Имитатор бимодального слежения Советский патент 1984 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для опре деления уровня работоспособности оператора на основе ннтегративных показателей глазо- и слуходвигательной координации и регистрации величины текущей ошибки рассогласования для последующего анализа его психофизиологических характеристик.

Устройство может быть использовано для профессионального отбора, обучения и оперативного контроля уровня работоспособности операторов в замкнутых системах полуавтоматического управления, а также в экспериментальных исследованиях, когда необходимо регистрировать изменения психофизиологических характеристик при воздействии различных внешних и внутренних факторов. Кроме того, показывает свою эффективность как средство неклинического диагностирования многих видов нарушений кровообращения головного мозга и для стимуляции процессов реабилитации.

Известны устройства, в которых используются тесты на преследующее двухкоординатное 1 и 2, или компенсаторное (обычно однокоординатное) слежение с выведением величины модуля ошибки рассогласования в качестве текущей оценки и регистрации числа «выходов на цель за эпоху анализа, в качестве интегративной оценки 3.

Известны также устройства, в которых помимо визуальной индикации применяется простейщая звуковая индикация, показывающая, что величина рассогласования превышает заданное предельное значение 4.

Эти устройства содержат блоки задания программы теста, блоки управления (реакции) оператора, блоки предъявления информации и блоки вычисления ощибки слежения. По своим функциональным возможностям известные устройства не являются взаимозаменяемыми, а в значительной степени дополняют друг друга.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является «устройство для контроля работоспособности оператора, содержащее двухкоординатную ручку управления визиром оператора, блок визуальной индикации траектории метки и визира и блок управления программой теста, задающий параметры траектории преследуемой метки 4.

Устройство, в котором осуществляется тест на преследующие адаптирующееся слежение на плоскости, имеет существенные ограничения, так как предъявляемый тест не содержит элементов слежения с разделенным вниманием и совершенно не использует слуховой канал оператора.

Цель изобретения - проведение исследования в средах с повышенной агрессивностью.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем блок световой индикации, блок двухкоординатной ручной компенсации рассогласований, выходы которого соединены с первыми входами двух дифференциальных усилителей, два вторых входа которых через инерционные звенья

0 соединены с выходами блока задания траектории движения метки, вход которого соединен с выходом нуль-огана, второй выход нуль-органа соединен со входом регистратора числа совпадений, блок световой индикации выполнен в виде центрального

5 светового индикатора, четырех световых индикаторов малых и средних рассогласований, расположенных симметрично относительно центрального индикатора и четырех световых индикаторов больших рассогла0сований, расположенных на продолжении отрезков, содиняющих центральный световой индикатор со световыми индикаторами малых и средних рассогласований, и дополнительно содержит четырехвходовой активный сумматор, выход которого соединен

5 с центральным световым индикатором, входом нуль-органа и входом управляемого звукового генератора, выход которого соединен со входом акустического излучателя, четыре пороговых униполярных уси0лителя, которых соединены со световыми индикаторами больших рассогласований, а входы содинены с четырьмя входами активного четырехвходового сумматора и четырьмя входами дифференциальных усилителей, четыре униполярных усилителя, соединенных выходами со световыми индикаторами малых и средних рассогласований, а входами с четырьмя входами четырехвходового активного сумматора.

На чертеже представлена функциональ0ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок световой индикации, содержащий девять световых индикаторрв 1-9, активный четырехвходовой сумматор 10, униполярные усилители 11 -

5 14, пороговые униполярные усилители 15- 18, дифференциальные усилители 19 и 20, потенциометры 21 и 22 блока двухкоординатной ручной компенсации рассогласований, блок 23 задания траектории движения метки, инерционные звенья 24 и 25, нуль0орган 26, управляемый звуковой генератор 27, акустический излучатель 28, регистратор числа совпадений 29.

Устройство работает следующим образом.

Когда напряжения ПТ Ехм и Еум, по5данные на сигнальные входы дифференциальных усилителей 20 и 19, будут уравновешены напряжениями ЕХЬ и ,

поданными с потенциометров 21 и 22 рукоятки управления на другие (симметричные) входы тех же усилителей, выходные напряжения на всех четырех выходах станут равными нулю. Это вызывает погасание всех точечных источников визуального индикатора и снижение частоты звукового генератора 27 (питающего акустический излучатель) до минимума. При полной компенсации рассогласований срабатывает также нуль-орган 26, который формирует импульс, включающий механизм случайного выбора новых значений Ехми Ey на выходах блока 23. Напряжения ПТ на входах дифференциальных усилителей начинают изменяться по экспоненциальному закону со скоростью, определяемой величиной, постоянной времени инерционных звеньев 24 и 25. Неравенство входных напряжений приводит к появлению сигналов частных рассогласований Ех и Еу на одном из двух выходов каждого дифференциального усилителя. Так, например, если одинаково ярко горят индикаторы 1-3, а рукоятка управления находится в центре (нейтральное положение), то метку следует искать в середине верхнего правого квадранта. При перемещении рукоятки управления в эту зону по прямой наблюдается одновременное постепенное уменьшение яркости и погасание индикаторов 2 и 3, после чего снижается яркость центрального индикатора I. Одновременно понижается высота тона акустического излучателя 28. Полной компенсации рассогласования по обеим осям координат и погасания центрального индикатора оператор добивается, ориентируясь не столько на интенсивность слабосветящегося индикатора 1, сколько на высоту тона в телефонах, так как чувствительность и небольщим перемещениям рукоятки управления у звукового тонального индикатора выше и оператор по слуху находит точку минимума, когда он слышит наиболее низкий тон. В момент полной компенсации срабатывает нуль-орган 26, и оператор снова слышит высокий тон и видит новую комбинацию источников света, указывающую положение метки по отношению к положению рукоятки управления.

Выходным регистрируемым показателем уровня работоспособности оператора является число совпадений метки и визира, сделанных им за отведенное ему время и зарегистрированных регистратором числа совпадений 29. В зависимости от скорости перехода метки в новое стационарное положение могут быть два варианта работы устройства.

При быстром переходе метки в новое положение оператор получает об этом полную информацию до начала движения рукоятки. Когда же этот переход осуш

ется медленно (постоянная времени звеньев 24 и 25 более 1 с), то оператор с небольшим отставанием успевает следить за скрытым движением метки и может настигнуть ее ранье, чем она займет стационарное положение.

Первый режим используется для экспрессоценки работоспособности и чаще всего на рабочих местах, а второй, при котором желательно регистрировать аналоговый сигнал рассогласования (с выхода сумматора 10), предпочтителен в лабораторных исследованиях для получения полной картины динамики основных параметров, характеризующих деятельность оператора.

Расщирение сферы применения устройства достигается прежде всего введением тональной индикации, непрерывно информирующей оператора о величине суммы модулей частных рассогласований (между визиром и меткой) высотой излучаемого тона. Индикация этого вида характерна для компенсаторного слежения и в случае, когда она единственная, - позволяет оператору осуществить двухкоординатное слежение (с раздельным вниманием), но требует от него дополнительной затраты времени и существенных усилий, так как поставляемая ею информация не содержит данных о форме траектории метки и знаке рассогласования. Однако, когда рассогласование становится достаточно малым и оператору необходимо лишь уточнить совпадение метки и визира, поиск точки нулевой ошибки на слух оказывается более эффективным («тональный верньер) и внимание оператора непроизвольно переключается на звуковой поиск. Таким образом, роль грубого поиска целесообразно оставлять за визуальной индикацией, а точную доводку на цель производить по тону. В итоге последовательное распределение функций между визуальной и ауральной информацией задействует психофизиологические механизмы оператора, ответственные за элементы простого и сложного компенсаторного слежения, преследующего слежения, слежения с раздельным вниманием (по каждой оси координат) и слежение с переключением внимания с сигналов одной модальности на другую. Все это существенно увеличивает функциональные возможности устройства и расщиряет сферу его применения, делая его универсальным исследовательским и контрольным инструментом. Кроме того, замена прямого отображения траектории метки и преследующего ее визира на экране дисплея косвенной индикацией места нахождения метки (с точностью 10-20% от линейных размеров условной плоскости отображения) позволяет исключить применение ЭЛТ, которые. (помимо своих размеров и веса) снижают надежность устройства, работающего в условиях, когда опасность искрового пробоя совершенно недопустима.

Предложенная система визуальной и дополнительной ауральной индикации позволяет существенно упростить весь комплексный блок устройства, снизить размеры и вес прибора и устранить один из основных элементов, снижающих надежность установки.

ИМИТАТОР БИМОДАЛЬНОГО СЛЕЖЕНИЯ, содержащий блок световой индикации, блок двухкоординатной ручной компенсации рассогласований, выходы которого соединены с первыми входами двух дифференциальных усилителей, два вторых входа которых через инерционные звенья соединены с выходами блока задания траектории движения метки, вход которого соединен с выходом нуль-органа, второй выход нуль-органа соединен со входом регистратора числа совпадений, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности проведения исследований в средах повыщенной агрессивности, блок индикации выполнен в виде центрального светового индикатора, четырех световых индикаторов малых и средних рассогласований, расположенных симметрично относительно центрального индикатора и четырех световых индикаторов больших рассогласований, расположенных на продолжениях отрезков, соединяющих центральный световой индикатор со световыми индикаторами малых и средних рассогласований и дополнительно содержит чес S тырехвходовой активный сумматор, выход которого соединен с центральным световым (Я индикатором, входом нуль-органа и входом управляемого звукового генератора, выход которого соединен с входом акустического излучателя, четыре пороговых униполярных усилителя, выходы которых соединены со световыми индикаторами больших рассогласований, а входы соединены с четырьмя входами активного четырехвходоГчЭ вого сумматора и четырьмя выходами дифсо ференциальных усилителей, четыре унипоО5 лярных усилителя, соединенных выходами 4 со световыми индикаторами малых и средних рассогласований, а входами-с четырьмя входами четырехвходового активного сумматора.