DE29618297U1 - Gerät zum Gebrauch des Tremors für die Erzeugung von Signalen - Google Patents

Description

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21.10.1996

Beschreibung

Gerät zum Gebrauch des Tremors für die Erzeugung von Signalen

Die Erfindung betrifft ein Gerät nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1.

Derartige Geräte werden auf den Gebieten der Physiologie, der Medizin und der Psychologie angewendet, um bestimmte Fähigkeiten beispielweise für die Berufseignung auf Grund der Berücksichtigung augenblicklicher Zustände genauer zu bestimmen.

Reaktionen (Antworten) auf Einwirkungen von Signalen (Reize) werden für die Bewertung verschiedener Fähigkeiten 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 Ausschalten von Signalquellen erzeugt, wobei das Einschalten der Signale meistens nach dem Zufälligkeitsgesetz erfolgt.

Die Auswertung der emotioneilen Zustände, der physischen und geistigen Müdigkeit in der Medizin wird dabei oft nach den Durchschnittswerten der Tremorparameter durchgeführt .

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

Bekanntlich beeinflußt der Tremor die persönlichen Fähigkeiten, in einer möglichst kurzen Zeit mit willkürlichen Bewegungen zu reagieren.

Wenn die Momente des Erscheinens der Signale in Bezug zum Tremorperiode eine gleichmäßige Verteilung haben, so wird der mögliche Bereich der Verbreitung der Reaktionszeit mit der Formel bestimmt: RT = RTmin + T Dabei bedeuten RTmin = 0,07s; T = die Zeitdauer der Tremorperiode. (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 Muskelverkürzung bei der Abduktion des Zeigefingers als Antwort auf ein visuelles, nach dem Zufälligkeitsgesetz einschaltendes Signal meistens in der Zeit von abfallenden Halbwellen des Tremors initiert. Auch wird hier die Abhängigkeit zwischen der latenten Reaktionszeit (RT) und der Phase des Anfangs der Muskelverkürzung festgestellt.

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-

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morhalbwelle zugeordnet ist, darf die Dauer einer RT von einer Korrelation der veränderlichen Phasen der Erscheinungen der Signale und der fast unveränderlichen Anfänge der Bewegungen abhängen.

Dazu ist es nötig, offline die Tremorgramme nach ähnlichen Phasen der Treffer der Signale zu synchronisieren. Unter diesem Gesichtspunkt sind die Ergebnisse der Synchronisation der Tremorgramme offline nach den Zeitintervallen interessant, welche die Signale zu den Reaktionen 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 "Über das verfahren der Realisierung der Bewegungsaktion", Fragen der Theorie und Praxis der Körperkultur und des Sportes, Ausgabe 7, Minsk, Hochschule 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, "Aussonderung des Parameters der Ultramikrostruktur, verbunden mit Steuerungsprozessen bei der Realisation des Programms der Bewegungsantwort auf ein Lichtsignal in Untersuchungen an Ringkämpfern höchster Qualifikationsstufe", Thesen der 7. wiss.-method. Konferenz der Ostseerepubliken und der Republik Weißrußland über Sporttrainingsfragen Riga, 1978, S. 56/57)

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In beiden Arbeiten erscheinen die Signale nach dem zufälligen Gesetz, wodurch die gleichmäßige Verteilung der Signale bezüglich der Tremorkurve bestimmt wird. Die Anwendung dieses Verfahrens gibt keine Möglichkeiten, 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 werden.

Solche Geräte wurden beispielsweise in der DE 9315376.7 Ul und DE 9408564.1 Ul 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 entsprechendes Gerät zur Erzeugung von Signalen zu entwickeln, bei dem die Erforschung der Reaktion, z.B. die schnelle Bewegung als Antwort auf ein Signal, unter optimalen Bedingungen erfolgen kann.

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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung 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 markierte Impulse online erkennen und die Momente ihrer Erscheinungen als Basis für die Zeitermittlung der Momente der Ein- und Ausschaltungen der Signalquellen benutzen und Ein- und Ausschaltungen in diesen vorhergegeben Momenten verwirklichen.

Der Tremor wird mittels herkömmlicher Geräte durch einen Tremorgeber ermittelt.

Dieses Signal wird anschließend verstärkt und der verstärkte 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 untereinander verglichen und in den Momenten des Zusammentreffens die Bedingungen:

- f'(x)=0 und f¹¹(x) 0 die markierten Impulse von den Maximumpunkten der Tremorkurve,

·· ft* · »ft ft* ft»

ft · * ft · * ft ··· ft *

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- f''(&khgr;)=0 und f'''(&khgr;)=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 Programmblock gegeben und die Signalquellen nach den Programmen 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 Momenten der Ein- und Ausschaltungen in digitaler Art registriert. Dabei wird die unverwandelte Tremorkurve parallel für die Aussonderung online der Momente des Anfangs der Antworten benutzt.

Ein entsprechendes Gerät besteht demnach aus einem Tremorgeber 1 für die Ermittlung des Tremors. Dieser Tremorgeber 1 ist mit einem Verstärker 2 verbunden, der über parallele Leitungen mit einem Kontrollgerät 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 bestimmten Art verbunden. So ist die differenzierende Einrichtung 4 parallel mit dem Impulsgeber 8 für dem Maximumpunkt und mit dem Impulsgeber 9 für den Minimalpunkt verbunden. Die differenzierende Einrichtung 5 ist ebenfalls parallel mit den Impulsgebern 8 und 9 aber auch mit dem Impulsgeber 7 für den Wendepunkt verbunden. Dagegen hat

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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 Signalregulierungsblock 12 und einen Speicherblock 13. Der Programmblock 11 besitzt weiterhin eine Fernbedienung 15.

In einem Beispiel sollen Signale für eine kurze Reaktionszeit eines Probanden bei der Abduktion eines Zeigefingers erzeugt werden. Dazu sollen die Signale auf die Tremorkurve bezogen werden.

Wenn die Antworten aus einer abfallenden Halbwelle begonnen werden, dann muß das Signal, welche die Möglichkeit für eine kurze Reaktionszeit gibt, nach der Formel von Elble am Ende der vorhergehenden steigenden Halbwelle treffen. Die Wahrscheinlichkeitstheorie sagt, daß man über mehrere Zeitintervalle mehr Signale trifft. Unbewußt verwendet man daher die Suchprogramme für die Vergrößerung der Wahrscheinlichkeit, die Signale über durch mehrere Zeitintervalle zu treffen. Der physiologische 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 Signal auf die Reaktionszeit einen großen Einfluß haben. Deshalb bestimmt man für die Anfänge der Signale 25 ms nach den Wendepunkten, welche durch 35 - 40 ms nach den Minimumpunkten folgen und das Ende des Signals nach 8 ms.

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Dieses Programm wird aufgestellt und ausgestellt auf dem Programmblock 11 und dem Signalregulierungsblock 12. Der Signalregulierungsblock 12 erhält einen zusätzlichen Befehl, nur ein Signal zu schalten. Außer dem Programmblock 11 werden alle anderen Geräte eingeschaltet. Die Versuchsperson legt den Zeigefinger in den Tremorgeber 1, in diesem Fall eine Kraftmeßdose und ermittelt den Tremor mittels des schwachen statischen Abduktionsdruckes {Fig. 2). Die Versuchsperson kontrolliert im Vergleich zum Balken auf dem Kontrollgerät 3 das Niveau des verstärkten Tremorsignals und wartet auf das Lichtsignal des Signalregulierungsblockes 12 für die "möglichst schnelle" statische Abduktionsbewegung des Zeigefingers. Wenn das Kraftniveau den Balken des Kontrollgerätes von unten erreicht, dann wird der Programmblock 11 vom Impuls des Kontrollgerätes 3 eingeschaltet. Das Programm wählt aus dem verwandelten Tremor die Halbwelle aus, die den vorgegebenen Bedingungen entspricht und schaltet in der vorgegebenen Koordinate das Lichtsignal vom Signalregulierungsblock 12 ein. Das Lichtsignal wird vom Signalregulierungsblock 12 nach 8 ms ausgeschaltet. 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-

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rungen von der hohen Frequenz des Tremors verwirklicht wird.

Das Gerät findet eine breite Anwendung in den verschiedensten wissenschaftlichen Forschungen auf vielen Gebieten, die an der Entdeckung des erleichternden 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.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Tremorgeber

2 Verstärker

3 Kontrollgerät

4 differenzierende Einrichtung

5 differenzierende Einrichtung

6 differenzierende Einrichtung

7 Impulsgeber

8 Impulsgeber

9 Impulsgeber

Zeitgenerator Programmblock Signalregulierungsblock Speicherblock Erfassungs- und Ausschaltungsblock Fernbedienung

Claims (1)

21.10.96 Schutzansprüche

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

- die Impulsgeber (7. 8, 9) mit dem Signalregulierungsblock (12) über ein Programmblock (11) verbunden ist und

- ein zweiter Ausgang des Programmblocks (11) mit dem Eingang des Speicherblocks (13) in Verbindung steht.