X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Сфера жизнедеятельности человека в настоящее время связана со значительными нагрузками физического и психоэмоционального характера, что неизбежно отражается на параметрах функционирования его организма. Первично нагрузки и реакции на них человека проявляются в работе кардио- и нейросистем. Статистические данные современных медицинских исследований показывают, что все чаще увеличивется смертность людей, связанная с заболеваниями сердечно-сосудистой системы рис.1. [1].

Рис.1 – Структура смертности от сердечно-сосудистых заболеваний в России [1]

Часть этой проблемы связана с трудоемкими видами профессиональной деятельности и требуют проведения мониторинга и многофакторных исследований напряженности биофизического напряжения человека [2]. Для таких исследований могут применяться различные системы и устройства, часть из которых представляет собой сложное медицинское оборудование, которое может работать только в лабораторных исследованиях [3]. В то же время планы подобных исследований возможны к реализации в натурных условиях при использовании специализированных мобильных устройств, удобных и простых в эксплуатации, позволяющих накопить данные о динамике изменения биофизического состояния человека [4].

C целью выявления принципиальных технических решений подобных устройств, способных выполнить непосредственную функцию или быть положены в основу создания новых решений непрерывного мобильного анализа состояния физического тонуса или усталости человека во время выполнения им различных видов работ были изучены современные средства данного назначения. Анализ данных интернет-маркетинга позволил сгруппировать мобильные устройства. Применяемые для мониторинга биофизического состояния человека по ключевым признакам технического снаряжения (таблица 1).

Таблица 1 – Мобильные устройства мониторинга биофизического состояния по ключевым признакам технического снаряжения

№ пп	Устройство	На каком физическом принципе основано	Отслеживаемые характеристики	Габариты (м), масса (кг)	Энергитическое обеспеченик (тип, источник)	Достоинства	Недостатки
1	Фитнес-браслеты [5]	Измерения температуры в инфракрасном диапазоне	-ЧCC, ударов в минуту -циклы cнa,мин - уровень кислорода в крови, ккал - длинa шaгa,см - температура тела, °C	Paзмepы 42,5 x 42,5 x 13,5	емкость, 60 мАч	Плотно прилегает к руке, гарантируя точность показаний акселерометра , непрерывно, приводит статистику на экран, Не высокая стоимость	Реальное время автономной работы 1-3 дня работы , Узкая направленность (отлеживаниее физической активности во время спорта0
2	Е-метр [6]	Гальванометр на основе моста Уитстона	Кожно-гальванические реакции	в солобанке 50 мм	около 50ч	Определение стресса на психологическом уровне	Высокая стоимость

3	Очки, определяющие усталость [7]	Три сенсора, установленные на оправе фиксируют изменения электрического потенциала сетчатки и глазных мышц при движении глазного яблока.	Частота моргания	36 грамм	Специальная батарейка, хватает на 8часов непрерывной работы	Сенсоры фиксирующие изменения электрического потенциала сетчатки и глазных мышц при движении глазного яблока	Непродолжительное время автономной работы
4	Медицинский сканер Scout [8]	Технология PWTT [6], Оксигенометр, инфракрасный термометр.	Температуру, частоту и ритм сердечных сокращений, уровень кислорода в крови и уровень стресса	63,3 × 18,4	Аккумулятор: литий-полимерный, 3,7 В, 140 мА·ч	Компактность, Универсальный сканер позволяет быстро определить состояние здоровья	Считывает показания только прислонив его ко лбу, Нет непрерывной статистики

Продолжение таблицы 1

Сравнивая устройства по основному физическому принципу, можно отметить, что фитнес-браслеты, которые направлены на мониторинг состояния человека во время повседневной физической активности или тренировки, работают на основе инфракрасной технологии. Их особенность в том, что они плотно прилегают к руке, за счет чего показания снимаются наиболее точно и беспрерывно, а также с помощью специального приложения можно определить статистику физической активности.

Е-метр [3] – электронный прибор, который измеряет кожно-гальванические реакции человека, при помощи гальванометра на основе моста Уитстона. В отличии от фитнес-браслетов, это устройство необходимо использовать в конкретный момент времени, и непрерывных измерений не будет, но он может отследить бессознательные реакции человеческого организма. Аналог грамосткому медицинскому оборудованию, но компактный и беспроводной. Но не удобство в том, что прибор необходимо носить с собой и отвлекаться на измерения.

Еще более усовершенствованное мобильное средство мониторинга – очки определяющие усталость [4]. Три сенсора, установленные на оправе, снимают показания частоты моргания и фиксируют изменения электрического потенциала сетчатки и глазных мышц при движении глазного яблока. Особенность в том, что специальное приложение сообщает о переутомлении и необходимости отдыха при работе за компьютером или рекомендует остановить машину водителю, который утомлен. Но это устройство удобнее применять для неподвижной монотонной работы или же езды за рулем, а во время повышенной физической активности на рабочем месте, данный прибор не удобен и не практичен, так как время его работы составляет 8 часов и не всегда есть возможность выполнять работу в очках, так как обзорность бокового зрения снижается, что не допустимо на производстве.

Физический принцип медицинского сканера Scout [5] основан на технологии PWTT [6]. Она заключается измерении времени прохождения пульсовой волны. Измерение пульсовой волны позволяет уловить внезапное изменение кровяного давления. Универсальный сканер, со встроенными датчиками позволяет быстро определить состояние здоровья по следующим параметрам: температура тела, ритм сердца, артериальное давление и насыщенность крови кислородом. Достоинством устройства является оксигенометр – медицинский прибор который контролирует степень насыщенности крови гемоглобином – веществом, переносящим кислород в крови. Однако, данный прибор более удобен в использовании в домашних условиях. А на производстве или в любой другой трудовой деятельности, где у человека задействованы руки, данный прибор не удобен для определения работоспособности, так как, чтобы измерить им показания его нужно носить и собой и в момент измерения прикладывать ко лбу, что не всегда возможно, так как сотрудник должен быть сосредоточен на работе и на правильности ее выполнения.

Систематизация и анализ представленных данных о существующих технических и методических возможностях анализа физического состояния человека и степени его нагрузки показал, что для исследований в натурных условиях труда данные средства мониторинга в настоящем виде не подходят. Каждое из представленных устройств требует доработки. Рекомендуется фитнес-браслеты запрограммировать по новому алгоритму, чтобы отслеживать активность человека с точки зрения труда и определения уровня работоспособности в различных условиях труда. Е-метр, необходимо применять в совокупности с другими приборами, которые покажут не только пихологисческие критерии усталости, но и физические признаки. В очках для определения усталости, необходимо поработать над энергетическим обеспечением, формой и противоударностью . Что касается сканера, Scout, то было бы удобнее, если бы, он крепился ко лбу и обладал противоударными свойствами.

Список литературы:

Статистика заболеваний //[Вавилон].

URL: http:/vawilon.ru/statistika-zabolevanij (дата обращения 17.01.2018)

Глебова Е.В. Производственная санитария и гигиена труда: Учеб.пос. для вузов. – М.: Высшая школа, 2005.–383с

Зайцева В.П. Валеология: формирование и укрепление здоровья: учебное пособие. Белгородская ГТАСМ, 2008.–245с

Roenneberg, T, Wirz-Justice, Α., Merrow, M. Life between Cloks: Daily Temporal Patterns of Human Chronotypes // J. of Biological Rhythms. 2003. V. 18 № 1. P. 80.

Фитнес браслеты: их особенности, функции и сравнение со смарт часами[Техникка-советы].

URL: https:/tehnika-soveti.ru (дата обращения 05.01.2018)

Качественные и надёжные е-метры для студентов, одиторов-профессионалов и солоодиторов//[Тета-метр].

URL:https://theta-meter.ru/products/usb-bt40ble-theta-meter-e-meter-solocan-50mm (дата обращения 22.01.2018)

В Японии создали очки, определяющие степень усталости и сонливости//[Корреспондент.нет].

URL: https://korrespondent.net/lifestyle/health/3362804-v-yaponyy-sozdaly-ochky-opredeliauischye-stepen-ustalosty-y-sonlyvosty (дата обращения 19 .01.2018)

[Время электроники]// «Умные» гаджеты: минисканер расскажет о здоровье за 10 секунд.

URL:http://www.russianelectronics.ru/leader-r/news/9318/doc/63522/ (дата обращения 21.01.2018)

Код для цитирования: Скопировать