专利名称：用于在味道模拟系统中模拟味觉的方法和装置的制作方法 就发明人所知，没有涉及对舌颚(tongue palate)进行电刺激以模拟各种味觉的公知在先技术专利。已经实行了包括接收来自舌头的信号的其它测量。由Sean R.Maloney发表的美国专利No.5,212,476描述了一种用于检测来自舌头的肌电图(EMG)信号的口腔内设备。Maloney的设备描述了具有凸面侧的单个夹板(splint)，其可以和上颌骨或者下颌骨相接触并包括安装在该夹板上与舌头相邻的有源电极。肌肉收缩导致带电离子运动穿过膜和神经肌肉接点，从而根据肌肉收缩的程度建立起各种强度的电场。这些电场，也就是(EMG)信号，可以由电极检测，电极通常放置在皮肤上或者以针的形式插入到肌肉组织中。这些信号给医生提供关于神经肌肉情况的有用信息。
本发明提供一种舌板(tongue plate)设备，其使得该设备的用户(佩戴该设备的人)能够在其舌头上的各个区域接收电刺激以模拟不同的味觉(也就是，甜，酸，咸，苦)，这通常经由化学方式进行刺激。该舌板设备包括用于测量用户的唾液响应从而确定用户对正在模拟的各种味觉喜好或者不喜好。该舌板设备制成套在人的舌头上的尺寸，并包括下表面，该下表面配置成放在人的舌头的顶部，并包括可操作地传送外部产生的电信号以刺激人的舌头内预定位置的感觉神经纤维的多个电刺激节点；以及上表面，其包括唾液流测量装置，该唾液流测量装置用于测量人响应于感觉神经纤维的刺激而产生的唾液流速的速率改变。根据本发明的系统通常包括舌板装置，该舌板装置包括多个刺激节点，每个节点经由有线或者无线装置连接到交互设备，该交互设备配置用于从内容供应器接收舌板数据，处理该舌板数据并将处理的舌板数据提供给舌板以激励该多个刺激节点。该舌板装置还包括唾液流速测量装置，以测量用户响应于施加的电味道刺激信号的唾液流速。该交互设备还配置用于接收来自舌板的唾液流速测量装置的反馈数据。能够对该反馈数据进行存储和分析以确定用户喜爱的味道。现在参考附图，其中相同的附图标记始终表示相应的部分，其中图1是人的舌头的横截面简化图；图2是根据本发明实施方式的味觉系统的透视图；图3a和图3b是根据本发明各种实施方式的图2中刺激节点的放大视图；图4a-c是图2中唾液流测量系统的示意图；以及图5是根据本发明一个实施方式的方法流程。

在下面对特定实施方式的描述中，参考附图，附图由此构成所述实施方式的一部分，并且通过图解的方式示出该可以实现本发明的特定实施方式。在附图中，相同的附图标记在多个视图中始终表示相应的部分。应该理解，在不背离本发明的范围内也可以利用其它的实施方式，因为可以对结构进行改变。
首先简要的回顾一下人的舌头的一些功能和结构是有益的。人们通过舌头的各处对所有味道好坏进行感知。在特定区域可能对特定品质具有增强的灵敏性。另外，我们的味觉系统还提供关于味道的强度和喜欢(或者不喜欢)的信息。舌头由覆盖有黏膜的肌肉构成。舌头的上表面有非常小的节结，称为乳突，这使得舌头具有其粗糙质地。在舌头的侧部和底部的乳突之间有小的、球状的结构，那是感觉器官，称为“味蕾”，其使我们能够享受香味的感觉并当食物不适合食用的时候警告我们。所谓的“味蕾”的数量大约在5,000到10,000之间，分散在舌头的上表面和侧表面上。味蕾能够化学地检测各种味道中的每一种，然而每个味蕾都更敏锐地适合于一种特定味觉。
图1是舌头100的横截面视图的简化图，包括位于舌头100上表面上的味蕾102。舌头100中的每个味蕾102都经由感觉神经纤维104连接到神经系统。本发明的关键特征是发明人认识到，在舌头100上经由传统化学方式产生味觉可以被本发明中直接对感觉神经纤维104进行电刺激有利地代替，该感觉神经纤维将舌头100的味蕾102连接到神经系统(没有示出)。
现在参考附图2，现在将详细描述用于在人的口中模拟不同味觉(也就是，甜，酸，咸，苦)的味道模拟系统200。如图所示，味道模拟系统200包括舌板10，其连接到交互设备50，该交互设备然后经由广播网110连接到内容供应器80。该交互设备50直接连接到外部多媒体设备60。
图2中的舌板10通常符合佩带者的舌头100的轮廓，并配置成包括沿舌头侧面延伸的左和右侧翼12，15。这些侧翼12，15用于将舌板10放置到舌头上并包围舌头并防止侧滑。如果需要，舌板10的边缘和表面可以制成圆形，以防止伤害到舌头的软组织。舌板10可以由选择的一种或多种价格便宜和/或一次性材料制成。此外，舌板10可以预先消毒和包装。
多个电刺激节点(13(1)，13(2)，...，13(N))嵌入到舌板10内，其置于舌板10上的各个位置，可操作地将外部产生的电信号发送到预定位置上的人的舌头100内的刺激感觉神经纤维104。该刺激节点13配置用于从交互设备50接收电刺激信号(例如，电流和/或电压)，交互设备50与舌板10耦合，并布置在用户身体以外。
舌板10的上表面包括唾液流测量装置55，以测量人响应于对感觉神经纤维104的刺激而在唾液流速上发生的速率改变。
操作中，根据本发明的应用，舌板数据在远程内容供应器80中产生，并经由内容服务器82通过广播网110随着传统广播内容(其可以是存储的内容84)发送到交互设备50，交互设备50将该舌板数据转换成多个要施加到舌板10上的电刺激信号。该传统广播内容可以在外部多媒体设备60上与施加到舌板10上的电刺激信号同步地显示给佩戴舌板10的用户。通过这种方式，用户可以与正在外部多媒体设备60上呈现给用户的多媒体展示(如，烹饪节目)配合来在他(她)的舌头100上体验模拟味觉。舌板上的唾液流测量装置55根据用户对可以被存储到交互设备50的存储器52中和/或发送回内容供应器80的电刺激信号的响应对唾液流速信息进行反馈。该唾液流速信息有效地包括了用户味道偏好。
在这里描述的每个实施方式中，对佩戴者舌头100的电刺激通过由交互设备50提供给刺激节点13的电信号实现，每个刺激节点都包括一个或者多个电极组20(a)，...，20(n)。
图3a和3b根据不同实施方式更详细的示出了图2中的刺激节点13。
图3a是根据本发明一个实施方式的图2中的一个刺激节点13示图。所示的该刺激节点13包括两个电极组20a，20b。每个电极组20a，20b都与另一个电极组电气绝缘。另外，每个电极组20a，20b经由缆线独立地连接到交互设备(50)分隔开的通道(也就是，电极组20a经由电极组导线14(1)连接，而电极组20b经由电极组导线14(2)连接)。
首先参考图3a的实施方式，每个电极组20a，20b示出分别包括三个刺激节点22a-c，24a-c。应该理解，不同的实施方式中每个电极组可以包括更多或者更少的刺激节点22，24。图3中每个刺激节点22，24设置成包括由外部正的(+)区域密封的负的(-)内部区域以形成整个电路。其它实施方式可以倒置该节点结构。也就是，刺激节点22，24可以是另外的结构，如具有由负的(-)外部区域密封的正的(+)内部区域。
电极组中的每个刺激节点22，24都能够传送电刺激信号(如，电流和/或电压)从而电刺激舌头100的紧邻范围内的一个或者多个感觉神经纤维104，每个电极组的刺激节点22，24都位于其上(如图1所示)。每个电极组20a，20b经由相应的电极组导线14(1)，14(2)从交互设备50接收唯一的和独立的电刺激信号。
图3b是根据本发明另一个实施方式的刺激节点13的视图。如图所示，刺激节点13包括四个电极组，也就是20(a)-20(d)。额外的电极组(如20(c)，20(d))可以给舌头100所需要的特定区域提供更高的感觉度(sensitivity)。当然，应该认识到，电极组的数量和结构是设计的问题。例如，在特定实施方式中，希望电极组20可以插入和/或叠放到特定点上。
应该理解，舌板10还可以以无线方式与交互设备50通信。因此，舌板10可以包括合适的无线接口。无线通信链接的优点在于它不需要导线14，该导线可能会缠绕、移位或者断路。由于舌板10以无线方式通信的原因，应该理解，舌板10带有其自己的电源(没有示出)，该电源可以是电池操作的电源。
图4a是图2中舌板10的唾液流测量系统55的顶视图，该唾液流测量系统用于测量用户响应于舌板10的电刺激的唾液流动。如图所示，唾液流测量系统55位于舌板10顶部部分的后部。应该理解，每个用户对电刺激信号的唾液响应将与其他用户的唾液响应不同，从而该用户的味道响应(也就是唾液流速)对于该用户来说是唯一的。
图4b是根据本发明一个实施方式的唾液流测量系统55更详细的视图。唾液流速可以通过一组平行管状结构的方式测量，此处称为管55(1)，55(2)，...，55(N)，其平行于舌板10纵轴定位，唾液途径这些管到达食管。管55在其近端和远端都具有开口，以接收用户的唾液并引导唾液流经舌板到用户的食管。
图4c是图4b中一个管55(1)的内部视图，其经由电极组导线14(1)连接到示例性味道模拟系统200。示出的管55(1)包括一对铰接门65a，65b，也就是，左侧铰接门65a和右侧铰接门65b，当唾液流经管55(1)时用于调节唾液流。这两个门65a、65b(示出了其打开和关闭的位置)可以围绕各自的门轴70，71枢转。本领域普通技术人员应该认识到，也可以用各种其它单向门类型设备来代替该示例性实施方式中示出的铰接门对65a，65b。
由唾液流测量系统55产生的输出信号可以经由交互设备50反馈到内容供应器80，以测量用户对于电刺激的味觉的喜爱或者不喜爱(lack)。该输出信号还可以存储到与交互设备50相关联的存储器52中。
交互设备50可以包括在最小化的硬件和/或软件装置中，以将内容源80提供的舌板信息转换成适用于舌板10的电信号。交互设备50优选地包括适于处理从内容源80接收的舌板信息的软件应用。该舌板信息可以包括，例如，激励舌板10上的哪个刺激节点13，施加到该刺激节点13上的电压和或电流刺激水平，以及刺激信号的各种特征(例如，AC/DC，方波，正弦波，信号持续时间，等等)。交互设备50对该舌板信息进行处理以提供要提供给舌板10的输出控制信号。交互设备50还可以包括其它组件，出于简化目的在该实施例中没有示出这些组件。例如，交互设备50可以包括用户接口应用以及用户界面灯、按钮、控制器等以便于观看者与该设备交互。
示出的与交互设备50相连接的外部多媒体设备60，可以具体表现为各种设备，包括外部机顶盒，具有内部机顶盒的电视接收器，个人电脑，膝上型电脑或手提电脑，等等。
在一个实施方式中，外部多媒体设备60具体表现为机顶盒，该外部多媒体设备60可以被编程以存储用户识别信息，从而不需要用户输入其信息，或者该机顶盒可以支持识别信息的输入。
如图2所示，内容供应器80包括内容服务器82以及存储的内容84，如影片，电视节目，广告片，音乐和类似的音频和/或视频内容。内容服务器82控制存储的内容84从内容供应器80经由广播网110向交互设备50的分配。另外，内容服务器82控制实况内容(例如，没有预先存储的内容，如实况转播)和/或存储在广播网110中其它位置的内容的分配。内容供应器80可以具体表现为电视广播站，有线节目提供器，实况转播卫星，以单播、多播、或者广播方式传送内容的Internet站点，数字多用途盘播放器(DVD)，录像机(VCR)，上述的组合以及其它内容源。
在内容供应器80具体表现为电视广播站，并且该广播信号是数字广播信号的情况下，刺激信号可以在xlet包中从内容供应器80传送到交互设备50，xlet包可以随着传统广播服务一起传送。如同本领域所公知的那样，xlet是程序应用，其是小应用程序(applet)的数字电视(DTV)延伸。X-let是交互程序，其能够在观看/收听广播的视频/音频部分时执行。
在内容供应器80具体表现为电视广播站，并且该广播信号是模拟广播信号的情况下，刺激信号可以在声频频谱不可听部分中从内容供源传送到交互设备50，优选的是在20Hz-20KHz范围以外，从而不会干扰广播的可听部分。可选择的，刺激信号可以在视频信号谱不显示的部分中或者经由电视文字广播页从内容源传送到交互设备50。
在内容供应器80具体表现为除了电视广播站以外其它源，例如，以单播、多播、或者广播方式传送内容的Internet站点，数字多通途盘播放器(DVD)，录像机(VCR)，或者其它类似内容源的情况下，刺激信号可以经由合适的接口传送到交互设备50到达舌板10。
还可以具有经由嵌入调制解调器的独立的电话连接，其还可以用于返回信道，例如，通过常开的返回信道，例如DOCSIS调制解调器。
图5是用于以涉及准备各种食物项目的交互式广播的内容给用户的舌头提供感觉刺激的本发明的方法500的一个实施方式的流程图。交互式广播已属于公知常识，然而，本发明提供了交互式广播的新颖变化，其中本发明的舌板10提供在广播期间正被准备的食物项目的交互式感觉刺激。在将要描述的步骤中，假定用户调到播放交互式烹饪节目的广播频道，其中主人以特定的烹饪方式准备了各种菜肴(dishes)。
在步骤501当任一个用户的外部多媒体设备60调到显示烹饪节目的频道时本过程启动，出于示例性目的，该外部多媒体设备具体表现为包括集成机顶盒的电视机。该烹饪节目通常包括准备至少一种烹饪法。
在步骤503用户接通连接到舌板10上的交互设备50。
在步骤505用户通过在适当的数据文件中录入他(她)的用户名和密码并点击“登陆”图标以尝试登陆到交互设备50，该用户名和密码已经预先提供给用户。对于新用户，交互设备50向用户请求各种信息，一旦该用户提供了这些信息就给其提供用户名和密码。可选择的，该用户信息可以预先存储在与交互设备50相关联的存储器52中，以使得用户能直接进入具有单次签字(sign-on)的系统中，而不需要用户在每次系统200被存取时就进行登陆。
在步骤507一旦该用户成功登陆到系统中，根据为这个用户设置的用户标识从连接到或者集成到交互设备50的存储器中加载用户的偏爱，例如优选的味道偏好。
在步骤509用户将该舌板10插入到该用户的口中。
在步骤511当在烹饪节目中准备食物项目时，控制信号(舌板数据)连同传统音频/视频信息从广播电台80传送到交互设备50。
在步骤513交互设备50对控制信息进行处理以产生适当的电刺激信号来刺激与正被准备的食物项目相关的舌板10上的适当的刺激节点13。这些刺激信号与传送到电视机25的视频/音频信号相一致。
在步骤515测量响应于刺激信号的唾液流速并且对应于测量的唾液流速产生适当的反馈信号，并将其存储到交互设备50的存储器52中。
在步骤517反馈信息经由返回通道传送回广播站80。在可选择的实施方式中，该反馈信息可以用于各种用途，包括但不限制于·给食品公司提供市场信息。
·给烹饪节目的主人提供优选项目的指示，从而使得该主人用优选项目继续烹饪。
·存储到交互设备50中识别该用户的目录中，例如“用户X的美味”。
·该反馈信息可以用作其它应用的输入，例如，游戏，其它x-let，或者甚至用于在除所述交互设备以外的其它设备(例如，计算机)上运行的应用。
在步骤519用户移除舌板10以清洗和晾干。
在步骤521用户从交互设备50中退出并断开交互设备。
尽管本发明参考特定实施方式进行了描述，应该理解在不背离如附加权利要求阐明的本发明的精神和范围内将采取各种变化。从而说明书和附图应该被认为是示例方式并且并不打算限制附加权利要求的范围。
在解释附加权利要求时，应该理解a)词语“包含”并不排除在给定权利要求中列出的那些元件或步骤以外的元件或者步骤；b)在元件前的词“一”和“一个”并不排除出现多个这种元件；c)权利要求中的任何附图标记都不限制它们的范围；d)许多“装置”可能由相同项目或者硬件或者软件实现的结构或者功能来表示；以及e)每个公开的元件可以包括硬件部分(如，离散电路)，软件部分(如，计算机程序)，或者它们的任意组合。


一种舌板装置(10)配置成置于人的舌头(100)的顶部。舌板(10)具有配置成置于人的舌头(100)的顶部的下表面，该下表面包括多个电刺激节点(13)，可操作地传送外部产生的电信号以刺激人舌头(100)内预定位置的感觉神经纤维(102)。舌板(10)还具有包括唾液流测量装置(55)的上表面，该唾液流测量装置用于测量人响应于感觉神经纤维(104)的刺激而在唾液流速上发生的速率改变。舌板(10)便于在舌头(100)各个区域模拟各种味觉(也就是甜，酸，咸，苦)。