УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА Российский патент 1995 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам, позволяющим оценивать психофизиологическое состояние оператора в процессе его работы с ЭВМ.

Важность задачи контроля состояния пользователя сложных систем ЭВМ, например станков с программным управлением, пультов управления ядерными и химическими реакторами, космическими системами и т.п. определена тем, что неожиданное ухудшение психофизиологического состояния пользователя ЭВМ может привести к авариям, выпуску бракованной продукции, нерациональному использованию машинного времени и т.д.

Известна система контроля за состоянием здоровья. В этой системе микроЭВМ обрабатывает данные, которые формируют следующие датчики: измерители давления крови, частоты пульса, роста, массы, частоты дыхания, объема легких, потливости, остроты зpения и др. Результаты измерений сохраняются в памяти ЭВМ, сравниваются с прежними, усредненными. В случае большой разницы между текущими и прежними данными делается вывод об изменении состояния здоровья испытуемого.

Недостатком такой системы контроля является сложность проведения непрерывной оценки состояния оператора в процессе его работы, так как контроль осуществляется с помощью множества датчиков, которые должны иметь во время контроля непосредственный контакт с испытуемым.

Известна система централизованной обработки медицинской информации. Данные испытуемого регистрируются большим числом датчиков биофизической информации и вводятся в ЭВМ. Устройство имеет записывающее устройство (ЗУ) для хранения информации в течение определенного времени и ЗУ временного хранения таких величин, которые являются стандартными для соответствующей биофизической информации и служат для сравнения с биофизической информацией, полученной от датчиков. Периодически контрольный блок системы считывает информацию из ЗУ. В телефонный канал передающей подсистемы контрольный блок передает информацию, признанную подсистемой анализа в качестве нестандартной.

Недостатком указанной системы является сложность непрерывного контроля биофизического состояния оператора, работающего с ЭВМ. Это объясняется тем, что необходимо множеству датчиков обеспечить непосредственный контакт с телом оператора, обслуживающего систему.

В качестве прототипа выбрано устройство для контроля психофизиологического состояния испытуемого. Устройство содержит информационные табло, блок памяти, счетчик времени выполнения задания, блок ввода программы, кнопочную панель ответа, счетчик количества ответов, схему сравнения, счетчик количества правильных действий, счетчик превышения времени выполнения ответного действия, счетчик количества превышений, блок управления циклом исследования.

Устройство обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа испытательных заданий оперативного типа и повышения точности измерения динамики психофизиологических процессов.

Недостатками устройства-прототипа являются следующие. Для выявления устройством отклонений от стандартного биофизического состояния работающего с ЭВМ оператора последнему необходимо периодически выполнять определенный тест. При этом переключается внимание оператора и выполнение работы, требующей постоянного внимания оператора, становится затруднительным. Кроме того, сокращается полезное машинное время. К тому же устройство не может обеспечить непрерывности выявления отклонений психофизиологического состояния оператора от его стандартного состояния в процессе непосредственной работы оператора с ЭВМ.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности контроля состояния оператора в процессе его работы.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее клавиатуру, клавиши которой снабжены магнитами, последовательно соединенные интерфейс, блок сравнения, сигнализатор, и дисплей. Второй выход блока сравнения соединен с входом блока памяти, введен преобразователь скорости перемещения каждой клавиши в электрический сигнал, подключенный к входу интерфейса. Преобразователь выполнен в виде электропроводящей обмотки, охватывающей клавиши. Обмотка охватывает каждую клавишу.

В предлагаемом устройстве контроль за изменением психофизиологического состояния оператора, обслуживающего ЭВМ, осуществляется благодаря выполнению им своих основных рабочих функций, что обеспечивает достижение положительного эффекта: возможность непрерывного контроля состояния оператора во время его работы с системой. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит входящие в ЭВМ клавиатуру 1 со встроенными в клавиши 2 клавиатуры магнитами 3, преобразователь 4 скорости перемещения каждой клавиши в электрический сигнал, интерфейс 5, схему сравнения 6, блок памяти 7, сигнализатор 8 и дисплей 9.

Преобразователь 4 выполнен, например, в виде 50 витков электропроводящего слоя, напыленного на отдельной плате. Плата выполнена с отверстиями под клавиши 2 и накладывается сверху на клавиатуру 1. Электропроводящий слой напылен таким образом, что охватывает каждую клавишу клавиатуры.

Выводы обмотки преобразователя 4 соединены с интерфейсом, например, через вход RS-232 ЭВМ. Интерфейс соединен со схемой сравнения и блоком памяти. Блок памяти соединен со схемой сравнения.

Интерфейс 5 преобразует аналоговый электрический сигнал с преобразователя 4 в стандартный формат RS-232 и подключается к разъему RS-232 микроЭВМ. Схема сравнения, блок памяти, сигнализатор являются частями микроЭВМ. Схема сравнения, например, реализована программным путем. Блок памяти представляет собой стандартный твердый диск ("Винчестер"). Сигнализатор в простейшем случае представляет собой звуковой сигнал (зуммер) микроЭВМ. Сигнализатор также может быть реализован программным путем в виде так называемого "окна" на экране дисплея. Сигнализатор может быть подключен к линии связи для скрытого контроля. Выход преобразователя 4 подключен ко входу интерфейса 5, который, в свою очередь, подключен к входу микроЭВМ RS-232. Схема сравнения функционально связана с блоком памяти и сигнализатором и в зависимости от результата сравнения выдает сигнал в блок памяти или сигнализатор.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии на клавишу 2 перемещается встроенный в нее магнит 3 и наводит в обмотке преобразователя 4 двухполярный импульс синусоидальной формы, который поступает на вход интерфейса 4, где преобразуется в код, соответствующий формату RS-232, и с выхода интерфейса 5 подается на вход ЭВМ.

В ЭВМ в соответствии с занесенной программой, например, программой быстрого преобразования Фурье, производится сравнение спектра входного сигнала каждой задействованной клавиши со спектром эталонного сигнала этих же клавиш. Например, вычисляется среднеквадратическое отклонение для амплитуды спектральной составляющей на каждой частоте для каждой клавиши.

Если среднеквадратическое отклонение меньше заданного, текущие спектры поступают в блок памяти для накопления в качестве эталонов.

Если среднеквадратическое отклонение больше заданного, срабатывает сигнализатор, который может выдать соответствующую команду на дисплей или проинформировать службу контроля об отклонении психофизиологического состояния оператора от нормы или прекратить доступ оператора к управлению системой.

В зависимости от вида системы, степени и важности работ величина заданного среднеквадратического отклонения может составлять, например, 5-10%
С целью упрощения работы устройства электропроводящей обмоткой охватывают каждую клавишу, это обеспечивает одинаковую амплитуду сигналов, поступающих от клавиш, нажатых с одинаковой скоростью, независимо от расположения клавиш на клавиатуре. При этом отсутствует необходимость нормирования сигналов.

Предлагаемое устройство обладает по сравнению с прототипом следующими преимуществами. Устройство позволяет проводить непрерывный контроль состояния оператора, при этом оператор не отрывается от выполнения своих непосредственных рабочих функций. Непрерывность контроля позволяет предотвратить аварии, выпуск бракованной продукции и т.п. в случае неожиданного ухудшения психофизиологического состояния оператора в процессе его работы с ЭВМ.

Устройство позволяет осуществлять скрытую диагностику, в том числе в медицинских целях. Например, испытуемому предлагают выполнить определенный тест, в то время как контроль за изменением его состояния осуществляется с помощью преобразователя скорости перемещения каждой клавиши клавиатуры в электрический сигнал, вне зависимости от правильности выполнения теста.

Дополнительным преимуществом устройства является простота и удобство средства, с помощью которого осуществляется контроль: преобразователь скорости выполнен на отдельной плате, накладываемой на клавиатуру ЭВМ. В этом случае не требуется специального изготовления клавиатуры или переделки стандартной.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет преодолеть техническое противоречие между требованием внима- тельного сосредоточенного выполнения оператором ЭВМ его рабочих функций и необходимостью проведения при этом непрерывного контроля динамики изменения психофизиологического состояния оператора.

Использование: для осуществления непрерывного контроля состояния оператора во время работы на ЭВМ.Устройство содержит клавиатуру 1 с встроенными в клавиши 2 клавиатуры магнитами 3,преобразователь 4 скорости перемещения каждой клавиши в электрический сигнал, интерфейс 5, блок сравнения 6, блок памяти 7, сигнализатор 8 и дисплей 9. Преобразователь 4 выполнен в виде электропроводящей обмотки, охвытывающей каждую клавишу клавиатуры. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА, содержащее клавиатуру, клавиши которой снабжены магнитами, последовательно соединенные интерфейс, блок сравнения, сигнализатор и дисплей, второй выход блока сравнения соединен с входом блока памяти, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывности контроля в процессе работы, в устройство введен преобразователь скорости перемещения клавиши в электрический сигнал, подключенный к входу интерфейса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь скорости перемещения клавиши в электрический сигнал выполнен в виде электропроводящей обмотки, охватывающей клавиши. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что обмотка охватывает каждую клавишу.