УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ БОДРСТВУЮЩЕГО СОСТОЯНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАСЫПАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Полезная модель относится к области здоровья и спасения жизни человека, а именно, к технике безопасности в сфере транспорта, военного дела, на производстве, в исследовательской деятельности, в области образования и других сферах жизни и здоровья человека, где потеря внимания, даже очень кратковременная, может привести к значительным материальным или человеческим потерям.
Проблема засыпания за рулем транспорта исследуется давно, и известно несколько технологий ее решения, большей или меньшей степени эффективности. Но существует еще целый ряд других ситуаций, где самопроизвольное засыпание также приводит к тяжелым последствиям: боевое дежурство в вооруженных силах, в силовых структурах, контроль технологических процессов, длительные слушания и сборы; образовательные и общественные мероприятия, где нежелательное засыпания может повлечь ущерб для репутации или карьеры человека. Учитывая, что имеющиеся технологические и конструктивные решения либо имеют громоздкий характер и стационарно устанавливаются в кабине транспорта, или имеют очень сложный измерительный блок, что чрезмерно повышает цену прибора и подвергает его сбоям, или устройства вообще не выполняют свою функцию из-за первичных конструктивных недостатков, автором заявки на полезную модель была поставлена цель разработать прибор, эффективный и подходящий во всех указанных ситуациях, с приемлемой стоимостью для всех слоев населения и лишенный недостатков его предшественников.
В то же время, в известном техническом уровне проблемы существует ряд решений по разработке тех или иных мер по предупреждению аварийных ситуаций на дорогах, которые могут возникнуть по вине водителей. Так, известно много способов борьбы с засыпанием за рулем, большинство из которых, как правило, сводятся к контролю состояния водителя, в первую очередь - его головного мозга с помощью непрерывного снятия с него электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и подачи соответствующего сигнала тревоги в том случае, если ЭЭГ зафиксирует момент, когда мозг водителя перестает реагировать на раздражающие сигналы окружающей среды, которые поступают к нему в виде информации о дорожной ситуации. После подачи сигнала тревоги водитель должен проснуться и принять необходимые меры предосторожности, например, остановить автомобиль и отдохнуть.
В ранее известных системах контроля усталость водителя определялась видеоконтролем поведения его глаз. При закрытии глаз происходила вибрация рулевого колеса. Но на практике данные системы показали низкую эффективность в предотвращении аварий, потому что реакция водителя на предупреждение слишком опаздывала.
Известен способ контроля состояния водителя с помощью устройства, оборудованного датчиком ЭКГ и электродами, которые питаются от автомобильного генератора. Устройство размещают на руле автомобиля. При управлении водитель охватывает ладонями руль и установленные на нем электроды устройства, измеряющие и передающие в микрокомпьютер данные о состоянии его сердечно-сосудистой системы. В случае зафиксированного нарушения сердечной деятельности водителя или уменьшении значения его пульса (что свидетельствует о начале процесса засыпания) микрокомпьютер подает управляющий сигнал на плавную остановку транспортного средства.
Патент Российской Федерации №2435681, кл. МПК B60K 28/06 A61B 5/0295, A61B 5/0402. Опубл. офиц. бюл. "Изобретения. Полезные модели" от 10.12.2011.
Подобная методика контроля и устройство для ее осуществления, которое следит за физическим состоянием водителя, фиксирует определенные отклонения и предупреждает его о необходимости остановки и отдыха, описана в журнале "Автомобили" (журнал №10, октябрь 2011 г., а также на сайте Интернет Systemsauto.ru "Системы современных автомобилей").
Известно также устройство автоматического контроля состояния водителя, оснащенное измерителем пульса, который закрепляют на запястье водителя с помощью браслета. Система управления работой этого устройства рассчитана на то, что в случае отклонения показаний частоты пульса от нормы (что должно удостоверять наступление состояния засыпания или нарушения сердечной деятельности водителя) автомобиль останавливается.
Патент Российской Федерации №85863, кл. МПК B60K 28/06. Опубл. офиц. бюл. "Изобретения. Полезные модели" от 20.08.2009.
Недостатком указанных выше устройств является то, что все они лишь осуществляют мониторинг физического состояния водителя и, в лучшем случае, подают команду на остановку автомобиля, при этом они никак не помогают избежать потери контроля над ситуацией.
Известно устройство, использующее индикацию гальванических реакций кожи водителя и передающее сигналы по радиоканалу на стационарную станцию в кабине или выполено в виде моноблока и крепится на руке водителя (информация с сайта stopsleep.com). Данное устройство имеет большинство недостатков систем устройств, перечисленных выше: сложный измерительный блок, подверженный сбоям и ошибочным тревогам, громкая сигнализация, недопустимая в условиях тишины, специализированная направленность на использование в кабине транспорта и непригодность к более жестким условиям, а также цена, которая в пятнадцать-двадцать раз превышает стоимость заявляемого устройства (прибора РЭС), схема которого представлена в этой заявке.
Патент Российской Федерации №2200095, кл. МПК B60K 28/06, G08B 21/00. Опубл. офиц. бюл. "Изобретения. Полезные модели" от 10.03.2003.
Известен способ и устройство для гармонизации функционального состояния водителя автотранспортного средства, в котором организм водителя в процессе управления им автотранспортным средством подвергают воздействию электрического поля
Это устройство представлено в виде биоэлектростимулятора, основными функциональными элементами которого являются источник напряжения, измерительное устройство, переключатели и набор электродов с проводниками. Перед началом движения водитель устанавливает некоторые электроды на правую руку и ноги, объединяет их с рефлекторными зонами и фиксирует ремнями или присосками. Некоторые электроды водитель совмещает с рефлекторными зонами спины. Один из электродов размещается на руле, он контактирует с левой рукой водителя. Все электроды водитель подключает к источнику тока. В процессе движения водитель, ориентируясь на показания измерительного устройства, выполняет последовательное включение необходимых электродов путем нажатия соответствующих переключателей с заданным периодом времени, стимулируя тем самым свой организм.
Патент Украины №21340, кл. МПК A61N 1/00. Опубл. 15.10.2001, бюл. "Промышленная собственность", 2001, №9 (прототип).
Недостатком способа является, прежде всего, его малая эффективность как с позиции полноты нивелирования влияния указанных выше негативных факторов, так и с позиции удобства практического применения.
Это устройство (как, кстати, и все вышеупомянутые) не устраняет главной причины снижения работоспособности водителя - "кислородного голодания" головного мозга.
Кроме того, устройство неудобно для использования, так как в процессе управления автомобилем водитель должен все время отвлекать свое внимание и взгляд на переключение электродов и наблюдение за показателями измерительного устройства, а это может спровоцировать возникновение аварийной ситуации. К тому же, закрепленные на его руках и ногах электроды ограничивают свободу движений, что тоже является одним из факторов риска. Неудобство проявляется также и в том, что водитель фактически "привязан" к биоэлектростимулятору, и каждый раз, при необходимости выхода из салона автомобиля, ему нужно снимать электроды с рук и ног и отключать их от источника питания, а при возвращении - снова повторять эти действия.
К причинам, которые препятствуют в прототипе и аналогах получению технического результата, достигнутого в заявляемом устройстве, следует отнести то, что имеющиеся конструктивные и технологические решения имеют громоздкий характер и стационарно устанавливаются в кабине транспорта, или имеют очень сложный измерительный блок, чрезмерно повышающий цену прибора, или подвергаются сбоям, или устройства вообще не выполняют свою функцию из-за первичных конструктивных недостатков. Автором заявки на полезную модель была поставлена задача разработать прибор, эффективный и пригодный во всех указанных и сходных с ними ситуациях, с приемлемой стоимостью для всех слоев населения и лишенный недостатков его предшественников.
Было решено, что для решения этой задачи лучше всего подойдет компактный карманный электростимулятор, воздействующий на нервную систему человека и способствующий ускорению мозгового кровообращения, высокоэффективный и пригодный для безотказного использования во всех перечисленных на стр.1 обстоятельствах. Его действие можно классифицировать как раздражающее и мобилизирующее, поэтому было принято условное наименование Раздражающий электростимулятор (РЭС).
Среди известных компактных электростимуляторов, воздействующих на организм человека ощутимыми электрическими импульсами, можно выделить как схематически ближайший Полезной модели прибор - миостимулятор типа "Butterfly XFT-1002" (далее - "Бабочка"). Он имеет ряд схожих узлов, но в то же время существенно отличается от Полезной модели.
Миостимулятор "Бабочка" (и ему подобные) предназначен для воздействия на мышцы человека, для этого спроектирована его внешняя электродная пластина, которая распространяет электрический импульсы по значительной поверхности кожи и способствует их прохождению именно через мышцы.
Однако в целевых для применения РЭС ситуациях особенно важно отсутствие непроизвольных сокращений мышц, поскольку потенциальный пользователь РЭС может управлять транспортным средством, сложным промышленным оборудованием или даже системами вооружения.
Далее, периодичность и интенсивность воздействия миостимулятора "Бабочка" (и ему подобные) рассчитана на монотонное массирующее, малоинтенсивное воздействие на мышцы, что провоцирует приток к ним крови, т.е. дополнительный отток крови от головного мозга и никак не стимулирует нервную и мозговую активность.
Далее, конструктивные особенности электродной пластины миостимулятора "Бабочка", обнаруживают низкую надежность, в частности критически быстрый износ липкого покрытия.
В основу полезной модели поставлена задача создания устройства для поддержания бодрствующего состояния и предотвращения засыпания человека с такой конструкцией и с такими технологическими параметрами, которые обеспечивает надежность, безопасность и простоту в применении с одновременным гарантированием высокой экономической эффективности при производстве, а также с приемлемой стоимостью для всех слоев населения.
Поставленная задача решается тем, что применяется Устройство для поддержания бодрствующего состояния и предотвращения засыпания человека в виде карманного электростимулятора, который состоит из корпуса, источника напряжения, генератора электрических импульсов, системы управления и электродов, отличающееся тем, что электроды являются частью корпуса, прилегают к коже без дополнительной фиксации, устройство выполнено в компактном корпусе, в качестве источника напряжения используют батарейки или аккумулятор, устройство активируется пользователем вручную, выполнено с возможностью генерирования раздражающих электрических импульсов и передачи их на поверхность кожи пользователя, не вызывая сокращения мышц, имеет ряд режимов интенсивности и периодичности воздействия, переключаемых пользователем.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, заключается в создании устройства для поддержания бодрствующего состояния и предотвращения засыпания человека с такой конструкцией и с такими технологическими параметрами, которые обеспечивают надежность, безопасность и простоту в применении с одновременным гарантированием высокой экономической эффективности при производстве, а также с приемлемой стоимостью для всех слоев населения.
Задача была решена после тестирования прототипов такого прибора с условным названием "Раздражающий электростимулятор", или РЭС.
У него отсутствует измерительный блок, что предотвращает указанные выше недостатки, вместо этого он активируется и регулируется пользователем в нужный момент. Устройство оборудовано максимально упрощенной системой управления, позволяющей пользователю менять его режимы на ощупь, не отрывая взгляда от дороги. Функциональной частью устройства является генератор электрических импульсов определенной формы, передающихся на кожу пользователя в нескольких режимах скорости (число импульсов в минуту) и нескольких режимах интенсивности. Оба эти параметра очень просто переключаются пользователем в любой момент пользования прибором. В прототипе РЭС было применено и проведено тестирование пяти режимов скорости, с промежутком между импульсами от трех до пятнадцати секунд, что вполне удовлетворительно, но может быть изменено автором заявки в других моделях РЭС. Интенсивность импульса в прототипе РЭС выбирается пользователем из нескольких уровней (двадцать пять в прототипе), сила которых определена экспериментальным путем в безопасном диапазоне силы тока с условной нагрузкой 1000 Ом и испытана.
Из-за особенностей конструкции РЭС электроимпульсы проходят только через кожу, но не через мышцы и не вызывают их сокращения, как это делают существующие миостимуляторы, то есть не влечет связанных с этим неудобств. Зато устройство провоцирует раздражающие, а на высшей интенсивности - несколько болезненные ощущения, силу которых пользователь очень быстро и легко подбирает сам.
Когда организм испытывает определенные болезненные ощущения, он находится в ожидании следующего разряда, напрягается, и происходит выброс адреналина с такими последствиями: общая мобилизация сознания, некоторое учащение сердцебиения, улучшение снабжения кислородом головного мозга, исчезновение сонливости.
Этот эффективный результат достигается компактным устройством РЭС размерами около 5 на 6-9 см, защищенным от погодных условий прочным корпусом, который пользователь может повсюду носить с собой и использовать при любых обстоятельствах.