Эргомонитор

Эргомонитор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлеко 0701.80 (21) 2856503/18-10 с присоединением заявки No р д цд з а 01 Ь 5/00

A 61 В 5/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликована 300182. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01.82 (Щ УДК 531. 781 t

: 615.475 (088.8) нистерства здравоохранения Белорусской ССР (54) ЭРГОМОНИТОР

Изобретение относится к измери.— тельной технике, в частности к приборам медицинской диагностики сердечной ари1мии и определения величины физической нагрузки, при которой наступила аритмия, и может быть использовано в научных медицинских исследованиях.

Известно устройство для выявления сердечной аритмии (кардиомонитор), позволяющее распознать наличие аритмии как в покое человека, так и в процессе физической нагрузки или переходных процессах (1) .

Этот кардиомонитор, выявляя наличие аритмии, не позволяет судить о величине физической нагрузки, при которой поступила аритмия, что особенно важно для больных сердечно-со20 судистыми заболеваниями во время медицинской реабилитации после перенесенного инфаркта миокарда.

Наиболее близким к предлагаемому является электронный эргометр, содержащий преобразователь, выполненный на основе сейсмодатчика, формирователь импульсов, два мультивибратора, делитель частоты,.счетчик работы, .счетчик мощности, регулируемый таймер, блок установки интервалов таймера, блок установки индивидуальных данных человека, блок установки допустимого порога работы, блок устанонки допустимого порога мощности, блок установки нуля, три схемы сравнения, блок разрешения индикации, регистр, схему ИЛИ, блок переключения индикации и блок питания (2).

Известный эргометр позволяет измерять и регистрировать работу и мощность . человека, однако не дает ответа о работе сердца в момент выпал" нения физических нагрузок. 1ак как, выполняя физическую нагрузку, человек совершает работу, аритмию может вызвать работа, совершенная человеком в предшествующий момент времени то представляет интерес определение мощности, развиваемой человеком при совершении рабаты .в этот момент.

Цель изобретения — определение и .индикация величины нагрузки, при которой наступает сердечная аритмия.

Укаэанная цель,достигается тем, что устройство, содержащее корпус, преобразователь, формирователь импульсов, регулируемый высокочастотный мультивибратор, блок установки индивидуальных данных человека, де,литель частоты, счетчик работы, счет 901861 чик мощности, индикатор, блок установки допустимого порога:работы, блок установки допустимого порога мощности, низкочастотный мультинибратор, смеситель, таймер, блок установки интервалов таймера, регистр, один эле- 5 мент ИЛИ, схему сравнения работы, первую схему сравнения мощности, вторую схему сравнения мощности, блок

Разрешения индикации мощности, блок переключения индикации, блок установ- 10 ки н ноль, блок питания, снабжено кардиомонитором, формирователем сиг-. нала аритмии, блоком разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, вторым регистром, вторым блокам установки в ноль, вторым элементом ИЛИ, причем выход кардиомонитора соединен со входом формиро-вателя сигнала аритмии, выход которого соединен с управляющими входами 0 блока разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, индикатора н второго регистра, а также с входом первого элемента ИЛИ, при этом выходы блока разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, соединены с информационными входами индикатора, а входы — c выходами второго регистра, входы которого соединены с выходами второго регистра, входы которого соединены с выходами счетчика мощности, входами первого регистра и с входами первой схемы сравнения мощности, устаноночный вход второго регистра соединен с выходом таймера, управляю- З5 щнм входом счетчика мощности и с одним из установочных входов этого счетчика, второй установочный вход счетчика мощности соединен с установочным входом первого регистра и 40 с выходом второго блока установки н ноль, вход которого соединен с выходом второй схемы сравнения мощности, вторым входом первого элемента ИЛИ и с одним из входов второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с блоком переключения индикации, а выход — c управляющими входами блока разрешения индикации мощности и индикатора, вход перного блока установки в ноль соединен с выходом схемы сравнения работы и третьим входом первого элемента ИЛИ, а делитель частоты соединен со счетным входом счетчика мощности своим вторым входом.

Структурная схема эргомонитора представлена на чертеже.

Эргомонитор состоит из нреобразонателя 1, формирователя 2 импульс . сов, высокочастотного мультинибрато- 60 ра 3, делителя 4 частоты, счетчика 5 работы, индикатора 6, блока 7 уста нонки индивидуальных данных человека, блока 8 установки допустимого порога работы, Схемы 9 сравнения ра- 65 боты; низкочастотного мультинибратора 10, смесителя 11, таймера 12, блока 13 установки интервалов таймера, счетчика 14 мощности, регистра 15, схемы 16 сравнения мощности, блока 17 . установки порога мощности, схемы 18 сравнения мощности, блока 19

Р разрешения индикации мощности, блока 20 переключения индикации, элемента 21 ИЛИ, элемента 22 ИЛИ, блока 23 установки в ноль, блока 24 установки в ноль, кардиомонитора 25, формирователя 26 ".сигнала аритмии, блока 27 разрешения индикации нагрузки, при которой наступила аритмия, регистра 28 и блока 29 питания.

Выход преобразователя 1, состоя" щего по крайней мере из одного сейсмодатчика, подключен ко входу форми- рователя 2 импульсов, выход которого соединен с первым входом высокочастотного мультивибратора 3. диапазон частот"мультивибратора 3 регули- руется блоком 7 установки индивидуальных данных человека. Выход мультивибратора 3 соединен со счетным входом делителя 4 частоты и первым входом смесителя 11. Делитель частоты одним своим выходом подключен к счетному нходу счетчика 5 работы,а нторым выходом — к счетному выходу счетчика 14 мощности. Выходы счетчика 5 работы подключены к первым информационным входам индикатора 6 и к первым входам схемы 9 сраннения работы. Ко вторым входам схемы 9 сравнения работы подключен блок 8 установки допустимого порога нагрузки, а выход схемы 9 сравнения соединен с третьим входом элемента 22 ИЛИ и со входом блока 23 установки в ноль, выход последнего соединен с установочными входами делителя 4 частоты и счетчика 5 работы, а вход элемента 22 ИЛИ соединен со вторым входом мультивибратора 3 и с управляющими входами делителя 4 частоты и низкочастотного мультивибратора 10, выход которого подключен ко второму входу смесителя ll. Выход смесителя 11 соединен с сигнальным входом индикатора 6. Выход таймера 12 подключен к управляющему входу счетчика 14 мощности . первому установочному входу счетчика 14 мощности и устаноночному входу регистра 28. Временной интервал таймера 12 регулируется блоком 13 устанонки1 интервалов, который соединен с таймером 12.

Выходы счетчика 14 соединены со входами регистров 15 и 28 и с первыми входами схемы 16 сравнения мощности. Выходы регистра 15 подключены ко вторым входам схемы 16 сравнения, первым входам схемы 18 сравнения мощности и ко входам блока 19 разрешения индикации мощности.. Выход схемы 16 сравнения соединен с управляю

9038б1 щим входом регистра 15. Ко вторым входам схемы 18 сравнения иошнос1и подключен блок 17 установки порога мощности, а выход схемы 18 соединенсо 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.

Влок 20 переключения индикации подключен ко второму входу элемента

21 ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом блока 19 разреше-. ния индикации мощности и с первым управляющим входом индикатора б, а выходы блока 19 соединены со вторыми информационными входами индикатора б. Кардиомонитор 25 своим выходом подключен ко входу формирователя 2б сигнала аритмии, который своим вы ходом соединен с первым входом элемента 22 ИЛИ, вторым управляющим входом индикатора б, управляющим входом блока 27 разрешения индикации нагрузки, при которой наступила аритмия, и с управляющим входом регистра 28, который своими выходами подключен ко входам блока 27, выходы которого соединены с третьими информационными входами индикатора б.

Эргомонитор работает следующим образом.

Предварительно переключатель блока 7 установки индивидуальных данных человека устанавливают в положение, соответствующее индивидуальным,цанным конкретного человека (весу, росту, средней длине шага, темпу движения). Переключателем блока 8 допустимого порога работы устанавливают допустимое значение работы для данного человека. Переключателем блока

13 установки интервалов таймера устанавливают время, за которое будет оцениваться значение мощности, а переключателем блока 17 установки порога мощности устанавливают допустимый порог мощности для данного человека.

При нключении питании производится автоматическая установка s ноль блоков 4, 5, 14, 15 и 28. Эргомонитор подготовлен к работе. При этом с выхода схемы 9 сравнения, схемы 18 сравнения и с выхода блока 2б поступает сигнал на входы элемента 22 ИЛИ, на ныходе которого появляется сигнал, поступающий на второй вход мультивибратора 3, управляющие входы мультинибратора 10 и делителя 4 частоты °

Вследстние этого счетный вход делителя 4 частоты окажется открытым для поступления импульсов с выхода мультивибратора 3, который но время действия управляющего импульса с выхода блока 2 будет их генерировать муль-. тинибратор 10.окажется заблокирован5

lQ

65 ным, смеситель ll — закрытым по выходу мультинибратора 10.

При ходьбе или беге человек совершает колебательные движения в вертикальной плоскости. Амплитуда этих колебаний зависит от индивидуальных данных человека (неса,роста и т.д.), но н среднем составляет 1,5-3 см.

Преобразователь 1 воспринимает эти колебания и преобразует их в электрический сигнал, который поступает в формирователь 2 импульсов. На выходе последнего образуются импульсы, длительность которых пропорциональ. на амплитуде. колебаний центра тяжести человека. Эти импульсы поступают на соответствующий вход мультивибра тора 3, который генерирует высоко McToTHbIe M b Bo время действия импульса с выхода блока 2. Частота генерации мультивибратора 3 определяется положением переключателя блока 7. Пачки импульсов с выхода иуль1тивнбратора 3 поступают на счетный вход делителя 4 частоты, который представляет собой многоразрядный двоичный счетчик с двумя выходами.

Коэффициент делителя частоты выбран, таким, что с первого выхода делителя 4 выходит импульс, эквивалентный

1 кгм, а со нторого — эквивалентный

100 кгм.

С выхода делителя 4 частоты им-: пульсы, эквивалентные 100 кгм, поступают на счетный вход счетчика 5 работы. Код с выхода счетчика 5 поступает одновременно на схему 9 сравнения и на индикатор б, который индицирует проделанную работу в соответствующих единицах.

При соответствии кода с выхода счетчика 5 коду допустимого -порога работы, установленного с помощью переключателя блока 8, на выходе схе" иы 9 сравнения работы формируется 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 ноступает на упранляющий вход делителя 4 частоты и запрещает этим прохождение импульсов с выхода иультинибратора 3 на счетный вход делителя 4, а также поступает на управляющий вход мультивибратора 10 и обеспечивает режим генерации последнего. Низкочастотный сигнал мультивибратора 10 и высокочастотный сигнал мультинибратора 3 поступают в смеситель 11 на выходе которого получаются пачки импульсов, Частота поступления пачек равна частоте мультивибратора 10, а .частота заполняющих иипульсон в пачке — частоте мультивибратора 3. Так как по входу делитель 4 закрыт, то на выходе счетчика 5 работы будет код, 901861 равный предварительно установленному допустимому порогу работы, значение которого будет отражено в инди-, каторе б. Сигнал с выхода смесителя 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 сравнения работы поступает на блок 23 установки н ноль. Блок 23 представляет собой устройство, которое по истечении определенного времени, например 30 с, вырабатывает импульс . сброса (реле времени). По истечении

30 с блок 23 устанавливает делитель 4 частоты и счетчик 5 работы в ноль.

Так как код cD счетчика 5 уже не ра- нен коду установленного допустимого порога работы, то схема 9 сравнения перестает нырабатывать сигнал," Ре- 20 зерв исчерпан, индикатор б прекращает подачу звуконого и визуально» го сигнала, а эргомонитор переходит в первоначальное состояние, и измерение работы начинается сначала. 25

Время 30 с выбрано из расчета чтобы человек мог, услышав сигнал, прекратить днижение и считать значение достигнутого порога со шкалы индикатора б. В случае необходимости это время можно выбрать другим.

Измерение мощности, развиваемой человеком во время ходьбы или бега, осуцествляется следующим образом.

С выхода делителя 4 частоты импульсы, эквивалентные 1 кгм, посту35 пЯют на счетный вход счетчика 14 мощности, на управляющий вход которого поступает разрешающий сигнал с выхода таймера 12. Длительность разрешающего сигнала определяется положе- 40 нием переключателя блока 13 установки интервалов таймера. Таким образом, н интервал времени, н течение которого на управляющем входе счетчика

14 присутствует разрешающий сигнал, н счетчик 14 поступают импульсы с выхода делителя 4 частоты. В счетчике 14 образуется двоичный код, соответствующий мощности, развиваемой человеком но время движения за данный отрезок времени. Но истечении заданного интервала времени код с ныхода счетчика 14 поступает в схему 16 сравнения мощности и регистр

28 ° В блоке 16 код счетчика 14 сравнивается с кодом регистра 15. В регистре 15 хранится код, соответствующий мощности человека в один из предшествующих отрезков времени. В регистре 28 хранится код предшествующего интервала измерения. Если код 60 счетчика 14 оказывается по величине меньше кода регистра 15, то код в. регистре 15 образовании на выходе таймера 12 очередного разрешаюшего сигнала счетчик 65

О.

14 и регистр 28 устанавливаются в ноль и осуцествляется измерение мощности в.очередной интервал времени, В счетчике 14 образуется новый код.

Если за какой-то интервал времени код счетчика 14 станет больше по величине чем код регистра 15, то на выходе схемы 16 сравнения образуется сигнал, посредством которого код со счетчика 14 перепишется в регистр

15. После этого под действием сигнала с таймера 12 счетчик 14 в регистр 28 устанавливаются в состояние ноль и начинается измерение мощности в последуюций интервал времени.

Таким образом в регистре 15 образуется код, соответствующий максимальной мощности, которую развил человек прй ходьбе или беге, а в регистре 28 хранится код, соотнетстнуюций мощности за предыдущий интервал .времени.

Код регистра 1.5 сравнивается в схеме 18 сравнения с пороговым значением, установленным нредварительно с помощью переключателя блока 17 установки порога моцности. При до стижении этого порога на выходе схемы 18 сравнения образуется сигнал, который одновременно поступает на элементы 21 и 22 ИЛИ и на блок 24 установки и ноль. С выхода элемента

22 ИЛИ сигнал поступает на вход мультивибратора 3, управляющие входы делителя 4 частоты и мультивибратора 1

Включаются аналогичным образом звуковая и визуальная индикация эргомонитора. Сигнал с выхода элемента

21 ИЛИ поступает на управляющие входы блока 19 разрешения индикации мощности и индикатора б. По этому сигналу блок 19 пропустит код с регистра 15 на информационные нходы индикатора б, а индикатор б прекратит индицировать значение работы и будет индицировать значение мощности. Таким образом, произойдет автоматическая индикаций цифрового значения достигнутого порога мощности.

Одновременно с этим сигнал со схемы 18 сравнения 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 сравнения и индикации моцносTH (достигнутого порога) и звуковая индикация прекратится. Блок 20 переключения индикации представляет собой одноимпульсное устройство (Ю— триггер) с кнопкой и служит для считывания значения максимальной мощности в случае необходимости. Для этого достаточно нажать кнопку и индикатор будет индицировать .значение мощности, достигнутое человеком в один из предшествующих моментов времени. Время индикации мощности н

901861

10 этом случае будет равно времени, на которое нажата кнопка.

Одновременно с измерением работы и мощности эргомонитора контролируют работу сердца с помощью кардио5 (О

l5 развиваемая человеком мощность вызовет сердечную аритмию. Эта мощность может оказаться меньше допустимого порога мощности вследствие общей усталости человека (например, перед этим выполнен большой объем работы).

Но уже сам факт аритмии является достаточным для прекращения нагрузки.

Наличие аритмии вызывает на выходе кардиомонитора 25 появления сигнала, который поступает на вход формирователя 26 сигнала аритмии, предФормула изобретения му, например ждущий мультивибратор с большой длительностью импульса (30 с). Появление этого импульса включает аналогичным способом звуковую и визуальную индикацию эргомониЭргомонитор, содержащий корпус,. тора (через элемент 22 ИЛИ). Этот же мия, на управляющий вход индикатора б и на управляющий вход регистра 28.

По этому сигналу блок 27 .пропустит код регистра 28 и на информационные входы индикатора 6, индикатор 6 прекратит индицировать значение работы и начнет индицировать значение мощности, при которой наступила арит.мия. Появление сигнала на управляющем ходе регистра 28 прекратит поступление кода со счетчика 14 в регистр 28 и обнуление этого регистра по окончании интервала измерения (в случае если интервал таймера бутора, а входы — с выходами второго регистра, входы которого соединены с выходами счетчика мощности, входабО ми первого регистра и с входами первой схемы сравнения мбщности, установочный вход второго регистра соединен с выходом таймера, управляющим входом счетчика мощности и с тор теряет всю накопленную информацию65 .одним из установочных входов этого монитора 25. Может произойти так, что ставляющего собой одноимпульсную схеимпульс поступает на управляющий вход блока 27 разрешения индикации нагрузки, при которой наступила аритдет менее 30 с, например 1 или 10 c).

По окочании импульса с формирователя

26 эргомонитор прекратит подачу звукового сигнала и индикацию мощности, при которой наступила аритмия. При наступлении следующего интервала измерения регистр 23 вновь:обнулится °

Таким образом, при наступлении аритмии эргомонитор будет автоматически индицировать значение мощности предыдущего интервала измерения, что будет соответствовать мощности, при которой наступила аритмия, так как человеческий организм обладает инерционностью. По этому в случаях контроля за аритмией интервал измерени я следует устанавливать равный 10 c„ т.е. соизмеримый со временем переходного процесса в организме человека. услышав звуковую индикацию (при любом из случаев: нарушение. ритма сердца, достижения порога работы или порога мощности), человек прекращает движение и считывает с индикатора значение работы или мощности.

При выключении питания эргомониВоэможность выявления аритмин на ряду с измерением работы и мощности позволяет повысить безопасность проведения медицинской реабилитации больных .сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Предлагаемый эргомонитор позволяет расширить двигательный режим под контролем аритмии .и установленных величин, допустимых порогов работы и мощности для больных сердечно-сосудистыми заболеваниями в практике лечебной физкультуры и санаторно- куРортной службы,а также проводить исследования в процессе спортивных тренировок, космических полетах или других экстремальных условиях. в котором размещены преобразователь, формирователь импульсрв, регулируемый высокочастотный мультивибратор, блок установки индивидуальных данных человека, делитель частоты, счетчик работы, счетчик мощности, индикатор, блок установки допустимого порога работы, блок установки допустимого порога мощности, низкочастотный мультивибратор, смеситель, таймер, блок установки интервала таймера, регистр, один элемент ИЛИ, схему сравнения работы, первую схему сравнения мощности, вторую схему сравнения мощности, блок разрешения индикации мощности, блок переключения: индикации, блок установки в ноль .":и блок питания, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью определения и индикации величины нагрузки, при ко+

40 торой наступает сердечная аритмия, он снабжен кардиомонитором, формирователем сигнала аритмии, блоком разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, вторым ре45 гистром, вторым блоком установки в ноль и вторым элементом ИЛИ, причем выход кардиомонитора соединен со входом формирователя сигнала аритмия, выход которого соединен с управляющими входами блока разрешения инди" кации нагрузки, при которой наступает аритмия, индикатора и второго регистра, а также с входом первого элемента ИЛИ, при этом выходы блока разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, соединены с информационными входами индика12

901861

Составитель B.Герасимова

Редактор E.Äè÷èíñêàÿ Техред Ж. Кастелевнч Корректор О.Билак

Заказ 12364/51 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 счетчика, второй установочный вход счетчика мощности соединен с установочным входом первого регистра и с выходом второго блока установки в ноль, вход которого соединен с выходом второй схемы сравнения мощности, вторым входом первого элемента

ИЛИ и с одним из входов второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с блоком переключения индикации, а выход - с управляюшими входами блока разрешения индикации мошности и индикатора, вход первого блока установки в ноль соединен с. выходом схемы сравнения работы и третьим входом первого элемента ИЛИ, а делитель частоты соединен со счетным входом счетчика мошности своим вторым входом.

5 Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 651785,кл. A 61 В 5/02, 22 ° 06.74.

2. Авторское свидетельство СССР

® по заявке Р 2635500/18-10, кл. 0 01 Ь 5/10, 26.12 ° 78, (прототип).