RU2698994C1 - Digital training complex for preparing for promising occupations in neurophysiology - Google Patents

Digital training complex for preparing for promising occupations in neurophysiology Download PDF

Info

Publication number
RU2698994C1
RU2698994C1 RU2019105252A RU2019105252A RU2698994C1 RU 2698994 C1 RU2698994 C1 RU 2698994C1 RU 2019105252 A RU2019105252 A RU 2019105252A RU 2019105252 A RU2019105252 A RU 2019105252A RU 2698994 C1 RU2698994 C1 RU 2698994C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
server
network
software
headset
Prior art date
Application number
RU2019105252A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019105252A3 (en
Inventor
Надежда Евгеньевна Бабенкова
Натэла Левановна Грейлих
Артем Сергеевич Поляков
Дмитрий Олегович Старов
Дмитрий Владимирович Устинский
Леонид Петрович Сказочкин
Андрей Михайлович Билый
Дмитрий Андреевич Баловнев
Арсентий Петрович Гусев
Ольга Ивановна Лакрисенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Брейн Девелопмент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Брейн Девелопмент" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Брейн Девелопмент"
Priority to RU2019105252A priority Critical patent/RU2698994C1/en
Publication of RU2019105252A3 publication Critical patent/RU2019105252A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2698994C1 publication Critical patent/RU2698994C1/en
Priority to EA202192365A priority patent/EA202192365A1/en
Priority to PCT/RU2019/050209 priority patent/WO2020176012A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00Electrically-operated educational appliances
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B19/00Teaching not covered by other main groups of this subclass
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/06Electrically-operated educational appliances with both visual and audible presentation of the material to be studied

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: psychophysiology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of pedagogics, in particular to training facilities for preparation for promising occupations in the field of psychophysiology, neurophysiology and specialties in the field of neurotechnologies. Disclosed is a digital training system, which includes workstations of trainees with network computers and software, a server with software and means of communication of workstations of trainees with a server, which combine them into a local network. Each workstation of a trainee includes a neuro-headset, a headset and an engineering constructor, trainee computers comprise software, which includes a protocol network interface module, an automatic system update module, a network devices and functions scanning module, a CRM module, network address conversion module, a module for controlling functions and settings, a user interface module of different levels, a module for storing and archiving data, a module of access and safety rules, a statistics module, a module for acquaintance with the system functional, which implement algorithms for pairing workstations with external devices, a server and an Internet network, algorithms for executing training tasks, collecting and storing data, wherein the server software includes a remote calculation module and a database of the obtained results.
EFFECT: invention provides higher efficiency of training and assimilation of educational material.
6 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области педагогики, в частности, к средствам обучения для подготовки к перспективным профессиям в области психофизиологии, нейрофизиологии и специальностей в области нейротехнологий.The invention relates to the field of pedagogy, in particular, to teaching aids for preparing for promising professions in the field of psychophysiology, neurophysiology and specialties in the field of neurotechnology.

В современном образовательном процессе компьютерные технологии занимают все большее и большее место. Известны различные технические решения в этой области. In the modern educational process, computer technologies occupy more and more place. Various technical solutions are known in the art.

Например, полезная модель «Система обучения в режиме реального времени» по патенту RU 106016. Известная полезная модель в целом относится к области организации обучения в классе с помощью специально разработанной электронной образовательной системы, позволяющей увеличить эффективность совместного обучения. Система содержит рабочие места с компьютерами обучаемых и средства отображения информации для обучаемых в режиме группового восприятия. Компьютеры обучаемых подключены посредством сети Интернет или WI-FI соединения к серверу с программным продуктом для обучения и коммуникации, сервер связан прямой и обратной связью с базой данных пользователей, содержащей медиа-контент, при этом компьютеры обучаемых имеют два сенсорных экрана, а в систему посредством сети Интернет или WI-FI соединения с сервером включен компьютер учителя. Причем средства отображения информации для обучаемых в режиме группового восприятия подключены к компьютеру учителя, а сервер также посредством сети Интернет или WI-FI соединения связан с компьютером администратора учебного заведения.For example, the utility model “Real-time learning system” according to the patent RU 106016. The well-known utility model generally relates to the field of organization of training in the classroom with the help of a specially developed electronic educational system that allows to increase the effectiveness of collaborative learning. The system contains workstations with students' computers and means for displaying information for students in group perception mode. Trainees 'computers are connected via the Internet or WI-FI connection to the server with a software product for training and communication, the server is connected by direct and feedback to a user database containing media content, while trainees' computers have two touch screens, and to the system through The Internet or WIFI connection to the server is turned on by the teacher’s computer. Moreover, the means of displaying information for students in the group perception mode are connected to the teacher’s computer, and the server is also connected to the administrator’s computer via the Internet or WI-FI connection.

Данная система предназначена для обучения школьной программе и не предполагает обучение каким - либо дополнительным курсам.This system is designed to teach the school curriculum and does not imply training in any additional courses.

Известно техническое решение «Способ обучения и усвоения учебного материала и устройство для его осуществления» по патенту RU 2357294, относящееся к области педагогики, в частности к способам использования наглядной и звуковой демонстрации материала, подлежащего изучению. Передачу информации учебного материала осуществляют одновременно с дополнительной информацией, получая ее в режиме реального времени. Обучающий координирует действия обучаемых, направленные на усвоение дополняемой информации. Обучаемые сохраняют учебный материал на носителях информации рабочего места обучающего. Между обучающими устанавливают постоянную связь, обеспечивающую возможность обменом сообщений. Рабочее место обучающего включает объекты изучения дисциплины, снабженные видеокамерами видеотрансляционных сетей и контрольно-измерительными приборами, средствами отображения информации и серверами, объединенными средствами коммуникации в локальные сети. Дополнительный сервер соединен средствами коммуникации с дополнительными серверами других дисциплин в трансляционную сеть, выполненную с возможностью подключения к другим трансляционным сетям. Сервер обучающего выполнен с возможностью подключения через средства коммуникации к другим серверам, обучающим данной дисциплине. Техническим результатом изобретения является расширение базы знаний, используемой в процессе обучения. Данное техническое решение принято авторами за прототип.A technical solution is known “A method of teaching and mastering educational material and a device for its implementation” according to patent RU 2357294, related to the field of pedagogy, in particular to methods of using visual and sound demonstration of material to be studied. Information transfer of educational material is carried out simultaneously with additional information, receiving it in real time. The teacher coordinates the actions of students aimed at the assimilation of supplemented information. Trainees save training material on storage media of the student’s workplace. Between trainers establish a permanent connection, providing the ability to exchange messages. The workplace of the student includes subjects for studying the discipline, equipped with video cameras of video broadcasting networks and control and measuring devices, means of information display and servers, combined by means of communication in local networks. The additional server is connected by means of communication with additional servers of other disciplines in a broadcast network, configured to connect to other broadcast networks. The training server is configured to connect through communication tools to other servers teaching this discipline. The technical result of the invention is the expansion of the knowledge base used in the learning process. This technical solution was made by the authors for the prototype.

Известное устройство не предоставляет возможности обучения учащихся перспективным профессиям в области психофизиологии, нейрофизиологии и специальностей в области нейротехнологий.The known device does not provide training opportunities for students in promising professions in the field of psychophysiology, neurophysiology and specialties in the field of neurotechnology.

Нейрофизиология – раздел физиологии, изучающий функции нервной системы и ее основных структурных единиц – нейронов. Нейрофизиология тесно связана с нейробиологией, неврологией, клинической нейрофизиологией, психологией, нейроанатомией и другими науками, занимающимися изучением мозга.Neurophysiology is a branch of physiology that studies the functions of the nervous system and its basic structural units - neurons. Neurophysiology is closely connected with neurobiology, neurology, clinical neurophysiology, psychology, neuroanatomy and other sciences that study the brain.

Знания основ нейрофизиологии применяются при разработке систем искусственного интеллекта, при разработке математических моделей работы нервной системы и мозга, а также могут помочь в маркетинге и многих других областях. В настоящее время это наиболее перспективное и востребованное направление в обучении. Knowledge of the basics of neurophysiology is used in the development of artificial intelligence systems, in the development of mathematical models of the nervous system and brain, and can also help in marketing and many other areas. This is currently the most promising and sought-after area of study.

Существуют различные курсы по обучению нейрофизиологии. (например, https://www.inlearno.ru/event/4449-obuchayushchii-kurs-neirofiziologiya).There are various courses for teaching neurophysiology. (e.g. https://www.inlearno.ru/event/4449-obuchayushchii-kurs-neirofiziologiya).

Известен также набор-конструктор производства ВITRONICS LAB (http://www.bitronicslab.com/, https://nanojam.ru/products/nabor-konstruktor-iunyi-neiromodelist-bitronics-lab), а также различные гаджеты для измерения различных физиологических параметров человека производства фирмы BioRadio (http://glneurotech.com/bioradio/wp-content/uploads/2014/08/Note_BioCapture-EEG.pdf).The BITRONICS LAB production set is also known (http://www.bitronicslab.com/, https://nanojam.ru/products/nabor-konstruktor-iunyi-neiromodelist-bitronics-lab), as well as various gadgets for measuring various physiological parameters of a person manufactured by BioRadio (http://glneurotech.com/bioradio/wp-content/uploads/2014/08/Note_BioCapture-EEG.pdf).

Все известные устройства ограничены в своих функциональных возможностях. Они позволяют снимать только небольшое количество физиологических параметров человека, на основе которых невозможно получить полное представление о деятельности мозга, о его строении и о применении этих знаний в обучении и реальной жизни.All known devices are limited in their functionality. They allow you to remove only a small number of physiological parameters of a person, on the basis of which it is impossible to get a complete picture of the activity of the brain, its structure and the application of this knowledge in learning and real life.

Таким образом, в настоящее время отсутствуют универсальные обучающие комплексы, предоставляющие готовое решение, разработанное с целью ранней профориентации и с возможностью организации как образовательного процесса, так и научно-исследовательской деятельности по психофизиологии, нейрофизиологии и специальностям в области нейротехнологий. Thus, at present, there are no universal training complexes providing a ready-made solution designed for the purpose of early career guidance and with the possibility of organizing both the educational process and research activities in psychophysiology, neurophysiology and specialties in the field of neurotechnology.

Именно на решение данной технической проблемы направлено создание предлагаемого цифрового обучающего комплекса для подготовки к перспективным профессиям в области нейрофизиологии.It is to solve this technical problem that the creation of the proposed digital training complex is aimed at preparing for promising professions in the field of neurophysiology.

Техническим результатом является повышение эффективности обучения и усвоения информации учебного материала, за счет того, что:The technical result is to increase the effectiveness of training and assimilation of information of educational material, due to the fact that:

- предлагаемый комплекс рассчитан на 67 занятий, включает 12 разделов, позволяющих изучить физиологию сердечной деятельности, биоэлектрическую активность живых организмов, объяснить, почему бьется сердце и как оно работает; - the proposed complex is designed for 67 lessons, includes 12 sections that allow you to study the physiology of cardiac activity, bioelectrical activity of living organisms, explain why the heart beats and how it works;

- на занятиях изучается мышечная деятельность человека, проводимость нервов, строение и проводимость кожи и ее сопротивление;- in the classroom studies the muscle activity of a person, nerve conduction, the structure and conductivity of the skin and its resistance;

- во время ряда занятий происходит знакомство и изучение строения и функций головного мозга человека, биоэлектрической активности мозга, строения нейронной сети, принципов снятия ЭЭГ(электроэнцефалограмма);- during a series of classes, acquaintance and study of the structure and functions of the human brain, bioelectric activity of the brain, the structure of the neural network, the principles of EEG removal (electroencephalogram);

- в ходе изучения учебного материала о мозговой деятельности человека большой акцент идет на изучение основных ритмов, активную умственную деятельность. Обучающийся в процессе обучения сможет сформировать основные навыки создания интерактивных классификаторов, изучить основы психофизиологии и функционального состояния человека, от чего зависит эффективность деятельности человека, в том числе понятие биологической обратной связи (БОС) и обучение БОС на практике;- in the course of studying educational material about human brain activity, a great emphasis is placed on the study of basic rhythms, active mental activity. The student in the learning process will be able to form the basic skills for creating interactive classifiers, to study the basics of psychophysiology and the functional state of a person, on which the effectiveness of human activity depends, including the concept of biological feedback (BFB) and teaching BFB in practice;

- часть разделов посвящена знакомству с современными технологиями, в том числе дополненной и виртуальной реальностям, принципам управления в двумерном и трехмерном пространствах, бионике и нейропрограммированию, а также технологиям, связанным с нейрокомпьютерными интерфейсами;- part of the sections is devoted to acquaintance with modern technologies, including augmented and virtual realities, principles of control in two-and three-dimensional spaces, bionics and neuroprogramming, as well as technologies related to neurocomputer interfaces;

- последний раздел предполагает проведение экспертной системы комплексного анализа личности (авторские разработанные методики, нацеленные на определение профессионально важных качеств и профориентации обучающихся).- the last section involves conducting an expert system of a comprehensive analysis of the personality (author developed methods aimed at determining professionally important qualities and career guidance of students).

С помощью предлагаемого комплекса можно проводить следующие лабораторные работы: Using the proposed complex, you can carry out the following laboratory work:

- исследования в области нейрофизиологии, в том числе показания частоты сердечных сокращений, построение индивидуальной оси сердца ребенка, биоритмов, пульса, сопротивления кожи, биоэлектрической активности мышц и т.д.;- research in the field of neurophysiology, including indications of heart rate, building the individual axis of the child’s heart, biorhythms, pulse, skin resistance, bioelectric muscle activity, etc .;

- формирование компетенций инженеров и программистов (в ходе работы с робототехническими конструкциями и нейроустановками дети получат знания по кибернетике, а также смогут управлять моделями с помощью частоты сердечных сокращений, мозговой активности, потенциала электрической активности мышц, показаний сопротивления кожи, запрограммировав разработанные авторские нейроустановки или собрав модели по предоставленным образцам карт сборки в соответствии с тематикой занятия);- the formation of competencies of engineers and programmers (while working with robotic designs and neuroinstallations, children will gain knowledge of cybernetics, and will also be able to control models using heart rate, brain activity, muscle electrical activity potential, skin resistance readings, by programming developed authorial neuroinstallations or by collecting models for the provided samples of assembly cards in accordance with the theme of the lesson);

- разработку или сборку робототехнических конструкций, нейроустановок, позволит изучить сигналы головного мозга, строение сердца, а также получить знания из области кибернетики (нейропрограммирование), современных высоких технологий, познакомиться с принципом работы виртуальной и дополненной реальности, искусственным интеллектом. - the development or assembly of robotic structures, neuroinstallations, will allow you to study brain signals, the structure of the heart, as well as gain knowledge from the field of cybernetics (neuroprogramming), modern high technologies, get acquainted with the principle of virtual and augmented reality, artificial intelligence.

У обучающихся также появляется возможность поработать в индивидуальном блокноте, все созданные записи по занятию можно просмотреть удаленно с портативных устройств вне учебного кабинета.Students also have the opportunity to work in an individual notebook, all created notes for the lesson can be viewed remotely from portable devices outside the classroom.

Технический результат достигается за счет того, что в цифровом обучающем комплексе для подготовки к перспективным профессиям в области нейрофизиологии, включающем рабочие места обучающихся с сетевыми компьютерами, сервер и средства коммуникации рабочих мест обучающихся с сервером, объединяющие их в локальную сеть, каждое рабочее место обучающегося включает нейрогарнитуру, электрогарнитуру и инженерный конструктор, компьютеры обучающихся содержат программное обеспечение, которое включает модуль сетевого сопряжения протоколов, модуль автоматического обновления системы, модуль сканирования сетевых устройств и функций, модуль CRM (Customer Relationship Management), модуль преобразования сетевых адресов, модуль управления функциями и настройками, модуль интерфейса пользователей разного уровня, модуль хранения и архивирования данных, модуль правил доступа и безопасности, модуль статистики, модуль знакомства с функционалом системы, которые реализуют алгоритмы сопряжения рабочих мест с внешними устройствами, сервером и сетью Internet, алгоритмы выполнения учебных заданий, сбора и хранения данных. При этом программное обеспечение сервера включает модуль удаленных вычислений и базы данных полученных результатов.The technical result is achieved due to the fact that in a digital training complex for preparing for promising professions in the field of neurophysiology, which includes workplaces for students with network computers, a server and communication tools for workplaces of students with a server, combining them into a local network, each workplace of a student includes a neuro headset, an electric headset, and an engineering designer, students' computers contain software that includes a protocol network interface module, a mode automatic updating of the system, a module for scanning network devices and functions, a CRM module (Customer Relationship Management), a module for converting network addresses, a module for managing functions and settings, a user interface module for various levels, a module for storing and archiving data, a module for access and security rules, a module statistics module acquaintance with the functionality of the system, which  implement algorithms for pairing workstations with external devices, a server and the Internet, algorithms for completing training tasks, collecting and storing data. The server software includes a remote computing module and a database of the results.

Дополнительными отличиями комплекса являются:Additional features of the complex are:

- нейрогарнитура включает датчики для регистрации электроэнцефалографических сигналов с электродами сухого типа, размещенные на шлеме, надеваемом на голову обучающегося, и усилитель сигналов,- the neuro headset includes sensors for detecting electroencephalographic signals with dry type electrodes placed on a helmet worn on the student’s head, and a signal amplifier,

- датчики закреплены на шлеме с возможностью изменения местоположения для обеспечения возможности снятия сигналов с различных участков головного мозга, - sensors mounted on the helmet with the ability to change location to provide the ability to pick up signals from various parts of the brain,

- нейрогарнитура связана с рабочим местом обучаемого беспроводной связью,- the neuro headset is connected to the workplace of the learner by wireless,

- усилитель состоит из последовательно соединенных входного блока усилителя с электродом отведения, блоком коммутатора, блоком малошумящего усилителя, блоком амплитудного ограничителя с низкочастотным (НЧ) фильтром и блоком многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), при этом блок коммутатора связан с блоком импедансометра, а также с референсным и нейтральным электродами через блок отрицательной обратной связи (ООС), причем к блоку малошумящего усилителя подключен параллельно блок отрицательной обратной связи для малошумящего усилителя со схемой подавления 50 Гц, - the amplifier consists of a serially connected input block of the amplifier with a lead electrode, a switch block, a low-noise amplifier block, an amplitude limiter block with a low-pass (LF) filter and a multi-channel analog-to-digital converter (ADC) block, while the switch block is connected to the impedance meter block, and also with reference and neutral electrodes through the negative feedback block (OOS), moreover, the negative feedback block for small noise is connected in parallel to the low-noise amplifier block yaschego amplifier with a suppression circuit 50 Hz,

- в качестве инженерного конструктора применен робототехнический конструктор Роботрек «Базовый», ресурсный набор Роботрек «Цветной TFT дисплей», ресурсный набор Роботрек «Датчики», ресурсный набор Роботрек «Аудиотрек», ресурсный набор Роботрек «Червячная передача», ресурсный набор Роботрек «Энерджитрек», ресурсный набор Роботрек «Энерджитрек-мини»,- as the engineering designer, the Robotic Track Basic, the Robot Track Color TFT Display Resource Kit, the Audio Sensors Robot Track Resource, the Audio Track Robot Track Resource Kit, the Worm Gear Robot Track Resource, and the Energy Track Robot Track Resource Kit were used , resource set Robotrek "Energy-mini",

- электрогарнитура включает датчик ЭМГ(электромиограммы), датчик ЭКГ (электрокардиограммы), датчик КГР (кожно-гальванической реакции) и датчик ФПГ(фотоплетизмограммы), размещенные в одном корпусе. - the electric headset includes an EMG sensor (electromyograms), an ECG sensor (electrocardiograms), a RAG sensor (galvanic skin reaction), and a PPG sensor (photoplethysmograms) located in one housing.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:The invention is illustrated by the following figures:

Фиг.1, на которой изображена блок схема учебного комплекса.Figure 1, which shows a block diagram of the educational complex.

Фиг.2, на которой изображена блок схема усилителя нейрогарнитуры.Figure 2, which shows a block diagram of the amplifier of the neuro headset.

Фиг.3. на которой изображена АЧХ первого каскада усилителя ЭЭГ.Figure 3. which shows the frequency response of the first stage of the EEG amplifier.

Фиг.4-10, на которых изображены инженерный конструктор - Роботрек «Базовый» и ресурсные наборы: Роботрек «Цветной TFT дисплей», Роботрек «Датчики», Роботрек «Аудиотрек», Роботрек «Червячная передача», Роботрек «Энерджитрек», Роботрек «Энерджитрек-мини»,Figure 4-10, which shows the engineering designer - Robotrek “Basic” and resource kits: Robotrack “Color TFT display”, Robotrack “Sensors”, Robotrack “Audiotrack”, Robotrek “Worm gear”, Robotrek “Energitrek”, Robotrek “ Energy Track Mini ",

Позиции на чертежах:Positions in the drawings:

11 – 1n рабочие места обучающихся,1 1 - 1 n jobs of students,

2 - нейрогарнитура,2 - neuro headset,

3 – электрогарнитура,3 - electric headset

4 – инженерный конструктор,4 - engineering designer,

5 – программное обеспечение рабочего места обучающихся,5 - software workplace students

6 – сервер,6 - server

7 – модуль удаленных вычислений и базы данных полученных результатов,7 - module remote computing and a database of the results,

8 – блок ООС,8 - block environmental protection,

9 – входной блок усилителя,9 - input unit of the amplifier,

10 – блок коммутатора,10 - switch unit,

11 – блок малошумящего усилителя,11 - block low-noise amplifier

12 – блок амплитудного ограничителя,12 - block amplitude limiter,

13 - блок многоканального аналого-цифрового преобразователя АЦП,13 - block multi-channel analog-to-digital Converter ADC,

14 – блок ООС для малошумящего усилителя со схемой подавления 50Гц,14 - block OOS for low-noise amplifier with a suppression circuit 50Hz,

15 – блок импедансометра,15 - impedance meter block,

16 – электрод отведения,16 - lead electrode,

17 - электрод референсный,17 - reference electrode,

18 - электрод нейтральный.18 - the electrode is neutral.

Рабочее место 1 обучающегося организовано на базе персонального компьютера, который связан локальной сетью с сервером 6. Персональный компьютер дополнен программным обеспечением 5 рабочего места обучающихся. На данное программное обеспечение получено свидетельство на программу для ЭВМ №2018665354 «Технический комплекс для подготовки к перспективным профессиям в нейрофизиологии, включая модули: сетевого сопряжения протоколов, автоматического обновления системы, сканирования сетевых устройств и функций, CRM, преобразования сетевых адресов, управления функциями и настройками, интерфейса пользователей разного уровня, хранения и архивирования данных, правил доступа и безопасности, статистики, знакомства с функционалом системы».Workplace 1 of the student is organized on the basis of a personal computer, which is connected by a local network to server 6. The personal computer is supplemented by software 5 of the workplace of students. This software received a certificate for computer program No. 2016565354 "Technical complex for preparing for promising professions in neurophysiology, including modules: network interface protocols, automatic system updates, scanning network devices and functions, CRM, network address translation, network address and function management , user interfaces of different levels, data storage and archiving, access and security rules, statistics, familiarity with the system’s functionality. ”

Программа предназначена для автоматизации всех сторон основной учебной деятельности при подготовке учащихся к новым перспективным профессиям. Система обеспечивает информационную поддержку всех решаемых задач в рамках образовательной программы, направленной на рассматриваемую тематику. Программная часть включает модуль сетевого сопряжения протоколов, модуль автоматического обновления системы, модуль сканирования сетевых устройств и функций, модуль CRM, модуль преобразования сетевых адресов, модуль управления функциями и настройками, модуль интерфейса пользователей разного уровня, модуль хранения и архивирования данных, модуль правил доступа и безопасности, модуль статистики, модуль знакомства с функционалом системы, которые реализуют алгоритмы сопряжения рабочих мест с внешними устройствами, сервером и сетью Internet, а также алгоритмы выполнения учебных заданий, сбора и хранения данных.The program is designed to automate all aspects of the main educational activities in preparing students for new promising professions. The system provides information support for all tasks to be solved within the framework of an educational program aimed at the subject under consideration. The software part includes the protocol network interface module, the system automatic updating module, the network devices and functions scanning module, the CRM module, the network address translation module, the functions and settings management module, the user interface module of different levels, the data storage and archiving module, the access rule module and security module statistics module familiarity with the functionality of the system, which  implement algorithms for pairing workstations with external devices, a server and the Internet, as well as algorithms for completing training tasks, collecting and storing data.

На модуль 11 удаленных вычислений и базы данных полученных результатов, устанавливаемый на сервере получено свидетельство на программу для ЭВМ №2018665878 «Технический комплекс для подготовки к перспективным профессиям в нейрофизиологии, включая модуль удаленных вычислений».A certificate for computer program No. 2018665878 “Technical complex for preparing for promising professions in neurophysiology, including a remote computing module” was received for module 11 of remote computing and a database of the results obtained installed on the server.

Программа предназначена для обеспечения работы сложных вычислительных алгоритмов во время учебной деятельности при подготовке учащихся к новым перспективным профессиям. Программная часть решает следующие задачи: обеспечение работы сложных вычислительных алгоритмов в режиме реального времени при имеющемся доступе к сети; обеспечение доступа к центральной базе хранения записей сигналов пользователей.The program is designed to ensure the operation of complex computational algorithms during educational activities in preparing students for new promising professions. The software part solves the following tasks: ensuring the operation of complex computational algorithms in real time with available access to the network; providing access to a central database for storing user signal records.

Электрогарнитура (ЭГ) 3 обеспечивает регистрации электрокардиограммы по одному отведению, электромиограммы по двум каналам, фотоплетизмограммы и кожно-гальванической реакции по одному каналу, а также комбинации этих сигналов и сигнала ЭЭГ, регистрируемого нейрогарнитурой в полиграфическом режиме. Датчики регистрации ЭКГ, ЭМГ и КГР устанавливаются на теле человека и подключаются к ЭГ с помощью соединительных проводов. Фотоплетизмографический сенсор интегрирован непосредственно в ЭГ и для проведения эксперимента необходимо приложить палец с боковой стороны ЭГ к фотоплетизмографическому сенсору. Также в ЭГ встроен девятиосевой инерциальный датчик, что позволяет контролировать положение ЭГ в пространстве. Передача биосигналов, зарегистрированных ЭГ, на ПК, или иное устройство может осуществляться по Wi-Fi или по USB. ЭГ имеет встроенный дисплей, на который выводится интерфейс управления, или регистрируемый биосигнал. Питание ЭГ осуществляется от встроенного аккумулятора. An electro- headset (EG) 3 provides registration of an electrocardiogram in one lead, electromyogram in two channels, photoplethysmogram and skin-galvanic reaction in one channel, as well as a combination of these signals and an EEG signal recorded by a neuro headset in printing mode. ECG, EMG and RAG registration sensors are installed on the human body and connected to the EG using connecting wires. The photoplethysmographic sensor is integrated directly into the EG and for the experiment it is necessary to put a finger on the side of the EG to the photoplethysmographic sensor. Also, a nine-axis inertial sensor is built into the EG, which allows you to control the position of the EG in space. The transmission of biosignals recorded by the EG to a PC or other device can be carried out via Wi-Fi or via USB. The EG has a built-in display on which the control interface is displayed, or a registered biosignal. EG is powered by a built-in battery.

ЭГ регистрирует вышеперечисленные биосигналы исключительно для ознакомительных учебных целей. Использование зарегистрированных биосигналов для медицинских целей не предусмотрено.EG registers the above biosignals for educational purposes only. The use of registered biosignals for medical purposes is not provided.

Электрогарнитура состоит из следующих компонентов:An electric headset consists of the following components:

- АЦП-7984- ADC-7984

- дисплей - WF52ASLASDNGO- display - WF52ASLASDNGO

- контроллер - STM32F765
- цифровая интегральная микросхема CPLD - LCMX02-7000HC (https://spb.terraelectronica.ru/product/2177706)
- controller - STM32F765
- CPLD digital integrated circuit - LCMX02-7000HC ( https://spb.terraelectronica.ru/product/2177706 )

-5 разъемов TouchProof для подключения датчиков - разъемы Din 1,5 мм разъем для КГР, ЭКГ, ЭМГ.-5 TouchProof sockets for connecting sensors - Din sockets 1.5 mm socket for RAG, ECG, EMG.

- разъем micro USB для подключения к компьютеру.- micro USB connector for connecting to a computer.

Нейрогарнитура Neuro headset

В комплект нейрогарнитуры входят следующие элементы:The following items are included in the neuro-headset kit:

1. Усилительный блок нейрогарнитуры,1. The amplification unit of the neuro headset,

2. Сухие электроды не менее 8 шт. для регистрации ЭЭГ,2. Dry electrodes of at least 8 pcs. for registration of an EEG,

3. Референтные ЭЭГ-электроды - не менее 2 шт.,3. Reference EEG electrodes - at least 2 pcs.,

4. Электрод заземления - 1 шт.,4. Ground electrode - 1 pc.,

5. Комплект аккумуляторная батарея на 5 В c micro USB,5. Set of 5 V rechargeable battery with micro USB,

6. Система креплений для головы и плеча,6. Mounting system for the head and shoulder,

7. microUSB - USB для подключения усилительного блока к компьютеру.7. microUSB - USB for connecting the amplifier unit to a computer.

Усилительный блок нейрогарнитуры предназначен для регистрации биоэлектрической активности мозга через подключаемые электроды ЭЭГ и дальнейшей обработки и передачи поверхностной ЭЭГ или сигналов, полученных на ее основе, на ПК или устройство, заменяющее его.The amplification unit of the neuro headset is designed to record the bioelectrical activity of the brain through the connected EEG electrodes and further process and transmit the surface EEG or signals obtained on its basis to a PC or device that replaces it.

Усилитель нейрогарнитуры должен обладать одновременно и высокой чувствительностью и высокой помехоустойчивостью. Чувствительность должна быть на уровне 1 мкВ при возможных наводимых по входу сетевых помехах до 0,5 В даже при наличии специальных схем подавления посредством дополнительных электродов на теле пациента. Сопротивление электродного контакта с телом пациента в случае «сухих» электродов лежит в диапазоне 50-500 кОм в случае 6-8 контактных выступов в одном электроде (среднее значение √50•500=158 кОм).The neuro headset amplifier must have both high sensitivity and high noise immunity. The sensitivity should be at a level of 1 μV for possible input-induced network interference of up to 0.5 V, even in the presence of special suppression circuits by means of additional electrodes on the patient's body. The resistance of the electrode contact with the patient’s body in the case of “dry” electrodes lies in the range of 50-500 kOhm in the case of 6-8 contact protrusions in one electrode (average value √50 • 500 = 158 kOhm).

Чувствительности в 1 мкВ соответствует собственный шум усилителя, приведенный к его входу, на уровне 0,3 мкВ в полосе от 1 до 30 Гц. Данная полоса частот относится к инфранизким частотам, для которых характерно проявление специфического шума «1/f», называемого еще также «розовым» шумом или «фликкер-шумом». В силу этого, при проектировании усилителя ЭЭГ необходимо обязательно смотреть на шумовые характеристики на инфранизких частотах и выбирать с меньшим значением не только шума, но и параметра ''1/f corner frequency'' – частота перехода от шума типа «1/f» к равномерному белому шуму. Одним из лучших усилителей в этой частотной области является AD8672, у которого шум в полосе 0,1-10 Гц равен 77 nV p-p, а ''1/f corner frequency'' равна 1 Гц. Дифференциальное входное сопротивление AD8672 равно 15 Мом, что приемлемо для источника сигнала с сопротивлением 158 кОм.A sensitivity of 1 μV corresponds to the intrinsic noise of the amplifier, reduced to its input, at a level of 0.3 μV in the band from 1 to 30 Hz. This frequency band refers to infra-low frequencies, which are characterized by the manifestation of a specific “1 / f” noise, also called “pink” noise or “flicker noise”. Because of this, when designing an EEG amplifier, it is imperative to look at the noise characteristics at infralow frequencies and choose not only noise, but also the parameter '' 1 / f corner frequency '' - the transition frequency from noise of type “1 / f” to uniform white noise. One of the best amplifiers in this frequency domain is the AD8672, whose noise in the 0.1-10 Hz band is 77 nV p-p, and the '' 1 / f corner frequency '' is 1 Hz. The differential input impedance of the AD8672 is 15 MΩ, which is acceptable for a signal source with a resistance of 158 kΩ.

Подавление сетевой наводки 50 Гц необходимо проводить в первом каскаде усилителя, чтобы получить большой коэффициент усиления без ввода усилителя в насыщение от большой помехи. Это возможно сделать, если в усилитель ввести частотно скорректированную обратную связь, так чтобы на 50 Гц усиление отсутствовало (см. фиг.3).50 Hz mains suppression must be carried out in the first stage of the amplifier in order to obtain a large gain without introducing the amplifier into saturation from large interference. This can be done if frequency-corrected feedback is introduced into the amplifier so that there is no gain at 50 Hz (see Fig. 3).

В предлагаемой схеме для подавления усиления 50 Гц используется ООС (отрицательная обратная связь) первого каскада, в цепь которой включен режекторный 2-Т мост. Эквивалентное сопротивление цепи ООС на частоте 50 Гц резко падает, в результате чего падает и общий коэффициент усиления. Величина уменьшения усиления зависит от разброса значений компонентов 2-Т моста (резисторов и конденсаторов). Для типичного разброса номиналов в 5% величина режекции составит около 40 дБ (см. Analog Devices - Twin T Notch Filter, Mini Tutorial (MT-225). In the proposed scheme, to suppress the gain of 50 Hz, the OOS (negative feedback) of the first stage is used, in the circuit of which a notch 2-T bridge is included. The equivalent resistance of the OOS circuit at a frequency of 50 Hz drops sharply, resulting in a decrease in the overall gain. The amount of gain reduction depends on the spread in the values of the 2-T bridge components (resistors and capacitors). For a typical 5% range, the notch will be about 40 dB (see Analog Devices - Twin T Notch Filter, Mini Tutorial (MT-225).

Коэффициент усиления необходимо делать более 100 (40 дБ), что позволит реализовать минимальные шумовые характеристики используемых усилителей. При увеличении коэффициента усиления сверх 100 шум хоть и падает, но очень несущественно. В предлагаемом усилителе установлен коэффициент усиления примерно 316 раз (50 дБ). С учетом глубины режекции 50 Гц около -40 дБ, получается, что 50 Гц помеха тоже усиливается, только не в 310 раз, а всего в 3,16 раза. Чтобы при таком усилении не возникло режима ограничения сигнала, входной усилитель запитывается повышенным напряжением питания ±10 В, что позволяет работать с 50 Гц помехой вплоть до ±1,5 В (с запасом).The gain must be made more than 100 (40 dB), which will allow to realize the minimum noise characteristics of the amplifiers used. When the gain is increased above 100, the noise, although it decreases, is very insignificant. The proposed amplifier has a gain of approximately 316 times (50 dB). Given the depth of rejection of 50 Hz at about -40 dB, it turns out that 50 Hz interference is also amplified, not only 310 times, but only 3.16 times. To prevent the signal limiting mode from arising with such amplification, the input amplifier is powered by an increased supply voltage of ± 10 V, which allows working with 50 Hz interference up to ± 1.5 V (with a margin).

Блок схема усилителя приведена на фиг.2. Для создания предлагаемой схемы может использоваться следующая элементная база:The block diagram of the amplifier is shown in figure 2. To create the proposed scheme, the following element base can be used:

Блок 8 ООС для «привязки» потенциала схемной земли к потенциалу тела человека - схема RLD на OPA2140AID, Block 8 OOS for “binding” the potential of the circuit earth to the potential of the human body - RLD scheme on OPA2140AID,

Входной блок 9 усилителя - ESD Protection, OverVoltage Protection - BAV99,The input unit 9 of the amplifier is ESD Protection, OverVoltage Protection is BAV99,

Блок 10 коммутатора режимов работы канала усиления - ADG5209BRUZ,Block 10 switch modes of operation of the gain channel - ADG5209BRUZ,

Блок 11 малошумящего усилителя - AD8672ARZ,Block 11 low-noise amplifier - AD8672ARZ,

Блок 12 амплитудного ограничителя с НЧ фильтром - BAV99,Block 12 amplitude limiter with low-pass filter - BAV99,

Блок 13 многоканального АЦП - ADS1299IPAG,Block 13 of the multi-channel ADC - ADS1299IPAG,

Блок 14 ООС для малошумящего усилителя со схемой подавления 50 Гц - Block 14 OOS for low-noise amplifier with a 50 Hz suppression circuit -

2-T мост на AD8244BRMZ + интегратор на AD8622ARZ, 2-T bridge on the AD8244BRMZ + integrator on the AD8622ARZ,

Блок 15 импедансометра - AD5933YRSZ + коммутаторы каналов на ADG728BRUZ + выходной и входной усилители на AD8622ARZ.Block 15 of the impedance meter - AD5933YRSZ + channel switches on the ADG728BRUZ + output and input amplifiers on the AD8622ARZ.

Применяются датчики DF6.17 (производства ООО Инженерный Центр «Комплекс-М», паспорт ТРВЦ.301241.001ПС). Корпус датчика изготовлен из полиамида 610 литьевого ГОСТ 10589-87. В верхней части корпуса располагается крепежное устройство типа кнопка Alpha 12,5 мм для крепления электрода к гарнитуре. В нижней части корпуса расположены шесть проволочных контактов с шариками из нержавеющей стали марки 316L на концах, обеспечивающие электрический контакт с поверхностью кожи. Все контакты электрически соединены между собой и центральной жилой кабеля для подключения к измерительному блоку комплекса.Sensors DF6.17 are used (manufactured by Engineering Center Complex-M LLC, passport TRVC.301241.001PS). The sensor housing is made of injection molded polyamide 610 GOST 10589-87. In the upper part of the case is a fastener of the Alpha button type 12.5 mm for attaching the electrode to the headset. In the lower part of the case are six wire contacts with 316L stainless steel balls at the ends, providing electrical contact with the skin surface. All contacts are electrically interconnected and the central residential cable for connection to the measuring unit of the complex.

Инженерный конструктор и ресурсные наборыEngineering Designer and Resource Kits

Применяются инженерный конструктор и ресурсные наборы производства ООО "Брейн Девелопмент". Ниже приведены их краткие описания. The engineering designer and resource kits manufactured by LLC "Brain Development" are used. Below are their brief descriptions.

1. Конструктор Роботрек "Базовый» (фиг.4)1. Designer Robotrek "Basic" (figure 4)

В состав набора входят не менее 828 деталей:The kit includes at least 828 parts:

1. Пластиковые балки разных форм (5 видов), блоки (11 видов) для конструирования объектов.1. Plastic beams of various shapes (5 types), blocks (11 types) for the construction of objects.

2. Металлические блоки разных форм (10 видов).2. Metal blocks of various shapes (10 types).

3. Колеса (5 видов).3. Wheels (5 types).

4. Шестеренки (4 вида), рычаги и пластиковые уголки, набор звеньев для гусениц.4. Gears (4 types), levers and plastic corners, a set of links for tracks.

5. Набор пластиковых (4 вида) и металлических (3 вида) валов, пластиковых втулок и пластиковых, резиновых и металлических муфт, железных болтов (три размера) и гаек, шайбы.5. A set of plastic (4 types) and metal (3 types) shafts, plastic bushings and plastic, rubber and metal couplings, iron bolts (three sizes) and nuts, washers.

6. Набор плоских пластиковых рамок (3 вида) и резиновых адаптеров (2 вида).6. A set of flat plastic frames (3 types) and rubber adapters (2 types).

7. Набор объемных прямоугольных соединительных балок (2 вида).7. A set of volumetric rectangular connecting beams (2 types).

8. Набор пластиковых штифтов 5 размеров и приспособления для установки штифтов.8. A set of plastic pins in 5 sizes and fixtures for installing pins.

9. Одна материнская плата для продвинутого уровня.9. One motherboard for advanced level.

10. Два двигателя постоянного тока и 1 серводвигатель для продвинутого уровня и 2 внешних энкодера.10. Two DC motors and 1 servomotor for advanced level and 2 external encoders.

11. Набор различных датчиков (6 видов).11. A set of various sensors (6 types).

12. USB кабель для платы продвиного уровня и программатор для платы основного уровня.12. USB cable for the advanced-level board and programmer for the main-level board.

13. Кейс для батареек 9 V.13. Case for batteries 9 V.

14. Пульт дистанционного управления.14. The remote control.

15. Отвертка, гаечный ключ.15. Screwdriver, wrench.

16. Диск с ПО РОБОТРЕК, инструкции, не менее 39 готовых файлов для прошивки платы ТРЕКДУИНО с алгоритмами для программирования роботов при условии наличия набора РОБОТРЕК ДАТЧИКИ дополнительно.16. Disk with software ROBOTREK, instructions, at least 39 ready-made files for flashing the TREKDUINO board with algorithms for programming robots, provided that there is an additional set of ROBOTRAK SENSORS in addition.

С помощью конструктора Роботрек «Базовый» можно сформировать основные навыки и компетенции для профессий, связанных с научно-техническим направлением, например, инженер-разработчик, инженер-моделист, инженер-проектировщик, инженер-конструктор и т.д. В рамках комплекса обучающийся может разработать собственный авторский проект – нейроустановку, где может продемонстрировать знания, полученные в области нейро- и психофизиологии при разработке и программировании робототехнических моделей. Обучающийся с помощью деталей конструктора может разработать прототип нейроустановки, связанной с демонстрацией работы определенных органов человека, показать его функциональную деятельность (например, модель «Инстинкт», иллюстрирующую одну из функций среднего мозга (материнский инстинкт), собрать прототип батискафа или любую другую робототехническую модель, с помощью которой можно демонстрировать возможности организма человека, т.е. управлять робототехническими моделями с помощью биоэлектрической активности сердца, мышц и головного мозга).With the help of the designer, the Basic Robotrek, you can create the basic skills and competencies for professions related to the scientific and technical field, for example, a development engineer, a modeling engineer, a design engineer, a design engineer, etc. Within the framework of the complex, the student can develop his own author's project - a neuroinstallation, where he can demonstrate the knowledge gained in the field of neuro- and psychophysiology in the development and programming of robotic models. A student using designer parts can develop a prototype of a neural installation related to the demonstration of the work of certain human organs, show its functional activity (for example, the Instinct model, illustrating one of the functions of the midbrain (maternal instinct), assemble a bathyscaphe prototype or any other robotic model, with the help of which it is possible to demonstrate the capabilities of the human body, i.e., to control robotic models using the bioelectric activity of the heart, muscles and cephalic wow brain).

2. Ресурсный набор Роботрек "Датчики" (фиг.5)2. Resource set Robotrek "Sensors" (figure 5)

В состав набора входит не менее 25 элементов:The kit includes at least 25 elements:

1. Светодиодные модули трех цветов.1. LED modules in three colors.

2. Акселерометр, гироскоп.2. Accelerometer, gyroscope.

3. Два внешних энкодера.3. Two external encoders.

4. Датчик огня.4. Fire sensor.

5. Датчик звука.5. The sound sensor.

6. Датчик касания.6. Touch sensor.

7. Датчик наклона.7. Tilt sensor.

8. Датчик вибрации.8. The vibration sensor.

9. Датчик магнитного поля.9. The magnetic field sensor.

10. Пьезоизлучатель.10. Piezo emitter.

11. Ультразвуковой датчик расстояния.11. Ultrasonic distance sensor.

12. Датчик цвета+датчик освещенности.12. Color sensor + light sensor.

13. Датчик ПДУ.13. The remote control sensor.

14. Инфракрасный датчик (ИК-датчик).14. Infrared sensor (IR sensor).

15. Динамик.15. The speaker.

При разработке собственных моделей или создании нейроустановок, предусмотренных занятиями по образцу, данный ресурсный набор с датчиками позволяет создать имитацию работы организма человека, например, робототехническая модель «РобоМозг». При разработке авторских уникальных нейроустановок позволяет демонстрировать работу прототипов производственных моделей или отрабатывать теоретические знания, полученные на занятии при помощи разработанного собственно проекта (например, лабораторная работа "ИНТЕРФЕЙС «МОЗГ — КОМПЬЮТЕР», где необходимо разработать авторскую, уникальную нейроустановку, имитирующую эксперимент Дельгадо.)When developing your own models or creating neuroinstallations provided for by the model, this resource set with sensors allows you to create an imitation of the human body, for example, the Robotic Brain model. When developing author's unique neuroinstallations, it allows demonstrating the work of prototypes of production models or working out the theoretical knowledge obtained in the lesson with the help of a project developed specifically (for example, the laboratory work “INTERFACE“ BRAIN - COMPUTER ”, where it is necessary to develop an authorial, unique neuroinstallation that imitates the Delgado experiment.)

3.Ресурсный набор Роботрек "Цветной TFT дисплей" (фиг.6)3. The resource set Robotrek "Color TFT display" (Fig.6)

Состоит из сенсорного дисплея TFT 2.4 LGD, корпуса для TFT экрана, кабеля. С помощью включенных в состав ПО Роботрек библиотек и графических блоков можно выполнять базовые действия - рисовать геометрические фигуры, выводить текст, включать режим рисования на тач-скрине.It consists of a touch screen TFT 2.4 LGD, housing for TFT screen, cable. With the help of libraries and graphic blocks included in the Robotrek software, you can perform basic actions - draw geometric shapes, display text, turn on the touch-screen drawing mode.

При помощи TFT дисплея обучающийся может продемонстрировать результат работы с программой, может вывести результат работы программы и своей деятельности в области программирования на экран.Using the TFT display, the student can demonstrate the result of working with the program, can display the result of the program and its programming activities on the screen.

4. Ресурсный набор Роботрек «Червячная передача» (фиг.7)4. The resource set Robotrek "Worm gear" (Fig.7)

Винтовая шестерня необходима для создания сложных механических передач, формируя знания, входящие в компетенции инженеров разработчиков и инженеров конструкторов. При помощи данного ресурсного набора возможно увеличение мощности подъемных механизмов и передачи движения под углом в 90 градусов. В состав набора входит 1 червячная передача.A helical gear is necessary to create complex mechanical gears, generating knowledge that is within the competence of development engineers and design engineers. With the help of this resource set, it is possible to increase the power of lifting mechanisms and transmitting movement at an angle of 90 degrees. The kit includes 1 worm gear.

5. Ресурсный набор Роботрек «Энерджитрек-мини» (фиг.8)5. The resource set Robotrek "Energy-mini" (Fig.8)

Состоит из аккумулятора и зарядного устройства. «Энерджитрек-мини» позволяет обеспечивать длительную работу плат при максимальной нагрузке, поддерживает одновременное использование 2 моторов постоянного тока, совместно с сервомоторами, и другими датчиками/исполнителями. Будет полезен для разработки масштабных проектов с использованием образовательных наборов «Роботрек». Consists of a battery and charger. Energitrek-mini allows you to provide long-term operation of the boards at maximum load, supports the simultaneous use of 2 DC motors, together with servomotors, and other sensors / executors. It will be useful for the development of large-scale projects using Robotrek educational kits.

6. Ресурсный набор Роботрек «Энерджитрек» (фиг.9)6. Resource set Robotrek "Energy Track" (Fig.9)

Состоит из аккумулятора и зарядного устройства. «Энерджитрек» позволяет обеспечивать длительную работу плат при максимальной нагрузке, поддерживает одновременное использование 4 моторов постоянного тока, совместно с сервомоторами, дисплеем, аудиотреком и другими датчиками/исполнителями. Будет полезен для разработки масштабных проектов с использованием образовательных наборов «Роботрек».Consists of a battery and charger. Energy Track allows for long-term operation of the boards at maximum load, supports the simultaneous use of 4 DC motors, together with servomotors, a display, an audio track and other sensors / artists. It will be useful for the development of large-scale projects using Robotrek educational kits.

7. Ресурсный набор Роботрек "Аудиотрек (фиг.10)7. Resource set Robotrek "Audio track (figure 10)

Состоит из динамика, корпуса, карты памяти. Позволяет использовать возможность воспроизведения аудиофайлов при разработке проектов или для воспроизведения инструкции при лабораторных работах (например, лабораторная работа «Аутогенная тренировка»).Consists of a speaker, case, memory card. Allows you to use the ability to play audio files when developing projects or to reproduce instructions in laboratory work (for example, the laboratory work "Autogenic training").

Аудиомодуль «Аудиотрек» предназначен для расширения возможностей конструктора Роботрек «Базовый». Позволяет воспроизводить аудиозаписи в популярных форматах таких как MP3, WAV и WMA.Audio module "Audiotrack" is designed to expand the capabilities of the designer Robotrek "Basic". Allows you to play audio in popular formats such as MP3, WAV and WMA.

Комплекс работает следующим образом:The complex works as follows:

1. Устанавливается ПО на компьютер.1. Software is installed on the computer.

2. Запускается ПО и осуществляется вход в систему по своему логину и паролю.2. The software is launched and the system is logged in with its username and password.

3. Запускается модуль с занятием (Расписание занятий составляется в CRM-системе).3. The module with the lesson is launched (the lesson schedule is compiled in the CRM system).

4. Изучается теоретический материал занятия, используется подготовленный материал, структурированный по разделам и темам. При необходимости используется глоссарий.4. The theoretical material of the lesson is studied, prepared material is used, structured by sections and topics. A glossary is used if necessary.

5. Проводится лабораторная работа. Всего 4 типа лабораторных работ. 5. Laboratory work is being carried out. Only 4 types of laboratory work.

В зависимости от типа лабораторной работы для ее проведения выполняется одно из нижеперечисленных действий:Depending on the type of laboratory work for its implementation, one of the following actions is performed:

• запускается интерактивное приложение;• an interactive application is launched;

• собирается робототехническая модель или нейроустановка и осуществляется управление ею;• a robotic model or neuroinstallation is being assembled and controlled;

• подключается оборудование (нейрогарнитура или электрогарнитура), производится настройка оборудования, осуществляется съем сигналов и изучаются биоэлектрические сигналы организма человека, либо проводится анализ полученного ранее сигнала;• equipment is connected (a neuro-headset or an electric headset), equipment is set up, signals are taken and bioelectric signals of the human body are studied, or an analysis of a signal received earlier is carried out;

• собирается робототехническая модель, подключается оборудование (нейрогарнитура или электрогарнитура) и осуществляется управление робототехнической моделью.• a robotic model is assembled, equipment (a neuro-headset or an electric headset) is connected, and a robotic model is controlled.

6. При необходимости заносятся данные в персональный блокнот, зарисовываются графические объекты или используется глоссарий.6. If necessary, data is entered into a personal notebook, graphic objects are drawn, or a glossary is used.

7. Проводится тестирование. Модуль тестирования и разработанная технология проведения процедуры тестирования позволяет осуществлять, как индивидуальный контроль знаний педагогом, так и самоконтроль полученных знаний самим обучающимся.7. Testing in progress. The testing module and the developed technology for conducting the testing procedure allows both individual control of knowledge by the teacher and self-control of the knowledge received by the students themselves.

8. Все полученные в ходе работы результаты тестирования и снятые сигналы сохраняются на сервере.8. All test results obtained during operation and captured signals are stored on the server.

Лабораторные работы могут быть 4 типов:Laboratory work can be 4 types:

1. Лабораторная работа, которая предполагает изучение психофизиологии и нейрофизиологии человека и возможностей организма человека. Например, лабораторная работа раздела 5 занятия 3 «Создание персональной схемы 10-20».1. Laboratory work, which involves the study of the psychophysiology and neurophysiology of a person and the capabilities of the human body. For example, the laboratory work of section 5 of lesson 3 “Creating a personal 10-20 scheme”.

2. Интеграция нейрофизиологии и инжиниринга. Целью такого типа лабораторных работ является изучение возможности управления робототехническими нейроустановками, созданными и разработанными самими обучающимися из конструктора Роботрек «Базовый» с использованием ресурсных наборов или нейроустановок, собранных по картам сборки, которые идут по тематике занятия. Управление такого типа нейроустановками при помощи сигналов мозга, сердца, потенциала мышц и КГР. Такая лабораторная работа состоит из двух частей. В рамках первой части (инжиниринга) обучающийся собирает нейроустановку и программирует ее. Программирование может происходить двумя способами: использование готовой программы или самостоятельное создание программы для нейроустановки (программирование происходит в среде RobotrackIDE). Вторая часть лабораторной работы заключается в съеме биоэлектрических сигналов человека и предоставлении возможности обучающимся использовать данный сигнал для управления нейроустановками. Данный тип лабораторной работы направлен на демонстрацию возможности человека и использование физиологических показаний на практике. Например, лабораторная работа раздела 5 занятия 4 «электрофизиологические методы изучения мозга»2. Integration of neurophysiology and engineering. The purpose of this type of laboratory work is to study the ability to control robotic neuroinstallations created and developed by students from the Basic Robotrek designer using resource sets or neuroinstallations assembled using assembly cards that are relevant to the lesson. Management of this type of neuroinstallation using signals from the brain, heart, muscle potential and RAG. Such laboratory work consists of two parts. In the first part (engineering), the student collects a neural installation and programs it. Programming can occur in two ways: using a ready-made program or creating a program for neural installation on your own (programming takes place in the RobotrackIDE environment). The second part of the laboratory work is the removal of human bioelectric signals and providing students with the opportunity to use this signal to control neuroinstallations. This type of laboratory work is aimed at demonstrating human capabilities and the use of physiological indications in practice. For example, the laboratory work of section 5 of lesson 4 “electrophysiological methods for studying the brain”

3. Инжиниринг. Обучающийся разрабатывает или собирает по картам сборки нейроустановки, демонстрирующие работу нейрофизиологических процессов человека. Например, модель нейронной сети или «РобоМозг».3. Engineering. The student develops or collects maps of the assembly of neuroinstallations demonstrating the work of human neurophysiological processes. For example, a neural network model or Robo Brain.

4. Работа с интерактивным приложением по изучению и закреплению знаний из области нейрофизиологии человека. Например, лабораторная работа раздела 2 занятия 4 «продолговатый мозг».4. Work with an interactive application for the study and consolidation of knowledge from the field of human neurophysiology. For example, the laboratory work of section 2 of lesson 4, “medulla oblongata”.

Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет значительно повысить эффективность обучения и усвоения учебного материала при изучении основ психофизиологии, нейрофизиологии и специальностей в области нейротехнологий по сравнению с известными аналогами.Thus, the proposed complex can significantly increase the effectiveness of teaching and learning material in the study of the basics of psychophysiology, neurophysiology and specialties in the field of neurotechnology in comparison with well-known analogues.

Claims (6)

1. Цифровой обучающий комплекс для подготовки к перспективным профессиям в области нейрофизиологии, включающий рабочие места обучающихся с сетевыми компьютерами и программным обеспечением, сервер с программным обеспечением и средства коммуникации рабочих мест обучающихся с сервером, объединяющие их в локальную сеть, отличающийся тем, что каждое рабочее место обучающегося включает нейрогарнитуру, электрогарнитуру и инженерный конструктор, компьютеры обучающихся содержат программное обеспечение, которое включает модуль сетевого сопряжения протоколов, модуль автоматического обновления системы, модуль сканирования сетевых устройств и функций, модуль CRM, модуль преобразования сетевых адресов, модуль управления функциями и настройками, модуль интерфейса пользователей разного уровня, модуль хранения и архивирования данных, модуль правил доступа и безопасности, модуль статистики, модуль знакомства с функционалом системы, которые реализуют алгоритмы сопряжения рабочих мест с внешними устройствами, сервером и сетью Internet, алгоритмы выполнения учебных заданий, сбора и хранения данных, при этом программное обеспечение сервера включает модуль удаленных вычислений и базы данных полученных результатов.1. A digital training complex for preparing for promising professions in the field of neurophysiology, including students' workstations with network computers and software, a server with software and communication tools for students' workstations with a server, combining them into a local network, characterized in that each student's workplace includes a neuro headset, an electric headset and an engineering designer, students' computers contain software which includes the protocol network interface module, the system automatic updating module, the scanning module for network devices and functions , CRM module, network address translation module, functions and settings management module, user interface module of different levels, data storage and archiving module, access and security rules module, statistics module, system functionality acquaintance module that implement workstation interface algorithms with external devices, a server and the Internet, algorithms for completing training tasks, collecting and storing data, while the server software includes a remote computing module and database obtained results. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что нейрогарнитура включает «сухие» датчики и усилитель сигналов, размещенные на шлеме, надеваемом на голову обучающегося. 2. The complex according to claim 1, characterized in that the neuro-headset includes “dry” sensors and a signal amplifier placed on a helmet worn on the student’s head. 3. Комплекс по п.2, отличающийся тем, что датчики выполнены с возможностью изменения места расположения на шлеме для обеспечения возможности снятия сигналов с различных участков головного мозга.3. The complex according to claim 2, characterized in that the sensors are configured to change the location on the helmet to provide the ability to remove signals from various parts of the brain. 4. Комплекс по п.2, отличающийся тем, что усилитель сигналов состоит из последовательно соединенных входного блока усилителя с электродом отведения, блоком коммутатора, блоком малошумящего усилителя, блоком амплитудного ограничителя с низкочастотным (НЧ) фильтром и блоком многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), при этом блок коммутатора связан с блоком импедансометра, а также с референсным и нейтральным электродами через блок отрицательной обратной связи (ООС), причем к блоку малошумящего усилителя подключен параллельно блок отрицательной обратной связи для малошумящего усилителя со схемой подавления 50 Гц. 4. The complex according to claim 2, characterized in that the signal amplifier consists of a series input amplifier block with a lead electrode, a switch block, a low-noise amplifier block, an amplitude limiter block with a low-pass (low-pass) filter and a multi-channel analog-to-digital converter (ADC) ), while the switch unit is connected to the impedance meter unit, as well as to the reference and neutral electrodes through the negative feedback unit (OOS), and a parallel is connected to the low-noise amplifier unit a negative feedback unit for the low noise amplifier with a suppression circuit 50 Hz. 5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве инженерного конструктора применен конструктор Роботрек «Базовый», ресурсный набор Роботрек «Цветной TFT дисплей», ресурсный набор Роботрек «Датчики», ресурсный набор Роботрек «Аудиотрек», ресурсный набор Роботрек «Червячная передача», ресурсный набор Роботрек «Энерджитрек», ресурсный набор Роботрек «Энерджитрек-мини».5. The complex according to claim 1, characterized in that the designer uses the Basic Robotrack, the Color TFT Display Robotrack, the Sensors Robotrack, the Audio Track Robotrack, and the Robotrack Resource Kit Worm gear ”, resource kit Robotrek“ Energyjetrek ”, resource kit Robotrek“ Energitrek-mini ”. 6. Комплекс по п.2, отличающийся тем, что в качестве «сухих» датчиков используют датчики DF6.17.6. The complex according to claim 2, characterized in that as the "dry" sensors use sensors DF6.17.
RU2019105252A 2019-02-25 2019-02-25 Digital training complex for preparing for promising occupations in neurophysiology RU2698994C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105252A RU2698994C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Digital training complex for preparing for promising occupations in neurophysiology
EA202192365A EA202192365A1 (en) 2019-02-25 2019-11-06 DIGITAL TRAINING COMPLEX FOR PREPARATION FOR PERSPECTIVE PROFESSIONS IN THE FIELD OF NEUROPHYSIOLOGY
PCT/RU2019/050209 WO2020176012A1 (en) 2019-02-25 2019-11-06 Digital educational system for preparing for emerging professions in the field of neurophysiology

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105252A RU2698994C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Digital training complex for preparing for promising occupations in neurophysiology

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2019105252A3 RU2019105252A3 (en) 2019-08-13
RU2698994C1 true RU2698994C1 (en) 2019-09-02

Family

ID=67704473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105252A RU2698994C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Digital training complex for preparing for promising occupations in neurophysiology

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA202192365A1 (en)
RU (1) RU2698994C1 (en)
WO (1) WO2020176012A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112785881A (en) * 2019-11-07 2021-05-11 布雷恩开发有限公司 Digital training complex for prospective occupations in the field of neurophysiology

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357294C2 (en) * 2006-12-05 2009-05-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Method of training and mastering teaching material and device to this end
RU106016U1 (en) * 2010-12-28 2011-06-27 Плеадес Паблишинг, Лтд. REAL-TIME TRAINING SYSTEM
RU2010153757A (en) * 2010-12-28 2012-07-10 Плеадес Паблишинг, Лтд. (VG) REAL-TIME TRAINING SYSTEM
RU2477528C2 (en) * 2011-05-06 2013-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" Interactive automated training system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030110215A1 (en) * 1997-01-27 2003-06-12 Joao Raymond Anthony Apparatus and method for providing educational materials and/or related services in a network environment
EP2665841A4 (en) * 2011-01-21 2017-04-26 Fondamenta, LLC Electrode for attention training techniques
US10291977B2 (en) * 2015-08-05 2019-05-14 Emotiv Inc. Method and system for collecting and processing bioelectrical and audio signals
US10839712B2 (en) * 2016-09-09 2020-11-17 International Business Machines Corporation Monitoring learning performance using neurofeedback

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357294C2 (en) * 2006-12-05 2009-05-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Method of training and mastering teaching material and device to this end
RU106016U1 (en) * 2010-12-28 2011-06-27 Плеадес Паблишинг, Лтд. REAL-TIME TRAINING SYSTEM
RU2010153757A (en) * 2010-12-28 2012-07-10 Плеадес Паблишинг, Лтд. (VG) REAL-TIME TRAINING SYSTEM
RU2477528C2 (en) * 2011-05-06 2013-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" Interactive automated training system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112785881A (en) * 2019-11-07 2021-05-11 布雷恩开发有限公司 Digital training complex for prospective occupations in the field of neurophysiology

Also Published As

Publication number Publication date
EA202192365A1 (en) 2021-11-29
WO2020176012A1 (en) 2020-09-03
RU2019105252A3 (en) 2019-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2698994C1 (en) Digital training complex for preparing for promising occupations in neurophysiology
Hu Virtual reality enhanced robotic systems for disability rehabilitation
Lampton et al. Human performance measurement in virtual environments
Xu et al. The effectiveness of virtual reality in safety training: Measurement of emotional arousal with electromyography
EA043774B1 (en) DIGITAL TRAINING COMPLEX FOR PREPARATION FOR PROMISING PROFESSIONS IN THE FIELD OF NEUROPYSIOLOGY
CN106156514A (en) The sensory perception of a kind of cloud computing and cognitive competence assessment system and method
CN201174189Y (en) Cart type health maintenance and first aid simulation system device for medical teaching
Tepe et al. A computer‐aided educational device and toolbox for biomedical signal processing at the undergraduate level
Gonzalez-Sanchez et al. How to do multimodal detection of affective states?
CN112785881A (en) Digital training complex for prospective occupations in the field of neurophysiology
Wang et al. Development of a human-like neurologic model to simulate the influences of diseases for neurologic examination training
Yajima et al. Development of evaluation system of AL students
Chatterjee et al. Virtual learning approach toward introductory biological engineering course in Uruguay during COVID-19
Haase et al. The do-it-yourself electrocardiogram
Roach et al. Learning to design rehabilitation devices through the H-CARD course: project-based learning of rehabilitation technology design
Varol Raw EEG data classification and applications using SVM
Misses et al. Development of an electrocardiograph prototype for educational purposes
Landa-Jimenez et al. Open-box muscle-computer interface: introduction to human-computer interactions in bioengineering, physiology, and neuroscience courses
Lekova et al. Social robots for reinforcing attention and forming emotional knowledge of children with special educational needs
Song et al. Girl Scouts STEM Day Program
Handayani et al. Development of an integrated laboratory course sequence on biomedical instrumentation and signal processing
Kuo et al. Designing a reconfigurable biopotential amplifiers for medical instrumentation course
Live Rye Evaluating self-assisted learning using the VIN virtual clinics electrocardiography interpretation module
Warren et al. Lessons Learned from the Application of Virtual Instruments and Portable Hardware to Electrode-Based Biomedical Laboratory Exercises
Ahmad et al. Design and Development of Neuroscience Teaching Module