.一個具有如權(quán)利要求1至12中任一項所述的觸覺檢測器的觸覺復(fù)現(xiàn)器，包括一個比較裝置，該裝置對外來的觸覺信息與觸覺信息生成裝置生成的觸覺信息進行比較；以及一個加壓裝置，該裝置根據(jù)所述比較裝置的比較結(jié)果對檢測部位施加壓力，從而使外來的觸覺信息與觸覺信息生成裝置生成的觸覺信息相一致。
17.一個觸覺傳輸系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)的發(fā)送端接有如權(quán)利要求1至12中任一項所述的觸覺檢測器，并且該系統(tǒng)的接收端接有如權(quán)利要求15或16中所述的觸覺復(fù)現(xiàn)器，該系統(tǒng)包括一個發(fā)送裝置，該裝置執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送觸覺檢測器檢測到的觸覺信息；以及一個接收裝置，該裝置執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將發(fā)送端提供的觸覺信息作為外來觸覺信息輸出。
18.一個具有如權(quán)利要求12所述的脈搏檢測器的脈搏診斷器，其特征為其中的脈搏診斷裝置根據(jù)觸覺信息生成裝置生成的觸覺信息實施脈搏診斷。
19.一個具有如權(quán)利要求12所述的觸覺檢測器的脈搏診斷器，包括一個記錄裝置，該裝置事先儲存有表明脈搏診斷時所加壓力程度的標準觸覺信息；以及一個脈搏診斷裝置，該裝置根據(jù)觸覺信息生成裝置生成的觸覺信息以及標準觸覺信息實施脈搏診斷。
20.一個具有如權(quán)利要求12所述的觸覺檢測器的脈搏診斷訓(xùn)練器，其特征為其中一個記錄裝置用于事先儲存標準觸覺信息，該信息指明脈搏診斷時所加壓力的程度；一個脈搏診斷信息生成裝置，該裝置在根據(jù)標準觸覺信息對觸覺信息進行分級以后生成脈搏診斷信息；以及一個報告裝置，該裝置向使用者報告脈搏診斷信息。
21.如權(quán)利要求20所述的脈搏診斷訓(xùn)練器，其特征為它的報告裝置向使用者報告，從而使得觸覺信息生成裝置生成的觸覺信息接近標準觸覺信息。
22.如權(quán)利要求20或21所述的脈搏診斷訓(xùn)練器，其特征為試驗者將檢測裝置連接在他的指尖上實施脈搏診斷，而且報告裝置向試驗者作出報告。
23.如權(quán)利要求20或21所述的脈搏診斷訓(xùn)練器，其特征為第三者將檢測裝置連接在他的指尖上實施脈搏診斷，而且報告裝置向第三者作出報告。
24.一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)，其發(fā)送端具有如權(quán)利要求12所述的觸覺檢測裝置，其接收端具有如權(quán)利要求15或16所述的觸覺復(fù)現(xiàn)裝置，該系統(tǒng)包括一個發(fā)送裝置，該裝置執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將觸覺檢測器檢測到的觸覺信息作為脈搏診斷信息向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；以及一個接收裝置，該裝置執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將來自發(fā)送端的脈搏診斷信息作為外來觸覺信息輸出到觸覺復(fù)現(xiàn)裝置上。
25.一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)，其發(fā)送端具有如權(quán)利要求12所述的觸覺檢測裝置，其接收端具有如權(quán)利要求15或16所述的觸覺復(fù)現(xiàn)裝置，該系統(tǒng)包括一個發(fā)送裝置，該裝置根據(jù)所接收的光信號而生成觸覺信息，該光信號是作為一個指尖上連有檢測裝置的試驗者實施的脈搏診斷的結(jié)果從發(fā)送端獲得的，該裝置還將該觸覺信息作為脈搏診斷信息向一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；以及一個接收裝置，該裝置執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將來自發(fā)送端的脈搏診斷信息作為外來觸覺信息輸出到觸覺復(fù)現(xiàn)裝置上。
26.一個脈搏診斷信息傳輸系統(tǒng)，其發(fā)送端具有如權(quán)利要求12所述的觸覺檢測裝置，其接收端具有如權(quán)利要求15或16所述的觸覺復(fù)現(xiàn)裝置，該系統(tǒng)包括一個發(fā)送裝置，該裝置根據(jù)所接收的光信號而生成觸覺信息，該光信號是作為試驗者的脈搏診斷結(jié)果由一個指尖上連有檢測裝置的第三者從發(fā)送端獲得的，該裝置還將該觸覺信息作為脈搏診斷信息向一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；以及一個接收裝置，該裝置執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的通訊，并將來自發(fā)送端的脈搏診斷信息作為外來觸覺信息輸出到觸覺復(fù)現(xiàn)裝置上。
全文摘要
當對試驗者進行檢查時,將一個脈波檢測器(1)固定到指尖上,按壓一個壓力傳感器(110),CPU(4)測定所接收的光信號LS的直流分量,并將該直流分量與壓力值一起儲存在校準表(50)中。然后,CPU(4)根據(jù)存儲在校準表(50)中的內(nèi)容和壓力的最大值P
文檔編號A61B5/021GK1226811SQ9880066
公開日1999年8月25日 申請日期1998年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月28日
發(fā)明者天野和彥, 上馬場和夫, 石山仁 申請人:精工愛普生株式會社