УСТРОЙСТВО ТЕСТИРОВАНИЯ СЕНСОМОТОРНОЙ РЕАКЦИИ

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для тестирования простой сенсомоторной реакции.
Известно измерение скорости реакции с использованием «падающей линейки». При тестировании исследователь отпускает без предупреждения в вертикальном положении линейку длиной 50 см с нулевой отметкой на уровне указательного и большого пальцев ведущей руки, раздвинутых на 3-5 см. Место захвата падающей линейки (в см) является количественным результатом оценки скорости реакции. Чем больше сантиметров в месте захвата линейки, тем ниже скорость реакции [Кузнецова М.Н., Поляков С.Д., Подгорнова Н.С., Соболев А.М. Тестирование уровня физического здоровья дошкольников с целью коррекции физкультурно-оздоровительной работы // Педиатрическая фармакология. 2011. №5. С. 66-69.].
Известен диагностический гравитационный хронорефлексометр, содержащий механизм перемещения в виде планки, выполненной с возможностью ее свободного падения с нанесенной на противоположные ее стороны шкалой интервалов времени, отличающийся тем, что у нулевой отметки шкалы установлен указатель исходного положения в виде стержня, закрепленного поперек планки, в верхнем отверстии которой укреплен ограничитель хода в виде шнура, другой конец которого соединен с кольцом, причем на шкале выделены диапазоны допустимых значений отклонений времени реакции для мужчин и для женщин. Диагностический гравитационный хронорефлексометр относится к медицинской технике и предназначаен для измерения времени простой сенсорно-моторной реакции человека [Патент 2199950 РФ, МПК A61B 5/16. Диагностический гравитационный хронорефлексометр / Зимин А.Г., Никифоров В.Г. - №2001101132/14, заявл. 16.01.2001; опубл. 10.03.2003; Бюл. №7.].
Недостатком измерения скорости реакции с использованием «падающей линейки» и диагностического гравитационного хронорефлексометра является низкая точность измерения времени сенсомоторной реакции, длительность процедуры тестирования.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является измеритель скорости реакции человека, состоящий из пульта контролирующего и пульта измеряемого. Пульт контролирующего содержит блок питания, формирователь импульсов, инвертор, генератор звуковой частоты, усилитель выходного сигнала генератора, узел выбора сигнала на четырех переключателях, два элемента совпадения, двоично-десятичный счетчик, два преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, два цифровых индикатора, лампу готовности, переключатель диапазона измерений и кнопку сброса. На пульте измеряемого расположены две кнопки готовности, две лампы светового сигнала, громкоговоритель и четыре переключателя сброса сигнала [Дробница Н. Измеритель скорости реакции человека // В помощь радиолюбителю. Вып. 86. - М.: ДОСААФ, 1984. - 79 с. URL: http://pandia.ni/415496/. Дата обращения 31.03.2017 г.].
Недостатком устройства является отсутствие возможности вычисления среднеарифметического значения времени сенсомоторной реакции в серии измерений.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в обеспечении возможности вычисления среднеарифметического значения времени сенсомоторной реакции в серии измерений.
Технический результат достигается тем, что устройство, состоящее из генератора частоты, усилителя, двоично-десятичного счетчика, преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, цифровых индикаторов, переключателя, кнопку сброса, кнопку готовности и лампу (источник) светового сигнала, причем новым является то, что генератор формирует импульсы частотой 1 кГц, дополнительно введены кнопка «Реакция», три RS-триггера, элемент 2ИЛИ-НЕ, три вентиля, формирователь импульсов случайной длительности, два одновибратора, счетчик двоичный, делитель частоты на десять и индикатор окончания теста, причем входы кнопок готовности и реакции соединены с шиной питания, вход кнопки сброса - с общей шиной, нормально-замкнутый выход кнопки готовности соединен с R-входом первого RS-триггера, нормально-разомкнутый выход - с S-входом первого RS-триггера и входом записи информации по D-входам счетчика двоичного; выход первого RS-триггера соединен с первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого вентиля, выход которого соединен с входом формирователя импульсов случайной длительности, выход которого соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом усилителя, счетным входом на сложение счетчика двоичного и S-входом третьего RS-триггера; выход усилителя соединен с входом переключателя, выходы которого соединены с входами источника световых сигналов; выход переноса при сложении счетчика двоичного соединен с первым входом второго вентиля и S-входом второго RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом кнопки сброса, а выход - с вторым входом первого вентиля; второй вход второго вентиля соединен с выходом третьего RS-триггера, а выход - с входом индикатора окончания теста; R-вход третьего RS-триггера соединен с выходом кнопки «Реакция», а выход соединен также с первым входом третьего вентиля и входом второго одновибратора, выход которого соединен с вторым входом элемента 2ИЛИ-НЕ; второй вход третьего вентиля соединен с выходом генератора импульсов с частотой 1 кГц, а выход - с входом делителя частоты на десять, выход которого соединен с входом двоично-десятичного счетчика, выходы которого соединены с входами преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, выходы которого соединены с входами цифровых индикаторов.
Заявляемое устройство благодаря введению кнопки «Реакция», трех RS-триггеров, элемента 2ИЛИ-НЕ, трех вентилей, формирователя импульсов случайной длительности, двух одновибраторов, счетчика двоичного, делителя частоты на десять и индикатора окончания теста позволяет вычислить среднеарифметическое значение времени сенсомоторной реакции в серии измерений.
На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.
Заявляемое устройство содержит кнопку 1 готовности, кнопку 2 сброса, кнопку 3 «Реакция», первый 4, второй 11 и третий 16 RS-триггеры, элемент 2ИЛИ-НЕ 5, первый 6, второй 12 и третий 18 вентили, формирователь 7 импульсов случайной длительности, первый 8 и второй 17 одновибраторы, усилитель 9, счетчик 10 двоичный, индикатор 13 окончания теста, генератор 14 импульсов с частотой 1 кГц, переключатель 15 галетный, делитель 19 частоты на десять, счетчик 20 двоично-десятичный, преобразователь 21 двоично-десятичного кода в десятичный, цифровые индикаторы 22 и источник 23 светового сигнала.
Кнопка 1 готовности предназначена для подготовки режима тестирования, кнопка 2 сброса - для сброса показаний цифровых индикаторов 22, выключения индикатора 13 окончания теста и установа устройства в начальное состояние, кнопка 3 «Реакция» - для фиксации времени сенсомоторной реакции испытуемого. Кнопки представляют собой ручные переключатели для замыкания и размыкания электрических цепей.
Формирователь 7 предназначен для формирования импульсов случайной длительности и может быть выполнен, например, по патенту [Патент 2261527 РФ, МПК Н03K 5/156, Н03K /84. Формирователь импульсов случайной длительности / Чулков В.А. - №2004107717/09; заявл. 15.03.2004; опубл. 27.09.2005.]
Первый 8 одновибратор предназначен для формирования импульса длительностью 20 мс, второй 17 одновибратор - короткого импульса. Одновибраторы могут быть выполнены, например, с использованием микросхемы К155АГ1, которая может запускаться как по переднему, так и по заднему фронтам поступающих импульсов, по схеме рис. 4.20, С. 216 [Расчет элементов цифровых устройств: Учеб. пособие / Л.Н. Преснухин, Н.В. Воробьев, А.А. Шишкевич; Под ред. Л.Н. Преснухина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1991. 526 с.].
Усилитель 9 предназначен для формирования тока, необходимого для источника 23 световых сигналов.
Переключатель 15 галетный «Цвет» на одно направление с тремя положениями («Красный», «Зеленый» и «Синий») предназначен для коммутации питания на один из трех выводов источника 23 световых сигналов.
Источник 23 световых сигналов предназначен для создания световых сигналов красного, зеленого или синего цвета и может быть выполнен, например, на полноцветном светодиоде BL-L515RGBW-CA.
Остальные функциональные узлы структурной схемы заявляемого устройства общеизвестны.
Устройство работает следующим образом. Переключатель 15 «Цвет» устанавливается в одно из положений в зависимости от необходимого цвета световых сигналов. При включении питания триггеры 4, 11 и 16, счетчики 10 и 20 и делитель 19 обнуляются, на входе первого опорного напряжения формирователя 7 устанавливается напряжение, соответствующее среднему значению длительности выходных импульсов, равному 2 сек, на входе второго опорного напряжения - напряжение, соответствующее девиации длительности выходного импульса, равной 1 сек (цепи не показаны). На выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 5 устанавливается уровень логической единицы, вентиль 6 сигналом с выхода второго 11 RS-триггера открывается, на выходе вентиля 6 устанавливается уровень логической единицы, генератор 14 вырабатывает импульсы с частотой 1 кГц.
Испытуемый кратковременно нажимает кнопку 1 готовности, в счетчик 10 записывается двоичный код 1010 (цепи не показаны), соответствующий числу 5 в десятичном коде, на выходе триггера 4 формируется короткий импульс (фиг. 2а), который инвертируется элементом 5 и через первый 6 открытый вентиль поступает на формирователь 7 (фиг. 2б). По началу импульса отрицательной полярности формирователь 7 формирует на выходе импульс случайной длительности в диапазоне от 1 до 3 сек (фиг. 2в).
По спаду импульса с выхода формирователя 7 одновибратор 8 вырабатывает импульс длительностью 20 мс (фиг. 2г), который через усилитель 9 и переключатель 15 поступает на источник 22, формирующий световой сигнал заданного цвета.
Одновременно импульс с выхода одновибратора 8 поступает на S-вход триггера 16 и устанавливает его в единицу (фиг. 2д). Сигнал с выхода триггера 16 открывает вентиль 18, импульсы с частотой 1 кГц с выхода генератора 14 через открытый вентиль 18 поступают на делитель 19 (фиг. 2е). Импульсы с выхода делителя 19 поступают на счетчик 20, результат счета преобразователем 21 преобразуется в десятичный код и отображается на цифровых индикаторах 22. Одновременно импульс с выхода одновибратора 8 поступает на счетный вход счетчика 10 и увеличивает его содержимое на единицу.
Испытуемый при включении источника 23 светового сигнала через некоторое латентное время нажимает кнопку 3 «Реакция» (фиг. 2ж), на R-вход триггера 16 поступает уровень логической единицы, триггер 16 обнуляется (фиг 2д), вентиль 18 закрывается, поступление импульсов на вход делителя 19 прекращается (фиг. 2е).
Одновременно уровень логического нуля с выхода триггера 16 поступает на вход одновибратора 17, который по началу импульса отрицательной полярности вырабатывает короткий импульс (фиг. 2з). Импульс с выхода одновибратора 17 инвертируется элементом 2ИЛИ-НЕ 5 и через открытый первый 6 вентиль поступает на формирователь 7, который формирует на выходе следующий импульс случайной длительности (фиг. 2в).
Далее процесс тестирования продолжается аналогичным образом до тех пор, пока испытуемому не предъявят десятый световой сигнал заданного цвета, при котором импульс с выхода одновибратора 8 поступает на счетный вход счетчика 10 и устанавливает на его выходе переноса при сложении уровень логического нуля, поступающий на инверсный S-вход второго 11 RS-триггера. На выходе второго 11 RS-триггера устанавливается уровень логической единицы, который закрывает первый 6 вентиль. Одновременно уровень логического нуля с выхода переноса при сложении счетчика 10 поступает на вход второго 12 вентиля и открывает его.
Испытуемый при включении десятого светового сигнала через некоторое латентное время нажимает кнопку 3 «Реакция», на R-вход триггера 16 поступает уровень логической единицы, RS-триггер 16 обнуляется, вентиль 18 закрывается, поступление импульсов на вход делителя 19 прекращается. На цифровых индикаторах 22 отображается среднеарифметическое значение десяти сенсомоторных реакций на предъявленные в случайное время в диапазоне от 1 до 3 сек световые сигналы заданного цвета.
Одновременно уровень логического нуля с выхода RS-триггера 16 поступает через открытый второй 12 вентиль на индикатор 13 окончания теста и включает его.
После записи результатов тестирования нажимается кнопка 2 сброса, второй 11 RS-триггер обнуляется, первый 6 вентиль закрывается, устройство устанавливается в начальное состояние (цепи не показаны).
Таким образом, заявляемое устройство позволяет вычислить среднеарифметическое значение времени сенсомоторной реакции в серии измерений.
Для тестирования простой сенсомоторной реакции и вычисления среднеарифметического значения времени сенсомоторной реакции в серии измерений устройство содержит кнопку готовности, кнопку сброса, кнопку «Реакция», первый, второй и третий RS-триггеры, элемент 2ИЛИ-НЕ, первый, второй и третий вентили, формирователь импульсов случайной длительности, первый и второй одновибраторы, усилитель, счетчик двоичный, индикатор окончания теста, генератор импульсов с частотой 1 кГц, переключатель, делитель частоты на десять, счетчик двоично-десятичный, преобразователь двоично-десятичного кода в десятичный, цифровые индикаторы и источник светового сигнала, входы кнопок готовности и реакции соединены с шиной питания, вход кнопки сброса - с общей шиной, нормально-замкнутый выход кнопки готовности соединен с R-входом первого RS-триггера, нормально-разомкнутый выход - с S-входом первого RS-триггера и входом записи информации по D-входам счетчика двоичного; выход первого RS-триггера соединен с первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого вентиля, выход которого соединен с входом формирователя импульсов случайной длительности, выход которого соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом усилителя, счетным входом на сложение счетчика двоичного и S-входом третьего RS-триггера; выход усилителя соединен с входом переключателя, выходы которого соединены с входами источника световых сигналов; выход переноса при сложении счетчика двоичного соединен с первым входом второго вентиля и S-входом второго RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом кнопки сброса, а выход - с вторым входом первого вентиля; второй вход второго вентиля соединен с выходом третьего RS-триггера, а выход - с входом индикатора окончания теста; R-вход третьего RS-триггера соединен с выходом кнопки «Реакция», а выход соединен также с первым входом третьего вентиля и входом второго одновибратора, выход которого соединен с вторым входом элемента 2ИЛИ-НЕ; второй вход третьего вентиля соединен с выходом генератора импульсов с частотой 1 кГц, а выход - с входом делитель частоты на десять, выход которого соединен с входом двоично-десятичного счетчика, выходы которого соединены с входами преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, выходы которого соединены с входами цифровых индикаторов.