PL 67240 Y1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO (21) Numer zgłoszenia: 121117 (22) Data zgłoszenia: 15.06.2012 (19) PL (11) 67240 (13) Y1 (51) Int.Cl. A61H 3/06 (2006.01) (54) Konstrukcja przestrzenna urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące (43) Zgłoszenie ogłoszono: 08.07.2013 BUP 14/13 (73) Uprawniony z prawa ochronnego: SPOŁECZNA AKADEMIA NAUK, Łódź, PL (45) O udzieleniu prawa ochronnego ogłoszono: 30.06.2014 WUP 06/14 (72) Twórca(y) wzoru użytkowego: MARCIN WŁOSZCZYK, Ostrów Wielkopolski, PL MATEUSZ SZTUKOWSKI, Wilkszyn, PL EDWARD TYBURCY, Ostrów Wielkopolski, PL
2 PL 67 240 Y1 Opis wzoru Przedmiotem wzoru użytkowego jest konstrukcja przestrzenna urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące, przeznaczony do zastosowań medycznych w procesie leczenia, rehabilitacji i użytkowania przez osoby ze ślepotą wrodzoną lub nabytą. Zasada działania zmysłu wzroku oparta jest na zdolności do odbierania i analizy bodźców świetlnych z otaczającego środowiska, co umożliwia rozpoznawanie kształtów, ocenianie odległości położenia obiektów od oka, rozróżnianie barw. Obraz powstaje na siatkówce oka, zbudowanej z komórek światłoczułych (czopki i pręciki), która przekazuje informacje do mózgu poprzez nerw wzrokowy. Całkowite lub znaczne zaburzenie widzenia, które może mieć charakter nabyty lub wrodzony jest kalectwem. Ludzie cierpiący na to upośledzenie mają poważne problemy z poruszaniem się i wykonywaniem codziennych czynności oraz z akceptacją własnego kalectwa. Obecnie nie są znane metody prawdziwego przywrócenia wzroku osobom niewidomym. Najbardziej obiecujące próby związane z tym zadaniem oparte są na budowaniu urządzeń naśladujących naturalny proces widzenia, natura jest najlepszym wzorem dla ludzi i ich wytworów. Znane jest urządzenie Argus II skonstruowane przez naukowców oraz inżynierów z amerykańskiej firmy Second Sight oraz niemieckiej Retina Implant AG składające się z kamery umieszczonej na okularach, modułu zasilania i wszczepionych w oko elektrod i mikroprocesora. Kamera rejestruje obraz i poprzez nadajnik bezprzewodowy przekazuje go do mikroprocesora wszczepionego blisko siatkówki. Procesor zamienia obraz w serię zmiennych impulsów elektrycznych, działających poprzez 60 drobnych elektrod na komórki siatkówki, co umożliwia wytworzenie obrazu. Urządzenie przywraca częściowo zdolność widzenia osobom chorym na neurodegeneracyjne choroby oczu jak retinopatia barwnikowa. Urządzenie ma ogran i- czoną zdolność tworzenia obrazów. Pacjenci mogą zobaczyć i zlokalizować proste obiekty jak drzwi, okna czy twarze osób stojących naprzeciw nich. Prace nad sztucznym okiem są prowadzone między innymi przez naukowców z Bostońskiego Centrum Medycznego The Boston Retinal Implant Project, którzy opracowali implant oka wszczepiany bezpośrednio do siatkówki. Obrazy uzyskiwane przez kamerę odpowiadają dokładnie elektrycznym sygnałom przekazywanym neuronom oka: http://news.bostonherald.com Istota wzoru użytkowego, urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące polega na tym, że: 1. Obraz optyczny otaczającej niewidomego przestrzeni jest zamieniany, za pomocą przetworników optyczno-elektronicznych, elektromechanicznych oraz urządzeń elektronicznych sterowanych przez cyfrowe procesory sygnałowe realizujące przypisany im program, na sygnały akustyczne i mechaniczne. 2. Część pomiarowa urządzenia wykonana jest w postaci oprawek okularów, gdzie w tarczy (okularze) lewej i prawej, froncie oprawki, zausznikach oraz mostku umieszczone są przetworniki optyczno-elektroniczne. 3. Część wykonawcza urządzenia jest zrealizowana w postaci przetworników elektrycznoakustycznych umieszczonych w specjalnie do tego przeznaczonej komorze wykonanej w końcowej części zauszników oprawek okularów oraz w postaci przetworników elektromechanicznych zamontowanych na opaskach elastycznych zakładanych na przeguby dłoni lewej i prawej niewidomego. 4. W tarczy lewej i prawej oprawek okularów zamontowane są na elastycznej membranie w postaci matrycy 4x3 (cztery wiersze, trzy kolumny), miniaturowe czujniki refleksyjne odległości (nadajnik dioda nadawcza poczerwieni, odbiornik dioda LED), przy czym czujniki umieszczone w skrajnych górnych i dolnych wierszach służą do detekcji przedmiotów znajdujących się w bliższej odległości, a czujniki umieszczone w wierszach środkowych służą do detekcji przedmiotów znajdujących się w dalszej odległości. 5. W mostku oprawek okularów zamontowana jest miniaturowa kamera CCIQ z obiektywem szerokokątnym i czujnikiem podczerwieni. 6. W zausznikach lewym i prawym oprawek okularów zamontowane są czujniki refleksyjne służące do detekcji przedmiotów znajdujących się w odległości mniejszej niż 0,8 m oraz czujniki pomiaru natężenia oświetlenia przestrzeni z prawej i lewej strony niewidomego. 7. Zadaniem przetworników elektromechanicznych zamontowanych na opaskach elastycznych zakładanych na przeguby dłoni lewej i prawej niewidomego jest wytworzenie dotykowej informacji o natężeniu oświetlenia informujące, z której strony jest przestrzeń jasna, a z której ciemna (z lewej
PL 67 240 Y1 3 czy z prawej strony niewidomego) oraz sygnałów ostrzegawczych o przeszkodach znajdujących się w odległości mniejszej niż 0,8 m. 8. W jednostce centralnej znajduje się kontroler systemu, cyfrowy procesor obrazu, cyfrowy procesor dźwięku, procesor sygnału mechanicznego, układ zasilania bateryjnego, magistrale, interfejsy. Zaletą wzoru użytkowego konstrukcji przestrzennej urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące, przeznaczony do zastosowań medycznych w procesie leczenia, rehabilitacji i użytkowania przez osoby ze ślepotą wrodzoną lub nabytą jest możliwość lepszej orientacji w przestrzeni, poruszania się i wykonywania prostych zadań przez niewidomego. Ponadto, skorzystać z niego mogą osoby, które wcześniej widziały i straciły wzrok np. przez chorobę lub w wyniku wypadku. U takich osób część mózgu odpowiedzialna za rejestrację obrazu wciąż może być aktywna i kształtować obraz w mózgu człowieka w oparciu o otrzymywane z urządzenia sygnały. W przypadku niewidomych od urodzenia, urządzenie może wspomagać funkcje innych części mózgu - np. smak, węch. Stosowanie wynalazku nie wymaga interwencji chirurgicznej. Przedmiot wzoru użytkowego, konstrukcja przestrzenna urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące, przeznaczony do zastosowań medycznych w procesie leczenia, rehabilitacji i użytkowania przez osoby ze ślepotą wrodzoną lub nabytą zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania uwidocznionym na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny konstrukcji przestrzennej urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące, przeznaczony do zastosowań medycznych w procesie leczenia, rehabilitacji i użytkowania przez osoby ze ślepotą wrodzoną lub nabytą, wykonana w wersji pierwszej - przewodowej. Konstrukcja jest wykonana z części pomiarowej, elementów wykonawczych i jednostki centralnej, która steruje pracą urządzenia zgodnie z zapisanym w jej pamięci programem. Część pomiarowa urządzenia, związana bezpośrednio z przetwornikami optyczno-elektronicznymi, jest wykonana w postaci uchwytu nagłownego wykonanego w postaci oprawek okularów gdzie: w tarczy (okularze) lewej i prawej zamontowane są, na elastycznej odpowiednio uformowanej membranie, w postaci matrycy 4x3 (cztery wiersze, trzy kolumny), miniaturowe czujniki refleksyjne odległości (nadajnik dioda nadawcza poczerwieni, odbiornik dioda LED), przy czym czujniki umieszczone w skrajnym górnym wierszu tarczy prawej 1 i w skrajnym górnym wierszu tarczy lewej 2 służą do detekcji przedmiotów znajdujących się w odległości do 2 m i ustawione są pod kątem 45 w stosunku do płaszczyzny ziemi, czujniki refleksyjne umieszczone w wierszu drugim 3 i trzecim 4 tarczy prawej i w wierszu drugim 5 i trzecim 6 tarczy lewej służą do detekcji przedmiotów znajdujących się w odległości od 1 m do 8 m, w skrajnym dolnym wierszu tarczy prawej 7 i w skrajnym dolnym wierszu tarczy lewej 8 umieszczone są czujniki refleksyjne służące do detekcji przedmiotów znajdujących się w odległości do 2 m i ustawione są pod kątem minus 45 w stosunku do płaszczyzny ziemi. W mostku oprawek zamontowana jest miniaturowa kamera CCIQ obrazu kolorowego 9 z obiektywem szerokokątnym i czujnikiem podczerwieni 10. W zauszniku prawym zamontowany jest refleksyjny czujnik odległości 11, a zauszniku lewym refleksyjny czujnik odległości 12, które służą do detekcji przedmiotów znajdujących się w odległości do 1 m z prawej i lewej strony niewidomego. W zauszniku prawym zamontowane są również czujniki pomiaru natężenia oświetlenia 13, a zauszniku lewym czujniki pomiaru natężenia oświetlenia 14. W zauszniku prawym, w końcowej jego części w specjalnie do tego przeznaczonej komorze zamontowany jest przetwornik elektroakustyczny 15, podobnie w zauszniku lewym zamontowany jest przetwornik elektroakustyczny 16. Czujniki optoelektroniczne (czujniki refleksyjne odległości, czujniki pomiaru natężenia oświetlenia, czujnik podczerwieni) umieszczone w uchwycie nagłownym podłączone są do bloku akwizycji sygnałów 17, którego zadaniem jest zbieranie sygnałów pomiarowych i przekształcanie ich na postać cyfrową. Blok akwizycji sygnałów, czujnik podczerwieni, miniaturowa kamera oraz przetworniki elektroakustyczne są połączone z jednostką centralną urządzenia 18 za pomocą magistrali przewodowej 19, która w uchwycie nagłownym jest ułożona w specjalnie do tego celu wykonanym zagłębieniu w kształcie rowka 20. Jednostka centralna urządzenia przetwarza otrzymane informacje, związane z parametrami otaczającej niewidomego przestrzeni na odpowiadające im sygnały akustyczne i mechaniczne. Z jednostką centralną urządzenia połączone są przetworniki elektroakustyczne 15, 16, przetwornik elektromechaniczny 21 zamontowany na opasce elastycznej zakładanej na przegub prawej dłoni oraz przetwornik elektromechaniczny 22 zamontowany na opasce elastycznej zakładanej na przegub lewej dłoni. Na rysunku fig. 2 przedstawiono widok perspektywiczny konstrukcji przestrzennej urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące, przezna-
4 PL 67 240 Y1 czony do zastosowań medycznych w procesie leczenia, rehabilitacji i użytkowania przez osoby ze ślepotą wrodzoną lub nabytą, wykonanej w wersji drugiej bezprzewodowej. W wersji tej wykorzystano do połączenia między jednostką centralną urządzenia, a jednostkami: pomiarową i wykonawczymi magistrale bezprzewodowe 23, 24 oparte na wykorzystaniu konwerterów Bluetooth. Zastrzeżenie ochronne Konstrukcja przestrzenna urządzenia wspomagającego proces rozpoznawania elementów w przestrzeni przez osoby niewidzące, przeznaczony do zastosowań medycznych w procesie leczenia, rehabilitacji i użytkowania przez osoby ze ślepotą wrodzoną lub nabytą, znamienna tym, że część pomiarowa urządzenia jest wykonana w postaci uchwytu nagłownego wykonanego w postaci oprawek okularów, gdzie w tarczy lewej i prawej zamontowane są, na elastycznej odpowiednio uformowanej membranie, w postaci matrycy miniaturowe czujniki refleksyjne odległości, przy czym czujniki umieszczone w skrajnym górnym wierszu tarczy prawej (1) i w skrajnym górnym wierszu tarczy lewej (2) służą do detekcji przedmiotów powyżej głowy niewidomego, czujniki refleksyjne umieszczone w wierszu drugim (3) i trzecim (4) tarczy prawej i w wierszu drugim (5) i trzecim (6) tarczy lewej służą do detekcji przedmiotów znajdujących się naprzeciw niewidomego, czujniki refleksyjne umieszczone w skrajnym dolnym wierszu tarczy prawej (7) i w skrajnym dolnym wierszu tarczy lewej (8) służą do detekcji przedmiotów znajdujących się poniżej głowy niewidomego, w mostku oprawek zamontowana kamera (9) i czujnik podczerwieni (10), w zausznikach prawym i lewym zamontowane są refleksyjne czujniki odległości (11) i (12), które służą odpowiednio do detekcji przedmiotów znajdujących się z prawej i lewej strony niewidomego, czujniki pomiaru natężenia oświetlenia (13) i (14), przetworniki elektroakustyczne (15) i (16).
PL 67 240 Y1 5 Rysunki
6 PL 67 240 Y1 Departament Wydawnictw UPRP