SISTEMA DE VISIÓN TÁCTIL PORTABLE.

Sistema de visión táctil portable, que comprende:

- medios de captura de imágenes (1);



- dispositivo móvil (2) encargado de efectuar un procesamiento de las imágenes captadas por los medios de captura de imágenes (1) para obtener unas señales procesadas; y

- dispositivo de estimulación táctil (3) fijable al cuerpo de un usuario (5), que comprende dos estimuladores (3'', 3'''') cada uno comprendiendo a su vez una matriz de estimulación táctil con nxm puntos de estimulación (12), con una resolución tal que n>=25 y m>=5. El dispositivo de estimulación táctil (3) está configurado para recibir las señales procesadas y convertirlas en sensaciones táctiles perceptibles por el usuario (5) y aplicarlas sobre su piel en los puntos de estimulación (12) para obtener un reconocimiento táctil de las imágenes captadas. El dispositivo de estimulación táctil (3) proporciona en los puntos de estimulación (12) una estimulación táctil mecánica por presión.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200900991.

Solicitante: VISION TACTIL PORTABLE, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: MADRID.

Inventor/es: CALVO MARTINEZ,AGUSTIN, NOGALES MORAN,RAMON, ORTIZ ALONSO,TOMAS.

Fecha de Solicitud: 15 de Abril de 2009.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 29 de Diciembre de 2011.

Clasificación PCT:

  • A61F9/08 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61F FILTROS IMPLANTABLES EN LOS VASOS SANGUINEOS; PROTESIS; DISPOSITIVOS QUE MANTIENEN LA LUZ O QUE EVITAN EL COLAPSO DE ESTRUCTURAS TUBULARES, P. EJ. STENTS; DISPOSITIVOS DE ORTOPEDIA, CURA O PARA LA CONTRACEPCION; FOMENTACION; TRATAMIENTO O PROTECCION DE OJOS Y OIDOS; VENDAJES, APOSITOS O COMPRESAS ABSORBENTES; BOTIQUINES DE PRIMEROS AUXILIOS (prótesis dentales A61C). › A61F 9/00 Métodos o dispositivos para el tratamiento de los ojos; Dispositivos para colocar las lentes de contacto; Dispositivos para corregir el estrabismo; Aparatos para guiar a los ciegos; >Dispositivos protectores de los ojos que se llevan sobre el cuerpo o en la mano (gorras con medios para la protección de los ojos A42B 1/06; viseras para cascos A42B 3/22; baños de ojos A61H 35/02; gafas de sol o de automovilista con las mismas características que las gafas normales G02C). › Dispositivos o métodos que permitan al paciente ver mediante la sustitución de la percepción visual directa por otro tipo de percepción.
  • G09B21/00 SECCION G — FISICA.G09 ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD; PRECINTOS.G09B MATERIAL EDUCATIVO O DE DEMOSTRACION; MEDIOS DE ENSEÑANZA O DE COMUNICACION DESTINADOS A LOS CIEGOS, SORDOS O MUDOS; MODELOS; PLANETARIOS; GLOBOS; MAPAS GEOGRAFICOS; DIAGRAMAS.Medios de enseñanza o de comunicación destinados a los ciegos, sordos o mudos (presentación sonora del objeto a estudiar G09B 5/04).

Fragmento de la descripción:

Sistema de visión táctil portable.

Campo de la invención

La presente invención, consistente en un sistema de visión táctil portable, es aplicable en cualquier sector de la industria y del ocio, concretamente allí donde se desarrollen procesos de producción, prestación de servicio o, en general, cualquier actividad o disciplina donde se requiera contacto visual sin posibilidad de percepción ocular, bien sea por ausencia de luz o por imposibilidad de enfoque preciso al objetivo (objetivo situado a distancia excesiva o fuera de la línea visual del observador, discapacidad visual, etc.) o también donde se requiera un contacto visual adicional cuando la vista está ocupada, bien sea porque no puede desviarse la vista de la actividad o imagen que se está realizando, o porque es necesaria la percepción de información compleja adicional representada como información visual. De forma explícita, pueden citarse aplicaciones directas en el campo de la medicina, el ocio, los videojuegos, la navegación aérea y marítima, las comunicaciones, la televigilancia y la seguridad.

Antecedentes de la invención

Los estudios por conseguir reconocimiento instantáneo de imágenes o textos escritos sin percepción visual comenzaron allá por los años 70 (patente US3594823 de Paul Bach-Y-Rita, Gardner y Palmer 1989, Vidal Verdú y col., 2007, Killebrew, 2007, Kyung y col., 2008, Yoon y Yu, 2008).

El éxito en este cometido se ha alcanzado gracias al conocimiento que hoy se tiene de:

• La capacidad plástica neuronal del cerebro que permite generar conexiones neuronales entre áreas somatosensoriales primarias y áreas secundarias y terciarias de asociación visual de funciones cognitivas en base a la estimulación táctil.

• La organización cerebral que facilita la representación del espacio personal, la representación más compleja del espacio peripersonal y la representación memorística de las neuronas táctiles (Harris y col., 2002) tanto del espacio personal como del peripersonal mediante las áreas sensoriales cerebrales (Kandel y col, 2001), por el alto grado de eficacia del tacto para determinar la posición y morfología de los objetos (Wheat y col., 1995).

• La capacidad de asociación de diferentes modalidades de estimulación (Amedi col., 2007, Swisher y col., 2007), modulación de la información táctil (Haggard y col., 2007) y la localización exacta de los objetos mediante reconocimiento táctil.

Todos estos estudios han demostrado la factibilidad del reconocimiento espacial global de objetos, personas o lectura impresa a través del tacto.

Durante los últimos años han surgido algunos dispositivos, basados directa o indirectamente en estos principios, con los que de una u otra forma se ha intentado la sustitución del sentido de la vista por otra excitación sensorial. Citando los más relevantes, se pueden enumerar los siguientes:

• Reconocimiento espacial a través del oído.

• Reconocimiento de letras mediante estimulación del dedo índice.

• Pantalla gráfica Braille.

• Electrodos en la lengua.

• Implantes quirúrgicos en el cerebro.

• Electroestimulación de la frente.

• Electroestimulación en el torso.

• Implante quirúrgico de estimuladores en la piel.

Todos estos dispositivos alcanzan sólo parcialmente los objetivos perseguidos, de ahí su escasa penetración tanto en el mercado como en la sociedad. Se incluye a continuación una breve descripción de sus principios básicos:

1. Reconocimiento espacial a través del oído

Estos sistemas se basan en la transformación de imágenes en sonidos con diferentes tonos, intensidades, frecuencias y duraciones; es decir, la percepción visual es sustituida por una percepción acústica.

Se requiere disponer de cámara, auriculares, micrófono para control y un software de sonificación de imágenes con capacidad de refresco de uno a cuatro imágenes por segundo, lo que permite una resolución del orden de 100 por 100 píxeles.

El mayor inconveniente de estos sistemas es que anulan la capacidad de oír otra cosa que no sea la sonificación de las imágenes. Tampoco permiten la lectura.

2. Reconocimiento de letras por estimulación del dedo índice

Existe un dispositivo industrial basado en este principio que se conoce comercialmente como Optacón.

Esta tecnología sustituye al ojo humano por una cámara capaz de captar la imagen de un texto y transformarla en señales vibratorias que se aplican a un estimulador en contacto con el dedo índice. El color, negro produce vibración y el blanco reposo. Se trata de un dispositivo concebido tan sólo para el reconocimiento de texto.

Basado en los mismos principios que el Optacón, la Universidad de Princeton ha desarrollado un estimulador de dedos (Exeter) con mayor resolución, lo que permite incluso el reconocimiento de objetos.

Los dispositivos basados en esta tecnología dificultan el empleo normal de las manos y son además de complicada industrialización por su gran tamaño.

3. Pantalla gráfica Braille

La tecnología basada en pantallas gráficas Braille ha dado lugar a diversas realizaciones.

Como resultado del programa de investigación Itactl de la Comisión Europea, se ha desarrollado una pantalla interactiva basada en miles de actuadores móviles capaz de representar una matriz de caracteres Braille, así como gráficos táctiles simples (en modo vertical u horizontal). Esta tecnología es de aplicación en el desarrollo de interfaces interactivos gráficos de ordenadores para discapacitados visuales.

Basado en el mismo principio, existe un producto comercial construido por Meier, Maucher y Schemmel (Universidad de Heidelberg). Este dispositivo consta de 48 actuadores piezoeléctricos capaces de representar gráficos táctiles por elevación.

Como inconvenientes más relevantes de esta tecnología, cabe citar:

• Los pines sólo representan dos estados: activados (negro) o desactivados (blanco).

• El interfaz táctil es activo, es decir el usuario debe pasar el dedo por encima de él continuamente para usarlo.

• Sólo es aplicable para reconocimiento de letras y gráficos sencillos.

• Dificulta el empleo normal de las manos.

4. Electrodos en la lengua

El denominado ojo eléctrico del Dr. Maurice Pitto (Universidad de Montreal), trata de aprovechar la conductividad de la saliva para transmitir impulsos eléctricos.

El dispositivo consta de un pequeño panel con 12x12 electrodos que se apoya sobre la lengua y transmiten mediante impulsos eléctricos sensoriales las señales visuales.

El documento de patente US6430450B1 de Paul Bach-Y-Rita describe otro estimulador táctil para la lengua.

Esta tecnología tienen como inconvenientes fundamentales la dificultad que experimenta el usuario para hablar; la necesidad de utilizar un dispositivo incómodo y molesto, que además produce cierto rechazo social por ser antiestético y, finalmente, su utilidad exclusiva para el reconocimiento de texto.

5. Implante quirúrgico de electrodos en el cerebro

El doctor Dobelle, fallecido en el año 2.004, dedicó prácticamente toda su vida profesional a la puesta en marcha de un dispositivo que, mediante un implante de un estimulador en el córtex visual, permitiera recuperar parte al menos de la agudeza visual de un invidente.

Este sistema consta de una minicámara para captar las imágenes, un ordenador de bolsillo, que realiza el procesamiento de la información, y un estimulador.

El estimulador consta de 400 electrodos, alimentados con una velocidad de refresco de información de 4 a 8 imágenes por segundo y se implanta mediante cirugía en el córtex visual.

La visión tiene un efecto túnel, permitiendo reconocer sombras, formas y letras (no mide distancias).

Para aumentar la visión sería necesario incrementar el número de electrodos y, sobre todo, no quedarse en la superficie del córtex, lo que implicaría mayores riesgos en la intervención. Está implantado en la actualidad en 8 pacientes y apenas ha tenido aceptación dentro de la comunidad de discapacitados visuales.

Otros inconvenientes:

• Necesidad de cirugía (con los inconvenientes y riesgos que conlleva)

• No útil si el córtex visual está dañado o no se ha desarrollado.

• Permite tan solo tres horas de autonomía.

...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de visión táctil portable, que comprende:

- medios de captura de imágenes (1);

- medios de procesamiento de datos encargados de efectuar un procesamiento de las imágenes captadas por los medios de captura de imágenes (1) para obtener unas señales procesadas; y

- medios de estimulación táctil (3) fijables al cuerpo de un usuario (5), que comprenden al menos un estimulador (3', 3'') cada uno comprendiendo a su vez una matriz de estimulación táctil que dispone de nxm puntos de estimulación (12), estando configurados dichos medios de estimulación táctil (3) para recibir dichas señales procesadas y convertirlas en sensaciones táctiles perceptibles por el usuario (5) y aplicarlas sobre su piel en los puntos de estimulación (12) seleccionados de manera adecuada para obtener un reconocimiento táctil de las imágenes captadas, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están configurados para proporcionar en los puntos de estimulación (12) una estimulación táctil mecánica, y porque la resolución de la matriz de estimulación táctil es tal que se cumple que n≥q25 y m≥q25.

2. Sistema de visión táctil portable según reivindicación 1, caracterizado porque

- los medios de captura de imágenes (1) comprenden dos cámaras de vídeo;

- los medios de procesamiento de datos están configurados para efectuar el procesamiento de las imágenes de cada cámara de vídeo de manera independiente, obteniendo dos señales procesadas diferentes;

- los medios de estimulación táctil (3) comprenden dos estimuladores (3', 3''), fijables en lados diferentes del cuerpo del usuario (5) y configurados para recibir cada uno las señales procesadas provenientes de una cámara de vídeo diferente.

3. Sistema de visión táctil portable según reivindicación 2, caracterizado porque las dos cámaras de vídeo (1) están soportadas cada una en un lado diferente de unas gafas (4) portables por el usuario (5).

4. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están encargados de aplicar la estimulación táctil en la parte inferior de la espalda del usuario (5).

5. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un dispositivo móvil (2) que dispone de una aplicación de tratamiento de imágenes encargada de efectuar el procesamiento de las imágenes captadas por los medios de captura de imágenes (1) para obtener las señales procesadas.

6. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo móvil (2) comprende al menos una cámara de vídeo configurada para efectuar las funciones de los medios de captura de imágenes (1).

7. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, caracterizado porque el dispositivo móvil (2) está configurado para, en caso de que el usuario lo requiera, enviar las imágenes captadas a un servidor remoto (8) y éste, a su vez, reenviar las imágenes procesadas remotamente al dispositivo móvil.

8. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están configurados para efectuar un refresco de la aplicación de las sensaciones táctiles sobre la piel del usuario (5) según un período de refresco entre 100 ms y 300 ms.

9. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de captura de imágenes (1) disponen de autoenfoque y medios de medición de distancia al punto de autoenfoque, estando configurados dichos medios de captura de imágenes (1) para enviar a los medios de procesamiento de datos, junto con las imágenes captadas, la correspondiente distancia al punto de autoenfoque de dichas imágenes; y porque los medios de estimulación táctil (3) están adicionalmente configurados para recibir, junto con las señales procesadas, la correspondiente distancia al punto de autoenfoque y convertir dicha distancia en sensaciones táctiles interpretables por el usuario (5) para obtener la correspondiente distancia al punto de autoenfoque.

10. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación 9, caracterizado porque el menos un estimulador (3', 3'') está configurado para aplicar las sensaciones táctiles correspondientes a la distancia al punto de autoenfoque en una hilera de puntos de estimulación (12) situada en uno de los extremos de la matriz de estimulación táctil.

11. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque los medios de estimulación táctil (3) están configurados para efectuar una estimulación táctil mecánica por presión.

12. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende en cada punto de estimulación (12) un elastómero dieléctrico o iónico para efectuar la estimulación táctil mecánica por presión.

13. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende medios de inyección de aire a presión configurados para efectuar la estimulación táctil mecánica por presión.

14. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación 13, caracterizado porque el al menos un estimulador (3', 3'') comprende, para efectuar la estimulación táctil por inyección de aire a presión:

- una pluralidad de conductos (30), en número n ó m en función de si están asociados a las n filas o a las m columnas de la matriz de estimulación táctil;

- una pluralidad de placas (33), en número m en caso de que haya n conductos (30) o en número n en caso de que haya m conductos (30), asociados en cada caso a las m columnas o a las n filas de la matriz de estimulación táctil;

- una pluralidad de orificios (31), tantos como placas (33), en cada conducto (30);

- una pluralidad de aberturas (34), tantas como conductos (30), en cada placa (33);

- una microválvula (32) acoplada a cada conducto (30) y configurada para inyectar aire cuando se produce su activación; y

- un micromotor (35) por cada placa (33), cada micromotor (35) configurado para, cuando se produce su activación, accionar la correspondiente placa (33) para hacer coincidir las aberturas (34) de dicha placa (33) con los orificios (31) de los diferentes conductos (30);

estando el al menos un estimulador (3', 3'') configurado para, en caso de tener que efectuar una estimulación táctil mecánica en un punto de estimulación (i, j), correspondiente a la fila i y la columna j, activar la correspondiente microválvula (32) y el correspondiente micromotor (35) para inyectar aire sobre la piel del usuario (5) en dicho punto de estimulación (i, j).

15. Sistema de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos un estimulador (3', 3'') dispone, para cada punto de estimulación (12), de más de dos niveles de estimulación táctil mecánica, cada nivel asociado a una intensidad y/o tonalidad de color diferente.

16. Sistema de visión táctil portable según la reivindicación anterior, caracterizado porque cada nivel de estimulación se obtiene según al menos una cualquiera de las siguientes formas:

- en función de la amplitud de la presión ejercida en el punto de estimulación (12);

- en función de la frecuencia de vibración ejercida por un actuador en el punto de estimulación (12);

- en función de la duración de los pulsos de la señal de excitación de un actuador en el punto de estimulación (12).

17. Dispositivo de estimulación táctil portable para sistemas de visión táctil, siendo dicho dispositivo de estimulación táctil (3) fijable al cuerpo de un usuario (5) y comprendiendo al menos un estimulador (3', 3''), cada uno comprendiendo a su vez una matriz de estimulación táctil que dispone de nxm puntos de estimulación (12), estando configurados dicho dispositivo de estimulación táctil (3) para recibir unas señales procesadas a partir de unas imágenes captadas por unos medios de captura de imágenes (1) y convertirlas en sensaciones táctiles perceptibles por el usuario (5) y aplicarlas sobre su piel en los puntos de estimulación (12) seleccionados de manera adecuada para obtener un reconocimiento táctil de las imágenes captadas, caracterizado porque dicho dispositivo de estimulación táctil (3) está configurado para proporcionar en los puntos de estimulación (12) una estimulación táctil mecánica, y porque la resolución de la matriz de estimulación táctil es tal que se cumple que n≥q50 y m≥q50.

18. Dispositivo de visión táctil portable según la reivindicación 17, caracterizado porque está configurado para efectuar un refresco de la aplicación de las sensaciones táctiles sobre la piel del usuario (5) según un período de refresco entre 100 ms y 300 ms.

19. Dispositivo de estimulación táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 17-18, caracterizado porque comprende medios de inyección de aire a presión configurados para efectuar la estimulación táctil mecánica por presión, comprendiendo el al menos un estimulador (3', 3''), para efectuar la estimulación táctil por inyección de aire a presión:

- una pluralidad de conductos (30), en número n ó m en función de si están asociados a las n filas o a las m columnas de la matriz de estimulación táctil;

- una pluralidad de placas (33), en número m en caso de que haya n conductos (30) o en número n en caso de que haya m conductos (30), asociados en cada caso a las m columnas o a las n filas de la matriz de estimulación táctil;

- una pluralidad de orificios (31), tantos como placas (33), en cada conducto (30);

- una pluralidad de aberturas (34), tantas como conductos (30), en cada placa (33);

- una microválvula (32) acoplada a cada conducto (30) y configurada para inyectar aire cuando se produce su activación; y

- un micromotor (35) por cada placa (33), cada micromotor (35) configurado para, cuando se produce su activación, accionar la correspondiente placa (33) para hacer coincidir las aberturas (34) de dicha placa (33) con los orificios (31) de los diferentes conductos (30);

estando el al menos un estimulador (3', 3'') configurado para, en caso de tener que efectuar una estimulación táctil mecánica en un punto de estimulación (i, j), correspondiente a la fila i y la columna j, activar la correspondiente microválvula (32) y el correspondiente micromotor (35) para inyectar aire sobre la piel del usuario (5) en dicho punto de estimulación (i, j).

20. Dispositivo de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones 17-19, caracterizado porque el al menos un estimulador (3', 3'') dispone, para cada punto de estimulación (12), de más de dos niveles de estimulación táctil mecánica, cada nivel asociado a una intensidad y/o tonalidad de color diferente.

21. Dispositivo de visión táctil portable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos un estimulador (3', 3'') es fijable en el abdomen o parte lumbar del usuario (5) mediante un anclaje o fijación en el abdomen.


 

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