УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полезная модель относится к специальным комплексам, предназначенным, в частности, для проведения тестирования при профессиональном психофизиологическом отборе специалистов, контроле состояния человека в процессе работы.
Наиболее близким аналогом предлагаемому является устройство для психофизиологических исследований, состоящее из блока психомоторных тестов (БПМТ), блока психодиагностической клавиатуры (БПДК) и щупа (Патент на промышленный образец РФ №63163).
Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности осуществлять переход к последующим и возврат к предыдущим пунктам теста; невозможность выполнения задач на ранжирование при вертикальном расположении ранжируемых элементов на экране монитора; неравенство временных измерений в скоростных тестах альтернативного выбора из-за неравенства расстояний между стартовой клавишей и цифровыми ответными клавишами верхнего ряда (расположенными по прямой линии), большая вероятность повреждения проводника щупа при хранении или транспортировке; затрудненность выполнения тестов с использованием БПМТ из-за размещения БПМТ в вертикальном положении на задней стенке БПДК.
В полезной модели решается задача повышения эффективности заявляемого устройства.
Технический результат заключается в повышении точности тестирования, уменьшении вероятности возникновения артефактов, расширении функциональных возможностей и повышении удобства пользования.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для психофизиологических исследований, включающем блок психодиагностической клавиатуры, блок психомоторных тестов с тремометрической и теппинговой панелью, и щуп, тремометрическая панель выполнена с лабиринтом в центральной части и расположенным над ним горизонтальным рядом круглых отверстий разного диаметра, стенки лабиринта и круглых отверстий горизонтального ряда выполнены проводящими, наружная поверхность тремометрической панели имеет изолирующее покрытие, в начале и в конце прорези лабиринта выполнены две контактные площадки, гальванически изолированные от стенок лабиринта и друг от друга, поверхность теппинговой панели выполнена из твердого проводящего материала с очерченным по центру полем и горизонтальным рядом круглых отверстий, в глубине каждого отверстия расположена площадка из проводящего материала, представляющая собой электрический контакт, гальванически изолированный от поверхности теппинговой панели, а в первом и последнем отверстиях, эти контакты гальванически изолированы также друг от друга и от контактов, расположенных в остальных отверстиях.
Указанный технический результат достигается также тем, что лабиринт тремометрической панели выполнен в виде двух развернутых в разные стороны спиралевидных дорожек, соединенных горизонтальными отрезками с П-образным участком.
Указанный технический результат достигается также тем, что корпус блока психомоторных тестов, соединен с проводом с нулевым потенциалом.
Указанный технический результат достигается также тем, что на верхнем торце блока психомоторных тестов дополнительно размещен фиксатор щупа.
Указанный технический результат достигается также тем, что фиксатор щупа выполнен в виде двух, выполненных из пружинящего мягкого материала, С-образных скобок, внутренний диаметр которых равен диаметру щупа, а просвет между концами скобки - меньше этого диаметра.
Указанный технический результат достигается также тем, что блок психомоторных тестов установлен с наклоном назад, на угол, находящийся в интервале 18-22 градуса..
Указанный технический результат достигается также тем, что блок психомоторных тестов установлен в подставке.
Указанный технический результат достигается также тем, что блок психодиагностической клавиатуры содержит три ряда клавиш, причем ответные клавиши верхнего ряда равноудалены от средней стартовой клавиши нижнего ряда, в центре среднего ряда расположена дополнительная ответная клавиша, а по краям среднего ряда расположены функциональные клавиши, снабженные изображением стрелок, направленных вверх и знаками «-» и «+».
Указанный технический результат достигается также тем, что на задней плоскости клавиатуры расположены соединительные разъемы для подключения дополнительных устройств и углубления для размещения шильдиков.
Указанный технический результат достигается тем, что щуп выполнен в виде цилиндрического корпуса из непроводящего материала с неглубокими кольцеобразными канавками в передней части и металлическим наконечником.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство дополнительно содержит манипулятор. В качестве манипулятора используется джойстик или рулевой блок.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство дополнительно содержит педаль.
Сущность полезной модели поясняется Фиг.1-4.
На фиг.1 изображено устройство для психофизиологических исследований, на фиг.2 - тремометрическая панель блока психомоторных тестов (БПМТ), на фиг.3 - теппинговая панель блока психомоторных тестов, на фиг.4 - функциональная схема устройства.
Устройство для психофизиологических исследований (фиг.1) содержит блок психодиагностической клавиатуры (БПДК) 1 с размещенными в три ряда клавишами, из которых две крайние клавиши среднего ряда с нанесенными знаками «+» и «-» являются функциональными клавишами, а остальные клавиши - ответными, блок психомоторных тестов (БПМТ) 2, установленный на специальной подставке 3 и щуп 4, закрепленный в фиксаторе 5.
Лицевая сторона корпуса блока психомоторных тестов 2 представляет собой тремометрическую панель 6 (фиг.1, 2), а на задней стороне блока психомоторных тестов расположена теппинговая панель 12 (фиг.3).
Тремометрическая панель 6 блока психомоторных тестов 2 (фиг.2) выполнена из металла с лабиринтом 7 в центральной части в виде двух развернутых в разные стороны спиралевидных дорожек 8, соединенных горизонтальными отрезками с П-образным участком 9, и расположенным над ним горизонтальным рядом круглых отверстий разного диаметра 10 с цифровой графикой над ними. Наружная поверхность тремометрической панели 6 имеет изолирующее покрытие, а стенки лабиринта 7 и круглых отверстий горизонтального ряда 10 выполнены проводящими для обеспечения электрического контакта панели с наконечником щупа 4. Кроме того, в начале (слева) и в конце (справа) прорези лабиринта 8 имеются две гальванически изолированные от стенок лабиринта контактные площадки 11.
Теппинговая панель 12 (фиг.3) выполнена из металла с очерченным по центру полем в виде окружности 13, а ниже окружности в очерченном прямоугольном поле размещен горизонтальный ряд одинаковых круглых углублений меньшего диаметра 14. Дно каждого углубления горизонтального ряда 14 гальванически изолировано от теппинговой панели 12, а дно первого и последнего углублений, кроме того, гальванически изолировано от остальных углублений и друг от друга.
На верхнем торце БПМТ 2 размещается фиксатор 5, представляющий собой две выполненные из пружинящего мягкого материала С-образные скобки, оси которых перпендикулярны плоскости БПМТ 2, внутренний диаметр равен диаметру щупа 4, а просвет между концами скобки - меньше этого диаметра.
Блок психодиагностической клавиатуры 1 (фиг.1 и фиг.4) предназначен для ввода ответных реакций испытуемого в широком диапазоне тестовых процедур - от простых хронометрических заданий до интеллектуальных тестов и тестов-опросников. Содержит микроконтроллер 16, осуществляющий первичную обработку сигналов, поступающих, как от клавиш БПДК, так и от других устройств, используемых для регистрации действий испытуемого в ходе тестирования, включая БПМТ 2, джойстик 19, педаль 20 и обеспечивающий необходимую точность измерения временных параметров действий испытуемого (1 мс). Подключается к одному из свободных USB-портов электронно-вычислительной машины 17. Данные передаются в ЭВМ в виде потока информационных пакетов длинной 128 байт, содержащих синхронизирующие метки, уникальный номер устройства, время от момента инициализации устройства, информацию о подключенных дополнительных устройствах, информацию об изменении состояния клавиш, контактов БПМТ, кнопок джойстика и педали, координаты джойстика.
Все 16 клавиш БПДК по роли, выполняемой в ходе тестирования, делятся на ответные (10 клавиш с цифровой графикой и 4 со стилизованным изображением стрелок) и функциональные (2 клавиши с нанесенными знаками «+» и «-»).
Щуп 4 выполнен в виде цилиндрического корпуса из пластика с неглубокими кольцеобразными канавками в передней части и металлического наконечника, который состоит из ловителя, конического основания и штифта.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При выполнении простых хронометрических заданий, интеллектуальных тестов, тестов-опросников испытуемый, осуществляет реагирование на предъявляемые на экране монитора стимулы посредством шестнадцати клавиш БПДК 15, которые объединены в матрицу 4×4, подключенную к восьми адресным входам микроконтроллера 16. Микроконтроллер с частотой 1 кГц опрашивает адресные входы с клавиатуры на наличие замыканий и как только испытуемый нажмет кнопку на клавиатуре. Микроконтроллер записывает код события (в данном случае замыкания адресных входов) и время этого события с точностью 1 мс, в информационный пакет, транслируемый в ЭВМ 17.
Все 16 клавиш БПДК по роли, выполняемой в ходе тестирования, делятся на ответные (10 клавиш с цифровой графикой и 4 со стилизованным изображением стрелок) и функциональные (2 клавиши с нанесенными знаками «+» и «-»).
Средняя клавиша нижнего (ближнего) ряда (стрелка вниз) используется:
- в задачах, предусматривающих обнаружение, опознание сигнала или фиксацию момента во времени, а также в качестве стартовой в скоростных тестах альтернативного выбора, в которых необходимо выделять моторный компонент ответа.
- в тестах-опросниках с выбором из трех вариантов ответа для обозначения неопределенных или промежуточных ответов (например, «не знаю, затрудняюсь с ответом» или «верно нечто среднее»).
- в объективных тестах, предусматривающих выбор варианта ответа из трех альтернатив.
Две боковые клавиши нижнего (ближнего) ряда (стрелка влево и стрелка вправо) используют в качестве ответных при выполнении задач бинарного (дихотомического) выбора - одного из наиболее часто применяемых ответных форматов в психодиагностике.
Средняя клавиша среднего ряда (стрелка вверх) используется в паре со средней клавишей нижнего ряда для выбора варианта ответа в задачах с количеством альтернатив более 10, а также для задач на ранжирование (при вертикальном расположении стимульных элементов).
Клавиши верхнего ряда с цифровой графикой используют:
- в задачах, предусматривающих выбор варианта ответа из 4-х и более альтернатив;
- в задачах ранжирования (при горизонтальном расположении стимульных элементов);
- в скоростных тестах альтернативного выбора, выполняемых из стартовой позиции (удержания средней клавиши нижнего ряда в нажатом состоянии).
Две функциональные клавиши (боковые в среднем ряду) используют главным образом в личностных и интеллектуальных тестах.
Правая клавиша среднего ряда (с нанесенным знаком «плюс») используется для обозначения завершения выполнения задания, предусматривающего осуществление нескольких дискретных действий (например, выбор нескольких вариантов ответа из более широкого набора). Таким образом, нажатие на эту клавишу эквивалентно команде «Продолжить (перейти к следующему пункту)».
Левая клавиша среднего ряда (с нанесенным знаком «минус») используется:
- для возврата к предыдущему пункту с целью коррекции ответа;
- для стирания последнего введенного знака в тестах с «открытым» типом ответа.
То, что плоскости, на которых расположены верхние и нижние ряды клавиш, несмотря на изгиб корпуса, параллельны друг другу, способствует снижению вероятности соскальзывания пальца с клавиш при выполнении скоростных тестов альтернативного выбора, выполняемых из стартового положения (нажатой центральной клавишей нижнего ряда).
К БПДК могут также подключаться манипулятор (например, джойстик) 19 обеспечивающий реализацию тестовых заданий с элементами аналогового управления и педаль 20 обеспечивающая реализацию тестовых заданий, оценивающих координацию рук и ног. Педаль 20 представляет собой устройство эквивалентное двум контактам, один из которых подключен к входу микроконтроллера, а второй к общему проводу схемы, при замыкании контактов вход микроконтроллера 16 соединяется с общим проводом электрической схемы (проводом с нулевым потенциалом) и соответственно фиксируется изменение состояния этого датчика. Джойстик 19 представляет собой эквивалент двух потенциометров (с одного снимается перемещение рукоятки по оси X, с другого по оси Y). Напряжение с потенциометров через RC-цепи 18, поступает на вход АЦП микроконтроллера 16, преобразуется в микроконтроллере в цифровое значение и записывается в протокол. Разрядность АЦП 8 бит.
Блок психомоторных тестов 2 подключается через соответствующий разъем к БПДК 1 и обеспечивает выполнение заданий на оценку таких психомоторных характеристик, как теппинг, тонкая координация кистевых движений, статический и «динамический» тремор. БПМТ 2 представляет собой эквивалент четырех контактов (корпус, стартовая площадка, финишная площадка, промежуточная площадка), замыкаемых при помощи щупа. Во избежание паразитных электрических наводок, влияющих на ход тестирования, корпус БПМТ 2, являющийся наиболее массивной металлической частью, электрически соединен с общим проводом схемы. Замыкание щупом одной из контактных поверхностей фиксируется следующим образом. Микроконтроллер 16 генерирует на одном из своих выходов электрический сигнал частотой 1 кГц, этот сигнал подается на наконечник щупа 4 и опять возвращается в микроконтроллер 16. Стартовая, финишная и промежуточные площадки подключены к входам микроконтроллера 16. Когда щуп 4 находится в свободном положении (не замкнут не на один контакт), на микроконтроллер 16 возвращается электрический сигнал частотой 1 кГц. Если коснуться щупом корпуса БПМТ 2, соединенного с проводом с нулевым потенциалом, сигнал частотой 1 кГц перестает поступать на контроллер, т.к. оказывается замкнутым на общий провод с нулевым потенциалом, и таким образом фиксируется касание. При касании щупом 4 стартового, (финишного или промежуточного контакта, генерируемый сигнал появится на соответствующем входе контроллера и тоже будет зафиксировано касание. Пели одновременно коснуться щупом и корпуса и одного из контактов, то генерируемый сигнал прекращает возвращаться в контроллер, а этот контактный вход соединяется с общим проводом через наконечник щупа, эту ситуацию микроконтроллер 16 тоже записывает в информационный пакет.
Лабиринт тремометрической панели используется для оценки точности плавных прослеживающих движений рукой (динамического тремора).
Для проведения обследований тремометр используется следующим образом.
Для конкретного испытуемого блок психомоторных тестов с тремометрической панелью устанавливается в специализированной подставке (стойке) под заданным углом, на столе, соответствующем проведению испытаний в положении испытуемого сидя. Испытуемому предлагается после стартового сигнала произвести движение щупа по всей тремометрической линии, стараясь не касаться стенок прорези. Касание щупа к стенкам лабиринта фиксируется как отклонение от заданной траектории движения руки. Касание щупа к контактным площадкам в начале и в конце прорези лабиринта фиксирует факт прохождения лабиринта от начала до конца и служит, в том числе, для автоматического прекращения теста после выполнения заданного числа циклов.
Калиброванные отверстия 10 над лабиринтом 7 используются для измерения характеристик статического тремора. Каждое касание щупом стенок отверстия фиксируется как отклонение от устойчивого положения руки (тремор).
При исследовании кистевого теппинга и тонкой координации кистевых движений БПМТ 2 устанавливается в горизонтальном положении на плоскости стола лицевой стороной вниз.
При оценке характеристик кистевого теппинга испытуемый постукивает щупом но центральной части 13 теппинговой панели, очерченной окружностью, при этом фиксируется каждое касание.
Горизонтальный ряд круглых углублений 14 в теппинговой панели 12 используется для оценки тонкой координации кистевых движений по вероятности точного (то есть, без касания стенок) попадания щупом в дно каждого углубления при кратном прохождении всего ряда. Касание щупа к контактным площадкам в первом и последнем углублениях фиксирует факт прохождения всего ряда от начала до конца и служит, в том числе, для автоматического прекращения теста после выполнения заданного числа циклов.
Тремометричсская и теппипговая панель предложенного устройства для психофизиологических исследований конструктивно выполнены в одном корпусе, причем сам корпус блока является тремометрической панелью, а крышка корпуса теппинговой панелью. Изолирующее покрытие на наружной поверхности тремометрической панели позволяет быть уверенными в том, что факт замыкания щупа на корпус БПМТ происходит исключительно в стенках лабиринта или круглых отверстий, т.к. только они лишены изолирующего покрытия и только в этих местах возможен электрический контаю щупа с тремометрической панелью. Таким образом, минимизируется вероятность возникновения артефактов, связанных со случайным касанием щупа самой тремометрической панели.
Наличие в начале и конце прорези лабиринта контактных площадок, гальванически изолированных от стенок лабиринта и друг от друга, позволяет получать достоверную информацию о начале, количестве циклов и времени прохождения лабиринта в тестах на оценку динамического тремора, что, в свою очередь, повышает точность тестирования за счет исключения артефактов, связанных с неверными действиями испытуемого, такими как: неполное прохождение лабиринта и неверное начальное положение щупа.
Как и тремометрическая панель, теппинговая панель совмещает в себе две функции: первая - это измерение выносливости кистевых движений руки (т.н. «Теппинг-тест») и тест на оценку точной ручной координации. Именно с целью реализации теста на оценку тонкой ручной координации на теппинговой напели имеется ряд круглых отверстий, в глубине которых расположены площадки из проводящего материала, представляющие собой электрические контакты, причем гальванически изолированные от поверхности теппинговой панели, а в первом и последнем отверстиях эти контакты гальванически изолированы также друг от друга и от контактов, расположенных в остальных отверстиях. В этом тесте испытуемый должен последовательно касаться щупом контактов внутри отверстий, стараясь избегать касания стенок. Такая конструкция теппинговой панели, как и в случае с тремометрической панелью, позволяет при выполнении теста на оценку тонкой ручной координации повысить точность тестирования за счет получения достоверной информации о времени начала выполнения теста и количестве полных циклов прохождения испытуемым всего ряда отверстий и, как следствие, исключить возможность появления артефактов, связанных с неверными действиями испытуемых, такими как: пропуск некоторых отверстий, неправильное начальное положение щупа, несоответствующее инструкции количество циклов прохождения ряда отверстий. Удобство пользования достигается за счет того, что в БПМТ, благодаря описанным выше признакам, удалось совместить устройства для проведения четырех типов психомоторных тестов, в противном случае потребовалось бы использовать четыре различных устройств.
Предлагаемое устройство для психофизиологических исследований но сравнению с аналогом позволяет повысить точность тестирования в скоростных тестах альтернативного выбора за счет равенства расстояний между стартовой клавишей и цифровыми ответными клавишами верхнего ряда, расположенными но дую и соответственно, на равном расстоянии от стартовой клавиши. Функциональные возможности предлагаемого устройства для психофизиологических исследований расширены за счет наличия в предлагаемом устройстве функциональных клавиш, позволяющих осуществлять переход в процессе тестирования к последующим и возврат к предыдущим пунктам теста. Функциональные возможности также расширены за счет добавления ответной клавиши, дающей возможность реализовывать методики требующие ранжирования при вертикальном расположении ранжируемых элементов на экране монитора, а также наличию в устройстве манипулятора (например, джойстика или рулевого блока) и/или педали. Предлагаемое устройство позволяет повысить удобство пользования за счет наличия фиксатора щупа, благодаря которому снижается вероятность повреждения соединяющего провода в время хранения и переноса изделия. Наличие специализированной подставки для БПМТ и как следствие, отсутствие на нем тонкой, выступающей стойки для закрепления на задней стенке БИДК в свою очередь повышает не только удобство использования, но и снижает риск получения травмы. Вероятность возникновения артефактов в процессе тестирования с использованием БПМТ существенно снижена благодаря тому, что в отличие от аналога, наиболее массивная деталь соединена с проводом с нулевым потенциалом.