Введение к работе
Актуальность пробаемы. Все большее значение в последнее время приобретает наука о здоровье - валеология, означающая переход о і лечения болезнен к сохранению и воссіановлению здоровья. Пока опелем здоровья служит определенный уровень функционального состояния (ФСЛ организма, являющийся характеристикой его резерипыл возможностей и качества их регулирования. Актуальность изучения ФС определяется тем, что его оценка связана не только с работоспособностью человека, но и с такими физиологическими понятиями, как утомление, переутомление и восстановление организма.
Известны многочисленные работы в области диагностики ФС, а также значительное количество патентов и авторских свидетельств, что говорит о большом интересе к этой проблеме. Решению задач определения ФС посвящены работы ученых БаевскогоР. М., Берсеневой А. П., Gy ічепко Л. Л.. Гаркавп Л. X., Годика М. А.. Горпневского В 1.. I раев-екой Н. Д.. Гржимайло Г. М.. Данько Ю. И.. Дембо А. І".. Дпбнер Р. Д . Забелина С. I".. Ивановского Ij. А.. Игнатьева В. П.. Иорданской Ф. А.. К'арпмапа В. Л., Красновой А. Ф., Крячко И. А.. Кузпецоїіоії Т. 11.. Лес-гафгаП.Ф.. Летунова С. П., Мошллнскоп Р. Г.. Мошкова В. П.. Муравьева А. В., Протасова А. И.. Семашко II. А.. Ступнппкого ІО. А.. Фа-лалеева А. Г. и многих других.
В отечественной и зарубежной литературе рассмаїрнваеіся большое число методов определения ФС и утомления человека, ею отдельных систем, однако недостаточно изучены процессы врабатывания, адаптации к нагрузке с учетом индивидуальных особенносіей конкретного организма, отсутствует простои и наглядный инструментальный метод принятия решения о моменте наступления утомления и переутомления. Актуальна проблема метода интегральной оценки ФС, простого в использовании и комфортного для исследуемого.
Анализ литературных источников показал, что таким меюдом является метод критической частоты световых мельканий (КЧСМ). т. е. частоты световых мельканий (СМ) в секунду, при которой наступает слияние СМ и зрительный анализатор воспринимает источник сведшимся непрерывно. Экспериментально установлена зависимость значения КЧСМ от различных факторов, но не исследовано влияние этих факторов на точность измерений КЧСМ.
В связи с выбором для определения ФС метода КЧСМ актуальной остается и разработка устройств вычислительной техники (ВТ) для измерения КЧСМ, обеспечивающих необходимую точность и достоверность измерений.
Цель работы. Целью диссертационной работы является создание устройств для измерения КЧСМ, обеспечивающих повышение точности и достоверность измерений, разработка метода определения уровня ФС организма человека и степени его утомления по динамике КЧСМ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следую-щие основные задачи:
выполнить анализ существующих методов определения ФС;
разработать модель зрительной функции КЧСМ;
разработать метод определения ФС человека и степени его утомления по динамике КЧСМ;
разработать устройства для измерения КЧСМ, обеспечивающие повышение точности и достоверность измерений;
разработать методику измерения КЧСМ;
разработать аппаратно-програмные средства ВТ для автоматизации определения ФС человека и степени его утомления.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использован аппарат теории случайных процессов, теории автоматического регулирования, а также методы алгоритмизации и математического программирования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложена модель зрительной функции КЧСМ как низкочастотной фильтрации световых мельканий. Моделью служит идеальный фильтр низких частот (ФНЧ), отображающий низкочастотный случайный процесс (СП);
разработан метод определения ФС человека и степени его утомления, параметром, характеризующим ФС, предложен интервал корреляции (ИК), вычисляемый по значению КЧСМ, уровень ФС человека и степень его утомления определяются по результатам анализа фазовой траектории (ФТ), отображающей динамику КЧСМ;
исследовано влияние способа предъявления СМ на точность измерений КЧСМ;
исследовано влияние методики измерения на точность измерений КЧСМ, рассмотрены причины погрешностей измерений, выполненных по методике, принятой в клинической практике, а также различными исследователями по известным методикам;
на основе анализа теоретических и экспериментальных исследований разработана методика измерения КЧСМ, использующая метод последовательного приближения.
Практическая ценность работы:
разработаны и внедрены опытные экземпляры устройств ВТ для измерения КЧСМ - индикаторы ИКЧСМ-1, ИКЧСМ-ІМ. ИКЧСМ-2. ИКЧСМ-2М, ИКЧСМ-3, ИКЧСМ-4 и ИКЧСМ-5. обеспечивающие повышение точности и достоверность измерений. Практическая цепносп» разработок подтверждена пятью а. с. СССР и одним патентом РФ. Индикаторы используются в Марийском государственном техническом уникереитете и в Марийском государственное педагогическом институте им. Н. К. Крупской для определения ФС спортсменов и степени их утомления в процессе тренировок;
разработан и внедрен опытный экземпляр аппаратно-программных средств ВТ, позволяющий автоматизировать определение ФС и степени утомления организма человека, наглядно отобразить в виде ФТ динамики КЧСМ на фазовой плоскости процессы врабатывания, адаптации к нагрузке с учетом индивидуальных особенностей конкретного организма и принять решения о моменте наступления утомления и перехода от состояния уіом.іения к состоянию переутомления:
результаты проведенных исследований использованы при выполнении договора № 136 о научно-техническом содружестве, заключенном между кафедрами «Техническая кибернетика» и «Фімическое воспитание» Марийского политехнического института имени М. Горького, действовавшем с 1 ноября 1988 г. по 31 декабря 1990 т.. договора о научно-техническом содружестве, заключенном между Марийским государственным техническим университетом и Марийским государственным педагогическим институтом им. Н. К. Крупской, действующем с 10 июня 1996 г. по настоящее время;
-результаті,! проведенных исследований используются в уіебном процессе специальности 220500 «Конструирование и іехнология электронно-вычислительных средств» кафедрой «Проектирование и производство электронно-вычислительных средств» Марийского государственного технического университета при проведении занятий по дисциплине СД-13 «Учебная научно-исследовательская работа студентов», і; учебном процессе специальности 022300 «Физическая культура и спорт» кафедрами «Спортивные дисциплины» и «Теоретические основы физического воспитания» Марийскою государственного педаїотческого института им. Н. К. Крупской при проведении занятии по дисциплинам ПР.04 «Педагогическое физкультурно-спортивное совершенствование» и ПР.05 «Биомеханика и спортивная метрология».
Использование материалов диссертационной работы при выполнении договоров и в учебном процессе подтверждается актами о внедрении.
На защиту выносятся:
модель зрительной функции КЧСМ;
метод определения уровня ФС человека и степени его утомления, основанный на построении и анализе ФТ;
структура устройств ВТ для измерения КЧСМ, обеспечивающих повышение точности и достоверность измерений;
-методика измерения КЧСМ, использующая метод последовательного приближения.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Биомедицинское и экологическое приборостроение: наука, промышленность, рынок» (г. Рязань, 1992 г.), всероссийской методической конференции по проблемам современного бадминтона (г. Йошкар-Ола, 1993 г.), российской межвузовской методической конференции «Вопросы физического воспитания студенческой молодежи» (г. Йошкар-Ола, 1993 г.), научно-практической конференции «Совершенствование системы подготовки специалистов физической культуры и спорта» (г. Калининград, 1995 г.), республиканской научно-методической конференции, посвященной 100-летию радио «Прикладные исследования в электронике и новые технологии в обучении студентов» (г. Йошкар-Ола, 1996 г.), всероссийской конференции «Цифровая обработка многомерных сигналов» (г. Йошкар-Ола, 1996 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Марийского государственного технического университета (1998- 1999 гг.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 21 работе, включая 5 а. с. СССР и 1 патент РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков и 2 таблицы, состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 185 наименований и приложения на 21 странице.
