УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2015 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в психофизиологических исследованиях.

Цель изобретения - повышение скорости и уменьшение трудоемкости процедуры оценки типа центральной нервной системы человека посредством автоматизации устройства для определения типов центральной нервной системы человека [1-7].

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - его функциональная схема; на фиг.3 - функциональная схема анализатора-регистратора.

Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 частоты движений, первый 2, второй 3 и третий 4 счетчики импульсов, первую логическую схему 5, блок 6 измерения времени, включающий генератор 6.1 импульсов, счетный триггер 6.2, кнопку 6.3 запуска, анализатор-регистратор 7, распределитель 8 импульсов, вторую 9 логическую схему, шину 10 начальной установки и блок 27 индикации, включающий цифровой индикатор 27.1 о типе центральной нервной системы: сильный, средний, средне-слабый, слабый, включающий цифровой индикатор 27.2 о типе эмоционально-волевой устойчивости: сильный, средне-слабый, слабый, включающий цифровой индикатор 27.3 об оценке: 5, 4, 3, 2, включающий цифровой индикатор 27.4 о пятисекундных семи интервалах и блок 28 звуковых сигналов при работе датчика 1 частоты движений рук испытуемого.

Первая 5 логическая схема (фиг.2) содержит элементы И-ИЛИ 5.1-5.4 и элементы И 5.5 и 5.6, входы которых соединены с выходом датчика 1 и T₄-T₈ распределителя 8, выполненного на регистре сдвига, а выходы - с входами прямого и обратного счета счетчиков 2-4, а вторая 9 логическая схема содержит элемент ИЛИ 9.1, элементы И 9.2 и 9.3 и элементы И-ИЛИ 9.4, 9.5, входы которых соединены с шиной и выходами Т₃-Т₆ регистра сдвига, а выходы - с входами сброса триггера 6.2 и счетчиков 2-4 и входами разрешения записи счетчиков 2 и 3.

Регистратор 7 (фиг.3) содержит элемент И-НЕ 11, элемент ИЛИ-НЕ 12, элементы И 13-17 и триггеры 18-26, входы сброса которых подключены к шине 10 начальной установки устройства. Вход синхронизации триггера 18 соединен со входом 7.1 регистратора 7, входы синхронизации триггеров 19 и 23 - с входом 7.2 регистратора 7, входы синхронизации триггеров 25 и 26 - с входом 7.3 регистратора 7, входы синхронизации триггеров 21 и 22 - со входом 7.5 регистратора 7, вход синхронизации триггера 20 - с выходом элемента И 11, первый вход которого соединен с инверсным выходом этого триггера, а остальные входы с входами 7.3 и 7.4 регистратора 7 соответственно, вход синхронизации триггера 24 соединен с выходом T₈ регистра сдвига. Информационные входы триггеров 18 и 24 соединены с шиной "+5" питания, информационные входы триггеров 19-26 - с выходами Т₂-Т₇ регистра сдвига соответственно. Входы установки триггеров 19, 21 и 25 соединены с прямыми выходами этих триггеров соответственно, инверсный выход триггера 19 соединен с выходом 7.6 регистратора 7. Входы элемента И 13 соединены с прямыми выходами триггеров 18-21 соответственно, а выход - с информационным выходом 7.7 регистратора 7, входы элемента И 14 соединены с прямыми выходами триггеров 21 и 24 и инверсными выходами триггеров 19, 20 и 22 соответственно, а выход - с информационным выходом 7.8 регистратора 7, входы элемента И 15 соединены с прямым выходом триггера и инверсными выходами триггеров 19-22 и 25 соответственно, а выход - с информационным выходом 7.9 регистратора 7, входы элемента ИЛИ-НЕ 12 соединены с выходами элементов И 13-15 и инверсным выходом триггера 24 соответственно, а выход - с информационным выходом 7.10 регистратора 7, входы элемента И 16 соединены с прямыми выходами триггеров 24 и 26 и инверсным выходом триггера 23 соответственно, а выход - с информационным выходом 7.11 регистратора 7, входы элемента И 17 соединены с прямым выходом триггера 24 и инверсными выходами триггеров 23 и 26 соответственно, а выход - с информационным выходом 7.12 регистратора 7.

Устройство работает следующим образом.

Сигналом начальной установки все триггера и счетчики устройства переводятся в нулевое состояние. Генератор 6.1 выдает короткие импульсы с периодом следования 5 с. После нажатия и отпускания кнопки 6.3 пуска триггер 6.2 переходит в единичное состояние, разрешая тем самым параллельную запись информации в регистр сдвига с его информационных входов. Эта запись происходит с приходом очередного импульса с выхода генератора на вход синхронизации регистра сдвига, причем в результате подключения информационных входов регистра к шине "+5" питания и общей шине, в него записывается код 10000000, т.е. на выходе T₁ регистра сдвига появляется потенциал единицы, а на выходах Т₂-Т₈ - потенциал нуля. Потенциал единицы с выхода Т₄ регистра сдвига через элемент ИЛИ 9.1 поступает на вход сброса триггера 6, 2, переводя последний в нулевое состояние, в результате чего в регистре сдвига разрешается сдвиг, который происходит с поступлением каждого следующего импульса с выхода генератора 6.1 на вход синхронизации регистра сдвига, т.е. в течение 5 с, в последнем сохраняется код 10000000, в течение следующих 5 с - код 01000000, затем - 00100000, 00010000, 00001000, 00000100, 00000010, 00000001 и в конце - через 40 с после начала работы в регистре снова нулевое состояние 00000000. Таким образом, в течение каждого пятисекундного интервала потенциал единицы имеется на соответствующем выходе T₁ регистра сдвига, а на всех остальных его выходах при этом - потенциалы нуля.

В соответствии с заданием в течение этого времени испытуемый нажимает кнопку (ключ) датчика 1 с максимальной частотой. При этом в течение первого пятисекундного интервала (пока потенциал единицы на выходе Т₁ регистра сдвига) сигналы с выхода датчика 1 через элементы И-ИЛИ 5.2 и 5.6 поступают на входы обратного счета счетчиков 3 и 4 соответственно, в результате чего в них зафиксируется (в обратном коде) число движений испытуемого за этот интервал n₁. В течение второго пятисекундного интервала (потенциал единицы на выходе Т₂ регистратора 7) сигналы с выхода датчика 1 поступают через элементы И-ИЛИ 5.3 и 5.1 на входы прямого счета счетчиков 2 и 3 соответственно, в результате чего в счетчике 2 зафиксировано число движений испытуемого за этот интервал n₂, а в счетчике 3 разность n₂-n₁. Если эта разность положительна, т.е. n₂>n₁, то на выходе переноса счетчика 3 появится сигнал, который поступит на вход 7.2 регистратора 7, где установит триггер в единичное состояние, которое из-за связи прямого выхода этого триггера с его входом установки сохраняется независимо от сигналов на его входах синхронизации и информационном. На управляющем выходе 7.6 регистратора установится потенциал нуля, если n₂>n₄, и сохраняется потенциал единицы - в противном случае. В начале третьего пятисекундного интервала импульс с выхода генератора 6.1 через элемент И-ИЛИ 9.4 поступает на вход сброса счетчика 3 и устанавливает его в нулевое состояние. Далее в течение этого интервала сигналы с выхода датчика 1 поступают через элемент И-ИЛИ 5.1 на вход прямого счетчика 3, в результате чего в нем зафиксировано число движений испытуемого за этот интервал n₃. Одновременно с этим сигналы с выхода датчика 1 поступают через элемент И-ИЛИ на вход обратного счета счетчика, в результате чего в нем зафиксирована разность n₂-n₃. Если эта разность отрицательна, т.е. n₃>n₂, то на выходе заема счетчика 2 появится сигнал, который поступит на вход регистратора 7, где установит триггер 21 в единичное состояние, которое из-за связи прямого выхода этого триггера с его входом установки сохраняется независимо от сигналов на его входах синхронизации и информационном.

В зависимости от значения потенциала на управляющем выходе 7.6 регистратора 7 (т.е. от состояния триггера 19) возможны два варианта дальнейшей работы устройства. В первом случае, когда на выходе 7.6 имеется потенциал нуля, в счетчике 4 сохраняется значение n₄, которое в начале четвертого пятисекундного интервала переписывается в счетчик 2 по сигналу с выхода элемента 9.3. Далее в течение этого интервала сигналы с выхода датчика 1 поступают через элемент И-ИЛИ 5.3 на вход прямого счета счетчика 2, в результате чего в нем зафиксирована разность n₄-n₁. Если эта разность положительна, т.е. n₄>n₁, то на выходе переноса счетчика 2 появится сигнал, который поступит на вход 7.4 регистратора 7, где, пройдя через элемент И-НЕ 11, установит триггер 20 в единичное состояние, после чего дальнейшее прохождение сигналов через этот элемент заблокируется. В пятом пятисекундном интервале сигналы с выхода датчика 1 через элемент И 5.5 поступают на вход прямого счета счетчика 4, в результате чего в нем зафиксирована разность n₅-n₁. Если эта разность положительна, т.е. n₅>n₁, то на выходе переноса счетчика 4 появится сигнал, который поступит на вход 7.1 регистратора 7, где установит триггер 18 в единичное состояние. Таким образом, если в единичном состоянии окажутся триггеры 18-21, то на выходе элемента И 13, а следовательно, 10 и на выходе 7.7 регистратора 7 появится потенциал единицы. Так как при этом n₂≥n₁, n₃>n₂, n₄≥n₁ и n₅≥n₁, то потенциал единицы на выходе 7.7 регистратора 7 определяет сильный тип 15 нервной системы испытуемого.

Когда на выходе 7.6 регистратора сохраняется потенциал единицы, счетчик 4 в третьем пятисекундном интервале обнуляется сигналом, поступающим на его вход сброса с выхода элемента И-ИЛИ 9.5. В начале четвертого пятисекундного интервала нулевое состояние счетчика 4 переписывается в счетчик 2 по сигналу с выхода элемента И 9.3. Далее в течение этого интервала сигналы с выхода датчика 1 поступают через элемент И-ИЛИ 5.3 на вход прямого счета счетчика 2, в результате чего в нем зафиксировано число движений испытуемого за этот интервал n₄. Одновременно с этим сигналы с выхода датчика 1 поступают через элемент И-ИЛИ 5.2 на вход обратного счета счетчика 3, в результате чего в нем зафиксирована разность n₃>n₄. Если эта разность отрицательна, т.е. n₄>n₃, то на выходе заема счетчика 3 появится сигнал, который поступит на вход 7.3 регистратора 7, где, пройдя через элемент И 11, установит триггер 20 в единичное состояние, после чего дальнейшее прохождение сигналов через этот элемент заблокировано. В начале пятого 45 пятисекундного интервала значение n₄, зафиксированное в счетчике 2, переписывается в счетчик 3 по сигналу с выхода элемента И 9.2. Далее в течение этого интервала сигналы с выхода датчика 1 поступают через элемент И-ИЛИ на вход обратного счета счетчика 2, в результате чего в нем зафиксирована разность n₄-n₅. Если эта разность отрицательна, т.е. n₅>n₄, то на выходе заема счетчика 3 появится сигнал, который поступит на вход 7.3 регистратора 7, где установит триггер 25 в единичное состояние, которое из-за связи прямого выхода этого триггера с его входом установки сохраняется независимо от сигналов на его входах синхронизации и информационном. В течение шестого пятисекундного интервала сигналы с выхода датчика 1 через элемент И-ИЛИ 5.4 поступают на вход обратного счета счетчика 2, в результате чего в нем зафиксирована разность n₄-n₆. Если эта разность отрицательна, т.е. n₆>n₄, то на выходе заема счетчика 2 появится сигнал, который поступит на вход 7.5 регистратора 7, где установит триггер 22 в единичное состояние. Окончание работы устройства фиксируется триггером 24, который устанавливается в единичное состояние сигналом с инверсного выхода Т₃ регистра сдвига. Если в результате работы устройства триггеры 19, 20, 22 и 25 окажутся в нулевом состоянии, а триггеры 21 и 24 (окончания работы) - в единичном, то на выходе элемента И 14, а следовательно, и на выходе 7.8 регистратора 7 появится потенциал единицы. Так как при этом n₂<n₁, n₃>n₂, n₄≤n₃, n₅<n₄ и n₆≤n₄, то потенциал единицы на выходе 7.8 регистратора 7 определяет средне-слабый тип нервной системы испытуемого. Если в результате работы устройства триггеры 19-22 и 25 окажутся в нулевом состоянии, а триггер 24 (окончания работы) в единичном, то на выходе элемента И 15, а, следовательно, и на выходе 7.9 регистратора 7 появится потенциал единицы. Так как при этом n₂<n₁, n₃≤n₂, n₄≤n₃, n₅≤n₄ и n₆≤n₄, то потенциал единицы на выходе 7.9 регистратора 7 определяет слабый тип нервной системы испытуемого. Если по окончании работы устройства потенциал единицы не появится ни на одном из выходов 7.7, 7.8 и 7.9 регистратора 7, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12, а следовательно, и на выходе 7.10 регистратора 7 появится потенциал единицы, что определяет средний тип нервной системы испытуемого. В начале шестого пятисекундного интервала импульс с выхода генератора 6.1 через элемент И-ИЛИ 9.4 поступает на вход сброса счетчика 3 и устанавливает его в нулевое состояние. Далее в течение этого интервала сигналы с выхода датчика 1 через элемент И-ИЛИ 5.1 поступают на вход прямого счета счетчика 3, в результате чего в нем зафиксировано число движений испытуемого за этот интервал n₆. В течение седьмого пятисекундного интервала сигналы с выхода датчика 1 через элемент И-ИЛИ 5.2 поступают на вход обратного счета счетчика 3, в результате чего в нем зафиксирована разность n₆-n₇. Если эта разность отрицательна, то на выходе заема счетчика 3 появится сигнал, который поступит на вход 7.3 регистратора 7, где установит триггер 26 в единичное состояние. При n₇=n₆ в восьмом пятисекундном интервале сигнал с выхода T₈ регистра сдвига, пройдя через элемент ИЛИ 5.1 на вход прямого счета счетчика 3, вызовет появление сигнала на его выходе переноса, который, поступив на вход 7.2 регистратора 7, установит триггер 23 в единичное состояние.

Если в результате работы устройства триггеры 23 и 26 сохранят нулевое состояние, то на выходе элемента И 17, а следовательно, и на выходе 7.12 регистратора 7 появится потенциал единицы, что соответствует n₆>n₇, если же триггер 23 в нулевом состоянии, а триггер 26 в единичном, то на выходе элемента И 16, а следовательно, и на выходе 7.11 регистратора 7 появится потенциал единицы, что соответствует n₆<n₇. Последняя ситуация характеризует сильную эмоционально-волевую устойчивость испытуемого, позволяющую ему финишировать с возрастающей скоростью, а первая - слабую, когда скорость при финише падает. Сохранение скорости при финише, т.е. n₇ соответствует n₆<n₇ средней эмоционально-волевой устойчивости испытуемого, при этом на обоих выходах 7.11 и 7.12 сохраняется потенциал нуля.

Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного устройства для определения типов центральной нервной системы человека не представляется возможным оценить вследствие неизвестной стоимости требуемых современных аппаратурных затрат и обследований испытуемых.

Источники информации

1. Ильин Е.П. Психология физического воспитания. М.: Просвещение, 1987. - СПб.: 2000. - 237 с.

2. Ильин Е.П. Психофизиология физического воспитания: деятельность и состояния: учеб. пособие для студентов фак. физ. воспитания пед. ин-тов / Ильин Евгений Павлович. - М.: Просвещение, 1980. - 199 с.

3. Ильина М.Н., Ильин Е.П. Об одном из условий диагностирования силы нервной системы по возбуждению с помощью теппинг-теста // Психофизиологические особенности спортивной деятельности. - Л.: 1975. - С.183-186.

4. Патент на полезную модель №65365. «Устройство для проведения теппинг-теста». Прокопьев Н.Я. (RU). Дата публикации: 10 августа, 2007. Начало действия патента: Декабря, 2006.

5. Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии: Учеб. пособие // Под общей ред. А.А.Крылова, С.А.Маничева. - СПб.: Питер, 2007. - 560 с.

6. Психологическая структура человека как субъекта // Человек и общество. Вып.2. Л., 1967. С.241, 242.

7. Психофизиологические основы физического воспитания и спорта. - Л.: ЛГПИ им. А.И.Герцена, 1972. - С.5-15.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно используется в психофизиологических исследованиях. Устройство содержит датчик частоты движений, счетчики импульсов, блок измерения времени, блок индикации и анализатор-регистратор. При этом выход датчика чистоты движений соединен с первым входом первой логической схемы, первые выходы которой соединены с входами прямого счета первого, второго и третьего счетчиков импульсов. Блок измерения времени включает генератор импульсов, счетный триггер и кнопку пуска, выход которой соединен со счетным входом счетного триггера, входы анализатора-регистратора соединены с выходами первого, второго и третьего счетчиков импульсов, а выходы - с блоком индикации. Синхровод и вход запуска распределителя импульсов соединены с выходами генератора импульсов и счетного триггера соответственно, а выходы - с вторыми входами первой логической схемы, вторые выходы которой соединены с входами обратного счета первого, второго и третьего счетчиков импульсов. Первый вход второй логической схемы соединен с выходом генератора, вторые выходы - с выходами распределителя, первые выходы - с входами сброса счетного триггера и первого, второго и третьего счетчиков импульсов соответственно, а вторые выходы - с входами записи первого, второго и третьего счетчиков импульсов соответственно, при этом информационные входы и выходы первого счетчика соединены соответственно с информационными выходами третьего и информационными выходами второго счетчиков, а выходы переноса и заема первого счетчика - с входами анализатора. Управляющий выход второй логической схемы соединен с входом шины начальной установки устройства. Использование изобретения позволяет повысить точность и уменьшить трудоемкость процедуры оценки центральной нервной системы человека. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для определения типов центральной нервной системы человека, содержащее датчик частоты движений, счетчики импульсов, блок измерения времени, блок индикации и анализатор-регистратор, отличающееся тем, что выход датчика чистоты движений соединен с первым входом первой логической схемы, первые выходы которой соединены с входами прямого счета первого, второго и третьего счетчиков импульсов, блок измерения времени включает генератор импульсов, счетный триггер и кнопку пуска, выход которой соединен со счетным входом счетного триггера, входы анализатора-регистратора соединены с выходами первого, второго и третьего счетчиков импульсов, а выходы - с блоком индикации, синхровод и вход запуска распределителя импульсов соединены с выходами генератора импульсов и счетного триггера соответственно, а выходы - с вторыми входами первой логической схемы, вторые выходы которой соединены с входами обратного счета первого, второго и третьего счетчиков импульсов, первый вход второй логической схемы соединен с выходом генератора, вторые выходы - с выходами распределителя, первые выходы - с входами сброса счетного триггера и первого, второго и третьего счетчиков импульсов соответственно, а вторые выходы - с входами записи первого, второго и третьего счетчиков импульсов соответственно, при этом информационные входы и выходы первого счетчика соединены соответственно с информационными выходами третьего и информационными выходами второго счетчиков, а выходы переноса и заема первого счетчика - с входами анализатора, при этом управляющий выход второй логической схемы соединен с входом шины начальной установки устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве распределителя импульсов используется сдвиговый регистр, входы управления параллельной записью и сдвигом которого соединены с прямым и инверсным выходами счетного триггера соответственно, информационный вход первого разряда - с шиной питания, а информационные входы остальных разрядов - с шиной нулевого потенциала.

3. Устройство по п.1, отличающийся тем, что анализатор содержит элемент И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, с первого по пятый элемент И, с первого по девятый триггер, при этом вход синхронизации первого триггера соединен с первым входом анализатора-регистратора, а информационный вход - с шиной питания, вход синхронизации второго триггера соединен с вторым входом аннализатора-регистратора, его информационный вход - с выходом второго разряда сдвигового регистра, а прямой и инверсный выходы - с входом установки этого триггера и управляющим выходом анализатора-регистратора соответственно, информационный вход третьего триггера соединен с выходом четвертого разряда сдвигового регистра, а вход синхронизации - с выходом элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с инверсным выходом третьего триггера, а остальные входы - с третьим и четвертым входами анализатора-регистратора соответственно, входы синхронизации четвертого и пятого триггеров соединены с пятым входом анализатора-регистратора, а их информационные входы - с выходами третьего и шестого разрядов сдвигового регистра соответственно, вход установки четвертого триггера соединен с прямым выходом этого триггера, вход синхронизации шестого триггера соединен с вторым входом анализатора-регистратора, а его информационный вход - с выходом восьмого разряда сдвигового регистра, инверсный выход которого соединен с входом синхронизации седьмого триггера, информационный вход которого соединен с шиной питания, вход синхронизации восьмого и девятого триггеров соединен с третьим входом анализатора-регистратора, а их информационные входы - с выходами пятого и седьмого разрядов сдвигового регистра соответственно, вход установки восьмого триггера соединен с прямым выходом этого триггера, входы первого элемента И соединены с прямыми выходами первого, второго, третьего и четвертого триггеров соответственно, входы второго элемента И - прямыми выходами четвертого и седьмого и инверсными выходами второго, третьего, пятого и восьмого триггеров соответственно, входы третьего элемента И - с прямым выходом седьмого и инверсными выходами второго, третьего, четвертого, пятого и восьмого триггеров соответственно, входы четвертого элемента И - с прямыми выходами седьмого и девятого и инверсным выходом шестого триггеров соответственно, а входы пятого элемента И - с прямым выходом седьмого и инверсными выходами шестого и девятого триггеров, входы элемента ИЛИ-НЕ соединены с выходами первого, второго и третьего элементов И и инверсным выходом седьмого триггера, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И и элемента ИЛИ-НЕ соединены с информационными выходами анализатора-регистратора.