Устройство для ухода за ребенком для людей с нарушением слуха
Полезная модель относится к области радиотехники и может найти применение, как вспомогательное устройство для ухода за ребенком для людей с нарушением слуха. Устройство содержит детский блок и связанный с ним каналом связи родительский блок, детский блок включает последовательно соединенные микрофон, блок голосового запуска, блок управления, блок кодирования и передатчик с антенной, последовательно соединенные датчик вибрации, анализатор инфразвуковой частоты, а также блок автономного питания, родительский блок включает в свой состав приемник с антенной, блок декодирования, блок управления, блок питания, электронный ключ, электромеханический вибратор и светоизлучатель. Блок голосового запуска содержит последовательно соединенные усилитель, полосовой фильтр, детектор, интегратор, схему сравнения, схему задержки, одновибратор и схему совпадений. Анализатор инфразвуковой частоты содержит последовательно соединенные усилитель, фильтр инфразвуковой частоты, детектор и пороговое устройство. Эффективность устройства состоит в том, что при крике или плаче ребенка информация об этом поступает глухим родителям в виде вибрации, обеспечиваемой электромеханическим вибратором родительского блока, а также с помощью светового сигнала. Заявленное устройство обладает более достоверной оценкой истинности тревожного состояния ребенка, более высокой помехоустойчивостью к постороннему акустическому шуму и помехоустойчивостью при передаче информационного сигнала по каналу связи. 1 н.п. и 2 з.п. ф-лы., 2 ил.
Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована, как вспомогательное устройство для ухода за ребенком для людей с нарушением слуха.
Известно устройство для ухода за ребенком Baby Monitor SCD463, Philips (www.philips.com) обеспечивающее возможность присмотра за ребенком, находящимся в любом месте дома или вне дома. Это устройство содержит передающий детский блок и приемный родительский блок. Детский блок содержит микрофон с усилителем звуковой частоты, регулятор чувствительности микрофона и передатчик. Родительский блок содержит приемник и усилитель звуковой частоты, к которому подключен акустический излучатель, воспроизводящий крик ребенка или звуковой сигнал разрыва радиосоединения. Однако это устройство не может оказать помощь в уходе за ребенком глухим родителям или людям с ограниченным слухом, так как обеспечивает только звуковое воспроизведение крика ребенка или звуковую сигнализацию разрыва радиосоединения между детским и родительским блоками.
Недостатком других известных аналогичных вспомогательных устройств для ухода за ребенком также является то, что во всех этих устройствах детский блок обеспечивает передачу по радиоканалу на родительский блок в качестве информационного сигнала голос ребенка, которым может быть крик или плачь, воспроизводимый акустическим излучателем родительского блока.
Люди с нарушением слуха сталкиваются со множеством проблем в своей повседневной жизни. Например, когда звонит телефон или факс, они не сразу это замечают, так как не могут слышать звонок. Много людей с ограниченным слухом или глухих от рождения, а также страдающих глухотой от полученных травм, хотят иметь детей, но сталкиваются со значительными трудностями при уходе за ребенком. Одной из таких трудностей является та, при которой вследствие болезненого или некомфортного состояния ребенок плачет или кричит, а родители не слышат и не могут своевременно оказать ему помощь. Очевидно, что для глухих родителей или престарелых людей с ограниченным слухом звук голоса ребенка, воспроизводимый акустическим излучателем родительского блока не может быть информативным.
Известна вибрационно-световая беспроводная система «ВИБРАТОН» (www.comsluh.ru), включающая датчик определения звука (радионяня), датчик дверного звонка, телефонный/факсовый датчик, мобильный вибрационный приемник со светодиодной индикацией и стационарный звуковой приемник со светодиодной индикацией. Эта сигнальная система, помогает людям со слабым слухом распознавать звук телефона, факса, стук в дверь, плач ребенка с помощью вибрации и светового сигнала. Стационарный и мобильный приемники можно использовать с батареями и внешним адаптером. Устройство безопасно для здоровья, т.к. работает на радиоволнах, разрешенных комитетом по радиочастотам, проста в установке и эксплуатации и не требует от пользователя специальных технических навыков.
Данный аналог по совокупность сходных признаков и достигаемому эффекту является наиболее близким к заявляемой полезной модели, в связи с чем данное известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Относительным недостатком данного технического решения является конструктивная сложность этой известной системы баллона, высокая ее стоимость, а также недостаточная помехоустойчивость по радиоканалам и от воздействия внешних помех, что снижает достоверность определения тревожной ситуации.
Задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании конструктивно простого и недорогого устройства, обеспечивающего техническую помощь глухим родителям или людям с ограниченным слухом в уходе за ребенком, а также в повышении достоверности оценки истинности тревожного состояния ребенка, помехоустойчивости к постороннему акустическому шуму и помехоустойчивости при передаче информационного тревожного сигнала по каналу связи.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Устройство для ухода за ребенком для людей с нарушением слуха, включающее детский блок и связанный с ним каналом связи родительский блок, характеризующееся тем, что в состав детского блока входят последовательно соединенные микрофон, блок голосового запуска, блок управления, блок кодирования и передатчик с антенной, последовательно соединенные датчик вибрации и анализатор инфразвуковой частоты, выход которого соединен с другим входом блока управления и блок автономного питания, а в состав родительского блока входят последовательно соединенные приемник с антенной, блок декодирования и блок управления, последовательно соединенные блок питания, электронный ключ и электромеханический вибратор, светоизлучатель, вход которого подключен к выходу электронного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления.
Кроме того, заявленное устройство характеризуется рядом факультативных признаков, а именно:
- блок голосового запуска может быть выполнен в виде последовательно соединенных усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, полосового фильтра, детектора, интегратора, схемы сравнения, схемы задержки, одновибратора и схемы совпадений, причем выход одновибратора соединен с дополнительным входом схемы задержки, выход детектора соединен с другим входом схемы сравнения, выход которой соединен с другим входом схемы совпадений;
- анализатор инфразвуковой частоты может быть выполнен в виде последовательно соединенных усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, фильтра инфразвуковой частоты, детектора и порогового устройства.
В этом заключается совокупность существенных признаков полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленной полезной модели.
За счет реализации отличительных признаков полезной модели достигается технический результат, заключающийся в том, что при некомфортном состоянии ребенка, выражающемся в крике или плаче, информация об этом состоянии ребенка поступает глухим родителям тактильным методом в виде вибрации, обеспечиваемой электромеханическим вибратором родительского блока, а также с помощью пульсирующего светового сигнала светоизлучателя. Заявленное устройство обладает, по сравнению с аналогами, более достоверной оценкой истинности тревожного состояния ребенка, выражающегося в крике или плаче, обеспечиваемой анализом этого состояния по нескольким критериям:
- частотный спектр звукового сигнала, воспринимаемого микрофоном детского блока должен в основном соответствовать частотному спектру голоса ребенка;
- фонемы голоса ребенка должны следовать друг за другом с достаточно короткими интервалами времени;
- интервалы времени крика или плача ребенка должны совпадать с интервалами вибраций его тела, регистрируемых датчиком вибрации;
Заявленное устройство обладает, по сравнению с аналогами, более высокой помехоустойчивостью при передаче информационного сигнала по радиоканалу от детского блока на родительский блок, обеспечиваемой помехоустойчивым кодированием передаваемого сигнала, нечетным числом повторов при передаче и приемом по мажоритарному принципу.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.
Устройство для ухода за ребенком для людей с нарушением слуха содержит детский блок 1 и, связанный с ним каналом связи, родительский блок 2. Детский блок 1 включает в свой состав микрофон 3, блок 4 голосового запуска, блок 5 управления, блок 6 кодирования, передатчик 7 с антенной, датчик 8 вибрации, анализатор 9 инфразвуковой частоты и блок 10 автономного питания. Родительский блок 2 включает в свой состав приемник 11 с антенной, блок 12 декодирования, блок 13 управления, блок 14 питания, электронный ключ 15, электромеханический вибратор 16 и светоизлучатель 17. Блок 4 голосового запуска содержит усилитель 18, полосовой фильтр 19, детектор 20, интегратор 21, схему 22 сравнения, схему 23 задержки, одновибратор 24 и схему 25 совпадений. Анализатор 9 инфразвуковой частоты содержит усилитель 26, фильтр 27 инфразвуковой частоты, детектор 28 и пороговое устройство 29.
Временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, обозначены следующим образом:
диаграмма (а) - сигнал на выходе микрофона 3;
диаграмма (б) - сигнал на выходе детектора 20 - сплошная линия, сигнал на выходе интегратора 21 - пунктирная линия;
диаграмма (в) - сигнал на выходе схемы 22 сравнения;
диаграмма (г) - сигнал на выходе блока 4 голосового запуска;
диаграмма (д) - сигнал на выходе датчика 8 вибрации;
диаграмма (е) - сигнал на выходе анализатора 9 инфразвуковой частоты;
диаграмма (ж) - сигнал на выходе блока 6 кодирования;
диаграмма (и) - сигнал на выходе блока 13 управления.
Устройство работает следующим образом.
Наиболее остро проблема ухода за ребенком для глухих родителей возникает в первые месяцы после рождения ребенка. Принцип работы устройства рассмотрен при размещении детского блока 1 на детской кроватке или коляске. Родительский блок 2 в мобильном исполнении может быть выполнен портативным и размещаться в одежде одного из глухих родителей. Для обеспечения возможности ухода за ребенком в ночное время родительский блок размещается в непосредственной близости от спального места родителей.
Реакцией на дискомфортное или болезненное состояние для ребенка является крик или плач, а также мышечные сокращения. При этом, с выхода микрофона 3 на блок 4 голосового запуска поступает сигнал (фиг.2 а), представляющий собой сумму сигналов голоса ребенка и внешнего акустического шума Uc+Uш. В блоке 4 голосового запуска усилитель 18 обеспечивает усиление этого сигнала до уровня, необходимого для оптимальной работы полосового фильтра 19 и амплитудного детектора 20.
Звуки, воспроизводимые речевым аппаратом человека, делятся на звонкие и глухие, а обобщенные звуки называются фонемами. При плаче или крике ребенка его голосовые связки находятся в напряжении и издают, в основном звонкие звуки и соответствующие обобщенные фонемы. Импульсы потока воздуха, создаваемые голосовыми связками ребенка и звучащие фонемы с достаточной точностью могут считаться периодическими. Соответствующий период То повторения импульсов потока воздуха из легких с участием голосовых связок называется периодом основного тона голоса. У детей в раннем возрасте период основного тона, как правило, отличается незначительно. Обратную величину Fо=1/Tо называют частотой основного тона. Известно, что область частот основного тона у детей в раннем возрасте отличается незначительно.
В блоке 4 голосового запуска для повышения помехоустойчивости устройства к внешнему акустическому шуму используется полосовой фильтр 19 с максимальным коэффициентом передачи в области частот основного тона. Полосовой фильтр 19, например, фильтр Чебышева, обеспечивает выделение частотных составляющих сигнала, соответствующих спектральным составляющим голоса ребенка. Напряжение Uд выходного сигнала детектора 20 (фиг.2б - сплошная линия) поступает на соответствующий вход схемы 22 сравнения, на другой вход которой с выхода интегратора 21 поступает напряжение Uи (фиг.2б - пунктирная линия), соответствующее усредненному значению суммы напряжений сигала и шума. При превышении выходным напряжением детектора 20 выходного напряжения интегратора 21 на выходе схемы 22 сравнения формируется сигал (фиг.2 в), обеспечивающий запуск схемы 23 задержки, которая через интервал времени Тзад обеспечивает запуск одновибратора 24, на выходе которого формируется импульс длительностью Тодн. В том случае, если по окончании времени задержки на выходе схемы 22 сравнения присутствует потенциал высокого логического уровня, на выходе схемы 25 совпадений и соответственно на выходе блока голосового запуска формируется импульс (фиг.2 г), который поступает на первый информационный вход D1 блока 5 управления, например микроконтроллера.
В том случае, если ребенок действительно кричит или плачет, а сигнал на выходе блока 4 голосового запуска вырабатывается не от внешних источников звука, датчик 8 вибрации регистрирует наличие вибрации, вызываемой сокращением мышц ребенка. В анализаторе 9 инфранизкой частоты усилитель 26 обеспечивает усиление выходного сигнала датчика 8 вибрации (фиг.2 д) до уровня, необходимого для оптимальной работы фильтра 27 инфранизких частот и детектора 28. При превышении выходным напряжением детектора 28 напряжения срабатывания порогового устройства 29 на его выходе и соответственно на выходе анализатора 9 инфранизкой частоты устанавливается потенциал высокого логического уровня (фиг.2 е), который поступает на второй информационный вход D2 блока 5 управления.
При поступлении на информационные входы блока 5 управления одновременно сигналов запуска с выхода блока 4 голосового запуска и с выхода анализатора 9 инфранизких частот блок 5 управления обеспечивает последовательное поступление на блок 6 кодирования нечетного числа параллельных информационных кодов. Блок 6 кодирования преобразует эти коды в последовательные (фиг.2 ж), обеспечивающие передачу индивидуального номера устройства. Передатчик 7 обеспечивает передачу этих кодов по радиоканалу на частоте fp на родительский блок 2.
При приеме радиосигналов, передаваемых передатчиком 7 детского блока, с выхода приемника 11 родительского блока 2 на вход блока 12 декодирования последовательно поступают коды, аналогичные передаваемым (фиг.2 ж). В результате декодирования от блока 12 декодирования на блок 13 управления последовательно поступает нечетное число параллельных кодов, соответствующих индивидуальному номеру устройства. В блоке 13 управления оценка достоверности принятого кода осуществляется программным методом по мажоритарному признаку.
Если в нечетном количестве принятых кодов число совпадений больше числа несовпадений, то код индивидуального номера устройства, соответствующий совпадениям считается достоверным и на выходе блока 13 управления вырабатывается серия управляющих импульсов (фиг.2 и), которые обеспечивают замыкание и размыкание электронного ключа 15.
В соответствии с поступлением управляющих импульсов электронный ключ 15 обеспечивает периодическое подключение электромеханического вибратора 16 и светоизлучателя 17 к выходу блока питания 14. При этом, электромеханический вибратор 16 оказывает тактильное вибрационное воздействие на глухих родителей информируя, таким образом, о тревожном состоянии ребенка. Вспышки света при включении светоизлучателя обеспечивают дублирование информации для глухих о некомфортном или болезненном состоянии ребенка, выражающемся в крике или плаче.
Эффективность заявленного устройства состоит в том, что при некомфортном или болезненном состоянии ребенка, выражающемся в крике или плаче, информация об этом состоянии ребенка поступает глухим родителям тактильным методом в виде вибрации, обеспечиваемой электромеханическим вибратором родительского блока, а также с помощью светового сигнала.
Размещение электромеханического вибратора в портативном носимом родительском блоке обеспечивает возможность глухим родителям контролировать состояние ребенка как в ночное, так и в дневное время, когда ребенок спит в кроватке или детской коляске. При этом, родители могут находиться в любом месте квартиры, дома или на приусадебном участке.
В настоящее время широкое распространение получили массажные матрацы и кровати, оснащенные вибрационными механизмами, которые при подключении к родительскому блоку могут быть использованы в качестве оконечного вибрационного устройства в ночное время.
Заявленное устройство обладает, по сравнению с аналогами, более достоверной оценкой истинности тревожного состояния ребенка, выражающегося в крике или плаче, обеспечиваемой анализом этого состояния по частотному спектру голоса ребенка, повторяемости голосовых фонем и совпадений во времени крика или плача с вибрациями, обусловленными сокращением мышц ребенка. Усилители с регулируемым коэффициентом усиления в блоке голосового запуска и в анализаторе инфразвуковой частоты обеспечивают возможность регулирования чувствительности детского блока как к уровню звуковых сигналов, так и к величине вибрации.
Кроме того, устройство обладает, по сравнению с аналогами, более высокой помехоустойчивостью при передаче информационного сигнала по радиоканалу от детского блока на родительский блок, обеспечиваемой помехоустойчивым кодированием передаваемого сигнала.
1. Устройство для ухода за ребенком для людей с нарушением слуха, включающее детский блок и связанный с ним каналом связи родительский блок, отличающееся тем, что в состав детского блока входят последовательно соединенные микрофон, блок голосового запуска, блок управления, блок кодирования и передатчик с антенной, последовательно соединенные датчик вибрации и анализатор инфразвуковой частоты, выход которого соединен с другим входом блока управления и блок автономного питания, а в состав родительского блока входят последовательно соединенные приемник с антенной, блок декодирования и блок управления, последовательно соединенные блок питания, электронный ключ и электромеханический вибратор, светоизлучатель, вход которого подключен к выходу электронного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок голосового запуска выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, полосового фильтра, детектора, интегратора, схемы сравнения, схемы задержки, одновибратора и схемы совпадений, выход одновибратора соединен с дополнительным входом схемы задержки, выход детектора соединен с другим входом схемы сравнения, выход которой соединен с другим входом схемы совпадений, выход которой является выходом блока голосового запуска.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анализатор инфразвуковой частоты выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, фильтра инфразвуковой частоты, детектора и порогового устройства, выход которого является выходом анализатора инфразвуковой частоты.
