Устройство для исследования зритель-ных реакций

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

799718 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 10.04.79 (2! ) 2750027/28-13 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 30.01.81 Бюллетень Ле; 4

Дата опубликования описания 02.02.81 (5! )М. Кл.

A 61 В 3/00

А 61 В 5/16

Гооуддротевввый комитет

СССР до делом изобретений и открытий (53) УДК 61 5.475 (088,8) . (72) Авторы изобретения

М. И. Шиф, С. А. Гендлин и К, В. Чекарев

Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики Ленинградского электротехнического института им. В. И. У (Ленина) (7l) Заявитель

V ° -, 1

: ",, „,- - : Fg (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЗРИТЕЛЬНЫХ PFAKUHA

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для микроструктурного анализа работы глазодвигательной системы (ГДС) человека-оператора в процессе слежения эа движущимся световым стимулом.

Известно устройство для исследования зрительных реакций человека, содержащее последовательно соединенные уст ройство измерения углов поворота глаза, согласующий элемент, включающий в то себя усилитель, сумматор, аналоговый операционный блок с пусковым элементом и электронно-лучевой индикатор (ЭЛИ), а также источник управляющего сигнала, 15 подключенный ко второму входу сумматора, и регистратор скачков 1"глаза (1J

В этом устройстве на экране электронно-лучевого индикатора (ЭЛИ) задается движение точечного светового стимула по ф некоторому закону посредством аналогового операционного блока, на вход которо. го через сумматор подается напряжение от источника управляющего сигнала. Сигнал от устройства измерения углов поворота глаза оператора, следящего эа световым стимулом на экране ЭЛИ, поступает на другой вход сумматора, компейсируя внешнее воздействие со стороны источника управляющего сигнала. Процесс слежения происходит следующим образом. Когда глаз скачком фиксирует стимул, появившийся на периферии экрана, на входе сумматора возникает сигнал, компенсирующий внешнее воздействие. Стимул стремится сместиться к центру экрана, но при этом в силу жесткой связи между устройством измерения углов повороФа глаза и сумматором резко уменьшается сигнал компенсации, так как уменьшается угол поворота глаза, и стимул вновь стремится уйти от центра в прежнем направлении. Возникает колебательный процесс, в котором глаз оператора cosepшает большое количество вынужденных скачков, обусловленных не свойствами

ГДС человека, а побочными колебательными процессами в системе. В резуль7997 1 тате остановка светового стимула может быть достигнута лишь в некоторой неопределенной точке на экране. В то же время в ряде задач управления стимулом с помощью глаза оператора необходимо осуществлять компенсаторное слежение за тест-объектом. Это значит, что в результате следящих движений глаз произвольно цвижущийся стимул должен быть остановлен в строго определенной 16 малой зоне экрана, в частности в центре.

Таким образом, известное устройство, во-атервых, не обеспечивает ввиду низкой точности возможности исследования истинных движений глаз в компенсаторном режи-, 1 ме, вовторых, верхний предел скоростей стимула, при которых возможно проведение исследований ГДС, ограничен 30-40 градусами в секунду, и, в-третьих, известное устройство не позволяет осуществлять ком- щ пенсаторное слежение. Наконец, в известном устройстве, в котором начальное положение стимула на экране задается установкой начальных условий в аналоговом операционном блоке, оператор имеет возможность видеть стимул в исходном его положении до начала его движения.

Этим оператору цается возможность прецэкспериментальной настройки на стимул и экстраполяции направления ego движения в эксперименте, в результате. чего снижается объективность исследования

ГДС оператора.

Цель изобретения — повышение точности исследования глазоцвигательной

И системы человека — оператора в режиме компенсаторного слежения путем повышения динамической устойчивости устройства.

Поставленная цель цостйгается тем, что в устройстве, содержащем послецовательно соединенные измеритель углов поворота глаза, согласующий элемент, включающий в себя усилитель, сумматор аналоговый операционный блок, 45 связанный с блоком управления, имеющим пусковой элемен, и электронно-.лучевой инцикатор, а также источник управляюще— го сигнала, поцключенный ко второму входу сумматора, и регистратор скачков гла— за, согласующий элемент цополнительно содержит интегратор, включенный парал- . лельно усилителю, и последовательно соециненные анализатор скачков глаза, вход которого связан с первым входом интегратора, и коммутатор, выходом подключенный ко второму входу интегратора, а и блок управления цополнительно введены оцновибратор и ключ, при этом

8 4 вход одновибратора и управляющий вход ключа соединены с выхоцом пускового элемента, информационный вход ключа связан с выходом аналогового операционного блока, а выходы оцновибратора и ключа подключены к моцулируюшему и информационному входам электронно-лучевого инцикатора.

На чертеже изображена структурная схема устройства цля исследования зрительных реакций.

Устройство соцержит измеритель 1 углов поворота глаза человека-оператора, которое через согласующий элемент 2, сумматор 3, аналоговый операционный блок 4 и ключ 5 связано с вхо цом откло1нения (информационный вход) электроннолучевого индикатора (ЭЛИ) 6. Ко второму входу сумматора 3 подключен источник управляющего сигнала 7 цля задания внешнего воздействия на тест — объект.

Согласующий элемент 2 содержит включенные параллельно усилитель 8 и интегратор 9, в такжее анализатор скачков глара, например блок 10 пороговых элементов, который в зависимости от величины ошибки слежения изменяет .коэффициент передачи интегратора 9 поср дством коммутатора 1 1. Запись микроструктурных . движений Глаз осуществляется с помощью регистратора 12. Начало эксперимента обеспечивается блоком 13 управления, содержащим пусковой элемент 14„одно-. вибратор 15, который через модулируюший вход М ЭЛИ 6 изменяет яркость светового стимула на экране. Двухкоординатное слежение за световым с.тимулом обеспечивается аналогичным каналом 16 второй координаты.

Устройство работает следующим образом.

До включения пускового элемента 14 ключ 5 закрыт, поэтому световой стимул расположен в центре экрана ЭЛИ 6, и бператор фиксирует на нем свой взгляд.

После включения пускового элемента 14 включаются ключ 5 и оцновибратор 15, гасящий световую точку на экране ЭЛИ

6 на время ее перехода из . центра в начальное положение, зацанное в .аналогоI вом операциош:ом блоке 4. Одовременно с этим от аналогового операционного блока 4 через ключ 5 на входы Х и У

ЭЛИ 6 начинают поступать напряжения, задающие цвижение светового стимула на ! экране по заданному закону. Через время латентного периоца глаз оператора совершает скачок от центра экрана в направлении движущегося стимула. Измери—

7997 18

30 тель 1 углов поворота глаза при атом выдает соответствующий скачку глаза сигнал. Этот сигнал поступает на нелинейный согласующий элемент 2. его выхоц- ное напряжение сначала компенсирует S внешнее возцействие на входе аналогового операционного блока 4. При этом скорость перемещения светового стимула уменьшается вплоть до полной остановки его в некоторой точке акрана, а затем 1ц выходное напряжение согласующего алемента 2 возрастает и происходит перекомпенсация внешнего воздействия. В результате стимул на экране начинает движение к центру. Практически движение точки. в направлении центра экрана начинается после серии скачков глаза, после каждого из которых точка изменяет свое направление, приближаясь к центру как бы по витку спирали. По мере прибли- 26 жения стимула к центру экрана глаз, фиксирующий эту точку возвращается к своему исходному положению, т.е. угол поворота глаза уменьшается. При атом, хотя от измерителя углов поворота глаза 2 на в1од согласующего алемента поступает все меньшее напряжение, в последнем происходит запоминание величины компенсирующего сигнала. Поэтому процесс устанавливается в центре экрана, несмотря на то, что сигнал на входе регулирующего элемента при этом олиэок к нулю. Одновременно движения глаз фиксируются на регистраторе 12 для последующего их анализа.

И

Работа нелинейного согласующего элемента 2 протекает следующим образом.

Выходное напряжение от измерителя 1 углов поворота глаза поступает одновре,менно на вхоцы усилителя 8, интегратора 9 и блока 10 пороговых алементов, выполняющего функцию анализатора скачков глаза. Коэффициент передачи усилителя 8 выбирается из условия полной компенсации сигналом с выхода измерителя 1 . углов поворота глаза напряжения на информационных входах ЭЛИ

6 за время латентного периода после скачка глаза к световому стимулу, поя. вившемуся на периферии экрана. Общее значение коэффициента передачи согласующего элемента 2 в процессе слежения не постоянно, а автоматически изменяется в зависимости от величины ошибки компенсации глаза по цепи: измеритель 1 углов поворота глаза — анализатор .10 скачков глаза — коммута гор 11 — интегратор 9. B процессе слежения по мере

d уменьшения ошибки компенсации уменьшается угол поворота глаза и, следовательно, величина сигнала на выходе измерителя

1-углов поворота глаза . В соответствии с величиной атого сигнала, превышающей один из нескольких порогов анализатора

10 скачков глаза, срабатывает определенный пороговый алемент этого. блока, управляя коммутатором 11, который переключает алементы интегратора 9, изменяя тем самым его коаффициент перецачи и коаффициент передачи согласующего элемента в целом. Это обеспечивает, с оцной стороны, устойчивость системы, а с другой стороны, ее оптимальное быстродействие, которое в процессе слежения автоматически изменяется таким образом, что при больших скоростях движения тестобъекта (в начале слежения) эта величина цостаточно велика, а по мере уменьшео ния его скорости и ошибки компенсации (в конце слежения) — уменьшается для исключения паразитных колебаний в системе.

Предлагаемое устройство позволяет более точно выполнять микроструктурные исследования индивидуальных свойств

ГДС человека в задачах компенсаторного слежения за поцвижными стимулами, что является необходимым для решения многих практических задач. Это устройство может также использоваться как имитационная модель .систем управления.

Формула изобретения

-Устройство для исследования зрительньщ реакций, соцержащее последовательно соециненные измеритель углов поворота глаза, согласующий элемент, включающий в . себя усилитель, сумматор, аналоговый операционный блок, связанный с блоком управления, имеющим пусковой элемент, и электронно-лучевой индикатор, а также источник управляющего сигнала, подключенный ко второму входу сумматора, и регистратор скачков глаза, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности исследования глазодвигательной системы человека-оператора в режиме компенсаторного слежения за тест-объектом путем повышения динамической устойчивости устройства, согласующий элемент дополнительно содержит интегратор, включенный параллельно усилителю, и последовательно соединенные анализатор скачков глаза, вход которого связан с первым входом интегра7 799 тора, и коммутатор, выходом подключенный ко второму входу интегратора, а в блок управления цополнительно введены одновибратор и ключ, tlpH этом вход одновибратора и управляющий вход ключа соединены с выходом пускового элемента, информационный вход ключа связан с выхоцом аналогового операционного блока, а выходы одновибратора и ключа

718 8 подключены соответственно к моцулирующему и информационному входам электронно-лучевого индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бионика и биокибернетика. IIoa реп Л. А. Растригина, Рига, 1968, с. 5,5-62.

Составитель М. Цимбалов

Редактор Н. Бушаева Техред М.Рейвес Корректор М, немчик

Заказ 10224/2 Тираж 698 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4