DE19643471C2 - Verfahren zum Gebrauch des Tremors für die Erzeugung von Signalen und Gerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1 und ein entsprechendes Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach den Merkmalen des Anspruchs 4.

Derartige Verfahren und Geräte werden auf den Gebieten der Physiologie, der Medizin und der Psychologie ange­ wendet, um bestimmte Fähigkeiten beispielsweise für die Berufseignung auf Grund der Berücksichtigung augenblick­ licher Zustände genauer zu bestimmen.

Reaktionen (Antworten) auf Einwirkungen von Signalen (Reize) werden für die Bewertung verschiedener Fähigkei­ ten von Lebewesen benutzt.

Auf der einen Seite hängen die Reaktionen von der Art, der Dauer und der Intensität der Signale ab und auf der anderen Seite werden sie von den Zuständen der Systeme in der Zeit der Einwirkung der Signale bestimmt.

Üblicherweise werden die Signale durch ein Ein- und Aus­ schalten von Signalquellen erzeugt, wobei das Einschal­ ten der Signale meistens nach dem Zufälligkeitsgesetz erfolgt.

Die Auswertung der emotionellen Zustände, der physischen und geistigen Müdigkeit in der Medizin wird dabei oft nach den Durchschnittswerten der Tremorparameter durch­ geführt.

Der Tremor eines Lebewesens ist eine rythmische, unwill­ kürliche, oszillierende Bewegung eines Körperteils mit einer Frequenz, die bei normalen Menschen zwischen 8-12 Hz liegt.

Bekanntlich beeinflußt der Tremor die persönlichen Fä­ higkeiten, in einer möglichst kurzen Zeit mit willkürli­ chen Bewegungen zu reagieren.

Wenn die Zeitpunkte des Erscheinens der Signale in Bezug zum Tremorperiode eine gleichmäßige Verteilung haben, so wird der mögliche Bereich der Verbreitung der Reaktions­ zeit mit der Formel bestimmt: RT = RTmin + T.

Dabei bedeuten RTmin = 0,07 s; T = die Zeitdauer der Tre­ morperiode. (R. J. Elble u. a. "Essential tremor entrains rapid voluntary movements", Experimental neurology 126, 138-146, 1994).

Nach G. Staude u. a. ("Tremor as a factor in prolonged times of Parkinsonian patients", Movevement Disorders Vol. 10 N2 1995, pp. 153-163) wird die schnelle Muskel­ verkürzung bei der Abduktion des Zeigefingers als Ant­ wort auf ein visuelles, nach dem Zufälligkeitsgesetz einschaltendes Signal meistens in der Zeit von abfallen­ den Halbwellen des Tremors initiiert. Auch wird hier die Abhängigkeit zwischen der latenten Reaktionszeit (RT) und der Phase des Anfangs der Muskelverkürzung festge­ stellt.

Das Verfahren der Entdeckung und die Form der Verteilung der gezeigten Abhängigkeit deuten darauf hin, daß die Abhängigkeit der RT von der Lage der Signale bezüglich der Tremorperiode mitbestimmt wird.

Es ist logisch und klar, wenn der Anfang einer Bewegung jeweils einem bestimmten Bereich der entsprechenden Tre­ morhalbwelle zugeordnet ist, darf die Dauer einer RT von einer Korrelation der veränderlichen Phasen der Erschei­ nungen der Signale und der fast unveränderlichen Anfänge der Bewegungen abhängen.

Dazu ist es nötig, offline die Tremorgramme nach ähnli­ chen Phasen der Treffer der Signale zu synchronisieren. Unter diesem Gesichtspunkt sind die Ergebnisse der Syn­ chronisation der Tremorgramme offline nach den Zeitin­ tervallen interessant, welche die Signale zu den Reak­ tionen beinhalten. Die Zeitintervalle sind die Dauer zwischen den Punkten der Maxima, der Wendepunkte und der Minima.

Die mittlere Dauer dieser Zeitintervalle in "Erwartung" der Signale haben mehr Zuwächse in plus als in minus.

Dieses Verhalten ist für alle Probanden gleich, das sich aber nach dem Signal in der "latenten Periode" schnell verändert. (D. A. Kogan (Koganas) "Über das Verfahren der Realisierung der Bewegungsaktion" (russ.), Fragen der Theorie und Praxis der Körperkultur und des Sportes, Ausgabe 7, Minsk, Hochschule 1977, S. 76-83, Woprosi teorii, praktiki, phisitscheskoi Kulturi, sporta, Wipusk 7, Minsk, "Wischeischaja schkola" 1977 S. 76-83) Dabei sind die Mittelwerte der Zeitintervalle, in die das Signal fällt, um etwa 40% größer als die mittlere Dauer des jeweiligen benachbarten Zeitintervalls.

(D. A. Kogan (Koganas) "Finden des Parameters der Ultrami­ krostruktur, verbunden mit Steuerungsprozessen bei der Realisation des Programms der Bewegungsantwort auf ein Lichtsignal in Untersuchungen an Ringkämpfern höchster Qualifikationsstufe" (russ.), Thesen der 7. wiss. -me­ thod. Konferenz der Ostseerepubliken und der Republik Weißrußland über Sporttrainingsfragen Riga, 1978, S. 56/57).

In beiden Arbeiten erscheinen die Signale nach dem zu­ fälligen Gesetz, wodurch die gleichmäßige Verteilung der Signale bezüglich der Tremorkurve bestimmt wird.

Die Anwendung dieses Verfahrens gibt keine Möglichkei­ ten, die wirklichen Fähigkeiten zur schnellen Reaktion festzustellen, wenn alle Reaktionen aus einem bestimmten Bereich begonnen werden.

Es sind eine Reihe von Geräten bekannt, bei denen die Signale nicht nach dem Zufälligkeitsprinzip erzeugt wer­ den.

Solche Geräte wurden beispielsweise in der DE 93 15 376.7 U1 und DE 94 08 564.1 U1 beschrieben.

Dabei werden nur die größeren Amplituden des laufenden Tremors erfaßt, durch Resonanzen verstärkt und für das Ein- und Ausschalten der Signale genutzt.

Diese Geräte arbeiten spezifisch. So können die Signale nur einmal in einer Periode erzeugt werden. Sie geben auch keine Informationen über die Phasen des Erscheinens und des Verschwindens der Signale. Sie geben auch keine Informationen über die Lage der Einwirkungen in Bezug zur Tremorkurve.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren und ein ent­ sprechendes Gerät zur Erzeugung von Signalen zu entwic­ keln, bei dem die Erforschung der Reaktion, z. B. die schnelle Bewegung als Antwort auf ein Signal, unter op­ timalen Bedingungen erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gerätetechnisch wird die Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.

Zweckdienliche Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Das Verfahren zum Gebrauch des Tremors wird an Hand des Ausführungsbeispieles näher beschrieben:

Dazu zeigen

Fig. 1: ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Gerätes und

Fig. 2: einen Geber zur Ermittlung eines Tremors.

Zunächst müssen Programme geschrieben werden, die mar­ kierte Impulse online erkennen und die Zeitpunkte ihrer Erscheinungen als Basis für die Zeitermittlung der Zeit­ punkte der Ein- und Ausschaltungen der Signalquellen be­ nutzen und Ein- und Ausschaltungen in diesen vorhergegeben Zeitpunkten verwirklichen.

Der Tremor wird mittels herkömmlicher Geräte durch einen Tremorgeber ermittelt.

Dieses Signal wird anschließend verstärkt und der ver­ stärkte laufende Tremor dann online parallel in die Funktionen der Ableitungen erster, zweiter und dritter ordnung f'(x), f"(x), f'''(x) verwandelt.

Anschließend werden diese Funktionen online untereinan­ der verglichen und in den Zeitpunkten des Zusammentref­ fens die Bedingungen:

• - f'(x) = 0 und f"(x) < 0 die markierten Impulse von den Maximumpunkten der Tremorkurve,
• - f"(x) = 0 und f'''(x) ≠ 0 die markierten Impulse von den Wendepunkten der Tremorkurve und
• - f'(x) = 0 und f"(x) < 0 die markierten Impulse von den Minimumpunkten der Tremorkurve.

hergestellt.

Danach werden die markierten Impulse online auf den Pro­ grammblock gegeben und die Signalquellen nach den Pro­ grammen online in den vorgegebenen Zeitmomenten ein- und ausgeschalten. Die Zeit zwischen den markierten Impulsen wird online gemessen und der verwandelte Tremor wird in der Reihenfolge der Zeitintervalle zusammen mit den Zeitpunkten der Ein- und Ausschaltungen in digitaler Art registriert.

Dabei wird die unverwandelte Tremorkurve parallel für die Aussonderung online der Zeitpunkte des Anfangs der Antworten benutzt.

Ein entsprechendes Gerät zur Durchführung des Verfahrens besteht demnach aus einem Geber 1 für die Ermittlung des Tremors. Dieser Tremorgeber 1 ist mit einem Verstärker 2 verbunden, der über parallele Leitungen mit einem Kon­ trollgerät 3, mit differenzierenden Einrichtungen 4, 5 und 6 und zu einem Erfassungs- und Ausschaltungsblock 14 Verbindung hat. Diese differenzierenden Einrichtungen 4, 5 und 6 sind mit Impulsgebern 7, 8 und 9 in einer be­ stimmten Art verbunden. So ist die differenzierende Ein­ richtung 4 parallel mit dem Impulsgeber 8 für dem Maxi­ mumpunkt und mit dem Impulsgeber 9 für den Minimumpunkt verbunden.

Die differenzierende Einrichtung 5 ist ebenfalls paral­ lel mit den Impulsgebern 8 und 9 aber auch mit dem Im­ pulsgeber 7 für den Wendepunkt verbunden. Dagegen hat die differenzierende Einrichtung 6 lediglich Verbindung mit dem Impulsgeber 7.

Die Ausgänge jeder der drei Impulsgeber 7, 8, 9, der Kontrollgeräte 3 und 14 und der Zeitgenerator 10 sind mit dem Programmblock 11 verbunden. Dieser Programmblock 11 hat wiederum je einen Ausgang für einen Signalregu­ lierungsblock 12 und einen Speicherblock 13.

Der Programmblock 11 besitzt weiterhin eine Fernbedie­ nung 15.

In einem Beispiel sollen Signale für eine kurze Reakti­ onszeit eines Probanden bei der Abduktion eines Zeige­ fingers erzeugt werden. Dazu sollen die Signale auf die Tremorkurve bezogen werden.

Wenn die Antworten aus einer abfallenden Halbwelle be­ gonnen werden, dann muß das Signal, welche die Möglich­ keit für eine kurze Reaktionszeit gibt, nach der Formel von Elble am Ende der vorhergehenden steigenden Halbwel­ le treffen. Die Wahrscheinlichkeitstheorie sagt, daß man über mehrere Zeitintervalle mehr Signale trifft. Unbe­ wußt verwendet man daher die Suchprogramme für die Ver­ größerung der Wahrscheinlichkeit, die Signale über durch mehrere Zeitintervalle zu treffen. Der Physiologischer Sinn besteht also darin, mehr Signale im Endbereich der Halbwellen für kurze Reaktionszeiten zu fassen. Die kleinen schnellen Veränderungen können ein verhalten der Längen der benachbarten Halbwellen sofort nach dem Si­ gnal auf die Reaktionszeit einen großen Ein­ fluß haben. Deshalb bestimmt man für die Anfänge der Si­ gnale 25 ms nach den Wendepunkten, welche durch 35-40 ms nach den Minimumpunkten folgen und das Ende des Si­ gnals nach 8 ms.

Dieses Programm wird aufgestellt und ausgestellt auf dem Programmblock 11 und dem Signalregulierungsblock 12. Der Signalregulierungsblock 12 erhält einen zusätzlichen Be­ fehl, nur ein Signal zu schalten. Außer dem Programm­ block 11 werden alle anderen Geräte eingeschaltet. Die Versuchsperson legt den Zeigefinger in den Tremorge­ ber 1, in diesem Fall eine Kraftmeßdose und ermittelt den Tremor mittels des schwachen statischen Abduktions­ druckes (Fig. 2). Die Versuchsperson kontrolliert im Vergleich zum Balken auf dem Kontrollgerät 3 das Niveau des verstärkten Tremorsignals und wartet auf das Licht­ signal des Signalregulierungsblockes 12 für die "mög­ lichst schnelle" statische Abduktionsbewegung des Zeigefingers. Wenn das Kraftniveau den Balken des Kon­ trollgerätes von unten erreicht, dann wird der Programm­ block 11 vom Impuls des Kontrollgerätes 3 eingeschaltet. Das Programm wählt aus dem verwandelten Tremor die Halb­ welle aus, die den vorgegebenen Bedingungen entspricht und schaltet in der vorgegebenen Koordinate das Lichtsi­ gnal vom Signalregulierungsblock 12 ein. Das Lichtsignal wird vom Signalregulierungsblock 12 nach 8 ms ausge­ schaltet. Der Erfassungs- und Ausschaltblock 14 wählt den Anfang der Bewegung aus den unverwandelten Tremor aus und sendet einen Impuls zum Programmblock 11. Dieser Impuls schaltet alle Eingänge des Programmblockes 11 aus, außer dem Zeitgenerator 10.

Dieser Versuch ist damit beendet.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Synchronisation des Tremors nach den Momenten des Erscheinens der Signale online gesichert wird und daß die praktische zielgerichtete Ausnutzung der Erleichte­ rungen von der hohen Frequenz des Tremors verwirklicht wird.

Das Verfahren und das Gerät finden eine breite Anwendung in den verschiedensten wissenschaftlichen Forschungen auf vielen Gebieten, die an der Entdeckung des erleich­ ternden Einflusses des Tremors interessiert sind.

Damit kann man in der Armee, in der Polizei, im Sport, im Transportwesen u. a., wo die latente Reaktionszeit als das Berufseignungskriterium benutzt wird,

• - individuelle Testungen für das Erfassen der wirklichen Fähigkeiten,
• - ein individuelles Training der Reaktionszeit und der mitverbundenen Prozesse sowie
• - eine individuelle Kontrolle der emotionalen Zustände nach den Kennwerten der latenten Reaktionszeit und die Zustandsregulierungen

durchführen.

Bezugszeichenliste

1

Tremorgeber

2

Verstärker

3

Kontrollgerät

4

differenzierende Einrichtung

5

differenzierende Einrichtung

6

differenzierende Einrichtung

7

Impulsgeber

8

Impulsgeber

9

Impulsgeber

10

Zeitgenerator

11

Programmblock

12

Signalregulierungsblock

13

Speicherblock

14

Erfassungs- und Ausschaltungsblock

15

Fernbedienung

Claims (4)

1. Verfahren zum Gebrauch des Tremors für die Erzeu­ gung von Signalen, bei dem die zukünftige Tremorkurve modelliert und in Programmen beschrieben werden und der Tremor eines Körperteils ermittelt und verstärkt wird, der verstärkte laufende Tremor in Ableitungen erster, zweiter und dritter Ordnung (-) verwandelt und diese ab­ geleiteten Kurven miteinander verglichen und daraus Im­ pulse für Maximumpunkte, Wendepunkte und Minimumpunkte des laufenden Tremors erzeugt werden und in der Reihen­ folge der Impulse die Ein- und Ausschaltungen der Signa­ le, die Zeitmessungen und die Registrierung des Tremors und/oder die Zeitpunkte der Ein- und Ausschaltungen der Signale und die Zeitpunkte des Anfangs der Antworten er­ faßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Zeitpunkte der Anfänge und der Enden der Signale in der zukünftigen Tremorkurve vorher bestimmt und in Programmen beschrieben werden,
• 2. die unmittelbaren Ein- und Ausschaltungen der Signale mit Hilfe der Programme (-) online durch (-) eine vor­ herbestimmte Zeit von den Impulsen der Maximum-, Wende- und Minimumpunkte des verwandelten Tremors erzeugt wer­ den,
• 3. die Zeit zwischen den Impulsen des verwandelten Tre­ mors online digital gemessen wird und
• 4. die Registrierung des verwandelten Tremors zusammen mit den Zeitpunkten der Einschaltungen und der Ausschal­ tungen der Einwirkungen unter Berücksichtigung ihrer La­ gen bezüglich der stationären Punkte online digital gesichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfänge der Signale nach den stationären Punkten des Tremors und die Enden in be­ liebiger Art und Weise geschalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Einschaltmomente der Signale kleine Teile des vorhergehenden Tremors der erforderlichen Qualität auswählen kann, wenn die dafür gegebenen Grenzen in der Veränderung der Länge der Zeit­ intervalle zwischen den markierten Impulsen mit Hilfe von Programmen kontrolliert werden.

4. Gerät zum Gebrauch des Tremors für die Erzeugung von Signalen, bestehend aus einem Tremorgeber (1), einem Verstärker (2), einem Kontrollgerät (3), differenzieren­ den Einrichtungen (4, 5, 6), Impulsgebern (7, 8, 9), ei­ nem Zeitgenerator (10), einem Programmblock (11), einem Signalregulierungsblock (12), einem Speicherblock (13), einem Erfassungs- und Ausschaltungsblock (14) und einer Fernbedienung, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Impulsgeber (7, 8, 9) mit dem Signalregulierungs­ block (12) über ein Programmblock (11) verbunden ist und
• 2. ein zweiter Ausgang des Programmblocks (11) mit dem Eingang des Speicherblocks (13) in Verbindung steht.