кровать

Формула изобретения

Кровать, состоящая из матраса с жестким основанием, установленного на раме, закрепленной на торцевых стойках, и съемной постельной платформой, отличающаяся тем, что в верхней части рамы кровати и в нижней части жесткого основания матраса вдоль их продольной оси симметрии выполнены углубления, в которых размещены стержни, с возможностью покачивания матраса относительно рамы, по углам которых установлены пружины, а на сопрягаемых поверхностях рамы и основания матраса с двух сторон кровати закреплены электроды с возможностью их замыкания при покачивании матраса, которые связаны с прибором для подсчета суммарного количества замыканий электродных контактов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к устройствам, предназначенным для исследования качества сна и оценки подходящей постели или какого-то ее элемента, в частности для полноценного сна и отдыха человека, с начальными стадиями заболеваний позвоночника, таких как остеохондроз, сколиоз и др.

Известны бытовые кровати (периодический журнал «Я выбираю», каталог «Мебель», №119 (декабрь). М.: Scan Web, 2001. - 442 с., стр.117), имеющие матрас с упругим наполнением (пружины, поролон), закрепленным в жестком основании в виде рамы, которая устанавливается на каркасе кровати.

Недостатком известной конструкции является невозможность использования ее для создания аутогравитационных сил вдоль позвоночника человека, страдающего начальными заболеваниями спины (например, остеохондрозом).

Известна также кровать для проведения лечебно-профилактических процедур в домашних условиях (патент РФ №2250069, МПК ⁷ А47С 19/00, A61G 7/00, БИ №11 от 20.04.2005 г. Рыбалкиной В.Н., Кошелевой Н.И., Евдокимова А.К. на изобретение, фиг.1), состоящая из матраса с жестким основанием, на поверхности которого укладывается съемная постельная платформа (например, деревянный щит с подстилкой), установленная на раме кровати, закрепленной на ее торцевых стойках. Она является прототипом данного предполагаемого изобретения.

Недостатком прототипа является невозможность использования ее для проведения исследований качества сна в зависимости, например, от жесткости постельной платформы, необходимой для улучшения условий отдыха людей с различной степенью заболеваний позвоночника.

Задачей предполагаемого изобретения является улучшение качества сна за счет подбора физиологически соответствующей постельной платформы в зависимости от состояния позвоночника человека.

Поставленная задача достигается тем, что в кровати, состоящей из матраса с жестким основанием, установленного на раме, закрепленной на торцевых стойках, и съемной постельной платформой, в верхней части рамы кровати и в нижней части жесткого основания матраса, вдоль их продольной оси симметрии, выполнены полуцилиндрические углубления, в которых размещены цилиндрические стержни, с возможностью покачивания матраса относительно рамы, по углам которых установлены пружины, а на сопрягаемых поверхностях рамы и основания матраса, с двух сторон кровати, закреплены электроды с возможностью их замыкания при покачивании матраса, которые связаны с прибором для подсчета суммарного количества замыканий электродных контактов.

Кроме того, пульт управления кровати выполнен в виде калькулятора с таймером, у которого заблокированы все клавиши, кроме «1» и «+», благодаря чему осуществляется суммирование замыканий контактов с одной или с другой стороны, причем если контакт постоянно замкнут, то суммирование не происходит.

Для устранения съезжания постельной платформы с матраса в процессе функционирования кровати сопрягаемые поверхности постельной платформы и матраса временно скреплены с помощью липучек.

Рассмотрим один из вариантов экспериментальной кровати, использованной авторами в проведенных исследованиях.

На фигуре 1 показана кровать, в которую встроено устройство для подсчета числа переворотов (перемещений) человека во время сна. Каркас кровати состоит из рамы 1, закрепленной на передней 2 и задней 3 торцевых стойках. На нем расположен пружинный матрас, который может быть выполнен в следующих модификациях: цельный и разделенный на головной 4 и ножной 5 матрасы. На головной матрас 4 уложена постельная платформа 6, которая может состоять из мягких, жестких и полужестких слоев. Кроме того, на головном матрасе 4 могут быть установлены различные формы подголовников 7.

На фигуре 2 показана каркасная модель кровати и схема расположения стальных пальцев в виде цилиндрических стальных стержней 8, благодаря которым осуществляется покачивание головного матраса 4 относительно рамы. На нижних кромках жесткого основания головного матраса 4 и в раме 1 и ее перекладине 9 вдоль продольной оси кровати выполнены полуцилиндрические отверстия, совмещенные по оси, в которых размещены цилиндрические стальные (любой другой конструкционный материал) стержни 8 таким образом, чтобы головной матрас 4 имел возможность свободного покачивания относительно оси симметрии рамы 1. По углам рамы 1, ограниченной перекладиной 9, установлены пружины, уравновешивающие головной матрас 4 в горизонтальной плоскости под действием упругих сил F пружин 10 (фиг.3) без дополнительной нагрузки и смягчающие удары при покачивании его под дополнительной нагрузкой Р. На боковых поверхностях рамы 1 и основания головного матраса 4 с двух сторон кровати закрепляют электроды 11 и 12 (фиг.4) с возможностью их замыкания при покачивании головного матраса 4, которые связаны с прибором для подсчета количества переворотов 13 (фиг.2).

На фигурах 3, 4 и 5 показаны схемы работы экспериментальной кровати и электронного устройства по подсчету переворотов человека во сне. На первой схеме (фиг.3 и 4) головной матрас 4, установленный на двух цилиндрических стержнях 8, уравновешен силами F четырех пружин 10 и находится в горизонтальном положении. Электроды 11 и 12 разомкнуты. В случае, когда на головной матрас 4 действует неконцентричная сила Р (фиг.4), соответствующая центру тяжести лежащего на матрасе человека, головной матрас 4 наклоняется, сжимая, например, с левой стороны пружины 10 и замыкая контактные поверхности электродов 12. При этом в микропроцессор поступает управляющий сигнал S, позволяющий прибавлять 1 к имеющемуся числу, которое высвечивается на табло прибора подсчета 13. Если головной матрас 4 остается постоянно наклоненным, а контакт замкнутым, то нового сигнала не возникает. При перевороте человека во сне центр тяжести может сместиться, например, по пунктирной стрелке Р' (фиг.4), головной матрас 4 наклонится в другую сторону, электроды 11 с другой стороны матраса замкнутся и создадут новый сигнал S', прибавляющий вновь 1 в микропроцессоре, к имеющемуся числу.

Кровать снабжена прибором 13 для подсчета количества переворотов человека во сне. Описание схемы и назначение элементов прибора, показанного на фигуре 5:

14 - часовая (DD1) интегральная микросхема (ИМС), используется в качестве таймера;

15 - микропроцессор (DD2), выступает в качестве счетчика;

16 - пьезорезонатор (ZQ1), необходимый для работы устройства 14;

17 - жидкокристаллический индикатор (ЖКИ1), показывающий количество прошедшего времени от начала включения прибора;

18 - жидкокристаллический индикатор (ЖКИ2), показывающий количество переворотов испытуемого на постели;

19 - разъем для подключения электропитания (+Е_n);

20 - выключатель (SA0) напряжения питания (тумблер);

21 - кнопка включения сброса показаний счетчика (SA1) на 0;

22 и 23 - сдвоенная кнопка (SA2.1, SA2.2), включающая режим секундомера в часовом устройстве и необходимая для программирования ИМС 14 и микропроцессора 15;

24 и 25 - сдвоенная кнопка (SA3.1, SA3.2), запускающая секундомер и также необходимая для программирования ИМС 14 и микропроцессора 15;

11 и 12 - контактные электроды (SA4, SA5), замыкающиеся или размыкающиеся во время изменения положения тела и пропускающие сигналы S (фиг.3 и 4).

В качестве источника питания рекомендуется использовать гальванический элемент с напряжением U=1,5 V.

Для работы данного прибора необходимо включить тумблер 20 и произвести программирование, нажимая последовательно кнопки: 21 22 или 23 24 или 25.

После этого прибор 13 готов к работе. При этом на табло ЖКИ1 (17) будет высвечиваться текущее время от нуля, а на табло ЖКИ2 (18) - количество переворотов спящего человека.

Для остановки режима секундомера необходимо нажать кнопку 24 или 25, после чего можно фиксировать показания счетчика.

Для того чтобы привести показания прибора в первоначальное состояние, необходимо выключить и включить тумблер 20 и повторить процесс программирования.

Были проведены исследования по установлению влияния жесткости постельной платформы 6 на качество сна. Они заключалась в сравнении трех типов постелей для сна: жесткой, мягкой и предложенной нами ранее полужесткой в виде гибкого щита (смотри прототип). Вследствие гравитации участки нашего тела, соприкасающиеся с поверхностью, на которой мы спим, испытывают соответствующее давление. Дело в том, что при избыточном давлении на кожу прекращается ее нормальное кровоснабжение. Если своевременно не восстановить кровоснабжение, это вызовет повреждение участка кожи. Для того чтобы разгрузить эти участки, мы переворачиваемся во сне. Комфортность постели для сна определялась количеством поворотов во сне тела человека. Для этого использовался прибор 13, установленный на экспериментальной кровати. По данным A.M.Вейна среднее оптимальное количество переворотов здорового спящего человека, определявшего их с помощью телекамеры, равно 40.

Исследования проводились в отношении 6 человек 4 ^х возрастных групп: 1 группа - 16...20 лет, 2 группа - 21...35 лет, 3 группа - 36...60 лет, 4 группа - 61...74 года.

При обследовании в каждой из этих групп были выявлены лица, страдающие в некоторой степени заболеваниями позвоночника (сколиоз, остеохондроз, спондилез).

Исследования, заключавшиеся в горизонтальном лежании на экспериментальной кровати в течение 7-8 часов (времени сна), длились 35 дней для каждого исследуемого, то есть 3 этапа по 10 дней на апробацию каждой поверхности и 2 дня после каждого этапа на реабилитацию. Для этого использовалась экспериментальная кровать с пружинным матрасом. На этот матрас устанавливалась последовательно перина, жесткий и гибкий щит, размеры которых не превышали габариты головного матраса 4. Сверху них укладывалась подстилка из верблюжьей шерсти. В изголовье находилась перьевая подушка. Испытуемые укрывались шерстяным одеялом. Температура воздуха в комнате в среднем была 26°С. Кровать для исследования бралась односпальная. Результаты (время отхода ко сну, время пробуждения, продолжительность сна, количество переворотов) определялись таймером и записывались в дневник. Для объективной оценки влияния жесткости постели на качество сна бралось усредненное количество переворотов в час. Сравнение производили по приведенной величине, характеризующейся единым временем сна. Для исследования количества переворотов во сне использовалась кровать, в которой под пружинный матрас подкладывались 2 стальных стержня 8 диаметром 10 мм и длиной 100 мм. По краям матраса с двух сторон прикреплялись медные пластины, которые служили электродами 11 и 12 для замыкания электрической цепи. В качестве табло использовался арифметический калькулятор, у которого все кнопки были замкнуты, за исключением «+», «1», «сброс» и «=». При включении калькулятора нажатием «1» и «+» дальнейшее замыкание контактов матраса приводило к сложению количества переворотов на матрасе. При повороте испытуемого на другой половине матраса происходило сложение количества движений на испытуемой постели. Если человек лежал неподвижно и один из контактов был замкнут, сложения не происходило.

Пример 1. Исследование проводилось на твердой поверхности (деревянной доске, лежащей на пружинном матрасе).

В результате наблюдалось интенсивное затекание контактных участков тела, повышенный теплообмен, приводящий к остыванию тела (человек во сне замерзал и в следующую ночь использовал более теплое одеяло), следствием чего явилось увеличение количества переворотов (50-65), а следовательно, и ухудшение сна. У людей, имеющих проблемы с позвоночником, на первый же день отмечалось обострение заболевания позвоночника (появились боли в позвоночнике, тазобедренном суставе и крестце) из-за того, что позвоночник не может занять естественного расслабленного положения. Здоровые люди жаловались на дискомфорт и повышенную утомляемость в течение следующего дня. К концу периода исследования боли в позвоночнике несколько уменьшились, сон улучшился, хотя среднее количество поворотов по-прежнему оставалось выше нормы.

Пример 2. Исследование проводилось на мягкой постельной платформе (мягкой перине, лежащей на пружинном матрасе).

Количество переворотов было ниже нормы (20-30). Наблюдалось перегревание тела (человек во сне сбрасывал одеяло), скованность мышц, понижение чувствительности кожи и туловища, повышенная утомляемость в течение следующего дня. Дело в том, что во время сна наше тело должно находиться в расслабленном состоянии. На мягкой поверхности необходимая поддержка низа спины и шеи отсутствует для создания аутогравитационных сил. В результате чего ткань, связывающая позвонки, не растягивается, а суставы, обеспечивающие подвижность позвоночника, сжимаются. Поэтому от долгого нахождения в таком положении они повреждаются, что вызывает боль и затрудненность движения по утрам у людей с остеохондрозом.

Пример 3. Проводилась опробование постельной платформы 6 в виде гибкого щита и смягчающих покрывал.

Количество переворотов было в пределах нормы и в среднем составило 35-45. Наблюдалось улучшение сна, повышение работоспособности. У проблемных испытуемых отмечалось уменьшение болей в позвоночнике.

Эти исследования показали, что во сне на твердой поверхности человек совершает на 46% больше движений, чем когда он спит на полужестком щите. Это показывает, насколько велико влияние поверхности постельной платформы на качество сна, поскольку, как говорилось выше, чем больше движений совершает человек во сне, тем более поверхностным становится его сон.

Усредненные результаты сведены в таблицу.

Для определения погрешности, которую дает экспериментальная кровать, когда человек переворачивается на одной половине матраса (сигнала не возникает) или когда при перевороте он смещает центр тяжести то в одну половину матраса, то в другую (поступает двойной сигнал), необходимо дополнительно использовать видеокамеру с сопоставлением результатов, показываемых на табло пульта кровати и выявленных видеокамерой, которые помогут определить величину погрешности, получаемой на экспериментальной кровати.

Наши исследования показывают, что сон в условиях холода либо чрезмерной жары негативно сказывается на его качестве. Спящий без одеяла человек обычно просыпается от холода при температуре окружающего его воздуха 26°С и ниже. При температуре выше 37°С человек также периодически просыпается. Сон при повышенной температуре обычно уменьшает продолжительность 3 и 4 фазы сна и фазы активного сна или их исключает. Исследования показали, что наиболее долгий и восстанавливающий силы сон с оптимальной продолжительностью всех его фаз наблюдается при температуре воздуха в непосредственной близи от тела 27-28°С.

Соответственно, важны свойства постельной платформы, на которой мы спим. Надо, чтобы она обладала достаточной теплопроводностью и пропускала количество избыточного тепла от тела. Поверхность, удовлетворяющая этому условию, кажется на ощупь слегка прохладной.

Как выяснилось из рассмотренных примеров, не пригодной для сна постелью могут служить "недышащие" материалы, материалы грубые или неприятные при прикосновении, бугристые, неровные и излишне твердые. Наилучшими в этом смысле являются постели достаточно мягкие, но, тем не менее, обеспечивающие необходимую поддержку тела. Опыт свидетельствует, что наилучшими условиями для сна является полужесткая постель на пружинном матрасе.

Для снятия усталостных напряжений мышц позвоночника, накопившихся в процессе трудового дня, необходимо проведение восстановительных мер, связанных с использованием продольно-жесткой постели во время сна.

Проведенные исследования на небольшом количестве испытуемых позволяют сделать вывод, что наилучшей поверхностью для сна является постельная платформа со щитом, имеющим гибкость в поперечном и жесткость в продольном направлениях, особенно для людей, страдающих начальными заболеваниями позвоночника.

Экспериментальная кровать прошла испытания в травматологическом отделении больницы скорой помощи им. Н.А.Семашко г.Тулы.