CN112843610A - 防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置 - Google Patents

Abstract

防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，主要包括网带型关节松紧力连体服装，永磁力矩鞋底鞋，磁性衬板，宇航员在太空舱内着装，只要肢体动作或行走，都要克服网带型关节松紧力连体服装相应部位的张紧拉力和永磁力矩鞋底鞋与安装在太空仓内的磁性衬板产生的磁性吸引力距，其用力大小近似于宇航人员在地面活动时，肢体的相应部位如颈椎、肩肘部、腰腿脚等部位肌肉所用力量的大小，起到宇航员在太空舱内工作或生活期间，即可防止上述部位肌肉萎缩的作用，也解决了宇航员身体处于漂浮状态，带来的极度不适和工作效率低下的问题，同时在太空舱内安装身体正倒换位手环及正倒仪表仪器判读操作装置，可成倍提高太空仓内表面利用率和性价比。

Description

防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置

技术领域

本发明涉及航天生物医学领域。

背景技术

目前涉及宇航员太空驻留期间失重影响的航天生物医学技术及相关的专利先后有近十种，主要分为太空健身器材类、服装及辅助设施等几类，健身器材类专利，由于宇航员太空工作任务繁多，身体不适度严重，太空舱性价比、时效比又极其昂贵，很难按地面8小时工作之余再健身的模式工作生活，服装及辅助设施类如《失重情况下人员行走…》《零（微）重力条件下的仿重力穿戴设备…》《一种太空舱抗失重行走的靴子和地毯》《太空失重航天员骨骼肌肉功能维护仪》等，除了上述因素外，也因各种原因不能达到预期的实用功能效果，截止目前，都已经先后以不同方式转为专利权终止状态；目前《保健型航空航天服饰及器材》CN201710788199 20200821处于实质审查生效阶段，该专利采用服装内安装关节重力加力器棘轮，刹车片，充气加压产生节奏性功能等，穿上与之配套的充气式弹力服或编织式弹力衣裤，可根据身体不同部位对身体进行不同力的弹力压强等方式保健，宇航员需经常进行加压或放气等频繁操作，才能达到宇航员转换于工作、睡眠和持物行走的不同阶段，否则只须人一动或站立就会产生节奏性锻炼，使全身节柱及肌肉受到节奏性的压力，与宇航员在宇航舱内，实际需要穿着近似休闲式透汗服装的要求差别太大，穿着带有棘轮，刹车片，充气加压，带有橡胶层阻汗，比战斗机驾驶员过载服还繁赘臃肿的服饰装置，给宇航员太空生活、工作、行走带来难以言表的不适和工作时效大幅下降的问题，同时由于装置的复杂性发生故障后存在人身安全隐患；《太空模拟重力鞋》CN201621447128 于2017年07月21日授予实用新型专利权，该专利说明书第[0013]段落阐述，太空模拟重力鞋使用电磁铁，电池、机械开关触点，在抬脚前移时，后脚跟先离地，机械开关触点断开电磁铁的磁力，造成脚、腿、腰部等肌肉无重力状态行走，因此不能解决宇航员脚、腿、腰及其它部位肌肉萎缩的问题。

发明内容

需要解决的技术问题：

本发明主要解决宇航员在太空舱内工作、生活期间由于失重造成的肌肉萎缩问题和宇航员处于漂浮状态，给工作、生活带来的极度不适和造成工作效率低下的问题，同时有效缓解太空舱由于建造和发射费用形成的极其昂贵的性价比，造成舱内操作空间有限，必要的仪表仪器判读操作装置及试验设备难以比较充分布置的问题。

解决技术问题所采用的技术方案；本发明主要采用网带型肢体关节松紧力连体服装、永磁力矩鞋底鞋、磁性衬板，连通舱室顶部底部的磁性步道等，产生的松紧力和永磁力矩，为宇航员提供在太空失重条件下，肢体主要关节部位肌肉活动收缩时，近似于肢体地面活动时所需要用的力量,防止肌肉萎缩;采用安装正装、倒装仪表仪器判读操作装置、身体正倒换位手环和永磁面板壁桌、永磁壁板，解决太空舱内表面积有限，难以比较充分的布置必需的仪表仪器判读操作装置和各种器具无序漂浮的问题；在太空舱内敷设安装磁性衬板、步道，该装置底板用硅钢片制作，表层用柔性垫制作，用以防止电磁辐射及宇宙射线对宇航员人体的不良影响和伤害。

有益的效果；网带型肢体关节松紧力连体服装，仅在现有宇航员的舱内着装的宇航服上，主要的肢体运动的关节部位嵌入缝制网格状松紧带，对舱内宇航服的轻便、透汗、舒适度基本无影响，与永磁力矩鞋底鞋、磁性衬板配合，使宇航员在太空舱内日常工作、生活时，只要行走和肢体动作，肌肉就需要克服网格状松紧带和鞋底永磁力矩产生的反作用力，促使相关部位的肌肉保持正常功能，解决无重力环境肢体肌肉萎缩的问题，同时宇航员也无需抽出宝贵的太空舱内驻留时间进行专门的身体锻炼，使得极其昂贵的太空时效比大幅提高；磁性衬板，缓冲垫，磁性步道，分别安装在太空舱内底部、顶部、舱室端部，正、倒装仪表仪器判读操作装置，正、倒装仪表仪器判读操作装置位置布置图，磁性面板壁桌，磁性壁板，分别分别安装在太空舱内同一墙面的上部、下部，宇航员穿着永磁力矩鞋底鞋，行走于磁性衬板，舱室端部连接顶部和底部的磁性步道，克服身体漂浮状态，从根本上改变肢体失重动作形态方式，往返行走于太空舱底部和顶部，完成身体180度正倒换位，以最佳视角和肢体动作形态，判读使用操作仪表仪器装置，工作状态近似等同于地面，大幅提高工作效率；同一太空舱墙面布置正、倒装仪表仪器判读操作装置，成倍提高表面积利用率和太空舱性价比；采用硅钢片作磁性衬板能有效屏蔽太空中的电磁辐射和有害的宇宙射线对太空舱内人员身体的伤害和影响，使宇航员的身体处于较佳的健康状态。

附图说明

图1网带型肢体关节松紧力连体服装和永磁力矩鞋底鞋示意图；

图2 网带型肢体关节松紧力连体服装示意图；

图3永磁力矩鞋底鞋示意图；

图4太空舱及磁性衬板和磁性步道等示意图；

图5 正装倒装仪表仪器判读操作装置和身体正倒换位手环等示意图。

图中部件名称：

1网带型肢体关节松紧力连体服装，2腋下松紧带，3 肘关节网状松紧带，4 膝关节网状松紧带，5 髋关节网状松紧带，6 腰部关节网状松紧带，7 颈椎部关节网状松紧带，8腕部紧口袖带，9 脚踏裤腿绷紧带，10头顶环形帽带，11头部至颈椎松紧带，12永磁力矩鞋底鞋，A永磁力矩鞋底调节组件，13 U型永磁部件，14磁路短封滑块，15永磁力矩调节螺栓，16 锁紧螺母，17 磁性衬板，18缓冲垫，19磁性步道，20正装仪表仪器判读操作装置，21倒装仪表仪器判读操作装置，22倒装仪表仪器判读操作装置位置布置图，23正装仪表仪器判读操作装置位置布置图，24 身体正倒换位手环，25Ⅰ永磁面板壁桌闭合状，25Ⅱ永磁面板壁桌开启状，26永磁壁板，27太空舱。

具体实施方式

实施例1

如附图1、附图3、附图4所示防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，包括太空舱27，其特征装置包括，网带型肢体关节松紧力连体服装1，腋下松紧带2，肘关节网状松紧带3，膝关节网状松紧带4，髋关节网状松紧带5，腰部关节网状松紧带6，颈椎部关节网状松紧带7，腕部紧口袖带8，脚踏裤腿绷紧带9，头顶环形帽带10，头部至颈椎松紧带11，永磁力矩鞋底鞋12，磁性衬板17，缓冲垫18，磁性步道19，正装仪表仪器判读操作装置20，倒装仪表仪器判读操作装置21，倒装仪表仪器判读操作装置位置布置图22，正装仪表仪器判读操作装置位置布置图23，身体正倒换位手环24，永磁面板壁桌闭合状25Ⅰ，永磁面板壁桌开启状25Ⅱ，永磁壁板26，所述的网带型肢体关节松紧力连体服装1，永磁力矩鞋底鞋12,穿着于宇航员身上，与安装于太空舱内的磁性衬板17，缓冲垫18，磁性步道19配合，当宇航员在太空驻留期间，四肢、头部动作和身体行走时，颈椎，胳膊臂膀，脚部、踝关节，膝关节，髋关节，腰部关节等相应部位的肌肉，需要作功用力,克服网带型肢体关节松紧力连体服装1中对应位置：腋下松紧带2，肘关节网状松紧带3，膝关节网状松紧带4，髋关节网状松紧带5，腰部关节网状松紧带6，颈椎部关节网状松紧带7，腕部紧口袖带8，脚踏裤腿绷紧带9，头顶环形帽带10，头部至颈椎松紧带11，产生的拉紧力和永磁力矩鞋底鞋12与磁性衬板17和安装于舱室端部连通舱室顶部底部的磁性步道19里的,结构性材料硅钢片之间形成的永磁力矩的反作用力，才能完成相关动作，起到宇航员在太空舱内，日常工作、生活时，即可防止上述部位肌肉萎缩的作用,无需使用专用的健身器材和抽出昂贵的太空有限的时间段进行专门的防止肌肉萎缩功能的身体锻炼；同时穿着于宇航员脚上的永磁力矩鞋底鞋12，与磁性衬板17，舱室端部连通顶部底部的磁性步道19之间,产生的磁性吸引力矩,其数值近似宇航员在地面行走时的引力重量数值,彻底克服了宇航员正常工作生活期间身体处于漂浮状态, 从根本上改变肢体动作形态方式，使宇航员工作状态近似等同于地面，使工作效率得以大幅提高；在太空舱内壁板上安装正装仪表仪器判读操作装置20，倒装仪表仪器判读操作装置21，倒装仪表仪器判读操作装置位置布置图22，正装仪表仪器判读操作装置位置布置图23，身体正倒换位手环24，永磁面板壁桌闭合状25Ⅰ，永磁面板壁桌开启状25Ⅱ，永磁壁板26，解决太空舱内表面积有限，难以相对充分有效的布置必需的仪表仪器判读操作装置,防止各种器具无序漂浮；同时磁性衬板17，缓冲垫18，舱室端部连接顶部和底部的磁性步道19，与穿着于宇航员脚上的永磁力矩鞋底鞋12,使宇航员方便的往返行走于太空舱底部和顶部，完成身体180度正倒换位，并可以通过身体正倒换位手环24，方便快捷的完成完成身体180度正倒换位，提供近似等同于地面未失重环境的工作状态，保证宇航员身体形态与太空舱室顶部、底部无论正、倒，均能以最佳视角和肢体动作形态，判读使用操作，正装仪表仪器判读操作装置20，倒装仪表仪器判读操作装置21，在工作效率得以提高的同时,有效的提高了太空舱的性价比。

实施例2

如附图1、附图2所示，网带型肢体关节松紧力连体服装1，由腋下松紧带2，肘关节网状松紧带3，膝关节网状松紧带4，髋关节网状松紧带5，腰部关节网状松紧带6，颈椎部关节网状松紧带7，腕部紧口袖带8，脚踏裤腿绷紧带9，头顶环形帽带10，头部至颈椎松紧带11组成，上述部件的几何尺寸和张紧力的大小，根据宇航员不同个体，在地面正常引力环境行走时，相关部位肌肉所用力的大小的实际测量值，经换算决定制作。

实施例3

如附图3所示，永磁力矩鞋底鞋12，包括永磁力矩鞋底调节组件A， U型永磁部件13，磁路短封滑块14，永磁力矩调节螺栓15，锁紧螺母16，安装于鞋底脚掌和脚后跟部位，通过调节永磁力矩调节螺栓15，移动磁路短封滑块14，可以改变永磁力矩鞋底鞋12的，U型永磁部件13与磁性衬板17，磁性步道19之间的磁性吸引力矩的大小，以满足宇航员由于个体不同，在太空舱行走时腰部、臀部、腿部、脚部肌肉用力大小不同的要求。

实施例4

如附图3所示，为减轻鞋只的重量, 永磁力矩鞋底鞋12，不安装永磁力矩鞋底调节组件A中的磁路短封滑块14、永磁力矩调节螺栓15，锁紧螺母16，只在鞋底脚掌和脚后跟部位，安装永磁部件，其几何形状及尺寸的大小，与磁性衬板产生的磁性吸引力距的大小，根据宇航员不同个体，在地面正常引力环境行走时，脚部、腿部、臀部、腰部肌肉，所用综合力量大小的实际测量值计算决定制作。

实施例5

如附图3、附图4、附图5所示，太空失重期间防止肌肉萎缩的装置，其特征在于身体正倒180度换位装置包括，磁性衬板17，缓冲垫18，磁性步道19，分别安装在太空舱内底部、顶部、舱室端部, 正装仪表仪器判读操作装置20，倒装仪表仪器判读操作装置21，倒装仪表仪器判读操作装置位置布置图22，正装仪表仪器判读操作装置位置布置图23，身体正倒换位手环24，永磁面板壁桌闭合状25Ⅰ，永磁面板壁桌开启状25Ⅱ，永磁壁板26 ，分别安装在太空舱27内同一墙面的上部、下部，宇航员穿着永磁力矩鞋底鞋，利用磁性衬板17，舱室端部连接顶部和底部的磁性步道19之间的永磁力矩，克服身体漂浮状态，从根本上改变太空失重环境造成的肢体动作形态方式，往返行走于太空舱底部和顶部，完成身体180度正倒换位，以最佳视角和肢体形态，判读使用操作仪表仪器装置，大幅提高工作效率。

实施例6

如附图4、附图5所示，宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征包括，太空舱内墙面上安装身体正倒换位手环24，宇航员使用该装置快捷方便的进行身体正倒180度换位，不在太空舱内端部安装磁性步道19，以减轻太空舱室结构重量。

实施例7

如附图3、附图4、附图5所示，所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征包括，所述的永磁力矩鞋底鞋12，磁性衬板17、磁性步道19永磁面板壁桌和永磁壁板，用永久磁钢和磁性胶垫制作,其永磁吸引力矩可以解决宇航员在太空失重期间身体的漂浮状态，同时固定带磁性的工具、文具、生活用具、仪器设备等,在太空舱内的几何空间位置，防止上述物品无序漂浮，永磁面板壁桌可以闭合和打开。

实施例8

如附图1、附图2所示，所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征包括网带型关节松紧力连体服装1中的，膝关节网状松紧带4的中间，横向部位镶嵌缝制，将膝关节网状松紧带4分断为，上下两段的拉链，当宇航员长时间处于坐姿，腿部肌肉不需要用力时，可将其拉开。

实施例9

如附图4、附图5所示，根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征在于太空舱27墙壁上敷设安装磁性衬板17、磁性步道19，该装置底板用硅钢片制作，表层用柔性垫18制作，用以防止电磁辐射及宇宙射线对宇航员身体的不良影响和伤害。

以上附图及实施例，对本发明所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置的组合设置原理，安装使用方式，作了比较详细的说明，使本发明的目的、技术方案、与功效易于明白了解，但本发明并不局限于具体实施例，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置包括太空舱，其特征包括，网带型关节松紧力连体服装，永磁力矩鞋底鞋，磁性衬板，缓冲垫，身体正倒180度换位装置；所述的网带型关节松紧力连体服装其特征在于，穿着于宇航员身上，当宇航员在太空驻留期间，身体、四肢、头部及颈椎动作时，相应部位的肌肉，需使用与在地面动作时近似相等的力量，克服网带型关节松紧力连体服装，相应部位的网带型关节松带装置的拉紧张力，才能完成肢体动作，所述的永磁力矩鞋底鞋其特征在于穿着于宇航员脚上，与安装于太空舱室内地面、顶板的磁性衬板和舱室两端的磁性步道，产生磁性吸引力距，当宇航员在太空舱驻留期间穿着行走时，脚部、腿部、臀部、腰部的肌肉需要协同用力，使用与在地面行走时近似相等的力量，克服该磁性吸引力矩，才能完成行走动作，通过与网带型关节松紧力连体服装配合使用, 提供宇航员在太空舱内驻留期间，在正常工作、生活的过程中，肌肉就需要像地面一样不断收缩用力，起到防止宇航员上述部位肌肉萎缩的作用；所述的身体正倒180度换位装置其特征在于，包括在太空舱内安装，身体正倒换位手环，磁性步道，正装、倒装仪表仪器判读操作和布置图等装置，提供宇航员防止肌肉萎缩功能的同时,使宇航员克服太空失重的身体状态,方便快捷的完成身体正倒180度换位，以最佳视角和肢体形态, 使用操作成倍扩展布置在太空舱内的仪表仪器判读操作装置。

2.根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征在于，所述的网带型关节松紧力连体服装，包括腋下松紧带组合体、肘关节网状松紧带、腰部关节网状松紧带、膝关节网状松紧带、颈椎部关节网状松紧带、头顶环形帽带、头部至颈椎部松紧带、腕部紧口袖带、脚踏裤腿绷紧带，上述部件的几何尺寸，张紧力，根据宇航员不同个体，在地面正常引力环境行走时，相关部位肌肉所用力的大小的实际测量计算值决定制作。

3.根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征在于所述的永磁力矩鞋底鞋，包括U型永磁部件、磁路短封滑块、磁力调节螺栓、防松螺母，安装于鞋底脚掌和脚后跟部位，通过调节磁力调节螺栓，移动磁路短封滑块，可以改变永磁力矩鞋底鞋与磁性衬板之间的磁性吸引力的大小，以满足宇航员由于个体不同，在太空舱行走时腰部、臀部、腿部、脚部肌肉所用综合力的大小不同的要求。

4.根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征在于所述的永磁力矩鞋底鞋，为减轻鞋只的重量,不安装磁路短封滑块、磁力调节螺栓、防松螺母，只在鞋底脚掌和脚后跟部位，安装永磁部件，其几何形状及尺寸的大小，与磁性衬板产生的磁性吸引力距的大小，根据宇航员不同个体，在地面正常引力环境行走时，脚部、腿部、臀部、腰部肌肉，所用综合力的大小的实际测量值计算决定制作。

5.根据权利要求1 所述的宇航员在太空失重期间防止肌肉萎缩的装置，其特征在于身体正倒180度换位装置包括，磁性衬板，缓冲垫，磁性步道，分别安装在太空舱内底部、顶部、舱室端部,正装仪表仪器判读操作装置，倒装仪表仪器判读操作装置，倒装仪表仪器判读操作装置位置布置图，正装仪表仪器判读操作装置位置布置图，磁性面板壁桌，磁性壁板，身体正倒换位手环，分别安装在太空舱内同一墙面的上部、下部，宇航员穿着永磁力矩鞋底鞋，利用磁性衬板，舱室端部连接顶部和底部的磁性步道之间的永磁力矩，克服身体漂浮状态，从根本上改变太空失重环境造成的肢体动作形态方式，往返行走于太空舱底部和顶部，完成身体180度正倒换位，以最佳视角和肢体形态，判读使用操作仪表仪器装置，大幅提高工作效率。

6.根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征包括，太空舱内墙面上安装身体正倒换位手环，宇航员使用该装置快捷方便的进行身体正倒180度换位，不在太空舱内端部安装磁性步道，以减轻太空舱室结构重量。

7.根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征包括，所述的永磁力矩鞋底鞋，磁性衬板、永磁面板壁桌和永磁壁板，用永久磁钢和磁性胶垫制作,其永磁吸引力矩可克服宇航员身体的漂浮状态，同时固定带磁性的工具、文具、生活用具、仪器设备等,在太空舱内的几何空间位置，防止上述物品无序漂浮，永磁面板壁桌可以闭合和打开。

8.根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征包括在网带型关节松紧力连体服装，膝关节网状松紧带中间横向部位镶嵌缝制，将膝关节网状松紧带分断为两上下两段的拉链，当宇航员长时间处于坐姿，腿部肌肉不需要用力时，可将其拉开。

9.根据权利要求1 所述的防止宇航员在太空失重期间肌肉萎缩的装置，其特征在于太空舱墙壁上敷设安装磁性衬板、磁性步道，该装置底板用硅钢片制作，表层用柔性垫制作，用以防止电磁辐射及有害的宇宙射线对宇航员身体的不良影响和伤害。

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