Устройство для измерения критической частоты световых мельканий Советский патент 1985 года по МПК A61B3/00 

.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностических исследований функционального состояния зрительного анализатора человека.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения КЧСМ, содержащее триггер, генератор, преобразователь напряжениечастота, первый и второй жду1цие мультивибраторы, компаратор $ кнопку испытуемого, регистратор, источник световых импульсов 1.

Однако известное устройство имеет значительную динамическую погрешность измерения, обусловленную изменением частоты за промежуток времени с момента достижения критической частоты слияния мелькаНИИ до реакции испытуемого. В результате регистратор фиксирует частоту, отличную от действительного значения критической частоты слияний мельканий, наблюдаемого испытуемым в момент достижения этого значения, испытуемый может проскочить момент достижения КЧСМ, т.е. среагировать позднее, что приводит к . возникновению динамической погрешности измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения при одновременном уменьшении времени измерений. I. .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения критической частоты световых мельканий (КЧСМ), содержащее первьй триггер, генератор, преобразователь напряжение-частота, последовательно соединенные первый и второй ждущие мультивибраторы, а также компаратор, регистратор, источник световых импульсов и кнопку испытуемого, причем один выход генератора соединён с входом компаратора, а . другой - с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с первым входом регистратора и источником световых импульсов, введены пусковая кнопка, второй и третий триггеры, переключатель режимов, счетчик, кодовый формирователь, индикатор сбоя, причем вход индикатора сбоя соединен с выходом компаратора, выходы первого, второго и третьего триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, пуско352

вая кнопка одним выходом соединена с первым входом первого триггера, а вторым - с первым входом счетчика, кнопка испытуемого соединена с вторым входом первого триггера, входом первого яодущего мультивибратора , первым входом второго триггера и вторым входом счетчика, выходы nepiBoro и второго ждущих мультивибраторов соединены соответственно с первым входом третьего триггера, вторым входом регистратора и вторыми входами второго и третьего триггеров, кодовый формирователь соединен с третьим входом счетчика.

На фиг. t представлена структурная схема устройства для измерения КЧСМ; на фиг.. 2 - диаграмма алгоритма работы устройства.

Устройство для измерения КЧСМ содержит пусковую кнопку 1, кнопку 2 испь1туемого, первый 3 и второй 4 ждущие мультивибраторы, первьй 5, второй 6 и третий 7 триггеры , переключатель 8 режимов, регистратор 9, генератор 10 линейноизменяемого напряжения, преобразователь ,11 напряжение-частота,

источник 12 световых импульсов, компаратор 13, индикатор 14 сбоя. счетчик 15 числа измерений, кодовый формирователь 16.

Вход индикатора 14 соединен с

выходом компаратора 13, выходы триггеров 5-7 соединены через переключатель 8 с входом генератора 10, кнопка 1 первым выходом соединена с первым входом триггера 5

и первым входом счетчика 15. кнопка 2 соединена с первыми входами мультивибратора 3, триггера бис вторыми входами триггера 5, счетчи-. ка 15, выходы последовательно соединбнных мультивибраторов 3 и 4 соединены соответственно с первым входом триггера 7, вторым входом регистратора 9 и с вторыми входами триггеров 6 и 7, а выход кодового

формирователя 16 соединен с третьим входом счетчика 15.

Триггеры 5-7 представляют собой стандартные R-S-триггеры. Одновременно во включенном состоянии может находиться только один триггер. В качестве генератора 10 линейно изменяемого напряжения применен стандартный интегратор на ОУ с ре3

зисторами на входе, коммутируемыми переключателем 8, чтобы получить различную скорость нарастания напряжения на выходе генератора 10, а изменяя полярность входного напряжения - изменять направление интегрирования (нарастание или падение выходного напряжения). Счетчик 15 обеспечивает проведение определенного (заданного с помощью формирователя 16) числа измерений КЧСМ в каждом испытании и производит (после испытания) установку (по игане обнуление) блоков устройства в исходное состояние.

Счетчик 15 выполнен на стандартной ИМС (типа К155ИЕ7), обеспечивающей параллельную и последовательную запись информации.

Погрешность измерения КЧСМ, обусловленная временной задержкой между моментом восприятия и ответной реакцией, определяется как FKMCM Vpt: (1)

где cfF - погрешность измерения

КЧСМ, Гц-,

Up - скорость увеличения частоты, Гц/Cj

Т - время простой двигательной реакции, с. .|

Если задаться допустимой погрещностью измерения КЧСМ, равной

ис1с« Гц согласно (1) скорость увеличения частоты световых мельканий Vp не может превышать

г Гц Р г 0,Гс

1 Гц/с, (2) Учитывая, что после каждого измерения КЧСМ частота световых мельканий сбрасьшается устройством-прототипом до начальной величины, то время одного измерения в общем случае составляет

. - FWMH -

И5М

(60-20) Гц .

(3) 40 с, .

где ,j. - максимально возможная величина КЧСМ,

- Минимально возможная

«ИН величина КЧСМ.

Обычно оценку КЧСМ проводят по десяти измерениям с учетом поправки Стьюдента.

U99354

Таким образом, общее время испытания на устройстве-прототипе составляет

То5и пТ„,м до СЮ

(4)

5 400 с,

где То5 общее время испытания, Т из/л время одного измерения, п - количество измерени11 в

одном испь1тании.

o Устройство для измерения КЧСМ работает следующим образом.

В исходном состоянии генератор 10 выдает на преобразователь 11 постоянное напряжение, соответствующее 5 минимальной (начальной) частоте

F.. световых мельканий. Преобразовап.

тель 11 преобразует это напряжение в частоту, которая управляет источником 12 (интервал О - Т) При

20 включении кнопки 1 (момент Т ) на вход разрещения параллельной записи счетчика 15 поступает импульс, обеспечивающий запись в счетчике 15 числа, определяемого формирова5 телем 16, одновременно кнопка 1 включает триггер 5, который через переключатель 8 устанавливает генератор 10 в режим генерации быстроменяющегося линейно нарастающего

0 напряжения с крутизной S . Преобразователь 11 преобразует это напряжение в пропорционально изменяющуюся частоту, которая- источником 12 преобразуется в световые импульсы, предъявляемые испытуемому

(интервал Т - Т ). В момент слияния световых мельканий испытуемый нажимает кнопку 2 (момент Tj) , при этом включается мультивибратор 3

0 и выключается триггер 5, в результате чего генератор 10 вьщает на преобразователь 11 постоянное напряжение, соответствующее критической частоте FKP , а с выхода ждущего мультивибратора 3 на регистратор 9 поступает сигнал разрещения регистрации частоты мельканий, соответствующей (интервал Tj- Tj). В момент Tj мультивибра5С тор 3 выключается и своим задним ч фронтом включает мультивибратор 4 и триггер 7, который через переключатель 8 устанавливает генератор 10 в режим генерации линейно спадающего напряжения с крутизной Зг (интервал Tj - Т), при этом частота уменьшается от на фиксированную величину uF. В момент TIJ мультивибратор 4 выключает ся и своим задним фронтом включает триггер 6 и выключает триггер 7. Триггер 6 через переключатель 8 устанавливает генератор 10 в режим генерации медленно меняющегося линейно нарастающего напряжения с крутизной Sj, преобразуемого по цепи генератор 10 - преобразователь 11 - источник 12 в световые импульсы (интервал Т - Т). В момент слияния световых мельканий (момент Tj) испытуемый нажимает кнопку 2, при этом включается мультивибратор 3 и выключается триггер 6. Генератор 10 сохраняет на выходе постоянное напряжение, соответствующее С выхода мультивибратора 3 на регистратор 9 поступает сигнал разрешения регист рации. В момент Т мультивибратор 3 выключается и задним фронтом включает мультивибратор 4 и триггер 7. В интервале Тт уменьшение частоты происходит аналогично вьшеописанному (интервал Tj Т), причем, учитывая, то, что кру тизна изменения частоты 82 в процессе проведения эксперимента остается постоянной, можно, изменяя длительность импульса, генерируемого мультивибратором 4 изменять величину сброса частоты & (регулировкой Тсбросс) 2 момент TT сно ва включается триггер 6 и цикл пов торяется. При каждом нажатии кнопки 2 испытуемым из числа, записанного перёд испытанием в счетчике 15, вычитается единица и при совпа дении числа проведенных измерений КЧСМ с числом, заранее занесенным в счетчик 15 с формирователя 16, на его выходе появляется сигнал обнуления, устанавливающий триггер 5-7 и переключатель 8 в исходное состояние. Для проведения нового ц ла измерений необходимо нажать кно ку 1 . В : том случае, когда испытуе пропустит момент слияния свето вых мельканий, теряет смысл дальне шее увеличение частоты и компарато 13, установленный регулятором поро га на максимальное значение КЧСМ человека, вкл1бчает индикатор 14 сбоя. Если испытателю априорно известно максимальное значение КЧСМ . конкретного испытуемого, то он с помощью регулятора порога компарат 56 ра 13 устанавливает индивидуальное значение порога. В процессе испытаний опытных образцов устройства на контингенте из 50 испытуемых было установлено, что диапазон разброса значений КЧСМ в процессе одного испытания не превышает 1-2 Гц. Из этого следует, что величина сброса частоты ДР должна быть не менее этой величины, т.е. лР - должна гарантировать такое уменьшение частоты, чтобы испытуемый уверенно отличал мелькающий свет от непрерывного. В целях правильной установки величины ЛР в устройстве предусмотрена ее регулировка изменением длительности интервала времени сброса частоты (интервалы Т, - Т , Т,) регулятором Таким образом, предлагаемое устройство в первом цикле испытания производит оценочное определение значения КЧСМ конкретного испытуемого при достаточно высокой скорости изменения частоты световых мельканий, а затем ( ориентируясь на эту величину) в последующих циклах испытания каждое новое измерение начинается не с начальной (как у прототипа), а с величины несколько меньшей (на величину йР) оценочного значения КЧСМ данного испытуемого. Введение оценочного цикла, адаптирующего устройство к конкретному испытуемому, позволяет резко сократить диапазон изменения частоты световых мельканий и тем самым сократить общее время испытания. Такой алгоритм работы одновременно обеспечивает значительное повышение точности измерения КЧСМ. Пусть, например,, скорость увеличения частоты мельканий ТГр 1 Гц/с, дР 2 Гц. В этом случае на десять измерений: КЧСМ будет затрачено (не считая оценочного) о.« - е О rfic 20 с. Время паузы и сброса можно не учитывать, так как оно составляет 20-40 мс в каждом измерении. Как было показано выше (4), время, затрачиваемое устройством-прототипом при аналогичной скорости увеличения частоты и количестве испытаний, составляет 400 с. Таким образом,

7

предлагаемое устройство сокращает время измерений в 400 с/ 20 с 20 раз при одинаковой методической погрешности, определяемой скоростью увеличения частоты.

Очевидно, что увеличение времен измерения, позволяет пропорционально уменьшить погрешность измерения Так, например, увеличение времени испытания до 2 мин, что согласуется с требованиями физиологов, включающего десять циклов измерения КЧСМ, скорость изменения частоты Tip (при сохранении величины др 2 Гц) составит

49935

8 10

4Е 10

1Гр п , Т«Г 120 с 0,17 Гц/с

и (согласно (1)) погрешность измере5 ния КЧСМ будет равна

tTf -S 0,17 Гц/с « 0,1 с 0,02 Гц.

Таким образом, предлагаемое устройство для измерения КЧСМ дает to выигрыш по точности измерения в 5 раз при выигрьше во времени в 3 раза, что уменьшает нагрузку зрительного анализатора испытуемого, уменьшая его утомление до допустимых пределов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СВЕТОВЫХ МЕЛЬКАНИЙ , содержащее первый триггер, генератор, преобразователь напряжение-частота, последовательно соединенные первый и второй ждущие мультивибраторы, а также компаратор, регистратор, источник световых импульсов и кнопку испытуемого, причем один выход генератора соединен с входом компаратора, а другой с входом преобразователя напряжение-частота , выход которого соединен с первым входом регистратора и источником световых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения при одновременном уменьшении времени измерений, в него введены пусковая кнопка, второй и третий триггеры, переключатель режимов, счетчик, кодовый формирователь, индикатор сбоя, причем вход индикатора сбоя соединен с выходом компаратора, выходы первого, второго и третьего триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, пусковая кнопка одним выходом соединена с первым входом первого триггера, а вторым - с первым входом счетчика, ;кнопка испытуемого соединена с вторым входом первого -триггера, входом первого (Л ждущего мультивибратора, первым с входом второго триггера и вторым входом счетчика, выходы первого и второго яузущих ь(ультивибраторов соея динены соответственно с первым вхо дом третьего триггера, вторым входом регистратора и вторыми входами 4 второго и третьего триггеров, ко;о довый фо1Н4Ирователь соединен с тьим входом счетчика. СО СП

Рв9 яорова