Электронные глаза для незрячих. Электронные средства в помощь инвалидам по зрению

На днях на хабре обсуждалась новость про создание прототипа прибора-бейсболки для слепых людей. Так как я занимаюсь этой проблемой почти год и писал на эту тему диплом, хотел бы предложить свой взгляд на решение проблемы людей с ограниченными возможностями. Статья будет интересна не только айтишникам, но и предпринимателям, а также людям, интересующимся проблемой инвалидности.

Первая идея создания прибора у меня возникла, когда в институте начали изучать микроконтроллеры. Невероятно хотелось перестать кодить примеры со светодиодами, ШИМами и прочей инициализацией микроконтроллеров, а сделать что-нибудь крутое и полезное, in real life. Решил поставить себе на авто самодельный парктроник, вмонтировав его в передний бампер (сзади уже было, а спереди, в условиях Москвы, бывает часто полезно). Собрал схему на коленке на ардуино мини, поигрался, жажду утолил.

Концепт и прототип

По натуре я предприниматель, в копилке уже был успешный опыт создания и продажи веб-проектов социальной направленности (в том числе сотрудничество с Яндексом). Буквально через несколько дней в голове родилась идея по коммерциализации и массового выпуска моих парктроников, но в совершенно ином применении - в области помощи инвалидам.

Статистика распространенности инвалидов по зрению

По данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире насчитывается около 37 миллионов слепых людей и 124 миллионов с плохим зрением.
В России вопросами инвалидности по зрению занимается «Всероссийское общество слепых» (ВОС). На сегодняшний день в состав ВОС входят 74 региональные организации, включающие 783 местные организации и объединяющие более 212 000 инвалидов по зрению, проживающих во всех субъектах РФ. Из них абсолютно слепых - 103 000 человек (данные на 2009 год). Из этого количества 25% составляет молодежь трудоспособного возраста, т.е. практически каждый пятый из всех слепых и слабовидящих.
По другим данным в России насчитывается более 275 тысяч слепых и слабовидящих людей. Дело в том, что далеко не все слепые обращаются в общества слепых, по количеству членов которого и ведется статистика, многие, например, всю жизнь проводят в деревне, не зная о существовании подобных учреждений.
К 2020 году число слепых в мире может возрасти до 75 миллионов человек (по данным ООН).

За несколько дней собрал первый прототип, используя всеми любимый arduino версии mini. Выглядел он не очень, однако это было вполне достаточным для проведения первых полевых испытаний на настоящих слепых.

И в «собранном» виде:

Для более серьезных испытаний был создан второй прототип, в жестком корпусе и уже с аккумулятором:

Результаты испытаний

Испытания на слепых прошли очень успешно. Такую откровенную радость и восторг, которые переполняли инвалидов, я видел только у маленьких детей в возрасте детсткого сада, которым на праздник подарили «лучший в мире» подарок. Один молодой парень-инвалид одел прибор и просто убежал вместе с ним, пока мы обсуждали полезность изобретения =) Нашли мы его на другой улице, через автомобильную дорогу от первоначального местонахождения. Парню очень понравился прибор, он впервые в жизни ощутил, что значит передвигаться по улице самому, без посторонней помощи и даже без трости. Нам, видящим, это понять сложно, но наверное это схоже долгому, но чудесному восстановлению людей после травмы, которая лишила их возможности ходить, и чувствовать себя полноценным человеком. Также прибор отлично показал себя при испытании на людях преклонного возраста. Одна 80-ти летняя старушка уже через пару минут спокойно передвигалась по помещению общества слепых (это к вопросу об обучаемости).
Было решено продолжить разработку, к тому же начала вырисовываться перспективная дипломная работа.

Конкуренты

За пару недель проштудировал рунет и зарубежную часть сети и выяснил (как и автор статьи про бейсболку), что в мире существуют в основном прототипы подобных приборов (раз , два , три), и буквально несколько реализованных вариантов, отличающихся довольно высокой ценой (четыре - 300£, пять - 635£). Слышал про подобные разработки еще в Советском союзе и в России, но ничего найти так и не смог. Все найденные концепты использовали различные виды коммуникации с инвалидом, но в основном посредством звука.

Техническая часть

Электронные сигнализирующие приборы широко используются в цехах на заводах многих отраслей промышленности. Одна из самых важных потребностей в сигнализирующих приборах - обратная связь оператору, что тем или иным станком или механизмом был достигнут необходимый результат. Почти все сигнализирующие приборы на рынке содержат звуковую тревогу, предупреждающую о достигнутом результате. Кроме того, некоторые приборы содержат визуальные сигнализирующие механизмы, например лампочки различных цветов (как правило красные, желтые и зеленые). В шумной окружающей среде или местах, где инструмент используется в условиях ограниченной видимости его пользовательского интерфейса, возможно, что ни одна из этих тревог не достаточна для уведомления оператора. Подходящее решение этой проблемы состоит в том, чтобы объединить визуальные и звуковые способы предупреждения оператора с тактильным сигнализированием, посредством вибрации. Выгода обратной связи с помощью вибрации хорошо известна всем, кто использует мобильный телефон.
Цитата из моей дипломной работы

И сравнение найденных способов сигнализирования в условиях ограниченных возможностей слепого человека. Ребята с кафедры нейропсихологии МГУ просветили меня на тему плюсов и минусов того или иного способа сигнализирования, посоветовали нужную литературу. Подробно изучил с десяток книг по психологии, бионике, исследованиях о слепых, а также животных (особенно о дельфинах и летучих мышах), посмотрел несколько художественных фильмов (всем советую фильм про слепого музыканта всех времен и народов Рэя Чарльза). Когда был в Германии и Франции на презентации прибора, сам ходил по городу с повязкой на глазах и с прототипом прибора, что вызывало бурный интерес и восторг у окружающей публики =)
В итоге я пришел к выводу, что целезообразнее всего использовать тактильную обратную связь и «не забивать» слуховой канал, т.к. слепые людии ориентируются в основном по слуху, улавливая эхо от цоконья каблуков и оценивая таким образом расстояния в окружающем мире. К тому же, обратная связь организма человека на внешний раздражитель является самой быстрой при использовании именно тактильных каналов (самый медленный способ, как ни странно, через зрение). В качестве воздействия будем использовать вибрацию. Хотя были и другие варианты, которые не подошли из-за особенностей человеческой психики. Например человек быстро привыкает к постоянному внешнему монотонному воздействию, - к небольшому надавливанию или сжатию на участки тела. Также как и к постоянному монотонному громкому звуку (все мы умеем засыпать в самолетах или автобусе, переставая слышать шум мотора). Так называемая адаптация к внешним шумам.

Тем временем, была выбрана электронная начинка. Это будет плата собственного изготовления (т.к. ардуино занимает сшишком много места), датчики (ультразвук + инфракрасные) и аккумулятор:

На плате atmega88 (или atmega168 как на ардуино), набор микрух для зарядки аккумулятора и управления электродвигателем, импульсный преобразователь напряжения, звуковая пищалка и прочее. Все это дело рассчитывалось и тестировалось с осцилографами и т.п. (вплоть до обоснования выбора транзисторов), дипломная работа же =) Заказывалось на заводе в Китае, дешево и по качеству очень даже. Плата двухсторонняя, размер 24х48мм, компоненты SMD (размер 0603), отступы между дорожками в некоторых местах 0.15 мм. За качество пайки помидорами не кидать, впервый раз паял такую мелочь, без нормальной станции и с жутким припоем:

Затем был создан концепт корпуса:

Копрус крепится к руке на ремешке, в области запястья (тыльной стороны ладони). Серебристая таблетка на ремешке снизу - вибродвигатель, для коммуникации прибора с человеком. На корпусе расположены пару кнопок (включение-выключение, ближний-дальние режимы), гнездо для штекера от блока питания для зарада аккумулятора. И конечно же два милых глаза, почти герой из трогательного мультика Валли =)

Первый реальный прототип, напечатанный на 3D принтере получился немного страшнее концепта, но всему свое время:

Характеристики разработанного прибора и принцип действия

Прибор носится на руке, по принципу обыкновенного фонарика. Обнаружив препятствие, Электросонар подает вибрационный сигнал разной длительности (длительность сигнала зависит от расстояния до препятствия). Направляя прибор в разные стороны, можно получить четкую картину об окружающих препятствиях, например бордюрах, ступенях, стенах. Предусмотрено несколько режимов работы, как для небольших, замкнутых пространств (квартира), так и для использования на открытом, «уличном» пространстве.

Дальность обнаружения препятствий - до 7 метров;
Вес - менее 150 грамм;
Размер - не более 7х7х3.5 сантиметров (ДхШхВ);
Время автономной работы - более 4 часов;
Температурный режим работы - до -30 градусов;
Питание - от встроенного аккумулятора, зарядное устройство в комплекте.

Участие в выставках, международные поездки, знакомства

Успел поучаствовать в Подмосковной выставке, встретился с бывшим губернатором области, Б.Громовым, даже наградили какими-то грамотами.

И как уже отметил выше, побывал в Германии, во Франкфурте, у них есть классный музей, где каждый желающий может почувствовать себя слепым на пару часов, задуматься о трудностях жизни в темноте, поблуждать по лабиринтам и даже посетить «слепой» обед.

Очень классный способ провести один из свободных выходных для всей семьи, который способствует пониманию, что вокруг тебя есть другие люди, с ограниченными возможностями, с совсем другим стилем жизни и привычками. Жаль подобного до сих пор нет в России. Директор музея, к слову, слепой.
Также был во Франции, в Страсбурге. Первые вопросы были, как ни странно, о безопасности и противопоказаниях (не будет ли у людей аллергии на материал из которого состояит прибор и т.п.). При этом ни во Франкфурте, ни в Страсбурге подобных приборов еще не видели, что для меня было большим удивлением.
С главным Московском отделении слепых отношения сложились довольно прохладные с самого начала. «Подобное уже есть, ты не изобрел ничего интересного, мы давно знаем про подобные приборы». Однако даже в Подмосковных филиалах общества слепых прибор оказался для всех открытием.

Экономическая часть, коммерциализация и трудности

Успешно защитил диплом, начал думать о том, как довести прибор до серии. Экономические рассчеты показали, что себестоимость прибора - примерно 1700 руб. за штуку, что в общем то отличные показатели, по сравнению с конкурентами. Обращался с предложением к нескольким крупным предприятиям (Ногинский ЗАО НПЦ «Прибор» и Московский ОАО «Концерн радиостроения «Вега»). Везде был очень тепло встречен, все заинтересовались и начали работу со мной. Но на сегодняшний день еще нет никаких результатов. В первом случае, особой инициативы не было, все действия ждали от меня, свежевыпустившегося инженера без опыта и практики организации производства. Во втором концерне думают уже пару месяцев. Единственные наиболее заинтересованные на сегодняшний момент - ребята-предприниматели из Бизнес Молодости.

По ходу работы я понял, что одному такой проект тянуть на себе очень сложно. Запуск производства оказался вопросом непростым, есть масса подводных камней, например с патентованием, сертификацией, сбытом-распространением, гарантием-ремонтом-возвратом. К тому же, на весь проект я уже потратил приличное количество собственных средств (спасибо предыдущим проектам, создавшим некую финансовую подушку), которые имеют свойство заканчиваться =)
Со временем тоже есть трудности - готовлюсь к сдаче международного экзамена по английскому и поступлению в Европейскую магистратуру/аспирантуру. Параллельно веду другой проект, который, в отличии от прибора, дает прибыль в короткосрочной перспективе, и кое-как с его помощи закрываю аппетит прожорливого прибора =)

Итоги

В итоге, прибор получился простым, дешевым и компактным, при этом является отличным помощником инвалида. Хотя не лишен недостатков, но на дипломе мне сказали так: «Недостаток данного прибора - простота. Что с другой стороны является его главным конкурентным преимуществом». И пока сомневающиеся обсуждают недостатки представленного «недозрения», сравнивая данный метод со сложными системами видео-распознавания изображения, приборами на базе microsoft kinnect"a, или с вживляемыми чипами, инвалиды тем временем в восторге (мне пришло уже более десятка просьб о как можно скорой покупке прибора, вообще без какой-либо рекламы). Поймите главное, у современных инвалидов нет и такой возможности иметь хотя бы элементарное представление об окружающем пространстве на расстоянии бОльшем длины трости.

На сегодняшний день, проект находится в полузамороженном состоянии. Для массового производства необходимы некоторые технические доработки (особенно корпуса). Поэтому я ищу любую помощь и единомышленников. Как в техническом плане, так и в организационном, в коммерциализации.
Есть мысли выйти на Китайцев, предложить им мою разработку и наладить производство у них. Тогда прибор будет стоить вообще копейки. Но пока это лишь мысли.

Спасибо уважаемому хабрасообществу за внимание. Буду рад выслушать любые идеи, советы, предложения и рекомендации.

Тифлотехника представляет собой отрасль приборостроения специального назначения, которая разрабатывает технические средства, предназначенные для обучения, производственной подготовки, трудовой и политехнической деятельности, а также и культурно-бытового обслуживания людей с особыми потребностями: слепых, слабовидящих и слепоглухих. Они используются для коррекции и восстановления зрения.

Одна из наиболее важных функций тифлотехники - создание для незрячего человека условий, которые позволят ему получать более полную информацию о мире, в котором он живет. Сохранные анализаторы позволяют компенсировать утраченные зрительные функции. Благодаря тифлотехническим приборам зрительная информация перекодируется в осязательную и слуховую.

Основные задачи тифлотехники

Уменьшение ограничения в ориентировке незрячих и слабовидящих людей в окружающем их пространстве;
создание необходимых технических условий для разностороннего развития, получения общего и специального образования, а также дальнейшего культурного развития лиц с проблемами зрения;
расширение возможностей применения труда незрячих людей в современном механизированном производстве;
повышение производительности и экономической эффективности их труда;
облегчение ориентировки слепых в быту, создание возможности рациональной организации их досуга и культурного отдыха.
Разработка тифлотехнических устройств базируется на таких принципах:
замещение функций зрительного анализатора сохраненными функциями других анализаторов, используя акустические, тактильные и проприоцептивные средства отображения информации;
рациональное использование остаточного зрения и сохранных анализаторов;
усиление визуального сигнала, который превышает уровень помех, создаваемых вследствие изъяна зрительного анализатора.

Виды тифлотехники

Различают такие виды тифлотехнических средств: бытовые, учебные, производственные.

Имеются такие бытовые тифлотехнические средства, которые расширяют познавательную деятельность слепых и слабовидящих людей в быту. Они представляют собой базу для их физического развития и повышения культурного уровня. К ним относится проекционная аппаратура для чтения, которая дает разное увеличение:

Прибор-подставка «Сигма» используется для чтения лицами с ослабленным зрением плоского текста. Он улучшает условия чтения книг, газет, журналов и рукописных текстов. Прибор «Сигма» имеет три степени свободы. Он позволяет установить в удобное для глаз положение лицевую панель с текстом. Это уменьшает утомляемость органа зрения. Первая степень изменения положения панели прибора предназначена для горизонтального перемещения (на себя - от себя). Вторая степень используется для вертикального перемещения. Она учитывает рост пользователя. Третьей степенью пользуются для того чтобы наклонить панель. В приборе «Сигма» имеется индивидуальный люминесцентный светильник с выключателем. Его используют в качестве дополнительного источника света.
Увеличивающее устройство VideoLight-VGA является многофункциональным помощником зрения. Оно внешним видом напоминает настольную лампу и используется при чтении текстов, а также просмотре изображений. Благодаря простой и удобной конструкции прибором удобно пользоваться.
SenseView - это карманная электронная лупа. Она небольшого размера, имеет плоский экран, размер которого по диагонали равен 10,9 см. Устройство может работать без подключения к электросети до 4,5 часов и весит 221 г. С помощью SenseView можно комфортно заполнять бланки и читать тексты, которые напечатаны мелким шрифтом

Для того чтобы незрячие люди могли самостоятельно и безопасно перемещаться в пространстве, разработаны такие средства передвижения:

специальные трости (лазерные, длинные, опорные, складные);
системы для ориентации - световые и лазерные локаторы, которые отражают волны, посылаемые прибором от препятствия;
электронные приборы с тактильной и звуковой сигнализацией.

«Ориентир»

Портативный прибор «Ориентир» позволяет построить на плоскости планы местности, маршруты движения, планировку часто посещаемых помещений и административных зданий, а также графиков, элементарных схем и геометрических фигур. Он состоит из полей построения (металлических пластин), фигур (магнитных элементов), металлических скобок и магнитных полос. Поле построения, благодаря тому, что каждая пластина выполнена в двух цветах, можно делать, зависимости от поставленной цели как разноцветным, так и одноцветным. Поле построения формируют на горизонтальной поверхности, соединяя пластины. Все элементы прибора - магнитные. Они достаточно хорошо держатся на поле построения. Для того чтобы построить маршрут движения, используют магнитные полосы.

«Пеленг-01»

Электронный компас «Пеленг-01» предназначается для того чтобы облегчить пространственную ориентацию при самостоятельном перемещении незрячего человека по открытому пространству, которое лишено локальных ориентиров. Для того чтобы определить направление геомагнитных линий, используют электронные датчики магнитного поля. Пользователь получает информацию через головной телефон или встроенный динамик в виде тональных сигналов. Прибор может работать в двух режимах: «поиск севера» и «удержание на курсе».

Для того чтобы слепые и слабовидящие люди могли себя обслуживать, используют следующие такие тифлотехнические средства хозяйственного и культурно-бытового назначения:

говорящий бытовой безмен «Сонар-Б1» , который используют для взвешивания в полевых условиях или домашних условиях грузов, вес которых не превышает 10 кг;
рулетка VOX-Tape с речевым выводом;
акустический маяк «Кенар», являющийся звуковым индикатором уровня жидкости;
электронный таймер, который используют для того чтобы обозначить нужный пользователю ориентир или предмет);
медицинский термометр DX6623В с речевым выходом;
весы электронные бытовые говорящие;
автоматический вдеватель нитки;
часы (электронные говорящие, брайлевские наручные «Ракета», часы наручные кварцевые, часы-будильник говорящие с термометром);
калькулятор говорящий;
тонометр с речевым выходом;
дозаторы (перечница, нож, сахарница, пробка);
точилка для ножей;
чистка рыбы;
метр для незрячих;
шашки и шахматы для незрячих;
определитель номинала купюр «ПАЛИТРА-02».

Коммуникатор Stick Talk позволяет более комфортно общаться людям с ограничениями возможностями по зрению и слуху. Он помогает глухому объясниться со слепым, а слепому понять глухого. Устройство способно запоминать сказанное, а затем выводить текст на экран. Также оно может распознавать «рукописный» текст, если пользоваться «говорящей палочкой» Stick Talk в качестве карандаша. Ею можно «писать» на любой поверхности, например, поле куртки или собственной ладони. Текс выводится на экран или произносится вслух.

В специальных школах для слепых и слабовидящих детей, а также высших учебных заведениях, используют учебную тифлотехнику, обогащающую содержание и методы обучения. Используются специальные программы экранного доступ, которые позволяют увеличивать изображение и применять различные по виду и кратности режимы увеличения. Это, например, программа ZoomText производства фирмы Ai Squared. Она позволяет увеличивать изображение от 2 до 16 раз.

Компьютерные программы

Программа «Kutzweil» американской фирмы Lernout & Hauspie позволяет увеличивать изображение на экране, сканировать и распознавать текст. Она снабжена многоязычным навигатором, который имеет русскоязычный речевой драйвер. Созданы специальные программы синтезирования речи:

JAWS - речевая программа для работы с ОС WINDOWS;
EPARD -речевая программа для работы с DOS;
Вирго - речевая программа, которая позволяет слепому человеку работать в ОС Windows как через синтезатор, так и с брайлевской строкой;
System Access откомпании

Для того чтобы обеспечить незрячим людям доступность к информационной среде, изобретены такие технические средства:

разные приспособления приборы для письма и чтения по Брайлю;
специальные пишущие машинки;
кубик буква Брайлевская;
азбука-колодка Брайлевская;
озвученные книги.

Электронные обучающие средства

В работе с незрячими людьми эффективны и компьютерные средства обучения. У детей со слабым зрением сохраняется устойчивый интерес к процессу выполнения задач при использовании читающих машин, которые преобразуют обычные буквы в тактильные, слуховые и тактильно-вибрационные сигналы. Они дают на выходе звуковые мелодии букв. Это, например, читающая машина ИНФА-100. Она позволяет незрячим людям самостоятельно читать плоскопечатные тексты посредством синтеза речи, выводить на брайлевский дисплей, а также печать их на брайлевском принтере «Индекс Эверест».

Читающая машина «Книголюб компакт» состоит из компьютера и сканера. Ею можно управлять с помощью двух регуляторов и шести кнопок. Машина выводит тексты на брайлевский дисплей. Она обладает большим объемом памяти.

Visio является полноцветным читающим аппаратом с 17 LCD монитором и автофокусом. Он имеет автоматический полноцветный фокус и множество искусственных цветов. Аппарат может менять местами цвет и фон текста. Яркость и контраст регулируются автоматически. Панель управления расположена под монитором, что позволяет управлять аппаратом практически интуитивно. Благодаря большому, легко двигающемуся столику, человек чувствует себя комфортно при чтении.

Также на рынке появились портативные читающие машины. Особой популярностью пользуется KNFB Reader. Эта программа работает на базе мобильного телефона Nokia 82. Она распознает и читает документы.

Слепые люди могут также пользоваться специальными компьютерными устройствами. Неплохими средствами экранного увеличения, а также речевого и брайлевского доступа, обладают компьютеры Макинтош. Все необходимые слепым людям технологии совмещает компьютер DAVID. Программы экранного доступа прекрасно работают на нетбуках и субноутбуках.

На рынке имеется широкий выбор Брайлевских принтеров:

Индекс-Эверест позволяет работать с обычной бумагой и создавать брайлевские документы, которые полностью готовы к использованию сразу же после печати;
Индекс 4 Х 4 PRO - это двусторонний высокоскоростной брайлевский принтер, которым можно управлять специальной панелью, на которой все команды написаны как по Брайлю, так и в плоском варианте.

Достаточно широк выбор Брайлевских дисплеев. Это «Vario» -миниатюрный и легкий, достаточно мощный и гибкий, чрезвычайно экономичный и оптимальный для пользователя. «SuperVario» представляет собой брайлевский дисплей. Он может работать как с любыми персональными компьютерами, так и с ноутбуками, читающими машинами.

Для незрячих людей созданы электронные «записные книжки». Они позволяют прочитать текст «компьютерным» голосом, внести в него исправления с помощью Брайлевской клавиатуры, а также найти необходимый фрагмент. Это, например, плееры IPod от компании Apple.

Компьютерные технологии формируют у незрячих учащихся социально-адаптивные и коммуникативные навыки, позволяющие им интегрироваться в современное общество зрячих людей. Тифлотехнические средства выполняют важную роль на коррекционно-развивающих занятиях:

помогают педагогу решать коррекционно-развивающие задачи;
повышают уровень знаний, умений и навыков;
ускоряют процесс достижения поставленных целей;
повышают мотивацию детей, имеющих проблемы со зрением, к трудным для них видам деятельности;
позволяют продуктивно работать группой.

Для того чтобы определить остроту зрения, применяют такие средства диагностики:

таблица для исследования остроты зрения;
таблицы Рабкина для исследования цветового зрения;
четырехточечный цветотест, или для исследования бинокулярного зрения;
проба с призмой для детей младшего возраста для определения бинокулярного зрения.

Средства коррекции зрения

Современные средства коррекции нарушения зрения позволяют предупредить прогрессирование снижения нарушений зрительных функций. Это можно делать при помощи разнообразной оптической аппаратуры для развития остроты зрения, бинокулярного зрения и цветоразличения, а также фиксации взора. К ней относятся различного рода лупы, линзы и телескопические очки.

«СВЕТЛЯЧОК»

Коррекционный прибор «СВЕТЛЯЧОК» разработан в двух модификациях: настольный и портативный. Его предназначение - копирование различных рисунков, графиков и схем. Прибор состоит из деревянного каркаса с подсветкой, рабочее поле которого выполнено из органического матового стекла. По его длинным краям закреплены металлические пластинки, которые вместе с магнитными вставками образуют систему крепления листов бумаги.

Коррекционный прибор «Светлячок» выполняет следующие функции:

активно развивает прослеживающую функцию глаз;
упражняет ребенка в зрительно-двигательной координации»
способствует формированию бинокулярного зрения;
хорошо влияет на развитие речи, памяти и логического мышления.

При использовании прибора «Светлячок» совершенствуются графические навыки. Такие же функции имеет и прибор «Графика». Развивать зрение можно при помощи прибора-лупы «Топаз». Он снабжен дисплеем, который изменяет яркость, размер и контраст изображений, а также их цвет. Пособие способствует обогащению чувственного и сенсорного опыта ребенка, развития зрительно-моторных координаций и зрительного восприятия, ориентировки на горизонтальной и вертикальной поверхности, речи и внимания. Прибор «Топаз» рекомендуется использовать при обучении детей, страдающих сходящимся и расходящимся , миопией и гиперметропией.

«Амблиокор»

Прибор «Амблиокор» применяется в офтальмологии для восстановления остроты зрения. В нем используется метод видеокомпьютерного аутотренинга. Он основан на технологии условных рефлексов, позволяющей восстанавливать контроль нервной системы над теми процессами, которые происходят в зрительном анализаторе. Этот метод позволяет развивать естественную способность головного мозга восстанавливать то изображение, которое искажается на .

Для развития зрения созданы компьютерные программы:

Программа «Чибис» - позволяет оценивать состояние бинокулярного стереозрения и лечить бинокулярные расстройства функциональными методами.
Программа КЛИНОК-2 является комплексной интерактивной компьютерной программой для диагностики и лечения косоглазия, которая позволяет осуществлять все традиционные процедуры аппаратного лечения, выполняемого на синоптофоре.
Программа «ЦВЕТОК» относится к интерактивным тренировочным программам, имеющим игровой характер. Она предлагает пациенту серию усложняющихся, но однотипных зрительных упражнений.
Программа «eYe» может быть использована в целях для диагностики и лечения косоглазия и , а также развития и восстановления бинокулярного зрения.
Программа «Контур» используется для лечения амблиопии, а также развития и восстановления бинокулярного зрения.
Программа «Крестики» относится к категории игровых паттерн-стимуляторов для лечения амблиопии. В ней используют инвертирующееся шахматное поле. Во время стимуляции активизируются нейроны и восстанавливаются межнейронные связи на всех уровнях зрительной системы.
Программа «Паучок» - это еще одна игра, при помощи которой лечат амблиопию. Она стимулирует зрительные функции благодаря структурированным динамическим изображениям.

В докладе рассматриваются две группы вспомогательных электронных средств: автономные технические средства пространственного ориентирования (ТСО) и бытовые приборы с невизуальным представлением информации.

1. Историческая справка

Разработка электронных ТСО для слепых имеет уже полувековую историю. Среди наиболее значимых достижений отметим следующие.

L.Key (Новая Зеландия) в 60-80-х годах XX века создал стереофонические очки «Kaspa», использующие ультразвуковую локацию частотно-модулированным сигналом и представляющие информацию в виде сложных звуковых образов.

Несколько позже в качестве источника информации о среде стали использовать лазерные дальномеры, работающие в инфракрасном (ИК) диапазоне частот со звуковым или вибрационным выходом.

С конца 60-х годов в связи с развитием телевидения появились новые направления. Например, P.Bach-y-Rita использовал матрицу тактильных стимуляторов, располагаемую на спине пользователя для передачи ему информации о фронтальном образе среды, получаемом от телевизионной камеры. G.S. Brindley и W.H. Dobelle использовали для тех же целей матрицу нейростимуляторов, имплантированных в зрительный кортекс головного мозга.

В 90-х годах P.B.L. Meijer изобрел систему, названную «VOICE», позволяющую преобразовывать информацию от видеокамеры в полифонические звуковые образы. Тогда же начались работы по использованию систем объемного звучания для синтезирования 3-мерных звуковых образов среды, формируемых на базе информации от стереоскопической видеокамеры (J.L.Gonzalez-Mora, Y.Kawai).

В нескольких университетах мира в настоящее время ведутся работы по созданию матриц, стимулирующих сохранные участки зрительного нерва слепого. Информацию о среде поставляют также телевизионные камеры. Среди ведущих специалистов здесь можно отметить M. Humayun, J. Rizzo и E. Zrenner.

Быстрое развитие вычислительной техники привело в начале ХХI века к возможности создания миниатюрных устройств, способных реализовать процесс распознавания сложных телевизионных образов в реальном времени. В таких системах предпочтительным способом представления информации являются синтезированные речевые сообщения. Одним из последних достижений в данном направлении является разработка японского ученого T.Shioyama, условно названная “electronic eye”.

2. Классификация основных направлений развития ТСО

По способу получения пространственной информации известные ТСО можно разделить на:

- системы со световой локацией в инфракрасном диапазоне частот;
- системы с ультразвуковой локацией;
- телевизионные системы.

По способу представления информации в ТСО делятся на устройства, использующие:

- звуковые излучатели;
- тактильные датчики (вибрационные, игольчатые, тепловые, электрические);
матрицы нейростимуляторов.

По степени информативности различаются:

- детекторы препятствия;
- системы замещения зрения.

3. Сравнительные результаты реализации различных систем замещения зрения

В соответствии с тремя упомянутыми каналами передачи информации слепому развиваются направления:

максимального использования слуха;
«кожного зрения»;
матричного стимулирования глазного нерва или зрительного кортекса головного мозга.

Первое из указанных направлений на сегодня наиболее широко представлено среди реализованных и серийно выпускаемых устройств, что связано с высокой информативностью соответствующих ТСО, технологичностью их изготовления и отсутствием факторов, опасных для здоровья пользователя.

Кожное зрение» реализуется обычно посредством тактильных (электрических, тепловых или вибрационных) матриц, накладываемых на достаточно большие площади кожного покрова и стимулирующих участки кожи в соответствии с распределением яркости в телевизионном кадре, полученном от видеокамеры. Последние достижения здесь связаны с использованием языка в качестве чувствительного органа для восприятия сигналов тактильной матрицы.

Эксперименты по имплантации матриц в головной мозг, выполненные, например, W.H. Dobelle, показали работоспособность соответствующих ТСО, но высокая стоимость и опасность для здоровья нейрохирургических операций делают этот путь малопривлекательным для слепых.

5. Практическое внедрение ТСО

Несмотря на полувековой опыт разработок различных ТСО для слепых, лишь немногие из них доходят до стадии промышленного выпуска и получают широкое признание пользователей. Основными причинами являются либо недостаточно высокие потребительские качества, либо высокая цена. Последняя причина ограничивает скорость внедрения наиболее высокоинформативных ТСО.

Среди достаточно эффективных, но дорогих ТСО можно назвать, например, упомянутые выше ультразвуковые очки стоимостью более $3000 и лазерную трость «Lasercane» (США) стоимостью около $2500. Кроме того, значительную проблему составляет процесс обучения пользователя. Поэтому на мировом рынке на данный момент востребованы более простые приборы, такие как, например, ультразвуковой ручной детектор препятствий «Miniguide» (Австралия-США), стоящий $400-500.

В России опыта серийного внедрения подобных изделий до недавнего времени не было. Однако 5 лет назад в Санкт-Петербургском БГТУ «Воемех» им. Д.Ф.Устинова проведен ряд экспериментальных работ, базирующихся на 15-летнем опыте научных разработок в области приборов для слепых, и начат выпуск ультразвуковой трости и ультразвукового фонарика. В настоящее время усовершенствование этих приборов, а также разработку новых направлений продолжает ООО «НПО «Сонар» (С-Петербург, www.sonar-tiflo.narod.ru).

На данный момент ООО «НПО «Сонар» выпускает следующие приборы:

Ультразвуковая трость «Сонар-1УТ»
Ультразвуковой фонарик «Сонар-5УФ»
Электронный компас «Пеленг-01»

На стадии макетных образцов находятся более сложные приборы, развивающие концепциии выше упомянутых систем замещения зрения «Kaspa» и «VOICE», а также локальная навигационная система на базе инфракрасных маячков.

6. Бытовые электронные приборы для незрячих

Отдельным направлением электронных разработок в помощь слепым являются приборы, позволяющие получать невизуальную информацию, касающуюся различных бытовых проблем, прежде всего на кухне и в магазинах. В данном докладе речь пойдет о некоторых разработках ООО НПО «Сонар», которые уже запущены в производство или находятся на стадии экспериментальных образцов.

Сюда относятся приборы с речевым представлением информации:

говорящий бытовой безмен «Сонар-Б1»,
определитель номиналов российских купюр ПАЛИТРА-02»
определитель цвета «ПАЛИТРА-01»
говорящий вольтметр

Есть также более простые приборы с тональной звуковой индикацией:

Звуковой маячок-индикатор уровня-таймер Кенар-01»
Звуковой таймер «Колокольчик».

Заключение

Конечная эффективность рассмотренных устройств (прежде всего, систем замещения зрения) зависит от пользователя не в меньшей мере, чем от качества реализации приборов. Помимо технических проблем, возникает также вопрос преодоления психологического барьера. С этой точки зрения выглядит целесообразной организация специальных учебных групп, оснащенных ассортиментом технических средств различной сложности, где пользователь имел бы возможность осваивать навыки использования данных приборов, начиная с наиболее простых.

Многочисленные исследования, проводимые учеными с целью создания искусственной сетчатки, обрели, наконец, реальные формы. К выходу на рынок готовится первая электронная сетчатка, с помощью которой слепые смогут самостоятельно различать большие предметы и даже читать крупный шрифт.

Уже много лет ученые по всему миру пытаются найти способ вернуть слепым людям зрение. К сожалению, глаз - единственный орган, который до сих пор до конца не изучен человеком, однако прогресс все же есть! Европейские инженеры создали искусственную сетчатку, которая хоть и едва различимо, но возвращает слепым пациентам зрение.

Как пишет membrana.ru, протез, возвращающий зрение пациентам с дегенерацией сетчатки, получил одобрение от европейских властей и вскоре станет доступен слепым через несколько клиник в Швейцарии, Франции и Великобритании.

Автором проекта является американская компания Second Sight, которая уже несколько лет ведет работу над электронной сетчаткой. Еще в сентябре 2009 представители компании заявляли о первых успехах устройства Argus II, который работает по сути, как видеокамера.

Т.е. изображение захватывает миниатюрная камера на очках, затем картинка обрабатывается процессором и по беспроводному каналу передается в голову человеку - на имплантат сетчатки, который за счет массива электродов стимулирует клетки. Так слепой получает пусть и примитивное, но зрение.

Argus II обладает 60 электродами, соответственно мир такому пациенту видится в виде картинки из 60 точек (больные сообщают о "ярких вспышках"). Конечно, это не много, но все же лучше, чем жизнь в полной темноте. Слепые с "Аргусом" могут видеть, что перед ними стоит человек, могут заметить его движение. Они способны самостоятельно найти дверной проем, распознать крупный простой предмет или медленно прочитать очень крупный шрифт.

Внешнее оборудование "Аргуса" состоит из очков с камерой и передающей антенной, а также коробочкой с видеопроцессором. Последний, кстати, нужен для того, чтобы исходную картинку превращать в примитивную, но более понятную, формируемую электродами в глазном яблоке. Владелец прибора может выбрать режим обработки изображения (например, усиление контраста или выделение границ). После зрения системы сопоставимо с 30-сантиметровой линейкой, удерживаемой на расстоянии вытянутой руки.

Один из пациентов-испытателей англичанин Эрик Шелби. Он носит Argus II уже больше года. "До этого он двадцать лет был полностью слепым, - передает ABC News, - ранее он зависел от собаки-поводыря. Теперь он способен сам видеть край тротуара".

По сути своей Argus II - это первопроходец, предвещающий эру "серийного" восстановления зрения при помощи чипов-имплантатов. Его преимущество перед догоняющими соперниками - доказательство способности без проблем длительное время работать в теле человека. ""Аргусы" были испытаны на 30 пациентах", - сообщает Technology Review.

Крупным производство этих имплантантов не будет, т.к. цена их составляет $115 тысяч. Сами понимаете, не каждый слепой сможет себе это позволить. Однако ожидается, что уже в следующем году протез получит зеленый свет от американских властей, и "Аргус" начнут продавать также и на его родине.

Отметим, что помимо компании Second Sight искусственной сетчаткой занимаются также и другие производители, которые также успели добиться определенных успехов, однако их изобретения пока что не планируют реализовывать в массовом порядке.