Спосіб гармонізації фізіологічного стану водія автотранспортного засобу

Реферат: UA 73611 U UA 73611 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі медицини 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 реабілітації його функціонального стану. Проблема аварійності, пов'язаної з автомобільним транспортом, в останнє десятиліття набула особливої гостроти у зв'язку з невідповідністю дорожньо-транспортної інфраструктури потребам суспільства, недостатньою ефективністю функціонування системи забезпечення безпеки дорожнього руху і вкрай низькою дисципліною учасників дорожнього руху. Не зважаючи на те, що за останні роки відбулося деяке поліпшення технічних даних автотранспортних засобів, що експлуатуються на дорогах, праця водія, як і раніше, характеризується впливом комплексу несприятливих факторів, таких, як фізична напруга (фіксована робоча поза), значне нервово-емоційне напруження (необхідність термінового прийняття екстрених рішень, аналіз ситуації, що склалася на дорозі), шум, вібрація, несприятливі метеорологічні умови, хімічні речовини (оксид вуглецю, оксиди азоту, акролеїн, бензин, етиленгліколь та інші вуглеводні), а також запиленість. Систематичний вплив комплексу шкідливих чинників робочого середовища і специфіка роботи значно прискорюють професійну непридатність водіїв і завдають істотної шкоди їх здоров'ю. Особлива підступність цих чинників полягає у тому, що більшість з них є практично невловимими для органів почуттів, і при цьому, з плином часу, ефект їх негативного впливу лише накопичується. Статистика засвідчує, що причиною 25 % всіх серйозних аварій на дорогах є втома водія 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 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 (Зацепина Г.Н. Электрическая система регуляции процессов жизнедеятельности. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992, с. 112). 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. На жаль, до останнього часу зазначені явища практично не враховувались при вирішенні проблем, спрямованих на зниження ризику порушення фізіологічного стану водіїв під час керування автотранспортом. В той же час, у відомому технічному рівні висвітлений широкий спектр різноманітних рішень щодо розробки тих чи інших заходів для попередження аварійних ситуацій на дорогах, які можуть виникнути за вини водіїв. Так, 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 електроенцелограми (ЕЕГ) і подачі відповідного сигналу тривоги у тому разі, якщо ЕЕГ зафіксує момент, коли мозок водія перестає 1 UA 73611 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 9 електродами, які живляться від автомобільного генератора (патент РФ № 2435681, МПК : В60К 28/06, А61В 5/0295, А61К 5/0402, опубл. 10.12.2011 р.). Пристрій розміщують на кермі автомобіля. Під час керування водій охоплює 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 "Автомобілі" (журнал № 10, жовтень 2011 р., а також на сайті Інтернет Systemsauto.ru "Системи сучасних автомобілів"). Відомий також спосіб автоматичного контролю стану водія за допомогою пристрою, оснащеного вимірювачем пульсу, який закріплюють на зап'ясті водія за допомогою браслету 9 (патент РФ на корисну модель № 85863, МПК : В60К 28/06, опубл. 20.08.2009 р.). 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 ситуацій при зупинці відбувається автоматичне звукове оповіщення розміщених за ним мобільних засобів. Недоліком зазначених вище методик контролю є те, що всі вони лише здійснюють моніторинг фізичного 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 методики, 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 (патент 7 РФ № 2223737, МПК : А61Н 1/00, опубл. 20.02.2004 р.). До складу пристрою 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 пристрій враховує 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). 5 В патенті РФ № 1826894 (МПК : А61Н 15/00, опубл. 07.07.1993 р.) описаний спосіб впливу на фізіологічний стан водія із застосуванням спеціального приладу - автостимулятора, який складається з контактних елементів різноманітної форми, виготовлених з енергетичноактивних 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 нервово-рефлекторну дію. Цей метод 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 зважаючи 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 2 UA 73611 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 повноцінно привести середовище салону автомобіля, у якому перебуває водій, до стану безпечного. Через це такий спосіб є малоефективним. За найближчий аналог корисної моделі прийнятий спосіб гармонізації функціонального стану водія автотранспортного засобу, при якому організм водія в процесі керування ним автотранспортним засобом піддають впливу електричного поля (патент України на винахід 7 №21340, МПК : А61Н 1/00, опубл.15.10.2001 р., Бюл. № 9). 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, перш за все, його мала ефективність як з позиції повноти нівелювання впливу вказаних вище негативних факторів, так і з позиції зручності практичного застосування. Цей спосіб (як, до речі, і всі вищезгадані) не усуває головної причини зниження працездатності водія – "кисневого голодування" головного мозку, яке, як було сказано, виникає через нестачу негативно заряджених іонів кисню в робочому просторі водія, що, в свою чергу, є наслідком екранування цього простору від природного електричного поля Землі металевим корпусом автомобіля. Крім того, спосіб є вкрай незручним для водія, тому що в процесі керування автомобілем він повинен весь час відволікати свою увагу та погляд на перемикання електродів та спостереження за показниками вимірювального пристрою, а це може спровокувати виникнення аварійної ситуації. До того ж, закріплені на його руках та ногах електроди обмежують свободу рухів, що теж є одним із факторів ризику. Незручність проявляється також і у тому, що водій фактично "прив'язаний" до біоелектростимулятора, і кожного разу, при потребі виходу із салону автомобіля, йому потрібно знімати електроди з рук та ніг та відключати їх від джерела живлення, а при поверненні - знову повторювати ці дії. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу гармонізації функціонального стану водія автотранспортного засобу шляхом усунення впливу негативних факторів на його працездатність, зокрема, шляхом встановлення в робочому просторі кабіни озонатора та різнополярних електродів, а також вибором оптимальних місць позиціонування останніх в кабіні, в результаті чого в кабіні автомобіля створюється внутрішнє електричне поле, яке компенсує негативні наслідки впливу екранування електричного поля Землі, а також створюються умови для додаткового надходження в організм водія негативно заряджених іонів кисню, що виробляються озонатором, і тим самим компенсується нестача вільних електронів в організмі водія. Поставлена задача вирішується тим, що в способі гармонізації функціонального стану водія автотранспортного засобу, при якому організм водія в процесі керування ним автотранспортним засобом піддають впливу електричного поля, згідно з корисною моделлю, в робочому просторі кабіни автотранспортного засобу над головою водія встановлюють позитивний електрод, ав нижній частині робочого простору - негативний електрод, на обидва електроди подають постійну напругу від генератора автотранспортного засобу, величину якої регулюють під час руху в залежності від фізичного та психоемоційного стану водія, крім того, організм водія піддають додатковому впливу негативно заряджених іонів, які надходять з озонатора, котрий встановлюють в межах робочого простору кабіни. При цьому в робочому просторі кабіни встановлюють металеві електроди, покриті плівкою з діелектричного матеріалу, або ж виготовлені з діелектричного матеріалу з високим значенням діелектричної проникності. Ознаки, які відрізняють запропонований спосіб впливу на водіїв автотранспорту від ознак подібних рішень, описаних згідно відомого рівня техніки, обумовлюють вказаний вище технічний результат, який досягається в процесі реалізації цього способу. Як було вказано вище, металева кабіна будь-якого автотранспорту екранує робочий простір водія від дії природного електричного поля Землі, частково "відрізаючи" водія від впливу природного позитивного фактора, котрий нормалізує протікання практично всіх без винятку біологічних процесів в людському організмі. Встановлення різнополярних електродів в робочій зоні водія дозволяє створювати в ній внутрішнє постійне електричне поле, яке "насичує" середовище, в якому розміщені електроди, вільними електронами і таким чином гармонізує електричну природу простору, що оточує водія. Іншими словами, це поле компенсує нестачу 3 UA 73611 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 потенціалу природного електричного поля Землі, втрачену через екранування кабіни, і є ефективним фізіотерапевтичним чинником. На електроди подається напруга від генератора автомобіля, величина її регулюється і встановлюється в залежності від конкретних умов експлуатації. У будь-якому разі напруженість електричного поля між електродами не перевищує безпечний допустимий інтервал, який коливається в межах 150-1000 В/м. Електроди можуть бути виготовлені з металу (наприклад, міді), покриті плівкою з діелектричного матеріалу, або ж виготовлені з діелектричного матеріалу з високим значенням діелектричної проникності. У випадку з діелектричним матеріалом втрати енергії для створення електричного поля потрібної напруженості будуть більшими, в той же час буде знижена небезпека замикання ланцюга на людину і її враження струмом. Оснащення кабіни автомобіля озонатором, який збагачує навколишнє середовище негативно зарядженими наночасточками - іонами кисню, дозволяє компенсувати нестачу вільних електронів. Озонатор може бути вибраний із будь-якого ряду конструкцій відомих озонаторів. Слід зазначити, що, звичайно, застосування озонаторів по їх прямому призначенню і з наданням відомого ефекту - не є відмітною ознакою. Але у запропонованому технічному рішенні сумісна дія озонатора, функція якого полягає у насиченні робочого простору водія іонами кисню, та різнополярних електродів, функція яких зводиться до створення внутрішнього електричного поля, дозволяє гармонізувати електричну природу робочого простору водія, наситити його організм необхідною кількістю вільних електронів і збалансувати його до рівня нормального функціонування всіх органів. Можна сказати, що поєднання впливу озонатора і електродів обумовлює виникнення синергетичного ефекту, який не можна було б досягти у разі окремого застосування кожного з цих елементів. Суттєвою перевагою запропонованого способу є і те, що конструктивні елементи, залучені в ньому (електроди, озонатор), ніяким чином не прив'язані до водія, як це має місце у відомому винаході. За таких умов ніщо не стримує і не відволікає водія під час керування. Спосіб здійснюється наступним чином: В салоні автомобіля закріплюються електроди. Один з електродів кріпиться безпосередньо над головою водія до м'якої оббивки стелі кабіни за допомогою невеликих шурупів-саморізів, а інший - до підлоги, в просторі між педалями гальма і акселератора та кріслом водія. Цей електрод кріпиться до підлоги за допомогою клейкої стрічки-скотча. Стельовий електрод приєднується до негативної, а підлоговий - до позитивної клем автомобільного генератора за допомогою мідних проводів через проміжний регулятор напруги (трансформатор), що подається на електроди, змінюючи величину якої можна регулювати величину напруженості електричного поля в робочому просторі водія, що знаходиться між двома електродами. Автомобільний озонатор (іонізатор) підключається до мережі електроживлення автомобіля за допомогою розетки прикурювача. Іонізатор кріпиться до пластикової приладової дошки за допомогою стандартного присмоктувача праворуч від водія. Величина напруженості електричного поля визначається за допомогою вимірювача напруженості ЕП, розробленого в Інституті геологічних наук НАН України. Прилад дозволяє проводити виміри напруженості статичних і квазістатичних електричних полів в діапазоні від (-10 кВ/м) до (+10 кВ/м). Вимірювач ЕП за допомогою стандартного присмоктувача кріпиться до нижньої частини лобового скла автомобіля з боку салону безпосередньо перед водієм. При запуску автомобільного двигуна водій приводить в дію озонатор шляхом натискання кнопки "ON" ("Пуск") і включає вимірювач ЕП. Потім, за допомогою регулятора напруги, що подається з автомобільного генератора на електроди, і регулятора "LEVEL" ("Рівень") іонізатора він домагається того, щоб вимірювач напруженості ЕП показував величину приблизно +500 В/м. Згідно з діючими санітарними нормами величина напруженості постійного електричного поля в робочій зоні не повинна перевищувати 20 кВ/м, що в 40 разів вище вказаного значення в 500 В/м. У той же час, напруженість ЕП в +500 В/м приблизно в 4-8 перевищує напруженість природного електричного поля Землі на відкритому просторі в умовах міської забудови, і приблизно в 8-10 разів може перевищувати той же показник всередині салону автомобіля, екранованого його металевим кузовом. Перебуваючи під впливом одночасно двох чинників - потоку іонізованого повітря, створюваного автомобільним іонізатором, і постійного електричного поля певної спрямованості (знизу обов'язково "мінус" а зверху обов'язково "плюс"), і певної напруженості - водій уникає виникнення сонливого стану, що загрожує безпеці руху автомобіля. Приклад 4 UA 73611 U 5 10 15 20 25 У салоні автомобіля Toyota Corolla на місці водія були встановлені 2 електроди, виконані з пластин з мідної фольги розміром 20×20 см і покритих тонким шаром полімерного ізоляційного матеріалу, що застосовується для виготовлення конденсаторів. Як озонатор був вибраний автомобільний іонізатор Aircomfort XJ-2000 (вироблений в Італії). Після включення автомобільного двигуна водій, орієнтуючись на показання вимірювача напруженості ЕП, шляхом регулювання потоку іонізованого повітря та величини напруги, котра подається на електроди, встановлює величину напруженості в робочому просторі кабіни автомобіля на рівні, близькому 500 В/м. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб гармонізації функціонального стану водія автотранспортного засобу, при якому організм водія в процесі керування ним автотранспортним засобом піддають впливу електричного поля, який відрізняється тим, що в робочому просторі кабіни автотранспортного засобу над головою водія встановлюють позитивний електрод, а в нижній частині робочого простору - негативний електрод, на обидва електроди подають постійну напругу від генератора автотранспортного засобу, величину якої регулюють під час руху в залежності від фізичного та психоемоційного стану водія, крім того, організм водія піддають додатковому впливу негативно заряджених іонів, які надходять з озонатора, котрий встановлюють в межах робочого простору кабіни. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в робочому просторі кабіни встановлюють металеві електроди, покриті плівкою з діелектричного матеріалу. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в робочому просторі кабіни встановлюють електроди, виготовлені з діелектричного матеріалу з високим значенням діелектричної проникності. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5