PL248281B1 - Maska do nurkowania ze zintegrowanym wskaźnikiem orientacji - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest maska do nurkowania zawierająca szybę (3a), która składa się z jednej lub większej liczby oddzielnych części, wykonaną ze szkła hartowanego lub tworzywa sztucznego, wokół której zamocowany jest elastyczny kołnierz (3b) tworzące przestrzeń wewnętrzną maski obejmującej same oczy, oczy i nos lub całą twarz. W wewnętrznej przestrzeni maski do kołnierza (3b) zamocowano układ elektroniczny (1) z akcelerometrem połączony z układem sygnalizacji świetlnej utworzonym z dwóch źródeł światła i zamocowanym w wewnętrznej przestrzeni maski, przy czym układ sygnalizacji świetlnej zamocowano tak, że do szyby (3a) przy jednym z jej boków zamocowano górne źródło światła (2a) oraz dolne źródło światła (2b).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest maska do nurkowania.

Zgłoszenie patentowe US2008185001A1 ujawnia rozwiązanie jednostki wyświetlacza przeziernego, w którym wyświetlacz przezierny zawiera mikroprocesor sterujący czterema diodami elektroluminescencyjnymi (LED), które tworzą wyświetlacz przezierny. Mikroprocesor i diody LED są zasilane baterią, a przełącznik jest połączony szeregowo z baterią. Tymczasowy magazyn energii jest w postaci kondensatora i jest połączony równolegle z baterią za przełącznikiem. Odbiornik danych jest podłączony do mikroprocesora i przesyła dane odebrane do mikroprocesora. Wyświetlacz przezierny znajduje się w masce twarzowej samodzielnego aparatu oddechowego. Diody LED są umieszczone na obrzeżu widocznego obszaru maski na twarz, tak że mogą być zauważone przez użytkownika, gdy maska jest założona. Cztery diody LED wskazują użytkownikowi, czy butla z gazem jest prawie pełna, prawie w trzech czwartych pełna, prawie w połowie pełna, prawie w jednej czwartej pełna lub prawie pusta.

Ponadto z dokumentu US2017144737A1 znane jest rozwiązanie dotyczące podwodnego systemu pozycjonowania dla płetwonurków obejmuje stację bazową z podwodnym nadajnikiem i odbiornikiem do wysyłania i odbierania sygnałów podwodnych. System zawiera również co najmniej jedną jednostkę nurka mającą maskę typu scuba z wieloma odbiornikami do wykrywania nadawanego sygnału bazowego. Wyświetlacz nurka jest umieszczony w wewnętrznej części maski, aby wskazać kierunek stacji bazowej. Wyświetlacz może funkcjonować tak, aby selektywnie zapalać diody LED w oparciu o orientację jednostki nurka względem nadajnika stacji bazowej. Na przykład, gdy nurek kieruje się bezpośrednio w stronę stacji bazowej, środkowe światło może być aktywne. Alternatywnie, gdy stacja bazowa znajduje się po lewej stronie nurka, światła odpowiednie mogą być aktywne selektywnie, w zależności od tego, jak daleko na lewo (lub za nurkiem) znajduje się stacja bazowa. Podobnie, gdy stacja bazowa znajduje się po prawej stronie nurka, światła odpowiednie mogą być aktywne selektywnie, w zależności od tego, jak daleko na prawo (lub za nurkiem) znajduje się stacja bazowa. Jednostka nurka zawiera również nadajnik do wysyłania awaryjnego sygnału SOS do stacji bazowej i innych jednostek nurka.

Natomiast w dokumencie US2019350472A1 przedstawiono rozwiązanie systemu i sposobu na zastosowanie minimalnego naturalnego wyświetlacza z monitorowaniem tętna. System obejmuje 30 minimalnie inwazyjny system wyświetlania (MIDS) skonfigurowany do umieszczenia na okularach. MIDS zawiera system wyświetlania i system czujników skonfigurowany do dostarczania danych z czujnika. MIDS zawiera ponadto procesor skonfigurowany do przetwarzania danych z czujnika w celu uzyskania miary fizjologicznej. Procesor jest ponadto skonfigurowany do wyświetlania, za pośrednictwem systemu wyświetlania, miary fizjologicznej, przy czym system wyświetlania jest umieszczony w okularach tak, że miara fizjologiczna jest widziana tylko wtedy, gdy użytkownik okularów obraca źrenicę użytkownika w kierunku systemu wyświetlania pod określonym kątem z kierunku do przodu. Wyświetlacz MIDS może być umieszczony w różnych okularach, takich jak okulary pływackie, okulary przeciwsłoneczne, gogle narciarskie i/lub kask. MIDS 12 może dodatkowo łączyć się z różnymi zewnętrznymi czujnikami, które mogą być noszone przez użytkownika i/lub umieszczane w pewnych urządzeniach, odpowiednich do dostarczania danych również skorelowanych z wykonywaną czynnością. Zewnętrzne czujniki mogą obejmować akcelerometry, czujniki żyroskopowe, czujniki prędkości, czujniki lokalizacji (np. systemy GPS, GLONASS), czujniki temperatury otoczenia, czujniki wilgotności, czujniki wysokości, czujniki magnetometryczne (np. systemy kompasu), czujniki wiatru (np. wiatru prędkość, kierunek wiatru), czujniki ciśnienia barometrycznego, czujniki biometryczne - np. pulsoksymetry, czujniki temperatury ciała, czujniki elektrokardiogramu, czujniki informatyki medycznej - np. czujniki ISO/IEEE 11073 i tym podobne, które mogą być komunikacyjnie połączone z jednym lub więcej MIDS. Na przykład MIDS może obejmować pewne systemy bezprzewodowe, takie jak Wi-Fi (np. Institute of Electrical and Electronics Engineers [IEEE] 802.11Χ), systemy komórkowe (np. szybki dostęp do pakietów [HSPA], HSPA+, długoterminowy evolution [LTE], WiMax), systemy komunikacji bliskiego zasięgu (NFC), systemy Bluetooth, sieci osobiste (PAN), systemy Zigbee, systemy Z-wave, bezprzewodowe systemy kratowe itp., odpowiednie do komunikacji bezprzewodowej z czujnikami. Należy zauważyć, że czujniki 32 mogą być zawarte w innych systemach, takich jak inteligentne zegarki, inteligentne opaski, krokomierze, nadające się do noszenia monitory pracy serca, umieszczone w pojazdach itd., które obejmują komunikację bezprzewodową.

W amerykańskim zgłoszeniu patentowym US2020132463A1 ujawniono maskę rekreacyjną wirtualnej rzeczywistości, której celem jest zapewnienie trójwymiarowej nawigacji podwodnej. Urządzenie według ujawnionego wynalazku posiada w wewnętrznej przestrzeni maski układ elektroniczny z akcelerometrem typu MEMS, który połączony jest z układem sygnalizacji i które to urządzenie dostarcza półprzezroczysty obraz cyfrowy wyświetlany na obiektywie, nad środowiskiem rzeczywistym w linii wzroku użytkownika.

Twórca starał się rozwiązać problem psychologiczny polegający na możliwości utraty przez zanurzonego w wodzie nurka zdolności określenia orientacji jego ciała, czyli stwierdzenia czy jego głowa skierowana jest w kierunku dna, czy powierzchni wody. Ważna również jest poprawa bezpieczeństwa nurkowania (ochrona życia i zdrowia nurka).

Przedmiotem rozwiązania jest maska do nurkowania zawierająca szybę, która składa się z jednej lub większej liczby oddzielnych części, wykonaną ze szkła hartowanego lub tworzywa sztucznego, wokół której zamocowany jest elastyczny kołnierz tworzące przestrzeń wewnętrzną maski obejmującej same oczy, oczy i nos lub całą twarz, tak że wewnątrz przestrzeni maski znajduje się układ elektroniczny z akcelerometrem typu MEMS połączony z układem sygnalizacji charakteryzująca się tym, że układ sygnalizacji świetlnej stanowią górne źródło światła oraz dolne źródło światła zamocowane w wewnętrznej przestrzeni maski tak, że do szyby przy jednym z jej boków zamocowane jest górne źródło światła oraz dolne źródło światła, przy czym oba źródła światła świecą w kierunku wnętrza maski.

Korzystnie, układ elektroniczny zawiera akcelerometr typu MEMS połączony z układem przetwarzania sygnału z akcelerometru typu MEMS, który to układ przetwarzania sygnału połączony jest z układem sygnalizacji świetlnej, jednocześnie układ przetwarzania sygnału połączony jest z baterią/akumulatorem.

Korzystnie, do układu przetwarzania dołączony jest układ autodiagnostyki.

Korzystnie, jako akcelerometr typu MEMS stosuje się inklinometr typu MEMS.

Korzystnie, jako akcelerometr typu MEMS stosuje się moduł IMU (ang. Inertial Measurement Unit) typu MEMS.

Korzystnie, układ elektroniczny z akcelerometrem typu MEMS, włącznik bistabilny, bateria/akumulator, układ przetwarzania sygnału z akcelerometru i układ autodiagnostyki umieszczone są w hermetycznej obudowie chroniącej je przed zalaniem wodą.

Korzystnie, akcelerometr typu MEMS jest akcelerometrem jednoosiowym, dwuosiowym lub trójosiowym.

Korzystnie, jako źródło światła stosuje się diodę świecącą, żarówkę, neonówkę, diodę laserową, wyświetlacz LCD, wyświetlacz OLED, diodę typu SLED lub strukturę emitującą światło naniesioną bezpośrednio na szybę maski.

Podczas nurkowania z aparatem oddechowym lub na zatrzymanym oddechu problemem może okazać się zdolność określenia przez nurka orientacji jego ciała. Typowym przypadkiem takiej sytuacji jest uraz ciśnieniowy ucha, podczas którego nastąpiła perforacja błony bębenkowej. W przypadku wystąpienia takiego urazu zimna woda wlewa się do ucha wewnętrznego i zaburzona zostaje praca zmysłu równowagi nurka. Rozwiązaniem tego problemu może być obserwacja kierunku unoszenia się bąbelków powietrza, którym oddycha nurek. Nie zawsze jest to jednak możliwe - np. w przypadku zastosowania aparatu oddechowego pracującego w obiegu zamkniętym (ang. rebreather). Także w przypadku nurkowania na zatrzymanym oddechu nie jest wskazane wypuszczanie powietrza z płuc, ponieważ powoduje to utratę pływalności ciała nurka i skraca czas, jaki pozostał do momentu utraty świadomości w wyniku niedotlenienia mózgu (tzw. blackout). W sytuacjach awaryjnych lub nietypowych (np. wpłynięcie w ławicę zwierząt morskich) zestresowany nurek może całkowicie stracić orientację, nawet przy linie opustowej i nie być świadomym, czyjego głowa skierowana jest w górę, czy w dół. Konsekwencją znalezienia się w takiej sytuacji może być nawet śmierć nurka.

Zaproponowany wynalazek umożliwia nurkowi rozróżnianie pomiędzy górną a dolną orientacją głowy.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przestawia widok maski, a fig. 2 schemat blokowy układu elektronicznego.

Maska do nurkowania zawiera szybę 3a wokół której zamocowany jest elastyczny kołnierz 3b tworzący przestrzeń wewnętrzną maski. W wewnętrznej przestrzeni maski do kołnierza 3b zamocowano układ elektroniczny 1 z akcelerometrem 1d typu MEMS połączony z układem sygnalizacji 2 świetlnej utworzonym z dwóch źródeł światła - diod świecących w kierunku oka nurka i zamocowanym w wewnętrznej przestrzeni maski, przy czym układ sygnalizacji 2 świetlnej zamocowano tak, że do szyby 3a przy jednym z jej boków zamocowano górne źródło światła 2a oraz dolne źródło światła 2b. W przykładzie wykonania górne źródło światła 2a oraz dolne źródło światła 2b stanowią diody. Alternatywnie, zamiast diody jako źródło światła stosuje się żarówkę, neonówkę, diodę laserową, wyświetlacz LCD, wyświetlacz OLED, diodę typu SLED lub strukturę emitującą światło naniesioną bezpośrednio na szybę 3a maski. Układ elektroniczny 1 zawiera jednoosiowy, dwuosiowy lub trójosiowy akcelerometr 1d typu MEMS (w tym przykładzie wykorzystano jednoosiowy akcelerometr ADXL 103 firmy Analog Devices) połączony z układem przetwarzania 1c sygnału z akcelerometru 1d, który przelicza cyfrowe lub analogowe wskazania akcelerometru na takiej zasadzie, że w sposób dyskretny stwierdza się, czy mierzona przez akcelerometr składowa przyspieszenia grawitacyjnego ma wartość ujemną - orientacja głowy nurka w kierunku dna, czy dodatnią - orientacja głowy nurka w kierunku powierzchni wody). Akcelerometr jednoosiowy można zastąpić akcelerometrem dwuosiowym lub trójosiowym. Ma to znaczenie z punktu widzenia ograniczonej dostępności akcelerometrów jednoosiowych lub możliwości realizacji dodatkowych funkcji, np. bardziej zaawansowanej autodiagnostyki.

Układ sygnalizacji 2 świetlnej włącza odpowiednio diody (górne źródło światła 2a oraz dolne źródło światła 2b) w zależności od wyznaczonego znaku (dodatni lub ujemny) mierzonej przez akcelerometr 1d składowej przyspieszenia grawitacyjnego. Układ sygnalizacji 2 świetlnej połączony jest z układem przetwarzania 1c sygnału z akcelerometru 1d typu MEMS. Układ przetwarzania 1c sygnału z akcelerometru 1d typu MEMS, połączony jest ze standardową baterią/akumulatorem 1b (w tym przykładzie wykorzystano baterię litową typu CR 2032 o napięciu 3V) oraz z układem autodiagnostyki 1e, aktywowanym po uruchomieniu układu elektronicznego 1, wykorzystującym funkcję „SELF TEST” akcelerometru, jeśli taką ten posiada (np. akcelerometry serii 30 ADXL firmy Analog Devices).

W alternatywnym przykładzie wykonania, jako akcelerometr 1d typu MEMS stosuje się inklinometr MEMS, który zawiera akcelerometr MEMS zintegrowany z układem przeliczającym sygnał przyspieszenia na odchylenie od pionu za pomocą powszechnie znanych wzorów matematycznych. W rozbudowanym przykładzie wykonania, jako akcelerometr 1d typu MEMS stosuje się moduł IMU (ang. Inertial Measurement Unit) w technologii MEMS będący zintegrowanym układem, zawierającym akcelerometr i dowolną kombinację innych czujników: żyroskopu, magnetometru, czujnika ciśnienia, czujnika temperatury.

Wszystkie układy i elementy elektroniczne wraz z akcelerometrem 1d typu MEMS, włącznikiem bistabilnym 1a oraz baterią/akumulatorem 1b zamknięte są w hermetycznej obudowie chroniącej je przed zalaniem wodą za wyjątkiem górnego źródła światła 2a i dolnego źródła światła 2b (którymi w przykładzie wykonania są diody świecące). Wykorzystane w wynalazku włącznik bistabilny 1a, bateria/akumulator 1b, akcelerometr 1d typu MEMS, diody świecące (górne źródło światła 2a i dolne źródło światła 2b) są standardowymi częściami elektronicznymi dostępnymi w powszechnej sprzedaży.

Realizacja rozwiązania polega na wykorzystaniu standardowej maski do nurkowania na zatrzymanym oddechu (maska o zmniejszonej objętości) lub sprzętowego (maska o zwiększonym polu widzenia, maska pełnotwarzowa) i zamontowaniu w jej wewnętrznej części akcelerometru 1d typu MEMS wraz z elektronicznym układem przetwarzania 1c sygnału z akcelerometru 1d typu MEMS oraz układem dwóch źródeł światła, górnego źródła światła 2a i dolnego źródła światła 2b, którymi w przykładzie wykonania są diody świecące. Miniaturowy akcelerometr 1d typu MEMS umożliwia wskazywanie kierunku orientacji maski (góra lub dół). Wykorzystuje się 2 diody świecące (kolor zielony lub czerwony), wskazujące czy głowa nurka skierowana jest w kierunku powierzchni wody czy dna, działające na takiej zasadzie, że zawsze świeci jedna z nich.

Używanie maski jest bardzo proste i polega na:

1. włączeniu urządzenia skutkującym zaświeceniem się i miganiem przez krótki czas jednej z diod sygnalizacyjnych, którymi są górne źródło światła 2a lub dolne źródło światła 2b, a następnie ciągłym świeceniem górnego źródła światła 2a albo dolnego źródła światła 2b (w zależności od orientacji maski,

2. korzystaniem ze wskazań urządzenia.

Włączenie urządzenia polega na wciśnięciu standardowego włącznika bistabilnego 1a zintegrowanego z układem elektronicznym 1, a następnie założeniu maski przez nurka.

Używanie urządzenia polega na obserwacji stanu górnego źródła światła 2a i dolnego źródła światła 2b. Świecąca górne źródło światła 2a (dioda w przykładzie wykonania) oznacza, że głowa nurka skierowana jest w kierunku powierzchni wody. Świecące dolne źródło światła 2b (dioda w przykładzie wykonania) oznacza, że głowa nurka skierowana jest w kierunku dna.

Opracowana maska ma zastosowanie w nurkowaniu sprzętowym (SCUBA) w obiegu otwartym i zamkniętym, a także w nurkowaniu bezdechowym, do rozróżniania pomiędzy górnym a dolnym położeniem głowy nurka.

Claims (8)

1. Maska do nurkowania zawierająca szybę, która składa się z jednej lub większej liczby oddzielnych części, wykonaną ze szkła hartowanego lub tworzywa sztucznego, wokół której zamocowany jest elastyczny kołnierz tworzące przestrzeń wewnętrzną maski obejmującej same oczy, oczy i nos lub całą twarz, tak że wewnątrz przestrzeni maski znajduje się układ elektroniczny z akcelerometrem typu MEMS połączony z układem sygnalizacji, znamienna tym, że układ sygnalizacji (2) świetlnej stanowią górne źródło światła (2a) oraz dolne źródło światła (2b) zamocowane w wewnętrznej przestrzeni maski tak, że do szyby (3a) przy jednym z jej boków zamocowane jest górne źródło światła (2a) oraz dolne źródło światła (2b), przy czym oba źródła światła świecą w kierunku wnętrza maski.

2. Maska do nurkowania wg zastrzeżenia 1, znamienna tym, że układ elektroniczny (1) zawiera akcelerometr (1d) typu MEMS połączony z układem przetwarzania (1c) sygnału z akcelerometru (1d) typu MEMS, który to układ przetwarzania (1c) sygnału połączony jest z układem sygnalizacji (2) świetlnej, jednocześnie układ przetwarzania (1c) sygnału połączony jest z baterią/akumulatorem (1b).

3. Maska do nurkowania wg dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że do układu przetwarzania (1c) dołączony jest układ autodiagnostyki (1e).

4. Maska do nurkowania wg dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że jako akcelerometr (1 d) typu MEMS stosuje się inklinometr typu MEMS.

5. Maska do nurkowania wg dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że jako akcelerometr (1d) typu MEMS stosuje się moduł IMU (ang. Inertial Measurement Unit) typu MEMS.

6. Maska do nurkowania wg dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że układ elektroniczny z akcelerometrem (1d) typu MEMS, włącznik bistabilny (1a), bateria/akumulator (1 b), układ przetwarzania (1c) sygnału z akcelerometru (1d) typu MEMS i układ autodiagnostyki (1e) umieszczone są w hermetycznej obudowie chroniącej je przed zalaniem wodą.

7. Maska do nurkowania wg dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że akcelerometr (1d) typu MEMS jest akcelerometrem jednoosiowym, dwuosiowym lub trójosiowym.

8. Maska do nurkowania wg dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że jako źródło światła stosuje się diodę świecącą, żarówkę, neonówkę, diodę laserową, wyświetlacz LCD, wyświetlacz OLED, diodę typu SLED lub strukturę emitującą światło naniesioną bezpośrednio na szybę (3a) maski.