СИСТЕМА ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ РЕГИСТРАЦИИ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ И ДИАГНОСТИКИ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Полезная модель относится к объектам телеметрического контроля биометрических данных человека, а точнее к технике бесконтактной регистрации ультразвуковой эмиссии человека, ее анализа и по характеру ультразвуковой эмиссии диагностики психоэмоционального состояния человека, и может быть использована, например, для выявления потенциально опасных пассажиров при предпосадочном досмотре на воздушном транспорте.
Известны системы, обеспечивающие детектирование и преобразование акустического сигнала в электрические колебания и передачу указанных колебаний на приемно-усилительное устройство и трансляцию усиленных акустических сигналов в эфир через громкоговорители [1-3]
Основным недостатком указанных устройств является ограниченные функциональные возможности - в качестве ретрансляторов акустических сигналов.
Известны также системы для осуществления бесконтактного детектирования металлов и, в частности такие технические решения как рамочные металлодетекторы, например HI-PE/PNZ MULTIZONE [4], которое может быть принято за прототип в части принципиального решения детектирования и передачи биометрических параметров и последующего анализа полученной информации, а также в некоторой части конструктивного выполнения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание заявляемой полезной модели, является обеспечение технической возможности бесконтактного и скрытного детектирования, регистрации и анализа биометрических параметров человека, в частности ультразвуковой эмиссии (УЗЭ), и, на основе анализа, обеспечения возможности оперативного контроля (диагностики) психоэмоционального состояния человека, в частности при предполетном досмотре авиапассажиров.
Поставленный технический результат достигается тем, что система для бесконтактной регистрации биометрических данных и диагностики психоэмоционального состояния человека содержит смонтированные на контрольной арочной рамке блоки из последовательно соединенных ультразвуковых микрофонов считывающих биометрические сигналы - ультразвуковую эмиссию человека, фильтров звуковых сигналов и аналого-цифровых преобразователей при этом указанные блоки через усилитель объединены с процессором, содержащим блоки Фурье-преобразования сигналов и сравнения преобразованных сигналов с матричными, и процессор оборудован дисплеем и снабжен средствами оперативного запоминания и хранения информации, а также средствами звуковой и визуальной сигнализации.
Авторами обнаружено неожиданное явление: самопроизвольную акустическую ультразвуковую (АУЭ) эмиссию у человека. [6] Еще более неожиданным оказалось наличие прямой связи АУЭ с психоэмоциональным состоянием человека (ПЭС), а точнее - ПЭС человека индуцирует «свою» характерную только для такого конкретного ПЭС карту (лучшего определения указанному феномену авторы не нашли) спектра АУЭ характеризующуюся частотами, длительностью и амплитудой УЗ. Т.е. такие ПЭС как фрустрация, депрессия, стресс, тревога, а также, безразличное состояние и, кроме того, удовольствие, состояние комфорта, радость, эйфория вполне детектируются и идентифицируются как сопутствующие АУЭ.
В качестве проводных
микрофонных систем могут быть
использованы например такие как AKU 2000, PK-900, PKI 2950 и др. т.п. системы оборудованные ультразвуковыми микрофонами GRAS 40AM, MA40B8M, Sonotrack (Metris B.V, Нидерланды) и подобными микрофонами.
В качестве фильтра звуковых частот используют, например LFCV-45; Max291 dip (cpa); 46m15bf; LTS 1168 и др.
В качестве аналого-цифрового преобразователя используют, например H-51X; LTR11; L-783М; AD7902; AD9683-170; EC-41 и др.
В качестве микропроцессора используют известные устройства, например RL_78 и его модификации серий G1X, P1X, I1X, MB90F583B (Фуджицу, Япония) и др. т.п. микропроцессоры.
Следует отметить, что в заявляемой системе могут быть использованы стандартные узлы и блоки различных типов и модификаций различных производителей, и при этом основным критерием использования указанных узлов и блоков является их пригодность по функциональным признакам и параметрам: питания, конструктивного исполнения, габаритов и других подобных технологических и технических признаков и особенностей.
Особенностью заявляемой полезной модели является возможность применения ее в уже готовых действующих контрольных системах, таких, например, как рамочные металлодетекторы широко применяемые при контроле пассажиров (авиа- и железнодорожные перевозки, метрополитен и т.п.).
Структурная схема заявляемой системы для бесконтактной регистрации биометрических данных (ультразвуковой эмиссии) и диагностики психоэмоционального состояния человека, представлена на Фиг. 1.
Вариант конструктивного оформления блока проводной связи заявляемой системы представлен на Фиг. 2.
Заявляемая система (см. Фиг. 1) представляет собой блок проводной связи, включающий ультразвуковой микрофон 1, фильтр звуковых частот 2 и аналого-цифровой преобразователь 3 скоммутированный через усилитель 4 с микропроцессором 5 оборудованным дисплеем 6 и соединенным с блоком Фурье-преобразования 7 и блоком матричных сигналов 8 в свою очередь скоммутированных между собой, а также блоком запоминающего устройства (средство запоминания и хранения информации) 9 и устройствами световой 10 и звуковой 11 сигнализации.
Блок проводной связи (см. Фиг. 2) представляет собой, например, вмонтированные внутрь контрольной рамки 14 ультразвуковые микрофоны 15 последовательно соединенные проводной связью 16 с фильтром звуковых частот 17, аналого-цифровым преобразователем 18 и далее с усилителем и аналитической системой (на Фиг. не показаны).
Следует отметить, что на приведенных пояснительных схемах и рисунках, а также в тексте описания не упомянуты источники питания, поскольку таковые имеются в заявляемой системе по умолчанию.
Работает заявляемая система следующим образом.
Блок проводной связи (Фиг. 2), например в количестве трех штук, монтируют в контрольной рамке, Детектируемую микрофонами 1 АУЭ (далее см. Фиг. 1) фильтруют по низкой (ниже 15 кГц) и высокой (130 кГц) частотам в фильтре 2, преобразуют в аналого-цифровом преобразователе 3 и далее трансформированный сигнал через проводную связь поступает на усилитель 4 и далее в блок Фурье-преобразования 7 и через него в микропроцессор 5 в который, в свою очередь, из блока матричных сигналов 8 также поступают сигналы, которые сопоставляются с сигналами от блока беспроводной связи. При совпадении (по меньшей мере на 90-95%) сигнала от блока беспроводной связи с каким-либо матричным сигналом первый и последний визуализируются на дисплее 6, процесс сопоставления регистрируют в блоке 9. По совпадению (или несовпадению) сигнала от блока беспроводной связи с матричным сигналом получают ответ о психоэмоциональном состоянии человека. Система автоматически, при выявлении особо опасных (критических) психоэмоциональных состояний человека включает световую и/или звуковую сигнализацию. В последнем случае носителя критического психоэмоционального состояний направляют на повторное диагностирование и, при необходимости на собеседование с психологом.
Пример.
Заявляемая система собрана на базе проводной системы PKI 2950, ультразвукового микрофона MA40B8M, фильтра звуковых частот 46 т 15Ы и аналого-цифрового преобразователя AD9683-170; указанный блок скоммутирован через усилитель Si4702/03 с блоком быстрого Фурье-преобразования (пакет программ MATLAB-5.5, функция pwelch 11) и далее с микропроцессором MB90F583B оборудованным дисплеем Flatron E2441 и блоком матричных сигналов на базе “datatreveller” (Kingston) а также блок запоминающего устройства на базе «GOODDRIVE» (tvister); в качестве компонентов светового и звукового сигнализирующего устройства использованы светодиоды HLDP-650-A-5-02 (HJ) и звукоизлучатель типа ЗП соответственно. Следует отметить, что звуковое и световое сигнальные устройства могут быть преднамеренно отключены.
А). Детектируют, регистрируют и анализируют УЗЭ человека (испытуемый доброволец, мужчина 37 лет) в известном состоянии -состоянии комфорта.
Результаты сопоставительного анализа представлены на Фиг. 3, из которой вытекает, что кореляция характера графического построения УЗЭ испытуемого и базовых данных достигает 90-93%.
Б). Детектируют, регистрируют и анализируют УЗЭ человека (испытуемый доброволец, мужчина 64 лет) в известном состоянии -состоянии тревоги.
Результаты сопоставительного анализа представлены на Фиг.4, из которой вытекает, что кореляция характера графического построения УЗЭ испытуемого и базовых данных достигает 90-95%.
В). Детектируют, регистрируют и анализируют УЗЭ человека (испытуемая доброволец, женщина 44 лет) в неизвестном психоэмоциональном состоянии.
Результаты сопоставительного анализа представлены на Фиг.5, из которой вытекает, что кореляция характера графического построения УЗЭ испытуемого и базовых данных достигает 90-93% и при этом характер и параметры УЗЭ соответствуют состоянию депрессии - подтверждено опросом психолога.
Как видно из описания, конкретного выполнения и работы предлагаемая система позволяет осуществлять дистанционное детектирование, регистрацию и анализ биометрических данных человека и определять психоэмоциональное состояние человека.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки.
1. RU 2359333 C2, 2006, МПК G08C 17/02
2. RU 2477458 C1, 2013, МПК G08C 17/02
3. RU 2409311 C2, 2009, МПК G08C 17/02
4. RU 51434 U1, 2006, МПК G08C 17/02 - ближайший аналог
5. Биомедицина, 2011, 01, с. 4-23