SU901861A1 - Эргомонитор - Google Patents

Description

(54) ЭРГОМОНИТОР

Изобретение относитс  к измери тельной технике, в частности к прибо рам медицинской диагностики сердеч-. ной аригмии и определени  неличины физической нагрузки, при которой наступила аритми , и может быть исполь зовано в научных медицинских исследовани х . .Известно устройство дл  вы влени  сердечной аритмии (кардиомонитор), позвол ющее распознать наличие аритмии как в покое человека., так и в процессе физической нагрузки или переходных процессах 1. Этот кардиомонитор, вы вл   наличие аритмии, не позвол ет судить о величине физической нагрузки, при которой поступила аритми , что особенно важно дл  больных сердечно-со судистыми заболевани ми во врем  медицинской реабилитации после перенесенного инфаркта г шокарда, Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  электронный эргометр, содержащий преобразователь, выполненны на основе сейсмодатчика, формирователь импул:ьсов, два мультивибратора делитель частоты,, счетчик работы, счетчик мощности, регулируег.шй таймер , блок установки интервалов таймера , блок установки индивидуальных данных человека, блок установки допустимого порога работы, блок установки допустимого порога мощности, блок установки нул , ри схемы сравнени , блок разрешени  индикации, регистр, схему ИХШ, блок переключени  индикации и блок питани  2. Известный Ъргометр позвол ет измер ть и регистрировать работу и мощность ;;человека, однако не дает ответа о работе сердца в момент выполнени  физических нагрузок. Так как, выполн   физическую нагрузку, человек совершает работу, аритмию может вызвать работа, совершенна  человеком в предшествующий момент времени, то представл ет интерес определение мощности, развиваемой человеком при совершении работы в этот момент. , Цель изобретени  - определение и индикаци  величины нагрузки, при которой наступает сердечна  аритми . Указанна  цель .достигаетс  тем, что устройство, содержащее корпус, преобразователь, формирователь импульсов , регулируемый высокрчастот- ный мультивибратор, блок установки индивидуальных данных человека, де литель частоты, счетчик работы, счетчик мощности, индикатор, блок установки допустимого порога-работы, бло установки допустимого порога мощности , низкочастотный мультивибратор, смеситель, таймер, блок установки ин тервалов таймера, регистр, один эле мент ИЛИ, схему сравнени  работы, первую схему сравнени  мощности, вто рую схему сравнени  мощности, блок эаэрешени  индикации мощности, блок переключени  индикации, блок установ ки в ноль, блок питани , снабжено кардиомонитором, формирователем сигнала аритмии, блоком разрешени  индикации нагрузки, при которой наступает аритми , вторым регистром, вторым блоком установки в ноль, вторым элементом ИЛИ, причем выход кардиомонитора соединен со входом формировател  сигнала аритмии, выход которого соединен с управл ющими входами блока разрешени  индикации нагрузки, при которой наступает аритми , индикатора н второго регистра, а также с входом первого элемента ИЛИ, при этом выходы блока разрешени  индикации нагрузки, при которой наступает аритми , соединены с информационными входами-индикатора, а входы - с выходами второго регистра, входы которого соединены с выходами второго регистра, входы которого соединены с выходаи. счетчика мощности, входами первого регистра и с входами первой схемы сравнени  мощности, установочный вход второго регистра соединен с выходом таймера, управл ющим входом счетчика мощности и с одним из установочных входов этого счетчика, второй установочный вход счетчика мощности соединен с установочным входом- первого регистра и свыходом второго блока установки в ноль, вход которого соединен с выходом второй схемы сравнени  мощности вторым входом первого элемента ИЛИ и с одним из входов второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с блоком переключени  индикации а выход - с управл ющими входами блока разрешени  индикации мощности и индикатора, вход первого блока установки в ноль соединен с выходом схемы сравнейи  работы и третьим входом первого элемента ИЛИ, а дели тель частоты соединен со счетным входом счетчика мощности своим вторым входом. Структурна  схема эргомонитора представлена на чертеже. Эргомонитор состоит из преобразо вател  1, формировател  2 импуль . сов, высокочастотного мультивибрато ра 3, делител  4 частоты, счетчика работы, индикатора б, блока 7 уста новки индивидуальных данных человека , блока 8 установки лопуетимого порога работы, схемы 9сравнени  ра боты; низкочастотного мультивибратора 10, смесител  11, таймера 12, блока 13 установки интервалов таймера, счетчика 14 мощности, регистра 15, схемы 16 сравнени  мощности, блока 17 - установки порога мощности, схемы 18 сравнени  мощности,блока 19 разрешени  индикации мощности, блока 20 переключени  индикации, элемента 21 ИЛИ, элемента 22 ИЛИ, блока 23 установки в ноль, блока 24 установки в ноль, кардиомонитора 25, формировател  26 -.сигнала аритмии, блока 27 разрешени  индикации нагрузки , при которой наступила аритми , регистра 28 и блока 29 питани . Выход преобразовател  1, состо щего по крайней мере из одного сейсмодатчика , подключен ко входу формировател  2 импульсов, выход которо го соединен с первым входом высокочастотного мультивибратора 3. диапазон частот-мультивибратора 3 регулируетс  блоком 7 установки индивидуальных данных человека. Выход мультивибратора 3 соединен со счетным входом делител  4 частоты и первым входом смесител  11. Делитель частоты одним своим выходом подключен к счетному входу счетчика 5 работы,а. вторым выходом - к счетному выходу счетчика 14 мощности. Выходы счетчика 5 работы подключены к первым информационным входам индикатора 6 и к первым входам схемы 9 сравнени  работы. Ко вторьвл входам схемы 9 сравнени  работы подключен блок В установки допустимого порога нагрузки , а выход схемы 9 сравнени  соединен с третьим входом элемента 22 ИЛИ и со входом блока 23 установки в ноль, выход последнего соединен с : установочными входами делител  4 частоты и счетчика 5 работы, а вход элемента 22 ЮШ соединен со вторым входом мультивибратора 3 и с управл ющими входами делител  4 частоты и низкочастотного мультивибратора 10, выход которого подключен ко второму входу смесител  11. Выход смесител  11 соединен с сигнальным входом индикатора 6. Выход таймера 12 подключен к управл ющему входу счетчика 14 мощности - первому установочному входу счетчика 14 мощности и установочному входу регистра 28. Временной интервал таймера 12 регулируетс  блоком 13 установки интервалов , который соединен с таймером 12. Выходы счетчика 14 соединены со входами регистров 15 и 28 и с первыми входами схемы 16 сравнени  мощности . Выходы регистра 15 подключены ко вторым входам схемы 16 сравнени , первым входам схекш 18 сравнени  мощности и ко входам блока 19 разрешени  индикации мощности. Выход схемы 16 сравнени  соединен с управл ю-) щим входом регистра 15. Ко вторым входам схемы 18 сравнени  мощности подключен блок 17 установки порога мощности, а выход схемы 18 соединен со вторым входом элемента 22 ИЛИ, первым входом элемента 21 ИЛИ и со входом блока 24 установки в ноль. Выход блока 24 соединен со вторым установочным входом счетчика 14 и с установочным входом регистра 15. Блок 20 переключени  индикации подключей ко второму входу элемента 21 ИЛИ, выход которого соединен с управл ющим входом блока 19 разреше ни  индикации мощности и с первым управл ющим входом индикатора 6, а выходы блока 19 соединены со вторыми информационными входами индикато ра 6. Кардиомонитор 25 своим выходом подключен ко входу формировател  26 сигнала аритмии, который своим вы ходом соединен с первым входом элемента 22 ИЛИ, вторым управл ющим вхо дом индикатора б, управл ющим входом блока 27 разрешени  индикации нагрузки , при которой наступила аритми , и с управл ющим входом регистра 28, который своими выходами подключен ко входам блока 27, выходы ко торого соединены с третьими информационными входами индикатора 6, Эргомонитор работает следующим образом. Предварительно переключатель блока 7 установки индивидуальных данных человека устанавливают в положение, соответствующее индивидуальным ранным конкретного человека (весу, росту , средней длине шага, темпу движени ) . Переключателем блока 8 допус тимого порога работы устанавливают допустимое значение работы дл  данного человека. Переключателем блока 13 установки интервалов таймера устанавливают врем , за которое будет оцениватьс  значение мощности, а переключателем блока 17 установки порога мощности устанавливают допустимый порог мощности дл  данного человека. При включении питани  производитс  автоматическа  установка в ноль блоков 4, 5, 14, 15 и 28. Эргомонитор подготовлен к работе. При этом с выхода схемы 9 сравнени , схемы 18 сравнени  и с выхода блока 26 поступает сигнал на входы элемента 22 ИЛИ на выходе которого по вл етс  сигнал поступающий на второй вход мультивибратора 3, управл ющие входы мультивибратора 10 и делител  4 частоты Вследствие этого счетный вход делител  4 частоты Окажетс  открытым дл  поступлени  импульсов с выхода мультивибратора 3, который во врем  действи  управл ющего импульса с выхода блока 2 будет их генерировать мультивибратор 10. окажетс  заблокирован ным, смеситель Ц - закрытым по выходу мультивибратора 10. При ходьбе или беге человек совершает колебательные движени  в вертикальной плоскости. Амплитуда этих колебаний зависит от индивидуальных данных человека (веса,роста и т.д.), но в среднем составл ет 1,5-3 см. Преобразователь 1 воспринимает эти , колебани  и преобразует их в электрический сигнал, который поступает в формирователь 2 импульсов. На выходе последнего образуютс  импульсы, длительность которых пропорциональ-на амплитуде, колебаний центра т жести человека. Эти импульсы поступают на соответствующий вход мультивибра тора 3, который генерирует высокочастотные импульсы во врем  действи  импульса с выхода блока 2. Частота генерации мультивибратора 3 определ етс  положением переключател  блока 7. Пачки импульсов с выхода мультивибратора 3 поступают на счетный вход делител  4 частоты, который представл ет собой многоразр дный двоичный счетчик с двум  выходами. Коэффициент делител  частоты выбран, таким, что с первого выхода делител  4 выходит импульс, эквивалентный 1 кгм, а со второго - эквивалентный 100 кгм. С выхода делител  4 частоты им:-.пульсы , эквивалентные 100 кгм, поступают на счетный вход счетчика 5 работы. Код с выхода счетчика 5 поступает одновременно на схему 9 сравнени  и на индикатор б, который индицирует проделанную работу в соответствующих единицах. При соответствии кода с выхода счетчика 5 коду допустимого порога 1ра.боты, установленного с помощью перек.пючател  блока 8, на выходе схемы 9 сравнени  работы формируетс  сигнал Резерв исчерпан , который поступает через элемент .22 ИЛИ на соответствующий вход мультивибратора 3 и последний начинает генерировать импульсы ВЫСОКОЙ частоты непрерывно . Сигнал Резерв исчерпан одновременно поступает на управл ю- . щий вход делител  4 частоты и запрещает этим прохождение импульсов с выхода мультивибратора 3 на счет- ный вход делител  4, а также поступает на управл ющий вход мультивибратора 10 и обеспечивает режим генерации последнего. Низкочастотный сигна .л мультивибратора Ю и высокочастотный сигнал мультивибратора 3 поступают в смеситель 11, на выходе которого получаютс  пачки импульсов. Частота поступлени  пачек равна частоте мультивибратора 10, а .частота заполн ющих импульсов в пачке - частоте мультивибратора 3. Так как по входу делитель 4 закрыт, то на выходе счетчика 5 работы будет код.

равный предварительно установленному допустимому порогу работы, значение которого будет отражено в инди-i каторе 6. Сигнал с выхода смесител  11 поступает на сигнальный вход индикатора 6, по которому он формирует прерывистый сигнал и обеспечивает мигание цифр шкалы индикатора, что привлекает внимание человека. Кроме того, сигнал CQ схемы 9 сравнени  работы поступает на блок 23 установки в ноль. Блок 23 представл ет собой устройство, которое по истечении определенного времени, например 30 с, вырабатывает импульс сброса (реле времени). По истечении 30 с блок 23 устанавливает делитель (частоты и счетчик 5 работы в ноль. Так как код со счетчика 5 уже не равен коду установленного допустимого порога работы, то схема 9 сравнени  перестает вырабатывать сигнал Резерв исчерпан , индикатор б прекращает подачу звукового и визуально го сигнала, а эргомонитор переходит в первоначальное состо ние, и измерение работы начинаетс  сначала Врем  30 с выбрано из расчета чтобы человек -мог, услышав сигнал, прекратить движение и считать, значение достигнутого порога со шкалы индикатора б. В случае необходимости это врем  можно выбрать другим.

Измерение мощности, развиваемой человеком, во врем  ходьбы или бега , осуществл етс  следующим образо

С выхода делител  4 частоты импульсы , эквивалентные 1 кгм, поступают на счетный вход счетчика 14 моности , на управл ющий вход которого поступает разрешающий сигнал с выхода таймера 12. Длительность разрешающего сигнала определ етс  положением переключател  блока 13 установки интервалов таймера. Таким образо в интервал времени, в течение которого на управл ющем входе счетчика 14 присутствует разрешающий сигнал, в счетчик 14 поступают импульсы с выхода делител  4 частоты. В счетчике 14 образуетс  двоичный код, соответствующий мощности, развиваемой человеком во врем  движени  за ланный отрезок времени. По истечении заданного интервала времени код .с выхода счетчика 14 поступает в схему 16 сравнени  мощности и регистр 28. В блоке 16 код счетчика 14 сравниваетс  с кодом регистра 15, В регистре 15 хранитс  код, соответствующий мощности человека в один из предшествующих отрезков времени. В регистре 28 хранитс  код предшествущего интервала измерени . Если код счетчика 14 оказываетс  по величине меньше кода регистра 15, то код в регистре 15 сохран етс , а при образовании на выходе таймера 12 очередного разрешающего сигнала счетчи

14 и регистр 28 устанавливаютс  в ноль и осуществл етс  измерение мощности в очередной интервал времени, В счетчике 14 образуетс  новый код.

Если за какой-то интервал времени код счетчика 14 станет больше по величине чем код регистра 15, то на выходе схемы 16 сравнени  образуетс  сигнал, посредством которого код со счетчика 14 перепишетс  в регистр 15. После этого под действием сигнала с таймера 12 счетчик 14 в ре-гистр 28 устанавливаютс  в состо ние ноль и начинаетс  измерение мощности в последующий интервал времени

Таким образом в регистре 15 образуетс  код, соответствующий максимальной мощности, которую развил человек при ходьбе или бега, а в регистре 28 хранитс  код, соответствующий мощности за предыдущий интервал -Времени,

Код регистра 15 сравниваетс  в схеме 18 сравнени  с пороговым значением , установленным предварительно с помощью переключател  блока 17 установки порога мощности. При до стижении этого порога на выходе схемы 18 сравнени  образуетс  сигнал, который одновременно поступает на элементы 21 и 22 Ш1И блок 24 установки в ноль,-С выхода элемента 22 ИЛИ сигнал поступает на вход мультивибратора 3, управл ющие входы делител  4 частоты и мультивибратора 1 Включаютс  аналогичным образом звукова  и Визуальна  индикаци  эргомонитора . Сигнал с выхода элемента 21 ИЛИ поступает на управл ющие входы блока 19 разрешени  индикации мощности и индикатора 6. По этому сигналу блок 19 пропустит код с регистра 15 на информационные входы индикатора 6, а индикатор 6 прекратит индицировать значение работы и будет индицировать значение мощности, Та КИМ образом, произойдет автоматическа  индикаций цифрового значени  достигнутого порога мощности.

Claims (1)

1. Одновременно с этим сигнал со схемы 18 сравнени  поступает на блок 24 установки в ноль, выполненный по аналогии с блоком 23 установки в ноль. По истечении 30 с блок 24 установки в ноль счетчик 14 и регистр 15, схема 18 прекратит вырабатывать сигнал сравнени  и индикации мощности (достигнутого Порога) и звукова  индикаци  Прекратитс . Блок 20 переключени  индикации представл ет собой одноимпульсное устройство (R.5триггер ) с кнопкой и служит дл  считУвани  значени  максимальной мощности в случае необходимости. Дл  этого достаточно нажать кнопку и индикатор будет индицировать .значение мощности, достигнутое человеком в один из предшествующих моментов времени. Врем  индикации мощности в этом случае будет равно времени, на которое нажата кнопка. OjiHOBpeMeHHO с измерением работы и мощности эргомонитора контролируют работу сердца с помощью кардиомонитора 25. Может произойти так, чт развиваема  человеком мощность вызо вет сердечную аритмию. Эта мощность может оказатьс  меньше допустимого псэрога мощности вследствие общей ус талости человека (например, перед этим выполнен большой объем работы) Но уже сам факт аритмии  вл етс  до статочным дл  прекращени  нагрузки. Наличие аритмии вызывает на выхо де кардиомонитора 25 по влени  сигнала , который поступает на вход фор . ммровател  26 сигнала аритмии, пред ставл ющего собой одноимпульсную схе му, например ждущий мультивибратор с большой длительностью импульса (30 с). По вление этого импульса включает аналогичным способом звуко вую и визуальную индикацию эргомони тора (через элемент 22 ИЛИ). Этот же импульс поступает на управл ющий вход блока 27 разрешени  индикации нагрузки, при которой наступила арит ми , на управл ющий вход индикатора 6 и на управл ющий вход регистра 28 По этому сигналу блок 27 .пропустит код регистра 28 и на информационные входы индикатора 6, индикатор 6 пре кратйт индицировать значение работы и начнет индицировать значение мощности , при которой наступила аритми , По вление сигнала на управл ю ,щем ходе регистра 28 прекратит поступлёние кода со счетчика 14 в регистр 28 и обнуление этого регистра по окончании интервала измерени  (в случае если интервал таймера будет менее 30 с, например 1 или 10 с) По окочании импульса с формировател  26 эргомонитор прекратит подачу звукового сигнала и индикацию мощности, при которой наступила аритми . При наступлении следующего интервала изгорени  регистр 23 вновь -обнулитс . Таким образом, при наступлении аритмии эргомонитор будет автоматически индицировать значение мощности предыдущего интервала- измерени , что будет соответствовать мощности, при которой наступила аритми , так как человеческий организм обладает инерционностью . По этому в случа х контрол  за аритмией интервал измерени  следует устанавливать равный 10 с, т.е. соизмеримый со временем переход ного процесса в организме человека. Услышав звуковую индикацию (при любом из случаев: нарушение ритма сердца, достижени  порога работы ил порота мощности), человек прекращает движение и считывает с индикатора значение работы или мощности. При выключении питани  эргомони-; тор тер ет всю накопленную информаци Возможность вы влени  аритмии на р ду с измерением работы и мощности позвол ет повысить безопасность проведени  медицинской реабилитации больных .сердечно-сосудистыми заболевани ми . Предлагаемый эргомонитор позвол ет расширить двигательный режим под контролем аритмии и установленных величин , допустимых порогов работы и мощности дл  больных сердечно-сосудистыми заболевани ми в практике лечебной физкультуры и санаторно-ку jgopTHoa службы,а также проводить исследовани  в процессе спортивных тренировок , космических полетах или других экстремальных услови х. Формула изобретени  Эргомонитор, содержащий корпус,в котором размещены преобразователь, формирователь импульсрв, регулируемый высокочастотный мультивибратор, блок установки индивидуальных данных человека, делитель частоты, счетчик работы, счетчик мощности, индикатор , блок установки допустиглого порога работы, блок установки допустимого порога мощности, низкочастотный мультивибратор, смеситель, таймер , блок установки интервала таймера , регистр, один элемент ИЛИ, схему сравнени  работы, первую схему сравнени  мощности, вторую схему сравнени  мощности, блок разрешени  индикации мощности, блок переключени индикации , блок установки в ноль .ш блок питани , отличающийс   тем, что, с целью определени  и индикации величины нагрузки, при ко-t торой наступает сердечна  аритми , он снабжен кардиомонитором, формирователем сигнала аритмии, блоком разрешени  индикации нагрузки, при которрй наступает аритми , вторым регистром , вторым блоком установки в ноль и вторым элементом ИЛИ, причем выход кардиомонитора соединен со входом формировател  сигнала аритмии, выход которого соединен с управл ющими входами блока разрешени  индикации нагрузки, при которой наступает аритми , индикатора и второго регистра , а также с входом первого элемента ИЛИ, при этом выходы блока разрешени  индикации нагрузки, при которой наступает аритми , соединены с информационными входами индикаора , а входы - с выходами второго егистра, входы которого соединены выходами счетчика мощности, входаи первого регистра и с входами перой схемы сравнени  мбиности, устаовочный , вход второго регистра соеинен с выходом таймера, управл юим входом счетчика мощности и с дним из установочных входов этого