Результат интеллектуальной деятельности: АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС SCANME

Изобретение относится к технически сложному бытовому прибору, а именно к спортивному инвентарю, предназначенному для использования в области спорта, физической культуры, фитнеса, велнес процедур для повышения резервов здоровья человека на основе результатов тестирования критериев.

Известен велотренажерный комплекс, содержащий установленные на раму опору для сидения, опору для рук, устройство создания нагрузки, содержащее рабочую дорожку, педальный механизм с двумя шатунами и прикрепленными к ним двумя педалями с креплениями для стоп ног, в котором педальный механизм включает закрепленные на одной оси вращения звезду педального механизма с цепной передачей и двумя шатунами, при этом шатуны выполнены телескопическими с возможностью раздвижения и изменения своей длины в процессе вращения; педали имеют упор для пятки, причем ось вращения каждой педали через механизм сцепления вставлена в паз, представляющий собой рабочую дорожку траектории движения педали по заданному шаблону, установленную на двух симметрично расположенных планшетах; цепная передача соединяет звезду педального механизма со второй звездой, на оси вращения которой установлено устройство принудительного вращения или нагрузки; опора для сидения представляет собой ортопедическое кресло с возможностью регулировки высоты, включающее сиденье с регулировкой глубины посадки за счет возможности перемещения в горизонтальной плоскости спинки с изменяемым углом наклона, снабженной жилеткой фиксации тела, фиксатором туловища, фиксатором головы и абдуктором, систему раздвижения коленей, представляющую собой две лопатки, закрепленные под сиденьем и имеющие возможность регулировки угла между ними, при этом все элементы предварительной настройки тренажера снабжены контрольными шкалами (Патент №128118 RU. Опубл. 20.05.2013).

Известен спортивный тренажер для проведения тренировок или соревнований, включающий механические подвижные и неподвижные части, оснащенные системой рычагов и тросов, электронную часть, содержащую, по крайней мере, один датчик физических нагрузок спортсмена, датчики перемещений, размещенные на движущихся и/или неподвижных частях тренажера, и устройство электронного управления, связанное электронным образом с датчиками перемещений и системой рычагов и тросов, выполненной с возможностью управления посредством активно незадействованных в данной тренировке или соревновании частей тела спортсмена, при этом устройство электронного управления выполнено с обеспечением возможности обработки и передачи управляющего импульса от системы рычагов и тросов для ориентировки в виртуальном пространстве и с возможностью анализа последовательностей сигналов измерительной информации от датчиков перемещений и передачи их проводным или беспроводным образом для ее визуального отображения (Патент №104852 RU. Опубл. 27.05.2011).

Известен интерактивный тренажер, содержащий электронную и механическую части, причем электронная часть содержит блок обработки информации, соединенный проводным и/или беспроводным способом с системами и устройствами, в том числе с аудиосистемой для вывода акустических сигналов и аудиоэффектов, системой вывода тактильных эффектов и информации, устройством отображения визуальной информации, устройствами ввода информации, а механическая часть включает, по крайней мере, один спортивный тренажер, на котором размещена часть устройств ввода информации, причем блок обработки информации содержит процессор с тактовой частотой не менее 1600 МГц, не менее 512 Мб оперативной памяти, видеоподсистему, оснащенную не менее чем 256 Мб памяти (Патент №87094 RU. Опубл. 27.09.2009).

Известен гребной тренажер с самоустанавливающимися поворотными поддержками для пользователей, имеющий: основную раму и раму поддержки пользователей с возможностью поворота относительно основной рамы для вращения между начальными и конечными точками, по меньшей мере, одну ручку, выполненную с возможностью перемещения в заданном направлении, а именно между начальной позицией на некотором расстоянии перед грудью пользователя и конечном положении ближе к груди. Элементы тренажера взаимосвязаны между собой и имеют возможность перемещения под действием нагрузки прикладываемой пользователем (Заявка № US 2008214365 (А1) - 2008-09-04).

Известен аппарат для упражнений, содержащее велотренажер и устройство для обработки данных, которое использует компьютерную игровую программу. Пользователь управляет компьютерной игрой с помощью игрового контроллера, такие как джойстик, во время тренировки на тренажере. Устройство обработки данных, позволяет варьировать параметры компьютерной игры в зависимости от скорости тренировки пользователя (Заявка № WO 02102469 (А1) - 2002-12-27).

Известны физические упражнения и система связи и связанные с ними методы включающие интерактивное устройство, удаленное устройство и внешнее устройство, в котором интерактивное устройство конфигурируется для сбора данных, относящихся к пользователю системы, и передачи данных с удаленного устройства. Удаленное устройство настроено обеспечить анализ данных и передачу ответа на интерактивное устройство, которое в свою очередь передает ответ пользователю и, кроме того имеется связь с внешним устройством для извлечения команд, программ и данных. Система имеет возможность для обеспечения связи между несколькими пользователями, каждый из которых имеет интерактивное устройство и удаленное устройство (Заявка № US 2014371556 (А1). 2014.12.18).

Известна система и способ для интерактивной тренировки, включающие в себя один или несколько тренажеров с гибкими настройками сложности. Беспроводное устройство слежения за значениями параметров участника тренировки и их корректировкой (Заявка № US 2014135173 (А1). 2014.05.15).

Известен интерактивный тренажер с системой мониторинга упражнений, содержащий корпус, силовой механизм питания и оборудование, включающее блок управления, имеющий центральный блок для получения данных о состоянии здоровья пользователя и базы данных. Центральный блок включает в себя модуль оценки анализа медицинских данных и оценки состояния здоровья, а модуль обратной связи обеспечивает осуществление упражнений на основе состояния здоровья и в режиме реального времени (Заявка № US 2014045656 (А1). 2014.02.13).

Известно устройство широкодиапазонное для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка на мотивационной основе, содержащее персональный компьютер, к LPT-порту системного блока которого подключены оптическая мышь, детектор пульса с фотодатчиком через усилитель-формирователь и датчик перемещения инерционного колеса велотренажера, снабженного также подставками для ног, закрепленными на его передней опоре, и рулем, снабженным фиксатором положения руля, включающим фиксирующую втулку и крепежные винты. На рукоятке руля закреплена кнопка, связанная отводом с левой клавишей оптической мыши, установленной на нижней неподвижной пластине «силовой мыши», размещенной в стакане между основанием руля и его рукояткой, и включающей «игровой стержень», один конец которого соединен с рулем, а на втором конце установлен шар, оптически связанный с оптической мышью и охватываемый элементами регулируемого трения в виде верхнего и нижнего трущихся элементов. Стягивающий узел состоит из верхней подвижной пластины, суммирующей пластины, при этом в них и в верхнем трущемся элементе выполнены круговые отверстия для перемещения «игрового стержня». В нижней неподвижной пластине и в нижнем трущемся элементе выполнены круговые отверстия для сканирования шара оптической мышью. Датчик перемещения и детектор связаны с источником электропитания. В «силовой мыши» дополнительно установлены четыре стержня, стягивающие верхнюю первую подвижную пластину, суммирующую пластину, нижнюю неподвижную пластину и вторую подвижную пластину. На стержнях между первой подвижной пластиной и суммирующей пластиной надеты пружины, во второй подвижной пластине равноудаленно от крепления в ней тяговых стержней и ниже оптической «мыши» закреплен шток, соединенный с одним концом рычага, закрепленного в уголках на внутренней боковой стенке стакана, второй конец которого через прорезь в стенке стакана и соединительную планку соединен с тяговой шпилькой, имеющей лыску по всей длине и проходящей через установленное на внешней боковой поверхности стакана в верхней его части направляюще-тяговое приспособление, включающее направляющий элемент и тяговую гайку с насечкой на боковой поверхности. Стакан «силовой мыши» имеет поперечное сечение в виде квадрата (Патент №2402269 RU. Опубл. 27.10.2010).

Известен ортопедический диагностический комплекс, содержащий измерительную опорную платформу и электронную систему, в котором измерительная опорная платформа содержит две, под каждую из стоп, опорные площадки, образованные сгруппированными в матрицы прямоугольной формы совмещенными преобразователями вертикального перемещения и давления и смонтированные на поворотных платформах, снабженных датчиками угла поворота, а поворотные платформы опираются на базовые опорные платформы, одна из которых неподвижна, а вторая выполнена с возможностью линейного перемещения относительно неподвижной в горизонтальной плоскости и снабжена датчиком линейного перемещения, электронная система комплекса содержит блок аналоговых коммутаторов, генератор возбуждающих сигналов, измерительный блок, интерфейсный модуль и персональную ЭВМ, причем входы питания совмещенных преобразователей вертикального перемещения и давления, их информационные выходы и информационные выходы датчиков угла поворота и линейного перемещения через блок аналоговых коммутаторов соединены соответственно с выходом генератора возбуждающих сигналов и информационным входом измерительного блока, выход измерительного блока соединен с цифровыми входами интерфейсного модуля, который через стандартный канал связи соединен с персональной ЭВМ, выходы которой через интерфейсный модуль подключены к управляющим входам блока аналоговых коммутаторов и измерительного блока (Патент №2180517 RU. Опубл. 20.03.2002).

Известен аппаратно-программный комплекс для диагностики физиологического состояния организма, который содержит последовательно соединенные блок биохимического исследования состава и свойств крови, блок обработки биохимических исследований, блок оформления результатов расчета показателей крови и устройство для распечатки результатов. Комплекс дополнительно содержит блок расчета характеристических показателей крови, вход которого соединен с выходом блока обработки биохимических исследований, который формирует базу данных результатов лабораторных исследований. Выход блока расчета соединен со входом блока оформления результатов расчета показателей крови, включающим компьютерную программу расчета показателей, для решения аналитических зависимостей вида: , где ϕ_i - характеристический показатель крови, рассчитанный по i-му биохимическому показателю крови; B_i - лабораторный биохимический показатель i-го образца крови; α и δ - постоянные величины. Программа разработана методом математического моделирования на основе решения дифференциальных уравнений второго порядка. Блок оформления результатов расчета включает компьютерные программы математической обработки характеристических показателей и их представления в табличной, графической и аналитической формах (Патент №2525432 RU. Опубл. 10.08.2014).

Однако известное изобретение предназначено для оценки наличия, характера и степени заболевания у пациента на основе расчетных характеристических показателей состава и свойств крови, но он не предназначен для создания программ тренировок и физиопроцедур.

Известно устройство для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей человека на мотивационной основе, содержащее персональный компьютер, в состав которого входят системный блок, «мышь», дисплей и клавиатура, фотодатчик, непрерывно регистрирующий длительность межпульсового интервала и входящий в состав детектора пульса, подключенного к системному блоку персонального компьютера, и блок программ, управляющих работой персонального компьютера. В устройство дополнительно введены велотренажер, датчик «условного» перемещения, силовая «мышь», два аналого-цифровых преобразователя, две подставки для ног, фиксатор положения руля велотренажера и стабилизированный источник питания. При этом от левой клавиши переключателя оптической «мыши» сделан вывод, оканчивающийся кнопкой, закрепленной на рукоятке руля велотренажера, оптическая «мышь», сканирующая поверхность шара стержня силовой «мыши», управляет положением курсора на экране дисплея, датчик «условного» перемещения, размещенный вблизи вращающегося колеса велотренажера, и детектор пульса, подсоединенные электрически к системному блоку персонального компьютера через первый и второй аналого-цифровые преобразователи, соответственно, и запитанные от стабилизированного источника питания (Патент №2280405 RU. Опубл. 27.07.2006).

Известно устройство для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей человека, содержащее персональный компьютер, в состав которого входят системный блок, «мышь», дисплей и клавиатура, фотодатчик, непрерывно регистрирующий длительность межпульсового интервала и входящий в состав детектор пульса, подключенного к системному блоку персонального компьютера, и блок программ, управляющих работой персонального компьютера. В устройство дополнительно введены велотренажер с датчиком перемещения, силовая «мышь», усилитель-формирователь, две подставки для ног, фиксатор положения руля велотренажера и источник питания и организованы связи. От левой клавиши, переключателя оптической «мыши» сделан вывод, оканчивающийся кнопкой, закрепленной на рукоятке руля велотренажера, оптическая «мышь», сканирующая поверхность шара стержня силовой «мыши», управляет положением курсора на экране дисплея через LPT-порт системного блока, датчик перемещения, размещенный вблизи вращающегося колеса велотренажера, и детектор пульса также подсоединены электрически к LPT-порту системного блока персонального компьютера и запитаны от источника электропитания (Патент №2283619 RU. Опубл. 20.09.2006).

Однако известное устройство не позволяет выдать подробное достоверное заключение по максимальному количеству биометрических и биологических показателей состояния здоровья пользователя за минимально затрачиваемое время оператора.

Известен интерактивный тренажер для выполнения упражнений и системой мониторинга, который оснащен оборудованием для выполнения упражнений, силовым механизмом питания, блоком управления, включающим в себя центральный процессор, предназначенный для приема данных о состоянии здоровья пользователя и базы данных. Кроме того, центральный блок обработки включает в себя модуль оценки анализа медицинских данных и обеспечение состояния здоровья, а модуль обратной связи обеспечивает осуществление упражнений на основе состояния здоровья. База данных блока хранения взаимосвязанных баз данных включает в себя данные с медицинскими показателями, базы данных состояния здоровья и базы данных выполненных упражнений. Соответственно, пользователь может осуществлять соответствующий план упражнений через блок управления оборудования на основе реального времени (Патент № US 2014045656 (А1). 2014.02.13).

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала средств для фитнес и веллес процедур в сочетании с результатами тестирования, а именно создания программ тренировок позволяющих с максимальной пользой и безопасностью для здоровья пользователя заниматься в физкультурно-оздоровительных учреждениях на основе подробного заключения. Результатами решения задачи являются:

- достоверность тестирования пользователя за минимально затрачиваемое время оператора, путем удобства доступа оператора к пользователю и приборам тестирования, правильного расположения элементов приборов в области контакта с телом пользователя;

- соответствие эргономики пользователя и режима его нагрузки;

- сокращение количества коммуникационных связей (шлангов, компьютерных и электрических проводов);

- возможность формирования индивидуальной оздоровительной программы с учетом гибкости тела пользователя, и данных средств диагностики в покое и нагрузочного тестирования;

- возможность вывода данных на монитор оператора;

- отсутствие обвития шлангом при снятии показателей организма в условиях гипоксии.

Поставленная задача решается тем, что интерактивный тренажер с системой мониторинга, содержащий велоэргометр, персональный компьютер, в состав которого входят монитор оператора, системный блок, оснащенный программой, оснащен монитором пользователя и программой, имеющей возможность анализа данных пользователя и выдачи заключения с индивидуальной оздоровительной программой, рекомендаций по процессу тренировок и физиотерапии, корпус велоэргометра, выполненный в виде рамы фигурной формы с установленным сверху креслом, кроме того, нижняя часть рамы опосредованно соединена с пластиной биоимпеданса для ног и основанием, на котором закреплен нагрузочный механизм велоэргометра, и с обеих его сторон закрепленными шатунами, каждый из последних соединен с одной из педалей, кроме того, в верхней части корпуса закреплена стойка для крепления монитора пользователя, при этом тренажер оснащен биоимпедансом, пульсоксиметром, тонометром, гипоксическим генератором, оснащенным шлемом или маской, в которых создана гипоксическая среда, спирометром, динамометром, подключенными опосредованно к системному блоку.

Кроме того, все диагностические устройства располагаются в непосредственной близости от пользователя, при этом все тесты выполняют в одном положении его тела.

Настоящее изобретение поясняют подробным описанием и чертежами, на которых:

Фиг. 1 - показывает аксонометрию интерактивного тренажера с системой мониторинга, включающего основные элементы, относящегося к варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2 - схема конфигураций линий коммуникационных связей общего пользования интерактивным тренажером с системой мониторинга.

Лучший вариант осуществления изобретения

При описании осуществления изобретения используются следующие понятия, термины, сокращения и условные обозначения:

Интерактивный тренажер с системой мониторинга - ИТСМ.

Персональный компьютер - ПК.

Программное обеспечение - ПО.

Артериальное давление - А/Д.

Максимальное потребление кислорода (выносливость) – МПК.

Частота сердечных сокращений – ЧСС.

Термин "пользователь" является обобщенным и включает в себя: пациентов, спортсменов, занимающихся фитнесом, веллес процедурами, спортом и т.п.

Показанные на фиг. 2 условными линиями коммуникационные связи обозначают:

изогнутая линия - шланг;

линии в виде точек - провода к датчикам пациента;

линия в виде штрихов - кабели приборов;

сплошные линии - электрические провода от приборов до розетки.

Интерактивный тренажер с системой мониторинга является аппаратно-программным комплексом, имеющим торговое наименование SCANME, содержит велоэргометр 1, корпус 2 которого выполнен в виде несущей рамы 3 фигурной формы (Фиг. 1). Нижняя часть рамы 3 опосредованно соединена с пластинами 4 биоимпеданса для ног, предназначенными для анализа состава тела потребителя. Пластины 4 выполнены из металла. Кроме того, нижняя часть рамы 3 соединена опосредованно с основанием 5, на последнем размещен нагрузочный механизм 6 велоэргометра. С обеих сторон нагрузочного механизма 6 закреплены шатуны 7, соединенные с педалями 8. Кроме того, в верхней части нагрузочного механизма 6 закреплена стойка 9 для крепления монитора 10 пользователя и монитора 11 оператора. При этом здесь же расположен, с возможностью перемещения, системный блок ПК 12. На подставке над механической передачей расположен с возможностью перемещения динамометр 13. Кресло 14 установлено на стороне, противоположной нагрузочному механизму 6, на корпусе 2 сверху. С левой стороны от кресла 14 на уровне подлокотника закреплена левая металлическая пластина 15 для левой ладони пользователя. С правой стороны от кресла 14 на уровне подлокотника закреплена правая металлическая пластина 16 для правой ладони пользователя. Кроме того, на левой металлической пластине 15, с возможностью перемещения, а именно закрепления на пальце пользователя, расположен пульсоксиметр 17. Тренажер оснащен модулем 18 анализа состава тела, манжетой 19 тонометра, шлемом 20 для создания гипоксической среды, гипоксическим генератором 21, модулем 22 гемодинамическим модулем/ модуль тонометра и спирометром 23.

Датчики 24 подсоединены к модулю 22 (Фиг. 2). Последний электрическими проводами соединен с пульсоксиметром 17 и манжетой тонометра 19. Тестирующая рукоятка 25 динамометра подсоединена проводами к датчикам и к динамометру 13. Шлем или маска 20 соединен шлангом с гипоксическим генератором 21. Монитор 10 пользователя, монитор 11 оператора, динамометр 13, велоэргометр 14, модуль 22, спирометр 23 соединены кабелями с системным блоком 12 ПК, оснащенным программой, имеющей возможность анализа данных пользователя и выдачи заключения с индивидуальной оздоровительной программой, рекомендаций по процессу тренировок и физиотерапии. Кроме того, монитор 10 пользователя, монитор 11 оператора, системный блок ПК 12, велоэргометр 14, гипоксический генератор 21, модуль 22 соединены с электрической розеткой 26.

Используют интерактивный тренажер с системой мониторинга следующим образом.

Оснащают системный блок 12 программой (Фиг. 1, 2). Монитор 10 пользователя. Монитор 11 оператора, системный блок 12, гипоксический генератор 21, модуль 22 гемодинамический модуль/модуль тонометра и модуль спирометра 23 включают в электрическую розетку 26.

На первом этапе исследований осуществляют измерение веса и роста пользователя с помощью весов и ростомера «Тапка». В положении стоя в состоянии покоя пользователю выполняют, используя сантиметровую ленту, антропометрические измерения грудной клетки, талии, таза, того и другого плеча, бедер. Результаты измерений оператор вводит в программу.

Состояние гибкости измеряют двумя способами. Первый - это когда пользователь в положении стоя осуществляет наклон вперед, а второй - пользователь сидит на горизонтальной поверхности и кистями вытянутых рук охватывает ступни ног или пытается дотянуться до них. Кроме того, измеряют гибкость плечевых суставов в положении стоя в состоянии покоя. Полученные результаты оператор вводит в программу. Для снятия напряжения мышц пользователя, перед замерами, рекомендуется использование релакс-камеры, оснащенной стереосистемой, аромокомпонентами и достаточной вентиляцией.

На втором этапе пользователь садится в кресло 14, соединенное с корпусом 2, установленным на раме 3 велоэргометра 1. Исследование гемодинамики и измерение артериального давления в состоянии покоя проводят одновременно с исследованием состава тела: оператор закрепляет датчик 17 пульсового оксиметра на одной из рук пользователя, на другую руку одевается манжета 19 тонометра, стопы и руки располагаются на пластинах биоимпедансометра. Замеряют у пользователя давление, используя манжету 19 тонометра, пульс с помощью пульсоксиметра 17. Кроме того замеряют биоритмы с помощью закрепленных на уровне подлокотников левой металлической пластины 15 и правой металлической пластины 16. При измерениях биоритмов ладони левой и правой рук плотно прижимаются, соответственно, к левой металлической пластине 15 и правой металлической пластине 16. Стопы плотно прижимаются к металлической пластине 4 биоимпеданса. Форма пластин 4, 15, 16 биоимпеданса может быть различной. Плотное прижатие ладоней, стоп, эргономически верное расположение их по отношению к пластинам 4, 15, 16 и манжеты 19 тонометра на плече позволяет достигать точности результатов измерения. Тест запускается на мониторе 11 оператора. По окончании теста результаты автоматически записываются в ПО тренажера.

На третьем этапе в состоянии покоя исследуют гипоксический индекс. Для этого на голову пользователя опускают шлем 20 с гипоксическим воздухом, на палец закрепляют пульсовый оксиметр 17 (пульсоксиметр). Оператор запускает тест. Пользователь находится в гипоксической среде до момента опускания сатурации до 80%. Данные вводят в программу, которая подсчитывает время опускание сатурации и восстановления после снятия шлема, вычисляет гипоксический индекс. Если выявлено повышенное А/Д и другие состояния, противоречащие нагрузочной пробе - тест не выполняется.

На четвертом этапе оператор передает пользователю блок спирометра 23, дает указания к выполнению пробы, а именно вдоху и резкому выдоху. Результат фиксируется в программе на мониторе 11 оператора.

На пятом этапе проводят замер ручной силы правой руки и левой руки с помощью динамометра 13, тестирующую рукоятку 25 которого подсоединяют к нему посредством электрических проводов. Пользователь поочередно сжимает в одной из вытянутых в сторону рук динамометр 13. Показатели динамометра 13 вводятся в программу и выводятся на монитор 11 оператора. Кроме того, панель динамометра 13, выведенная на монитор 11 оператора, просматривается им.

После завершения тестов, выполненных с первого по пятый этап в состоянии покоя, пользователь встает и выполняет вне велоэргометра 1, используя коврик, тесты на силу мышц пресса (sit up test) и силу мышц спины (лодочка), данные которых вводят в программу.

На шестом этапе пользователь вновь садится в кресло 14 велоэргометра 1 для выполнения нагрузочного субмаксимального теста. Пользователь ноги в обуви располагает на педалях 8, закрепленных на шатунах 7, которые соединяются с нагрузочным механизмом 6 велоэргометра 1. При этом пользователь наблюдает за прохождением тестов, как в состоянии покоя, так и при нагрузке на мониторе 10. Последний закрепляют на стойке 9 нагрузочного механизма 6, который фиксируют на основании 5. После подготовки пользователя: закрепляют датчик 17 пульсового оксиметра и манжеты 19 тонометра, по сигналу оператора пользователь начинает вращение педалей 8 велоэргометра 1. Вращение пользователь останавливает по сигналу программы, посредством монитора 10. Производят расчет МПК. Результаты МПК обрабатываются в ПО тренажера. Кроме того, определятся реакция тестируемого на нагрузку и количество времени, необходимого ему для восстановления. Если выявлены состояния, противоречащие нагрузочной пробе - тест далее не выполняется.

За тестированием пользователь наблюдает, используя монитор 10.

Программное обеспечение после обработки данных всех исследований как в состоянии покоя, так и нагрузки выдает первичный отчет исследования в формате word, с возможной коррекцией и распечаткой. Тренажер оснащен принтером, который располагают в удобном для оператора месте.

Предлагаемый интерактивный тренажер с системой мониторинга, имеющий торговое наименование SCANME, позволяет решить поставленную задачу и достигнуть указанных результатов при его использовании в пределах сущности настоящего изобретения и объема его формулы.