УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДВИЖЕНИЙ ГЛАЗ Российский патент 2025 года по МПК A61B3/113 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к фундаментальной и клинической нейрофизиологии, а именно к устройствам для регистрации движений глаз.

Уровень техники

Регистрация движений глаз (айтрекинг) - неинвазивный способ мониторинга состояния зрительно-глазодвигательной системы. Важнейшим моторным компонентом ее функционирования являются саккады - быстрые сканирующие движения глаз. Параметры саккад отражают характеристики церебральных физиологических процессов и когнитивных функций. Дисметрия, т.е. нарушение метрики саккад (удлинение или укорочение), является важным признаком дисфункции определенных отделов мозга, например, мозжечка или хвостатого ядра. Количественная и качественная оценка дисметрии саккад является важной научно-клинической задачей, для решения которой разработаны специальные устройства.

Известно устройство для регистрации движений глаз, включающее корпус, инфракрасный излучатель для освещения глаз испытуемого, инфракрасный фильтр, видеокамеру для регистрации отраженного от зрачка инфракрасного излучения, элементы фиксации корпуса и кожух для защиты объектива видеокамеры [1].

В ходе его эксплуатации выявлены следующие недостатки.

Во-первых, элементы фиксации крепятся к корпусу при помощи механических соединений, которые не обеспечивают надежную фиксацию положения корпуса, что важно для поддерживания определенного направления объектива видеокамеры. Наблюдаются непроизвольные отклонения объектива от заданной оси.

Во-вторых, элементы фиксации не позволяют быстро менять тип крепления устройства с «нижнего» (с помощью настольной подставки) на «верхнее» (с помощью фиксации к экрану персонального компьютера), что затрудняет мобильность устройства, необходимую для проведения айтрекинга.

В-третьих, элемент фиксации корпуса к экрану ПК показал нестабильную работу в связи с неколлинеарным ходом ответных частей, обжимающих экран.

В-четвертых, отмечено перегревание электронных компонентов устройства, несмотря на наличие охлаждающего вентилятора.

В-пятых, кожух для защиты объектива видеокамеры содержит щель в области регулятора фокусного расстояния объектива, которая оказалась слишком узкой для комфортного управления; также щель не дает доступ к регулятору диаметра отверстия диафрагмы, что оказалось существенно при проведении айтрекинга.

Таким образом, применение указанного устройства ограничивает эффективность изучения движений глаз.

Раскрытие изобретения

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности исследования движений глаз.

Для достижения указанного технического результата разработано устройство, включающее корпус, инфракрасный излучатель для освещения глаз испытуемого, инфракрасный фильтр, видеокамеру для регистрации отраженного от зрачка инфракрасного излучения, элементы фиксации корпуса и кожух для защиты объектива видеокамеры, отличающееся тем, что содержит три элемента фиксации корпуса; первый элемент представляет собой дугу; второй элемент представляет собой утяжеленную подставку; третий элемент представляет собой струбцину для фиксации к монитору персонального компьютера; места контакта корпуса и подставки, корпуса и дуги, дуги и струбцины выполнены с возможностью временного магнитного соединения; струбцина содержит охватывающий элемент и прижимной элемент, выполненный с возможностью перемещения по охватывающему элементу и фиксации положения с помощью винта, при этом охватывающий элемент содержит направляющие бороздки, а прижимной элемент - конгруэнтные им выступы; стенки корпуса содержат отверстия для охлаждения электронных компонентов устройства потоками воздуха; по меньшей мере одна стенка кожуха содержит отверстие для доступа к регуляторам диаметра отверстия диафрагмы и фокусного расстояния объектива.

Каждое магнитное соединение деталей может представлять собой пару неодимовых магнитов, зафиксированных на деталях с помощью крепежных элементов, например, винтов.

Подставка может содержать утяжелители в виде свинцовых пластин. Указанные решения влияют на выполнение технического результата следующим образом.

Магнитные соединения деталей корпуса, элементов фиксации и их частей, с одной стороны, обеспечивают более стабильную фиксацию по сравнению с механическими соединениями, устраняя отклонения оси объектива; плавный ход с крайне малым шагом поворота корпуса устройства относительно глаз респондента; с другой стороны, позволяют легко и быстро менять конфигурацию и крепление устройства, что обеспечивает большую адаптивность к разным экспериментальным условиям при выполнении айтрекинга.

Выполнение охватывающего и прижимного элементов струбцины с направляющими бороздками и конгруэнтными им выступами улучшает крепление к экрану ПК за счет коллинеарности хода ответных частей фиксатора, что повышает удобство эксплуатации устройства.

Отверстия в стенках корпуса обеспечивают более эффективное охлаждение электронных компонентов устройства потоками воздуха, что повышает эффективность работы айтрекера.

Отверстие в кожухе обеспечивает удобный доступ к регуляторам диаметра отверстия диафрагмы и фокусного расстояния объектива, что позволяет гибко настраивать данные параметры в процессе исследования, при этом предохраняя объектив от повреждений.

В совокупности указанные технические решения, заложенные в предлагаемом устройстве, позволяют повысить эффективность исследования движений глаз.

Описание чертежей

Фиг. 1 - Основные компоненты предлагаемого устройства. Элементы фиксации и кожух для защиты объектива видеокамеры сняты. Перед инфракрасным излучателем расположен инфракрасный фильтр (не показан).

Фиг. 2 - Дуга.

Фиг. 3 - Подставка.

Фиг. 4 - Устройство в собранном виде, установленное на подставку.

Фиг. 5 - Струбцина, вид сверху.

Фиг. 6 - Струбцина, вид снизу.

Фиг. 7 - Струбцина, присоединенная к дуге.

Фиг. 8 - Устройство в собранном виде, установленное на струбцину.

Фиг. 9 - Кожух для защиты объектива видеокамеры.

Обозначения:

1 - Объектив видеокамеры

2 - Инфракрасный излучатель

3 - Корпус

4 - Отверстия в стенках корпуса

5 - Магниты

6 - Дуга

7 - Подставка

8 - Охватывающий элемент струбцины

9 - Прижимной элемент струбцины

10 - Выступы

11 - Направляющие бороздки

12 - Винт

13 - Кожух для защиты объектива видеокамеры

14 - Отверстие для доступа к регуляторам диаметра отверстия диафрагмы и фокусного расстояния объектива

15 - Регулятор диаметра отверстия диафрагмы

16 - Регулятор фокусного расстояния

Осуществление изобретения

Устройство для регистрации движений глаз включает корпус, инфракрасный излучатель для освещения глаз испытуемого, инфракрасный фильтр, видеокамеру для регистрации отраженного от зрачка инфракрасного излучения, элементы фиксации корпуса и кожух для защиты объектива видеокамеры, и отличается тем, что содержит три элемента фиксации корпуса; первый элемент представляет собой дугу; второй элемент представляет собой утяжеленную подставку; третий элемент представляет собой струбцину для фиксации к монитору персонального компьютера; места контакта корпуса и подставки, корпуса и дуги, дуги и струбцины выполнены с возможностью временного магнитного соединения; струбцина содержит охватывающий элемент и прижимной элемент, выполненный с возможностью перемещения по охватывающему элементу и фиксации положения с помощью винта, при этом охватывающий элемент содержит направляющие бороздки, а прижимной элемент - конгруэнтные им выступы; стенки корпуса содержат отверстия для охлаждения электронных компонентов устройства потоками воздуха; по меньшей мере одна стенка кожуха содержит отверстие для доступа к регуляторам диаметра отверстия диафрагмы и фокусного расстояния объектива.

В конкретном варианте исполнения каждое магнитное соединение деталей представляет собой пару неодимовых магнитов, зафиксированных на деталях с помощью винтов. Мы предпочитаем круглые магниты с отверстием под винт в центре.

Подставка содержит утяжелители в виде свинцовых пластин (в отличие от свинцовых гранул у прототипа). Пластины упрощают сборку деталей подставки, поскольку не рассыпаются и не перекатываются, по сравнению с гранулами.

Данное устройство используется следующим образом.

В корпус устройства устанавливают необходимую для исследования видеокамеру, например, Hikrobot, модель MV-CA003-21UM, CA003-21UC, MV-CS004-10UM или MV-CS016-10UM.

Объектив закрывают кожухом.

Устройство размещают на столе перед испытуемым с помощью подставки, или подвешивают на край экрана ПК с помощью струбцины. При этом детали элементов фиксации прикрепляют друг к другу и к корпусу устройства с помощью встроенных магнитов, что не требует существенных усилий или сложных движений (ротирующих или др.). Объектив видеокамеры должен располагаться перед лицом испытуемого, при этом нужный угол оптической оси устанавливают также с помощью магнитных соединений между деталями устройства. Устройство включают и присоединяют к компьютеру.

Далее с помощью компьютера предъявляют испытуемому визуальный стимул, параллельно освещая нужный глаз инфракрасным излучением с помощью устройства. Визуальный стимул представляет собой определенное изображение на экране монитора.

В процессе предъявления стимула регулируют фокусное расстояние и размер отверстия диафрагмы через прорезь на кожухе в области расположения соответствующих регуляторов. Также регулируют интенсивность инфракрасного излучения для получения оптимального изображения зрачка.

Полученный видеоряд сохраняют на память компьютера. Далее в части каждого кадра с помощью программного обеспечения, установленного на компьютер, вычисляют область допустимого расположения зрачка и определяют его координаты. Затем формируют в хронологической последовательности двумерный массив значений координат центра зрачка, соответствующих кадрам видеоряда, из которого посредством сегментационного анализа выделяют не менее трех точек, которые считают областью фиксации взора.

Список использованной литературы

1. Анисимов В.Н., Шурупова М.А. Устройство для регистрации движений глаз. Патент RU 221676 U1. Заявка от 21.06.2023. Публикация от 16.11.2023.

Изобретение относится к фундаментальной и клинической нейрофизиологии, а именно к устройствам для регистрации движений глаз. Предложенное устройство для регистрации движений глаз включает корпус, инфракрасный излучатель для освещения глаз испытуемого, инфракрасный фильтр, видеокамеру для регистрации отраженного от зрачка инфракрасного излучения, элементы фиксации корпуса и кожух для защиты объектива видеокамеры. Устройство содержит три элемента фиксации корпуса: первый элемент представляет собой дугу; второй элемент представляет собой утяжеленную подставку; третий элемент представляет собой струбцину для фиксации к монитору персонального компьютера. Места контакта корпуса и подставки, корпуса и дуги, дуги и струбцины выполнены с возможностью магнитного соединения. Струбцина содержит охватывающий элемент и прижимной элемент, выполненный с возможностью перемещения по охватывающему элементу и фиксации положения с помощью винта, при этом охватывающий элемент содержит направляющие бороздки, а прижимной элемент - конгруэнтные им выступы. Стенки корпуса содержат отверстия для охлаждения электронных компонентов устройства потоками воздуха. По меньшей мере одна стенка кожуха содержит отверстие для доступа к регуляторам диаметра отверстия диафрагмы и фокусного расстояния объектива. Изобретение обеспечивает повышение эффективности исследования движений глаз. 9 ил.

Устройство для регистрации движений глаз, включающее корпус, инфракрасный излучатель для освещения глаз испытуемого, инфракрасный фильтр, видеокамеру для регистрации отраженного от зрачка инфракрасного излучения, элементы фиксации корпуса и кожух для защиты объектива видеокамеры, при этом устройство содержит три элемента фиксации корпуса: первый элемент представляет собой дугу, второй элемент представляет собой утяжеленную подставку, третий элемент представляет собой струбцину для фиксации к монитору персонального компьютера, где места контакта корпуса и подставки, корпуса и дуги, дуги и струбцины выполнены с возможностью магнитного соединения; причем струбцина содержит охватывающий элемент и прижимной элемент, выполненный с возможностью перемещения по охватывающему элементу и фиксации положения с помощью винта, при этом охватывающий элемент содержит направляющие бороздки, а прижимной элемент - конгруэнтные им выступы; причем стенки корпуса содержат отверстия для охлаждения электронных компонентов устройства потоками воздуха; причем по меньшей мере одна стенка кожуха содержит отверстие для доступа к регуляторам диаметра отверстия диафрагмы и фокусного расстояния объектива, при этом каждое магнитное соединение деталей представляет собой пару неодимовых магнитов, зафиксированных на деталях с помощью винтов, а подставка содержит утяжелители в виде свинцовых пластин.