Способ определения уровня бодрствования оператора

 

Изобретение относится к медицине , а именно к методом определения функционального состояния людей, занят ы х ответственной профессиональной деятельностью операторского типа, и может быть использовано для контроля функциональной активности (уровня бодрствования) водителей транспортных средств. Способ позволяет повысить надежность контроля уровня бодрствования операторов и обеспечить достоверную оценку их функционального состояния. Для этого рассчитывают показатель напряжения терморегуляции , как произведение температуры ядра на величину внутреннего градиента (разницу температур между температурой в подмышечной впадине и температурой тыльной поверхности кисти руки), и при отклонении указанной величины в нагревающей внешней среде на 5%, а в комфортной или охлаждающей на 10% относительно исходного уровня определяют сниженный уровень бодрствования. 2 табл. « IS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PЕСПУБЛИК (я)ю А 61 В 5/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759123/14 (22) 14.11.89 . (46) 15.06.93. Бюл. гв 22 (75) Н.Д.Овчинников, Б.В.Устюшин и

А.Е.Ш монин (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 869756, кл. А 61 В 5/18, 1981, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ

БОДРСТВОВАНИЯ ОПЕРАТОРА (57) Изобретение относится к медицине, э именно к методоМ определения функционального состояния людей, ээн я т ы x ответственной профессиональной деятельностью операторского типе, и может быть использовэно для контроля функциональной активности(уровня бодрствования) Изобретение относится к медицине, а именно к методам определения функционального состояния людей, занятых ответственной профессиональной деятельностью операторского типа, и может быть использовано, например, для контроля функциональной активности (уровня бодрствования) водителей транспортных средств без отвлечения их от выполнения производственных обязанностей.

Целью изобретения является повышение надежности контроля уровня бодрствования операторов и обеспечение достоверной оценки их функционального состояния кэк при нэложении электродов. так и бесконтэктным методом.

00 предлагаемому способу контроль уровня бодрствования операторов осуществляют по изменениям показателей состоя,, Я2„, 182И43 A 1 водителей транспортных средств. Способ позволяет повысить надежность контроля уровня бодрствования операторов и обеспечить достоверную оценку их функционального состояния. Для этого рассчитывают показатель напряжения терморегуляции, кэк произведение температуры "ядра" нэ величину внутреннего градиента (разницу температур между температурой в подмышечной впадине ы температурой тыльной поверхности кисти руки), и при отклонении указанной величины в нэгревающей внешней среде на 5 („а в комфортной или охлаждающей на 10 относительно исходного уровня определяют сниженный уровень бодрствования. 2 табл .. ния терморегуляторных функций организма.

Предложенный способ контроля уровня бодрствования основан на учете и использовании физиологических закономерностей функционирования системы терморегуляции организма людей. Известно, что поддержание температурного постоянства организма человекэ обеспечивается сложными механизмами регуляции теплопродукции и теплоотдэчи. При этом в организме различают гомойотермное "ядро" и гетеротермную "оболочку", между которыми имеется определенная разность температур (градиент), величинэ которого зависит от уровня функциональной активности организмэ и температуры внешней среды. В ыявлено, что центральные механизмы терморегуляции, расположенные в переднем отделе гипотэлямусэ, нэходятся в

1821143 сложной интеграции с центрами других функциональных систем, определяющих энергетический обмен и активность различных органов. B состоянии высокой функциональной активности (профессиональной деятельности), состоянии функционального покоя, дремотном и сонном состоянии параметры напряжения терморегуляторных механизмов организма различны. В состоянии покоя доля в общем теплообразовании у 10 различных органов следующая: у головного мозга — 23,25 )ь, у органов брюшной полости — 58,2, органов дыхания и кровообращения — 11,63, у мышц — 23,25, При уменьшении функциональной активности "5 органов в них снижается интенсивность метаболизма и теплопродукции, соответственно изменяются и процессы теплоотдачи. В .зоне комфорта (при температуре воздуха

20 — 22 С, относительной влажности 30 — 20

707, скорости движения воздуха 0,3 — 0,5 м/с, температуре стен 15-35 С, эффективной температуре 14 — 24 С, перепаде температуры воздуха в направлении голова-ноги . 3 — 6 С) уровень теплопродукции у мужчин в 25 возрасте 20-28 лет равен 93-116,3 Вт, уровень теплопотерь - 93-116,3 Вт, при этом температура "ядра" = 37,2ОС, а средневзвешенная температуры кожи (температуры

"оболочки") равна 33,6 С, В комфортном со- 30 стоянии процессы теплопродукции и теплоОтдачи находятся в физиологическом равновесии, а напряжение адаптационных механизмов минимально.

В качестве показателя теплопродукции 35 организма предлагается испольэовать температуру гомойотермного "ядра". организма, а в качестве показателей теплоотдачи рекомендуется использовать величины перепада температур: градиент внутренний 40 (равен разнице температур "ядра" и "оболочки") и градиент внешний (равен разнице температур между средой и "оболочкой".

Величина теплоотдачи определяется, главным образом, интенсивностью потока кро- 45 ви от "ядра" и "оболочке", которая может менять свою толщину и теплоизолирующие свойства. Существует понятие о пойеречном температурном градиенте (передача тепла кондукцией) и продольном темпера- 50 турнОм градиенте (передача тепла с потоком крови), последний наиболее выражен на конечностях. Интенсивность кровообращения в руке с уменьшением температуры внешней среды может уменьшаться со 100 55 до 1 мл/мин на 100 см тканей.

Сущность предложенного способа контроля уровня бодрствования операторов заключается в том, что суждение об уровне функциональной активности организма осуществляют по параметрам термопродукции и терморегуляции путем расчета интегрального показателя напряжения терморегуляции (Q), расчитываемого как произведение интенсивности теплопродукции (характеризуемой абсолютной температурой "ядра", например, по данным измерения в подмы- . шечной впадине) на величину внутреннего градиента (перепада температур между температурой — подмышечной впадине и температурой кисти руки), и при отклонении указанной величины Q за допустимые пределы подачи сигнала оператору о развитии у него критического состояния, Указанный способ контроля уровня бодрствования операторов может быть осуществлен как бесконтактным методом (с определением температуры "ядра" и "оболочки" по данным дистанционного измерения интенсивности электромагнитного излучения в разных диапазонах инфракрасного излучения), так и при непосредственном измерении температур в помощью датчиков, наложенных, например, в подмышечную впадину и на тыльную поверхность кистей рук. Измерение температур "ядра" и

"оболочки" необходимо осуществлять постоянно с регистрацией показателей каждые 1-3 минуты. В том случае, если уровень функциональной активности испытуемого поддерживается на достаточно высоком уровне, то и расчитываемый показатель напряжения терморегуляции (Q) является относительно стабильным. При снижении функциональной активности + состояния функционального покоя, и, тем более, до критического и дремотного состояния, параметры напряжения терморегуляции (Q) быстро снижаются. Сравнивая показатели Q c данными предыдущих измерений можно с достаточно высокой степенью достоверности определить момент наступления критического состояния и выдать сигнал оператору о необходимости активизироваться (или остановить технологический процесс или транспортное средство).

Эффективность предлагаемого способа контроля уровня бодрствования операторов подтверждается следующими примерами.

П р и ме р 1. Испытуемым(10 мужчинам в возрасте от 24 до 35 лет) крепили датчики температур в подмышечную впадину и тыльную поверхность кисти левой руки. Параметры внешней среды при этом укладывались в пределы комфортных значений. После измерения температуры "ядра" и определения внутреннего градиента (температура в подмышечной впадине — минус,— температура тыльной поверхности кисти руки) вычисляли показатель напряжения тер1821143

15

30

45 морегуляции (Q). Динамика изменений функционального состояния обследуемых контролировали по данным - изменений биоэлектрической активности мозга (ЭЭГ) и определения. готовности кэкстренномудействию (ГЭД). Данные исследований закономерностей изменений напряжения терморегуляции при различных степенях функциональной активности операторов приведены в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, расчитываемый показатель напряжения функции терморегуляции с высокой степенью достоверности отражает уровень функциональной активности и способностей к . исполнению профессиональных обязанностей, П ри мер 2. В экспериментахсучастием 10 испытуемых исследовали изменения интегрального показателя напряжения функц ;и терморегуляции (Q) у операторов, занятых сложчой профессиональной деятельностью в нагрева ющем (при температуре 28 и 36 С) и охлаждающем (при температуре 14 и 6 С) микроклимате. Данные 2 выполненных исследований приведены в . табл. 2, Из данных табл. 1 и 2 видно, что предложенный способ контроля уровня бодрствования по показателям терморегу-. ляторных функций организма операторов с достдточно высокой достоверностью позволяет рпределять момент развития критическогЬ состояния, предшествующего развитию дремоты, и своевременно сигнализировать ему о снижении его профессиональной надежности.

Экспериментальная проверка предложенного способа подтвердила высокую информативность получаемых данных о функциональной активности операторов.

Допустимой на основании проведенных исследований может быть признана величина отклонения показателя напряжения систем терморегуляции организма операторов в,нагревающем микроклимате на 6 относительно исходного уровня, в комфортном и охлаждающем микроклимате допустимы сдвиги до 12-15 . При превышении указанных величин уровень функциональной активности операторов может быть расценен как критический, при котором уже вероятны периоды релаксации с отключениями от выполнения профессиональных обязанностей.

Особое достоинство предложенного способа заключается в том, что ан может быть осуществлен при дистанционном измерении температуры "ядра" и "оболочки", т.е. бесконтактным методом.

Использование предложенного способа целесообразно практиковать для контроля уровня бодрствования работников важнейших операторских профессий, например, машинистов железнодорожных локомотивов, шоферов междугородных автобусов, водителей частного автотранспорта и т.п, Это позволит существенно (примерно на 20 ) снизить числа аварий на автотранспорте, снизить ущерб оТ катастроф на железнодорожном транспорте, повысить безопасность движения и т.п.

В использовании предложенного спосаба контроля функционального состояния операторов могут быть заинтересованы предприятия МО, МЗ, МПС и других ведомств, на предприятиях которых практикуется труд операторов.

Формула изобретения

Способ определения уровня бодрствования оператора, включающий измерение физиологических параметров, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют в динамике температуру в области подмышечной впадины и на тыльной поверхности кисти руки, рассчитывают разность полученных значений, определяют показатель терморегуляторной функции, как произведение значений температуры подмышечной впадины на полученную разность, и при отклонении значений на 5-10,ф и более по сравнению с предыдущим измерением, определяют сниженный уровень бодрствования.

1821143

Таблица 1

Зависимость показателей напряжения функции терморегуляции от функциональной активности ollBp3Top08, работающих в KoM pTHblx микроклицитических условиях.

Показатели функциональной активности опера-. то ов

Показэтелди теплового состояния организма

0 (напр термог по ГЭД по ЭЭГ.

Т "ядра" в

ОС

Т гради"обол." ент, С в С деятельность сдвига

Высокий

Сниженный

136,2

120,8

105,5

33,1:. 3.7 ,33,3 3,3

36,8

36,6

11,3

Низкий

36,4

33,5 2,9

225

33,7 2,5

90,5

36,2

Отсутсвует

33,5

47,1

2,0

36,0

Отсутствует

72,0. 34,0

Таблица 2

Показатели напряжения функции терморегуляции при различной функциональной активности операторов, работающих в нагревающем и охлаждающем микроклимате.

Редактор В.Трубченко

Заказ 2075 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Активное управление

Функцион. покой

Критическое состояние

Дремотное состояние

Сон.

Доминирование

Р1 4Ь,У

Появление а-активности

Доминирование а активности

Появление сонных веретеу.

Картина быстрого и ме енного сна

Составитель Н.Овчинников

Техред М. Моргентал Корректор. М.Шароши