Оценка депрессивного состояния оператора мобильных технических систем под воздействием электромагнитного шумового излучения

This paper presents the results of the work aimed at a study of the patterns of changes in the nonlinear electroencephalogram (EEG) parameters, including fractal dimension and self-similarity exponent, when the operator is irradiated with electromagnetic noise radiation. Together with the above-mentioned nonlinear parameters, a change in the spectral power density of the rhythmic components in EEG (delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms) has been studied. Investigation of the fractal dimension, self-similarity exponent, and spectral power density during irradiation was associated with possible changes of the parameters in the case of operator’s depression or minor depression. The radiation source was represented by a transistor electromagnetic-noise generator with the power of 30 mW operating over the frequency range of 5 GHz. The methods for calculation of the nonlinear parameters including fractal dimension and self-similarity exponent have been described. To realize the principal objectives of the work, the Java-based software was developed. The relevant literature demonstrating the changes in fractal dimension, self-similarity exponent, spectral power density of the delta-, theta-, alpha-, beta-rhythms in the case of depression and minor depression has been reviewed. Electroencephalograms were registered according to the “10/20” scheme using the MBN Neurocartograph electroencephalograph. The analyzed leads were Fp1, Fp2, T3, T4, P3, P4, O1, O2, F3, F4, C3, C4. As shown by the results of this work, there is no distinct depressive state of the operator exposed to electromagnetic noise radiation, judging by changes in the self-similarity exponent, fractal dimension, and spectral power density. However, when the operator was irradiated with electromagnetic noise radiation, the observed tendency in variation of the parameters was characteristic for minor depression.Цель работы, результаты которой приведены в рамках статьи, заключалась в исследовании закономерностей изменений нелинейных параметров электроэнцефалограмм (ЭЭГ), представленных фрактальной размерностью, экспонентой самоподобия при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением. Вместе с вышеуказанными нелинейными параметрами исследовалось изменение спектральной плотности мощности ритмических составляющих ЭЭГ: дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов. Изучение фрактальной размерности, экспоненты самоподобия и спектральной плотности мощности ЭЭГ при облучении было связано с возможным изменением данных параметров при депрессии и малой депрессии оператора. В качестве облучателя использовался генератор электромагнитного шумового излучения на транзисторах мощностью 30 мВт в диапазоне частот 5 ГГц. В работе приведено описание методов для расчета нелинейных параметров ЭЭГ, представленных фрактальной размерностью и экспонентой самоподобия. Для определения параметров ЭЭГ: фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности ритмических составляющих при достижении поставленной цели было разработано программное обеспечение на языке Java. Проведено изучение научной литературы, связанной с изменением фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов при депрессии и малой депрессии человека. Регистрация электроэнцефалограмм осуществлялась по схеме «10/20» c использванием электроэнцефалографа «Нейрокартограф» фирмы МБН. Анализируемые отведения ЭЭГ: Fp1, Fp2, T3, T4, Р3, Р4, О1, О2, F3, F4, C3, C4. Результаты работы показали отсутствие четкого депрессивного состояния у оператора при воздействии электромагнитным шумовым излучением, если руководствоваться изменением экспоненты самоподобия, фрактальной размерности и спектральной плотности мощности. Однако при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением наблюдалась тенденция изменения параметров, характерная для малой депрессии

Оценка состояния оператора в условиях электромагнитного шумового излучения

The purpose of the work, the results of which are presented within the the article, was to study changes in the nonlinear EEG parameters represented by sample entropy, correlation dimension, fractal dimension, Lempel-Ziv complexity while the operator is irradiated with electromagnetic noise. Apart from the above nonlinear parameters, we studied the change in the power spectral density of delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms. A change in the spectral power density of beta- and theta-rhythms, fractal dimension, and sample entropy during irradiation was associated with a change in the above parameters during depression. A change in the spectral power density of delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms, the correlation dimension, and Lempel-Ziv complexity during irradiation was associated with a change in the above parameters in stress. A change in the spectral power density of the theta rhythm, sample entropy and Lempel-Ziv complexity during irradiation was associated with a change in the above parameters during mental fatigue. The power of the electromagnetic noise generator was 30 mW, the spectral range was 5 GHz, and the generator itself was a generator of electromagnetic noise radiation on transistors. The mathematical description of the calculation of nonlinear parameters represented by sample entropy, correlation dimension, fractal dimension and Lempel-Ziv complexity was studied. The registration of electroencephalograms was carried out according to the “10/20” scheme using the MBN electroencephalograph. The results of the work showed the presence of a depressive and stressful state, as well as the absence of mental fatigue when exposed to electromagnetic noise radiation, if we are guided by the change in sample entropy, correlation dimension, fractal Цель работы, результаты которой представлены в рамках статьи, заключалась в исследовании закономерностей изменений нелинейных параметров ЭЭГ, представленных выборочной энтропией, корреляционной размерностью, фрактальной размерностью, сложностью Лемпеля-Зива при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением. Вместе с вышеуказанными нелинейными параметрами исследовалось изменение спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов. Изменение спектральной плотности мощности бетаи тета-ритмов, фрактальной размерности и выборочной энтропии при облучении было связано с изменением вышеуказанных параметров при депрессии. Изменение спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов, корреляционной размерности и сложности Лемпеля-Зива при облучении было связано с изменением вышеуказанных параметров при стрессе. Изменение спектральной плотности мощности тета-ритма, выборочной энтропии и сложности Лемпеля-Зива при облучении было связано с изменением вышеуказанных параметров при умственной усталости. Мощность генератора электромагнитного шума составляла 30мВт, спектральный диапазон составлял 5ГГц, а сам генератор представлял собой генератор электромагнитного шумового излучения на транзисторах. Было изучено математическое описание расчета нелинейных параметров, представленных выборочной энтропией, корреляционной размерностью, фрактальной размерностью и сложностью Лемпеля-Зива. Регистрация электроэнцефалограмм осуществлялась по схеме “10/20” с использованием электроэнцефалографа “Нейрокартограф” фирмы МБН. Результаты работы показали наличие депрессивного и стрессового состояния, а также отсутствие умственной усталости при воздействии электромагнитным шумовым излучением, если руководствоваться изменением выборочной энтропии, корреляционной размерности, фрактальной размерности, сложности Лемпеля-Зива и спектральной плотности мощности

Evaluation of the depressive state of mobile technical systems operator subjected to electromagnetic noise radiation

This paper presents the results of the work aimed at a study of the patterns of changes in the nonlinear electroencephalogram (EEG) parameters, including fractal dimension and self-similarity exponent, when the operator is irradiated with electromagnetic noise radiation. Together with the above-mentioned nonlinear parameters, a change in the spectral power density of the rhythmic components in EEG (delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms) has been studied. Investigation of the fractal dimension, self-similarity exponent, and spectral power density during irradiation was associated with possible changes of the parameters in the case of operator’s depression or minor depression. The radiation source was represented by a transistor electromagnetic-noise generator with the power of 30 mW operating over the frequency range of 5 GHz. The methods for calculation of the nonlinear parameters including fractal dimension and self-similarity exponent have been described. To realize the principal objectives of the work, the Java-based software was developed. The relevant literature demonstrating the changes in fractal dimension, self-similarity exponent, spectral power density of the delta-, theta-, alpha-, beta-rhythms in the case of depression and minor depression has been reviewed. Electroencephalograms were registered according to the “10/20” scheme using the MBN Neurocartograph electroencephalograph. The analyzed leads were Fp1, Fp2, T3, T4, P3, P4, O1, O2, F3, F4, C3, C4. As shown by the results of this work, there is no distinct depressive state of the operator exposed to electromagnetic noise radiation, judging by changes in the self-similarity exponent, fractal dimension, and spectral power density. However, when the operator was irradiated with electromagnetic noise radiation, the observed tendency in variation of the parameters was characteristic for minor depression

Estimation of emotion state operator in accordance with certain patterns electroencephalogram

Проведены экспериментальные исследования электроэнцефалограмм при различных паттернах ЭЭГ (электроэнцефалограмм). Показано, что при воздействии электромагнитного шумового излучения на человека он испытывает злость; при легких диффузных изменениях ЭЭГ в виде дезорганизации коркового ритма женщина испытывает злость или радость. При паттернах, соответствуюших умеренно выраженным диффузным изменениям в виде дезорганизации коркового ритма на сниженном амплитудном уровне у женщин; умеренно выраженным диффузным изменениям на сниженном амплитудном уровне у мужчин; пароксизмальном состоянии неуточненного генеза у мужчин наблюдается радость. Электроэнцефалограммы анализировались в стандартных отведениях. Проанализированы количественные параметры эмоционального состояния оператора, выраженные спектральной плотностью мощности ритмических компонент мозга, возбуждением, эмоциональной валентностью. Показано, что в каждом из рассмотренных паттернов наблюдается возрастание возбуждения. This paper presents the experimental results of electroencephalograms with different patterns. It is shown the man felt the malice influenced by electromagnetic noise radiation. For patterns according moderate expressed diffusion variations in not organized crust rhythms with lowering amplitude level for women and for man; according paroxysm state with not definition genesis for man the pleased state were observed. The electroencephalograms were analyzed in standard leads. The analyzed the quantitative parameters of emotion state operator were: spectral power densities of brain rythms, emotion valence and activity. The results were shown the increasing exciting in analyzed patterns

Evaluation of the depressive state of mobile technical systems operator subjected to electromagnetic noise radiation

Цель работы, результаты которой приведены в рамках статьи, заключалась в исследовании закономерностей изменений нелинейных параметров электроэнцефалограмм (ЭЭГ), представленных фрактальной размерностью, экспонентой самоподобия при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением. Вместе с вышеуказанными нелинейными параметрами исследовалось изменение спектральной плотности мощности ритмических составляющих ЭЭГ: дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов. Изучение фрактальной размерности, экспоненты самоподобия и спектральной плотности мощности ЭЭГ при облучении было связано с возможным изменением данных параметров при депрессии и малой депрессии оператора. В качестве облучателя использовался генератор электромагнитного шумового излучения на транзисторах мощностью 30 мВт в диапазоне частот 5 ГГц. В работе приведено описание методов для расчета нелинейных параметров ЭЭГ, представленных фрактальной размерностью и экспонентой самоподобия. Для определения параметров ЭЭГ: фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности ритмических составляющих при достижении поставленной цели было разработано программное обеспечение на языке Java. Проведено изучение научной литературы, связанной с изменением фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов при депрессии и малой депрессии человека. Регистрация электроэнцефалограмм осуществлялась по схеме «10/20» c использванием электроэнцефалографа «Нейрокартограф» фирмы МБН. Анализируемые отведения ЭЭГ: Fp1, Fp2, T3, T4, Р3, Р4, О1, О2, F3, F4, C3, C4. Результаты работы показали отсутствие четкого депрессивного состояния у оператора при воздействии электромагнитным шумовым излучением, если руководствоваться изменением экспоненты самоподобия, фрактальной размерности и спектральной плотности мощности. Однако при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением наблюдалась тенденция изменения параметров, характерная для малой депрессии. This paper presents the results of the work aimed at a study of the patterns of changes in the nonlinear electroencephalogram (EEG) parameters, including fractal dimension and self-similarity exponent, when the operator is irradiated with electromagnetic noise radiation. Together with the above-mentioned nonlinear parameters, a change in the spectral power density of the rhythmic components in EEG (delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms) has been studied. Investigation of the fractal dimension, self-similarity exponent, and spectral power density during irradiation was associated with possible changes of the parameters in the case of operator’s depression or minor depression. The radiation source was represented by a transistor electromagnetic-noise generator with the power of 30 mW operating over the frequency range of 5 GHz. The methods for calculation of the nonlinear parameters including fractal dimension and self-similarity exponent have been described. To realize the principal objectives of the work, the Java-based software was developed. The relevant literature demonstrating the changes in fractal dimension, self-similarity exponent, spectral power density of the delta-, theta-, alpha-, beta-rhythms in the case of depression and minor depression has been reviewed. Electroencephalograms were registered according to the “10/20” scheme using the MBN Neurocartograph electroencephalograph. The analyzed leads were Fp1, Fp2, T3, T4, P3, P4, O1, O2, F3, F4, C3, C4. As shown by the results of this work, there is no distinct depressive state of the operator exposed to electromagnetic noise radiation, judging by changes in the self-similarity exponent, fractal dimension, and spectral power density. However, when the operator was irradiated with electromagnetic noise radiation, the observed tendency in variation of the parameters was characteristic for minor depression

Оценка состояния умственной усталости оператора под действием электромагнитного шумового излучения

Objectives. The problem of determining the mental fatigue of the operator, which is processing the confidential information under the influence of electromagnetic noise radiation, is solved. The relevance of the problem is associated with the need to process the confidential information by the operator located in the limited space of a mobile technical system.Methods. The methods of spectral analysis theory of the results, received in the process of experimental studies the electroencephalograms, are used.Results. The results of experimental studies were obtained based on the processing and analysis of electroencephalograms recorded in standard leads Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T3, T4, T5, T6. The following quantitative parameters have been analyzed: power spectral density of delta-, theta-, alpha-, beta-, gamma-rhythms under the influence of electromagnetic noise radiation.Conclusion. The presence of mental fatigue of the operator is based on a comparative analysis of the obtained results and the data described in the scientific literature related to the occurrence of chronic mental fatigue; the fatigue caused by the military performing simulation tasks; mental fatigue caused by performing an RVP test.Цели. Решается задача определения состояния умственной усталости оператора при передаче и обработке информации в условиях электромагнитных шумовых излучений. Актуальность задачи связана с необходимостью обработки и передачи информации конфиденциального характера оператором, находящимся в ограниченном пространстве мобильной технической системы.Методы. Используются методы теории спектрального анализа экспериментально полученных данных.Результаты. Результаты представленных экспериментальных исследований получены на основе обработки и анализа электроэнцефалограмм, зарегистрированных в стандартных отведениях Fp1, Fp2, F3, F4, С3, С4, P3, P4, О1, О2, F7, F8, T3, T4, T5, T6. Проанализированы спектральные плотности мощностей дельта-, альфа-, бета-, гамма-ритмов указанных отведений электроэнцефалограмм оператора при воздействии электромагнитных шумовых излучений.Заключение. Наличие умственной усталости оператора в условиях электромагнитных излучений основывается на сравнительном анализе полученных результатов и описанных в научной литературе данных, связанных с возникновением хронической умственной усталости; усталости, вызванной выполнением симуляционных заданий военными, и усталости, вызванной выполнением теста RVP

Surface nanostructuring and physical properties of In2S3 films using argon plasma treatment

We report a novel approach to the nanostructuring the In2S3 thin films surface grown by thermal evaporation technique on glass substrates. Our approach is based on using argon inductively coupled plasma sputtering technique with 20-200 eV ion energy. X-ray measurements were performed to confirm the crystallinity and phase composition of the In2S3 films. Morphology and chemical composition of the films were studied using scanning electron microscopy and energy dispersive x-ray spectroscopy, respectively. The optical properties were investigated by measuring the optical transmittance and reflection spectra. The formation of indium droplets with sizes 10-300 nm and surface density 8∙108 - 9∙1011 cm-2 on the In2S3 films surface during plasma treatment was described. Keywords: In2S3, Plasma Sputtering, Thin Film, Metallic Droplets, Nanorods

Surface nanostructuring and physical properties of In2S3 films using argon plasma treatment

We report a novel approach to the nanostructuring the In2S3 thin films surface grown by thermal evaporation technique on glass substrates. Our approach is based on using argon inductively coupled plasma sputtering technique with 20-200 eV ion energy. X-ray measurements were performed to confirm the crystallinity and phase composition of the In2S3 films. Morphology and chemical composition of the films were studied using scanning electron microscopy and energy dispersive x-ray spectroscopy, respectively. The optical properties were investigated by measuring the optical transmittance and reflection spectra. The formation of indium droplets with sizes 10-300 nm and surface density 8∙108 - 9∙1011 cm-2 on the In2S3 films surface during plasma treatment was described. Keywords: In2S3, Plasma Sputtering, Thin Film, Metallic Droplets, Nanorods