Устройство для исследования зритель-ных реакций

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскнкСоцналнстнческнкРеспублнк ш 799718(5 )М. Кл.1А 61 В 3/00 А 61 В 5/16 Гооуддротевввый комитет СССР до делам изобретений и открытеХ(72) Авторы изобретения М. И, Шиф, С. А. Гендлин и К, В. Чекарев Особое конструкторское бюро биологическойи медицинской кибернетики Ленинградскогоэлектротехнического института им. В. И. У(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗРИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ от у глаз Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для микроструктурного анализа работы глазодвигательной системы (ГДС) человека-оператора в процессе слежения эа движущимся световым стимулом.Известно устройство для исследованиязрительных реакций человека, содержащее последовательно соединенные уст - ройство измерения углов поворота глаза, согласующий элемент включающий вто себя усилитель, сумматор, аналоговый операционный блок с пусковым элементом и электронно-лучевой индикатор (ЭЛИ), а также источник управляющего сигнала15 подключенный ко второму входу сумматора, и регистратор скачков 1"глаза 11В этом устройстве на экране электронно-лучевого индикатора (ЭЛИ) задаетсядвижение точечного светового стимула поО некоторому закону посредством аналогового операционного блока, на вход которого через сумматор подается напряжение от источника управляющего сигнала. Сигнал стройства измерения углов поворота а оператора, следящего эа световым стимулом на экране ЭЛИ, поступает на другой вход сумматора, компейсируя внешнее воздействие со стороны источника управляющего сигнала, Процесс слежения происходит следующим образом. Когда глаз скачком фиксирует стимул, появившийся на периферии экрана, на входе сумматора возникает сигнал, компенсирующий внешнее воздействие. Стимул стремится сместиться к центру экрана, но при этом в силу "жесткой" связи между устройством измерения углов повороФа глаза и сумматором резко уменьшается сигнал компенсации, так как уменьшается угол поворота глаза, и стимул вновь стремится уйти от центра в прежнем направлении. Возникает колебательный процесс, в котором глаз оператора совершает большое количество вынужденных скачков, обусловленных не свойствами ГДС человека, а побочными колебательными процессами в системе. В резуль 79971тате остановка светового стимула может быть достигнута лишь в некоторой неопределенной точке на экране, В то же время в ряде задач управления стимулом с помощью глаза оператора необходимо осуществлять компенсаторное слежение за тест-объектом. Это значит, что в результате следящих движений глаз произвольно авижушийся стимул должен быть остановлен в строго определенной 16 малой зоне экрана, в частности в центре.Таким образом, известное устройство, во-первых не обеспечивает ввиду низкой точности возможности исследования истинных движений глаз в компенсаторном режи-, 15 ме, вд вторых, верхний предел скоростей стимула, при которых возможно проведение исследований ГДС, ограничен 30-40 градусами в секунду, и, в-третьих, известное устройство не позволяет осуществлять ком- щ пенсаторное слежение. Наконец, в известном устройстве, в котором начальное положение стимула на экранезадается установкой начальных условий в аналоговом операционном блоке, оператор имеет возможность видеть стимул в исходном его положении ао начала его цвижения. Этим оператору дается возможность преп- экспериментальной настройки на стимул и экстраполяции направления его движения в эксперименте, в результате. чего снижается объективность исследования ГДС оператора.Цель изобретения - повышение точности исследования глазоцвигательной35 системы человека - оператора в режиме компенсаторного слежения путем повышения динамической устойчивости устройстваа.Поставленная цель цостйгается тем, что в устройстве, содержащем послецовательно соединенные измеритель углов поворота глаза, согласующий элемент, включающий в себя усилитель, сумматор аналоговый операционный блок,45 связанный с блоком управления имеющим пусковой элемент, и электронно-лучевой инцикатор, а также источник управляюще - го сигнала, поцключенный ко второму входу сумматора, и регистратор скачков гла - за, согласующий элемент цополнительно содержит интегратор, включенный параллельно усилителю, и последовательносоециненные анализатор скачков глаза, вход которого связан с первым входоминтегратора, и коммутатор, выходомподключенный ко второму входу интегратора, а в блок управления дополнительновведены оановибратор и ключ, при этом 8 4вход оцновибратора и управляющий вход ключа соеаинены с выхоцом пускового элемента, информационный вхоа ключа связан с выходом аналогового операционного блока, а выхоцы опновибратора и ключа поакпочены к моаулируюшему и информационному вхоцам электронно-лучевого инцикатора.На чертеже изображена структурная схема устройства пля исследования зрительных реакций.Устройство соцержит измеритель 1 углов поворота глаза человека - оператора, которое через согласующий элемент 2, сумматор 3, аналоговый операционный блок 4 и ключ 5 связано с вхоцом откло 1 нения (информационный вхоа) электроннолучевого индикатора (ЭЛИ) 6. Ко второму входу сумматора 3 подключен источник управляющего сигнала 7 аля задания внешнего возаействия на тест - объект.Согласующий элемент 2 соцержит включенные параллельно усилитель 8 и интегратор 9, а такжее анализатор скачков глаза например блок 10 пороговых элементов, который в зависимости от величины ошибки слежения изменяет .коэффициент передачи интегратора 9 посредством коммутатора 11. Запись микроструктурных движений Глаз осуществляется с помощью регистратора 12. Начало эксперимента обеспечивается блоком 13 управления, содержащим пусковой элемент 14 оцно-.вибратор 15, который через моаулирующий вход М ЭЛИ 6 изменяет яркость светового стимула на экране. Двухкоораинатное слежение за световым с.тимулом обеспечивается аналогичным каналом 16 второй координаты.Устройство работает слепующим образом.До включения пускового элемента 14ключ 5 закрыт, поэтому световой стимул расположен в центре экрана ЭЛИ 6, и бператор фиксирует на нем свой взгляд.После включения пускового элемента 14 включаются ключ 5 и одновибратор 15, гасящий световую точку на экране ЭЛИ 6 на время ее перехода из . центра в начальное положение, зацанное в .аналоговом операциош:ом блоке 4. Оцовременно с этим от аналогового операционного блока 4 через ключ 5 на входы Х и У ЭЛИ 6 начинают поступать напряжения, задающие авижение светового стимула на экране по зааанному закону. Через время латентного периоца глаз оператора совершает скачок от центра экрана в направлении движущегося стимула. Измери -799718 ЗО тель 1 углов поворота глаза при атом вьщает соответствующий скачку глаза сигнал. Этот сигнал поступает на нелинейный согласующий элемент 2. Его выход-ное напряжение сначала компенсирует 5 внешнее воздействие на входе аналогового операционного блока 4. При этом скорость перемещения светового стимула уменьшается вплоть до полной остановки его в некоторой точке экрана а затем 1 г выходное напряжение согласующего алемента 2 возрастает и происходит пере- компенсация внешнего воздействия. В результате стимул на экране начинает движение к центру. Практически движение точки. в направлении центра экрана начинается после серии скачков глаза, после каждого из которых точка изменяет свое направление, приближаясь к центру как бы по витку спирали. По мере прибли жения стимула к центру экрана глаз, фиксирующий эту точку возвращается к своему исходному положению, т.е. угол поворота глаза уменьшается. При атом, хотя от измерителя углов поворота глаза2 на в 1 од согласующего алемента поступает все меньшее напряжение, в последнем происходит запоминание величины компенсирующего сигнала. Поэтому процесс устанавливается в центре экрана, несмотря на то, что сигнал на входе регулирующего элемента при этом олиэок к нулю. Одновременно движения глаз фиксируются на регистраторе 12 для последующего их анализа.35Работа нелинейного согласующего элемента 2 протекает следующим образом.Выходное напряжение от измерителя 1 углов поворота глаза поступает одновре,менно на входы усилителя 8,.интегратора 9 и блока 10 пороговых алементов, выполняющего функцию анализатора скачков глаза. Коэффициент передачи усилителя 8 выбирается из условия полной компенсации сигналом с выхода измерителя 1 . углов поворота глаза напряжения на информационных входах ЭЛИ 6 за время латентного периода после скачка глаза к световому стимулу, поя, вившемуся на периферии экрана. Общее значение коэффициента передачи согласующего элемента 2 в процессе слежения не постоянно, а автоматически изменяется в зависимости от величины ошибкикомпенсации глаза по цепи; измеритель 1 углов поворота глаза - анализатор 10 скачков глаза - коммутатор 11 - интегратор 9. Б процессе слежения по мере 6уменьшения ошибки компенсации уменьшается угол поворота глаза и, следовательно, величина сигнала на выходе измерителя 1 -углов поворота глаза . В соответствии с величиной атого сигналапревышающей один из нескольких порогов анализатора 10 скачков глаза, срабатывает определенный пороговый алемент этого блока, управляя коммутатором 11, который переключает алементы интегратора 9, изменяя тем самым его коаффициент передачи и коаффициент передачи согласующего элемента в целом. Это обеспечивает, с одной стороны, устойчивость системы, в с другой стороны, ее оптимальное быстродействие, которое в процессе слежения автоматически изменяется таким образом, что при больших скоростях движения тест- объекта (в начале слежения) эта величина достаточно велика, а по мере уменьшеония его скорости и ошибки компенсации (в конце слежения) - уменьшается для исключения паразитных колебаний в системе.Предлагаемое устройство позволяет более точно выполнять микроструктурные исследования индивидуальных свойств ГДС человека в задачах компенсаторного слежения за подвижными стимулами, что является необходимым для решения многих практических задач. Это устройство может также использоваться как имитационная модель .систем управления. формула изобретения-Устройство для исследования зрительньщ реакций, содержащее последовательно соединенные измеритель углов поворота глаза, согласующий элемент, включающий в себя усилитель, сумматор, аналоговый операционный блок, связанный с блоком управления, имеющим пусковой элемент, и электронно-лучевой индикатор, а также источник управляющего сигнала, подключенный ко второму входу сумматора, и регистратор скачков глаза, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности исследования глазодвигательной системы человека-оператора в режиме компенсаторного слежения за тест-объектом путем повьпдения динамической устойчивости устройства, согласующий элемент дополнительно содержит интегратор, включенный параллельно усилителю, и последовательно соединенные анализатор скачков глаза, вход которого связан с первым входом интегра 7 799 тора, и коммутатор, выходом подключенный ко второму входу интегратора, а в блок управления дополнительно введены одновибратор и ключ, при этом вход одновибратора и управляищий вход ключа соединены с выходом пускового элемента, информационный вход ключа связан с выходом аналогового операционного блока, а выходы одновибратора и ключа 718 8подключены соответственно к модулируюшему и информационному входам электронно-лучевого индикатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бионика и биокибернетика. Подреп, Л, А, Растригина, Рига, 1968,с. 5,5-62,Составитель М. Ц аловБудаева Техред М.Рейвес Корректор М. Демчик нмб ППП "Патент, г. Ужгород. ул. Прое Редактор Н. Заказ 1022ВНИ 2 Тираж 698 ПИ Государственного ко делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Р