автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Использование ИК-излучения человека для создания неконтактных человеко-машинных систем коррекции психофизиологического состояния

Тульский государственный университет

ОД

- . - г> На правах рукописи

УДК 621-519:612.8:616-073.65

ДЕМИДЕНКО Владимир Геннадьевич

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ НЕКОНТАКТНЫХ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫХ СИСТЕМ КОРРЕКЦИИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Специальность 05.13.09

- «Управление в биологических и медицинских системах (включая применение вычислительной техники)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на сонскапие ученой степени кандидата технических наук

Тула 1998

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э.Баумана

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор ИМ.Коган

доктор технических наук, профессор А.А.Яшин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук ПИ.Уляков

доктор медицинских наук А.Х.Мельников

Ведущая организация: Московское конструкторское бюро «Электрон»

Защита состоится « » 1998г. в А2- часов на

заседании диссертационного совета Д.063.47.05 Тульского государственного университета (300600, г. Тула, ул. Болдина, Д. 128)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета (300600, г. Тула, просп. Ленина, Д.92)

Автореферат разослан «_»_1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Ю.Л.Веневцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Следствием технического прогресса явилось непрерывное возрастание роли антропогенных факторов внешней среды. Изменение образа жизни, вызванное резким уменьшением двигательной активности (физической нагрузки) и увеличением информационной нагрузки, изменение рациона питания, химическое и радиоактивное загрязнение среды оказывают негативное влияние на жизнедеятельность, подчас на пределе адаптационных возможностей человека. В настоящее время на первый план выходят различного рода психические и психофизиологические отклонения вследствие перенапряжения психоэмоциональной сферы при одновременном снижении двигательной активности. Поэтому происходит переориентация современной медицины с лечения конкретной болезни на профилактику здоровья, учитывая превалирующую роль психики и психофизиологии в генезисе большого числа заболеваний.

С другой стороны, технический прогресс породил множество профессий, требующих от человека большой степени сосредоточения внимания, длительного пребывания в состоянии психической напряженности. В качестве примера можно привести авиадиспетчеров, операторов пусковых установок, машинистов, водителей, пилотов и др. «Цена» ошибок, вызванных отклонениями психических и психофизиологических параметров оператора таких человеко-машинных комплексов, часто становятся непомерно большой.

Цель и задачи диссертации

Рассматривая человека с точки зрения надежности как часть человеко-машинной системы, принято выделять психологическую и физиологическую надежности. Первая - по отношению к временным неустойчивым отказам, в основе которых лежат изменения психических функций (ухудшение внимания, снижение активированности), а вторая - по отношению к временным устойчивым отказам (утомления, стресс, травмы, заболевания). Указывают, что психологическая надежность является более важной характеристикой, ее снижение приводит и к уменьшению физиологической надежности.

Поэтому особенно актуальной становится проблема адекватности психофизиологического состояния операторов ответственных систем

выполняемой задаче в условиях воздействия дестабилизирующих факторов профессиональной деятельности. Существует несколько взаимодополняющих путей решения данной проблемы: совершенствование системы профессионального отбора, комплекс предварительной подготовки, реабилитация после выполнения задания и др.

Одним из самых эффективных решений, с точки зрения поставленной задачи, является создание систем мониторинга и оперативной коррекции психофизиологического состояния, что предполагает решение двух частных задач. Во-первых, необходимо отслеживать состояние психофизиологии человека, и, во-вторых, осуществлять адекватное воздействие^ достаточное для приведения человека в нормальное состояние. Важным условием, часто налагаемым на системы такого рода, является необходимость работы в неконтактном режиме, не отвлекая внимание оператора от выполняемых задач.

Целью диссертации является исследование возможности использования ИК-излучения человека для создания системы оценки и коррекции психофизиологического состояния, работающей в условиях нечетких параметров объекта и корректирующих воздействий.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие основные задачи:

1. проведение экспериментов по фиксации спонтанной динамики ИК-излучения человека в различных состояниях и ИК-реакций на воздействия различного рода;

2. выявление информативных признаков ИК-излучения человека и их связи с другими психофизиологическими параметрами;

3. разработка структурной схемы системы коррекции психофизиологического состояния, с учетом особенностей субъекта и предполагаемых условий эксплуатации;

4. создание действующей модели аппаратуры;

5. апробация аппаратно-программного комплекса и анализ его работоспособности.

Научная новизна

1. Развит метод оценки состояния человека на основе анализа динамики ИК-излучения. Впервые определены качественные и количественные связи параметров динамики ИК-излучения и ИК-реакций на тестовые воздействия с психофизиологическими

показателями, конституциональными особенностями и текущим состоянием испытуемых.

2. Разработана система аудиовизуальной коррекции психофизиологического состояния на основании оценки состояния по ИК-каналу, работающая в режиме биологической обратной связи, учитывающая особенности объекта управления (несгационарносгь, стохастичность, размытость) и обладающая уникальной совокупностью достоинств: индивидуализация корректирующих воздействий, неконтактность и автоматизм работы, эстетичность воздействий.

Практическая значимость

Развитые методы пригодны для широкого круга задач, таких, как интегральная оценка психофизиологического состояния, выявление скрытого влечения к алкоголю, оценка уровня тренированности к различным нагрузкам и других.

Использование разработанного аппаратно-программного комплекса аудиовизуальной коррекции в режиме биологической обратной связи обеспечивает разной степени улучшение психофизиологического состояния во всех сферах применения (болезненное состояние, дестабилизирующие факторы) для повышения комфортности, эффективности и безопасности профессиональной деятельности.

Положения, выносимые на защиту:

1. Информативные признаки собственных вариаций ИК-излучения и ИК-реакций на воздействия различного рода, их корреляции с конституциональными особенностями и текущим психофизиологическим состоянием.

2. Структурная схема и алгоритм работы системы коррекции психофизиологического состояния.

3. Методики экспериментального исследования динамики ИК-излучения и коррекции психофизиологического состояния, синтезирующие психофизиологические и физические стороны субъекта.

4. Результаты практической эксплуатации системы коррекции психофизиологического состояния.

Реализация работы

Результаты работы использовались в НИР «Исследование путей создания автоматизированной бесконтактной системы медицинского

и психофизиологического мониторинга пациентов и операторов технических систем, основанной на использовании биополя» (ГШ Ш «Дельта», 1995), в НИР «Исследование путей использования биополя в целях создания бесконтактных систем, действующих на малых и средних расстояниях, для решения задач медицины и экологии» (ГНПП «Дельта», 1996), в НИР «Изыскание нетрадиционных методов и способов повышения эффективности защиты личного состава от неблагоприятного воздействия электромагнитных полей, возникающих при эксплуатации военной техники» (ГНПП «Дельта», 1997), в НИР «Исследование методов контроля психофизиологического состояния человека с использованием характеристик и параметров биополя» (ГНПП «Дельта», 1997), в НИР «Разработка неспецифических методов повышения тепловой адаптации летного состава» (ГНИИИАиКМ МО РФ, 1996) и НИР «Разработка психофизиологических рекомендаций по использованию аудиовизуальных средств коррекции функционального состояния летного состава» (ГНИИИАиКМ МО РФ, 1997).

Апробация работы

Материалы диссертационной работы обсуждались на Международной конференции «100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники» (1995, Москва), на конференции РНТОРЭС имени А.С.Попова - 51-я научная сессия, посвященная Дню радио (1996, Москва), на конференции «Актуальные вопросы авиакосмической медицины» Государственного научно-исследовательского испытательного института авиационной и космической медицины (1996, Москва), на Международной конференции «Биоэкстрасенсорика и научные основы культуры здоровья на рубеже веков» (1996, Москва).

Разработанные в результате работы аппаратурно-программные комплексы прошли апробацию в НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, в ГНИИИ авиационной и космической медицины МО РФ, в Центральном институте травматологии и ортопедии, в Государственном научном центре наркологии, и в воинской части военно-транспортной авиации. Комплексы представлялись в Государственном комитете по науке и технологии РФ, в Центральном доме ученых РАН, а также участвовали в семи международных и российских выставках, в том числе за рубежом (Италия, Германия, Австрия, Вьетнам).

Публикации по теме диссертации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, которые приведены в списке литературы [1-12].

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений и списка литературы (106 наименований). Текст изложен на 179 листах машинописного текста, включая 54 иллюстрации и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении (первая глава) обосновывается актуальность работы, определяются цель и задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены параметры описания психофизиологического состояния операторов ответственных человеко-машинных систем. На основании анализа литературных источников показано, что уровень активированности нервной системы является одной из самых важных характеристик состояния с точки зрения успешности деятельности. Приведены известные способы оценки активированности.

Рассмотрены пассивные неконтактные методы, показавшие свою эффективность для оценки состояния человека. На примерах клинического использования показана эффективность использования ИК-излучения для диагностики патологических изменений, а также обоснована перспективность разработки методов оценки текущего психофизиологического состояния с помощью анализа динамики яркостной температуры.

Изучены способы осуществления требуемой коррекции состояния, используя периферические сенсорные системы человека. На основании совокупности достоинств, таких, как высокая удельная доля в объеме перерабатываемой информации, возможность реализации сложно структурированных образов и др., сделан вывод о предпочтительности использования аудиовизуальных средств для осуществления корректирующих воздействий.

Таким образом, рассмотрены возможные способы неконтактного мониторинга психофизиологического состояния операторов ответственных человеко-машинных систем, а также способы осуществления корректирующих воздействий и их виды, сделан вывод о принципиальной возможности создания неконтактных систем коррекции психофизиологического состояния. Предпочтительно использовать собственное ИК-излучение человека в

качестве информативного канала о состоянии человека и осуществлять коррекцию используя комплексные цветомузыкальные образы. В таком случае система будет представлять собой систему автоматического регулирования с двумя контурами обратной связи (по цвету и музыке), то есть систему цветомузыкальной биологической обратной связи (ЦМ БОС).

Третья глава посвящена разработке структурной схемы и алгоритмам работы системы коррекции психофизиологического состояния.

На основании специфических свойств человека как объекта управления, а именно стохастичности, существенной нестационарности, неэргодичности и размытости параметров оценки психофизиологического состояния, нечеткости реакций на управляющие воздействия, определены особенности построения человеко-машинных систем коррекции состояния. К числу указанных особенностей относятся: учет индивидуальной нормы состояния, вариации параметров ее оценки, личностные особенности восприятия управляющих стимулов, использование параметров реакций на тестовые стимулы для более точной оценки состояния.

Осуществлен выбор метрики и разработана структурная схема системы коррекции психофизиологического состояния (рис. 1), представляющая собой адаптивную дискретно-непрерывную динамическую систему с петлей обратной связи. При разработке системы и алгоритма ее работы использовался аппарат теории нечетких множеств.

Оценки нормы, текущего состояния и их рассогласования формализованы нечеткими множествами Р, Т и Е соответственно, которые заданы функциями принадлежности Цк на области состояний х. Оценка текущего состояния Т производится на основании нечеткого обобщения частных оценок по результатам психологического тестирования (оценка реагентности 11тл по редуцированному тесту Люшера), параметров модуляции ИК-излучения (мощность в диапазоне 0.025-1Гц, Л011) и Ж-реакций на тестовые воздействия (наклон тренда реакции при тестировании по Лютеру, К.К7рснла). Для этого каждой из оценок Я; ставится в соответствие нечеткое множество вида:

( I I3 ^

-10 К. Я, -X

2-е ! 1 -1

к.

где К; е [0.1; 1] - весовой коэффициент; хе[-3,3].

Тогда текущая оценка:

цт(х) = ———=-, где (1(А) - дополнение к мере нечеткости.

Рис. 1. Структурная схема системы

Корректирующие воздействия осуществляются по аудио и видео петлям обратной связи. При их выборе учитывается степень согласованности частных оценок состояния, а также удаленность текущего состояния от нормы (средней, либо апостериорной индивидуальной).

Разработанные принципы работы, алгоритм и структурная схема были положены в основу идеологии создания семейства комплексов БИОЛ.

Четвертая глава посвящена исследованию спонтанной динамики ИК-излучения и ИК-реакций при различных типах воздействия.

Для изучения возможности дистантной оценки психофизиологического состояния исследовалась яркостная температура ладоней рук испытуемых в диапазоне волн 8-14мкм. При анализе собственной динамики оценивалась амплитуда спонтанных колебаний и их мощность в трех спектральных окнах от 0.01 Гц до 1Гц. При исследовании ИК-реакций рассматривались латентный период и амплитуда реакций, а также наклон линейного тренда.

Состояние испытуемых оценивалось с помощью набора психофизиологических тестов, которые в совокупности охватывают широкий спектр значимых характеристик состояния человека-оператора: опросник Спилбергера, методика САН, редуцированный тест Люшера, перемножение в уме двузначных чисел, критическая частота слияния мельканий (КЧСМ), время простой двигательной реакции (ВР), реакция на движущийся объект (РДО), статическая и термическая пробы.

Особенностью применения данных тестов состояла в мониторинге ИК-излучения при предъявлении воздействий и использовании, помимо стандартных результатов тестирования, параметров ИК-реакций на данные стимулы.

Проведено более 500 экспериментов, в которых приняло участие около 100 человек различных профессиональных групп в возрасте от 9 до 77 лет (табл. 1).

Таблица 1.

Виды воздействий число предъявлений число участников кратность предъявлений

тест Люшера 280 80 до 40

тестовая музыка 120 80 до 20

запахи 18 16 ДО 4

термическая проба 14 7 2

статическая проба 30 7 до 5

вычисления 7 7 1

фото- и фоностимуляция 28 6 до 6

горячая и холодная вода 14 5 доз

биоинформационное взаимодействие 40 14 до 8

сон 7 3 доЗ

Исследовались реакции на следующие виды воздействий: запахи, фото- и фоностимуляция, когнитивные и логические тесты, статическая физическая нагрузка, биоинформационное взаимодействие. Спонтанная динамика ИК-излучения изучалась в состояниях нормы, до и после теплового стресса, во время сна и после действия дестабилизирующих факторов профессиональной деятельности.

В результате исследований показана неспецифичность ИК-реакций, которые фиксируются в широком спектре раздражителей. Амплитуда и скорость реакций на физические воздействия (статическая проба) имеют такой же порядок величин, как и в случаях сенсорных стимулов (фото- и фоностимуляция, запахи) и психологического тестирования (перемножение в уме двузначных чисел, тест Люшера, рис. 3). Статистические характеристики реакций при различных видах воздействий приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Наклон тренда при различных воздействиях (этапах)_

Наклон линейного тренда

Вид воздействия (состояния) (°К/мин)

М Р

Фон до термокамеры 0.658Ю.141 0.95

Фон после термокамеры 0.116*0.051 0.95

Перемножение в уме двузначных чисел -0.254+0.122 0.95

Статическая проба

до тренировок -0.272+0.074 0.90

после тренировок -0.120±0.118 0.90

изменение 0.152±0.070 0.90

увеличение времени выполнения теста 53с±26с 0.90

реакция на тестовую музыку -0.01510.028 0.95

реакция на ЦМБОС -0.060±0.021 0.90

реакция на тест Люшера (реабилитация после термического воздействия)

по всем измерениям -0.125±0.053 0.95

первое предъявление -0.16510.069 0.90

второе предъявление -0.085Ю.055 0.90

Установлены корреляции параметров ИК-реакций (наклон линейного тренда, амплитуда реакции) с результатами стандартного психофизиологического тестирования (РДО, ВР, КЧСМ). Наклон линейного тренда реакции при тестировании по Люшеру

положительно коррелирован с показателями РДО и КЧСМ, и отрицательно - с ВР. То есть, чем больше реакция, тем выше активированность.

Продемонстрирована возможность успешного использования ИК-реакций на специфический и неспецифический раздражители для выявления состояния влечения у больных алкоголизмом.

Установлено, что наклон линейного тренда при выполнении статической пробы отражает уровень тренированности к статическим нагрузкам (рис. 2).

Изменение ИК-откликов на статическую нагрузку в процессе тренировок

— 1 тренировка —2 тренировка —3 тренировка —'Статическая проба

Время, с

Рис. 2.

Динамика ИК-излучения, как интегрального параметра психофизиологического состояния, может быть использована для исследования процессов биоинформационного взаимодействия. В ряде случаев удалось выявить пары, у которых во время взаимодействия наблюдалось повышение синхронности изменений яркостной температуры. При исследованиях сна отмечена четкая структурная организация Ж-динамики и выделены три характерные стадии, отличающиеся выраженностью составляющих с периодами 210,120-240 секунд и 10-15минуг (рис. 4).

ИК-реакции при статической нагрузке и тестах на вычисления

- ■ статическая проба — 'вычисления

11 i 10.5 10

9.5 9 8.5 8

1 /\^ Т

1 / i I

1 1 / ! 1

1 / 1 1

: ^ 1 I 1

г ■ ■ 1 1 rJ-

0 200 400 600 800 1000

Время, с

Рис. 3.

Изменение яркостной температуры стоп во время

сна

-Левая — Правая

31.5 -

31 30.5 30 29.5 : 29 28.5 28 27.5 27 26.5

А—

tK fv Vw«^ -Üfv "V Ли

VWiM г—1 4yVi4j ы— hV

1М .. -i

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Время, с

Рис. 4.

Показана зависимость РЖ-динамики как от конституционального статуса, так и от текущего психофизиологического состояния (рис. 5).

При изучении изменений динамики яркостной температуры, вызванных температурным стрессом, наблюдалось статистически значимое увеличение средней мощности в диапазоне 0.05-1 Гц (табл. 3). Напротив, прием транквилизаторов вызвал уменьшение

амплитуды собственных колебаний (рис. 5, кривые 1 и 2). То есть, в состояниях с большей активацией амплитуда собственных колебаний в данном диапазоне была выше.

Динамики яркостной температуры в зависимости от состояния и конституциональных особенностей

-1 - пациент Б —2 - пациент Б (транквилизаторы) —3 - пациент Р

15.5 15 14.5 14 13.5 13 12.5 12

1 \ ^

200

400

800

1000

1200

600 Время, с

Рис. 5.

Таблица 3.

Изменение средней мощности ИК-излучения в различных спектральных диапазонах в зависимости от стадии исследований

Диапазон, Гц средняя мощность в диапазоне

первый фон первая термокамера второй фон вторая термокамера

1-0.1 4.5Е-06±3.4Е-06 10Е-06+5Е-06 7.6Е-06±5.3бЕ-06 9.8Е-06±4.3Е-06

0.1-0.05 0.00019±0.00018 0.0003310.00019 0.000306±0.00018 0.00037±0.00018

0.05-0.025 0.00047±0.00030 0.00054±0.00035 0.00087±0.00063 0.00075±0.00049

При проведении повторных исследований одних и тех же испытуемых обнаружено, что спектральная мощность в диапазоне 0.01-1 Гц и, в особенности, ее изменение зависят от конституционального типа. У испытуемых с более динамичной нервной системой, как правило, средняя мощность и ее изменения в данном диапазоне были больше (табл. 5). Поэтому, для построения систем коррекции на основе мониторинга ИК-излучения необходимо использовать условные (индивидуальные) оценки, в качестве которых

могут выступать средние апостериорных оценок при прохождении повторных сеансов.

Таким образом, установлена связь параметров динамики ИК-излучения и ИК-реакций с психофизиологическим состоянием человека, а также приведены примеры их практического использования.

Пятая глава посвящена анализу функционирования действующего макета системы психофизиологической коррекции.

Проводились сеансы аудиовизуальной коррекции психофизиологического состояния операторов человеко-машинных систем после действия неблагоприятных факторов профессиональной деятельности, служащих предприятия во время выполнения служебных обязанностей, а также пациентов наркологического центра.

Зафиксировано статистически значимое улучшение интегрального показателя РДО, уменьшение времени простой двигательной реакции, а также снижение реактивной тревожности (опросник Спилбергера), табл. 7.

Отмечено уменьшение мощности собственных колебаний в диапазоне 0.025-1Гц в случаях, когда использовался успокаивающий тип корректирующего воздействия. И наоборот, в тех случаях, когда применялись возбуждающие аудиовизуальные образы, наблюдалось увеличение мощности в указанном диапазоне (табл. 6).

С формальной точки зрения, рассматривая изменения параметра управления (реагентности) в процессе проведения сеансов в зависимости от продолжительности и типа воздействия, показано, что распределения начальной и конечной реагентности различаются с высокой степенью значимости (табл. 4). Положительный результат оказался выше для успокаивающего типа воздействий и при бблыней длительности воздействий, что согласуется с оценками по РДО и ВР. (табл. 8).

Таблица 4.

Т-тест на достоверность различий начальной и конечной реагентности в зависимости от вида воздействия _ _

Реагентность Среднее СКО N г Р

общая Ян 0.116 1.603

Як 0.003 1.611 114 0.684 ИЗ 0.495

возбуждающее воздействие Ян -0.91 1.131

Як -0.388 1.567 68 -2.570 67 0.0124

успокаивающее воздействие Ян 1.633 0.777

Ик 0.581 1.512 46 4.870 45 1Е-05

Таблица 5.

Т-тест на достоверность различий спектральных характеристик ИК-излучения испытуемых К и Б при

Среднее Число вариант. СКО дисперсия

Мощность в диапазоне стадия коррекции Б К ^критерий Р Б К Б К критерий Р

0.1-1 Гц начало 0.0009 ЗЕ-06 0.8597 17 0.402 11 8 0.0029 3.6Е-06 685120 1.08Е-19

конец 5Е-06 2Е-06 1.4136 17 0.176 11 8 6.8Е-06 1.8Е-06 14.81 0.001703

0.05-0.1 Гц начало 0.0095 7Е-05 0.8935 17 0.384 11 8 0.029 0.00015 37098 2.93Е-15

конец 0.0002 5Е-05 1.6003 17 0.128 11 8 0.00024 9.41Е-05 6.50 0.021065

0.0250.05Гц начало 0.0142 0.0019 0.954 17 0.353 11 8 0.036 0.0013 783.00 2.14Е-09

конец 0.0005 0.0001 1.9108 17 0.073 11 8 0.00048 0.00026 3.41 0.116461

Таблица 6.

Т-тест на достоверность различий изменения спектральных характеристик ЙК-излучения испытуемых

Изменение средней мощности в диапазоне (от начала к концу сеанса коррекции) Среднее Число вариант. СКО дисперсия

У В ^критерий (И- Р У В У В Р- критерий Р

0.1-1 Гц -0.0003 0.0010 -1.53 88 0.1292 39 51 0.0017 0.0053 10.14 З.ЗЕ-11

0.05-0.1 Гц -0.0036 0.0129 -1.73 88 0.087 39 51 0.017 0.058 11.12 7.27Е-12

0.025-0.05Гц -0.0064 0.00016 -0.947 88 0.346 39 51 0.021 0.040 3.55 9.47Е-05

где У - эксперименты, в которых использовался успокаивающий тип воздействий; В - эксперименты, в которых использовался возбуждающий тип воздействий.

Таблица 7.

Т-тест на достоверность различий психофизиологических показателей до (1) и после (2) коррекции

Показатели тестов успокаивающая музыка возбуждающая музыка общее

среднее СКО N Р среднее СКО N Р среднее СКО N Р

КЧСМ1 32.925 2.827 33.940 1.301 33.315 2.343

КЧСМ2 32.938 2.922 8 0.992 33.940 1.203 5 1.000 33.3231 2.392 13 0.992

Время реакции 1 422.125 71.163 421.400 55.918 421.846 63.217

Время реакции 2 389.250 105.766 8 0.209 403.000 75.173 5 0.271 394.538 91.965 13 0.099

РДО (интегр. показатель) 1 0.790 0.082 0.832 0.037 0.805 0.070

РДО (интегр. показатель) 2 0.831 0.076 9 0.042 0.834 0.054 5 0.838 0.832 0.0667 14 0.045

РДО (обуч.) 1 0.959 0.120 0.938 0.055 0.951 0.099

РДО (обуч.) 2 0.976 0.035 9 0.700 0.976 0.088 5 0.200 0.975 0.055 14 0.396

Реагентность 1 1.844 0.822 -0.903 1.832 0.862 1.820

Реагентность 2 0.958 1.540 9 0.049 -0.872 1.882 5 0.793 0.304 1.837 14 0.06

Таблица 8

Эффективность коррекции в зависимости от длительности и вида воздействия_ _ _

Воздействие музыка Як^Н Як^п ■^к^норм. ■К-к^^норм.

1воздействия">300С успокаивающая 16%- 24%* 61 %+ 55% 45%

возбуждающая 48%+ 27%* 25%" 81% 19%

^тндсЯьтвия^бООс успокаивающая 9%~ 24%* 67%+ 50% 50%

возбуждающая 51%+ 32%* 16%' 79% 21%

где + - положительный результат; * - нейтральный результат; - - отрицательный результат.

Статистические характеристики изменений реагентности при повторных сеансах, в целом, совпадают с распределением по однократным сеансам, что позволяет сделать вывод о незначительности снижения эффективности при исследованном числе повторов.

Проведенный анализ показал, что система оказывает достоверное положительное воздействие, что выражается в изменении комплекса важных психофизиологических параметров.

В шестой главе рассмотрены комплексы БИОЛ, предназначенные для диагностики и коррекции психофизиологического состояния посредством аудио-визуального воздействия в режиме биологической обратной связи по собственному ИК-излучению (рис. 6). Комплексы выполнены на базе персонального компьютера типа ЮМ РС и включают специально разработанное оборудование (ИК-радиометр диапазона 8-14мкм разрешением по температуре не хуже 0.1 °С, блок сопряжения компьютера с устройствами ввода данных и исполнительными устройствами, внешний осветитель) и программное обеспечение (для ООБи^УУМоте^).

Комплексы прошли апробацию в клиниках и научно-исследовательских институтах МЗ, РАМН и МО РФ, а также в условиях строевой части военно-транспортной авиации, участвовали в 7 российских и международных выставках и показали высокую надежность и работоспособность. Разработанные методики позволяют использовать их как для осуществления коррекции состояния операторов ответственных систем, так и для широкого круга исследований (рис. 7).

аудио

Рис. 6. Функциональная схема комплексов БИОЛ

Рис. 7. Сеанс коррекции

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В соответствии с поставленными целями и задачами в

диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Выполнено большое число экспериментальных исследований динамики инфракрасного излучения человека в различных состояниях (обычное, после теплового стресса, приема транквилизаторов, биоинформационного взаимодействия, сна), ИК-реакций на стимулы различного рода (запахи, фото- и фоностимуляция, психологические и интеллектуальные тесты, статическая проба).

2. Сделан анализ экспериментальных данных собственной динамики ИК-излучения в различных состояниях. Выявлены информативные признаки различных состояний. Показана их связь с принятыми параметрами психофизиологического состояния. Установлена зависимость динамики излучения от конституциональных особенностей и текущего состояния испытуемых.

3. Проведен анализ экспериментальных данных ИК-реакций на предъявляемые воздействия при различных видах стимулов. Выявлен ряд информационных признаков.

4. Сформулирована теоретическая платформа для описания и создания человеко-машинных систем коррекции психофизиологического состояния человека. При этом учитываются особенности системы, включающей в себя стохастический, нечеткий элемент с размытыми характеристиками. Предложена структурная схема и алгоритм работы модели системы коррекции психофизиологического состояния, учитывающий индивидуальные особенности субъекта.

5. На основании разработанных алгоритмов написано программное обеспечение для операционной системы ЭДшс1о\уз95, позволяющее проводить исследования динамики ИК-излучения. Разработана база данных экспериментальных исследований, а также вспомогательные утилиты для работы с ней.

6. Разработано аппаратурное обеспечение, включающее в себя интерфейсную часть (блок сопряжения), а также внешний осветитель.

7. Проведена апробация комплекса психологической реабилитации в лабораторных условиях и в условиях реального применения. Показана его надежность и приспособленность к выполнению поставленной задачи.

8. Выполнен анализ работы системы коррекции психофизиологического состояния в режиме цветомузыкальной биологической обратной связи. Показано, что сеансы коррекции, проведенные с использованием данной системы, вызывают значимые положительные изменения в комплексе психофизиологических параметров. Таким образом, на примере комплекса БИОЛ показана возможность создания неконтактных систем аудиовизуальной коррекции психофизиологического состояния, использующих собственное ИК-излучение для оценки параметров состояния человека.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. В.Г.Демиденко, Л.В.Круглова. Информационное обеспечение биополевой системы биологической обратной связи // Тезисы докладов Международной конференции «100-летие начала использования электромагнитных волн...», - М., 1995, ч. I, с. 178179

2. В.Г.Демиденко, Л.В.Круглова. Использование биополя для диагностики психофизиологических состояний // Тезисы докладов 51-й научной сессии РНТОРЭС им. А.С.Попова, - М., 1996, ч. Б, с.67-68

3. В.Г.Демиденко, Л.В.Круглова. Использование инфракрасного излучения человека для диагностики и коррекции психофизиологических состояний //Актуальные вопросы авиакосмической медицины. Тезисы докладов 25-й итоговой конференции молодых ученых ГНИИИАиКМ МО РФ, - М., 1996, с.57

4. В.Г.Демиденко, Л.В.Круглова. Биополевой комплекс биологической обратной связи для диагностики и коррекции психофизиологических состояний. // Тезисы докладов Международной конференции «Биоэкстрасенсорика и научные основы культуры здоровья на рубеже веков», - М.: МНТОРЭС им. А.С.Попова, 1996, с.90-92

5. В.Г.Демиденко, И.М.Коган, А.А.Яшин. Динамика ИК-излучения человека при биоинформационном взаимодействии. // Труды международной конференции «Синхронизация и слабые взаимодействия в биологии, медицине и парапсихологии», - М., 1998, с.41

6. В.Г.Демиденко. Связь физических компонентов биополя человека с состоянием человека. // Открытая энциклопедия культуры здоровья. Материалы, Экспресс-выпуск №1, -М., 1998, с.32-35

7. Научно-технический отчет по НИР «Исследование путей создания автоматизированной бесконтактной системы медицинского и психофизиологического мониторинга пациентов и операторов технических систем, основанной на использовании биополя», ГНПП «Дельта», - М„ 1994

8. Научно-технический отчет по НИР «Исследование путей использования биополя в целях создания бесконтактных систем, действующих на малых и средних расстояниях, для решения задач медицины и экологии», ГНПП «Дельта», - М., 1995

9. Научно-технический отчет по НИР «Изыскание нетрадиционных методов и способов повышения эффективности защиты личного состава от неблагоприятного воздействия электромагнитных полей, возникающих при эксплуатации военной техники», ГНПП «Дельта»,-М., 1997

10.Научно-технический отчет по НИР «Исследование методов контроля психофизиологического состояния человека с использованием характеристик и параметров биополя», ГНПП «Дельта», - М., 1997

11 .Научно-технический отчет по НИР «Разработка неспецифических методов повышения тепловой адаптации летного состава», ГНИИИАиКМ МО РФ, - М., 1996

12.Научно-технический отчет по НИР «Разработка психофизиологических рекомендаций по использованию аудиовизуальных средств коррекции функционального состояния летного состава», ГНИИИАиКМ МО РФ, - М., 1997, -127с.