Устройство оценки и оптимизации состояния оператора

СОЮЗ СОВЕТСНИХШИОЪнвмкиРЕСЙУБЛИН За)СО ТЕНИЯ АВТОРСКОВВГ втоГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(56) 1. Авторское свидетельствб СССРВ 452282, кл. С 09 В 7/02, 1974.(54)(57) 1. УСТРОИСТВО ОЦЕНКИ И ОПТИИИЗАЦИИ СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА,содер"жащее переключатель режимов,первыйвход которого соединен с выходомконтактного блока взаимодействия,а второй вход переключателя режимов соединен с выходом блока питания, блок управления, первым выходом связанный с первым входом блока ввода, первый выход которогосоединен с входом микропроцессора,систему индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности оценки и оптимизации состояния оператора, оно имеетоперационный усилитель, генераторимпульсов высокой частоты, регулятор импульсов высокой частоты, генератор импульсов низкой частоты,регулятор плавной. настройки, делитель, коммутатор и смеситель, асистема индикации содержит блокмагнитозаписи, блок преобразований, бпок акустики, первым входомсоединенный с первым входом блокапреобразований и вторым входом бло 801117681 ка управления, третьим входом подключенного к входу блока магнитозаписи, первым выходом подключенного к вторым входам блока преобразований и блока акустики, а вто-рой выход блока магнитозаписи связан с вторым входом блока ввода,вторым выходом соединенного с входом регулятора импульсов высокойчастоты, выход которого связан свходом генератора импульсов высокой частоты, выходом соединенного с первым входом смесителя, выходкоторого связан с третьимвходомпереключателя режимов, выходомсоединенного через операционныйусилитель с входом блока управления, при этом регулятор плавнойнастройки выходом связан с входомгенератора импульсов низкой часготы, который выходом, через дтель и коммутатор, соединен срым входом смесителя.2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блокпреобразований содержит светоцветонндикатор, узел частотных фильтров,преобразователь биопотенциал-код,цифровой индикатор и светоиндикатор,при этом входы светоцветоиндикаторасоединены с выходами узла частотныхфильтров и преобразователя биопотенциал-код,17681 2 1 11Изобретение относится к автомати-.ке и вычислительной технике, в частности к автоматизированным системамуправления и обучения, и может бытьиспользовано в системах интенсивноготренажа и обучения.Известно устройство, содержащееблок питания, контактный блок взаимодействия прибор-объект, связанныйчерез коммутатор режимов .его работы(пятипозиционного переключателя),через операционный усилитель икоммутатор информационных сигналовот биоактивных точек с цифровым индикатором и входным интерфейсоммикропроцессора 1,Недостатками известного устройства являются его ограниченные возможности по оценке состояния оператора с использованием параметров биоактивных точек и но воздействию наних с целью активизации физиологичес"кого состояния оператора.Эти недостатки обусловлены тем, что данные отбиоактивных точек используются однопланово в каздый момент времени(в зависимости от положения пятипозиционного переключателя), а воздействие осуществляется в каждыймомент времени одной частотой,чтоснижает эффективность оценки и оптимизации состояния оператора.Цель изобретения - повышениеэффективности оценки и оптимизации состояния оператораПоставленная цель достигаетсятем, что устройство оценки и оптимизации состояния оператора, содержащее переключатель режимов, первыйвход которого соединен с выходомконтактного блока взаимодействия,авторой вход переключателя режимовсоединен с выходом блока питания,блок управления, первым выходомсвязанный с первым входом блока ввода, первый выход .которого соединен свходом микропроцессора, систему инди 1кации, имеет операционный усилитель, генератор импульсов высокой частоты, регулятор импульсов высокой частоты, генераторимпульсов низкой частоты, регулятор плавной настройки, делитель,коммутатор и смеситель, а системаиндикации содержит блок магнито"записи, блок преобразований, блокакустики, первым входом соединенный с первым входом блока преоб"разований и вторым входом блока 5 0 5 20 25 30 35 45 50 55 управления, третьим входом подключенного к входу блока ма 1 н,.гозаписи, первым выходом подключенного к вторым входам блока преобразований и блока акустики, а второй выход блока магнитозаписи связан с вторым входом блока ввода, вторым выходом соединенного с входо регулятора импульсов высокой частоты, выход которого связан с входом генератора импульсов высокой частоты, выходом соединенного с пер вым входом смесителя, выход которого связан с третьим входом переключателя режимов, выходом соединенного через операционный усилитель с входом блока управления, при этом регулятор плавной настройки выходом связан с входом генератора импульсов низкой частоты, который выходом, через делитель и коммутатор соединен с вторым входом смесителя.При этом блок преобразований содержит светоцветоиндикатор., узел частотных фильтров, преобразователь биопотенциал-код, цифровой индикатор и светоиндикатор, при этом входы светоцветоиндикатора соединены с выходами узла частотных фильтров и преобразователя биопотенциал-код,На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг,2 - пример функциональной схемы устройства оценки и оптимизации состояния оператора; на фиг, 3 - структурная схема светоцветоблока.Устройство включает микропроцессор 1, блок 2 ввода, блок Э,управления, операционный усилитель 4, переключатель 5 режимов "Поиск-Оценка состояния" - "Воздействие", контактный блок б взаимодействия прибор-биообъект, блок 7 акустики, для эвукоиндикации - при идентификации биоактивных точек и для воспроизведения суггестивных формул и фонового музыкального сопровождения при оптимизации психофизиологического состояния оператора, блок 8 преобразования для световой индикации - при идентификации и оценке состояния биоактивных точек и для цветосветосопровоздения музыкального фона - при суггестивном воздействии в режиме оптимизации психофизиологического состояния оператора,. блок 9 магнитозаписи суггестивных воздействий, генератор 10 импульсов высокой частоты7681 4гулятора 16 импульсов высокой частоты, выход которого связан с входом генератора 10 импульсов высокой частоты, выходом соединенного с первым входом смесителя 11, выход которого связан с третьим входом переключателя 5 режимов, выходом соединенного через операционный усилитель 4 с входом блока 3 управления, при этом регулятор 13 плавной настройки выходом связан с входом генератора 14 импульсов низкой частоты, который выходом через делитель 15 и коммутатор 17 соединен с вторым входом смесителя 11,Блок 8 преобразований содержит светоцветоиндикатор 19, узел 20 частотных фильтров, преобразователь21 биопотенциал-код, цифровой индикатор 22 и светоиндикатор 23.При этом входы светоцветоиндикатора 19 соединены с выходами узла 20 частотных фильтров и преобразователя 21 биопо.тенциал-код.В памяти микропроцесса 1 записана предварительно программа управления оценкой и оптимизациейФсостояний оператора, а также данные о магнитозаписях в блоке 9,Блок9 содержит типовой многодорожечный . магнитофон и набор типовых пленок.Для автоматизированного управленияработой блока, он подключен к блоку2, а последний . - к микропроцессору1. Кроме того, для ручного и полуавтоматического управления блок 9подключен к блоку 3 управления.Блоки 10 и 14 - генераторы прямоугольных импульсов содержат по дветиповые интегральные логические схемы И, Входы каждой схемы черезпеременные резисторы подключены кобщей шине питания, выход каждой схемы через конденсаторы подключены к входу другой схемы, выход одной из схем является выходом блока.Блок 11 - смеситель (аддитивный сумматор) импульсов высокой и низкой частот содержит две типовыеинтегральные логические схемы И,К первому входу одной из схем подключен выход генератора импульсов .высокой частоты, а к второму входу этой же схемы через делитель 15 и коммутор 17 - выход генератора импульсов низкой частоты.Блок 12 включает автономныйисточник питания. Блоки 13 и 16 включают совокупность потенцио 25 40 3 111для формирования высокочастотных импульсов воздействия на биоактивные точки, смеситель 11 импуль.сов низкой и высокой частот, блок 12автономного питания, регулятор 13.плавной настройки импульсов низкойчастоты, генератор 14 импульсовнизкой частоты, делитель 15 частотыимпульсов на основе двоичного счетчи.ка импульсов, регулятор 16 импульсоввысокой частоты, коммутатор 17 установки низкочастотных импульсов(биоактивные точки оператора),Блок 8 преобразований включает15светоцветоиндикатор 19 (например,экран цветного телевизора, светоцветоотражатели и набор цветныхламп накаливания, экраны цветомузыкальных установок и др.), узел 20частотных Фильтров для преобразова 20.ния музыкальных звуков в совокупности управляющих сигналов на соответствующие каналы светоцветоиндикатора, преобразователь 21 биопотенциал-код для преобразованиябиопотенциала, снятого с биообъекта,в управляющий сигнал на один изцветовых каналов светоцветоиндикатора, цвет которого по условиюсоответствует данному состояниюбиообъекта, цифровой индикатор 22для высвечивания или указания числового значения измеряемого параметра биообъекта, светоиндикатор 23для регистрации факта, что контактныйЗ 5блок находится в области биоактивнойточки.Переключатель 5 реящмов первымвходом соединен с выходом контактного блока 6 взаимодействия, авторым - с выходом блока 12 питания,блок 3 управления первым выходомсвязан с первым входом блока 2 ввода)первый выход которого соединен свходом микропроцессора 1, Блок 7акустики первым входом соединен спервым входом блока 8 преобразованийи вторым входом блока 3 управления,третьим входом подключенного к входу блока 9 магнитозаписи, первымвыходом подключенного к вторымвходам блока 8 преобразований и блока 7 акустики, а второй выход блока9 магнитозаписи связан с вторымвходом блока 7 акустики, а второй 5выход блока 9 магнитозаписи связанс вторым входом блока 2 ввода, вторымвыходом соединенного с входом ре5 111 метрических датчиков с дискретной - и непрерывной установками. Блок 15 содержит двоичный счетчик импульсов, используемый как делитель частоты. Блок 17 включает переключатель с несколькими входами и одним выходом. Число входов зависит от числа диапазонов низких частот воздействия (от числа выходов или разрядности делителя частоты).Устройство работает следующим образом.В зависимости от режима работы устройства оператор (обучаемый или исследователь) устанавливает в блоке 5 необходимый режим (поиск биоактивной точки, оценка состояния или воз" действие на нее), Рассмотрим последовательно работу устройства в режимах "Поиск" - "Оценка состояния"- "Воздействие".В режиме "Поиск" датчика контактного блока перемещаются по выбранному каналу идентифицируемых,биоактивных точек объекта 18. Сигнал с объек" та поступает на вход блока б и с его выхода через блок 5 - на вход блока 4, где усиливается и подается на вход блока 3. Блок 3 в режиме "Поиск" подключает (подает) сигнал от биоактивной точки либо к одному из блоков 7 и 8, либо к обоим. Последние звуковым и(или) световым сигналом оповещают о том, что датчик контактного блока касается биоактивной точки (находится над ней).В режиме "Оценка состояния" сигнал с выхода блока 3 коммутируется на вход блоков 8 или (и) 2, а от последнего - к микропроцессору 1. ,Чля приближенной оценки состояния используются показания цифрового индикатора 22 (Фиг.3) блока З,Для более точной оценки состояния информационный сигнал через блок 2 поступает в микропроцессор и обрабатывается с учетом статистических данных о предыдущих измерениях (см.алгоритм). Результаты обработ" ки данных используются для оценки состояния и принятия решения о режимах воздействия. Оценка состояния по известным алгоритмам с применением математических методов, вы" полненная микропроцессором, либо хранится в его памяти, либо документируется. Для повышения достоверности оценки состояния в устройстве используется второй информа 7681 б 5 1 О 15 10 25 30 Э 5 4 О 45 50 55 ционный канал: контактный блоквзаимодействия прибор-биообъе. срез блоки 6-3 подключен к узлу 21блока 8 (Фиг.З). В зависимости отвеличины биопотенциала преобразователь вырабатьвает управляющий сигнал на один из цветоканаловузла 19. В результате на экраневысвечивается (появляется) определенный цвет.При этом цвет к опре"деленному состоянию назначаетсяэкспериментатором произвольно.В режиме "Воздействие" участвуютвсе блоки за исключением блока 4.Оптимизация психофизиологическогосостояния обеспечивается выборомсоотношений частот импульсов низкойи высокой частот, временем воздействия, уровнем и знаком (полярностью)тока (напряжением, выбором суггестивных Формул и цветосветомузыкальногоФона),Работа устройства в режиме воздействия заключается в следующем.Каналом воздействия является пси.хологическая установка для индивидуума, выполняемая с помощью магнитозаписи в блоке 9 и с использова"нием блока 8 акустики и светоцветоблока. Содержание воздействия определяется специалистом и можетвключать приемы создания цветосветозвуковой среды, информационныйтекст, текет психовоздействия и др.Для реализации такого воздействияв фонотеку блока 8 предварительнозаписывается материал (музыка, текст),через коммутатор 3 либо вручную, либос помощью команды от микропроцессоравключаются блоки 7-9. Генераторы 10и 14 вырабатьвают импульсы прямоугольной формы низкой и высокой частоты соответственно.Колебания НЧ с блока 14 поступают на делитель 15 частоты и на еговыходах можно снимать импульсы с различной частотой, о т л и ч а ю щ е й"с я от частоты "соседнего" диапазонав два раза (больше или меньше).Дляплавной установки (настройки) частоты данного диапазона используетсяблок 13.Прямоугольные импульсы с различной частотой с выхода делителя 15поступают на вход коммутатора 17. Взависимости от выбранного режимавоздействия, определяемого либопо алгоритму (блоки 1 и 2), либоэкспериментатором, на выходе блока117681 7 117 появляются импульсы сзаданнойчастотой, которые поступают на входсмесителя 11. На второй вход смесителя 1 1 поступают импульсы высокойчастоты с выхода блока 10, Значениявысокой частоты устанавливаются вблоке 16 в зависимости от выбранногорежима оптимизации нсихофизиологического состояния оператора (обу"чаемого). На выходе блока 11 появляются комбинированные колебания -импульсы НЧ, заполненные импульсами ВЧ.В режиме "Воздействие" коммутатор5 подключает контактный блок к схемам воздействия. Поэтому смешанныеколебания НЧ и ВЧ импульсов с выхода блока 11 через блоки 5 и 6 воздействуют на биоактивную точку. Приэтом уровень и знак тока (напряжения) воздействия устанавливаются вблоке 12, Одновременно с воздействием на биоактивные точки включается блок 9, который или воспроизводит с помощью блока 7 суггестивныеформулы воздействия на подсознаниеоператора (обучаемого), обеснечивающие либо релаксацию, либо активизацию психофизиологического состояния, или создает цветосветомузыкальный фон с помощью блока 8, илиобеспечивает многоплановое воздействие, т.е. управляет одновременнодвумя каналами воздействия. Здесьблоки 7 и 8 совмещают две функции:сигнализацию о нахождении БАТК приее идентификации и воздействие иапсихофизиологическое состояние оператора (обучаемого),Один из возможных вариантов алгоритма оценки и оптимизации .состояния оператора (обучаемого) приведен ниже,Алгоритмы,Оператор 1, Формирование исходныхданных.1.1. Топография биоактивных точеккожи (БАТК), подлежащих воздействию(перечень симптоматических и обще;укрепляющих точек, используемых дляоценки и оптимизации психофизиологи"ческого состояния оператора или обу"чаемого).1.2. Правила (например, таблица)сочетания точек при воздействии длядостижения заданной цели и последовательность воздействий.1.3. Значения параметров воздействия (частоты несущей - низкой частоты и частоты заполнения " высокой частоты, полярность, амплитуда, время и др.) в зависимости отпараметров БАТК. Эта группа данныхможет оформляться по-разному. Каквариант данные оформляются в видематрицы стратегий воздействия с вхо.дами: по столбцам-приведенный вышеперечень параметров воздействия, по1 О строкам - перечень и значение пара-,метров состояний БАТК, элементы матрицы - значение параметров воздействий при данном значении параметров состояний БАТК.1,4. Благоприятное для данного ин.дивидуума время (суток, недели, года)воздействия на БАТК,1.5. Выбранный (назначенный) критерий эффективности воздействия на20 БАТК (например, результаты анализафизиологических параметров таких,как пульс, время восстановления проводимости БАТК, разность проводимостиположительной и отрицательной поляр 25 ности и др)ф1.6, Исходное состояние индивидуума по выбранному (назначенному)показателю.1.7. Время (суток, недели, года)воздействия.1.8. Параметры суточных ритмовиндивидуума.1.9. Вольтамнерный "портрет" индивидуума,351. 10. Состояние электромагнитного но-.ля земли в данной географической точке.1. 11. Перечень измеряемых параметров БАТК.В зависимости от используемого40алгоритма приведенные данные могутдополняться.Оператор 2, Психофизиологическаяустановка.2. 1,Проверка условия: ручное-авто.матическое включение блоков 7-9,При ручном - переход к оператору 3,при автоматическом - к оператору 2.2.2.2, Выполнение подпрограммы управления блоками 3,7-9 по психоло 50гической установке.Оператор 3. Определение (измерение)параметров БАТК.Перечень параметров БАТК, йодлежа-,щих измерению, зависит от исследования.Примерами таких параметров могут быть5приводимости о-на отрицательную и о+ наположительную полярности тока воздействия, их разность 61 = Я- - Я+утемпература в области БАТК, емкость и др.9, 1117Рассмотрим случай, когда за основной параметр состояния БАТК принятапроводимость Ч.3.1. Определение условий оценкипараметра: с накоплением (статистический метод) примем И1, без накопления примем ИО.Если ИО,переход к оператору 4. Если И щ 1,выполнить оператор 3.2,3,2. Сравнение ц., Ч; со средними где У - логическая операция ИЛИфа, а - границы допустимых отклонений дс.20Если 3 = О - переход к оператору 4, Если 8 = 1 " переход к оператору 3.3.3.3 Проверка условий управления оптимизацией: примем 0=1,если при 8 =1 воздействие на БАТК приостанавливается и для экспериментатора высвечивается сообщение о причине приостанова, У=О - если воздействие продолжается. Тогда при У=1 - пере 30 ход к оператору 10, при Ю=О - переход к оператору 4.Оператор 4. Проверка условия ЬЧщО или условия1Если условие выполняется, воздействие на З 5 БАТК прекращается, управление пе" редается оператору 6.Если условие не выполняется, управление передается оператору 5.Операто 1 5.405.1. Определение (вычисление, наз начение) параметров воздействий на БАТК - значений низкой Е и высокой Е частот воздействий, временивоздействия, амплитуды 0 воздей- ф 5 ствий; полярности ( (+.или -) и др.Исходными данными для выполнения оператора 5 являются данные, полученные оператором 4, т.е, 8 щ зщпд+ - 1 и данные опера тора 1.5.2, Управление воздействием по и. 5.1 (время).Оператор 6. Проверка комплексного показателя эффективности М = 1 воз- Ы действия М -факторами (частотными по. казателями) (оценка реакции состояния). Здесь выполняются действия, ана 681 10логичные действиям в операторах 3и 4.ДополнИтельно для каждого индиви.дуума определяется взаимосвязь(комплексный показатель М ) частотных показателей. Управление зависитот значения Э если Жор К 3 . -переход к оператору 9, если Жорй 1 - переход к оператору. 7.Оператор 7. Включение дополнительных средств воздействия (суггестивные аутогенные установки илигипнотические формулы, светоцветомузыка,аэроинофикация и др,).Черезвремя Г 1 - переход к оператору 4 .Оператор 8. Проверка условия кон"ца тренажа. Если условие выполняется - переход к оператору 10, еслинет - к оператору 9.Оператор 9. Продолжение процессатренажа (обучения) с перйодическимвключением устройства оценки и опти.миэации состояния оператора (обучаемого).Оператор 10, Конец воздействия,Сообщение о причинах конца воздействия (конец по времени или по сигналу, что параметры БАТК имеют опасные отклонения от нормы).Таким образом, введение новыхэлементов и новых связей между ни"ми и имеющимися элементами позволяет существенно повысить эффективность его использования при оценкеи оптимизации психофизиологического состояния оператора (обучаемого),Так в режиме "Оценка состояния"устройство. позволяет оперативнополучать данные как приближенные,так и точные. Например, после иден.тификации биообъекта данные о егосостоянии отображаются на цифровом финдикаторе через 10-50 мс (времязависит от постоянной времени задержки контактного блока и измеряемого параметра - проводимости,температуры и др.),Точная оценка обеспечиваетсяс одной стороны использованиемодновременно нескольких разнотипных источников информации (электропроводнмость, полярность, температура, цветосвет индикатора идр), с другой стороы - использованием алгоритмического метода имикропроцессора, позволяющих за короткое время накапливать большойобъем информации и алгоритмически11 11 (строго определенно) обрабатывать эту информацию. Например, микропроцессор, используемый в устройстве, может хранить и обрабатывать информацию объемом порядка 512 тысбит. Это позволяет использовать большую глубину ретроспекции и повысить точность оценки за счет достаточно большого статистического материала.В режиме "Воздействие" устройст во Позволяет использовать широкий арсенал физиологического и психо" логического воздействия. Так частота низкочастотных импульсов мо-. жет меняться от 0 до 1000 Гц (в известных методиках и устройствах используется диапазон частот от 0,5 до 200 Гц). Частота заполнения может меняться в любом диапазоне высоких частот и зависит от частотных параметров, используемых интегральных схем и емкости 17681 12конденсаторов в генераторе высо ких частот. Кроме того, воздействие на биообъект прямоугольнымиимпульсами оказывается более эффективным по сравнению с воздействиемсинусоидальными колебаниями.Таким образом, устройство посвоим возможностям позволяет реализовать не только известные методикиоптимизации состояний биообъектов,но и исследовать вновь разрабатываемые методики, в которых параметрыфизиологического воздействия отличны от параметров существующих методик 1 диапазоны низко- и высокочастотноговоздействия, их сочетания, амплитудапараметров воздействия и др.).В устройстве возможна реализацияразличных (существующих и разрабатываемых) методик психологического воздействия на состояние индивидуумасовместно с физиологическим воздействием.1117681 Составитель Т. ТихонравоваТехред Т.фанта Корректо Ъ едактор А. Шишкина иго каз 7226/3 113 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 446ПИ Государственного к о делам изобретений и Москва, Ж, Раушск Подписноемитета СССРоткрытийя наб., д. 4/