01
Задача
Нам поступил заказ – разработать прибор для нормализации суточных биоритмов человека посредством имитации параметров солнечного света.Заказчик – заведующий кафедрой физиологии с курсом безопасности жизнедеятельности и медицины катастроф СамГМУ, д.м.н. профессор Пятин В.Ф. Наша задача – реализовать идею на основе разработок заказчика.
К моменту обращения были проведены нейрофизиологические исследования на человеке с подтвержденной эффективностью. Ученые установили, что солнечный свет в ранние утренние и вечерние часы оказывает решающее воздействие на нормальную работу биоритмов человека. Отсутствие солнца в северных широтах и малое количество солнечных дней в осенне-зимний период времени приводят к депрессии, усталости, снижению активности и устойчивости организма к различным заболеваниям.
Наш прибор, излучая голубой спектр видимого света, призван влиять на управление циркадианными часами (биоритмами) мозга человека. Это позволит отрегулировать суточный цикл секреции гормона мелатонина и наладить нормальную работу биоритмов человека в условиях низкой естественной и искусственной внешней освещенности.
Ввиду ежедневной актуальности, будущее изделие должно быть легко применимо в быту.
02
Исследования
Первый этап работы – маркетинговые исследования. Каковы тренды в данном сегменте рынка? Чем руководствуются пользователи при выборе подобного продукта? Каким формам отдают предпочтение? Какой уровень технологичности важен? Ожидания целевой аудитории?
Параллельно запустили поиск готовых решений и разработок для похожих задач. Если такие имеются, мы проводим потребительский и технологический анализ моделей, чтобы не экспериментировать на каждом этапе оснащения и сформировать техническое задание под нужные потребительские характеристики.
На этом же этапе изучили и ведущих зарубежных производителей.
В результате сформировали требования и решения, которые легли в основу эффективной концепции. Эффективной с точки зрения назначения прибора, удобства использования и коммерческой составляющей проекта.
00
Технические нюансы
- Луч света должен проникать в глаза естественно, как солнечный свет. Не слепить и не ограничивать обзор. Не напрягать зрение.
- Длина волны синего света — в пределах 475-485 нм.
00
Формообразование
Мы выбрали форму очков как оптимальную. Она закрывает ряд важных критериев для потребителя и производителя:
- возможность носить с собой (легкость, компактность)
- простота использования
- необходимость близкого расположения светодиодов к глазам, то есть форм-фактор лампы исключается
- себестоимость изготовления
00
Сценарий использования
- Очки рекомендуется надевать, если возникает чувство сонливости во время рабочего дня. Либо в профилактических целях, когда недостаток естественного освещения или смена часовых поясов могут влиять на самочувствие человека. Длительность сеанса — 15 минут.
- Дискомфорт при использовании потребитель не почувствует. На время сеанса рабочее занятие можно не прерывать (за исключением вождения автомобиля).
- по окончании сеанса пользователь переводит очки в выключенный режим до следующего использования
03
Промышленный дизайн
Концепция продукта
Утвердили форму изделия — очки, которые находятся на уровне надбровных дуг, легко складываются и имеют дужки анатомической формы.
Важные моменты, реализованные в процессе разработки:
- автономное питание, которое было обеспечено за счет конструкции корпуса (платы и батарейки разместили в дужках)
- регулировка яркости
- разработка наносников разных форм
- подбор необходимых светодиодов и фильтров для обеспечения нужной длины волны синего цвета
- оптимальный материал для корпуса, подобранный в результате многоэтапных испытаний
Целиковый корпус позволяет от этого уйти и обеспечить невероятную точность сборки и последующей настройки. Более того, если до этого приведение в работоспособное состояние стереокамеры занимало 8-10 часов, то с переходом на новый корпус юстировка существенно сократилась по времени. Процедура стала прогнозируемой.
«AUTOPLAN» — это АПК. В него входят аппаратная часть (стойка) и программная (компьютерный блок, педали, монитор). При проектировке корпуса стереокамеры необходимо было учесть все оборудование.
00
Макетирование
Первоначальный макет 1:1 был максимально приближен к конечному изделию. Он включал в себя несколько электронных плат и распечатанный корпус нескладных очков на FDM-принтере. Также тестировались варианты обычных очков с подключаемой электроникой и светодиодами.
Первые очки получились массивными и имели дополнительный блок управления. Приняли решение переработать электронную печатную плату и изменить форму корпуса. Предложили схемотехническое решение.
Изготовили 2 макета до утверждения оптимальной формы и комплектации будущих очков. В итоге решили перейти на полный форм-фактор очков — складные дужки и более изящную форму.
00
Техническое проектирование
В ходе разработки решили применить концепцию гибких плат, уйти от лишнего блока управления, чтобы вся электроника помещалась на одной плате по всему ободу очков.
После ряда испытаний поняли, что гибкая плата — ненадежное решение, так как в узлах изгиба дорожки платы деформировались, и контакт периодически пропадал. Появился вариант тонких очков на платах, соединенных проводами.
Оттестировали различные варианты загиба дужек и развесовки, чтобы очки держались на головах разной формы. Проверили несколько вариантов кнопок включения.
04
Изготовление прототипа
В рамках тестирования эргономики очков провели анкетирование более 30 респондентов. После обработки результатов внесли коррективы в наносник:
- разработали три типоразмера наносника для различных форм лица
- изменили разъем с микро USB на type-C.
Оптимальное эргономичное решение найдено.
05
Серийное производство
Конструкторскую документацию подготовили согласно ГОСТ.
В ходе передачи очков в серийное производство выяснилось, что текущая форма сложно выполнима на термопласт автоматах производственной площадки. Причина — пластик, который используется в местах крепления дужек, и текущая тонкая форма корпуса.
Переработали данный узел и конструкцию. Подготовили новую документацию.
06
Задействованные технологии
Технологии
- 3D печать по технологии SLA (LFS)
- Финишная обработка
- Литье в силикон
- Покраска и маркировка
- Сборка электронных плат на SMD линии
- Финальная сборка
06
Материалы
- Полимерный пластик
- Силикон
07
Результат
Разработаны Очки BlueSkyPro. Это портативные очки со складными дужками с возможностью нормализации циркадных ритмов. Для сохранения и поддержания организма человека в здоровом состоянии.
Очки запущены в серийное производство.
08
Срок исполнения
7 месяцев
09
Команда проекта
- Руководитель проекта: Алексей Рубцов
- Инженер-конструктор: Евгений Ботнев
- Инженер-электроник: Артем Бражников