CS219998B1 - Zapojení osobního kardiotachometru - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení osobního kardiotachometru v provedení kapesního přístroje pro kontinuální sledování frekvence srdečního tepu, u něhož jsou spojeny výhody digitálního a analogového řešení použitím vhodných analogových obvodů. Přístroj je opatřen akustickou signalizací každého tepu a charakter akustických signálů indikuje průměrnou frekvenci a probíhající změny srdeční činnosti uživatele přístroje.

Známá zapojení kapesních přístrojů pro kontinuální sledování srdeční frekvence jsou založena buď na digitálním, nebo analogovém principu. V případě digitálního principu se srdeční tep, který se snímá elektrokardiograficky nebo sfygmograficky, převádí na standardní pulsy, které se v pravidelných intervalech čítají a vyjadřují v minutové frekvenci, zobrazované digitálním displejem. Zatímco displej zobrazuje hodnotu zjištěnou v právě uplynulé periodě, čítač se vynuluje a čítá tepy v další měřené periodě. V případě analogového principu se přivádějí standardní pulsy, které odpovídají jednotlivým srdečním tepům, na integrační kondenzátor, ten se trvale vybíjí přes odpor, jehož hodnota je zvolena tak, aby časová konstanta obvodu byla kolem 5 sekund. Napětí na integračním kondenzátoru je nelineární funkcí frekvence srdečního tepu, kterou sleduje se zpožděním odpovídajícím časové konstantě obvodu.

Signalizace frekvence srdečního tepu, která je pod zvolenými hranicemi, mezi nimi nebo nad nimi, je u přístroje pracujícího· na digitálním principu realizována diodovou sítí, napojenou na klopné obvody čítače. U přístroje pracujícího na analogovém principu je tato signalizace frekvence srdečního tepu realizována použitými obvody prahových napětí, které sledují napětí na integračním kondenzátoru.

Řešení přístrojů na základě obou principů mají své výhody 1 nedostatky. Je možné říci, že přístroje zapojené na digitálním principu jsou jednak přesnější, jednak konstrukčně jednodušší, ale použitím logiky TTL se stávají energeticky příliš náročné, pokud mají být realizovány jako kapesní přístroje. Naproti tomu přístroje zapojené na analogovém principu jsou sice energeticky podstatně méně náročné, ale jsou opět náročné po stránce nastavení prahových obvodů.

Nevýhody a nedostatky dosud známých a užívaných zapojení přístrojů pro kontinuální sledování srdeční frekvence jsou v převážné míře odstraněny zapojením osobního kardiotachometru podle vynálezu, v provedení kapesního přístroje pro kontinuální sledování frekvence srdečního tepu, jehož

2199S8 podstatou je monostabilní multivibrátor, jehož výstup je připojen k integračnímu kondenzátoru, který je přes první spínač spojen s paměťovým kondenzátorem, k němuž je připojen elektrometrický obvod s indikačním přístrojem a zároveň jak dolní prahový obvod, tak horní prahový obvod. Dolní prahový obvod je opatřen prvním prvkem pro nastavení jeho dolní hranice napětí a horní prahový obvod je opatřen druhým prvkem pro nastavení jeho horní hranice napětí. Výstup dolního prahového obvodu je spojen s prvním klíčovacím vstupem oscilátoru akustického signálu a výstup horního prahového obvodu je spojen s druhým klíčovacím vstupem oscilátoru akustického signálu. Výstup oscilátoru akustického signálu je přes zesilovače spojen s akustickým indikátorem a klíčovací vstup zesilovače je připojen k výstupu monostabilního multivibrátoru. Zapojení je dále vytvořeno z ovládacího multivibrátoru, jehož výstup je spojen jednak přímo s ovládacím vstupem prvního spínače, jednak přes zpožďovací prvek s ovládacím vstupem druhého spínače, připojeného paralelně k integračnímu kondenzátoru.

Výhody a vyšší účinky zapojení podle vynálezu lze charakterizovat následovně: akustická signalizace každého tepu dovoluje kontinuální sledování frekvence srdečního tepu a kontrolu činnosti osobního přístroje během každé periody. Charakter akustických signálů, tj. impulsů nízké a vysoké akustické frekvence indikuje průměrnou frekvenci sledovaného srdečního tepu v poslední ukončené periodě. Tato průměrná frekvence srdečního tepu je výrazem okamžité činnosti srdce a dovoluje citlivou kontrolu probíhajících změn frekvence srdeční činnosti uživatele osobního přístroje.

Podstata vynálezu je dále vysvětlena pomocí připojených výkresů, na kterých je znázorněno: na obr. 1 — blokové schéma zapojení osobního kardiotachometru, na obr. 2 až 7 průběhy impulsů v jednotlivých obvodech zapojení a jejich vzájemný časový sled.

Na obr. 1 je výstup monostabilního multivibrátoru 1, jehož vstup je připojen ke snímacímu obvodu srdečního tepu, připojen k integračnímu kondenzátoru 2, který je přes první spínač 4 spojen s paměťovým kondenzátorem 5, jehož napětí je trvale snímáno elektrometrickým obvodem 6, k němuž je připojen jednak indikační přístroj 7, jednak dolní prahový obvod 8, jednak horní prahový obvod 9. Oba prahové obvody jsou opatřeny prvky 10, 11, přičemž první prvek 10 nastavuje dolní hranici napětí dolního prahového obvodu 8 a druhý prvek 11 nastavuje horní hranici napětí horního prahového obvodu 9. Výstup dolního prahového obvodu 8 je spojen s prvním klíčovacím vstupem oscilátoru 12 akustického signálu a výstup horního prahového obvodu 9 je spojen s druhým klíčovacím vstupem oscilátoru 12, jehož výstup je přes zesilovač 13 akustického signálu spojen s akustickým indikátorem 14. Klíčovací vstup zesilovače 13 je připojen k výstupu monostabilního multivibrátoru 1. Výstup ovládacího multivibrátoru 15, který tvoří druhou hlavní součást zapojení vedle monostabilního multivibrátoru 1, je spojen jednak přímo s ovládacím vstupem prvního spínače 4, jednak přes zpožďovací prvek 16 s ovládacím, vstupem druhého spínače 3, který je připojen paralelně k integračnímu kondenzátoru 2.

Na obr. 2 je znázorněn sled tvarovaných pulsů 17 výstupního napětí snímacího obvodu srdečních tepů.

Na obr. 3 je znázorněn sled obdélníkových pulsů 18 výstupního napětí monostabilního multivibrátoru 1, na jehož vstup jsou přiváděny tvarované pulsy 17 výstupního napětí snímacího obvodu srdečních tepů.

Na obr. 4 je znázorněn průběh napětí na integračním kondenzátoru 2 během konstantních period, znázorněných úsečkami 19 a 019, které odpovídají frekvenci ovládacího multivibrátoru 15 podle obr. 1.

Průběh nabíjení integračního kondenzátoru 2 podle obr. 1 začíná první částí 25 nabíjecí křivky, za kterou následuje přímá, vodorovná část, která odpovídá konstantnímu napětí na integračním kondenzátoru 2 a za kterou následuje druhá část 26 nabíjecí křivky a tak dále, až poslední část 27 nabíjecí křivky pokračuje poslední přímou částí a nulovací hranou 29 stupňového průběhu, která odpovídá vybití integračního kondenzátoru 2 při jeho nulování. V levé části obr. 4 je znázorněn průběh v případě, že sled pulsů 17 výstupního napětí snímacího obvodu srdečních tepů podle obr. 2 je rychlejší, to znamená, že tepová frekvence je vyšší a tedy také počet obdélníkových pulsů 18 výstupního napětí monostabilního multivibrátoru 1 podle obr. 3 je větší. V pravé části obr. 4 je znázorněn stupňový průběh nabíjení integračního kondenzátoru 2 podle obr. 1 v případě, že sled pulsů 17 je pomalejší, to znamená, že tepová frekvence je nižší a vlivem toho také počet obdélníkových pulsů 18 je menší. V důsledku toho napětí na integračním kondenzátoru 2, který odpovídá velikosti pořadnice 32, je menší nežli napětí na integračním kondenzátoru 2, které odpovídá velikosti pořadnice 28 na konci předchozí periody, která odpovídá úsečce

19.

Na obr. 5 je znázorněn jednak průběh 30 napětí na paměťovém kondenzátoru 5 podle obr. 1 během periody odpovídající úsečce 19, jednak průběh 20 napětí na paměťovém kondenzátoru 5 během následující periody odpovídající úsečce 019. Dále je na obr. 5 alespoň částečně znázorněn průběh 21 napětí na paměťovém kondenzátoru 5 na konci periody odpovídající úsečce 019 a na začátku následující periody. Přitom napětí na paměťovém kondenzátoru 5 odpovídající po219998 radnici 028 je stejně velké jako napětí na integračním kondenzátorů 2, které odpovídá pořadnici 28 na obr. 4. To znamená, že obě pořadnice 028 a 28 jsou stejně velké. Obdobně jsou stejně velké pořadnice 031 a 31, 032 a 32, a tedy stejně velká jsou také dvě napětí, která odpovídají vždy těmto dvěma pořadnicím, jak je patrno z obr. 4 a obr. 5.

Na obr. 6 je znázorněn obdélníkový puls 22 napětí generovaného ovládacím multivibrátorem 15 podle obr. 1. Náběžná hrana 33 pulsu 22 a počátek nabíjení paměťového kondenzátorů 5 v periodě odpovídající úsečce 019 se shodují. Puls 22 má závěrnou hranu 34.

Na obr. 7 je znázorněn nulovací puls 23 pro ovládání druhého spínače 3, jímž se vynuluje integrační kondenzátor 2 podle obr. 1. Tento napěťový puls 23 se generuje se zpožděním, odpovídajícím úsečce 24, vzhledem k závěrné hraně 35 pulsu 22 pomocí zpožďovacího prvku 16 podle obr. 1.

Činnost přístroje zapojeného podle vyná; lezu: tvarované pulsy 17 výstupního napětí snímacího obvodu srdečních tepů budí monostabilní multivibrátor 1, na jehož výstupu vznikají obdélníkové pulsy 18 konstantního napětí a délky, které jsou shodné s počtem srdečních tepů 17. Tyto obdélníkové pulsy 18 nabíjejí integrační kondenzátor 2 po dobu trvání každého z nich. Sepnutí prvního spínače 4 je ovládáno pulsy podle obr. 6, generovanými ovládacím multivibrátorem 15. Na integračním kondenzátorů 2 vzniká průběh napětí podle obr. 4, přičemž první puls 18 nabíjí integrační kondenzátor 2 podle části 25 nabíjecí křivky; pak zůstává v intervalu mezi prvním a druhým pulsem 18 integrační kondenzátor 2 nabit na stálou hodnotu napětí. Druhý puls 18 opět nabíjí integrační kondenzátor 2 podle části 26 nabíjecí křivky; pak opět zůstává v intervalu mezi druhým a třetím pulsem 18 integrační kondenzátor 2 nabit na stálou hodnotu napětí, která je však vyšší nežli napětí v intervalu mezi prvním a druhým pulsem ze sledu pulsů 18. Nabíjení integračního kondenzátorů 2 se opakuje během první periody odpovídající úsečce 19, až po posledním nabíjení podle části 27 nabíjecí křivky integračního kondenzátorů 2 má jeho napětí hodnotu odpovídající pořadnici 28. V posledním intervalu periody odpovídající úsečce 19, to znamená po posledním pulsu 18 této periody, se náběžnou hranou 33 pulsu 22 z výstupu ovládacího multivibrátoru 15 sepne první spínač 4 a paměťový kondenzátor 5 se nabije na napětí integračního kondenzátorů 2, lépe řečeno napětí integračního kondenzátorů 2 se přenese na paměťový kondenzátor 5, takže například původní napětí paměťového kondenzátorů

5, které odpovídalo průběhu 30 podle obr. 5 o konstantní hodnotě, se zvýší na hodnotu odpovídající průběhu 20 napětí, které odpovídá pořadnici 028 na obr. 5, označené na obr. 4 pořadnicí 28. Přenos napětí z integračního kondenzátorů 2 do paměťového kondenzátorů 5 trvá po dobu odpovídající šířce pulsu 22. Závěrnou hranou 35 pulsu 22 se rozpojuje první spínač 4, čímž se odpojí paměťový kondenzátor 5 od integračního kondenzátorů 2 a zároveň se spustí zpožďovací prvek 16 závěrnou hranou 35 pulsu 22. Zpožďovací prvek 16 generuje po zpoždění, odpovídajícím úsečce 24, za závěrnou hranou 35 pulsu 22 nulovací puls 23, kterým se uvede v činnost druhý spínač 3 podle obr. 1, kterým se integrační kondenzátor 2 vynuluje a připraví k nabíjení novými pulsy 18 během další periody.

Signální činnost přístroje je odvozena z hodnocení relativní velikosti napětí na paměťovém kondenzátorů 5, které je srovnáváno se dvěma napětími prahových obvodů 8 a 9, nastavitelných pomocí dvou prvků 10 a 11. Na dolním prahovém obvodu 8 se nastavuje prvním prvkem 10 dolní hranice napětí, která odpovídá dolní hranici sledované tepové frekvence, například od 40 do 150 tepů za 1 minutu. Na horním prahovém obvodu 9 se nastavuje druhým prvkem 11 horní hranice napětí, která odpovídá horní hranici sledované tepové frekvence, například od 80 do 180 tepů za 1 minutu. Horní hranice tepové frekvence musí být vždy vyšší než její dolní hranice, a to alespoň například o hodnotu 30 tepů za 1 minutu. V případě, že napětí na paměťovém kondenzátoru 5 je vyšší než nastavená dolní hranice napětí na dolním prahovém obvodu 8, která odpovídá dolní hranici sledované tepové frekvence, je oscilátor 12 akustického signálu vypnut. V případě, že napětí na paměťovém kondenzátorů 5 klesne pod dolní hranici napětí, která odpovídá dolní hranici sledované frekvence, oscilátor 12 akustického signálu se uvede do trvalé činnosti. V případě, že napětí na paměťovém kondenzátorů stoupne nad horní hranici napětí na horním prahovém obvodu 9, která odpovídá horní hranici sledované tepové frekvence, oscilátor akustického signálu se rovněž uvede do trvalé činnosti, ovšem na vyšší akustické frekvenci nežli předtím. V případě, že sledovaná tepová frekvence má hodnotu, která leží mezi hodnotami nastavené dolní hranice a nastavené horní hranice sledované tepové frekvence, pak je zesilovač 13 akustického signálu klíčován pulsy přiváděnými z výstupu monostabilního multivibrátoru 1 a akustický indikátor 14 reprodukuje rázy odpovídající sledovanému srdečnímu tepu.

Claims (2)

1. PREDMÍT

   Zapojení osobního kardiotachometru v provedení kapesního přístroje pro kontinuální sledování frekvence srdečního tepu, vyznačené tím, že je vytvořeno z monostabilního multivibrátoru (1), jehož výstup je připojen k integračnímu kondenzátoru (2), který je přes první spínač (4) spojen s paměťovým kondenzátorem (5), k němuž je připojen elektrometrický obvod (6) s indikačním přístrojem (7) a zároveň jednak dolní prahový obvod (8), jednak horní prahový obvod (9), přičemž dolní prahový obvod (8) je opatřen prvním prvkem (10) pro nastavení jeho dolní hranice napětí a horní prahový obvod (9) je opatřen druhým prvkem (11) pro nastavení jeho horní hranice napětí, zatímco výstup dolního prahoVYNÁLEZU vého obvodu (8) je spojen s prvním klíčovacím vstupem oscilátoru (12) akustického signálu, výstup horního prahového obvodu (9) je spojen se druhým klíčovacím vstupem oscilátoru (12) akustického signálu, výstup oscilátoru (12) akustického signálu je přes zesilovač (13) akustického signálu spojen s akustickým indikátorem (14) a klíčovací vstup zesilovače (13) akustického signálu je připojen k výstupu monostabilního multivibrátoru (1), a dále je zapojení vytvořeno z ovládacího multivibrátoru (15), jehož výstup je spojen jednak přímo s ovládacím vstupem prvního spínače (4), jednak přes zpožďovací prvek (16) s ovládacím vstupem druhého spínače (3), připojeného paralelně k integračnímu kondenzátoru (2).
2. 2 listy výkresů