КРЕСЛО ОПЕРАТОРА Российский патент 1996 года по МПК A47C1/02 A47C7/46 A61H1/00 

Предполагаемое изобретение относится к медицине и спорту, в частности, к устройствам для обеспечения двигательной активности во всех звеньях тела в процессе вынужденной позы сидя.

Известен "Способ снижения утомления оператора путем поддержки верхних конечностей" при работе в вертикальном положении, в котором измеряют массу и длину тела оператора, массы и положения центров масс сегментов рук оператора и величину действующего на позвоночный столб вращающего момента, затем вычисляют точку положения центра масс верхних конечностей в точке, соответственной положению центра масс, создают динамическую поддержку верхних конечностей, равную действующему на позвоночный столб вращательному моменту (см. а. с. N 1419694, МКИ А 61 F 5/37, БИ N 32, 1988).

Недостаток состоит в том, что этот способ нечем реализовать нет устройства для его претворения в жизнь.

Известно кресло-тренажер, содержащее подпружиненное сиденье и подлокотники, соединенные со спинкой, в котором подлокотники и другие элементы кресла сочленены подпружиненными шарнирами и образуют таким образом нагружатели для рук, ног и туловища (см. а. с. N 757167, А 63 В 23/00, А 47 С 7/46, БИ N 31, 1980).

Недостаток этого кресла в ограниченности характера нагрузок и в отсутствии вибростимуляторов, которые, как известно, существенно могут повышать эффективность тренировки и уменьшать ее продолжительности.

Известно устройство для вытяжения, содержащее кронштейн с закрепленным на нем блоком и гибкой тягой, перекинутой через блоки и соединенной общим концом с фиксирующим элементом, положенным на растягивающую часть тела пациента, а другим концом с держателем для руки (см. п. США, N 4362151, А 61 H 1/02, 1982).

Недостаток этого устройства в том, что оно непригодно для обеспечения вытяжения в процессе работы оператора.

Известно "Лечебно-профилактическое кресло", содержащее основание, стойку со спинкой, сидение, цилиндр с емкостью для масла и фиксатор пациента, в котором для разгружения позвоночника сиденье и спинка связаны с корсетом пациента так, что они гидравлически разводятся по вертикали и обеспечивают снятие нагрузки на позвоночник в покое и при движениях пациента (см. а. с. N 1289772, А 61 H 1/02, БИ N 15, 1988).

Недостаток этого кресла в том, что оно не содержит ни нагружателей для двигательной активности пациента, ни средства для обеспечения вибростимуляции.

В качестве прототипа принято "Кресло-тренажер", содержащее стойку, соединенные посредством шарниров сиденье, спинку, телескопические подлокотники, средство для нагрузки ног и пристяжной ремень, для чего шарниры и другие элементы кресла выполнены в виде нагружателей для мышц шеи, туловища, рук и ног, что обеспечивает разностороннюю физическую нагрузку, вполне пригодную для обеспечения двигательной активности при деятельности в условиях вынужденной позы сидя длительное время /1/.

Недостаток этого кресла в конструктивной сложности его, в трудности изготовления примененных в нем шаровых шарниров, а, следовательно, в дороговизне. Главное же, при всей его сложности оно не содержит вибростимулирующего приспособления, чем лишает возможности реализовать те преимущества, которые имеет вибростимуляция. Нет в нем также средств для снятия гравитационной нагрузки на позвоночник оператора, что не способствует профилактике утомления, вызванного этим фактором.

Целью изобретения является упрощение конструкции кресла и обеспечения двигательной активности всех звеньев тела оператора в условиях вибростимуляции и снятия гравитационной нагрузки.

Цель обеспечена тем, что в кресле-тренажере, содержащем соединенные посредством сочленяющихся тормозно-фиксирующих шарниров сиденье, спинку, подлокотники, подголовник и средство нагрузки ног, согласно предполагаемому изобретению тормозно-фиксирующие шарниры, сочленения элементов кресла выполнены в виде зубчатых фрикционов, подпружиненных друг к другу и имеющих между собой включатели вибрации в виде перемещающейся в плоскости их стыковки планки с захватной рукояткой и зацепным зубом, обеспечивающих зацепление двух смежных фракционов, при этом введены подмышечные держатели в виде мягких откидных упоров, шарнирно закрепленных на спинке, а подголовник выполнен в виде головодержателя, имеющего охватывающий голову кожух с подвешенным и подкрученным к нему посредством амортизационных лямок подбородкодержателем в виде мягкой дугообразной пластины, средство же нагрузки ног выполнено в виде двух шарнирно прикрепленных к сиденью нагружателей, каждый из которых имеет связанные между собой сочленяющимися шарнирами бедренный захват в виде мягкого с пристежным ремнем желоба и держатель голени и стопы в виде телескопической штанги и двух опор для стопы подошвенной и подъемной, выполненных в виде мягких валиков.

Cущественным отличием и новизной данного кресла является то, что оно приспособлено для работы оператора, а именно: 1) обеспечено средством поддержания тела и головы оператора и снятия таким образом гравитационной нагрузки за счет головодержателя и подмышечных упоров; 2) имеет средство для профилактики застойных явлений в области таза, что всегда было проблемой для лиц с вынужденной работой в позе сидя за счет введения более подвижных нагружателей это возможность сведения и разведения, подъема и опускания бедер, и циркомдукции, совмещенной с другими движениями в других суставах ног; 3) обеспечена возможность регулируемой нагрузки на все звенья тела оператора и обеспечения при этом их вибростимуляции за счет введения таких шарниров, которые обеспечивают нагрузку как без вибрации, так и с регулируемой вибростимуляцией.

Сущность предлагаемого поясняется чертежом, где на фиг. 1 дан общий вид кресла и возможные положения оператора на нем; на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг. 3 основные узлы и нагружатели кресла, вид сверху: А спинка и головодержатель, Б спинка, подмышечники и подлокотники, В сиденье, бедренные захваты и захваты стопы; на фиг. 4 то же: А кресло в целом, с разрывами спинки, вид сбоку, Б сиденье и узлы связи со спинкой, бедренными захватами и опорой, В форма (сечение) хвостовика опорного винта в трубе опоры; на фиг. 5 узел фиксации головодержателя: А вид сбоку, Б сечение кронштейна и обоймы на уровне затяжного ввинта; на фиг. 6 шаровой шарнир головодержателя: А вид сзади, Б вид сбоку; на фиг. 7 ножной нагружатель: А бедренный захват, вид сбоку, Б то же, совместно с захватом стопы, В - бедренный захват, вид спереди, Г сечение голенного телескопа, Д - тормоз-вибратор голено-стопного сустава, вид сверху, Е захват стопы, вид спереди; на фиг.8 тормозно-вибраторный шарнир: А по детально, Б вид сбоку в сборке, В то же, вид сверху.

Конкретно кресло оператора содержит опору 1, сиденье 2, спинку 3 с головодержателем 4. На сидении шарнирно закреплены ножной нагружатель 5, а на спинке подлокотники 6 и подмышечные упоры 7 с грудным ремнем 8. Опора выполнена в виде звезднообразной рамы 9, на каждом торце которой закреплен самоориентирующий опорный ролик, а в середине опорная труба 10, в которую вставлен опорный винт 11 с граненным хвостовиком 12, опирающийся через опорную гайку-маховик 13 на торец опорной трубы. Сверху опорный винт соединен с сиденьем 2 посредством зубчатого сектора 14, состыкованного своими радиально расположенными зубьями 15 с аналогичными зубьями, выполненными на стыкующейся поверхности проушины (с аналогичными зубьями) 16, прикрепленной к сиденью (2). Эти стыкующиеся элементы скреплены затяжным винтом 17, рукоятка которого выведена под правую сторону сиденья. Хвостовик (12) ограничен от проворота в трубе (10) сухарями 18, закрепленными внутри нее (см. фиг. 4).

Сиденье выполнено в виде короба 19, в который помещен амортизационный материал, например, обтянутый поролоном кожемитом 20 и опорный винт (11), присоединенный к нему снизу. По бокам короба посредством тормозно-вибрационных шарниров 21 присоединены ножные нагружатели (5). По бокам сзади сиденья (2) посредством аналогичных тормозно-вибрационных шарниров (21) присоединена спинка (3). Спинка тоже выполнена в виде короба 22, который со стороны пациента вмещает амортизационный материал (20). По бокам ее посредством подобных тормозов-вибраторов (21) присоединены подлокотники-нагружатели (6). Выше подлокотников на петлях 23 к спинке присоединены подмышечные упоры (7) с грудным съемным ремнем (8). Сверху спинки закреплен шаровой шарнир 24, посредством которого на спинке установлен головодержатель (4). Головодержатель выполнен в виде двух жестко-упругих полудуг: опорной затылочной 25 и лобно-скуловой 26, покрытых изнутри мягким покрытием 27, имеющим утолщение и расширение 28 в затылочной части. Концы лобно-скуловой полудуги помещены между концами опорно-затылочной и стыкуются между собой боковыми штифтами-пальцами 29 и соответствующими отверстиями 30, выполненными в ряд на опорно-затылочной части. На эти же штифты-пальцы навешен подбородник в виде дугообразной пластины с мягкой опорой 31, прикрепленной к амортизационной лямке 32, имеющей соответствующие ряды отверстий 33 на ее концах. Опорно-затылочная полудуга имеет в середине вертикальный граненный канал 34 и зажимной винт 35, которыми она фиксирована с возможностью вертикального перемещения и фиксации на изогнутом кронштейне 36, закрепленном на шаре 37 шарового шарнира (24), закрепленного сверху спинки (3). Шарнир образован указанным шаром, помещенным в захват 38, выполненный из двух полусфер опорной 39 и затяжной 40, поджатых пружиной 41, насаженной на затяжной винт 42, ввинченный в опору 43 шарнира.

Каждый подмышечный упор (7) имеет ложбину с мягким покрытием 44, петлю 45 для грудного ремня (8) и стопорный палец 46, входящий в одно из отверстий 47, выполненных в ряд на боковой части короба спинки (3).

Каждый подлокотник-нагружатель (6) имеет шарообразную рукоятку 48 и мягкое покрытие 49 для опоры предплечьем. Тормозно-вибраторные шарниры (21) подлокотников выполнены двойными. Они имеют взаимноперпендикулярное расположение тормозных дисков, что позволяет перемещать подлокотники в вертикальной и горизонтальной плоскостях и фиксировать их под разными углами. Каждый ножной нагружатель (5) присоединен к сиденью (2) тормозно-вибраторным шарниром (21), аналогичным тому, который использован для подлокотников, т. е. позволяет перемещать его в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а следовательно, и при вращениях. Он состоит из трех основных элементов - бедренного захвата 50, голенного телескопа 51 с подвижным стержнем 52 и захватом стопы 53, связанных между собой аналогичными тормозно-вибраторными шарнирами (21).

Бедренный захват выполнен в виде желоба 54 с мягкими внутренними стенками, в который помещают бедро. Сверху он имеет откидной пристежной ремень 55. Спереди к стенке желоба (54) посредством тормозно-вибрационного шарнира (21) присоединен держатель голени и стопы, выповлненный в виде телескопа, труба 56 и стержень которого имеют сечение 57, что ограничивает их взаимный проворот и уменьшает горизонтальные размеры. Этот телескоп посредством аналогичного тормозно-вибраторного шарнира (21) сочленен с захватом стопы (53), выполненным в виде Т-образной пластины 58, на торцах укороченной части которой закреплены два мягких упора: подошвенный 59 и подъемный 60, между которыми вставляют носок стопы. Тормозно-вибрационные шарниры (21) выполнены примерно одинаковыми. Каждый из них имеет элемент фиксации 61, прикрепленный к нему опорный диск 62 с пазом 63 (диаметральный), ведомый 64 и ведущий 65 зубчатые диски. Последний скреплен с элементом-нагружателем 66. Между опорным и ведомым дисками помещен стопор в виде планки 67 с рукояткой 68 и зацепом 69. Все эти детали насажены на винт-ось 70 и сжаты пружиной 71 рукояткой-гайкой 72. Ведомый диск имеет вырез 73.

Пользуются креслом следующим образом:
1) используют его при работе в процессе слежения на разной высоте сиденья и при разном его наклоне;
2) при умственной работе (чтении, осмыслении, обдумывании и т. п.) с наклоном сиденья и спинки;
3) при пассивном отдыхе с пологим наклоном спинки и сиденья или в положении полулежа и лежа;
4) при активном отдыхе и физической тренировке выполнением нагруженных движений мышцами туловища, шеи, рук и ног.

1. При операторской работе, а также при письме, чтении и других занятиях за столом для удобства сиденье поднимают повыше и устанавливают его либо горизонтально, либо с наклоном вперед. Для этого свинчивают с опорного винта 11 гайку-маховик 13 и с силу того, что хвостовик 12 этого винта граненный и помещен между сухарями 18, а гайка-маховик 13 опирается на торец опорной трубы 10, винт 11, а вместе с ним и сиденье 2 (со спинкой 3, подлокотниками 6 и головодержателем 4 и подмышечными упорами) поднимают вверх до требуемого уровня. Если необходимо, то устанавливают в удобное для работы положение и наклон сиденья, для чего отстопаривают его отвинчивают затяжной винт 17. При этом стыкующиеся элементы этого шарнира расходятся и проушина 16 с сиденьем высвобождается. После установки сиденья вручную в требуемое положение его вновь застопаривают тем же винтом 17. При длительной работе используют подмышечные упоры 7, которые переводят вперед и фиксируют на требуемой высоте на спинке 3 посредством стопорных пальцев 46, которые вводятся в избранные отверстия 47 по обе стороны спинки. Оператор садится на сиденье 2, опираясь бедрами на донную часть бедренного захвата 50, а ступни ставит на пол. Затем опирается спиной на спинку, а подмышечными впадинами опирается на подмышечные упоры 7. При необходимости можно застегнуть и грудной ремень 9. Головодержатель, как правило, не используется он отбрасывается назад, за спинку. Подлокотники 6 в исходном положении.

2. При умственной работе и при слежении без двигательных операций можно расслабиться: откинуть тело назад на отклоненную спинку 3 и на наклоненное назад сиденье 2, а ноги приподнять для расслабления и отдыха. Для этого сиденье опускают указанным выше способом посредством обратного вращения гайки-маховика 13, а затем наклоняют его тоже указанным способом, действуя зажимным винтом. Ноги поднимают повыше на требуемую высоту, предварительно высвободив тормозно-вибрационные шарниры 21 соединения ножных нагружателей 5 с сиденьем 2 и его бедренных захватов 50 с голенными телескопами 51, отвинтив их гайки-рукоятки 72 на винтах-осях 70, а затем вновь застопорив эти шарниры. Откидывают спинку 3, пользуясь тормозно-вибрационными шарнирами 21, скрепляющими спинку с сиденьем (см. фиг. 3, 4). Головодержатель 4 подводят под голову и застопаривают его в удобном для работы положении, для чего отстопаривают винтом 42 шаровой шарнир 25, а затем после установки вновь его застопаривают завинчивают винт 42 до упора. Подбородник можно не надевать, а его мягкую опору 31 и лямку 32 откинуть назад-вверх.

3. При пассивном отдыхе, расслаблении и аутогенной тренировке наклон спинки 3 можно увеличить и принять позу полулежа с приподнятыми ногами, для чего приводятся в действие уже упомянутые шарниры 21. Возможна и поза лежа на спине, животе и на боку, для чего положение сиденья 2 выравнивают на шарнире опорного винта 11, а подлокотники 6 устанавливают в горизонтальном положении, тоже пользуясь их шарнирами 21. Подмышечные упоры 7 можно отвести назад спинки 3.

4. При физических упражнениях оператора и активном отдыхе используют нагрузки на мышцы шеи, туловища, рук и ног в двух видах: без вибрации и с вибрацией. Характер нагружателей на кресле таков, что позволяет вовлекать все звенья тела оператора в активную работу. Диапазон движений широк. Он не требует перечисления и описания он очевиден по иллюстрациям (см. фиг. 1, 2). Тут и сгибание и разгибание, наклоны и вращения по всем звеньям тела. Остановимся только на обеспечении плавной нагрузки и нагрузки с вибрацией. Когда рукоятка 68 подана вверх (на фиг. 8) и ведомый диск 64 отстопорен (верхний зуб зацеп 69 вышел из выреза 73), вращение от элемента нагружателя 66 (например, от подлокотника 6) передается через ведущий 65 диск на состыкованный с ним радиальными зубьями ведомый 64 диск, который, вращаясь, испытывает трение о плоскость опорного 62 диска и, таким образом, в виду сжатия дисков их пружиной 71 между собой создается трение и нагружатель тормозится, что испытывает тренирующийся и преодолевает его усилиями мышц. В обеспечении этого трения участвует и планка 67 ее поверхность, обращенная к ведомому 64 диску. Так осуществляется торможение и нагрузка без вибрации, которая регулируется навинчиванием или отвинчиванием гайки-рукоятки винта-оси 70.

Вибрация возникает тогда, когда тренирующийся переключает шарнир на режим вибрации. Для этого он подает рукоятку 68 стопорной планки 67 (по фиг. 8) и тогда ее зуб входит в вырез 73 ведомого 64 диска и скрепляет этим его с опорным 62 диском, в силу чего повышенная нагрузка на ведущий 65 диск от нагружателя (элемент 66) смещает их взаимное сцепление и они проскальзывают относительно друг друга. Такое проскальзывание вызывает вибрацию мышц, поскольку при выходе стыкующихся зубьев этих дисков на их вершины пружина 71 сжимается и нагрузка резко возрастает. При соскальзывании же их в выемы между зубьями, наоборот, нагрузка резко ослабляется, пружина ослабевает и ослабевает напряжение мышц тренирующегося. Такой процесс протекает на стыке каждой пары следующих друг за другом зубьев при вращении нагружателя и поэтому последний и мышцы тренирующегося испытывают вибрацию первый в виде замедления и ускорения проскальзывания, а второй в виде резкого перепада напряжения мышц, что, как известно, и повышает эффективность тренировки.

Полагаем, что такое кресло позволит существенно повысить эффективность активного отдыха оператора, особенно тех профессий, в которых оператор не может в процессе продолжительной деятельности оставлять свое рабочее место. Эффект повышен здесь не только за счет обеспечения вибрации нагружателей, но и тем, что резко возрастает диапазон возможных упражнений, особенно на ноги, которые у операторов затекают в условиях обездвиженности, а также шеи, мышечные, нервные и кровеносные структуры которой обеспечивают оптимальное функционирование мозга. Вместе с тем в условиях пассивного отдыха обеспечивается вытяжение позвоночника, что облегчает дежурство оператора. ЫЫЫ1 ЫЫЫ2 ЫЫЫ3 ЫЫЫ4 ЫЫЫ5 ЫЫЫ6 ЫЫЫ7

Использование: в медицине и спорте в качестве устройства для профилактики утомляемости при умственном труде в позе сидя. Сущность изобретения: кресло содержит опору, на которой смонтированы посредством тормозно-фиксирующих шарниров сиденье со спинкой, подголовник-головодержатель, подлокотники, ножные нагружатели, подмышечные упоры и пристяжной ремень. Все элементы кресла являются нагружающими, функционирующими в режиме плавного торможения и вибрации. Оператор может работать сидя, отдыхать полулежа и лежа и выполнять физические упражнения активного отдыха всеми звеньями тела. 8 ил.

Кресло оператора, содержащее сиденье, спинку, подлокотники и подголовник, соединенные посредством тормозно-фиксирующих шарниров, обеспечивающих нагружение мышц шеи, туловища и рук, средство нагружения ног и пристяжной ремень, отличающееся тем, что оно снабжено подмышечными держателями, выполненными в виде мягких откидных опор, шарнирно установленных на спинке, подголовник выполнен в виде откидного держателя головы, состоящего из охватывающего голову кожуха и подвешенного к нему подпружиненного посредством амортизационных лямок держателя подбородка, выполненного в виде мягкой дугообразной пластины, при этом тормозно-фиксирующие шарниры, соединяющие элементы кресла, выполнены в виде зубчатых фрикционов, диски которых подпружинены друг к другу и снабжены вибрационным механизмом, состоящим из соосно установленных с зубчатым фрикционом опорного диска и планки с рукояткой на одном конце и с зубом на другом конце, расположенным с возможностью взаимодействия с вырезом одного из дисков зубчатого фрикциона для относительного смещения его дисков и проскальзывания их зубьев, а средство для нагружения ног состоит из пары установленных на сиденье посредством тормозно-фиксирующих шарниров бедренных захватов, каждый из которых выполнен в виде жесткого с пристяжным ремнем и мягкой подкладкой желоба и имеет держатель голени и стопы в виде телескопической штанги и две опоры для подошвенной и подъемной частей стопы, выполненные в виде мягких валиков.