СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГЛАЗ ЧЕЛОВЕКА ОТ ВНЕШНИХ СВЕТОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ВО ВРЕМЯ СНА ИЛИ БОДРСТВОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF HUMAN EYE PROTECTION AGAINST EXTERNAL LIGHT EFFECTS DURING SLEEP OR WAKE POSITIONS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретения относятся к области медицины, а именно к средствам психологической и эмоциональной релаксации людей и к защите глаз человека по его желанию от нежелательного светового воздействия и визуальной демонстрации нежелания вступать в контакт с другими людьми, и могут найти применение в длительных поездках на общественном транспорте, местах отдыха большого количества людей, в общественных заведениях, где соблюдается режим дня с выделенным временем отдыха, и т.д.
6
Известно устройство для вызывания состояния сна, а именно повязка для сна в форме очков, содержащая покрытие для глаз и лба и снабженная источниками магнитного поля в виде постоянных магнитов [Описание полезной модели к свидетельству РФ №11711 от 25.05.1999, МПК A61M 21/02, опубл. 16.11.1999].
Недостатком настоящего устройства является то, что для визуальной оценки обстановки перед сном и после сна приходится снимать и надевать повязку необходимое количество раз, что не способствует заявленной релаксации пользователя, а более раздражает его.
7
Известно устройство для зашиты глаз от действия яркого света, а именно от интенсивного слепящего светового излучения при проведении сварочных работ, содержащее полуволновую жидкокристаллическую матрицу, два поляризатора, один из которых расположен с возможностью фокусировки посредством линзы поляризованного им света на указанной матрице, а другой расположен с возможностью поглощения или пропускания света, прошедшего через ячейки указанной матрицы, и управляющее устройство, включающее матрицу светочувствительных элементов, обеспечивающих подачу сигнала от светочувствительных элементов при попадании на них света на соответствующие им ячейки полуволновой жидкокристаллической матрицы [Описание изобретения к патенту РФ №2154851 от 19.10.1998, МПК G02C 7/10, B60R 1/00, B60J 3/00, опубл. 20.08.2000].
Принцип работы настоящего устройства заключается в том, что при появлении вспышки яркого света жидкокристаллическая матрица становится светонепроницаемой в зоне наиболее интенсивного свечения и непрозрачной или прозрачной в зонах менее интенсивного свечения. На практике такое возможно только в случае фигурной - пространственно изогнутой - конструкции матрицы. При этом не существует возможности отключить реализуемые функции в случае, если интенсивность свечения все же позволяет держать глаза открытыми. Кроме этого использование столь сложного и громоздкого устройства для защиты глаз во время сна является нецелесообразным.
6
Известны очки с регулируемой прозрачностью, содержащие линзы, каждая из которых состоит из двух подложек, верхней и нижней, с проводящими слоями на их обращенных друг к другу поверхностях, между которыми размещен слой жидкого кристалла, фотоприемник, схему управления напряжением, два входа которой соединены с выводами фотоприемника, а два выхода с проводящими слоями линз, источник напряжения, выводы которого соединены с шинами схемы управления напряжением, что позволяет пользователю приспосабливать прозрачность линз к изменению, даже неожиданному, состояния наружной освещенности [Описание изобретения к патенту РФ №2063061 от 23.03.1987, МПК G02F 1/13, опубл. 27.06.1996].
Использование подобных очков типа «хамелеон» для защиты глаз от внешних световых воздействий во время сна является нецелесообразным и экономически неоправданным. Кроме этого затенение стекол не позволяет посторонним людям, например, стюардессе в салоне пассажирского самолета, узнать, спит ли пользователь очков или нет и доступен ли он для общения - т.е. открыты ли глаза пассажира или нет.
6
Известен стеклянный фильтр для сварки, который способен быстро переключаться между состоянием высокой степени поглощения света и состоянием низкой степени поглощения света и, наоборот, в соответствии с изменениями интенсивности света, излучаемого при сварке, содержащий две жидкокристаллические нематического типа ячейки, расположенные между прозрачными, с нанесенными на них электродами пластинами, которые могут быть подключены к источнику напряжения и которые снабжены покрытиями, определяющими направления ориентации молекул, и которые определяют направление ориентации молекул с взаимным угловым расположением по отношению к их ограничивающим поверхностям, вызывая тем самым оптический поворот в среде жидких кристаллов в отсутствие напряжения между электродными покрытиями на пластинах или при приложенном напряжении [Описание изобретения к патенту РФ №2126548 от 25.04.1995, МПК G02F 1/1337, G02F 1/1347, A61F 9/06, F16P 1/06, опубл. 20.02.1999].
Автоматическое включение высокой степени поглощения света при его вспышке, что характерно в процессе сварки, неприемлемо в ситуации необходимости поспать в условиях переезда или перелета, когда освещение практически стабильно находится в положении достаточной комфортной освещенности зоны расположения пассажира. Кроме этого в условиях, когда человек имитирует состояние сна, подобное устройство не может быть применимо, поскольку это потребует усложнения его конструкции и существенного расширения функциональных возможностей. При этом посторонние люди не смогут определить физиологическое состояние этого человека и, соответственно, его доступность для общения, например, с целью предложить напитки или еду.
Задача, решаемая изобретениями и достигаемый технический результат, заключаются в создании простого управляемого человеком или уполномоченными на то посторонними людьми способа защиты собственных органов зрения от внешних световых воздействий во время сна или его имитации и создание устройства для его осуществления, что позволит успешно провести психологическую и эмоциональную разгрузку пользователей разного возраста.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в способе защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации, при произвольном закрытии века на время сна или сознательно для его имитации между глазом и источником световых воздействий формируют защитный светонепрозрачный экран, а при открывании века произвольно или сознательно защитный светонепрозрачный экран меняют на более прозрачный.
Кроме этого:
- защитный светонепрозрачный экран формируют при произвольном закрытии века на время сна или сознательно для его имитации в течение не менее 0,5 с, а убирают при поддержании глаза открытым в течение не менее 0,5 с;
- для прекращения режима сна или его имитации на закрытый глаз воздействуют искусственным световым излучением;
- для прекращения режима сна или его имитации на человека воздействуют искусственной вибрацией, преимущественно в районе головы;
- для прекращения режима сна или его имитации на человека воздействуют звуковым раздражителем;
- для прекращения режима сна или его имитации на человека воздействуют слаботочными электрическими сигналами;
- для прекращения режима сна или его имитации на тело человека воздействуют тактильно.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата устройство для защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации включает защитный жидкокристаллический экран, выполненный с возможностью изменения светопропускающей способности от светлого до темного в зависимости от положения века человека, и снабжено, по меньшей мере, одним бесконтактным датчиком открытия/закрытия глаз.
Кроме этого:
- защитный экран выполнен в виде очков, надетых на нос или маски, надетой на область глаз;
- защитный экран выполнен в виде козырька, находящегося между головой человека со стороны его глаз и источником света;
- устройство включает, по меньшей мере, один светодиод пробуждения от сна или его имитации, выполненный с возможностью воздействия на глаз в области века;
- устройство включает, по меньшей мере, один модуль вибросигнала пробуждения от сна или его имитации, выполненный с возможностью воздействия, преимущественно в районе головы;
- устройство включает, по меньшей мере, один источник звукового сигнала, находящегося в районе уха человека;
- устройство включает, по меньшей мере, один источник слаботочных электрических сигналов с электрическими контактами для взаимодействия с открытыми участками тела человека;
- устройство включает, по меньшей мере, один источник тактильного воздействия на человека;
Изобретения поясняются фигурами репродукций, где:
- на фиг. 1 показан общий вид устройства для защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации, выполненного в виде очков с прозрачным экраном;
- на фиг. 2 показано устройство фиг. 1 с затемненным экраном;
- на фиг. 3 показан общий вид устройства для защиты глаз человека, выполненного в виде козырька с прозрачным экраном;
- на фиг. 4 показано устройство фиг. 3 с затемненным экраном.
Следует отметить, что здесь и далее номера позиций проставлены достаточно условно, поскольку существует большая вариантность исполнения составляющих устройство элементов, их миниатюризация и, соответственно, возможность разнообразного размещения в пределах габаритов достаточно компактных устройств для защиты глаз человека от внешних световых воздействий. По этой причине на фигурах репродукций может быть показано, как предельно конкретное место размещения элементов устройства, так и предпочтительное, что не ограничивает возможности его реализации. Пунктирные выносные линии показывают места возможного или предпочтительного расположения условно не показанных элементов устройства.
Устройство для защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации включает защитный жидкокристаллический экран 1, выполненный с возможностью изменения светопропускающей способности от светлого до темного в зависимости от положения века человека, и снабжено, по меньшей мере, одним бесконтактным датчиком 2 открытия/закрытия глаз, при этом защитный экран 1 может быть выполнен в виде очков 3, надетых на нос или маски (условно не показана), надетой на область глаз, или в виде козырька 4, находящегося между головой человека со стороны его глаз и источником света.
Поскольку устройство по основному своему назначению предназначено для более комфортного сна, в нем предусмотрена возможность самостоятельно, путем несложного программирования или с помощью посторонних людей прервать состояние сна или его имитации. Для этого устройство для защиты глаз человека может включать: один или более светодиод 5 пробуждения от сна или его имитации, выполненный с возможностью воздействия на глаз в области века; один или более модуль 6 вибросигнала пробуждения от сна или его имитации, выполненный с возможностью воздействия, преимущественно в районе головы; один или более источник звукового сигнала 7, находящийся в районе уха человека; один или более источник слаботочных электрических сигналов 8 с электрическими контактами для взаимодействия с открытыми участками тела человека; и/или один или более источник тактильного воздействия 9 на человека. Вышеперечисленные элементы (или самостоятельные устройства в составе устройства для защиты глаз человека) включаются, например, от радиомодуля 10 или инфракрасного приемника и т.д., встроенных в устройство для защиты глаз, и реагирующих на соответствующий сторонний сигнал.
Таким образом, способ защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации характеризуется тем, что при произвольном закрытии века на время сна или сознательно для его имитации между глазом и источником световых воздействий формируют защитный светонепрозрачный экран 1, а при открывании века, также произвольно или сознательно, защитный светонепрозрачный экран 1 меняют на более прозрачный. Защитный светонепрозрачный экран 1 формируют при произвольном закрытии века на время сна или сознательно для его имитации в течение не менее 0,5 с, а убирают при поддержании глаза открытым в течение также не менее 0,5 с.
Кроме этого для прекращения режима сна или его имитации на закрытый глаз воздействуют: искусственным световым излучением, например, светодиодом 5; искусственной вибрацией, преимущественно в районе головы, например, модулем 6 вибросигнала пробуждения; звуковым раздражителем, например, источником звукового сигнала 7 типа акустического динамика, колокольчика, зуммера и т.д, находящимся в районе уха человека; слаботочными электрическими сигналами специальным источником 8 с электрическими контактами (условно не показаны) для взаимодействия с открытыми участками тела; и/или тактильно, например, источником типа «молоточка», поднимающегося кресла 11 и пр. Во всех случаях по сигналу некоего стороннего устройства включается режим пробуждения от сна или прерывания состояния, имитирующего сон.
Проанализируем существенные признаки изобретений.
Способ защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации заключается в том, что при произвольном закрытии века на время сна (или сознательно - для его имитации) между глазом и источником световых воздействий формируют защитный светонепрозрачный экран 1. Если учесть, что вначале между глазом и источником света экрана вовсе не было или был некий экран 1 в виде прозрачных или затемненных линз, например очков 3, то при закрытии века защитный экран 1 появляется. В данном случае в качестве защитного экрана 1 может выступать некое плоское или фигурное стекло или козырек 4, обладающие свойствами изменять свою светопропускающую способность от незначительной до максимально непроницаемой для световых волн. Т.е. защитный экран 1 хотя и имеет более темную, но все-таки светопрозрачную конструкцию, то при определенных условиях он становится либо темным, значительно ослабляя силу светового потока до 1000 раз, либо становится более светлым, фактически обеспечивая его прозрачность до уровня прозрачности двух поляризационных пленок на стеклах. В случае с настоящими изобретениями условиями изменения экраном 1 светопропускающей способности был выбран момент закрытия или открытия века глаза, и не мгновенного, а с задержкой не менее 0,5 с. Опытным путем установлено, что настоящего времени достаточно для того, чтобы спокойно произвольно или сознательно «включить» или «выключить» визуально воспринимаемый эффект начала засыпания или перехода в режим бодрствования, а также поменять принятое сознательно решение на противоположное без введения окружающих в заблуждение. Если выбранное время будет меньшим 0,5 с, то экран 1 будет просто неуправляемым - он будет оперативно реагировать практически на любое движение век. Если выбранное время будет большим 0,5 с, то избыточная задержка переключения из одного режима в другой будет попросту раздражать пользователя, что приведет к нивелированию заложенного эффекта психологической и эмоциональной релаксации от использования заявленной технологии. При необходимости можно индивидуально настроить время включения-выключения момента изменения светопропускающей способности экраном 1 под каждого пользователя, однако во всех случаях задержка должна обеспечивать комфортный режим переключения светопропускающей способности экрана 1, игнорирующий случайные открытия/закрытия век глаза (моргание).
На практике настоящие функции могут быть легко реализуемы путем использования в качестве защитного экрана 1 его жидкокристаллического варианта. Жидкокристаллический экран 1 (и козырек 4) обладает способностью изменения светопропускающей способности от светлого до темного в зависимости от напряжения на его электродах. Подводимое напряжение выстраивает определенным образом молекулы жидких кристаллов, благодаря чему светопропускающая способность экрана 1 меняется от прозрачного - при отсутствии напряжения до темного - при подаче соответствующего напряжения (популярная статья о масках на основе жидкокристаллических экранов, см. http://www.rsco.ru/product/Balder.pdf, крупнейший производитель жидкокристаллических экранов - http://www.winstar.com.tw/main.php). Напряжение на жидкокристаллический экран 1 подается через управляющую микросхему (микропроцессор) 12 от бесконтактного датчика 2 открытия/закрытия глаз, который реагирует на положение века относительно глазного яблока.
Компактный защитный жидкокристаллический экран 1 удачно встраивается в оправу очков 3, надеваемых на нос, а также в маску, надеваемую на область глаз. Кроме этого защитный экран может быть встроен в спинку кресла 11, в том числе кресла пассажирского самолета, поезда и т.д., для чего ему можно придать форму откидывающегося козырька 4, устанавливаемого в нужный момент между головой человека со стороны его глаз и источником света.
Также способом предусмотрена возможность особого прекращения режима сна или его имитации, которое пользователь выбирает либо самостоятельно, либо данный режим инициируется кем-то извне, например стюардессой в самолете. Необходимость использования настоящих возможностей обусловлена тем, что иногда бывает нужно разбудить человека наиболее приемлемым для него образом. Например, для подготовки к выходу на нужной железнодорожной станции, для принятия лекарств, для приема пищи в длительном перелете на самолете и т.д. Выбраны несколько наиболее доступных и разнообразных способов прекращения режима сна или его имитации в отличие от «традиционного» потряхивания за плечо или объявления громким голосом, которые также обращают на себя внимание окружающих людей, чем могут вызвать естественное чувство дискомфорта и неловкости.
В результате на закрытый глаз пользователя можно воздействовать искусственным световым излучением. Для этого используется светодиод 5 пробуждения, расположенный вблизи глаз с возможностью непосредственного воздействия на них в области века.
Также на человека можно воздействовать искусственной вибрацией, преимущественно в районе головы - по месту нахождения основного исполнительного устройства, - очков 3, маски, козырька 4 кресла 11 и т.д. Для этого используется модуль 6 вибросигнала типа микроэлектродвигателя со смещенным центром тяжести - именно такие применяют в мобильных телефонах.
На человека можно воздействовать звуковым раздражителем, для чего можно воспользоваться компактным источником звукового сигнала 7, находящимся в районе уха пользователя. Для этой цели подойдет акустический динамик, колокольчик, зуммер и пр. с соответствующим звуковым сопровождением - человеческим голосом, мелодичным звоном, популярной мелодией и т.д.
На человека можно воздействовать слаботочными электрическими сигналами, взаимодействующими с открытыми участками тела. Если это очки 3 или маска, то на голове, если это пассажирское кресло 11, диван и другая мебель для сидения, то любые другие открытые участки - по выбору пользователя. Для этого можно использовать любой безопасный источник слаботочных электрических сигналов 8 с выведенными наружу электрическими контактами.
На человека можно воздействовать источником тактильного (механического) воздействия 9. Лучше всего это можно реализовать на габаритных устройствах типа кресел 11 или иной мебели. В результате включается вибромассаж спины, поднимается спинка кресла 11, на плечо падает молоточек, по сиденью пробегает механическая волна характерной амплитуды и т.д.
Для цели аккуратного пробуждения на человека можно воздействовать и другими способами, которых могут быть реализованы в заявленных устройствах, например в виде комбинации перечисленных и др.
Все эти устройства включаются принудительно после внешнего воздействия, например, стюардессой, лечащим врачом, родителями и т.д. или автоматически, после соответствующей настройки системы управления.
Опыт использования ряда перечисленных устройств показал, что, в частности, детям нравится засыпать днем с маской или в очках 3 для защиты глаз. После такого сна они просыпаются более собранными, послушными и способными воспринимать больший объем информации и лучше ее запоминать. Взрослые люди, попробовав использовать настоящий способ защиты глаз от внешних световых воздействий во время сна (как и его имитации) и опробовав соответствующие устройства для его реализации, отмечают стабильное комфортное состояние, психологическую и эмоциональную расслабленность.
Несомненным достоинством такого способа защиты глаз на время сна или его имитации является то, что не требуется совершать не только лишние физические действия, но и перестраховываться в контроле моторики органов тела, например поправлять соскользнувшую или покосившуюся в результате непроизвольного поворота головы специальную тканевую маску на глазах, иногда применяемую при длительных перелетах самолетами, либо любые другие предметы, которые люди обыкновенно используют для защиты глаз от яркого света при отдыхе и накрывают ими глаза - полотенца, шарфы, салфетки, собственные руки и т.д., а также дополнительно манипулировать руками, что раздражает и т.д.
Как видно из описания, способ защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации может быть реализован в достаточно компактных устройствах индивидуального пользования (очки 3, маски), а также, безусловно, на стационарных устройствах общего пользования типа пассажирских кресел 11. Вся автоматика перечисленных устройств может запитываться от компактного источника питания типа литиевых батарей CR2032. На стационарных устройствах типа пассажирских кресел 11 автоматика и все исполнительные устройства могут быть подключены к электрической сети транспортного средства.
Использование изобретений проиллюстрируем на следующих примерах.
Пример 1
Индивидуальное устройство для защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации выполнено в виде очков 3 (см. фиг. 1 и 2).
Широкая оправа 13 оснащена жидкокристаллическими стеклами (защитными экранами 1), подключенными своими выводами к системе управления (условно не показана) на базе управляющей микросхемы 12 или микропроцессора. В оправу 13 встроены два бесконтактных датчика 2 открытия/закрытия глаз, светодиоды 5 пробуждения от сна или его имитации, продублированные модулем 6 вибросигнала пробуждения, установленным в районе височных участков головы. Вся автоматика запитывается от упомянутого выше компактного элемента питания CR2032. Вес таких очков 3 составляет примерно 80-120 г. Очки 3 фиксируются на голове посадкой на нос и с помощью регулируемой тесьмы (или дужек 14) над ушами.
Надетые очки 3 не препятствуют реализации обычных потребностей, типа чтения книг, просмотра телепередач, общения с собеседником и т.д. При наступлении времени отдыха или сна, не совершая никаких дополнительных действий, кроме ранее произведенных, пользователь закрывает глаза. Датчики 2 открытия/закрытия глаз подают сигнал на блок управления (он же микропроцессор или микросхема 12 управления), который формирует команду на жидкокристаллический экран 1 (или экраны 1 - по числу глаз) путем подачи напряжения на соответствующие электроды. Молекулы кристаллов перестраиваются, и защитный экран 1 становится затемненным настолько, чтобы убрать дискомфорт от яркого уличного света или искусственного света в помещении. Система управления очками 3 может быть настроена таким образом, что по прошествии индивидуально установленного промежутка времени после затемнения экрана 1 включаются светодиоды 5 пробуждения и/или модуль 6 вибросигнала пробуждения.
Окружающие видят, что стекла очков 3 затемнены, и это сигнализирует им об определенном порядке поведения в данной ситуации, например необходимо обеспечить тишину и не беспокоить человека, при этом не исключена возможность разбудить его, например, для приема лекарств и т.д. Принудительное пробуждение осуществляется, например, как упоминалось выше, путем подачи радиосигнала или инфракрасного сигнала на принимающий модуль 10 устройства для зашиты глаз, который инициирует режим пробуждения.
Если пользователь после срабатывания светодиодов 5 пробуждения и/или модуля 6 вибросигнала откроет глаза на установленное время, например 0,55 с, система управления дает команду на снятие затемнения с экрана 1. Т.е. снимается напряжение с электродов, молекулы кристаллов перестраиваются и стекла возвращаются к своему первоначальному прозрачному состоянию. После этого очки 3 можно снять или продолжать находиться в очках 3 до следующего акта релаксации.
Если пользователь в процессе релаксации открыл глаза на время срабатывания команды на снятие затемнения с экрана 1, то обнуляется команда на срабатывание светодиодов 5 пробуждения и/или модуля 6 вибросигнала пробуждения и начинается повторный отчет времени. Таким образом можно продлить время психологической и эмоциональной релаксации.
Пример 2
Индивидуальное устройство для защиты глаз воспитанников старшей группы детского сада от внешних световых воздействий во время сна выполнено в виде маски (отдельно не показана).
Маска выполняется согласно изобретениям с поправкой на максимально допустимые для детей данного возраста и минимально достаточные с точки зрения потенциальных возможностей функции, например время срабатывания бесконтактных датчиков 2 открытия/закрытия глаз увеличивают до 1 с, в качестве источника звукового сигнала 7 пробуждения используется колокольчик и т.д.
Дети охотно надевают маску на голову и после общей совместной тренировки начинают самостоятельно «отключать» внешние источники света. В результате дети быстрее засыпают, хотя традиционно находится ребенок, который неосознанно сопротивляется сну, но таких детей значительно меньше, чем при традиционном способе засыпания с условно открытыми свету окнами.
После пробуждения дети оказываются более собранными, послушными и способны воспринимать большие объемы информации, лучше ее запоминать и оперировать полученными сведениями.
Пример 3
Устройство для защиты глаз человека от внешних световых воздействий во время сна или его имитации выполнено в виде откидывающегося козырька 4 на спинке кресла 11, например, пассажирского самолета (см. фиг. 3 и 4).
Принцип организации и конструкция устройства повторяют Пример 1 с поправкой на дополнительные возможности в части бесконтактного расположения защитного экрана 1 с головой человека, его больших габаритов, дополнительных возможностей по организации процесса пробуждения, более выраженная гигиеничность и возможность использования разными людьми.
Система управления может объединять ряд индивидуальных устройств (по числу кресел 11 в самолете), что позволит, например, стюардессе с собственного пульта управления обеспечить индивидуальный подход к каждому пассажиру, соответственно, после включения ими по желанию соответствующего режима сервиса. В результате пассажира в нужное время разбудит сигнал с брелока стюардессы. В противном случае если режим сервиса не был включен, то и сигнал пассажира не разбудит, потому как радиомодуль 10 (или инфракрасный приемник) на него просто не будет реагировать.
В остальном работа с устройством повторяет Пример 1.
В результате использования изобретений были созданы простой управляемый человеком или уполномоченными на то посторонними людьми способ защиты собственных органов зрения от внешних световых воздействий во время сна или его имитации и устройство для его осуществления, что позволило успешно провести психологическую и эмоциональную разгрузку пользователей разного возраста.