Способ психофизиологического исследования человека и устройство для его реализации

 

Способ заключается в том, что регистрируют силу, вызванную проявлениями жизнедеятельности организма человека, выделяют сигналы, соответствующие сердечному толчку, дыхательным экскурсиям грудной клетки и двигательной активности и сравнивают фоновые характеристики с измеряемыми через постоянный интервал и диагностируют стрессовую реакцию при отклонениях: 60 > ЧСС > 80; 14 > ЧД > 20; 0,5 > Т_пок > 0,73, причем устройство для психофизиологического исследования человека представляет собой платформу, выполненную в виде двух параллельных площадок 2, связанных между собой тремя опорами 3, являющимися датчиками усилия пьезоэлектрического типа. Изобретение обеспечивает измерение динамической составляющей силы, прикладываемой к платформе, и исключает статическую составляющую за счет ивариантной работы системы по отношению к моменту сил. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к способам исследования помехоустойчивости человека к воздействию различных раздражителей и определению его психофизиологических характеристик.

Известен способ психофизиологических исследований человека путем создания психической напряженности речевым воздействием с регистрацией изменений физиологических функций [1].

Однако известный способ позволяет достигнуть только эмоциональной напряженности и не позволяет получить операционного компонента психической напряженности, а, следовательно, и новых характеристик психофизиологических реакций человека.

Известен способ определения стрессовых состояний по измерению значений пульса в данный момент и сравнению измеренного значения со средним значением, которое является результатом ранее проводившихся измерений пульса у того же лица. Стрессовое состояние определяется при превышении среднего пульса более чем на заданную величину [2].

Этот способ позволяет зафиксировать изменения психофизиологического состояния, однако обладает некоторыми недостатками, вносящими неустранимые и неподдающиеся учету артефакты, а именно: - требует наложения на тело человека первичных преобразователей (датчиков, электродов); - вызывает "паразитные" изменения психофизиологического состояния человека, вызванные осознанием факта обследования, дискомфортными ощущениями из-за наложения электродов и датчиков, особенно в случае критичности для обследуемого результатов обследования.

Известно устройство для измерения параметров дыхания и пульса (патент Японии N 2-149248). Устройство содержит измерительный стол, на который горизонтально помещают больного. По краям стола установлены датчики нагрузки, реагирующие на колебания положения центра, массы больного, вызываемые работой сердца и легких. В качестве первичного преобразователя использован измерительный стол, опирающийся на четыре датчика-динамометра.

В отличие от устройства для измерения параметров дыхания и пульса, которое формирует сигнал при отклонении тела от "стандартного положения" тела больного и которое реагирует на нарушение моментов сил, прикладываемых к датчикам сил в опорах стола массой тела предлагаемое устройство обеспечивает измерение динамической составляющей (результирующей) силы, прикладываемой к платформе и исключает статическую составляющую, определяемую массой тела. Динамическая составляющая определяется сердечным сокращением, дыханием, двигательной активностью. Преобразование динамической составляющей не зависит от точки приложения результирующей силы к поверхности платформы в пределах окружности проходящей через точки опоры платформы. Иными словами работа системы инвариантна (безразлична) к положению сидения, кресла на поверхности платформы и человека на сидении.

Цель изобретения - повышение точности определения реакции человека на эмоционально значимые раздражители в условиях бесконтактного конфиденциального обследования.

Указанная цель достигается тем, что регистрируют сигналы соответствующие сердечному сокращению (вертикальная баллистокардиограмма - ВБКГ, частота сердечных сокращений - ЧСС), дыхательным движениям грудной клетки (ДЫХ), двигательной активности (ДА), Т_пок - время между актами двигательной активности и сравнивают фоновые характеристики обследуемого с измеряемыми через постоянный интервал времени и диагносцируют стрессорную реакцию при отклонениях ЧСС, ЧД, Т_пок от фоновых значений.

Исследования, проведенные на двух группах здоровых испытуемых мужчин в возрасте 20 - 36 лет (30 человек - контактная регистрация, 60 человек - бесконтактная) показали, что при "контактном" способе регистрации физиологические параметры отличались от фоновых и не восстанавливались к концу испытаний (ЧСС выше на 5 уд/ми, р ≅ 0,01), по сравнению с "бесконтактной" группой. Т. е. сам факт наложения электродов изменяя функциональное состояние испытуемых увеличивал эмоциональное напряжение.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для психофизиологического исследования человека, на. фиг. 2 - схема размещения датчиков а, в, с на плоскости основания, на фиг. 3 - схема работы платформы при измерении составляющих силы Р.

Устройство для психофизиологического исследования человека содержит произвольное кресло 1 (или стул), расположенное на платформе, состоящей из двух параллельных площадок 2, связанных между собой тремя опорами 3, в которых размещены датчики усилия пьезоэлектрического типа (фиг. 1). Датчики обеспечивают преобразование проявлений жизнедеятельности обследуемого в электрический сигнал.

Сигнал, соответствующий сердечному сокращению, формируется как вертикальная составляющая результирующей силы P, приложенной к платформе телом человека, сидящего на ней, и представляет собой вертикальную баллистокардиограмму (ВБКГ). Сигнал дыхания формируется как изменение горизонтальной составляющей результирующей силы P, вызванной колебаниями центра тяжести тела, связанными с дыхательными экскурсиями грудной клетки во фронтальной плоскости. Так же формируется сигнал двигательной активности (ДА), как во фронтальной, так и в саггитальной плоскостях.

Схема размещения датчиков a, b, c на плоскости платформы представлена на фиг. 2. "О" - геометрический центр платформы, а, б, с - точки приложения реакций опор на составляющие силы P, воздействующей на платформу к датчикам. Сила P, являющаяся суммой сил, прикладываемых к плоскости платформы и вызываемых сердечной деятельностью, дыханием, движениями человека создает реакции в опорах P_a, P_в, P_c. Конструктивно опорами являются датчики силы (а, б, с, ), преобразующие текущие значения реакций в электрический сигнал. Связь между реакциями опор и координатами X, Y точки приложения силы P аналитически определяются системой уравнений: P_a + P_c + P_в = P, которая позволяет по величине реакций определить текущие значения составляющих силы P в декартовой системе (x, у). Работа платформы при измерении составляющих силы P представлена на фиг. 3.

Колебания тела, вызванные сердечным толчком, воспринимаются датчиками a1, b1, c1, суммируются и поступают на усилитель ВБКГ, на выходе которого регистрируется сигнал вертикальной баллистокардиограммы (ВБКГ).

Колебания центра тяжести тела, вызванные двигательной активностью (ДА) воспринимаются датчиками b2, c2 опор в, с, имеющими одинаковую по величине, но противоположную по знаку чувствительность складываются и поступают на усилитель ДА. Экскурсии тела, связанные с колебаниями тела при дыхании, создают силы, проекции которых на плоскость платформы воспринимаются соответствующими датчиками в опорах, а именно: - сигналы двух датчиков b3, c3 опор в, с и сигнал датчика a3 опоры а с противоположным знаком поступают на усилитель сигнала дыхания (ДЫХ).

Способ осуществляют следующим образом. Обследуемого помещают на стул, размещенный на динамометрической платформе, поверхность которой составляет с поверхностью пола единое целое. Посредством динамометрической платформы регистрируют сигнал, соответствующий сердечному толчку, дыхательным экскурсиям грудной клетки и двигательной активности. Вычисляют следующие физиологические параметры: частоту сердечных сокращений (ЧСС), частоту дыхания (ЧД), двигательную активность. Очередной отсчет значений физиологических параметров сравнивают с предыдущим отсчетом значений и со значениями физиологической нормы и делают заключение о значительном изменении функционального состояния обследуемого при отклонениях от следующих диапазонов: 60 > ЧСС > 80 14 > ЧД > 20
0,5 > Т_пок > 0,73
Объединение физиологических параметров функциональной зависимостью от изменения психофизиологического состояния с учетом корреляционных связей между ними нецелесообразно из-за несопоставимости изменений физиологических параметров для различных типов нервной системы.

Указанный способ отличается универсальностью диагностики для различных видов деятельности оператора или видов обследования (тестирования) функционального состояния. Универсальность метода обеспечивается в ущерб чувствительности, т.е. указанным способом фиксируются только относительно сильные (значимые, эмоционально подкрепленные) изменения функционального состояния (снижение работоспособности, эмоциональный стресс).

Формула изобретения

1. Способ психофизиологического исследования человека путем регистрации физиологических функций, отличающийся тем, что регистрируют силу, вызванную проявлениями жизнедеятельности организма человека, выделяют сигналы, соответствующие сердечному толчку, дыхательным экскурсиям грудной клетки и двигательной активности и сравнивают фоновые характеристики с измеряемыми через постоянный интервал и диагностируют стрессорную реакцию при отклонениях
60 > ЧСС > 80,
14 > ЧД > 20,
0,5 > Т_пек > 0,73.

2. Устройство для психофизиологического исследования человека, содержащее платформу с датчиками, отличающееся тем, что платформа выполнена в виде двух параллельных площадок, связанных между собой тремя опорами, являющимися датчиками усилия пьезоэлектрического типа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3