被量化的人体感觉

被量化的人体感觉 高技术测定人的感觉 人的感觉历来被认为只能主观感受。一个人心情是否愉快，只有他自己清楚，别人只能由他的表情和行为间接地进行判断，更不用说对心情进行客观而定量的测定了。 随着社会的发展、物质生活的提高，人的价值观也从重视物质转为重视精神。于是，商品不仅能满足人们某些需要，而且能使人看了就感到舒服，甚至有些商品就是用来使人感到舒服的。为此，也需要有能对其进行定量评价的指标和方法。 凡此种种，都要求对人的感觉能够进行客观而定量的测定。在这种背景下，日本通产省早在上个世纪90年代初就提出“要创造地球时代人的价值”这一长期目标。 通产省工业技术院(日本最权威、最大的国家科研机构)也开始执行“人的感觉测定应用技术”大型计划，使高技术从以前只用于改进生产，变为也开始重视人的生活。 在工业技术院内，其研究领域同生活有密切关系的“产品科学研究所”，近几年也开辟了“人的生活科学技术”这一新的研究领域，并发起成立“人的生活科学技术研究推进会”。 所有这一切都是为了发现一些新的观点，为了建立具有新价值观(即把人的舒服放在首位)的技术体系。为此，首先要对人的基本特性以及人的感觉，进行客观而定量的测定。这样，才能使人的舒适度具有客观的衡量标准。 尽管目前医疗上的诊断、检查技术有很大进步，但是都不能用于上述的测定。因为这种测定必须直接在人进行生产和生活的正常活动条件下进行。不仅不能对人体有丝毫损害(如组织切片、抽血等都不能用)，而且也不能对人的各种正常活动有任何影响。 这不仅要把高技术用于这些测定，还要研究把什么作为测定对象，以及用什么作衡量的指标。 下面介绍近来对某些感觉进行测定的最新成果，以及把它用于改进生活质量的例子。 睡眠舒服程度的测定 睡眠时间占整个人生的1/3。睡眠的好坏直接影响生活的质量和健康状况。测定睡眠舒服程度有助于寻找改进睡眠的方法，和对睡具及睡眠环境进行评价。 研究表明，通过测定脑电波可以评价睡得好不好。原来，当大脑处于明显活跃的活动时，脑电波呈低振幅的不规则波形。 当闭目不作任何思考时，将呈现频率为16赫、幅值为几十微伏的有节奏波形。这就是所谓α(阿尔法)波。 进入似睡非睡状态后，α波消失而出现频率4,6赫的θ(西塔)波，这时便是睡眠的第一阶段。稍后，零零落落地出现十几赫的幅值成纺锤形的波形，这时便进入睡眠的第二阶段。接着，脑电波图形中混杂地出现3赫以下的大振幅波形，这时便是睡眠的第三阶段。最后进入第四阶段，全都变成这种大振幅波形，这时也就是熟睡状态。 随着脑电波作上述变化，心跳和呼吸也将变慢，体温也有所降低。 还有一种称为REM的特殊睡眠状态。这时脑电波和第一阶段类似，但眼珠会像睡醒时一样来回地动，心跳和呼吸的节奏也没有规律，往往容易做梦。尽管这样，但怎么也醒不了，这就是这一阶段的特征。 通常的睡眠过程，先花20,30分钟遍历阶段一至阶段四，然后再回到第二阶段。这时睡眠状态非常稳定，以后便穿插地出现REM睡眠状态。一个晚上将周期性出现4,5次REM睡眠而中断第二阶段睡眠。 REM睡眠最初特别短，以后每次持续时间逐渐加长。到快醒时，往往可以长达几十分钟。 当有吵闹声时，首先将延长第一阶段睡眠时间。所以，可用第一阶段睡眠的持续时间来评价睡得不好的程度。此外，比较稳定的第二阶段睡眠，在声音的刺激下也会转为极短时间的觉醒。因而，第二阶段的中断频度或平均持续时间，也可以用作对睡眠妨碍程度的指标。 日本曾经用桐木切成细条编成桐褥垫，垫在床单下面，测定在夏天炎热的气候下是否有助于睡眠。在温度30?、湿度70,下，比较用普通寝具和桐垫时的睡眠过程。 结果表明，用普通寝具时，几乎不出现阶段三、阶段四这样的熟睡阶段;但使用桐垫时，可观察到和气候适宜时一样的睡眠过程。这桐垫有助于在天气炎热条件下入睡。 眼睛疲劳的测定 随着计算机的普及，办公室工作正在发生变化。文件往来通常通过网络直接在VDT(视像显示装置，如显像管)上进行。因此，VDT作业引起的问日益增多。首先表现在容易产生眼睛疲劳。 但是，疲劳包括眼睛疲劳，无论对谁都是能够由自己清楚地感觉到的现象，然而还没有能够客观地对它进行评价的方法。 疲劳是人体自我保护机能之一，用以防止体力耗尽而发生不可逆转的变化。 眼睛的疲劳表现在眼球调节功能的降低上。这种调节功能表现在三个方面。一是调节焦距使东西看得清楚;二是为了看近的东西，使两眼靠近到正中央，以增加水晶体的折射能力;三是收缩瞳孔以加大被看东西的景深。眼睛疲劳使这些功能降低，所以东西便看不清了。 日本“产品科学研究所”为了测定VDT作业引起的疲劳，开发了用以实施测定这三个调节功能的装置，并将其命名为三维视力计。 它以独特的控制方式进行测定，能够高速且高精度地跟随眼球转动。这一测定通过戴在被测者眼睛上的半透镜来进行。被测者可以看到透镜后方的VDT画面，因此不会妨碍他的正常作业。 衰老程度的测定 人过了60岁，便开始明显衰老。但哪怕是到了90岁，各人衰老程度仍有明显差别。为了寻求延缓衰老的方法，需要有能表示衰老程度的指标。经研究，皮肤的变化被用作这种指标。 当皮肤老化时，由于构成皮肤的各种细胞分裂能力降低，所以细胞数目减少，整个皮肤将变薄;由于毛细血管、汗腺、脂腺的分布减少，造成皮肤干燥发生龟裂;填充在细胞间隙的胶状蛋白多糖也有所减少，所以皮肤变得不再娇嫩;弹力纤维性质的改变，也使皮肤失去弹性。 日本资生堂用紫外线照射皮肤，直接把这些形态变化显示在屏幕上，从中抽出十几种特征，并把它们数量化。在许多测定实例数据的基础上，开发出直接扫描分析仪。 用这种分析仪测定时，显示在屏幕上的皮肤表面，皮沟错综复杂地交叉着，形成三角形乃至多角形的皮丘。皮丘越小、纹理越细，即是越娇嫩的皮肤。 这种分析仪通过对皮肤状态进行多变量分析，便可判定一个人的衰老程度。 老年人容易得脑血栓、脑溢血等脑循环系统疾病。血液同肌肉、脂肪组织等相比，通电时的阻抗较低，所以血液的增减对身体的阻抗变化影响大。 以前曾用阻抗分布描述仪来测定四肢血液的流通情况。最近，日本“产品科学研究所” 也用测定阻抗的方法，来观察在休息时和在脑力劳动时头部血流量的增减。 但需要注意的是，必须使得向头部通电时不至于引起痉挛，因此要尽力减小通电电流。这就需要在提高仪器的信噪比上狠下工夫。 对脑部进行多点阻抗测定，有可能开发出能倒推出脑内血液流动分布情况的方法。这将会对早期发现脑血栓做出巨大贡献。 心情愉快程度的测定 人和自然界一样，一直在川流不息地变化。这种变化的形式多种多样，从完全随机的到极有规则的都有。 随时间而变动的现象，可以用频率分析方法进行处理。就是把组成复杂变动的一个个因素分开，可以看到每种因素将以一定的频率变动。这时，以频率作为横轴，把各种因素变动的幅值作为纵坐标，这样便画出变动的频谱图。 它反映出这一复杂变动中不同频率分量因素的变动幅值。如所有频率分量的因素都是随机出现的，则这种现象便是自噪音。这时的频谱成一条横线。如果变动呈理想的正弦波，则它的频谱将是在各自的频率位置上竖起来的一条条直线。 这种频谱的幅值同1/f(f为频率)成比例，这种现象被叫作1/f起伏。 在我们身体的各种机能中，如心跳、呼吸、代谢、觉醒、睡眠等都存在长短不同的各种节奏。相应的脑电波如上所述，也可分为10赫左右的α波、4~6赫的θ波、和3赫以下的δ(德尔塔)波。 特别是α波被认为与心情愉快程度有密切关系。α波只存在短暂时间，通常在闭目养神时的头后部中心将出现，当想睁开眼睛时它便消失;当打坐入静时，尽管眼睛半睁着，α波也将持续下去。 通过训练，较容易获得α波。心情平静就容易出现α波，而α波又有助于养神，这就是生物学上的反馈现象。 α波的振幅通常将不断地增大，又不断地减小。在α波这样变化的一个周期中，它的幅值一会加大、一会减小，这便是起伏现象。 通过对这种起伏的波形(承载在α波上的振幅波动)进行频率分析，便可对α波的起伏性质进行定量评价。 日本“产品科学研究所”对许多被测定者，在听不舒服的声音和处在不安状态下，以及在听悦耳音乐等各种情况下，测定他们的α波起伏。 测定表明:当心情愉快时，α波的起伏频谱为1/f型;当不愉快和不安时，则起伏频谱的类型变成和随机噪音时一样，即接近于一条横线。 实验还发现，当用和α波接近的频率对感觉进行周期性刺激时，就会驱使脑电波出现同步现象。这时，脑电波的规则性将有所增加，起伏的频谱将和1,f的平方成比例。这样便可以利用α波的起伏特性，用按1,f的平方的比例数来表示愉快程度。 可见，利用α波的起伏，可以获得表示心情舒服的客观指标，又可利用适当周期性刺激会引起同步起伏的现象，使人感到心情愉快。 在日本，已经生产出了根据这一原理，按1,f起伏而摆动的风扇出售，收到较好的效果。