IT202000029999A1 - Dispositivo indossabile per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea e relativi sistema e metodo - Google Patents
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Description
Descrizione dell?Invenzione Industriale dal titolo:
?DISPOSITIVO INDOSSABILE PER EFFETTUARE UNA COMUNICAZIONE AUDIO TRAMITE CONDUZIONE OSSEA E RELATIVI SISTEMA E METODO?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo indossabile per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea e ad un relativo sistema e metodo.
? noto dal brevetto statunitense US 9,706,037 B2 realizzare un dispositivo indossabile che permette ad un utente di effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea.
Il dispositivo indossabile del suddetto brevetto statunitense comprende un trasduttore atto a generare una vibrazione da un segnale audio ricevuto al suo ingresso tramite un sistema di comunicazione audio, ad esempio un telefono cellulare.
Come illustrato in Figura 1, un utente di un dispositivo indossabile 1, in particolare un bracciale, appoggia un suo dito 4 in prossimit? di un suo orecchio 5 in modo tale che la vibrazione 7 sia condotta dal dispositivo indossabile 1 direttamente all?apparato uditivo interno (inner ear) dell?orecchio 5, evitando di coinvolgere l?apparato uditivo esterno dell?orecchio 5, in particolare il timpano.
Tuttavia, in dispositivi di tale genere ? rilevabile una problematica collegata al contenuto spettrale di suono e vibrazioni che sono effettivamente veicolate dall?unico trasduttore del dispositivo indossabile 1 all?apparato uditivo interno dove la vibrazione 7 che segue il tragitto polso (dove ? indossato il bracciale), mano 3, dito 4, orecchio 5, viene in gran parte assorbita dalla cute e dai tessuti adiposi sottostanti che creano uno strato smorzante tra il trasduttore e la struttura ossea dell?utente.
Bisogna inoltre tenere in considerazione la variabilit? della trasmissione legata al rendimento della conduzione ossea dovuta alle conformazioni di articolazioni ed apparati muscolo-tendinei che variano da individuo a individuo.
Una conseguenza diretta dell?assorbimento del segnale da parte della cute e dei tessuti adiposi sottostanti ? la necessit? di aumentare il volume della comunicazione audio, e di conseguenza l?intensit? della vibrazione in uscita dal trasduttore, che genera una elevata dispersione (leakage) del suono all?esterno. Il trasduttore ed il supporto rigido del bracciale, generalmente realizzato in plastica o silicone, agiscono inoltre da cassa di risonanza, disperdendo pertanto in aria il suono che risulta udibile da terzi utenti situati a poca distanza dell?utente del dispositivo indossabile 1.
Ci? non permette quindi di garantire la privacy dei contenuti della comunicazione audio, oltre a generare rumore ambientale nei confronti degli individui situati in prossimit? dell?utente del dispositivo indossabile.
Per ottenere una trasmissione del suono, e della relativa intensit? della vibrazione, accettabili, tali dispositivi, che possono essere indossati sul polso o anche essere posizionati sull?osso temporale, devono sfruttare un trasduttore di grandi dimensioni, risultando pertanto piuttosto ingombranti, poco ergonomici e visivamente invasivi.
Un ulteriore svantaggio delle soluzioni esistenti, che riguardano non solo il polso ma anche altri dispositivi quali cuffie, ? la forte pressione generata dal trasduttore sull?osso stesso. Tale pressione si rende necessaria per garantire una ricezione accettabile del suono da parte dell?utente, tenendo anche in considerazione il fatto che la qualit? della comunicazione pu? essere ridotta da eventuali rumori ambientali.
La forte pressione generata sulla struttura ossea pu? risultare all?utente fastidiosa e poco sopportabile.
Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di indicare un dispositivo indossabile, e relativi sistema e metodo, che permettono di effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea salvaguardando la privacy dell?utente.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare un dispositivo indossabile, e relativi sistema e metodo, che permettono di migliorare la qualit? di una comunicazione audio tramite conduzione ossea.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare un dispositivo indossabile che permette di effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea e che si adatta in maniera confortevole alla struttura ossea dell?utente.
In sintesi, la presente invenzione prevede che il dispositivo indossabile presenti una pluralit? di trasduttori che generano una vibrazione anzich? un unico trasduttore come nell?arte nota. In alternativa, ? possibile ottimizzare la trasmissione della vibrazione a seconda del posizionamento dei trasduttori sul dispositivo indossabile e della pressione esercitata su di essi quando il dispositivo ? indossato oppure selezionare il trasduttore della pluralit? di trasduttori che consente la migliore conduzione ossea e utilizzare solo quello. Tali trasduttori sono posizionati in modo strategico e ravvicinato sul dispositivo indossabile e sono di dimensioni notevolmente ridotte. Il posizionamento dei trasduttori rispetta l?ergonomia della struttura ossea su cui il dispositivo ? indossato.
In un?ulteriore forma di realizzazione, i trasduttori del dispositivo indossabile sono associati a rispettivi sensori di pressione al fine di ottimizzare la trasmissione in base al posizionamento effettivo dei trasduttori quando il dispositivo ? indossato, garantendo il miglior accoppiamento acustico-osseo.
Una unit? di controllo del dispositivo indossabile determina il trasduttore o i trasduttori da pilotare in base al rilevamento di pressione rilevato dai corrispondenti sensori. Solo i trasduttori che rientrano nell?intervallo di valori di pressione ottimale per il corretto funzionamento sono attivati permettendo dunque di efficientare il consumo di batteria.
In alternativa, l?unit? di controllo attiva solo quel trasduttore per cui ? rilevato il valore di pressione maggiore tra tutti i valori di pressione rilevati.
Per ogni trasduttore pu? dunque essere regolata l?intensit? della trasmissione, oppure essere comandata la sua disattivazione, a seconda della pressione reale esercitata sul punto di contatto dal dispositivo indossato.
Nell?eventualit? che nessun trasduttore rientri nell?intervallo prestabilito di valori di pressione, una interfaccia utente del dispositivo fornir? istruzioni correttive, come ad esempio stringere o allentare un braccialetto, cambiare la posizione di un anello, e cos? via.
In ulteriore forma di realizzazione, l?efficacia dell?accoppiamento fra trasduttore e struttura ossea viene verificato tramite uno o pi? dispositivi, in particolare audio accelerometri, opportunamente posizionati sul dispositivo indossabile, in particolare affacciati ai trasduttori, quando il dispositivo ? indossato, per rilevare le vibrazioni effettivamente condotte nella struttura ossea e, di conseguenza, quelle invece disperse in aria.
Ai fini della presente invenzione, si definiscono audio accelerometri i dispositivi in grado di rilevare vibrazioni meccaniche con una risposta in frequenza che includa tutto o una parte dello spettro udibile umano (20 Hz ? 20 kHz).
Inoltre, l?unit? di controllo stabilisce l?equalizzazione ottimale in base al feedback degli audio accelerometri a contatto con la cute generando uno sweep di frequenze audio dai trasduttori a rotazione e creando una tabella di equalizzazione per compensare le dispersioni nei tessuti ed ottimizzare la qualit? finale della comunicazione audio. Pi? in dettaglio, l?unit? di controllo invia una serie di frequenze audio di controllo (ad es. 50 Hz, 100 Hz, 250 Hz, 600 Hz, 1500 Hz, 4000 Hz, 10000 Hz, 20000 Hz) e rileva i corrispondenti valori rilevati dall?audio accelerometro.
L?equalizzazione del segnale audio inviato al trasduttore viene modificata in modo da amplificare maggiormente le frequenze con le rilevazioni pi? basse, bilanciando ed appiattendo cos? lo spettro audio percepito dall?utente.
In una forma di realizzazione della presente invenzione, il dispositivo indossabile per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea comprende: mezzi, in particolare una unit? di comunicazione, atti a ricevere in ingresso un segnale audio; una unit? di controllo, in particolare un microprocessore; una unit? audio I/O atta a convertire un segnale audio in segnale elettrico e viceversa, in cui il dispositivo indossabile comprende una pluralit? di trasduttori disposti su una superficie interna del dispositivo ed atti a generare una vibrazione corrispondente al segnale audio in ingresso.
In una ulteriore forma di realizzazione del dispositivo, l?unit? audio I/O comprende un microfono atto a ricevere un segnale audio dall?esterno e un altoparlante per fornire un segnale audio all?esterno.
In una ulteriore forma di realizzazione, il dispositivo indossabile comprende una unit? di alimentazione, in particolare una batteria.
In una ulteriore forma di realizzazione, il dispositivo indossabile comprende un circuito stampato flessibile comprendente almeno l?unit? di controllo, l?unit? di comunicazione e l?unit? di alimentazione.
In una ulteriore forma di realizzazione, il dispositivo indossabile comprende mezzi di accoppiamento longitudinale atti a consentire ad un individuo di indossarlo.
In una ulteriore forma di realizzazione, a ciascun trasduttore della pluralit? di trasduttori ? associato un rispettivo sensore di pressione atto a rilevare la pressione esercitata sulla cute nella regione in cui detto sensore di pressione ? posizionato.
In una ulteriore forma di realizzazione, l?unit? di controllo ? configurata per attivare solo quei trasduttori di detta pluralit? di trasduttori per cui un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione ? compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
In una ulteriore forma di realizzazione, l?unit? di controllo ? configurata per selezionare e attivare solo quel trasduttore della pluralit? di trasduttori per cui ? rilevato il valore di pressione maggiore tra tutti i valori di pressione rilevati dai sensori di pressione.
In una ulteriore forma di realizzazione, l?unit? di controllo ? configurata per inviare all?utente del dispositivo istruzioni correttive relative al dispositivo qualora nessun trasduttore della pluralit? di trasduttori presenti un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
In una ulteriore forma di realizzazione, a ciascun trasduttore della pluralit? di trasduttori ? associato un rispettivo audio accelerometro atto a rilevare la vibrazione che attraversa una struttura ossea di un individuo che indossa il dispositivo.
In una ulteriore forma di realizzazione, l?audio accelerometro ? disposto affacciato al rispettivo trasduttore quando il dispositivo ? indossato.
In una ulteriore forma di realizzazione, l?unit? di controllo ? atta ad eseguire una equalizzazione in tempo reale in base alle vibrazioni rilevate dagli audio accelerometri, generando a rotazione uno sweep di frequenze audio dei trasduttori e creando una tabella di equalizzazione.
In una ulteriore forma di realizzazione, il dispositivo indossabile ? uno dei seguenti articoli: cinturino; polsino; bracciale; braccialetto; anello; collare; collana; cerchietto; paraorecchie; fascia per la testa; cuffia; casco; elmo; capo di vestiario; t-shirt; giacca militare; giacca sportiva; tuta; maglia; giubbotto; fascia toracica; pantalone; guanto; occhiale; ciuccio; paradenti.
In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, ? previsto un sistema comprendente un dispositivo indossabile e un dispositivo esterno atto a trasmettere un segnale al dispositivo indossabile secondo un predeterminato metodo di comunicazione, detto metodo di comunicazione comprendendo: Wi-Fi; Bluetooth; un sistema di posizionamento globale; una comunicazione di tipo cellulare; un accesso multiplo a divisione di codice; un sistema di telecomunicazioni mobili universale; una banda larga senza fili; un sistema globale per comunicazioni mobili; una comunicazione wireless, inclusa una comunicazione in campo vicino; un metodo di comunicazione cablato; una interfaccia multimediale ad alta definizione; una interfaccia standard; una rete di telefonia fissa.
In una ulteriore forma di realizzazione del sistema, il dispositivo esterno comprende un dispositivo mobile, uno smartphone, un tablet PC, un server o ulteriori dispositivi indossabili.
In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, viene previsto un metodo per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea tramite un dispositivo indossabile comprendente i passi di: ricevere in ingresso un segnale audio tramite mezzi di comunicazione del dispositivo, in particolare una unit? di comunicazione; convertire un segnale audio in segnale elettrico e viceversa tramite una unit? audio I/O del dispositivo; generare una vibrazione corrispondente al segnale audio in ingresso tramite una pluralit? di trasduttori disposti su una superficie interna del dispositivo, in cui i trasduttori sono controllati tramite una unit? di controllo del dispositivo.
In una ulteriore forma di realizzazione del metodo, ? previsto di associare a ciascun trasduttore della pluralit? di trasduttori un rispettivo sensore di pressione atto a rilevare la pressione esercitata sulla cute nella regione in cui detto sensore di pressione ? posizionato.
In una ulteriore forma di realizzazione del metodo, l?unit? di controllo attiva solo quei trasduttori di detta pluralit? di trasduttori per cui un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione ? compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
In una ulteriore forma di realizzazione del metodo, l?unit? di controllo seleziona e attiva solo quel trasduttore della pluralit? di trasduttori per cui ? rilevato il valore di pressione maggiore tra tutti i valori di pressione rilevati dai sensori di pressione.
In una ulteriore forma di realizzazione del metodo, l?unit? di controllo invia all?utente del dispositivo istruzioni correttive relative al dispositivo qualora nessun trasduttore della pluralit? di trasduttori presenti un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
In una ulteriore forma di realizzazione del metodo, ? previsto di associare a ciascun trasduttore della pluralit? di trasduttori un rispettivo audio accelerometro atto a rilevare la vibrazione che attraversa una struttura ossea di un individuo che indossa detto dispositivo.
In una ulteriore forma di realizzazione del metodo, l?unit? di controllo esegue una equalizzazione in tempo reale in base alle vibrazioni rilevate da detti audio accelerometri, generando a rotazione uno sweep di frequenze audio di detti trasduttori e creando una tabella di equalizzazione.
Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono oggetto delle allegate rivendicazioni.
Tali caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione mostrato nei disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:
- la Figura 1 illustra un dispositivo indossabile di arte nota che sfrutta la conduzione ossea per effettuare una comunicazione audio;
- le Figure 2 e 3 illustrano un dispositivo indossabile secondo la presente invenzione rispettivamente in posizione non indossata e in posizione indossata;
- la Figura 4 illustra uno schema a blocchi di componenti di una prima forma di realizzazione del dispositivo indossabile di Figure 2 e 3;
- le Figure 4a-4d illustrano quattro diverse configurazioni di posizionamento di trasduttori sul dispositivo indossabile di Figure 2 e 3;
- le Figure 5a e 5b illustrano la configurazione dei trasduttori, rispettivamente nelle configurazioni corrispondenti alle Figure 4b e 4d, quando il dispositivo indossabile 10 ? associato ad un polso di un utente;
- la Figura 6 illustra una seconda forma di realizzazione del dispositivo indossabile secondo l?invenzione, in cui ogni trasduttore ? associato ad un rispettivo sensore di pressione;
- la Figura 7 illustra una terza forma di realizzazione dell?invenzione in cui ogni trasduttore di Figura 6 ? ulteriormente associato ad un rispettivo audio accelerometro;
- la Figura 8 illustra un diagramma di flusso di un metodo utilizzato per controllare il dispositivo indossabile secondo la presente invenzione;
- le Figure 9a-9h e 10a-10h illustrano articoli realizzati in accordo con gli insegnamenti della presente invenzione.
Con riferimento alle Figure 2 e 3, viene illustrato un dispositivo indossabile 10 secondo l?invenzione, in particolare un bracciale, in posizione non indossata (Figura 2) e in posizione indossata (Figura 3).
Il dispositivo indossabile 10, o wearable, comprende una superficie esterna 13 ed una superficie interna 14 che ? atta ad essere a contatto con la cute di un individuo che indossa il dispositivo indossabile 10.
Il dispositivo indossabile 10 pu? essere indossato o allontanato dalla cute del relativo utente tramite mezzi di accoppiamento ben noti nel campo dell?oreficeria e dell?orologeria. Ad esempio, il dispositivo indossabile 10 pu? includere mezzi di accoppiamento longitudinale 15,17 rispettivamente su un lato e sull?altro del dispositivo indossabile 10 che vengono poi accoppiati l?uno all?altro. In alternativa o in aggiunta, tali mezzi di accoppiamento possono comprendere magneti o materiali magnetici.
Il dispositivo indossabile 10 pu? essere realizzato in un materiale come metallo, tessuto, pelle, gomma, fibra sintetica, legno, ceramica o plastica. Inoltre, esso pu? includere strati di una pluralit? di detti materiali per ottenere una struttura multistrato.
Come verr? illustrato pi? in dettaglio nel seguito, il dispositivo indossabile 10 comprende almeno due trasduttori 29,31 disposti in modo opportuno sulla superficie interna 14 del dispositivo indossabile e atti a generare una vibrazione corrispondente ad un segnale audio di ingresso al dispositivo indossabile 10. Con riferimento alla Figura 4, viene illustrato uno schema a blocchi di componenti di una prima forma di realizzazione del dispositivo indossabile 10. Il dispositivo indossabile 10 comprende una unit? di controllo 21, una unit? di comunicazione 23, una unit? di alimentazione 25, una unit? di I/O (Input/Output) audio 27, gli almeno due trasduttori 29, 31 e una memoria 33. L?unit? di controllo 21, in particolare un microprocessore, pu? riconoscere informazioni sui rispettivi componenti disposti all?interno del dispositivo indossabile 10 e pu? eseguire il controllo generale sui rispettivi componenti in base alle informazioni riconosciute.
L?unit? di comunicazione 23 ? atta a ricevere un primo segnale 26, tipicamente rappresentativo di un segnale vocale sotto forma di pacchetti di dati digitali, da un dispositivo esterno (non illustrato) mediante un metodo di comunicazione predeterminato e a fornire all?unit? di controllo 21 un secondo segnale 22 dopo averlo decodificato e ricostruito.
L?unit? di comunicazione 23 ? anche atta a ricevere un segnale ricevuto dalla unit? di I/O 27 e a trasmetterlo al dispositivo esterno dopo averlo codificato e pacchettizzato.
Il dispositivo esterno pu? essere un dispositivo mobile, come uno smartphone o un tablet PC, un server o altri dispositivi indossabili.
Il metodo di comunicazione predeterminato pu? includere: Wi-Fi; Bluetooth; un sistema di posizionamento globale, quale il GPS; una comunicazione di tipo cellulare, inclusa l?evoluzione a lungo termine LTE, LTE Advanced (LTE-A) oppure 5G; un accesso multiplo a divisione di codice, quale ad esempio CDMA oppure CDMA a banda larga (WDCMA); un sistema di telecomunicazioni mobili universale (UMTS); una banda larga senza fili; un sistema globale per comunicazioni mobili, ad esempio (GSM); una comunicazione wireless, ivi compresa la comunicazione in campo vicino (NFC).
Il dispositivo indossabile 100 pu? anche ricevere il primo segnale 26 mediante un metodo di comunicazione cablato, incluso un bus seriale universale (USB); una interfaccia multimediale ad alta definizione (HDMI); una interfaccia standard, ad esempio RS-232; una rete di telefonia fissa. Di conseguenza, l?unit? di comunicazione 23 pu? includere almeno uno tra un modulo cellulare, un modulo Wi-Fi, un modulo Bluetooth, un modulo GPS, un modulo NFC e un modulo a radiofrequenza (RF).
L?unit? di alimentazione 25 pu? gestire l?alimentazione del dispositivo indossabile 10 sotto la supervisione dell?unit? di controllo 21.
L?unit? di alimentazione 25 pu? includere un circuito integrato di gestione della potenza (PMIC) oppure una batteria.
L?unit? di alimentazione 25 pu? ricevere alimentazione mediante un metodo di ricarica wireless, tecniche di energy harvesting o un metodo di ricarica cablato. Il metodo di ricarica wireless pu? essere un metodo di risonanza magnetica, un metodo basato sull?induzione magnetica o su onde elettromagnetiche.
Inoltre, la batteria pu? immagazzinare o generare elettricit? e pu? fornire energia al dispositivo indossabile 10.
La batteria pu? essere una batteria ricaricabile o una batteria solare.
L?unit? 27 di I/O audio ? atta a convertire il secondo segnale 22 ricevuto dall?unit? di comunicazione 23 in un segnale elettrico. In alternativa, l?unit? di I/O audio 27 pu? convertire un segnale elettrico in un suono che pu? essere fornito all?esterno.
In altre parole, l?unit? di I/O audio 27 pu? convertire il suono e il segnale elettrico in modo bidirezionale.
L?unit? di I / O audio 27 pu? comprendere un microfono per ricevere un segnale audio dall?esterno e un altoparlante per fornire un segnale audio all?esterno. Inoltre, nella descrizione della presente invenzione, l?unit? I/O audio 27 viene illustrata come un singolo modulo. Il microfono per ricevere il suono dall?esterno e l?altoparlante per fornire il suono all?esterno possono tuttavia essere disposti in modo indipendente l?uno dall?altro nel dispositivo indossabile 10.
L?unit? di controllo 21, l?unit? di comunicazione 23 e l?unit? di alimentazione 25 possono essere incorporate in un circuito stampato flessibile 45 (si veda Figura 6) del dispositivo indossabile 10.
Pertanto, quando il dispositivo indossabile 10 viene osservato dall?esterno, l?unit? di I / O audio 27 pu? essere visibile, mentre l?unit? di controllo 21, l?unit? di comunicazione 23 e l?unit? di alimentazione 25 non lo sono.
L?unit? I / O audio 27 pu? essere esposta alla superficie interna 14 del dispositivo indossabile per fornire un suono all?esterno o per ricevere un suono dall?esterno ma pu? anche essere posizionata all?interno del circuito stampato flessibile 45.
L?unit? di memoria 33 pu? memorizzare dati ricevuti o generati dall?unit? di controllo 21 o altri componenti.
L?unit? di memoria 33 pu? essere una memoria integrata nell?unit? di controllo. Pi? in dettaglio, l?unit? di memoria 33 pu? includere almeno una tra: una memoria volatile, come una memoria ad accesso casuale dinamico (DRAM); una RAM statica (SRAM) o una RAM dinamica sincrona (SDRAM); una memoria non volatile, come una memoria di sola lettura programmabile una tantum (OTPROM); una ROM programmabile (PROM); una ROM cancellabile e programmabile (EPROM); una ROM cancellabile elettricamente e programmabile (EEPROM); una ROM mascherata; una ROM flash; una Memoria flash NAND; una memoria flash NOR.
L?unit? di memoria 33 pu? essere una memoria esterna. Pi? in dettaglio, l?unit? di memoria 33 pu? inoltre comprendere una unit? flash (ad es. una unit? compact flash (CF), secure digital (SD), micro secure digital (micro-SD), mini secure digital (mini-SD), eXtreme digital (xD), una memory stick e/o simili. In questo caso, l?unit? di memoria 33 pu? essere collegata al dispositivo indossabile 10 tramite varie interfacce.
I trasduttori 29,31 sono atti a ricevere un terzo segnale 24 dall?unit? di controllo 21 e a generare una vibrazione ad esso corrispondente.
L?unit? di controllo 21 comprende un amplificatore audio, preferibilmente di tipo multicanale, che ? atto ad amplificare il secondo segnale 22 ricevuto dal dispositivo esterno e a generare il terzo segnale 24 che viene fornito in ingresso ai trasduttori 29,31.
L?utente pu? appoggiare il dito ad un suo orecchio, in particolare sulla cartilagine, e pu? udire il suono corrispondente al primo segnale 26 ricevuto dall?esterno corrispondente al terzo segnale 24.
In questa prima forma di realizzazione gli almeno due trasduttori 29,31 sono posizionati sulla superficie interna 14 del dispositivo indossabile 10 in varie possibili configurazioni, esempi delle quali sono illustrati nelle Figure 4a-4d. Si osservi che nella configurazione di Fig. 4a sono presenti due ulteriori trasduttori 33,35, per un totale di quattro trasduttori.
Rispetto all?unico trasduttore del dispositivo di arte nota, l?utilizzo di una pluralit? di trasduttori 29,31 permette vantaggiosamente di realizzare un dispositivo indossabile 10 che garantisce un maggiore comfort all?utente. La Richiedente della presente domanda di brevetto ? in grado di incorporare nel dispositivo indossabile 10 trasduttori 29,31 che presentano un volume circa 7 volte inferiore rispetto ai dispositivi di arte nota che utilizzano un unico trasduttore.
Ci? permette inoltre di realizzare dispositivi indossabili 10 pi? compatti ed esteticamente pi? gradevoli e vantaggiosamente adattabili a conformazioni ossee diverse per dimensione del polso e struttura ossea.
Il dispositivo 10 secondo la presente invenzione pu? inoltre essere indossato in modo continuo perch? il relativo peso ? uniformemente distribuito lungo la struttura ossea coinvolta, ad esempio il polso, e non reca quindi fastidio all?utente.
Le Figure 5a e 5b illustrano la posizione dei trasduttori 29,31 quando il dispositivo indossabile 10 ? associato al polso di un utente, rispettivamente nella configurazione corrispondente alle Figure 4b e 4d.
Con riferimento alla Figura 6, viene illustrata una seconda forma di realizzazione del dispositivo indossabile 10, in cui ogni trasduttore 29,31 ? accoppiato ad un rispettivo sensore di pressione 41,43 che pu? essere realizzato come componente discreto oppure come componente del circuito stampato flessibile 45.
I sensori di pressione 41,43 consentono di ottimizzare la trasmissione del segnale audio in base al posizionamento dei trasduttori 29,31 sfruttando il miglior accoppiamento acustico-osseo.
Il sensore di pressione 41,43 ? infatti atto a rilevare la pressione esercitata sulla cute nella regione in cui ? situato.
In base alla pressione rilevata, un software comprendente porzioni di codice software installabile nella memoria 33 del dispositivo indossabile 10, ? atto a determinare, con l?ausilio dell?unit? di controllo 21, quali trasduttori 29,31 sono effettivamente a contatto della cute.
In questo modo, l?unit? di controllo 21 ? configurata per attivare solo quei trasduttori 29,31 che sono effettivamente utili a veicolare all?utente la vibrazione che corrisponde al segnale audio della comunicazione.
I trasduttori 29,31 per i quali corrispondenti sensori di pressione 41,43 rilevano una pressione al di fuori di un determinato intervallo di valori di pressione non saranno attivati dall?unit? di controllo 21 permettendo quindi un risparmio in termini energetici, ossia di batteria.
In alternativa, l?unit? di controllo 21 ? configurata per selezionare e attivare solo quel trasduttore della pluralit? di trasduttori 29,31 per cui ? rilevato il valore di pressione maggiore tra tutti i valori di pressione rilevati dai sensori di pressione 41,43.
Qualora nessuno dei sensori di pressione 41,43 rilevi una pressione nell?intervallo di valori prestabiliti, l?unit? di controllo 21 invier? all?utente, ad esempio tramite l?unit? di I/O audio 27, oppure tramite una interfaccia utente, ad esempio un display del dispositivo indossabile 10, istruzioni correttive quali stringere o allentare il dispositivo indossabile 10, posizionarlo in maniera tale da rispettare determinati requisiti relativi al corpo o alla cute dell?utente e cos? via. Con riferimento alla Figura 7, viene illustrata una terza forma di realizzazione dell?invenzione in cui sono ulteriormente presenti dei dispositivi 47,49, in particolare audio accelerometri, atti a individuare l?efficacia di ciascun trasduttore 29,31 nella trasmissione della vibrazione tramite conduzione ossea. Tali dispositivi sono disposti dalla parte opposta rispetto ai trasduttori 29,31 associati ai sensori di pressione 41,43 quando il dispositivo 10 ? indossato in modo tale da rilevare la vibrazione 51 che attraversa una struttura ossea 53, ad esempio un polso, dell?utente che indossa il dispositivo 10.
Preferibilmente, gli audio accelerometri 47,49 sono in diretto contatto con la cute dell?utente in modo tale da non ricevere segnali audio diversi da quelli ricevuti dai trasduttori 29,31 tramite conduzione ossea.
In base all?intensit? del segnale rilevato da tali audio accelerometri 47,49, un software comprendente porzioni di codice software installato nella memoria 33 del dispositivo indossabile 10, ? atto a determinare, con l?ausilio dell?unit? di controllo 21, l?intensit? della vibrazione effettivamente assorbita tramite conduzione ossea.
L?unit? di controllo 21, tramite un software comprendente porzioni di codice software, esegue un?equalizzazione in tempo reale in base alle rilevazioni fornite dagli audio accelerometri generando uno sweep di frequenze audio dei trasduttori a rotazione e creando una tabella di equalizzazione per compensare le dispersioni nei tessuti ed ottimizzare cos? il volume e la qualit? finale del segnale audio.
Pi? in dettaglio, l?unit? di controllo 21 invia una serie di frequenze audio di controllo (ad es. 50 Hz, 100 Hz, 250 Hz, 600 Hz, 1500 Hz, 4000 Hz, 10000 Hz, 20000 Hz) e rileva i corrispondenti valori rilevati dall?audio accelerometro.
L?equalizzazione del segnale audio inviato al trasduttore viene modificata in modo da amplificare maggiormente le frequenze con le rilevazioni pi? basse, bilanciando ed appiattendo cos? lo spettro audio percepito dall?utente.
Con riferimento alla Figura 8, viene illustrato un diagramma di flusso 100 di un metodo per controllare un dispositivo indossabile 10 secondo la presente invenzione.
Viene descritto, a titolo di esempio esemplificativo, il caso in cui il dispositivo indossabile 10 ? indossato ad un polso di un utente e connesso a uno smartphone come dispositivo esterno tramite comunicazione wireless.
Al passo 102, il dispositivo indossabile 10 pu? ricevere un primo segnale 26 da uno smartphone esterno attraverso un?unit? di comunicazione 23 mediante un metodo di comunicazione predeterminato, ossia una trasmissione di tipo wireless.
Al passo 104, l?unit? di controllo 21 amplifica il primo segnale 22 ricevuto dall?unit? di comunicazione 23 e genera un terzo segnale 24.
Al passo 110, i trasduttori 29,31 ricevono il terzo segnale 24 e generano una corrispondente vibrazione che viene trasferita al polso dell?utente. Di conseguenza, l?utente pu? appoggiare il dito sull?orecchio, in particolare sulla cartilagine, e pu? sentire il suono trasferito attraverso la vibrazione.
In una variante del metodo secondo l?invenzione, al passo 106, compreso tra i passi 104 e 110, viene rilevata tramite sensori di pressione 41,43 la pressione esercitata sul rispettivo trasduttore 29,31 ad essi associato.
I trasduttori 29,31 per i quali corrispondenti sensori di pressione 41,43 rilevano una pressione al di fuori di un determinato intervallo di valori di pressione non sono attivati dall?unit? di controllo 21 permettendo quindi un risparmio in termini energetici, ossia di batteria.
In alternativa, l?unit? di controllo 21 ? configurata per selezionare e attivare solo quel trasduttore della pluralit? di trasduttori 29,31 per cui ? rilevato il valore di pressione maggiore tra tutti i valori di pressione rilevati dai sensori di pressione 41,43.
Qualora nessuno dei sensori di pressione 41,43 rilevi una pressione nell?intervallo di valori prestabiliti, l?unit? di controllo 21 invier? all?utente, ad esempio tramite l?unit? di I/O audio 27, oppure tramite una interfaccia utente, ad esempio un display del dispositivo indossabile 10, istruzioni correttive quali stringere o allentare il dispositivo indossabile 10, posizionarlo in maniera tale da rispettare determinati requisiti relativi al corpo o alla cute dell?utente e cos? via. In una ulteriore variante del metodo secondo l?invenzione, al passo 108, compreso tra i passi 106 e 110, audio accelerometri 47,49, disposti dalla parte opposta rispetto ai trasduttori 29,31 associati ai sensori di pressione 41,43 quando il dispositivo 10 ? indossato, rilevano la vibrazione 51 che attraversa il polso 53 dell?utente che indossa il dispositivo 10.
In base all?intensit? del segnale rilevato da tali audio accelerometri 47,49, l?unit? di controllo esegue un?equalizzazione in tempo reale generando uno sweep di frequenze audio dai trasduttori a rotazione e creando una tabella di equalizzazione per compensare le dispersioni nei tessuti ed ottimizzare cos? il volume e la qualit? finale del segnale audio.
Pi? in dettaglio, l?unit? di controllo 21 invia una serie di frequenze audio di controllo (ad es. 50 Hz, 100 Hz, 250 Hz, 600 Hz, 1500 Hz, 4000 Hz, 10000 Hz, 20000 Hz) e rileva i corrispondenti valori rilevati dall?audio accelerometro.
L?equalizzazione del segnale audio inviato al trasduttore viene modificata in modo da amplificare maggiormente le frequenze con le rilevazioni pi? basse, bilanciando ed appiattendo cos? lo spettro audio percepito dall?utente.
La presente invenzione ? inoltre diretta ad un sistema comprendente un dispositivo indossabile 10 come precedentemente descritto e un dispositivo esterno che trasmette al dispositivo indossabile 10 un segnale audio tramite uno dei predeterminati metodi di comunicazione descritti in precedenza.
Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiari i vantaggi del dispositivo, del sistema e del metodo secondo la presente invenzione.
Il dispositivo indossabile 10 secondo l?invenzione riduce vantaggiosamente la dispersione del suono all?esterno garantendo cos? il rispetto della privacy della comunicazione audio condotta dall?utente che lo indossa.
Inoltre, il dispositivo indossabile 10 secondo l?invenzione, grazie alla presenza di una pluralit? di trasduttori, consente una vantaggiosa adattabilit? a conformazioni ossee diverse per dimensione del polso e struttura ossea.
Infine, il dispositivo indossabile 10 consente vantaggiosamente di essere indossato in modo continuo perch? il relativo peso ? uniformemente distribuito lungo la struttura ossea coinvolta, ad esempio il polso, e non ? quindi fastidiosa per l?utente.
Ulteriormente il dispositivo indossabile 10 permette vantaggiosamente di ottenere una migliore qualit? della comunicazione audio perch? i trasduttori vengono opportunamente controllati attraverso il loro comportamento rilevato da trasduttori di pressione che rilevano quale dei trasduttori ? effettivamente a contatto con la cute dell?individuo e merita pertanto di essere pilotato, ed eventualmente, in aggiunta, da audio accelerometri che rilevano l?intensit? della vibrazione effettivamente trasmessa tramite conduzione ossea consentendo una equalizzazione dei trasduttori e della relativa intensit? di vibrazione da trasmettere.
Numerose sono le varianti possibili al dispositivo indossabile per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea, e ad un relativo sistema e metodo, descritti come esempio, senza per questo uscire dai principi di novit? insiti nell?idea inventiva, cos? come ? chiaro che nella sua attuazione pratica le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con degli elementi tecnicamente equivalenti.
Ad esempio, nonostante la descrizione sia incentrata su un dispositivo indossabile al polso quale un cinturino (Fig. 9e e Fig. 9f), un polsino (Fig. 10h), un bracciale o un braccialetto, essa pu? anche essere applicata ad altri articoli in cui il dispositivo indossabile circonda, almeno parzialmente, una struttura ossea di un individuo.
Il dispositivo indossabile 10 pu? essere pertanto utilizzato su altre parti del corpo comprendenti strutture ossee come ad esempio un anello (Fig. 9a); un collare o una collana; un cerchietto (Fig. 9d), un paraorecchie, una fascia per la testa (Fig. 9h), una cuffia, un casco (Fig. 9b e Fig.9c), un elmo; un capo di vestiario, quale una t-shirt, una giacca militare (Fig. 10a), una giacca sportiva (Fig. 10b), una tuta (Fig. 10e e Fig.10g), una maglia, un giubbotto, una fascia toracica, un pantalone, un guanto (Fig. 10c); un occhiale (Fig.10d); un ciuccio (Fig.9g); un paradenti (Fig. 10f).
Dunque, ? facilmente comprensibile che la presente invenzione non ? limitata ad un dispositivo indossabile per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea, e ad un relativo sistema e metodo, descritti come esempio, ma ? passibile di varie modificazioni, perfezionamenti, sostituzioni di parti ed elementi equivalenti senza per? allontanarsi dall?idea dell?invenzione, cos? come ? precisato meglio nelle seguenti rivendicazioni.
Claims (22)
1. Dispositivo indossabile (10) per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea comprendente:
- mezzi, in particolare una unit? di comunicazione (23), atti a ricevere in ingresso un segnale audio (26);
- una unit? di controllo (21), in particolare un microprocessore;
- una unit? audio I/O (27) atta a convertire un segnale audio in segnale elettrico e viceversa,
detto dispositivo (10) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralit? di trasduttori (29,31) disposti su una superficie interna (13) di detto dispositivo ed atti a generare una vibrazione (51) corrispondente a detto segnale audio (26) in ingresso.
2. Dispositivo indossabile (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detta unit? audio I/O (27) comprende un microfono atto a ricevere un segnale audio dall?esterno e un altoparlante per fornire un segnale audio all?esterno.
3. Dispositivo indossabile (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto dispositivo (10) comprende una unit? di alimentazione (25), in particolare una batteria.
4. Dispositivo indossabile (10) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo (10) comprende un circuito stampato flessibile (45) comprendente almeno detta unit? di controllo (21), detta unit? di comunicazione (23) e detta unit? di alimentazione (25).
5. Dispositivo indossabile (10) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo (10) comprende mezzi di accoppiamento longitudinale (15,17) atti a consentire ad un individuo di indossare detto dispositivo (10).
6. Dispositivo indossabile (10) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui a ciascun trasduttore di detta pluralit? di trasduttori (29,31) ? associato un rispettivo sensore di pressione (41,43) atto a rilevare la pressione esercitata sulla cute nella regione in cui detto sensore di pressione (41,43) ? posizionato.
7. Dispositivo indossabile (10) secondo la rivendicazione 6, in cui detta unit? di controllo (21) ? configurata per attivare solo quei trasduttori di detta pluralit? di trasduttori (29,31) per cui un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione (41,43) ? compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
8. Dispositivo indossabile (10) secondo la rivendicazione 6, in cui detta unit? di controllo (21) ? configurata per selezionare e attivare solo quel trasduttore della pluralit? di trasduttori (29,31) per cui ? rilevato il valore di pressione maggiore tra tutti i valori di pressione rilevati dai sensori di pressione (41,43).
9. Dispositivo indossabile (10) secondo la rivendicazione 6, in cui detta unit? di controllo (21) ? configurata per inviare all?utente di detto dispositivo (10) istruzioni correttive relative a detto dispositivo (10) qualora nessun trasduttore di detta pluralit? di trasduttori (29,31) presenti un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione (41,43) compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
10. Dispositivo indossabile (10) secondo una o pi? delle rivendicazioni da 6 a 9, in cui a ciascun trasduttore di detta pluralit? di trasduttori (29,31) ? associato un rispettivo audio accelerometro (47,49) atto a rilevare la vibrazione (51) che attraversa una struttura ossea (53) di un individuo che indossa detto dispositivo (10).
11. Dispositivo indossabile (10) secondo la rivendicazione 10, in cui detto accelerometro (47,49) ? disposto affacciato al rispettivo trasduttore (29,31) quando detto dispositivo (10) ? indossato.
12. Dispositivo indossabile (10) secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detta unit? di controllo (21) ? atta ad eseguire una equalizzazione in tempo reale in base alle vibrazioni (51) rilevate da detti audio accelerometri (47,49), generando a rotazione uno sweep di frequenze audio di detti trasduttori (29,31) e creando una tabella di equalizzazione.
13. Dispositivo indossabile (10) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo indossabile (10) ? uno dei seguenti articoli: cinturino; polsino; bracciale; braccialetto; anello; collare; collana; cerchietto; paraorecchie; fascia per la testa; cuffia; casco; elmo; capo di vestiario; t-shirt; giacca militare; giacca sportiva; tuta; maglia; giubbotto; fascia toracica; pantalone; guanto; occhiale; ciuccio; paradenti.
14. Sistema comprendente un dispositivo indossabile (10) secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 13 e un dispositivo esterno atto a trasmettere un segnale a detto dispositivo indossabile (10) secondo un predeterminato metodo di comunicazione, detto metodo di comunicazione comprendendo: Wi-Fi; Bluetooth; un sistema di posizionamento globale; una comunicazione di tipo cellulare; un accesso multiplo a divisione di codice; un sistema di telecomunicazioni mobili universale; una banda larga senza fili; un sistema globale per comunicazioni mobili; una comunicazione wireless, inclusa una comunicazione in campo vicino; un metodo di comunicazione cablato; una interfaccia multimediale ad alta definizione; una interfaccia standard; una rete di telefonia fissa.
15. Sistema secondo la rivendicazione 14, in cui detto dispositivo esterno comprende un dispositivo mobile, uno smartphone, un tablet PC, un server o ulteriori dispositivi indossabili.
16. Metodo per effettuare una comunicazione audio tramite conduzione ossea tramite un dispositivo indossabile (10) comprendente i passi di:
- ricevere in ingresso un segnale audio (26) tramite mezzi di comunicazione (23) di detto dispositivo (10), in particolare una unit? di comunicazione (23);
- convertire un segnale audio in segnale elettrico e viceversa tramite una unit? audio I/O (27) di detto dispositivo (10), detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di generare una vibrazione (51) corrispondente a detto segnale audio (26) in ingresso tramite una pluralit? di trasduttori (29,31) disposti su una superficie interna (13) di detto dispositivo (10), detti trasduttori (29,31) essendo controllati tramite una unit? di controllo (21) di detto dispositivo (10).
17. Metodo secondo la rivendicazione 16, in cui ? previsto di associare a ciascun trasduttore di detta pluralit? di trasduttori (29,31) un rispettivo sensore di pressione (41,43) atto a rilevare la pressione esercitata sulla cute nella regione in cui detto sensore di pressione (41,43) ? posizionato.
18. Metodo secondo la rivendicazione 17, in cui detta unit? di controllo (21) attiva solo quei trasduttori di detta pluralit? di trasduttori (29,31) per cui un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione (41,43) ? compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
19. Metodo secondo la rivendicazione 17, in cui detta unit? di controllo (21) seleziona e attiva solo quel trasduttore della pluralit? di trasduttori (29,31) per cui ? rilevato il valore di pressione maggiore tra tutti i valori di pressione rilevati dai sensori di pressione (41,43).
20. Metodo secondo la rivendicazione 17, in cui in cui detta unit? di controllo (21) invia all?utente di detto dispositivo (10) istruzioni correttive relative a detto dispositivo (10) qualora nessun trasduttore di detta pluralit? di trasduttori (29,31) presenti un valore di pressione rilevato dal rispettivo sensore di pressione (41,43) compreso in un determinato intervallo di valori di pressione.
21. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 16 a 20, in cui ? previsto di associare a ciascun trasduttore di detta pluralit? di trasduttori (29,31) un rispettivo audio accelerometro (47,49) atto a rilevare la vibrazione (51) che attraversa una struttura ossea (53) di un individuo che indossa detto dispositivo (10).
22. Metodo secondo la rivendicazione 21, in cui detta unit? di controllo (21) esegue una equalizzazione in tempo reale in base alle vibrazioni (51) rilevate da detti audio accelerometri (47,49), generando a rotazione uno sweep di frequenze audio di detti trasduttori (29,31) e creando una tabella di equalizzazione.
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