СПОСОБ ОЦЕНКИ И РАЗВИТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2024 года по МПК A61H1/00 A63B21/02 G16H20/30 

Изобретение относится к медицине, физической культуре и спорту, в частности к методам оценки и развития функциональных резервов человека. Прежде всего, изобретение будет полезно для людей, занимающихся своим физическим самосовершенствованием, а также специалистам, нуждающимся в высокоэффективных методах, средствах для диагностики и реабилитации пациентов с различными нарушениями нейромоторной регуляции, дисфункциями опорно-двигательного аппарата.

Вместе с тем, предложенный метод может быть использован в системе специальной подготовки космонавтов, военнослужащих и спортсменов, в медицинской, психологической, физиологической и спортивной науке, например, при исследовании динамики показателей компонентов функциональной подготовленности отдельного индивидуума или группы лиц.

Уровень техники.

Из доступных информационных источников известно достаточно много технологий оценки и развития функциональных резервов человека. Как правило, в этих технологиях используются различные технические и информационно-методические ресурсы.

В последние годы благодаря современным программно-аппаратным комплексам (ПАК), малогабаритным девайсам и гаджетам стали интенсивно, по-иному развиваться практически все сферы жизнедеятельности человека, в том числе медицина, фитнес и спорт.

Специалисты в этих областях уже пытаются реализовать потенциал искусственного интеллекта.

По патентам 2576781 РФ, 2704236 РФ, известно применение малогабаритных средств отображения дополненной реальности в диагностике и реабилитации.

По патентам 2754954 РФ и 2728980 РФ известны способы тренировки с применением обратной биологической связи (БОС).

По патенту 2657993 РФ известны программно-аппаратные комплексы дистанционного взаимодействия игроков и спортсменов в режиме онлайн.

По патенту 2746986 РФ известно техническое решение, в котором используются интернет ресурсы и удаленные серверы для обработки и хранения баз данных пользователей.

Недостатком технических решений в вышеперечисленных патентах является ограниченная функциональная возможность.

По патенту на полезную модель 40195 РФ известен мини тренажер, который относится к тренировочным устройствам для укрепления мускулатуры и суставов упражнениями по преодолению противодействующего усилия. Данным патентом решается задача увеличения количества функций эспандера путем создания простого, универсального, малогабаритного устройства. Тренажер-эспандер содержит рукоятки и соединительный элемент, расположенный между ними. Соединительный элемент выполнен в виде гибкого нерастяжимого шнура, длина которого не допускает касания пальцев рук при обхвате ими рукояток и выполнении упражнений в разных плоскостях и под разными углами. С помощью данного тренажера многочисленные упражнения можно выполнять стоя, сидя и лежа, что значительно расширяет многогранность его применения.

К недостаткам данного технического решения можно отнести его ограниченные функциональные возможности, а также низкую эффективность реализации потенциала тренажера. В частности, очевидна низкая мотивация его применения, потому что в процессе занятий с этим тренажером нет обратной связи, не формируется высокий эмоциональный фон пользователей, отсутствует их контакт с внешними наблюдателями, которые могут участвовать в соревновательных процессах. В данном патенте не регистрируется время и режимы применения тренажера, нет информации о физических показателей пользователей; не формируется база данных с историей его применения.

Технический результат направлен на повышение эффективности и расширение функционала известного технического решения. Целью изобретения является создание нового метода оценки и развития функциональных резервов человек, раскрывающего потенциал мини тренажера современными высокотехнологическими ресурсами.

Технический результат достигается тем, что оценка и развитие функциональных резервов человека осуществляется с применением малогабаритного тренажера, содержащего рукоятки, соединенные гибким элементом. При этом выполняют статические и динамические упражнения с преодолением собственного противодействующего усилия. Новым является то, что тренажер формируют как программно-аппаратный комплекс взаимосвязанных механических и цифровых компонентов со средствами дополненной реальности, из библиотеки программ которого выбирают программу тестирования или развития испытуемого с заданным порядком тестов или упражнений, заданным количеством их повторений и с заданными условиями их выполнения.

Программно-аппаратный комплекс комплектуют двумя одинаковыми или неодинаковыми рукоятками заданного размера и формы, где, по крайней мере, в одной из рукояток в заданном месте размещают тензодатчик, механически связанный с гибким элементом заданной длины. С другой стороны тензодатчик коммутируют с передатчиком радиосигналов, с вмонтированным в рукоятку цифровым индикатором и/или звуковым генератором, локально или дистанционно фиксируют нагрузки на тензодатчике. Тензодатчик выполнен с возможностью передачи радиосигналов на заданное количество мобильных и стационарных принимающих устройств, оснащенных средствами отображения визуальной информации, звуковыми генераторами и накопителями данных. Звуковые сигналы или показатели работы тензодатчика в заданных единицах измерений и графических символах предъявляют исследователю и испытуемому в режиме реального времени и после выполнения тестов.

При тестировании формируют базу показателей испытуемого. По количественным результатам выполнения отдельного теста или заданной батареи тестов, судят о функциональных резервах испытуемого.

На испытуемом в заданных местах фиксируют датчики частоты сердечных сокращений и/или частоты дыхания, которые выполнены с возможностью связываться по радиоканалу или посредством проводной связи с программно-аппаратным комплексом тренажера. При выполнении тестов или упражнений испытуемому и/или исследователю в режиме реального времени предъявляют визуальную и/или звуковую информацию по каналам обратной биологической связи. По данным биологической обратной связи контролируют нагрузку на испытуемого.

Таймер звукового генератора выполнен с возможностью напоминания условным сигналом испытуемому о времени бездействия тензодатчика при отсутствии нагрузок на тензодатчике в течение заданного времени. Время молчания звукового генератора устанавливают вручную или программно.

По крайней мере, в одной рукоятке устанавливают чип с накопителем данных о работе тренажера и гнездо разъема для снятия показателей работы тензодатчика на внешние устройства для аналитической оценки и хранения.

Движения испытуемого снимают на видео для осуществления контроля выполнения тестов и упражнений.

В этом заключается совокупность основных существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизны".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного метода. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники и имеет значительный изобретательский шаг. Следовательно, заявленный метод соответствует условию "изобретательский уровень".

Технический характер решения подтверждается наличием технического результата, получаемого при осуществлении данного изобретения. Предложенный метод впервые указывает путь и комплекс технических ресурсов, при помощи которых поставленная задача может быть решена.

При осуществлении заявляемого метода могут использоваться известные технические решения и средства, для компьютерной обработки информации может быть использовано оригинальное или известное программное обеспечение.

Метод оценки и развития функциональных резервов человека осуществляется следующим образом. Исследователь или испытуемый изучает работу ПАК тренажера, проводит его внешний осмотр и проверяет работоспособность всех систем. Затем из библиотеки программ ПАК выбирается программа тестирования или развития, задаются параметры времени включения генератора звуковых командных или напоминающих сигналов. Звуковые команды могут сопровождаться комментариями и генерироваться в автоматическом режиме. Например: «Возьмите в каждую руку по рукоятке тренажера, вытяните руки перед собой и с усилием разведите руки в стороны до появления сигнала высокой тональности». Сигнал появляется только при нагрузке на тензодатчик, превышающей пороговое значение, которое задается программно и/или механически и устанавливается исследователем или испытуемым. Условные напоминающие сигналы оповещают пользователей об истечении времени бездействия или отдыха, время срабатывания таймера устанавливается программно или механически.

Для воспроизведения мультимедийного контента, ПАК оснащают стационарными или мобильными мониторами, в том числе удобно использовать современные смартфоны с соответствующими мобильными приложениями или очки дополненной реальности (AR). На мониторах достаточной площади удобно демонстрировать примеры выполнения тестов или упражнений, а также всю необходимую текстовую или графическую информацию. Для наглядности и быстроты сравнений результатов испытуемого автоматически формируются графики показателей разновременных тестов. Графики могут изображаться разным цветом с наложением друг на друга и предъявляться в режиме реального времени или позднее после тестирования или тренировки.

Программно-аппаратный комплекс дополнительно может содержать систему видеоанализа, для автоматической коррекции техники выполнения тестов и упражнений. В таком случае нет необходимости контроля и вмешательства в процесс со стороны исследователя. ПАК в автоматическом режиме определяет ошибки и подает голосовые и/или визуальные подсказки испытуемому в режиме реального времени, либо в отчете с визуализацией после завершения действий испытуемого. Система видеоанализа помогает исследователю, повышает качество исследований, исключает человеческий фактор.

Кроме того, ПАК может содержать систему биологической обратной связи, включающую в себя устройства контроля частоты сердечных сокращений (ЧСС), контроля частоты дыхания и т.д., которые фиксируются на испытуемом в заданных местах и по радиоканалу связаны с сервером или другим девайсом. Показания БОС могут отображаться и контролироваться участниками процесса в онлайн режиме. В программе можно вносить пороги значений, при которых система будет автоматически сигнализировать о необходимости корректировки выполняемых действий. Либо это может делать исследователь или сам испытуемый, например, опираясь на показатели ЧСС. Данный подход обеспечивает дополнительную безопасность пользователям, ограничивает от чрезмерных нагрузок, обеспечивает целенаправленную работу в рациональных пульсовых нагрузках.

Пример реализации метода.

Студент П., 19 лет, приобрел мини тренажер. Изучил инструкцию к нему и просмотрел прилагаемые видео с упражнениями, тестами и методическими рекомендациями. Затем он зашел на web страницу комплекса зарегистрировался, авторизовался в личном кабинете и ввел информацию о себе. После этого он получил доступ к дополнительной информации и чату, где соревнуются, общаются, обмениваясь опытом, пользователи такого же высокотехнологичного продукта.

Студент познакомился в чате с военным пенсионером Ц., который использует данный продукт несколько лет. Они решили посоревноваться в упражнении, где требуется выполнить максимальное количество натяжений тренажера с нагрузкой не менее 10 кг в течении одного часа. После команды «Старт», сервер программно-аппаратного комплекса в автоматическом режиме фиксировал показатели обоих тренажеров и осуществлял видеорегистрацию с контролем выполнения упражнения. В онлайн режиме ПАК визуализировал на мониторах соревнующихся и болельщиков-участников чата зачетные цифровые показатели. В итоге победил пенсионер, имеющий в этом упражнении большой опыт и значительные функциональные резервы.

Пример реализации метода.

Профессиональный водитель И., 45 лет, ведет малоподвижный образ жизни. Для улучшения своего самочувствия и поддержания физической формы возит с собой в автомобиле малогабаритные тренажеры, в том числе, вышеописанный тренажер-эспандер. Приобретенный им тренажер имеет звуковой генератор, который включается при отсутствии нагрузок в течении заданного времени. Водитель обычно устанавливает таймер молчания на время не более 3 часов. Если экспандер включен, но не используется в течение заданного времени, подается условный сигнал к его применению. При этом при натяжении более 7 кг связующего рукоятки гибкого элемента также срабатывает звуковой сигнал. Включение сигнала при желании можно перенастроить специальным регулятором на рукоятке или программно на смартфоне, связанным с рукояткой тренажера по радиоканалу. Диапазон работы тензодатчика от 0 до 50 кг. В пробках и на стоянках отдыха данный тренажер помогает поддерживать водителю функциональные резервы и работоспособность.

Пример реализации метода.

Требуется провести диагностику функциональных резервов космонавта С, 47 лет, находящегося в условиях невесомости на орбитальной станции более восьми месяцев и оценить изменения ряда показателей его физической формы в сравнении с предполетными показателями. Исследования проводятся космонавтом самостоятельно на космической станции с использованием программно-аппаратного комплекса - портативного тренажера с биологической обратной связью по методике специальной подготовки космонавтов.

Задача космонавта - провести внешний осмотр ПАК, включить его системы, проверить работу датчиков частоты сердечных сокращений, затем захватить каждой рукой по рукоятке тренажера и дать проверочную нагрузку, растягивая гибкое соединение рукояток до появления звукового сигнала и отображения на мониторе бортового компьютера числовых показателей ЧСС и нагрузки между рукоятками экспандера.

Далее, согласно утвержденной методике, космонавт последовательно выполняет упражнения для достижения максимальной пиковой нагрузки в вариациях:

- прямые руки внизу;

- прямые руки перед собой;

- согнутые в локтях руки на груди перед собой;

- согнутые в локтях руки над головой;

- прямые руки над головой;

- прямые руки за спиной.

Затем, после восстановления, в тех же позициях, поочередно с отдыхом, космонавт растягивает тренажер и стремится удерживать максимальную нагрузку на заданное время - 45 секунд. ПАК в автоматическом режиме фиксирует время и характер изменений нагрузочных показателей, отображает на мониторе график изменений нагрузки во время теста, ЧСС и формирует базу данных по всем показателям. Полученные данные сравниваются с показателями, полученными ранее на земле или до этого теста в космосе. На основе сравнительного анализа данных судят об изменении функциональных резервов космонавта, даются рекомендации по корректировке его тренировочных занятий, режимов работы, питания и отдыха в полете.

Пример реализации метода.

Авиамеханик У., 35 лет, на своем рабочем месте использует очки дополненной реальности (AR) для оперативной работы с большим объемом документации, а также своевременного получения цифровых инструкций и консультаций. С целью ритмичного чередования производственной нагрузки с короткими активными перерывами он носит в кармане своей спецодежды портативный тренажер. Тренажер связан с очками дополненной реальности и напоминает пользователю о времени перерывов, о количестве и качестве выполненных за рабочую смену тренировочных упражнений, визуализирует новые упражнения и тесты.

Материалы данного изобретения корректно раскрывают признаки инновационного метода оценки и развития функциональных резервов человека. Впервые решается техническая проблема диагностики и повышения функциональных показателей современными малогабаритными ресурсами. Изобретение дает технологические и иные преимущества по сравнению с известными методами. Предлагаемый метод позволяет на качественно новом уровне организовать, многорежимно контролировать процессы тестирования функциональных резервов человека, а также способствовать его физическому развитию.

Таким образом, заявляемый метод обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта. Метод позволяет получить условия и данные, которые ранее не были доступны исследователям и пользователям.

Изобретение относится к медицине, а именно к способу оценки и развития функциональных резервов человека. При этом выполняют статические и динамические упражнения с преодолением собственного противодействующего усилия с использованием тренажера. Тренажер формируют как программно-аппаратный комплекс (ПАК) со средствами дополненной реальности. ПАК комплектуют двумя рукоятками, по крайней мере в одной из которых размещен тензодатчик, механически связанный с гибким элементом. С другой стороны тензодатчик коммутируют с передатчиком радиосигналов. Локально или дистанционно фиксируют нагрузки на тензодатчике и передают радиосигнал на мобильные и стационарные принимающие устройства, оснащенные средствами отображения визуальной информации, звуковыми генераторами и накопителями данных. Звуковые сигналы или показатели работы тензодатчика предъявляют исследователю и испытуемому в режиме реального времени и после выполнения тестов. Формируют базу показателей испытуемого. По количественным результатам выполнения тестов судят о функциональных резервах испытуемого. На испытуемом в заданных местах фиксируют датчики частоты сердечных сокращений и/или частоты дыхания для связи с ПАК тренажера. При выполнении тестов или упражнений испытуемому и/или исследователю в режиме реального времени предъявляют визуальную и/или звуковую информацию по каналам обратной биологической связи и контролируют нагрузку на испытуемого. Достигается повышение эффективности и расширение функционала способа оценки и развития функциональных резервов человека, раскрывающего потенциал мини-тренажера современными высокотехнологическими ресурсами. 4 пр.

Способ оценки и развития функциональных резервов человека, осуществляемый с помощью тренажера, содержащего рукоятки, соединенные гибким элементом, при этом выполняют статические и динамические упражнения с преодолением собственного противодействующего усилия, отличающийся тем, что тренажер формируют как программно-аппаратный комплекс взаимосвязанных механических и цифровых компонентов со средствами дополненной реальности, из библиотеки программ которого выбирают программу тестирования или развития испытуемого с заданным порядком тестов или упражнений, заданным количеством их повторений и с заданными условиями их выполнения; программно-аппаратный комплекс комплектуют двумя одинаковыми или неодинаковыми рукоятками заданного размера и формы, где по крайней мере в одной из рукояток в заданном месте размещают тензодатчик, механически связанный с гибким элементом заданной длины; с другой стороны тензодатчик коммутируют с передатчиком радиосигналов, с вмонтированным в рукоятку цифровым индикатором и/или звуковым генератором, локально или дистанционно фиксируют нагрузки на тензодатчике; тензодатчик выполнен с возможностью передачи радиосигналов на заданное количество мобильных и стационарных принимающих устройств, оснащенных средствами отображения визуальной информации, звуковыми генераторами и накопителями данных; звуковые сигналы или показатели работы тензодатчика в заданных единицах измерений и графических символах предъявляют исследователю и испытуемому в режиме реального времени и после выполнения тестов; при тестировании формируют базу показателей испытуемого; по количественным результатам выполнения отдельного теста или заданной батареи тестов судят о функциональных резервах испытуемого; на испытуемом в заданных местах фиксируют датчики частоты сердечных сокращений и/или частоты дыхания, которые выполнены с возможностью связываться по радиоканалу или посредством проводной связи с программно-аппаратным комплексом тренажера; при выполнении тестов или упражнений испытуемому и/или исследователю в режиме реального времени предъявляют визуальную и/или звуковую информацию по каналам обратной биологической связи; по данным биологической обратной связи контролируют нагрузку на испытуемого; таймер звукового генератора выполнен с возможностью напоминания условным сигналом испытуемому о времени бездействия тензодатчика при отсутствии нагрузок на тензодатчике в течение заданного времени; время молчания звукового генератора устанавливают вручную или программно, по крайней мере в одной рукоятке устанавливают чип с накопителем данных о работе тренажера и гнездо разъема для снятия показателей работы тензодатчика на внешние устройства для аналитической оценки и хранения; движения испытуемого снимают на видео для осуществления контроля выполнения тестов и упражнений.