УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК A61H1/00 

Изобретение относится к медицине.

Известны различные типы систем, созданных для размещения в зданиях и обеспечения жизни человека. В известных зданиях обеспечивается следующий минимум устройств, служащих для отправления физических и физиологических функций человека (систем жизнеобеспечения): водо-, электро-, газо-, теплоснабжения, кондиционирования, связи и коммуникаций, канализации, вентиляции, удаления отходов. В Японии предложены "умные здания" (Интерит-биру, Софт-хауз), включающие автоматизированные системы освещения, кондиционирования, безопасности, расширенные системы коммуникаций с банками данных, позволяющие жителям (работникам) получать доступ непосредственно из квартир или офисов к памяти крупнейших ЭВМ, а также автоматизированные централизованные системы удаления отходов. Это здания с "рудиментами мозга" или "запрограммированные дома".

Известны предложения, направленные на дальнейшее улучшение условий проживания: здания, проворачивающиеся за солнцем, с целью более полной инсоляции помещений, а также здания с автоматическим затемнением окон при излишней инсоляции.

Все указанные разработки по системам поддержания здоровья человека направлены на улучшение качества проживания, на поддержание здорового образа жизни, однако не указывают непосредственного и прямого влияния на те или иные болезни человека, не позволяют направленно воздействовать на болезни или болезненное состояние жителя с целью его выздоровления, не дают возможность выявить болезни или болезнетворное состояние жителя.

Наиболее близким к изобретению является устройство для формирования среды обитания, содержащее систему датчиков, подключенных к блоку управления и обработки, связанному с системой механизмов. Однако это устройство не позволяет формировать сферу обитания в соответствии с индивидуальными параметрами и состоянием человека.

Целью изобретения является повышение индивидуальной комфортности формируемой среды.

Сущность изобретения. Устройство для формирования среды обитания включает первичные преобразователи (датчики), улавливающие параметры тела человека: поля (тепловое, эманация энергии), выделения (воздух и др.), частоту дыхания и сердечных сокращений, кровяное давление, рост, вес, спектральную характеристику колебаний голосовых связок, состояние и цвет радужной оболочки глаз, качество походки, датчики соединены с персональной ЭВМ, содержащей в памяти данные о нормальных индивидуальных параметрах и сопоставляющей эти данные с полученными текущими параметрами. В случае отклонения замеренных параметров состояния тела человека от нормы для их приведения в норму служат исполнительные механизмы соединенные с ЭВМ. Исполнительные механизмы это устройство для воздействия на параметры тела человека с целью приведения их в норму (распылители, осветители с цветными фильтрами, кондиционеры, установки воспроизведения музыки, голограмм). В памяти ЭВМ содержатся строго индивидуальные программы о воздействии для лечения различных заболеваний или отклонений от нормального психофизического состояния (перевозбуждение, усталость и др.), выявляемых первичными датчиками-преобразователями. В соответствии с этими программами исполнительные механизмы служат для подачи лечебных добавок в воздух (аэрозоли, ароматизирующие добавки), в питьевую воду (лекарства), эссенциальные (необходимые для нормальной жизнедеятельности) микроэлементы и соли, для включения соответствующей музыки (успокаивающей или возбуждающей), для изменения цвета и освещенности стен, проецирования голографических картин, для выдачи рекомендаций по питанию на дисплее ЭВМ и по здоровому образу жизни. Существенным отличием устройства является расположение первичных преобразователей (датчиков) и исполнительных механизмов в таких местах, где наиболее благоприятен отбор параметров и поступление лечебных препаратов и других воздействий к человеку.

При этом используются для анализа те параметры, которые являются известными, дают полную информацию о состоянии человека (физическом и психофизическом) и могут быть выявлены существующими и известными методами: тепловое поле термовизионной установкой, энергии в высокочастотном электрическом поле по методике Кирлиан (фиксация предусмотрена в ванной комнате, возможно через полупрозрачное зеркало); вес датчиком любой конструкции, т.е. в т.ч. тензорезистором (фиксация через сиденье кресла или кровать); рост фоторезисторами в паре с источниками света, установленными в дверных проемах; частота дыхания высокочувствительным остроориентированным микрофоном типа течеискателя, направленным на лицо человека; частота сокращений сердца, кровяное давление через электроды и датчики, прикрепленные постоянно к ручкам и спинке кресла; спектральная характеристика голова-микрофоном состояние и цвет радужной оболочки глаз цветной передающей камерой, воспринимающей данные через полупрозрачное зеркало; выделения; воздух через датчик в уровне головы человека на спинке кровати; моча, кал в туалете; качество походки (соотношение между нормальной и касательной составляющей давления ноги на пол тензорезисторами на одной из ступени лестницы или половины пола.

Все эти параметры достаточные для анализа состояния (физического и психофизиологического) человека: если уменьшился рост (человек сгорбился), усилились горизонтальные напряжения при ходьбе (шаркающая походка), увеличилась частота дыхания значит, налицо усталость, ослабленное состояние организма. При повышении температуры отдельных мест на теле человека, что улавливается термовизором имеет место воспалительный процесс. Запахи изо рта свидетельствуют о ряде заболеваний полости рта, кишечного тракта. Термография тела человека дает информацию о состоянии обмена веществ, о болезнях ряда органов. Данные о всех параметрах анализируются персональной ЭВМ, после чего становится диагноз и вступает в действие исполнительные механизмы. В памяти ЭВМ заложены все параметры в норме, индивидуальные для каждого человека, а также сочетания параметров, отклоняющихся от нормы, причем каждое сочетание свидетельствует об определенном болезненном состоянии. Одновременно с каждым указанным сочетанием параметров в память ЭВМ введены данные о комплексе воздействий с целью извлечения, приведения параметров к норме. Для извлечения к ЭВМ присоединена система исполнительных механизмов, включая в себя, во-первых, механизмы для подачи ароматических и лекарственных добавок в воздух и воду (могут быть выполнены в виде батареи баллонов с аэрозолями и растворами, причем выходные отверстия открываются по команде от ЭВМ); во-вторых, системы освещения (цветное освещение стен и проецирование голографических картин); в-третьих, системы воспроизведения музыки; в-четвертых, системы кондиционирования; в-пятых, системы информации на дисплее ЭВМ о рекомендуемой диете и здоровом образе жизни.

На фиг. 1 показан план квартиры с указанием мест расположения датчиков (преобразователей) и исполнительных механизмов; 1 здание; 2 распылитель для подачи аэрозолей; 3 тензорезисторы на опорах кровати; 4 датчик (приемник) выдуваемого воздуха; 5 осветители с цветными фильтрами; 6 датчик веса тела в полу; 7 фоторезисторы в косяке двери; 8 зеркало; 9 передающая цветная камера; 10 трубка для подачи лекарственных добавок в питьевую воду; 11 раковина; 12 дисплей с выводом данных от ПВЭМ о рекомендуемой диете и здравом образе жизни; 13 датчик в унитазе; 14 трубка для введения добавок в воду душа и ванной; 15 термовизорная камера; 16 средства детектирования эманации энергии в высокочастотном электрическом поле; 17 система исполнительных механизмов; 18 персональная ЭВМ (ПЭВМ); 19 громкоговорители; 20 датчики кровяного давления и частоты сокращений сердца; 21 тензорезистор в сиденье кресла; 22 высокочувствительный микрофон; 25 установка для голографического изображения; 26 кондиционер.

На фиг. 2 показан вертикальный разрез квартиры.

Устройство состоит из датчиков 3, 4, 6, 7, 9, 15, 16, 20, 21, 22, позволяющих автоматически замерять ряд параметров тела человека, расположенных в наиболее удобных для этого места в помещении, и соединенных с ПЭВМ 18, в памяти ПЭВМ 18 содержатся данные о нормальных индивидуальных параметрах данного человека (вес, рост, кровяное давление и др.), в случае недопустимых отклонений текущих (замеренных) параметров от нормальных в соответствии с индивидуальной программой через систему исполнительных механизмов 17 подключаются устройства, вводящие в воздух лечебные добавки 2, вводящие лечебные добавки (в том числе микроэлементы, минеральные соли) в питьевую воду 10, в воду душа и ванной 14, кондиционирующие воздух 26, включающие соответствующую музыку 19, меняющие цвета и освещенность стен 5, дающие на дисплее 12 рекомендации по диете и здоровому образу жизни. Это дает возможность постоянно поддерживать хорошее физическое и психофизиологическое состояние человека.

В здании 1 расположены датчики в спальной в кровати тензорезисторы 3, замеряющие вес (через тензоусилитель), в спинке кровати у изголовья датчик (детектор) дыхания, выявляющий наличие дурного запаха, в одной из половиц пола датчик 6 на основе тензорезистора, выявляющий нормальную и касательную составляющие нагрузки при ходьбе, в проеме двери датчик на основе на основе фоторезисторов 7, фиксирующий рост человека, за полупрозрачным участком зеркала 9 в прихожей цветная камера, фиксирующая цвет и состояние радужной оболочки глаз, в санузле датчик 13 в умном туалете, фиксирующий известные параметры белок, сахар и др. в моче, в ванной на стене термовизорная камера 15 для фиксации теплового поля раздетого человека, аппаратура 16 для фиксации высокочастотного поля раздетого человека методом Кирлиан эффекта, в кресле тензорезистор 21 в сиденье, фиксирующий вес человека, и датчики 20 в подлокотниках, фиксирующие через контакт с кровяными сосудами рук кровяное давление и частоту сердечных сокращений, а также высокочувствительный микрофон 22 в спинке, фиксирующий удары сердца и спектральную характеристику голоса. Таким образом, датчики 3, 4, 6, 7, 9, 13, 15, 16, 20, 21, 22 позволяют выявить текущие значения основных параметров, определяющих физическое и психофизиологическое состояние человека, вес, рост, частота сердечных сокращений, давление крови, температурное и высокочастотное поле (дающие не только сведения по общей температуре тела, но и по местам на теле с различными болезненными явлениями), частота выдыхаемого воздуха (данные о ряде болезней), состояние и цвет радужной оболочки глаз, спектральную характеристику голоса, качество походки) соотношение между нормальной и касательной составляющими веса тела при ходьбе). Часть этих параметров служит для оценки психофизиологического состояния: при физической усталости несколько уменьшается рост (человек горбится), появляется шаркающая походка (увеличивается касательная составляющая веса тела при ходьбе), голос становится слабее, снижаются высокие токи и т.д.

Устройство работает следующим образом.

Войдя в здание 1, человек через датчики 3, 21 сообщает о весе тела, датчики 7 сообщают сведения о росте с максимально толстым каблуком, причем датчик располагается в той двери, где толщина каблука постоянна, например входной, этот нормальный параметр вводят в ПЭВМ заново при смене обуви), датчики 6 сообщают сведения о степени "шаркания" походки, датчики 9 передают данные о цвете и состоянии радужной оболочки глаз, датчики 13 данные о белке и сахаре в моче, датчики 15 и 16 температурное и высокочастотное поля, датчики 20 данные о частоте сердечных сокращений и кровяном давлении, датчики 21 вес человека, датчик 22 частоту сердечных сокращений и спектральную характеристику голоса. Эти данные поступают в ПЭВМ 18, где сравниваются с нормальными данными, свидетельствующими о здоровом состоянии человека. В случае неблагоприятного отличия замеренных и нормальных параметров ПЭВМ анализирует индивидуальные программы лечения в памяти и при надобности через систему исполнительных механизмов 17 вводит в воздух внутри помещений лекарственные (лечебные) или ароматические аэрозоли от баллонов через распылители 2, вводит в питьевую воду лечебные, в т.ч. микроэлементные добавки через трубку 10 от баллонов вводит в воду для душа и ванной лечебной добавки через трубку 14, кондиционирует воздух 26, меняет цвет и освещенность помещений через осветители с цветными фильтрами 5, включает соответствующую (успокаивающую или возбуждающую) музыку через громкоговорители 19, включает голографические картины через установки 25, выдает на дисплее 12 данные о рекомендуемой диете и здоровом образе жизни.

Количество и состав воздействий, производимых системой исполнительных механизмов 17, зависят от выявленного состояния или болезни. Например, если установлена физическая усталость (датчики 7 зарегистрировали, что человек горбится, датчик 6 шаркающую походку, датчики 15 выявили небольшое понижение температуры тела, датчики 20 выявили повышение частоты сокращений сердца, датчик (микрофон) 22 выявил изменение спектральной характеристики голоса уменьшение высоких частот), то ПЭВМ 18 согласно заложенной в нее программе, сопоставив показатели от указанных датчиков 6, 7, 15, 20, 22 с нормальными показателями, включает распылитель 2 для подачи аэрозоля с ароматом цветов (розы, жасмина и др.), установки для голографических изображений 25 на стенах с проецированием статических картин природы, причем успокаивающие и снижающие физическую усталость, запахи и изображения подбираются индивидуально, в соответствии с особенностями каждого человека (запах сена, дым костра, грибной запах и т.д.), осветители 5 с зелеными фильтрами, так как зеленое освещение успокаивает, включает через громкоговорители 19 спокойную, тихую, например классическую музыку. Напротив, при необходимости преодоления сонного состояния после отдыха (датчики 20 выявили снижение частоты сокращения сердца, датчики 23 шаркающую походку, датчик (микрофон) 22 сниженную частоту дыхания, а все остальные показатели в норме) через громкоговорители 19 включается бодрая и более громкая музыка, динамичные изображения (водопад, река и др.) через установки 25, голубое и красное освещение через осветители 5, подается аэрозоль с морской водой через распылитель 2, снижается температура в помещении с помощью кондиционера 26.

Если установлено начало острого респираторного заболевания (ОРЗ) (одновременно датчиками 15 выявлено небольшое повышение температуры тела, датчиками 20 увеличение частоты сокращения сердца; высокочувствительным микрофоном 22 изменение спектральной характеристики голоса, кашель, чихание, датчиком 9 покраснение радужной оболочки глаз), то ПЭВМ 18 согласно заложенной в нее программе, сопоставив показатели от датчиков 15, 20, 22, 9 с нормальными и установив отклонения, свидетельствующие о начале ОРЗ, включает, распылитель 2 для подачи к лицу человека бактерицидного аэрозоля с экстрактом облепихи, или эвкалипта, или ромашки, через трубку 19 периодически включает подачу в питьевую воду лечебных добавок ацетилсалициловой кислоты, антибиотика. Частота включений зависит от хода выздоровления и индивидуальных рекомендаций, заложенных в программе ПЭВМ 18. После выздоровления система 17 отключается.

В более сложных случаях болезни (например, при выявлении недостатка иода в организме) ПЭВМ 18 должна анализировать интенсивность основного обмена, уровень теплопродукции (датчики 15, 16), после чего назначается подача микроэлемента в питьевую воду через трубку 10.

Наконец, в наиболее сложных случаях (выявление с помощью датчиков хронических или наследственных заболеваний, желудка, сердца, легких, почек и др. ) ПЭВМ 18 согласно заложенной в ее память программе рекомендует на дисплее диету (лечебное питание), а также дает рекомендации по здоровому образу жизни распорядок дня, объем физических нагрузок и др.

Использование: в медицине. Сущность изобретения: устройство содержит систему датчиков, подключенных к блоку управления и обработки, связанному с системой исполнительных механизмов. Эффект повышения индивидуальной комфортности формируемой среды обитания достигается за счет того, что система датчиков включает датчик теплового поля и средства детектирования эманации энергии органов тела человека в высокочастотном электрическом поле, датчики веса, роста, частоты дыхания, пульса и кровяного давления, система исполнительных механизмов включает средства подачи аэрозольных добавок в воздух, средства подачи лекарственных и ароматизирующих добавок в воду и средства светового и звукового воздействия. Блок управления и обработки выполнен в виде ЭВМ с дисплеем для выдачи рекомендаций по питанию и здоровому образу жизни. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ, содержащее систему датчиков, подключенных к блоку управления и обработки, связанному с системой исполнительных механизмов, отличающееся тем, что, с целью повышения индивидуальной комфортности формируемой среды, система датчиков включает в себя датчик теплового поля и средства детектирования эманации энергии органов тела человека в высокочастотном электрическом поле для установки в ванной комнате, датчики веса для размещения в кровати и кресле, датчики роста для размещения в дверном проеме, датчики частоты дыхания для установки в спинке кровати, датчики пульса и кровяного давления для установки в подлокотниках кресла, система исполнительных механизмов включает средства подачи аэрозольных добавок в воздух в непосредственной близости от рабочего стола, средства подачи лекарственных и ароматизирующих добавок в воду, выполненные с возможностью подключения к водопроводной сети в ванной комнате и в кухне, и средства светового и звукового воздействия для установки в рабочем кабинете, при этом блок управления и обработки представляет собой электронно-вычислительную машину с дисплеем для выдачи рекомендаций по питанию и здоровому образу жизни, предназначенным для установки в кухне.