КОМПЛЕКС ДЛЯ МОНИТОРИНГА ИНТЕНСИВНОСТИ РАБОТЫ МОЗГА Российский патент 2024 года по МПК A61B5/16 A61B5/291 A61B5/297 A61B5/295 A61B5/533 

Изобретение относится к сфере цифровых производственных технологий, а именно к организации рабочего места исследователя трудового процесса работника, занятого умственным трудом, и может применяться для анализа административно-управленческого и диспетчерского труда с использованием специального нейрофизиологического оборудования для измерения интенсивности работы мозга человека.

Из уровня техники известен монитор психофизиологического состояния человека (полезная модель RU183786), состоящий из корпуса, выполненного в виде пылевлагозащитного противоударного прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью и блок приема информации, на одной из боковых внешних граней корпуса вмонтирован USB-порт, на верхней грани вмонтировано цифровое табло и три двухрежимных индикатора, на нижней грани вмонтировано крепление в виде липучки, причем накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и двухрежимные индикаторы соединены проводами с микрокомпьютером, который может применяться для информирования человека о текущем психофизиологическом состоянии и о динамике его изменения в реальном времени. Недостатком этого технического решения является отсутствие данных о выполняемой использующим его человеком деятельности в динамике, синхронизированной с записью данных о психофизиологическом состоянии и, как следствие, невозможностью сопоставить выполнение отдельных трудовых операций с уровнем психоэмоционального напряжения, испытываемого при этом работником.

Известно техническое решение в виде устройства для автоматического мониторинга состояния человека в процессе деятельности (RU 152371), характеризующееся тем, что оно выполнено в виде плотно прилегающей к голове повязки, содержащей микропроцессор и соединенные с ним датчик пульса, аккумулятор, мультирежимный светодиод, накопитель информации с энергонезависимой памятью, навигационную систему, коммутатор, кнопку включения/выключения электропитания, индикатор заряда аккумулятора, а также карман для размещения аудиоплеера или радиоприемника, в нижнюю часть которого вмонтированы наушники и динамики. Существенным недостатком такого устройства является наличие единственного источника данных о психофизиологическом состоянии пользователя - датчике пульса, что не дает возможность получить полную картину изменений психофизиологического состояния, тем более оценить степень когнитивной нагрузки при выполнении пользователем той или иной интеллектуальной деятельности. Также недостатком данного технического решения является отсутствие данных о выполняемой использующим его человеком деятельности в динамике, синхронизированной с записью данных о психофизиологическом состоянии и, как следствие, отсутствие возможности сопоставить выполнение отдельных трудовых операций с уровнем психоэмоционального напряжения, испытываемого при этом работником.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в обеспечении анализа административно-управленческого и диспетчерского труда с использованием специального нейрофизиологического оборудования для измерения интенсивности работы мозга человека, повышении удобства получения данных о динамике изменения уровня интенсивности работы мозга человека в сопоставлении с выполняемыми им трудовыми операциями.

Технической задачей изобретения является обеспечение синхронной записи нейрофизиологических показателей работника, его психоэмоционального состояния в процессе выполнения трудовой деятельности синхронно с записью данных о содержании процесса трудовой деятельности для дальнейшего сопоставления совершаемых им отдельных трудовых операций и соответствующим им уровням интенсивности работы мозга человека.

Решение технической задачи достигается тем, что комплекс для мониторинга интенсивности работы мозга представляет из себя программно-аппаратное устройство, включающее в себя компьютер, беспроводные модули регистрации электроэнцефалограммы и электроокулографии, нейрофизиологических сигналов с ребра ладони, фотоплетизмограммы с уха, устройство видеозахвата видеоизображения с рабочего монитора работника, монитор рабочего компьютера работника, отличается тем, что в качестве нейрофизиологических сигналов используется фотоплетизмограмма, кожно-гальваническая реакция, а также содержит блок сохранения поступающих данных, беспроводная связь между его модулями обеспечивается по каналам Bluetooth, беспроводной модуль регистрации электроэнцефалограммы использует электроды на твердогелевых вставках.

Достигаемый технический результат заключается в расширении спектра снимаемых и обрабатываемых нейрофизиологических данных, повышении точности определения психоэмоционального состояния работника, его синхронизации с выполняемыми работником трудовыми операциями, а также доступности и производительности процедур исследования, реализуемых с его помощью.

Сущность предлагаемого изобретения раскрыта более подробно с помощью фигур и дальнейшего описания.

На Фиг. 1 приведена общая схема устройства.

На Фиг. 2 приведена схема потоков данных.

Комплекс для мониторинга интенсивности работы мозга (Фиг. 1 и 2) предусматривает, что работник, в процессе выполнения своих трудовых функций, взаимодействует с контентом 1 на экране своего рабочего компьютера 9 (не входит в состав комплекса), на голове работника установлен беспроводной модуль регистрации электроэнцефалограммы 2, который обеспечивает регистрацию электроэнцефалограммы, электроокулограммы, движения головы и передает эти данные в процессе работы равнодискретно с заранее заданными интервалами по беспроводному каналу связи на концентратор нейрофизиологических сигналов 5. В электроэнцефалографических электродах, используемых в данном модуле, в целях обеспечения доступности и производительности процедур, для обеспечения контакта между кожей головы и электродной поверхностью используются твердогелевые ставки. На ребре ладони работника установлен беспроводной модуль регистрации нейрофизиологических сигналов 3, который обеспечивает регистрацию фотоплетизмограммы, кожной проводимости, движения руки и передает эти данные в процессе работы равнодискретно с заранее заданными интервалами по беспроводному каналу связи на концентратор нейрофизиологических сигналов 5. На ухо работника установлен беспроводной модуль регистрации фотоплетизмограммы с уха 4 и передает эти данные в процессе работы равнодискретно с заранее заданными интервалами по беспроводному каналу связи на концентратор нейрофизиологических сигналов 5. Концентратор нейрофизиологических сигналов 5 обеспечивает прием данных с беспроводных модулей регистрации ЭЭГ 2, регистрации нейрофизиологических сигналов 3, регистрации фотоплетизмограммы с уха 4 и по локальной сети 8 передает данные на компьютерную систему 7. Устройство видеозахвата 6 устанавливается в разрыв кабеля, соединяющего рабочий компьютер работника 9 и его монитор, обеспечивает захват сигнала и передает данные по локальной сети 8 на компьютерную систему 7.

На компьютерной системе 7 установлено программное обеспечение, которое синхронизирует все поступающие потоки данных, сохраняет поступающие данные, обрабатывает их по специальному алгоритму и определяет по заранее заданным алгоритмам показатель интенсивности работы мозга человека в динамике, с синхронизацией этих данных с видеопотоком с монитора рабочего компьютера сотрудника. Термин интенсивность работы мозга человека понимается как расчетный, интегральный показатель расхода человеком ресурсов внимания, эмоциональной вовлеченности и когнитивной нагрузки для выполнения заданного объема работы и/или в заданный период времени, определенный на основании набора измеряемых параметров жизнедеятельности человека при выполнении трудовых функций.

Применяя заявляемый комплекс работники предприятия, занятые организацией трудовых процессов, обеспечиваются информацией о текущем уровне интенсивности работы мозга работника синхронно с изображением, предъявленным в этот момент на рабочем мониторе работника, сохраняется в рабочей памяти компьютерной системы и позволяет произвести пооперационный анализ деятельности работника, сопоставив его с уровнем интенсивности работы мозга.

Таким образом, цель применения заявляемого комплекса достигнута.

Описанные элементы заявляемого комплекса функционально взаимосвязаны и находятся в конструктивном единстве, а совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники - то есть заявляемый комплекс представляет собой новое техническое решение.

Пример применения комплекса

Примером применения комплекса является получение данных об интенсивности работы мозга в целях нормирования работы диспетчеров сложных систем. Комплекс был собран с использованием

- беспроводного модуля регистрации ЭЭГ NTrend-EEG20;

- беспроводной модуль регистрации нейрофизиологических сигналов NTrend-BIO;

- беспроводной модуль регистрации фотоплетизмограммы с мочки уха NTrend-PPG;

- концентратор нейрофизиологических сигналов NTrend-CNS;

- устройство видеозахвата Video Capture with MIC R/L Loop;

- компьютерная система с характеристиками Intel Core i5 11400H (2.2 - 4.7 ГГц, 6 ядер, 35 Вт), 8 Гб SO-DIMM DDR4, 512 Гб SSD, GeForce® RTX 3050 Ti (128 бит)

- программное обеспечение «Программное обеспечение для программно-аппаратного комплекса для нормирования труда с учетом когнитивных возможностей человека».

Изобретение относится к медицинской технике. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга интенсивности работы головного мозга содержит компьютерную систему, модуль регистрации ЭЭГ и электроокулограммы (ЭОГ), устройство видеозахвата видеоизображения с рабочего монитора работника, а также модуль регистрации фотоплетизмограммы (ФПГ) и кожно-гальванической реакции (КГР) с ребра ладони и модуль регистрации ФПГ с уха. Устройство видеозахвата установлено в разрыв кабеля, соединяющего рабочий компьютер работника и его монитор. Модули регистрации ЭЭГ, ЭОГ, ФПГ и КГР выполнены беспроводными. Модуль регистрации ЭЭГ содержит электроды на твердогелевых вставках. Беспроводная связь между модулями комплекса обеспечивается каналами Bluetooth. Модули регистрации передают зарегистрированные данные по беспроводному каналу связи на концентратор нейрофизиологических сигналов для их передачи по локальной сети на компьютерную систему. Компьютерная система обеспечивает синхронизацию всех поступающих потоков данных, их сохранение и обработку с синхронизацией этих данных с видеопотоком с монитора рабочего компьютера работника. Достигается расширение спектра снимаемых и обрабатываемых нейрофизиологических данных, повышение точности определения психоэмоционального состояния работника, его синхронизация с выполняемыми работником трудовыми операциями, а также доступность и производительность реализуемых процедур исследования. 2 ил.

Программно-аппаратный комплекс для мониторинга интенсивности работы головного мозга, содержащий компьютерную систему, модуль регистрации электроэнцефалограммы и электроокулограммы, а также устройство видеозахвата видеоизображения с рабочего монитора работника, отличающийся тем, что содержит модуль регистрации фотоплетизмограммы и кожно-гальванической реакции с ребра ладони и модуль регистрации фотоплетизмограммы с уха, причем устройство видеозахвата установлено в разрыв кабеля, соединяющего рабочий компьютер работника и его монитор, модули регистрации электроэнцефалограммы, электроокулограммы, фотоплетизмограммы и кожно-гальванической реакции выполнены беспроводными, модуль регистрации электроэнцефалограммы содержит электроды на твердогелевых вставках, беспроводная связь между модулями комплекса обеспечивается каналами Bluetooth, при этом указанные модули регистрации выполнены с возможностью передавать зарегистрированные данные по беспроводному каналу связи на концентратор нейрофизиологических сигналов для передачи этих данных по локальной сети на компьютерную систему, которая выполнена с возможностью синхронизации всех поступающих потоков данных, их сохранения и обработки с синхронизацией этих данных с видеопотоком с монитора рабочего компьютера работника.