УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
DEVICE FOR HUMAN CONDITION DETERMINATION

Изобретение относится к области приборостроения и преимущественно может быть использована для определения физиологического и психоэмоционального состояния человека.
Известны устройства для определения состояния биологического объекта (RU 2303391 С2, 2007; RU 67839 U1, 2007; RU 2377951 С1, 2010; WO 2011/028146, 2011), принцип действия которых основан на возбуждении, регистрации и анализе газоразрядного свечения вокруг исследуемого биологического объекта, находящегося в электромагнитном поле. Указанные известные устройства в общей для них части содержат генератор электромагнитных импульсов, стеклянную пластину, на нижней поверхности которой размещен подключенный к генератору электромагнитных импульсов электрод в виде тонкого слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, цифровой оптоэлектронный преобразователь с объективом, сориентированным на электрод, вычислительный блок в виде персонального компьютера, к которому подключен оптоэлектронный преобразователь, и блок представления информации в виде монитора, подключенного к компьютеру.
Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является известное устройство для определения энергоинформационного состояния биологического объекта (RU 2141250 С1, 1999), которое содержит генератор электромагнитных импульсов, выполненный с возможностью присоединения одного выходного вывода к обследуемому биологическому объекту, стеклянную пластину, на нижней поверхности которой размещен электрод в виде тонкого слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, подключенный ко второму выходному выводу генератора электромагнитных импульсов, цифровой оптоэлектронный преобразователь с объективом, сориентированным на электрод, вычислительный блок в виде персонального компьютера, к которому подключен оптоэлектронный преобразователь, и блок представления информации в виде монитора, подключенного к компьютеру.
При обследовании биологического объекта, например, человека, с помощью устройства, являющегося ближайшим аналогом, как и с помощью перечисленных выше аналогов, обследуемый прижимает палец руки к стеклянной пластине, в результате чего создаваемое генератором электромагнитное поле вызывает газоразрядное свечение вокруг его пальца. Формируемый оптоэлектронным преобразователем цифровой сигнал изображения газоразрядного свечения поступает в компьютер, который определяет количественные параметры структуры газоразрядного свечения, в частности, яркостные и двумерные геометрические характеристики структуры свечения. Затем компьютер сравнивает их с соответствующими эталонными характеристиками, полученными ранее при обследовании заведомо здорового человека, не находящегося в состоянии стресса, и на основании результатов сравнения определяет состояние обследуемого.
Таким образом, определение состояния человека с помощью всех известных аналогов осуществляют на основе анализа изображения газоразрядного свечения, вызываемого электромагнитным полем.
Вместе с тем, газоразрядное свечение, вызываемое электромагнитным полем, сопровождается акустическим эффектом, причем, как установили авторы настоящей полезной модели, интенсивность звука снижается при переходе обследуемого в состояние стресса.
В связи с этим, использование в ближайшем аналоге, как и во: всех перечисленных выше аналогах, анализа только изображения газоразрядного свечения не позволяет обеспечить достаточно высокой достоверности определения состояния человека, поскольку в них не осуществляется анализ звукового сигнала, также несущего информацию о его состоянии.
Задачей настоящего изобретения явилось создание устройства для определения состояния человека на основе анализа как изображения газоразрядного свечения, так и сопровождающего акустического эффекта, что обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении достоверности определения состояния человека.
Поставленная задача решена и технический результат достигнут тем, что устройство для определения состояния человека, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, оптически прозрачную диэлектрическую пластину, на поверхности которой выполнен электрод в виде слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, генератор импульсов, выполненный с возможностью присоединения одним выходным выводом к обследуемому человеку и подключенный вторым выходным выводом к электроду, формирователь цифрового сигнала изображения с объективом, направленным на электрод, вычислительный блок, к которому подключен выход формирователя цифрового сигнала изображения, и блок отображения информации, подключенный к выходу вычислительного блока, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено последовательно соединенными акусто-электрическим преобразователем, усилителем и аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислительному блоку.
При этом диэлектрическая пластина выполнена из стекла.
Электрод выполнен из оксида олова.
В качестве формирователя цифрового сигнала изображения с объективом использована цифровая видеокамера или цифровая фотокамера.
В качестве вычислительного блока использован персональный компьютер.
В качестве блока отображения информации использован монитор персонального компьютера.
В качестве акусто-злектрического преобразователя использован микрофон.
Акусто-электрический преобразователь установлен под электродом.
Снабжение устройства для определения состояния человека последовательно соединенными акусто-электрическим преобразователем, усилителем и аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислительному блоку, позволяет принимать акустический сигнал, преобразовывать его в электрический сигнал и после усиления и аналого-цифрового преобразования вводить в вычислительный блок, который в результате его обработки определяет состояние человека не только на основании анализа изображения газоразрядного свечения, но и оценивания интенсивности сопровождающего газовый разряд звука, что обеспечивает повышение достоверности определения состояния человека.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящей полезной модели и достижение сформулированного выше технического результата благодаря наличию у устройства для определения состояния человека перечисленных отличительных признаков.
На чертеже представлена структурная схема устройства для определения состояния человека, где 1 - пластина, 2 - электрод, 3 - генератор импульсов, 4 - формирователь цифрового сигнала изображения, 5 - вычислительный блок, 6 - блок отображения информации, 7 - акусто-электрический преобразователь, 8 - усилитель, 9 - аналого-цифровой преобразователь и 10 - палец обследуемого.
Устройство для определения состояния человека содержит оптически прозрачную диэлектрическую пластину 1, которая выполнена, например, из стекла. На поверхности пластины 1 выполнен электрод 2 в виде тонкого слоя толщиной около 200 мкм оптически прозрачного электропроводящего материала, в качестве которого использован, например, оксид олова.
Устройство содержит генератор 3 импульсов, выполненный с возможностью присоединения одним выходным выводом к обследуемому человеку, например, к его пальцу 10 с помощью клипсы (на чертеже не показано), и подключенный вторым выходным выводом к электроду 2. Генератор 3 импульсов выполнен с возможностью формирования электрический импульсов, имеющих амплитуду 10-20 кВ, длительность около 10 мкс и частоту 1000 Гц и формируемых пачками с длительностью около 0,5 с. В качестве генератора 3 импульсов может быть использован, например, генератор «Корона», выпускаемый ЗАО «Кирлионикс Технолоджиз Интернейшнл», Санкт-Петербург, Россия.
Устройство содержит формирователь 4 цифрового сигнала изображения с объективом, расположенным под пластиной 1 и направленным на электрод 2. В качестве формирователя 4 цифрового сигнала изображения использована цифровая видеокамера, например, модель LCF-23MP, производство фирмы «Lianchao Future Tech. Со», или цифровая фотокамера, например, модель CAM8200-U, производство фирмы «Embest lnfo&Tech».
Устройство также содержит вычислительный блок 5, например, в виде персонального компьютера, к которому подключен выход формирователя 4 цифрового сигнала изображения, и подключенный к его выходу блок 6 отображения информации, например, в виде монитора персонального компьютера. Вычислительный блок 5 снабжен программным обеспечением, которое позволяет накапливать и фильтровать цифровой сигнал изображения с последующим оцениванием его геометрических параметров, а также накапливать и фильтровать цифровой звуковой сигнал с последующим оцениванием интенсивности звука. В качестве такого программного обеспечения может быть использована, например, программа для ЭВМ «Программный комплекс «Кроуноскопия-Лаб», зарегистрированная 15.06.2017, свидетельство о государственной регистрации №2017616822, выданное на имя заявителя по настоящей заявке на полезную модель.
Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные акусто-электрический преобразователь 7, усилитель 8 и аналого-цифровой преобразователь 9, выход которого подключен к вычислительному блоку 5. В качестве акусто-электрического преобразователя 7 использован, например, микрофон модели ЕСМ-ЗОА, производство фирмы «Jinin Group», который установлен в области расположения диэлектрической пластины непосредственно у зоны возникновения разряда с обеспечением возможности приема звукового сигнала, излучаемого газовым разрядом, например, под электродом 2. В качестве усилителя 8 может быть использована микросхема SSM2166SZ, производство фирмы «Analog Devices», а в качестве аналого-цифрового преобразователя 9 - микросхема AD7655, производство фирмы «Analog Devices ».
Устройство для определения состояния человека работает следующим образом.
6
8
Для проведения исследований обследуемый размещает палец 10 руки, к которому присоединен с помощью клипсы (на чертеже не показано) один выходной вывод генератора 3 импульсов, на поверхность пластины 1, противоположную поверхности расположения электрода 2. При включении устройства на электрод 2 с генератора 3 импульсов поступают электрические импульсы, имеющие указанные выше параметры, в результате чего между электродом 2 и пальцем 10 обследуемого возникает электромагнитное поле с напряженностью 10-10 В/см, индуцирующее газовый разряд, сопровождающийся свечением и акустическим эффектом.
Формирователь 4 цифрового сигнала изображения формирует цифровой сигнал изображения газового разряда, который поступает в вычислительный блок 5. Одновременно акусто-электрический преобразователь 7 принимает акустический сигнал, возникающий при газовом разряде, и преобразует его в электрический сигнал, который после усиления усилителем 8 и аналого-цифрового преобразования с помощью аналого-цифрового преобразователя 9 также поступает в вычислительный блок 5.
Как было экспериментально установлено, при обследовании здорового человека, не находящегося в состоянии стресса, изображение газового разряда имеет форму, близкую к круглой, и на поле изображения газового разряда отсутствуют области, в которых не наблюдается газовый разряд. При переходе обследуемого человека в состояние стресса площадь изображения газового разряда уменьшается, контур изображения приобретает существенно извилистую форму и на поле изображения появляются области, в которых не наблюдается газовый разряд.
Поэтому вычислительный блок 5 осуществляет накопление во времени и фильтрацию цифрового сигнала изображения и определяет общую площадь S изображения газового разряда, количество N областей на поле изображения газового разряда, в которых не наблюдается газовый разряд, и параметр К, характеризующий форму контура изображения газового разряда, K=L/(2πR), где L - длина кривой линии контура изображения; R - радиус окружности, вписанной в контур изображения.
Кроме того, вычислительный блок 5 осуществляет накопление во времени и фильтрацию цифрового звукового сигнала и определяет интенсивность I звука.
Затем вычислительный блок 5 вычисляет отношение SI/(NK) и сравнивает его с пороговым значением, хранящимся в его запоминающем устройстве и полученным предварительно при аналогичном обследовании заведомо здоровых людей, принадлежащих к той же возрастной группе и не находящихся в состоянии стресса. Результат сравнения вычислительный блок 5 отображает на экране блока 6 отображения информации оператору, который принимает решение о наличии у обследуемого состоянии стресса, если отношение SI/(NK) оказывается меньше порогового значения, или об отсутствии стресса, когда отношение SI/(NK) оказывается больше порогового значения.
Таким образом, изобретение обеспечивает повышение достоверности определения состояния человека по сравнению с известными аналогами.