Способ миоэлектрического управления отображением информации и устройство для его реализации Советский патент 1990 года по МПК G06F19/00 G06F3/14 A61B5/04 G06F159/00 

Изобретение относится к медицинской вычислительной технике и может быть использовано для биоэлектрического управления персональными ЭВМ, обеспечивая общение людей, полностью или частично обездвиженных, с утраченной речевой функцией, а также для тренировки межмышечной координации у здоровых людей и спортсменов.

3

Цель изобретения - расширение области применения путем отображения символьной информации.

На фиг.1 схематически приведено предлагаемое устройство для миоэлект- рического управления отображением информации; на фиг.2 - пример изображения, формируемого на экране дисп лея (индикатора),в нижней части ко- т-орого изображена матрица символьной информации с перемещающимся по матри1 це световым пятном-курсором, а в верхней части экрана для примера изображен символ (буква Е), введенный в память компьютера пациентом с помощью биопотенциалов мышц и который может быть распечатан на принтере; на фиг.З и 4 - алгоритм, реализованный в блоке обработки и управления отображением информации.

Устройство для реализации предлагаемого способа может содержать следующие блоки (фиг.1): блок 1 съема миопотенциалов, выполненный в виде някладных (поверхностных) электродов, которые предварительно размещаются на теле человека, блок 2 формирования миографических сигналов, который выполнен на усилителях с выделением огибающей биопотенциалов мышц (миопотенциалов), многоканальный блок порогового обнаружения и формирования сигналов, выполненный, например, на компараторах 3 с регули руемым порогом срабатывания и формирователя 4 логических сигналов, мно гоканальный блок аналого-цифрового преобразования, выполненный, например, в виде аналогового мультиплексо ра 5 и аналого-цифрового преобразователя 6, блок 7 обработки и управления отображением информации,выполненный, например, в виде персональной ЭВМ, которая соединяется с многока- канальными блоками аналого-цифрового преобразования и порогового обнаруже ния и формирования сигналов через блок 8 параллельного ввода-вывода цифровых данных и может содержать в своем составе различные периферийные устройства, такие, например, как принтер 9, дисплей 10, которые могут быть использованы в качестве индикатора. На изображении (фиг.2) показан курсор 11.

Реализуемый способ поясняется с помощью описания работы устройства.

7Ь2064

В соответствии с программой работы блок 7 формирует на дисплее 10 изображение символов на клавиатуре (фиг.2). В левом верхнем углу, соот- D ветствующем положению расположенной там клавиши, высвечивается курсор 11 в виде концентрической окружности, обводящей изображение символа соответствующей клавиши. Курсор 11 может

5

25

Iперемещаться по изображению клавиату- jpbij сформированному на экране дисп- лея 10. Управление перемещением курсора 11 производится подачей сигналов логической 1 на входы блока 8, осуществляющего функцию ввода-вывода блока 7, которые соответствуют перемещению курсора 11 с заданной скоростью, дискретными шагами в направлениях вправо, влево, вверх, вниз.

20 Отсутствие логической 1 на входах блока 8 фиксирует положение курсора 11 на том месте, где он находился в момент прекращения управления. Над изображением клавиатуры на экране дисплея 10 имеется пространство, где отображается информация в виде буквенных, цифровых, символьных выражений или графических фигур. Отображение буквенных, цифровых и служебных

30 символов производится после подачи сигнала логической 1 на вход блока 8, управляющего вводом того символа, на котором находится курсор I1 на изображении клавиатуры. Последова35 тельность Операций перемещения курсора 11 и управление вводом позволяет реализовать-процесс формирования на экране дисплея 10 слов, фраз и выражений, а также осуществлять уп- 40 равление работой блока 7, если курсор 11 поместить на места изображений функциональных клавиш. Дискретные сигналы логических 1, управляющие клавиатурой компьютера, соответ45 ствуют напряжению мышц тренирующегося человека. Каждой мышце соответствует один из сигналов Вправо,Влево Вниз,. Вверх - i Печать (ввод) (фиг.З). Таким образом используются

50 пять мышц для управления печатью. Однако возможны и другие варианты. Например, можно использовать три или две мышцы. Для этого необходимы несложные изменения в программе пе55 чати

На экране дисплея 10 формируются

также и графические фигуры. Для этой цели служит аналоговый мультиплексор 5 и аналого-цифровой преобразо5i

ватель 6. Уровень напряженности мышечных волокон преобразуется в уровень постоянного напряжения на выходах блока 2. Каждый этот уровень циклически преобразуется в цифровой код, поступающий в блок 7. Управление процессом формирования графических изображений производится программно, где -уровень напряженности мышц определяет положение и цвет точки на экране дисплея 10. Управление положением точки производится двумя или четырьмя мышцами, а выбор цвета - произвольным количеством мышц, команда на рисование линии при движении точки по экрану - одной мышцей (фиг.З и 4).

Таким образом, сочетание напряжений определенных групп мышц тренирующегося человека позволяет рисовать на экране дисплея произвольные графические и символьные картины.

Тренировка двигательной функции состоит в том, что человек, получив определенное задание, пытается создать требуемый зрительный образ. Многократные попытки при выполнении задания приводят к восстановлению или совершенствованию двигательных функций в результате биологической обратной связи, сигнал которой подводится к человеку с экрана дисплея.

Принципиальная возможность реализации такого способа коммуникации людей основана на том известном научном факте, что даже при утрате (ампутации) конечности илц полной обез- движенности человека он все же способен вызывать незначительные сокращения тех или иных мышц, которые сопровождаются появлением (формированием) на поверхности кожи биоэлектрических сигналов мышц обездвиженного или утратившего речь человека и которые используются в предлагаемом способе в качестве сигналов управления отображением.

Формула изобретения

1. Способ миоэлектрического управления отображением информации, при

75206

котором формируют группу миографических сигналов, которые преобразуют в цифровые отсчеты, которые обрабатывают для выделения параметров отрезков линий, которые отображают на индикаторе, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет отображения сим.Q вольной информации, совокупность

символов и курсор отображают на индикаторе t миографические сигналы группы последовательно сравнивают с установленными амплитудными порогами, в

г случае превышения которых формируют соответствующие сигналы управления курсором и режимом ввода на индика - торе.

2. Устройство для миоэлектрическо20 го управления отображением информации, содержащее блок съема миопотен- циалов, блок формирования миографических сигналов, информационные входы которого соединены с выходами блока

25 съема миопотенциалов, многоканальный

блок аналого-цифрового преобразова- ния, информационные входы которого соединены с выходами блока формирования миографических сигналов, блок об3Q работки и управления отображением информации, вход цифровых отсчетов миографических сигналов которого соединен с одноименным выходом многоканального блока аналого-цифрового преобразования, индикатор, информацион35 ный вход которого соединен с выходом обмена видеоданными блока обработки и управления отображением информации, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет отображения символьной информации, в него введен многоканальный блок порогового обнаружения и формирования сигналов, информационные входы которого соединены с выходами

блока формирования миографических сигналов, а выходы - с входами признаков управления отображением символов и режимом ввода блока обработки и управления отображением информации, ко50 торый выполнен с возможностью отображения символов.

40

г-

р-

Ю

Изобретение относится к медицинской вычислительной технике и может быть использовано для биоэлектрического управления персональными ЭВМ. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗА СЧЕТ ОТОБРАЖЕНИЯ СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ. ДЛЯ ЭТОГО СОВОКУПНОСТЬ СИМВОЛОВ (НАПРИМЕР, В ВИДЕ КЛАВИАТУРЫ) И КУРСОР ОТОБРАЖАЮТ НА ИНДИКАТОРЕ. МИОГРАФИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ ГРУППЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СРАВНИВАЮТ С УСТАНОВЛЕННЫМИ АМПЛИТУДНЫМИ ПОРОГАМИ. В СЛУЧАЕ ПРЕВЫШЕНИЯ ЭТИХ ПОРОГОВ ФОРМИРУЕТСЯ СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СИГНАЛ УПРАВЛЕНИЯ КУРСОРОМ ИЛИ РЕЖИМОМ ВВОДА, КОТОРЫЙ АДЕКВАТЕН НАПРЯГАЕМОЙ ГРУППЕ МЫШЦ. КРОМЕ ТОГО, ЗА СЧЕТ ВВЕДЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ ОБЛЕГЧАЕТСЯ УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ ГРАФИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ. ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ ВВОДЯТ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ БЛОК ПОРОГОВОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ, КОТОРЫЙ ЛЕГКО ПОДКЛЮЧАЕТСЯ К ПЕРСОНАЛЬНЫМ ЭВМ. ИЗОБРЕТЕНИЕ ПОЗВОЛЯЕТ ОБЕСПЕЧИТЬ ОБЩЕНИЕ ЛЮДЕЙ, ЧАСТИЧНО ИЛИ ПОЛНОСТЬЮ ОБЕЗДВИЖЕННЫХ, С УТРАЧЕННОЙ РЕЧЕВОЙ ФУНКЦИЕЙ. 2 С.П.Ф-ЛЫ, 4 ИЛ.

Я

Фиг.1

/

11

Фиг. 2

Цикл отображения мафической и сип- Водьной ин/рор нации

Коммутация а цифровое преобрази Оание пербогд ЗПГ- еигнала xtt)

I

каннутвция а цифровое vffaftsnf

ЗПГМ)

W

ФигЗ

V

Отображение тачки с координатами Xfif, yd) на дисплее

Соединю точки с координатами

XdMVuXlM), ij(Ј+1) линией

,1

разряд ЦЪ-

Фаг Л

Редактор С.Лисина

Составитель А.Ушаков Техред М.Ходанич

Заказ 1786

Тираж 587

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

XN

А

.0

/N

С

Корректор Т.Малец

Подписное