PL248282B1 - Maska do nurkowania ze zintegrowanym wskaźnikiem odchylenia od pionu - 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 czterech 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 w układzie czworokąta źródło światła pochylenia do góry (2a), źródło światła pochylenia do dołu (2b), źródło światła przechylenia do lewej (2c) i źródło światła przechylenia do prawej (2d).

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 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 na soczewce nad środowiskiem rzeczywistym w linii wzroku użytkownika.

Twórca starał się rozwiązać problem techniczny braku możliwości zachowania pionowej orientacji ciała nurka podczas zanurzania się w przypadku niedostępności liny opustowej. Ważne również jest wzmocnienie bezpieczeństwa nurkowania (ochrona życia i zdrowia nurka).

Przedmiotem wynalazku 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 charakteryzująca się tym, że akcelerometr typu MEMS połączony jest z układem przetwarzania sygnału, a układ przetwarzania sygnału połączony jest z układem sygnalizacji świetlnej połączonym z czterema źródłami światła zamocowanymi w wewnętrznej przestrzeni maski tak, że do szyby przy jednym z jej boków zamocowano w układzie czworokąta pierwsze źródło światła pochylenia do góry, drugie źródło światła pochylenia do dołu, trzecie źródło światła przechylenia do lewej i czwarte źródło światła przechylenia do prawej, przy czym źródła światła świecą w kierunku wnętrza maski, a jednocześnie układ przetwarzania sygnału połączony jest z baterią/akumulatorem oraz z układem kalibracji.

Korzystnie, do układu kalibracji dołączona jest elektroniczna pamięć typu RAM lub podobnego rodzaju.

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, pamięć RAM, włącznik bistabilny, bateria/akumulator, układ kalibracji, 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 (3a) maski.

Podczas nurkowania na większe głębokości (ponad 10 m), zwłaszcza na zatrzymanym oddechu, dużym problemem jest zachowanie pionowego kierunku zanurzania się, czyli zachowanie pionowej orientacji ciała nurka. Typowym rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie liny opustowej. Nie zawsze jest to jednak możliwe (np. w sytuacji awaryjnej lub podczas akcji ratunkowej). Zaproponowany wynalazek umożliwia nurkowi utrzymywanie pionowej orientacji ciała bez konieczności stosowania liny opustowej.

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 1f typu MEMS połączony z układem sygnalizacji 2 świetlnej utworzonym z czterech źródeł światła, 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 w układzie czworokąta pierwsze źródło światła 2a pochylenia do góry, drugie źródło światła 2b pochylenia do dołu, trzecie źródło światła 2c przechylenia do lewej i czwarte źródło światła 2d przechylenia do prawej. W przykładzie wykonania jako źródła światła (2a-2d) wykorzystano 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 dwuosiowy lub trójosiowy akcelerometr 1f typu MEMS (w tym przykładzie wykorzystano trójosiowy akcelerometr ADXL 350 firmy Analog Devices) połączony z układem przetwarzania 1e sygnału z akcelerometru 1f, który przelicza cyfrowe lub analogowe wskazania akce lerometru na wartość kąta przechylenia oraz kąta pochylenia dzięki wykorzystaniu powszechnie znanych zależności matematycznych). Akcelerometr dwuosiowy można zastąpić dwoma akcelerometrami jednoosiowymi. Natomiast akcelerometr trójosiowy można zastąpić dwoma akcelerometrami dwuosiowymi, trzema akcelerometrami jednoosiowymi lub jednym dwuosiowym i jednym jednoosiowym. Ma to znaczenie z punktu widzenia dokładności wskazywania odchylenia od pionu.

Układ sygnalizacji 2 świetlnej włącza odpowiednio diody (źródła światła 2a-2d) w zależności od wartości wyliczonych wartości kąta pochylenia i kąta przechylenia. Układ sygnalizacji 2 świetlnej połączony jest z układem kalibracji 1d oraz ze standardową baterią/akumulatorem 1c (w tym przykładzie wykorzystano baterię litową typu CR 2032 o napięciu 3V). Do układu kalibracji 1d dołączona jest standardowa pamięć typu RAM, w której przechowywane są wskazania akcelerometru przy pionowej orientacji ciała nurka, uzyskiwane podczas kalibracji układu elektronicznego. Do układu przetwarzania 1e sygnału z akcelerometru 1f, dołączony jest układ autodiagnostyki 1g, aktywowany po uruchomieniu układu elektronicznego, sprawdzający, czy po przeprowadzeniu kalibracji suma geometryczna składowych przyspieszenia wskazywanych przez akcelerometr w kierunkach x, y, z jest w przybliżeniu równa przyspieszeniu ziemskiemu (ok. 10 m/s²), jeśli wykorzystywany jest akcelerometr trójosiowy.

W alternatywnym przykładzie wykonania, jako akcelerometr 1f 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 1f 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 1f typu MEMS, włącznikiem bistabilnym 1b oraz baterią/akumulatorem 1c, za wyjątkiem pierwszego źródła światła 2a, drugiego źródła światła 2b, trzeciego źródła światła 2c, czwartego źródła światła 2d, zamknięte są w hermetycznej obudowie chroniącej je przed zalaniem wodą. Wykorzystane w wynalazku pamięć RAM 1a, włącznik bistabilny 1b, bateria/akumulator 1c, akcelerometr 1f typu MEMS, pierwsze źródło światła 2a, drugie źródło światła 2b, trzecie źródło światła 2c, czwarte źródła światła 2d takie jak diody świecące i inne wskazane powyżej 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 1f typu MEMS wraz z elektronicznym układem przetwarzania 1e sygnału z akcelerometru 1f oraz układem 4 diod świecących, jako źródła światła (2a-2d). Miniaturowy akcelerometr typu MEMS umożliwia wskazywanie orientacji maski, czyli jej pionowego położenia oraz ewentualnego odchylenia od niego. Układ 4 źródeł światła (tu diod świecących) wskazuje ewentualnie odchylenie maski od pionowej orientacji, korzystnie dwupoziomowo: w zakresie od 2 do 5 stopni kątowych (kolor żółty) i w zakresie ponad 5 stopni kątowych (kolor czerwony) w czterech kierunkach: góra/dół oraz lewo/prawo.

Używanie maski jest bardzo proste i polega na:

1. włączeniu urządzenia skutkującym zaświeceniem się i miganiem jednej z diod sygnalizacyjnych,

2. kalibracji urządzenia, po której następuje ciągłe świecenie się diody sygnalizacyjnej,

3. korzystaniem ze wskazań urządzenia,

Włączenie urządzenia polega na wciśnięciu standardowego włącznika bistabilnego 1b zintegrowanego z układem elektronicznym 1 i następuje po założeniu maski i przyjęciu przez nurka postawy pionowej z głową skierowaną na wprost.

Kalibracja urządzenia następuje automatycznie po jego włączeniu (zainicjowanym wciśnięciem włącznika bistabilnego 1b zintegrowanego z układem elektronicznym). Należy wówczas przez krótki czas zachować pionową pozycję ciała utrzymując głowę nieruchomo skierowaną na wprost. Zakończenie procesu kalibracji sygnalizowane jest zmianą migania diody sygnalizacyjnej. Diodą sygnalizacyjną jest w tym przypadku jedno ze źródeł światła (tzn. jedno z pierwszego źródła światła 2a, drugiego źródła światła 2b, trzeciego źródła światła 2c lub czwartego źródła światła 2d) na jego świecenie w sposób ciągły.

Używanie urządzenia polega na obserwacji stanu źródeł świateł 2a-2d, w tym przykładzie wykonania diod świecących.

Świecące pierwsze źródło światła 2a oznacza, że głowa nurka jest pochylona w kierunku do góry. Świecące drugie źródło światła 2b oznacza, że głowa nurka jest pochylona w kierunku do dołu. Świecące trzecie źródło światła 2c oznacza, że głowa nurka jest przechylona w kierunku do lewej. Świecąca czwarte źródło światła 2d oznacza, że głowa nurka jest przechylona w kierunku do prawej. Jeśli odchylenie od pionu (pochylenie i przechylenie) głowy nurka nie przekracza wartości ± 2 stopnie, żadne ze źródeł światła 2a-2d nie świeci się. Jeżeli pochylenie głowy nurka mieści się w zakresie od 2 do 5 stopni kątowych, odpowiednio pierwsze źródło światła 2a lub drugie źródło światła 2b świeci na kolor żółty, natomiast jeśli pochylenie przekracza wartość 5 stopni, to źródło światła świeci na kolor czerwony. Jeżeli natomiast przechylenie głowy nurka mieści się w zakresie od 2 do 5 stopni kątowych, odpowiednio trzecie źródło światła 2c lub czwarte źródło światła 2d świeci na kolor żółty, natomiast jeśli przechylenie przekracza wartość 5 stopni, to źródło światła świeci na kolor czerwony.

Opracowana maska ma zastosowanie w nurkowaniu bezdechowym, zwłaszcza przy zanurzaniu się, ale także w nurkowaniu sprzętowym (SCUBA).

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 akcelerometr (1f) typu MEMS połączony jest z układem przetwarzania (1e) sygnału, a układ przetwarzania (1e) sygnału połączony jest z układem sygnalizacji (2) świetlnej połączonym z czterema źródłami światła zamocowanymi w wewnętrznej przestrzeni maski tak, że do szyby (3a) przy jednym z jej boków zamocowano w układzie czworokąta pierwsze źródło światła (2a) pochylenia do góry, drugie źródło światła (2b) pochylenia do dołu, trzecie źródło światła (2c) przechylenia do lewej i czwarte źródło światła (2d) przechylenia do prawej, przy czym źródła światła świecą w kierunku wnętrza maski, a jednocześnie układ przetwarzania (1e) sygnału połączony jest z baterią/akumulatorem (1c) oraz z układem kalibracji (1d).

2. Maska do nurkowania wg zastrzeżenia 1, znamienna tym, że do układu kalibracji (1d) dołączona jest elektroniczna pamięć typu RAM (1 a) lub podobnego rodzaju.

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

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

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

7. Maska do nurkowania wg dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że akcelerometr (1f) 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.