Устройство для оценки рассогласованности параметров движения рук человека

 

Изобретение относится к медицинской технике, предназначено для оценки моторной межполушарной асимметрии мозга (по темпу движений, утомляемости и т.д.), в частности обусловленной влиянием гелиогеофизических факторов среды, и может быть использовано в научной и практической медицине. Устройство содержит два двухпозиционных контактно-нажимных устройства, параллельно соединенных через блок согласования с компьютером. Блок согласования состоит из двух RS-триггеров, выходы которых соединены непосредственно с входом последовательного порта компьютера, а также двухполярного стабилизатора напряжения, вход которого соединен с выходом того же порта компьютера, а выход - с RS-триггерами. Такое выполнение устройства обеспечивает возможность двухканальной регистрации движения рук человека, определения длительности фаз нажатия и отжатия, упрощение конструкции и снижение габаритов. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к медицинской технике, предназначено для оценки межполушарной асимметрии мозга, в частности обусловленной влиянием гелиогеофизических факторов среды, на основе анализа функциональной активности моторных зон полушарий мозга, определяемой по параметрам движения рук (темпу движений, работоспособности, утомляемости и т.д.). Устройство может быть использовано в научной и практической медицине, в частности в гелиогеобиологии, в области нейро- и психофизиологии, в практике геронтологии, гигиены труда, в спортивной медицине.

Известно устройство для оценки рассогласованности параметров движения (РПД) рук человека [1] , включающее контактно-нажимное устройство (КНУ), соединенное с измерительным устройством, имеющим в своем составе автономный блок питания, измерительный блок, блок согласования, через который измерительное устройство соединено с ЭВМ. При этом для оценки РПД используют последовательную регистрацию параметров движения (ПД) каждой руки с последующей обработкой данных на ЭВМ.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет осуществлять двухканальную регистрацию ПД рук, т.е. регистрацию ПД одновременно двух рук, что ограничивает функциональные возможности комплекса. Кроме того, оно требует наличия специального измерительного устройства 2 с автономным блоком питания 3, что увеличивает массогабаритные показатели и снижает удобство пользования устройством.

Наиболее близким к заявленному является устройство, позволяющее оценить рассогласованность параметров движения рук [2]. Оно включает контактно-нажимное устройство, соединенное с устройством формирования измеряемого сигнала, имеющим в своем составе блок автономного питания, блок формирования измеряемого сигнала и блок согласования, через который устройство формирования измеряемого сигнала соединено с компьютером. Устройство производит одноканальную регистрацию (т.е. ПД только одной руки) длительности временных интервалов между нажатиями на КНУ кистью руки. Измерение указанного параметра осуществляется не специальным измерительным устройством, как в предыдущем аналоге, а непосредственно компьютером, на который сигнал подается с устройства формирования измеряемого сигнала. Однако это не лишает его всех остальных недостатков, описанных выше, а именно: невозможность осуществления двухканальной регистрации ПД рук (т.е. одновременно обеих рук), большие массогабаритные показатели устройства, обусловленные необходимостью использования блока автономного питания, а также невозможность регистрации длительности фаз нажатия и отжатия, что снижает функциональные возможности устройства.

Описание сущности изобретения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является обеспечение возможности двухканальной регистрации параметров движения рук человека, определения длительности фаз нажатия и отжатия, упрощение конструкции, снижение габаритов устройства.

Заявленный технический результат изобретения достигается тем, что предложенное устройство включает два двухпозиционных контактно-нажимных устройства, параллельно соединенных через блок согласования с компьютером, при этом блок согласования состоит из двух RS-триггеров (выполненных на базе микросхемы) соответственно для каждого КНУ, выходы которых соединены непосредственно с входом последовательного порта компьютера, а также двухполярного стабилизатора напряжения, вход которого соединен с выходом того же порта компьютера, а выход с RS-триггерами.

Устройство для оценки РПД рук человека (фиг. 1) состоит из двух двухпозиционных контактно-нажимных устройств 1, соединенных через блок согласования 2 с компьютером 3. Блок согласования 2 включает два RS-триггера 4 на базе микросхемы серии 561ЛА7, выходы которых соединены непосредственно с входом последовательного порта компьютера, а также двухполярного стабилизатора напряжения 5, вход которого соединен с выходом того же порта компьютера 3, а выход - с RS-триггерами 4. Таким образом, питание RS-триггеров 4 осуществляется от компьютера 3. В предложенном устройстве функцию блока измерения также осуществляет компьютер, позволяющий на основе специальной программы регистрировать в реальном масштабе времени длительность фаз нажатия и отжатия с точностью, зависящей от типа и характеристик используемого персонального компьютера (от 0,0025 с для IBM-286 до 0,00025 с для IBM-486) и достаточной для определения указанных параметров.

В качестве контактно-нажимного устройства может быть использован модифицированный телеграфный ключ с дополнительным контактом на противоположном конце коромысла или стандартный двухпозиционный микропереключатель типа МП (1-12) или кнопки типа КМ и др.

Двухполярннй стабилизатор напряжения 5 выполнен на основе двух стабилизатронов типа КС-175 по стандартной параметрической схеме включения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Программным способом на входные контакты последовательного порта персонального компьютера (ПК) 3 подается логическая единица, соответствующая напряжению +12 В, и логический нуль, соответствующий -12 В, снимаемое напряжение подается на двухполярный стабилизатор напряжения 5, который формирует среднюю точку относительно "земли" ПК с напряжениями на выходе плюс и минус (далее ) 7,5 В, необходимыми для работы RS-триггеров 4. Контакты RS-триггеров 4 соединяются с контактами соответствующих каждому из них двухпозиционных контактно-нажимных устройств 1. КНУ обеспечивают попеременное замыкание контактов, соответствующих фазам движения кистей рук (нажатие, отжатие). RS-триггеры 4 обеспечивают переключение контактов только в противоположных положениях, соответствующих противофазам движения (нажатие руки на контакт - отжатие), и не срабатывает в промежуточных позициях. Это позволяет исключить дребезг контактов КНУ и, как следствие, избежать ложного срабатывания из-за дефектов поверхности контактов. При этом скорость срабатывания RS-триггеров во много раз выше скорости переключений контактов при движениях рук. Сигнал с замкнутого контакта RS-триггера поступает на входные контакты последовательного порта ПК, при этом аналоговый сигнал +7,5 В воспринимается компьютером как логическая единица или логический нуль. Программным способом измеряется длительность каждой фазы приходящего сигнала по количеству внутренних циклов процессора (тактовой частоте), с последующим определением реального времени. При одновременной работе двух рук измеряют и фиксируют длительность каждого нажатия и отжатия, на основе которых программным способом (счетчик времени фиксирует длительность между сменой кодов "0" и "1", соответствующих смене напряжений), проводят статистическую обработку указанных параметров, а также их производных с определением достоверности различий между правой и левой рукой. При наличии достоверных различий делают заключение о рассогласованности параметров движения рук человека. Алгоритм программы представлен на фиг. 2.

Представленная конструкция устройства позволяет использовать компьютер для непосредственного измерения ПД рук, а также для питания RS-триггеров блока согласования на базе микросхемы серии 561 ЛА7. Наличие двухпозиционного контактно-нажимного устройства и RS-триггеров в составе блока согласования позволяет различать фазу нажатия и отжатия одновременно для каждой из рук.

Результаты применения устройства приведены в таблице. У 10 испытуемых проводили регистрацию длительности (с точностью 1 мс) фаз нажатия и отжатия кистей рук в максимальном темпе в течение 60 секунд одновременно двумя руками, определяли средние значения этих параметров, ошибку среднего. При наличии достоверных различий между правой и левой рукой данных ПД, а также длительности периода (сумма длительности фаз каждого нажатия-отжатия) делали заключение о рассогласованности параметров движения рук испытуемого.

Как видно из таблицы, у 9 испытуемых из 10 обнаружена в различной степени выраженная рассогласованность указанных ПД рук.

Список использованных источников информации.

1. Todor J.V., Kupvie P.M. Hand differences in the rate and variability of rapid tapping, J. Behav, 1980, vol. 12. N 1. - P. 57-62.

2. Решетюк А.Л. Кумулятивно-временной анализ саморегуляции деятельности человека в условиях физиологического эксперимента/ Физиология человека - 1994, т. 20 - N 6 - с. 156-162.

Формула изобретения

Устройство для оценки рассогласованности параметров движения рук человека, включающее контактно-нажимное устройство, блок согласования, соединенный с персональным компьютером, отличающееся тем, что оно снабжено двумя двухпозиционными контактно-нажимными устройствами, параллельно подключенными к блоку согласования, который выполнен в виде двухполярного стабилизатора напряжения и двух RS-триггеров, первые входы и выходы которых являются входами и выходами блока согласования соответственно, а вторые входы соединены с выходом двухполярного стабилизатора напряжения, вход которого соединен с выходом последовательного порта компьютера, имеющего соответствующие входы для подключения выходов блока согласования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3