Способ поддержания уровня бодрствования человека-оператора Советский патент 1990 года по МПК A61F7/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к гигиене труда.

Цель изобретения - удлинение времени активной работоспособности преимущественно у водителей.

Способ осуществляется следующим образом.

Для поддержания уровня бодрствования человека-оператора путем прерывистого циклического охлаждения цчастка кожи лба на 5-15°С и перехода от первого режима охлаждения ко второму в течение 3-5 мин производят охлаждение двух участков кожи лба симметрично справа и слева от центральной линии лба, причем между охлаждаемыми участками поддерживают пространственную разность температур, которую в пределах длительности первого режима цикла поддерживают равной минус 4-8°С,

а в течение второго режима цикла плюс 4-8°С.

При этом в первом режиме ведут охлаждение кожи лба на 5-15°С в течение 7-13 мин, затем во втором режиме - на 1-7°С в течение 6-10 мин, а переход к следующему циклу производят в течение 0,5-2,5 мин.

Использование противофазного циклического охлаждения двух участков кожи лба и создание разности температур 4-8°С позволяют повысить эффективность способа поддержания уровня бодрствования, увеличить длительность применения способа, достичь высокой эффективности в широких пределах изменения от температуры воздуха рабочей зоны.

Охлаждение двух участков кожи лба в противофазном прерывистом режиме с подсл

-si

го

о

держанием разности температур между участками плюс (4-8°С) и минус (4-8°С) позволяет достичь повышения эффективности способа поддержания уровня бодрствования за счет увеличения эффективности воздействия холодового раздражителя. Пе- риод высокой тонической активности терморецепторов при охлаждении на 5-15°С одного участка соответствует периоду реадаптации холодорецепторов второго участка, который охлаждают на 1-7°С Таким обра- зом, существенно возрастает достигаемый физиологический эффект воздействия охлаждения. В предлагаемом способе количество переходов удваивается и составляет 4. Быстрые изменения величины воздействующего раздражителя оказывают наибольший физиологический эффект. Следовательно, противофазное охлаждение позволяет увеличить частоту циклов охлаждения и длительность использования способа, избегая адаптации терморецепторов Кроме того, в предлагаемом способе воздействия создается дополнительная пространственная разность температур между охлаждаемыми участками 4-8°С, что также способствует повышению эффективности воздействия охлаждения. Охлаждение двух участков позволяет воздействовать на большее количество терморецепторов, что позволяет повысить эффективность воздействия при повышенных температурах воздуха рабочей зоны.

Пример 1. Испытуемый Б. участвовал в эксперименте по лабораторному моделированию монотонной сенсорной и сенсо- моторной деятельности. Эксперимент проводили дважды: с целью поддержания уровня бодрствования в первом случае термоэлектрическое устройство работало в режиме охлаждения по известному способу во втором случае использовали заявляемый режим работы устройства - циклически охлаждали два участка кожи лба, симметрично справа и слева от центральной линии лба, причем режим охлаждения второго участка относительно первого смещен по времени на длительность одного цикла (23,5 мин), а между участками поддерживалась разность температур 6°С. При этом охлаждали первый участок кожи лба на 10°С в течение 10 мин, затем осуществляли переход к охлаждению на 4°С в течение 4 мин, охлаждение на 4°С проводили в течение 8 мин и вновь осуществляли переход к охлаждению на 10°С в течение 1,5 мин, причем период охлаждения первого участка кожи лба на 10°С осуществляли во время охлаждения второго участка на 4°С и наоборот.

Площадь каждой из охлаждающих пластин составляла 2,5 см2. Сравнительные данные о динамике психофизиологи- ческих показателей у испытуемого Б. приведены в табл. 1.

Представленные данные подтверждают более высокую эффективность поддержания

5

0

5

5

5

0

5

0

0

уровня бодрствования по предлагаемому способу по сравнению с известным. Положительный эффект достигается как по показателям функционального состояния испытуемого (мощность ритмов ЭЭГ, параметры ряда R-R ЭКГ, уровень бодрствования по шкале «ФПС), так и по качеству выполняемой деятельности (скорость реагирования частота пропусков). Особенно четко прослеживается более высокая эффективность предлагаемого способа при длительности монотонной деятельности более 60 мин.

Данный пример выполнялся при температуре воздуха ps(V.4xJ ьс;:.-,. :r 2 i С

Пример 2 I iv,ne.:i СУ.Ы ,, . ,.- лабораторного моде„п-фования ЬЬПУАГП ЯЛ мс котонную сенссмоторпую „f- e г. ,ь при температуре воздуха рабочей зоны 2о -31 °С Эксперимент повторяли дважды С целью поддержания уровня бодрствования в первом случае применяли режим охлаждения участка кожи лба по известному способу, во втором - по предлагаемому способу (как описано в примере 1). Динамика психофизиологических показателей испытуемого Б. в ходе экспериментов приведена в табл. 2.

При повышенной температуре воздуха рабочей зоны (26-31°С) реализация известного способа не позволяет достичь требуемого эффекта поддержания уровня бодрствования. При этом показатели функционального состояния испытуемого (по ЭЭГ, ЭКГ, шкала «ФПС) значительно отклоняются от исходного состояния, качество выполнения деятельности заметно ухудшается (увеличивается время реагирования и частота пропусков сигналов). В то же время при осуществлении предлагаемого способа упомянутые показатели поддерживаются на уровне, близком к исходному. Таким образом, в данных условиях эксперимента предлагаемый способ оказывается более эффективным по сравнению с известным.

Пример 3 Сравнительная оценка эффективности известного способа и предлагаемого проводилась также в исследованиях на водителях, осуществляющих вождение автомобилей в стандартных монотонных условиях (по кольцевой скоростной дороге). Водитель выполнял движение в течение 2,5 ч, что вызывало у него состояние монотонии. На голове водителя закреплялось термоэлектрическое охлаждающее устройство. Общая площадь охлаждаемых участков кожи лба производили по режиму известного способа и по предлагаемому режиму (аналогично указанной процедуре в примере 1). Температура воздуха в кабине автомобиля 21 °С.

Водитель С. выполнял вождение автомобиля, при этом фиксировалась каждые 5 с фактическая скорость движения автомобиля. Успешность деятельности оценивалась по параметрам отклонения заданной скорости движения за время прохождения каждого круга кольцевой дороги

1572611

56

(12-13 мин). Вычисление . роятности удер-качества деятельности Этот вывод хорошо

жания заданной скорости позволяет судитьсогласуется и с рез льтатами определео развитии состояния монотонии. Такжения уровня бодрствования по шкале «ФПС,

вычислялась сумма величин отклонений отнепосредственно отражающими функциональзаданной скорости, среднее значение откло-g ное психофизиологическое состояние opiaнения от заданной скорости и величинанизма человека (табл. 5).

стандартного отклонения (а) ряда измере-Таким образом, результаты сравнения

ний.показателей качества деятельности в моноДинамика вероятности поддержания пос-тонных условиях и психофизиологических тоянной скорости движения автомобиляхарактеристиках функционального состоя- обнаруживает зависимость от способа воз-Ю ния человека подтверждают, что заявлен- действия охлаждения. Это особенно четконый режим охлаждения более эффективен проявляется при длительности вождения бо-для поддержания уровня бодрствования лее 60 мин. Использование предлагаемогоПо сравнению с известным предло- способа позволяет обеспечить более высо-женный способ поддержания уровня бодрст- кую вероятность поддержания постоянной вования обладает следующими преиму- скорости движения. Величины суммарногоществами: обеспечивает повышение эф- отклонения и среднего значения отклоненияфективности воздействия охлаждения за скорости имеют весьма сходный характерсчет увеличения количества циклов и, сле- изменений и представлены в табл. 3.довательно, учащения резких температурных

При осуществлении предлагаемого спосо-переходов, обладающих наибольшим физиоба по сравнению с известным наблюдает-20 логическим эффектом;

ся более стабильный характер управляю-позволяет увеличить эффективность охщей деятельности водителя по поддержа-лаждения за счет удлинения периода вынию постоянной скорости автомобиля, чтосокой тонической активности терморецептосвидетельствует о более высоком уровнеров, поскольку во время реадаптации одбодрствования в монотонных условиях25 ного участка производится наибольшее охвождения. Известный способ при длитель-лаждение второго участка кожи лба, а

ности его использования более 60 мин ока-суммарное время реадаптации двух участзывается недостаточно эффективным, усту-ков сокращается;

пая по основным показателям качествапозволяет увеличить продолжительность

деятельности водителя предлагаемому спо-использования способа;

собу.30 при повышенных температурах воздуха

Пример 4. Водитель С. выполнял вож-рабочей зоны позволяет выгодно повысить

дение по схеме эксперимента, описаннойфизиологическую эффективность охлаждев примере 3, с той разницей, что тем-ния;

пература воздуха в кабине автомобиляпозволяет уменьшить требование к точноссоставляла 30°Сти поддержания температуры контактных

Показатели в роятностк поддержания35 пластин и, таким образом, является более постоям f.oi .чоросги движения водителемдоступным способом с точки зрения реа- и о позволяют провести сравнительный ана-лизации в термоэлектрических устройствах, лиз способов поддержания уровня бодрст-предназначенных для массового выпуска, вования При предлагаемом способе достигается более стабильное поддержание задан-Формула изобретения ной скорости. Кроме того, сопоставление40

с результатами, приведенными в приме-Способ поддержания уровня бодрстворе 3, выявляет заметное ухудшение ка-вания человека-оператора, включающий цикчества деятельности в случае реализациилическое охлаждение кожи лба, отличающийизвестного способа при повышенной темпе-ся тем, что, с целью удлинения времени

ратуре воздуха на рабочем месте водителя. активной работоспособности, преимущественЭто подтверждается также полученнымино у водителей, охлаждение кожи лба провеличинами суммарного отклонения от задан- водят на двух симметричных участках,

ной скорости (табл. 4).а между охлажденными участками подИз представленных данных (примеры 3держивают разность температур минус 4-

и 4) следует, что при увеличении дли-8°С в течение первого режима цикла и

тельности вождения в монотонных условиях50 плюс 4-8°С в течение второго режима цики повышении температуры воздуха на рабо-Ла, при этом в первом режиме ведут охлажчем месте водителя эффективность извест-дение кожи лба на в течение

ного способа снижается судя по крите-7-S3 мин, во втором режиме - на 1-7°С

риям стабильности поддержания заданно-в течение 6-10 мин, переход от первого

го алгоритма деятельности. В то же времяк второму режиму проводят за 3-5 мин,

осуществление предлагаемого способа сопро-55 а к следующему циклу - в течение 0,5-

врждается поддержанием более высокого2,5 мин. причем охлаждение одного участуровня бодрствования водителя, о чем можнока лба по отношению к другому сдвинусудить по всем имеющимся показателямто по времени на длительность одного цикла.

Таблица 1

Изобретение относится к медицине, а именно к способам охлаждения участка поверхности тела с целью поддержания уровня бодрствования человека-оператора, выполняющего монотонную сенсорную или сенсомоторную деятельность. Способ позволяет удлинить время активной работоспособности человека-оператора. Способ включает прерывистое циклическое охлаждение участка кожи лба на 5 - 15°С и перехода от первого режима охлаждения ко второму в течение 3 - 5 мин. При этом два участка кожи лба симметрично справа и слева от центральной линии лба, причем между охлаждаемыми участками поддерживают пространственную разность температур, которую в пределах длительности первого режима цикла поддерживают равной минус 4 - 8°С, а в течение второго режима цикла - плюс 4 - 8°С. При этом в первом режиме ведут охлаждение кожи лба на 5 - 15°С в течение 7 - 13 мин, затем во втором режиме - на 1 - 7°С в течение 6 - 10 мин, а переход к следующему циклу производят в течение 0,5 - 2,5 мин.

Время сенсомоторных реакций, м с Частота пропусков сигналов, % Соотношение мощностей ритмов ЭЭГ, уел ед г

Уровень бодрствования, баллы по шкале ФПС

Парасимпатический индекс (по гистограмме ряда R R ЭКГ) , %

496525 512533517547524571530

4,86,0 5,67,97,112,07,913,48,5

1,481,50 1,431,551,381,711,241,821,49

4,0- 4,0 4,03,83,93,43,83,23,8

100105 102112106120107126110

н мя сенсомоторных

1 кцлй, м- с 510 ютога пропусков игналов, % 5,5 Соотношение мощностей ритмов ЭЭГ

-Ј-), УСЛ ед.

Уровень бодрствования, баллы по шкале ФПС Парасимпатический шдекс по гисто- рамм R-R

538514542520557526565530

7,25,88,56,014,47,116,98,2

1,64 1,701,661,821,711,931,731,971,71

3,8 3,43,83,33,73,13,63,03,6

100 109 104 116 105 127 110 138 112

Таблица 2

Известный 555 13,88 627 15,70 659 16,50 695 17,38 Предлагаемый 54.1 13,55 553 13,83 566 14,15 581 14,52

593 14,83 656 550 13,75 5.61

Редактор Л. Гратилло Заказ 1601

Корректор О. Ципле Подписное

Техред А. Кравчук Тираж 485

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Таблица 3

Таблица 4

16,40 684

17,1

725

18,3

14,03572

14,3604

15,1

Таблица 5

4,2 4,0

3,8

3,4

4,0 3,9

Составитель Т. Трушина

Корректор О. Ципле Подписное