УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА ЖЕВАТЕЛЬНЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ (ВАРИАНТЫ) И НАУШНИК
DEVICE FOR MONITORING CHEWING MOVEMENTS (VERSIONS) AND EARPHONE

Область техники
Изобретение относится к измерительным устройствам в биомедицинской технике для исследования движения тела человека или его частей для диагностических целей, а более точно к устройствам слежения за жевательными движениями человека.
Уровень техники
Известны устройства для слежения за мускулами лица, см. патентные документы: ЕР 1516586, JP 2006129885, US 6893406 и US 7421233.
Известны также устройства слежения за жевательными движениями человека, см. патентные документы: JP10011560, JP 7171136, JP 11123185, JP 2001178706, JP 2004242893, JP 2004242902 и JP 2005323213.
Ближайшим аналогом первого и второго вариантов заявленного устройства является устройство слежения за жевательными движениями, раскрытое в JP 7171136 и выполненное с возможностью установки на голове пользователя в области его височной и/или жевательной мускулатуры. Основным недостатком этого устройства является низкое качество фильтрации механических колебаний - выделении колебаний, вызванных жевательными движениями на фоне колебаний, вызванных другими факторами. Кроме того оно неудобно для использования в повседневной жизни.
Известен наушник для слежения за жевательными движениями, см. JP 2004351156, являющийся ближайшим аналогом заявленного наушника. Недостатком этого наушника является низкое качество фильтрации механических колебаний.
Раскрытие изобретения
Технический результат, достигаемый в заявленных устройствах слежения за жевательными движениями, заключается в повышении качества фильтрации механических колебаний - выделении колебаний, вызванных жевательными движениями на фоне других колебаний, вызванных, например, движениями головы или движениями челюсти при разговоре. Этот технический результат достигается благодаря конструкции корпуса устройства, выполненного с возможностью его упругой деформации, и расположению внутри корпуса датчика Холла и постоянного магнита с возможностью взаимного смещения при упругой деформации корпуса. Т.е. корпус заявленного устройства слежения за жевательными движениями является элементом датчика жевательных движений
Техническим результатом является также компактность заявленных устройств слежения за жевательными движениями, приспособленность к удобному использованию в повседневной жизни, благодаря выполнению корпуса с возможностью охвата ушной раковины пользователя или с возможностью установки в ушной раковине пользователя, или использованию упругой дужки, а также благодаря размещению других элементов устройства внутри корпуса.
Еще одним техническим результатом, достигаемым заявленными устройствами слежения за жевательными движениями и наушником, является адаптация (выбор) порогового количества жевательных движений в каждом цикле разжевывания - от первого жевательного движения при появлении пищи во рту до последнего жевательного движения перед проглатыванием исходя из интенсивности, то есть частоты и амплитуды жевательных движений. Этот результат важен, поскольку частота и амплитуда сигнала при жевании зависят от консистенции пищи - мягкая или твердая, мясо или суп и т.п.Увеличение амплитуды сигнала жевания и уменьшение его частоты означает, что пища стала жестче и пороговое количество жевательных движений следует увеличить.
Указанный технический результат достигается в устройстве слежения за жевательными движениями, позволяющим подсчитать количество жевательных движений и выполненным с возможностью установки на голове пользователя в области височной или жевательной мускулатуры, при этом включающим как минимум один датчик Холла и, по меньшей мере, один постоянный магнит, установленные с возможностью взаимного смещения в упруго деформируемом корпусе, и блок управления и обработки информации от датчика Холла, смещаемого относительно постоянного магнита при деформации корпуса, как следствия жевательных движений.
Упруго деформируемый корпус может быть выполнен с возможностью охвата ушной раковины пользователя и прилеганием к его височной и/или жевательной мышцам.
Упруго деформируемый корпус может быть выполнен с возможностью установки в ушной раковине пользователя.
Упруго деформируемый корпус может являться корпусом наушника.
Упруго деформируемый корпус может состоять, по меньшей мере, из двух частей, упруго соединенных друг с другом, на одной из которых установлен датчик Холла, а на другой постоянный магнит.
Часть стенки корпуса может быть выполнена упруго деформируемой и на ней может быть установлен постоянный магнит.
Устройство может дополнительно включать соединенные с блоком управления и обработки информации: динамик или вибросигнал, микрофон, клавиши для ввода начального порогового значения числа жевательных движений и жидкокристаллический экран для отображения установленного порогового значения, а блок управления и обработки информации может быть выполнен с возможностью подсчета количества жевательных движений, анализа их частоты и амплитуды, а также выявления отклонения числа жевательных движений от заданного порогового значения и передачи пользователю на основе этого анализа звукового сообщения через динамик, или сигнала (например, вибросигнала, или теплового сигнала) для проглатывания пищи.
Устройство может быть выполнено с интерфейсом для проводной (например, USB) или беспроводной (например, bluetooth) связи для передачи информации на внешние устройства или обмена информацией с внешними устройствами.
Указанный технический результат достигается в устройстве слежения за жевательными движениями, позволяющим подсчитать количество жевательных движений и выполненном с охватывающей голову или шею пользователя упругой дужкой для установки и удержания на голове пользователя в области височной или жевательной мускулатуры, при этом включающим, как минимум, один датчик Холла и, по меньшей мере, один постоянный магнит, установленные с возможностью взаимного смещения в первом упруго деформируемом корпусе, прижимаемом дужкой к голове пользователя в области височной или жевательной мускулатуры, и блок управления и обработки информации от датчика Холла, смещаемого относительно постоянного магнита при деформации корпуса, как следствия жевательных движений.
Первый упруго деформируемый корпус может состоять, по меньшей мере, из двух частей, упруго соединенных друг с другом, на одной из которых установлен датчик Холла, а на другой постоянный магнит.
Часть стенки первого корпуса может быть выполнена упруго деформируемой и на ней может быть установлен постоянный магнит.
Устройство может дополнительно включать второй, прижимаемый дужкой к голове пользователя, упруго деформируемый корпус с установленными в нем с возможностью взаимного смещения датчиком Холла и, по меньшей мере, один постоянный магнит, а блок управления и обработки информации выполнен с возможность обработки информации от обоих датчиков Холла.
В устройствах слежения за жевательными движениями необходимое индивидуальное число жевательных движений в каждом цикле разжевывания может корректироваться блоком управления и обработки информации на основе анализа частоты и амплитуды жевания, зависящих от консистенции пищи. Для жесткой пищи (мясо, хлеб и т.д.) и для мягкой пищи (суп, бульон, салат и т.д.) частота и амплитуда разжевывания отличаются, анализ этих различий позволяет изменить заданное число жеваний в большую или меньшую сторону, максимально адаптируя это число под пищу в каждом цикле разжевывания.
Указанный технический результат достигается в наушнике для слежения за жевательными движениями, т.е. прикладываемом к уху или надеваемом на ухо устройстве, включающем также датчик Холла, по меньшей мере, один постоянный магнит и блок управления и обработки информации от датчика Холла, а корпус наушника выполнен упруго деформируемым, при этом датчик Холла и постоянный магнит установлены внутри корпуса с возможностью взаимного смещения при упругой деформации корпуса, а блок управления и обработки информации соединен с динамиком.
Упруго деформируемый корпус может состоять, по меньшей мере, из двух частей, упруго соединенных друг с другом, на одной из которых установлен датчик Холла, а на другой - постоянный магнит.
Часть стенки корпуса может быть выполнена упруго деформируемой и на ней может быть установлен постоянный магнит.
Корпус может быть разделен на две части, упруго соединенные между собой и имеющих возможность взаимного смещения друг относительно друга, при этом датчик Холла и постоянный магнит установлены на разных частях корпуса, при этом одна из частей прилегает к височным и/или жевательным мышцам головы пользователя и/или к ушной раковине.
Блок управления и обработки информации может быть установлен в упруго деформируемом корпусе.
Наушник может дополнительно включать расположенные на упруго деформируемом корпусе клавишу для установки порогового значения количества жевательных движений в цикле разжевывания - от первого жевательного движения при появлении пищи во рту до последнего жевательного движения перед проглатыванием и жидкокристаллический экран для отображения установленного порогового значения, соединенные с блоком управления и обработки информации.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид устройства слежения за жевательными движениями, выполненного в виде наушника.
На фиг.2 показана проекция устройства слежения за жевательными движениями.
На фиг.3 показан поперечный разрез устройства слежения за жевательными движениями, показанного на фиг.2. Показано расположение внутри корпуса датчика Холла и магнитов.
На фиг.4 показан вариант расположения внутри корпуса датчика Холла и магнита, когда магнит закреплен на упругом кольце.
На фиг.5 показан вариант расположения внутри корпуса датчика Холла и магнита.
На фиг.6 представлена блок-схема устройства слежения за жевательными движениями.
На фиг.7 показано устройство слежения за жевательными движениями, выполненное с упругой дужкой и включающее два корпуса (наушников), прижимаемых дужкой к голове пользователя.
На фиг.8 показано поперечный разрез одного из корпусов устройства слежения за жевательными движениями, выполненного с упругой дужкой.
На фиг.9 показано устройство слежения за жевательными движениями, выполненное с возможностью его размещения в ушной раковине.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг.1 устройство слежения за жевательными движениями выполнено в виде наушника с корпусом 1, состоящего из верхней части 2 и нижней части
3, разделенных упругой частью, например, упругим кольцом (кольцеобразным элементом)
4. Корпус и его составляющие части могут быть изготовлены из пластика, или оргстекла (плексигласа), а также акрила, полистирола, полиэтилена, ABC и т.д. Пластик может быть прорезиненным. Корпус может быть прозрачным. Упругая часть корпуса может быть выполнена металлической или неметаллической. Кроме того, не исключается возможность использования этих материалов совместно в комбинации друг с другом. Упругая часть корпуса должна обладать заданной жесткостью и быть многократно-пружинящего действия, а по конструкции может быть витой или винтовой, цилиндрической или конической формы, спиральной, плоской и т.д. Упругая часть корпуса может быть выполнена в виде пружины из стали, латуни и бронзы, и т.п. Но может использоваться так же и резина, армированный пластик или металлический сплав.
По форме упругая часть может быть выполнена в виде узкой плоской полосы, или спирали, или стержня, или мембраны, или сильфон, или трубчатая пружины. Может сжимать, растягивать или сгибаться, или скручиваться, или одновременно выполнять комбинации этих движений.
Под мембраной понимается тонкая упругая, чаще всего круглая, плоская или гофрированная пластина, закрепленная по краям. Она может быть металлическая или неметаллическая. Материалом для неметаллических мембран служит резина, прорезиненный шелк и кожа. При использовании неметаллической мембраны для соединения частей корпусов устройства рекомендуется дополнительно использовать пружину, например, винтовую цилиндрическую.
Наушник снабжен динамиком 5, жидкокристаллическим экраном 6 и клавишами 7 и 8 для установки порогового значения количества жеваний в цикле разжевывания, индицируемого на жидкокристаллическом экране 6. На фиг.1 показано также расположение выключателя 9, батарейного отсека 10 и USB порта 11. На фиг.2 представлена проекция наушника, внешний вид которого показан на фиг.1.
1
2
Внутри наушника, как показано на его разрезе на фиг.3, находится датчик Холла 12, установленный на консоли - плате блока управления и обработки информации 13, прикрепленной к верхней части корпуса 2. Магниты 14 и 15 закреплены на стенках нижней части корпуса 3 напротив датчика Холла 12 с зазорами относительно него δ и δ, соответственно. Следует отметить, что при расположении датчика Холла 12 на плате блока управления и обработки информации 13, магниты 14 и 15 могут быть установлены на упругой части корпуса - упругом кольце 4, как это показано на фиг.4.
На фиг.5 показан пример варианта расположения в упругом корпусе магнита 15 и датчика Холла 12, прикрепленного к плате блока управления и обработки информации 13, перпендикулярно ее оси О-О.
Для осуществления слежения за жевательными движениями устройство снабжено блоком управления и обработки информации в виде микроконтроллера 16, который, как показано на фиг.6, соединен с датчиком Холла 17 (12 на фиг.3), динамиком 18 (5 на фиг.1), жидкокристаллическим экраном 19 (6 на фиг.1) и клавишами 20 и 21 (7 и 8 на фиг.1), а также с выключателем 22 (9 на фиг.1), батарейным отсеком 23 (10 на фиг.1) и USB портом 24 (11 на фиг.1).
1
2
При одевании пользователем наушника, показанного на фиг.1, нижняя часть 2 его корпуса примыкает к ушной раковине и/или голове пользователя в области нахождения височной и/или жевательной мускулатуры. При жевании, в результате воздействия височно-жевательных мышц на нижнюю часть 3 корпуса, она перемещается и при этом колеблется относительно верхней части 2 корпуса в силу ее инерции и благодаря упругому кольцу 4, соединяющему части 2 и 3 корпуса. В результате взаимного колебания частей 2 и 3 корпуса, магниты 14 и 15 смещаются относительно датчика Холла 12, что приводит к появлению сигнала, пропорционального изменению расстояний δ и δ между магнитами и датчиком Холла. Информация от датчика Холла поступает в микроконтроллер 16 (фиг.6), где обрабатывается. Микроконтроллер 16 (фиг.6) также подсчитывает число сигналов соответствующих жевательным движениям в каждом цикле разжевывания, сравнивает полученное значение с заданным посредством клавиш 20 и 21 (7 и 8 на фиг.1 и фиг.2) пороговым значением и, в случае равенства текущего числа жевательных движений пороговому значению в каждом цикле разжевывания, подает пользователю посредством динамика 18 (5 на фиг.1 и фиг.2) звуковой сигнал для проглатывания пищи.
На фиг.7 показан второй вариант устройства слежения за жевательными движениями, выполненного с упругой дужкой 25 и включающего два корпуса 26 и 27, прижимаемых дужкой 25 к голове пользователя. В частности, второй вариант устройства слежения за жевательными движениями может быть выполнен в виде наушников, соединенных упругой дужкой. Каждый из корпусов 26 и 27 состоит из двух частей 28 и 29, соединенных посредством упругого кольца 30. Более подробно устройство корпуса 26 показано на фиг.8, где одна часть корпуса состоит из платформы 31 и пластины 32, на которой установлен датчик Холла 33. С пластиной 32 посредством упругого кольца 34 соединена вторая часть корпуса - пластина 35, на которой установлен магнит 36. Устройство может быть снабжено динамиком, жидкокристаллическим экраном и клавишами для установки порогового значения количества жеваний в цикле разжевывания, индицируемого на жидкокристаллическом экране, установленном в одном из корпусов вместе с процессором, выключателем, батарейным отсеком и USB портом. В результате взаимного колебания частей корпусов, магниты колеблются относительно датчика Холла, что приводит к образованию сигнала. Микроконтроллер подсчитывает количество колебаний - жевательных движений в каждом цикле разжевывания, сравнивает полученное значение с заданным посредством клавиш 20 и 21 (7 и 8 на фиг.1 и фиг.2) пороговым значением и, в случае равенства текущего числа жевательных движений пороговому значению в каждом цикле разжевывания, подает пользователю посредством динамика 18 (5 на фиг.1 и фиг.2) звуковой сигнал для проглатывания пищи, после чего начинается новый цикл разжевывания пищи.
На фиг.9 показано устройство слежения за жевательными движениями, включающее упруго деформируемый корпус, выполненный с возможностью установки в ушной раковине пользователя. Устройство включает упругую дужку 37, выполненную с возможностью охвата ушной раковины и соединенную с корпусом, состоящим из первой части - пластины 38 с датчиком Холла 39 на ней, и второй части 40 с установленным на ней магнитом 41 и соединенной с первой частью посредством упругого кольца (кольцеобразного элемента) 42. Устройство может быть снабжено динамиком, жидкокристаллическим экраном и клавишами для установки порогового значения количества жеваний в цикле разжевывания, индицируемого на жидкокристаллическом экране, установленном в одном из корпусов вместе с процессором, выключателем, батарейным отсеком и USB портом. В результате взаимного смещения частей корпусов, магниты колеблются относительно датчика Холла, что приводит к образованию сигнала, обрабатываемого процессором, который подсчитывает количество колебаний - жевательных движений в каждом цикле разжевывания, сравнивает полученное значение с заданным посредством клавиш 20 и 21 (7 и 8 на фиг.1 и фиг.2) пороговым значением и, в случае равенства текущего числа жевательных движений пороговому значению в каждом цикле разжевывания, подает пользователю посредством динамика 18 (5 на фиг.1 и фиг.2) звуковой сигнал для проглатывания пищи, после чего начинается новый цикл разжевывания пищи.
Выше были описаны варианты исполнения устройства слежения за жевательными движениями и наушника, которые не исчерпывают возможные варианты исполнения в соответствии с формулой изобретения. Например, не исключается вариант исполнения этих устройств без применения жидкокристаллического индикатора. В этом случае при включении устройства пользователю сообщается речевым или звуковым сигналом информация о пороговом значении числа жевательных движений, сохраненная в памяти микроконтроллера. Далее пользователь последовательным нажатием клавиш 7 или 8 изменяет пороговое значение числа жевательных движений в большую или меньшую сторону, при этом при каждом нажатии озвучивается текущее пороговое значение через динамик.