СИСТЕМА ОБСЛЕДОВАНИЯ ОРГАНИЗМА УЧАЩИХСЯ

Полезная модель относится к медицине и предназначена для обследования физиологического баланса организма учащихся в течение процесса обучения путем оценки состояния адаптационных резервов наиболее проблемных систем организма, таких как сердечно-сосудистая система, дыхательная система, психомоторная система, скелетно-мышечная система, зрительная сенсорная система, и их взаимного влияния.
Известен аппаратный комплекс саногенетического мониторинга, разработанный ООО «ИНТОКС» (http://www.erono.ru/art/?SECTION_ID=146&ELEMENT_ID=777), который содержит спироартериокардиоритмограф, устройство психомоторной диагностики человека по двигательным тестам, компьютерный оптический бесконтактный топограф для определения деформации позвоночника и базовый сервер. Спироартериокардиоритмограф включает в себя компьютеризированный анализатор и связанный с ним электронно-пневматический блок, в состав которого входят спирометрическая маска со спирометрическим датчиком, компрессор, пальцевая манжета с оптическим датчиком и электроды для снятия потенциалов сердца. Устройство психомоторной диагностики человека по двигательным тестам включает в себя компьютер и связанный с ним электронно-механический блок. Компьютерный оптический бесконтактный топограф включает в себя компьютер, оптико-механические узлы и устройство ввода видеоинформации в этот компьютер. Базовый сервер объединен с каждым из указанных компьютеров в единую локальную сеть и на нем установлена экспертная система для обработки и анализа данных, поступающих с указанных компьютеров.
Компьютеры, как и другие средства информационных и коммуникационных технологий сегодня являются важной и неотъемлемой частью образовательной среды и учебного процесса на всех ступенях образования во всех образовательных сообществах. Традиционно считается, что применение компьютерных технологий обучения отрицательно отражается на зрении. В то же время нарушение зрения в раннем возрасте независимо от причины, его вызвавшей, может с высокой долей вероятности быть скорректировано. Однако известный аппаратный комплекс не позволяет отслеживать динамику функциональной достаточности зрительной системы учащихся.
Задачей полезной модели является обеспечение комплексного многопараметрового обследования функционального состояния основных сберегающих здоровье систем организма учащегося, таких как сердечно-сосудистая система, дыхательная система, психомоторная система, скелетно-мышечная система, а также зрительная система.
Указанная задача решается в системе обследования организма учащихся, содержащей спироартериокардиоритмограф, устройство психомоторной диагностики человека по двигательным тестам, компьютерный оптический бесконтактный топограф для определения деформации позвоночника, средство скрининговой диагностики и исследования основных функций зрения и базовый сервер, при этом спироартериокардиоритмограф включает в себя компьютеризированный анализатор и связанный с ним электронно-пневматический блок, в состав которого входят спирометрическая маска со спирометрическим датчиком, компрессор, пальцевая манжета с оптическим датчиком и электрод для снятия потенциалов сердца; устройство психомоторной диагностики человека по двигательным тестам включает в себя компьютер и связанный с ним электронно-механический блок; компьютерный оптический бесконтактный топограф включает в себя компьютер, оптико-механические узлы и устройство ввода видеоинформации в этот компьютер; средство скрининговой диагностики и исследования основных функций зрения включает в себя персональный компьютер с дополнительным монитором, причем базовый сервер объединен с каждым из указанных компьютеров в единую локальную сеть и на нем установлена экспертная система для обработки и анализа данных, поступающих с указанных компьютеров.
Система в соответствии с настоящей полезной моделью способна одновременно объективно оценивать функциональное состояние основных систем организма: сердечно-сосудистой, дыхательной, психомоторной, скелетно-мышечной и зрительной систем, обеспечивая высокую пропускную способность и корректную обработку полученных данных с выдачей индивидуальных рекомендаций по коррекции выявленных нарушений.
Система обследования организма учащихся поясняется подробным описанием и прилагаемыми чертежами.
На фиг.1 изображена блок-схема системы;
на фиг.2 показана структурная схема спироартериокардиоритмографа;
на фиг.3 схематично показан электронно-механический блок устройства психомоторной диагностики человека по двигательным тестам, вид сбоку;
на фиг.4 - то же, вид сверху;
на фиг.5 показана структурная схема устройства психомоторной диагностики человека по двигательным тестам.
Как показано на фиг.1, система обследования организма учащихся содержит следующие основные компоненты:
- спироартериокардиоритмограф САКР;
- устройство психомоторной диагностики человека по двигательным тестам УПДМ;
- компьютерный оптический бесконтактный топограф для определения деформации позвоночника ТОДП;
- средство скрининговой диагностики и исследования основных функций зрения КПА-ЗРЕНИЕ;
- базовый сервер.
Спироартериокардиоритмограф САКР, структурная схема которого показана на фиг.2, предназначен для записи биотоков сердца в первом стандартном отведении, непрерывного неинвазивного измерения артериального давления и объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха с целью проведения анализа состояния резервных возможностей сердечно-сосудистой системы и комплексной оценки состояния здоровья по динамике изменения зафиксированных параметров.
Спироартериокардиоритмограф включает в себя компьютеризированный анализатор и связанный с ним электронно-пневматический блок. Компьютеризированный анализатор, включающий в себя четыре микропроцессора с гальванической развязкой ГР, блоком питания БП и блоком согласования, выполняет функции управления и обработки информации. В состав электронно-пневматического блока входят спирометрическая маска (на схеме не показана) со спирометрическим датчиком, компрессор, пневмоклапан, датчик давления ДД, пальцевая манжета с оптическим датчиком, включающим в себя светодиод СД и фотоприемник ФП, и электроды для снятия потенциалов сердца, соединенные с усилителем У.
Спирометрический датчик представляет собой полую трубку из органического стекла длиной 86 мм и диаметром 36 мм, обеспечивающую свободное дыхание. Посредством изолирующих резиновых колец в двух диаметрально противоположных гнездах, расположенных снаружи на разных концах трубки на расстоянии ~64 мм, установлены пьезоэлементы. Гнезда закрыты защитными кожухами. К спирометрическому датчику могут быть разъемно присоединены маски различных типоразмеров.
Конструктивно пальцевая манжета с оптическим датчиком представляет собой незамкнутое кольцо из оргстекла, на котором снаружи закреплена лента с фиксатором типа «липучка». Внутри кольца вдоль стенок расположена надувная емкость, в которую встроены два излучающих фотодиода и фотоприемник. Манжета посредством пневмотрубки и электрического кабеля подключается к электронно-пневматическому блоку прибора.
Для объективной количественной оценки состояния мозговых структур, осуществляющих программирование, инициацию («запуск»), реализацию и сенсорный контроль двигательной активности учащихся предлагаемая система обследования содержит устройство психомоторной диагностики человека по двигательным тестам. В ходе выполнения учащимися простых двигательных тестов устройство автоматически оценивает показатели зрительно-моторной координации, адаптивности и точности движений, реактивности учащихся.
Устройство психомоторной диагностики человека по двигательным тестам включает в себя компьютер и связанный с ним электронно-механический блок.
Электронно-механический блок, показанный на фиг.3 и 4 содержит укрепленные на единой платформе 1 вертикальную ось 2 с рычагом 3, имеющим возможность поворота в горизонтальной плоскости, и дугообразную панель 4. На дугообразной панели находятся две пары светодиодов 5, а на конце рычага имеется вертикальная стойка 6 с курсором на конце. Во время тестирования предплечье испытуемого находится на плече рычага 3, а кисть захватывает вертикальную стойку 6. При поворотах рычага курсор двигается вдоль панели 4, на которой находятся две пары светодиодов 5. Угловое расстояние между внешней парой светодиодов 5 составляет 70° относительно оси вращения рычага, а между внутренней парой - 35°. Внутри платформы 1 расположен блок подшипников для крепления рычага, датчик 7 поворота рычага, выполненный в виде датчика Холла и закрепленного на оси 2 магнита 8, а также внутри платформы расположен электронный блок 9.
Электронный блок выполняет 9 функции преобразования угла поворота рычага в цифровой код и сопряжение прибора с ЭВМ. Структурная схема электронного блока прибора показана на фиг.5. Основу электронного блока составляет микропроцессор, например, C805IF320. Поворот рычага вызывает перемещение магнита 8, установленного на оси 2 относительно датчика 7 Холла. Электрический сигнал с датчика Холла ДХ поступает в микропроцессор, где при помощи встроенного ЛЦП преобразуется в 10 - разрядный код и линеаризуется по углу поворота. Питание датчика Холла осуществляется от специального блока БП, управляемого микропроцессором. Команды из компьютера через микропроцессор включают светодиодные маркеры СД1-СД4, установленные на дугообразной панели 4 прибора. В функции микропроцессора, также, входит организация протокола обмена информацией с компьютером по протоколу USB.
Компьютерный оптический бесконтактный топограф для определения деформации позвоночника (на чертежах не показан) предназначен для бесконтактного обследования дорсальной поверхности туловища с целью определения деформации позвоночника на ранних стадиях заболевания. Топограф включает в себя компьютер, оптико-механические узлы и устройство ввода видеоинформации в указанный компьютер.
Оптико-механические узлы топографа содержат стойку с проектором, телевизионной камерой и осветителем светоотражающих маркеров, а также установочное место пациента с тест-объектом на стойке для юстировки и ширму.
Средство скрининговой диагностики и исследования основных функций зрения позволяет исследовать важнейшие функциональные возможности зрительного анализатора учащегося: остроту зрения, бинокулярное зрение, цветовое зрение, астигматизм, центральное поле зрения.
Средство скрининговой диагностики и исследования основных функций зрения включает в себя персональный компьютер с дополнительным монитором.
Все устройства системы компьютеризованны и объединены в единую локальную сеть с базовым сервером, на котором установлена специализированная экспертная система (ЭС) для приема, обработки и анализа данных всех устройств, объединенных в систему, и выработки индивидуальных заключений и рекомендаций.
Система работает по следующей схеме:
1. физиологическое обследование на приборной базе;
2. обработка данных;
3. выдача информации.
1. Физиологическое обследование:
При обследовании сердечно-сосудистой и дыхательной систем с использованием спироартериокардиоритмографа на обследуемого надевают электроды для снятия электрокардиограммы (ЭКГ), а на палец руки - манжету для непрерывного неинвазивного измерения артериального давления. Также для регистрации потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха обследуемый дышит через спирометрическую маску со спирометрическим датчиком.
При обследовании психомоторной системы с использованием устройства психомоторной диагностики человека по двигательным тестам обследуемый поочередно правой и левой рукой двигает рычаг согласно заданной (в устной форме) инструкции, ориентируясь на горящую лампочку или звук.
При обследовании скелетно-мышечной системы с использованием компьютерного оптического бесконтактного топографа обследуемого ставят спиной к телекамере. С помощью проектора на заднюю поверхность туловища проецируют изображение системы прямолинейных полос, форма которых изменяется пропорционально рельефу обследуемой поверхности. С помощью телекамеры проводится оптическая съемка этого изображения.
При обследовании зрительной системы с использованием средства скрининговой диагностики и исследования основных функций зрения обследуемому предъявляются офтальмологические тесты и автоматически регистрируются и интерпретируются ощущения пациента в процессе тестирования.
Полученные в результате обследований данные подвергаются компьютерной обработке с помощью компьютеров, входящих в состав вышеуказанных устройств, и затем по единой локальной сети передаются на базовый сервер для дальнейшей обработки.
2. Обработка данных:
Статистический анализ данных обследования учащегося осуществляется с помощью экспертной системы, установленной на базовом сервере. Использование экспертной системы позволяет определять характер и степень напряженности саногенетических функций с учетом их внутри- и межсистемных взаимодействий (корреляций) и оценить адаптационные возможности организма учащегося.
3. Выдача информации:
На основе многопараметрового саногенетического анализа выдаются результаты в понятной для восприятия форме, в частности, в виде адресных рекомендаций, позволяющих обосновать выбор соответствующих здоровьесберегающих мероприятий для обследованного учащегося (например, рекомендации по индивидуальному повышению или снижению педагогической нагрузки, по выбору наиболее адаптивного режима питания и отдыха, по целенаправленному использованию дополнительных фитопрепаратов и витаминов, по оптимальной организации каникулярного времени, по индивидуальному назначению физических нагрузок).
Предлагаемая система обследования организма учащихся позволяет решить не только теоретически важную проблему индивидуальной оценки механизмов саногенеза на основе анализа регуляторных процессов в сердечно-сосудистой, дыхательной, психомоторной, скелетно-мышечной и зрительной системах, но и обеспечить эффективную объективную экспертизу целого ряд практико-ориентированных проблем, повышающих информативность мониторинговых исследований функционального состояния здоровья детей и подростков. Она дает возможность осуществить экспертный контроль физиологических и возрастных аспектов развития учащихся с учетом среды обучения для более плодотворного усвоения учащимися знаний, формирования умений и навыков у учащихся, необходимых для приобретения устойчивой мотивации на здоровый образ жизни.