Способ поддержания уровня бодрствования человека-оператора

(19) (11) 5)5 А 61 Г 00 ЕТЕНИЯ ПИСАН ТОРСКОМУ СВИ а в те 4 - 8 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР(71) Специальное конструкторско-техническое бюро научного приборостроения Производственного объединения Львовприбори Горьковский научно-исследовательскийинститут гигиены труда и профзаболеваний(54) СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ УРОВНЯБОДРСТВОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА(57) Изобретение относится к медицине, аименно к способам охлаждения участка поверхности тела с целью поддержания уровня бодрствования человека-оператора, выполИзобретение 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,няющего 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 охлаждают 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. 5 табл. ние второго режи ма цикла плю При этом в первом режиме ведут охлаждение кожи лба на 5 - 15 С в течение7 - 13 мин, затем во втором режимена 1 - 7 С в течение 6 - 10 мин, а переходк следующему циклу производят в течение 0,5 - 2,5 мин,Использование противофазного циклического охлаждения двух участков кожи лба исоздание разности температур 4 - 8 С позволяют повысить эффективность способаподдержания уровня бодрствования, увеличить длительность применения способа,достичь высокой эффективности в широкихпределах изменения от температуры воздуха рабочей зоны.Охлаждение двух участков кожи лба впротивофазном прерывистом режиме с под 15726113держанием 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. Период высокой тонической активности терморецепторов при охлаждении на 5 - 15 С одного участка соответствует периоду реадаптации холодорецепторов второго участка,который охлаждают на 17 С. Таким образом, существенно возрастает достигаемыйфизиологический 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 10 15 20 дополнительная пространственная разностьтемператур между охлаждаемыми участками 4 - 8 С, что также способствует повышению эффективности воздействия охлаждения. Охлаждение двух участков позволяетвоздействовать на большее количество терморецепторов, что позволяет повысить эффективность воздействия при повышенныхтемпературах воздуха рабочей зоны.Пример 1. Испытуемый Б. участвовалв эксперименте по лабораторному модели 30рованию монотонной сенсорной и сенсомоторной деятельности. Эксперимент проводили дважды: с целью поддержания уровнябодрствования в первом случае термоэлектрическое устройство работало в режимеохлаждения по известному способу во второмслучае использовали заявляемый режим работы устройства - циклически охлаждали два участка кожи лба, симметричносправа и слева от центральной линии лба,причем режим охлаждения второго участка 40относительно первого смещен по времени надлительность 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 переходк охлаждению на 4 С в течение 4 мин,охлаждение на 4 С проводили в течение8 мин и вновь осуществляли переход кохлаждению на 10 С в течение. 1,5 мин,причем период охлаждения первого участкакожи лба на 10 С осуществляли во времяохлаждения второго участка на 1 С и наоборот.Площадь каждой из охлаждающихпластин составляла 2,5 см. Сравнительные данные о динамике психофизиологических показателей у испытуемого Б.приведены в табл. 1,Представленные данные подтверждаютболее высокую эффективность поддержания уровня бодрствования по предлагаемому способу по сравнению с известным. Положительный эффект достигается как по показателям функционального состояния испытует мого (мощность ритмов ЭЭГ, параметры ряда К - К 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,Данныи пои мер вы пол нялс 1 при температуре воздуха рабочей зо;:ь. :; 23 С. лаоораторного моделирования ььполиял монотонную сенсомоторнчю де"-е зь: о; . при температуре воздуха рабочей зоиь 2 о - 31"С, Эксперимент повторяли дважды. С целью поддержания уровня бодрствования н 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 плошадь 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(12 - 13 мин). Вычисление . роятности удержания заданной скорости позволяет судить о развитии состояния монотонии. Также вычислялась сумма величин отклонений от заданной скорости, среднее значение отклонения от заданной скорости и величина стандартного отклонения (о) ряда измерений.Динамика вероятности поддержания постоянной скорости движения автомобиля обнаруживает зависимость от способа воздействия охлаждения. Это особенно четко проявляется при длительности вождения более 60 мин. Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить более высокую вероятность поддержания постоянной скорости движения. Величины суммарного отклонения и среднего значения отклонения скорости имеют весьма сходный характер изменений и представлены в табл. 3.При осуществлении предлагаемого способа по сравнению с известным наблюдается более стабильный характер управляющей деятельности водителя по поддержанию постоянной скорости автомобиля, что свидетельствует о более высоком уровне бодрствования в монотонных условиях вождения. Известный способ при длительности его использования более 60 мин .оказывается недостаточно эффективным, уступая по основным показателям качества деятельности водителя предлагаемому способу.Пример 4. Водитель С. выполнял вождение по схеме эксперимента, описанной в примере 3, с той разницей, что температура воздуха в кабине автомобиля составляла 30 С.Показатели вероятности поддержания постояннойгорости движения водителем и о позволяют про,ести сравнительный анализ способов поддержания уровня бодрствования. При предлагаемом способе достигается более стабильное поддержание заданной скорости. Кроме того, сопоставление с результатами, приведенными в примере 3, выявляет заметное ухудшение качества деятельности в случае реализации известного способа при повышенной температуре воздуха на рабочем месте водителя.Это подтверждается также полученными величинами суммарного отклонения от задан-: ной скорости (табл. 4) .Из представленных данных (примеры 3 и 4) следует, что при увеличении длительности вождения в монотонных условиях и повышении температуры воздуха на рабочем месте водителя эффективность известного способа снижается судя по критериям стабильности поддержания заданного алгоритма деятельности. В то же время осуществление предлагаемого способа сопроврждается поддержанием более высокого уровня бодрствования водителя, о чем можно судить по всем имеющимся показателям качества деятельности. Этот вывод хорошо согласуется и с результата ми определения уровня бодрствования по шкале;ФПС, непосредственно отражающими функциональное психофизиологическое состояние организма человека (табл. 5).Таким образом, результаты сравненияпоказателей качества деятельности в монотонных условиях и психофизиологических характеристиках функционального состояния человека подтверждают, что зачвленный режим охлаждения более эффективен для поддержания уровня бодрствования.По сравнению с. известным предложенный способ поддержания уровня бодрствования обладает следующими преимуществами: обеспечивает повышение эффективности воздействия охлаждения за счет увеличения количества циклов и, следовательно, учащения резких температурных переходов, обладающих наибольшим физио логическим эффектом;позволяет увеличить эффективность охлаждения за счет удлинения периода высокой тонической активности терморецепторов, поскольку во время реадаптации одного участка производится наибольшее охлаждение второго участка кожи лба, а суммарное время реадаптации двух участков сокращается;позволяет увеличить продолжительностьиспользования способа;30 при повышенных температурах воздухарабочей зоны позволяет выгодно повысить физиологическую эффективность охлаждения;позволяет уменьшить требование к точности поддержания температуры контактных пластин и, таким образом, является более доступным способом с точки зрения реализации в термоэлектрических устройствах, предназначенных для массового выпуска.формула изобретения40Способ поддержания уровня бодрствования человека-оператора, включающий циклическое охлаждение кожи лба, отличающийся тем, что, с целью удлинения времени 45 активной работоспособности, преимущественно у водителей, охлаждение кожи лба проводят на двух симметричных участках, а между охлажденными участка ми поддерживают разность температур минус 4 - 8 С в течение первого режима цикла и 50 плюс 4 - 8 С в течение второго режима цикла, при этом в первом режиме ведут охлаждение кожи лба на 5 - 15 С в теченис 7 - 13 мин, во втором режиме - на 1 - 7 С в течение 6 - 10 мин, переход от первого 55к второму режиму проводят за 3 - 5 мин, а к следующему циклу - в течение 0,5 - 2,5 мин, причем охлаждение одного участка лба по отношению к другому сдвинуто по времени на длительность одного цикла.:ихофизиологические показатели До монотонности 30 60 90 120 Изве- Предстный лагае- мый Изве- стный ред- Изве редагае- стныйлагаеыймый1 Изве- стный Пред- лагае Таблица 2 1 спхфпзиологически указатели До монотон ности 60 90 120 Изве - Пред- Изве- Предстный лагае- стный лагаемый мый Изве- Предстнык лагаеИзве - Предстный лагае- мый мый 565 530 16,9 8,2 3,0 3,6 индекс по гисторамм ряда 1 - К 138 112 Время сенсомоторныхреакций, м сЧастота пропусковсигналов, 7.Соотношение мощностей ритмов ЭЭГ,усл, едаУровень бодрствования, баллы по шкале.астота пропусковпгналов, 7.Соотношение мощностей ритмов ЭЭГ (. в ), усл, ед,КУровень бодрствования, баллы пошкале "ФПС"Парасимпатический Монотонная деятельность, мин, по способу 496 525 512 533 517 547 524 571 530 4,8 6,0 5,6 7,9 7,1 12,0 7,9 13,4 8,5 1,48 1,50 1,43 1,55 1.38 1,71 1,24 1,82 1,49 4,0 4,0 4,0 3,8 3,9 3,4 3,8 3,2 3,8 100 105 102 112 106 120 107 126 110 Монотонная деятельность, мин, по способу 510 538 514 542 520 557 526 5,5 7,2 5,8 8,5 6,0 14,4 7,1 1,64 1,70 1,66 1,82 1,71 1,93 1,73 1,97 1,71 3,8 3,4 3,8 3,3 3,7 .3,1 3,6 100 109 104 116 105 127 110157261 Та блица 3 Вождение, мин Способ 108 144 72 36 Среднее значени уммар- Среднее ое от- значени СуммарноеотклонеСуммар- Среднее ное от- значени клоне- отклоне уммар- Среднее ое от- значеклонение отклоне сне- ние о и отклоне онени ние я и и 555 13,8 54 13,5 зве 5,70 659 6,50 27 695 17 56 55 14,15 58 5 Т а ц а пособ Вождение, ми 108 Сущар- Среднее Суммар- Среднееное от- значение ное от- значение клонетклон е- откл клонение отклоне тклонее ни зветный 59 6,40 68 4,83 6 25 7,1 Пред- лагаемый 550 14,0 14 0 15,1 аблица 5 ровень бодр ования, бал сле вождения по способу Предлагаемому звес 18-23 26-31 3,Трушин Составит хред А раж 48 а по из Кравчу бретениям иРаушская н Патент, г. У омитеква,ий ко 35,инатТемпературавоздуха нарабочемместе водителя, С уммар- Среднее Суммарное Среднее ое от- значение отклоне- значение Исходносостояние Корректор О. ЦиплеПодписноеткрытиям при ГКНТ СССРаб., д. 4/5жгород, ул. Гагарина, 101