Устройство для психофизиологических исследований Советский патент 1993 года по МПК A61B5/22 

Изобретение относится к психофизиологии, в частности к устройствам для исследования динамики силовых движений, и может быть использовано для оценки динамики психоэмоционального состояния в диапазоне нормы, для оценки координационных способностей в условиях психофизиологического тестирования в рамках видов деятельности, где синхронные движения - сжатия кистей рук являются обязательным условием этой деятельности, например в хоккее, а также для оценки функционального состояния как в диапазоне нормы, так и в переходе норма - пограничное состояние.

Известно устройство, содержащее жидкостной датчик усилия, выход которого соединен с преобразователем сигнала, и блок регистрации в виде гидроманометра.

Однако это устройство не обеспечивает достоверности психофизиологических исследований.

За прототип принято устройство, содержащее пружинный датчик усилия, выход которого соединен с ползунком реостатного преобразователя сигнала, и блок регистрации, входом подключенный к выходу преобразователя.

XI ю о

ЮА

ел

Однако устройство-прототип не обеспечивает достоверности психофизиологических исследований, т.к. не предусматривает непрерывного контроля асимметрии силы кистей синхронно с величиной силы веду- щей руки.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов психофизиологических исследований путем

исследования при непрерывном контроле асимметрии силы кистей синхронно с величиной силы кисти ведущей руки.

Поставленная цель в устройстве для психофизиологических исследований, со

держащем первый датчик усилия, соединен- ный с преобразователем сигнала, и блок регистрации, достигается; тем, что в него введены второй датчик усилия, формирователь разностного сигнала, первый и второй усилители, второй блок регистрации, вход которого соединен с выходом второго усилителя, вход которого соединен с выходом формирователя разностного сигнала, первый и второй входы которого соединены со

ответственно с выходами первого, и второго

датчиков усилия, выход преобразователя соединен с входом первого усилителя, вы- ход которого соединен с входом первого блока регистрации. .

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -структурная схема устройства с одним из вариантов конкретного выполнения каждого блока; на фиг. 3 - схема наклейки тензоре- зисторов на другой из вариантов датчика усилия и соединения их в мостовые схемы, вид на датчики сбоку; фиг. 4 - вид сверху на плоские пружины датчиков.

На фиг. 1-4 обозначены: 1 - первый датчик усилия; 2 - второй датчик усилия; 3 - преобразователь сигнала; А формирователь разностного сигнала; 5 - первый усилитель; 6 - второй усилитель; 7 - первый блок регистрации; 8 - второй блок регистрации; 7i-7e - индикаторы блоков регистра- ции 7 и 8;

- самописцы блоков регистрации 7 и 8.

Причем второй датчик 2 усилия подключен к формирователю 4 разностного сигна- ла, который через второй усилитель 6 связан с вторым блоком 8 регистрации, а датчик 1 усилия подключен к входу преобразователя 3 сигнала и к входу формирователя 4 разностного сигнала. Преобразователь сигнала 3 через первый усилитель 5 подключен к первому блоку 7 регистрации.

На фиг, 2-4 Ri...R8 обозначают тензоре- змстрры электрических мостов АСВД и ЕЖ- ЗИ, в которых диагонали АВ и ЕЖ являются

0

5 0

5

0 5

0 5

0 5

диагоналями питания (подача питания показана изолиниями под углом 90° стрелками).

В образце устройства датчики 1 и 2 (фиг.1) выполнены в виде кистевых тензоди- намометров с тензорезисторами (производства Киевского завода Вега), показанных на фиг. 3 и 4.

Преобразователь 3 сигнала и формирователь 4 разностного сигнала выполнены так, как показано на фиг. 2, В одном варианте усилители 5 и 6. блоки 7 и 8 регистрации и блок питания (на фиг. не показан) выполнены на базе измерительной системы М 1000.

Как показано на фиг. 2, индикаторы 7i и 8i выполнены с различной градуировкой шкалы. Это связано с тем, что диапазон значений асимметрий меньше диапазона значений силы кистей.

На фиг. 2 также показано, что метка ноля стрелочного индикатора 8i асимметрии (разности) силы кистей находится посередине шкалы, слева находятся величины со знаком -, справа - со знаком +. Это необходимо потому, что:

1) у разных людей может преобладать по силе либо левая, либо правая рука;

2)у одного и того же человека в условиях покоя и психофизиологического стресса может иметь место состояние либо временной праворукости (стрелка индикатора 8i отклонена вправо); либо временной леворукости (стрелка индикатора 8т отклонена влево); либо временной равнорукости (стрелка ин-- дикатора 8ч находится по середине шкалы на метке ноля.

При этом на фиг. 2 в показаниях индикаторов 7.1 и 8 i иллюстрируется случай, когда сила кисти ведущей руки составляет 50 кг (показано на индикаторе 7i), сила кисти другой руки также составляет 50 кг, а величина асимметрии силы кистей (АСК) составляет О кг (показано на индикаторе 8i). Измерительная система М 1000 имеет выходы для подключения самописцев 1г и 82 (например H3Q30), а также для подключения АЦП к ЭВМ, что позволяет максимально реализовать высокую точность измерения АСК, обеспечиваемую предлагаемым устройством.

В другом варианте выполнения предлагаемого устройства ДИМА каждый из каналов - канал силы кистей ведущей руки (СКвр) и канал АСК, содержащий источник питания, усилитель и регистратор, выполнен на авиационном самописце КСТ-4, выпускаемом отечественным предприятием (г.Краснодар), Достоинством применения самописцев КСТ-4 является возможность

получения результатов исследований на диаграммной ленте в большом масштабе.

Так, в канале асимметрии Цена деления 2,5 мм на диаграммной ленте (лента диаграммная складывающая ЛПГС 250, ГОСТ 5 7826-822, Ом. Реестр fsfe 1723, Шкала 0-100 АФДБ) может соответствовать от нескольких десятков до нескольких сотен грамм (в зависимости от коэффициента увеличения масштаба) при общей ширине ленты 25 см 10 (по 12,5 см в каждую сторону от средней линии - линии нулевой асимметрии), При этом регистрация силы и асимметрии (СКВр и АСК) осуществляется с высокой точностью (погрешность не более 0,5% от верхнего 15 предела шкалы).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При синхронном сжатии испытуемым датчиков 1 и 2 усилий соответственно кистя- 20 ми правой и левой рук на упругих элементах датчиков возникают напряжения деформации,

В преобразователе 3 напряжение деформации преобразуется в электрический 25 сигнал, амплитуда которого на входе усилив теля 5 пропорциональна усилию, приложенному к датчику 1. В формирователе .4 разностного сигнала напряжение деформации датчиков 1 и 2 усилий преобразуется в 30 электрический сигнал, амплитуда которого на входе усилителя 6 пропорциональна разности усилий, приложенных к датчикам 1 и 2. Знак этого электрического сигнала разности в случае преобладания по усилию одной 35 руки соответствует протеканию тока через диагональ мостовой схемы формирователя 4 (фиг.2-4) в направлении от точки И соединения резисторов RS и Rs к точке 3 соединения резисторов Re и R.40

В случае преобладания по усилию другой руки знак электрического сигнала разности силы кистей изменяется на противоположный (имеет место инверсия знака АСК или смена знака с условного плюса на 45 условный минус). Это соответствует протеканию тока через диагональ мостовой схемы формирователя 4 (фиг.2-4) в направлении от точки 3 к точке И.

В усилителях 5 и 6 сигналы доводятся до 50 ровня, необходимого для работы регистраторов. После прохождения через усилитель 5 сигнал силы ведущей руки фиксируется регистратором 7. Сигнал раз- ности силы кистей фиксируется регистратором 8.

. Изобретение позволяет повысить достоверность результатов психофизиологических исследований путем непрерывного контроля асимметрии силы кистей синхронно с величиной силы кисти ведущей руки.

Получение выше указанного положительного эффекта подтверждается настоящим описанием работы предложенного устройства, а также данными, согласно ко- торым Устройство ДИМА позволяет существенно повысить информативность оценки психофизиологических функций и функционального состояния в целом, например, при использовании способа оценки функционального состояния в динамике.

Предложенное техническое решение было успешно применено для исследования психофизиологических функций в тех видах деятельности, где синхронные движения кистями обеих рук являются обязательным условием этой деятельности: в хоккее с шайбой. Аналогично устройство может быть использовано для психофизиологических исследований в хоккее с мячом, хоккее на траве, в игре в гольф, словом везде, где обязательными являются действия с участием кистей рук, удерживающих клюшку, биту, орган управления транспортом или иным средством. В последнем случае предложенное устройство незаменимо для оценки координационных способностей в синхронных движениях, где конечным исполнительным .звеном являются кисти рук.

Наконец, за счет непрерывного контроля асимметрии силы кистей изобретение позволяет помимо известного применения кистевого динамометра для оценки динамики психоэмоционального состояния по принципу чем выраженнее положительные эмоции, тем больше сила кисти (в нашем подходе эмоции еще более информативно выражены показателем асимметрии силы кистей) оценивать преимущественную склонность либо к деятельности, ориентированной на мономануальные, либо на би- мануальные движения.

Формула изобретения Устройство для психофизиологических исследований, содержащее первый датчик усилия, выход которого соединен с входом преобразователя сигнала, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов исследований за счет непрерывного контроля асимметрии силы кистей синхронно с величиной силы кисти ведущей руки, в него введены второй датчик усилия, формирователь

разностного сигнала, первый и второй усилители, второй блок регистрации, вход которого соединен с выходом второго усилителя, вход которого соединен с выходом формирователя разностного сигнала, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков усилия, выход преобразователя сигнала соединен с входом первого усилителя, выход которого соединен с входом первого блока регистрации.

Использование: для исследования психофизиологических реакций в тех видах деятельности, где синхронное движение кистями обоих рук является обязательным условием этой деятельности, например в видах спорта, где требуются ударные движения при помощи клюшки, придерживаемой двумя руками. Цель: повышение достоверности результатов исследований путем непрерывного контроля асимметрии силы кистей синхронно с величиной силы кисти ведущей реки. Сущность изобретения: в устройство для психофизиологических исследований введены второй датчик усилия, формирователь разностного сигнала, первый и второй усилители и дополнительный блок регистрации, соответственно соединенные между собой и с первым датчиком усилия, подключенным к преобразователю сигнала силы кисти ведущей руки. Положительный эффект: за счет обеспечения возможности непрерывного контроля асимметрии силы кистей дополнительно оказалось возможным (помимо известной оценки динамики психоэмоционального состояния, при улучшении которого отмечается проявление резерва усилий по принципу чем сильнее выражены эмоции, тем больше силы кисти) оценивать пригодность к занятиям видами спорта, ориентированными либо на моно-, либо бимануальное движение, например на синхронные бросковые движения в хоккее с шайбой на льду, в игре в гольф, повысить информативность оценки динамики психофизиологических функций. 4 ил. ел