Способ повышения работоспособности человека и устройство для его осуществления

 

Использование: в медицине для проведения рефлексотерапии и коррекции функционального состояния человека. Сущность изобретения: вокруг не менее двух выбранЙ31 ных оиолг гич( активных зон кожи создают постоянное локальное температурное поле, на фоне которого осуществляется периодически теплозое и .олодовое раздражение биолоп ески активных зон. при этом частоту и интенсивность теплового и холодового воздействий1 выбирают ниже предельно различимых субъектом, Устройство содержит микротермоэлектрический элемент 1 типа элеь-.ента Пельтье с наклеенным на него нагревателем 2, измерительный преобразователь температуры в виде резистора , выходы которого соединены с четырехплечим мостом 3, выходы и входы которого соединены с терморегулятором 4, нормальио-ра мкнутый контакт 5, реле 6 переменный резистор 7, мощный усилитель 8, переключатель 9, управляемый стабилизатор 10 тока, переключатель 11 направления тока, мультивибратор 12, датчик 13 дыхания, усилитель-ограничитель 14, охладитель 15 для трубки, измеритель 16 температуры , индикатор 17 темпеоатуры. 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл. ел gstvaK «ш& ос N3 Ю СО Физ.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 Н 39/00.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1О

l(a

Q5

Ы (СО (оэ

У р. (21) 4860848/14 (22) 22.08.90 (46) 07.07.93, Бюл. М 25 (76) В.И.Голуб, Я.B.Ãoëóá, В.Е.Шубин и И.Ю.Кулагин (56) Физиотерапия и курортология. — Л., i 956, с.115, Фендерова И.С. Локальный теплосъем как способ поддержания уровня бодрствования человека-оператора при монотонной деятельности. — Физиология человека, 1988, т.14, hb 3, с.428.

Авторское свидетельство СССР

М 1593658, кл. А 61 Н 39/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 797686, кл, А 61 Н 39/06, 1979. (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в медицине для проведения рефлексотерапии и коррекции функционального состояния человека. Сущность изобретения: вокруг не менее двух выбранЯ2,, 1826898 А3 ных оиологически активныx зон кожи создают постоянное локальное температурное поле, на фоне которого осуществляется периодичсски тепловое и:;олодовое раздражение биолог: чески активных зон. при этом частоту и интенсивность теплового и холодового воздействий выбирают ниже предельно различимых субъектом. Устройство содержит микротермоэлектрический элемент 1 типа элемента Пельтье с наклеенным на него нагревателем 2, измерительный преобразователь температуры в виде резистора, выходы которого соединены с четырехплечим мос ом 3, выходы и входы которого соединены с терморегулятором 4, нормально-ра. мкну-ый контакт 5, реле 6, переменный резистор 7, мощный усилитель

8, переключатель 9, управляемый стабилизатор 1 0 тока, переключатель 11 направления тока, мультивибратор 12, датчик 13 дыхания, усилитель-ограничитель 14, охладитель 15 для трубки, измеритель 16 температуры, индик; тор 17 температуры. 2 с и. и

2 з.и. ф-лы, 2 ил., 3 табл, Изобретение относится к медицине, в частности к рефлексотерапии, и может быть использовано для повышения работоспособности человека и коррекции его функциОнального состояния. 5

Цель изобретения — сокращение Времени процедуры.

Таким Образом поставленная цель достигается тем, что в течение 5 мин осущестВляется периодическое тепловое и холодовое раздражение уже не активных точек, а биологически активных зон (БАЗ) кожи с частотой, не превышающей критический уровень их раздельноГО суоъективнОГО восприятия на фоне одновременно создаваемого в окружающей зоне локального температурного поля. Размер локального поля достигает 10-12 кв.см, размер воздействия на БАЗ до 4 кв.см. При этом частоту чередо20 вания теплового и холодового раздражителей осуществляют как В жестком режиме, так и в ритме дыхания с Возможностью индивидуального подбора сочетания теплового и холодового воздействия с фазами (вдох— выдох) дыхания, а интенсивность раздражений терморецепторов в каждой из фаз дыхания подбирают индивидуалbHo динамике температуры кожи с учетом кригерия: безопасность — субъективно предель.:ое переносимое воздействие тепла и холода. Положительный эффект предлаГаемоГО способа достигается за счет, 1) Увеличения площади воздействия на

БАЗ до 4 кв.см, 2) Применения до пол нител ь ной процедуры — создание вокруг БАЗ локального температурного поля, позволяющего: — повысить активность тепловых рецепторов при охлаждении или холодовых при нагревании и тем самым предотвратить адаптацию рецепторов в БАЗ и осуществить направленную коррекцию функциональноrG сос }Ояния Организма по — îðìîçíîìó (преобладание активности тепловых рецепторов) и возбудительному типу (при преобладании активности холодовых рецепторов) и увеличить контрастность субъективно воспринимаемых термопульсаций, что свидетельтствует О Возрастании интенсиВности

pàçäpàæeHèÿ рецепторов за счет проявления эффекта гистерезиса. Благодаря этому

Обеспечивается субъективное восприятие термопульсаций с большой частотой, что способствует увеличению сенсорного потока, поступающего в центральную нервную систему, При сенсорно-эндокринной активации

Ор анизма человека проявляются, по мнению аВ Горов, не только сеГминтарные реак25

55 ции, но и формируется определенный нейро-гуморальный фон, Обеспечивающий из- менение условий функционирования всего организма в целом.

Отличия от извсстного способа в предложении проявляются в том, что при Воздействии на биологически активные точки— воздействие воспринимается KBK укол, Воздействие же на биологически активные зоны (располо1кенные, например„на лбу и в районе седьмого позвонка), обеспечивает адекватное восприятие раэдра кителя, вызывает сенсорно-эндокринную, активацию организма за счет вовлечения В деятельность не только подкорковых структур (как это имеет место в способе — прототипе), но и коры ГолОВноГО моэГа. ,Для увеличения контраста восприятия температурного раздражителя введена стабилизация на заданном уровне температуры кожи в окружающей раздражитель зоне.

Этот прием необходим для повышения эффективности тепловых воздействий, а также существенно расширяет воэможности способа коррекции функционального состояния организма, Предложенный способ и устройства, его реалиэуюшие, могут найти применение во Всех областях человеческой деятельности, при наличии монотонного компонента, для повышения работоспособности и активности восприятия. Именно термоконтрастные воздействия на биологически активные зоны могут вызвать как положительное повышение работоспособности человека. так и подавление его активности, поэтому в предлагаемом способе и устройстве, его реализующем, применены регулируемые и контролируемые уровни термоконтрастного воздействия,эквивалентные индивидуально различаемым ощущениям тепла и холода. Отрицательных

Воздейс ГВий или следствий, Вытекающих из результатов воздействия на организм человека,не обнаружено.

На фиг,1 представлена структурная блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг.2 — временные диаграммы сигналов В различных точках устройства.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит микротермоэлектоический элемент 1 типа элемента Пельтье с наклеенным на него нагревателем 2, измерительный преобразователь температуры В виде резистора, выходы которого соединены с четырехплечим мостом З„выходы и входы которого соединены с терморегулятором 4, нормально-разомкнутый контакт 5, реле 6, переменный резистор 7, мощный усилитель 8, переключатель 9, управляемый

1826898 стабилизатор 10 тока, переключатель 11 направления тока, мультивибратар 12, датчик

13. дыхания, усилитель-ограничитель 14, охладитель 15 для трубки, измеритель 16 температуры с индикатором.

При этом микроэлектрические элементы 1, выполненные в виде стандартных элементов типа ТЗМО-4, соединяются в нужное число (от двух и более) аппликаторов электрически последовательно и запитываются постоянным током от внешнего источника питания через управляющий стабилизатор 10 тока и переключатель 11 направления тока.

На каждый микротермаэлектрический элемент 1 через тонкую изоляционную (например, слюдяную) прокладку наклеен резистивный нагреватель 2, на который наложен (наклеен) также реэистивный преобразователь температуры, являющийся одним из плеч моста 3. Все резистивные нагреватели 2 подключены последовательно к внешнему источнику питания и к мощному ключевому выходу терморегулятора 4, параллельно входам которого подключен измеритель 16 температуры, выход которого соединен с индикатором 17. Параллельно одному из плеч моста 3 подключен переменный резистор 7, подключенный к мосту

3 через нормально-разомкнутый контакт 5 электромагнитного реле 6, которое от внешнего источника питания подключено к выходу мощного усилителя 8, вход которого соединен с выходом перекЛючателя 9, первый иэ входов которого соединен с выходом управляемого мультивибратора 12, а второй— соединен с выходом последовательно включенных датчика 13 дыхания и усилителя-ограничителя 14.

Предложенный способ реализуют следующим образом, На тело человека, например на лоб и 7-й позвонок, накладываются термоаппликаторы, которые после включения создают в месте контакта определенный температурный фон. Уровень температурного фона регулируется и устанавливается с помощью блоков

10, 11, а контроль температуры осуществляется с помощью блоков 16, 17. После включения нагревателя 2 его температура быстро повышается да уровня, который устанавливается выбором плеч резистивного моста 3 и поддерживается с достаточно высокой точностью с помощью терморегулятора 4. При замыкании контакта реле 6 переменный резистор 7 подключается параллельно одному из плеч. моста 3, баланс сопротивлений которого нарушается, терморегулятор 4 выключается и нагреватель охлаждается да температуры, при которой этот, баланс восстанавливается, а термаре25 го стабилизатора 10 тока устанавливается и контролируется блоками 16, 17 температура . на рабочей поверхности термоаппликатора.

35

50

20 гулятор 4 входит в режим поддержания температуры на новом уровне. С помощью резистора 7 регулируется величина температуры нижнего уровня, а длительность нахождения в заданном тепловом режиме определяется длительностью сигнала на последовательно включенных блоках 9, 8, 6, при этом с помощью мультивибратора 12, частота температурных пульсаций может быть выбрана и регулируется от 0,7 до 10 с. При использовании датчика 13 и усилителя — ограничителя 14 частота термопульсаций определяется частотой и продолжительностью вдоха либо выдоха человека (a зависимости от того, на что .настроен датчик 13 дыхания).

Устройство работает следующим образам: термааппликаторы, выполненные в виде микратермаэлектрических элементов 1

Пельтье типа ТЭМО-4; соединенных между собой, последовательно включены в электрическую сеть источника питания и сеть жидкостного охлаждения. При включении источника питания с помощью управляемоТак как требования к точности поддержания температуры не высоки (+ град. Цельсия), то контролировать достаточно один из термааппликатарав, иба рабочий ток проходит через них одинаковый. Одновременно са включением микротермоэлектрических элементов .1 Пельтье происходит включение расположенных на них нагревателей 2. Нагреватель 2 представляет собой резистивный элемент, наклеенный на рабочую плоскость микротермоэлектрического элемента 1 через тонкослойный изолятор, одновременно на резистивный слой нагревателя 2 наклеен измерительный преобразаватель температуры в виде термореэистора, включенного в одно из четырех плеч моста 3. Сигнал рассогласования от измерительного моста 3 поступает на вход пассивного термарегулятора 4, который включает нагреватель 2 при условии, если температура нагревателя ниже заданных уровней, которые определяются соотношением плеч моста 3 и величиной резистора 7, и выключает нагреватель 2, если температура нагревателя выше заданного уровня.

Частота включения и выключения термарегуляторэ 4 в точке регулирования мажет быть около 5 Гц, точность поддержания в ней 0 010С, а время выхода на заданный режим после включения 0,4-05 с, Таким образом, если изменять или шунтиравэть одна из плач четырехплечеваго моста, та терморегулятор 4 будет отслеживать за эти1826898

10

20

30

45

55 ми изменениями, при условии, что скорость изменения этих плеч не будет выше 0,5 с.

Для управления режимом изменения температуры нагревателя введен переменный резистор 7, который подключается параллельно плечу моста 3 с помощью контакта 5 реле 6. Репе 6 должно периодически включать и выключать контакт 5, при этом температура нагревателя будет периодически устанавливаться то на одном, то на другом уровне. Регулируя величину резистора 7, можно добиться случая, когда температура нагревателя, выполняющего роль раздражителя, будет изменяться скачком до заданного уровня относительно фоновой температуры, создаваемой микротермоэлектрическим элементом 1. Рабочая площадь элемента 1 составляет 10-18 кв.см, рабочая площадь нагревателя составляет 4 кв. см. Для создания пульсирующего режима термоаппликации, сигнал от регулируемого по длительности мупьтивибратора 12 поступает через переключатель 9 на вход мощного усилителя 8, который управляет реле 6. Для управления температурным режимом с частотой дыхания, сигнал от датчика 13 дыхания поступает на вход усилителя-ограничителя., который управляет, через переключатель„9, мощным усилителем 8, При вдохе, например, усилитель-ограничитель 14 вырабатывает сигнал положительной полярности, который включает усилитель 8 и удерживает реле б во включенном состоянии, при этом баланс сопротивлений моста 3 нарушается, терморегул ятор включается, разогревает нагреватель, при этом баланс сопротивлений моста 3 вновь восстанавливается и терморегулятор начинает поддерживать это состояние до момента, пока не выкпючится реле 6. Когда выключается реле 6, баланс сопротивлений моста 3 снова нарушается, терморегулятор 4 выключается, температура нагревателя 2 вследствие его малых размероэ и малой инерции быстро. падает до температуры элемента 1. Как только реле

6 включается, то процесс нарастания и регулирования температуры повторяется.

Частота же включения и выключения реле определяется частотой дыхания в одном режиме переключателя, а во втором режиме— частотой переключения мультивибратора.

Таким образом, предложенное техническое решение предусматривает термическое воздействие на значительно большие размеры (в 50-200 раз) по площади, чем зоны воздействия в прототипе. при этом зона термических циклических воздействий окружена зоной стабилизированной температуры.

Эффект от предложенного решения обусловлен тем, что при этом с одной стороны приводятся в действие механизмы сективации — торможения различных функций организма через БАЗ по тийу сегментарных реакций, а с другой стороны, он позволяет управлять уровнем активации терморегуляторных центров. В результате этого можно переводить в необходимую стадию напряжения гипотоламо-гипофизарно-андреналиновую систему, обеспечивающую облегчение формирования адаптивных реакций организма человека по типу торможения, активации или нормализации в ответ на воздействие различных факторов. Дополнительная стабилизация температуры кожи вокруг области воздействия позволяет получить эффект гистерезиса и обеспечивает возрастание интенсивности субъективно воспринимаемых температурных ощущений и формирует не только локальные, но и гиперлизованные реакции организма тормозного или возбуждающего типа по механизму сенсорно-эндокринной активации.

При этом коррекция функционального состояния человека в необходимом направлении достигается подбором холодового либо теплового режима термовоздействия..

Реализация предложенного способа и результаты экспериментальной проверки.

Испытания проводились по методике, согласно которой испытуемые непосредственно перед работой подвергались термоконтрастному воздействию по предлагаемому способу в течение 10-15 минут.

Термоаппликаторы располагались в области пба и седьмого шейного позвонка. Тепловой режим аппликатора осуществлялся следующим образом: в центральной части (БАЗ) осуществлялись термопульсации в ритме дыхания, а именно холодовое раздражение на фазе вдоха при температуре 25 С, тепловое — на фазе выдоха при температуре

28 С, в окружающей зоне поддерживалась температура 18 С.

Субъективные оценки влияния предлагаемого способа и эффективности работы испытуемых в течение 6-8 ч распределялись следующим образом: положительная оценка — 8 человек (807) отсутствие оценки — 2 человека (20 ) отрицательная оценка — 0 человек (0 )

Объективно отмечалось сокращение ошибок в работе на 10 — - 15 .

Одновременно регистрируемые у испытуемых в течение 6 часов показатели функционального состояния организма характеризовались следующими изменениями: учащением частоты сердцебиений на

З-,ь-5, увеличением пупьсового артери10

1826898 свидегельствует о наличии положительного эффекта у предлагаемого изобоетения, ального давления на 107-157ь, ударного объема сердца на 7;(-10, а также теста

RWC170 на 20о ь через 6 ч после стимуляции

Формула изобретения

1, Способ повышения работоспособности человека, включающий воздействие на кожу, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени процедуры, воздействие осуществляют не мечее чем на две биологически активные эоны, при этом на фоне локалъного температурного поля периоди-чески осуществлякп тепловое и холодовое воздействие, ас оту которого выбирают на

5 — 10 ф> ниже прздельно различимой, "- интенсивность воздействий — ниже уровня болевых ощущений.

2, Способ по п1, отличающийся тем, что частоту теплового и холодового воздействия синхронизируют с «астотой дыхания.

3, Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие осуществляют на область лба и седьмого шейного позвонка, 4. Устройство для повышения работоспособности человека, содержащее источник питания, соединенный через регулятор тока с блоком коммутации и цепью температурного воздействия, о т л и ч а ñ щ е е с я держания температурных воздействий, и него введены четырехплечий измерительный мост, измеритель температуры с индикатором, переменный резистор, усилитель датчик дыхания, электромагнитное реле с нормально разомкнутым контактом, при тельно включенных элементов Пельтье с закрепленными на них через тонкопленочный изолятор резистивными нагревателями и преобразователем температуры, который является одним из плеч четырехплечевого ственно с входами терморегулятора и измерителя температуры, первый и второй выходы терморегулятора соответственно соединены с входами четырехплечевого моста, второй вход которого соединен через последовательно включенные переменный резистор, нормально разомкнутый контакт единен с выходом последовательно включенных резистивных нагревателей, обмотка электромагнитного реле через источник питания соединена с выходом усилителя мощности, управляющий вход которого сои на 7% через сутки, сокращение времени сенсомоторной реакции на 3,4-8$, объем 5 перерабатываемой информации увеличился на Зф — 77ь.

Проводили контрольное исследование динамики показателей функционального состояния организма и работоспособности 10 в течение 6- часового дежурства у 10 субъектов.

Измерение дало следующие результаты (табл.1).

Дозировка теплового воздействия под- 15 биралась таким образом, чтобы испытуемые— молодые люди в возрасте 20 лет отчетливо различали термопульсацию, Это свидетельствовало об адекватности воздействия. После процедуры испытуемые выполняли 20 операторскую работу за дисплеем, на фоне которой периодически производили определение показателей функционального состояния и работоспособности по тестовым нагрузкам: физическую по тесту RWC170, а 25 умственную — по сенсомоторным реакциям, а также времени безошибочной работы по дифференцированию сигналов, предъявляемых испытуемому на табло прибора для тем, что, с целью повышени- точности подкомплексных психофизиологических иссле- 30

Довдний ФизиОлОГ .

Пример 1. Осуществляли в области лба термоконтрастное воздействие аппликатором на площади 4 кв.см в ритме дыха- мощности, усилитель-ограничитель, перения. Экспозиция холода (25 С) и тепла 35 ключатель, управляющий мультивибратор, (28 С) варьировала и соответствовала фактической продолжительности вдоха и выдоха соответственно. В окружающей зоне этом цепь температурного воздействия выподдерживали температуру 18 С. Общее полнена в виде двух или более последовавремя воздействия составляло 10 мин. 40

Измерение показателей функционального состояния и работоспособности в течение 8-часового дежурства после воздействия дало следующие результаты (табл.2). 45 моста, выходы которого соединены соответПример 2. Осуществляли термоконт- растное воздействие аппликатором в области лба на площади 4 кв.см в жестком режиме последовательности холода (25,2 С, 2 с) тепла (28 С, 1 с). В окружающей 50 зоне поддерживали температуру 18 С. Общее время воздействия 10 мин. Измерение показателей функционального состояния и электромагнитного реле с первым входом работоспособности в течение 6-часового терморегулятора,третийвыходкоторогосодежурства после воздействия дало следую- 55 щие результаты (табл,3).

Сопоставление полученных данных позволило выявить наибольшую по продолжительности реакцию температурного вовдеиствия в треткеи серии опытов. ятр . едииеи С выхадОм переклюкетеля, первыв

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3 вход которого соединен с выходом управля1ощего мультивибратора, второй вход перекл1очзтеля соединен с последовательно включенными датчиком дыхания и усилителем-ограничителем, вход резистивного нагревателя соединен с источником питания. 1826898

Поадолжени т.абпЛ г/ПЬ Л. ф7.У

Шарма сигнала кадыходе Аю, г,4