Устройство для контроля цветового зрения Советский патент 1993 года по МПК A61B3/06 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностической аппаратуре, применяющейся в офтальмологии, неврологии, психиатрии, и может быть использовано для контроля цветового зрения, исследования дихроматизма и монохроматизма цветового зрения, получения количественной оценки цвегосла ости, выявления и нахождения аномальных форм цветового зрения, встречающихся при заболеваниях

сетчатки, зрительного нерва и центральной нервной системы, в частности, при профессиональном отборе лиц для работы на транспорте, в авиации, морской службе, в химической, полиграфической, текстильной и других отраслях промышленности, связанных с необходимостью опознавания цветных оптических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля цветового

00

о

СК

ел

00

VI

зрения и расширение диагностических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом устройстве для контроля цветового зрения обеспечена возможность проведения обследования при использовании одного тест-объекта с аппаратным обеспечением варьирования параметров как эталонных, так и контрольных цветов и яркостей, предъявляемых пациенту на одном тест-объекте, благодаря его снабжению блоком задания режимов и формирователями сигнала ответа, спектра эталонного цвета, контрольной яркости и частот помимо общих с прототипом формирователей эталонной яркости и спектра контрольного цвета. При этом обеспечивается такая организация работы устройства, при которой эталонный и контрольный цвета поочередно формируются с определенной частотой их смены на одном источнике света (двухцветном светодиоде), параметры эталонного цвета жестко задаются для выбранного режима обследования, а параметры контрольного цвета во время обследования изменяются, постепенно приближаясь к параметрам эталонного цвета. Причем, формирование параметров как эталонного, так и контрольного цветов осуществляется блоком управления без участия пациента, а вы- ходные параметры, в частности коэффициент аномалии, рассчитываются по сопоставлению параметров эталонного и контрольного цветов в момент ответа пациента о их совпадении по сигналу с формирователя сигнала ответа и выводятся на блок индикации.

Таким образом, обеспечиваются комфортные условия проведения обследования, исключаются методические погрешности, связанные в прототипе с необходимостью перевода взгляда пациента с эталонного на контрольный источник света и обратно, а также с быстрой утомляемостью пациента из-за высокой глазодвигательной и аккомодационной нагрузки на орган зрения. Кроме того, снижаются аппаратурные погрешности, связанные в прототипе с различием спектральных областей излучения эталонного и контрольного цветов при идентичных условиях функционирования источников с.вета, что повышает точность и достоверность контроля цветового зрения.

Кроме того, возможность формирования аппаратными средствами изменения параметров как эталонного, так и контрольного цветов в необходимом диапазоне их значений, обуславливает возможность задания в заявляемом устройстве различных режимов обследования, что расширяет диагностические возможности устройства за счет получения данных о цветовосприятии

спектрального диапазона от красного до зеленого цвета, оценки светоощущения зрительного аппарата пациента и критической частоты слияния мельканий, а сведение двух тест-объектов в одну точку пространства упрощает конструктивное исполнение устройства, в том числе, за счет исключения из него интерференционных фильтров.

На фиг.1 - функциональная блок-схема устройства; на фиг.2 - принципиальная

электрическая схема устройства; на фиг.З - блок-схема блока управления; на фиг.4 - блок-схема программы выбора режима ра- боты; на фиг.5 - блок-схема программы формирования единичного сигнала цвета; на

фиг.б - блок-схема программы формирования единичного сигнала яркости; на фиг.7 - блок-схема программы формирования единичного сигнала частоты; на фиг.8-10 - блок-схема программ работы устройства в

режимах ЦВЕТ, ЯРКОСТЬ и КЧСМ (критическая частота слияния мельканий), соответственно; на фиг.11 - временные диаграммы формирования единичных сигналов цвета, яркости и частоты.

Устройство содержит (фиг.1) блок 1 управления, первые вход и выход которого соединены, соответственно, с блоком 2 задания режимов обследования и с блоком 3 индикации, а вторые вход и выход - с формирователем 4 сигнала ответа и с источником 5 света, соответственно. Блок 1 управления включает в себя арифметиче- ско-логический узел 6, формирователь 7 спектра эталонного цвета, формирователь 8

спектра контрольного цвета, формирователь 9 эталонной яркости, формирователь 10 контрольной яркости, формирователь 11 частот, причем, все формирователи блока 1 управления своими входами-выходами связаны с соответствующими выходами-входами арифметическо-логического узла 6.

Блок 1 управления предназначен для принятия командной информации от блока

2 задания режимов обследования, выдачи информации на блок 3 индикации, принятия информации от формирователя 4 сигнала ответа, формирования и выдачи управляющих сигналов (управляющих цветом, яркоетью и частотой) на источник 5 света, а также для выполнения (обеспечения) вычислитель: ных функций. При этом, функции принятия командной информации, информации ответа пациента и вычислительные функции, а также выдача информации на блок 3 индикации осуществляются арифметическо-ло- гическим узлом 6 блока 1 управления, а функции формирования и выдачи управляющих сигналов - соответствующими формирователями 7-11. Блок 1 управления может быть выполнен в микропроцессорном исполнении, например, на базе однокристальной микроЭВМ типа КП1816ВЕ48. причем входящие в микроЭВМ восьмиразрядное центральное процессорное устройство 12 (см.фиг.З), блок программной памяти 13обь- емом до 2048 восьмиразрядных слов, три группы восьмиразрядных портов ввода-вывода: порт О (шина данных DO...07), порт 1 и порт 2 и ячейки памяти оперативного запоминающего устройства ОЗУ 14 (в частности, статус клавиатуры - KEYSTS и ячейка результата KOFAN) реализуют функции арифметическо-логического узла 6.

ОЗУ 14 данной микроЭВМ, объемом 64 восьмиразрядные ячейки, совместно с цен- . тральным процессорным устройством 12 и блоком программной памяти 13, реализует также функции формирователей 7-11 блока 1 управления, причем, в реализации функций формирователя частот 11 задействован также входящий в микроЭВМ таймер 15. В частности, две ячейки ОЗУ 14 ZWETA и JRETA предназначены, соответственно, для задания параметров эталонного цвета и яркости, две ячейки ZWKON и JRKON - для задания и изменения в процессе обследования контрольного цвета и контрольной яркости, ячейка FRN совместно с таймером 15 осуществляет формирование частоты в режиме КЧ СМ, а остальные ячейки ОЗУ 14 используются для хранения промежуточных данных и участвуют в процессах формирования управляющих сигналов и вычисления выходных параметров по результатам обследования.

Все перечисленные узлы и блоки микро-ЭВМ объединены восьмиразрядной шиной, через которую осуществляются междублочные пересылки команд и данных под действием записанной в блок программной памяти 13 программы, чем обеспечивается выполнение данной микроЭВМ функций арифметическо-логического узла 6 и формирователей 7-11 блока 1 управления. Программа, обеспечивающая функции устройства, в виде последовательности восьмиразрядных слов заносится в блок программной памяти 13 и сохраняется в нем и при отключении питания устройства. Эта программа содержит инструкции и константы, необходимые для настройки устройства при включении его питания и обеспечении дальнейшего функционирования до отключения. Система команд микроЭВМ содержит 96 инструкций языка ASM 48, обеспечивающих выполнение различных арифметических операций, операций пересылок из блока 13 программной памяти вОЗУ 14,управление флагами, таймером 15, портами ввода-вывода, что обеспечивает ее эффективное использование в качестве блока 1 управления. Взаимодействие микро- ЭВМ с другими элементами устройства

0 осуществляется через ее порты ввода-вывода (см.фиг.2). Так, в качестве первого выхода (арифметическо-логического узла 6) блока 1 управления используются выходы порта 1 (Р10...Р17) микроЭВМ, связывающие его с

5 блоком 3 индикации, куда выводится цифровая информация об изменяемых и вычисляемых параметрах, порт О (шина данных DO...D7) образует первый вход блока 1 управления, служащий для принятия команд0 ной информации от блока 2 задания режимов обследования, вход 1NT является вторым входом блока 1 управления для приема информации ответа пациента, а порт 2 (Р26, Р27) образует управляющий выход

5 блока 1 управления, связанный со входами источника 5 света.

Для согласования работы блока 1 управления с другими блоками устройства при различных вариантах его конкретной реали0 зации на базе микропроцессорных средств на первом входе блока 1 управления (микросхемы ЭВМ) может быть задействован стро- бируемый регистр, . например, на микросхеме КР580ИР82, служащий для ста5 билизации командных данных, а на управляющем выходе - буфер, например, в виде двух элементов микросхемы К561ПУ4, для умощнения управляющих сигналов (на чертежах не показаны),

0 Блок 2 задания режимов обследования предназначен для задания врачом различных режимов работы устройства для контро- ля цветового зрения и ввода этой информации в блок 1 управления. Блок 2 задания режимов может быть выполнен в

5 виде клавиатуры с использованием нефиксируемых клавиш, например, типа ПКВ, замыкающих при нажатии информационные входы порта О микроЭВМ на нулевой потенциал. Предусмотрен следующий набор кла0 виш: клавиши основных функциональных режимов ЦВЕТ (режим сопоставления эталонного и контрольного цветов при заданной яркости). ЯРКОСТЬ (режим сопоставления эталонной и контрольной яр5 кости при заданном цвете), КЧСМ (режим определения критической частоты слияния мельканий при заданных цвете и яркости источника света), клавиши установки-управ- ления и f , позволяющие установить необходимые уровни эталонного цвета и яркости (в конкретном варианте реализации устройства предусмотрено 40 градаций цвета и 20 градаций яркости источника света), клавиша запуска одного из трех (ЦВЕТ, ЯРКОСТЬ. КЧСМ) режимов ПУСК.

Блок 3 индикации предназначен для визуализации и индикации в цифровом виде .параметров проводимого обследования о цвете и яркости источника света 5, а также для индикации вычисляемых параметров, например, коэффициента аномалии, и может быть выполнен по известным схемным решениям. Формирователь 4 сигнала ответа предназначен для выработки электрического сигнала при определении пациентом момента слияния или расхождения цветов, яркостей или мельканий (в зависимости от выбранного врачом режима обследования) источника 5 света. Формирователь 4 сигнала ответа может быть выполнен в виде нефиксируемого переключателя типа ПКВ с кнопкой (или клавишей) ответа, замыкающей при нажатии вход INT микроэвм на нулевой потенциал.

Источник 5 света предназначен для формирования световых импульсов различной частоты, яркости и цвета и может быть выполнен, например, с использованием светоизлучающего диода с управляемым цветом свечения типа АЛ С 331 А, включенного по схеме формирования частотно-импульсного режима его работы. Такое включение источника 5 света предусматривает в процессе работы устройства три возможных состояния источника 5: свечение его красным цветом, свечение зеленым цветом и погашенное состояние. Принцип формирования необходимого эталонного или контрольного цвета источника 5 основан на том, что из-за некоторой инертности-восприятия динамической светово й информации неловеческий глаз, как правило, световые импульсы, следующие с частотой более 50 Гц, воспринимает в виде непрерывного светового излучения. Этим обусловлена возможность формирования различных световых оттенков путем поочередной и быстрой смены (общее время смены не должно превышать 20 мс) красного и зеленого излучения, которые человеческим глазом (наблюдателем) будут восприниматься как непрерывное монохроматическое излучение. Например, временное смешение красного и зеленого цвета, при равных временах излучения красного и зеленого цвета, будет восприниматься как желтый цвет (фиг.11а). Другие временные соотношения красного и зеленого излучения дадут иные цветовые оттенки, например оранжевый, на всем диапазоне от

красного до зеленого цвета. Аналогично, чередование какого-либо цвета, излучаемого источником 5 света, с темной областью, когда источник света погашен, позволяет

формировать различные яркости источника света путем изменения соотношения времен горения и темней области источника света (фиг.11 в), которые человеческим глазом также будут восприниматься как непре0 рывноесветовое излучение фиксированного цвета переменной яркости. На основании описанного принципа формирования цветов необходимой яркости путем использования двух основных

5 взаимодействующих программ: программы формирования единичного Цветового.сигна- ла и программы формирования единичного сигнала яркости, строится работа устройства во всех возможных режимах.

0 При этом, под единичным сигналом цвета (фиг.5 и 11а) понимается в данном случае интервал времени, равный 100 мкс, за который формируется цветовой сигнал в спектральном диапазоне от красного до зеленого

5 цвета и внутри которого соотношение длительностей красного и зеленого излучений может варьироваться, чем формируется единичный цветовой сигнал. При изменении соотношения отключения источника 5

0 света внутри единичного интервала в 2 мс формируется единичный сигнал яркости.

В описанном варианте реализации устройства предусмотрено 40 градаций цвета, т.е. программа формирования единичного

5 сигнала цвета основана на выработке интервала времени в 100 мкс, состоящего из 40 подинтервалов (фиг.11). Минимальная длительность каждого из подинтервалов может быть равна 2«,5 мкс (время выполне0 ния одной команды микроЭВМКР 816ВЕ48 по инициализации красного или зеленого излучения источника 5 света).

Программа формирования единичного сигнала яркости (фиг.6 и 11 в) предусматри5 вает возможность работы устройства при 20 градациях яркости, т.е. основана на выработке интервала времени, состоящего из 20 подинтервалов, причем, подинтервалом является время формирования единичного

0 сигнала цвета (фиг.11). Таким образом, под единичным сигналом яркости понимается в данном случае интервал времени, равный 2 мс, за который формируется световой сигнал задания цвета и яркости (20 града5 цийхЮОмкс).

Программа работы устройства в режиме КЧСМ построена на формировании длительности периода излучения источника света 5 заданной частоты (фиг.11с). При этом, при работе устройства в любом из режимов обследования всегда формируются три пэра- метра: в режиме ЦВЕТ - контрольный цвет, эталонный цвет и эталонная яркость, в режиме ЯРКОСТЬ - контрольная яркость, эталонная яркость и эталонный цвет, в режиме КЧСМ - длительность одного периода (при заданной частоте) излучения источника 5 света, эталонная яркость и эталонный цвет.

Во всех режимах эталонные яркость и цвет либо устанавливаются врачом путем нажатия на клавиши установки - управления f и | блока 2 задания режимов, либо по умолчанию принимают значения: эталонный цвет - желтый (ZWETA 20), эталонная яркость - максимальная (JRETA 20).

Один из вариантов реализации данного устройства может предусматривать две дополнительные клавиши в блоке 2 задания режимов обследования для запоминания в ОЗУ 14 двух дополнительных параметров: в режиме ЦВЕТ - уровня яркости для контрольного цвета и уровня яркости для эталонного цвета, а в режиме ЯРКОСТЬ - цвета для контрольной яркости и цвета для эталонной яркости, благодаря чему может быть обеспечена возможность проведения исследования, например, в режиме ЦВЕТ с различными яркостями контрольного и эталонного цветов, а в режиме ЯРКОСТЬ - с различными цветами контрольной и эталонной яркостей, что в результате может обеспечить расширение диагностических возможностей устройства с целью более углубленного и детального исследования цветового зрения.

Работа устройства осуществляется в несколько этапов, включающих инициализацию устройства, задание параметров обследования в выбранном врачом режиме обследования, отработку выбранного режима обследования (ЦВЕТ, ЯРКОСТЬ, КЧСМ)и вычисление параметров цветового зрения пациента по результатам обследования (например, коэффициента аномалии) с выведением результата в цифровой форме на блок 3 индикации.

Устройство для контроля цветового зрения работает следующим образом: после включения питания происходит инициализация устройства, заключающаяся в первоначальной настройке его на работу и включает в себя инициализацию блока 1 управления - портов ввода-вывода микро- ЭВМ, таймера 15 и ОЗУ 14. Инициализация портов ввода-вывода заключается в установке сигнала логического, нуля на выходе порта Р1 микроЭВМ, приводящей к обнулению индикаторов блока 3 индикации, и на выходах Р27 и Р26 микроЭВМ. приводящей

к гашению источника 5 света. Инициализация ОЗУ 14 заключается в обнулении ячейки статуса клавиатуры (KEYSTS) и ячейки результата (KOFAN), а также в занесении в ячейку эталонного цвета (ZWETA) числа 20 - для начального формирования эталонного желтого цвета, а в ячейку эталонной яркости (JRETA) числа 20 - для формирования максимальной эталонной яркости.

0 Входу в один из трех предусмотренных в устройстве режимов (ЦВЕТ, ЯРКОСТЬ, КЧСМ) предшествует опрос клавиатуры (фиг.4) и задание параметров выбранного режима обследования. При этом, врач дол5 жен соответственно выбрать и нажать на одну из клавиш выбора режима (ЦВЕТ, ЯРКОСТЬ, КЧСМ), что приводит к последующему заданию выбранного р-ежима с эталонным цветом, соответствующим жел0 тому цвету (ZWETA 20), и максимальной эталонной яркостью (JRETA 20) - параметры, задаваемым автоматически по умолчанию. При необходимости установки иного значения эталонной яркости или цвета врач

5 осуществляет нажатия на одну из двух клавиш f или | . Запуск какого-либо режима происходит после нажатия на клавишу ПУСК. Например, чтобы провести исследования в режиме ЯРКОСТЬ с установленны0 ми по умолчанию эталонными желтым цветом и максимальной яркостью, врач должен нажать на клавиши Я.РКОСТЬ и ПУСК, после чего устройство начнет функционировать в режиме ЯРКОСТЬ с этими параметра5 ми излучения источника 5 света.

При проведении исследования в режиме ЯРКОСТЬ с другими значениями эталонной яркости и цвета, врач должен провести следующие операции: нажать на клавишу

0 ЦВЕТ, при этом на цифровом табло блока 3

индикации появляется значение эталонного

цвета 20-желтый цвет). Для изменения этого

. показателя эталонного цвета врач должен

нажать на клавишу t- для увеличения этого

5 значения, либо на клавишу J- для уменьшения (диапазон изменений градаций цвета в области красно-зеленого спектра в данном устройстве равен 0-40). Далее врач должен нажать на клавишу ЯРКОСТЬ, причем на

0 цифровом табло появляется значение эталонной яркости (20 - максимальная яркость). При желании врач может изменить эталонную яркость (диапазон изменения 0- 20) с помощью клавиш t или{, при нажатии

5 на которые задается необходимая эталонная яркость, контролируемая по показаниям цифрового табло 3 индикации. Завершающим является нажатие на клавишу ПУСК и, поскольку последней нажатой функциональной клавишей была клавиша (

ЯРКОСТЬ, устройство начинает функционировать в режиме ЯРКОСТЬ с установленными с помощью клавиш t и i эталонными параметрами. Аналогично могут быть установлены параметры функционирования и для двух других режимов исследования ЦВЕТ и КЧСМ.

Формирование управляющих сигналов, задающих параметры обследования, осуществляется по программам: PRZWET - фор- мирование единичного сигнала цвета (фиг.5); PRER - формирование единичного периода мельканий светового сигнала (фиг.7); PRJR - формирование единичного сигнала яркости (фиг.6). При этом, с по- мощью единичных сигналов цвета и яркости обеспечивается задание фиксированных параметров излучения источника 5 света для всех режимов обследования ЦВЕТ, ЯРКОСТЬ, КЧСМ, (в первых двух режимах это параметры эталонного излучения), а также переменные параметры контрольного сигнала в режимах ЦВЕТ и ЯРКОСТЬ. Формирование единичного периода мельканий используется только при отработке режима КЧСМ.

По командным сигналам с выхода блока 2 задания режимов обследования, сформированным при опросе клавиатуры, из блока программной памяти 13 в ОЗУ 14 заносятся характеристики выбранных значений эталонных параметров обследования. В частности, при отработке программы формирования единичного цветового сигнала (фиг.5) в ячейку ОЗУ 14 ZW заносится значение, равное заданному числу подинтервалов, в течение которых источник 5 света будет излучать красный цвет, а в ячейку ОЗУ 14 ZWS1G - значение 40, равное общему числу подинтервалов формирования еди- ничного сигнала цвета. После начала функционирования программы на порт Р26 выдается сигнал логической единицы, а на порт Р27 - лог.О, что приводит к излучению источником 5 света красного цвета. При этом происходит декрементирование (уменьшение на 1) за время 2,5 мкс содержимого ячеек ZW, ZWS1G и проверка условия на равенство нулю содержимого ячейки ZW (истекло ли заданное время излучения красного цвета) - при невыполнении этого условия происходит очередной отсчет под- интервала и декрементирование содержимого ячеек ZW и ZWSIG, при выполнении - на порт Р26 выдается сигнал лог.О, а на порт Р27 - лог.1, что приводит к переключению на излучение источником 5. света зеленого цвета. Далее происходит декрементирование ячейки ZWSIG до тех пор, пока ее содержимое не станет равно 0. После этого

формирование единичного сигнала цвета считается законченным.

При формировании единичного сигнала яркости программа функционирует следующим образом (фиг,6): в ячейку ОЗУ 14 JR заносится значение, соответствующее необходимому уровню яркости и равное числу единичных цветовых сигналов, в течение времени формирования которых источник 5 света будет излучать заданный цвет, а в ячейку ОЗУ 14 JRSIG - значение 20, равное общему числу подинтервалов формирования единичного сигнала яркости. После начала функционирования программы происходит декрементирование содержимого ячеек JR и JRSIG и обращение. программе PRZWET по формированию единичного цветового сигнала. Если после этого содержимое ячейки JR не равно О, происходит очередное декрементирование содержимого ячеек JR и JRSIG и обращение к программе PRZWET, если содержимое ячейки JR равно 0 - на портах Р26 и Р27 фиксировано устанавливаются логические О, что приводит к гашению источника 5 света до момента завершения формирования единичного сигнала яркости (момент равенства О содержимого ячейки JRSIG). После этого формирование единичного сигнала яркости является завершенным.

Работа устройства для контроля цветового зрения в режиме ЦВЕТ (фиг.8) основана на поочередной смене с частотой 1 Гц (в данном случае частота наиболее комфортного для пациента режима восприятия и анализа световых сигналов, т.к. из медицинской практики известно, что при исследовании на аномалоскопе испытуемый не должен фиксировать сравниваемые цветовые поля более 2-3 сек) эталонного и контрольного цветов (при их одинаковой яркости), излучаемых одним источником света 5, причем, эталонный цвет является фиксированным - заданным до начала работы в режиме ЦВЕТ (фиг.4), а контрольный цвет- переменным, постепенно приближающимся по цвету к эталонному. Момент равенства цветов определяется пациентом, о чем он сигнализирует путем нажатия на кнопку формирователя 4 ответа. При этом результат фиксируется на цифровом табло блока 3 индикации и осуществляется вычисление коэффициента аномалии по известным формулам.

В режиме ЦВЕТ устройство функционирует с использованием фоновой программы и программы прерываний (фиг.8). При опросе клавиатуры для задания режима обследо- вания по командному сигналу,

определяющему выбор программы режима ЦВЕТ, с выхода блока 2 задания режима, в ячейку ОЗУ 14 ZWKON, с помощью которой формируется первоначальный контрольный цвет, загружается 0. Отработка фоновой программы начинается с формирования заданных эталонных единичных сигналов цвета и яркости путем обращения к программе формирования единичного сигнала яркости PRJR, а та, в свою очередь, обращается к программе формирования единичного сигнала цвета PRZWET (работа обеих программ описана выше).

Формирование эталонных единичных сигналов цвета и яркости циклично продол- жается в течение времени, заданного программой выбранного режима обследования, в данном случае 0,5 сек, что приводит к излучению заданного эталонного цвета источником 5 света в течение этого времени. По истечении 0,5 с формирование эталонного цвета заканчивается и происходит очередное обращение к программе PRJR, но для формирования контрольного цвета, т.е. с использованием данных из ячейки ZWKON ОЗУ 14. При этом формируется в данном случае зеленый цвет, что определяется значением числа подинтервалов ц ячейке ZWKON (в данном случае 0), формирующим длительность красного излучения в единичном сигнале контрольного цвета с яркостью, равной заданной эталонной яркости. Через 0,5 с излучение контрольного цвета заканчивается и происходит инкре- ментирование (увеличение на 1)содержимо- го Ячейки ZWKON, т.е. происходит изменение контрольного цвета на одну градацию (приближение к красному цвету), и эновь обращение к программе PRJR для формирования эталонного цвета и т.д.

Работа в этом режиме продолжается, пока пациентом не будет дан ответ на формирователе 4 сигнала ответа о совпадении (по его ощущению) контрольного цвета с эталонным. Если в процессе работы до от- вета пациента содержимое ячейки ZWKON станет равным 40 (красный цвет), происходит переход к самому началу фоновой программы ZWET, а в ячейку ZWET заносится значение 0 (зеленый цвет).

Вариант исполнения устройства может предусматривать также возможность синусоидального изменения контрольного цвета, т.е. при достижении максимального значения в ячейке ZWKON (40) происходит не обнуление ячейки, а ее декрементирова- ние (39, 38 и т.д.) до момента равенства О значения ячейки ZWKON. Таким образом может быть достигнута непрерывность предъявления контрольного цвета.

Чередование фиксированного эталонного и переменного контрольного цветов повторяется и происходит до момента поступления лог.О на вход INT микроЭВМ с выхода формирователя 4 сигнала ответа, по которому осуществляется обращение к программе обработки прерываний. В этой программе осуществляется вычисление коэффициента аномалии по цвету и выдача его на цифровое табло блока 3 индикации. При этом происходит приостанов режима ЦВЕТ, а содержимое ячеек ОЗУ 14 сохраняется. Для осуществления вычислений из ячеек 2W и JR ОЗУ 14 центральным процессорным узлом 12 считываются данные о значениях параметров фиксированного эталонного сигнала (цвет и яркость), формируемых по данной программе, а из ячейки ZWKON ОЗУ 14 - значение, характеризующее соотношение компонентов красного и зеленого излучений в единичном контрольном сигнале на момент ответа пациента, и по известной формуле осуществляется расчет коэффициента аномалии по цвету (Ац): Ац(Кз(пац)Кк(нор))/(Кк(пац)К3(нор)), где Кз(пац) и К3(нор) - число подинтервалов (из общего числа подинтервалов 40 формирования единичного сигнала цвета), в течение которых горит зеленый цвет, соответственно для конкретного пациента и для пациента с нормальным цветовосприятием; Кк(пац) и Кк(нор) - аналогично указанному для Кз(пац) и Кз(нор), но для красного цвета.

Возобновление работы (выход из программы обработки данных прерываний в фоновую программу) происходит после нажатия на клавишу ПУСК (возобновление работы в фоновой программе продолжается с параметрами эталонного и контрольного цвета, эталонной яркости, предшествующими моменту прерывания).

Работа устройства для контроля цветового зрения в режиме ЯРКОСТЬ (фиг.9) основана на поочередной смене с частотой 1 Гц Эталонной и контрольной яркости, излучаемых одним источником 5 света (при их одинаковом цвете). Работа устройства в этом режиме аналогична работе в режиме ЦВЕТ с той разницей, что сравниваемыми световыми сигналами в данном случае являются фиксированная эталонная и переменная контрольная яркости. Работа в режиме ЯРКОСТЬ, как и в режиме ЦВЕТ, основана на использовании фоновой программы и программы обработки прерываний (фиг.9). В начале работы фоновой программы в ячейку ОЗУ 14 JRKON, с помощью которой формируется первоначальная контрольная яркость, загружается 0, после чего для формирования эталонной яркости осуществляется циклическое обращение к программе PRJR. По истечении 0,5 с излучение эталонной яркости заканчивается и осуществляется очередное обращение к программе PRJR, но уже для формирования контрольной яркости (с использованием ячейки JRKON ОЗУ 14). Через 0,5с излучение контрольной яркости завершается и осуществляется инкрементирование содержимого ячейки JRKON, т.е. происходит изменение контрольной яркости на одну градацию. Далее повторяется обращение к PRJR для формирования эталонной яркости и сравнение пациентом контрольной и эталонной яркостей. Если со- держимое ячейки JRK.ON станет равным 20 (максимальная яркость), происходит переход к самому началу фоновой программы JR (ячейка JRKON обнуляется). Вариант исполнения устройства, может предусматривать возможность синусоидального изменения яркости, т.е. при достижении максимума контрольной яркости далее происходит ее постепенное уменьшение, чем достигается плавность и непрерывность изменения контрольной ячейки.

Чередование фиксированной эталонной и переменной контрольной яркостей происходит до момента ответа пациента о их равенстве на формирователе 4 и соответ- ствующего появления лог.О на входе 1NT микроЭВМ, что приводит к обращению к программе обработки прерываний. В этой программе происходит вычисление коэффициента аномалии по яркости (аналогично вычислению коэффициента аномалии, по цвету, но с заменой: вместо параметров зеленого цвета используется число подинтер- валов, из общего числа подинтервалоЕ 20 формирования единичного сигнала ярко- сти, в течение которых источник 5 света горит, а вместо параметров красного цвета - число подинтервалов темной области, когда источник света 5 погашен) и выдача его значения на цифровое табло блока 3 индикации. При этом происходит приоста- нов режима ЯРКОСТЬ, считывание из ячеек ZW, JR и JRKON и вычисление по известной формуле данного параметра зрения. Возобновление работы (выход из программы обработки прерываний в фоновую программу JR) происходит после нажатия на клавишу ПУСК (возобновление работы в фоновой программе продолжается с параметрами эталонной и контрольной яркостей, эталонного цвета, предшествующими моменту прерывания).

При обследовании в режиме КЧСМ (определение критической частоты слияния мельканий, фиг.10) пациенту предлагается

наблюдать прерывистое свечение источника 5 света с изменяющейся частотой мельканий (фиг. 11 с) и в момент, когда по его восприятию свечение будет восприниматься как непрерывное, прекратить обследование путем нажатия на кнопку (клавишу) формирователя 4 сигнала ответа. При этом формирование цвета и яркости излучения источника 5 света осуществляется также, как это описано в предыдущих режимах при формировании фиксированных параметров заданного эталонного сигнала, а формирование частоты мельканий этого сигнала осу- ществляется и с использованием программы PRFR формирования единичного периода мельканий светового сигнала (фиг.7).

Работа программы PRFR начинается с загрузки в ячейку ОЗУ 14 FRN числа N, равного числу переполнений таймера 15 микро- ЭВМ (в данном устройстве таймер .15 настроен на время одного переполнения ТР-80 мкс) и соответствующего длительности половины периода заданной частоты.

После загрузки числа N в ячейку FRN происходит запуск таймера 15 и циклическое обращение к программе формирования единичного сигнала яркости PRJR. После каждого переполнения таймера 15 происходит декрементирование содержимого ячейки FRN-и проверка его на равенство, нулю. Если содержимое FRN не равно нулю, происходит очередное обращенное к программе PRJR, если равно нулю - формирование половины единичного периода мельканий (когда источник 5 света находится в режиме излучения) завершается. Формирование второй, темной половины периода (когда источник 5 света погашен) близко к описанному выше, за исключением того, что в данном случае обращение к программе PRJR заменяется на обращение к пустым операциям микроЭВМ (операция NOP), а на выходы порта Р26 и Р27 фиксирование подается лог.О.

Работа основной фоновой программы FR функционирования устройства в режиме КЧСМ основана на использовании описанной выше программы PRFR, но входной параметр, т.е. число N, изменяется через каждые 0,5с (массив различных значений N, соответствующих различным частотам, хранится в блоке программной памяти 13 блока 1 управления). В начале работы программы РЙ происходит извлечение из программной памяти значения числа N, соответствующего частоте мельканий источника 5 света в 5 Гц. После этого происходит циклическое обращение к программе PRFR в течение 0,5 с (скорость смены частоты 2 Гц/с), когда источник 5 света излучает световые сигналы с предварительно установленными значениями цвета и яркости с частотой 5 Гц. Далее происходит увеличение частоты на 1 Гц и излучение световых импульсов с этой частотой в течение 0,5с. Процесс формирования частот повторяется до момента достижения частоты 50 Гц. после чего происходит обращение к самому началу программы FR, частота излучения вновь падает до 5 Гц и через каждые 0,5с происходит очередное повышение частоты. Вариант исполнения устройства может предусматривать также возможность плавного изменения частоты мельканий источника 5 света, т.е. при достижении значения 50 Гц частота начинает постепенно уменьшаться. Благодаря этому могут быть получены более достоверные показатели КЧСМ, найденные как по моменту слияния мельканий источника 5 света (при повышении частоты), так и по моменту перехода непрерывного светового излучении в мелькающее (при понижении частоты).

В момент нахождения пациентом точки КЧСМ, с помощью формирователя 4 сигнала ответа, на входе 1NT микроЭВМ появляется лог.О, что приводит к обращению к программе обработки прерываний, фиксации на цифровом табло блока 3 индикации текущей частоты, соответствующей КЧСМ, и приостановку режима. После нажатия на кнопку ПУСК происходит выход из программы обработки прерываний в фоновую программу FR и продолжение режима КЧСМ (возобновление работы фоновой программы продолжается с цветовыми и световыми параметрами, предшествующими моменту прерывания).

Как видно из описания примера реализации изобретения, в зависимости от диагностической направленности и задач, связанных с необходимой глубиной и степенью детализации исследования цвето- восприятия, заявленное устройство, позволяет проводить исследования по различным, выбранным или составленным самим врачом, методикам и программам, от самых сложных (исследование цветовосп- риятйя на всем спектральном диапазоне возможного представления цветов при различных яркостях источника 5 света, исследование критической частоты слияния мельканий при различных цветах и яркостях источника света) до самых простых - экспресс-обследований (исследование цвето- восприятия при сопоставлении контрольного цвета с эталонным цветом).

Врач может выбрать один из трех основных режимов обследования пациента: конт- роль цветовосприятия, контроль

различения пациентом различных яркостей источника света, исследование критической частоты слияния мельканий при различных цветах и яркостях источника света, или осу- ществить обследование пациента последовательно во всех этих режимах.

Следует учитывать, что устройство для контроля цветового зрения позволяет реализовать указанные выше основные функ0 циональные режимы в условиях ручного или автоматического управления (т.е. изменение параметров контрольного цвета и яркости, частоты в процессе работы устройства в любом из указанных режимов может про5 исходить автоматически, как было описано выше, либо в ручном режиме, когда изменение этих параметров может осуществляться врачом с помощью клавиш f и f).

Конструктивно устройство для контроля

0 цветового зрения может быть выполнено в виде двух пультов - пульта врача, включающего в себя блок 1 управления, блок 2 зада- ния режимов обследования, блок 3 индикации, и пульта пациента, включающе5 го в себя источник 5 света и формирователь 4 сигнала ответаЛ акое конструктивное решение позволяет повысить эффективность работы врача, максимально упростить проведение исследования для пациента.

0 Таким образом, заявленное устройство обеспечивает расширение диагностических возможностей устройства для крнтроля цветового зрения , т.к. появляется возможность проведения обследования пациента при

5 различных цветах и яркостях источника света, что повышает информативность измеряемых параметров, характеризующих , способность к цветовосприятию, позволяет проводить исследования, направленные на

0 диагностику заболеваний зрительного анализатора, связанных с нарушением цвето- и световосприятия, а также заболеваний психоневрологического характера.

Проведенные испытания устройства

5 для контроля цветового зрения в клинических условиях подтвердили более широкие диагностические возможности по сравнению с прототипом (возможно предъявление в качестве эталонного любого цвета в спек0 тральном диапазоне от красного до зеленого, сравнение контрольной и эталонной яркостей, проведение исследований по определению КЧСМ при любых цветах и яркостях тест-обьекта). Заявленное устройство

5 обеспечивает также существенное повышение пропускной способности устройства, т.к. контроль цветового зрения может проходить в автоматическом режиме изменения контрольных цветов и яркостей, что является существенным фактором для при-

менения устройства в качестве диагностического при массовых обследованиях населения. Результаты клинического опробования показали, что на обследование одного пациента затрачивается в зависимости от глубины и детализации исследования от 20 сек до 5 мин. При этом, результаты отличаются стабильностью и повторяемостью, т.к. в отличие от прототипа, в заявляемом устройстве предъявление эталонных и контрольных тест-объектов осуществляется при использовании одного источника света с неизменными светотехническими характеристиками, что способствует повышению точности контроля цветовосприятия.

Кроме того, в предлагаемом устройстве при углубленных исследовательских работах точность контроля цветового зрения, в частности, цветовосприятия может быть существенно повышена (в 2-3 раза) за счет увеличения числа подинтервалов при формировании единичных сигналов цвета и яркости (при этом, соотве тственно будет увеличено время, затрачиваемое на проведение исследования), что невозможно осуществить в известных решениях из-за разброса светотехнических характеристик

двух различных используемых в них источников света.

Ф о р м у л а и з о б р е т е к и я Устройство для контроля цветового зрения, содержащее источник света в виде двухцветного красно-зеленого светодиода и блок индикации, подключенный к выходу блока управления, включающего арйфмети- ческо-логический узел, формирователь эталонной яркости и формирователь спектра контрольного цвета, отличаю щ е вся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля цветового зрения, расширения диагностических возможностей, оно снабжено блоком задания режимов обследования и формирователем сигнала ответа, выходы которых связаны с соответствующими входами арифметически-логического узла блока управления, который дополнительно содержит формирователь спектра эталонного цвета, формирователь контрольной яркости и формирователь частот, причем все формирова- .тели блока управления своими

входами-выходами связаны с соответствующими входами-выходами арифметическо- логического узла, а управляющие выходы последнего соединены с входами источника света.

I

Изобретение позволяет при использовании одного тест-объекта с высокой точностью осуществлять контроль цветового зрения, проводить исследования дихроматизма и монохроматизма цветового зрения как в области красного, так и зеленого цвета, получать количественные оценки цветос- лабости и светоощущения, выявлять аномальные формы цветового зрения и осуществлять оценку критической частоты слияния мельканий для целей диагностики в офтальмологии, неврологии, психиатрии и профессионального отбора. Устройство содержит источник света в виде красно-зеленого светодиода, на котором поочередно формируются с определенной частотой смены эталонный цвет с жестко заданными для данного режима работы параметрами и контрольный цвет, параметры которого изменяются, постепенно приближаясь к параметрам эталонного цвета. Формирование параметров эталонного и контрольного цветов и частоты их смены на источнике света осуществляют с помощью блока задания режимов обследования и подключенного к его выходу арифметическо-логического узла блока управления, а также связанных с этим узлом формирователей частот, спектров эталонного и контрольного цветов и эталонной и контрольной яркостей, входящих в блокуправления. Расчет показателей обследования осуществляется арифметическо-ло- гическим узлом по сигналу с формирователя сигнала ответа, а результаты расчета выходных показателей выводятся в цифровой форме на блок индикации. 11 ил. (Л

ГА

нутренияя шt/H.a

1

/3

-6

т

.

«

/5

I J

ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ

if. Устанаёко талмно о цбета , ZtfETA 2Q

г. УсоююБховтолсннои яркости

&КЕТА Ј0

Лноыэ tfOjeffm&r ыабуш (жейео KEX6TZ) «а сипу из прсгрок

ЯД

t арагмчми р, I tfuHuweie кетсбоге

..-& контро

BaSuva лаг. О & порт Р2&. tu&rto Лог. 4 е лар/я Р27,. (негодник 5 fifing юлуувт utfm)

I

I

---Ц zte&K SvsrG-J.

.,

3cЈtPutftfQ tpaptftioofaftte е&чиччогс t/tSf rtxto -y евгхотв ф&ло цога м гонгрсиьнсго) )

ми р, сбоге тигр

f #2WЈT ifffvufafamf ..-& сигмов frTAiomaeoим/ контролмсю)

.

Јfo& 8 гр& эоимч PR3R фамцробсния fteiMuuttcta ib-it/axa pftoc-та f-jrb/tsitr/arc

f&tTpCJAVC/Vj

Г

2fSf6 WSI&-J : fft-fff-/

Р&ащенио к rtporp. Mi/poSoHiHO единичного ,

, PRZWer ао Лф- еагмЛ/

WST6 ffeS16-t I

PopMupeeatrje бремеяяеё JoSeerta. poSttoa tpfMe/iu qxfHuiJotaimp бёиниЬногб utt7o&

/V/fbS9JA

сигнале

tno уалй ярсесту

SaifUf fdunovMora а шо KQtTfxuiMoro) J

3

1нну PRFR форниробоиия oa зоеаюоа wcmb/jini

3

J

ЗОгеизс-о В Ячейки ffff/ vtxrjo M роёмвмц vu&g ftfjMAMewu тоймеро и (bereercrSute- ufeMjr Миг&мосп/ половши nefuooo 30 - данной частоты

1

yotyet таймера

лог. Qi Ј порт PJS6. . .. лог. о в порт (источник S effe/na roeurnce)

останов тойчер

LI

L

±

FW°N

±.

I запуск таймера

±.

/fyerap операция

| FRU FKH-i

A{

СстакоЁ гойцера

С Сформирован овин период с$ето& го на iodbmatl чистоты, цВего и pftofTu /

Фиг.7

, Фсмаооя программа ZWET

ZVfKQfi/ - О

Т2

Обращение к.

Программе PRVR faat.u.t.)

РоноВа;1 программа. ORj

C/K /TC /V с

.сг.С на Rjfcce TUT

Вход

г - - - - - -|

| Программа од- -, роботы пре&ы1Клшш Г

Ваний

лог. О но входе /л/Г

В Ъ

Р----------j

I Программа одро- вотки fippptteOHuu

1

Од/заиление к программ PRJR (этом, spx.)

° : ::, 7.17 /lOCrcOMMd Л,

: 3cnfcenue в f4euwFRtf

Iццсла л/, гсог&егстбцю-

,ftc частоте -f Sr,

I залуск программыРк К

выдерхка данной О,5 с.

«z /tf.

gofwff i/jffUupHi/f

гоосчого

lave ЦЙРЦ

пО

sen.

SfMf излучении зеленого цёето

единичным ц BemoSea сигнал f4O подинтероолоо)

зе/t.

dht/iruu f зеленому

а

sea.

Жёя/пый

(&. u.S. сигнал

4Э.ц(.сигно/

6)

fd.uSemeou сигноп

Вренд горемf

/пе/чнор оЪпоеть

единичный аигмоа flpfoernu (20 noduxmepSgaoS)

,.-г С it ЛВхоЬ

oS.

ffporpavMO

радо тки преры

Вопий

фиксйцир /ю цифровом таоло текущей частоты

±

Яриосганйб. р,ежима

Фиг.10

sen.

sea.

&///А

w

близкий к кроемому

e$.uj&.

/пе/чнор оЪпоеть