Способ оценки и развития зрительно-моторной координации человека Российский патент 2021 года по МПК A61B5/00 A61F9/00 

Изобретение относится к области медицины и предназначено для оценки и развития зрительно-моторной координации человека. Предлагаемый способ может быть полезен при профотборе в авиации, космонавтике, для оценки профессиональных качеств операторов различных беспилотных аппаратов гражданского и военного назначения, при комплексной диспансеризации населения, а также при отборе спортивного резерва, например, в киберспорт.

Прогресс в развитии беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) называют самым главным достижением в современной авиации последних десятилетий [1]. Требования к внешним пилотам БПЛА утверждены Минтрансом России в соответствии с ФАП №147 [2]. Известно, что внешние пилоты-операторы могут контролировать обстановку вокруг удаленного БПЛА только через свой монитор по поступающему видеосигналу и звуковому сопровождению, которые на больших дистанциях, к сожалению, приходят со значительным запозданием (до 1 сек) [3]. Поэтому крайне важно при отборе и подготовке внешних пилотов в авиации, операторов наземных, надводных и подводных мобильных комплексов иметь контингент с высоким уровнем реакции и зрительно-моторной координации [4].

Уровень техники.

По патенту 2557497 РФ [5] известен способ тренировки технико-тактических действий спортсмена в игровых видах спорта, где тренировки спортсменов осуществляются при помощи программно-аппаратного комплекса (ПАК). В данном способе используется управляемая светодинамическая подсветка поля действия человека. Световые зоны, выделенные светом, являются запрещенными для нахождения спортсмена, они имитируют противодействие игроков-соперников и, перемещаясь, препятствуют передвижению спортсмена. Спортсмен оценивает смоделированную игровую ситуацию, соизмеряет свои технические и скоростные возможности с динамикой перемещения запрещенных зон и совершает обводку запрещенных световых зон, имитирующих соперников. В способе задается сбалансированный режим физической и интеллектуальной нагрузки на спортсмена. При этом перемещения световых запрещенных зон предсказуемы для спортсмена и не связаны с его действиями на тренировочной площади. Предсказуемость изменения игровой ситуации определяется особенностью работы программно-аппаратного комплекса, который перемещает световые зоны прямолинейными отрезками до столкновения их с границами тренировочной площади и/или между собой, причем программа комплекса перемещает зоны, как имитацию ударных взаимодействий абсолютно упругих тел равной массы согласно существующим законам механики. В зависимости от подготовленности спортсмена и задач тренировки задается диаметр, количество и максимальная скорость запрещенных зон. Задача спортсмена – выполнить обводку зон при перемещении до заданных графиком тренировки участков тренировочной площади и/или удержаться в течение заданного времени от столкновения с запрещенной зоной в границах тренировочной площадки.

Недостатком данного изобретения является его ограниченная функциональная возможность. Этим техническим решение невозможно применить при оценке и развитии зрительно-моторной координации человека-оператора, работающего за монитором ПАК.

Из источника [6] известен тест военных летчиков. В данном тесте, наиболее близком к предлагаемой новации, в центре экрана монитора испытуемого формируется управляемый объект (УО), который испытуемый может перемещать с помощью компьютерной мышки в пределах обозначенной на мониторе квадратной зоны (КЗ). Вместе с тем, на экране предъявляется несколько мобильных объектов (МО), перемещающихся по экрану прямолинейными отрезками на площади КЗ и за ее пределами в поле видимости испытуемого. Задача испытуемого – после нажатия клавиши компьютерной мышки, курсор которой установлен на УО, перемещать УО по полю КЗ, минуя столкновения с МО. Момент контакта УО с МО или границей КЗ фиксируется ПАК, а на мониторе предъявляется время управления УО по КЗ от момента «Старт» до столкновения с МО или границами КВ.

Недостатком этого способа является его низкая эффективность, ограниченные функциональные возможности, неудобство его применения, а также ограничения в оценке и развитии зрительно-моторной координации в широком спектре когнитивно-моторных нагрузок.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности оценки и развития зрительно-моторной координации человека.

Технический результат достигается тем, что испытуемому на экране монитора ПАК предъявляют для тестового перемещения УО заданного размера и формы, а также заданное количество МО заданного размера и формы, которые перемещаются на экране программно прямолинейными отрезками по полю действия испытуемого.

Испытуемый, наблюдая за перемещениями МО, выявляет закономерность их перемещения и переводит УО в свободные от маршрутов МО места, уклоняясь от столкновений с МО и границами зоны действия УО. При этом новым является то, что

перемещение УО по полю монитора осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов.

Размером, формой зоны действия УО, а также размером УО, количеством, скоростью, размером, цветом, контрастностью и характером перемещения МО формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в каждом тесте или развивающем упражнении. Параметры и характеристики зоны действия УО, самих УО и МО выбираются из библиотеки ПАК или вводятся в ПАК исследователем с учетом подготовленности испытуемого.

В моменты столкновения УО с МО или границей зоны действия УО фиксируется ошибка испытуемого, подается или не подается звуковой и/или световой сигнал.

При этом зона действия УО может быть стационарной или мобильной в пределах экрана монитора, скорость МО задается постоянной или возрастает по заданной программе с момента «Старт» (неподвижного состояния) до момента ошибки испытуемого.

Тест повторяется заданное число раз с перерывами заданной длительности. Время до столкновения с МО или границей зоны действия УО во всех тестах автоматически фиксируется ПАК для анализа данных и вычисления среднеарифметического значения измеряемого показателя в заданных условиях.

По среднеарифметическому значению времени безошибочного управления УО в заданных условиях теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки судят об уровне зрительно-моторной координации испытуемого.

При этом сравниваются или не сравниваются показатели тестов, выполненных левой и правой рукой.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Предлагаемый способ оценки и развития зрительно-моторной координации человека осуществляется следующим образом. Исследователь выбирает из библиотеки компьютерных программ ту, которая, по его мнению, соответствует уровню возможностей испытуемого.

Далее на экране монитора ПАК испытуемому предъявляют заданное количество мобильных объектов (МО), которые перемещаются на экране программно с заданной закономерностью. Показывают демонстрационную версию теста, где УО уходит от столкновений с МО. Объясняют условия и правила теста. Дают возможность испытуемому выполнить несколько пробных перемещений УО по экрану монитора.

Затем переходят непосредственно к тестированию. Испытуемому предъявляют в центральной зоне монитора управляемый объект. Его размер и цвет выбран исследователем. После команды «Старт» испытуемый определяет закономерность перемещения МО и переводит УО в свободную зону монитора, удаляя УО от столкновений с МО. При этом испытуемый стремится не удалять УО от центра зоны действия УО. Все контакты УО с границами зоны его действия и МО фиксируется ПАК.

Перемещение УО по полю монитора может осуществляться при помощи джойстика, компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов. Уровень когнитивно-моторной нагрузки в тесте регулируется размером УО, количеством, скоростью, размером и характером перемещения МО. При этом исследователь может многовариантно варьировать балансом когнитивной и моторной нагрузки. Например, простые маршруты перемещения МО поперек монитора дают меньшую когнитивную нагрузку, а имитация ударных взаимодействий МО как абсолютно упругих тел равной массы, где испытуемый должен предугадывать маршруты МО, создает совершенно иную пространственно-временную картину, сложную для восприятия и принятия быстрого правильного решения.

По максимальному среднеарифметическому безошибочному времени действий испытуемого при различных вариантах нагрузки судят об уровне зрительно-моторной координации человека. Полученные данные сравниваются со среднестатистическими показателями тестирования других испытуемых для ранжирования и выявления наиболее подготовленных операторов.

Пример.

Испытуемый – студент, 19 лет, ведущая рука - правая, ведущая нога - правая, ведущий глаз - правый. Обследование проведено с использованием ноутбука Toshiba, тактовая частота процессора 2,3 ГГц, монитор размером по диагонали 15,6 дюймов, разрешение экрана монитора 1366×768 пикселей.

Испытуемому, после объяснения условий теста, в середине монитора компьютера (точка «Старт») предъявили для перемещения зеленую метку - УО диаметром 7 мм и пять красных МО диаметром 30 мм, передвигающихся с максимальной скоростью - 0.5 м/сек МО. Условия теста, включая вид перемещений МО, выбраны исследователем с учетом подготовленности испытуемого. МО предсказуемы для испытуемого. Предсказуемость изменения ситуации на мониторе определяется особенностью работы ПАК, который перемещает МО прямолинейными отрезками до столкновения их с границами экрана монитора и/или между собой. Программа ПАК перемещает МО как имитацию ударных взаимодействий абсолютно упругих тел равной массы согласно существующим законам механики.

Испытуемый, наблюдая за изменениями на мониторе, при помощи компьютерной мышки переводит УО без столкновений с МО в свободные поля зоны действия УО. Столкновения УО с границами зоны действия УО и с МО считаются ошибками. В таких случаях ПАК подает звуковой и световой сигнал, и тест продолжается или начинается вновь с исходных позиций.

ПАК автоматически высчитывает среднеарифметическое время перемещений УО без столкновений с МО. В данной серии среднеарифметическое значение исследуемых временных показателей составило - 15.3 сек.

На основании полученных данных и условий теста, а также среднестатистических данных аналогичных исследований, специалисты дают заключение об особенностях зрительно-моторной координации испытуемого и его профессиональной пригодности.

Очевидно, что совокупность приемов и порядок практических действий в данном изобретении обеспечивает достижение заявленного технического результата. Технический характер решения подтверждается наличием технического результата, получаемого при осуществлении данного изобретения. Предложенный способ впервые указывает путь и комплекс технических, алгоритмических и программных ресурсов, при помощи которых поставленная задача может быть решена.

При осуществлении заявляемого способа могут использоваться известные технические решения и средства, для создания тестов может быть использовано известное или оригинальное программное обеспечение.

Диагностика зрительно-моторной координации играет большую роль при оценке профессионального потенциала и общего функционального состояния человека. Яркое проявление отклонения от нормы, которая определяется специалистами в каждом конкретном случае, должно быть своевременно выявлено корректными методами. Это необходимо для последующей оценки профпригодности человека, допускаемого к управлению мобильными объектами в объемах, где присутствуют динамичные препятствия и предъявляется жесткий лимит времени для принятия эффективного решения в сложившихся пространственно-временных обстоятельствах.

Использование данного способа показывает эффективность и высокий потенциал предлагаемого изобретения. Данный способ позволяет определить количественные показатели зрительно-моторной координации человека в большом диапазоне режимов тестирования испытуемых. Сравнивая количественные результаты разновременных тестов, можно корректно определить динамику изменений зрительно-моторной координации человека.

Таким образом, заявляемый способ с предложенными техническими ресурсами обладает новыми свойствами, обусловливающими получение заявленного технического результата. Являясь эффективным инструментом, данный способ расширяет арсенал исследовательских средств человека. Бесспорно, что предложенный способ позволяет получить количественные данные, которые ранее были недоступны для специалистов.

Источники информации

1. https://postupi.online/journal/novie-professii/kuda-postupat-na-operatora-bespilotnogo-letatelnogo-apparata-bpla/ Беспилотный летательный аппарат.

2. https://aeronet.aero/analytics/2018_01_22_how_to_become_drone_operator_in_russia Обучение операторов дронов.

3. https://stat.mil.ru/files/morf/Sbornik-konferencii-2017.pdf - Перспективы развития и применения комплексов с беспилотными летательными аппаратами.

4. Прокофьев С. Подготовка операторов беспилотных летательных аппаратов // Зарубежное военное обозрение. – 2004. №8. – С.37-43

5. Патент 2557497 РФ, МПК А63В 71/00. Способ тренировки технико-тактических действий спортсмена в игровых видах спорта / Афоньшин В.Е.; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20.

6. https://i-fakt.ru/test-na-reakciyu-dlya-voennyx-pilotov/ Тест на реакцию военных пилотов.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для оценки и развития зрительно-моторной координации человека. Испытуемому на экране монитора программно-аппаратного комплекса (ПАК) предъявляют для тестового перемещения управляемый объект (УО) заданного размера и формы, а также заданное количество мобильных объектов (МО) заданного размера и формы, которые перемещаются на экране программно прямолинейными отрезками по полю действия испытуемого. Испытуемый, наблюдая за перемещениями МО, выявляет закономерность их перемещения и переводит УО в свободные от маршрутов МО места, уклоняясь от столкновений с МО и границами зоны действия УО. При этом особенностью является то, что перемещение УО по полю монитора осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов. Размером, формой зоны действия УО, а также размером УО, количеством, скоростью, размером, цветом, контрастностью и характером перемещения МО формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в каждом тесте или развивающем упражнении. Параметры и характеристики зоны действия УО, самих УО и МО выбираются из библиотеки ПАК или вводятся в ПАК исследователем с учетом подготовленности испытуемого. В моменты столкновения УО с МО или границей зоны действия УО фиксируется ошибка испытуемого, подается или не подается звуковой и/или световой сигнал. При этом зона действия УО может быть стационарной или мобильной в пределах экрана монитора, скорость МО задается постоянной или возрастает по заданной программе с момента «Старт» (неподвижного состояния) до момента ошибки испытуемого. Тест повторяется заданное число раз с перерывами заданной длительности. Время до столкновения с МО или границей зоны действия УО во всех тестах автоматически фиксируется ПАК для анализа данных и вычисления среднеарифметического значения измеряемого показателя в заданных условиях. По среднеарифметическому значению времени безошибочного управления УО в заданных условиях теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки судят об уровне зрительно-моторной координации испытуемого. Способ позволяет повысить эффективность оценки и развития зрительно-моторной координации человека. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ оценки и развития зрительно-моторной координации человека, где испытуемому на экране монитора программно-аппаратного комплекса предъявляют для перемещения управляемый объект заданного размера и формы, а также заданное количество мобильных объектов заданного размера и формы, которые перемещаются на экране программно прямолинейными отрезками; испытуемый, наблюдая за перемещениями мобильных объектов, выявляет закономерность их перемещения и переводит управляемый объект в свободные от маршрутов мобильных объектов места, уклоняясь от столкновений с мобильными объектами и границами зоны действия управляемого объекта, отличающийся тем, что перемещение управляемого объекта осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов в течение заданного времени или до заданного количества ошибок испытуемого; размером, формой зоны действия управляемого объекта, а также размером управляемого объекта, количеством, скоростью, размером, цветом, контрастностью и характером перемещения мобильных объектов формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в тесте или упражнении; параметры и характеристики зоны действия управляемого объекта и мобильных объектов выбираются из библиотеки программно-аппаратного комплекса или вводятся в программно-аппаратный комплекс исследователем с учетом подготовленности испытуемого; в моменты столкновения управляемого объекта с мобильным объектом или границей зоны действия управляемого объекта фиксируется ошибка испытуемого, подается или не подается звуковой и/или световой сигнал; при этом зона действия управляемого объекта стационарна или мобильна в пределах экрана монитора, ее перемещения осуществляются по заданной программе; начальная скорость мобильных объектов задается с учетом подготовленности испытуемого и/или возрастает по заданной программе с момента «Старт», неподвижного состояния, до момента ошибки испытуемого; тест повторяется заданное число раз с перерывами заданной длительности; время от начала теста до столкновения с мобильным объектом или границей зоны действия управляемого объекта и/или между каждыми ошибками во всех тестах автоматически фиксируется программно-аппаратным комплексом для анализа данных и вычисления среднеарифметического значения измеряемого показателя в заданных условиях; по среднеарифметическому значению времени безошибочного управления управляемым объектом в заданных условиях теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки судят об уровне зрительно-моторной координации испытуемого.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тестирование осуществляют последовательно обеими руками испытуемого с последующей оценкой и выявлением его особенности зрительно-моторной координации.