УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИДЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК A47C1/02 

Изобретение относится к мебели, в частности к устройствам для сидения, и может быть использовано в качестве рабочего кресла оператора, диспетчера, водителя автомобиля, поезда, пилота самолета и т.п., а также в качестве лечебно-профилактической мебели, используемой как в быту, так и в различных учреждениях (стул, табурет, школьная мебель, банкетка и т.д.).

Все внутренние органы человека, центральная, периферическая и вегетативная нервная система, сосудистая и лимфатическая система, мышечно-связочный аппарат так или иначе связаны с костным скелетом человека. С позиций биомеханики голова, шея, туловище, конечности человека объединяют костные и мышечно-связочные структуры в статокинематические регионы. Важнейшим образованием скелета считается позвоночный столб или позвоночник. Позвоночник в организме человека выполняет защитную, опорную и двигательную функции и является основным структурообразующим органом. С позиций биомеханики позвоночник, таз и нижние конечности представляют собой единый статокинематический блок.

Нарушения в какой-либо части этой цепи приводят к нарушению функционирования других структур.

Позвоночный столб, функционирующий как единый орган, представляет собой цепь связанных позвоночно-двигательных сегментов (ПДС), ПДС объединяет два смежных позвонка с лежащим между ними межпозвонковым диском, мышечно-связочным аппаратом. Движения в области ПДС могут совершаться в нормальных, уменьшенных или увеличенных пределах, а также в зоне микродвижений ("модель" сустава). Позвоночник имеет, так называемые, физиологические изгибы в сагиттальной плоскости - шейный и поясничный лордоз, грудной и крестцово-копчиковый кифоз. Искривления во фронтальной плоскости обычно расцениваются как сколиоз или сколиозирование, т.е. патология, хотя многочисленными исследованиями установлено, что минимальная степень искривления во фронтальной плоскости присуща всем людям и является нормальной. В горизонтальной плоскости комбинация этих нарушений проявляется как асимметричное положение структур плечевого пояса по отношению к тазовому или "скручивание".

Таз объединяет крестец, сросшиеся парные подвздошные, седалищные и лонные кости в единый блок, имеющий три сустава: лонное сочленение, крестцово-подвздошные, правое и левое сочленения. Движения в этих сочленениях могут совершаться либо в нормальных пределах, либо в ограниченном или увеличенном объеме (микродвижения, "модель" сустава).

Положение крестца, занимающего переходное положение между тазом и позвоночным столбом, определяет положение таза (наклон, боковой наклон, скрученность) и позвоночного столба (выраженность его искривлений во всех плоскостях).

Установлено, что морфометрические характеристики позвоночника, костей таза и нижних конечностей в своей основе имеют "спираль", а мышцы человека объединяются в особые мышечные петли, взаимодействующие по законам спирали.

Существуют конституционально обусловленные типы конструктивных решений опорно-двигательного аппарата человека. Они реализуются через морфологические и функциональные асимметрии ("С" и "S"-образные искривления позвоночника, типы "кручения" позвоночного столба, относительно и абсолютно короткая нога, "ведущая" нога, "толчковая" нога, "опорная" нога и т.д.).

При сохранении положения тела (статика) и движениях (динамика) меняется выраженность физиологических изгибов и фронтальных отклонений, меняется положение внутренних органов, положение структур нервной, сосудистой и лимфатической системы.

Обычно в сфере обеспечения жизнедеятельности человека (мебель, рабочий инструмент, одежда и т.д.) не учитываются функциональные асимметрии опорно-двигательного аппарата и биомеханические характеристики подвижности ПДС.

В положении "сидя" на поверхности с опорой на ягодичные области определяющим моментом является асимметричность положения структур таза во всех плоскостях, выключение функции подвздошно-поясничной и ягодичных мышц, а также иных мышечных групп, мышц брюшного пресса и диафрагмы, в частности. Сидение с дополнительной опорой (спинка стула и т.д.) проявляется в выключении антигравитационной функции некоторых мышц позвоночного столба. Таким образом, при сидении (статика) меняются защитные и опорные структурообразующие характеристики позвоночного столба и всей биокинематической цепи позвоночник-таз-нижние конечности, возрастает нагрузка на костно-хрящевые структуры позвоночника, особенно поясничных ПДС.

Следует также отметить, что на тело человека при сидении действует ряд геофизических факторов, в том числе, вертикальная составляющая гравитационной силы и, так называемая, Кориолисова сила, обусловленная вращением Земли относительно своей оси. Результирующую указанных сил можно представить в виде винта с большим шагом резьбы. Ввинчивающей, прижимающей тело человека к земле силе действия, конструкция тела человека противодействует соответствующим образом, чтобы находиться в равновесном состоянии. Этому условию наиболее удовлетворяет форма пружины или спирали.

Известно устройство для обеспечения оптимального положения туловища и шеи в положении "сидя", содержащее опорный элемент примерно прямоугольной формы во фронтальной плоскости с передним, опорным, и задним, несущим, слоями, обладающими различными физическими свойствами, снабженный чехлом и средствами крепления, заявка Франции 2589701, кл. А 47 С 7/40, 1988 год.

Известно также аналогичное устройство, которое содержит опорный элемент, состоящий из двух слоев, симметричной формы или в форме профиля самолетного крыла, с глубиной прогиба в горизонтальном поперечном сечении от 0 до 50 см, соотношением жесткостей слоев в пределах от 1:1,2 до 1:3. Задний несущий слой имеет вертикальный желоб шириной 2-8 см и глубиной от 0,5 до 3 см, см. RU 2170539, А 47 С 7/40, 2000 год.

Эти устройства позволяют несколько уменьшить напряжение поясничных мышц в положении "сидя", однако далеки от того, чтобы обеспечить "оптимальную биомеханику туловища и шеи", что декларируется их заявителями.

Известно устройство для сидения, включающее опору, снабженную в верхней части основанием, на котором размещено сиденье со спинкой, подголовник, подлокотник, ножные нагружатели, подмышечные упоры и пристяжной ремень. Оператор может работать сидя, отдыхать полулежа и лежа и выполнять физические упражнения, см. RU 2063646, А 47 С 1/02, 1992 год.

Данное техническое решение, принятое за прототип настоящего изобретения, позволяет снизить утомляемость в позе "сидя", однако, как и все другие известные технические решения, не учитывает особенности биомеханики опорно-двигательного аппарата и иных систем организма человека - подвижность костно-хрящевых связочных соединений в области микродвижений ("модель" сустава), конституционально обусловленные морфологические и функциональные асимметрии опорно-двигательного аппарата человека; при сидении с опорой на ягодицы главная мышца, формирующая поясничный лордоз (подвздошно-поясничная мышца), находится в расслабленном состоянии, "выключаются" ягодичные мышцы и мышцы брюшного пресса; в зависимости от угла наклона таза вперед и в стороны, "скрученности" таза, возникает неравномерное распределение опоры в точках касания, из-за выключения из биокинематической цепи нижних конечностей и таза резко возрастает нагрузка на позвоночный столб, особенно поясничный отдел позвоночника. При этом следует указать, что для позвоночного столба положение "сидя" считается самым нагрузочным, причем наиболее вредно кифотическое положение позвоночника, т.е. с легким наклоном вперед, при котором резко возрастает нагрузка на межпозвонковые диски, особенно в поясничном отделе позвоночника, и постуральные мышцы позвоночного столба, из-за расслабленности брюшного пресса уменьшается внутрибрюшное давление, у людей со слабо выраженной фиксирующей функцией соединительной ткани (гипермобильных) опускаются внутренние органы брюшной полости, нарушается биомеханика дыхания, появляются затруднения оттока желчи и т.д. Возникают "застойные" явления в малом тазу, способствующие формированию болезней или функциональных расстройств органов малого таза (геморрой, простатит, импотенция, фригидность, эндометриты и т.д., а также нарушения функции нижних отделов желудочно-кишечного тракта и т.д.); возникает механическое пережатие сосудисто-нервных стволов, идущих к нижним конечностям; из-за необходимости удержания головы в вертикальном положении возникают перегрузки и спастические реакции в подзатылочной группе мышц, вызывающие ухудшение кровообращения в вертебробазилярной системе сосудов головного мозга, питающей ствол головного мозга и базальные отделы, т.е. отделы, где расположены центры управления жизненными функциями организма, хотя при сидении с двумя зонами опоры (сиденье и спинка) перегрузки не столь выражены, но "выключается" часть постуральных мышц, что приводит к неравномерному возрастанию нагрузок на задействованные постуральные мышцы и соответствующие ПДС, особенно в поясничном отделе; костные структуры позвоночника испытывают длительное давление (от спинки), что способствует формированию обратимых ограничений движений в ПДС или функциональных блоков ПДС.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания такого устройства для сидения, которое позволило бы весьма эффективно разгрузить позвоночный столб в положении "сидя" с учетом индивидуальных морфологических и функциональных асимметрий и тем самым нормализовать работу других органов и систем организма, в первую очередь, органов малого таза, оптимизировать "скрученность" позвоночника, обусловленную конституциональными и геофизическими факторами.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в устройстве для сидения, включающем опору, снабженную в верхней части основанием, на котором размещено сиденье, сиденье выполнено из двух частей, которые шарнирно установлены на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на основании, при этом каждая часть сиденья снабжена регуляторами ее поворота относительно горизонтальной оси; устройство может быть снабжено спинкой, включающей кронштейн с опорой для спины, состоящей из двух опорных элементов, шарнирно установленных на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на кронштейне, при этом каждый опорный элемент спинки снабжен регуляторами его поворота относительно горизонтальной оси.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Реализация отличительных признаков заявленного устройства позволяет сохранить естественное нормальное физиологическое состояние позвоночника, каким является его торсия (скрученность), то есть в основу создания устройства для сидения впервые положен новый принцип разгрузки позвоночного столба - сохранение его скрученности, тогда как все известные устройства, в том числе и прототип, предусматривают устранение торсии позвоночника, его обратное раскручивание.

В результате мышечное утомление в положении "сидя" резко уменьшается, и даже при длительном сидении не требуется часто менять позу или положение (полулежа, лежа), как это имеет место при использовании устройства-прототипа. Предотвращение перегрузки опорно-двигательного аппарата значительно снижает риск формирования различных патологий.

Указанные обстоятельства обусловливают, по мнению заявителя, соответствие данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - вид устройства спереди;
на фиг.2 - вид справа (подлокотники не показаны);
на фиг.3 - устройство в аксонометрии;
на фиг.4 - вариант устройства без спинки (табурет, банкетка и т.п.).

Устройство для сидения включает опору, которая в описываемом ниже основном примере (фиг.1, 2. 3) включает вертикальную телескопическую стойку 1 с крестовиной 2 в нижней части, снабженной опорно-поворотными элементами 3. К верхнему концу стойки 1 прикреплено горизонтальное основание 4. На основании 4 установлено сиденье, выполненное из двух частей - левой 5 и правой 6, которые шарнирно укреплены на оси 7; концы оси 7 установлены с возможностью поворота в отверстиях, выполненных в основании 4. Левая часть 5 сиденья снабжена регуляторами 8 и 9 ее поворота относительно оси 7, а правая часть 6 сиденья снабжена соответственно регуляторами 10 и 11.

Устройство снабжено спинкой, включающей телескопический кронштейн 12, сопряженный с верхней частью стойки 1 посредством шарнира 13, и опору для спины; опора для спины состоит из двух опорных элементов - правого 14 и левого 15. Опорные элементы 14 и 15 шарнирно установлены на горизонтальной оси 16, которая лежит во фронтальной плоскости и укреплена на кронштейне 12 в верхней его части. Ось 16 параллельна, таким образом, оси 7. Опорный элемент 14 снабжен регуляторами 17 и 18, а опорный элемент 15 снабжен регуляторами 19 и 20 поворота относительно оси 16.

В конкретном примере регуляторы поворота 8, 9, 10, 11, 17, 18, 19, 20 представляют собой винтовые пары, снабженные пружинами. Пружины охватывают винт и находятся, соответственно, между основанием 4 и частями 5 и 6 сиденья, а также между верхней частью кронштейна 12 и опорными элементами 14 и 15.

В конкретном примере устройство снабжено подлокотниками 21 и 22, которые имеют регуляторы 23 и 24 их подъема и регуляторы 25 и 26 их раздвижения. Регулировка подъема и поворота верхней части телескопической опоры 1 осуществляется с помощью регулятора 27; регулировка подъема и поворота верхней части телескопического кронштейна 12 осуществляется посредством регулятора 28; угол отклонения спинки устанавливается с помощью регулятора 29.

В варианте, изображенном на фиг.4 и соответствующем признакам, содержащимся в первом пункте формулы настоящего изобретения, опоры представляют собой совокупность вертикальных ножек 30, объединенных для прочности горизонтальными перемычками 31. В таком варианте устройство для сидения представляет собой табурет или банкетку, или любой другой предмет мебели, предназначенный для сидения и не имеющий опоры для спины.

Устройство работает следующим образом. Человека усаживают на сиденье, при этом правая ягодица размещается на правой части 6 сиденья, а левая - на его левой части 5. Соответствующее росту человека положение сиденья по высоте устанавливают с помощью регулятора 27, а удобное положение опоры для спины по высоте обеспечивают с помощью регулятора 28. Для дальнейшей регулировки устройства необходимо определить, какому типу ("левша" или "правша") соответствует опорно-двигательный аппарат человека. Обычно это определяют предварительно с помощью известных тестов. У левши левый седалищный бугор должен находиться несколько ниже правого и смещен кпереди, а правый седалищный бугор - выше левого и смещен кзади. У правши, напротив, левый седалищный бугор выше правого на величину и смещен кзади.

Регулировку взаимного положения частей 5 и 6 сиденья по углу и, соответственно, положения по высоте точек контакта седалищных бугров с ними, осуществляют с помощью регуляторов 8, 9, 10, 11. Представленное на фиг.2 положение частей 5 и 6 сиденья соответствует типу "правша", то есть точка 32 контакта левого седалищного бугра с частью 5 сиденья выше на величину h точки 33 контакта правого седалищного бугра с частью 6 сиденья, при этом точка 32 смещена кзади относительно точки 33.

Регулировку взаимного расположения частей 5 и 6 сиденья и положения точек 32 и 33 осуществляют при постоянном контроле величины скручивания позвоночного столба и, соответственно, степени напряжения связанных с ним мышц. Для такого контроля используют известный метод кифосколиозографии. При достижении в процессе регулировки естественного положения позвоночника (физиологическая торсия) винты регуляторов 8, 9, 10, 11 фиксируют с помощью стопорных элементов (на чертежах условно не показаны).

В варианте по фиг. 1, 2, 3 части спины справа и слева от позвоночного столба контактируют, соответственно, с отдельными опорными элементами 14 и 15; положение их по углу регулируют с помощью регуляторов 17, 18, 19, 20. Ось 16 находится на уровне от шестого до девятого грудных позвонков включительно; именно в этом диапазоне находится биомеханический центр поворота верхней части туловища относительно его нижней части, в которой кручение позвоночника, практически, отсутствует. Регулируя положение элементов 14 и 15, осуществляют опирание грудных отделов туловища, что дополнительно способствует поддержанию естественного положения позвоночника в состоянии торсии. Благодаря заявленному устройству исключается ротация двух половин таза по отношению друг к другу, устраняется тенденция к раскручиванию позвоночного столба, свойственная, практически, всем известным устройствам для сидения.

В результате весьма существенно снижается мышечное утомление, предотвращаются неблагоприятные изменения в мышцах брюшной стенки, диафрагмы тазового дна и, соответственно, затруднения в функционировании органов дыхания, кровообращения, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой сферы.

Для изготовления устройства используются известные конструкционные материалы и обычное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к мебели, в частности к устройствам для сидения, которые могут быть использованы в качестве рабочего кресла оператора, диспетчера, водителя автомобиля, поезда, пилота самолета и т.п., а также в качестве лечебно-профилактической мебели, используемой как в быту, так и в различных учреждениях в виде стула, табурета, школьной мебели, банкетки и т.п. Устройство для сидения позволяет эффективно разгрузить позвоночный столб в положении "сидя" с учетом индивидуальных морфологических и функциональных асимметрий и, тем самым, нормализовать работу других органов и систем организма, в первую очередь, органов малого таза, оптимизировать "скрученность" позвоночника, обусловленную конституциональными и геофизическими факторами. Устройство включает опору, снабженную в верхней части основанием, на котором размещено сиденье. Сиденье выполнено из двух частей, которые шарнирно установлены на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на основании. Каждая часть сиденья снабжена регулятором поворота относительно горизонтальной оси. Устройство может иметь спинку, включающую кронштейн с опорой для спины, состоящей из двух опорных элементов, шарнирно установленных на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на кронштейне, при этом каждый опорный элемент спинки снабжен регулятором поворота относительно горизонтальной оси. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для сидения, включающее опору, снабженную в верхней части основанием, на котором размещено сиденье, отличающееся тем, что сиденье выполнено из двух частей, которые шарнирно установлены на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на основании, при этом каждая часть сиденья снабжена регуляторами ее поворота относительно горизонтальной оси. 2. Устройство для сидения по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено спинкой, включающей кронштейн с опорой для спины, состоящей из двух опорных элементов, шарнирно установленных на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на кронштейне, при этом каждый опорный элемент спинки снабжен регуляторами его поворота относительно горизонтальной оси.