Способ миоэлектрического управления отображением информации и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к медицинской вычислительной технике и может быть использовано для биоэлектрического управления персональными ЭВМ. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗА СЧЕТ ОТОБРАЖЕНИЯ СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ. ДЛЯ ЭТОГО СОВОКУПНОСТЬ СИМВОЛОВ (НАПРИМЕР, В ВИДЕ КЛАВИАТУРЫ) И КУРСОР ОТОБРАЖАЮТ НА ИНДИКАТОРЕ. МИОГРАФИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ ГРУППЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СРАВНИВАЮТ С УСТАНОВЛЕННЫМИ АМПЛИТУДНЫМИ ПОРОГАМИ. В СЛУЧАЕ ПРЕВЫШЕНИЯ ЭТИХ ПОРОГОВ ФОРМИРУЕТСЯ СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СИГНАЛ УПРАВЛЕНИЯ КУРСОРОМ ИЛИ РЕЖИМОМ ВВОДА, КОТОРЫЙ АДЕКВАТЕН НАПРЯГАЕМОЙ ГРУППЕ МЫШЦ. КРОМЕ ТОГО, ЗА СЧЕТ ВВЕДЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ ОБЛЕГЧАЕТСЯ УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ ГРАФИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ. ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ ВВОДЯТ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ БЛОК ПОРОГОВОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ, КОТОРЫЙ ЛЕГКО ПОДКЛЮЧАЕТСЯ К ПЕРСОНАЛЬНЫМ ЭВМ. ИЗОБРЕТЕНИЕ ПОЗВОЛЯЕТ ОБЕСПЕЧИТЬ ОБЩЕНИЕ ЛЮДЕЙ, ЧАСТИЧНО ИЛИ ПОЛНОСТЬЮ ОБЕЗДВИЖЕННЫХ, С УТРАЧЕННОЙ РЕЧЕВОЙ ФУНКЦИЕЙ. 2 С.П.Ф-ЛЫ, 4 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4481705/24-24 (22) 21 .09.88 (46) 30.06.90. Бюл. N- 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт физической культуры (72) И.П.Ратов, В.Б.Амурский, В.В.Иванов и А.А.Селиверстов (53) 681.325(088.8) (56) Патент США Р 3942516, кл. А 61 В 5/04, С 09 В 19/00, 1976.

Патент CIHA У 4649482, кл. А 61 В 5/04, опублик. 1987.

Патент США Р 4744029, кл. А 61 В 5/04, опублик. !988.

I.Kyoto и др. Управляемый электропневматический протез. кисти руки, использующий распознавание набора миоэлектрических сигналов. — В кн. "Достижения медицинской и биологической техники" (По материалам Международных конгрессов Стокгольм, 1967, Чикаго, 1969 ), М.: Медицина, 1971, с.324, 325, рис.2).

R,Suzuki, Т.Suematsu Миоэлектрическое управление многофункциональной системой. Там же, с.333, рис.2 °

Изобретение относится к медицинской вычислительной технике и может быть использовано для биоэлектрического управления персональными ЭВМ, обеспечивая общение людей, полноÄÄSUÄÄ 1575206 (51) G 06 Р 15/42, 3/14, А 61 В 5/04

2 (54) СПОСОБ МИОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОТОБРАЖЕНИЕМ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к медицинской вычислительной технике и может быть использовано для биоэлектрического управления персональными ЭВМ.

Цель, изобретения — расширение области применения за счет отображения

-символьной информации. Для этого совокупность символов (например, в виде клавиатуры) и курсор отображают на индикаторе. Миографические сигналы группы последовательно сравнивают с установленными амплитудными порогами.

В случае превышения этих порогов формируется соответствующий сигнал управления курсом или режимом ввода, который адекватен напрягаемой группе мышц. Кроме того, за счет введения дополнительной управляющей информа-. ции облегчается управление режимом графического отображения. Для выделения сигналов управления вводят многоканальный блок порогового обнаружения и формирования сигналов, который легко подключается к персональным ЭВМ. Изобретение позволяет обеспечить общение людей, частично или полностью обездвиженных, с утраченной речевой функцией. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. стью или частично обездвиженных, с утраченной речевой функцией, а также для тренировки ме;кмышечной координа „пи у здоровых людей и спортсменов. !575206

Цель изобретения — расширение области применения путем отображения символьной информации.

На фиг.1 схематически приведено предлагаемое устройство для миоэлектрического управления отображением информации; на фиг.2 — пример изображения, формируемого на экране дисйлея (индикатора),в нижней части которого изображена матрица символьной информации с перемещающимся по матрице световым пятном-курсором, а в верхней части экрана для примера изображен символ (буква Е), введенный в память компьютера пациентом с помощью биопотенциалов мышц и котоа рый может быть распечатан на принтере; на фиг.3 и 4 — алгоритм, реализованный в блоке обработки и управления отображением информации., Устройство для реализации предлагаемого способа может содержать следующие блоки (фиг.l): блок 1 съема миопотенциалов, выполненный в виде накладных (поверхностных) электродов, которые предварительно размещаются на теле человека, блок 2 формирования миографических сигналов, который выполнен на усилителях с выделением огибающей биопотенциалов мышц (миопотенциалов), многоканаль..ный блок порогового обнаружения и формирования сигналов, выполненный, например, на компараторах 3 с регулируемым порогом срабатывания и формирователях 4 логических сигналов, многоканальный блок аналого-цифрового преобразования, выполненный, например, в виде аналогового мультиплексора 5 и аналого-цифрового преобразователя б, блок 7 обработки и управления отображением информации, выполненный, например, в виде персональной

ЭВМ, которая соединяется с многокаканальными блоками аналого-цифрового преобразования и порогового обнаружения и формирования сигналов через блок 8 параллельного ввода-вывода цифровых данных и может содержать в своем составе различные периферийные устройства, такие, например, как принтер 9, дисплей 10, которые могут быть использованы в качестве индикатора. На изображении (фиг.2) показан курсор !1, Реализуемый способ поясняется с помощью описания работы устройства, 40

45 ствуют напряжению мышц тренирующего50

55 э

1О ф5

В соответствии с программой работы блок 7 формирует на дисплее 10 изображение символов на клавиатуре (фиг.2). В левом верхнем углу, соответствующем положению расположенной там клавиши, высвечивается курсор 11 в виде концентрическои окружности, обводящей изображение символа соответствующей клавиши. Курсор 11 может перемещаться по изображению клавиату ры сформированному на экране дисплея 10. Управление перемещением курсора 11 производится подачей сигналов логической "1" на входы блока 8, осуществляющего функцию ввода-вывода блока 7, которые соответствуют перемещению курсора 11 с заданной скоростью, дискретными шагами в направлениях вправо, влево, вверх, вниз.

Отсутствие логической "1" на входах блока 8 фиксирует положение курсора ll на том месте, где он находился в момент прекращения .управления, Над иэображением клавиатуры на экране дисплея 10 имеется пространство, где отображается информация в виде буквенных, цифровых, символьных выражений или графических фигур. Отображе-, ние буквенных цифровых и служебных символов производится после подачи сигнала логической "1" на вход блока 8, управляющего вводом того символа, на котором находится курсор 11 на изображении клавиатуры. Последовательность операций . перемещения курсора 11 и управление вводом позволяет реализовать .процесс формирования на экране дисплея 10 слов, фраз и выражений, а также осуществлять управление работой блока 7, если курсор 11 поместить на места изображений функциональных клавиш. Дискретные сигналы логических "1", управляющие клавиатурой компьютера, соответся человека, Каждой мышце соответствует один из сигналов "Вправо", "Влево" „

"Вниз", "Вверх", "Печать" (ввод)

1 (фиг.3), Таким образом используются пять мьппц для управления печатью, Однако возможны и другие варианты.

Например, можно использовать три или две мышцы. Для этого необходимы несложные изменения в программе печати.

На экране дисплея 10 формируются также и графические фигуры. Для этой цели служит аналоговый мультиплексор 5 и аналого-цифровой преобразо5 15 ватель 6. Уровень напряженности мышечных волокон преобразуется в уровень постоянного напряжения на выходах блока 2. Каждый этот уровень циклически преобразуется в цифровой код, поступающий в блок 7. Управление процессом формирования графических изображений производится программно, где уровень напряженности мышц определяет положение и цвет точки на экране дисплея 10, Управление положением точки производится двумя или четырьмя мышцами, а выбор цвета— произвольным количеством мышц, команда на рисование линии при движении точки по экрану — одной мышцей (фиг.З и 4).

Таким образом, сочетание напряжений определенных групп мышц тренирующегося человека позволяет рисовать на экране дисплея произвольные графические и символьные картины.

Тренировка двигательной функции состоит в том, что человек, получив опрецеленное задание, пытается создать требуемый зрительный. образ.

Многократные попытки при выполнении задания. приводят к восстановлению или совершенствованию двигательных функций в результате биологической обратной связи, сигнал которой подводится к человеку с экрана дисплея.

Принципиальная возможность реализации такого способа коммуникации людей основана на том известном науч" ном факте, что даже при утрате (ампутации) конечности илж полной обеэдвиженно сти челов ек а он в се же способен вызывать незначительные сокращения тех или иных мышц которые сопровождаются появлением (формированием) на поверхности кожи биоэлектрических сигналов мышц обездвиженного или утратившего речь человека и которые используются в предлагаемом способе в качестве сигналов управления отображением.

Формула изобретения

1. Способ миоэлектрического управления отображением информации, при

75206 6

50 котором формируют группу миографических сигналов, которые преобразуют в цифровые отсчеты, которые обрабатывают для выделения параметров отрезков линий, которые отображают на индикаторе отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет отображения символьной информации, совокупность символов и курсор отображают на индикаторе, миографические сигналы группы последовательно сравнивают с установленными амплитудными порогами, в случае превышения которых формируют соответствующие сигналы управления курсором и режимом ввода на индика— торе.

2. Устройство для миоэлектрического управления отображением информации, содержащее блок съема миопотенциалов, блок формирования миографических сигналов, информационные входы которого соединены с выходами блока съема миопотенциалов, многоканальный блок аналого-цифрового преобразования, информационные входы которого соединены с выходами блока формирования миографических сигналов, блок обработки и управления отображением информации, вход цифровых отсчетов миографических сигналов которого соединен с одноименным выходом многоканального блока аналого-цифрового преобразования, индикатор, информационный вход которого соединен с выходом обмена видеоданными блока обработки и управления отображением информации, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет отображения символьной информации, в него введен многоканальный блок порогового обнаружения и формирования сигналов, информационные входы которого соединены с выходами блока формирования миографических сигналов, а выходы — с входами признаков управления отображением символов и режимом ввода блока обработки и управления отображением информации, который выполнен с воэможностью отображения символов.

1575206

1575206

1575206

Фиг.4

Составитель А.ушаков

Техред М.Ходвнич

Корректор Т.Малец

Редактор С.Лисина

Тираж 587

Заказ 1786

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

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

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