Способ оценки деятельности человека-оператора Российский патент 2025 года по МПК A61B3/113 A61B5/16 G06F3/01 

Изобретение относится к медико-технической области, в частности к программно-аппаратным ресурсам, которые повышают работоспособность людей, работающих, в силу своей специфики профессиональной деятельности, значительную долю рабочего времени за мониторами компьютеров с большой нагрузкой на зрительный анализатор. Вместе с тем, данное изобретение предназначено для формирования полезных привычек разновозрастного населения, которые активно используют различные гаджеты и девайсы. Особенно оно будет полезно для подрастающего поколения: детей младшего возраста, подростков, школьников и студентов, у которых еще не сформировалась достаточная пользовательская культура современной техникой. Кроме того, изобретение может найти применение в системах тестирования, в медицинской диагностике, физиологических экспериментах и пр.

В последнее время все чаще любому практикующему офтальмологу приходится сталкиваться с таким понятием, как «Синдром сухого глаза». Под термином синдром «сухого глаза» понимают комплекс признаков ксероза поверхности глазного яблока вследствие длительного нарушения стабильности слезной пленки. Сегодня его можно обнаружить практически у каждого второго больного в структуре глазной патологии. Активное использование компьютеров, кондиционеров и другого офисного оборудования, совершенствование средств контактной коррекции зрения, косметические процедуры, применение современных медикаментозных препаратов различной направленности и других составляющих жизни современного общества вносят свой вклад в распространенность рассматриваемого заболевания. В связи с этими обстоятельствами синдром «сухого глаза» по праву следует считать болезнью цивилизации [1,2].

Уровень техники.

Высокие темпы развития информационных технологий, цифровой техники и расширение областей ее применения - это яркие признаки современного динамичного мира. Словосочетания: искусственный интеллект, машинное зрение, интерактивные тренажерные системы и т.п. становятся привычными не только для специалистов узкого круга.

Миллионы пользователей компьютеров, планшетов и смартфонов ежедневно пользуются мобильными приложениями с применением миниатюрных камер. Фронтальная камера стала обязательным атрибутом большинства современных мобильных и стационарных средств коммуникации. В большинстве случаев она устанавливается на передней панели гаджета сверху от дисплея [3].

Вместе с тем, в многочисленных научных статьях, в том числе и в источнике [4], раскрываются перспективы применения технологий дистанционного слежения за взглядом человека и интерпретации получаемых данных с устройствами eye-tracker. В описании этих технологий, как частный случай в процессе слежения за взглядом человека, рассматривается моргание его глаз. Моргание - это непроизвольный акт закрытия и открытия век человека. Сегодня многие eye-tracker способны хорошо справляться с обработкой практически любого видеопотока и искажением точности изображений. Современные eye-tracker настолько оснащены, что могут записывать саккады и фиксации, размеры зрачка и другие полезные данные с высокой точностью. Eye-tracking становится важным инструментом для решения многих актуальных задач в жизни человека.

По патенту [5] известен способ определения работоспособности человека-оператора (ЧО). Целью данного изобретения является повышение достоверности определения работоспособности испытуемого путем увеличения умственной и уменьшения зрительной составляющих его нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что к испытуемому предъявляют световые сигналы переменной частоты в отдохнувшем и утомленном состояниях. Измеряют показатели реакции испытуемого на предъявленные сигналы, которые формируют в виде тестов. Результаты тестов выводят на экран видеоконтрольного устройства. Количество тестов для отдохнувшего и утомленного состояний испытуемого задают одинаковым и предъявляют их человеку-оператору в случайной последовательности с частотой, изменяемой пропорционально частоте их решения. Оценку работоспособности производят по относительному изменению среднего времени правильного решения теста.

Недостаток способа - ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера (ПК) [6]. Данное изобретение относится к области эргономики, психологии труда, медицине и может быть использовано для диагностики функционального состояния человека, а именно к исследованию и оценки усталости глаз пользователя компьютера, и искривления позвоночника пользователя ПК. В данном способе с помощью программно-аппаратного комплекса (ПАК) фиксируют нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя, отклонение положения позвоночника от нормального его положения на недопустимую величину. Производят коррекцию положения позвоночника путем его возврата в нормальное вертикально ориентированное положение. Нормальное вертикально ориентированное положение позвоночника пользователя фиксируют встроенной фронтальной видеокамерой с последующей передачей видеоизображения на программный сервис компьютера. С помощью программы и видеокамеры определяют проекцию расстояния между центрами глаз, зафиксированное на видеоизображении при комфортном расстоянии между пользователем и экраном компьютера, которое составляет не менее 2-х диагоналей экрана. Путем съемки видеокамерой регистрируют динамику изменения проекции расстояния между центрами глаз в кадре во времени. Если расстояние между пользователем и экраном компьютера составляет менее 2-х диагоналей экрана, выводят предупреждение на экран. В качестве предупреждения выводят наложение на изображение экрана визуальных эффектов и/или звуковых и/или вибросигналов. При этом, чем меньше расстояние между пользователем и экраном, тем сильнее воздействие визуальных эффектов в виде размытия экрана и/или звуковых и/или вибросигналов. Для самоконтроля пользователя при фиксации изменения расстояния между центрами глаз в проекции кадра в качестве визуального эффекта используют затенение экрана и/или изображение анимационных персонажей. После 30-минутной работы программы выводят на экран сообщение о необходимости перерыва и отдыха для глаз и выводят игровые расслабляющие упражнения для глаз или рекомендацию о перерыве на 5 минут, после чего визуальный эффект экрана и дополнительные сигналы выключают. Для экономии программно-аппаратного ресурса используют алгоритм разложения видеоряда на серию кадров с последующим анализом лишь каждого пятого кадра. Способ позволяет предотвратить усталость глаз и одновременного искривления позвоночника пользователя за счет поддержания безопасного расстояния от экрана до глаз человека.

Недостатком данного способа является его ограниченная функциональная возможность. Отсутствие возможности формирования полезных навыков для профилактики синдрома «сухой глаз», а также создания информативных тестов для выявления корректности работы оператора с многовариантными пространственно-временными характеристиками.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности деятельности человека-оператора, поддержке его работоспособности, оптимизации режимов работы в условиях значительной нагрузки на зрительный анализатор.

Технический результат достигается тем, что исследователь выбирает программу диагностики и/или развития полезных навыков ЧО из библиотеки ПАК, который содержит средства видеоконтроля действий ЧО в объеме его рабочего пространства. При этом, в состав ПАК входят средства обратной связи для автоматического оповещения ЧО о нарушении корректного режима его работы. Причем новым является то, что сплошной или прерывистый с заданным интервалом видеоконтент, поступающий с фронтальной камеры программно-аппаратного комплекса, обрабатывается программой комплекса с автоматическим распознаванием и анализом состояния области глаз человека-оператора.

Программно-аппаратный комплекс, фиксируя положение век человека-оператора, вычисляет каждый временной интервал работы глаз без смыкания век и подает или не подает прерывающийся или непрерывающийся до исправления ситуации - ошибки вибро-, и/или аудио-, и/или видеосигнал человеку-оператору в режиме реального времени, если этот интервал превышает заданное время корректной работы зрительного анализатора без прикрытия век.

Программно-аппаратный комплекс вычисляет среднеарифметический временной показатель частоты смыкания век человека-оператора.

По среднеарифметическому временному показателю или максимальному количеству ошибок при выполнении тестов судят об уровне подготовленности человека-оператора эффективно работать за монитором.

По анализу данных разновременных тестов судят о способности к обучению работе за компьютером и динамике изменения полезных навыков.

Дополнительно ПАК контролирует заданный временной интервал работы человека-оператора без перевода взгляда с монитора на удаленный объект. ПАК подает вибро и/или аудио, и/или видеосигнал, если этот интервал превышает заданное время работы зрительного анализатора человека-оператора без перевода взгляда на удаленный предмет на заданном расстоянии, или фиксация взгляда на удаленном предмете была менее заданного времени в программе комплекса.

Вместе с тем, ПАК автоматически корректирует время сигналов на заданную величину в зависимости от общего непрерывного или общего суточного времени работы человека-оператора за монитором.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Предлагаемый способ оценки деятельности и повышения эффективности человека-оператора осуществляется следующим образом. Исследователь выбирает из библиотеки компьютерных программ ПАК ту, которая, по его мнению, соответствует уровню подготовленности испытуемого и задачам текущего периода: тестирование или тренировочные упражнения для формирования полезных навыков работе на компьютере.

При этом ПАК для автоматического оповещения ЧО о нарушении корректного режима тестирования или тренировочных упражнений содержит средства видеоконтроля действий ЧО в объеме его рабочего пространства. Видеопоток, осуществляемый при помощи фронтальной камеры, обрабатывается в ПАК с выделением и анализом состояния области глаз человека-оператора. ПАК фиксирует пространственно-временные характеристики век глаз испытуемого, регистрирует их полное смыкание, вычисляет временные интервалы и количество морганий ЧО в заданном отрезке испытаний или обучения.

Для повышения эффективности обучения работе на компьютере ПАК дополнен средствами обратной связи, которые могут быть реализованы при помощи широкого спектра современных технических ресурсов. Сигналы о нарушении оптимального режима работы глаз оператора могут поступать ему в режиме реального времени, например, через аудиосистему ПАК, или непосредственно на монитор ЧО в виде дополнительных изображений, или через вибрацию элементов аппаратного комплекса. Такие сигналы будут способствовать быстрой выработке полезных навыков начинающих пользователей, а также будут полезны для опытных операторов, испытывающих значительные нагрузки на зрительный анализатор.

Разновременные показатели тестов дадут представление исследователям и испытуемым о динамике развития полезных навыков работы за компьютером.

Привычку своевременного смыкания глаз целесообразно дополнить в данном случае эпизодическим отрывом взгляда от монитора. Особенно будет полезно на несколько секунд концентрироваться на предметах, находящихся на удалении от рабочего места ЧО.

Хорошим дополнением в работе ПАК будет программа, которая автоматически корректирует время сигналов на заданную величину в зависимости от общего непрерывного или общего суточного времени работы человека-оператора за монитором. Следует разумно увеличивать время отдыха - перевода взгляда с монитора и сокращать временные интервалы непрерывной операторской работы.

Пример. Испытуемому школьнику, возраст которого 12 лет, предлагается пройти тестирование с выявлением у него полезных навыков в работе на компьютере. Школьнику предъявляется текст на мониторе компьютера и объясняется задача по его корректировке, исправлению опечаток и грамматических ошибок. Дополнительно ему поясняются действия, которые он должен выполнять глазами во время своей работы:

- моргать не реже раза во временном интервале до 10 секунд;

- отрывать взгляд от монитора компьютера с переводом его на дальний угол кабинета с интервалом не более 5 минут и фиксацией этого взгляда на дальнем объекте - не менее 4 секунд.

При этом испытуемому демонстрируется разница в сигналах ПАК на команды: «Моргнуть» и «Перевести взгляд».

После команды «Старт» и 15 минут работы школьника за компьютером, ПАК начинает подавать первые звуковые сигналы испытуемому, т.к. он сконцентрирован лишь на выполнении корректировки текста и забывает в предложенном временном интервале моргать глазами или переводить взгляд на дальние объекты для повышения работоспособности зрительного анализатора. ПАК фиксирует выбранные программой исследования параметры теста. Данные заносятся в архив, сопоставляются со среднестатистическими данными других аналогичных тестов с этим испытуемым, по которым дается заключение об уровне полезных навыков и подготовленности данного человека эффективно работать за компьютером.

Очевидно, что совокупность приемов воздействия материальным объектом над материальным объектом и порядок практических действий с применением возможностей ПАК в данном изобретении обеспечивает достижение заявленного технического результата.

При осуществлении заявляемого способа могут использоваться известные технические решения и средства, для создания упражнений и тестов может быть использовано известное или оригинальное программное обеспечение.

Использование данного способа показывает эффективность и высокий потенциал предлагаемого изобретения. Доступными ресурсами, без использования дорогостоящих программно-аппаратных средств создан высокоэффективный быстро перенастраиваемый инструмент для операторов, а также врачей-исследователей.

Предложенное изобретение формирует условия, которые имеют методические преимущества по сравнению с известными подходами в медицине и практике эксплуатации технических средств с мониторами. Данный способ при помощи системы видеоанализа позволяет определить количественные показатели ЧО в большом диапазоне пространственно-временных характеристик тестов.

Сравнивая количественные результаты разновременных тестов, можно определить динамику развития полезных навыков ЧО.

Таким образом, заявляемый способ с предложенными техническими ресурсами обладает новыми свойствами. Являясь эффективным инструментом, данный способ расширяет арсенал исследовательских и развивающих средств человека. Бесспорно, что предложенный способ позволяет получить количественные данные, которые ранее были недоступны для специалистов.

Вместе с тем, данный способ позволяет быстро сформировать полезные навыки для оптимизации режимов работы человека-оператора в условиях значительных нагрузок на его зрительный анализатор.

Источники информации:

1. Лобанова О.С. Оптическая когерентная менискометрия в ранней диагностике синдрома «сухого глаза»: диссертация ... кандидата медицинских наук: Самара, 2013.

2. Милюдин Е.С. Амниопластическая хирургия в комплексном лечении эпителиальной патологии переднего отдела газа: диссертация ... доктора медицинских наук: Самара, 2007.

3. https://wpsovet.ru/smartfony/na-chto-obratit-vnimanie-pri-vybore-frontalnoj-kamery.html

4. Спирин И. А. Исследование и применение eye-tracking технологии на человеке // Молодой ученый. - 2016. - №2. - С. 227-230. - URL https://moluch.ru/archive/106/25349/ (дата обращения: 01.10.2019).

5. Патент 2268650 РФ, МПК A61B 5/16 Способ определения работоспособности человека-оператора / Медведев В.Р., Старостин М.М., Ткаченко В.И., Ткаченко Н.В., Сеньковский В.В. -№ 2004117932/14; заявл. 16.06.2004; опубл. 27.01.2006, Бюл. № 3.

6. Патент 2522968 РФ МПК A61B 5/11, A61B 3/02 Способ исследования и оценки усталости глаз пользователя персонального компьютера / Рытик А.П. -№ 2013113244/14, заявл. 25.03.2013; опубл. 20.07.2014, Бюл. № 20.

Изобретение относится к медико-технической области, в частности к программно-аппаратным ресурсам, которые повышают работоспособность людей, работающих за мониторами компьютеров с большой нагрузкой на зрительный анализатор. Предложен способ, в котором исследователь выбирает программу диагностики и/или развития полезных навыков ЧО из библиотеки ПАК, который содержит средства видеоконтроля действий ЧО в объеме его рабочего пространства. При этом в состав ПАК входят средства обратной связи для автоматического оповещения ЧО о нарушении корректного режима его работы. Особенностью является то, что сплошной или прерывистый с заданным интервалом видеоконтент, поступающий с фронтальной камеры программно-аппаратного комплекса, обрабатывается программой комплекса с автоматическим распознаванием и анализом состояния области глаз человека-оператора. Программно-аппаратный комплекс, фиксируя положение век человека-оператора, вычисляет каждый временной интервал работы глаз без смыкания век и подает вибро-, и/или аудио-, и/или видеосигнал человеку-оператору в режиме реального времени, если этот интервал превышает заданное время корректной работы зрительного анализатора без прикрытия век. Программно-аппаратный комплекс вычисляет среднеарифметический временной показатель частоты смыкания век человека-оператора. По среднеарифметическому временному показателю или максимальному количеству ошибок при выполнении тестов судят об уровне подготовленности человека-оператора эффективно работать за монитором. По анализу данных разновременных тестов судят о способности к обучению работе за компьютером и динамике изменения полезных навыков. Дополнительно ПАК контролирует заданный временной интервал работы человека-оператора без перевода взгляда с монитора на удаленный объект. ПАК подает вибро-, и/или аудио-, и/или видео сигнал, если этот интервал превышает заданное время работы зрительного анализатора человека-оператора без перевода взгляда на удаленный предмет на заданном расстоянии или фиксация взгляда на удаленном предмете была менее заданного времени в программе комплекса. Вместе с тем ПАК автоматически корректирует время сигналов на заданную величину в зависимости от общего непрерывного или общего суточного времени работы человека-оператора за монитором. Изобретение позволяет определить количественные показатели ЧО в большом диапазоне пространственно-временных характеристик тестов. Сравнивая количественные результаты разновременных тестов, можно определить динамику развития полезных навыков ЧО. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ оценки деятельности человека-оператора, где исследователь выбирает программу диагностики и/или программу развития полезных навыков человека-оператора из библиотеки программно-аппаратного комплекса, который содержит средства видеоконтроля действий человека-оператора в объеме его рабочего пространства, а в состав программно-аппаратного комплекса входят средства обратной связи для автоматического оповещения человека-оператора о нарушении корректного режима его работы, отличающийся тем, что сплошной или прерывистый с заданным интервалом видеоконтент, поступающий с фронтальной камеры программно-аппаратного комплекса, обрабатывается программой комплекса с автоматическим распознаванием и анализом состояния области глаз человека-оператора; программно-аппаратный комплекс, фиксируя положение век человека-оператора, вычисляет каждый временной интервал работы глаз без смыкания век и подает прерывающийся до исправления ситуации - ошибки аудиосигнал человеку-оператору в режиме реального времени, если этот интервал превышает заданное время корректной работы зрительного анализатора без смыкания век; программно-аппаратный комплекс вычисляет среднеарифметический временной показатель частоты смыкания век человека-оператора; по среднеарифметическому временному показателю или максимальному количеству ошибок при выполнении тестов судят об уровне подготовленности человека-оператора эффективно работать за монитором; по анализу данных разновременных тестов судят о способности к обучению работе за компьютером и динамике изменения полезных навыков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что программно-аппаратный комплекс контролирует заданный временной интервал работы человека-оператора без перевода взгляда с монитора на удаленный объект и подает аудиосигнал, если этот интервал превышает заданное время работы зрительного анализатора человека-оператора без перевода взгляда на удаленный предмет на заданном расстоянии или фиксация взгляда на удаленном предмете была менее заданного времени в программе комплекса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что программно-аппаратный комплекс автоматически корректирует время сигналов на заданную величину в зависимости от общего непрерывного или общего суточного времени работы человека-оператора за монитором.