УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ УРОВНЯ БОДРСТВОВАНИЯ

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к прибору для поддержания состояния бодрствования и предупреждения засыпания водителей любых транспортного средств, таких как скорая помощь, летчиков и т.п., операторов, связанных с повышенным риском.
Известно, что усталость является широко распространенной проблемой при выполнении многих однородных монотонных работ. Следствием усталости может явиться мгновенное засыпание, которое представляет опасность для жизни не только водителя, машиниста, летчика, оператора, но и присутствующих в этот момент рядом или вблизи.
Из уровня техники известны способы контроля бодрствования по регистрации времени реакции оператора на световые и звуковые раздражители (SU 215255 А, А61В 5/18, 1973; SU 1438712 A, A61В 5/18, 1988; RU 2153847 C2, A61В 5/16, 2000).
Однако такие способы недостаточно надежны и малопригодны для предупреждения засыпания водителей или летчиков.
Известен способ и устройство контроля состояния человека, включающий излучение в непрерывном или прерывистом режиме тест-сигнала радиодиапазона волн, например, оптического, а в частности инфракрасного диапазона волн вдоль наружной поверхности глаза контролируемого человека, модуляцию его интенсивности путем воздействия на излучаемый тест-сигнал глазным веком при его моргании за счет прерывания тест-сигнала при закрытии глазного века, прием тест-сигнала, его анализ и формирование сигнала тревоги, например, сигнала сирены (US 5402109 А, 1995).
Этот способ и устройство малоэффективен, поскольку не устраняется возможность появления ложных сигналов тревоги, например, при резких движениях контролируемого человека, предусматривается только обнаружение сна при закрытых глазных веках.
Известны также способы контроля уровня бодрствования, в которых определяют момент, предшествующий наступлению сна (нижнюю ступень бодрствования), путем измерения биоэлектрических параметров оператора, в том числе электросопротивления кожи (8U 869756 А, А61В 5/18, 1981; SU 459216 А, А61В 5/18, 1975; SU 1681844 A, A61В 5/18, 1991).
Указанные способы предусматривают размещение различных датчиков на голове и/или руках оператора, что затрудняет его реализацию, например, на транспортном средстве.
Известны способы контроля и управления функциональным состоянием оператора - летчика, включающие регистрацию физиологических параметров состояния оператора, их сравнение с эталонными и воздействием на оператора при наличии информации о возникновении нештатной ситуации (SU 1598969 С1, А61В 5/16, 1992; RU 2150886 C1, A61В 5/16, 2000).
К недостатку данных способов можно отнести большое количество измеряемых параметров (усилие обжатия ручки управления, усилие упора ног, положение головы, частота дыхания и т.д.), что усложняет практическое применение данного устройства.
Известно устройство для предупреждения засыпания оператора, содержащее датчики параметров состояния оператора, подключенные к блоку обработки измерений, выход которого подключен к входу блока регистрации и анализа, а также связан с блоком информации и выработки команды, отличающееся тем, что датчики параметров состояния оператора выполнены в виде датчиков давления-нагрузки, которые размещены в сиденье-кресле оператора (RU 2197177, 2003).
Известен способ контроля состояния человека, включающий периодическое излучение тест-сигнала на частоте радиодиапазона вдоль или в направлении глазного века контролируемого человека, модуляцию его интенсивности путем воздействия на излучаемый тест-сигнал глазным веком, прием тест-сигнала и его обработку путем преобразования его в электрический сигнал, анализа этого сигнала и формирования сигнала тревоги (US 6087941 А, 2000). Излучение, модуляция, прием и обработка тест-сигнала в этом способе осуществляется с наружной стороны глазного века контролируемого человека.
Указанные способ и устройство также недостаточно эффективны. Тест-сигнал при этом открыт для внешних воздействий, что снижает помехоустойчивость.
В патенте RU 2275857, 2006 описано устройство для предотвращения сна, содержащее блок считывания и преобразования сигнала, выполненный с возможностью закрепления на мочке уха и включающий источник питания, генератор, источник и приемник инфракрасного излучения, и блок анализа с вычислителем, а также блок оповещения. Приемник инфракрасного излучения через усилитель и аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку анализа, параллельно второй приемник инфракрасного излучения через второй усилитель и второй аналого-цифровой преобразователь подключен ко второму входу блока анализа, выполненного с возможностью анализа концентрации кислорода в крови и регистрации амплитуды и периода пульсаций сердечной деятельности, в свою очередь, вычислитель через интерфейсный блок связан с передатчиком, выполненным с возможностью передачи информации на индикатор удаленного блока оповещения.
К недостаткам вышеперечисленных устройств и способов можно отнести большое количество измеряемых параметров, пытающиеся решить известную проблему с учетом положения головы, век глаз, давления на кресло и подающие акустический сигнал тревоги.
Технический результат предлагаемой полезной модели направлен на создание простого и достаточно надежного устройства предупреждения возникновения нештатной ситуации - засыпания водителя, машиниста, летчика, оператора, пригодной, в том числе, и для использования на транспортном средстве и не содержащей датчиков, ограничивающих движение и функциональные возможности субъектов.
Для достижения указанного результата предлагается устройство, содержащее корпус 16, снабженный ушками-держателями 14, 15 для прикрепления головной повязки 6, снабженной на своих концах американской-застежкой «липучкой» 19, рассеиватель тепла 1, прижимную крышку 8, на внутренней стороне которой, обращенной к рассеивателю тепла 1, в его основании установлен как минимум один Пельтье-элемент 3, металлическую пластину 7, встроенную в крышку 8, между которой и Пельтье-элементом 3 находится сенсор 2, теплоизоляционный материал 17, расположенный между прижимной крышкой 8 и рассеивателем тепла 1, коробку 11 с расположенной в ней системой электронного управления с генератором случайных колебаний, снабженную светодиодом 9, рычажком 10 для включения и отключения звукового сигнала, питаемую вместе с сенсором 2 и Пельтье-элементом 3 источником энергии, к которому коробка 11 подсоединена через соединение 12 и адаптер 13 и установлена в салоне транспортного средства или в помещении работы оператора.
Известный в физиологии феномен: изменение внешней температуры на 8°-10°С в ту или иную сторону - воспринимается человеком как похолодание или потепление.
Этот феномен в отличие приведенных выше устройств и способов контроля бодрствования положен в основу работы предлагаемой полезной модели путем термического воздействия на лимбическую систему, которая в нормальном физиологическом состоянии ответственна за управление бодрствованием и сном человека.
Сущность полезной модели иллюстрируется на фиг.1, где показана схема устройства для поддержания уровня бодрствования.
Предлагаемое в качестве полезной модели устройство состоит из рассеивателя тепла 1, установленного в корпусе 16, который обладает ушками-держателями 14 и 15, прижимной крышкой 8, прикрепленной к корпусу 16 с помощью шурупов 4 и 5.
Теплоизоляционный материал 17, находящийся между рассеивателем тепла 1 и прижимной крышкой 8, обеспечивает минимальные температурные потери. Для повышения интенсивности работы рассеивателя тепла 1 к его корпусу вверху может быть прикреплен небольшой вентилятор 18.
К ушкам-держателям 14 и 15, крепится схематически изображенная головная повязка 6, которая фиксируется с помощью «американской застежки»-липучки 19 на своих концах
На внутренней стороне прижимной крышки 8, обращенной к корпусу рассеивателя тепла 1, установлен как минимум один Пельтье-элемент 3, который создает необходимую температуру - температурные изменения, для возбуждения лимбической системы, передаваемого через металлическую пластину 7, встроенную в прижимной крышке 8.
Разница между максимальными и минимальными значениями температуры, которая не вредна человеку, контролируется сенсором 2. Пельтье-элемент 3 крепится в основании рассеивателя тепла 1.
В коробке 11 находится система электронного управления с генератором случайных колебаний, которая отвечает как за термоэлектрическую, так и акустическую его работу предлагаемого в качестве полезной модели устройства.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Система электронного управления, с находящимся в нем генератором случайных колебаний путем переплюсовки электрического тока передает электрические сигналы, постоянно питающие Пельтье элемент 3.
Пельтье-элемент 3 постоянно либо нагревается, либо охлаждается, в зависимости от выбранного режима генератора случайных колебаний и, таким образом, обеспечивает раздражение лимбической системы для поддержания уровня бодрствования и предотвращения засыпания контролируемого субъекта.
Сенсор 2, контролирует температуру, передаваемую на лимбическую систему, и ограничивает температурные колебания для предотвращения ущерба контролируемому субъекту от запредельных температур.
Адекватным считается управление Пельтье-элементом таким образом, чтобы температура, воздействующая на лимбическую систему, находилась в пределах между 30° и 40°С, предпочтительно между 26,5° и 39°С.
Известно, что Пельтье-элемент быстрее нагревает контролируемый субъект, чем охлаждает, и на практике может достичь температуры от 30° до 40°С за 3 минуты, а охлаждение с 40° до 30°С за 5 минут.
Поэтому в предлагаемом устройстве управление Пельтье-элементом 3 осуществляет генератор случайных колебаний переплюсовкой электротока.
Питание энергией системы электронного управления, сенсора 2 и Пельтье-элемента 3, осуществляется через соединение 12 и адаптер 13, соединяемые с источником энергии: батареей, аккумулятором и т.п. или адаптер 13, вставляемый в гнездо сигаретоприкуривателя автомобиля. Возможны и другие энергоисточники.
При практическом применении предлагаемое устройство укрепляется с помощью повязки 6 на голове контролируемого субъекта или как вариант в козырьке головного убора таким образом, чтобы металлическая пластинка 7 находилась напротив лимбической системы - 1,5 см выше центра межбровного расстояния. Устройство включается при соединении с источником энергии, которое подтверждается включением светодиода 9.
Пельтье-элемент 3 работает постоянно, для воспроизведения температурных колебаний воздействия на лимбическую систему в диапазоне от 26,5° до 39°С, при этом сенсор 2, посылает сигнал системе электронного управления, в случае изменения температуры сверх или ниже заданного предела.
Кроме Пельтье-элемента, в дополнении к нему, в устройство может быть встроен звуковой «предупредитель сна», в котором шарик 5 при наклоне головы контролируемого субъекта замыкает электрический контакт, при этом возникает звуковой сигнал. По желанию возможно за счет изменения положения рычажка 10, отключить, либо включить звуковой сигнал. Электроснабжение звукового сигнала происходит также через адаптер 13, вставляемый в «сигаретоприкуриватель» автомобиля.
Предлагаемое в качестве полезной модели устройство имеет простое и оптимальное конструктивное решение, универсально, надежно и удобно в эксплуатации, не ограничивает движение и функциональные возможности контролируемых субъектов.