Устройство для контроля и управления функциональным состоянием оператора

)э А 61 В 5 ЗО ктикум по основам . Под ред. Б.А, Душ- , 1983.КОНТРОЛЯ И УПНАЛЬНЫМ СОСТОтся к медицинской орам контроля фун нской я фунсло(ф 1 Сд онтроего упичных транс- лежит ектроектровов, аний и ч требуютотвлечесновной ки на те- рителейОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРАВЛЕНИЯ ФУНКЦИОЯНИЕМ ОПЕРАТОРА(57) Изобретение отностехнике, а именно к при Изобретение относится к медици технике, а именно к приборам контрол кционального состояния операторов ных технических ,систем по физиологическим параметрам.Известны устройства и способы к ля состояния человека, выполняющ равляющие функции в разл автоматизированных системах и на порте. В основе метода их работы измерение таких показателей, как зл знцефалограмма, поверхностное зл еское сопротивление кожных пок критическая частота слияния мельк др Однако известные устройств для получения сигналов контроля ния оператора от выполнения им деятельности или требуют устано ло оператора специальных изм таяниякционального состояния операторов сложных технических систем. Цель изобретения - повышение достоверности результатов процесса диагностирования путем устранения субъективной оценки. Устройство состоит из последовательно соединенных блока измерителей-преобразователей деформации пластины под креслом оператора в электрический сигнал, усилителя-ограничителя, селектора, измерителя частоты, блока анализа индикации, блока воздействия на состояние оператора. 3 ил. преобразователей, что ограничивает подвижность оператора на рабочем месте и создает ему условия дискомфорта,Известен способ контроля состояния человека, свободный от указанных недостатков. В его основе лежит зависимость частоты непроизвольных сокращений бедренных мышц отсостояния человека. 8 нормальном состоянии человека эта частота находится в пределах 5-12 сокращений в минуту.При снижении уровня бодрствования (засыпании) число сокращений мышц уменьшается до 5 и менее в минуту, а в состоянии утомления число сокращений возрастает и становится более 12 в минуту,В предлагаемом устройстве оценка состояния оператора производится по числу непроизвольных сокращений бедренных мышц человека.Близким к предлагаемому является устройство для снятия актограммы, которое состоит иэ измерителей-преобрзэователейтензодатчиков, закрепленных на металлической пластине под сиденьем кресла оператора, усилителя электрических сигналов и регистрирующего устройства. Регистрирующее устройство выполнено в виде шлейфового осциллографа или самописца.Фиксируемая регистрирующим устройством актограмма, содержит информацию о непроизвольных сокращениях бедренных мышц, произвольных и непроизвольных перемещениях центра тяжести человека, помехи. При этом произвольные и непроизвольные перемещения центра тяжести тела человека характеризуются высокой амплитудой колебаний и низкой их частотой, Помехи характеризуются низкой амплитудой сигнала и ВысОкОЙ их частотой. Полезный сигнал имеет среднюю величину амплитуды и частоты сигнала,Специалист-наблюдатель по результатам анализа актограммы делает вывод о текущем состоянии оператора и прогнозирует момент наступления "отказа" оператора, как элемента системы человек - машина.Известное устройство имеет следующие недостатки: процесс непрерывного диагностирования состояния оператора требует постоянного присутствия специалиста-наблюдателя; специалист-наблюдатель должен иметь достаточно высокую квалификацию для г:существления анализа предъявляемой ему информации; устройство не исключает субаективные ошибки в оценке состояния оператора; устройство не воздействует на оператора при ухудшении его состояния и тем самым не позволяет обеспечить высокую надежность системы человек - машина.Указанные недостзтки не позволяют автоматизировать процесс контроля операто" ра, Воздействовать на его состояние и ограничивают область применения известного устройства.Целью изобретения является повышение достоверности резул;.татов процесса диагностирования путем устранения субьективной оценки. Указанная цель достигается тем, что в устройство введен селектор сигналов, который выделяет иэ потока сигналов только импульсы, соответствующие тремору бедренных мышц, а также измеритель частоты следования этих импульсов; блок анализа и индикации; блок воздействия на состояние оператора На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого усройсза; на фиг. 2 -функциональная схема селектора; на фиг, 3- диаграмма работы селектора,5 Устройство содержит блок 1 измерителей-преобразователей, закрепленных напластине под сиденьем кресла оператора;усилитель (ограничитель) 2 сигналов; селектор 3 сигналов, который обеспечивает выде 10 ление информативных сигналов.,измеритель 4 частоты импульсов. Выделяемых селектором 3; блок 5 анализа и индикации состояния оператора и блок бвоздействия на состояние оператора для15 восстановления его бдительности.Блок 1 состоит иэ нескольких измерителей-преобразователей величины деформации пластины, расположенной подсиденьем кресла оператора, В электрический сигнал,20 Усилительограничитель) 2 выполнен набазе известных операционных усилителей,Он преобразует сигналы, снимаемые с блока 1 в последовательность импульсов. ограничивая их по амплитуде,25 С усилителя ограничителя) 2 совокупный поток сигналов и помех поступает няселектор 3. который Вь 1 деляы импульсы, соответствующие тремору бедренных мышц ипреобразует их В счетные импульсы.30 Функцианаль-.зя схема селектора 3фиг. 2) Вкл,очает В себя дифференцирую.щую цепочку КС,диод О, одновибрзтор 7,инвертор 8, схему 3 совг 1 здений. При приходе на вход дифференцирующей цепо гки пе 35 реднего фронта импульса формируетсясигнал запуска одновибраторз 7, С Выходаодновибратора 7 нз вход схемы совпадения9 подается импульс напряжения длительностью те . С приходом заднего ьронта им 40 пульса на вход дифференцирующейцепочки инвертор 8 формирует ".,игнзл навтором входе схемы 9 совпадения. Схема 9совпадения формирует счетный импульс,если длительность входного импульса не45 превышает длительность импульса, формируемого ОднОВибрзтором, т.е. тате.В случае, если длительность импульсана входе в селектор превышает длительность импульса, формируемого одновибра 50 тором. т,е. г тъ, то на Выходе схемысовпадения счетный импульс не формируется, Длительность импульса, формируемогоодновибратором, устанавливается экспериментально и рзвнз 0,5 периода одного коле 55 бания бедренных мышц,Измеритель 4 частоты работает попринципу счета импульсов за некоторыеравные промежутки времени, например 340 45 50 мин, и выполнен на основе двоичного счетчика импульсов и таймера. С выхода блока 4 на вход блока 5 падается число в двоичном коде, равное числу сокращений бедренных мышц эа промежуток времени, определяемый таймером, В основу устройства измерителя частоты положен частотомер-хронометр Ф 5080, выпускаемый в СССР.Блок 5 анализа и индикации сравнивает число, снимаемое с измерителя 4 частоты, с постоянными величинами, характерными для каждого из состояний оператора. Эти величины зафиксированы в дешифратарах дваичнога числа путем соответствующего их синтеза. При совпадении входной величины с заФиксированной в дешифраторе последний выдает сигнал на включение соответствующего транспаранта у оператора вышестоящего звена. При снижении бдительности оператора данный блок выдает сигнал на включение блока 6 воздействия на состояние оператора, При восстановлении бдительности оператора происходит выключение блока 6. В качестве блока 6 воздействия на состояние оператора могут быть использованы различные известные устройства, например, аппарат АФ.Устройство работает следующим образом,Произвольные и непроизвольные сокращения бедренных мышц, перемещения тела человека вызывают деформацию пластины пад сиденьем кресла оператора. Деформации фиксируются измерителямипреабразавателями блока 1. Электрический сигнал с блока 1 в виде последовательности колебаний различной амплитуды, длительности и частоты следования подается на вход усилителя (ограничителя) 2, где среднеи высокаамплитудные колебания преобразуются в импульсы, длительность которых равна половине периода колебаний. Высокочастотные колебания усилитель не усиливает,. Селектор 3 выделяет импульсы тремора бедренных мышц формирует на вход блока 4 счетные импульсы. Измеритель 4 частоты осуществляет счет этих импульсов за чередующиеся равные промежутки времени, например за 3 мин, и результат каждого счета выдает в блок 5 анализа и индикации. 5 10 15 20 25 30 35Блок 5 сравнивает частоту тремара с заданными при синтезе дешифраторов уровнями и формирует сигнал на индикацию состояний и сигнал на включение блока 6 воздействия на состояние оператора, если частота тремора его мышц выходит эа установленные допуски. Блок б воздействует на состояние оператора и тем самым предотвращает его "отказ". После возвращения оператора в "рабочее" состояние с соответствующего дешифратора подается сигнал на выключение блока б.Совокупность указанных отличительных признаков позволяет: автоматизировать процесс диагностирования состояния оператора и исключить присутствие специалиста-наблюдателя; исключить субьективность в оценке состояния оператора; повысить бдительность оператора и тем самым надежность системы человек - машина.Положительный эффект состоит в том, что процесс диагностирования автоматизируется и повышается его достоверность, а также повышается качество и надежность функционирования человеко-машинной системы за счет повышения надежности основного управляющего элемента системы человека-оператора.Экономический эффект достигается путем исключения иэ процесса диагностирования человека-наблюдателя и величиной возможного ущерба наносимого ненадежной работай операторов в человека-машинных системах. Формула изобретения Устройство для контроля и управления функциональным состоянием оператора, содержащее последовательна соединенные блок измерителей-преобразователей, закрепленных на пластине пад сиденьем кресла оператора, усилитель, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достоверности оезультатов процеса диагностирования путем устранения субъективной оценки, в устройство введены последовательно соединенные селектор сигналов, измеритель частоты, блок анализа и индикации и блок воздействия на состояние оператора, причем вход селектора импульсов соединен с выходом усилителя.1708303 Фиа 1 Составитель А.Махо Техред М.Моргентал Лисина Реда кт Палий рре Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага 101 акаэ 376 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/б