Устройство для диагностики функционального состояния человека-оператора

(19 са 4 А 61 ь Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ: ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКОПЕРАТОРА(5) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностики функциональногосостояния человека-оператора, Цельизобретения - ускорение диагностикии повышение достоверности определенияфункционального состояния. Для достижения цели в устройство введены блок1393398корреляторов 9-14, блок аналого-циф- работает в двух режимах. В первом ровых преобразователей 17-22, блок (обучение) Формируют эталонную об"28 памяти, блок цифроаналоговых ласть точки функционального состоя; преобразователей 29-34, блок 35-40 ния человека-оператора во-второмР , вычисления модулей разности, сумма- автоматически оценивают принадлежтор 4 1, первый компаратор 42, инте- ность к данной эталонной области точгратор 43, второй компаратор 44, пе- ки, отражающей текущее функциональреключатель,15 режима работы, два ис- ное состояние человека-оператора в точника 46, 47 опорного напряжения процессе мыслительной деятельности. и программный блок 16, Устройство 1 ил оИзобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для диагностики функционального состояния человека-оператора.5Цель изобретения - ускорение диагностики и повышение достоверности оп-. еделения функционального состояния еловека-оператора.На чертеже изображено устройствоя диагностики функционального сосояния человека-оператора.Устройство содержит блок электодов, включающий, по крайней мереэ четыре электрода 1 - 4 для отведения электроэнцефалографических (ЗЗР) игналов, блок усилителей, включающий силители 5 - 8 по числу электродов, лок корреляторов, включающий коррех 1 яторы 9 - 14 по числу сочетаний по два из числа электродов, переключатель 15 режима работы, программный длок 16, блок аналого-цифровых преобразователей, включающий аналого-циф ровые преобразователи 17 - 22, блок памяти, включающий элементы 23 - 28 памяти, блок цифроаналоговых преобразователей, включающий цифроаналоговые преобразователи 29-34, блок вычисленйя модулей разности, включающий элементы 35 - 40 вычисления модулей раз " ности, сумматор 41, первый компаратор 42, интегратор 43, второй компа" рвтор 44, индикатор 45, источники 46 и 47 опорного напряжения,35 Устройство работает следующим образом.В процессе диагностики автоматичЕски оценивают принадлежность к4 О эталонной области точки, отражающей текущее функциональное состояние.Устройство работает в двух режимах. В первом режиме обучения Формируют эталонную область точек функционального состояния человека-оператора. Во втором режиме автоматически оценивают принадлежность к данной эталонной области точки, отражающей текущее Функциональное состояние человека-оператора в процессе мысли" тельной деятельности.В начальный момент испытуемый находится в состоянии покоя, После включения устройства переключатель 15 режима работы устанавливают в первый режим - режим обучения. В результате сигналы управления записью информации поступают на управляющие входы элементов 23 - 28 памяти. ЭЗГ сигналы отводят посредством электродов 1 - 4 от четырех точек на скальпе.Далее снятые и усиленные усилителями 5 - 8 сигналы попарно поступают во всех шести возможных сочетаниях по 2 из 4-х) на входы корреляторов 9 - 14, которые осуществляют вычисление параллельно в реальном масштабе времени. Значения коэффициентов корреляции, полученные на выходах корреляторов 9 - 14 в виде электрических сигналов соответствующих напряжений поступают через аналого-циФровые преобразователи 17 - 22 на входы соответствующих элементов 23 - 28 памяти и запоминаются в них.Далее переключатель 15 режима работы переключают в режим диагностики, при котором с ныхода программного блока 16 на управляющие входы элемен"1393398 тов 23 - 28 памяти поступают сигналысчитывания информации,Испытуемому предлагают максимально быстро решить тестовую задачу.При этом снятые ЭЭГ сигналы, отра 5жающие текущее функциональное состояние испытуемого, через усилители 58 поступают на корреляторы 9 - 14.Электрические сигналы с выходов10корреляторов 9 - 14 поступают на первые входы соответствующих элементов35 - 40 вычисления модулей разности,на вторые входы которых поступаютпреобразованные в цифроаналоговыхпреобразователях сигналы с выходовсоответствующих элементов 23 - 28 памяти, отражающие эталонную областьточки функционального состояния человека-оператора в покое. 20Вычисленные модули разности эталонных и текущих значений коэффициен"тов корреляции поступают на входысумматора 41. Напряжение на каждомиз входов сумматора 41 соответствуетдля выбранной метрики расстоянию впространстве коэффициентов корреляциимежду точкой текущего состояния иданной точкой эталонной последоваЗОтелвности, полученной в режиме обучеНапряжение с выхода сумматора 41поступает на инвертирующий вход первого компаратора 42, где оно сравнивается с напряжением, поступающим нанвинвертирующий вход с источника 4 бопорного напряжения. Если напряжениена инвертирующем входе компаратора 42больше напряжения поступающего наего неинвертирующий вход, то на выходе формируется электрический импульсфиксированной длительности и амплитуды, поступающей на вход интегратора 43, Формирование этого импульсасвидетельствует о том, что расстояниемежду точкой текущего состояния иочередной точкой обучающей последовательности менее критического расстояния (Р). Напряжение на выходе интегратора тем вышее, чем больше числоточек обучающей последовательностинаходится в пределах расстояния Р отточки текущего состояния. С выходаинтегратора электрический сигнал поступает на неинвертирующий вход второго компаратора 44 и сравниваетсяс подаваемым на его инвертирующийвход сигналом от источника 47 опорного напряжения. Это опорное напряжение 4соответствует критическому числу точек в пределах Р-окрестности, необходимому для установления принадлежности точки текущего состояния к множеству точек эталонной последовательности. Если напряжение на неинвертирующем входе выше напряжения на инвертирующем входе, то на выходе компаратора 44 формируется свидетельствующий об этом электрический прямоугольный импульс, что означает наличие диагностируемого состояния. Этотимпульс, поступая на вход индикатора 45, вызывает его срабатывание.Испытуемым предлагаются тестовыезадания различного уровня сложности,в том числе задачи на нахождениечлена числового ряда, которые предьявляются испытуемым в случайной последовательности. В соответствии синструкцией испытуемый должен максимально быстро решить задачу и назвать ответ, После ответа следуетпауза. Продолжительность паузы выбирается случайным образом в пределах10-100 с. Во время пауз испытуемыйнаходится в состоянии оперативногопокоя,ЭЭГ сигналы отводятся от четырехпунктов: симметричных лобных и затылочных монополярно. Использованныйнабор пунктов отведения ЭЭГ сигналовявляется специфическим для дифференцирования указанных состояний, Он определен по результатам специальновыполненных авторами психофизиологических экспериментов как наиболееинформативный. Для диагностики другихкомпонентов функционального состояния, например для идентификации состояния развитого утомления, используется другой набор пунктов отведения.Эталонное описание формируетсяиндивидуально для всех испытуемых вначале каждого эксперимента. В памятьустройства вводятся значения коэффициентов корреляции, вычисленные дляотдельных моментов времени на этапах состояния оперативного покояЗатем устройство с помощью переключателя 15 режимов работы переводитсяв режим диагностики состояния и вдальнейшем ос:Чествляется автоматическая операти;1 ая идентификация вы-бранного функциоз;льного состоянияс продолжительносю цикла диагностики 0,2 с. Идентифик-ция сопровожда1393398 Формула изобретения Составитель В.Котенева Редактор Л.Зайцева Техред М,Дидык Корректор А. ЗимокосовЗаказ 1900/4 Тираж 655 Подписное ВНИИПЯ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д, 4/5 Производственно-лолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4 ется формированием импульсов на выходе устройства. Эти импульсы регистрируются,Параллельно, по командам экспериментатора фиксируются моменты начала и окончания решения тестовых задач. Записи анализируются после окончания эксперимента и оценивается вероятность совпадения сменяющих друг друга, истинных состояний испытуемого и соответствующих им сигналов на выходе устройства.Устройство позволяет ускорить диагностику, повысить достоверность определения функционального состояния человека-оператора в процессе мыслительной деятельности и обеспечивает дифференцирование состояний оперативного покоя и мыслительной деятельнос ти с вероятностью 0,87. Устройство для диагностики функ- д 5 ционального состояния человека-оператора, содержащее блок электродов и блок усилителей, соединенные последовательно, а также индикатор, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения диагностики и повышения1 достоверности определения функционального состояния человека-оператора, в него введены блок корреляторов, блок аналого-цифровых преобразовате" лей, блок памяти, блок цифроаналоговых преобразователей и блок вычисления модулей разности, соединенные последовательно, сумматор, первый компаратор, интегратор и второй компаратор, соединенные последовательно, а также переключатель режима работы, два источника опорного напряжения и программный блок, при этом вход последнего .соединен с переключателем режима работы, а выход - с входами блока памяти, выходы корреляторов соединены с входами блока вычисления модулей разности, а выходы последнего соединены с входами сумматора, выходы блока усилителей соединены с входами блока корреляторов, кроме того, входы компараторов соединены с выходами соответствующих источников опорного напряжения, а выход второго компаратора соединен с индикатором.