Коммуникатор для людей с нарушениями речи

Область техники
Полезная модель относится к медицине, а именно к средствам коммуникации людей, имеющих нарушения речи, с окружающими.
Уровень техники
Существует ряд тяжёлых состояний, возникающих вследствие перенесённых заболеваний (таких как инсульт, опухоли мозга) или черепно-мозговых травм, характеризующихся полной или частичной потерей способности человека самостоятельно себя обслуживать, тяжёлыми нарушениями речевой и других высших психических функций. Для обеспечения возможности взаимодействия с такими людьми и удовлетворения их возникающих потребностей разрабатываются специальные устройства. Такие устройства позволяют больным с нарушениями речи оповестить окружающих его людей о потребностях, которые он испытывает.
Широко известна система вызова медперсонала, содержащая вызывное устройство, установленное рядом с больным, и принимающее устройство (табло, пейджер), установленное рядом с медперсоналом (http://medbells.ru/catalog/sistema-palatnoy-signalizatsii-medbeep/med-53v-mnogofunktsionalnaya-knopka-vyzova-/, дата обращения 17.02.2017). Вызывное устройство представляет собой пластиковый корпус, на лицевой стороне которого расположены несколько кнопочных выключателей. Каждый из кнопочных выключателей при нажатии на него направляет принимающему устройству сигнал, соответствующий этому кнопочному выключателю. Принимающее устройство распознаёт, от какого вызывного устройства направлен сигнал и какой кнопочный выключатель был нажат, и определённым образом (соответствующим виду принимающего устройства) сигнализирует об этом медперсоналу.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является система взаимодействия, установленная на инвалидном кресле учёного-астрофизика Стивена Хокинга (https://geektimes.ru/post/242608/, дата обращения 17.02.2017). Эта система содержит экран компьютера, кнопочный выключатель и инфракрасный датчик. В экране компьютера все выводящие информацию элементы (жидкие кристаллы в случае ЖК-экрана или светодиоды в случае светодиодного экрана) разделены на несколько зон (областей). В каждой зоне присутствуют выводящие элементы, относящиеся к области, в которой отображается текстовая информация (определённая буква). Причём выводящим элементам в каждой области соответствует определённый файл в блоке памяти. При помощи кнопочного выключателя, соединённого через блок управления с экраном, учёный может выбирать определённую букву на экране компьютера и таким образом составлять слова и выражения. Эту же функцию (выбор определённой буквы) обеспечивает инфракрасный датчик, который установлен рядом с глазами и определяет направление взгляда.
Недостатком известного технического решения является сложность данной системы взаимодействия. Причина этого заключается в наличии нескольких отдельных составляющих, а также в сложном устройстве отдельных элементов и их непростом принципе действия, в частности, инфракрасного датчика.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции устройства.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что в коммуникаторе для людей с нарушениями речи, содержащем корпус, сенсорный экран с лицевой поверхностью и сенсорами, динамик, блок управления, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, причём динамик, блок управления, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь установлены в корпусе, а сенсорный экран установлен в корпусе с обеспечением доступа к его лицевой поверхности, перед динамиком в корпусе выполнено отверстие, сенсоры сгруппированы как минимум в две группировочные зоны, причём в каждой группировочной зоне сенсоры разделены на относящиеся к первой области и относящиеся ко второй области, блок памяти выполнен с обеспечением возможности хранения файла, соответствующего первой области, файла, соответствующего второй области, и файла, соответствующего одновременно первой области и второй области одной группировочной зоны, блок управления соединён с сенсорным экраном и блоком памяти и выполнен с обеспечением возможности передачи файла, соответствующего первой области, для его отображения сенсорами первой области, файла, соответствующего второй области, для его отображения сенсорами во второй области, и, при получении сигнала от сенсора, относящегося к одной из группировочных зон, передать файл, соответствующий одновременно первой области и второй области этой группировочной зоны, из блока памяти на цифроаналоговый преобразователь и далее из цифроаналогового преобразователя в динамик.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом, где показан общий вид устройства.
Раскрытие полезной модели
На чертеже обозначены: корпус 1, сенсорный экран 2, лицевая поверхность 3, кнопочный выключатель 4, группировочная (сгруппированная) зона 5, вторая область 6, первая область 7.
Элементы устройства установлены в корпус 1, который представляет собой часть устройства, обеспечивающую монтаж и защиту всех остальных элементов. Корпус 1 может быть выполнен цельным или составным, из металла или из пластика. В целом форма корпуса 1 близка к параллелепипеду, два размера которого значительно превышают третий размер. Со стороны одной из наибольших граней параллелепипеда в корпусе 1 выполнен проём, в котором размещён сенсорный экран 2. Корпус 1 снабжён также отверстиями под кнопочные выключатели 4 и динамик. Кроме того, в корпусе 1 могут быть выполнены дополнительные отверстия и пустоты.
Сенсорный экран 2 представляет собой реагирующее на прикосновения устройство для отображения визуальной информации и ввода информации. Поверхность сенсорного экрана 2, которая обращена в сторону, противоположную внутреннему объёму корпуса 1, образует лицевую поверхность 3. Лицевая поверхность 3 при использовании устройства обращена к пользователю. Форма лицевой поверхности 3 близка к прямоугольнику. Чувствительная часть сенсорного экрана 2 представляет собой набор отдельных сенсоров. Все сенсоры сгруппированы как минимум в две группировочные зоны 5. Сенсоры в каждой группировочной зоне 5 разделены на сенсоры, расположенные в первой области 7, и сенсоры, расположенные во второй области 6. Причём первая область 7 и вторая область 6 расположены рядом друг с другом. Также могут быть сенсоры, находящиеся в пределах определённой группировочной зоны 5, но не относящиеся к первой области 7 или второй области 6.
Кнопочный выключатель 4 представляет собой выключатель, который срабатывает (замыкает или размыкает электрическую цепь) от осевого перемещения привода в виде кнопки за счёт воздействия на него усилия нажатия человека-оператора (в соответствии с ГОСТ 22614-77 "Выключатели и переключатели клавишные и кнопочные. Общие эргономические требования"). Кнопочные выключатели 4 размещены в отверстиях в корпусе 1, причём они могут быть расположены на любой свободной от других элементов части корпуса 1.
Динамик представляет собой устройство для преобразования электрических колебаний в звуковые. Динамик расположен в корпусе 1 таким образом, чтобы широкая часть диффузора динамика было обращена к отверстиям в корпусе 1, и звук от динамика проходил через эти отверстия.
Блок памяти представляет собой устройство для хранения данных. В блоке памяти записаны данные файлов трёх типов, файлы двух типов - графические и текстовые файлы направляют сенсорам соответственно первой области 7 и второй области 6 каждой группировочной зоны 5. Причём сенсорам первой области 7 могут соответствовать только графические файлы, а сенсорам второй области 6 – как текстовые, так и графические файлы. Также в блоке памяти записаны звуковые файлы (третий тип). Каждый звуковой файл соотносится с графическими и текстовыми файлами, направляемыми в виде сигнала сенсорам первой области 7 и второй области 6 определённой группировочной зоны 5.
ЦАП представляет собой устройство для преобразования цифрового (например, двоичного) кода в аналоговый сигнал (электрический).
Блок питания представляет собой устройство для снабжения всех элементов электроэнергией. В качестве блока питания может быть использован, например, аккумулятор.
Блок управления представляет собой часть устройства, которая осуществляет управление всеми элементами устройства. В качестве блока управления может быть использован микропроцессор. Блок управления выполнен с возможностью направления из блока памяти сигналов к сенсорам первой области 7 и второй области 6 (вся направляемая информация преобразуется стандартным образом в тот вид сигнала, который может быть использован принимающим элементом). Причём сигнал для сенсоров первой области 7 соответствует информации графического типа в виде рисунков, фотографий, для сенсоров второй области 6 - информации текстового типа в виде слова или словосочетания, возможно и её графическое представление. Файлы с информацией для сенсоров первой области 7 и второй области 6 одной группировочной зоны 5 соотнесены посредством блока управления между собой, это отражает то, что информация графического типа и текстового типа связана между собой по смыслу. Кроме того, блок управления выполнен с возможностью принимать сигналы от сенсоров каждой группировочной зоны 5 и направлять из блока памяти сигнал с данными звукового файла ЦАП и затем динамику. При этом блок управления направляет данные из звукового файла, который соотнесён посредством блока управления с файлами с графической и текстовой информацией, направляемой в виде сигнала к сенсорам первой области 7 и второй области 6 той группировочной зоны, с сенсоров которой блок управления получил сигнал. Это отражает, что звуковая информация, соответствующая группировочной зоне, по смыслу связана с информацией графического и текстового типа, соответствующей первой области 7 и второй области 6 той же группировочной зоны 5.
Блок управления, блок памяти, ЦАП и блок питания размещены внутри корпуса 1.
К блоку управления подключены кнопочные выключатели 4, сенсорный экран 2, блок памяти. ЦАП может быть соединён с блоком памяти непосредственно или через блок управления. К ЦАП в свою очередь подключён динамик. Динамик, блок управления, блок памяти, ЦАП подключены к блоку питания. Блок питания может быть соединён кабелем с внешним источником электропитания.
Осуществление полезной модели
В случае использования указанных выше элементов и средств, полезная модель реализуется следующим образом.
Предварительно изготавливается корпус 1, например, из пластика способом литья под давлением. В корпусе 1 размещают сенсорный экран 2, кнопочные выключатели 4, динамик, блок управления, блок памяти, ЦАП, блок питания таким образом, как это описано выше, и соединяют их между собой. Устройство располагают рядом с больным с нарушением речи таким образом, чтобы больной мог видеть сенсорный экран 2 и нажимать на него.
Использование устройства реализуется следующим образом. Устройство настраивают (например, путём корректировки программного обеспечения) таким образом, чтобы сенсоры на чувствительной части сенсорного экрана 2 были сгруппированы в несколько группировочных зон 5. Причём сенсоры в каждой группировочной зоне 5 разделяют на сенсоры, относящиеся к первой области 7, и сенсоры, относящиеся ко второй области 6. Сенсорам первой области 7 и сенсорам второй области 6 одной группировочной зоны 5 блок управления направляет файлы с информацией, которые соотнесены посредством блока управления между собой, это отражает то, что информация графического типа в первой области 7 и текстового типа во второй области 6 связана между собой по смыслу. Количество группировочных зон 5 определяется количеством потребностей, которые могут возникнуть у больного с нарушением речи. Например, группировочная зона 5 может содержать информацию, описывающую жажду, голод, боль, которые может испытывать больной. При этом первая область 7 каждой группировочной зоны 5 сенсорного экрана 2 содержит графическое изображение, упрощённо описывающее потребность, а вторая область 6 содержит текстовый вариант, соответствующий изображению первой области (т.е. соответствующее изображению простое слово или словосочетание). Например, для случая жажды первая область 7 может содержать изображение стакана воды, а вторая область 6 – слово "вода". Содержание первой области 7 и второй области 6 должно быть представлено таким образом, чтобы минимизировать возможные затруднения передачи информации от больного с нарушениями речи (т.к. нарушению речевой функции как правило сопутствуют расстройства других высших психических функций: мышления, памяти, праксиса, гнозиза и т.д.).
При воздействии на сенсоры определённой группировочной зоны 5 сенсорный экран 2 направляет сигнал соответствующий этой группировочной зоне 5 к блоку управления, который обрабатывает полученный сигнал. Блок управления направляет из блока памяти к ЦАП в виде цифрового сигнала звуковой файл с голосовым сообщением, соответствующий группировочной зоне 5, из которой поступил сигнал о воздействии. При этом направляемый звуковой файл соотносится посредством блока управления с файлами, направляемыми сенсорам первой области 7 и сенсорам второй области 6 той группировочной зоны 5, из которой поступил сигнал о воздействии. Это отражает то, что голосовое сообщение дублирует текстовую информацию из второй области 6. ЦАП преобразует цифровой сигнал в электрический и направляет его к динамику. Динамик преобразует электрический сигнал и генерирует звуковые колебания, которые воспринимаются больным и персоналом рядом.
Для экономии заряда блока питания устройство обычно делает сенсорный экран 2 неактивным. Для возможности использования устройства необходимо нажать на кнопочный выключатель 4, отвечающий за активацию сенсорного экрана 2. Кнопочный выключатель 4 направляет сигнал к блоку управления, а тот в свою очередь активирует сенсорный экран 2.
Когда у больного возникает какая-либо потребность, он сначала нажимает на кнопочный выключатель 4 для активации сенсорного экрана 2 (в случае если сенсорный экран 2 был неактивным), а затем воздействует на соответствующую его потребности группировочную зону 5. После обработки устройством сигнала, соответствующего воздействию на определённую группировочную зону 5, из динамика звучит голосовое сообщение, например, слово "вода" или «Я хочу пить» для случая, когда пациент испытывает жажду. Медицинский персонал или родственники, которые находятся в одном помещении с больным, слышат голосовое сообщение и могут предпринять соответствующие действия (например, принести воду).
При помощи кнопочных выключателей 4, которые отвечают за громкость голосовых сообщений, пользователь (медицинский персонал или больной) может изменять громкость голосовых сообщений до нужного уровня.
Помимо функции коммуникации устройство выполняет другую важную функцию. Дублирование изображения первой области 7 текстом второй области 6 и голосовым сообщением помогает больному не терять связь между значением слова, его написанием и звучанием, что способствует восстановлению речевой функции.
Таким образом, выполнение устройства в едином корпусе 1, а также использование простых составляющих элементов обеспечивает упрощение конструкции устройства. Кроме того, использование сенсорного экрана 2 для функции выбора необходимой группировочной зоны 5 повышает надёжность устройства за счёт снижения возможности направления к блоку управления неправильного сигнала, соответствующего не той группировочной зоне 5, на которую больной воздействовал.