Пристрій для проведення психофізіологічних досліджень

Реферат: UA 118026 U UA 118026 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медичних пристроїв, призначених для проведення процедур оцінки комплексу психофізіологічних та психологічних характеристик людини, регламентованих наказом Міністерства охорони здоров'я України і Державного комітету України по нагляду за охороною праці від 23.09.1994 р. № 263/121 "Про затвердження Переліку робіт, де є потреба у професійному доборі", а також можуть бути використані для моніторингу професійно важливих якостей, проведення процедур передзмінного контролю, контролю перед виконанням складних завдань, контролю якості тренування психофізіологічних функцій, контролю ефективності дій профілактичних та реабілітаційних заходів та ін. Пристроїв для проведення процедур оцінки і контролю психофізіологічних та психологічних характеристик людини відомо достатньо. Відомим є пристрій для визначення критичної частоти злиття мерехтінь (Пат № 46263 A, UA МПК (2006.01) А61В 5/16), що складається з генератора імпульсів, з'єднаного з джерелом світла через пульт управління, в який входить блок управління частотою, з'єднані послідовно блок обробки та блок індикації, а також формувач яскравості, які конструктивно об'єднані в одному корпусі. Джерело світла (сигнал-стимул) розташовано фронтально з тильного боку непрозорої маски, яка приєднана до блока мережевим проводом. Пристрій дозволяє визначати критичну частоту злиття світлових мерехтінь червоного стимулу (585 нм) при монокулярному (окремо для кожного ока) або бінокулярному (одночасно для двох очей) пред'явленні. Серед основних недоліків можна виділити такі: - Пристрій дозволяє вимірювати лише критичну частоту злиття світлових мерехтінь, що робить його непридатним для комплексного дослідження функціонального стану людини; - варіанти світлових сигналів-стимулів обмежені лише червоним кольором (585 нм), що зменшує повноту оцінки функціонального стану людини; - в пристрої відсутній інтерфейс зв'язку з персональним комп'ютером, що робить його непридатним для проведення автоматизованого комплексного дослідження психофізіологічних та психологічних характеристик людини. Відомим є пристрій для виміру психофізіологічних параметрів (Пат. № 26755,UA, МПК(2006) А61В 5/16), що являє собою електронний пульт, виконаний у вигляді послідовно розташованих на горизонтальній і вертикальній панелях секції компенсаторного стеження, секції основних психометричних вимірів і секції теппінг і тремор-тестів. Джерела подачі світлових і звукових сигналів-стимулів розташовані безпосередньо на панелях пульта. Пристрій дозволяє визначати: час реакції на світлові або звукові стимули, точність відмірювання часових інтервалів, показники психічних процесів (увага, пам'ять, мислення), показники рухових реакцій ("теппінг-тест", тремор простих і складних рухів), показники критичної частоти злиття світлових миготінь (КЧСМ), показники компенсаторного стеження за аналоговим сигналом. Вибір методики вимірювання здійснюється тумблерами та багатопозиційними перемикачами, а результати вимірів відповідних психофізіологічних параметрів зчитуються з табло індикаторів, розташованих на панелях електронного пульта. Серед основних недоліків можна виділити такі: - Джерела сигналів-стимулів не відокремлені від впливу зовнішнього середовища, що не дозволяє стандартизувати умови проведення досліджень і ускладнює використання отриманих результатів у практичних цілях; - в пристрої відсутній інтерфейс зв'язку з персональним комп'ютером, що робить його непридатним для проведення автоматизованого комплексного дослідження психофізіологічних та психологічних характеристик людини. Найбільш близьким та вибраним за прототип є пристрій для психофізіологічних досліджень (Пат. № 88821, UA МПК (2006.1) А61В 5/16), що містить блок психодіагностичної клавіатури (БПДК) з розміщеними в три ряди клавішами та блок психомоторних тестів з розміщеними тремометричною і тепінговою панелями. Для подачі візуальних сигналів-стимулів використовуються монітор ПЕОМ, аудіогучномовці. Блок психодіагностичної клавіатури використовується для реєстрації реакцій (відповідей) випробовуваного при виконанні тестових процедур - від простих хронометричних завдань до інтелектуальних тестів і тестівопитувальників. Первинна обробка сигналів, що надходять, як від клавіш БПДК, так і від інших пристроїв, що використовуються для реєстрації дій випробуваного в ході тестування, відбувається за рахунок вбудованого в БПДК мікроконтролера, що забезпечує необхідну точність вимірювання часових параметрів дій випробуваного (1 мс). Всі клавіш БПДК по ролі, виконуваній в ході тестування, поділяються на відповідні клавіші (з цифровою графікою і стилізованим зображенням стрілок) та функціональні (клавіші з нанесеними знаками «+»і«-»). Серед основних недоліків можна виділити такі: 1 UA 118026 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - Джерелом сигналів-стимулів є монітор ПЕОМ, який не захищений від впливу зовнішнього середовища, що не дозволяє стандартизувати умови проведення досліджень і ускладнює використання отриманих результатів у практичних цілях; - зображення, що відтворюється на моніторі ПЕОМ, не синхронізовано з відліком часу реакції, що не дозволяє виключити вплив операційної системи ПЕОМ на результати вимірювань і знижує достовірність отриманих результатів. Однією з основних перешкод для використання результатів оцінки психофізіологічних та психологічних характеристик людини у практичних цілях, отриманих за допомогою пристроїв, подібних до прототипу - є постійна наявність несистематичної похибки вимірювання часу реакції випробовуваного. Оскільки керуюча ПЕОМ, що формує зображення на екрані монітора, працює під управлінням багатозадачної операційної системи не жорсткого реального часу, то принципово не можливо програмними засобами синхронізувати моменти появи зображення із запуском відліку часу. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення пристрою для проведення психофізіологічних досліджень, в якому, за рахунок зміни конструкції, досягається можливість виключити несистематичну похибку вимірювання часових інтервалів, зменшити вплив фонового освітлення і шуму на результати досліджень, за рахунок чого забезпечується точність та повторюваність результатів проведення процедур оцінки різних психофізіологічних і психологічних характеристик людини, що використовують для професійного відбору та контролю функціонального стану. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для проведення психофізіологічних досліджень, що містить клавіатуру випробуваного та монітор ПЕОМ, згідно з корисною моделлю, додатково містить блок управління, оснащений з'єднувачами, які сумісні з інтерфейсом підключення графічного відеомонітора і керуючої ПЕОМ, з'єднувачі виконані з можливістю підведення електричного сигналу та відтворення його на вбудованому в керуючу ПЕОМ або зовнішньому графічному відеомоніторі, при цьому блок управління виконаний з можливістю обробки електричного сигналу, та виділення закодованих в цьому зображенні даних, додатково обладнаний світлозахищеними окулярами, з вбудованими в них триколірними світлодіодами і головними телефонами. Завдяки тому, що конструкція додаткового блока управління включає з'єднувачі, які сумісні з інтерфейсом підключення графічного відеомонітора ПЕОМ, і він виконаний з можливістю оброблення електричного сигналу зображення, яке відтворюється на графічному відеомоніторі, досягається технічний результат виключення несистематичної похибки вимірювання часових інтервалів, пов'язаної з принциповою не можливістю керуючою ПЕОМ синхронізувати моменти появи зображення і з запуском відліку часу. Завдяки тому, що конструкція пристрою додатково включає світлозахищені окуляри (з вбудованими триколірними світлодіодами) і головні телефони, досягається технічний результат зменшення впливу фонового освітлення і шуму на результати досліджень. Суть корисної моделі пояснюють Фіг. 1-2. На Фіг. 1 зображена структурна схема пристрою для проведення психофізіологічних досліджень. На Фіг. 2 зображена функціональна схема вузла виділення сигналів. Пристрій, що заявляється, складається з блока управління 1, до якого під'єднано клавіатуру випробовуваного 2, телефони головні 3, окуляри світлостимуляторні 4. Для забезпечення функціонування пристрою до нього під'єднано керуючу ПЕОМ 5 з графічним монітором 6. Блок управління 1 всередині має розміщені на друкованій платі вузли: головного 7 і допоміжного 8 мікроконтролерів, підсилювачів сигналів 9, 10, гальванічної розв'язки 11, вузол виділення сигналів 12, узгоджувача інтерфейсу 13. В окулярах світлостимуляторних 4 розміщені трикольорові світлодіоди 14, 15. Вузол виділення сигналів 12 складається з елемента формування опорної напруги 16, швидких компараторів 17, 18, 19, елемента виділення першого рядка, що утворено тригером 20, логічних елементів 21, 22, 23, тригерів 24, 25, 26. Пропонований пристрій працює наступним чином. Дані, що передаються каналом зв'язку від керуючої ПЕОМ 5 до блока управління 1, перетворюються узгоджувачем інтерфейсу 13 в формат, сумісний з інтерфейсом зв'язку UART. Далі через вузол гальванічної розв'язки 11 вони надходять у головний мікроконтролер 7. Дані, що передаються каналом зв'язку від блока управління 1 до керуючої ПЕОМ 5, через вузол гальванічної розв'язки 11 надходять до узгоджувача інтерфейсу 13, в якому перетворюються з інтерфейсу зв'язку UART в формат, сумісний з каналом зв'язку. Далі вони надходять у керуючу ПЕОМ 5. 2 UA 118026 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Керуюча ПЕОМ 5 каналом зв'язку передає блоку управління 1 дані у вигляді закодованих повідомлень, що містять: 1) службові команди: а) запит на отримання версій вбудованого програмного та апаратної забезпечення пристрою; б) запит на отримання серійного номеру пристрою; в) запит на проведення самотестування компонентів пристрою. 2) опис стимульних послідовностей: а) тип стимулу (світло/звук/зображення); б) спосіб пред'явлення (ліво, право, разом); в) послідовність пред'явлення (один тип, випадково з двох, випадково з трьох); г) часові та/або частотні параметри (частота повторення або тривалість експозиції та паузи) стимулів, код кольорових поміток. 3) підпрограми формування стимульних послідовностей у вигляді машинного коду. Отримавши повідомлення, головний мікроконтролер 7 його декодує і запускає відповідну програму обслуговування службових команд, відтворення стимульної послідовності або збереження в енергонезалежній пам'яті отриманого машинного коду. Після цього блок управління 1 каналом зв'язку передає до керуючої ПЕОМ 5 повідомлення, що містять відповідь на службові команди: 1) версію вбудованого програмного та апаратного забезпечення пристрою у форматі ASCII строки; 2) серійний номер пристрою у форматі ASCII строки; 3) статус працездатності компонентів пристрою. Якщо використовується стимульна послідовність, складена зі світлових або звукових сигналів-стимулів, то головний мікроконтролер 7 за допомогою вбудованих в нього таймерівлічильників генерує послідовність електричних сигналів, що підсилюються вузлами 9 або 10 і відтворюються в випромінювачах телефонів головних 3 у вигляді звуку, або світлодіодах 14, 15 окулярів світлостимулярних 4 у вигляді світла. Головний мікроконтролер 7 з інтервалом 1 мс опитує стан пульта випробовуваного, що обслуговується допоміжним мікроконтролером 8, і якщо випробовуваний натиснув або відпустив клавішу (групу клавіш), то блок управління 1 передає до керуючої ПЕОМ 5 повідомлення, що містять: 1) код стану сигналу-стимулу послідовності та код клавіші клавіатури випробовуваного; 2) частоту сигналу-стимулу або проміжок часу між пред'явленням сигналу-стимулу і моментом натискання клавіші клавіатури випробовуваного. Якщо використовується стимульна послідовність, складена з графічних сигналів-стимулів, то головний мікроконтролер 7 з інтервалом 1 мс опитує стан пульта випробовуваного, що обслуговується допоміжним мікроконтролером 8, і код кольорових поміток, що передані вузлом виділення сигналів 12. Якщо код кольорових поміток співпав з раніше завантаженим в повідомленні або випробовуваний натиснув/відпустив клавішу (групу клавіш), то блок управління каналом зв'язку передає до керуючої ПЕОМ 5 повідомлення, що містять: 1) код кольорової помітки або код клавіші клавіатури випробовуваного; 2) проміжок часу між пред'явленням сигналу-стимулу, що співпав з кодом кольорової помітки і моментом натискання клавіші клавіатури випробовуваного. Вузол виділення сигналів 12 працює наступним чином. На прямі входи компараторів 17, 18, 19 подаються аналогові сигнали кольорових компонентів зображення (R, G, В). На їх об'єднані інверсні входи подається опорний сигнал, що формується вузлом 16. Якщо рівень сигналу кольорових компонентів вище ніж опорний сигнал, то на виході відповідного компаратора встановиться сигнал високого рівня. На вхід елемента виділення першого рядка, що утворено регістром 20, подаються дискретні сигнали горизонтальної (HS) і вертикальної (VS) синхронізації. Під час передачі зображення на його виході встановиться сигнал високого рівня, якщо передаватиметься перший рядок, і сигнал низького рівня для всіх інших. На один із входів логічних елементів 21, 22, 23 подаються сигнали з виходу відповідного компаратора, а на другий - вихідний сигнал елемента виділення першого рядка. На виході логічних елементів 21, 22, 23 встановиться сигнал низького рівня, якщо рівень сигналу кольорових компонентів буде більший ніж опорний сигнал під час передавання першого рядку зображення. На входи встановлення регістрів 24, 25, 26 подаються сигнали з виходів логічних елементів 21, 22, 23, а на входи скидання - сигнал вертикальної синхронізації. Під час передачі зображення сигнали кольорових компонентів будуть порівняні з опорним, і ці результати, що отримані для першого рядка, будуть збережені до кінця кадру. 3 UA 118026 U 5 10 15 20 Таким чином, конструкція пристрою, що заявляється, дозволяє виключити несистематичну похибку вимірювання часових інтервалів, оскільки момент пред'явлення графічного сигналустимулу на екрані монітора ПЕОМ жорстко, за допомогою електронної схеми, пов'язаний з моментом запуск відліку часу. Також конструкція корисної моделі, що заявляється, дозволяє зменшити вплив фонового освітлення і шуму на результати досліджень, які проводяться з використанням звукових і світлових сигналів-стимулів, оскільки їх пред'явлення випробовуваному проводиться в захищених від зовнішнього впливу телефонах головних та окулярах світлостимуляторних. Зазначені конструктивні особливості дозволяють підвищити точність і повторюваність результатів проведення процедур оцінки різних психофізіологічних і психологічних характеристик людини, що дозволяє їх практичне використання для професійного добору, моніторингу професійно важливих якостей, проведення процедур передзмінного контролю, контролю якості тренування психофізіологічних функцій, контролю ефективності дій профілактичних та реабілітаційних заходів та ін. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для проведення психофізіологічних досліджень, що містить клавіатуру випробуваного та монітор ПЕОМ, який відрізняється тим, що пристрій додатково містить блок управління, оснащений з'єднувачами, які сумісні з інтерфейсом підключення графічного відеомонітора і керуючої ПЕОМ, з'єднувачі виконані з можливістю підведення електричного сигналу та відтворення його на вбудованому в керуючу ПЕОМ або зовнішньому графічному відеомоніторі, при цьому блок управління виконаний з можливістю обробки електричного сигналу та виділення закодованих в цьому зображенні даних, додатково обладнаний світлозахищеними окулярами з вбудованими триколірними світлодіодами і головними телефонами. 4 UA 118026 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5