Устройство оценки и оптимизации состояния оператора

Устройство оценки и оптимизации состояния оператора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ И ОПТИМИЗАЦИЙ СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА,содержащее переключатель режимов, вход которого соединен с выходом контактного блока взаимодействия, а второй вход переключателя режимов соединен с вьгходом блока питания , блок управления, первым выходом связанный с первым входом блока ввода, первый выход которого соединен с входом ьеткропроцессора, систему индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности оценки и оптимизации состояния оператора, оно имеет операционный усилитель, генератор импульсов высокой частоты, регулятор импульсов высокой частоты, генератор импульсов низкой частоты, регулятор плавной настройки, делитель , коммзтатор и смеситель, а система индикации содержит блок магнитозаписи, блок преобразований , блок акустики, первым входсж соединенный с первым входом блока преобразований и вторым входом блока управления, третьим входом подключенного к входу блока магнитозаписи , первьм выходом подключенного к вторым входам блока преобразований и блока акустики, а второй выход блока магнитозаписи связан с вторьм входом блока ввода, вторьм выходом соединенного с входом регулятора импульсов высокой частоты, выход которого связан с входом генератора импульсов высокой частоты, выходом соединённого с первым входом смесителя,выход которого связан с третьим входом переключателя режимов, выходом соединённого -через операционный усилитель с входом блока управления , при этом регулятор плавной настройки выходом связан с входом генератора импульсов низкой частоты , который выходом, через делитель и коммутатор, соединен с вторым входом смесителя. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок 1 преобразований содержит светоцветоЛ индикатор, узел частотных фильтров, преобразователь биопотенциал-код, 00 цифровой индикатор и светоиндикатор, при этом входы светоцветоиндикатора соединены с выходами узла частотных фильтров и преобразователя биопотенциал-код .

„Я0„„1117681

СОЮЗ СОВЕТСНИХ н нъ

PECflVSJlHH

3{51) С 09 В 7 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

kjy

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „. у н сстссснсмн ссндссвъстст "/ (21) 3600484/18 t 2 (2ã) 03.06 .83 (46) 07.10.84. Вкщ. Р 37 (72) М.И. Соболевский (53) 681.136.51 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 452282, кл. С 09 В 7/02, 1974. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ И ОПТИМИЗАЦИИ СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА,содер жащее переключатель режимов,первый вход которого соединен с выходом контактного блока взаимодействия, а второй вход переключателя режимов соединен с выходом блока питания, блок управления, первым выходом связанный с первым входом блока ввода, первый выход которого соединен с входом м кропроцессора, систему индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности оценки и оптимизации состояния оператора, оно имеет операционный усилитель, генератор импульсов высокой частоты, регулятор импульсов высокой частоты, генератор импульсов низкой частоты, регулятор плавной настройки, делитель, коммутатор и смеситель, а система индикации содержит блок магнитозаписи, блок преобразований, блок акустики, первым входом соединенный с первым входом блока преобразований и вторым входом блока управления, третьим входом подключенного к входу блока магнитозаписи, первым выходом подключенного к вторым входам блока преобразований и блока акустики, а вто- рой выход блока магнитозаписи связан с вторым входом блока ввода, вторым выходом соединенного с входом регулятора импульсов высокой частоты, выход которого связан с входом генератора импульсов высокой частоты, выходом соединенного с первым входом смесителя, выход которого связан с третьим входом переключателя режимов, выходом соединенного .через операционный усилитель с входом блока управления, при этом регулятор плавной настройки выходом связан с входом . генератора импульсов низкой часготы, который выходом, через делитель и коммутатор, соединен с вторым входом смесителя.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок преобразований содержит светоцветонндикатор, узел частотных фильтров, . преобразователь биопотенциал-код, цифровой индикатор и светоиндикатор, при этом входы светоцветоиндикатора соединены с выходами узла частотных фильтров и преобразователя биопотенциал-код, 17681 2

1 11

Изобретение относится к автомати-ке и вычислительной технике, в част ности к автоматизированным системам управления и обучения, и может быть использовано в системах интенсивного тренажа и обучения.

Известно устройство, содержащее блок питания, контактный блок взаимодействия прибор-объект, связанный через коммутатор режимов .его работы (пятипозиционного переключателя), через операционный усилитель и коммутатор информационных сигналов от биоактивных точек с цифровым индикатором и входным интерфейсом микропроцессора (1) .

Недостатками известного устройства являются его ограниченные возможности по оценке состояния оператора с использованием параметров биоактивных точек и но воздействию на них с целью активизации физиологичес- кого состояния оператора.Эти недостатки обусловлены тем, что данные от биоактивных точек используются однопланово в каждый момент времени (в зависимости от положения пятипозиционного переключателя), а воздействие осуществляется в каждый момент времени одной частотой,что снижает эффективность оценки и оптимизации состояния оператора.

Цель изобретения - повышение эффективности оценки и оптимизации состояния оператора °

Поставленная цель достигается тем, что устройство оценки и оптимизации состояния оператора, содержащее переключатель режимов, первый вход которого соединен с выходом контактного блока взаимодействия,а второй вход переключателя режимов соединен с выходом блока питания, блок управления, первым выходом связанный с первым входом блока ввода, первый выход .которого соединен с входом микропроцессора, систему индиI кации, имеет операционный усилитель, генератор импульсов высокой частоты, регулятор импульсов высокой частоты, генератор импульсов низкой частоты, регулятор плавной настройки, делитель, коммутатор и смеситель, а система индикации содержит блок магнито" записи, блок преобразований, блок акустики, первым входом соединенный с первым входом блока преоб" разований и вторым входом блока

10 !

35 д0

5S управления, третьим входом подключенного к входу блока ма1 и. гозаписи, первым выходом подключенного к вторым входам блока преобразований и блока акустики, а второй выход блока магнитозаписи связан с вторым входом блока ввода, вторым выходом соединенного с входо регулятора импульсов высокой частоты, выход которого связан с входом генератора импульсов высокой частоты, выходом соединенного с пер. вым входом смесителя, выход которого связан с третьим входом переключателя режимов, выходом соединенного через операционный усилитель с входом блока управления, при этом регулятор плавной настройки выходом связан с входом генератора импульсов низкой частоты, который выходом, через делитель и коммутатор соединен с вторым входом смесителя.

При этом блок преобразований содержит светоцветоиндикатор, узел частотных фильтров, преобразователь биопотенциал-код, цифровой индикатор и светоиндикатор, при этом входы светоцветоиндикатора соединены с выходами узла частотных фильтров и преобразователя биопотенциал-код.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 — пример функциональной схемы устройства оценки и оптимизации состояния оператора; на фиг. 3 - структурная схема светоцветоблока.

Устройство включает микропроцессор I блок 2 ввода, блок З,управления, операционный усилитель 4, переключатель 5 режимов "Поиск-Оценка состояния" — "Воздействие", контактный блок 6 взаимодействия прибор-биообъект, блок 7 акустики, для эвукоиндикации — при идентификации биоактивных точек и для воспроизведения суггестивных формул и фонового музыкального сопровождения при оптимизации психофизиологического состояния оператора, блок 8 преобразования для световой индикации — при идентификации и оценке состояния биоактивных точек и для цветосветосопровождения музыкального фона — при суггестивном воздействии в режиме оптимизации психофизиологического состояния оператора,. блок 9 магнитозаписи суггестивных воздействий, генератор

10 импульсов высокой частоты

7681 4 гулятора 16 импульсов высокой частоты, выход которого связан с входом генератора 10 импульсов высокой частоты, выходом соединенного с первым входом смесителя 11, выход которого связан с третьим входом переключателя 5 режимов, выходом соединенного через операционный усилитель 4 с входом блока 3 управления, при этом регулятор 13 плавной настройки выходом связан с входом генератора 14 импульсов низкой частоты, который выходом через делитель 15 и коммутатор 17 соединен с вторым входом смесителя 11.

Блок 8 преобразований содержит светоцветоиндикатор 19, узел 20 частотных фильтров, преобразователь

21 биопотенциал-код, цифровой индикатор 22 и светоиндикатор 23.При этом входы светоцветоиндикатора 19 соединены с выходами узла 20 частотных фильтров и преобразователя 21 биопо.тенциал-код.

В памяти микропроцесса 1 записана предварительно программа управления оценкой и оптимизацией

Ю состояний оператора, а также данные о магнитозаписях в блоке 9.Блок

9 содержит типовой многодорожечный . магнитофон и набор типовых пленок.

Для автоматизированного управления работой блока, он подключен к блоку

2, а последний . — к микропроцессору

1. Кроме того, для ручного и полуавтоматического управления блок 9 подключен к блоку 3 управления.

Блоки 10 и 14 — генераторы прямоугольных импульсов содержат по две типовые интегральные логические схемы И. Входы каждой схемы через переменные резисторы подключены к общей шине питания, выход каждой схемы через конденсаторы подключены к входу другой схемы, выход одной из схем является выходом блока.

Блок 11 - смеситель (аддитивный сумматор) импульсов высокой и низкой частот содержит две типовые интегральные логические схемы И.

К первому входу одной из схем подключен выход генератора импульсов .высокой частоты, а к второму входу этой же схемы через делитель 15 и коммутор 17 - выход генератора импульсов низкой частоты.

Блок 12 включает автономный источник питания. Блоки 13 и 16 включают совокупность потенциоf5

30,3 111 для формирования высокочастотных импульсов воздействия на биоактивные точки, смеситель 1t импуль. сов низкой и высокой частот, блок 12 автономного питания, регулятор 13. плавной настройки импульсов низкой частоты, генератор 14 импульсов низкой частоты, делитель 15 частоты импульсов на основе двоичного счетчи. ка импульсов, регулятор 16 импульсов высокой частоты, коммутатор 17 установки низкочастотных импульсов (позицией 18 обозначен биообъект— (биоактивные точки оператора).

Блок 8 преобразований включает светоцветоиндикатор 19 (например, экран цветного телевизора, светоцветоотражатели и набор цветных ламп накаливания, экраны цветомузыкальных установок и др.), узел 20 частотных фильтров для преобразова20 .ния музыкальных звуков в совокупности управляющих сигналов на соответствующие каналы светоцветоиндикатора, преобразователь 21 био25 потенциал-код для преобразования биопотенциала, снятого с биообъекта, в управляющий сигнал на один из цветовых каналов светоцветоиндикатора, цвет которого по условию соответствует данному состоянию биообъекта, цифровой индикатор 22 для высвечивания или указания числового значения измеряемого параметра биообъекта, светоиндикатор 23 для регистрации факта, что контактныйМ5 блок находится в области биоактивной точки.

Переключатель 5 реяммов первым входом соединен с выходом контактного блока 6 взаимодействия, а вторым — с выходом блока 12 питания, блок 3 управления первым выходом связан с первым входом блока 2 ввода

I первый выход которого соединен с входом микропроцессора 1. Блок 7 акустики первым входом соединен с первым входом блока 8 преобразований и вторым входом блока 3 управления, третьим входом подключенного к входу блока 9 магнитозаписи, первым выходом подключенного к вторым входам блока 8 преобразований и блока 7 акустики, а второй выход блока

9 магнитозаписи связан с вторым входом блока 7 акустики, а второй 55 выход блока 9 магнитозаписи связан с вторым входом блока 2 ввода, вторым выходом соединенного с входом ре-

5 111 метрических датчиков с дискретной— и непрерывной установками. Блок 15 содержит двоичный счетчик импульсов, используемый как делитель частоты.

Блок 17 включает переключатель с несколькими входами и одним выходом.

Число входов зависит от числа диапазонов низких частот воздействия (от числа выходов или разрядности делителя частоты).

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от режима работы устройства оператор (обучаемый или исследователь) устанавливает в блоке

5 необходимый режим (поиск биоактивной точки, оценка состояния или воздействие на нее), Рассмотрим последовательно работу устройства в режимах "Поиск" — "Оценка состояния""Воздействие".

В режиме "Поиск" датчика контактного блока перемещаются по выбранному каналу идентифицируемых,биоактивных точек объекта 18. Сигнал с объек" та поступает на вход блока б и с его выхода через блок 5 — на вход блока

4, где усиливается и подается на вход блока 3. Блок 3 в режиме "Поиск" подключает (подает) сигнал от биоактивной точки либо к одному из блоков 7 и 8, либо к обоим. Последние звуковым и(или) световым сигналом оповещают о том, что датчик контактного блока касается биоактивной точки (находится над ней).

В режиме "Оценка состояния" сигнал с выхода блока 3 коммутируется на вход блоков 8 или (и) 2, а от последнего — к микропроцессору 1. ,Чля приближенной оценки состояния используются показания цифрового индикатора 22 (фиг.3) блока 8.Для более точной оценки состояния информационный сигнал через блок 2 поступает в микропроцессор и обрабатывается с учетом статистических данных о предыдущих измерениях (см.алгоритм). Результаты обработки данных используются для оценки состояния и принятия решения о режимах воздействия. Оценка состояния по известным алгоритмам с применением математических методов, выполненная микропроцессором, либо хранится в его памяти, либо документируется. Для повышения достоверности оценки состояния в устройстве используется второй информа7681 6

15 е

5$ ционный канал: контактный блок взаимодействия прибор-биообъе :срез блоки 6-3 подключен к узлу 2i блока 8 (фиг.З). В зависимости от величины биопотенциала преобразователь вырабатьвает управляющий сигнал на один из цветоканалов узла 19. В результате на экране высвечивается (появляется) опре-. деленный цвет.При этом цвет к опре" деленному состоянию назначается экспериментатором произвольно.

В режиме "Воздействие" участвуют все блоки за исключением блока 4.

Оптимизация психофизиологического состояния обеспечивается выбором соотношений частот импульсов низкой и высокой частот, временем воздействия, уровнем и знаком (полярностью) тока (напряжением, выбором суггестив. ных формул и цветосветомузыкального фона).

Работа устройства в режиме воздействия заключается в следующем.

Каналом воздействия является психологическая установка для индивидуума, выполняемая с помощью магнитозаписи в блоке 9 и с использованием блока 8 акустики и светоцветоблока. Содержание воздействия определяется специалистом и может включать приемы создания цветосветозвуковой среды, информационный текст, текет психовоздействия и др.

Для реализации такого воздействия в фонотеку блока 8 предварительно записывается материал (музыка, текст), через коммутатор 3 либо вручную, либо с помощью команды от микропроцессора включаются блоки 7-9. Генераторы 10 и 14 вырабатьвают импульсы прямоугольной формы низкой и высокой частоты соответственно.

Колебания НЧ с блока 14 поступают на делитель 15 частоты и на его выходах можно снимать импульсы -с различной частотой, о т л и ч а ю щ е йс я от частоты "соседнего" диапазона в два раза (больше или меньше).Для плавной установки (настройки) частоты данного диапазона используется блок 13.

Прямоугольные импульсы с различной частотой с выхода делителя 15 поступают на вход коммутатора 17, В зависимости от выбранного режима воздействия, определяемого либо по алгоритму (блоки 1 и 2), либо экспериментатором, на выходе блока

117681

7 1

17 появляются импульсы с заданной частотой, которые поступают на вход смесителя 11. На второй вход смесителя 1 1 поступают импульсы высокой частоты с выхода блока 10. Значения высокой частоты устанавливаются в блоке 16 в зависимости от выбранного режима оптимизации нсихофизиологического состояния оператора (обучаемого). На выходе блока 11 появляются комбинированные колебания— импульсы НЧ, заполненные импульсами ВЧ.

В режиме "Воздействие" коммутатор

5 подключает контактный блок к схемам воздействия. Поэтому смешанные колебания НЧ и ВЧ импульсов с выхода блока 11 через блоки 5 и 6 воздействуют на биоактивную точку. При этом уровень и знак тока (напряжения) воздействия устанавливаются в блоке 12. Одновременно с воздействием на биоактивные точки включается блок 9, который или воспроизводит с помощью блока 7 суггестивные формулы воздействия на подсознание оператора (обучаемого), обеснечивающие либо релаксацию, либо активизацию нсихофи состояния, или создает цветосветомузыкальный фон с помощью блока 8, или обеспечивает многоплановое воздействие, т.е. управляет одновременно двумя каналами воздействия. Здесь блоки 7 и 8 совмещают две функции: сигнализацию о нахождении БАТК при ее идентификации и воздействие иа психофизиологическое состояние оператора (обучаемого).

Один из возможных вариантов алгоритма оценки и оптимизации .состояния оператора (обучаемого) приведен ниже.

Алгоритмы.

Оператор 1. Формирование исходных данных.

1.1. Топография биоактивных точек кожи (БАТК), подлежащих воздействию (перечень симптоматических и обще;укрепляющих точек, используемых для оценки и оптимизации психофизиологи" ческого состояния оператора или обучаемого).

1.2. Правила (например, таблица) сочетания точек при воздействии для достижения заданной цели и последова тельность воздействий.

1.3. Значения параметров воздействия (частоты несущей — низкой частоты и частоты заполнения — высокой частоты, полярность, амплитуда, время и др.) в зависимости от параметров БАТК. Эта группа данных может оформляться по-разному. Как вариант данные оформляются в виде матрицы стратегий воздействия с входами: по столбцам-приведенный выше перечень параметров воздействия, по

1О строкам - перечень и значение параметров состояний БАТК, элементы матрицы — значение параметров воздействий при данном значении параметров состояний БАТК.

1.4. Благоприятное для данного индивидуума время (суток, недели, года) воздействия на БАТК.

1.5. Выбранный (назначенный) критерий эффективности воздействия на

20 БАТК (например, результаты анализа физиологических параметров таких, как пульс, время восстановления проводимости БАТК, разность проводимости положительной и отрицательной полярности и др.).

1.6. Исходное состояние индивидуума по выбранному (назначенному) показателю.

1.7. Время (суток, недели, года) воздействия.

1.8. Параметры суточных ритмов индивндуумяо

1.9. Вольтамнерный "портрет" индивидуума.

1. 10. Состояние электромагнитного по-. ля земли в данной географической точке.

1.11. Перечень измеряемых параметров БАТК.

В зависимости от используемого

40 алгоритма приведенные данные могут дополняться.

Оператор 2. Психофизиологическая установка.

2. 1,Проверка условия: ручное-автоматическое включение блоков 7-9.

При ручном - переход к оператору 3, при автоматическом — к оператору 2.2.

2.2, Выполнение подпрограммы управления блоками 3,7-9 по психоло50 гической установке.

Оператор 3. Определение (измерение) параметров БАТК.

Ф

Перечень параметров БАТК, йодлежа-, щих измерению, зависит от исследования.

Примерами таких параметров могут быть

5S приводимости q-на отрицательную и q+ на положительную полярности тока воздействия, их разность b q = q — Ч+ температура в области БАТК, емкость и др.

9, 1117

Рассмотрим случай, когда за основ ной параметр состояния БАТК принята проводимость q.

3.1. Определение условий оценки параметра: с накоплением (статистический метод) примем И 1, без на копления примем И О.Если И О, переход к оператору 4. Если И 1, выполнить оператор 3.2.

3.2. Сравнение q, Ч,1., со средними где Y — логическая операция ИЛИ,"

a, a - границы допустимых отклонений 4q.

Если 3 = 0 - переход к оператору

4. Если 8 = f " переход к оператору 3.3.

3.3 Проверка условий управления оптимизацией: примем 0=1,если при . . 8 =1 воздействие на БАТК приостанавливается и для экспериментатора высвечивается сообщение о причине приостанова, У=Π— если воздействие продолжается. Тогда при M=1 — пере30 ход к оператору 10, при 0=0 — переход к оператору 4.

Оператор 4. Проверка условия

4q=0 Ham ycsroaHa i i i Если ловие выполняется, воздействие на

БАТК прекращается, управление пе« редается оператору 6.Если условие не выполняется, управление передается оператору 5.

Оператор 5.

5.1. Определение (вычисление, наз. начение) параметров воздействий на

БАТК вЂ” значений низкой f и высокой Е частот воздействий, времени

1; воздействия, амплитуды U. воздействий; полярности p (+.или -) и др.

Исходными данными для выполнения оператора 5 являются данные, полученные оператором 4, т.е. S sign $ i+ - i» и данные оператора 1.

5.2. Удавление воздействием по и. 5.1 (время 1 ).

Оператор 6. Проверка комплексного показателя эффективности Я = (М воз- действия k -факторами (частотными показателями) (оценка реакции состояния). Здесь выполняются действия, ана

681 )О логичные действиям в операторах 3 и 4.

ДополнИтельно для каждого индивидуума определяется взаимосвязь (комплексный показатель М ) частотных показателей. Управление зависит от значения Э если 3С optjW$ переход к оператору 9, если Ж ор $k$< - переход к оператору. 7.

Оператор 7. Включение дополнительных средств воздействия (суггестивные аутогенные установки или гипнотические формулы, светоцветомузыка,аэроинофикация и др.).Через время Г„ - переход к оператору 4 .

Оператор 8. Проверка условия кон ца тренажа. Если условие выполняется - переход к оператору 10, если нет - к оператору 9.

Оператор 9. Продолжение процесса тренажа (обучения) с перИодическим включением устройства оценки и оптимизации состояния оператора (обучаемого).

Оператор 10. Койец воздействия.

Сообщение о причинах конца воздействия (конец по времени или по сигналу, что параметры БАТК имеют опасные отклонения от нормы).

Таким образом, введение новых элементов и новых связей между ни" ми и имеющимися элементами позволяет существенно повысить эффективность его использования при оценке и оптимизации психофизиологического состояния оператора (обучаемого).

Так в режиме "Оценка состояния" устройство. позволяет оперативно получать данные как приближенные, т=-.к и точные. Например, после идейтификации биообъекта данные о его состоянии отображаются на цифровом индикаторе через 10-50 мс (время зависит от постоянной времени задержки контактного блока и измеряемого параметра — проводимости, температуры и др.).

Точная оценка обеспечивается с одной стороны использованием одновременно нескольких разнотипных источников информации (электропроводнмость, полярность, температура, цветосвет индикатора и др), с другой стороы - использованием алгоритмического метода и микропроцессора, позволяющих sa ко роткое время накапливать болыпой объем информации и алгоритмически

11 11 (строго определенно) обрабатывать эту информацию. Например, микропроцессор, используемый в устройстве, может хранить и обрабатывать информацию объемом порядка

512 тыс..бит. Это позволяет использовать большую глубину ретроспекции и повысить точность оценки за счет достаточно большого статистического материала.

В режиме "Воздействие" устройст во Позволяет использовать широкий арсенал физиологического и психологического воздействия. Так частота низкочастотных импульсов мо-. жет меняться от 0 до 1000 Гц (в известных методиках и устройствах используется диапазон частот от

0,5 до 700 Гц). Частота заполнения может меняться в любом диапазоне высоких частот и зависит от частотных параметров, используемых интегральных схем и емкости

1 7681 12 конденсаторов в генераторе высо-ких частот. Кроме того, воздействие на биообъект прямоугольными импульсами оказывается более эффективным по сравнению с воздействием синусоидальными колебаниями.

Таким образом, устройство по своим возможностям позволяет реализовать не только известные методики оптимизации состояний биообъектов, но и исследовать вновь разрабатываемые методики, в которых параметры физиологического воздействия отличны от параметров существующих методик

1 диапазоны низко- и высокочастотного воздействия, их сочетания, амплитуда параметров воздействия и др.)..

В устройстве возможна реализация различных (существующих и разрабатываемых) методик психологического воз действия на состояние индивидуума совместно с физиологическим воздействием.

1117681

1117681. Составитель Т. Тихонравова

Техред Т.Фанта Корректор О. Тигор (t

Редактор А. Шишкина

Заказ 7226/35

Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4