Способ определения уровня бодрствования оператора Советский патент 1993 года по МПК A61B5/16 

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 как при наложении электродов, так и бесконтактным методом.

По предлагаемому способу контроль уровня бодрствования операторов осуществляют по изменениям показателей состоякия 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 человека обеспечивается сложными механизмами регуляции теплопродукции и теплоотдачи. При этом в организме различают гомойотермное ядро и гетеро- термную оболочку, между которыми имеется определенная разность температур (градиент), величина которого зависит от уровня функциональной активности организма и температуры внешней среды. Выявлено, что центральные механизмы терморегуляции, расположенные в переднем отделе гипоталямуса, находятся в

00

ю

4 СО

сложной интеграции с центрами других функциональных систем, определяющих энергетический обмен и активность различных органов. В 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 различных органов следующая: у головного мозга - 23,25%, у органов брюшной полости - 58,2%, органов дыхания и кровообращения - 11,63%, у мышц-23,25%. При уменьшении функциональной активности 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- 70%, 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 возрасте 20-28 лет равен 93-116,3 Вт, уровень теплопотерь 93-116,3 Вт, при этом температура ядра 37,2°С, а средневзвешенная температуры кожи (температуры оболочки) равна 33,6°С. В комфортном состоянии процессы теплопродукции и теплоотдачи находятся в физиологическом равновесии, а напряжение адаптационных механизмов минимально.

В качестве показателя теплопродукции организма предлагается использовать температуру гомойотермного ядра организма, а в качестве показателей теплоотдачи рекомендуется использовать величины перепада температур: градиент внутренний (равен разнице температур ядра и оболочки) и градиент внешний (равен разнице температур между средой и оболочкой. Величина теплоотдачи определяется, главным образом, интенсивностью потока крови от ядра и оболочке, которая может менять свою толщину и теплоизолирующме свойства. Существует понятие о поперечном температурном градиенте (передача тепла кондукцией) и продольном температурном градиенте (передача тепла с потоком крови), последний наиболее выражен на конечностях. Интенсивность кровообращения в руке с уменьшением температуры внешней среды может уменьшаться со 100 до 1 мл/мин на 100 см3 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 подмышечной впадине) на величину внутреннего градиента (перепада температур между температурой в подмышечной впадине и температурой кисти руки), и при отклонении указанной величины Q за допустимые пределы подачи сигнала оператору о развитии у него критического состояния.

5 Указанный способ контроля уровня бодрствования операторов может быть осуществлен как бесконтактным методом (с определением температуры ядра и оболочки по данным дистанционного измере0 ния интенсивности электромагнитного излучения в разных диапазонах инфракрасного излучения), так и при непосредственном измерении температур d помощью датчиков, наложенных, например, в подмы5 шечную 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

0 функциональной активности испытуемого поддерживается на достаточно высоком уровне, то и расчитываемый показатель напряжения терморегуляции (Q) является относительно стабильным. При снижении

5 функциональной активности ffp состояния функционального покоя, и. тем более, до критического и дремотного состояния, пара- метры напряжения терморегуляции (Q) быстро снижаются. Сравнивая показатели Q с

0 данными предыдущих измерений можно с достаточно высокой степенью достоверности определить момент наступления критического состояния и выдать сигнал оператору о необходимости активизиро5 ваться (или остановить технологический процесс или транспортное средство).

Эффективность предлагаемого способа контроля уровня бодрствования операторов подтверждается следующими примерами.

0 П р и м е 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

5 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 терморегуляции (Q). Динамика изменений функционального состояния обследуемых конт- ролировали rid данным изменений биоэлектрической активности мозга (ЭЭГ) и определения готовности к экстренному действию (ГЭД). Данные исследований законо- мерностей 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..

Пример 2. В экспериментах с участием 10 испытуемых исследовали изменения интегрального показателя напряжения функции терморегуляции (Q) у операторов, занятых сложной профессиональной деятельностью в нагревающем (при температуре 28 и Зб°С) и охлаждающем (при тем- пературе 14 и б С) микроклимате. Данные 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 достаточно высокой достоверностью позволяет определять момент развития критиче- ского 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 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

5 вероятны периоды релаксации с отключениями от выполнения профессиональных обязанностей.

Особое достоинство предложенного способа заключается в том, что он может

0 быть осуществлен при дистанционном измерении температуры ядра и оболочки, т.е. бесконтактным методом.

Использование предложенного способа целесообразно практиковать для контро5 ля уровня бодрствования работников важнейших операторских профессий, например, машинистов железнодорожных локомотивов, шоферов междугородных автобусов, водителей частного автотранс0 порта и т.п. Это позволит существенно (примерно на 20%) снизить число аварий на автотранспорте, снизить ущерб от катастроф на железнодорожном транспорте, повысить безопасность движения и т.п.

5 В использовании предложенного способа контроля функционального состояния операторов могут быть заинтересованы предприятия МО, МЗ, МПС и других ведомств, на предприятиях которых практику0 ется труд операторов.

Формула изобретения

Способ определения уровня бодрство- 5 вания оператора, включающий измерение физиологических параметров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют в динамике температуру в области подмышечной впадины и на 0 тыльной поверхности кисти руки, рассчитывают разность полученных значений, определяют показатель терморегуляторной функции, как произведение значений температуры подмышечной впадины на пол- 5 ученную разность, и при отклонении значений на 5-10% и более по сравнению с предыдущим измерением, определяют сниженный уровень бодрствования.

.Таблица 1

Зависимость показателей напряжения функции терморегуляции от функциональной активности операторов, работающих в комфортных микроклиматических условиях.

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

Таблица 2

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