Устройство для контроля и управления функциональным состоянием оператора

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам контроля функционального состояния операторов сложных технических систем. Цель изобретения - повышение достоверности результатов процесса диагностирования путем устранения субъективной оценки. Устройство состоит из последовательно соединенных блока измерителей-преобразователей деформации пластины под креслом оператора в электрический сигнал, усилителя-ограничителя, селектора, измерителя частоты, блока анализа индикации, блока воздействия на состояние оператора. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)э А 61 В 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773563/14 (22) 25.12.89 (46) 30.01.92. Бюл. М 4 (72) С.П. Бородин (53) 615,475(О88.8) (56) Лабораторный практикум по основам инженерной психологии. Под ред. Б.А, Душкова. M.: Высшая школа, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ СОСТОЯНИЕМ ОПЕРАТОРА (57) Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам контроля фуне

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам контроля функционального состояния операторов сложных технических .систем по его физиологическим параметрам.

Известны устройства и способы контроля состояния человека, выполняющего управляющие функции в различных автоматизированных системах и на транспорте. В основе метода их работы лежит измерение таких показателей, как злектрознцефалограмма, поверхностное электрическое сопротивление кожных покровов, критическая частота слияния мельканий и др.

Однако известные устройства требуют для получения сигналов контроля отвлечения оператора от выполнения им основной деятельности или требуют установки на тело оператора специальных измерителей„„53J „„17О8303 А1 кционального состояния операторов сложных технических систем. Цель изобретения — повышение достоверности результатов процесса диагностирования путем устранения субъективной оценки. Устройство состоит из последовательно соединенных блока измерителей-преобразователей деформации пластины под креслом оператора в электрический сигнал, усилителя-ограничителя, селектора, измерителя частоты, блока анализа индикации, блока воздействия на состояние оператора. 3 ил.

1 преобразователей, что ограничивает подвижность оператора на рабочем месте и создает ему условия дискомфорта.

Известен способ контроля состояния С человека, свободный от указанных недо- СО статков. В его основе лежит зависимость (Д частоты непроизвольных сокращений бедренныхмышцотсостояниячеловека. В нор- (1 мальном состоянии человека эта частота находится в пределах 5-12 сокращений в минуту.

ЮПВйЬ

При снижении уровня бодрствования (засыпании) число сокращений мышц уменьшается до 5 и менее в минуту, а в состоянии утомления число сокращений возрастает и становится более 12 в минуту, В предлагаемом устройстве оценка состояния оператора производится по числу непроизвольных сокращений бедренных мышц человека. близким к предлагаемому является устройство для снятия актограммы, которое состоит иэ измерителей-преобраэователейтензодатчиков, закрепленных на металлической пластине под сиденьем кресла оператора, усилителя электрических сигналов и регистрирующего устройства. Регистрирующее устройство выполнено а виде шлейфового осциллографа или самописца.

Фиксируемая регистрирующим устройством актограмма, содержит информацию с непроизвольных сокращениях бедренных мышц, произвольных и непроизвольных перемещениях центра тяжести человека, помехи. При этом произвольные и непроизвольные перемещения центра тяжести тела человека характеризуются высокой амплитудой колебаний и низкой их частотой, Помехи характеризуются низкой амплитудой сигнала и ВысОкОЙ их частотой.

Полезный сигнал имеет среднюю величину амплитуды и частоты сигнала.

Специалист-наблюдатель пс результатам анализа актограммы делает вывод о текущем состоянии оператора и прогнозирует момент наступления "отказа" оператора, как элемента системы человек — машина.

Известное устройство имеет следующие недостатки: процесс непрерывногс диагностирования состояния оператора требует постоянного присутствия специалиста-наблюдателя; специалист-наблюдатель должен иметь достаточно высокую квалификацию для осуществления анализа предъявляемой ему информации; устройство не исключает субъективные ошибки в оценке состояния оператора; устройство не воздействует на оператора при ухудшении его состояния и тем самым не позволяет обеспечить высокую надежность системы человек — машина.

Указанные недостатки не позволяют автоматизировать процесс контроля оператора, воздействовать на его состояние и ограничивают область применения известного устройства.

Целью изобретения является повышение достоверности резул;.татов процесса диагностирования путем устранения субьективной оценки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введен селектор сигналов, который выделяет иэ потока сигналов только импульсы, соответствующие тремору бедренных мышц, а также измеритель частоты следования этих импульсов; блок анализа и индикации; блок воздействия на состояние оператора„

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— функциональная схема селектора; на фиг. 3 — диаграмма работы селектора.

5 Устройство содержит блок 1 измерителей-преобразователей, закрепленных на пластине под сиденьем кресла оператора; усилитель (ограничитель) 2 сигналов; селектор 3 сигналов, который обеспечивает выде10 ление информативных сигналов., измеритель 4 частоты импульсов, выделяемых селектором 3; блок 5 анализа и индикации состояния оператора и блок б воздействия на состояние оператора для

15 восстановления его бдительности.

Блок 1 состоит иэ нескольких измерителей-преобразователей величины деформации пластины, расположенной под сиденьем кресла оператора, в электрический сигнал, 20 Усилитель(ограничитель}2 выполнен на базе известных операционных усилителей, Он преобразует сигналы, снимаемые с блока 1 в последовательность импульсов, ограничивая их по амплитуде, 25 С усилителя (ограничителя} 2 совокупный поток ".игналсв и помех псступа =x a селектор 3. который вь1деляы импульсы, соответствующие тремору бедренных мышц и преобразует их в счетные импульсы.

30 Функцисналь-. ая схема селектора 3 (фиг. 2) включает =-: себя дифференцирующую цепочку КС, диод О, Одноаибратср 7, инвертор 8, схему 9 совпадений. При приходе на вход дифференцирующей цепочки пе35 реднего Фрон1а импульса формируется сигнал запуска однсвибратсра 7, " выхода одновибратора 7 на вход схемы совпадения

9 подается импульс напряжения длительностью r< . С приходом заднего рснта им40 пульса на вход дифференциру сщей цепочки инвертор 8 формирует "".,игнал на втором входе схемы 9 совпадения. Схема 9 совпадения формирует счетный импульс, если длительность входного импульса не

45 превышает длительность импульса, формируемого одновибратором, т.е. т, r .

В случае, если длительность импульса на входе в селектор превышает длительность импульса, формируемого одновибра50 тором, т,е. г >t<, то на выходе схемы совпадения счетный импульс не формируется. Длительность импульса, формируемого одновибратором, устанавливается экспериментально и равна 0,5 периода одного коле-.

55 бания бедренных мышц, Измеритель 4 частоты работает по принципу счета импульсов за некоторые равные промежутки времени, например 3

1708303

50 мин, и выполнен нэ основе двоичного счетчика импульсов и таймера. С выхода блока

4 нэ вход блока 5 подается число в двоичном коде, равное числу сокращений бедренных мышц эа промежуток времени, определяемый таймером, В основу устройства измерителя частоты положен частотомер-хронометр Ф5080, выпускаемый в СССР.

Блок 5 анализа и индикации сравнивает число, снимаемое с измерителя 4 частоты, с постоянными величинами, характерными для каждого из состояний оператора. Эти величины зафиксированы в дешифрэторэх двоичного числа путем соответствующего их синтеза. При совпадении входной величины с зафиксированной в дешифраторе последний выдает сигнал на включение соответствующего транспаранта у оператора выше;тоящего звена. При снижении бдительности оператора данный блок выдает сигнал нэ включение блока 6 воздействия на состояние оператора, При восстановлении бдительности оператора происходит выключение блока 6. В качестве блока 6 воздействия на состояние оператора могут быть использованы различные известные устройства, например, аппарат АФ-31.

Устройство работает следующим образом.

Произвольные и непроизвольные сокращения бедренных мышц, перемещения тела человека вызывают деформацию пластины под сиденьем кресла оператора.

Деформации фиксируются измерителямипреобразователями блока 1. Электрический сигнал с блока 1 в виде последовательности колебаний различной амплитуды, длительности и частоты следования подается на вход усилителя (ограничителя) 2, где среднеи высокоамплитудные колебания преобразуются в импульсы, длительность которых равна половине периода колебаний. Высокочастотные колебания усилитель не усиливает. . Селектор 3 выделяет импульсы треморэ бедренных мышц формирует на вход блока

4 счетные импульсы. Измеритель 4 частоты осуществляет счет этих импульсов за чередующиеся равные промежутки времени, например за 3 мин, и результат каждого счета выдает в блок 5 анализа и индикации.

35 Блок 5 сравнивает частоту треморэ с заданными при синтезе дешифраторов уровнями и формирует сигнал на индикацию состояний и сигнал на включение блока

6 воздействия на состояние оператора, если частота тремора его мышц выходит ээ установленные допуски. Блок 6 воздействует нэ состояние оператора и тем самым предотвращает его "отказ". После возвращения оператора в "рабочее" состояние с соответствующего дешифратора подается сигнал на выключение блока 6.

Совокупность укаэанных отличительных признаков позволяет: автоматизировать процесс диагностирования состояния оператора и исключить присутствие специалиста-наблюдателя; исключить субьективность в оценке состояния оператора; повысить бдительность оператора и тем самым надежность системы человек — машина.

Положительный эффект состоит в том, что процесс диагностирования автоматизируется и повышается его достоверность, э также повышается качество и надежность функционирования человеко-машинной системы за счет повышения надежности основного управляющего элемента системы человека-оператора.

Экономический эффект достигается путем исключения иэ процесса диагностирования человека-наблюдателя и величиной возможного ущерба наносимого ненадежной работай операторов в человеко-машинных системах.

Формула изобретения

Устройство для контроля и управления функциональным состоянием оператора, содержащее последовательно соединенные блок измерителей-преобразователей, закрепленных на пластине под сиденьем кресла оператора, усилитель, о т л и ч э ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достоверности оезультатов процеса диагностирования путем устранения субъективной оценки, в устройство введены последовательно соединенные селектор сигналов, измеритель частоты, блок анализа и индикации и блок воздействия на состояние оператора, причем вход селектора импульсов соединен с выходом усилителя.

1708303

Фиа f

Составитель А.Махотин

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор С.Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 376 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/б