Способ оценки сенсорно-мышечной координации и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК A61B5/16 

1

Изобретение относится к медицине и медицинской технике, а именно к диагностике психофизического состояния человека, и может быть использовано при профессиональном отборе.

Целью изобретения является повышение точности путем интегральной оценки сенсорно-мьш1ечной координации обследуемого с учетом вклада дифференциальных параметров, характеризующих личностные показатели.

На чертеже изображена структурная схема устройства для оценки сенсорно мьпдечной координации.

Устройство содержит электромеханический датчик 1, снабженный контактным устройством 2, блок 3 оценки аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП), формирователь 5 данных, фикса тор 6 ритма управления, блоки 7 и 8 контроля ввода и вывода дискретных данных, блок 9 задания алгоритма управления (дисплей), табло 10 предъявления внешней информации, блок 1i задания временных интервалов (таймер и кнопку 12 Пуск.

Контактное устройство 2 расположено на ручке управления (не показа

0

0

5

Размещают руку обследуемого на ручке управления, поворачивают ручку управления относительно оси и устанавливают совместно с рукой обследуемого в определенные положения угловой Шкалы (например, 20, 10, 60, 45, 80 и ЭО ). При этом обследуемый наблюдает (угол зрения 0) за перемещениями руки и ручки управления, а также запоминает протяженность, время и силу управляющего воздействия на ручку управления, которые соответствуют перемещению руки и ручки управления в заданные положения угловой шкапы. Возвращают руку обследуемого совместно с ручкой управления в исходное (нулевое) положение и предписывают обследуемому (угол зрения + 1) алгоритм управления, в соответствии с которым, например, необходимо осуществить плавкое перемещение руки и ручки управления в каждое из шести задан1й.1х положений угловой шкалы за 1 с, т.е. выполнить шесть конкретных режимов управления на заданных участках угловой щкалы. При этом предпи- сывае ый алгоритм в табличной и графической форме отображается на блоке

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для психофизиологических исследований, профессионального отбора и тренировки. Цель изобретения - по- вьшшние точности. Для повышения точности оценки сенсорно-мышечной координации после возвращения руки обследуемого совместно с органом управления в исходное (нулевое) положение обследуемому предписывают алгоритм плавного перемещения органа управления в известные положения с необхо- , димостью фиксации моментов изменения режимов перемещения и одновременно с выполнением управляющих воздействий обследуемому предъявляют внешнюю информацию, а после определения отклонений фактических временных соотношений измеряемых величин от заданных оценивают сенсорно-мышечную координацию обследуемого по выражению K. Ko((CV)+K(CVt)+Kv(CVv)/3, где коэффициент соразмерности (регулярности) управляющих воздействий; CV - коэффициент вариации отклонений положения органа управления на границах каждого участка, предписанного алгоритмом управления, характеризующий точность управления; CV - коэффициент вариации отклонений временных интервалов на каждом участке, предписанном алгоримом управления, характеризующий ритмичность управления; CVy - коэффициент вариации сред- 1шх отклонений мгновенной скорости перемещения органа управления от скорости, предписанной алгоритмом управления на каждом участке, характеризующий плавность управляющих воздействий; К, К|, весовые коэффициенты составляющих, характеризующих соот1М2тственно точность, ритмичность и плавность управляющих воздействий. Для повьш1ения точности оценки сенсорно-мышечной координации в устройство допол1штельно введены экран, аналого-цифровой преобразователь с формирователем данных, фиксатор ритма управления с контроллером ввода дискретных сигналов, контактным устройством и пусковой кнопкой Пуск, устройство предписания алгоритма управления, табло представления внешней информации с контроллером вывода дискретных сигналов, блок задания временных интервалов (таймер), магистраль электрической связи блоков устройства, включающая в себя шину данных, шину адресов и шину управления, 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (Л 4 сл ю О) сл

на) и включает в себя, например, ко- 30 9 задания алгоритма управления (диспнечные выключатели и кнопку Граница. Табло 10 предъявления внешней информации содержит, например, световые диоды, расположенные равномерно по кругу и электрически соединенные между собой по схеме ортогональной матрицы.

Блок 3 оценки соединен с блоком 11 задания временных интервалов, блоком 9 задания алгоритма управления, блоками 7 и 8 контроля ввода и вы- . вода дискретных данных и формирователем 5 данных. Последний через АЦП 4 подключен к электромеханическому датчику 1, а контактное устройство 2 соединено через фиксатор 6 ритма управления с блоком 7 контроля ввода дискретных данных. При этом блок 8 контроля вывода дискретных данных подключен к табло 10 предъявления внешней информации.

Способ осуществляется следующим образом.

Располагают обследуемого так, что в поле его зрения (из точки 0) находят (углы зрения 0 и i), например, угловая шкала, табло 10 предъявления внешней информации и блок 9 задания алгоритма управления.

35

40

45

50

55

лее) и выносится в блок 3 оценки. Затем с помощью непрозрачной шторы отключают зрительный анализатор обследуемого от наблюдения за перемещениями руки и ручки управления таким образом, что в поле зрения обследуемого остаются только табло 10 представления внешней информации и частично блок 9 задания алгоритма управления (угол обследуемого при этом из точки О v).

По готовности обследуемого выполнять управляющие воздействия в соответствии с предписанным алгоритмом нажимают кнопку 12 Пуск, сигнал от которой через фиксатор 6 ритма управления, блок 7 контроля ввода дискретных данных поступает в блок 3 оценки, который, обнаружив подан- ньй сигнал, производит запуск блока 11 задания временных интервалов и в соответствии с режимом работы последнего блок 3 оценки запускает блок 8 контроля вывода дискретных данных и табло 10, при этом частота последовательной засветки, например, световых диодов (информация бегущий огонь) на табло 10 определяется выбранный частотой генерирования сигна5

0

5

0

5

лее) и выносится в блок 3 оценки. Затем с помощью непрозрачной шторы отключают зрительный анализатор обследуемого от наблюдения за перемещениями руки и ручки управления таким образом, что в поле зрения обследуемого остаются только табло 10 представления внешней информации и частично блок 9 задания алгоритма управления (угол обследуемого при этом из точки О v).

По готовности обследуемого выполнять управляющие воздействия в соответствии с предписанным алгоритмом нажимают кнопку 12 Пуск, сигнал от которой через фиксатор 6 ритма управления, блок 7 контроля ввода дискретных данных поступает в блок 3 оценки, который, обнаружив подан- ньй сигнал, производит запуск блока 11 задания временных интервалов и в соответствии с режимом работы последнего блок 3 оценки запускает блок 8 контроля вывода дискретных данных и табло 10, при этом частота последовательной засветки, например, световых диодов (информация бегущий огонь) на табло 10 определяется выбранный частотой генерирования сигна

лов запроса о прерывании блока 1 задания временных интервалов, которая программируется в блоке 3 оценки и может изменяться в зависимости от условий обследования. В примере конкретной реализации по кругу табло 10 расположено 100 светодиодов, а потом например, при длительности интервал сигналов от таймера 10 мс один оборо бегущего огня осуществляется за 1 с, т.е. в конкретном примере каж- дьй режим обследуемый должен осуществить за время одного оборота бегущего огня.

Получив информацию о начале выполнения задания (зажигание первых светодиодов у нулевой отметки табло 10), обследуемый страгивает ручку управления и начинает выполнять первый режим (перемещение ручки управления на участке угловой шкалы от О до 20°). При этом срабатывает конечный выключатель контактного устройства 2, сигнал от которого через фиксатор 6 ритма управления, блок 7 контроля ввода дискретных данных, поступает в блок 3 оценки, которьй, обнаружив поданный сигнал, начинает с этого момента при получении каждого сигнала о прерывании от блока 11 задания временных интервалов запоминать достигнутые величины углового перемещения в ходе выполнения режима и число интервалов сигнала прерывания за этот р.ежим. Величина углового перемещения поступает в блок 3 оценки от датчика 1 через АЩ1 4 и формирователь 5 данных. При достижении угла 20(конец первого режима по ощущения-м обследуемого) обследуемый фиксирует предполагаемое положение РУЧ1СИ управления нажатием кнопки Граница контактного устройства 2, так же он поступает при достижении ручкой управления всех, например, щестй положений, заданных алгоритмо управления, при этом сигнал от контактного устройства через фиксатор 6 ритма управления и блок 7 контрол ввода поступает в блок 3 оценки, который, обнаружив поданный сигнал, запоминает промежуточные результаты измерений, характеризующие действия обследуемого при выполнении режима, такие как:отклонения величин фактически достигнутого углового перемещения, времени режима и усредненно отклонения скорости перемещения

15

20

, Q го 4596544

ки управления за время режима от величин, предписанных алгоритмом управления ( , 4t ; и 4 V; )

Фактическое перемещение ручки управления при выполнении задания обследуемым может быть представлено кривой В (t) -положения точек I, II , III , IV , V , VI изменения режимов управления на которой не соответствует положению соответствующих точек I, II, III, IV, V, VI кри-- вой А, как это предписано алгоритмом управления, при этом для каждого режима предписывается постоянная скорость перемещения, выражаемая соответственно значениями V,tg/3,, Vj tg|i2 ... что соответствует абсолютно плавному перемещению ручки управления на каждом участке. Реальный процесс выполнения предписанного алгоритма управлении о бследуемым отражается кривой Be:(t), при этом мгновенная скорость перемещения руч- 25 ки управления V на каждом участке может быть выражена первой производ- Hofi углового перемещения по времени. Для оценки сенсорно-мышечной координации .учитывают отклонения всех па- 30 раметров реал ьного перемещения ручки управления от параметров, предписанных алгоритмом управления, при этом отклонения по угловой величине ( 4о(, .. . Л ) в точках изменения режима характеризуют точность управляющих воздействиГ), отклонения по времени исполнения режима (,, t-j. ..dt,-) характеризуют ритмичность управляюпщх воздействий, а средние значения от- Q клонений мгновенной скорости от заданной на, каждом режиме (JV, dVi ... ...AVj) характеризуют плавность управляющих воздействий, при этом оценку каждого параметра производят по 4g коэффициенту вариации CV указанных отклонений:

dp

id)

де CVp - коэффициент вариации отклонений параметра Р на границах каждого участка, предписанного алгоритмом, управления (для скорости - среднего отклонения в пределах участка);

(2)

п-1

де

6рп среднеквадратичное отклонение параметра Р на границах каждого участка, предписанного алгоритмом управления (для скорости - среднего отклонения в пределах участка); число участков (режимов);

Мр

Sdp,.

(3)

где Мр- математическое ожидание отклонений параметра Р на границах кавдого участка,.предписанного алгоритмом управления (для скорости - среднего от1шонения в пределах участка),

i(v,-vj

15

ри этом де V; /IV:

m

(4)

20

v.

dt

35

- скорость, предписанная алгоритмом управления на i-ом участке;

dd ..

/к. - мгновенная скорость 25

на k-ой градации i-го участка; Отклонение мгновенной скорости от заданной на k-ой градации п i-ro участка; iV; - среднее отклонение

мгновенных скоростей перемещения ручки управления на каждом i-oM из п участков; га - число градаций определения мгновенной скорости на i-oM участке (число интер- , валов прерывания на данном участке),

ри этом для учета нерегулярности правляющего воздействия обследуемоо на ручку управления все отклонеия параметров учитывают по абсолютой величине, а оценку сенсорно-мыечной координации обследуемого прозводят по выражению

. Kci(CVo()+Kt(CVt)+Kv(GVv) (5)

коэффициент соразмерности (регулярности) управляющих воздействий;

CV - коэффициент вариации отклонений положения ручки управ ления на границах каждого участка, предписанного алгоритмом управления, харак

45

. Кс де К с

50

;

CV,

10

CV., 15

20

35

25

п

,

45

0

терИзующий точность управления;

коэффициент вариации отклонений времеинь1х интервалов на каждом участке, предписанном алгоритмом управления, характеризующий ритмичность управления; коэффициент вариации средних отклонений мгновенной скорости перемещения ручки управления заданной скорости (предписанной алгоритмом управления) на каждом участке, характеризующий плавность управляющих воздействий;

t v весоЕые коэффициенты составляющих, характеризуЕснцих соответственно точность, ритмичность и плавность управляющих воздействий, при этом весовые коэффициенты известным в вычислительной технике методом заносят до начала обследования в память блока 3 оценки,

Для вычисления К., CV, CV. V в память блока 19 оценки с частотой следования запросов прерывания, задаваемой блоком 11 задания временных интервалов (например, при длительности интервала сигнала .прерывания 10 мс), поступает и записывается информация о положении ручки управления, при этом калсдый сигнал прерывания заносит в память приращение углового перемещения за время интервала прерывания (например, за 10 мс). Если обозначить длительность интервала

прерывания (/,, а соответствующее этой

I

cCv длительности Перемещение fj, то есть мгновенная скорость i-ом

участке, .на котором алгоритмом предписана скорость V,- , при этом число интервалов прерывания m на участке, зафиксированном обследуемым, определит фактическую длительность режима, что выражается отношением

t ; 10 Mcm, (6) а фактическая величина перемещения на участке равна соответственно

.

(7)

где - фактическое перемещение ручки управления на i-ом участке за период одного

интернала сигнала прерывания (например, 10 мс), Учитывая предписанные алгоритмом управления на i-ом участке параметры перемещения ((/;), времени (t,) и скорости (Vj) после фиксации каждого режима блрк 3 оценки по соотношениям (4), (6) и (7) вычисляет соответственно df-tf i ;

i:(v-v,)

aV,- - - . При достижении

m

ручки управления конечного положения последнего участка, предписанного алгоритмом управления, ср абатывает конечный выключатель контактного устройства 2,.сигнал от которого через фиксатор 6 ритма управления, блок 7 контроля ввода поступае.т в блок 3 оценки, которьй на основании соотношений (5) и ()-(3) осуществляет программу оценки сенсорно-мышечной координации и визуализацию результатов обследования.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют интегрально оценить сенсорно-мышечную координацию каждого обследуемого, а также учесть вклад дифференциальных параметров, характеризующих личностные показатели (точность, ритмичность, плавность управляющих воздействий на ручку управления ) при проведении профессиональной ориентации и отбора операторов; неочевидно судить о спо- собностях обследуемого в части запоминания и анализа пространственно- временных образов управления, объема внимания и быстроты реагирования при восприятиях изменяющейся внешней обстановки, влияющей на процесс управления, проводить тренировки обследуемых в .части объема внимания и быстроты реагирования на изменяющиеся условия управления, оценивать по дина мике уменьшения отклонений параметро управления степень натренированности и потенциальную предрасположенность обследуемого к .обучению операторской деятельности.

Применение способа и устройства для его осуществления повышает точность и информативность обследования кандидатов для операторской работы

,

Формула изобретения

0

обследуемого совместно с руч кой управления в различные положения с запоминанием этих положений руки и времени перемещения с последующим повторением обследуемым этого задания при отсутствии визуального контроля и определением временных и пространственных отклонений от заданных величин, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, предписывают обследуемому совершать плавные перемещения ручки управления с фиксацией моментов изменения режима перемещения при предъявлении внешней информации и после -определения величин отклонений от Заданных, оценивают сенсорно- мышечную координацию обследуемого по формуле

К.(СУд/) +Kt (СУ t) +К у(СУу)

3

где KC - коэффициент соразмерности управляющих движений;

К,

25

30

35

45

й

55

CVj -коэффициент вариации отклонений положения ручки управления на границах каждого участка;

коэффициент вариации отклонений временных интервалов на каждом .участке; CV - коэффициент вариации средних отклонений мгновенной скорости перемещения от заданной скорости на каждом участке;

К,, iC, К -весовые коэффициенты сос- тавляюнщх, характеризующих точность, ритмичность и плавность заданных перемещений. I ,

и вывода дискретных данных и формирователем дашвлх, который через аналого-цифровой преобразователь подклкг- чен к электрсмеханическому датчику, кроме того, контактное устройство

кг-

1459654го

соединено через фиксатор ритма управления с блоком контроля ввода дискретных данных, а блок контроля вывода дискретных данных подключен к табло предъявления внешней информации.