МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАРУЧНЫЕ ЧАСЫ
MULTIFUNCTIONAL WRIST WATCH

Заявляемое изобретение относится к специализированным, служебным и специальным часам, предназначенным для использования населением территорий, подвергающихся интенсивному акустическому воздействию и персоналом, уровни шума на рабочих местах которого превышают предельно допустимые уровни.
На практике применяют многочисленные классификации часов, определяющие их типы, виды. В частности, в статье «Часы» Большой советской энциклопедии сказано «По назначению часы можно разделить (условно) на бытовые и специальные. В зависимости от условий использования различают бытовые часы, наручные, карманные, настольные, настенные, уличные, башенные. В зависимости от назначения выделяют специализированные часы для подводного плавания, дорожные, антимагнитные и др. Имеется большая группа часов специального, служебного назначения: сигнальные, табельные, процедурные, программные и др.» (цит. по http://slovari.yandex.ru/~%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B8/%D0%91%D0%А1%D0%AD/%D0%A7%D0%B0%D1%81%D1%8B%20(%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80)/). Именно к специализированным часам и к часам специального, служебного назначения относится заявляемое решение. Заявляемое техническое решение - новый класс специализированных, служебных и специальных часов, предназначенных, прежде всего, для использования населением территорий, подвергающихся интенсивному акустическому воздействию (например, жителями территорий, прилегающих к аэропортам, аэродромам и авиационным предприятиям), и персоналом, уровни шума на рабочих местах которого превышают предельно допустимые уровни (например, инженерно-технический состав аэродромов, авиатранспортных и авиаремонтных предприятий).
2
По данным Роспотребнадзора России существенному влиянию авиационного шума на приаэродромных территориях подвержено около 3% граждан России; численность населения, подвергающегося воздействию авиационного шума с уровнями, превышающими предельно допустимые, только вблизи крупных аэропортов федерального значения, достигает 1,5 млн человек; суммарная площадь территорий с устойчиво повышенным уровнем шума составляет более 5800 км (О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2009 году, в 2010 году, в 2011 году, в 2012 году, в 2013 году: государственные доклады. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010-2013 г.г. ().
Из уровня техники известны наручные часы (патент на изобретение RU №2428106, опубл. 10.06.2011 г.), содержащие контрольное устройство для контроля частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений пользователя, включающее конденсатор из двух конденсаторных электродов, выполненных с возможностью прилегания к разным частям поверхности тела человека так, чтобы электрическая емкость конденсатора зависела от импульсов артериального давления крови, процессор данных, выполненный с возможностью определения частоты сердечных сокращений и/или ее вариаций по изменениям емкости конденсатора, и устройство вывода, находящееся в дисплее времени. Недостатком такого решения является узость их функциональных возможностей, недостаточная для обеспечения потребностей населения, подвергающегося интенсивному акустическому воздействию.
Наиболее близким аналогом, известным из уровня техники, являются многофункциональные наручные часы (патент на полезную модель RU №126484, опубл. 27.03.2013 г.), содержащие корпус в форме, пригодной для ношения на руке, в котором размещены электрически связанные между собой электронный часовой механизм с программируемым процессором, к которому подключены сенсорный монитор, клавиатура, блок памяти, блок питания и средства звуковой сигнализации, а также набор полупроводниковых детекторов ионизирующего, ультрафиолетового и инфракрасного излучений и промышленного электромагнитного излучения, связанных модулем усилителей-формирователей с процессором, при этом клавиатура содержит клавиши для управления работой детекторов. Недостатками этой модели многофункциональных наручных часов являются узость функциональных возможностей, не обеспечивающих контроль акустической обстановки в месте пребывания их владельца, а также невозможность получения необходимой представителям некоторых социо-, профессиональных групп населения информации о текущих значениях (и динамике их изменения), потенциально доступных для регистрации и обработки процессором, имеющимся в корпусе часов, величин барометрического давления; влажности воздуха; влажности кожи; температуре тела; температуре воздуха; показателях состояния, рассчитываемых в результате обработки электрокардиосигнала и сигнала кожно-гальванической реакции.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение специализированными, служебными и специальными часами населения территорий, подвергающихся интенсивному акустическому воздействию, и персонала, уровни шума на рабочих местах которых превышают предельно допустимые уровни.
Решение технической задачи достигается тем, что многофункциональные наручные часы обеспечивают отслеживание текущего времени и предельно допустимого времени нахождения пользователя в текущих условиях воздействия неблагоприятных физических факторов с учетом индивидуальных особенностей его психофизиологического состояния и содержат корпус в форме, пригодной для ношения на руке, в котором размещены электрически связанные между собой электронный часовой механизм с программируемым процессором, к которому подключены сенсорный монитор, клавиатура, блок памяти, блок питания и средства звуковой сигнализации, а также связанные с процессором электрическими цепями, содержащими усилители-формирователи сигналов: детекторы ионизирующего, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, датчик освещенности, аудиоплеер с усилителем звука, навигационное устройство, приемопередающее устройство, микрофон с цепью частотной коррекции, датчик барометрического давления, датчик влажности воздуха, датчик влажности кожи, датчик электрокардиосигнала, датчик кожно-гальванической реакции, датчик тремора, датчик температуры тела, датчик температуры воздуха и датчик-шагомер, при этом клавиатура содержит клавиши для управления работой датчиков, детекторов и микрофона.
Для обеспечения корректного измерения уровня шума цепь частотной коррекции, связывающая микрофон и процессор, может содержать три варианта амплитудно-частотной характеристики (проводить измерение акустического шума с тремя частотными характеристиками A, B, C, установленными нормативно-техническими документами к шумоизмерительной аппаратуре), выбор одного из вариантов амплитудно-частотной характеристики для отображения информации пользователю часов и/или ее выдачи на внешнее цифровое устройство осуществляют по командам с клавиатуры, имеющейся в их корпусе.
В интересах сохранения здоровья и работоспособности пользователя часов их процессор может быть выполнен с возможностью сигнализации о допустимой, предельной и опасной эквивалентной дозе шума, формирования графиков текущего и/или прогнозируемого состояния органов и систем пользователя в зависимости от накопленной эквивалентной дозы шума, формирования рекомендаций для профилактики в зависимости от накопленной эквивалентной дозы шума, а также вывода пользователю часов и/или на внешнее цифровое устройство соответствующих информационных сообщений.
В интересах сохранения здоровья и работоспособности пользователя часов их процессор может быть выполнен с возможностью сигнализации о допустимой, предельной и недопустимой эквивалентной дозе шума в минутном, часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале.
Для обеспечения длительного хранения массивов информации о уровнях физических факторов, воздействующих на пользователя часов, и о показателях его психофизиологического состояния в корпусе часов может быть установлен минимум один слот (разъем) для установки дополнительной карты памяти.
Для повышения длительности работы часов в условиях, затрудняющих замену или подзарядку источника питания, в корпусе часов может быть установлен минимум один слот (разъем) для установки дополнительного источника питания.
Для повышения длительности работы часов используемый источник питания может быть выполнен в виде аккумулятора, подзаряжаемого от сети бытового электропитания и/или от солнечной батареи, устанавливаемой на корпус часов.
Для обеспечения передачи зарегистрированной информации на одно или несколько предварительно заданных внешних цифровых устройств в корпусе часов может быть реализован специальный интерфейс.
Для оповещения о превышении одним или несколькими контролируемыми показателями заданного пользователем часов порогового значения в процессоре часов может быть реализована возможность интерактивного задания пороговых значений каждого контролируемого показателя и выдачи соответствующего сигнала пользователю часов и/или на одно или несколько предварительно заданных внешних цифровых устройств.
В интересах обеспечения экстренной помощи пользователю часов в опасных (экстремальных) ситуациях часы могут быть дополнительно оборудованы «тревожной кнопкой», нажатие которой приводит к отправке на одно или несколько предварительно заданных внешних цифровых устройств информации с текущими географическими координатами пользователя часов.
В интересах уменьшения габаритов корпуса часов может быть реализована возможность размещения любого из детекторов, датчиков или микрофона на браслете, служащем для фиксации корпуса часов на руке пользователя, с обеспечением передачи регистрируемой информации для обработки в процессор, установленный в корпусе часов.
Для удовлетворения потребностей пользователя часов, ведущих активный образ жизни, процессор может быть выполнен с возможностью сигнализации о числе шагов, пройденных пользователем часов в любом заданном интервале и рассчитанных по регистрируемым показателям оценок энерготрат пользователя, формирования на основе этих данных рекомендаций пользователю по сохранению и укреплению здоровья, а также вывода пользователю часов и/или на внешнее цифровое устройство соответствующих информационных сообщений.
Для упрощения отслеживания показаний часов в темноте они могут быть выполнены с функцией подсветки.
Для надежной эксплуатации часов в условиях промышленных производств их корпус может быть выполнен герметичным.
Для одновременного отслеживания текущего времени и предельно допустимого времени нахождения пользователя в текущих условиях воздействия неблагоприятных физических факторов часы могут быть выполнены с двумя сенсорными мониторами.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение с помощью одного устройства отслеживания текущего времени и предельно допустимого времени нахождения пользователя в текущих условиях воздействия неблагоприятных физических факторов с учетом индивидуальных особенностей его психофизиологического состояния.
Подчеркнем, что основным назначением заявляемого изобретения является отслеживание времени (определение текущего времени суток и измерения продолжительности временных интервалов в единицах, меньших, чем одни сутки), а расширение функциональности обеспечивается специальными дополнительными функциями, обеспечивающими измерение продолжительности временных интервалов (предельно допустимого времени нахождения пользователя в текущих условиях воздействия неблагоприятных физических факторов с учетом индивидуальных особенностей его психофизиологического состояния).
Функционирование заявляемых многофункциональных наручных часов заключается в следующем.
Часы в целом функционируют типовым образом, как обычные интеллектуальные наручные электронные часы. Их корпус изготавливают с минимальным количеством стыков и уступов, крышку корпуса, места для разъемов защищают специальными прокладками, что обеспечивает упрощение эксплуатации и повышение долговечности за счет предотвращения попадания внутрь корпуса пыли, влаги и загрязнений. Материал для изготовления корпуса и монитора часов выбирают устойчивым к царапинам и другим повреждениям. Предпочтительное исполнение кнопок и клавиш - сенсорное. Приемные части используемых датчиков и детекторов размещают на корпусе так, чтобы обеспечить их открытость для измеряемых величин.
Часовой механизм получает питание от источника питания и осуществляет измерение времени (часы, минуты и секунды) и определение даты (год, месяц, день, день недели).
Процессор контролирует состояние элементов схемы, точность измерения времени и вывод текущего времени на монитор и находится в режиме дежурства (ожидания) в части приема команд на осуществление дополнительных функций от клавиатуры, информации от детекторов, датчиков, микрофона, задействования модулей и устройств.
При включении дополнительных функций с помощью клавиатуры активизируют соответствующие детекторы, датчики, микрофон. По специальным электронным протоколам результаты измерений через блок сопряжения поступают на процессор для обработки и представления пользователю с помощью комплекса программ процессора.
2
Размещаемый на корпусе часов микрофон, связанный с процессором посредством усилителя и цепи частотной коррекции, обеспечивает измерение уровня акустического шума с тремя частотными характеристиками A, B, C. Акустические колебания преобразовываются микрофоном в электрический сигнал, усиливающийся предварительным усилителем и поступающий на цепь частотной коррекции. На основании этого процессор определяет максимальный, минимальный уровень шума за заданный интервал времени, а также рассчитывает дозу шума интегрированием среднеквадратических значений в зависимости от среднеквадратического значения входного сигнала. Отметим, что доза шума - это интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени (единица измерения дозы шума - Па·ч). Без функции времени определить дозу шума невозможно, а ее значение очень важно для решения широкого круга практических задач. Аналогичная ситуация по дозам излучений, фиксируемых имеющимися детекторами.
Датчик барометрического давления преобразует сигнал с чувствительного элемента - приемника давления в величину барометрического давления в окружающей среде и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает ее в процессор.
Датчик влажности воздуха, основанный, как правило, на измерении электрической емкости диэлектрической среды, регистрирует величину влажности воздуха в окружающей среде и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает ее в процессор.
Датчик влажности кожи, основанный, как правило, на измерении электрической емкости диэлектрической среды, устанавливают на корпусе часов так, чтобы он прилегал к коже руки пользователя часов, регистрирует величину влажности кожи и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает ее в процессор.
Датчик электрокардиосигнала устанавливают на корпусе часов так, чтобы он прилегал к коже руки пользователя часов, регистрирует электрокардиосигнал в однополюсном (с помощью одного электрода) отведении и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает его в процессор. Процессор, обрабатывая электрокардиосигнал, преобразует его в ритмокардиограмму, на основании которой по общеизвестным алгоритмам процессор рассчитывает диагностически информативные показатели: частоту пульса, вариационный размах длительности кардиоинтервала, стресс-индекс, коэффициент вариации и др.
Датчик кожно-гальванической реакции (гальванометр, осуществляющий измерение электрической проводимости тела через кожные покровы рук) устанавливают на корпусе часов так, чтобы он прилегал к коже руки пользователя часов, регистрирует сигнал кожно-гальванической реакции и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает его в процессор.
Датчик тремора, реализованный, как правило, в виде акселерометра, регистрирует сигнал тремора руки пользователя часов и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает его в процессор.
Датчик температуры тела устанавливают на корпусе часов так, чтобы он был направлен к коже пользователя часов, регистрирует температуру по технологии инфракрасного термометра (контакт с кожей пользователя часов необязателен) и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает ее значение в процессор.
Датчик температуры воздуха регистрирует величину температуры воздуха в окружающей среде, реализуя технологию, основанную на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры, и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает зарегистрированную величину в процессор.
Датчик-шагомер преобразует встряхивание в электрический импульс, и через электрическую цепь, содержащую усилители-формирователи сигналов, передает его в процессор, увеличивающий показания электронного счетчика и реализующий алгоритмы для исключения ложных срабатываний в ходе выполнения повседневных действий пользователем часов.
На основании специальных алгоритмов процессор осуществляет расчет предельно допустимого времени нахождения пользователя в текущих условиях воздействия неблагоприятных физических факторов с учетом индивидуальных особенностей его психофизиологического состояния. Режим вывода этой информации задается с помощью клавиатуры. При выводе информации (в зависимости от ее сути, отражающей риски здоровью) могут использоваться световые (повышенная яркость, мигание, пульсирование), звуковые (звуковые сигналы) или тактильные (вибрация корпуса часов) эффекты с возможностью их настройки с клавиатуры.
Питание всех элементов при реализации всех функций часов осуществляют с помощью блока питания часов.
В случае активации (нажатия) соответствующих клавиш на клавиатуре процессор производит вывод на монитор соответствующих информационных визуальных сообщений, обрабатывая поступающий запрос, определяет адрес начала программы обработки информации от соответствующего датчика, детектора или микрофона, обеспечивает переход к этой программе после выполнения текущей команды и сохранение в памяти текущего состояния компонентов часов. По окончании программы обработки процессор может возвращаться к предшествовавшей прерванной программе с восстановленными из памяти значениями команд.
Средства сигнализации (световой и звуковой) информируют пользователя часов о входящих сигналах, поступивших в процессор, о достижении пороговых значений контролируемых показателей и т.п., а также о сформированных оповещениях и рекомендациях пользователю часов.
При эксплуатации изделия, в соответствии с программным обеспечением процессора, осуществляется вывод на монитор соответствующих информационных визуальных сообщений в графическом, табличном, текстовом виде, включая диагностические сообщения о состоянии элементов часов (уровень заряда аккумуляторов, отсутствие сигналов от датчиков, детекторов, микрофона и т.п.).
Поскольку в соответствии с официальной позицией Роспатента к устройствам можно отнести объединенные в единое целое различные средства, в том числе, безусловно являющиеся устройствами, если в результате такого объединения создано новое устройство, т.е. средство, части (элементы) которого находятся в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи, заявленное техническое решение в полной мере соответствует процитированному, поскольку:
- «…объединенные в единое целое…» - доказывается наличием единого источника электрического питания, выполнением всех компонентов заявляемого устройства в едином корпусе, подключением всех компонентов заявляемого устройства к программируемому процессору, использованием одной клавиатуры для настройки всех компонентов заявляемого устройства; использованием одного сенсорного экрана для информирования пользователя и др.;
- «…различные средства, в том числе, безусловно являющиеся устройствами…» - в одно целое объединяются средства (электронный часовой механизм с программируемым процессором, сенсорный монитор, клавиатура, блок памяти, блок питания, средства звуковой сигнализации, детекторы излучения, датчик освещенности, аудиоплеер с усилителем звука, навигационное устройство, приемопередающее устройство, микрофон с цепью частотной коррекции, датчик барометрического давления, датчик влажности воздуха, датчик влажности кожи, датчик электрокардиосигнала, датчик кожно-гальванической реакции, датчик тремора, датчик температуры тела, датчик температуры воздуха и датчик-шагомер);
- «…если в результате такого объединения создано новое устройство…» - из уровня техники многофункциональные часы с таким набором функций неизвестны, расширение функционала часов для мониторинга промышленного шума вообще неизвестно;
- «…т.е. средство, части (элементы) которого находятся в конструктивном единстве…» - доказывается наличием единого источника электрического питания, выполнением всех компонентов заявляемого устройства в едином корпусе, подключением всех компонентов заявляемого устройства к программируемому процессору, использованием одной клавиатуры для настройки всех компонентов заявляемого устройства; использованием одного сенсорного экрана для информирования пользователя и др.;
- «…и функциональной взаимосвязи» - обеспечено взаимосвязью частей (элементов) заявляемого устройства, направленной на достижение технического результата «…расширение функциональных возможностей многофункциональных наручных часов для обнаружения и измерения уровня неблагоприятных физических факторов, действующих на пользователя часов, а также мониторинга его психофизиологического состояния»: части (элементы) заявляемого устройства реализуют последовательность регистрации и преобразования (обработки) информации, обеспечивающие достижение технического результата, в соответствии с изложенной логикой функционирования.
То есть заявляемое техническое решение, безусловно, относится к устройству (одному устройству), части которого находятся в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи.
Следует также отметить, что в заявляемом техническом решении функция отсчета времени прямо и непосредственно связана с функциями обнаружения и измерения уровня неблагоприятных физических факторов, действующих на пользователя часов, а также мониторинга его психофизиологического состояния:
2
для выдачи информации о допустимой, предельной и опасной эквивалентной дозе шума функция времени обязательна, поскольку доза шума - это интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени (единица измерения дозы шума - Па·ч); аналогичная ситуация по дозам излучения;
для формирования графиков текущего и/или прогнозируемого состояния органов и систем пользователя функция времени обязательна;
для формирования массивов информации о уровнях физических факторов, воздействующих на пользователя часов, и о показателях его психофизиологического состояния функция времени обязательна;
для расчета оценок энерготрат пользователя часов функция времени обязательна;
для обеспечения расчетов диагностически информативных показателей: частоты пульса, вариационного размаха длительности кардиоинтервала, стресс-индекса, коэффициента вариации и др. функция времени обязательна, что определяется стандартными методиками их расчета и т.д. Обеспечиваемая приведенной совокупностью признаков заявляемого изобретения индикация пользователю часов предельно допустимого времени нахождения в текущих условиях воздействия неблагоприятных физических факторов с учетом индивидуальных особенностей его психофизиологического состояния (которые также определяются с помощью заявляемых многофункциональных часов) весьма важна для персонифицированного подхода к сохранению его профессиональной работоспособности и здоровья.
Таким образом, заявляемые многофункциональные наручные часы представляют собой новое техническое решение, относящееся к классу наручных часов и расширяющее арсенал электронных часов - обеспечивая создание специализированных, служебных и специальных часов, предназначенных для использования населением территорий, подвергающихся интенсивному акустическому воздействию и персоналом, уровни шума на рабочих местах которого превышают предельно допустимые уровни.