способ диагностики состояния оператора

Формула изобретения

Способ диагностики состояния оператора путем измерения критической частоты слияния мельканий, воспринимаемой одним глазом, отличающийся тем, что предварительно экранируют поле зрения глаза от других световых потоков, а поток мелькающего света подают на центральную часть сетчатки глаза, в диапазоне изменения частоты мельканий от 0,1 до 5 Гц частоту мельканий изменяют дискретно и дают оператору возможность мысленного определения длительности паузы между мельканиями для каждого значения дискретной частоты, фиксируют ее значение, определяют ошибки мысленного измерения оператором длительности пауз между мельканиями, определяют относительные отклонения текущих значений критической частоты слияния мельканий и ошибок мысленного измерения оператором длительности пауз между ними от значений этих же характеристик, полученных в отдохнувшем состоянии оператора, и по ним производят диагностику состояния оператора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, касается исследований психофизиологических характеристик человека, в частности характеристик его зрительного аппарата и умственной деятельности.

Известен способ диагностики состояния человека путем измерения критической частоты слияния мельканий (см., например, Деревянко В.А. и др. Интегральная оценка работоспособности при умственном и физическом труде. М., 1976, с.76). Этот способ имеет недостатки: низкую точность, из-за ограничения оценкой состояния лишь зрительного аппарата, большой разброс данных и большое количество измерений для оценки степени зрительного утомления. Кроме того, использование этого способа связано с затруднениями при сравнении данных, полученных различными исследователями и для различных испытуемых. Перечисленные недостатки связаны в значительной степени с тем, что в процессе испытаний используется лишь зрительный аппарат человека в ограниченных условиях, а также ввиду небольших величин сдвига абсолютных значений критической частоты слияния мельканий в зависимости от изменения состояния оператора. Вместе с тем известно (см., например, А.В. Луизов. Глаз и свет. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.89-90), что критическая частота слияния мельканий зависит от многих факторов, в частности от частоты мельканий, яркости светового потока, углового размера поля зрения, глубины модуляции яркости при мельканиях (амплитуды модуляций) и др. Кроме того, световая чувствительность сетчатки глаза в зависимости от удаленности от центра глаза существенно различна (см. там же, с.37-53), а ее рабочая зона, как правило, ограничена, особенно у испытуемых, характер профессиональной деятельности которых связан с операторским трудом, например у оператора военно-технических комплексов, авиаторов и др. Поэтому достоверность оценки по абсолютным значениям в одноразовом испытании не является высокой.

Известен способ диагностики состояния оператора, предусматривающий подачу в поле зрения испытуемого потока мелькающего света изменяемой частоты и одновременно потока ровного света, сравнение его с потоком мелькающего света и определение момента, когда световые потоки будут казаться испытуемому одинаково светящимися (см., например, авторское свидетельство СССР №339280). Этот способ в ряде случаев позволяет произвести измерения более точно, поскольку предоставляет возможность ориентироваться на эталонный (ровный) поток света. Однако помещение в поле зрения испытуемого одновременно двух источников с разными характеристиками, непрерывное их сравнение и слежение за ними рассеивают внимание испытуемого и не дают в полной мере обеспечить и точность, и достоверность оценки. Яркость второго источника (с ровным потоком света) суммируется с яркостью первого и вызывает дополнительную погрешность (см. там же, с.85-87, 117-121). Кроме того, диагностика ограничивается, как и в предыдущем способе, оценкой состояния лишь зрительного аппарата оператора.

Известен также принятый в настоящей заявке за прототип способ диагностики состояния оператора путем измерения критической частоты слияния мельканий, воспринимаемой одним глазом (см., например, авторское свидетельство СССР №673266, кл. А 61 В 5/16, 1977). По этому способу дополнительно измеряют критическую частоту слияния мельканий, воспринимаемую другим глазом, и по разности получаемых величин определяют степень утомления. Этот способ в отличие от предыдущих предусматривает в большей степени определение состояния (усталости) не только зрительного аппарата, но и всего человека, поскольку в формировании зрительных образом участвует не только глаз непосредственно, но и мозг (см., например, А.В. Луизов. Глаз и свет. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.52-53), а ограничение поля зрения одним глазом испытуемого увеличивает в общей оценке вес именно рабочей зоны сетчатки, что приближает оценку состояния (утомления) к реальной. Однако этого приближения не достаточно, поскольку поле зрения одного глаза достаточно велико, например в горизонтальной плоскости оно составляет около 150 (см. там же, с.53-55), и рабочая зона поля зрения, как правило, значительно меньше. Особенно это относится к тем профессиональным работникам, деятельность которых связана с оптическими приборами и прежде всего с монокулярными приборами (микроскопами, телескопами, различного рода визирами, прицельными устройствами и др.). В этих случаях основную рабочую нагрузку воспринимает на себя центральная часть сетчатки, угловой размер которой составляет единицы градусов. Учитывая угловые размеры подавляющего большинства типовых объектов, находящихся в пространстве предметов, с которыми контактирует зрительный аппарат глаза через оптический прибор, а также вероятности их отклонения от зрительной оси, можно определить угловой размер наиболее нагруженной части сетчатки глаза, который не превышает 3. Поэтому применение в этих случаях способа по а.с. №673266 дает завышенный результат в определении состояния зрительного аппарата из-за участия в испытании как “уставших”, так и “не уставших” частей сетчатки глаза.

Кроме того, определяется в основном физиологическая составляющая состояния оператора, в том числе и та часть мозга, которая участвует в деятельности зрительного аппарата (см., там же, с.7-11, 66-71). Достоверность диагностики состояния оператора в отношении умственной деятельности в момент испытания зрительного аппарата не является высокой, поскольку оценивается лишь незначительная часть мозга.

Задачей изобретения является повышение достоверности диагностики состояния оператора путем увеличения количества диагностируемых его характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что в способе диагностики состояния оператора путем измерения критической частоты слияния мельканий, воспринимаемой одним глазом, предварительно экранируют поле зрения глаза от других световых потоков, а поток мелькающего света подают на центральную часть сетчатки глаза, в диапазоне изменения частоты мельканий от 0,1 Гц до 5 Гц частоту мельканий изменяют дискретно и дают оператору возможность мысленного определения длительности паузы между мельканиями для каждого значения дискретной частоты, фиксируют ее значение, определяют ошибки мысленного измерения оператором длительности пауз между мельканиями, определяют относительные отклонения текущих значений критической частоты слияния мельканий и ошибок мысленного измерения оператором длительности пауз между ними от значений этих же характеристик, полученных в исходном (отдохнувшем) состоянии оператора, и по ним производят диагностику состояния оператора.

Для проведения диагностики состояния оператора в его поле зрения, которое предварительно экранируют от других световых потоков использованием, например, монокулярного прибора с закрытым входным отверстием, а поток мелькающего света подают на центральную часть сетчатки глаза с частотой , заведомо меньшей критической _кр. Испытуемый ведет непрерывное наблюдение за мелькающим световым потоком. В диапазоне изменения частоты мельканий от 0,1 Гц до 5 Гц частоту мельканий изменяют дискретно. При каждом дискретном изменении частоты мельканий оператору дают возможность мысленно определить длительность паузы между мельканиями (на одной и той же дискретной частоте) и фиксируют ее значение после доклада оператора. Очередность предъявления оператору дискретных частот определяется руководителем заранее, без ведома оператора или же выбирается случайной. Дискретные изменения частоты в указанном диапазоне производят несколько раз так, чтобы каждая пауза (или же заданная пауза) между мельканиями определялась оператором также несколько раз и фиксировалась руководителем как средняя величина нескольких измерений.

Затем плавно увеличивают частоту мельканий и фиксируют момент слияния световых мельканий (по докладу оператора). Фиксируют частоту, при которой произошло слияние мельканий. Показатель критической частоты слияния световых мельканий, воспринимаемых одним глазом, фиксируется так же, как средняя величина нескольких измерений.

После получения исходных данных определяют характеристики для диагностики состояния оператора. Учитывая недостатки прототипа, вместо показателя “абсолютное значение критической частоты слияния мельканий” вводится показатель “относительное отклонение текущего абсолютного значения критической частоты слияния мельканий от абсолютного значения критической частоты слияния мельканий, измеренной для оператора в его исходном (отдохнувшем) состоянии". Этот показатель определяется выражением:

где _кр - относительное отклонение текущего значения критической частоты слияния мельканий от абсолютного значения критической частоты слияния мельканий, измеренное для оператора в его исходном (отдохнувшем) состоянии;

_кр.о - абсолютное значение критической частоты слияния мельканий, измеренное для оператора в его исходном (отдохнувшем) состоянии;

_кр.т - абсолютное значение критической частоты слияния мельканий, измеренной для оператора в его текущем (при зрительном утомлении) состоянии.

Переход на относительные единицы и выражение их в процентах позволил существенно увеличить величину сдвига показателя при одном и том же изменении состояния оператора, что позволило повысить критичность показателя. Например, если при _кр.о=33 Гц, _кр.Т=30 Гц величина сдвига показателя составляет всего лишь 3 единицы, то при переходе на относительные единицы, выраженные в процентах, величина сдвига составляет уже

То есть, в три раза больше. Кроме того, переход на относительные безразмерные единицы и выражение их в процентах позволил существенно снизить зависимость достоверности оценки от индивидуальных особенностей операторов и тем самым повысить сравнимость результатов, полученных в различных условиях и для различных операторов.

Показатель “абсолютное значение критической частоты слияния мельканий” используется как вспомогательный при испытаниях одного и того же оператора в различных условиях, дефиците времени, профессиональных испытаниях и др.

Ошибки определения оператором длительностей временных интервалов между мельканиями характеризуют “чувство времени” оператора, которое существенно зависит от его состояния, особенно от состояния его умственного аппарата, от его умственной работоспособности (см., например, В.М. Ахутин, Г.М. Зараковский, Б.А. Королев и др.; под ред. Б.Ф. Ломова. Инженерная психология в военном деле. М.: Воениздат, 1983. - 224 с., с.68-82). Их определение производится в соответствии с выражением:

где _Т=t_T-t_д, _о=t_o-t_д,

t_д - действительное значение длительности (паузы) между мельканиями,

t_о - значение длительности паузы между мельканиями, определенное оператором мысленно в его исходном (отдохнувшем) состоянии,

t_Т - значение длительности (паузы) между мельканиями, определенное оператором мысленно в его текущем (не отдохнувшем) состоянии,

_o - ошибка мысленного определения оператором значения длительности паузы между мельканиями в его исходном (отдохнувшем) состоянии,

_T - ошибка определения оператором значения длительности паузы между мельканиями в его текущем (не отдохнувшем) состоянии,

_вр - относительное отклонение ошибки _Т определения оператором длительности паузы между мельканиями в его текущем (не отдохнувшем) состоянии от соответствующей ошибки _о, определенной оператором в исходном (отдохнувшем) состоянии.

Заданная руководителем дискретная частота мельканий однозначно определяет и значение длительности паузы между мельканиями t_д. В диапазоне изменения частоты мельканий от 0,1 Гц до 5 Гц длительность пауз может изменяться от 10 сек до 0,2 сек. Этот диапазон принят с учетом наиболее часто встречаемых в практике операторов временных показателей. Например, поправки в положение оружия современных автоматизированных систем вооружения вводятся, как правило, в течение 2 секунд, которые должны определять мысленно и выдерживать их операторы. А время полета телеуправляемой оператором ракеты к цели в ряде случаев может превышать и 10 секунд.

Применение предлагаемого способа диагностики состояния оператора позволяет повысить точность и достоверность определяемых характеристик. Подача потока раздражающего мелькающего света в один глаз оператора под небольшим углом к его зрительной оси, не превышающим, как правило, 0,05 рад, приводит к его воздействию на самую нагруженную часть сетчатки глаза, на ее центральную часть. То есть, на ту часть сетчатки, которая в наибольшей степени устает в повседневной деятельности и которая определяет результат этой деятельности. Опрос большой группы специалистов (более 30 человек) показал, что в вечернее время (после рабочего дня) эффективность их зрительного аппарата (центральной его части) существенно уменьшается, а мелькающий поток света легче воспринимается боковым зрением, чем центральным. Поэтому участие бокового зрения и, особенно, второго глаза (см. прототип) в процессе определения состояния оператора (усталости его зрительного аппарата) "размывает" результат, делает его менее достоверным. А исключение бокового зрения и второго глаза из определения состояния зрительного аппарата (зрительной усталости) повышает достоверность результата. Повышению достоверности результатов способствует и экранирование поля зрения глаза от других световых потоков, поскольку, с одной стороны, экранируется боковое зрение, а с другой - исключаются изменения и флуктуации характеристик потока мелькающего света (см., например, Луизов А.В. Глаз и свет. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.83-87, 117-124), обусловленных способностью зрения суммировать во времени воздействие входящих в глаз световых потоков и вместе с этим ограниченностью этой способности. Использование для определения состояния зрительного аппарата (степени зрительного утомления) математического выражения (1) позволяет устранить недостатки, обусловленные небольшими величинами сдвига абсолютных значений критической частоты слияния мельканий в зависимости от состояния оператора (степени утомления), и перейти к более удобным единицам измерения (%), позволяющим к тому же существенно упростить сравнительную оценку испытуемых между собой.

Диагностика состояния оператора по _кр, основана на диагностике в основном зрительного аппарата и не является полной, поскольку связана в основном с определением физиологических характеристик оператора, а участие мозга при этом является ограниченным.

Включение в процесс диагностики временных показателей позволяет существенно расширить возможности способа и повысить его достоверность, так как характеристика “чувство времени” значительно чувствительнее к состоянию оператора, позволяет активизировать умственную деятельность оператора, связанную с мысленным определением длительности пауз между мельканиями, что расширяет зону диагностирования. Использование временных показателей позволяет еще больше повысить достоверность диагностирования. Если после 8-часовой продолжительности работы операторов их состояние, определенное по _кр, изменяется на 15-20%, то использование показателям _вр уточняет эту оценку до 40-45%.