Устройство для исследования скорости и точности двигательных реакций Советский патент 1988 года по МПК A61B5/10 A61B5/16 

И

со

о со

ел

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования двигательных функций человека и может быть црименено в лечебно-профилактических учреждениях неврологического профиля, в лабораториях психологии и физиологи труда, педагогике, спортивной медицине и т.д., при измерении и оценке состояния двигательной системы человека.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем раздельного измерения времени сенсорного компонента двигательных реакций, точности двигательной реакции и времени осуществления движения и автоматизированной обработки рез) льтатов измерений.

На фиг. I изображена структурная схема устройства для исследования скорости и точности двигательных реакций; на фиг. 2 - структурная схема блока мишеней при использовании в качестве датчика точности пластины из высокоомного материала; на фиг. 3 - структурная схема блока мишеней и преобразователя кодов при использовании в качестве датчика точности концентрических токопроводящих контактных колец.

Устройство для исследования скорости и точности двигательных реакций содержит элемент 1 защиты от дребезга, элемент НЕ 2, первый элемент И 3, первый И и второй 5 делители частоты, триггер 6 индикации, второй элемент И 7, первый элемент И,ЛИ 8, специализированный вычислитель 9, блок мип 1еней 10, преобразователь 11 кода, три1тер 12 преобразования кода, схе.му 3 ф;}р.1ирования адреса, счетчик 14 конца, второй элемент ИЛИ 15, триггер 16 пуска, генератор 17 тактовых импульсов, клавиатуру 18 задания темпа, генератор 19 случайных чисел, контактную указку 20, контактную площадку 21, триггер 22 предупредительной лампочки, третий элемент И 23, счетчик 24 номера стимулов, дешифратор 25 сти.чулов, блок 26 индикации стимулов, предупредительную лампочку 27, первую 28 и вторую 29 кнопки и ключ 30.

Блок 10 мишеней на основе параллельно включенных (относительно оцорного источника напряжения) высокоомных дисков (фиг. 2) содержит высокоомные диски 31, дифференцируюшее устройство 32 и усилитель-формирователь 33..

Блок 10 мишеней на основе параллельно включенных групп контактных колец и преобразователь кодов к ним (фиг. 3) содержит группы контактных колец 34, шифратор 35, третий элемент ИЛИ 36, счетчик- регистр 37 преобразователя кодов, нуль-ор- ган 38, триггер 39 разрешения преобразования, четвертый элемент И 40 и генератор 41 тактов.

Контактная указка соединена с последовательно включ нными элементом зашиты от

10

дребезга, элементом НЕ, первым элементом И, первым и вторым делителями частоты, триггером индикации, вторым элементом И, первым элементом ИЛИ, а также 5 специализированным вычислителем, первая группа входов которого соединена с группой выходов схемы формирования адреса, первый вход которого соединен с первым входом блока индикации сти.му.юв, первым входом второго элемента И и прямым выходом триггера индикации, второй вход соединен с выходом элемента заш.ить от дребезга и входами счетчика конца, элс.мента НЕ, первого и второго делителей частоты, а третий вход соединен с выходом триг- гера преобразвания кода, первый вход которого соединен с первым входо.м триггера предупредительной лампочки, вторыми входами триггера индикации, преобразователя кодов и вторы.м выходо.м блока мишеней, а второй вход соединен с первым выходом 0 преобразователя кодов, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока мишеней, а второй выход соединен с вторым входо.м первого элемента ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов соеди- с кен со вторым входом второго элеме.чта И и вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходо.м триггера пуска, первый вход которого через первую кнопку соединен с общей шиной, которая соединена с контактной указкой и 0 через вторую кнопку с первым входом второго элемента ИЛИ, вход которого подключен к второму входу триггера пуска, а второй вход подключен к выходу счетчика конца, второй вход триггера предупредительной ла.мпочки соединен с выходо.м пер- 5 вого и входом BTOpoi o де.чителя - частоты, а выход через предуггредительную лампочку соединен через ключ с обшей шиной и первым входом дешифратора стимулов, выходы которого соединены с группой входов блока и}1дикации стимулов, а группа входов соеди- иена с группой выходов счетчика сти.мулов, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход когорого соединен с инверсны.м выходо.м три1 гера индикации, а второй вход с выходом .млад- с шего разряда группы выходов генератора случайных чисел, которые подключены к группе входов второго делителя частоты, выход которого соединен с первы.м входо.м триггера индикации и третьим входом специализированного вычислителя, а группа вхо- 0 дов первого делителя частоты подключена к группе выходов клавиатуры задания темпа., Устройство может работать в двух режимах. В первом режиме при разомкнутом ключе 30 в работу включается группа мишеней, расположенных в блоке 10, в центре 5 которых расположены точечные источники света блока 16 индикации сти.мулов.

Перед начало.м исследования испытуе.мый удерживает контактную указку 20 на контактной площадке 21, равноудаленной от расположенных полукругом мишеней в блоке мишеней 10. По случайному равномерному закону в центрах мишеней 10 вспыхивают точечные источники света. В момент появления светового сигнала испытуемый должен как можно быстрее н точнее попасть контактной указкой 20 в центр мишени 10 и возвратить контактную указку 20 на исходную контактную плош,адку 21. При этом автоматически фиксируется время сенсорного компонента двигательной реакции (время от момента появления светового сигнала до начала движения), время соответственно движения (от момента начала движения до момента касания мишени контактной указкой), точность двигательных реакций (код расстояния от центра мишени до места касания контактной указкой). Число двигательных реакций, измеряемых в течение одного эксперимента, задается коэффициентом пересчета счетчика 14 конца, который может устанавливаться экспериментатором.

Во втором режи.ме при замкнутом ключе 30 дешифратор стимулов фиксирует свое начальное состояние, что обеспечивает в блоке 26 индикации стимулов готовность к работе только одного точечного источника света, находящегося под центральной мишенью блока мишеней 10. Предупредительная лампочка 27, находящаяся в непосредственной близости ог центральной мишени, подготавливается к работе. В начале эксперимента, как и в перво.м случае, испытуемый удерживает контактную указку 20 на контактной площадке- 21. Через выбранное экспериментатором вре.мя, загорается предупредительная лампочка 27. сообщая испытуемому о близости вспышки точечного источника и готовя его к действию. Далее через небольшой, но случайный промежуток времени, следует вспышка источника под центральной мишенью. Действия испытуемого совпадают с его действиями по первому режи.му с той лишь разницей, что в данном случае точечный источник света появляется всегда в одном и том же месте, на котором фиксирует внимание испытуемый.

Первый 4 и второй 5 делители частоты имеют перестраивае.мые коэффициенты деления, которые для первого делителя частоты определяются со стороны клавиатуры 18 задания темпа, а для второго - со стороны генератора 19 случайных чисел. Специализированный вычислитель 9 имеет типовую структуру микроэвм с двумя уп- равляюшими входами и одним информационным. Схема 13 формирования адреса выполняется по комбинационному типу и реализует булевы функции, приведенные ниже.

Перед началом эксперимента экспериментатор ключом 30 выбирает режим работы, задает число измеряемых двигательных реакций (коэффициент пересче-ка для

счетчика 4 конца) и промежуток времени между каждым возвратом испытуемы.м контактной указки 20 на исходную контактную площадку 21 и новым зажиганием то- 5 чечного источника света в центре одной из мишеней 10. Нажатием на вторую кнопку 29 элементы устройства устанавливаются в исходное состояние. При нажатии на первую кнопку 28 триггер 16 пуска устанав- „ ливается в состояние «1. При замыкании контактной площадки 21 на общую шину через контактную указку 20 на выходе элемента 1 защиты от дребезга формируется логический нуль, который преобразует в «1 элементом НЕ 2, открывая первый элемент 5 И 3. В то время, когда триггер 6 индикации находится в нулевом состоянии, третий элемент И 23 открывается и с младщего разряда генератора 19 случайных чисел счетчик 24 номера стимулов заполняется по равномерному случайному закону. Через время, определенное коэффициентами деления частоты первого 4 и второго 5 делителей частоты, вырабатывается сигнал, в который устанавливает триггер 6 индикации в состояние «I. При этом третий элемент И 23 закры- 5 вается и в счетчие формируется код, определяющий номер точечного источника света, который при разомкнутом ключе 30, дещифрируется дешифратором 25 и передается в блок 26 индикации стимулов. Выбранный точечный источник света включает- 0 ся сигналом с единичного вы.хода триггера 6 индикации. Одновременно с этим сигналом В специализированному вычлспителю сообщается о начале такта обработки ин- фор.мации. В это же вре.мя открывается второй эле.мент И 7 и через первый элемент 5 ИЛИ 8 в специализированный вычислитель 9 поступают и.мпульсы от генератора 17 тактовых импульсов, кодирующих время задержки реакции. Тип информации (инфЪрма- ция о то.м, что передает время задержки) - специализированному вычислителю сообщает схема 3 формирования адреса, которая в данном случае реализует булеву функцию

. Х- Z

В момент отрыва контактной указки 20 5 от контактной площадки 21 на входе схемы 13 формирования адреса изменяется переменная X и схема реализует функцию

,

что сообщает специализированному вычислителю о том, что поступающая по 0 входу А (2) инфор.мация, кодирует время двигательной реакции. Кроме того, в момент отрыва по первым входам делители 4 и 5 частоты устанавливаются в исход- ное состояние. В момент касания контактной указки 20 индицируемой мищени в бло- ке мишеней 10 на втором выходе последнего вырабатывается сигнал Re, который устанавливает в состяние «О триггер 6 индикации, гася точечный источник света в

15

блоке 26 индикации стимулов, закрывая второй элемент И 7 и преращая поступление импульсов в специализированный вычислитель 9 со стороны генератора 17 тактовых импульсов. В это же время устанавливается в состояние «1 триггер 12 преобразования кода, формируя на выходе схемы 13 формирования адреса код

,

сообщающий специализированному вычислителю 9 о том, что следующая информация Ю характеризует точность двигательных реакций испытуемого. Код точности реакций формируется преобразователем 11 кода по сигналу Re и поступает в специализированный вычислитель 9 через первый элемент ИЛИ 8. По окончании преобразования преобразователь 11 кодов вырабатывает сигнал N, устанавливающий в состояние «О триггер 12 преобразования кода. Специализированный вычислитель 9 приступает к обработке полученной информации рассчи- 20 тывая средние величины значений: времени сенсорного компонента двигательных реакций Ml и среднего отклонения времени сенсорного компонента двигательных реакций по итерационным формула.м;

Ml.Ml+i-(Al-Ml);

.4-(/А1-Ml/-COI), где А - код поступивщего на данном такте работы сенсорного компонента двигательной реакции, времени задержки реакции,

i - номер такта работы (элементарного действия испытуемого); среднего времени соверщения собственно движения М2 и его среднего отклонения СО2 по формулам: .

+ -|-(); CO2 CO2-f Д (/А2-М2/-СО2),

средней точности Е;ыполненных двигательных реакций МЗ и его среднего отклонения СОЗ 40 по фор.мулам:

МЗ МЗ+--(АЗ-МЗ),

(/A3-МЗ/ -СОЗ).

145

Знак « в формулах представлен как оператор присваивания. Алгоритм работы СВ отсутствует.

По возвращении контактной указки 20 а контактную п.тощадку 2 в счетчик 14 кона добавляется единица и начинается ноый такт работы устройства.

Во втором режиме устройство работает налогично с той лищь разницей, что ключом 0 включается предупредительная лампоча 27, а дещифратор 25 стимулов фикси- 55 ует свое состояние, обеспечив управление ажиганием точечного источника света в локе 26 индикации стимулов только под

30

35

50

15

Ю 20

0

5

5

0

5

0

центральной мищенью. Импульсом с первого делителя 4 частоты триггер 22 предупредительной лампочки устанавливается в состояние «1, зажигая предупредительную лампочку 27. Через относительно малое, но случайное, время на выходе второго делителя 5 частоты появляется сигнал В, сообщающий о начале счета специализированному вычислителю 9 и включающий триггер 6 индикации, который, в свою очередь, зажигает точечный источник света в блоке 26 индикации стимулов под центральной мищенью блока мищеней 10.

В .момент касания контактной указкой 20 мищени сигналом Re из блока мищеней 0 триггер 22 предупредительной лампочки устанавливается в состяние «О и предупредительная лампочка гасится.

По, истечении заданного числа тактов работы счетчик 14 конца вырабатывает сигнал Р, устанавливающий через второй элемент ИЛИ 15 триггер 16 пуска в состояние «О. В специализированном вычиатителе 9 сформированы иско.мые показатели.

В качестве датчиков блока мишеней 10 могут оыть использованы диски 31 из вы- сокоомного .материала с небольшими отверстиями посредине, напроти.в которых с нерабочей стороны устанавливаются лампочки индикации (фиг. 2). Отверстие имеет контур из низкоомного материала, к которому подключен источник опорного напряжения Eon. Все пластины имеют параллельное подключение низкоомных контуров относительно источников Eon. Когда контактная указка 20 не касается диска 31, через сопротивление R для нее создается низкий, практически нулевой, потенциал. Когда контактная указка 20 касается диска 31, в цепи с сопротивлением R создается ток от источника Eon, который тем сильнее, чем ближе контактная указка 20 к центру круглого диска 31. Снимаемое с сопротивления R напряжение подается на вход преобразователя 1 кодов, а скачок тока в момент касания выделяется дифференцирующим устройством 32 и формируется в импульс реакции Re усилителем-формирователем 33. В качестве преобразователя 11 кодов можно использовать аналого-цифровой преобразователь, в качестве датчиков мишени 10 - - систе.мы изолированных друг от друга токо- проводящих контактных колец 34, которые имеют параллельное соединение с кольцами других мишеней (фиг. 3). В середине внутреннего кольца имеется отверстие для лампочки 27 индикации. Каждое из колец имеет выход на щифратор 35 и третий элемент ИЛИ 36. Зазоры между кольцами выбираются меньще, чем П1ирина оконеч- ника контактной указки 20. Когда контактная указка 20 касается одного из контактных колец 34, третий элемент ИЛИ 36 вырабатывает сигнал реакции Re, а шифратор 35 преобразует унитарный код замкнутого

на общую шину кольца в позиционный. Полученный код переписывается в счетчик- регистр 37 преобразователя кодов. Одновременно с этим триггер 39 разрешения преобразования устанавливается в состояние «1, открывая четвертый элемент И 40, через который по второму выходу вырабатываются импульсы от генератора 41, кодирующие точность реакции. Эти же импульсы поступают на вычитающий вход счетчика- регистра 37 преобразователя кодов. Когда содержимое этого счетчика-регистра становится равным нулю, нуль-орган 38 вырабатывает импульс N конца преобразования и устанавливает триггер 39 разрешения преобразования в состояние «О, прекратив прохождение импульсов на второй выход преобразователя 11 кода.

Формула изобретения

Устройство для исследования скорости и точности двигательных реакций, содержащее генератор тактовых импульсов, два элемента И, преобразователь кода, блок мишеней и лампочку индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем раздель- ного измерения времени сенсорного компонента двигательных реакций, точности двигательной реакции и времени осуществления движения, а также автоматизированной обработки результатов измерений, в него дополнительно введены элемент защиты от дребезга, элемент НЕ, два делителя частоты, триггер индикации, два элемента ИЛИ, специализированный вычислитель, триггер преобразования кода, схема формирования адреса, счетчик конца, триггер пуска, клавиатура задания темпа, генератор случайных чисел, третий элемент И, триггер предупредительной лампочки, счетчик номера стимулов и дешифратор стимулов и блок индикации стимулов, причем контактная указка соединена с последовательно включенны.ми элементом защиты от дребезга, элементом НЕ, первым элементом И, первым и вторым делителями частоты, триггером индикации, вторым элементом И, первым элементо.м ИЛИ, а также специали

зированным вычислителем, первая группа входов которого соединена с группой выхо5

,. 5 0

0

5

5

дов схемы формирования адреса, первый вход которой соединен с первым входом блока индикации стимулов, первым входом второго элемента И и прямым выходом триггера индикации, второй вход соединен с выходом элемента защиты от дребезга и входами счетчика конца, элемента НЕ, первого и второго делителей частоты, а третий вход соединен с выходом триггера преобразования кода, первый вход которого соединен с первым входом триггера предупредительной лампочки, вторыми входами триггера индикации, преобразователя кодов и вторым выходом блока мишеней, а второй вход соединен с первым выходо.м преобразователя кодов, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока мишеней, а второй выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом триггера пуска, первый вход которого через первую кнопку соединен с обшей щиной, которая соединена с контактной указкой и через вторую кнопку с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второ.му входу триггера пуска, а второй вход подключен к выходу счетчика конца, второй вход триггера предупре дительной лампочки соединен с выходом первого и входом второго делителей частоты, а выход через предупредительную лампочку соединен через ключ с общей шиной и первым входом дешифратора стимулов, выходы которого соединены с группой входов блока индикации стимулов, а группа входов соединена с группой выходов счетчика стимулов, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом триггера индикации, а второй вход - с выходо.м младшего разряда группы выходов генератора случайных чисел, которые подключены к группе входов второго делителя частоты, выход которого соединен с первым входом триггера индикации и третьим входом специализированного вычислителя, а группа входов первого делителя частоты подключена к группе выходов клавиатуры задапия темпа.

На ПК ж

Изобретение относится к медицинской технике и может быть испо.льзовано для исследования двигательных функций человека. Цель изобретения -- расширение функциональных возможностей устройства. Цель достигается тем, что в устройство введены элемент 1 защиты от дребезга, элемент НЕ 2, первый 4 и второй 5 делители частоты, триггер 6 индикации, первый 8 и второй 15 элементы ИЛИ, специализированный вычислитель 9, триггер 12 преобразования кода, схема 3 формирования адреса, счетчик 14 конца, триггер 16 пуска, клавиатура 18 задания темпа, генератор 19 случайных чисел, третий элемент И 23, триггер 22 предупредительной лампочки, счет чик 24 номера стимулов, дешифратор 25 стимулов и блок 26 индикации стиму.чов. 3 ил. ю (Л с.

фиг. 2