Способ оценки сенсорно-мышечной координации и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для психофизиологических исследований , профессионального отбора и тренировки. Цель изобретения - повьшшние точности. Для повышения точности оценки сенсорно-мышечной координации после возвращения руки обследуемого совместно с органом управления в исходное (нулевое) положение обследуемому предписывают алгоритм плавного перемещения органа управления в известные положения с необхо- , димостью фиксации моментов изменения режимов перемещения и одновременно с выполнением управляющих воздействий обследуемому предъявляют внешнюю информацию , а после определения отклонений фактических временных соотношений измеряемых величин от заданных оценивают сенсорно-мышечную координацию обследуемого по выражению K. Ko((CV)+K(CVt)+Kv(CVv)/3, где коэффициент соразмерности (регулярности ) управляющих воздействий; CV - коэффициент вариации отклонений положения органа управления на границах каждого участка, предписанного алгоритмом управления, характеризующий точность управления; CV - коэффициент вариации отклонений временных интервалов на каждом участке, предписанном алгоримом управления, характеризующий ритмичность управления; CVy - коэффициент вариации сред- 1шх отклонений мгновенной скорости перемещения органа управления от скорости , предписанной алгоритмом управления на каждом участке, характеризующий плавность управляющих воздействий; К, К|, весовые коэффициенты составляющих, характеризующих соот1М2тственно точность, ритмичность и плавность управляющих воздействий. Для повьш1ения точности оценки сенсорно-мышечной координации в устройство допол1штельно введены экран, аналого-цифровой преобразователь с формирователем данных, фиксатор ритма управления с контроллером ввода дискретных сигналов, контактным устройством и пусковой кнопкой Пуск, устройство предписания алгоритма управления, табло представления внешней информации с контроллером вывода дискретных сигналов, блок задания временных интервалов (таймер), магистраль электрической связи блоков устройства, включающая в себя шину данных, шину адресов и шину управления , 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (Л 4 сл ю О) сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„3459654 А1!

511 4 А 61 В 5/16

1 fl- ÐÐI "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4023713/28-14 (22) 19.02.86 (46) 23.02.89. Бюл. М 7 (72) Ю.В. Горский, В.Б. Кривоносов, Д.И. Крючатов, Л.С. Миронов, П.II,Ïîезд, В.Е. Погорелов, A,È. Хоришко и Ю.B. Шелест (53) 615.475(088.8) (56) Патент ФРГ М 2456698, кл. А ЬI В 5/16, опублик. 1976. (54) С110СОБ ОЦЕНКИ СЕНСОРНО-МЫШЕЧНОЙ

КООРДИНАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУ!!!ЕСТИ!ЕНИЯ (57) Изобретение относится к меди— цинской технике и может быть использовано для психофизиологических исследований, профессионального отбора и тренировки. Цель изобретения — повышение точности. Для повышения точности оценки сенсорно-мышечной координации после возвращения руки обследуемого совместно с органом управления в исходное (нулевое) положение обследуемому предписывают алгоритм плавного перемещения органа управления в известные положения с необхо— димостью фиксации моментов изменения режимов перемещения и одновременно с выполнением управляющих воздействий обследуемому предъявляют внешнюю информацию, а после определения отклонений фактических временных соотношений измеряемых величин от заданных оценивают сенсорно-мышечную координацию обследуемого по выражению Кс=

=Кс (СЧ, )+К (СЧ )+К „(СЧ „) /3, где Кс коэффициент соразмерности (регулярности) управляющих воздействий;

CVg — коэффициент вариации отклонений положения органа управления на границах каждого участка, предписанного алгоритмом управления, характеризующий точность управления; CV — коэффициент вариации отклонений временных интервалов на каждом участке, предписанном алгоримом управления, характеризующий ритмичность управления; CV — коэффициент вариации средних отклонений мгновенной скорости перемещения органа управления от скорости, предписанной алгоритмом управ ления на каждом участке, характеризующии плавность управляющих воздействии; К, К, К „ — весовые коэффи- ® циенты составляющих, характеризующих р соответственно точность, ритмичность и плавность управляющих воздействий.

Для повышения точности оценки сенсорно-мышечной координации в устройство дополнительно введены экран, аналого-цифровой преобразователь с

laa4 формирователем данных, фиксатор рит- 4 ма управления с контроллером ввода ©Д дискретных сигналов, контактным уст- {;© ройством и пусковой кнопкой "Пуск", фф устройство предписания алгоритма Яд управления, табло представления внеш-. ней информации с контроллером вывода дискретных сигналов, блок задания временных интервалов .(таймер), магистраль электрической связи блоков устройства, включающая в себя ) в шину данных, шину адресов и шину уп- ф равления. 2 с.п. ф — лы, 1 ил.

1459654

Изобретение относится к медицине н медицинской технике, а именно к диагностике психофизического состояния человека, и может быть использовано при профессиональном отборе.

Целью изобретения является повышение точности путем интегральной оценки сенсорно-мьш ечной координации обследуемого с учетом вклада дифференциальных параметров, характеризующих личностные показатели.

На чертеже изображена структурная схема устройства для оценки сенсорномышечной координации. 15

Устройство содержит электромеханический датчик 1, снабженный контактным устройством 2, блок 3 оценки, аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП), формирователь 5 данных, фикса-20 тор 6 ритма управления, блоки 7 и 8 контроля ввода и вывода дискретных данных, блок 9 задания алгоритма управления (дисплей), табло 10 предьявления внешней информации, блок 11 25 задания временных интервалов (таймер) и кнопку 1 2 "Пуск".

Контактное устройство 2 расположено на ручке управления (не показана) и включает в себя, например, ко- 30 нечные выключатели и кнопку "Граница", Табло 10 предъявления внешней информации содержит, например, свето— вые диоды, расположенные равномерно по кругу и электрически соединенные между собой по схеме ортогональной матрицы.

Блок 3 оценки соединен с блоком

11 задания временных интервалов, блоком 9 задания алгоритма управления, 40 блоками 7 и 8 контроля ввода и вывода дискретных данных и формирователем 5 данных, Последний через АЦП

4 подключен к электромеханическому датчику 1, а контактное устройство 45

2 соединено через фиксатор 6 ритма управления с блоком 7 контроля ввода дискретных данных. При этом блок 8 контроля вывода дискретных данных подключен к табло 10 предъявления внешней информации.

Способ осуществляется следующим образом.

Располагают обследуемого так, что в поле его зрения (из точки О) находят (углы зрения 8 и у), например, угловая шкала, табло 10 предъявления внешней информации и блок 9 задания алгоритма управления, Размещают руку обследуемого на

Ручке управления, поворачивают ручку управления относительно оси и устанавливают совместно с рукой обследуемого в определенные положения угловой шкалы (например, 20, 10, 60, 45, 80 и 90 ). При этом обследуемый наблюдает (угол зрения 8) за перемещениями руки и ручки управления, а также запоминает протяженность, время и силу управляющего воздействия на ручку управления, которые соответствуют перемещению руки и ручки управления в заданные положения угловой шкалы.

Возвращают руку обследуемого совместно с ручкой управления в исходное (нулевое) положение и предписывают обследуемому (угол зрения 8+p) алгоритм управления, в соответствии с которым, например, необходимо осуществить плавное перемещение руки и ручки управления в каждое из шести заданных положений угловой шкалы за

1 с, т.е. выполнить шесть конкретных режимов управления на заданных участках угловой шкалы. При этом предписываемый алгоритм в табличной и графической форме отображается на блоке

9 задания алгоритма управления (дисплее) и выносится в блок 3 оценки.

Затем с помощью непрозрачной шторы отключают зрительный анализатор обследуемого от наблюдения за перемещениями руки и ручки управления таким образом, что в поле зрения обследуемого остаются только табло 10 представления внешней информации и частично блок 9 задания алгоритма управления (угол обследуемого при этом из точки 0 у).

По готовности обследуемого выполнять управляющие воздействия в соответствии с предписанным алгоритмом нажимают кнопку 12 "Пуск", сигнал от которой через фиксатор 6 ритма управления, блок 7 контроля ввода дискретных данных поступает в блок

3 оценки, который, обнаружив поданный сигнал, производит запуск блока

11 задания временных интервалов и в соответствии с режимом работы последнего блок 3 оценки запускает блок 8 контроля вывода дискретных данных и табло 10, при этом частота последовательной засветки, например, световых диодов (информация "бегущий огонь) на табло 10 определяется выбранный частотой генерирования сигна1459654 лов запроса о прерывании блока 11 задания временных интервалов, которая программируется в блоке 3 оценки и может изменяться в зависимости от условий обследования, В примере конкретной реализации по кругу табло 10 расположено 100 светодиодов, а потому

1 например, при длительности интервала сигналов от таймера !О мс один оборот 10

"бегущего огня" осуществляется за

1 с, т.е. в конкретном примере каждый режим обследуемый должен осуществить за время одного оборота "бегущего огня".

Получив информацию о начале выполнения задания (зажигание первых светодиодов у нулевой отметки табло

10), обследуемый страгивает ручку управления и начинает выполнять пер- 20 вый режим (перемещение ручки управления на участке угловой шкалы от

0 до 20 ). При этом срабатывает конечный выключатель контактного уст— ройства 2, сигнал от которого через 25 фиксатор 6 ритма управления, блок ? контроля ввода дискретных данных, поступает в блок 3 оценки, который, обнаружив поданныи сигнал, начинает с этого момента при получении каждого сигнала о прерывании от блока 11 задания временных интервалов запоминать достигнутые величины углового перемещения в ходе выполнения режима и число интервалов сигнала прерывания за этот режим. Величина углового перемещения поступает в блок 3 оценки от датчика 1 через АЦ!1 4 и формирователь 5 данных. При достижении угла 20 (конец первого режима ло 4О ощущениям обследуемого) обследуемый фиксирует предполагаемое положение ручки управления нажатием кнопки граница"контактного устройства 2, так же он поступает при достижении ручкой управления всех, например, шести положений, заданных алгоритмом управления, лри этом сигнал от контактного устройства через фиксатор

6 ритма управления и блок 7 контроля ввода поступает в блок 3 оценки, который, обнаружив поданный сигнал, запоминает промежуточные результаты измерений, характеризующие действия обследуемого при выполнении режима, такие как:отклонения величин фактически достигнутого углового переме/ щения, времени режима и усредненного отклонения скорости перемещения ручки управления за время режима от величин, предписанных алгоритмом управления i ;, ; и d V;).

Фактическое перемещение ручки управления лри выполнении задания обследуемым может быть представлено кривой Б 1 =f (t) положения точек I, (II III, IV, Ч, VI изменения режимов управления на которой не соответствует положению соответствующих точек Т., II III, IV, U VI кривой А, как это предписано алгоритмом управления, при этом для каждого режима предписывается постоянная скорость перемещения, выражаемая соответственно значениями Ч,= цр,, Чт= ...Ч,=tg!3, что соответствует абсолютно плавному перемещению ручки управления на каждом участке. Реальный процесс выполнения предписанного алгоритма управления обследуемым отражается кривой В =1(t), при этом мгновенная скорость перемещения ручки управления Ч, на каждом участке может быть выражена первои производной углового перемещения по времени.

Для оценки сенсорно-мышечной координации.учитывают отклонения всех параметров реального перемещения ручки управления от параметров, предписанных алгоритмом управления, при этом отклонения ло угловой величине (Ла!, 8k А «;) в точках изменения режима характеризуют точность управляющих воздействий, отклонения по времени исполнения режима (й t,, 4 t ... dt;) характеризуют ритмичность управляющих воздействий, а средние значения отклонении мгновенной скорости от заданнои на. каждом режиме (dV „, йЧд. ...ЬЧ;) характеризуют плавность управляющих воздействий, при этом оценку каждого параметра производят по коэффициенту вариации CV указанных отклонений:

bp

СЧ

И

:. (1) где СЧ вЂ” коэффициент вариации отклоP некий параметра Р Hà границах каждого участка, пред" .писанного алгоритмом- управления (для скорости - среднего отклонения в пределах участка); (2) .1459654 где Ь " среднеквадратичное отклонение параметра P на границах каждого участка, предписанного алгоритмом управления (для скорости — среднего отклонения в пределах участка)", n — число участков (режимов);

X. дР; (3) и где M — математическое ожидание отР кланений параметра Р íà границах каждого участка,,предписанного алгоритмом управления (для скорости — среднего отклонения в пределах участка), (v;-v „) дЧ; = — (4) 0 где Ч; - скорость, предписанная алгоритмом управления на i-ам участке;

cl d(Ч = — /k — мгновенная скорость з5 к 1 на k-ой градации

1-го участка;

Ч =Ч -V — отклонение мгновенной к 1 к скорости ат заданной на k-ой .градации

i-ro участка; йЧ вЂ” среднее отклонение

1 мгновенных скоростей перемещения ручки управления на каждом

i-ом из и участков;

m — число градаций определения мгновенной скорости на i-ам

40 валов прерывания на данном участке), при этом для учета нерегулярности управляющего воздействия обследуемого на Ручку упРавления все отклоне- 45 ния параметров учитывают по абсолют— ной величине, а оценку сенсорно-мышечной координации обследуемого производят по выражению

K g(cv )+1 (cv ) +к (cv ) (5)

50 где К вЂ” коэффициент соразмерности (регулярности) управляющих воздействий, СЧ вЂ” коэффициент вариации откло55 нений положения ручки управления на границах каждого участка, предписанного алгоритмам управления, характеризующий точность управления;

CV — коэффициент вариации отклонений временных интервалов на каждом участке, предписанном алгоритмом управления, характеризующий ритмичность управления;

CV — коэффициент вариации средних отклонений мгновенной скорости перемещения ручки управления заданной скорости (предписанной алгоритмом управления) на каждом участке, характеризующий плавность управляющих воздействий;

K, K, К вЂ” весовые коэффициенты составляющих, характеризующих ! соответственна точность, ритмичность и плавность управляющих воздействий, нри этом весовые коэффициенты известным в вычислительной технике методам заносят до начала обследования в память блока 3 оценки.

Для вычисления К .-, CV, Cv< и СЧ, в память блока 19 оценки с частотой следования запросов прерывания, задаваемой блоком 11 задания временных интервалов (например, при длительности интервала сигнала прерывания

10 мс), наступает и записывается информация о положении ручки управления, при этом каждый сигнал прерывания заносит в память приращение угловога перемещения за время интервала прерывания (например, за 10 мс) . Если обозначить длительность интервала

i прерывания с, а соответствующее этой длительности перемещение « i, то — /kd g есть мгновенная скорость V„íà 1-ом участке, .на котором алгоритмом предписана скорость U; при этом число интервалов прерывания m на участке, зафиксированном обследуемым, определит фактическую длительность режима, что выражается отношением

1О Mcrm, (6) а фактическая величина перемещения на участке равна соответственно = Е.,„, (7) где д — фактическое перемещение 1 к ручки управления на i-ом участке за период одного

1459654 интер вала сигнала пр ерывания (например, 10 мс) .

Учитывая предписанные алгоритмом управления на i-ом участке параметры перемещения (o(,"), времени (t > ) и скорости (V.), после фиксации каждого режима блок 3 оценки по соотношениям (4), (6) и (7) вычисляет соответственно da ;= А; — Н ;; (Ч,. -V.)

Ь7;= . При достижении

1. Способ оценки сенсорно-мышечной координации путем установления руки ручки управления конечного положения последнего участка, предписанного алгоритмом управления, срабатывает конечный выключатель контактного устройства 2, сигнал от которого через фиксатор 6 ритма управления, блок 7 контроля ввода поступает в блок 3

20 оценки, который на основании соотношений (5) и (1)-(3) осуществляет программу оценки сенсорно-мышечной координации и визуализацию результатов обследования.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют интегрально оценить сенсорно-мышечную координацию каждого обследуемого, а также учесть вклад дифференциальных пара30 метров, характеризукщих личностные показатели (точность, ритмичность, плавность управляющих воздействий на ручку управления ) при проведении профессиональной ориентации и отбора операторов; неочевидно судить о спо — 35 собностях обследуемого в части запоминания и анализа пространственновременных образов управления, объема внимания и быстроты реагирования при восприятиях изменяющейся внешней обстановки, влияющей на процесс управления, проводить тренировки обследуемых в .части объема внимания и быстроты реагирования на изменяющиеся ус-. ловия управления, оценивать по дина-. 45 мике уменьшения отклонений параметров управления степень натренированности и потенциальную предрасположенность обследуемого к обучению операторской дея тельнос ти. 50

Применение способа и устройства для его осуществления повышает точность и HHAopMaTHBHocTb обследования кандидатов для операторской работы.

Формула и з обре т е н и я обследуемого совместно с ручкой управления в различные положения с запоминанием этих положений руки и времени перемещения с последующим повторением обследуемым этого задания при отсутствии визуального контроля и определением временных и пространственных отклонений от заданных величин, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, предписывают обследуемому совершать плавные перемещения ручки управления с фиксацией моментов изменения режима перемещения при предъявлении внешней информации и после .onðåäåëåíèÿ величин отклонений от э данных, оценивают сенсорномышечную координацию обследуемого по формуле

Kg(CUg) +K {СЪ i) +K (CVv)

3 где K — коэффициент соразмерности управляющих движений;

CV --коэффициент вариации откло1 нений положения ручки управления на границах каждого участка;

CV - коэффициент вариации отклонений временных интервалов на каждом .участке;

CV — коэффициент вариации средч них отклонений мгновенной скорости перемещения от заданной скорости на каждом участке ;

К 1, 1, K„-весовые коэффициенты составляющих, характеризующих точность, ритмичность и плавность заданных переме° щений.

2, Устройство для оценки сенсорно-мышечной координации, содержащее электромеханический датчик, снабженный контактным устройством, и блок оценки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности оценки, оно имеет аналого-цифровой преобразователь, формирователь данных, фиксатор ритма управления, блоки контроля ввода и вывода дискретных данных, блок задания алгоритма управления, табло предъявления внешней информации и блок задания временных интервалов, причем блок оценки соединен с блоком задания временных .интервалов, блоком задания алгоритма управления, блоками контроля ввода

1459654

Составитель JI. Соловьев

Редактор И. Шмакова Техред А. Кравчук Корректор С. Ыекмар

Заказ 382/2 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и вывода дискретных данных и формирователем данных, который через аналого-цифровой преобразователь подключен к злектромеханическому датчику, кроме того, контактное устройство соединено через фиксатор ритма управления с блоком контроля ввода дис" кретных данных, а блок контроля вывода дискретных данных подключен к табло предъявления внешней информации.