Устройство для определения показателей утомления

(21) 43543 (22) 04.01 (46) 07,01 (71) Особ гической и (72) Ж, (53) 615,4 (56) Авто100765 ское ибер ро биолокиСаитова 088 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР рское свидетельство СССР 1, кл. А 61 В 3/02, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УТОМЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для психодиагностики состояния человека, в частности для определения степени его утомления. Цель изобретения - повьпнение достоверности результатов и сокращение времени исследования путем одновременного определения в течение одного испытания 2показателей критической частоты слияния мельканий (КЧСМ) и времени сенсомоторной реакции (ВСР). Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, формирователь 3 пачки импульсов, блок 4 управления, первый 5 и второй 6 ревсрсивные счетчики, коммутатор 7, элемент 8 фиксации реакции испытуемого, преобразователь 9 код - частота, формирователь О импульсов, источник 1 света, первый 12 второй 13 блоки обработки результдтон и. пытания. Устройство обеспечивает автомд 1 п. ческий процесс измерения КЧСМ и ВСР н двух циклах работы: при возрастании чд. тоты мельканий и убывании ее. Зпд ипи КЧСМ определяется как среднеарифмстичс, кая сумма измерений за два цикла. Зпп чепце ВСР определяется как реднед 1 нф. метическая разность измерений за двд цикла. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к медицинскойтехнике и может быть испо ьзовано дляпсиходиагностики состояния чеповека, в частности для определения степени его утомЦель изобретения - повышение достоверности результатов и сокращение времениисследования путем одновременного определения в течение одного испытанйя показателей критической частоты слияния мельканий и времени сенсомоторной реакции.На фиг. 1 представлена функциональнаясхема устройства для определения показателей утомления; на фиг. 2 - временныедиаграммы, поясняющие работу; на фиг, 3 -схема блока управления; на фиг. 4схемаблока обработки результатов испытания.Устройство содержит генератор импульсов, делитель 2 частоты, формирователь 3пзцки импульсов, блок 4 управления, первый 5 и второй 6 реверсивные счетчики, комм утатор 7, элемент 8 фиксации реакциииспытуемого, преобразователь 9 код в частота, формирователь О импульсов, истоцник 11 света, первый 12 и второй 13 блокиобработки результатов испытания, функциональные связи 14 - 24 устройства.Блок 4 управления содер.кит первый 25,второй 26, третий 27, четвертый 28, пятый29 и шестой 30 элементы И, первый 31 ивторой 32 элементы ИЛИ, зервый триггер33 и элемент НЕ 34.Блоки 12 и 13 обработки результатовиспытания содержат каждый первый 35,второй 36 и третий 37 регистры, первый 38и второй 39 одновибраторы, первый 40 ивторой 41 формирователи одиночных импульсов, второй 42 и третий 43 триперы, седьмойэлемент И 44, тактовый генератор 45 исумматор 46,Устройство работает следу ющим образом.Г 1 усть исходное состояние реверсивногосчетчика 5 соответствует нулевому коду наего входе (фиг. 2 б), а реверсивного счет-чика 6 - максимальному значению кодафи г. 2 в) . Исходное состоя ние элементовустройства производится подачей сигнала наустановочные входы от кнопки сброса. Данные цепи не показаны.Режим работы счетчиков 5 и 6 определяется состоянием на выходе 19 блока 4управления и для начального состояния приналичии логической 1 (фиг. 2 а) соответствует режиму сложения. Г 1 ри этом импульсыот делителя 2 проходят с выхода 17 блока 4нз вход реверсивного сцетчика 5, увеличивзя значение кода на его выходе (фиг, 2 б). и далее через коммутатор 7 код проходитнз вход преобразователя 9 код - частотафиг. 2 д).Определяя КЧСМ в момент временифиг. 2) испытуемый нажимзет кнопку элемента 8 фиксации реакции испытуемого,и котором формируется импульс нормиротинной длительности (фиг. 2 г) Происходит 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 изменение состояния на входе 14 блока 4. Во время действия импульса элемента 8 запрещается прохождение импульсов с делителя 2 на вход реверсивного счетчика 5.По положительному фронту импульса с элемента 8 запускается формирователь 3 пачки импульсов, который пропускает на вход 15 блока 4 определенное количество импульсов и с частотой Рь который, в свою очередь, разрешает прохождение данной пачки через выход 17 на реверсивный счетчик 5, работающий теперь в режиме вычитания (выход 19 - логический 0). Код счетчика 5 уменьшается на и импульсов со скоростью Г, (фиг. 2 б).Одновременно импульсы с делителя 2, т.е. с входа 16 блока 4, проходят на вход реверсивного счетчика 6, также установленного в режиме вычитания. Код на выходе счетчика б уменьшается до момента 12, соответствующего новому нажатию кнопки на элементе 8.Во время работы счетчика 6 испытуемому предьявляются световые импульсы убывающей частоты следования со значения, заведомо большего критическогоДалее по положительному фронту импульса с элемента 8 (фиг. 2 г) блок 4 обеспечивает прохождение импульсов с выхода 17 на вход реверсивного счетчика 5 и прохождение пачки импульсов частотой Г с формирвателя 3 (с выхода 18 блока 4) на вход реверсивного счетчика б, при этом счетцики переводятся в режим сложени я. Работа счетчика 5 начинается со значения кода, равного значению в момент фиксации реакции испытуемого на предшествующем цикле нарастания частоты мельканий (ЧМ) за вычетом кода, равного значения и. Затем работа устройства происходит аналогично первому циклу нарастания ЧМ.В счетчике 6 происходит увеличение кода, зафиксированного в нем в предыдущем цикле убывания частоты на величину, равную и импульсам, и теперь следующий аналогичный цикл счетчика начнется с этого кода.Код, поступающий на преобразователь 9 код - частота с коммутатора 7, соответствует диаграмме (фиг. 2 д), где показано поочередное прохождение кода от счетчиков 5 и 6 для циклов нарастания и убывания ЧМ. Прохождение информационных сигналов от счетчиков 5 и 6 на выход коммутатора 7 определяется сигналом на выходе 19 блока 4 управления.Далее в преобразователе 9 код - частота формируется частота, изменение которой соответствует изменению кода счетчиков. Дискретность изменения частоты световых импульсов выбирается меньше величины минимального значения - частоты мельканий, при которой ощущается ее изменение.Прои н верти рован ные в блоке 4 и мпульсы с выхода элемента 8 поочередно проходят10 20 25 Ккчсм=. Кв - КМ ,Ккчсмг - Кн+ КМг,40 45 50 55 на входы 20 и 21 блоков 12 и 13, определяя -очередность записи информационных кодов в соответствующие входные регистры блока.В течение действия импульса на входе 20 блоков 12 и 13 производится запись кода в первый входной регистр, затем сдвиг вправо на один разряд, что соответствует делению кода на два и далее хранение полученного кода.Аналогично производятся запись кода, его сдвиг и хранение во время импульса на входе 21 блоков 12 и 13, затем осуществляется запись суммы кодов (разности кодов) в третий регистр блока 12 и 3. Смена кода на выходе блоков 12 и 13 происходит через каждые два цикла.Использование в одном цикле закона нарастания ЧМ до момента реакции испытуемого, а в другом закона убывания позволяет исключить динамическую ошибку, вызванную реакцией испытуемого. В цикле нарастания ЧМ показания на выходе коммутатора 7 в момент срабатывания элемента 8 фиксации испытуемого больше, чем значение КЧСМ. где Ккчсм, - код частоты, соответствующийзначению КЧСМ для цикла нарастания ЧМ;К - код частоты, соответствующийпоказаниям счетчика 5;КМ - код частоты, соответствующийреакции испытуемого в цикле нарастания ЧМ.Аналогично определяется КЧСМ для цикла убывания ЧМ. где Ккчсм - код частоты, соответствующийКЧСМ для цикла убывания ЧМК. - код частоты, соответствующийпоказаниям счетчика 6;КМг - код частоты, соответствующийреакции испытуемого для цикла убывания ЧМ.В блоке 12 определяется среднее значение кодов Кв и Кн.На выходе устройства имеют 2 - (К+ Кн) = Ккчсм,+ КМ++Ккчсм., - КМг) =Ккчсм - ЛКМ,т.е. искомую величину КЧСМ, где ЛКМ= = (КМг - КМ 1) /2,Таким образом, при определении КЧСМ погрешность, вызванная реакцией испытуемого, сведена к минимальной и определяется разбросом показателей реакции испытуемогоВ блоке 13, работающем в режиме вычитания, производится вычитание кодов- (Кв - Кн) = -(Ккчсм,+КМ, - Ккчсм.+1 42= (Ккчсм., - Ккчсм,) /2. Таким образом, код, формируемый в блоке 13, соответствует времени реакции при определении появляения и исчезнования световых мельканий. Погрешность вычисления данного показателя определяется разбросом показателей КЧСМ.Если испытуемый в течение цикла не нажимает кнопку элемента 8, то значение кода на счетчике 5 изменяется до его конечного значения, а затем происходит переброс в нулевое положение и новое увеличение кода до момента нажатия кнопки (моменты времени 13 14) .Аналогично, в случае пропуска испытуемым цикла убывания КЧСМ, после нулевого кода счетчик 6 перебрасывается до максимального значения кода и остановка счетчика происходит при нажатии кнопки испытуемого в элементе 8.Значение п выбирается достаточным, чтобы испытуемый отличил начальное значение ЧМ от значения КЧСМ. Поскольку все исследование состоит из определенного числа циклов, то времена исследования различных испытуемых близко по своим значениям, причем это время сведено к минимуму за счет того, что каждый цикл начинается не с исходного состояния, а со значения, отличающегося от предыдущего в соответствующем цикле КЧСМ на п дискретов по частоте.Определение КЧСМ и ВР в предлагаемом устройстве производится по методу минимальных изменений. В соответствии с пороговой концепцией различные значения показателей порога появления и порога исчезновения зависят от наличия ошибок привыкания и ошибок ожидания. Эти ошибки появляются при наличии достаточно большого количества шагов дискретов от начала предъявления раздражителя. В предлагаемом устройстве за счет уменьшения количества шагов в каждом цикле (начало предъявления не с исходного значения, а в зависимости от предыдущей реакции испытуемого) и за счет смены вида предъявления в каждом полуцикле (на появление и на исчезновение миганий) можно ошибками привыкания и ошибками ожидания пренебречь.Время реакции зависит от вида предьявления сигнала, т.е. показатели ВР на мигающий свет (появление и исчезновение) и на появление светового сигнала, как и организованные тесты во многих известных приборах, могут отличаться, Однако для определения степени утомления используются разностные показатели до и после10 15 20 25 30 Формула изобретения 35 40 работы, поэтому при определении ВР вид предъявления оказывается нес вещественным. Положительный эффект г. редлагаемого устройства достигается расширением функциональных возможностей устройства за счет возможности на одном и том же устройстве в течение одного теста одновременно определить показатели 1(ЧСМ и ВР. При этом обеспечивается повышение достовернос. ти показателей утомления,1. Устройство для определения показателей утомления, содержащее генератор импульсов, блок управления, делитель частоты, первый реверсивный счетчик, преобразователь код - частота, формирователь импульсов, источник света, элемент фиксации реакции испытуемого, выход которого соединен с первым входом блка управления, первый выход которого соединен с первым входом первого реверсивного счетчика, вход источника света соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом преобразователя код в часто, выход генератора импульсов соединен с входом делителя частоты, отлачшощееся тем, что, с цельк повышения достоверности результатов и сокращения времени исследований путем одновременнсго определения в течение одного испытания показателей критической частоты слияния мельканий и времени сенсомоторной реакции, в него введены формирователь пачки импульсов, второй реверсивный счетчик, коммутатор, первый и второй блоки обработки результатов испытания, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом формирователя пачки импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, второй выход блока управления соединен с первым входом второго реверсивного счетчика, третий выход блока управления соединен с вторыми входами первого и второго реверсивных счетчиков и с первым входом коммутатора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго реверсивных счетчиков, четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторым входами первого и второго блоков обработки результатов испытания, третьи входы которых соединены с выходом коммутатора и с входом преобразователя кодчастота, второй вход формирователя пачки импульсов соединен с выходом элемента фиксации реакции испытуемого. 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит первый триггер, первый - шестой элементы И, первый,второй элементы ИЛИ, элемент НЕ, причем первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, первый вход первого элемента И соединен с входом первого триггера, входом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента И и является первым входом блока управления, выходы первого и второго элементов ИЛИ являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, первый выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, первым входом третьего элемента И, первым входом пятого элемента И и является третьим выходом блока управления, второй выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, вторым входом четвертого элемента И и первым входом шестого элемента И, вторые входы второго и третьего элементов И объединены и являются вторым входом блока управления, третий вход первого элемента И соединен с третьим входом четвертого элемента И и является третьим входом блока управления, выход элемента НЕ соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых являются соответственно четвертым и пятым выходами блока управления.3. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что блок обработки результатов испытаний содержит первый, второй и третий регистры, тактовый генератор, сумматор, первый и второй одновибраторы, первый и второй формирователи одиночного импульса, второй и третий триггеры, седьмой элемент И, причем выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго регистров, первыми входами первого и второго формирователей одиночного импульса и первыми входами второго и третьего триггеров, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов, вторые входы которых соединены с вторыми входами первого и второго регистров, первым входом третьего регистра и с выходом тактового генератора, первые выходы второго и третьего триггеров соединены соответственно с третьими входами первого и второго регистров, выходы кото- рых соединены с первым и вторым входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего регистра, третий вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом третьего триггера, второй вход седьмого элемента И соединен с входом второго одновибратора, входы первого и второго одновибраторов являются соответственно первым и вторым входами блока обра.ботки результатов испытания, четвертые входы первого и второго регистров объединены и являются третьим входом блока обработки результатов испытания, выход третьего регистра является выходом блока обработки результатов испытания.С,остапитсль Редактор А Козорпз Тенирса И Веп Заказ 2 Тираж 538 НИИПИ 1 осударственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж - -35, Р Производственно издательский комбинат хП