Разработка нового подхода к коррекции зрения и создание производства соответствующей продукции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Актуальность реализации инновационного проекта

1.1 Особенности зрения человека

1.2 Физиология зрения человека

1.3 Основные свойства зрения

1.4 Дефекты зрения

1.5 Описание проблемы

2. Анализ коммерческого потенциала результатов разработки

2.1 Патентный поиск, обзор существующих технологий

2.2 Сравнительный анализ существующих аналогов

2.3 Маркетинговые исследования и сегментация рынка

2.4 Разработка маркетинговой стратегии

3. Комплексное описание путей решения поставленных задач

3.1 Подробное описание сущности внедряемой инновации

3.2 Перечень и характеристики необходимого оборудования, материалов и кадров

3.3 Схема функционирования технологии

4. Разработка мероприятий по защите интеллектуальной собственности

4.1 Выбор и обоснование способа защиты

4.2 Разработка формулы изобретения

4.3 Разработка пакета документов для оформления прав интеллектуальной собственности

4.4 Разработка проектов документов на передачу прав на интеллектуальную собственность

4.5 Разработка других необходимых юридических документов

5. Разработка и экономическая эффективность инвестиционного проекта произодства регулируемых очков

5.1 Содержание и границы проекта

5.2 Расчет величины капиталовложений

5.3 Расчет себестоимости продукции

5.4 Калькуляция себестоимости продукции

5.5 Расчет экономической эффективности проекта

5.6 Анализ денежных потоков

5.7 Технико-экономические показатели проекта

5.8 Ключевые вехи проекта

6. Охрана труда

6.1 Техника безопасности

6.2 Производственная санитария

6.3 Пожарная безопасность

Заключение

Список использованных источников

Приложение А. Структура описания заявки на полезную модель

Приложение Б. Пример лицензионного договора

Приложение В. Диаграмма Ганта

Введение

коррекция зрение инновация проект

Рынок очковой оптики сегодня является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей в мире. Ее развитию необходимо уделять особое внимание. По статистике, каждый седьмой житель на Земле постоянно пользуется очками. Школьники и молодые люди чаще всего страдают близорукостью, а лица старше 45-50 лет обычно используют очки из-за дальнозоркости. Однако многие пожилые люди плохо видят как удаленные объекты, так и предметы, находящиеся вблизи. Поэтому они вынуждены пользоваться очками как для коррекции дальнозоркости, так и для исправления близорукости. Врачи называют данное нарушение пресбиопией.

Медики предлагают таким людям использовать бифокальные линзы, которые можно применять, например, для чтения и просмотра телевизионных передач одновременно. Такие линзы избавляют человека от необходимости носить с собой или держать под рукой два типа очков.

Однако использование линз данного типа вызывает дискомфорт у многих пациентов. Дело в том, что человек напрягает глазодвигательные мышцы при поиске точки фокусировки, когда ему необходимо перевести взгляд с удаленного объекта на предмет, расположенный рядом. Данное напряжение вызывает у пациентов раздражение, головные боли и чувство усталости глаз.

Целью дипломного проектирование является разработка нового подхода к коррекции зрения и создание производства соответствующей продукции, способной одинаково подойти людям с различными дефектами зрения.

1. Актуальность реализации инновационного проекта

1.1 Особенности зрения человека

Зрение человека (зрительное восприятие) -- процесс психофизиологической обработки изображения объектов окружающего мира, осуществляемый зрительной системой, и позволяющий получать представление о величине, форме (перспективе) и цвете предметов, их взаимном расположении и расстоянии между ними.

Из-за большого числа этапов процесса зрительного восприятия его отдельные характеристики рассматриваются с точки зрения разных наук -- оптики (в том числе биофизики), психологии, физиологии, химии (биохимии). На каждом этапе восприятия возникают искажения, ошибки, сбои, но мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы. Эти процессы носят неосознаваемый характер и реализуются в многоуровневой автономной корректировке искажений. Так, устраняются сферическая и хроматическая аберрации, эффекты слепого пятна, проводится цветокоррекция, формируется стереоскопическое изображение и т. д. В тех случаях, когда подсознательная обработка информации недостаточна, или же избыточна, возникают оптические иллюзии (ошибки в зрительном восприятии, вызванные неточностью или неадекватностью процессов неосознаваемой коррекции зрительного образа, например, неверная оценка длины отрезков, величины углов или цвета изображённого объекта, иллюзии движения, «иллюзия отсутствия объекта»).

1.2 Физиология зрения человека

1.2.1 Цветовое зрение

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (фоторецепторов): высокочувствительные палочки и менее чувствительные колбочки. Палочки функционируют в условиях относительно низкой освещённости и отвечают за действие механизма ночного зрения, однако при этом они обеспечивают только нейтральное в цветовом отношении восприятие действительности, ограниченное участием белого, серого и чёрного цветов. Колбочки работают при более высоких уровнях освещённости, чем палочки. Они ответственны за механизм дневного зрения, отличительной особенностью которого является способность обеспечения цветового зрения.

У приматов (в том числе и человека) мутация вызвала появление дополнительного, третьего типа колбочек -- цветовых рецепторов. Это было вызвано расширением экологической ниши млекопитающих, переходом части видов к дневному образу жизни, в том числе на деревьях. Мутация была вызвана появлением изменённой копии гена, отвечающего за восприятие средней, зелёночувствительной области спектра. Она обеспечила лучшее распознавание объектов «дневного мира» -- плодов, цветов, листьев.

В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на красный, зелёный и синий участки спектра. Ещё в 1970-х годах было показано, что распределение типов колбочек в сетчатке неравномерно: «синие» колбочки находятся ближе к периферии, в то время как «красные» и «зеленые» распределены случайным образом, что было подтверждено более детальными исследованиями в начале XXI века. Соответствие типов колбочек трём «основным» цветам обеспечивает распознавание тысяч цветов и оттенков. Кривые спектральной чувствительности трёх видов колбочек частично перекрываются, что способствует явлению метамерии. Очень сильный свет возбуждает все 3 типа рецепторов, и потому воспринимается, как излучение слепяще-белого цвета (эффект метамерии).

Равномерное раздражение всех трёх элементов, соответствующее средневзвешенному дневному свету, также вызывает ощущение белого цвета.

Таблица 1.1 - Диапазоны значений светочувствительности колбочек человеческого глаза

Тип колбочек	обозначение	Воспринимаемые длины волн	Максимум чувствительности
S	в	400--500 нм	420--440 нм
M	г	450--630 нм	534--555 нм
L	с	500--700 нм	564--580 нм

Рисунок 1.1 - Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза

Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза S, M, L. Пунктиром показана сумеречная, «чёрно-белая» восприимчивость палочек.

Свет с разной длиной волны по-разному стимулирует разные типы колбочек. Например, желто-зелёный свет в равной степени стимулирует колбочки L и M-типов, но слабее стимулирует колбочки S-типа. Красный свет стимулирует колбочки L-типа намного сильнее, чем колбочки M-типа, а S-типа не стимулирует почти совсем; зелено-голубой свет стимулирует рецепторы M-типа сильнее, чем L-типа, а рецепторы S-типа -- ещё немного сильнее; свет с этой длиной волны наиболее сильно стимулирует также палочки. Фиолетовый свет стимулирует почти исключительно колбочки S-типа. Мозг воспринимает комбинированную информацию от разных рецепторов, что обеспечивает различное восприятие света с разной длиной волны.

1.2.2 Бинокулярное и стереоскопическое зрение

Зрительный анализатор человека в нормальных условиях обеспечивает бинокулярное зрение, то есть зрение двумя глазами с единым зрительным восприятием. Основным рефлекторным механизмом бинокулярного зрения является рефлекс слияния изображения -- фузионный рефлекс (фузия), возникающий при одновременном раздражении функционально неодинаковых нервных элементов сетчатки обоих глаз. Вследствие этого возникает физиологическое двоение предметов, находящихся ближе или дальше фиксируемой точки (бинокулярная фокусировка). Физиологичное двоение (фокус) помогает оценивать удалённость предмета от глаз и создает ощущение рельефности, или стереоскопичности, зрения.

При зрении одним глазом (монокулярное зрение) -- посредством монокля, телескопа, микроскопа и т. п. -- стереоскопичность зрения невозможна и восприятие глубины (рельефной удалённости) осуществляется главным образом благодаря вторичным вспомогательным признакам удаленности (видимая величина предмета, линейная и воздушная перспективы, загораживание одних предметов другими, аккомодация глаза и т. д. и т. п.).

1.2.3 Ведущий глаз

Глаза человека функционально несколько различаются, поэтому выделяют ведущий и ведомый глаз. Определение ведущего глаза важно для охотников, видеооператоров и лиц других профессий. Если посмотреть через отверстие в непрозрачном экране (дырочка в листе бумаги на расстоянии 20--30 см) на отдалённый предмет, а затем, не смещая голову, поочередно закрывать правый и левый глаз, то для ведущего глаза изображение не сместится.

1.3 Основные свойства зрения

1.3.1 Световая чувствительность человеческого глаза

Способность глаза воспринимать свет и распознавать разл. степени его яркости называется светоощущением, а способность приспосабливаться к разной яркости освещения -- адаптацией глаза; световая чувствительность оценивается величиной порога светового раздражителя.

Человек с хорошим зрением способен разглядеть ночью свет от свечи на расстоянии нескольких километров. Однако световая чувствительность зрения многих ночных животных (совы, грызуны) гораздо выше.

Максимальная световая чувствительность палочек глаза достигается после достаточно длительной темновой адаптации. Её определяют под действием светового потока в телесном угле 50° при длине волны 500 нм (максимум чувствительности глаза). В этих условиях пороговая энергия света около 10?9 эрг/с, что эквивалентно потоку нескольких квантов оптического диапазона в секунду через зрачок.

Максимальные изменения зрачка для здорового человека -- от 1,8 мм до 7,5 мм, что соответствует изменению площади зрачка в 17 раз. Однако, реальный диапазон изменения освещённости сетчатки ограничивается соотношением 10:1, а не 17:1, как следовало бы ожидать исходя из изменений площади зрачка. На самом деле освещённость сетчатки пропорциональна произведению площади зрачка, яркости объекта и коэффициенту пропускания глазных сред.

Чувствительность глаза зависит от полноты адаптации, от интенсивности источника света, длины волны и угловых размеров источника, а также от времени действия раздражителя. Чувствительность глаза понижается с возрастом из-за ухудшения оптических свойств склеры и зрачка, а также рецепторного звена восприятия.

Максимум чувствительности при дневном освещении (дневное зрение) лежит при 555--556 нм, а при слабом вечернем/ночном (сумеречное зрение/ночное зрение) смещается в сторону фиолетового края видимого спектра и располагается на 510 нм (в течение суток колеблется в пределах 500--560 нм). Объясняется это двумя типами светочувствительных элементов глаза -- при ярком свете зрение осуществляется преимущественно колбочками, а при слабом задействуются предпочтительно только палочки.

1.3.2 Острота зрения

Способность различных людей видеть большие или меньшие детали предмета с одного и того же расстояния при одинаковой форме глазного яблока и одинаковой преломляющей силе диоптрической глазной системы обусловливается различием в расстоянии между чувствительными элементами сетчатки и называется остротой зрения.

Острота зрения -- способность глаза воспринимать раздельно две точки, расположенные друг от друга на некотором расстоянии (детализация, мелкозернистость, разрешётка). Мерилом остроты зрения является угол зрения, то есть угол, образованный лучами, исходящими от краёв рассматриваемого предмета (или от двух точек A и B) к узловой точке (K) глаза. Острота зрения обратно-пропорциональна углу зрения, то есть, чем он меньше, тем острота зрения выше. В норме глаз человека способен раздельно воспринимать объекты, угловое расстояние между которыми не меньше 1? (1 минута).

Острота зрения -- одна из важнейших функций зрения. Острота зрения человека ограничена его строением. Глаз человека в отличие от глаз головоногих, например, это обращённый орган, то есть, светочувствительные клетки находятся под слоем нервов и кровеносных сосудов.

Острота зрения зависит от размеров колбочек, находящихся в области жёлтого пятна, сетчатки, а также от ряда факторов: рефракции глаза, ширины зрачка, прозрачности роговицы, хрусталика (и его эластичности), стекловидного тела (кои составляют светопреломляющий аппарат), состояния сетчатой оболочки и зрительного нерва, возраста.

Остроту зрения и/или Световую чувствительность часто также называют разрешающей способностью простого (невооруженного) глаза.

1.3.3 Поле зрения

Периферическое зрение (поле зрения) -- определяют границы поля зрения при проекции их на сферическую поверхность (при помощи периметра). Поле зрения -- пространство, воспринимаемое глазом при неподвижном взгляде. Зрительное поле является функцией периферических отделов сетчатки; его состоянием в значительной мере определяется возможность человека свободно ориентироваться в пространстве.

Изменения поля зрения обуславливаются органическими и/или функциональными заболеваниями зрительного анализатора: сетчатки, зрительного нерва, зрительного пути, ЦНС. Нарушения поля зрения проявляются либо сужением его границ (выражают в градусах или линейных величинах), либо выпадением отдельных его участков (Гемианопсия), появлением скотомы.

1.3.4 Бинокулярность

Рассматривая предмет обоими глазами, мы видим его только тогда одиночным, когда оси зрения глаз образуют такой угол сходимости (конвергенцию), при котором симметричные отчётливые изображения на сетчатках получаются в определённых соответственных местах чувствительного жёлтого пятна (fovea centralis). Благодаря такому бинокулярному зрению, мы не только судим об относительном положении и расстоянии предметов, но и воспринимаем рельеф и объём.

Основными характеристиками бинокулярного зрения являются наличие элементарного бинокулярного, глубинного и стереоскопического зрения, острота стереозрения и фузионные резервы.

Наличие элементарного бинокулярного зрения проверяется посредством разбиения некоторого изображения на фрагменты, часть которых предъявляется левому, а часть -- правому глазу. Наблюдатель обладает элементарным бинокулярным зрением, если он способен составить из фрагментов единое исходное изображение.

Наличие глубинного зрения проверяется путём предъявления силуэтных, а стереоскопического -- случайно-точечных стереограмм, которые должны вызывать у наблюдателя специфическое переживание глубины, отличающееся от впечатления пространственности, основанного на монокулярных признаках.

Острота стереозрения -- это величина, обратная порогу стереоскопического восприятия. Порог стереоскопического восприятия -- это минимальная обнаруживаемая диспаратность (угловое смещение) между частями стереограммы. Для его измерения используется принцип, который заключается в следующем. Три пары фигур предъявляются раздельно левому и правому глазу наблюдателя. В одной из пар положение фигур совпадает, в двух других одна из фигур смещена по горизонтали на определённое расстояние. Испытуемого просят указать фигуры, расположенные в порядке возрастания относительного расстояния. Если фигуры указаны в правильной последовательности, то уровень теста увеличивается (диспаратность уменьшается), если нет -- диспаратность увеличивается.

Фузионные резервы -- условия, при которых существует возможность моторной фузии стереограммы. Фузионные резервы определяются максимальной диспаратностью между частями стереограммы, при которых она ещё воспринимается в качестве объемного изображения. Для измерения фузионных резервов используется принцип, обратный применяемому при исследовании остроты стереозрения. Например, испытуемого просят соединить в одно изображение две вертикальных полосы, одна из которых видна левому, а другая -- правому глазу. Экспериментатор при этом начинает медленно разводить полосы сначала при конвергентной, а затем при дивергентной диспаратности. Изображение начинает раздваиваться при значении диспаратности, характеризующей фузионный резерв наблюдателя.

Бинокулярость может нарушаться при косоглазии и некоторых других заболеваниях глаз. При сильной усталости может наблюдаться временное косоглазие, вызванное отключением ведомого глаза.

1.3.5 Контрастная чувствительность

Контрастная чувствительность -- способность человека видеть объекты, слабо отличающиеся по яркости от фона. Оценка контрастной чувствительности производится по синусоидальным решеткам. Повышение порога контрастной чувствительности может быть признаком ряда глазных заболеваний, в связи с чем его исследование может применяться в диагностике.

1.3.6 Адаптация зрения

Приведенные выше свойства зрения тесно связаны со способностью глаза к адаптации. Адаптация глаза -- приспособление зрения к различным условиям освещения. Адаптация происходит к изменениям освещённости (различают адаптацию к свету и темноте), цветовой характеристики освещения (способность воспринимать белые предметы белыми даже при значительном изменении спектра падающего света).

Адаптация к свету наступает быстро и заканчивается в течение 5 мин., адаптация глаза к темноте -- процесс более медленный. Минимальная яркость, вызывающая ощущение света, определяет световую чувствительность глаза. Последняя быстро нарастает в первые 30 мин. пребывания в темноте, её повышение практически заканчивается через 50--60 мин. Адаптацию глаза к темноте исследуют при помощи специальных приборов -- адаптометров.

Понижение адаптации глаза к темноте наблюдают при некоторых глазных (пигментная дистрофия сетчатки, глаукома) и общих (A-авитаминоз) заболеваниях.

Адаптация проявляется также в способности зрения частично компенсировать дефекты самого зрительного аппарата (оптические дефекты хрусталика, дефекты сетчатки, скотомы и пр.

1.4 Дефекты зрения

1.4.1 Дефекты хрусталика

1. Дальнозоркость. Дальнозоркостью называется такая аномалия рефракции, при которой лучи света, попадающие в глаз, фокусируются не на сетчатке, а позади неё. В легких формах глаз с хорошим запасом аккомодации компенсирует зрительный недостаток с помощью увеличения кривизны хрусталика цилиарной мышцой.

При более сильной дальнозоркости (3 дптр и выше) зрение плохое не только вблизи, но и вдаль, причем глаз не способен скомпенсировать дефект самостоятельно. Дальнозоркость обычно бывает врожденной и не прогрессирует (обычно уменьшается к школьному возрасту).

При дальнозоркости назначают очки для чтения или постоянного ношения. Для очков подбираются собирающие линзы (перемещают фокус вперед на сетчатку), при использовании которых зрение пациента становится наилучшим.

Несколько отличается от дальнозоркости пресбиопия, или старческая дальнозоркость. Пресбиопия развивается вследствие утраты хрусталиком эластичности (что является нормальным результатом его развития). Этот процесс начинается ещё в школьном возрасте, но человек обычно замечает ослабление зрения вблизи после 40 лет. (Хотя в 10 лет дети-эмметропы могут читать на расстоянии 7 см, в 20 лет -- уже минимум 10 см, а в 30 -- 14 см и так далее.) Старческая дальнозоркость развивается постепенно, и к 65--70 годам человек уже полностью теряет способность аккомодировать, развитие пресбиопии завершено.

2. Близорукость -- аномалия рефракции глаза, при которой фокус перемещается вперед, а на сетчатку попадает уже расфокусированное изображение. При близорукости дальнейшая точка ясного зрения лежит в пределах 5 метров (в норме она лежит в бесконечности). Близорукость бывает ложной (когда из-за перенапряжения цилиарной мышцы происходит её спазм, в результате чего кривизна хрусталика остается слишком большой при зрении вдаль) и истинной (когда глазное яблоко увеличивается в передне-задней оси). В легких случаях далекие объекты размыты, в то время как близкие остаются четкими (дальнейшая точка ясного зрения лежит достаточно далеко от глаз). В случаях высокой близорукости происходит значительное снижение зрения. Начиная приблизительно с ?4 дптр, человеку необходимы очки и для дали, и для близкого расстояния (в противном случае рассматриваемый предмет нужно подносить очень близко к глазам).

В подростковом возрасте близорукость часто прогрессирует (глаза постоянно напрягаются для работы вблизи, из-за чего глаз компенсаторно растет в длину). Прогрессия близорукости иногда принимает злокачественную форму, при которой зрение падает на 2--3 диоптрии в год, наблюдается растяжение склеры, происходят дистрофические изменения сетчатки. В тяжелых случаях возникает опасность отслойки перерастянутой сетчатки при физической нагрузке или внезапном ударе. Остановка прогрессии близорукости обычно наступает к 25--30 годам, когда перестает расти организм. При стремительной прогрессии зрение к тому времени падает до ?25 диоптрий и ниже, очень сильно калеча глаза и резко нарушая качество зрения вдаль и вблизи (все, что человек видит, -- это мутные очертания без какого-либо детализированного зрения), причем такие отклонения очень тяжело поддаются полноценному исправлению оптикой: толстые очковые стекла создают сильные искажения и уменьшают предметы визуально, отчего человек не видит достаточно хорошо даже в очках. В таких случаях лучшего эффекта можно добиться с помощью контактной коррекции.

3. Астигматизм -- дефект оптики глаза, вызванный неправильной формой роговицы и (или) хрусталика. У всех людей формы роговицы и хрусталика отличаются от идеального тела вращения (то есть все люди имеют астигматизм той или иной степени). В тяжелых случаях вытягивание по одной из осей может быть очень сильным, кроме того, роговица может иметь дефекты кривизны, вызванные другими причинами (ранениями, перенесенными инфекционными заболеваниями и т. д.). При астигматизме лучи света преломляются с разной силой в разных меридианах, в результате чего изображение получается искривленным и местами нечетким. В тяжелых случаях искажения настолько сильны, что значительно снижают качество зрения.

Астигматизм легко диагностировать, рассматривая одним глазом лист бумаги с тёмными параллельными линиями -- вращая такой лист, астигматик заметит, что тёмные линии то размываются, то становятся чётче. У большинства людей встречается врождённый астигматизм до 0,5 диоптрий, не приносящий дискомфорта.

Данный дефект компенсируется очками с цилиндрическими линзами, имеющими различную кривизну по горизонтали и вертикали и контактными линзами, (жёсткими или мягкими торическими), также, как и очковыми линзами, имеющими разную оптическую силу в разных меридианах.

1.4.2 Дефекты сетчатки

1. Дальтонизм. Если в сетчатке глаза выпадает или ослаблено восприятие одного из трёх основных цветов, то человек не воспринимает какой-то цвет. Есть «цветнослепые» на красный, зелёный и сине-фиолетовый цвет. Редко встречается парная, или даже полная цветовая слепота. Чаще встречаются люди, которые не могут отличить красный цвет от зелёного. Эти цвета они воспринимают как серые. Такой недостаток зрения был назван дальтонизмом -- по имени английского учёного Д. Дальтона, который сам страдал таким расстройством цветного зрения и впервые описал его.

Дальтонизм неизлечим, передаётся по наследству (сцеплен с Х-хромосомой). Иногда он возникает после некоторых глазных и нервных болезней.

Дальтоников не допускают к работам связанным с вождением транспорта на дорогах общего пользования. Очень важно хорошее цветоощущение для моряков, лётчиков, химиков, художников, поэтому для некоторых профессий цветовое зрение проверяют с помощью специальных таблиц.

2. Скотома (греч. skotos -- темнота) -- пятнообразный дефект в поле зрения глаза, вызванный заболеванием в сетчатке, болезнями зрительного нерва, глаукомой. Это участки (в пределах поля зрения), в которых зрение существенно ослаблено, или отсутствует. Иногда скотомой называют слепое пятно -- область на сетчатке, соответствующая диску зрительного нерва (т. н. физиологическая скотома).

Абсолютная скотома (англ. absolute scotomata) -- участок, в котором зрение отсутствует. Относительная скотома (англ. relative scotoma) -- участок, в котором зрение значительно снижено.

Предположить наличие скотомы можно самостоятельно, проведя исследование с помощью теста Амслера.

3. Дневная слепота -- резкое снижение зрения в условиях избыточной освещённости, недостаточная адаптация к яркому свету. Типичными причинами дневной слепоты являются колбочковая дегенерация, ахроматопсия, а также приём противосудоржного препарата триметадиона.

4. Никталопия -- расстройство, при котором затрудняется или пропадает способность видеть в условиях низкой освещенности. Причиной никталопии являютсяавитаминоз или гиповитаминоз А, а также B1 и PP. Симптоматическая никталопия наблюдается при заболеваниях сетчатки и зрительного нерва.

1.5 Описание проблемы

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в мире 45 млн человек лишены зрения и еще 135 миллионов страдают различными дефектами зрения. По имеющимся прогнозам число слепых людей в мире к 2020 году увеличится до 75 млн человек, а слабовидящих - до 200 млн человек. Каждые пять секунд в мире слепнет один взрослый человек, каждую минуту - ребенок.

В России, по данным независимых источников, каждый второй житель имеет какое-либо нарушение зрения. Число абсолютно слепых россиян на сегодняшний день составляет порядка 100 тыс. человек, инвалидов по зрению - около 600 тысяч. В общей сложности, по данным Российского научного общества офтальмологов, в России проживает более миллиона слепых и слабовидящих людей, из них детей -100%-х инвалидов по зрению - примерно 34 тысячи (данные на 2009 год). Основные причины заболеваний органа зрения - воспалительные заболевания (около 4 млн случаев); травмы (около 2 миллионов); близорукость (более 1,5 миллиона); глаукома (более 770 тысяч).

Более миллиона российских детей страдают различными заболеваниями глаз и нарушениями зрения - близорукостью, дальнозоркостью, нарушениями преломляющей способности глаза, амблиопией и косоглазием. Согласно результатам ежегодных медицинских осмотров снижение остроты зрения наблюдается у 8% детей дошкольного возраста и более чем у 20% школьников. Более миллиона российских детей страдают различными заболеваниями глаз и нарушениями зрения - близорукостью, дальнозоркостью, нарушениями преломляющей способности глаза, амблиопией и косоглазием. Согласно результатам ежегодных медицинских осмотров снижение остроты зрения наблюдается у 8% детей дошкольного возраста и более чем у 20% школьников.

По статистике, каждый седьмой житель планеты постоянно пользуется очками. Школьники и молодые люди чаще всего страдают близорукостью, а лица старше 45-50 лет обычно используют очки из-за дальнозоркости. Однако многие пожилые люди плохо видят как удаленные объекты, так и предметы, находящиеся вблизи. Поэтому они вынуждены пользоваться очками как для коррекции дальнозоркости, так и для исправления близорукости. Врачи называют данное явление пресбиопией.

Медики предлагают таким людям использовать бифокальные линзы, которые можно применять, например, для чтения и просмотра телевизионных передач одновременно. Такие линзы избавляют человека от необходимости носить с собой или держать под рукой два типа очков.

Однако использование линз данного типа вызывает дискомфорт у многих пациентов. Дело в том, что человек напрягает глазодвигательные мышцы при поиске точки фокусировки, когда ему необходимо перевести взгляд с удаленного объекта на предмет, расположенный рядом. Данное напряжение вызывает у пациентов раздражение, головные боли и чувство усталости глаз.

Целью дипломного проекта является разработка конструкции и дальнейший вывод на рынок универсального изобретения, используемого для коррекции зрения и оптимально подходящего для людей с различной остротой зрения.

2. Анализ коммерческого потенциала результатов разработки

В мире опубликовано более 20 млн патентных документов (описания к патентам, авторским свидетельствам на изобретения и полезные модели), более 11 млн и 5 млн свидетельств соответственно на товарные знаки и промышленные образцы. До 4 млн из выданных документов - действующие. Ежегодно публикуется до 1 млн патентных документов, относящихся к 280-300 тыс. изобретений.

Классификация технический решений, описанных в патентной документации, на основе однородности ПИ и иерархических систем понятий, организованных по принципу от общего к частному, облегчает поиск информации. Для классификации используют следующие принципы:

- предметно-тематический (отраслевой) классифицирует решения по области их применения в отраслях техники (германская классификация)

- функциональный классифицирует решения по тождественности выполняемых функций или производимого ими эффекта независимо от их отраслевого применения (американская классификация)

- смешанное построение системы понятий

Первая классификация в России введена в 1886 году. С 1913 по 1970 гг. действовала классификация на основе упрощенной германской. Указатель классов изобретений (УКИ) СССР, изданный в 1969 году, отражал состояние германской классификации на 1 апреля 1966 года.

Международное сотрудничество и рост мирового патентного фонда привели к необходимости создания единой классификации изобретений. В настоящее время все страны применяют МПК (Международная Патентная Классификация), только в США Международная Классификация Изобретений используется как дополнительная к основной - Национальной.

2.1 Патентный поиск, обзор существующих технологий

1. Известны очки с регулируемым фокусным расстоянием, содержащие оправу с заушинами и линзы, выполненные полыми из прозрачного упругого эластичного материала и связанные патрубками с механизмами их заполнения жидкостью, выполненными в виде поршней, установленных в камерах. В них изменение фокусного расстояния происходит при помощи перемещения в линзах ртути, залитой в каналы заушников, при изменении наклона головы.

Эти очки имеют следующие недостатки: фокусное расстояние линз меняется при каждом изменении наклона головы; давление ртути на жидкость очень небольшое, что заставляет делать жидкостную линзу тонкостенной, а из-за этого она легко повреждается и деформируется; очки содержат ртуть - токсичный металл.

Рисунок 2.1 - очки, содержащие оправу и непрозрачные перфорированные экраны (Патент RU 2102045)

2. Также известны очки, содержащие оправу и непрозрачные перфорированные экраны с перфорацией в виде эллипсов (Патент RU 2102045, 1998, рисунок 2.1). Большая ось эллипсов ориентирована под различными углами. Сами экраны могут быть нанесены на диоптрийные или плоские стекла. Произвольная ориентация прозрачных эллипсов не позволяет эффективно использовать данные очки для коррекции и восстановления зрения. Кроме того, способ восстановления и лечения зрения, заключающийся в ношении таких дифракционных очков (с предыдущей 10-минутной адаптацией), не позволяет восстановить нормальное зрение.

2.2 Сравнительный анализ существующих аналогов

Все имеющиеся на сегодняшний день аналоги, включая перечисленные выше, обладают более простой конструкцией и их производство значительно дешевле, однако предлагаемые в дипломном проектировании регулируемые очки отличаются большим полезным эффектом при использовании, который достигается за счет возможности смещения взаимного положения линз в ободках оправы.

Прототипом данной разработки послужили регулируемые очки, разработанные британской компанией Eyejusters (рисунок 2.2). Эти очки работают по схожему принципу изменения общего фокусного расстояния путем взаимного смещения друг относительно друга двух линз, расположенных в каждом из ободков оправы. Однако, эти очки обладают небольшим диапазоном регулирования фокусного расстояния ввиду статичности одной из линз на ободках оправы. Кроме того, задняя линза в каждом из ободков оправы этих очков выносится за пределы корпуса ободка. Крепление линзы к оправе осуществляется металлическим стержнем, связанным напрямую с регулируемым механизмом. Таким образом, этот металлический стержень с закрепленной на ней линзой расположен в непосредственной близости к глазам человека, что при неосторожном обращении может существенно повысить риск возникновения несчастного случая.



Рисунок 2.2 - Регулируемые очки Eyejusters (Англия)

2.3 Маркетинговые исследования и сегментация рынка

В 2010 году объём рынка линз контактных линз для очков из различных материалов снизился по сравнению с 2009 годом на 22%. По итогам 2011 года прирост объема предложения на рынке линз контактных, линз для очков из различных материалов составил 5% к 2010 году.

В 2010 и 2011 гг. объём рынка очков для коррекции зрения, защитных или прочих очков и аналогичных оптических приборов рос стабильно и высокими темпами; прирост в 2010 году составил 71% и 35% к предыдущему году соответственно.

В 2010 году объём предложения на рынке оправ и арматуры для очков, защитных очков и аналогичных оптических приборов увеличился на 137% по сравнению с 2009 годом, после чего в 2011 году произошло снижение объёма предложения на рынке оправ и арматуры для очков, защитных очков и аналогичных оптических приборов на 13%

Необходимо отметить, что рынок очков и очковой оптики имеет достаточно высокую потенциальную ёмкость в России: по данным Минздравсоцразвития, в коррекции зрения нуждается каждый третий.

К драйверам роста потребления очков, очковой оптики и контактных линз можно отнести рост реальных расходов населения на непродовольственные товары и постепенный рост культуры потребления очков и контактных линз.

В то же время, можно выделить ряд факторов, препятствующих ускоренному росту потребления очков и очковой оптики: во-первых, стандарты потребления на рынке очковой оптики в России на сегодняшний день сохраняют значительные отличия от западных стандартов потребления; во-вторых, российский потребитель зачастую не нацелен на качественную услугу, не привык регулярно проверять свое зрение и покупать очки или линзы после медицинского обследования.

По последним экспертным оценкам, объем рынка очковой оптики в России составляет более $1,4-1,5 млрд. При этом, на «цивилизованную розницу» приходится 50% рынка в стоимостном выражении, остальное приходится на «лотки, киоски и палатки». Бурное строительство торговых центров, продолжавшееся в России несколько лет, позволило значительно увеличить объемы торговых площадей в крупных городах. В результате количество салонов оптики, открытых в торговых центрах и рядом с ними, за последние годы выросло в несколько раз. Так, в Москве и Санкт-Петербурге, рынки которых, по словам специалистов, более продвинуты, около 65% приходится на «цивилизованную торговлю».

Сегментация рынка - деление (дифференциация) любого рынка на отдельные части (сегменты) с учетом множества критериев и факторов. Признаки сегментации рынков - это способы выделения сегментов рынка (например, географические сегменты, ценовые сегменты, сегмент рынка по уровню доходов потребителей и т.п.).

На рынке очковой оптики выделяются два крупных сегмента: очки и контактные линзы, отдельную группу составляют аксессуары. По критерию целевого назначения в сегменте очков различают: терапевтические очки, предназначенные для коррекции зрения; защитные очки, предназначенные для функциональной или механической защиты глаза; декоративные очки.

По материалу изготовления в сегменте очковых линз выделяются минеральные и органические линзы. На сегодняшний день на российском рынке доля, занимаемая минеральными линзами, составляет 36%, доля органических линз с показателем преломления 1,50 составляет 42%, органические линзы с высокими и средними показателями преломления, а также поликарбонатные линзы занимают 22% рынка.

Рисунок 2.3.1 - Структура российского рынка очков по материалу изготовления линз, %

Важным критерием для сегментирования рынка очковых линз выступает цена. На российском рынке очковых линз различают нижний (масс-маркет), средний и верхний (люкс) ценовые сегменты. В нижнем ценовом сегменте представлена преимущественно продукция производства Китая и Южной Кореи, ее стоимость составляет 150-500 рублей. К этой категории относится и продукция отечественных производителей. Доля нижнего ценового сегмента на российском рынке линз составляет порядка 40% в стоимостном выражении и около 65% в натуральном выражении. Граница между средним и верхним ценовыми сегментами на российском рынке очковых линз остается размытой. Большинство производителей, работающих за пределами нижнего ценового сегмента, выпускает продукцию как среднего, так и верхнего ценовых сегментов. В данных сегментах представлены линзы, производимые преимущественно в европейских странах, в частности - Италии, стоимость таких линз варьируется в диапазоне 150-1000 долларов США.

Рисунок 2.3.2 - Структура российского рынка очковых линз по ценовым сегментам, %

Российский рынок контактной коррекции зрения (контактных линз) на сегодняшний день развит довольно слабо. Связано это главным образом с тем, что лишь незначительная часть россиян, нуждающихся в средствах коррекции зрения, предпочитает использовать контактные линзы. По данным, приводимым российским представительством компании Bausch & Lomb, в 2010 году лишь 1,5% от нуждающихся в средствах коррекции зрения россиян использовали контактные линзы. Для сравнения, в США доля использующих контактные линзы составляет по разным оценкам от 12 до 28% от населения, нуждающегося в средствах коррекции зрения, в Европе этот показатель составляет 10-15%.



Рисунок 2.3.3 - Доля россиян, пользующихся контактными линзами, от общего числа нуждающихся в средствах коррекции зрения в 2010 году, %

2.4 Разработка маркетинговой стратегии

В современных рыночных условиях, когда перестала действовать командно-административная система планирования связей между исполнителем и заказчиком, маркетинговая деятельность любого предприятия стала основополагающей в борьбе за его эффективное функционирование. Каждая компания определяет для себя, чего она хочет добиться на рынке, какие затраты при этом могут быть оправданы, какие способы достижения цели надо избрать, как осуществлять контроль за всей маркетинговой деятельностью. Для этого фирма должна разработать маркетинговую стратегию. Существует три основных стратегии охвата рынка: недифференцированный (массовый) маркетинг, дифференцированный маркетинг и концентрированный (целевой) маркетинг.

При выборе стратегии охвата рынка необходимо учитывать следующие факторы:

* Ресурсы фирмы. При ограниченности ресурсов наиболее рациональной оказывается стратегия концентрированного маркетинга.

* Степень однородности продукции. Стратегия недифференцированного маркетинга подходит для единообразных товаров, таких, как грейпфруты или сталь. Для товаров, которые могут отличаться друг от друга по конструкции, таких, как фотокамеры и автомобили, больше подходят стратегии дифференцированного или концентрированного маркетинга.

* Этап жизненного цикла товара. При выходе фирмы на рынок с новым товаром целесообразно предлагать всего один вариант новинки. При этом наиболее разумно пользоваться стратегиями недифференцированного или концентрированного маркетинга.

* Степень однородности рынка. Если у покупателей одинаковые вкусы, они закупают одни и те же количества товара в одни и те же отрезки времени и одинаково реагируют на одни и те же маркетинговые стимулы, уместно использовать стратегию недифференцированного маркетинга.

* Маркетинговые стратегии конкурентов. Если конкуренты занимаются сегментированием рынка, применение стратегии недифференцированного маркетинга может оказаться гибельным. И наоборот, если конкуренты применяют недифференцированный маркетинг, фирма может получить выгоды от использования стратегий дифференцированного или концентрированного маркетинга.

Применяя стратегию дифференцированного маркетинга, компания принимает решение о том, что ориентироваться следует сразу на несколько рыночных сегментов и для каждого из них разрабатывает отдельное предложение. Используя разнообразные товары и маркетинговые подходы, компания надеется на увеличение объемов продаж и усиление своей позиции внутри каждого рыночного сегмента. При применении данной стратегии предложение компании лучше соответствует характерным для данного сегмента ожиданиям потребителей.

Исходя из приведенных причин, в данной курсовой работе я принимаю решение о применении фирмой третьей стратегии охвата рынка - концентрированного (целевого) маркетинга, так как эта стратегия имеет существенные преимущества для нашего товара.

С помощью целевого маркетинга компания может достичь в обслуживаемых ею сегментах более сильной рыночной позиции по той простой причине, что обладает лучшими знаниями потребностей, характерных для данного сегмента, и имеет определенную завоеванную ею репутацию. Кроме того, она может добиться многих функциональных и экономических преимуществ из-за специализации в выпуске товара, его распределения и стимулирования его продаж. Компания может достичь достаточно высокого уровня доходов на вложенный капитал.

В зависимости от доли на рынке фирмой могут быть использованы следующие стратегии. Атакующая стратегия - предполагает активную агрессивную позицию компании на рынке и преследует цель завоевать и расширить рыночную долю.

Оборонительная стратегия - предполагает сохранение компанией имеющейся рыночной доли и удержание своих позиций на рынке.

Стратегия отступления - предполагает сокращение рыночной доли в возможно короткий срок в целях резкого увеличения прибыли.

В наших условиях целесообразно применить атакующую стратегию с целью постоянного расширения доли рынка и занятия прочной позиции на рынке.

3. Комплексное описание путей решения поставленных задач

3.1 Подробное описание сущности внедряемой инновации

Полезная модель относится к области офтальмологии и может быть использована в медицине для коррекции зрения.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение диапазона регулирования суммарной оптической силы очков.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предлагаемых очках, содержащих оправу с линзами, выполненными с возможностью перемещения друг относительно друга, с помощью механизма перемещения, согласно полезной модели, оправа выполнена утолщенной и на каждом ободке оправы расположена пара линз с возможностью изменения суммарной оптической силы линз с помощью механизма перемещения, выполненного из набора шестерен вмонтированных в оправу. Кроме того, механизм перемещения имеет фиксирующие положения, устанавливаемые в зависимости от предпочтительного фокусного расстояния.

Технический результат совпадает с технической задачей.

Сущность полезной модели поясняется на рисунке 3.1

Очки содержат оправу 1 с линзами 2 и 3, выполненными с возможностью перемещения друг относительно друга, с помощью механизма перемещения 4. Оправа 1 выполнена утолщенной и на каждом ободке оправы расположена пара линз 2 и 3 с возможностью изменения суммарной оптической силы линз с помощью механизма перемещения 4, выполненного из набора шестерен вмонтированных в оправу. Механизм перемещения 4 расположен и на правой дужке и на левой дужке.

Механизм перемещения имеет фиксирующие положения, обеспечиваемые устройствами известной конструкции, устанавливаемые в зависимости от предпочтительного фокусного расстояния.



Рисунок 3.1 - схематичное изображение конструкции оправы регулируемых очков

3.2 Перечень и характеристики необходимого оборудования, материалов и кадров.

Для изготовления оправы регулируемых очков было принято решение использовать линию оборудования для производства оправ LFUT-140.

В состав линии входят:

- основной агрегат;

- комплект пресс-форм;

- сушилка;

- дробилка;

- оборудование, смешивающее краски;

- ограняющий станок;

- шлифующая машина;

- компостер;

- полировальный станок.

В таблице 3.2.1 приведены технические характеристики основого агрегата.

Таблица 3.2.1 - Технические характеристики основного агрегата

Пункт	Единица	LFUT-140
Диаметр винта	мм	44
Теоретический объем	см3	301
Вес вспрыскивающего вещества	граммы.	250
Давление впрыскивателя	Килограмм-сила/см3	1481
Скорость впрыскивания	мм/сек.	94
Коэффициент впрыскивания	см3/сек.	143
Давление впрыскивания	Килограмм-сила/сек.	1822
Скорость впрыскивания	мм/сек.	77
Давление форм при закрытии	Метрическая тонна	140
Ход подкатки	мм	380
Толщина пресс-формы	мм	110-500
Минимальный размер пресс-формы	мм	275*240
Внутренний ход	мм	420*370
Размер матрицы	мм	650*600
Ход формы	мм	100
Двигатель	кВт	20 (14.92)
Устройство контроля температуры		(0-400°C)x4
Объем электронагрева	кВт	11.45
Габариты оборудования (основного)	мм	5300*1250*1900
Вес оборудования	Метрическая тонна	5
Максимальное давление системы	Кг/см2	140

Общая энергетика оборудования 36 кВт. Вес основного агрегата - 5 тонн, всей линии - 6 тонн. Габариты основного агрегата: 1900*5300*1250 мм. Количество работников: 4 человека. Производственная площадь: 70м2. Проектная производительность за смену: 2500 изделий.

Рисунок 3.2 - Оборудование для изготовления оправ

В качестве материала для очковой оправы будет использоваться бета-титан. Сегодня очки из титана составляют примерно 30% рынка очковой оптики. Есть несколько причин, объясняющих, как титану удалось захватить почти четверть мирового рынка.

Основные достоинства титана:

- прочность;

- легкость;

- устойчивость к коррозии (очки долго сохраняют хороший внешний вид);

- эластичность;

- гипоаллергенность (не содержит никеля);

- гибкость (сохраняет форму).

Бета-титан - это сплав титана, алюминия (для снижения веса) и ванадия (для прочности). Основное достоинство бета-титана - большая гибкость, чем у чистого титана. Оправы из этого материала более тонкие и обходятся производителю дешевле.

Также необходимым материалом являются линзы, предусматривающие заключение договора о их поставке с компанией Eyejusters. Данные линзы крайне необходимы для корректной работы предлагаемой технологии. О принципе действия этих линз речь пойдет ниже.

Таблица 3.2.2 - Состав кадрового персонала

Профессия, должность	Требуемое количество
Оператор произв-го оборудования	5
Директор	1
Бухгалтер	1
Менеджер по снабжению	1
Контроллер по качеству	1
Оптик-консультант	2
Заведующий складом	1
Кассир	1
Уборщик	1

3.3 Схема функционирования технологии

Использование очков осуществляют следующим образом: С помощью механизма перемещения настраивают оптимальное положение линз друг относительно друга для каждого ободка оправы. Линзы имеют форму, позволяющую при их относительном смещении обеспечивать необходимую остроту зрения. Это обеспечивается изменением общего радиуса кривизны двух линз за счет их относительного смещения. Фиксирующие положения обеспечивают точную установку предпочтительного фокусного расстояния, исключая необходимость повторной настройки положения линз.

Таким образом, предлагаемые очки повышают диапазон регулирования суммарной оптической силы очков, за счет одновременного перемещения обеих линз в ободке оправы.

Используемая в линзах технология называется SlideLens. Она основана на принципе сдвига двух специально заточенных линз относительно друг друга. Обычные (любые) линзы фокусируют входящие из одной точки света лучи на другой точке на плоскости изображения. Они делают, это преломляя свет в точке входа в материал линз. Линзы с положительной степенью увеличивают объекты и заодно помогают исправить дальнозоркость и пресбиопию (старческую дальнозоркость). Линзы с отрицательной степенью уменьшают объекты и помогают исправить близорукость.

Одна из самых важных концепций оптики заключается в том, что сила линз суммируется. Если взять линзы с диоптрией (единица измерения оптической силы линзы) +2 и поместить ее перед линзой с диоптрией -2, то они «отменят» друг друга, и мы получим линзу с диоптрией 0, которая совсем не преломляет свет. Также, если взять линзы «на -5» и поместить их перед линзой «на +3», то можно получить линзы с диоптрией -2. Если посмотреть через каждый отдельный элемент линзы SlideLens, то можно увидеть, что одна половина увеличивает предметы, а вторая их уменьшает. На рисунке 3.3.1 приводится сравнение действия элемента Slidelens с действием обычных линз.

Рисунок 3.3.1 - сравнение действия элемента линзы Slidelens с действием обычных линз

Как видно, у нормальных линз (слева) оптическая сила постоянна на протяжении всей поверхности. А сила линз SlideLens увеличивается слева направо. Поэтому если на одной половине сила отрицательна, то на другой -- положительна.

Если взять второй элемент SlideLens и развернуть его на 180 градусов таким образом, что поверхности взаимодействуют так, как это показано на рисунке 3.3.2, можно увидеть, что суммарно получается нормальная линза. Более упрощенно можно сказать, что положительная часть одной линзы «отменена» отрицательной частью другой, и наоборот.

Рисунок 3.3.2 - Взаимодействие элементов SlideLens

Если взять пару линз и двигать их относительно друг друга по позиционной оси, то коэффициент увеличения и сила линз меняется. Если сдвигать линзы, то сдвигается и их линия силы по позиционной оси. Тем самым меняется суммарная сила двух линий. Сумма всегда будет постоянной, но ее значение будет меняться по мере того, как две линзы будут двигаться относительно друг друга.

Рисунок 3.3.3 - Принцип действия двух элементов SlideLens

4. Разработка мероприятий по защите интеллектуальной собственности

Интеллектуальная собственность -- в широком понимании термин означает закреплённое законом временное исключительное право, а также личные неимущественные права авторов на результат интеллектуальной деятельности или средства индивидуализации. Законодательство, которое определяет права на интеллектуальную собственность, устанавливает монополию авторов на определённые формы использования результатов своей интеллектуальной, творческой деятельности, которые, таким образом, могут использоваться другими лицами лишь с разрешения первых.

4.1 Выбор и обоснование способа защиты

Интеллектуальная собственность предусматривает следующие формы защиты:

- патент (защитный документ, который удостоверяет авторство, исключительное право и приоритет изобретения, срок действия которого зависит непосредственно от объекта патентирования и составляет 10 - 25 лет).

...