способ определения уровня тревожности человека

Формула изобретения

1. Способ определения уровня тревожности человека, заключающийся в том, что фиксируют структуры газоразрядного свечения вокруг исследуемой части одного и того же участка кожного покрова человека через полимерную пленку и без нее, каждую из структур преобразовывают в цифровой код, определяют количественные параметры структур свечения, отражающие двумерные геометрические характеристики структур газоразрядного свечения, и совокупность параметров каждой структуры представляют в виде точки в многомерном пространстве параметров, по расстоянию между точками для структур, полученных через пленку и без нее, определяют уровень тревожности человека, при этом чем меньше расстояние между точками, тем ниже уровень тревожности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерной пленки используют полиэтиленовую, или полипропиленовую, или поливинилхлоридную, или полистироловую пленку.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что толщина полимерной пленки составляет от 10 до 600 мкм.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что дополнительно определяют количественные параметры структур свечения, отражающие их яркостные характеристики.

5. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что дополнительно определяют количественные параметры структур свечения, отражающие их спектральные характеристики.

6. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что дополнительно определяют количественные параметры структур свечения, отражающие их фрактальные характеристики.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для определения уровня тревожности человека.

Известен способ определения физиологического состояния человека путем получения фотографических снимков; для фиксирования на снимке структуры и деталей объекта, невидимых невооруженным взглядом, а также глубинной структуры объекта последний помещают в электрическое поле высокой частоты, фотоматериал располагают между электродом высокочастотной цепи, образующим обкладку конденсатора, и поверхностью объекта (см., например, авторское свидетельство СССР 106401 по кл. G 03 В 41/00 от 1949 г.).

С помощью этого способа можно фиксировать на фотоматериале структуру газоразрядного свечения вокруг биологического объекта и судить о его физиологическом состоянии в момент съемки. Недостатком данного способа является то обстоятельство, что в нем отсутствуют количественные характеристики, что не позволяет давать сравнительную оценку состояния объекта в различные моменты времени или сравнивать состояния различных объектов.

Известен способ определения функционального состояния человека путем фиксации и сопоставления структуры газоразрядного свечения в электрическом поле вокруг объекта в целом или его части (кончиков пальцев) при исходном уровне (вне вегето-сосудистого криза) и в преддверии криза (см. авторское свидетельство СССР 935076 по кл. А 61 В 6/00 от 1982 г.).

При реализации этого способа вводятся количественные критерии оценки состояния биологического объекта, что позволяет осуществлять сравнение этого состояния в различные моменты времени.

Недостатками такого способа являются низкие точность и достоверность определения состояния человека ввиду того, что учитывается только один параметр, характеризующий структуру свечения, а именно длина газоразрядного стримера. Кроме того, следует указать, что процесс получения информации довольно трудоемкий и длительный: необходимо получить фотоснимки, произвести их измерение обычным измерительным инструментом, сопоставить результаты измерений. К числу недостатков следует также отнести то обстоятельство, что оценка состояния биологического объекта определяется только в довольно узком диапазоне изменений одномерного геометрического параметра - длины стримера (от 15 до 30% в сравнении с исходным уровнем). При этом совершенно не ясно, как оценивать состояние объекта, если изменения данного параметра выходят за указанные пределы.

Известен способ, с помощью которого можно определить физиологическое состояние человека путем фиксации и сопоставления структуры газоразрядного свечения вокруг эталонного и исследуемого объектов в электромагнитном поле, зафиксированные структуры газоразрядного свечения вокруг эталонного и исследуемого объектов преобразуют в цифровой код, определяют количественные параметры этих структур, отражающие их двумерные геометрические характеристики, определяют для эталонного и исследуемого объектов соответствующие точки в многомерном пространстве указанных параметров и по расстоянию между этими точками определяют отклонение энергоинформационного состояния исследуемого объекта от эталонного; дополнительно могут определяться количественные параметры структур газоразрядного свечения, отражающие их спектральные, яркостные и фрактальные характеристики, и указанные выше точки в многомерном пространстве определяются с учетом также и этих параметров (см. RU 2141250 по кл. А 61 В 5/05 от 18.12.1997).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Оно обеспечивает точность и достоверность оценок физиологического состояния человека в общем, однако не позволяет выделить тот компонент этого состояния, который связан только с функционированием вегетативной системы. Следует отметить, что состояние вегетативной нервной системы коррелирует с уровнем тревожности (стресса), причем определение этого уровня имеет важное практическое значение, в частности, при контроле состояния диспетчеров и операторов сложных технических комплексов, контроле допуска в системах безопасности и т.д.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи определения уровня тревожности человека.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что для определения уровня тревожности человека фиксируют структуры газоразрядного свечения вокруг исследуемой части одного и того же участка кожного покрова человека через полимерную пленку и без нее, каждую из структур преобразовывают в цифровой код, определяют количественные параметры структур свечения, отражающие двумерные геометрические характеристики структур газоразрядного свечения, и совокупность параметров каждой структуры представляют в виде точки в многомерном пространстве параметров, по расстоянию между точками для структур, полученных через пленку и без нее, определяют уровень тревожности человека, при этом чем меньше расстояние между точками, тем ниже уровень тревожности; в качестве полимерной пленки можно использовать полиэтиленовую или полипропиленовую, или поливинилхлоридную, или полистироловую пленку; толщина полимерной пленки составляет от 10 до 600 мкм; дополнительно могут определять количественные параметры структур свечения, отражающие их яркостные характеристики, и/или спектральные характеристики, и/или фрактальные характеристики.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Благодаря тому, что исследуемый участок кожного покрова покрывают полимерной пленкой, достигается исключение влияния на уровень газоразрядного свечения факторов, связанных с состоянием вегетативной нервной системы (микроциркуляция крови и перспирация) в зоне исследуемого участка кожного покрова; таким образом, сопоставляя структуру газоразрядного свечения участка кожи, снятого через полимерную пленку, со структурой газоразрядного свечения этого же участка, снятой без пленки, можно получить информацию о состоянии вегетативной нервной системы и уровне тревожности (психического напряжения) человека.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Реализация способа поясняется с помощью графических материалов:

на фиг.1 - схема, иллюстрирующая получение структуры газоразрядного свечения вокруг исследуемого участка кожи без полимерной пленки;

на фиг.2 - схема, иллюстрирующая получение структуры газоразрядного свечения вокруг исследуемого участка кожи через полимерную пленку;

на фиг. 3 - газоразрядное свечение, соответствующее условиям по фиг.1, характерное для человека с высоким уровнем тревожности (высокий уровень стресса);

на фиг. 4 - газоразрядное свечение, соответствующее условиям по фиг.2, характерное для человека с высоким уровнем тревожности (высокий уровень стресса);

на фиг. 5 - газоразрядное свечение, соответствующее условиям по фиг.1, характерное для человека с низким уровнем тревожности;

на фиг. 6 - газоразрядное свечение, соответствующее условиям по фиг.2, характерное для человека с низким уровнем тревожности;

на фиг. 7 - точки в многомерном пространстве количественных параметров структур газоразрядного свечения вокруг исследуемого участка кожи человека с высоким уровнем тревожности;

на фиг. 8 - точки в многомерном пространстве количественных параметров структур газоразрядного свечения вокруг исследуемого участка кожи человека с низким уровнем тревожности.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью генератора 1 электронных импульсов с амплитудой 10-20 кВ, длительностью 10 мкс, скважностью 1000 Гц, подающихся пачками длительностью 0,5 с, посредством электрода 2, выполненного в виде слоя оптически прозрачного материала (в данном случае - тонкого слоя SnO₂ толщиной 200 мкм), создают электромагнитное поле с напряженностью 10⁶-10⁸ В/см на поверхности стеклянной пластины 3. В конкретном примере применен генератор электрических импульсов "Корона", выпускаемый российской фирмой ЗАО "Кирлионикс Технолоджис Интернейшнл" (Санкт-Петербург).

В первом конкретном примере (человек с высоким уровнем тревожности) участок кожи пальца 4 человека (сначала непосредственно) контактирует с поверхностью стеклянной пластины 3 (фиг.1). Электромагнитное поле вызывает газоразрядное свечение вокруг пальца 4.

Это свечение посредством объектива 5 переносится на оптоэлектронный цифровой преобразователь 6, в котором преобразуется в цифровой код. В данном случае преобразователь 6 представляет собой матричную структуру, выполненную на основе прибора с зарядовой связью (так называемую ПЗС-структуру). С выхода оптоэлектронного цифрового преобразователя 6 сигнал поступает на вход компьютера 7, где определяются количественные параметры структуры газоразрядного свечения вокруг пальца 4. В конкретном примере определяются параметры, отражающие двумерные геометрические характеристики структур свечения, а также яркостные характеристики. На мониторе 8 компьютера 7 газоразрядное свечение вокруг пальца может быть представлено в виде двумерного цветного изображения.

Далее в компьютере 7 совокупность количественных параметров определяется в виде точки 9 в многомерном пространстве параметров. При этом используется программное обеспечение, описанное в книге К.Г.Коротков. Основы ГРВ биоэлектрографии. - СПб, 2001, с.302-335 (Глава 21: "Описание работы основных программ").

Затем тот же участок кожи пальца 4 контактирует с полимерной пленкой 10, которая находится между пальцем 4 и стеклянной пластиной 3, при этом структуру газоразрядного свечения снимают через полимерную пленку 10.

В конкретном примере пленка выполнена из полиэтилена и имеет толщину 80 мкм.

Возможно использование любой полимерной пленки, однако предпочтительнее использование полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида или полистирола. Толщина пленки может быть от 10 до 600 мкм.

В конкретном примере оси Р1 и Р2 соответствуют количественным параметрам структур свечения, отражающим их двумерные геометрические характеристики, а ось Р3 соответствует количественным параметрам, отражающим яркостные характеристики структур свечения, ось Р4 отражает спектральные, а ось Р5 - фрактальные характеристики.

В рассматриваемом примере расстояние L₁ между точками 9 и 11 дает основание сделать вывод о том, что энергоинформационное состояние исследуемого объекта соответствует высокому уровню его тревожности (значительный стресс).

Во втором примере объектом исследования является человек с низким уровнем тревожности. В этом случае структуры газоразрядного свечения вокруг исследуемого участка кожи пальца 4, снятые без полимерной пленки и через пленку, мало отличаются друг от друга (фиг.5 и 6), в то время как в первом примере эти структуры визуально существенно отличаются (фиг.3 и 4).

Во втором примере структуры газоразрядного свечения, снятой без полимерной пленки 10, на фиг.8 соответствует точка 12, а структуре, снятой через полимерную пленку, - точка 13.

Расстояние L₂ между точками 12 и 13 существенно меньше расстояния L₁ в первом примере, что позволяет сделать вывод о том, что энергоинформационное состояние исследуемого объекта соответствует низкому уровню тревожности.

Наблюдаемый эффект влияния полимерной пленки на структуру газоразрядного свечения обусловлен экранированием относительно поверхности пластины 3 продуктов, выделяемых кожей при перспирации. Поскольку уровень перспирации связан с состоянием вегетативной нервной системы и соответственно уровнем тревожности и стресса, сопоставление газоразрядных структур исследуемого объекта, снятых непосредственно и через полимерную пленку, позволяет оценить энергоинформационное состояние объекта с точки зрения уровня тревожности.

Для реализации способа использовано обычное несложное оборудование и известное программное обеспечение, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".