SU1277949A1

SU1277949A1 - Apparatus for checking changes of heart rate under physical load

Info

Publication number: SU1277949A1
Application number: SU843746665A
Authority: SU
Inventors: Георгий Иванович Сидоренко; Александр Владимирович Фролов; Владимир Ильич Станкевич
Original assignee: Белорусский научно-исследовательский институт кардиологии
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1986-12-23

Abstract

Изобретение относитс к медицинской технике. Цель изобретени - повьшение точности регламентации физической нагрузки. Устройство содержит Датчик частоты сердечных сокращений, блок измерени частоты сердечных сокращений , блок определени нагрузки. Датчик, формирователь, блок преобразовани частоты в напр жение, блок дифференцировани , блок масштабировани и первый вход блока сравнени соединены последовательно. Устройство позвол ет следить за реакцией сердечно-сосудистой системы во врем выполнени физической нагрузки. При зтом сопоставл ют величину приращени частоты сердечных сокращений с величиной приращени темпа движени . .с Это позвол ет интенсифицировать дви (О гательный режим при уменьщении сте (Л пени риска возникновени нарушений сердечной де тельности при реабилитации кардиологических больных. 3 ил.The invention relates to medical technology. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the regulation of physical activity. The device contains a heart rate sensor, a heart rate measurement unit, a load detection unit. A sensor, a driver, a frequency-to-voltage conversion unit, a differentiation unit, a scaling unit, and the first input of the comparison unit are connected in series. The device monitors the response of the cardiovascular system during exercise. At the same time, the magnitude of the heart rate increment is compared with the magnitude of the movement rate increment. .c This allows to intensify the movement (Operative regimen with a decrease in heart rate (L risk of the occurrence of cardiac abnormalities in the rehabilitation of cardiac patients. 3 ill.

Description

Изобретение относитс к медицинской технике, а именно к диагностическим устройствам, и может быть использовано .дл раннего вы влени патологии ;сердечно-сосудистой системы в услови х повседневной де тельностиThe invention relates to medical technology, in particular to diagnostic devices, and can be used for early detection of pathology of the cardiovascular system in the context of daily activities.

Целью изобретени вл етс повышение точности регламентации физической нагрузки.The aim of the invention is to improve the accuracy of the regulation of physical activity.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - зависимость изменени ЧСС от величины физической нагрузки; на фиг.З диаграмма напр жений в основных точках схемы устройства .Figure 1 shows the block diagram of the device; 2 shows the dependence of the change in the heart rate on the amount of physical activity; Fig. 3 is a voltage chart at the main points of the device circuit.

Устройство дл контрол изменени ЧСС и физической нагрузки содержит датчик 1 частоты сокращений, блок 2 изменени частоты сердечных сокращений , включающий формирователь 3 и блок 4 преобразовани частоты в напр жение , блок 5 дифференцировани , блок 6 масштабировани , датчик 7 физической нагрузки, блок 8Определени нагрузки, включающий формирователь 9 и блок 10 преобразовани частоты в напр жение, инерционный -блок 11, блок 12 дифференцировани , блок 13 сравнени , блок 14 разрешени шдикации и блок 15 индикации. Д51тчик 1, формирователь 3, блок 4 преобразовани частоты в напр жение, блок 5 дифференцировани , блок 6 масштабировани и первый вход блока 13 сравнени соединены последовательно. Датчик 7, формирователь 9, блок И) преобразовани частоты в напр жение, .инерционный блок 11, блок 12 дифференцировани и второй вход блока 13 сравнени соединены последоват(шьно. Выход блока 13 сравнени соединен с первым входом блока 14 разрешени индикации , второй вход блока 14 соединен с выходом блока 12 днфферен7дирог вани , а выход блока 14 соединен с входом блока 15 индикации.The device for monitoring the change in heart rate and physical load contains a frequency reduction sensor 1, a heart rate change module 2, including a driver 3 and a frequency-to-voltage unit 4, a differentiation unit 5, a scaling unit 6, a physical load sensor 7, a load-determining unit 8, a driver 9 and a frequency-to-voltage conversion unit 10, an inertial-unit 11, a differentiation unit 12, a comparison unit 13, a display resolution unit 14, and a display unit 15. The sensor 1, the driver 3, the frequency-to-voltage conversion unit 4, the differentiation unit 5, the scaling unit 6 and the first input of the comparison unit 13 are connected in series. Sensor 7, driver 9, block I) frequency conversion to voltage, inertial unit 11, differentiation unit 12 and the second input of comparison unit 13 are connected in series (pin. Output of comparison unit 13 is connected to the first input of display permission unit 14, second input of the unit 14 is connected to the output of the unit 12 DNDF-77drogs, and the output of the unit 14 is connected to the input of the display unit 15.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Прибор включают S момент, когда человек находитс в покое. При этом частота сердечных сокращений человека имеет определенное значение и на выходе формировател 3 имеетс последовательность импульсов, частота следовани которых соответствует ЧСС. Физическа нагрузка в этот момент равна нулю и на выходе формировател 9 сигнал отсутствует.The device includes an S moment when the person is at rest. At the same time, the human heart rate has a definite value, and at the output of the imaging unit 3 there is a sequence of pulses, the frequency of which corresponds to the HR. The physical load at this moment is zero and there is no signal at the output of the driver 9.

После начала движени , например ходьбы с темпом 70-80 ш-мин, на выходе формировател 9 по вл ютс импульсы , частота следовани которых пропорциональна темпу движени . На выходе блока 10 преобразовани частоты в напр жение по вл етс скачок напр жени , соответствующей приращению физической нагрузки (темпу движени ).After the start of movement, for example, walking with a tempo of 70-80 W-min, pulses appear at the output of shaper 9, the frequency of which is proportional to the rate of movement. At the output of the frequency-to-voltage conversion unit 10, a voltage jump occurs corresponding to an increase in physical activity (rate of movement).

Частота сердечных сокращений постепенно возрастает и становитс равной новому установившемус значению, соответствующему денной физической нагрузке.The heart rate gradually increases and becomes equal to the new steady-state value corresponding to the given physical exertion.

Дл синхронизации процессов ЧСС и физической нагрузки используетс инерционный блок 11 преобразующий скачок напр лсени . с выхода блока 10 в сигнал, форма которого сходна с сигналом изменени ЧСС. На выходах блоков 5 и 12 дифференцировани формируютс электрические сигналы, соответствующие производным сигналов нагрузки и частоты сердечных сокраще- fIn order to synchronize the processes of the heart rate and physical activity, an inertial unit 11 is used which converts the jump in the field of drift. from the output of block 10 into a signal whose form is similar to the signal of a change in heart rate. At the outputs of blocks 5 and 12 of the differentiation, electrical signals are formed, corresponding to the derivatives of the load signals and the heart rate f

НИИ.SRI.

Как правило, производна сигнала ЧСС по амплитуде не совпадает с производной сигнала физической нагрузки ввиду индивидуальности угла наклона графика зависимости ЧСС от нагрузки. Поэтому на начальном участке характеристики зависимости ЧСС от физическойнагрузки , например медленной ходьбы, провод т масштабирование прибора, т.е. уравнивание по амплитуде производной сигнала ЧСС с производной сиг .нала физической нагрузки. Масштабирование осуществл етс при помощи . блока 6 масштабировани блока 6 мас штабировани , путем подстройки амплитуды сигнала производной ЧСС. Тем самым на всем диапазоне линейной зависимости ЧСС от нагрузки, соответствующему приращению физической нагрузкиAs a rule, the derivative of the HR signal in amplitude does not coincide with the derivative of the signal of physical activity due to the individuality of the angle of inclination of the graph of the dependence of HR on the load. Therefore, in the initial part of the characteristics of the dependence of heart rate on physical load, for example, slow walking, the instrument is scaled, i.e. equalization of the amplitude of the derivative of the heart rate signal with the derivative of the signal. Scaling is done with. block 6 scaling block 6 scaling, by adjusting the amplitude of the signal of the derived heart rate. Thus, the entire range of the linear dependence of the heart rate on the load, the corresponding increment of physical activity

5 (темпу движени ) соответствует такое же приращение ЧСС.5 (rate of movement) corresponds to the same HR increment.

Масштабирование производитс только при нагрузках, привычных дл данного человека за врем , равноеScaling is done only with loads that are familiar to the person for a time equal to

0 адаптации сердечно-сосудистой системы к новой нагрузке, например 12-15 с до момента пропадани звукового сигнала . Таким образом, при минимальной нагрузке производитс настройка при5 ббра на конкретного человека. В диапазоне линейной зависимости приращение ЧСС с(зответСтвует приращению физнагрузки . Прибор масштабируют перед каждьгм пользованием, так как даже у одного и того же человека зависимость чес от нагрузки может со временем изменитьс ввиду тренирован ности или детренированности организма . Производные сигналов ЧСС и физической нагрузки поступают на соответ ствующие входы блока 13 сравнени . Блок 13 выдает сигнал рассогласовани в случае, если амплитуда производной сигнала ЧСС отличаетс от амплитуды производной сигнала физической нагрузки больше, чем порог сраба 13 сравнени , тывани блока dU,i dUfe iUu где - производна сигнала ЧСС; производна сигнала физической нагрузки; коэффициент масштабировани , характеризующий инди видуальный наклон характе ристики ЧСС от нагрузки; б - порог срабатывани блока сравнени . Величина порога срабатьшани блока 13 сравнени выбираетс из услови компенсации некоторой нелинейности приращени ЧСС приращению физической нагрузки, обусловленной погрешност ми преобразовани частоты в напр жение блоками 4, 10 и погрешностью инерционного блока 11, Сигнал рассогласовани на выходе блока 13 сравнени может возникнуть при двух услови х: прибор неотмасштабирован ; физическа нагрузка чрезмерна дл данного человека, что вызывает неадекватное изменение ЧСС. В первом случае при помощи блока 6 масштабировани уравнивают амплиту ды производных сигналов ЧСС и физической нагрузки описанный способом. Тем самым оставл ют только одно условие срабатывани блока 13 сравнени .0 adaptation of the cardiovascular system to the new load, for example, 12-15 s until the sound signal disappears. Thus, with a minimum load, a setting of 5 bbr for a particular person is made. In the range of linear dependence, the increment in HR is (incrementally incrementing physical load. The device is scaled before each use, since even for the same person, load dependency can change over time due to fitness or detraining of the body. the corresponding inputs of comparator block 13. Block 13 generates an error signal in case the amplitude of the derived HR signal differs from the amplitude of the derived signal of the physical signal loads greater than the threshold of comparing slave 13, dU block sweep, i dUfe iUu where is the derivative of the HR signal, derivative of the physical load signal, the scaling factor characterizing the individual slope of the HR characteristic from the load; Comparison unit 13 is selected from the condition of compensating for a certain nonlinearity of the HR increment to the increment of physical activity caused by the frequency conversion errors in the voltage by blocks 4, 10 and the inertial error unit 11, the error signal at the output of the comparison unit 13 may occur under two conditions: the device is unscaled; Exercise is excessive for this person, which causes inadequate change in heart rate. In the first case, using the scaling unit 6, they equalize the amplitudes of the derived signals of the heart rate and physical activity described by the method. Thereby, only one trigger condition of the comparison unit 13 is left.

Сигнал с выхода блока 13 сравне- ни поступает на один из выходов блока 14 разрешени индикации, который пропускает этот сигнал только при условии, если на его втором входе присутствует разрешающий сигнал с блока 10 (положительное значение производной сигнала физической нагрузки ) . Это обусловлено тем, что за1The signal from the output of block 13 is compared to one of the outputs of block 14 of the display resolution, which passes this signal only under the condition that at its second input there is an enabling signal from block 10 (positive value of the derivative of the physical load signal). This is due to the fact that

Claims

an indication resolution unit and an indication unit, characterized in that, in order to improve the accuracy of the regulation of physical activity, it contains two differentiation units, a scaling unit and an inertial unit, the heart rate measuring unit and the load determining unit each consisting of a generator and a conversion unit frequency, voltage, with a heart rate sensor. 494, the dependence of the heart rate on the load, while decreasing the latter, is changed according to another law, and it is advisable to monitor the cardiovascular system only when the load increases, since a gradual decrease does not lead to disruption of the heart. Therefore, with a positive value of the derivative of the physical load signal and if it does not correspond to the value of the derivative of the HR signal, the signal from the display unit 14 is sent to the display unit 15 — the device beeps. When receiving a sound signal, the user performs scaling of the device (if the load value is less than the critical one) or reduces physical activity (rate of movement). Thus, the device allows you to monitor the reaction of the cardiovascular system during exercise {1 physical activity, comparing the magnitude of the HR increase with the magnitude of the movement rate increment. This allows the motor mode to be intensified while reducing the risk of cardiac abnormalities in the rehabilitation of cardiac patients. The proposed device can be used in the practice of physical therapy, in everyday life, in the process of sports training, during space flights, etc. Claims An apparatus for monitoring changes in heart rate during exercise, comprising heart rate and exercise sensors, a heart rate measurement unit, a load detection unit, a comparison unit.

5 1

the first driver, the first frequency-to-voltage conversion unit, the first differentiation unit, the scaling unit and the first input of the reference unit are connected in series, and the physical load sensor, the second driver, the second frequency-to-voltage conversion unit, inertia

2779496

The second unit, the second differentiation unit and the second input of the comparator unit are connected in series, the output of the comparator unit, the first input of the indication decision block 5 are connected in series, and the second input of the display resolution unit is connected to the output of the second differentiation unit.