Способ восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных ситуациях

Изобретение относится к медицине и предназначено для восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных условиях. При острой гипоксии или при угрозе ее развития использована искусственная вентиляция легких пострадавшего с помощью высокочастотной и низкочастотной электростимуляции скелетной мускулатуры, участвующей в акте дыхания. На пары активных и пассивных электродов, предварительно наложенных и закрепленных по проекции верхнего отдела трапециевидных мышц симметрично справа и слева от позвоночника на расстоянии 5-7 см от последнего, подают синусоидальные колебания в пяти радиодиапазонах частоты от 10 кГц до 30 кГц с шагом 5 кГц. В низкочастотном режиме стимулирующие импульсы имеют биполярную форму сигнала с нулевой постоянной составляющей, и частоту сигнала в серии импульсов модулируют плавно, увеличивая от 20 Гц до 200 Гц до максимума амплитуды с последующим спадом до 20 Гц. Способ позволяет повысить эффективность восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных условиях. 7 ил.

 

Изобретение относится к области реаниматологии и может быть использовано для восстановления дыхания, компенсации острой дыхательной недостаточности, снятия болевого синдрома в экстремальных ситуациях.

Известно, что искусственная вентиляция легких (ИВЛ) пострадавшего восстанавливает дыхание и компенсирует его острую дыхательную недостаточность при оказании первой медицинской, неотложной и реанимационной помощи. В настоящее время проведение ИВЛ пострадавшим на догоспитальном этапе, в период транспортировки и при оказании скорой помощи осуществляется с помощью ручных в портативных дыхательных приборов, респираторов, имеющих механический, газовый, электрический привод и работающих по принципу вдувания в легкие воздуха или кислорода. Применение таких приборов мало эффективно, затруднено из-за больших массогабаритных характеристик, энерго- и трудоемких показателей, особенно в течение длительного времени, крайне ограничено при наличии челюстно-лицевой травмы или раны и не допускает отвлечения спасателя для осуществления других реанимационных действий.

Известно, что по данным электромиограммы, реограммы, ЭКГ, артериальной сфигмограммы отрицательное влияние на весь организм человека миоэлектростимуляции мышц конечностей и нижней половины туловища отсутствует (Ю.Ю.Бредикис, 1974).

Известный электрофренический способ ИВЛ при острой дыхательной недостаточности пострадавшего в виде стимуляции диафрагмальных нервов или мышц диафрагмы (Зильбер А.П., 1978) не приводит к адекватному дыханию и требует специального поиска двигательных точек, что сложно и трудоемко, особенно при реанимации раненого. Известен близкий по технической сущности аналог», которым является "Способ и установка для стимуляции дыхания" (Заявка на изобретение Франции N 2493154 по МКИ А 63 N 1/36), в которых для стимуляции дыхания используются, по крайней мере, две пары электродов, помещаемых на теле пациента на уровне дыхательных мышц (вдоха или выдоха). При этом каждая из пар электродов питается переменным током от отдельного генератора, причем частота двух токов этих генераторов отличается незначительно. Недостатками такого технического решения являются необходимость применения двух пар электродов и двух генераторов (или двух каналов в одном генераторе), что усложняет аппаратуру и технологию проведения ИВЛ, значительно увеличивает время подготовки к ее проведению, а главный недостаток заключается в том, что известное решение применяется, в основном, только в целях реабилитации пациента.

Известно поддержание адекватного насыщения крови кислородом тканей организма 26 собак при моделировании острой газогипоксии путем искусственной вентиляции легких (ИВЛ) с помощью дыхательного мешка "Амбу" и электростимуляции и скелетной мускулатуры, участвующей в акте дыхания. На предварительно наложенный и закрепленный в области верхней трети трапециевидных мышц каждой собаки комплект из 12-24 электродов подавали амплитудно-частотно-модулированные серии импульсов длительностью 1 мс с длительностью воздействия 1,5-2,0 с при паузе (3-4) с. Этот способ обеспечивал ИВЛ без применения механического респиратора и без применения сложной крупногабаритной дыхательной аппаратуры [1]. При этом амплитуду выходного напряжения бортового миоэлектростимулятора "Тонус-2" контролировали до минутному объему дыхания с помощью волюметра при фиксации конечностей животного и при условии максимального отведения передних конечностей за голову.

Причем амплитуды стимулирующих сигналов миоэлектростимуляторов "Тонус-1" и "Тонус-3"достигали 60 В между электродами - импульсное напряжение, а тока до 240 мА. При этом отмечено, что длительность сеансов, превышающих 15-20 мин, вызывала утомление животного. Значительным недостатком являлось большое количество электродов миоэлектростимуляторов. В итоге было исследовано восстановление жизнедеятельности организма собак при терминальной гипоксии путем ИВЛ с применением миоэлектростимуляции скелетной мускулатуры.

Для оказания экстренной доврачебной помощи пострадавшим в чрезвычайных ситуациях и раненым на поле боя используют индивидуальные шприцы-тюбики с антидотом [2]. Однако они имеют низкую стерильность и герметичность ампулы с лекарством при длительном хранении и не обладают высокой эксплуатационной надежностью.

Наиболее близким медико-техническим решением, выбранным в качестве способа-прототипа, является известный способ непрерывного мониторинга технического состояния бортовых систем самолета, функционального состояния экипажа и его интеллектуальной поддержки в опасных ситуациях с помощью бортовой активной системы безопасности полетов на базе информатора критического состояния летчика (ИКСЛ-2) [3]. Эта система, разработанная ОАО "Корпорация "Русские системы" совместно с ФГУП РСК "МИГ", ГНИИИ военной медицины МО РФ, прошла эргономические и физиологические испытания, стендовые испытания и летные испытания на самолете МИГ-29 УБ с положительными результатами.

Известный способ-прототип включает автоматический непрерывный контроль за параметрами движения и состоянием функционирования системы жизнеобеспечения транспортного средства, перемещающегося по земле, под землей, по воде, под водой, в воздушном или космическом пространстве, оценку дееспособности, ошибочных действий защиты от воздействий внешней среды, прогноз опасного состояния экипажа путем бесконтактного съема информации по показателям вертикального положения его головы, легочной вентиляции, усилий на органы управления и герметичности кабины.

Известный способ-прототип осуществляет выдачу экипажу речевой информации о возникновении нештатной ситуации, об устранении неправильности и несвоевременности его действий, принятие решения о восстановлении жизнедеятельности экипажа путем аварийной подачи 100% кислорода и передачи управления транспортным средством системе автоматики в случае неадекватности реагирования экипажа на предупредительную информацию, бортовую регистрацию данных о состояниях системы жизнеобеспечения и экипажа при нештатных ситуациях, а также экстренную выдачу в эфир и прием на командной пункте группой руководства сигналов об опасном состоянии экипажа и восстановлении его жизнедеятельности.

Основными недостатками способа-прототипа являются:

1) Известный способ не обеспечивает восстановления нормального спонтанного дыхания при острой дыхательной недостаточности пострадавшего, например, с помощью вспомогательной искусственной вентиляции легких.

2) В известном способе отсутствует возможность подавления или снижения болевых синдромов, посттравматических стрессовых расстройств, сердечного приступа с загрудинными болями [2]. Однако известно, что при приступе загрудинных болей, жизнеугрожающих аритмиях сердца, приступах бронхиальной и сердечной астмы, кровотечениях во время ранения, развитии инфаркта миокарда и многих других критических функциональных состояниях пострадавшего задержка оказания экстренной медицинской помощи члену экипажу даже на несколько минут может повлечь за собой его гибель.

Задачей изобретения является повышение безопасности и эффективности движения транспортного средства путем целенаправленности неотложной медицинской помощи, выведения члена экипажа из критического состояния и восстановления его жизнедеятельности за счет комплекса непрерывного контроля, прогноза и управления его дееспособностью в сочетании с искусственной вентиляцией легких кислородом, исключением возникновения утомления, ощущений сонливости и мышечного дискомфорта у члена экипажа с помощью миоэлектростимуляции при нештатных ситуациях в реальном масштабе времени.

Поставленная задача решается с помощью информационной поддержки деятельности члена экипажа в реальном масштабе времени, автоматического контроля его работоспособности и выработки управляющих сигналов, выдаваемых бортовым системам транспортного средства (ТС) в целях предотвращения происшествий и спасения члена экипажа в случае потери им работоспособности или неправильного использования средств и методов защиты. При этом осуществляют управление, прогноз и анализ состояния среды обитания и режимов работы основных элементов системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ), включающей кислородно-дыхательную аппаратуру (КДА), а также выдачу речевых предупреждений экипажу о необходимости выполнения требуемых действий для предотвращения возникновения опасной ситуации. При определении факта потери экипажем работоспособности проводят ускоренное восстановление его работоспособности, осуществляют выдачу через бортовую радиостанцию на командный пункт сообщения об утрате экипажем работоспособности, выдачу контролируемых параметров на бортовую систему контроля и регистрации для их сохранения и последующей обработки, в частности на внутреннюю энергонезависимую память информации о состоянии экипажа, бортовых систем, условиях движения, выдаваемых сигналов управления в течение всего времени работы. Эти задачи решает способ-прототип [3] с помощью бортового аппаратно-программного комплекса (АПК), включающего блок анализа состояния экипажа и бортовых систем, оценки режимов движения, выработки сигналов управления, блок электрофизического сопряжения, блок обработки информации датчика вертикального положения головы, устройство автоматической подачи 100%-ного кислорода в такт дыхания экипажа, соединенное с электропневмоклапаном, датчик контроля легочной вентиляции, датчик контроля вертикального положения головы, датчик контроля обжатия ручки (руля) управления транспортным средством, датчик ответной реакции, датчик давления в подмасочном пространстве (гермошлеме), датчик давления в камерах высотного противоперегрузочного костюма (авиационного, космического или подводного скафандра), датчик высоты в гермошлеме (маске) скафандра и соответственно в кабине транспортного средства (ТС).

При острой гипоксии или угрозе ее развития вследствие дыхательной недостаточности, в том числе, связанной с остановкой дыхания, дополнительно проводят реанимацию искусственной вентиляцией легких пострадавшего с помощью электромиостимуляции скелетной мускулатуры, участвующей в акте дыхания, в области верхней трети отдела трапециевидных мышц, амплитудно-частотно-модулированными последовательными сериями (пачками) стимулирующих импульсов в высокочастотном и импульсном низкочастотном режимах с помощью генерации синусоидальных колебаний (радиоимпульсов) в пяти диапазонах частоты от 10 кГц до 30 кГц с шагом и частотой модуляции 5 кГц, обеспечения непрерывного режима также с частотами от 10 кГц до 30 кГц и обратно с периодом 4 с. В импульсном низкочастотном режиме частоту сигнала в серии импульсов модулируют плавно, увеличивая от 20 Гц до 200 Гц до максимума амплитуды с последующим спадом до 20 Гц, а нарастание амплитуды в серии до максимального значения, равного 100 мА, и ее спад задают по синусоидальному закону (полупериод). При этом стимулирующие низкочастотные импульсы имеют биполярную форму сигнала с нулевой постоянной составляющей. Реанимацию искусственной вентиляцией легких пострадавшего путем электромиостимуляции дыхательных мышц пострадавшего члена экипажа осуществляют парами (активным и пассивным) электродов, предварительно наложенных и закрепленных по проекции верхнего отдела трапециевидных мышц симметрично справа и слева от позвоночника на расстоянии 5-7 см от последнего, и на них подают серии стимулирующих импульсов. При этом положительная часть низкочастотного импульса имеет прямоугольную форму - длительность 2 мс, амплитудой 5 мА, а отрицательная часть импульса близка к треугольной форме при максимальной амплитуде 100 мА, - на уровне 0,5 максимума амплитуды длительность импульса составляет 20 мкс, у основания - 50 мкс на эквивалентной нагрузке, - резистор 2 кОм с подключенным параллельно конденсатором емкостью 0,25 мкФ. Амплитуда импульсов в высокочастотном и низкочастотном режимах регулируется плавно вручную от 0 до 100 мА на той же эквивалентной нагрузке, частотные модуляции обоих режимов включают вручную независимо друг от друга, а длительность серий низкочастотных импульсов и их пауз регулируют также отдельно друг от друга вручную от 1 до 6 секунд с интервалом 0,5 с.

Искусственную вентиляцию легких пострадавшего могут проводить в сочетании с воздействием импульсным электрическим током частотой 20-10000 Гц, длительностью импульса 1 мс с рабочим циклом 4 с, скважностью 2, (2 с приходится на воздействие, 2 с - на паузу), а электромиостимуляцию осуществляют на уровне порога чувствительности при возникновении утомления, ощущений сонливости и мышечного дискомфорта у члена экипажа непосредственно в процессе управления движением транспортного средства постоянно в течение 10-180 мин или периодически через каждые 1,5-2,0 часа работы, с электродов, один из которых расположен в области средней трети бедра, другой электрод - в поясничной области. Таким образом, реанимацию ИВЛ кислородом осуществляют в сочетании со снижением утомления, ощущений сонливости и мышечного дискомфорта у экипажа непосредственно в процессе управления транспортным средством путем воздействия на мышцы бедер и спины электрическими импульсами, также модулированными по амплитуде и частоте. При этом имеем плавное нарастание и плавный спад с периодом 4±0,08 с, пределы изменения частоты при частотной модуляции от 20±10 до 10000±10 Гц, импульсы длительностью 1 мс имеют форму, близкую к треугольной на эквивалентной нагрузке R=2 кОм и С=0,25 мкФ.

Для целей безопасности плотность тока каждого электрода, изготовленного из токопроводящей резины, для комплекта электромиостимуляции спецснаряжения члена экипажа, не превышает 2 мА/кв·см по всей поверхности электрода, причем сами электроды и система их фиксации обеспечивают удобное наложение, съем, индивидуальную подгонку и многоразовую санитарную обработку.

В проанализированной литературе не выявлено источников, описывающих данную совокупность отличительных признаков, и предлагаемое техническое решение явным образом не следует для специалиста из уровня современной техники. Таким образом, оно соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень". Предлагаемое изобретение может быть использовано в экстремальной, войсковой, авиационной, морской и космической медицине, и, таким образом, оно соответствует критерию изобретения "промышленная применимость".

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с ближайшими аналогами и прототипом показывает, что предлагаемый способ восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных ситуациях соответствует критерию изобретения "новизна", потому что он отличается от известных устройств новыми элементами и взаимосвязями. Заявляемый способ восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных ситуациях позволяет значительно повысить безопасность и эффективность движения транспортного средства путем целенаправленности неотложной медицинской помощи, выведения члена экипажа из критического состояния за счет комплекса непрерывного контроля, прогноза и управления его дееспособностью в сочетании с искусственной вентиляцией легких кислородом, снижением утомления, сонливости и мышечного дискомфорта с помощью миоэлектростимуляции при нештатных ситуациях в реальном масштабе времени.

Это дает право сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия". Получены положительные отзывы летчиков об эффективности применения заявляемого способа в длительных полетах.

По мнению летного состава, важной особенностью данного способа является полуавтоматический режим электромиостимуляции членов экипажа, не отвлекающий летчиков от выполнения рабочих операций в полете на самолете дальнего действия.

На фиг.1 изображена функциональная блок-схема элементов реализации способа восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных ситуациях, в состав которых входят:

1 - бортовой информатор критического состояния члена экипажа,

2 - блок анализа-управления бортового информатора,

3 - видеокамера контроля глаз и положения головы члена экипажа,

4 - датчик легочной вентиляции,

5 - датчик усилий на педалях управления,

6 - датчик усилий зажима ручки (руля) управления,

7 - датчик герметизации кабины,

8 - блок аварийной подачи 100% кислорода,

9 - комплект электромиостимуляции спецснаряжения члена экипажа,

10 - генератор высокочастотных импульсов комплекта,

11 - генератор низкочастотных импульсов комплекта,

12 - модулятор комплекта электромиостимуляции спецснаряжения,

13 - выходной каскад генераторов комплекта,

14 - каналы генераторов комплекта,

15 - биполярные электроды - аппликаторы,

16 - электроды генератора, исключающего утомление, сонливость,

17 - система фиксации электродов.

Заявляемый способ восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных ситуациях работает следующим образом.

Датчики 3-6 бортового информатора 1 критического состояния АПК обеспечивают контроль наличия легочной вентиляции при частоте дыхания от 5 до 60 ед./мин, оценку длительности дыхательных пауз в пределах 0...30 с, контроль обжатия ручки (руля) управления, контроль наличия усилий на педалях управления при возникновении перегрузки, превышающей пороговое значение, контроль вертикального положения головы в заданных зонах, обусловленных особенностями кабины ТС, контроль ответной реакции члена экипажа на речевой запрос. При этом датчики 3-6 АПК не имеют гальванического контакта с телом члена экипажа, не требуют предварительной установки и настройки, не оказывают мешающего действия при его работе. АПК по входным, информационным сигналам сопрягается со следующими бортовыми системами: комплектом кислородного оборудования (ККО), СОЖ, ВКК (скафандром), радиовысотомером (глубомером), системой автоматического управления, датчиком перегрузки, переговорным устройством или аппаратурой внутренней связи и коммутации. АПК по выходным, управляющим сигналам сопрягается со следующими бортовыми системами: комплектом кислородного оборудования ККО, СОЖ, ВКК (скафандром), бортовой радиостанцией, аппаратурой внутренней связи и коммутации, речевым информатором, системой автоматического управления, системой двигательной автоматики, системой пилотажно-посадочных средств, навигационным комплексом, бортовым регистратором информации. В качестве датчика 4 контроля наличия легочной вентиляции используется бесконтактный датчик давления кислорода из ККО. Датчик 3 контроля вертикального положения головы обеспечивает получение информации о вертикальном положении головы члена экипажа как свидетельство нормального тонуса шейных мышц. В качестве датчика используется цифровая видеокамера 3, направленная на его лицо и соединенная с блоком 2 анализа-управления бортового информатора. Она также не оказывает мешающего воздействия на работу экипажа. Датчики усилий 5 на педалях управления обеспечивают получение информации о величине созданных пилотом-оператором усилий на педалях управления ТС. Мешающего действия на пилота датчики не оказывают. Датчик обжатия 6 ручки (руля) управления ТС обеспечивает получение информации о рабочем положении руки пилота или оператора на ручке (руле) управления, о динамике воздействия его на ручку (руль). Датчик 6 бесконтактный, помех в работе экипажа не оказывает. Датчик ответной реакции обеспечивает обратную связь член экипажа-АПК и получение информации об осознанных действиях пилота-оператора, позволяя ему корректировать время реакции системы. В качестве датчика используется один из имеющихся органов управления оборудованием ТС, например кнопка РАЦИЯ, либо голосовой ответ члена экипажа. Датчик разгерметизации кабины 7 - давления в подмасочном пространстве или датчик давления (высоты) в кабине обеспечивает своевременное обнаружение разгерметизации кабины ТС, высокое давление в кабине ТС. Датчик 7 штатный из ККО, показывающий также аварийный остаток кислорода или отказ ККО. АПК имеет возможность сопряжения по входу и выходу с бортовым оборудованием ТС посредством канала мультиплексного обмена по ГОСТ 26765.52 и по кодовым линиям ГОСТ 18977 для анализа сигналов: опасная высота, текущая высота - с радиовысотомера, текущая скорость, режимы - с системы автоматического управления (САУ), текущая перегрузка - с датчика перегрузки и др.

АПК осуществляет оперативный контроль состояния среды обитания (кабины), а также режимов работы основных элементов СОЖ, их адекватности среде обитания. В случае аварийных отклонений осуществляют речевое предупреждение экипажа о необходимости снижения с больших высот или подъема с больших глубин. АПК по динамике дыхания, положению головы, положению и динамике рук и ног на органах управления, реакции на речевое тестирование в совокупности с анализом режимов движения (высота, скорость, перегрузка, режимы САУ), состояния среды и СОЖ осуществляет автоматическое слежение за работоспособностью экипажа ТС.

В случае выявления действий экипажа, неадекватных требуемой ситуации движения ТС, АПК обеспечивает выдачу экипажу соответствующих речевых предупреждений на выполнение определенных действий для предотвращения критических ситуаций, а также речевых предупреждений о состоянии среды обитания (кабины) и СОЖ. Тем самым осуществляется информационная поддержка деятельности экипажа ТС по распознаванию аварийных ситуаций (разгерметизация кабины, недостаток кислорода и т.п.), контроль по которым не охвачен другими информационными системами ТС (аппаратура речевого оповещения, система сбора и регистрации информации). При потере экипажем контроля над ситуацией движения ТС аппаратно-программный комплекс реализует режим по ускоренному восстановлению работоспособности экипажа путем подачи 100% кислорода в такт дыхания. В этих целях используется установленный в тракт дыхания члена экипажа электропневмоклапан ЭПК, который не оказывает мешающего действия на экипаж, не препятствует его дыханию. После восстановления работоспособности экипажа осуществляется передача ему функций управления ТС. Критерием нормализации работоспособности экипажа являются сигналы от датчиков, свидетельствующих об устранении нештатной ситуации, а также подтверждение экипажем осознанности своих действий через датчик ответной реакции. АПК обеспечивает выдачу следующих речевых предупреждающих команд: "Ручку обожми", "Голову подними", "Маску притяни", "Кабина разгерметизирована. Маску притяни" ("Второй маску притяни". "Кабина разгерметизирована. Второй маску притяни" - для двухместных ТС), "Кабина разгерметизирована", "В кабине высокое давление", "Кислород проверь", "Снижение ("Подъем") аварийно", "Борт (номер) состояние опасное" - это сообщение передается на командный пункт через бортовую радиостанцию, "Борт (номер) состояние нормальное" - это сообщение передается на командный пункт через бортовую радиостанцию, "АПК исправен".

Критическое состояние члена экипажа оценивает врач скорой помощи на командном пункте и принимает решение на самоприменение пострадавшим миоэлектротерапии. В комплекте 9 электромиостимуляции применяют основной род работы: «Искусственная вентиляция легких», при котором осуществляют совместное воздействие на члена экипажа сериями импульсов высокочастотного 10 и низкочастотного 11 генераторов.

При острой дыхательной недостаточности на фоне спонтанного дыхания и (или) при возникновении боли, например, в области груди, сильном сердцебиении или огнестрельном ранении, проводят искусственную вентиляцию легких пострадавшего с помощью электромиостимуляции скелетной мускулатуры, участвующей в акте дыхания, в области верхней трети отдела трапециевидных мышц амплитудно-частотно-модулированными последовательными сериями генераторов высокочастотных 10 и низкочастотных 11 импульсов комплекта 9 электромиостимуляции спецснаряжения члена экипажа. Причем максимальную амплитуду серий импульсов длительностью 2 мс задают по уровню выраженных экскурсий грудной клетки. При этом амплитудную модуляцию осуществляют положительной полусинусоидой, имеющей амплитуду от 0 до максимального значения, частотную модуляцию производят по частоте следования в диапазоне (20-200-20) импульсов в 1 с. Искусственную вентиляцию легких пострадавшего проводят в сочетании с воздействием импульсным электрическим током частотой 20-10000 Гц, длительностью импульса 1 мс с рабочим циклом 4 с, скважностью 2, (2 с приходится на воздействие, 2 с - на паузу), а электромиостимуляцию осуществляют на уровне порога чувствительности при возникновении утомления, ощущений сонливости и мышечного дискомфорта у члена экипажа непосредственно в процессе управления движением транспортного средства постоянно в течение 10-180 мин или периодически через каждые 1,5-2,0 часа работы, с электродов, один из которых расположен в области средней трети бедра, другой электрод - в поясничной области.

Искусственную вентиляцию легких пострадавшего путем электромиостимуляции дыхательных мышц пострадавшего члена экипажа осуществляют парами (активным и пассивным) биполярных электродов 15, предварительно наложенных и закрепленных по проекции верхнего отдела трапециевидных мышц симметрично справа и слева от позвоночника на расстоянии 5-7 см от последнего, и на них подают серии стимулирующих импульсов длительностью 2 мс, модулированных по амплитуде от 0 до амплитудного значения и по частоте следования в диапазоне (20-200-20) импульсов в 1 с с длительностью серий и пауз, регулируемых отдельно друг от друга вручную, от 1 до 6 секунд (с интервалом 0,5 с). Перед началом операторской деятельности на мышцы бедер в области средней трети и спины в поясничной области (вариант 1) накладывают и фиксируют кольцевые биполярные электроды 16, предварительно смоченные водой или 4%-ным раствором соды. Электроды 16 подключают к генератору 11 низкочастотных импульсов через выходной каскад 13 и модулятор 12 при роде работы генератора 11 "Исключение ощущений утомления, сонливости и мышечного дискомфорта". В процессе выполнения операторской деятельности при появлении признаков утомления (усталость, сонливость) и мышечного дискомфорта в среднем через 2 ч непрерывной работы включают генератор 11 низкочастотных импульсов комплекта, устанавливают амплитуду выходных сигналов на уровне мышечных сокращений (ниже порога болевых ощущений) и воздействуют в течение 10-15 минут. При этом увеличивается поток афферентной импульсации от рецепторов, расположенных в коже и мышцах, в высшие отделы центральной нервной системы, а субъективно процедура воспринимается как вибромассаж мышц, не отвлекающий от выполнения рабочих операций.

Для целей безопасности плотность тока каждого электрода 15, 16, изготовленного из токопроводящей резины, для комплекта электромиостимуляции спецснаряжения 9 члена экипажа, не превышает 2 мА/кв·см по всей поверхности электрода, причем сами электроды 15, 16 и система 17 их фиксации обеспечивают удобное наложение, съем, индивидуальную подгонку и многоразовую санитарную обработку.

Моделирование длительной операторской деятельности авиационного профиля в условиях воздействия на организм гипоксии ("высота" 3500 м) и акустического шума (100 дБ) показало, что заявляемый способ способствует устранению мышечного дискомфорта при длительной работе и повышает на 20-40% качество профессиональной деятельности, увеличивает функциональную устойчивость к гипоксии. По данным электроэнцефалографии активирующий эффект электростимуляции проявляется в снижении дельта-ритма на 48%, повышении энергии тэта-ритма на 122% и альфа-ритма - на 124% по сравнению с показателями, зарегистрированными до сеанса электростимуляции. 2-ой вариант применения способа заключался в непрерывной электростимуляции мышц спины и бедер в течение всего периода операторской деятельности в условиях 3-х часового "полета". Он показал, что работоспособность оператора поддерживалась высокой, в то время как в контроле была видна отчетливая тенденция к возрастанию количества ошибок по мере увеличения продолжительности работы.

Эффективность практического внедрения искусственной вентиляции легких, исключения ощущений утомления, сонливости и мышечного дискомфорта у члена экипажа с помощью электростимуляции оценивалась в условиях 9-часового трансмеридианного полета на самолете Ил-62, выполнявшем рейс по маршруту Тарту-Петропавловск-Камчатский-Тарту. В результате установлено, что использование электростимуляции по мере возникновения усталости и явлений мышечного дискомфорта (продолжительность сеанса 15-20 мин через каждые 2 ч полета) способствовало сохранению оптимального функционального состояния и высокой работоспособности летного состава в течение всего полета. В контрольных экспериментах признаки утомления и снижения качества деятельности определялись с 4-5 ч полета.

Заявляемый способ восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных ситуациях может быть использован как на модернизированных, так и на перспективных высокоманевренных самолетах типа МИГ-29, МИГ-31, Су-27, Су-30, на самолетах гражданского транспортного назначения. Заявляемый способ позволяет осуществлять:

автоматический непрерывный контроль за параметрами движения и состоянием функционирования системы жизнеобеспечения транспортного средства, перемещающегося по земле, под землей, по воде, под водой, в воздушном или космическом пространстве,

оценку дееспособности, ошибочных действий защиты от воздействий внешней среды, прогноз опасного состояния экипажа путем бесконтактного съема информации по показателям вертикального положения его головы, легочной вентиляции, усилий на органы управления и герметичности кабины.

Заявляемый способ осуществляет выдачу экипажу речевой информации о возникновении нештатной ситуации, об устранении неправильности и несвоевременности его действий, принятие решения о восстановлении жизнедеятельности экипажа путем аварийной подачи 100% кислорода и передачи управления транспортным средством/системе автоматики в случае неадекватности реагирования экипажа на предупредительную информацию, производит бортовую регистрацию данных о состояниях системы жизнеобеспечения и экипажа при нештатных ситуациях, а также экстренную выдачу через бортовую радиостанцию в эфир и прием на командном пункте группой руководства сигналов об опасном состоянии экипажа и восстановлении его жизнедеятельности.

Заявляемый способ восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных ситуациях позволяет: использовать искусственную вентиляцию легких без применения громоздкой крупногабаритной дыхательной аппаратуры, работающей по принципу "вдувания" воздуха в легкие; исключать травматизацию паренхиматозных тканей легких, так как степень растяжения легочной ткани определяется механической способностью дыхательной мускулатуры при воздействии на нервно-мышечный аппарат пострадавшего адекватного электрического раздражителя; улучшать газовый состав крови при отсутствии отрицательного воздействия на сердечно-сосудистую систему пострадавшего, что характерно для респираторного дыхания; повышать в 2,0-3,5 раза минутный объем дыхания при спонтанном дыхании, благодаря тому, что величина минутного объема дыхания определяется амплитудой стимулирующего сигнала бортового миоэлектроприбора.

Предложенный способ обеспечивает физиологичность дыхательного акта, эффективный газовый обмен, возможность проведения эффективной ИВЛ при критических нарушениях дыхания, в особенности на фоне челюстно-лицевой травмы или ранении пострадавшего.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого способа, заключается в повышении эффективности неотложной медицинской помощи при острой дыхательной недостаточности, гипоксии, ощущении утомления, сонливости и мышечного дискомфорта.

Заявляемый способ перспективен для оказания экстренной медицинской помощи в очагах массовых поражений, катастроф, аварий и стихийных бедствий, на поле боя, в том числе в условиях высотно-защитного костюма, выходного (в космос) или морского скафандра, противогаза, а также в условиях пребывания организма человека в невесомости космического полета, под водой в подводном корабле (лодке) и операционно-реанимационных отделениях передовых этапов медицинской эвакуации.

На фиг.2 приведена биполярная форма одного стимулирующего импульса. Электростимулирование экипажа в экстремальных ситуациях осуществляют по 8-ми гальванически развязанным каналам, попарно работающим по 4 каналам. Выходной сигнал представляет собой последовательность биполярных импульсов тока в RC эквиваленте нагрузки - резистор 2 кОм с подключенным параллельно конденсатором емкостью 0,25 мкФ.

Электростимулирование осуществляют в высокочастотном и импульсном режимах. В импульсном режиме стимулирующий импульс имеет биполярную форму сигнала (фиг.2), причем площади отрицательного и положительного импульса равны: положительная часть импульса имеет прямоугольную форму длительностью 2 мс, амплитудой 5 мА; отрицательная часть близка к треугольной при максимальной амплитуде 100 мА, на уровне 0,5 макс длительность импульса составляет 20 мкс, у основания - 50 мкс на эквивалентной нагрузке. Амплитуду импульсов плавно вручную регулируют до 100 мА на эквивалентной нагрузке, при этом площади положительной и отрицательной частей остаются равными.

На фиг.3 показана генерация последовательных пачек импульсов - посылов, модулированных по частоте и амплитуде в импульсном режиме. На фиг.4 приведены примеры изменения длительности посылов и пауз в импульсном режиме электростимулирования.

В импульсном режиме генерируют последовательные пачки импульсов - посылы, модулированные по частоте и амплитуде (см. фиг.3). Длительность посылов и пауз регулируют отдельно друг от друга вручную от 1 до 6 секунд, с интервалом 0,5 с (фиг.4). Нарастание амплитуды в пачке до максимального значения 100 мА и ее спад задают по синусоидальному закону - полупериод.

Частоту сигнала в пачке модулируют плавно, возрастая от 20 Гц до 200 Гц до максимальной амплитуды с последующим спадом до 20 Гц, причем частота 20 Гц соответствует минимально амплитуде сигнала, а частота 200 Гц - максимальной.

Электростимуляцию экипажа в высокочастотном режиме осуществляют с помощью генерирования синусоидальных колебаний с частотой от 10 кГц до 30 кГц с шагом 5 кГц в пяти диапазонах.

На фиг.5 показана модуляция синусоидальных колебаний частотой 5 кГц. На фиг.6 показана форма высокочастотного сигнала с низкочастотной модуляцией. На фиг.7 приведена форма синусоидального сигнала в непрерывном режиме с частотной модуляцией.

Синусоидальные колебания модулируют частотой 5 кГц (фиг.5). При этом предусмотрена возможность дальнейшей низкочастотной модуляции (20-200-20) Гц с амплитудой до 100 мА и периодом 4 с.

Форма сигнала с двойной модуляцией изображена на фиг.6. Электростимулирование экипажа обеспечивают также в непрерывном режиме с частотами от 10 до 30 кГц и обратно с периодом 4 с (фиг.7). Частоту модуляции включают вручную независимо друг от друга, амплитуду (0-100) мА устанавливают также вручную.

Источники информации

1. В.В.Гальчин, Е.А.Ильинская, В.В.Ленский, И.Б.Гончаров. Поддержание газообмена при моделировании острой гипоксии в условиях антиортостаза (экспериментальные исследования). - Тезисы докладов IX Всесоюзной конференции. - Космическая биология и медицина. - Калуга. - 1990. - С.117.

2. Технические средства медицинской службы ВС СССР. - Справочник. - М.: Воениздат. - 1986. - С.18-19.

3. Кукушкин Ю.А., Сухолитко В.А., Усов В.М. и др. Автоматическая система поддержки принятия решений о соответствии средств защиты летчика от воздействия высотного фактора полета // Человек в измерениях XX века. Прогресс человечества в 20-м веке. Среда обитания человека в авиации. - М., Кировоград: Издательство МАКЧАК. - 2002. - Том 4. С.101-105 (прототип).

Способ восстановления жизнедеятельности экипажа в экстремальных условиях, в котором в качестве реанимации при острой гипоксии или при угрозе ее развития использована искусственная вентиляция легких пострадавшего с помощью электростимуляции скелетной мускулатуры, участвующей в акте дыхания, в области верхней трети отдела трапециевидных мышц в высокочастотном и импульсном низкочастотном режимах амплитудно-модулированными последовательными сериями или пачками стимулирующих сигналов, подаваемых на пары активных и пассивных электродов, предварительно наложенных и закрепленных по проекции верхнего отдела трапециевидных мышц симметрично справа и слева от позвоночника на расстоянии 5-7 см от последнего, при этом в высокочастотном режиме - с помощью генерации синусоидальных колебаний в пяти радиодиапазонах частоты 10-30 кГц с шагом 5 кГц, синусоидальные колебания модулируются частотой 5 кГц, также высокочастотные сигналы модулируются с низкочастотной модуляцией 20-200-20 Гц с амплитудой до 100 мА с периодом 4 с, также осуществляется непрерывный режим с частотами 10-30 кГц и обратно с периодом 4 с, причем частотные модуляции включают вручную независимо друг от друга и амплитуду в диапазоне 0-100 мА также устанавливают вручную, в импульсном низкочастотном режиме реанимации стимулирующие импульсы имеют биполярную форму сигнала с нулевой постоянной составляющей и частоту сигнала в серии импульсов модулируют плавно, увеличивая 20-200 Гц до максимума амплитуды с последующим спадом до 20 Гц, причем частота 20 Гц соответствует минимальной амплитуде сигнала, а 200 Гц - максимальной, при этом положительная часть низкочастотного импульса имеет прямоугольную форму длительностью 2 мс, амплитудой 5 мА, а отрицательная часть импульса близка к треугольной при максимальной амплитуде 100 мА, на уровне 0,5 максимума амплитуды длительность отрицательной части импульса составляет 20 мкс, у ее основания - 50 мкс на эквивалентной нагрузке, включающей резистор 2 кОм с подключенным параллельно конденсатором емкостью 0,25 мкФ, причем нарастание амплитуды в серии до максимального значения, равного соотвественно 5 мА для положительной части импульсов и 100 мА для отрицательной, и ее спад задают по полупериду синусоидального закона, при этом амплитуду импульсов плавно регулируют вручную до 100 мА на той же эквивалентной нагрузке, при этом площади положительной и отрицательной частей остаются равными, в импульсном низкочастотном режиме последовательные пачки импульсов, модулированных по частоте и амплитуде, длительность пачек и импульсов и их пауз регулируют отдельно друг от друга вручную от 1 до 6 секунд с интервалом 0,5 с.