Способ оценки утомления человека

(51)61 5/16 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОЦЕНКИ УТОМЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА(71) Заявитель Дядичкин Валерий Павлович(72) Автор Дядичкин Валерий Павлович(73) Патентообладатель Дядичкин Валерий Павлович(57) Способ оценки утомления человека, включающий измерение времени психомоторных реакций на световые и звуковые раздражители до и в динамике рабочего дня, отличающийся тем, что испытуемому подают по 10 световых и звуковых сигналов хаотично с интервалом от 0,5 до 3 с и рассчитывают показатель утомления ПУ по формулеПУ 100200 з ,з где с - время психомоторной реакции на свет,з - время психомоторной реакции на звук,при этом увеличение ПУ свидетельствует об утомлении. Изобретение относится к медицине, а именно к гигиене и физиологии труда, спорта,обучения. Известен способ оценки утомления, который заключается в периодическом измерении критической частоты слияния мельканий (КЧСМ) под влиянием тестовой физической нагрузки и вычисления скорости изменения КЧСМ. Затем строят фазовую траекторию КЧСМ в координатах. По осиотображается абсолютное значение КЧСМ, по осискорость изменения КЧСМ. По окончанию периода врабатывания время наступления утомления определяют по изменению направленности фазовой траектории от убывающего участка к возрастающему, время переутомления - от возрастающего участка к убывающему 1. Недостатками данного способа являются необходимость многократного измерения показателей КЧСМ в динамике тестовой нагрузки которая может нарушить работоспособность человека невозможность проведения самой тестовой нагрузки в реальной рабочей обстановке исследованная фазовая траектория отражает только качественную характеристику утомления конкретного человека. Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является ранее предложенный нами способ оценки утомления человека. Для этого в течение рабочего дня 9289 1 2007.06.30 периодически измеряют время простой и сложной психомоторных реакций на свет и звук,КЧСМ, проводят координометрию, теппинг-тест, измеряют артериальное давление и пульс, объем кратковременной памяти, концентрацию и переключение внимания, скорость мыслительных операций с последующим расчетом индекса напряжения каждой функции и индекса утомления. Способ позволяет в сопоставимых единицах оценивать утомление разных людей 2. Недостатками данного способа являются необходимость динамического исследования показателей функционального состояния человека, длительность и сложность проведения замеров в реальной рабочей обстановке, потребность сложной аппаратуры. Известно, что трудности оценки утомления связаны во-первых, с разнонаправленностью изменений показателей функционального состояния человека в процессе деятельности. Это вполне объяснимо с позиций теории функциональных систем П.К. Анохина,согласно которой для получения полезного результата организм формирует различные стратегии выполнения трудовой задачи 3. Поэтому однозначно нельзя трактовать изменения показателей функционального состояния организма в лучшую сторону как снижение утомления и наоборот. Во-вторых, индивидуальные различия показателей функционального состояния человека больше, чем изменения, обусловленные утомлением. То, что является нормой для одного, является патологией для другого человека. Существующие способы оценки утомления человека базируются на механстическом представлении о том, что после трудовой или тестовой нагрузки показатели функций организма должны ухудшаться. Для этого один или несколько показателей функции исследуются до и после нагрузки и сравниваются между собой. Предполагают, что показатели этих функций ухудшаются при утомлении. Однако физиологам труда известен закон исходного уровня (феномен Вильдера), согласно которому при высоких значениях исходных показателей функций в процессе работы они снижаются и, наоборот, при низких исходных значениях в процессе работы они повышаются. Можно сделать ошибочный вывод, что во втором случае нет утомления 4. Десятки тысяч собственных исследований комплекса функций человека в динамике нагрузки любой модальности (умственной, операторской, физической) свидетельствуют о том, что в исследуемой группе количество испытуемых с высокими и низкими исходными значениями показателей функций уравнивается. Также сближаются показатели исходного состояния с показателями функций в конце работы. Судить об утомлении при таком подходе не представляется возможным. Сравнение показателей функций до и после работы решает только частные задачи 5. Задачей изобретения является создание способа количественной оценки утомления человека в сопоставимых единицах в любой тестируемый момент. Поставленная задача решается тем, что в способеоценки утомления человека измеряется время психомоторных реакций на световые и слуховые раздражители, для чего испытуемому подается по 10 световых и звуковых сигналов хаотично по закону случайных чисел с интервалом от 0,5 до 3 с и рассчитывается показатель утомления ПУ по формулеПУ 100200 с з ,з где- время психомоторной реакции на свет 3 - время психомоторной реакции на звук. Предлагаемый способ оценки утомления человека базируется на принципиально новой теоретической основе сравниваются между собой показатели разных функций в конкретный тестируемый момент, а именно, время психомоторной реакции на свет с реакцией на звук. Эти психомоторные реакции участвуют при любой деятельности человека. 2 9289 1 2007.06.30 Теоретической основой предложенного способа является классическое учение А.А. Ухтомского об уравнительной фазе утомления, согласно которому время реакции на разные раздражители при утомлении начинает сближаться, причем направленность этих изменений не обязательно в худшую сторону. Анатомо-физиологические особенности организма таковы, что в центральной нервной системе звуковые сигналы передаются и обрабатываются быстрее, чем световые сигналы. При утомлении время психомоторных реакций на свет и звук сближается. Следовательно,различие во времени реакции на свет и звук в каждый тестируемый момент отражает степень утомления человека. Можно было бы ограничиться одноразовым измерением времени реакции на свет и звук. Однако этого недостаточно для объективной оценки утомления из-за случайного замедления реагирования на раздражители. Опытным путем установлено, что оптимальным является предъявление 10 сигналов световых и 10 звуковых. Увеличение числа сигналов начинает сказываться на функциональном состоянии человека, а также увеличивает длительность теста, что затрудняет, а порой делает невозможным тестирование на рабочем месте. Весьма важен интервал между сигналами и хаотичность подачи их. Если интервалы между сигналами будут одинаковыми, то испытуемый определит их ритмичность и будет реагировать с опережением. Интервал между подачей сигналов менее 0,5 с может оказаться недостаточным для восстановления функций после предыдущего сигнала. Интервал между подачей сигнала больше 3 с увеличивает время теста. Даже у тяжелобольных людей время психомоторных реакций менее 3 с. Различие во времени реакции на свет и реакции на звук в абсолютных значениях позволяет оценивать утомление конкретного человека и не позволяет сравнивать утомление разных людей. Например, у первого испытуемого реакция на свет 0,35 с, на звук - 0,25 с. Разница составляет 0,1 с у второго испытуемого соответственно 0,26 с и 0,16 с. Различие во времени реакции также 0,1 с. Если это различие выразить в процентах, то получится 28,6 и 38,5 . Предложенная нами математическая формула позволяет оценить утомление в единицах утомления (ед.). 1 ед. равна 0,5 различий во времени реакции на свет и на звук. Математическая формула расчета показателя утомления ПУ делает удобным восприятие полученных чисел. Она преобразует обратную зависимость в прямую между величиной показателя утомления и абсолютными значениями функции. То есть, чем больше показатель утомления, тем выше степень утомления. Учитывая, что утомление при разных видах деятельности развивается в центральной нервной системе, предложенный способ оценки утомления носит универсальный характер. Заявляемый способ оценки утомления человека по В.П. Дядичкину осуществляется следующим образом. По закону случайных чисел испытуемому подается равное количество (по 10) световых и звуковых сигналов с разными интервалами (0,5-3 с). Испытуемый как можно быстрее нажимает на кнопку выключения светового или звукового сигнала. Фиксируется время психомоторных реакций. Затем рассчитывается показатель утомления ПУ по вышеприведенной формуле. Предложенный способ отличается от прототипа тем, что не требует измерения времени сложной психомоторной реакции, КЧСМ, показателей координации и теппинг-теста,артериального давления и пульса, объема кратковременной памяти, концентрации и переключения внимания, скорости мыслительных операций. Таким образом, заявляемый способ отличается от известных новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта, и расширяет область его применения. Пример А. Оценивали утомление у преподавателя ВУЗа Б. и студентов С. и Н. до и после 6 часовой учебной нагрузки (лекции и практические занятия). Использовали прибор для 3 9289 1 2007.06.30 оценки утомления ТУ РБ 02071814.068-97 (фигура). Измеряли время психомоторных реакций на свет и звук, показатель утомления рассчитывался по формуле автоматически. Таблица 1 Психомоторные реакции и показатель утомления ПУ у преподавателя и студентов Психомоторные реакции, мс Испытуемые ПУ, ед. п/п свет звук до занятий 385,1 244,2 56 1. Преподаватель Б. после занятий 268,3 220,8 81 до занятий 256,3 195,8 74 2. Студент С. после занятий 223,6 177,1 77 до занятий 266,5 187,7 66 3. Студент Н. после занятий 229,0 180,4 79 Заключение. У преподавателя ВУЗа при проведении 6 часов лекций и практических занятий утомление выросло на 25 единиц, у студента С. - на 3 ед., у студента Н. - на 13 ед. Пример Б. Проводили тестирование водителей автобусов перед рейсом. Таблица 2 Психомоторные реакции и показатели утомления (ПУ) у водителей втобусов Психомоторные реакции, мс Испытуемые ПУ, ед. п/п свет звук 1. Водитель З. 302,6 252,3 82 2. Водитель Д. 266,9 362,0 130 3. Водитель М. 297,7 206,9 67 Заключение. У водителя Д. высокая степень утомления, это объясняется плохим самочувствием из-за предшествующей тяжелой физической работы. Допускать данного водителя к вождению автобуса нецелесообразно. Прибор предназначен для количественной оценки утомления при любом виде деятельности умственной или физической. Прибор портативен, тестирование занимает 1-1,5 мин, не требует многократных замеров в динамике трудового цикла для получения точки отсчета, удобен при массовых обследованиях. Технические характеристики Диапазон измерения утомления, ЕД 01000,1 Диапазон измерителя интервалов реакции, с 0,0011 Количество световых сигналов 10 Количество звуковых сигналов 10 Интервал времени между сигналами, с, не более 3 Общее время выполнения теста, мин, не более 1 Питание элемент типа Корунд или внешний источник от сети, В 22010 Гц 50 Габаритные размеры, мм 1507840 Масса, кг, не более 0,35 Источники информации 1. Патент РФ 2196510, МПК А 61 В 5/16, 3/00, 2003. 2. А.с. СССР 1547811, МПК А 61 В 10/00, 1990. 4 9289 1 2007.06.30 3. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. - М. Наука, 1980. 196 с. 4. Дядичкин В.П. Значение исходного функционального состояния в реакциях на умственную и физическую нагрузку // Физиологический журнал. - 1988. -5. - С. 111-117. 5. Дядичкин В.П. Психофизиологические резервы повышения работоспособности. Мн. Вышэйшая школа. - 1990. - 119 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5