способ психологических исследований человека-оператора

Формула изобретения

1. Способ психологических исследований человека-оператора, заключающийся в предъявлении испытуемому человеку-оператору сигналов переменной частоты в отдохнувшем и утомленном состояниях, измерении показателей реакции человека-оператора на предъявленные сигналы и оценке степени изменения состояния по относительному отклонению значений измеренных показателей, при этом сигналы формируют в виде требующих решения тестов, частоту предъявления которых изменяют пропорционально частоте их решения, количество тестов для отдохнувшего и утомленного состояний задают одинаковым, определяют в каждом из состояний общее время решения заданного количества тестов и количество правильно решенных тестов, оценку степени изменения утомленного состояния производят по относительному изменению среднего времени правильного решения в соответствии с выражением (Тср.у-Тср.о)100%/Тср.у, где Тср.у=Тсум.у/Кпр.у, Тср.о=Тсум.о/Кпр.о Тср.у - среднее время правильного решения одного теста в утомленном состоянии, Тср.о - среднее время правильного решения одного теста в отдохнувшем состоянии, Тсум.у - суммарное время решения заданного количества тестов в утомленном состоянии, Тсум.о - суммарное время решения заданного количества тестов в отдохнувшем состоянии, Кпр.у - количество правильно решенных тестов в утомленном состоянии, Кпр.о - количество правильно решенных тестов в отдохнувшем состоянии, отличающийся тем, что последовательность предъявления тестов в отдохнувшем и утомленном состояниях человека-оператора задают одинаковой, определение среднего времени правильного решения одного теста в отдохнувшем состоянии (Тср.о) производят по ограниченному количеству 3-5 серий по 10 тестов и в дальнейших исследованиях используют его в качестве эталонного, в состав требующих решения тестов включают тесты логического и динамического характера, выполняемые оператором совместно с машиной, причем время выполнения каждого из них определяют с учетом повторных решений, необходимых для исправления результата и выполнения требований конкретного теста по точности, в ходе проведения психологических исследований измеряют физиологические показатели человека-оператора, и при выходе хотя бы одного из них за допустимые пределы нагрузку на человека-оператора снижают путем ограничения количества предъявляемых к решению тестов в утомленном состоянии, а оценку степени изменения утомленного состояния человека-оператора производят с учетом ограничения количества тестов по относительному изменению среднего времени правильного решения тестов, выполненных в утомленном состоянии, и соответствующих аналогичных тестов, выполненных в отдохнувшем состоянии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение физиологических показателей человека-оператора производят по частоте сердцебиений, верхнему и нижнему артериальному давлению.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности к технике измерения психофизиологических характеристик и касается способа психологических исследований. В практике функциональной деятельности работников различных специальностей значительную долю рабочего времени занимает напряженная операторская работа, сопряженная с психологической, исполнительской и умственной нагрузками. Это касается научных сотрудников, преподавателей, исследователей, операторов и др. Наступление психологической и умственной усталости наступает незаметно. Появляются ошибки, снижающие эффективность труда. Их появление особенно опасно в операторском труде, где следствием могут быть аварии, катастрофы и другие чрезвычайные происшествия, связанные с гибелью людей. Поэтому своевременное выявление наступления психологической и умственной усталости для принятия мер по предотвращению ошибок способствует повышению эффективности труда специалистов, а в ряде случаев позволяет предупредить наступление чрезвычайных ситуаций и уменьшить риск для жизни персонала.

Известен способ определения степени умственного (зрительного) утомления, предусматривающий предъявление испытуемому сигналов с плавно изменяемой частотой (см., например, Деревянко В.А. и др. «Интегральная оценка работоспособности при умственном и физическом труде», М., 1976, с.76). В этом способе испытуемому в качестве сигнала предъявляется поток мелькающего света.

Этот способ имеет низкую точность из-за зависимости оценки от состояния зрительного аппарата, в котором психологическая и умственная составляющие являются лишь частью, большой разброс данных и большое количество измерений для достоверной оценки. 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 при наличии световых помех, 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 исследования состояния человека-оператора, предусматривающий предъявление испытуемому (подачу в его поле зрения) сигналов в виде потока мелькающего света изменяемой частоты и одновременно потока ровного света, 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 (утомления) в основном зрительного аппарата испытуемого.

Известен способ определения степени умственного утомления, заключающийся в предъявлении испытуемому сигналов переменной частоты в виде потока мелькающего света и измерении показателя реакции испытуемого на предъявленные сигналы путем измерения критической частоты слияния мельканий, воспринимаемой испытуемым (см., например, авторское свидетельство СССР № 673266, кл. А61В 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, в частности его умственного аппарата, психологических характеристик, поскольку в формировании зрительных образов участвует не только глаз непосредственно, но и мозг (см., например, А.В. Луизов. «Глаз и свет». Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.52-53). 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 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 "неуставших" частей сетчатки глаза. Кроме того, на достоверность оценки оказывает влияние в этом случае и оптическая составляющая зрительного аппарата, 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 и психологической деятельности в момент испытания зрительного аппарата не является высокой, поскольку оцениваются лишь их незначительные части.

Известен также принятый в настоящей заявке за прототип «Способ определения степени утомления» (см. отечественный Патент RU 2243724 C1), в котором психологическая часть исследований представлена значительно ближе к заявляемому «Способу психологических исследований человека-оператора», чем в предыдущих (в описании настоящей заявки значение термина «утомленное состояние» соответствует значению соответствующего термина в прототипе). Этот способ (по прототипу) заключается в предъявлении испытуемому человеку-оператору сигналов переменной частоты в отдохнувшем и утомленном состояниях, измерении показателей реакции человека-оператора на предъявленные сигналы и оценке степени изменения состояния по относительному отклонению значений измеренных показателей, при этом сигналы формируют в виде требующих решения тестов, частоту предъявления которых изменяют пропорционально частоте их решения, количество тестов для отдохнувшего и утомленного состояний задают одинаковым, определяют в каждом из состояний общее время решения заданного количества тестов и количество правильно решенных тестов, оценку степени изменения утомленного состояния производят по относительному изменению среднего времени правильного решения в соответствии с выражением (Тср.у-Тср.о)100%/Тср.у, где Тср.у=Тсум.у/Кпр.у, Тср.о=Тсум.о/Кпр.о Тер.у среднее время правильного решения одного теста в утомленном состоянии, Тср.о - среднее время правильного решения одного теста в отдохнувшем состоянии, Тсум.у - суммарное время решения заданного количества тестов в утомленном состоянии, Тсум.о - суммарное время решения заданного количества тестов в отдохнувшем состоянии, Кпр.у - количество правильно решенных тестов в утомленном состоянии, Кпр.о - количество правильно решенных тестов в отдохнувшем состоянии.

Однако и в этом способе достоверность определения психологической и умственной усталости в значительной степени зависит от характеристик зрительного аппарата, хотя и обеспечивается его более щадящий режим (в соответствии с описанием прототипа). Что касается психологической составляющей человека-оператора, то ее составляющая зависит от состава подлежащих решению тестов. При их однородности и относительной простоте превалирует утомленность зрительного и умственного аппаратов. Влияние психологических факторов достоверно оценить сложно (в частности, из-за тестов с недостаточной глубиной психологических переживаний и недостатков тестов динамического характера). Кроме того, реализация способа связана со значительными потерями времени (наличие двух состояний, время ожидания между ними, требующее накопления усталости, и других средств).

Целью изобретения является повышение достоверности психологических исследований человека-оператора путем увеличения умственной, психологической (логической, динамической) и уменьшения зрительной составляющих его нагрузки, а также повышение безопасности человека-оператора в процессе испытаний, сокращение временных и материальных затрат при его реализации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе психологических исследований человека-оператора, заключающемся в предъявлении испытуемому человеку-оператору сигналов переменной частоты в отдохнувшем и утомленном состояниях, измерении показателей реакции человека-оператора на предъявленные сигналы и оценке степени изменения состояния по относительному отклонению значений измеренных показателей, при этом сигналы формируют в виде требующих решения тестов, частоту предъявления которых изменяют пропорционально частоте их решения, количество тестов для отдохнувшего и утомленного состояний задают одинаковым, определяют в каждом из состояний общее время решения заданного количества тестов и количество правильно решенных тестов, оценку степени изменения утомленного состояния производят по относительному изменению среднего времени правильного решения в соответствии с выражением (Тср.у-Тср.о)100%/Тср.у, где Тср.у=Тсум.у/Кпр.у, Тср.о=Тсум.о/Кпр.о, Тср.у - среднее время правильного решения одного теста в утомленном состоянии, Тср.о - среднее время правильного решения одного теста в отдохнувшем состоянии, Тсум.у - суммарное время решения заданного количества тестов в утомленном состоянии, Тсум.о - суммарное время решения заданного количества тестов в отдохнувшем состоянии, Кпр.у - количество правильно решенных тестов в утомленном состоянии, Кпр.о - количество правильно решенных тестов в отдохнувшем состоянии, последовательность предъявления тестов в отдохнувшем и утомленном состояниях человека-оператора задают одинаковой, определение среднего времени правильного решения одного теста в отдохнувшем состоянии (Тср.о) производят по ограниченному количеству 3-5 серий по 10 тестов и в дальнейших исследованиях используют его в качестве эталонного, в состав требующих решения тестов включают тесты логического и динамического характера, выполняемые оператором совместно с машиной, причем время выполнения каждого из них определяют с учетом исправлений в этом тесте, необходимых для уточнения результата и выполнения требований теста по точности и другим показателям, в ходе проведения психологических исследований измеряют физиологические показатели человека-оператора, и при выходе хотя бы одного из них за допустимые пределы нагрузку на человека-оператора снижают путем ограничения количества предъявляемых к решению тестов в утомленном состоянии, а оценку степени изменения утомленного состояния человека-оператора производят с учетом ограничения количества тестов по относительному изменению среднего времени правильного решения тестов, выполненных в утомленном состоянии, и соответствующих аналогичных тестов, выполненных в отдохнувшем состоянии, при этом измерение физиологических показателей человека-оператора производят по частоте сердцебиений, верхнему и нижнему артериальному давлению.

Применение предлагаемого способа психологических исследований человека-оператора позволяет повысить достоверность способа за счет увеличения умственной, психологической (логической, динамической) и уменьшения зрительной составляющих его нагрузки, а также повысить безопасность человека-оператора в процессе испытаний и сократить временные и материальные затраты при его реализации.

Реализация предложенного способа происходит следующим образом. В отдохнувшем состоянии проводят оценку физиологических показателей испытуемого человека-оператора, прежде всего, таких, как: частота сердцебиений, верхнее и нижнее артериальное давление. Эти показатели особенно чувствительны к операторской деятельности и легко измеримы (см., например, Методологические особенности исследования психологических аспектов профессиональной деятельности военнослужащих в современных условиях. Отчет о НИР. Отв. исп. Н.В. Ткаченко. М.: OA ВС РФ. 1999. - 152 с.). Эти показатели контролируют в процессе всего испытания.

Как и в прототипе, сигналы предъявляют переменной частоты, в отдохнувшем и утомленном состояниях. Формируют их в виде тестов, близких к профессиональной деятельности испытуемого человека-оператора, что экономит время на подготовку, обеспечивает статистическую устойчивость, сохраняет уровень его мастерства.

Для обеспечения универсальности в тестах могут использоваться общепринятые, доступные широкой аудитории логические, математические, технические и др. выражения, не требующие глубоких или специальных знаний. Например, каждый тест может содержать определенное математическое выражение, требующее выполнения заданных действий. В простейшем случае это могут быть две или несколько цифр, которые необходимо сложить. Тесты по сложности и структуре должны быть однотипными, подобными друг другу (для обеспечения однородности), а цифры задаваться случайным образом (чтобы обеспечить независимость и последующую сравнимость результатов испытаний и испытуемых). Частота предъявления тестов (сигналов) изменяется и зависит от скорости выполнения тестов. Каждый последующий тест предъявляется испытуемому только после решения им предыдущего теста (в случае как математических, так и других тестов). Математические (и другие) тесты целесообразно предъявлять (руководителем по программе или одноразово) с помощью экрана видеоконтрольного устройства. Их решения, если их необходимо записывать, также размещаются на экране, рядом с математическим выражением. При подаче тестов необходимо следить за тем, чтобы процесс их подачи не влиял на процесс их выполнения (решения) и не создавал помехи. В этом случае смена тестов может производиться и по сигналу самого человека-оператора.

С целью сближения условий испытаний в отдохнувшем и утомленном состояниях, количество тестов и в первом, и во втором случаях принимают не только одинаковым, но и предъявляют в одинаковой последовательности. Проводят их в несколько серий. Исследования показывают, что целесообразно проводить 3-5 серии по 10 тестов в каждой из них. Максимальное выравнивание нагрузок для всех серий и состояний, упрощения проведения испытаний и обеспечения инвариантности по отношению к профессиональным особенностям испытуемых производят как в прототипе.

Определение среднего времени правильного решения одного теста в отдохнувшем состоянии производят также по ограниченному количеству (3-5 серий по 10 тестов) и в дальнейшем используют его в качестве эталонного (для отдохнувшего состояния). Практика показывает (в том числе и применение прототипа), что показатели испытуемых в отдохнувшем состоянии в аналогичных тестах от опыта к опыту практически не меняется. Поэтому в последующих исследованиях целесообразно в отдохнувшем состоянии тестирование не производить, а использовать результаты предшествующих исследований, что в значительной степени обеспечит экономию ресурсов.

С целью повышения достоверности и полноты исследований в рамках профессиональной деятельности человека-оператора, расширения номенклатуры выполняемых им функций - в состав требующих решения тестов включают тесты логического и динамического характера, выполняемые оператором совместно с машиной, причем время выполнения каждого из них определяют с учетом повторных решений (исправлений) в отдельном тесте, необходимых для исправления результата и выполнения требований этого теста по точности и другим показателям. Повторные решения (исправления) конкретных тестов позволяют глубже оценить профессионализм человека-оператора и значительно повысить психологическую нагрузку на него.

Постоянное измерение в ходе проведения психологических исследований именно выбранных физиологических показателей человека-оператора, в частности частоты сердцебиений, верхнего и нижнего артериального давления, позволяет повысить безопасность человека-оператора в процессе исследований достаточно простыми и надежными средствами.

При выходе хотя бы одного из показателей за допустимые пределы в утомленном состоянии нагрузку снижают путем сокращения количества предъявляемых к исполнению тестов, а оценку производят по относительному изменению среднего времени правильного решения тестов, выполненных в утомленном состоянии, и соответствующих аналогичных тестов, выполненных в отдохнувшем состоянии.

Затем, как и в прототипе, определяется суммарное время решения заданного количества тестов в утомленном состоянии Тсум.у и в отдохнувшем состоянии - Тсум.о, а также количество правильно решенных тестов в утомленном состоянии Кпр.у и в отдохнувшем состоянии Кпр.о. Далее определяют среднее время правильного решения в каждом из состояний. В утомленном: Тср.у=Тсум.у/Кпр.у (при ограничениях учитываются реально выполненные тесты - Кпр.у.р) и в отдохнувшем: Тср.о=Тсум.о/Кпр.о (при ограничениях учитываются только тесты, соответствующие аналогичным, выполненным в утомленном состоянии - Кпр.о.р). Оценку степени изменения психологических характеристик у-о производят по относительному изменению среднего времени правильного решения в процентах в соответствии с выражением у-о=(Тср.у-Тср.о)100%/Тср.у. Предложенный способ по сравнению с известными более критичен к психологической и умственной нагрузке. Его реализация с технической точки зрения не вызывает затруднений, особенно с использованием компьютерной техники.