Устройство для исследования скорости и точности двигательных реакций

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть испо.льзовано для исследования двигательных функций человека . Цель изобретения -- расширение функциональных возможностей устройства. Цель достигается тем, что в устройство введены элемент 1 защиты от дребезга, элемент НЕ 2, первый 4 и второй 5 делители частоты, триггер 6 индикации, первый 8 и второй 15 элементы ИЛИ, специализированный вычислитель 9, триггер 12 преобразования кода, схема 3 формирования адреса , счетчик 14 конца, триггер 16 пуска, клавиатура 18 задания темпа, генератор 19 случайных чисел, третий элемент И 23, триггер 22 предупредительной лампочки, счет чик 24 номера стимулов, дешифратор 25 стимулов и блок 26 индикации стиму.чов. 3 ил. ю (Л с.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (su 4 А 61 В 5 1О, 5 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4066730/28-1,! (22) 11.05.86 (46) 29.02.88. Бюл. № 8 (71) Курский политехнический институт и

Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда в сельском хозяйстве (72) В. В. Плотников, Н. А. Кореневский, В. Н. Звегинцев, В. М. Довгаль и E. И. Булкин (53) 615.475 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 435808, кл. А 61 В 5/16, !972.

Авторское свидетельство СССР № 602165, кл. А 61 В 5/10.

Автоматизация исследований психомоторных процессов./ Под ред. В. В. Плотникова, Ю. М. Забродина, Н. А. Кореневского и др. — Орел, !985.

„„SU„„1377035 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКОРОСТИ И ТОЧНОСТИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для исследования двигательных функций человека. Цель изобретения — — расширение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что в устройство введены элемент lзащиты от,дребезга, элемент НЕ 2, первый 4 и второй 5 делители частоты, триггер 6 индикации, первый 8 и второй !5 элементы ИЛИ, специализированный вычислитель 9, триггер 12 преобразования кода, схема 13 формирования адреса, счетчик 14 конца, триггер 16 пуска, клавиатура 18 задания темпа, генератор !9 случайных чисел, третий элемент И 23, триггер 22 предупредительной лампочки, счет чик 24 номера стимулов, дешифратор 25 стимулов и блок 26 индикации стимулов.

3 ил.

1377035

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования двигательных функций человека и может быть псименено в лечебно-профилактических учреждениях неврологического профиля, в лаоораториях психологии и физиологи труда, педагогике, спортивной медицине и т.д., при измерении и оценке состояйия двигательной системы человека.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем раздельного измерения времени сенсорного компонента двигательных реакций, точности двигательной реакции и времени осуществления движения и автоматизированной обработки результатов измерений.

На фиг. изображена структурная схема устройства для исследования скорости и точност и двигательных реакций; на фиг. 2 — структурная схема блока мишеней при использовании в качестве датчика точности пластины из высокоомного материала; на фиг. 3 — — структурная схема блока мишеней и преобразователя кодов при использовании в качестве датчика точности концентрических токопроводящих контактных колец.

Устройство для исследования скорости и точности двигательных реакций содержит элемент защиты от дребезга, элемент

HE 2, первый элемент И 3, первый И и второй 5 делители частоты, триггер 6 индикации, второй элемент И 7, первый элемент

ИЛИ 8, специализированный вычислитель

9, блок мишеней 10, преобразователь 11 кода, триггер !2 преобразования кода, схему 13 ф.:рмирования адреса, счетчик 14 KoHU3, BTQрой элемент ИЛИ 15, триггер 16 пуска, reí pHTop 17 тактовых импульсов, клавиатуру 18 задания темпа, генератор 19 случайных чисел, контактную указку 20, контактную площадку 21, триггер 22 предупредительной лампочки, третий элемент И 23, счетчик 24 номера стимулов, дешифратор 25 стимулов, блок 26 индикации стимулов, предупредительную лампочку 27, первую 28 и вторую 29 кнопки и ключ 30.

Блок 10 мишеней»а основе параллельно включенных (относительно опорного источника напряжения) высокоомных дисков (фиг. 2) содержит высокоомные диски 31, дифференцирующее устройство 32 и усилитель-формирователь 33..

Блок !О мишеней на основе параллельно включенных групп контактных колец и преобразовател ° кодов к ним (фиг. 3) содержит группы контактных колец 34, шифратор 35, третий элемент ИЛИ 36, счетчикрегистр 37 преобразователя кодов, нуль-орган 38, триггер 39 разрешения преобразования, четвертый элемент И 40 и генератор

41 тактов.

Контактная указка соединена с последовательно включенными элементом защиты от!

О

46

55 дребезга, элементом НЕ, первым элементом И, первым и вторым делителями частоты, триггером индикации. вторым элементом И„первым элементом ИЛИ, а также специализированным вычислителем, первая группа входов которого соединена с группой выходов схемы формирования адреса, первый вход которого соединен с первым входом блока индикации стимулов, первым входом второго элемента И и прямым выходом триггера индикации, второй вход соединен с выходом элемента защиты от,ребезга и входами счетчика конца, элемента

НЕ, первого и второго делителей частоты, а третий вход соединен с выходом триггера преобразвания кода, первый вход которого соединен с первым входом триггера предупредительной лампочки, вторыми входами триггера индикации, преобразователя кодов и вторым выходом блока мишене а второй вход соединен с первым выходо:, преобразователя кодов, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока мишеней, а второй выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, ьыход генератора тактовых vìïóëbñîâ соединен со вторым входом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом триггера пуска, первый вход которого через первую кнопку соединен с общей шиной, которая соединена с контактной указкой H через вторую кнопку с первым входом второго элемента ИЛИ, вход которого подключен к второму входу триггера пуска. а второй вход подключен к выходу счетчика конца, второй вход триггера предупредительной лампочки соединен с выходом первого и входом второго делителя частоты, а выход через предупредительную лампочку соединен через ключ с общей шиной и первым входом дешифратора стимулов, выходы которого соединены с группой входов блока индикации стимулов, а группа входов соединена с группой выходов счетчика стимулов, вход которого соединен с выходом трстьего элемента И, первый вход когоро о соединен с инверсны "r1 выходом триггера индикации, а второй вход с выходом младшего разряда группы выходов генератора случайных чисел, которые подключены к группе входов второго делителя частоты, выход которого соединен с первым входом триггера индикации и третьим входом специализированного вычислителя, а группа входов первого делителя частоты подключена к группе выходов клавиатуры задания темпа, Устройство может работать в двух режимах. В первом режиме при разомкнутом ключе 30 в работу включается группа мишеней., расположенных в блоке 10, в центре которых расположены точечные исгочники света блока 16 индикации стимулов.

Перед началом исследования испытуемый удерживает контакгную указку 20 на ко:TBKT1377035 ной площадке 21, равноудаленной от расположенных полукругом мишеней в блоке мишеней 10. По случайному равномерному закону в центрах мишеней 10 вспыхивают точечные источники света. В момент появления светового сигнала испытуемый должен как можно быстрее и точнее попасть контактной указкой 20 в центр мишени 10 и возвратить контактную указку 20 на исходную контактную площадку 21. При этом автоматически фиксируется время сенсорного компонента двигательной реакции (время от момента появления светового сигнала до начала движения), время соответственно движения (от момента начала движения до момента касания мишени контактной указкой), точность двигательных реакций (код расстояния от центра мишени до места касания контактной указкой). Число двигательных реакций, измеряемых в течение одного эксперимента, задается коэффициентом пересчета счетчика 14 конца, который мажет устанавливаться экспериментатором.

Во втором режиме при замкнутом ключе 30 дешифратор стимулов фиксирует свое начальное состояние, что обеспечивает в блоке 26 индикации стимулов готовность к работе только одного точечного источника света, находящегося под центральной мишенью блока мишеней !О. Предупредительная лампочка 27, находящаяся в непосредственной близости от центральной мишени, подготавливается к работе. В начале эксперимента, как и в первом случае, испытуемый удерживает контактную указку

2G на контактной площадке 21. Через выбранное экспериментатором время, загорается предупредительная лампочка 27, сообщая испытуемому о близости вспышки точечного источника и готовя его к действию.

Далее через небольшой, но случайный промежуток времени, следует вспышка источника под центральной мишенью. Действия испытуемого совпадают с его действиями по первому режиму с той лишь разницей, что в данном случае точечный источник света появляется всегда в одном и том же месте, на котором фиксирует внимание испытуемый.

Первый 4 и второй 5 делители частоты имеют перестраиваемые коэффициенты деления, которые для первого делителя частоты определяются со стороны клавиатуры 18 задания темпа, а для второго — со стороны генератора 19 случайных чисел.

Специализированный вычислитель 9 имеет типовую структуру микроЭВМ с двумя управляющими входами и одним информационным. Схема 13 формирования адреса выполняется по комбинационному типу и реализует булевы функции, приведенные ниже.

Перед началом эксперимента экспериментатор ключом 30 выбирает режим работы, задает число измеряемых двигательных реакций (коэффициент пересчета для счетчика 14 конца) и промежуток времени между каждым возвратом испытуемым контактной указки 20 на исходную контактную площадку 21 и новым зажиганием точечного источника света в центре одной из мишеней 10. Нажатием на вторую кнопку

29 элементы устройства >станавливаются в исходное состояние. При нажатии на первую кнопку 28 триггер 16 пуска устанав-!

О ливается в состояние «1». При замыкании контактной площадки 21 на общую шину через контактную указку 20 на выходе элемента 1 защиты от дребезга формируется логический нуль, который преобразует в «1» элементом НЕ 2, открывая первый элемент

15 И 3. В то время, когда триггер 6 индикации находится в нулевом состоянии, третий элемент И 23 открывается и с младшего разряда генератора 19 сл>чайных чисел счетчик 24 номера стимулов заполняется по равномерному случайному закону. Через время, определенное коэффициентами деления частоты первого 4 и второго 5 делителей частоты, вырабатывается сигнал, в который устанавливает триггер 6 индикации в состояние

«1». При этом третий элемент И 23 закрывается и н счетчие формируется код, определяющий номер точечного источника света, который при разомкнутом ключе 30, дешифрируется дешифратором 25 и передается в блок 26 индикации стим;:лов. Выбранный точечный источник света включает30 ся сигналом с единичного выхода триггера 6 индикации. Одновременно с этим сигналом В специализированному вычислителю сообщается о начале такта обработки информации. В это же время открывается второй элемент И 7 и через первый элемент

35 ИЛИ 8 в специализированный вычислитель

9 поступ-ют импульсы от генера-ора 17 тактовых импульсов, кодирующих время задержки реакции. Тип информации (инфЬрмация о том, что передает время задержки) специализированному вычислителю сообщает схема 3 формирования адреса, которая в данном случае реализует булеву функцию

АДР=01= Y Х Z

В момент отрыва контактной указки 20 от контактной площадки 21 на входе схемы 13 формирования адреса изменяется переменная Х и схема реализует функцию

АДР=10= YXZ, что сообщает специализированному вычислителю о том, что поступающая по

50 входу А (2) информация, кодирует время двигательной реакции. Кроме того, в момент отрыва по первым входам делители

4 и 5 частоты устанавливаются в исходное состояние. В момент касания контактной указки 20 индицируемой мишени в блоке мишеней 1О на втором выходе последнего вырабатывается сигнал Re, который устанавливает в состяние «О» триггер 6 индикации, гася точечный источник света в

1377035 блоке 26 индикации стимулов, закрывая второй элемент И 7 и преращая поступление импульсов в специализированный вычислитель 9 со стороны генератора 17 тактовых импульсов. В это же время устанавливается в состояние «1» триггер 12 преобразования кода, формируя на выходе схемы 13 формирования адреса код

АДР= I I = YXZ, сообщающий специализированному вычислителю 9 о том, что следующая информация характеризует точность двигательных реакций испытуемого. Код точности реакций формируется преобразователем 11 кода по сигналу Re и поступает в специализированный вычислитель 9 через первый элемент ИЛИ 8. По окончании преобразования преобразователь 11 кодов вырабатывает сигнал N, устанавливающий в состояние

«О» триггер 12 преобразования кода. Специализированный вычислитель 9 приступает к обработке полученной информации рассчитывая средние величины значений: времени сенсорного компонента двигательных реакций Мl и среднего отклонения времени сенсорного компонента двигательных реакций по итерационным формулам:

М l = M l + —,. (А l — М l );

CO I = CO I + (/А! — M l / — СО!), где Аl — код поступившего на данном такте работы сенсорного компонента двигательнс.й реакции, времени задержки реакции, i — номер такта работы (элементарного действия испытуемого); среднего времени совершения собственно движения М2 и его среднего отклонения

СО2 по формулам:

М2= М2+-,. — (А2 — М2);

C02=CO2+ 1 (/А2 — М2/ — CO2), средней точности выполненных двигательных реакций МЗ и его среднего отклонения СОЗ по формулам:

МЗ= МЗ+ 4- (АЗ вЂ” МЗ), CO3=CO3 ". (/A3 — МЗ/ — СОЗ).

Знак «=» в формулах представлен как оператор присваивания. Алгоритм работы СВ от сутствует.

По возвращении контактной указки 20 на контактную пло цадку 21 в счетчик 14 конца добавляется единица и начинается новый такт работы устройства.

Во втором режиме устройство работает аналогично с той лишь разницей, что ключом

30 включается предупредительная лампочка 27, а дешифратор 25 стимулов фиксирует свое состояние, обеспечив управление зажиганием точечного источника света в блоке 26 индикации стимулов только под!

О !

4О

S0

55 центральной мишенью. Импульсом с первого делителя 4 частоты триггер 22 предупредительной лампочки устанавливается в состояние «1», зажигая предупредительную лампочку 27. Через относительно малое, но случайное, время на выходе второго делителя 5 частоты появляется сигнал В, сообщающий о начале счета специализированному вычислителю 9 и включающий триггер 6 индикации, который, в свою очередь, зажигает точечный источник света в блоке 26 индикации стимулов под центральной мишенью блока мишеней 10.

В момент касания контактной указкой

20 мишени сигналом Re из блока мишеней 10 триггер 22 предупредительной лампочки устанавливается в состяние «О» и предупредительная лампочка гасится.

По, истечении заданного числа тактов работы счетчик 14 конца вырабатывает сигнал Р, устанавливающий через второй элемент ИЛИ 15 триггер 16 пуска в состояние

«О». В специализированном вычислителе 9 сформированы искомые показатели.

В качестве датчиков блока мишеней 10 могут оыть использованы диски 31 из высокоомного материала с небольшими отверстиями посредине, напротив которых с нерабочей стороны устанавливаются лампочки индикации (фиг. 2). Отверстие имеет контур из низкоомного материала, к которому подключен источник опорного напряжения Е.

Все пластины имеют параллельное подключение низкоомных контуров относительно источников Е.. Когда контактная указка

20 не касается диска 31, через сопротивление R для нее создается низкий, практически нулевой, потенциал. Когда контактная указка 20 касается диска 31. в цепи с со ротивлением R создается ток от источника E.:, который тем сильнее, чем ближе контактная указка 20 к центру круглого диска 31. Снимаемое с сопротивления

R напряжение подается на вход преобразователя !1 кодов, а скачок тока в момент касания выделяется дифференцирующим устройством 32 и формируется в импульс реакции Re усилителем-формирователем 33.

В качестве преобразователя 11 кодов можно использовать аналого-цифровой преобразователь, в качестве датчиков мишени 10— системы изолированных друг от друга токопроводящих контактных колец 34, которые имеют параллельное соединение с кольцами других мишеней (фиг. 3), В середине внутреннего кольца имеется отверстие для лампочки 27 индикации. Каждое из колец имеет выход на шифратор 35 и третий элемент ИЛИ 36. Зазоры между кольцами выбираются меньше, чем ширина оконечника контактной указки 20. Когда контактная указка 20 касается одного из контактных колец 34, третий элемент ИЛИ 36 вырабатывает сигнал реакции Re, а шифратор

35 преобразует унитарный код замкнутого

1377035 на общую шину кольца в позиционный. Полученный код переписывается в счетчикрегистр 37 преобразователя кодов. Одновременно с этим триггер 39 разрешения преобразования устанавливается в состояние

«1», открывая четвертый элемент И 40, через который по второму выходу вырабатываются импульсы от генератора 41, кодирующие точность реакции. Эти же импульсы поступают на вычитающий вход счетчикарегистра 37 преобразователя кодов. Когда содержимое этого счетчика-регистра становится равным нулю, нуль-орган 38 вырабатывает импульс N конца преобразования и устанавливает триггер 39 разрешения преобразования в состояние «О», прекратив прохождение импульсов на второй выход преобразователя 11 кода.

Формула изобретения

Устройство для исследования скорости и точности двигательных реакций, содержащее генератор тактовых импульсов, два элемента И, преобразователь кода, блок мишеней и лампочку индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем раздель- 25 ного измерения времени сенсорного компонента двигательных реа кций, точности двигательной реакции и времени осуществления движения, а также автоматизирован— ной обработки результатов измерений, в него дополнительно введены элемент зашиты от дребезга,, элемент НЕ, два делителя частоты, триггер индикации, два элемента

ИЛИ, специализированный вычислитель, триггер преобразования кода, схема формирования адреса, счетчик конца, триггер пуска, клавиатура задания темпа, генератор случайных чисел, третий элемент И, триггер предупредительной лампочки, счетчик номера стимулов и дешифратор стимулов и блок индикации стимулов, причем контактная указка соединена с последовательно 40 включенными элементом защиты от дребезга, элементом НЕ, первым элементом И, первым и вторым делителями частоты, триггером индикации, вторым элементом И, первым элементом ИЛИ, а также специализированным вычислителем, первая группа входов которого соединена с группой выходов схемы формирования адреса, первый вход которой соединен с первым входом блока индикации стимулов, первым входом второго элемента И и прямым выходом триггера индикации, второй вход соединен с выходом элемента зашиты от дребезга и входами счетчика конца, элемента НЕ, первого и второго делителей частоты. а третий вход соединен с выходом триггера преобразования кода, первый вход которого соединен с первым входом триггера предупредительной лампочки, вторыми входами триггера индикации, преобразователя кодов и вторым выходом бло" à мишеней, а второй вход соединен с первым выходом преобразователя кодов, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока мишеней, а второй выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом триггера пуска, первый вход которого через первую кнопку соединен с общей шиной, которая соединена с контактной указкой и через вторую кнопку с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу триггера пуска, а второй вход подключен к гыходу счетчика конца, второй вход триггера предупре дительной лампочки соединен с выходом первого и входом второго делителей частоты, а выход через предупредительную лампочку соединен через ключ с обшей шиной и первым входом дешифратора стимулов, выходы которого соединены с группой входов блока индикации стимулов, а группа входов соединена с группой выходов счетчика стимулов, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом триггера индикации, а второй вход — с выходом младшего разряда группы выходов генератора случайных чисел, которые подключены к группе входов второго делителя частоты, выход которого соединен с первым входом триггера индикации и третьим входом специализированного вычислителя, а группа входов первого делителя частоты подключена к группе выходов клавиатуры задания темпа.

1377035

Составитель Д. Николаев

Редактор . !. Пчолинская Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 5!1!5 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, OK — 35, Раугиская паб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4