Устройство для автоматизированной оценки порогов чувствительности сенсорных систем человека Советский патент 1991 года по МПК A61B5/00 

1

(21)4615781/14

(22)05.12.88

(46) 15.05.91. Бюл.№18

(71)Курский политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда в сельском хозяйстве

(72)Н.А.Кореневский, В.В.Плотников, А.В.Нечаев и Ю.Л.Бойко (53)615.475(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1128902, кл. А 61 В 5/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОЦЕНКИ ПОРОГОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ ЧЕЛОВЕКА

(57)Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при исследовании абсолютных и разностных порогов чувствительности зрительной, слуховой и кинестетической сенсорных систем человека в психологии и физиологии труда, неврологической клинике и смежных областях. Цель изобретения - повышение достоверности исследований путем комплексной оценки состояний зрительной, слуховой и кинестетической систем человека Цель реализуется за счет введения в состав известного устройства схемы 1 формирования адреса, блока 4 расчета параметров чувствительности, схемы 6 выделения ошибок, распределителя 7 импульсов, пульта 8 экспериментатора, регистра 9 начальных установок, реверсивного регистра счетчика 10, пульта 11 испытуемого Использование предлагаемого устройства позволяет на научной основе решать волросы профориентации, профотбора, рациональной расстановки кадров, оценивать влияние условий труда на состояние человека и разрабатывать на их основе мероприятия по уменьшению отрицательных эффектов влияния условий труда на состояние человека. 1 з п.ф-лы, 2 ил.

(Л

С

о

Јь 00 Сл)

4

ся

Фиг1

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при определении абсолютных и разностных порогов чувствительности сенсорных систем в задачах оценки функционального состоя- ния человека, его профессиональной пригодности, в неврологической клинике и других смежных областях.

Цель изобретения - повышение достоверности исследований путем комплексной оценки состояний зрительной, слуховой и кинестетической систем человека.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для автоматизированной оценки порогов чувствительности сенсор- ных систем человека; на фиг.2 - функциональная схема блока предъявления стимулов.

Устройство для автоматизированной оценки порогов чувствительности сенсор- ных систем человека (фиг.1) содержит схему

Iформирования адреса, схему 2 формирования реверса, блок 3 управления, блок 4 расчета параметров чувствительности, блок

5 индикации, схему 6 выделения ошибок, распределитель 7 импульсов, пульт 8 экспериментатора, регистр 9 начальных установок, реверсивный регистр-счетчик 10, пульт

IIиспытуемого, блок 12 предъявления стимулов.

Распределитель 7 импульсов содержит схему формирования импульсов, управляемый генератор меток и блок гашения стимулов.

Блок 12 предъявления стимулов (фиг.2) содержит первый демультиплексор 13, циф- роаналоговый преобразователь 14, второй демультиплексор 15, схему 16 выделения максимума, первый усилитель 17 мощности, делитель 18 частоты, перестраиваемый уси- литель 19 звуковой частоты, элемент И 20, третий демультиплексор 21, второй усилитель 22 мощности, элемент ИЛИ 23, генератор 24 тактовых импульсов, счетчик 25 формирования частоты испытуемому, схему 26 сравнения, третий усилитель 27 мощности.

Устройство работает следующим образом,

В момент, когда испытуемый замечает появление едва различимого тест-обьекта, он нажимает на кнопку; чем прекращает изменение яркости. Данная величина яркости фиксируется. После этого освещенность тест-объекта уменьшается с постоянной скоростью до тех пор, пока последний не перестанет восприниматься испытуемым. Этот момент также отмечается испытуемым, а величина яркости регистрируется.

Измерение повторяют несколько раз. По результатам измерений рассчитывают:

средний абсолютный минимальный порог освещенности по возрастанию

L,

+

(1)

средний абсолютный минимальный порог освещенности по убыванию

Ј ЕГ

| ™ (2)

разброс абсолютных минимальных порогов освещенности

1 ii

1 --+-ЕГ/

1

-.Ј..

(3)

При измерении разности порогов зрительных систем задается некоторое значение освещенности (Е0) тест-объекта и обеспечивается автоматическое изменение (увеличение/уменьшение) по случайному закону освещенности тест-объекта в заданном диапазоне с выбранной экспериментатором скоростью. Испытуемый, заметив изменение освещенности тест-объекта, нажимает соответствующую кнопку. Одновременно с этим определяется правильность ответа испытуемого и если он допустил ошибку при ответе (нажал левую кнопку при увеличении освещенности или наоборот), то величина освещеннодти, зарегистрированная на данном такте исследования, игнорируется при расчете параметров чувствительности,

По результатам измерений рассчитывают:

среднюю величину освещенности, при которой реагировал испытуемый на усиливающуюся освещенность

- 1 ггТ

Ei

+

i 1

(4)

среднюю величину освещенности, при которой реагировал испытуемый на уменьшение освещенности

- i K - Еср -Ј 2, EJ

(5)

средний разностный порог на увеличение освещенности

Е.Р+ -1 f

L,

m

EJ+ - Eo

(6)

i 1

средний разностный порог на уменьше- -ние освещенности

1

к

-ъЪЪ

(7)

относительную ошибку правильности ответа

где п - количество предъявлений;

С - количество ошибочных ответов.

Абсолютная чувствительность по интенсивности оценивается минимальной интенсивностью звука, воспроизводимого человеком.

Разностный порог чувствительности слуха по интенсивности характеризуется минимальным изменением интенсивности звука фиксированной частоты, улавливаемым человеком, Методика проведения эксперимента подобна методике, описанной для зрительного анализатора. По результатам измерений рассчитывают те же показатели чувствительности, что и для зрительной системы.

Измерение абсолютного и -разностного порогов чувствительности кинестетического анализатора проводится по методике, аналогичной методике измерения зрительного анализатора, с расчетом тех же показателей чувствительности по формулам (1) - (7).

Для обеспечения работы устройства в режиме исследования зрительного анализатора экспериментатор галетным переключателем К2, расположенным на пульте 8 экспериментатора, выбирает режим ЗРИ- ТЕЛ, чем обеспечивает сигнал низкого уровня на втором управляющем входе второй группы входов блока 12 предъявления стимулов (фиг.2). Этим сигналом первый и второй демультиплексоры 13 и 15 настраиваются на передачу информации по первым своим выходам. Скорость изменения яркости задается на первом блоке (Б1) пульта 8 экспериментатора путем настройки управляемого генератора меток. Таким образом, цифровой код, приходящий по первому входу блока 12 предъявления стимулов, через первый демультиплексор 13 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 14, который преобразует его в аналоговое напряжение, последнее через второй де- мультиплексор 15 поступает на схему 16 выделения максимума и первый усилитель 17 мощности. К выходу схемы 16 выделения максимума подключается лампа ЛО, расположенная не передней панели пульта 8 экспериментатора, а к выходу первого усилителя 17 мощности - лампа адаптометра Л1, расположенная на пульте 11 испытуемого. Таким образом, изменение напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 14 приводит к изменению яркости свечения лампы адаптометра Л1.

Если при работе на вход цифроаналогового преобразователя 14 поступает код, соответствующий максимальному свечению

лампы адаптометра Л1, то срабатывает схема 16 выделения максимума, представляющая собой аналоговый компаратор, и на ее выходе появляется напряжение, т.е. загора5 ется лампа ЛО, информируя исследователя о том, что испытуемый не видит тест-объекта при максимальном свечении лампы адаптометра Л1. Экспериментатор снимает один из фильтров адаптометра, дополнительно

10 усиливая освещенность тест-объекта и повторяет эксперимент при повышенной освещенности.

Для обеспечения работы устройства в режиме исследования слухового анализато15 ра по интенсивности экспериментатор устанавливает переключатель К2 пульта 8 экспериментатора в положение СЛУХ/ИН- ТЕНС/, чем обеспечивает настройку первого и второго демультиплексоров 13 и 15 на

20 работу по первому и второму выходам соответственно, третий демультиплексор 21 настраивается для передачи информации по первому выходу. С третьего блока БЗ пульта 8 экспериментатора делитель 18 частоты на25 страивается на одну из частот: 125, 250,500, 1000, 2000,4000, 8000 Гц. Скорость изменения интенсивности (изменение величины цифрового кода не первом входе блока 12 предъявления стимулов) задается с первого

30 блока (Б1) пульта 8 экспериментатора путем настройки управляемого генератора меток.

Для обеспечения работы устройства в режиме исследования слухового анализато35 ра по частоте экспериментатор устанавливает переключатель К2 пулёта 8 экспериментатора в положение СЛУХ/ЧАСТОТ/, чем обеспечивает настройку первого 13 и третьего 21 демультиплексоров для

40 работы по вторым выходам, второй демультиплексор 15 в работе устройства в данном режиме не участвует. С первого блока пульта 8 экспериментатора делителю частоты управляемого генератора меток задается

45 коэффициент пересчета, соответствующий одной из следующих скоростей изменения частоты: 0,5, 1, 2, 3, 4 Гц/с. Интенсивность звука выбирается до эксперимента и устанавливается переменным резистором, сто50 ящим в цепи обратной связи третьего усилителя 27 мощности.

Для обеспечения работы устройства в режиме измерения порогов кинестетической чувствительности экспериментатор ус55 танавливает переключатель К2 пульта 8 экспериментатора в положение КИНЕСТ, чем обеспечивает настройку первого де- мультиплексора 13 на работу по первому выходу, а второго демультиплексора 15 - по третьему выходу. Скорость изменения усилия определяется заданным в первом блоке (Б1) коэффициентом пересчета делителя частоты управляемого генератора меток.

Признак разделения информации по принципу чувствительность на возрастание и чувствительность на убывание сообщается блоку 4 расчета параметров чувствительности с хемой 1 формирорания адреса, выходной код которой формируется в зависимости от сигнала на первом ее входе. Наличие сигнала соответствует коду 01, что соответствует расчету показателей порогов чувствительности на возрастание величины стимула. При нулевом значении сигнала на ее первом входе на ее выходе формируется код 10, что соответствует расчету показателей порогов чувствительности на убывание величины стимула.

За один цикл работы устройства в блок 4 расчета параметров чувствительности поступают значения для расчета показателей абсолютного порога чувствительности на увеличение и уменьшение величины стимула.

Новый цикл работы начинается после нажатия на кнопку УВ пульта 8 экспериментатора.

По окончании каждого цикла работы можно с помощью блока 5 индикации просмотреть в динамическом режиме рассчитанные блоком 4 расчета параметров чувствительности параметры.

Использование предлагаемого устройства позволяет на научной основе решать вопросы профориентации, профотбора, рациональной расстановки кадров, оценивать влияние условий труда на состояние человека и разрабатывать мероприятия по уменьшению отрицательных эффектов влияния условий труда на состояние человека.

Формула изобретения

группой выходов схемы формирования реверса, которые соединены с первым входом схемы выделения ошибок и восьмым входом распределителя импульсов, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления и вторым входом схемы формирования адреса, группа выходов которой соединена с первой группой входов блока расчета параметров чувствительности, вто0 рой вход которого соединен с выходом схемы выделения ошибок, вторая группа входов которой соединена с выходом пульта испытуемого и с шестой группрй входов распределителя импульсов, седьмая группа ко5 торогороединена с шестой группой выходов пульта экспериментаторэ, с второй группой входов пульта испытуемого и третьей группой входов схемы формирования реверса, второй вход которой соединен с вторым вхо0 дом распределителя импульсов, с первым выходом пульта экспериментатора и третьим выходом блока управления, а первый вход - с первым выходом блока управления, с первыми входами пульта испытуемого и

5 реверсивного регистра счетчика, вторая группа входов которого соединена с третьей группой выходов распределителя импульсов, вторая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока

0 расчета параметров чувствительности, четвертый вход которого соединен с вторым входом блока предъявления стимулов и третьим выходом пульта экспериментатора, второй выход которого соединен с третьим

5 входом блока управления, первый вход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, четвертый выход которого соединен с первым входом пульта экспериментатора, седьмая группа выходов

0 которого соединена с третьей группой входов распределителя импульсов, пятый вход которого соединен с вторым входом блока управления и выходом реверсивного регистра счетчика, третья группа входов которо5 го соединена с второй группой входов блока индикации, с пятой группой входов, блока расчета параметров чувствительности и группой выходов регистра начальной установки, входы которого соединены с четвер0 той группой выходов пульта экспериментатора, пятая группа входов которого соединена с первой группой входов блока предъявления стимулов, первый выход которого соединен с вторым входом

5 пульта экспериментатора, вторая группа выходов - с третьей группой входов пульта испытуемого, а третья группа входов - с выходом реверсивного регистра счетчика и с третьей группой входов блока индикации, первая группа входов которого соединена с

выходами блока расчета параметров чувствительности.

И, выход которого соединен с вторым входом третьего демультиплексора, первый выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с первым входом перестраиваемого усилителя

звуковой частоты, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого совместно с выходами первого и второго усилителей мощности является группой выходов блока предъявления стимулов, вторая группа выходов первого демультиплексора соединена с первой группой входов схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом счетчика формирования частоты испытуемого и входом третьего усилителя мощности, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И, второй выход третьего демультиплексора соединен с первым входом счетчика формирования частоты испытуемого, группа выходов которого соединена с вторым входом схемы сравнения.

Фиг. г