Ксения Марисова
Челябинская область, г. Челябинск
МАОУ СОШ № 53, 11 класс
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОРТОПЕДИЧЕСКИЕ КОРСЕТЫ, РЕАЛИЗУЮЩИЕ ФУНКЦИЮ ИНДИКАЦИИ ПРАВИЛЬНОЙ ОСАНКИ С РАЗНЫМИ ТИПАМИ ДАТЧИКОВ
30
Научный руководитель: Красавин Эдуард Михайлович, Челябинская область, г. Копейск, Лицей № 97 г. Челябинск, педагог – организатор
Цель проекта
Разработка моделей ортопедических корсетов с функциями индикации нарушения осанки.
Задачи
  1. Изучение литературных и интернет – источников по вопросам возникновения и причинах нарушения осанки, видах и категориях искривления позвоночника, основным методам профилактики и коррекции данных нарушений;
  2. Изучение литературных и интернет – источников по вопросам разработки и конструирования ортопедических корсетов, их функциональному назначению, видах и конструкции;
  3. На основе изученных литературных и интернет – источников, разработать собственные конструкции поддерживающего тканевого корсета и облегченного корсета - сигнализатора для коррекции нарушений осанки;
  4. Разработать конструкцию информационных датчиков и сигнального устройства для отображения информации о нарушении правильного положения позвоночника;
  5. Изготовить экспериментальные модели поддерживающих корсетов с встроенной системой датчиков;
  6. Определить функциональные возможности изготовленных устройств, их сравнительную характеристику и возможность практического применения, для использования в качестве корректора осанки.
Актуальность
По данным Всероссийской диспансеризации, патология опорно-двигательного аппарата занимает первое место среди заболеваний детского возраста. Недостаточное функциональное состояние мышечной и костной систем позвоночника и нерациональные позы при проведении уроков весьма часто приводят к появлению различных форм нарушения осанки, среди которых самые злостные – сколиозы (боковые искривления позвоночника). Они не только ограничивают двигательную активность учащихся, но и существенно влияют на функцию жизнеобеспечивающих систем, затрудняя кровообращение и дыхание. Среди школьников данная патология встречается от 17 до 35%. Проблема нарушений опорно-двигательного аппарата у детей актуальна не только в России, но и во всем мире, поэтому заболевания костно-мышечной системы признаны ВОЗ главным направлением исследований. Все эти факты говорят о высокой актуальности и серьезности проблемы нарушения осанки, особенно у детей школьного возраста. Без своевременной коррекции статические нарушения со стороны опорно-двигательного аппарата становятся предрасполагающим фактором для появления структуральных изменений в позвоночнике, являющихся причиной сниженной трудоспособности в зрелом возрасте.
Отличительные особенности
Наиболее эффективным методом профилактики нарушений опорно-двигательной системы является коррекция уровня здоровья, обучающихся, их физического развития и подготовленности на основе разработанных комплексов упражнений для профилактики, коррекции осанки в рамках физического воспитания. Немаловажную роль в вопросе формирования правильной осанки играют поддерживающие корсеты, которые в настоящее время приобретают высокую популярность. Они позволяют исправлять частично сформированные нарушения, и предотвращать их дальнейшее прогрессирование. Но при их использовании возникает ряд вопросов. Жёсткие фиксирующие корсеты достаточно громоздки и видны под одеждой, что вызывает определённый дискомфорт. Тканевые поддерживающие корсеты - удобны, но обеспечивают определённый уровень подвижности позвоночника. Решением этой проблемы может стать интеграция в систему корсета датчиков положения позвоночника с индикацией этого положения, которая наглядно извещает о корректировке своей позы.
Практическая значимость
  1. На основе изученной литературы разработаны и спроектированы собственные конструкции поддерживающего тканевого корсета для коррекции осанки и облегченная модель сигнализирующего корсета - корректора;
  2. На основе проектных разработок изготовлены модели поддерживающего полужёсткого тканевого корсета со встроенной системой датчиков положения спины и вибромассажным комплексом и корректора сигнализатора правильной осанки;
  3. Определены основные положительные и отрицательные моменты использования, разработанных моделей корректоров осанки, а также критерии и рекомендации по их применению.
Осанка – это умение человека держать свое тело в различных положениях. Осанкой принято называть привычное положение тела непринужденно стоящего человека, которое он принимает без лишнего мышечного напряжения. Правильная осанка естественна и красива: туловище выпрямлено, голова поднята, плечи расправлены. А у человека, который ходит, ссутулившись, опустив голову и плечи, выпятив живот, на полусогнутых ногах, осанка неправильная. Это не только некрасиво, но и вредно, так как затрудняет деятельность внутренних органов и может вызвать искривление позвоночника. Осанка определяется и регулируется рефлексами позы и отражает не только физическое, но и психическое состояние человека, являясь одним из показателей здоровья.
Нарушение осанки – это состояние, при котором нарушены физиологические изгибы позвоночника в результате слаборазвитого мышечного корсета – группы мышц спины, груди, ягодиц, передней поверхности бедра, удерживающих позвоночник в правильном положении, это стадия обратимых нарушений не связанных со структурной перестройкой опорных структур позвоночника. Как правило, нарушение осанки развивается у детей школьного возраста.

Причины развития нарушений осанки:
- слабость естественного мышечного корсета ребенка;
- неправильные положения тела, которые ребенок принимает в течение дня;
- неправильные положения тела, при выполнении различных видов деятельности и во время сна;
- несоответствие мебели весоростовым показателям ребенка.

Нарушение осанки постепенно приводит к снижению подвижности грудной клетки, диафрагмы, к ухудшению рессорной функции позвоночника, что, влечет за собой негативное влияние на деятельность систем организма: центральную нервную; сердечно - сосудистую и дыхательную; сопутствует возникновению многих хронических заболеваний вследствие проявления общей функциональной слабости и дисбаланса в состоянии мышц и связочного аппарата ребенка. Дефекты осанки условно делятся на несколько видов, для каждого вида нарушения осанки характерно свое положение позвоночника, лопаток, таза и нижних конечностей.
Проанализировав конструкции промышленных поддерживающих корсетов, представленных на рынке, мы применили некоторые технологические решения к собственной конструкции корсета. Основой корсета является тканевая выкройка. Две половины выкройки сшиты между собой с прокладкой из толстой войлочной пластины. С тыльной стороны войлочной пластины помещены пружинящие дюралевые вставки, повторяющие форму «правильной спины». Вся основа корсета прошита для полной фиксации вставленных элементов. Таким образом, основа корсета является поддерживающей, но с элементами жёсткой фиксации и эту конструкцию можно считать компромиссной между поддерживающим, и фиксирующим корсетом. Мы свою конструкцию отнесли к типу полужёстких корсетов. Плечевые ремни изготовлены из мягкой ткани в два слоя и прострочены по всей длине. Поясной и грудной ремни изготовлены подобным образом, но являются регулируемыми. Фиксация ремней осуществляется «липучками», что позволяет подтягивать корсет в период коррекции.
Конструкция датчиков положения спины предельно проста, но в то же время очень эффективна. Нами была разработана оригинальная и очень простая конструкция оптронных датчиков, позволяющая контролировать незначительные отклонения положения тела от нормального. Несмотря на то, что корсет достаточно жёстко фиксирует спину, всё же существует вероятность перейти к более привычному неправильному положению спины. В этом случае система датчиков предупредит о нарушении правильного положения. По своей конструкции, датчик представляет полую гибкую трубку. В концы трубки встроены излучатель света (лазерный излучатель малой мощности) и фотоприёмник (фотодиод, фототранзистор). Принцип действия заключается в следующем – в прямом положении датчика луч излучателя попадает на фотоприёмник, сигнал с фотоприёмника обрабатывается электронной схемой и воспринимается как состояние правильного положения тела. При изгибах датчика, луч излучателя не сможет попасть на фотоприёмник, соответственно электронная схема воспримет отсутствие сигнала как положение тревоги, включая вибропъезодинамик.
Функцию обработки сигнала и реализацию исполнительных действий можно обеспечить применением трёхосевого акселерометра и специализированной электронной платой. Одной из таких разработок является плата компании «LumoBodyTech» - Lumo Lift, разработанная для работы с трёхосевыми акселерометрами.
Конструкция облегченного тканевого корсета-корректора
Датчик корректора достаточно чувствительный, и улавливает незначительные отклонения спины от нормального положения, сообщая об этом вибрацией встроенного динамика. Перед использованием корректора необходимо провести калибровку датчика, кнопкой калибровки, по нормальному положению спины. Данные калибровки заносятся в память микросхемы и используются для дальнейшего сравнения положения спины. Индикация информации о некорректном положении спины, осуществляется миниатюрным вибродинамиком.
Достоинства и недостатки разработанных моделей корректоров осанки
Проблема со спиной в виде искривления позвоночника знакома 88% взрослых людей. Причем возникает она еще в детском (школьном) возрасте, когда развивается опорно-двигательный аппарат. Корректор осанки выпрямляет спину, отводит плечи назад и сводит лопатки. Таким образом, формируется или восстанавливается правильная осанка, корректор помогает её вырабатывать. Чувствительность оптронных датчиков положения спины, позволяет определять отклонения от нормального положения в 4-5 градусов. Модуль вибромассажа позволяет в определённое время расслабить мышцы поясничного отдела. В результате ношения поддерживающего корректора снижается нагрузка на позвоночник, уменьшаются боли в спине. Этот стереотип мышечной памяти остаётся даже после снятия корсета. Такая поза сохраняется и становится привычной. Вопрос «Нужен ли мне корректор осанки, и какой выбрать?» - адресуйте ортопеду. Нельзя самостоятельно принимать такие решения. Нося корректор без веских к тому причин, можно получить обратный результат и причинить себе вред. Спина привыкнет к поддержке, мышечный «корсет» ослабнет, мышцы перестанут работать, как положено, и начнут атрофироваться. Даже самый продвинутый корректор не панацея. Его ношение нужно сочетать с гимнастикой для мышц спины, нередко необходим массаж. Полезно плавание, особенно на спине. Необходимо не забывать и о «разгрузке» позвоночника. Ряд упражнений можно выполнять прямо на рабочем месте. Сядьте на край стула, положите руки, сомкнутые в ладонях, на затылок и прогнитесь назад. Чтобы разгрузить шейный отдел, опустите вниз подбородок, коснувшись им груди, и медленно отведите голову назад. Полезное упражнение – боковые наклоны влево-вправо с поднятыми руками, с сомкнутыми ладонями. В общем нужно стараться разнообразить нагрузку и не забывать держать спину прямо. Менее проблематичным является применение корректора - сигнализатора осанки. Его функция не формировать жёстко осанку, а поддерживать правильное положение спины с помощью сигнализации об этом. Чувствительность датчика позволяет определять угол отклонения, от нормального положения спины, в 2-3 градуса. Ношение корректора – сигнализатора не приводит к привыканию мышц к поддерживающему воздействию и их привыканию к этому. Формирование осанки происходит естественным образом за счёт мышц спины. Конструкция корректора – сигнализатора максимально облегчена и не вызывает дискомфорт при движении.
Расписание работы автора проекта
29 марта, пн
Диалог с экспертами
Ответы на вопросы
12:00
12:20

13:35 - 13:45

Курганова Ю.А.
Чирский С.П.
29 марта, пн
12:40
13:00
13:20
Бычков С.П.
Новиков А.Д.
Калинкин Д.А.

Задайте вопрос автору проекта
Обязанность отвечать на заданные вопросы остается полностью на участнике. Организаторы форума не несут ответственности за сроки получения ответа.
Заполняя данную форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.
Пообщайтесь с автором в режиме реального времени
Вы можете посмотреть диалог с экспертом и задать вопросы автору в форме вебинара.
Расписание сессий приведено выше