СПОСОБ УСПОКАИВАНИЯ И/ИЛИ УСЫПЛЕНИЯ РЕБЕНКА И АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 1998 года по МПК A61M21/00 A61B5/16 

Изобретение относится к способам и устройствам для регулирования психической активности малолетних детей и может быть использовано в профилактической и лечебной медицине, педагогике, а также в быту для успокоения нервных детей.

Проблема адаптации "нервных" детей к условиям жизнеобитания с использованием игровой психотерапии хорошо известна (Ковалев В.В. Психиатрия детского возраста, М.: Медицина, 1979, с. 581-593). Важное значение в этих целях приобретает игрушка как средство осуществления лечебно-коррегирующих и воспалительных мероприятий. К числу старейших устройств, оказывающих психотерапевтическое успокаивающее воздействие, относится кукла с закрывающимися глазами. "Уложенная спать" и "закрывшая глаза" кукла побуждает ребенка к ответной реакции расслабления и засыпания.

Известен ряд игрушек, снабженных специально предназначенными средствами для создания успокаивающего эффекта. Так, известен "baby calmer" (EP 0233266 B1, SAMSON, A 61 M 21/00, 1991) - игрушка, представляющая собой макет морокой раковины с встроенным генератором шума в диапазоне 10 кГц, имитирующим шум прибоя. В другом изобретении (EP 0218182, LEE, A 61 M 21/00, A 63 H 3/00, 1988) описан игрушечный медвежонок с встроенным громкоговорителем, генерирующим звуки материнского сердца. Ритм материнского сердцебиения успокаивает ребенка.

Известен успокоитель ребенка, действующий автоматически (GB 2234840 A, WRIGHT, A 61 N 21/00, 1991). Он срабатывает на крик ребенка и содержит микрофон, схему управления генератором расслабляющего звука (шумов матки, "белого" шума, мелодий), а также таймеры. Кроме того, имеется схема, исключающая ложное срабатывание устройства от постороннего звука (например, хлопка двери). Предусмотрено, что один из таймеров отключает генератор, когда ребенок кричит чересчур долго, для привлечения внимания родителей. При крике ребенка генератор успокаивающего звукового воздействия включается с задержкой, позволяющей таким образом дифференцировать крик и помеху. В упомянутом устройстве налицо организация биологической обратной связи по факту успокоения.

К недостаткам упомянутого устройства следует отнести неадаптивность успокоителя к текущему уровню возбуждения ребенка, выражающемуся его криком (например, громкости, длительности). Кроме того, возможны такие ситуации, когда включение генератора вызовет не релаксацию, а наоборот, активизацию ребенка.

Известно автоматическое устройство для успокаивания и/или усыпления ребенка, выполненное в виде игрушки с управляемой занимательностью, содержащее блок обработки информации от ребенка, включающий по меньшей мере один датчик, и средство управления, входы которого связаны с таймерами, а выходы подключены к источнику успокаивающего звука, блокам движения и освещения (US 4777938, SIPOTA VL. A 61 M 21/00, 1988). Недостаток устройства состоит в том, что оно не предусматривает анализа психофизиологических параметров для адаптивного управления игрушкой, т.к. блок обработки информации от ребенка ограничен только счетчиком пульса, в связи с чем задачей настоящего изобретения является создание способа успокоения ребенка и автоматической игрушки для его осуществления, реализующих адаптивное управление по характеру восприятия ребенком успокаивающего воздействия на зрительный и слуховой анализаторы.

Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности успокоения ребенка при обеспечении мотивации на саморегуляцию.

Технический результат обеспечивается за счет того, что способ успокаивания и/или усыпления ребенка включает оценку состояния ребенка и воздействие на звуковой анализатор успокаивающим сигналом посредством автоматически действующего средства. Дополнительно воздействуют на зрительный и(или) тактильный анализаторы, автоматически действующее средство выполнено в виде игрушки, изменяющей изобразительные характеристики в зависимости от психоэмоционального состояния ребенка. При этом регистрируют параметры текущего психофизиологического состояния (ПФС) ребенка и определяют его динамику, а изобразительные характеристики и сценарий поведения игрушки изменяют в сторону снижения ее активности с мотивацией на саморегуляцию (релаксацию) ребенка с учетом упомянутых параметров и динамики.

При возбужденном состоянии ребенка и его нарастании можно циклически задавать игрушке параметры снижения активности с задержкой во времени пропорциональной степени возбуждения ребенка, а уровень активности игрушки - устанавливать ниже или равным предшествовавшему уровню активности игрушки. Сама игрушка может быть выполнена в форме макета живого организма, имитирующего проявление поведенческих реакций.

При оценке ПФС ребенка можно использовать кожно-гальваническую реакцию.

Автоматическое устройство для реализации способа включает блок обработки информации от ребенка, средство управления, таймер, источник успокаивающего звука, блоки движения и освещения. Устройство, или по меньшей мере один из его узлов, выполнено в форме детской игрушки с управляемой занимательностью, блок обработки информации от ребенка включает, по меньшей мере один датчик и последовательно подключенные блоки приема, оценки и интерпретации психофизиологического состояния ребенка, выходы средства управления подключены к источнику успокаивающего звука, к блокам движения и освещения, а блок интерпретации психофизиологического состояния ребенка и таймер подключены к его входам.

Детская игрушка может быть выполнена в форме макета фигуры живого организма, при этом блок движения связан с приводами конечностей и мимики, а источник успокаивающего звука и средства освещения размещены внутри макета.

Детская игрушка может быть выполнена в виде композиции объектов живой и неживой природы, при этом блок движения, источник успокаивающего звука и средства освещения подключены к элементам композиции.

Блок оценки психофизиологического состояния ребенка может содержать последовательно подключенные блоки выделения полезного сигнала, сравнения и преобразователь цифрового кода степени активности ребенка, выход которого является выходом блока, а также первый блок памяти, подключенный к другому входу блока сравнения.

Блок интерпретации психофизиологического состояния ребенка может содержать блок сравнения, один вход которого является входом блока, другой - подключен к блоку памяти предыдущего состояния, а выход - к последовательно подключенным блокам определения активности ребенка и кодирования, выход последнего является выходом блока.

Существо изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показана блок-схема автоматической игрушки для осуществления способа успокоения ребенка; на фиг. 2 - блок-схема игрушки в форме макета фигуры живого существа; на фиг. 3 - блок-схема игрушки в форме макета-картины; на фиг. 4 - блок-схема блока оценки ПФС; на фиг. 5 - блок-схема блока оценки степени активности.

В основе патентуемых способа и устройства лежат следующие предпосылки.

Эффективная биологическая обратная связь (БОС) успокаивающего средства с ребенком, воздействующим на его зрительный и слуховой анализаторы, может быть осуществлена оперативной регистрацией его физиологических параметров (двигательной активности, пульса, ЭКГ, ЭЭГ, кожно-гальванической реакции - КГР и пр. ). При этом, по возможности, должны использоваться бесконтактные средства диагностики. Перспективно использование КГР (Тараканов П.В. Кожно-гальвальническая реакция у детей дошкольного возраста при различных функциональных состояниях. Ж. высш. нервн. деят., 1982, т. 32, N 5, 967-969). Известно использование КГР как параметра, используемого для организации БОС - управления снятием "напряжения" организма и релаксации, однако при этом используется непосредственное физическое воздействие на человека (укачивание вибрацией, пульсирующим светом, искусственным ветром) (US 5024650 A1, HAGIWARA et al., A 61 M 21/00, 1991).

Устройство (см. фиг. 1) содержит датчик 1 психофизиологического состояния (ПФС) ребенка, подключенный к блоку 2 приема. Датчик по меньшей мере один может быть выполнен в виде накожных электродов, микрофона или других известных средств для регистрации психофизиологических параметров человека. Блок 2 принимает сигналы датчика, преобразует их в цифровую форму и передает (в том числе и бесконтактным путем, например, по инфракрасному, ультразвуковому, радиоканалам) в блок 3 оценки ПФС. Блок 3 оценивает текущее ПФС ребенка: если используются накожные электроды, то проводится анализ сигналов кожно-гальванической реакции. Результаты анализа обрабатываются в блоке 4 интерпретации ПФС. Блок 4 подсоединен к средству 5 управления игрушкой. Выходы средства 5 подключены к управляющим входам блока 6 звукоизвлечения, блока 7 механических движений и блока 8 освещения. Средство 5 управления соединен с таймером 9.

В том случае, если игрушка выполнена в виде макета 10 фигуры живого существа, внутрь макета помещается источник 11 звука, подключенный к блоку 6 (см. фиг. 2). Блок 7 механических движений управляет приводом 12 конечностей и блоком 13 мимики. Блок 13 осуществляет движение ресниц, губ, отрывание рта. Блок 8 освещения с подключенным к нему источником 14 света включает как внешнюю подсветку, так и подсветку светящихся "глаз".

Если игрушка выполнена в виде макета 15 объекта техники и(или) объекта живой природы (см. фиг. 3), например: домика, окруженного цветами, солнца, - принципы построения игрушки сохраняются. Как и в случае "куклы", блок 7 движения обеспечивает развитие успокаивающего сюжета: солнце "заходит" при включении привода 16, лепестки цветов "закрываются" при включении привода 17. Блок 8 освещения с источником 14 создает соответствующие сюжету световые эффекты, например: имитирует солнце, звездное небо, свет в окнах домика и пр. детали сюжета.

На фиг. 4 показан принцип построения блока 3 оценки ПФС. Блок 3 включает блок 18 выделения полезного сигнала, блок 19 сравнения параметров сигнала с установленными пределами, характеризующими степень активности ребенка и хранящимися в блоке 20 памяти. Выход блока 19 подключен к преобразователю 21, на выходе которого формируется сигнал в виде цифрового кода, соответствующего той или иной степени активности ребенка.

При регистрации сигналов кожно-гальванической реакции посредством электродов датчика 1 блок выделения полезного сигнала может быть выполнен по одной из известных схем выделения физической составляющей КГР на фоне тонической составляющей, например, описанной в патенте RU 2025731 A1, Бонч-Бруевич и др., G 09 B 9/00, 1994.

На фиг. 5 представлен принцип построения блока 4 интерпретации ПФС. Он содержит блок 22 сравнения текущего ПФС с предыдущим ПФС, хранящимся в блоке 23 памяти. Блок 22 подключен к блоку 24 определения активности ребенка. В этом блоке определяется текущее состояние активности, направление изменения этой активности и скорость изменения этой активности. Блок 24 подключен к блоку 25 кодирования. Блок 25 кодирования представляет собой преобразователь кода в код, который вырабатывает соответствующие коды для средства 5 управления игрушкой. При этом обновление кодов происходит каждые 10-60 сек. Различные состояния активности могут быть классифицированы как:
- активное с нарастающим возбуждением;
- возбужденное стабильное;
- возбужденное релаксирующее;
- релаксирующее;
- сон.

Соответственно этим состояниям вырабатываются и коды для средства 5 управления игрушкой. В соответствии с этими кодами в средстве 5 формируются команды исполнительным механизмам 11-14, 16, 17. Осуществляются перемещения деталей игрушки с той или иной степенью интенсивности, звуковые и световые эффекты, сообразные сценарию и виду игрушки.

В настоящем описании не приводятся конкретные конструктивные признаки средства 5 игрушки и приводов, обеспечивающие звукоизвлечение, движение различных органов, их взаимодействие и синхронизацию, поскольку они не затрагивают сущности изобретения, а кроме того известны. Так, например, известна конструкция электромеханической игрушки в виде макета фигуры живого существа (RU 2004299 C1, Березовский, A 63 H 3/28, G 09 B 19/08, 1993), которая имеет средство для воспроизведения фонограммы, механизмы открывания рта, движения губ. Наличие и форма выполнения указанных элементов позволяет реализовать на игрушках подобного типа патентуемый способ. Возможна реализация с использованием макетов других объектов живой природы и явлений материального мира (цветов, закрывающих лепестки, солнца, дождя и пр.). Кроме того, процесс успокоения ребенка может быть решен методами интерактивной анимации, например, на экране монитора (WO 93/02622 A1, SOFTWARE SOLUTION, A 61 B 5/16, 1993).

Существует много различных вариантов выполнения автоматической игрушки для усыпления ребенка в зависимости от умения и профессиональных знаний, а также используемой элементной базы. Поэтому приведенные блок-схемы должны рассматриваться как базис при реализации изобретения.

Работа игрушки и основанный на ней способ успокаивания (усыпления) ребенка осуществляется следующим образом.

Ребенку дается установка на засыпание и рекомендацию усыпить игрушку. К ребенку присоединяют датчик 1, включают игрушку посредством таймера 9 и устанавливают время ее работы. Текущее значение параметра от датчика 1 поступает в блок 2 приема, в котором электрический сигнал обрабатывается, выделяются информативные параметры. Если управление игрушкой осуществляется по сигналам КГР, в блоке 2 выделяются сигналы физической составляющей электродермальной активности, которые поступают на вход блока 3 оценки ПФС.

Блок 3 проводит оценку ПФС по следующим критериям:
- текущее состояние,
- тенденция к релаксации/возбуждению.

Текущее состояние определяется сопоставлением интервала времени T₁ между импульсами физической составляющей текущей регистрации и интервала времени T_m, хранящимися в памяти блока 3. Тенденция к релаксации выявляется как увеличение интервала времени T₁ текущего измерения по сравнению с предыдущим измерением T_1-1.

Измеренные параметры ПФС поступают на вход блока 4 интерпретации ПФС. Этот блок осуществляет преобразование информации, поступающей из блока 3, в код, соответствующий определенному состоянию ребенка. Обновление информации осуществляется периодически (например, один раз в 10-60 сек) в течение всего времени функционирования, устанавливаемого таймером 9.

Коды с выхода блока 4 поступают на вход средства 5 управления игрушкой, который реализует биологическую обратную связь по принципу следящей системы автоматического регулирования придавая исполнительному средству - игрушке соответствующий сценарий поведения.

Сценарий поведения игрушки мотивирует ребенка на саморегуляцию и может быть, исходя из его текущего состояния, следующим:
а. Ребенок возбужден изначально. Игрушка совершает интенсивные движения, звуковое сопровождение - соответственно поведению игрушки (семантика звуковых сигналов соответствует наименованию игрушки: если игрушка, например в форме макета котенка - сигнал "мяу-мяу", в форме куклы - простые словосочетания слогов "агу-агу"). Мимика и световые эффекты соответствуют ситуации.

Вне зависимости от ПФС ребенка алгоритм управления игрушкой изменяется в сторону снижения ее "активности": звуковое сопровождение становится тише, интенсивность движений замедляется, "глаза" закрываются, мимика ослабевают. Если ребенок не "затягивается" в процесс релаксации, игрушка вновь возвращается в возбужденное состояние, однако, что существенно, с уровнем "активности" меньшим, чем первоначальный. Кроме того, учитывая реальные параметры динамики возбуждения ребенка, возвращение в возбужденное состояние осуществляется с задержкой во времени. Она необходима для того, чтобы, во первых, определить тенденцию в устойчивости нового состояния. Во вторых, задержка нужна для организации поощрительного механизма успокоения: игрушка немедленно "откликается" на релаксацию ребенка, а на его возбуждение сразу как бы не реагирует, подключаясь к процессу успокоения с упомянутой задержкой. Этот процесс может повторяться циклически до тех пор, пока ребенок не успокоится (заснет) в отведенное таймером время. Если же этого не произойдет, то в игрушке предусмотрен режим сигнализации для родителей.

б. Ребенок нормально активен, однако в процессе релаксации возбудился. Игрушка, также как в случае (а), из состояния пониженной активности возвращается в более высокое по активности состояние. Причем задержка тем больше, чем выше уровень возбуждения ребенка (по нашим оценкам потребная длительность в 10 раз большая, чем это имеет место в случае (а)). Далее процесс управления игрушкой осуществляется аналогично: игрушка "затягивает" ребенка в процесс игры, повторяемый циклически со снижающимся уровнем занимательности.

Таким образом, по сравнению с известными устройствами, в которых игрушка инструктирует и успокаивает ребенка, данное изобретение позволяет повысить эффективность успокаивания ребенка за счет того, что ребенок успокаивает игрушку и, побуждая ее к релаксации, сам засыпает.

Изобретение относится к регулированию психической активности малолетних детей и может быть использовано в профилактической и лечебной медицине, педагогике, а также в быту для успокоения нервных детей. Способ успокаивания и/или усыпления ребенка основан на воздействии на него автоматической игрушки, изменяющей изобразительные характеристики в зависимости от психоэмоционального состояния ребенка. Для этого измеряются текущие параметры психофизиологического состояния ребенка, а изобразительные характеристики игрушки изменяют в сторону снижения ее активности с мотивацией на саморегуляцию (релаксацию) ребенка. Автоматическое устройство или по меньшей мере его часть выполнено в форме игрушки 10 с управляемой занимательностью. Блок обработки информации включает датчик 1, блоки приема 2, оценки 3 и интерпретации 4 состояния ребенка, подключенные к средству 5 управления игрушкой, которое также подключено к блоку 6 успокаивающего звука, блокам 7 и 8 движения и освещения, таймеру 9. Это позволяет повысить эффективность успокаивания и усыпления ребенка. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ успокаивания и/или усыпления ребенка, включающий оценку состояния ребенка по физиологическим параметрам и воздействие на его звуковой и зрительный анализаторы успокаивающим сигналом посредством автоматически действующей игрушки, изменяющей изобразительные характеристики в зависимости от состояния ребенка с мотивацией его на релаксацию, отличающийся тем, что изобразительные характеристики и сценарий поведения игрушки изменяют в сторону снижения ее активности исходя из текущего психоэмоционального состояния ребенка, при этом при возбужденном состоянии ребенка задают игрушке параметры снижения активности циклически с задержкой во времени, пропорциональной степени возбуждения ребенка, а уровень активности игрушки устанавливают ниже или равным предшествовавшему уровню ее активности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущее психоэмоциональное состояние ребенка определяют по параметрам кожно-гальванической реакции. 3. Автоматическая игрушка с управляемой занимательностью для успокаивания и/или усыпления ребенка, содержащая блок обработки информации от ребенка, включающий по меньшей мере один датчик и средство управления, связанное по входу с таймером, а по выходу - с источником успокаивающего звука, блоками движения и освещения, отличающаяся тем, что блок обработки информации от ребенка включает последовательно подключенные к датчику блоки приема, оценки и интерпретации психофизиологического состояния ребенка, а в качестве датчика использован датчик кожно-гальванической реакции, при этом выход блока интерпретации психофизиологического состояния подключен к информационным входам средства управления. 4. Игрушка по п.3, отличающаяся тем, что при выполнении в виде макета фигуры живого организма блок движения связан с приводами конечностей и мимики, а источник успокаивающего звука и средства освещения размещены на макете. 5. Игрушка по п.3, отличающаяся тем, что при выполнении в виде композиции объектов живой и неживой природы блок движения, источник успокаивающего звука и средства освещения подключены к элементам композиции. 6. Игрушка по любому из пп.3-5, отличающаяся тем, что блок оценки психофизиологического состояния ребенка содержит последовательно подключенные блоки выделения полезного сигнала, сравнения и преобразователь степени активности ребенка в цифровой код, выход которого является выходом блока, а также первый блок памяти, подключенный к другому входу блока сравнения. 7. Игрушка по любому из пп.3-6, отличающаяся тем, что блок интерпретации психофизиологического состояния ребенка содержит блок сравнения, один вход которого является входом блока, а другой подключен к второму блоку памяти, а выход - к последовательно подключенным блокам определения активности ребенка и кодирования, при этом выход последнего является выходом блока.