利用形状记忆元件改变形状的刺激设备的制作方法

本发明涉及一种具有形状改变的刺激设备，其可用作例如性辅助设备或治疗辅助设备，就像按摩设备或锻炼设备一样。

背景技术：

按摩设备通常用于通过施加产生拉伸、绷紧和压力的刺激以机械的方式影响皮肤、结缔组织和肌肉。按摩的效果从身体的被治疗部位扩展到整个有机体，且还会影响心灵。

由实际已知，按摩设备改变了其外部形状。因此，有按摩设备可通过充气而膨胀，并从而改变其体积，且因此改变其形状。还已知，按摩设备能够通过机械旋转和滑动技术增大其体积。

DE 10 2012 109 409 A1公开了一种具有外壳的振动按摩器，其具有连接至外壳的硅胶套筒，以及具有产生振动的电动马达。

此外，DE 10 2006 005 358 A1公开了一种人造阴茎，其中人造阴茎主体包括圆柱形部分和前端，且具有电加热装置和用于连接至电源的连接元件，其中所述加热装置为圆柱形部分中设置为管状结构的加热膜的形式。

根据US 6,599,236 B1，人造阴茎具有为加热线圈形式的加热元件，所述加热线圈能够通过恒温器调节，以便使人造阴茎保持所需的温度。

这种按摩设备或人造阴茎的材料通常为弹性橡胶材料。

DE 10 2012 019 842 A1公开了一种按摩设备，其具有至少一个弹性橡胶的可变形壁，所述壁具有至少一个致动器，所述致动器设置和配置为作用在弹性可变形壁的子区域上，因此同样产生变形，其中所述致动器形成有电活性聚合物，且所述致动器电连接至设置于按摩设备中或直接设置于按摩设备上的一控制单元，并能够通过该控制单元致动。

此处通过弹性橡胶外壁的内部中的变形元件提供按摩功能，所述变形元件使子区域中的外壁向外变形。为此，必须持续施加一个力，该力连同设备内部中产生的摩擦力导致非常高的能量消耗。

已知方案的弊端为按摩设备具有预设的按摩功能，之后不能改变，且在大多数情况下也不能适应为了实现可能的最佳刺激的身体结构上的差异。

已知方案的另一个弊端为电驱动马达通常需要产生运动。在运行过程中，产生振动的电动马达产生烦人的噪音，且不可避免地会磨损。

众所周知，用于电驱动的电流能够通过电池或蓄电池提供。这些电池或蓄电池仅有有限的使用寿命，需要充电或更换，这也牵涉用户的精力。

技术实现要素：

本发明的目的是实现一种克服已知刺激设备的弊端的刺激设备。该目的通过权利要求中所述的本发明实现。有利的实施方案是从属权利要求的主题。

所述目的通过一种刺激设备实现，其包括底座主体和安装在底座主体上或其中的接触元件，接触元件用于与用户的身体部分相接触且具有至少一个能够可逆地变形的接触表面区域，其中至少一个成型元件设置在底座主体上或其中，以便能够相对于底座主体运动，所述成型元件设计为用于产生接触元件的局部变形而不使底座主体变形，且至少一个致动器设置于底座主体上或其中，且可操作地连接至成型元件，以便产生至少一个成型元件的运动，所述致动器包括至少一个形状记忆元件，其能够通过施加电流和/或磁场和/或改变温度而变形，所述形状记忆元件一端连接至底座主体且另一端连接至成型元件，且通过变形产生至少一个成型元件的运动。

所提出的刺激设备能够特别地用作，例如，振动按摩器、人造阴茎、阴茎环、手淫器、人工阴道、肛门塞、阴茎套(penis cuff)、收阴球(Ben Wa ball)、扩张器等。刺激设备有利地适合用作用于刺激性感带和/或刺激肌肉(例如阴道和肛门肌肉)的性辅助设备或治疗辅助设备。

刺激设备的外表面，即用户能够触及的表面，由接触元件形成，接触元件用于与用户的身体部分接触且形成刺激设备的整个表面或刺激设备表面的较大的部分或仅刺激设备表面的相对较小的部分。该接触元件具有至少一个子区域，其能够可逆地变形，以下称为接触表面区域。这种接触元件可采用例如弹性橡胶材料(例如，硅胶、乳胶、热塑性弹性体或类似物)制成。其可固定在例如底座主体上。接触元件可固定在底座主体上，这样，用户能够触及的刺激设备的表面就部分由底座主体、部分由接触元件形成。但是，接触元件也可完全或部分包围底座主体。

刺激效果通过以下所述实现，在接触元件指向远离用户的一侧，成型元件可运动地以下述方式设置，即成型元件的运动使接触元件，更准确地说是使能够可逆地变形的接触表面区域产生局部变形，或者使这种变形移动至指向用户的整个表面。进而成型元件的运动通过形状记忆元件实现，所述形状记忆元件在电流、磁场或温度改变的影响下发生形状改变。例如，这种类型的形状记忆元件在为金属丝或细杆的情况下改变一个尺寸，例如，其长度。这种类型的形状记忆元件例如采用所谓的形状记忆合金(SMA)制造。这组材料包括，例如，诸如NiTi、NiTiCu、CuZn、CuZnAl、CuAlNi、FeNiAl、FeMnSi和ZnAuCu等合金。这种类型的形状记忆元件可例如为条状、丝状、盘状、带状、螺旋状等，其形状根据所需的功能进行选择。产生的形状改变用于驱动可运动的成型元件，其可为延伸，例如伸长或缩短，弯曲，或者也可为扭曲。

形状记忆元件可例如具有截面在0.01mm至20mm之间以及长度在10mm至200mm之间的尺寸。此外，例如，形状记忆元件可设计为工艺弹簧的形式(例如，螺旋弹簧、扭转弹簧或弯曲弹簧)，其丝直径为在0.01mm至5mm之间。其可例如具有在15℃至100℃之间的活化温度。

此外，可设有两个或多个采用不同的形状记忆材料制成的形状记忆元件，例如，所述形状记忆元件在不同的温度或磁场下改变其形状。可采用的形状记忆合金可具有单向形状记忆效应和/或双向形状记忆效应和/或伪弹性行为。具有不同效应和行为的材料可根据所需的刺激功能使用。

采用形状记忆合金，改变形状通常可通过热方法或磁方法产生。两种效应均可利用。热致形状改变可通过使电流经过形状记忆元件实现，这样形状记忆元件就会由于其电阻而加热(直接热刺激)，或者从外部改变形状记忆元件的温度，例如通过传送或撤销加热，例如通过加热或冷却装置或者通过改变周围温度，例如通过体热的作用(间接热刺激)。

例如，可采用下述形状记忆合金，其在高于使用温度的温度下形状不改变，且当温度下降至使用温度时改变其形状。例如，刺激设备可加热至50至60℃的温度，之后，在用于刺激皮肤或肌肉的过程中，其冷却至室温且由此而变形。

此外，该热致形状改变也可通过下述形状记忆合金实现，其在低于使用温度的温度下形状不改变，且当温度上升至使用温度时改变其形状。例如，刺激设备可存在于室温下，插入阴道或肛门中后，温度上升至38℃的体温，其受热而变形。

但是，热激活也可通过以下所述实现，通过接通电流并利用由于电阻而产生的热，通过加热元件或加热介质，例如加热棒，或者通过化学放热反应，例如三水合乙酸钠溶液。

通过流过形状记忆元件的电流、通过穿过形状记忆元件产生磁场或者通过形状记忆元件的温度改变而产生且引起形状记忆元件的运动的形状记忆元件的形状改变没有噪音且因此优于已知的刺激设备。此外，将形状记忆元件用作可运动成型元件的驱动装置实现了几乎无惰性，即非常快速响应的成型元件在宽频率范围的驱动的致动且产生的运动具有非常精细的可调节幅度。

通过所提出的刺激设备，通过改变形状，有可能施加连续或同时作用的多个刺激功能且从而获得各个刺激区域的较好刺激。

能够产生的且所提出的刺激设备能够通过激活形状记忆合金而采用的可能的形状改变包括卷曲、修圆、弯曲、交替上升和下降、改变方向、膨胀或改变长度或螺旋成型。通过插入另一个元件，这些形状改变会导致外部套筒的额外的形状改变。

通过该刺激设备，刺激设备(例如外套筒)的接触面的各个区域能够连续或同时改变其形状。例如，因此，在使用中，可能实现单个形状改变、伪弹性多个形状改变和/或在使用过程中形状改变的改变，其中每个形状改变在使用后能够恢复到初始状态。

在这种情形中，可设计弹性套筒，例如使得其将一个或多个成型元件压回其初始形状，或者一个或多个形状记忆元件在刺激结束后重新采用其初始形状。

正如以上所述，所述至少一个成型元件能够在第一位置和第二位置之间来回移动，其中所述至少一个成型元件在第一位置不使接触表面区域变形，且在第二位置使接触表面区域变形。

例如，可变形的接触表面区域可为在成型元件的第一位置不变形，且因此刺激设备指向用户的表面可为光滑的，而成型元件在其第二位置产生接触表面区域的局部变形，这例如使刺激设备变厚。但是，也可设计单个成型元件，这样，在第二位置，其产生两个或多个变形，例如在紧靠接触表面区域的凸出部分或类似物附近。

但是，所述至少一个成型元件也可为能够在第一位置和第二位置之间来回运动，这样，所述至少一个成型元件就使接触表面区域在第一位置和第二位置都变形，且由成型元件产生的变形在成型元件的运动的过程中运动经过接触表面区域。换句话说，变形移动经过刺激设备朝向用户的表面。

此外，还可提供为致动器具有至少一个恢复元件，其抵消所述至少一个成型元件的运动或者所述至少一个形状记忆元件的延伸。这种恢复元件可为，例如，诸如弹簧或类似物等的弹性元件，还可为其它形状记忆元件。如果恢复元件作用于成型元件，形状记忆元件的延伸被成型元件和形状记忆元件之间的操作连接所反转，而在另一种情况下，恢复元件直接作用于形状改变元件并反转后者的延伸。

根据一个实施例，提供为致动器具有传动装置，其以力传动的方式连接至所述至少一个形状记忆元件和至少一个成型元件。这种传动装置可，例如，具有运动转换功能。例如，形状记忆元件的线性作用的延伸可转换为成型元件的旋转或枢转运动。可选地或另外，传动装置可配置为使得其增强或减弱由形状记忆元件的延伸所产生的成型元件的运动。例如，传动装置可设计为齿轮。

为此，例如，可提供为传动装置具有至少一个杆和/或至少一个剪式机构和/或至少一个曲柄盘和/或至少一个引导元件。从这个角度，引导元件可为，例如，线性引导，用于引导成型元件沿直引导路径或沿引导曲线。

根据另一个实施例，可提供为至少两个成型元件操作地相互连接。两个或多个成型元件之间的操作连接可为使得相连的成型元件在相同的方向或不同的方向作用于接触元件。此处，两个或多个成型元件在相同的方向上作用在接触元件上意指相连的成型元件在其各自的第一位置不产生任何变形且在其各自的第二位置产生变形，即它们总是同时产生变形，或者从其各自的第一位置运动至其各自的第二位置产生了各自的变形在相同方向的运动，即由成型元件产生的变形在相同的方向上运动在一起。两个或多个成型元件在相反的方向上作用在接触元件上意指相连的成型元件总是交替产生变形，或者由成型元件产生的变形在相反方向上运动。

此外，可提供为具有相反作用方向的两个形状记忆元件操作地连接至一个或多个成型元件。这可用于在相反的方向上驱动两个成型元件，例如如以上所述，或者通过另一个形状记忆元件的作用反转形状记忆元件的延伸，同样如以上所述。

根据一个实施例，提供为底座主体形成为第一外壳部分，其接纳一个或多个形状记忆元件，且至少一个成型元件设计为第二外壳部分，其可动地连接至第一外壳部分。例如，第一外壳部分和一个或多个第二外壳部分可一起形成限定刺激设备的外部结构的外壳，其中所述一个或多个第二外壳部分，由于其相对于第一外壳部分的相对活动性，共同或单独产生刺激设备的局部变形。

此外，可提供为用于与用户的身体部分接触的接触元件设计为弹性橡胶套筒，其包围至少所述底座主体和一个或多个成型元件。如果底座主体和一个或多个成型元件一起形成限定刺激设备的外部结构的外壳，套筒可根据该外部结构成型，这样其就紧紧地对外壳部分施加压力。在成型元件运动期间，套筒因而在围绕所述成型元件的区域中弹性变形，使得刺激设备例如变得更厚。

根据另一个实施例，可提供为至少一个用于储存电能的蓄能器设置于底座主体上或其中。尽管用于操作刺激设备所需要的电能也可能从外部供应，例如通过将刺激设备连接至电缆，但是为了刺激设备良好的可操作性，没有电缆是有利的。这能通过直接在刺激设备上或其中设置蓄能器而实现。

在一个实施例中，提供为蓄能器包括至少一个可充电蓄电池。这就避免了用户为了在电池用尽后更换不可充电电池而需要打开刺激设备。

有利地，还可提供为至少一个用于非接触式供应电能的接收器线圈设置于底座主体上或其中。这样，例如，设置于刺激设备中的蓄电池就能够非接触式地充电。因此就不需要刺激设备外部的金属触点，因此刺激设备使用就更安全且就能够更容易地制造成防水的。

根据另一个实施例，可提供为用于影响一个或多个成型元件的运动的控制单元设置于底座主体上或其中，且电连接至所述一个或多个形状记忆元件和/或连接至电磁铁和/或连接至加热器。例如，控制单元可设计为使得其发射脉冲或连续信号。此处，“脉冲信号”意指在成型元件从第一位置运动至第二位置又返回的两个运动过程之间，在某一时间间隔期间不发生运动。相较而言，在为“连续信号”的情况下，从第一位置至第二位置又返回的运动连续交替发生，成型元件不会停止。如果刺激设备具有多个成型元件，每个成型元件彼此独立地可操作地连接至形状记忆元件并由后者驱动，那么各个成型元件就能够有利地为互不相关地且相互之间单独地受驱动。这样就能够执行复杂的刺激程序。

此外，可提供为控制单元设计用于周期性地致动所述一个或多个形状记忆元件，频率范围为5Hz或更小，优选地为3Hz或更小，特别是1Hz或更小。已知刺激设备的震动频率高于这些值很多倍。这种刺激设备的刺激作用基于与其接触的身体部分的刺激，通过设备的高频整体运动实现。已经发现，基于向治疗的身体部分周期性地低频局部施加力的刺激产生更加舒适的、更加精细的刺激作用。这种类型的刺激被认为是在所述频率下特别舒适的，在用户受治疗的身体部分的局部作用也是如此。

在另一个实施例中，提供为其还具有至少一个操作元件，用于设置至少一个形状记忆元件的频率和/或应变幅度。

例如，可能直接由用户改变频率和/或幅度。为此，例如，可提供用于打开和关闭刺激设备的按钮。此外，例如，可提供用于设置频率的按钮和用于设置幅度的按钮，用于每个分别可控的成型元件，在这种情况下，频率和幅度连续地或者增大或者减小，只要各个按钮是致动状态即可，或者每次相应的按钮按下时，频率和幅度逐步增大或减小。同样，在每种情况下可提供一对按钮用于设置频率和幅度，其中一个产生频率和幅度的增大，而另一个产生频率和幅度的减小。

在其它实施例中，可能间接由用户改变频率和/或幅度。为此，例如，刺激设备可具有刺激程序，其存储于控制单元中并产生不同的频率和幅度组合，其中在程序运行过程中，频率和幅度都能够改变。可选地，程序也可存储于配置在移动终端上的应用中。这种应用可同时配置为用于刺激设备的远程控制。

与以上所述的用户选择频率和/或幅度的方式相同，存储的程序也可类似地经由例如操作元件取回(retrieved)。为此，例如根据一个实施例，可提供单个按钮，当该按钮第一次按下时，打开刺激设备并取回第一存储的程序。如果第二次按下按钮，就取回下一个存储的程序，等等，直到所有存储的程序都选择完一次。之后，如果再次按下按钮，就会使刺激设备关闭。根据另一个实施例，一个按钮用于打开和关闭，另一个按钮用于程序选择。可选地，可提供一对按钮用于程序选择，其中一个按钮以升序取回存储的程序，另一个按钮以降序取回存储的程序。

将理解，取代按钮，也可类似地采用其它操作元件，例如拨动开关、旋转开关等。按钮的特别的优势在于其能够轻易做成防水的，将其设置于弹性橡胶接触元件(例如硅胶套)之下或之后，这是因为利用套的弹性，按钮仍能够正常操作而没有任何问题。

但是，还包括一个或多个操作元件为远程控制的组成部分的技术方案，这样刺激设备本身上就不需要设置操作元件。如果远程控制为移动终端上的应用，操作元件则可配置为典型用于应用的形式，例如为按钮、滑块等能够通过触摸操作且呈现于移动终端屏幕上的元件，其功能可对应于上述按钮的功能。

附图说明

所提出的刺激设备的所述实施例以下结合附图中的附图标记进行更详细的介绍，其中

图1所示为根据第一所示实施例的刺激设备；

图2所示为根据第二所示实施例的刺激设备；

图3所示为根据第三所示实施例的刺激设备；

图4所示为根据第四所示实施例的刺激设备；

图5所示为根据第五所示实施例的刺激设备；

图6所示为各种其它提出的作用机构的六个示意实施例。

具体实施方式

图1-4各自显示了穿过根据各种示意实施例的刺激设备的实例的示意纵向截面图。在所示的所有情形下，用于与用户的身体部分接触的接触元件设置于棒形外壳的外表面上。但是，所示的原理和机构同样适用于具有其它形式的示意实施例中，例如刺激设备具有中空圆柱形外壳或底座主体，其中用于与用户的身体部分接触的接触元件形成中空圆柱形的内表面。

在所示的示意实施例中，接触元件5在每种情形下设计为硅胶制成的弹性外套筒。接触元件5包围由两个第一外壳部分3形成的底座主体1。在根据图1、2和4的各个示意实施例中，成型元件2活动地设置于底座主体1上，且同时设计为第二外壳部分4。在根据图3的示意实施例中，两个成型元件2活动地设置于底座主体1上，且同时各自设计为第二外壳部分4。第一外壳部分3和一个或多个第二外壳部分4一起限定了刺激设备的基本形状，由接触元件5与外部分隔开。

在各种情形下形状记忆元件7设置于刺激设备内部，且在所示的示意实施例中，设计为由形状记忆合金制成的张紧丝并由引导元件12引导。在各种情形下形状记忆元件7设置于底座主体1中，且一端操作地连接至第一外壳部分3，另一端连接至成型元件2，或者在根据图3的示意实施例中，连接至两个成型元件。在初始状态，形状记忆元件7受到恢复元件8的拉伸荷载，恢复元件8在示意实施例中设计为压缩的弹簧。

形状记忆元件7电连接至蓄能器113，在所示实施例中，蓄能器113在每种情况下设计为可充电蓄电池，以及电连接至控制单元14，这样就能产生经过形状记忆元件的电流，其中高度示意地显示了电连接。控制单元14可由用户通过例如一个或多个按钮进行操作。

只要电流流过形状记忆元件7，后者就反向于所施加的拉应力拉向一起。只要不再有任何电流流过，恢复元件8就将形状记忆元件7拉回初始长度。通过控制单元14的合适的编程，能够以脉冲的方式致动形状记忆元件7并从而产生所述一个或多个成型元件2的脉冲运动，从而使接触元件5的能够可逆变形的接触表面区域6产生变形。

为了在形状记忆元件7和所述一个或多个成型元件2之间产生可操作的连接，在所示的实施例中，由杆9形成传动装置。在根据图3的所示实施例中，曲柄盘11起到杆的作用。在所示实施例中，杆9为各个引导件的组成部分，其在引导元件12中被引导。

在图1和2中的所示实施例中，成型元件2各自具有圆顶形，且通过形状记忆元件7的交替伸长和缩短而线性地可动。相较而言，图3和4中的所示实施例中的成型元件2以铰接的方式安装至第一外壳部分3，且能够关于铰接轴承枢转，因此实现接触元件5的可变形接触表面区域6的变形。

在根据图5的所示实施例中，成型元件2以铰接的方式设置于由两个第一外壳部分3形成的基座主体1中。接触元件5不覆盖整个刺激设备，而只是覆盖未被第一外壳部分3封闭的区域。成型元件2操作地连接至恢复元件8，恢复元件8为压缩弹簧的形式。形状记忆元件一端连接至第一外壳部分3，其另一端直接连接至成型元件2。形状记忆元件7的电致动产生成型元件2的枢转运动，因此使接触元件的可变形接触表面区域6局部变形。

图6显示了本发明提出的各种其它作用机构的六个示意实施例。这些都是极简的示意图，没有示出各个刺激设备的全部特征，因为它们仅用于阐明根据本发明的刺激设备是如何设计的。

在图6A和6B中，变形通过枢转杆以最简单的方式实现，其使接触元件5局部变形。在图6A的情况下，当形状记忆元件7受到致动时，杆9从底部向上运动。在图6B的情况下，当形状记忆元件7受到致动时，杆9从顶部向下运动。这对应于图5中所示实施例的作用原理。在具体实施例中，例如，杆9自身可同时为成型元件2。

在图6C和6D的示意实施例中，接触元件5的变形通过两个或多个杆9实现，杆9可例如环绕刺激设备的周向分布。在图6C的情况下，形状记忆元件7在最高点处连接至接触元件5。如果杆9的自由端还连接至接触元件，当形状记忆元件7缩短时，杆9伸展打开，以使接触元件5变形。在图6D的情况下，四个杆以剪式机构10的方式相互连接且在引导元件12中在水平方向上被引导，这样，形状记忆元件7缩短，产生杆的连接点的向外的运动，这从而使接触元件5变形。

在图6E和6F的示意实施例中，接触元件5的变形在几个点处实现或同等运动。根据图6E的示意实施例类似于图6C，除了在这种情况下，有两对或两组杆9，其可操作地连接至相同的形状记忆元件7，且由后者在相同的方向上操作。相较而言，根据图6F的示意实施例为具有若干对或若干组杆9的刺激设备的实例，杆9可操作地连接至一个且为同一个形状记忆元件7，且各自连接至成型元件2，其中每个成型元件2永久地产生接触元件5的变形。在这种情况下，致动形状记忆元件7产生成型元件2沿刺激设备纵轴的运动，且因此产生所产生的变形的运动。

附图标记列表

1 基座主体

2 成型元件

3 第一外壳部分

4 第二外壳部分

5 接触元件

6 可变形接触表面区域

7 形状记忆元件

8 恢复元件

9 杆

10 剪式机构

11 曲柄盘

12 引导元件

13 蓄能器

14 控制单元