УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА ГОЛОВОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к устройствам слежения, в частности устройствам слежения, размещаемым на голове субъекта, подвергающегося управляемой транскраниальной магнитной стимуляции.
Уровень техники, к которому относится полезная модель
В настоящее время точное слежение за головами субъектов является важной частью многих методов, процедур и систем. Например, в управляемой транскраниальной магнитной стимуляции (navigated transcranial magnetic stimulation - nTMS), очень важно знать положение и ориентацию головы субъекта относительно стимулирующего катушечного устройства.
Для того чтобы точно следить за головой субъекта, необходимо присоединить какое-либо устройство слежения к голове субъекта. После того как устройство слежения размещено на голове субъекта, система слежения может быть откалибрована, для того чтобы воспринимать положение и ориентацию головы субъекта на основе известного или заданного положения и ориентации отслеживаемого устройства слежения.
Одной из основных проблем, связанных со слежением за головой субъекта с использованием устройства слежения, прикрепленного к голове субъекта, является то, что исходя из конструкции и использования устройства слежения, мимические движения субъекта могут перемещать устройство слежения без изменения положения или ориентации головы субъекта. Кроме того, необходимо обеспечить такое устройство слежения, которое не противоречит базовому методу, процедуре или системе, в которой требуется отслеживаемое положение головы субъекта.
В отношении, например, nTMS, обычные устройства слежения основаны на очках, содержащих присоединенные к ним дополнительные элементы, за которыми должно осуществляться слежение. Однако каждый субъект, который носит очки, знает, что они не всегда остаются на месте и легко изменяют свое положение в результате сморщивания вашего носа или движения ваших ушей. К тому же такие обычные модели очков дорого стоят и не в равной степени подходят к лицу каждого субъекта.
Поэтому в данной области техники существует потребность в устройстве слежения, которое меньше подвержено воздействию обычных мимических движений. Кроме того, в данной области техники существует потребность в универсальном устройстве слежения, которое не подвержено влиянию обычных отклонений в структуре лица субъекта, таких которые затрудняют использование обычных очков. Кроме того, в данной области техники существует потребность в устройстве слежения, которое является простым и дешевым в изготовлении, либо полностью выбрасываемым, либо частично повторно используемым, и которое также обеспечивает высокую степень точности в процессе слежения.
В уровне техники, публикация международной заявки WO 2011/113441 A2, опубликованная 22.09.2011, озаглавленная «OPTICAL MOTION TRACKING OF AN OBJECT» (Оптическое отслеживание движений объекта), известна система оптического отслеживания движений для определения перемещения объекта, содержащая бороскоп для формирования изображения рисунка на объекте или части поверхности объекта в камере и средство обработки изображения для вычисления перемещения упомянутых рисунка или части поверхности по отношению к дистальному концу бороскопа на основе множества кадров/изображений, захваченных камерой. Кроме того, раскрыта маркерная пластина для использования при отслеживании движений объекта, содержащая рисунок из маркеров.
Сущность полезной модели
Целью настоящей полезной модели является обеспечение устройства слежения. Одним из технических результатов полезной модели заключается в том, чтобы уменьшить влияние обычных мимических движений на показания устройства слежения. Предпочтительно, упомянутое устройство слежения представляет собой устройство слежения за головой для использования в заданных условиях слежения. Однако в данном описании имеются в виду также устройства слежения для размещения не только на голове субъекта.
Аспектом некоторых вариантов осуществления настоящей полезной модели является обеспечение устройства слежения, содержащего узел слежения и узел основания. Кроме того, упомянутое устройство слежения может содержать одну или несколько съемных липких лент. Упомянутый узел слежения и упомянутый узел основания могут быть выполнены как одно целое или разъемно соединены друг с другом. Упомянутая съемная липкая лента может быть также объединена в одно целое с узлом основания. Кроме того, аспектом некоторых вариантов осуществления является обеспечение системы, содержащей множество из одного или нескольких узлов слежения, узлов основания и/или съемных липких лент в равных или неравных пропорциях.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, узел слежения содержит по меньшей мере три элемента слежения. Примерами элементов слежения являются, например, двумерные отражательные круги, двумерные цветные участки, наклейки и/или трехмерные сферы.
Дополнительным аспектом некоторых вариантов осуществления является наличие по меньшей мере трех элементов слежения, которые должны быть размещены на поверхности слежения упомянутого узла слежения. Кроме того, аспектом некоторых вариантов осуществления является то, что расстояния между по меньшей мере двумя группами элементов слежения являются достаточными для определения положения и ориентации устройства слежения за головой в заданных условиях слежения.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, упомянутый узел основания содержит первую поверхность для размещения устройства слежения за головой на участке головы субъекта. Упомянутая первая поверхность может быть выполнена, например, по геометрии, размерам и свойствам материала, так, что она может быть легко приспособлена к различным участкам лиц/голов разных субъектов.
Кроме того, аспектом некоторых вариантов осуществления является то, что предусмотрена съемная липкая лента для прикрепления упомянутой первой поверхности на упомянутом узле основания к участку головы субъекта, и что упомянутая липкая лента, прикрепленная к упомянутой первой поверхности и участку головы, способна самостоятельно удерживать с возможностью удаления устройство слежения за головой в фиксированном положении на участке головы субъекта.
Кроме того, в данном документе описаны различные примеры, включающие изменение геометрии и изготовления поверхностей слежения и конструкции устройства слежения за головой. Например, поверхность слежения устройства слежения может содержать печатную плату, прикрепленную к опорному элементу. Кроме того, поверхность слежения может содержать три, четыре, пять или даже больше элементов слежения в любом количестве конструкций и геометрий. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, расстояния между каждой парой элементов слежения являются уникальными. В соответствии с другими вариантами осуществления, некоторые или все расстояния между парами элементов слежения являются одинаковыми.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой пример устройства слежения за головой в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.
Фиг.2 представляет собой вид с пространственным разделением элементов примера, показанного на фиг.1.
Фиг.3а-3с представляют собой примеры поверхностей слежения в соответствии с вариантами осуществления настоящей полезной модели.
Фиг.4 представляет собой вид снизу опорного элемента, показанного на фиг.2.
Подробное описание примерных вариантов осуществления
В соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели в данном документе описано устройство 10 слежения за головой. В некоторых случаях необходимо точно отслеживать положение объекта, в частности головы субъекта. Например, в управляемой стимуляции мозга важно знать точное положение и ориентацию головы субъекта относительно катушечного устройства для осуществления управляемой транскраниальной магнитной стимуляции.
В любых условиях слежения предусмотрен отслеживаемый объект и совместимая система для слежения за упомянутым объектом. Например, упомянутый объект может представлять собой одну или несколько отражательных наклеек, трехмерных шаровых манипуляторов или активных излучательных (например, осветительных) элементов. Примерами совместимых систем слежения могут быть одна или несколько инфракрасных камер, лазерная система слежения или стандартная камера или камеры, передающие данные в программное обеспечение оптического распознавания и слежения. Специалисту в данной области техники будет очевидно множество изменений и объединений. Однако для обеспечения максимальной эффективности отслеживаемый объект и система слежения должны быть расположены систематически и физически таким заданным образом, чтобы система слежения точно следила за объектом во время предполагаемого процесса перемещения.
В соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели имеется устройство 10 слежения за головой, пример которого показан на фиг.1, которое содержит узел 11 слежения и узел 12 основания. Устройство 10 слежения за головой может также содержать одну или несколько липких лент 18. На фиг.2 показан более подробный вид устройства 10 слежения за головой в разобранном состоянии.
Фиг.2 представляет собой вид с пространственным разделением элементов примера устройства 10 слежения за головой, показанного на фиг.1. В данном примере узел 11 слежения содержит множество элементов 20 слежения. Элементы 20 слежения размещены на поверхности слежения. Поверхность слежения представляет собой часть устройства 10 слежения за головой, которая либо отслеживается в заданных условиях слежения, либо на которой размещены элементы 20 слежения.
В данном примере поверхность слежения представляет собой печатную плату 14. Печатная плата 14 может быть изготовлена различными способами. Например, печатная плата может представлять собой бумажное изделие, содержащее напечатанные на нем один или несколько слоев материала для использования при слежении, которое по меньшей мере частично покрыто не используемым для слежения материалом. В одном варианте осуществления, в котором заданные условия слежения содержат множество инфракрасных камер, материал слежения должен быть видимым для инфракрасной камеры и/или отражать инфракрасные волны, а материал, не используемый для слежения, должен быть по меньшей мере частично появляться на фоне материала слежения. Таким образом, можно следить за по существу двумерным объектом на основе различий в свойствах материалов.
Другие примеры могут включать заданные условия слежения, использующие более или менее стандартную технологию получения изображения, связанную с каким-либо программным обеспечением оптического распознавания. В таких условиях материал слежения может представлять собой материал, имеющий некоторый цвет, например, красный, а материал, не используемый для слежения, может представлять собой такой же или другой материал, имеющий другой, предпочтительно, контрастный цвет, например, белый, черный, серый и др. Кроме того, элементы 20 слежения могут представлять собой трехмерные сферы или объекты или могут иметь по существу любую другую форму, которая приспособлена для слежения в заданных условиях слежения.
На основе выбранных материалов и их свойств специалист в данной области техники определит множество способов изготовления. Данные способы могут включать в себя печать, когда материалы подвергают печати в их соответствующих участках, выборочную многослойную печать, когда материал слежения или материал, не используемый для слежения, подвергают печати на большей площади и затем по меньшей мере частично покрывают на следующем этапе другим материалом, травление там, где материал, не используемый для слежения, закрывает слой материала слежения, и затем удаляют, чтобы образовать элементы слежения, изготовление элементов 20 слежения отдельно от печатной платы 14 и прикрепление их, например, посредством использования адгезива, друг к другу, их сочетания или другой совместимый способ.
В данном примере, там где поверхность слежения содержит какую-либо печатную плату 14, плата может быть или постоянно или с возможностью удаления прикреплена к опорному элементу 13. Например, печатная плата 14 может содержать слой адгезива, который в этом случае приклеивают к опорному элементу 13, когда печатная плата 14 изготовлена. Кроме того, элементы слежения могут быть изготовлены отдельно и нанесены непосредственно на опорный элемент 13. В таком случае, внешняя поверхность опорного элемента, содержащая прикрепленные к ней элементы слежения, считается поверхностью слежения. Кроме того, элементы слежения могут быть изготовлены прямо на или объединены в одно целое с опорным элементом 13.
Как показано на чертежах, элементы 20 слежения расположены на удлинениях поверхности слежения. Это экономит как материал, так и вес. Кроме того, отделение элементов слежения друг от друга и основной части поверхности слежения вносит дополнительный контраст для облегчения отслеживания элементов 20 слежения. В примере, показанном на чертежах, элементы слежения расположены на удлинениях 22 печатной платы 14, которые соответствуют удлинениям 24 опорного элемента 13. Хотя показанная печатная плата 14 имеет геометрию, соответствующую опорному элементу 13, специалист в данной области техники придумает множество изменений в геометрии печатной платы (плат) и опорного элемента (элементов), сочетания которых достигнут целей, установленных в данном документе и которые не отходят от объема настоящей полезной модели.
Точность повышается посредством изготовления всех элементов 20 слежения во время изготовления печатной платы 14, которая плотно размещается в пределах небольшого выступа опорного элемента, как показано на фиг.2, и при этом или поверхность опорного элемента 13 и/или геометрия упомянутого небольшого выступа соответствует геометрии печатной платы 14. Однако печатная плата 14 может быть выполнена из двух или более частей и приложена к одному или нескольким опорным элементам 13 отдельно. Кроме того, опорный элемент 13 может быть больше, меньше и/или иметь другую геометрию, отличную от геометрии печатной платы 14.
Важным признаком некоторых вариантов осуществления является то, что физическое расположение элементов слежения не изменяется во время слежения. Поэтому для того чтобы добиться этого, узел 11 слежения должен быть достаточно жестким, чтобы предотвратить прогиб или смещение элементов 20 слежения. Это может быть достигнуто посредством прикрепления гибкой печатной платы 14 к полностью или частично жесткому опорному элементу 13. Дополнительно или в качестве альтернативы, удлинения 22 и/или 24 могут содержать дополнительную опору и/или структуру для увеличения жесткости.
Кроме того, узел 11 слежения может дополнительно содержать источник информации. Например, или печатная плата 14 или весь узел 11 слежения могут быть уникальными для одного субъекта и могут быть использованы для идентификации субъекта и/или повторно используемыми. Примерами источников информации являются, например, текст, машиночитаемые коды, такие как штриховые коды или QR коды, или изображения. Они могут быть расположены непосредственно на печатной плате 14 или поверхности слежения. Кроме того, они могут быть расположены на дополнительном защитном слое 36, который нанесен на печатную плату 14 или поверхность слежения. Когда наносят защитный слой 36, например, в виде наклейки или при помощи другого адгезива, с или без текста и/или машиночитаемого кода (кодов), он может также образовать участок поверхности слежения.
Помимо вышеописанных простых источников информации, узел 11 слежения может также содержать такой источник информации, как интегральная схема RFID (радиочастотной идентификации) или другую пассивную или активную машиночитаемую память или интегральную схему. Такой источник 34 информации может быть расположен непосредственно на печатной плате 14, опорном элементе 13 или внутри печатной платы 14, опорного элемента 13 или другого источника информации или покрытия 36.
Узел 12 основания содержит первую поверхность 26 для размещения устройства 10 слежения за головой на участке головы субъекта. Преимущество устройства 10 слежения за головой настоящей полезной модели заключается в том, что оно может быть размещено в или на по существу любом участке головы или тела субъекта. Однако предпочтительно размещать устройство слежения за головой на участке головы субъекта, который не подвергается локальному смещению, таком как надпереносье, между бровями, лоб или верхняя треть. В таких участках, например, локальное смещение, не связанное с движением всей головы субъекта, является ограниченным, и поэтому точность повышается.
Первая поверхность 26 может быть выполнена по геометрии и свойствам материалов с возможностью простого приспособления к данным участкам. Например, когда первая поверхность 26 гибкая и по меньшей мере немного вогнутая, первая поверхность 26 может легко приспосабливаться к различным геометриям голов субъектов, при этом обеспечивая необходимую опору для остальной части устройства 10 слежения за головой. Кроме того, для некоторых вариантов осуществления, в частности в которых устройство 10 слежения за головой должно быть размещено на лбу субъекта, может быть предпочтительно, чтобы первая поверхность 26 была прямоугольной, как показано на чертежах.
Узел 12 основания выполнен с возможностью разъемного прикрепления к голове субъекта посредством съемной липкой ленты 18. Съемная липкая лента 18, которая по геометрии и размерам может соответствовать первой поверхности 26 узла основания, может содержать две противоположные липкие поверхности. Одна поверхность съемной липкой ленты 18 прикрепляется к первой поверхности 26, а другая разъемно прикрепляет узел 12 основания к участку головы субъекта. Дополнительное преимущество данной системы заключается в том, что съемная липкая лента 18 может образовать гигиеническую преграду между узлом 12 основания и субъектом так, что по меньшей мере узел основания может быть повторно использован для многих субъектов.
Для того чтобы обеспечить прочный контакт между узлом 12 основания, съемной липкой лентой 18 и головой субъекта, первая поверхность 26 может содержать одно или несколько отверстий 30. Отверстие (отверстия) 30 могут быть предусмотрены для обеспечения прямого доступа к участку съемной липкой ленты 18, прикрепленному к противоположной стороне первой поверхности 26, например, посредством пальца пользователя или субъекта. Для того чтобы облегчить удаление узла 12 основания и съемной липкой ленты 18, съемная липкая лента 18 может содержать неприлипающий выступающий участок 32.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления съемная липкая лента (18), прикрепленная к первой поверхности 26 и участку головы, способна самостоятельно удерживать с возможностью удаления устройство (10) слежения за головой в фиксированном положении на участке головы субъекта. Это отличается от известных решений, которые обычно имеют форму очков и требуют одного или нескольких удлинений, продолжающихся к и за ушами субъекта, для того чтобы усилить опору устройства слежения за головой. Однако уши, и участок головы вокруг ушей, могут легко локально сдвигаться субъектом, и поэтому непригодны в качестве идеальных опорных участков для устройства слежения, имеющего целью минимизировать локальные движения головы/лица субъекта.
Узел 12 основания и узел 11 слежения могут быть разъемно соединены друг с другом или выполнены как одно целое. Преимущество некоторых вариантов осуществления заключается в том, что узел 12 основания выполнен с возможностью повторного использования для множества субъектов, тем самым уменьшая расходы. Таким образом, узел 12 основания может содержать первое соединительное средство 28 для разъемного соединения узла 12 основания со вторым соединительным средством 38 узла 11 слежения. Специалисту в данной области техники известно множество соединительных средств, включая устройство типа резьбовой крышки, устройство в виде множества зубьев и приемника, защелкивающееся устройство, любое устройство механической блокировки или закрепления и др.
Система, описанная в данном документе, может быть выполнена в разных видах. Например, устройство слежения за головой может содержать только узел 11 слежения и узел 12 основания. Он может содержать один или несколько элементов. Узел 12 основания может содержать выполненный как одно целое липкий участок и/или другое средство прикрепления для прикрепления узла 12 основания к голове субъекта, такое как присоска. Все элементы, описанные в данном документе, могут быть изготовлены в виде одного объединенного блока. Кроме того, элементы, описанные со ссылкой на один участок, могут быть изготовлены совместно или отдельно на одном или нескольких дополнительных или альтернативных участках.
Одним преимуществом некоторых вариантов осуществления является то, что разработка и изготовление устройства слежения за головой являются настолько дешевыми по сравнению с известными решениями, что все устройство слежения за головой может быть одноразовым, например, предназначенным только для однократного использования. Однако, как принято в некоторых низкодоходных условиях, объект, рассчитанный на однократное использование, на практике используется повторно. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, хотя узел 11 слежения и узел 12 основания могут быть использованы повторно, съемная липкая лента 18 может быть специально рассчитана на разрыв после однократного использования и/или выполнена иначе с расчетом на однократное использование. По существу, съемная липкая лента 19 действует как гигиеническая преграда между субъектом и контактной поверхностью или первой поверхностью 26 узла основания.
Дополнительным преимуществом гигиенических и предохраняющих от загрязнения свойств съемной липкой ленты 18 является то, что в некоторых вариантах осуществления она является единственной частью устройства 10 слежения за головой, которая постоянно находится в контакте с головой субъекта. По существу, это единственная часть устройства 10 слежения за головой, которая должна быть изготовлена с использованием специальных материалов, приспособленных для взаимодействия с телом субъекта. Это позволяет изготавливать остальную часть устройства слежения из любого другого, например, менее дорогого, материала без необходимости беспокоиться о длительном контакте с кожей.
На фиг.3а показан пример поверхности 40 слежения, содержащей три элемента 41, 42 и 43 слежения. В соответствии с вариантами осуществления настоящей полезной модели, по меньшей мере три элемента 41, 42 и 43 слежения расположены на поверхности слежения узла 11 слежения, при этом расстояния между по меньшей мере двумя группами элементов слежения, например, по меньшей мере два из трех 45, 46, 47, являются достаточными для определения положения и ориентации устройства 10 слежения за головой в заданных условиях слежения. В примере, показанном на фиг.3а, содержащем три элемента слежения, будет три пары элементов слежения, которые расположены на расстоянии друг от друга. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, точность слежения увеличивается, если каждое из расстояний между элементами слежения является уникальным. Кроме того, например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления предпочтительно, если разность между упомянутыми расстояниями больше заданной величины, которая больше предела погрешности системы слежения.
На фиг.3b и 3c показаны дополнительные примеры поверхностей 50 и 60 слежения, содержащих соответственно четыре и пять элементов слежения. Хотя в некоторых вариантах осуществления предпочтительно, если все расстояния между всеми парами элементов слежения являются уникальными, и разности между ними выше некоторой величины, это не всегда имеет место. Поэтому возможно, если по меньшей мере некоторые из расстояний между разными парами элементов слежения одинаковые или находятся в рамках некоторого предела. Например, возможно, может быть необходимо, чтобы только расстояния между соседними парами элементов слежения на периферии поверхности слежения имели уникальные разности, т.е. внутренние расстояния между противоположными парами, если предусмотрены четыре или более элементов слежения, могут быть неважны.
Кроме того, хотя поверхности слежения, печатные платы и опорные элементы показаны на чертежах по существу плоскими, они могут быть также выпуклыми, вогнутыми или иметь другую трехмерную форму. Кроме того, хотя данное описание относится преимущественно к устройству слежения для размещения на голове субъекта, подобные устройства слежения, которые находятся в пределах объема настоящей полезной модели, могут быть также применимы к другим участкам тела субъекта или даже к другим животным или объектам.
Необходимо понимать, что раскрытые варианты осуществления полезной модели не ограничены конкретными структурами, технологическими этапами или материалами, описанными в данном документе, и распространяются на их эквиваленты, которые могут быть определены специалистами в данной области техники. Необходимо также понимать, что терминология, применяемая в данном документе, используется только с целью описания конкретных вариантов осуществления и не должна восприниматься как ограничивающая.
В данном описании ссылка на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанная со ссылкой на вариант осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления настоящей полезной модели. Таким образом, наличие выражений «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в разных местах данного описания, необязательно означает, что все они относятся к одному и тому же варианту осуществления.
Используемое в данном документе множество деталей, структурных элементов, составных элементов и/или материалов могут быть представлены в общем перечне для удобства. Однако данные перечни следует толковать так, как будто каждый элемент перечня определен индивидуально как отдельный и уникальный элемент. Таким образом, отдельный элемент такого перечня не должен толковаться как фактический эквивалент любого другого элемента того же перечня только на основе их присутствия в общей группе, если не указано иное. Кроме того, различные варианты осуществления и пример настоящей полезной модели могут упоминаться в данном документе вместе с альтернативами для их различных компонентов. Необходимо понимать, что такие варианты осуществления, примеры и альтернативы не должны толковаться как фактические эквиваленты друг другу, а должны толковаться как отдельные и независимые представления настоящей полезной модели.
Кроме того, описанные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым пригодным способом в одном или нескольких вариантах осуществления. В приведенном ниже описании предусмотрено множество конкретных подробностей, таких как, например, длины, ширины, формы и др., чтобы обеспечить глубокое понимание вариантов осуществления полезной модели. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что полезная модель может быть осуществлена без одной или нескольких конкретных подробностей или с использованием других способов, компонентов, материалов и др. В других примерах, хорошо известные структуры, материалы или операции не показаны или не описаны подробно, чтобы не затруднять понимание аспектов полезной модели.
Хотя вышеописанные примеры поясняют принципы настоящей полезной модели в одном или нескольких конкретных применениях, для специалистов в данной области техники будет понятно, что множество модификаций в форме, применении и подробностях реализации может быть выполнено без проявления способностей изобретательства и без отхода от принципов и концепций настоящей полезной модели. Следовательно, полезная модель ограничена только приведенной ниже формулой полезной модели.