Определение тифлотехники и ее назначение

Содержание

Введение

Тифлотехника (тифло- + техника) — отрасль техники, разрабатывающая приспособления и аппараты для обучения слабовидящих и слепых, облегчения выполнения ими производственных процессов и удовлетворения бытовых нужд.

Тифлотехника, отрасль  приборостроения специального назначения, относящаяся к разработке технических  средств для обучения, политехнической, производственной подготовки, трудовой деятельности и культурно-бытового обслуживания слепых, слабовидящих и слепоглухих, а также для коррекции, развития, восстановления зрения.

Тифлотехника опирается  на физиологию высшей нервной деятельности, офтальмологию, нейрофизиологию зрения, электрофизиологию, физиологическую оптику, гигиену зрения, эргономику, общую, инженерную и медицинскую психологию, тифлопедагогику, тифлопсихологию, теорию связи, электронику, теорию информации и др.

Электронная тифлотехника позволяет при отсутствии зрения опосредствованно получать объективную, достоверную информацию о предметах, визуальных процессах и явлениях действительности. Для чтения слепыми  обычных книг, журналов и т. п. разрабатываются  различного рода читальные машины, преобразующие обычные буквы в слуховые, тактильные, тактильно-вибрационные сигналы, дающие на выходе звуковые мелодии букв или рельефно-точечные изображения знаков букв, слогов, слов или др. рельефных изображений.

Специальные аппараты позволяют путём преобразования зрительных сигналов в слуховые воспринимать окружающие предметы, процессы и явления действительности как на близком, так и неограниченно дальнем расстоянии (например, силуэты гор, здания, деревья и т. п.), получать разнообразную визуальную информацию при проведении в школах и др. учебных заведениях лабораторных и практических работ. В целях облегчения слепым ориентировки в пространстве разрабатываются различные электронные приборы со звуковой или тактильной сигнализацией; выпускаются специальные трости и т. п.

Тифлотехника, технические средства для ориентировки в пространстве и в быту

Тифлотехника предназначается  для создания таких условий, ко¬торые позволяют заменить отсутствующее  зрение другими видами чувствительности, главным образом, слухом и комплексом осязательных восприятий или отдельными его компонентами.

При помощи современных  приборов и аппаратов световые и  цветовые раздражители трансформируются, или преобразуются в слуховые или тактильные. Они как бы обостряют наши восприятия внешнего мира.

В переводе с греческого языка слово тифлос означает слепой. Тифлотехника - техника для слепых. К ней могут относиться простейшие приспособления, приборы и очень  сложные аппараты, цель которых одна — заменить визуальный (зрительный) контроль другими видами чувствительности. Таким образом, тифлотехника является одним из мощных факторов компенсации дефекта зрения.

Тифлотехника подразделяется на школьную, производственную я бытовую. К школьной Тифлотехника относятся приборы для рельефного рисования и черчения, многочисленные приборы и пособия по математике, физике, химии, географии, биологии, анатомии, рассчитанные н а осязательные и слуховые восприятия.

Наши школы-интернаты  для слепых детей хорошо оснащены технически и имеют разнообразные учебно-наглядные пособия.

Ни в одной стране мира не распространены так широко производственные; профессии среди  слепых, как в СССР, поэтому вполне закономерно что и производственная тифлотехника у нас достигла самого высокого уровня развития. Разработаны сотни наименований станков систем автоматической подачи материалов, шаблонов, калибров, устройств и приспособлений, конвейерных линии и транспортеров, Защитных устройств, облегчающих труд слепых расширяющих возможности его применения и гарантирующих безопасность слепых при работе на механическом оборудовании.

Более подробно остановимся  на состоянии бытовой тифлотехники, которая предназначена для облегчения быта слепых. За последние годы на Западе вместо термина тифлотехника получило более широкое распространение понятие технические и вспомогательные средства для слепых.

Когда мы говорим об облегчении быта слепых, то понимаем, что в этом вопросе есть какой-то разумный предел. В принципе, слепой должен научиться  пользоваться всеми бытовыми приборами, которые предназначаются для любой семьи.

Можно и нужно создать  дозаторы для сыпучих и жидких веществ; эффективные и красивые, они с удовольствием будут  использоваться и зрячими. Нужны  специальные медицинские термометры и некоторые другие приборы. Но нельзя на все случаи предусмотреть специальные устройства и приспособления. Наверное, было бы неудобно идти в гости или ресторан со своими бытовыми приборами и приспособлениями.

В бытовой тифлотехнике есть три основных направления:

а) технические средства для ориентировки в пространстве;

б) оптические и электронно-оптические приборы для чтения плоскопечатного  текста и распознавания образа;

в) аппараты и машины для  чтения плоскопечатного шрифта. Многие специалисты понимают, насколько важно создать для слепых эффективный прибор для ориентировки в пространстве. Поиски решения этой проблемы начались с конструирования приборов, преобразующих оптическое изображение предметов в акустические сигналы. Слепым они давали слишком мало информации об окружающем пространстве и не помогали в ориентировке.

Директор глазной клиники  медицинской академии Польши в городе Щецине профессор Старкевич работает над созданием прибора «электрофтальм». Приемная светооптическая камера прибора  монтируется в специальном шлеме и надевается на голову. Искусственная линза улавливает предметы, находящиеся перед слепым, и через фотосопротивление воздействует на подвижные штифтики или так называемые нажимные контакты. Прикасаясь к коже лба, штифтики вызывают на лбу слепого определенное ощущение давления, аналогичное форме соответствующего предмета (контуры столба, человека, животного). Эта разработка ведется уже много лет, но пока особого успеха не принесла.

В настоящее время  слепой при помощи «электрофтальма» может распознать на контрастном фоне простейшие геометрические фигуры, находящиеся в неподвижном состоянии.

Легко представить себе, в какое движение придут нажимные контакты (штифтики), если перед камерой  окажется группа движущихся людей или  колышущиеся от сильного ветра деревья, кусты, и насколько трудно будет это распознать.

Медленный процесс совершенствования  этого прибора, очевидно, объясняется  тем, что он рассчитан на использование  пассивной формы осязательного  восприятия, а она является самой  малоэффективной из всех других форм осязания.

Некоторые советские  специалисты утверждают, что искусственное  зрение, какую бы форму ему ни придавали, должно быть максимально  приближено к действиям глаза. Например, если создавать прибор, рассчитанный на кожное восприятие, то оптическая часть прибора должна находиться в глазном протезе. По их мнению, с физиологической точки зрения в искусственных зрительных восприятиях определенную роль играют и мышцы, приводившие в движение глаз, и они должны быть использованы при создании искусственного глаза. Такой эксперимент сейчас проводится в СССР.

Отдельные ученые пошли  дальше в своем эксперименте. Для  передачи информации они стали вживлять электроды в кору головного мозга  слепого. Вот что писала по этому  вопросу английская газета «Тайме»:

«Преподавателями Кембриджского  университета в сотрудничестве с  местными медицинскими работниками  изобретен экспериментальный прибор, позволяющий слепому ощущать  свет. Прибор состоит из ряда миниатюрных  радиоприемников, укрепляемых на черепе. Эти приемники передают преобразованные в электроток радиосигналы «а ту часть коры головного мозга, которая управляет зрительными ощущениями.

Для того, чтобы эти  приспособления служили долго и  надежно, их необходимо «вживлять», не оставляя порезов на коже. Созданный  в настоящее время прибор сконструирован так, что располагается полностью под кожей. Он состоит из 80 микрорадиоприемников, вмонтированных в капсулы на ленте из кремниевой (силиконовой) резины. Весь этот ряд радиоприемников соединен проводком с контактной пластиной, в которой укреплено 80 электродов.

Пластина с электродами  помещается внутри черепа таким образом, что электроды приходят в контакт  с поверхностью той части коры головного мозга, которая передает ощущения света. Лента с радиоприемниками закрепляется поверх черепа, а проводок, ведущий к электродам, проходит через небольшое отверстие к кости. Передающие катушки, помещенные непосредственно над радиоприемниками, обеспечивают воздействие соответствующего электрода на кору головного мозга при передаче радиосигнала.

В прошлом году этот прибор был вмонтирован в череп женщины, которая незадолго до этого потеряла зрение, несмотря на несколько операций. Когда подавались радиосигналы определенной силы и частоты, пациентка испытывала ощущения света. Большинство электродов давало ощущение одной белой точки, которую описали как звездочку в небе или как крупинку риса на расстоянии вытянутой руки.

Пациентка была в состоянии  различить ощущения, вызванные двумя  электродами, помещенными на расстоянии десятой доли дюйма (один дюйм — 2,54 см) друг от друга. Это означает, что можно закрепить на черепе пациента достаточное число электродов, чтобы он мог различать некоторые рисунки. Изобретатели считают, что для того, чтобы слепой мог понять одну букву или знак, нужно снабдить его примерно пятьюдесятью соответствующим образом размещенными электродами. Набор из 600 электродов, приводимых в действие автоматическим развертывающим механизмом, должен обеспечить возможность чтения с нормальной скоростью».

Американские ученые пытаются подключить к вживленным электродам миниатюрную электронно-вычислительную машину, чтобы не только дифференцировать, но и расширить информацию, которая поступает через электроды в кору головного мозга. Они пытаются создать аппарат искусственного зрения, который, по их мнению, может дать возможность слепым «видеть» отдельные детали окружающего мира. Интересную информацию по этому вопросу опубликовал парижский журнал «Пари матч»:

«Искусственные глаза  видят. Благодаря электронной «сетчатке» и миниатюрной «вычислительной машине», подключенной к головному мозгу, двое слепых способны «визуально» различать буквы алфавита.

На протяжении четырех  лет они самоотверженно помогают сотрудникам института биомедицинских конструкций при университете штата  Юта в их работе по созданию аппарата искусственного зрения. Опытные образцы искусственного глаза были вмонтированы в черепные коробки этих людей. Сказочный аппарат позволил им увидеть в окружающей их кромешной тьме буквы алфавита, которые возникли в виде черно-белых полосок, похожих на зернышки риса.

Этим людям прежде по ночам часто «виделись» светлые  пятна и светящиеся точки —  ощущения, хорошо знакомые многим, кто  полностью утратил зрение. Потом  им объяснили, что сам глаз — только часть системы зрения, что даже лишившись обоих глаз, они еще не все потеряли.

Та часть мозга, которая  анализирует раздражения, передаваемые глазом по зрительному нерву, и воссоздает четкое изображение видимых предметов, осталась неповрежденной. Необходимо было установить, возможно ли создание искусственного глаза и, своего рода, протеза зрительного нерва, способного передавать информацию из внешнего мира в этот ставший у них праздным участок головного мозга.

Осуществимо ли это? Возможно ли соединить металл с живой тканью? Твердое с хрупким? Могли ли инженеры мечтать сравняться с природой в способности наделять крошечный орган гигантским многообразием свойств?

Глаз, шарик двух сантиметров  в диаметре, содержит в себе двояковыпуклую линзу (хрусталик) и высокочувствительную систему — сетчатку, состоящую  из 6—8 миллионов «колбочек» и 125 миллионов «палочек». Под воздействием световых лучей в «палочках» и «колбочках» происходит ряд химических реакций. Возникающие при этом электротоки передаются в головной мозг по оптическому нерву, состоящему из миллиона тончайших нитей. А видит уже сам мозг.

Слепым в глазницы установили высокочувствительные экраны {вместо сетчатки), воспринимающие световые волны. Усилием глазных мускулов положение этих экранов можно  было менять, направляя их на тот  или иной объект. В дужках фальшивых очков, заменяющих оптический нерв, размещается приспособление по преобразованию изображения «считываемого» с экрана, которое передается в укрепленные на затылке электроды.

В работе электродов и  заключается как раз вся неслыханная  дерзость системы. Это своего рода «щетка», насчитывающая 64 «волоска» — электрода, кончики которых введены в участки головного мозга, ведающие зрением. Каждый раз, когда экран в глазнице регистрирует какой-либо несложный объект (например, букву А), миниатюрная «вычислительная машина» в дужке очков преобразует изображение в импульсы. В свою очередь, электроды «переводят» их в фосфены (иллюзорное ощущение света).

В зависимости от того, какой электрод включается, вызывая  появление фосфена в мозгу, создается  пространственный образ. Первый сеанс искусственного видения был не менее трогательным и многообещающим, чем преподанный ребенку первый урок чтения. «Я вижу, — сказал слепой, — букву А, у которой отвалилась правая нога». И с этой детской фразы семь человек, работавших над прототипам аппарата, по-настоящему встретились в той точке, где смыкались границы столь различных областей знания».

В чем трудности решения  проблемы на этом пути? Сейчас еще никто  не знает, каковы будут последствия  вживления электродов в мозг. Как  бы ни были тонки электроды, вживить большое количество их в мозг сложно, а зрительный нерв, через который передается информация в мозг, имеет около миллиона нервных волокон. Организм отторгает инородное тело. Электроды обрастают уплотненной тканью, в которой меньше кровеносных сосудов, со временем ухудшается проводимость этой ткани. Кроме всего прочего, далеко не каждый человек согласится, чтобы в его мозг так бесцеремонно вторгались.

Эксперименты по вживлению  электродов в кору головного мозга  проводятся и в Советском Союзе. Ими занимается в Ленинградском институте экспериментальной медицины внучка знаменитого русского невропатолога и психиатра В. М. Бехтерева профессор Н. П. Бехтерева. Эта тема требует тщательных исследований и, наверное, многих лет работы.

Ученые других стран, инженеры, физики, медики пытаются решить вопросы ориентации слепых в пространстве иными путями. Одним из таких путей является эхо-локация.

Давно замечено, что летучая мышь прекрасно ориентируется без  зрения. Исследования показали, что  на расстоянии пяти метров она может допустить отклонение от цели не более пяти миллиметров.

На меньшем расстоянии она без  промаха захватывает в пасть  мелкое насекомое. Летучая мышь выбрасывает  пучок импульсов, направляя их вперед под углом в 30°. Эти импульсы, отражаясь от предметов, птиц, насекомых, воспринимаются ухом летучей мыши, раковина которого устроена особым образом и для такого маленького животного имеет ширину до 12 мм. Ухо мыши является своего рода приемным устройством.

Дельфины имеют очень  плохое зрение, но, пользуясь эхолокацией, они прекрасно ориентируются.

Убедившись путем экспериментов  в большой эффективности эхолокации у летучих мышей и дельфинов, ученые до сих пор не могут объяснить, как летучей мыши удается вычленить  в широком пучке импульсов мелкую мошку или комара.

Первые ультразвуковые эхолокаторы были разработаны в  Англии инженером Лесли Кеем, который  переехал в Новую Зеландию и организовал  там выпуск локаторов. Сначала локатор  был выполнен в форме ручного  электрического фонарика а блок питания находился в кожаной сумке.

Новый вариант ультразвукового  эхолокатора Кей смонтировал  в оправе для очков, несколько  утолщенной по сравнению с обычной. Над переносицей установлено  три датчика. Один из них излучает, а два других принимают ультразвук, отражаемый от предметов и препятствий, встречающихся на пути слепого. Электронный блок преобразует воспринятый ультразвук в звуковые сигналы. Они передаются через миниатюрный головной телефон, закрепленный в дужке очков. Проводочки, идущие от датчиков к электронному блоку, спрятаны в оправе очков и только в торце дужки выходят наружу.

Управление локатором  и электронный блок смонтированы в одной коробке размером с  пачку сигарет. Она свободно умещается  в грудном кармане костюма  или при помощи пластинки-зажима может быть закреплена на поясном ремне. Локатор имеет два диапазона: длинный — с излучением ультразвука на шесть метров и короткий — на три метра.

Удаленные предметы создают  высокие тона звука. По мере приближения  к предмету тон звука понижается, но в то же время он становится громче. Когда слепой совсем близко подходит к предмету, звуки становятся слабее и на расстоянии 60—50 см от предмета совсем затухают. Локатор имеет 3 ручки управления: для включения и выключения прибора, переключения диапазона, регулирования громкости сигналов. Разработки ультразвуковых эхолокаторов активно ведутся и в Советском Союзе.

Недостатки существующих отечественных и зарубежных моделей  локаторов заключаются в том, что они, определяя вертикальные или возвышающиеся над землей препятствия, почти совсем не дают информации о препятствиях на уровне земли (уступы, выбоины, канавы, открытые канализационные люки), а ведь именно эти препятствия представляют для слепого наибольшую опасность.

От удара о столб  или другой предмет в худшем случае будет синяк или шишка на лбу. При падении в открытый канализационный люк или траншею можно получить тяжелое телесное повреждение. Поэтому при проведении экспериментальных испытаний ультразвуковых локаторов и при пользовании локаторами слепые не отказываются от трости.

Для определения препятствий  на уровне земли необходима очень  узкая диаграмма направленности пучка ультразвука, где-то в пределах 3°. Такая диаграмма направленности не годится для определения вертикальных препятствий. Для этих целей она должна составлять угол в 12—15°.

В связи с этим сейчас ведутся работы по созданию локатора с двумя разнонаправленными пучками  ультразвука: один -*- горизонтально  земле, другой — под углом к  земле. Схема локатора создается  на микромодулях. Пытаются применять также пьезокерамические выпрямители.

Имеются две технические  трудности в создании такого ультразвукового  локатора. Надо найти способ дифференцировать, расчленять поступающие сигналы  от разных пучков ультразвука и максимально  освободиться от излишней информации, не имеющей практического значения при ориентировке.

Одновременно в нескольких странах ведется разработка приборов для ориентировки на светооптическом  принципе действия. В Соединенных  Штатах Америки фирма «Тейбол-Телефон» создала экспериментальный образец прибора для ориентировки слепых в пространстве. Он вмонтирован в трость. Прибор создан на микросхемах с применением миниатюрного лазерного устройства весом 35 'Граммов.

Диаграмма направленности представляет собой веер из трех пучков. Один из них направлен строго горизонтально и должен обеспечивать обнаружение препятствий, которые находятся впереди, второй — под небольшим углом вверх. Третий лепесток веера направлен к земле на расстоянии 1,2—1,5 метра впереди идущего слепого. Он должен давать информацию о неровностях поверхности дороги.

По замыслу разработчиков, луч лазера должен обнаруживать уступы и выбоины глубиной более 3,5 сантиметров. Выход сигналов сделан на звук. Предпочтение дается сигналам от нижнего пучка. Питание  прибора обеспечивается от аккумуляторной батареи. Его хватает только на два часа работы прибора.

«В одном из шведских исследовательских институтов разработан лазер-эхо. Он предназначен для того, чтобы в значительной мере обезопасить  ходьбу по тротуарам улиц. Миниатюрные  части этого прибора смонтированы в трубке из стекловолокнистой пластмассы длиной 1,3 метра.

Для получения световых вспышек в этой трубке используется арсенид галлия. Частота вспышек  прибора достигает примерно 1000 в  секунду. Там же, в трубке, смонтирован  миниатюрный фото детектор (приемник света, отраженного от препятствия, возникшего на пути слепого). Слепой во время ходьбы как бы опирается на эту палку-трубку. Когда луч лазера встретит на своем пути приближающееся препятствие, фотодетектор воспринимает отраженный луч, мгновенно преобразует его в звуковой сигнал, который и услышит слепой» (газета «Труд», «Лазер-эхо для слепых», 30. 08. 74).

Применение луча лазера в приборах для ориентировки еще  мало изучено. Известно, что через  стекло луч лазера свободно проходит. Если слепой с таким прибором окажется перед стеклянной дверью, то он звукового сигнала о препятствии не получит.

На отражение луча лазера влияет качество обработки поверхности  предмета. Например, стоят два одинаковых по размеру и форме шкафа, один — полированный, другой — крашеный. Если поочередно объектив прибора наводить на них, то звуковые сигналы будут разными по тональности; или еще пример: две пары черных ботинок — одна пара, начищенная до блеска, другая — нечищеная. Сигналы, отраженные от них, получаются разные.

Такое поведение луча лазера очень осложняет толкование сигнала или, иначе говоря, затрудняет расшифровку, осмысливание воспринимаемых на слух сигналов.

Много говорилось и писалось о создании аппаратов для чтения слепыми плоскопечатного шрифта. Создание малогабаритного аппарата для индивидуального пользования, который преобразовывал бы печатный текст в разговорную речь, сейчас специалисты считают нереальным делом. Машина или аппарат может четко преобразовывать отдельные буквы в звук, соответствующий каждой букве, но не в состоянии трансформировать книжный текст в разговорную речь, потому что основы письма и устной речи разные. Многие слова пишутся иначе, чем произносятся, две или три буквы, соединенные в слоги, звучат совсем по-другому, чем те же буквы, произнесенные отдельно.

Современные достижения науки и техники позволяют  создать читающую машину, основанную на принципе графемно-морфемного синтеза  речи. Такая машина должна иметь  оптическое считывающее устройство, включать в себя очень емкое запоминающее устройство для хранения записанных на магнитную ленту фонем, звуков, слогов, буквосочетаний, предлогов, коротких, не делящихся на слоги слов и электронно-вычислительную машину для синтезирования речи, т. е. для составления слов. Образец такой машины уже есть в США.

Машинное чтение монотонное, и естественно, что машина, очень  сложная по конструкции и дорогая, доступна для приобретения только учреждениям  и в основном предназначена для  научно-экспериментальных целей.

Технически можно создать  аппарат, который будет преобразовывать плоскопечатанный шрифт в текст по Брайлю. Аппарат этот будет сложный по устройству и дорогой по стоимости, но он сможет «читать» текст, напечатанный не более чем двумя шрифтами, близкими по размеру и форме. Практически в печати применяется около 20 типов шрифтов. В связи с этим представляется малооправданным создание аппарата для чтения плоскопечатного текста.

Современные достижения науки и техники открывают  другие возможности более широкого использования слепыми плоскопечатных изданий.

В крупных типографиях  набор текста автоматизирован. Читающий автомат «переводит» машинописную рукопись на перфоленту. С нее уже  ведется печатание книги. Перфолента требует сравнительно немного места  для хранения, ее неоднократно можно  использовать в полиграфии. Эту же перфоленту можно переписать на магнитофонную ленту в виде кодовой записи, а затем при помощи специального небольшого устройства размером в два кассетных магнитофона «Вильма» с магнитофонной ленты получать текст по Брайлю. На одну кассету можно записать 5 тысяч страниц обычного текста.

Популярная в мире голландская фирма «Филлипс»  разработала видеопроигрыватель. Видеопроигрыватель является приставкой к обычному телевизору. Фирма «Филлипс» начала выпускать  специальные пластинки. Одна такая пластинка при помощи видеопроигрывателя будет в течение целого часа давать на экране телевизора; цветное и озвученное изображение.

Как может быть использовано это изображение для слепых и  слабовидящих?

На магнитные диски  или пластинки можно будет  записывать книжный текст, а затем крупным планом давать его на экране телевизора.

Экраны телевизоров  в перспективе намного увеличатся. На экране можно будет давать абзацами во много раз увеличенный шрифт  с хорошей контрастностью.

Другая возможность  заключается в том, что записанный кодом на магнитный диск книжный текст можно воспроизвести при помощи специальной приставки в текст по Брайлю, который будет появляться на тактильном столике в виде целой строки или даже одновременно двух строк. Поражает фантастическая емкость возможной записи. На десяти дисках можно записать две тысячи томов по 500 страниц каждый. Специалисты утверждают, что это вполне реальное дело. Надо только решить проблему поиска нужного материала в такой емкой записи. Диск видеопроигрывателя будет вращаться на воздушной подушке, что обеспечит продолжительный срок его службы.

Одновременно в нескольких странах ведутся разработки электронно-оптических приборов для чтения слабовидящими  книжного текста. В Западной Германии разработана телевизионная установка, которая дает возможность увеличения текста до ста крат. Размер экрана этой установки — 61 см по диагонали, стоимость аппарата — 3500 марок. В США разработан электронно-оптический прибор «Оптакон», при помощи которого математики-программисты считывают информацию на выходе из электронно-вычислительной машины. «Оптакон» дает изображение плоскопечатных цифр и букв путем появления на панели прибора мелких подвижных штифтиков, изображающих контуры соответствующих знаков (цифр и букв). Пользование прибором требует хорошей тренировки, его стоимость около 4000 долларов.

Львовский завод кинескопов разработал приставку к телевизору для чтения слабовидящими плоскопечатного  шрифта. Она дает увеличение текста на экране до сорока крат. При этом можно  дать позитивное и негативное изображение текста, т. е. на белом фоне — черный текст или на черном фоне — белые буквы.

Из несложных электронных  бытовых приборов Воронежский завод  электровакуумных приборов разработал «световой индикатор» для определения  уровня жидкости, наливаемой в сосуд, и для проверки наличия света в комнате. Комплект датчиков к этому прибору разного назначения придает ему универсальность. Этим же заводом разработан «звуковой маяк» индивидуального пользования и стационарный для ориентировки на звук.