КРЕСЛО СИЛОМОМЕНТНОЕ

Полезная модель, кресло силомоментное, относится к областям медицины и психофизиологии. Оно может найти применение в медицине для исследования и реабилитации позной устойчивости; в психофизиологии для мониторинга состояния операторов; в спорте для развития координации движений и в других областях деятельности, требующих оценки и/или тренировки возможностей человека.
Известно кресло (кресло машиниста локомотива), содержащее трубчатый каркас сидения, спинку кресла с подушками, подлокотники, опорный диск, шток, внутренний и внешний цилиндры подвески сидения, фиксатор, пружину, опирающуюся на основание подвески, катки с осями и кронштейнами их крепления, аэродинамический генератор колебаний с профильной стенкой, при этом шток соединен с опорным диском и проходит через направляющую втулку с манжетой, соединенную резьбой с внутренним цилиндром подвески сидения, а внешний цилиндр подвески сидения соединен с направляющей втулкой фиксатором, причем несколько катков, закрепленные на горизонтальных осях кронштейнов и соединенные с внутренним цилиндром подвески, перекатываются по нижней или верхним полкам двутаврового круга, закрепленного к внешнему цилиндру подвески сидения, а несколько катков закрепленных на вертикальных осях, соединенных с внешней поверхностью стенки внутреннего цилиндра подвески сидения с другой стороны [1]. Выделенное курсивом - признаки присущие предмету полезной модель.
Недостатки известного кресла - ограниченность функциональных возможностей для целей реабилитации функций мышц человека или их тренировки, что объяснимо отсутствием средств для физической разминки суставов рук и ног, а в частности и для коррекции осанки, а также - датчиков обратной связи для сбора информации, принятия решений по коррекции в масштабе реального времени амплитуд нагружений и визуализации результатов разминки.
Известно кресло (офисное или домашнее кресло), содержащее основание, сидение, спинку, подлокотники, встроенные в кресло многофункциональные средства физической разминки рук, размещенные с двух сторон относительно сидения, каждое из которых имеет устройство для создания линейного усилия, включающее рукоятку, закрепленную на конце перемещающегося штока, и устройство для создания качающегося усилия, включающее кинематически связанный с поршневым пневматическим нагружателем силовой рычаг с закрепленным на его конце захватом, и систему регулирования усилия на захватах, каждое средство для физической разминки рук выполнено в виде автономного модуля, установленного в полости подлокотника и оснащенного передним и задним узлами крепления к креслу, имеющими две степени свободы для обеспечения возможности поворота автономного модуля относительно двух взаимно перпендикулярных осей с фиксацией в нейтральном и рабочем положениях, причем каждый автономный модуль включает корпус, внутри которого размещен поршневой пневматический нагружатель, а с внешней стороны шарнирно закреплен полый качающийся силовой рычаг, устройство для создания линейного усилия выполнено в виде размещенного внутри полого рычага поршневого гидравлического нагружателя, шток которого выступает над торцом рычага, при этом захват установлен с возможностью поворота относительно рычага с перестановкой из рабочего в нейтральное положение и фиксацией в этих положениях, а система регулирования усилия на захватах силовых рычагов оснащена подключенным к поршневым пневматическим нагружателям реверсом и регулирующим клапанным блоком, размещенным между реверсом и нагружателями и включающим входной коллектор, к которому подсоединены оба нагружателя, выходной коллектор, к которому присоединен ресивер, обратный клапан забора воздуха из атмосферы, подключенный к входному коллектору, параллельно установленные обратный клапан подачи сжатого воздуха в ресивер и клапан-переключатель режимов, соединяющие входной и выходной коллекторы между собой и управляемый клапан контроля давления в ресивере, подключенный к выходному коллектору [2]. Выделенное курсивом - признаки присущие предмету полезной модель.
Недостатки известного кресла - ограниченность функциональных возможностей для целей реабилитации функций мышц человека или их тренировки, что объяснимо отсутствием средств для физической разминки суставов рук и ног, а в частности и для коррекции осанки, а также - датчиков обратной связи для сбора информации, принятия решений по коррекции в масштабе реального времени направлений и амплитуд нагружений и визуализации результатов разминки.
Известно, как более близкое по технической сущности к предмету полезной модели, кресло (офисное или домашнее кресло, оснащенное средствами для физической разминки), содержащее сидение, спинку, подлокотники, встроенные средства для разминки, при этом разминочные средства для рук размещены в подлокотниках и каждое их них включает поршневой нагружатель и кинематически связанный с ним качающийся силовой рычаг с захватом на конце, причем каждое разминочное средство выполнено в виде автономного модуля, размещенного ниже автономного модуля разминочного средства для рук и для ног снабжено поршневым пневматическим нагружателем, а кресло имеет единую систему регулирования усилия на рычагах всех разминочных средств, система регулирования усилия на силовых рычагах снабжена ресивером и регулирующим клапанным блоком, расположенным между ресивером и нагружателями, и включающим входной коллектор, с которым соединен ресивер, обратный клапан забора воздуха из атмосферы, соединенный с входным коллектором, параллельно установленные обратный клапан подачи сжатого воздуха в ресивер и клапаны, переключатель режимов, соединяющий входной и выходной коллекторы между собой, и управляемый клапан контроля давления в ресивере, соединенный с выходным коллектором [3]. Выделенное курсивом - признаки присущие предмету полезной модель.
Недостатки известного кресла - ограниченность функциональных возможностей для целей реабилитации функций мышц человека или их тренировки, что объяснимо отсутствием средств для физической разминки суставов рук и ног, а в частности и для коррекции осанки, а также - датчиков обратной связи для сбора информации, принятия решений по коррекции в масштабе реального времени направлений и амплитуд нагружений и визуализации результатов разминки.
Задача полезной модели - обеспечение возможности коррекции осанки человека, численной оценки результатов нагружения его мышц, выработки рекомендуемой информации о направлении и величине нагружения, а также представления информации в масштабе реального времени.
Технический результат достигается тем, что в кресло, содержащее основание с ножками, опорную стойку, соединенную одним концом с основанием кресла, сидение, со своим основанием, спинкой и подлокотниками, дополнительно введены многокомпонентный датчик опорных реакций, включающий внешний фланец, соединенный с основанием сидения или со стойкой основания кресла, внутренний, фланец, соединенный со стойкой основания кресла или с основанием сидения, соответственно, группу упругих элементов консольного типа, соединенных концами с внешним и внутренним фланцами, и группу, по числу упругих элементов, преобразователей неэлектрических величин в электрические сигналы, установленных на упругих элементах, и блок преобразования измерительной информации, включающий источник электропитания, группу, по числу преобразователей неэлектрических величин в электрические сигналы, усилителей электрических сигналов, соединенных силовыми входами с выходом источника питания, а информационными входами с выходами одноименных преобразователей неэлектрических величин в электрические сигналы, группу аналого-цифровых преобразователей, соединенных силовыми входами с выходом источника питания, а информационными входами с выходами одноименных усилителей электрических сигналов, и мультиплексор, соединенный входами - поразрядно с выходами одноименными аналого-цифровых преобразователей, выходы мультиплексора образуют информационные выходы кресла силомоментного.
На фиг.1 представлен вид кресла силомоментного, на фиг.2 многокомпонентный датчик опорных реакций в плане сверху, а на фиг.3 - функциональная схема блока преобразования измерительной информации.
1
i
1
i
1
i
Кресло силомоментное содержит (см. фиг.1) основание 1 кресла с ножками, стойку 2, соединенную одним концом с основанием 1 кресла, основание сидения 3, со спинкой 4 и подлокотниками 5, многокомпонентный датчик 6 опорных реакций и блок 7 преобразования измерительной информации, установленный в произвольном месте, в т.ч. на внешней поверхности основания сидения, на стойке, или быть выносным. Многокомпонентный датчик 6 опорных реакций включает (см. фиг.2) внешний 8 и внутренний 9 фланцы, группу упругих элементов 10 (10÷10) и группу, по числу упругих элементов 10, преобразователей 11(11÷11) неэлектрических величин в электрические сигналы (в качестве которых допустимо использование потенциометрических, тензорезистивных, емкостных, магнитоанизотропных элементов, пьезоэлектрических трансформаторов и т.д.), механически соединенных с упругими элементами 10. Блок 7 преобразования измерительной информации содержит (см. фиг.3) источник 12 питания, группу, по числу преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, группу, по числу преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, усилителей 13, соединенных информационными входами с выходами одноименных преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, а силовыми входами с выходом источника 12 питания, группу, по числу преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, аналого-цифровых преобразователей 14 (14÷14), соединенных силовыми входами с выходом источника 12 питания, а информационными входами - с выходами одноименных усилителей 13, и мультиплексор 15, соединенный входами поразрядно с выходами одноименных аналого-цифровых преобразователей 14, выходы мультиплексора образуют информационные выходы кресла силомоментного.
Критерием новизны является вновь введенные узлы и связи: многокомпонентный датчик 6 опорных реакций и блок 7 преобразования измерительной информации; многокомпонентный датчик 6 опорных реакций, включающий внешний 8 и внутренний 9 фланцы, группу упругих элементов 10 и группу, по числу упругих элементов 10, преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, механически соединенных с упругими элементами 10; блок 7 преобразования измерительной информации, содержащий источник 12 питания, группу, по числу преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, усилителей 13, соединенных информационными входами с выходами одноименных преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, а силовыми входами с выходом источника 12 питания, группу, по числу преобразователей 11 неэлектрических величин в электрические сигналы, аналого-цифровых преобразователей 14, соединенных силовыми входами с выходом источника 12 питания, а информационными входами - с выходами одноименных усилителей 13, и мультиплексор 15, соединенный входами поразрядно с выходами одноименных преобразователей 14 аналог-цифра, выходы мультиплексора 15 образуют информационные выходы кресла силомоментного, что позволяет, в цифровых кодах, контролировать текущее, в масштабе реального времени, положение сидящего в кресле человека, с учетом положения его рук, ног, головы и состояния осанки, а также фиксировать скорость реакций на стимулмрующие команды и точность их исполнения.
Кресло силомоментное работает следующим образом.
В исходном положении человек усаживается в кресло, принимает удобную для него позу, а выходные сигналы принимаются за исходные и обнуляются.
1
i
По стимулирующим сигналам (командам), сидящий в кресле человек манипулирует положениями ног, рук, головы и/или туловища. При этом центр его тяжести смещается, смещается и положение проекции центра тяжести относительно датчика 6. Преобразователи 11÷11 измеряют силы и моменты, вызванные гравитационным воздействием человека на кресло, и преобразуют их в пропорциональные величины электрических сигналов, которые, после усиления аналоговых сигналов усилителями 13 и преобразования сигналов с выходов усилителей 13 преобразователями 14 в цифровые коды, поступают на входы мультиплексора 15, а с его выходов, циклически, на информационные выходы кресла. По состоянии сигналов на выходах мультиплексора внешнее устройство (не показано) обработки информации генерирует сигналы, отражающие как динамику, так и точность исполнения стимулирующих сигналов, что позволяет оценить степень адекватности состояния человека, сидящего в кресле, заданным требованиям.
Кресло силомоментное позволяет оценивать степень развития и реабилитации двигательных функций человека и его моторных способностей, проводить гимнастические упражнения с целью тренировки и/или реабилитации тех или иных функциональных возможностей, а также осуществлять мониторинг состояния оператора.
Источники информации:
1. Патент 2255008 RU, B60N 2/50, B60D 33/00, 2005.06.27;
2. Патент 2255068 RU, A47C 1/00, А63В 23/08, B60N 2/24, 2005.04.20;
3. Патент 2255066 RU, A47C 1/00, А63В 23/08, B60N 2/24, 2005.04.20.