Спосіб визначення функціонального стану оператора за допомогою акустично модульованої шкірно-гальванічної реакції

Винахід належить до галузі медицини, а саме - до функціональної діагностики, та може застосовуватись для визначення функціонального стану центральної нервової системи при робочому навантаженні. Відомі способи визначення функціонального стану організму шляхом визначення електричного опору шкіри у стані спокою і при виконанні робочих операцій та спосіб визначення функціонального стану центральної нервової системи шляхом вимірювання параметрів сигналу шкірно-гальванічної реакції (ШГР), яка супроводжує всі психічні процеси: сприйняття, увагу, мислення, емоції. За характером шкірно-гальванічної реакції використовують показники: довжину сигналу, величину латентного періоду, крутизну переднього фронту, кількість хвиль, їх амплітуду, тривалість однієї хвилі, площину хвилі, значення вольт-секундного інтегралу. Проте, ці дослідження багато параметричні, потребують кількісної оцінки кожного з наведених параметрів [1, 2]. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є спосіб визначення стану вищої нервової системи в спокої та при психологічному навантаженні [3]. Оцінка проводиться шляхом спектрального аналізу сигналу шкірно-гальванічної реакції, який визначає зміну форми, що забезпечується співвідношенням інтегралів високочастотної та низькочастотної частин спектру шкірно-гальванічної реакції. В основі винаходу поставлено завдання якісної оцінки функціонального стану оператора при акустичному навантаженні. Завдання досягається шляхом спектрального аналізу сигналу шкірно-гальванічної реакції, який визначає зміну форми, що забезпечується співвідношенням інтегралів високочастотної та низькочастотної частин спектру при дії нормованого акустичного подразника. Перераховані параметри визначаються як абсолютні значення сигналів, зареєстрованих у виді реакції ЦНС на визначений вплив. Головною відмінністю запропонованого технічного рішення від аналогів та прототипу є не проведення амплітудно-часового та площинного аналізів сигналу шкірно-гальванічної реакції, а відразу проведення спектрального аналізу, який визначає зміну форми цього сигналу під впливом нормованого акустичного подразника під час робочого навантаження відносно спокою (наприклад, в началі та при кінці роботи). Порівняння способу, що заявляється, з прототипом, дозволяє встановити його відповідність критерію "новизна", оскільки вперше пропонується кількісна і якісна оцінка зміни форми сигналу шкірно-гальванічної реакції, яка визначається нормованим акустичним подразником, методом авторегресійного спектрального аналізу завдяки збільшенню значення повної потужності сигналу верхньої частини спектру відносно нижньої при акустичних навантаженнях порівняно зі станом спокою. Що стосується дотримання критерію "суттєвої відмінності", можна сказати, що запропонований спосіб, поперше, дозволяє стандартизувати спосіб подразнення, що дає змогу більш точно оцінити зміну форми сигналу ШГР залежно від частоти акустичного впливу, по-друге, автоматизувати діагностику стану напруженості при акустичному навантаженні, по-третє, якісно оцінити функціональний стан оператора. Таким чином, запропонований спосіб подає новий підхід до вирішення поставленого завдання якісної та кількісної оцінки стану вищої нервової системи при акустичному навантаженні відносно спокою. Цей спосіб може бути застосований в автоматизованій діагностиці функціонального стану оператора при допуску до роботи та впродовж зміни, при обстеженнях на профпридатність, процесу тренувань, профілактичних, реабілітаційних, лікувальних заходах та дослідженнях. Спосіб здійснюється таким чином: Піддослідний, в стані спокою, сидячи, знаходиться перед комп'ютером з заплющеними очами (оптимальним є наявність звукоізолюючого шолому з світло непроникаючим забралом). З лобової частини голови реєструється сигнал ШГР електродами системи "Поліграф 8Ч-01". Для переходу в стан акустичного навантаження, піддослідний запускає програму і комп'ютер через навушники кожні 15 секунд подає послідовно базові октавні тони акустичного сигналу: 125; 250; 500; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 6000; 8000; 10000Гц визначеної голосності залежно від тону [4]. Результатом вегетативної реакції на акустичні сигнали є зміна форми сигналу ШГР. Для обробки сигналу шкірно-гальванічної реакції застосовується стохастична авторегресійна модель спектрального аналізу і чисельне інтегрування спектральної щільності потужності у діапазонах верхньої та нижньої частин спектру. За отриманими даними визначається співвідношення повних потужностей спектру сигналу шкірно-гальванічної реакції при акустичному навантаженні та у стані спокою. Спектральний аналіз сигналу ШГР показує, що в стані спокою перед роботою підвищена повна потужність сигналу відмічається при дії акустичного подразника частотою 3000Гц за рахунок верхньої частини спектру, а у стані втомлення повна потужність сигналу ШГР зростає і при дії акустичних подразників найближчих до тону 3000Гц октавних тонів (2000 та 4000Гц) . У осіб з високим рівнем тривоги зміна потужності та форми сигналу ШГР відбувається при дії октавних тонів від 1500 до 6000Гц. По співвідношенню цих змін можна робити висновок про функціональний стан організму піддослідного (рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6). Таким чином, перевагами запропонованого способу є: - стандартизація умов проведення дослідження; - точне визначення зміни форми сигналу шкірно-гальванічної реакції під час психологічного втомлення відносно спокою; застосування цього методу в автоматизованих системах діагностики функціонального стану організму; - не потребує проведення амплітудно-часового та планіметричних аналізів сигналу шкірно-гальванічної реакції. Для контролю зміни психофізіологічного стану піддослідного (наприклад, втомлення), паралельно проводились дослідження за допомогою традиційних методів, результати яких наведено в таблиці 1. На рис.1-6 відображені частотні характеристики та зміни амплітуда ШГР при розвитку втомлення на протязі робочої зміни. Таблиця 1 Показники гемодинаміки, уваги та тесту САН в динамиці робочого дня (приводяться М±m) Показники 1 АТС АТД ЧСС ЗКПІ (біт) ШПІ(біт/сек) Самопочуття Активність Настрій Час досліджень Початок Кінець робочого робочого дня дня 2 3 123,0±2,5 117,0±2,5 72,0±1,4 70,0±1,3 68,0±1,3 64,0±1,5 138,0±2,1 124,0±1,8 1,12±0,01 1,0±0,02 4,7±0,2 4,3±0,15 4,8±0,15 4,4±0,1 4,3±0,1 4,8±0,23 Р 4 >0,05 >0,05