Устройство для психофизиологических исследований оператора Советский патент 1988 года по МПК A61B5/16 

Ю

92

1.

1 г

V/

00

8

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для психофизиологических исследований Цель изобретения - определение устойчивости психофизиологических характеристик оператора Для этого в устройство введены счетчик 6, дешиф- .ратор 7, блок 8 сравнения и генератор 5 тактовых импульсов. Устройство вьщает звуковой сигнал и цифровой результат при многократном превышении сигналов, характеризующих длительности произносимых оператором слов, над эталонными длительностями этих же слов о 2 ЗоПо ф-лы, 6 ил

//

п

п

.

Изобретение относится к медицинской технике5 а именно к устройствам для психофизиолоптческих исследований

Цель изобретения - определение

устойчивости психофизиологических характеристик оператора с учетом щзе- мени накоиления заданного уровня усталости о

На фиг о 1 изображена функциональ- ная схема предлагаемого устройства § на фиг о 2 блок-схема счетчика на фиг с, 3 - блок-схема дешифратора; на фиге 4 - блок-схема блока сравнения фиг о 5 блок-схема блока анализатора на фиг 6 - блок-схема блока преобразований 8

Устройство для психофкзиологичес5а-1х исследовакий оператора содержит микрофон If усилитель 2,, ограни-читель 3j блок 4 форм-ирования HMn3 bcoBs генератор 5 тактовых И1 ат:ульсов5 счетчик 6 дешифратор 7, блок 8 сравнения , блок 9 анализа, блок 10 преобразований, блок 11 звуковой сигнализации и ото6 ражения информации а

Счетчик 6 содержит элемент 12 з:а- дерккИз инвертор 13, элемент И 14, триггеры 15-19s элемент 20, ne-- реключатель 21 установки нуля„

Дешифратор 7 содержит элементы И -НЕ 22-32 (элементы 27-29 не показаны) и элементы ИЛИ-НЕ (элементы не показаны) ,

Блок 8 сравнения содержигт первую группу элементов И 57-80 .(элементы 59-79 не показаны), первьй элемент ИЛИ 81э элемент ИЛИ-НЕ 82, группу 1К Трнггеров 83-86;, вторую группу элементов 87-101 И (элементы 89-100 не показаны)5 второй элемент РШ1 102 переключатель 103 установки нуля, RS-триггер 104 элемент 105 задержки элемент И 106

Блок 9 анализа содержит первый эл

мент 107 И, первую группу ХК-тригге- ров 108-110,. второй элемент И 111, первьй инвертор 112, переключатеп:ь 113 установки нуля, вторую группу 1К-триггеров 114-117, третий.элемент И 118э второй инвертор 119

Блок 10 преобразований содержит элемент 120, элемент И 1215, генератор 122 импульсов,, счетчик 123 и кодопреобразователь 124

Оператор 5 в функциональные обязан кости которого входит постоянный контроль состояния системь и управление данной системой, регулярно (с частотой п раз в eдиниJJ y времени) докладывает о состоянии контролируемой им системы. Его доклад является информацией строго установленной формы,, т.е. содержит определенное количество информационных знаков, расположенных в установленной последовательности. Сигналы, характеризующие длительность слов, произносимых оператором в фразе, сравниваются с эта- лонными длительностями этих слов.до тех пор, пока разница длитеаьностей этих сигналов не превысит определен- ньй уровень Т количество раз, после чего устройство сигнализирует об этом и прекращает отсчет времени.

Устройство работает следующим образом,,

Оператор передает информацию в микрофон 1, Эта информация содержит определенное количество знаков

С началом передачи сообщения с выхода микрофона 1 электрические сигналы через усилитель 2 поступают на ограничитель 3, где они ограничиваются -сверху и-снизу, преобразуясь в импульсы, которые поступают на вход - блока 4 формирования импульсов, С вЬ1- хода последнего сформированные для подсчета импульсы, харктеризующие слова,, поступают на второй вход блока 8 сравнения, включают генератор 5 тактовых импульсов, который начинает вырабатывать тактовые импульсы, и проходят на вход счетчика б

Счетчик 6 с поступлением каждого импульса формирует комбинацию информационных сигналов, которые поступают на вкод дешифратора 7 о При этом поступившие на вход счетчика 6 импульсы проходят через элемент 12 задержки и поступает затем на первьй вход элемента И-НЕ 20 и на вход инвертора 13о С выхода последнего импульсы поступают на второй вход элемента И 14 о Последний формирует импульс, длительность которого определяется длительностью задержки имульса, осуществляемой элементом 12 задержки. Импульс, сформированньй на выходе элемента И 14, постурает на первьй вход триггера 15, который переходит из исходного состояния в единичное (исходное состояние триггеров 15-19 устанавливается перед началом работы с помощью переключателя 21 установки нуля)о На первом выходе тригrepa 15, которьй является вторым выходом счетчика 6, появляется ннформационный импульс, а на втором (инверсном) выходе триггера $5, являющегося первым выходом счетчика 6, - пауза

При считывании последнего информационного импульса, характеризующего последнее слово опрератора с первых выходов триггеров 18 и 19, на элемент И-НЕ 20 поступает единичный сигнал. На выходе элемента И-НЕ 20 появляется

нулевой потенциал, поступающий на вторые входы ,триггеров 15-19 и сбрасывающий счетчик 6 .в исходное состояние

Число триггеров в счетчике 6 выбирается в зависимости от количества слов в сообщении оператора, В данном случае речь оператора может иметь до 31 слова, так как каждому слову оператора соответствует определенная цифровая двоичная комбинация на 1-10 выходах счетчика 6, подключенных к входам дешифратора 7

Каждой комбинации на входах дешифратора 7 соответствует появление пульса на определенном выходе дешифратора 7 о

В исходном состоянии на нечетных выходах (инверсных выходах триггеров 15-19) счетчика 6 - логические 1, а на нечетных (прямых) - логические Единичные сигналы с 5, 7 и 9 выходов счетчика 6 поступают соответственно на 3, 1, 2 входы элемента И-НЕ 31 о Наличие информационных импульсов на всех трех входах элемента И-НЕ 31 означает подачу нулевого сигнала на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 53. Едииичньй сигнал с первого выхода счетчика 6 поступает на вторые входы элементов И-НЕ 25 и 23, а с треть- .его - на первые входы элементов И-НЕ 25 и 22 дешифратора 7.

В исходном состоянии на выходах дешифратора 7 - логические О. При произнесении оператором первого ело- ва на первом и втором выходах счетчи- ка 6 значения потенциалов меняются на противоположные. При поступлении информационного импульса с второго выхода счетчика 6 на второй вход элемента И-НЕ 22 прекращается поступление единичного сигнала на первьй вход элемента ИЛИ-НЕ 53 о На выходе последнего появляется информационный

импульс, который проходит на первый выход дешифратора 7.

При произнесении оператором после- слов информационный и fflyльc появляется поочередно на других выходах дешифратора 7 в соответствии с их нумерацией, до тех пор пока оператором не будет произнесено послед0 нее слово. После этого счетчик 6 пе- ребрасьшается в исходное состояние, а на выходах дешифратора снова появляются нулевые потенциалы.

Информационные сигналы с выходов

5 дешифратора 7 поступают на входы блока 8 сравнения. В блоке 8 сравнения, расчитанном для работы только с одной определенной фразой оператора, формируется эталонная длительность слов,

0 из которых состоит фразао Блок 8 сравнения сравнивает длительность эталонных импульсов с длительностью импульсов, соответствуюпщх длительности слов реального оператора.

25

0

5

0

5

0

5

С первого выхода дегаифратора 7 информационный импульс поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 82 и вторые входы элементов И 57 и 87 (фиг„ 4) На первый вход элемента И 57 блока 8 сравнения поступают импульсы с третьего выхода генератора 5 тактовых импульсов. Пауза между этими импульсами имеет длительность произношения одной буквы, Поапе прохождения элемента ИЛИ 81 информационные импульсы считывает триггер 83, Предположим, что в речи оператора первое слово состоит из одной, буквы. Тогда при поступлении с выхода триггера 83 единичного сигнала на первый вход элемента И 87 и элементы 87-101 используются в очередности, зависящей от количества букв в последующем слове. Один элемент И может использоваться несколько раз, если в речи оператора есть слова с одинаковым количеством букв о Счетчик из триггеров 83-86 и элементы И 87-101 блока 8 сравнения позволяют регистрировать слово оператора, содержащее до 15 букв. На выходе элементов И 87-101 формируется единичный сигнал, поступающий на 1-15-й входы элемента ИЛИ 102 и далее - на первый вход RS-триггера 104. Этот сигнал изменяет состояние RS-триггера 104, С устано вкой нулевого сигнала на инверсном первом выходе триггера 104 и подачей его на вторые входы IK-триггеров 83-86 происходит их сброс5 т„е„ установка в исходное состояние (установка этих триггеров в исходное состояние в начальный момент осуществляется подтшючением их вторых входов переключателем 103 ус- тановки нуля к Земле „

Информационный сигнал с второго вы хода триггера 104 поступает на второй вход элемента И 106 на первый вход которого через элемент 105 задержки поступает сигнал с выхода блока 4 формирования импульсов. Длительность задержки сигнала в элементе 105 задержки опредепяется периодом между началом вырабатывания блоком 4 формирсва- НИН импульсов сигналов Информацион- ньй И1 лпульс - пауза до появления т акт оных- ими Tib сов на вькоде элемента ИЛИ 81 блока 8 сравнения. Информационный и myльc,, форм фуемый на выходе элемента И 106 блока 8 сравнения., является характеристикой повьапе- ния длительности слова„ произнесенного оператором над словом эталонной длительностио

; С выхода блока 8 сравнения .информа щ-юнные и етульсы поступают на блок 9 анализа Последний проверяет превышает ли разница длительностей реального и эталонного информационных км- пульсов дoпycти гyкls при достижении которой оператор должен прекратить работу5 так как он достиг установленного предела уровня усталости,

И lпyльcы с выхода блока 8 проходят на второй вход элемента И 107, на первьш вход которого поступают импульсы заданной скважности с генератора 5 TaiKTOBbix импульсов„ С выхода элемента И 107 рп шульсы. поступают на первый вход элемента И 111 и на третий вход первого 1К-триггера 108 первой гр 1шпы блока 9 анализа Если количество икттульсоВз поступивших на первый вход триггера 108, при этом

не больше пяти, , не превышаетJQ

максимально допусти -1ый уровень накопления усталости5 устанавливаемого заранее в зависимости от наименьше .го влияния на выполнение оператором

Особенностью предлагаемого устройства является то, что оно не только сравнивает накопленную информацию с эталонной, но и позволяет учесть своих функцийS, то5 сосчитав их, счет- gg некоторые особенности речевых харак- чик состоящий из Ж-триггеров 108- теристик операторов, исключив при

этом получение ошибочных результат ов. Это достигается тем, что устройство

110 сбрасывается г. Сброс последшпс происходит как импульсо: поступив- пшм через инвертор 112 с выхода элевыдает звуковой сигнал и цифровой

мента 111 И, так и при переключении переключателя 113 установки нуля. Импульс, поступивший на выход элемента 111 И в случае превьшения максимально допустимого уровня усталости, проходит далее вход счетчика, состоящего из 1К-триггеров 114-117 Если количество поступивших импульсов на первый вход 1К-триггера 11А достигнет критического количества, в данном случае двенадцати, при котором оператор должен прекратить работу, то на второй и третий входы элемента И 118 поступают единичные сигналы с выходов 1К-триггеров 116 1и 117,, При одновременном поступлении на первьй вход элемента И 118 импульса с выхода элемента И 111, на выходе первого появится информационный сигнал, поступакщий далее на блок 11

звуковой сигнализации и отображения информации. Этот информационный сигнал прекращает отсчет времени, которьм начался с момента начала подачи импульсов с первого выхода генератора 5 тактовых импульсов на первый вход блока 10 преобразования импульсов.

Блок 10 преобразований преобразует сигналы от генератора 5 тактовых импульсов в импульсы секундной последовательности, подсчитывает эти импульсы и преобразует их в семиэлементный код для управления люминесцентными индикаторами блока 11 звуковой сигнализации и отображения информации о

На блоке 11 звуковой сигнализации

и отображения информации высвечивается числовое Значение времени момента прекращения счета о Этот блок также сигнализирует об окончании эксперимента „ Прекращение подачи звуковой

и световой сигнализации производят путем подачи сигнала с переключателя 113 установки нуля блока 9 анализа на входы 1К-триггеров 108-110, 114-117о

выдает звуковой сигнал и цифровой

результат при многократном превьше- нии сигналов, характеризующих длитель,мости произносимых оператором слов над эталонными длительностями этих же слов о Такое решение позволяет

учесть то, что в процессе произношения фразы оператором возможны случаи удлинения слов при произношении, например, в результате их более глубокого осмысливания или при нестандартном произношении оператором не которых .букв или цифр, которые не являются показателем усталости оператора или полной его непригодности к данной работе

Устройство для психофизиологических исследований оператора позволяет определить устойчивость психофизиологических характеристик оператора с учетом времени накопления заданного уровня усталости. По результатам исследований, проведенных с помощью данного устройства можно судить о при- годности оператора к вьполнению своих функциональных обязанностей, а также, выбирать наиболее оптимальные режимы.труда и отдыха операторов Формула изобрет ения

нения содержит первую и вторую группы элементов И, группу 1К-триггеров, соединенных последовательно, элемент ( ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ элемент задержки, элемент И, RS-триг гер и переключатель установки нуля, выход последнего соединен с первым выходом RS-триггера и вторыми входа10 ми 1К-триггеров, выкоды которых соединены с соответствующими входами элементов И второй группы, выходы последних соединены через второй эле мент ИЛИ с первым входом RS-тригге15 ра, вJтopoй выход RS-триггера соеди- нен с вторым входом элемента И, первый вход которого соединен через эле мент задержки с первым входом блока сравнения, первые входы элементов И

20 первой группы соединены с вторым входом блока сравнения, а вторые их входы и входы элемента ИЛИ-НЕ соединены с третьего по К-й входами блока сравнения, выходы элементов И первой

25 группы соединены через элемент ИЛИ с первым входом IK-триггера, выход элемента И соединен с выходом блока сравнения,

Зо Устройство по По 1, о т л И1 о Устройство для психофизиологичесЗО чающееся тем, что блок анаких исследований оператора, содержащее микрофон, усилитель, ограничитель и блок формирования импульсов, соединенные последовательно, а также блок звуковой сигнализации и отображения информации, отличающееся тем, что, с целью определения устойчивости психофизиологических характеристик оператора с учетом времени накопления заданного уровня усталости, оно дополнительно имеет счетчик, дешифратор и блок сравнения, соединенные последовательно, а также генератор тактовых импульсов и блок прера тактовых импульсов и блока сравнения, выходы генератора тактовых имобразования, причем выход последнего 45 с третьим входом первого 1К-тригге- соединен с входами счетчика, генерато-ра первой группы, выход которого,

а также выход первого элемента И и выход последнего 1К-триггера первой группы через второй элемент И соединены с входом инвертора, первым входом 1К-триггера второй группы и первым входом третьего элемента И, вто-

пульсов соединены с входами блока пре-- образования, блока анализа и блока сравнения, выход последнего соединен через блок анализа с первым входом блока звуковой сигнализации и отображения информации, второй вход которо-

50

рой вход которого соединен с выходом предпоследнего 1К-триггера, а трего соединен с входом блока преобразо- 55тий - с выходом последнего 1К-триггевания.ра второй группы, выход элемента И

чающееся тем, что блок срав-блока анализао

нения содержит первую и вторую группы элементов И, группу 1К-триггеров, соединенных последовательно, элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, элемент задержки, элемент И, RS-триг- гер и переключатель установки нуля, выход последнего соединен с первым выходом RS-триггера и вторыми входами 1К-триггеров, выкоды которых соединены с соответствующими входами элементов И второй группы, выходы последних соединены через второй элемент ИЛИ с первым входом RS-триггера, вJтopoй выход RS-триггера соеди- . нен с вторым входом элемента И, первый вход которого соединен через элемент задержки с первым входом блока сравнения, первые входы элементов И

первой группы соединены с вторым входом блока сравнения, а вторые их входы и входы элемента ИЛИ-НЕ соединены с третьего по К-й входами блока сравнения, выходы элементов И первой

группы соединены через элемент ИЛИ с первым входом IK-триггера, выход элемента И соединен с выходом блока сравнения,

Зо Устройство по По 1, о т л Илиза содержит три элемента И, первую и вторую группу последовательно соединенных 1К-триггеров, первьй и второй инверторы и переключатель установки нуля, первый и второй вькоды последнего и выходы первого и второго инверторов соединены с вторыми входами ХКгтриггеров соответственно первой и второй Групп, первьй вход

блока анализа соединен с первым входом первого 1К-триггера первой группы и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом блока анализа, а выход 50

рой вход которого соединен с выходом предпоследнего 1К-триггера, а треflQ 8 Сравнения

83

|L

-Я

Т к

бг

К

Sm geojuippamtpa 7

От генератора 5 так1тюбб1х иппуаьеое

InLElTTM

Omt.н.S

ткп .имп.

ГГ

с бл. В сравнении

сЬл. t

ySi

,«

ажя

k

..JLl

ФагЛ

Фаг.5

На ёлок (Олреобраза онав

8тгеяёр.5 / такт. ипп.

ч/ Sm Здока 9 вна/1изо

Wus.S