, Russian Federation
UDK 61 Медицина. Охрана здоровья
GRNTI 76.35 Прочие отрасли медицины и здравоохранения
OKSO 32.02.01 Медико-профилактическое дело
BBK 51 Социальная гигиена и организация здравоохранения. Гигиена. Эпидемиология
TBK 5708 Гигиена и санитария. Эпидемиология. Медицинская экология
BISAC HEA000000 General
The technologies of automated notification of health risks and human performance under hypoxic hypoxia are described, which provide the calculation and presentation in real time of visual and acoustic information about the value of the assessment of the reserve time for maintaining human health and performance under hypoxic hypoxia
hypoxic hypoxia, high-altitude flight, work in high mountains, health risk, performance risk
Решение задачи обеспечения безопасности жизнедеятельности человека в условиях гипоксической гипоксии требует разработки и реализации систем сигнализации об опасности окружающей среды и специального защитного снаряжения [1-4]. Известны многочисленные варианты конструкций авиационных кислородных масок, комплектов кислородного оборудования для экипажей воздушных судов [5-7], снаряжения для альпинистов – однако их недостатком является то, что при их проектировании не в полной мере учтены достижения современных информационно-телекоммуникационных технологий, позволяющие обеспечить персонификацию оповещения пользователя о потенциальной опасности окружающей среды, обусловленной пониженным содержанием кислорода.
Комплекс технических средств автоматизированного оповещения о рисках здоровью
и работоспособности человека в условиях гипоксической гипоксии
Для персонифицированного информирования человека о рисках здоровью и работоспособности человека в условиях гипоксической гипоксии разработан комплекс специальных технических средств. Персонификация информирования обеспечивается за счет обеспечения учета при расчете величины резервного времени сохранения сознания человеком в условиях гипоксической гипоксии его индивидуальных антропометрических характеристик.
Конструктивные особенности технических средств изложены в [8-12].
В частности, при нештатной (аварийной) ситуации, сопряженной с гипоксическим воздействием, кислородная маска выпадает из специального отсека на борту воздушного судна и «повисает» перед пассажиром. Одновременно включается непрерывная подача кислорода в маску и в ней создается избыточное давление. Пассажир «подтягивает» маску и прижимает ее к лицу.
За счет наличия избыточного давления в маске ее обтюратор, действуя по принципу лепестка, прижимается к лицу и обеспечивает необходимую герметичность прилегания маски. Во время выдоха избыточное давление в маске возрастает на величину, превышающую силу давления мембраны на седло маски, поэтому лепестковый клапан выдоха и мембрана клапана выдоха отходят от седла, и выдыхаемая смесь выходит в окружающую среду. Поскольку горизонтальные полосы формирователя контура человеческого носа в маске поджаты по форме носа пользователя, и за счет формы нижней части каркаса, глубоко охватывающей подбородок, толщины полотна каркаса обеспечивается эргономически комфортное применение маски.
В маску встроен индикатор индикатором резервного времени сохранения сознания, включающий корпус, в стенки которого заподлицо внешней поверхности встроены датчик барометрического давления, и табло для отображения резервного времени сохранения сознания человеком, а внешняя стенка корпуса, противоположная внешней стенке со встроенным табло, оборудована креплением, причем выход датчика барометрического давления подключен к накопителю информации, соединенному с вычислителем, выход которого подключен к компаратору, соединенному с табло и с блоком беспроводного интерфейса [9-12]. Расчет оценки резервного времени сохранения работоспособности осуществляется с помощью алгоритмов, изложенных в [13-15].
При этом с помощью индикатора пользователь маски информируется о величине резервного времени сохранения сознания без использования маски, которая показывается на табло, входящем в состав индикатора и встроенном в маску заподлицо ее внешней поверхности так, чтобы показания индикатора были видны пользователю маски, а датчик барометрического давления в окружающей газовой среде обеспечивал объективную регистрацию измеряемых величин барометрического давления (внешняя поверхность датчика не должна перекрываться компонентами маски и т.п.) [28, 29].
После поступления в накопитель информации результатов первых 300 измерений барометрического давления в окружающей газовой среде в вычислителе начинают динамический расчет оценки резервного времени сохранения сознания человеком, с учетом роста, массы тела и ширины спины, учитываемых при расчете оценки резервного времени сохранения сознания как показателей, характеризующих жизненную емкость легких.
Оценка роста пользователя маски определяется как разность показаний лазерного дальномера (например, на основе чипа VL53L0X) при отсутствии и присутствии пассажира в кресле, с последующим пересчетом роста сидя в рост стоя.
Оценка массы тела производится с помощью встроенного в сиденье кресла тензорезисторного датчика, сила воздействия тела на сиденье вызывает деформацию встроенной пружины или балочного тензодатчика. степень такой деформации дает информацию о массе тела.
Оценка ширины спины пассажира производится с помощью пироэлектрических инфракрасных датчиков (например, Diymore AM312), равнодискретно встроенных в спинку кресла пассажира – ширина спины соответствует ширине полосы одновременно «сработавших» датчиков.
Рассчитанная с учетом роста, массы тела и ширины спины персонифицированная оценка резервного времени сохранения сознания отображается в цифровых разрядах табло индикатора и определяет режим свечения светодиода.
Приоритеты совершенствования оповещения о рисках здоровью и работоспособности
человека в условиях гипоксической гипоксии
Приоритетами развития технологии персонифицированного информирования о рисках здоровью и работоспособности человека в условиях гипоксической гипоксии являются:
- использование при расчете резервного времени сохранения работоспособности при воздействии факторов условий чрезвычайных ситуаций индивидуальных особенностей здоровья людей, например, с помощью индивидуальных носителей медицинской информации;
- обеспечение учета персонифицированной динамики изменения состояния человека в реальном времени с помощью технологий бесконтактного мониторинга показателей активности ключевых функциональных систем организма;
- совершенствование кислородных масок в направлении обеспечения их максимально плотного прилегания к лицу пользователя и сигнализации в случае неплотного прилегания,
- совершенствование математического обеспечения расчета оценки резервного времени сохранения работоспособности в аспекте обеспечения персонифицированного прогнозирования динамики его изменения, ближайших и отдаленных медико-биологических эффектов воздействия гипоксической гипоксии;
- совершенствование математического обеспечения расчета оценки резервного времени сохранения работоспособности в аспекте обеспечения учета комбинированного воздействия физических и других физических факторов;
- миниатюризация и снижение энергопотребления технических средств, необходимых для получения информации и расчета оценки резервного времени сохранения работоспособности.
Заключение. Разработанные технологии впервые позволяют реализовать инновационный персонифицированный подход к персонифицированной рискометрии и персонифицированному информированию о рисках здоровью и работоспособности человека в условиях гипоксической гипоксии. Разработанные технологии могут найти применение на воздушных судах, при эксплуатации которых имеется риск разгерметизации салона и/или кабины; при проведении испытаний в барокамерах с участием добровольцев, при пребывании в условиях высокогорья и при решении других практических задачах, связанных с обеспечением безопасности деятельности человека в условиях, сопряженных с воздействием гипоксической гипоксии.
1. Chelovek i bezopasnost' poletov: Nauchno-prakticheskie aspekty snizheniya aviacionnoy avariynosti po prichine chelovecheskogo faktora. M.: Kogito-centr, 2013. 288 s.
2. Ushakov I.B., Chernyakov I.N., Shishov A.A. Fiziologiya vysotnogo poleta. M.: Kolibri, 2007. 148 s.
3. Kukushkin Yu.A., Dvornikov M.V., Bogomolov A.V., Shishov A.A., Suholitko V.A., Simonenko A.P., Stepanov V.K. Osobennosti podderzhki prinyatiya resheniy po ustraneniyu osobyh sobytiy i opasnyh sostoyaniy letchika v vysotnom polete // Problemy bezopasnosti i chrezvychaynyh situaciy. 2009. №6. S. 74-79.
4. Shishov A.A., Bogomolov A.V. Fiziologicheskoe obosnovanie adekvatnogo vyhoda iz avariynoy situacii v vysotnom polete // Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya medicina. 2020. T. 54, №2.
5. Ilyushin Yu.S., Olizarov V.V. Kislorodnoe oborudovanie letatel'nyh apparatov i vysotnoe specsnaryazhenie. M.: Voenizdat, 1970. 280 s.
6. Guziy A.G., Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V. Teoreticheskie osnovy funkcional'no-adaptivnogo upravleniya sistemami «chelovek-mashina» povyshennoy avariynosti // Mehatronika, avtomatizaciya, upravlenie. 2005. № 1. S. 39-45.
7. Tehnologiya bioadaptivnogo upravleniya funkcionirovaniem sredstv obespecheniya zhiznedeyatel'nosti cheloveka v usloviyah izmenennoy gazovoy sredy / Buhtiyarov I.V., Usov V.M., Dvornikov M.V., Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V., Chernuha V.N. // Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti. 2004. № 5.
8. Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A., Shishov A.A., Filatov V.N. Indikator rezervnogo vremeni sohraneniya soznaniya chelovekom v usloviyah gipoksicheskoy gipoksii: patent na poleznuyu model' RU №136206; Opubl. 27.12.201.
9. Markov N.A. Indikator rezervnogo vremeni sohraneniya soznaniya chelovekom v usloviyah gipoksicheskoy gipoksii: patent na poleznuyu model' RU № 194166. Opubl. 29.11.2019.
10. Markov N.A. Aviacionnaya kislorodnaya maska s signalizatorom opasnosti gipoksicheskoy gipoksii: patent na poleznuyu model' RU №194175. Opubl. 09.12.2019.
11. Markov N.A. Aviacionnaya kislorodnaya maska s cifrovym indikatorom rezervnogo vremeni sohraneniya soznaniya: patent na poleznuyu model' RU №194655. Opubl. 18.12.2019.
12. Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A., Guziy A.G., Lushkin A.M., Alehin M.D. Intellektual'nyy kontroller sostoyaniya operatora ergaticheskoy sistemy: patent na poleznuyu model' RU №148126. Opubl. 27.11.2014.
13. Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A., Dvornikov M.V. Matematicheskoe modelirovanie dinamiki gipoksicheskih sostoyaniy cheloveka // Programmnye produkty i sistemy. 2013. № 2. S. 40.
14. Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V., Dvornikov M.V. Sposob raspoznavaniya opasnogo gipoksicheskogo sostoyaniya: patent na izobretenie RU №2559414. Opubl. 18.08.2015.
15. Bogomolov A.V. Koncepciya matematicheskogo obespecheniya diagnostiki sostoyaniya cheloveka // Informatika i sistemy upravleniya. 2008. № 2 (16). S. 11-13.
