Спосіб нормалізації функціонально-фізіологічного стану водія у процесі керування транспортним засобом

Реферат: Спосіб нормалізації функціонально-фізіологічного стану водія у процесі ручного керування напрямком руху транспортного засобу, корпус або рушій якого мають струмопровідні частини, при якому водій здійснює контакт з органами ручного керування та на нього впливають електричним полем. При цьому, використовують органи ручного керування транспортним засобом, поверхні яких, що контактують у процесі керування з руками водія, виконані з струмопровідного матеріалу, та здійснюють їх електричний зв'язок з струмопровідними частинами корпусу або рушія через регулятор потужності потоку електричної енергії. UA 116326 U (12) UA 116326 U UA 116326 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі забезпечення життєдіяльності і може бути застосованою для фізіологічного впливу на суб'єкт, переважно водія транспортного засобу, для зняття фізичної втоми під час керування транспортним засобом з метою нормалізації (гармонізації) його функціонально-фізіологічного стану. Статистика засвідчує, що причиною 25 % всіх серйозних аварій на дорогах є втома водія (не гармонізований фізіологічний стан) і, як наслідок цього, засинання за кермом. Найбільший ризик засинання спостерігається в далеких поїздках, особливо в темний час доби і при монотонних дорожніх умовах. Встановлено, що через чотири години безперервного керування автомобілем реакція водія знижується в два рази, через вісім - в шість разів. Головною причиною засинання водіїв, які тривалий час знаходяться за кермом автомобіля, є те, що через деякий час після початку керування їх головний мозок перестає засвоювати кисень в необхідній кількості. В свою чергу, зниження здатності мозку засвоювати кисень пов'язане з двома особливостями робочої обстановки будь-якого водія. По-перше - це відсутність досить активних фізичних рухів тіла водія під час керування автомобілем. По-друге це екранування робочого простору водія металевим корпусом автомобіля від впливу природного електричного поля Землі (ЕПЗ). Відомо, що для того, щоб головний мозок людини засвоював кисень в необхідній кількості, крові, окрім самого кисню, потрібна наявність достатньої кількості вільних електронів - носіїв негативного електричного заряду. До того, як вступити в реакцію з гемоглобіном крові, кисень повинен перетворитись в негативно заряджений іон, тобто приєднати вільний електрон. Якщо він цього не здійснить, то не вступить в реакцію з гемоглобіном крові, а, значить, не надійде до клітин головного мозку, котрі через деякий час почнуть відчувати його нестачу, що в кінцевому результаті виявиться у виникненні сну або сонливого стану. Джерелом вільних електронів у крові є процеси обміну речовин. Коли людина рухається, її мускули працюють, в них відбуваються обмінні процеси, виділяються вільні електрони, котрі попадають в кров, а потім у легені, де, зустрівшись з атомами кисню, "допомагають" їм з'єднатись з гемоглобіном і тим самим сприяють постачанню киснем всіх тканин тіла, включаючи тканини головного мозку. Рух вільних електронів в тілі людини відбувається під дією внутрішнього електричного поля, яке індукується в ньому електричним полем Землі (ЕПЗ). Відомо, що кінцівки людини заряджені негативно відносно основного скелету, зокрема, головного та спинного мозку [1]. Таким чином, ЕПЗ через внутрішнє поле організму забезпечує рух електронів від мускулів ніг у бік головного та спинного мозку. Екранування цього поля корпусом автомобіля практично усуває повністю або ж значно послаблює цю рухому силу, що призводить до недостатньо інтенсивного надходження в кров і легені вільних електронів, а в головний мозок - кисню. Відомо багато способів боротьби із засинанням за кермом, більшість з яких, як правило, зводяться до контролю стану водія, в першу чергу - його головного мозку за допомогою безперервного зняття з нього електроенцефалограми (ЕЕГ) і подачі відповідного сигналу тривоги у тому разі, якщо ЕЕГ зафіксує момент, коли мозок водія перестає реагувати на подразнюючі сигнали навколишнього середовища, які надходять до нього у вигляді інформації щодо дорожньої ситуації. Після подачі сигналу тривоги водій повинен прокинутись і прийняти необхідні заходи перестороги, наприклад, зупинити автомобіль і відпочити. У ранніх системах контролю втома водія визначалася відеоконтролем за поведінкою його очей. При закритті очей відбувалася вібрація рульового колеса. Та на практиці дані системи показали низьку ефективність у запобіганні аварій, тому що реакція водія на попередження занадто запізнювалась. Відомий спосіб контролю стану водія за допомогою пристрою, обладнаного датчиком ЕКГ та електродами, які живляться від автомобільного генератора [2]. Пристрій розміщують на кермі автомобіля. Під час керування водій охвачує долонями кермо і встановлені на ньому електроди пристрою, котрі вимірюють та передають до мікрокомп'ютера дані щодо стану його серцево-судинної системи. У разі зафіксованого порушення серцевої діяльності водія або зменшення значення його пульсу (що свідчить про початок процесу засинання) мікрокомп'ютер подає керуючий сигнал на плавну зупинку транспортного засобу. Подібна методика контролю, яка стежить за фізичним станом водія, фіксує певні відхилення та попереджає його про необхідність зупинки та відпочинку, описана в журналі [3]. Відомий також спосіб автоматичного контролю стану водія за допомогою пристрою, оснащеного вимірювачем пульсу, який закріплюють на зап'ясті водія за допомогою браслету[4]. Система керування роботою цього пристрою розрахована на те, що у разі відхилення показань частоти пульсу від норми (що засвідчує настання стану засинання або ж порушення серцевої діяльності водія) автомобіль зупиняється. Для попередження подальших аварійних 1 UA 116326 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ситуацій при зупинці відбувається автоматичне звукове оповіщення розміщених за ним мобільних засобів. Недоліком зазначених вище способів є те, що всі вони лише здійснюють моніторинг функціонально-фізіологічного стану водія та, у кращому випадку, подають команду на зупинку автомобіля, при цьому вони жодним чином не втручаються в процеси взаємодії організму водія з негативними факторами впливу оточуючого середовища. Більш перспективними з позиції надання можливості нівелювання несприятливого впливу техногенних чинників на водія під час руху є способи, що передбачають ту чи іншу форму впливу на його фізичний стан. Прикладом цього може бути спосіб зняття фізичної втоми водія за допомогою розміщеного на сидінні автомобіля спеціального механічного пристрою [5]. До складу пристрою, що реалізує спосіб, входить жорстка накладка, котру водій розміщує біля вигнутої ділянки своєї спини і закріплює текстильними стрічками. Конструктивне виконання накладки надає можливості спричиняти навантажувальні зусилля на спину водія, величину яких останній регулює самостійно. В результаті такого впливу створюються більш комфортні умови роботи, які сприяють зменшенню втоми, збереженню осанки і гнучкості хребта, запобіганню порушення кровообігу. Цей спосіб ураховує анатомо-фізіологічні особливості водія і у значній мірі усуває дискомфорт, пов'язаний з довготривалим сидячим положенням, але в той же час він має суто локальний характер дії (зона хребта) і аж ніяк не впливає на несприятливі фактори, вплив яких негативно позначається на самопочутті та працездатності водія (таких, як шум, вібрація, вихлопні гази, запиленість салону тощо). В [6] описаний спосіб впливу на фізіологічний стан водія із застосуванням спеціального приладу - автостимулятора, який складається з контактних елементів різноманітної форми, виготовлених з енергетично активних порід дерева (дуба, берези, бука). Контактні елементи представлені у вигляді брусків або вставок, нанизаних на систему еластичних зв'язок. Автостимулятор закріплюється на сидінні автомобіля і призначений для фізіологічного впливу енергетичними полями на тіло водія. Фактично він виявляє подвійну дію - по-перше, впливає на організм енергетичним полем вказаних порід дерева, з яких виготовлені контактні елементи, та по-друге - масажує шкіряний покрив контактними елементами, спричиняючи при цьому нервоворефлекторну дію. Спосіб, що реалізується цим приладом, є більш перспективним у порівнянні з вищенаведеним, тому що має дещо ширший спектр дії - окрім механічного, він спричиняє і енергетичний вплив на тіло водія. Та, не дивлячись на це, нівелюючий ефект енергетичних полів, джерелом яких є певні породи дерева, навіть у поєднанні з механічним впливом контактних елементів, є надто низьким для того, щоб повноцінно привести середовище салону автомобіля, у якому перебуває водій, до стану безпечного. Через це такий спосіб є малоефективним. За прототип корисної моделі прийнятий спосіб нормалізації функціонально-фізіологічного стану водія у процесі ручного керування напрямком руху транспортного засобу, корпус або рушій якого мають струмопровідні частини, при якому водій здійснює контакт з органами ручного керування та на нього впливають електричним полем[7]. Цей спосіб реалізується за допомогою біоелектростимулятора, основними функціональними елементами якого є джерело напруги, вимірювальний пристрій, перемикачі та набір електродів із струмопровідниками. Перед початком руху водій встановлює деякі електроди на праву руку і ноги, поєднує їх з рефлекторними зонами і фіксує ременями або присмоктувачами. Деякі електроди водій поєднує з рефлекторними зонами спини. Один з електродів розміщується на кермі, він контактує з лівою рукою водія. Всі електроди водій підключає до джерела струму. В процесі руху водій, орієнтуючись на показання вимірювального пристрою, виконує послідовне вмикання необхідних електродів шляхом натискання відповідних перемикачів із заданим періодом часу, стимулюючи тим самим свій організм. Недоліком способу є велика трудомісткість та незручність практичного його застосування, зумовлені відносно великим обсягом підготовчих і заключних робіт (водій фактично "прив'язаний" до біоелектростимулятора і кожного разу при потребі виходу із транспортного засобу йому потрібно знімати електроди з рук та ніг та відключати їх від джерела живлення, а при поверненні - знову повторювати ці дії) та необхідністю ручного вмикання-вимикання відповідних перемикачів із заданим періодом часу. До того ж закріплені на руках та ногах водія електроди обмежують свободу рухів, що є одним із факторів ризику. Метою корисної моделі поставлено зниження трудомісткості та зменшення незручності застосування способу нормалізації функціонально-фізіологічного стану водія у процесі керування транспортним засобом, (тобто, підвищення ефективності способу/ 2 UA 116326 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Замисел корисної моделі полягає у тому, щоб по-перше, автоматизувати процес нормалізації функціонально-фізіологічного стану водія у процесі керування транспортним засобом за рахунок суміщення його основних функцій та ліквідації підготовчих і заключних дій, та, по-друге, використати природний фактор (формування електростатичного поля). Поставлена мета досягається тим, що використовують органи ручного керування транспортним засобом, поверхні яких, що контактують у процесі керування з руками водія, виконані з струмопровідного матеріалу, та здійснюють їх електричний зв'язок з струмопровідними частинами корпусу або рушія через регулятор потужності потоку електричної енергії. Електричний зв'язок водія через органи ручного керування напрямком руху транспортного засобу з струмопровідними частинами корпусу або рушія може здійснюватись дискретно-безперервно. В якості регулятора потужності потоку електричної енергії на органи ручного керування транспортним засобом може використовуватись стабілізатор або обмежувач потужності потоку електричної енергії. Корисна модель пояснюється кресленням, де зображений один із варіантів здійснення способу. Для реалізації способу використовують транспортні засоби з металевими (струмопровідними) частинами корпусу (кузова, салону, кабіни) 1, або металевими частинами, наприклад, гусеничного або шнекового рушія. Транспортні засоби також мають органи ручного керування напрямком руху, ті поверхні 2 яких, що контактують у процесі управління з руками водія 3, виконані з струмопровідного матеріалу. Ці поверхні зв'язані електричним зв'язком 4 з струмопровідними частинами корпусу або рушія через регулятор 5 потужності потоку електричної енергії. Цей регулятор може діяти безперервно або дискретно-безперервно, перериваючи або регулюючи напругу електричного поля з певною частотою. У якості регулятора потужності потоку електричної енергії можуть використовуватись стабілізатор або обмежувач потужності потоку електричної енергії. Спосіб здійснюється наступним чином. Водій 3 транспортного засобу, у процесі керування напрямком його руху здійснює контакт з поверхнями 2 його органів ручного керування. Оскільки ці поверхні виконані струмопровідними і зв'язані електричним зв'язком 4 з струмопровідними частинами корпусу 1 або рушія, забезпечується безпосередній електричний зв'язок тіла водія з електростатичним полем Землі (фактично, водій отримує заземлення). Це є природним позитивним фактором, котрий нормалізує протікання практично всіх без винятку біологічних процесів в людському організмі. Оскільки електричний зв'язок рук водія через струмопровідні поверхні органів ручного керування з струмопровідними частинами корпусу або рушія здійснюють через регулятор 5 потужності потоку електричної енергії, у випадку наїзду (торкання корпусучи рушія) на об'єкти, що знаходяться під електричною напругою, знижується небезпека замикання ланцюга на водія і виключається його ураження струмом. Напруженість електростатичного поля, що діє на водія у штатному режимі, буде у 2-2,5 рази перевищувати екрановану металевим корпусом напруженість електричного поля Землі всередині корпусу (салону, кабіни) транспортного засобу. Тобто, вона буде фактично такою, як і у відкритому просторі. Перебуваючи під впливом постійного електричного поля природної напруженості (та певної спрямованості), водій транспортного засобу уникає виникнення сонливого стану, що загрожує безпеці руху. І здійснюється це автоматично, без додаткової трудомісткості та незручності. Додатково, вмикання-вимикання електричного зв'язку може здійснюватись дискретнобезперервно. Вибираючи частоту дискретності такою, щоб вона відповідала біоритмам мозку у стані бадьорості, ефект "заземлення" водія буде підсиленим. Як регулятор потужності потоку електричної енергії на органи ручного керування транспортним засобом може використовуватись стабілізатор або обмежувач потужності потоку електричної енергії, що гарантуватиме неперевищуваність параметрів електричного поля над заданими. Суттєвою перевагою запропонованого способу є і те, що конструктивні елементи, залучені в ньому, не прив'язані до водія, не стримують і не відволікають його під час керування. Вказаним досягається задача корисної моделі. Корисна модель може бути використана на транспортних засобах усіх типів: колісних легкових та вантажних автомобілях, автобусах, гусеничних - тягачах, тракторах, спеціальній техніці, залізничних тепловозах, електровозах та інших. Джерела інформації: 1. Зацепина Г.Н. Электрическая система регуляции процессов жизнедеятельности. М.: Издво Моск. Ун-та, 1992, - C. 112. 3 UA 116326 U 9 5 2. Патент РФ № 2435681, МПК : В60K 28/06, А61В 5/0295, А61K 5/0402, опубл. 10.12.2011 р. 3. "Автомобілі", № 10, жовтень 2011р., (також сайт Інтернет Systemsauto.ru "Системи сучасних автомобілів"). 9 4. Патент РФ на корисну модель № 85863, МПК : В60K 28/06, опубл. 20.08.2009 р. 7 5. Патент РФ на винахід № 2223737, МПК : А61Н 1/00, опубл. 20.02.2004 р. 5 6. Патент РФ на винахід № 1826894, МПК : А61Н 15/00, опубл. 07.07.1993 р. 7 7. Патент України на винахід № 21340, МПК : А61Н 1/00, опубл. 15.10.2001 р., Бюл. № 9. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Спосіб нормалізації функціонально-фізіологічного стану водія у процесі ручного керування напрямком руху транспортного засобу, корпус або рушій якого мають струмопровідні частини, при якому водій здійснює контакт з органами ручного керування та на нього впливають електричним полем, який відрізняється тим, що використовують органи ручного керування транспортним засобом, поверхні яких, що контактують у процесі керування з руками водія, виконані з струмопровідного матеріалу, та здійснюють їх електричний зв'язок з струмопровідними частинами корпусу або рушія через регулятор потужності потоку електричної енергії. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що електричний зв'язок водія через органи ручного керування напрямком руху транспортного засобу зі струмопровідними частинами корпусу або рушія здійснюють дискретно-безперервно. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що як регулятор потужності потоку електричної енергії на органи ручного керування транспортним засобом використовують стабілізатор або обмежувач потужності потоку електричної енергії. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4