СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА НОРМИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МОЩНОСТИ С СООТВЕТСТВУЮЩИМ НОРМИРОВАНИЕМ ВЕЛИЧИНЫ ПОГРЕШНОСТИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2025 года по МПК A61B5/00 

Группа изобретений относится к области метрологии, в частности эргометрии, велоэргометрии и др., и может быть использована для нормирования и калибровки физических нагрузок на организм человека для их применения в сфере медицинских, спортивных и других приложений.

Оценка физической нагрузки на организм человека является весьма актуальной задачей, поскольку имеется непрерывный рост потребностей такой оценки:

- в кардиологии (Патент RU 2103907 С1, МПК А61В 5/02 (1995.01). Способ контроля реадаптации к физическим нагрузкам после инфаркта миокарда);

- в медицинской реабилитации (Патент RU 2738571 С1, МПК А61Н 1/00 (2006.01). Способ послеоперационной физической реабилитации пациентов с ишемической болезнью сердца после коронарного шунтирования);

- в профилактической медицине (Патент RU 2447834 С1, МПК А61В 5/01 (2006.01). Способ оценки физической работоспособности человека);

Анализ текущего уровня техники свидетельствует, что в настоящее время не известно о технических решениях, способных с высокой точностью измерять мощности физических нагрузок на организм человека.

Известен, например, способ комплексной послеоперационной реабилитации в кардиологии с индивидуальным подбором интенсивности физической нагрузки с помощью велоэргометра (Петрунина Л.В., Маликов В.Е. Стационарный этап реабилитации больных ИБС после операции аортокоронарного шунтирования. Бюл. НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. Сердечно-сосудистые заболевания. 2015, 16, 166-171). Недостатком данного технического решения является отсутствие оценки точности измерения мощности физической нагрузки на организм человека.

Известно техническое решение по изобретению (Патент RU 2231382 С1, МПК А63В 69/16 (2000.01), А63В 22/08 (2000.01), А61Н 1/00 (2000.01). Эргометр), включающее в себя генератор, датчик силы, оптронные пары, функциональные блоки, диски с кодовыми дорожками, датчик скорости, источник тока, усилитель мощности, резистор обратной связи, датчик функции движения, усилитель-дискриминатор, тахометр и предназначенное для задания и регистрации дозированной физической нагрузки на организм человека. Недостатком и данного технического решения является отсутствие оценки точности измерения мощности физической нагрузки на организм человека.

Известно техническое решение по изобретению (Патент RU 2374982 С1, МПК А61В 5/00 (2006.01). Способ оценки степени тренированности организма), состоящее из интегральной оценки через определение показателей интенсивности физической нагрузки на организм человека и времени его воздействия, что позволяет повысить точность диагностики организма за счет одновременного учета изменений времени и показателей интенсивности физической нагрузки на организм человека с учетом его индивидуальных особенностей.

Общим недостатком всех вышеизложенных технических решений является отсутствие нормирования величин мощностей и соответствующим им величин погрешностей физической нагрузки на организм человека.

Известно техническое решение в виде диагностического стенда «ergotest 550» компании «Эрголайн» (см. https://www.ergoline.com/ru/сервисные-продукты.html#ergotest), состоящее из передвижной конструкции с встроенным программным обеспечением с базой данных и предназначенное для обслуживания после ремонтов и проведения необходимых технических осмотров измерительной системы велоэргометра. Недостатками данного технического решения является то, что данный диагностический стенд предназначен для обслуживания измерительной системы продукции только компании «Эрголайн», его высокая стоимость и большие масса-габаритные характеристики.

Известно также техническое решение в виде калибратора Lode (см. https://lode-ergometry.com/product/portable-calibrator-ultra/), наиболее близко соответствующее заявленному изобретению, являющееся его прототипом и состоящее из блока собственно калибратора и блока подъемного механизма, при этом функциональный блок собственно калибратора в обобщенном виде состоит, в свою очередь, из блока электропривода вращения, блока крутящего момента и блока индикации данных.

Недостатком данного технического решения являются его большие масса-габаритные характеристики, высокая стоимость и возможность осуществлять поверку калибратора один раз в год.

К настоящему времени неизвестно техническое решение, свободное от вышеуказанных недостатков, что является сдерживающим фактором в развитии наиболее точной оценке дозированных физических нагрузок на организм человека для их применения в области медицинских, спортивных и других приложений.

Настоящее изобретение направлено на устранение данного общего недостатка вышеизложенных технических решений и, соответственно, на устранение вышеупомянутого сдерживающего фактора путем создания нового технического решения в виде способа, устройства и системы, позволяющего получать:

а) наиболее точные оценки величин мощностей физических нагрузок на организм человека при сопоставлении им при этом соответствующих величин погрешностей;

б) повысить эффективность диагностических, терапевтических и реабилитационных процедур в медицинских, спортивных и других приложениях физических нагрузок на организм человека;

в) повысить безопасность физических нагрузок на организм человека в диагностических, терапевтических и реабилитационных процедурах в медицинских, спортивных и других приложениях;

г) обеспечить невысокую стоимость и сравнительно небольшие масса-габаритные характеристики реализуемого технического решения, что обеспечит массовое его использование.

Первым автономным вариантом осуществления изобретения является способ нормирования величины или диапазона величин с соответствующим нормированием величины или, при необходимости, диапазона величин погрешности физической нагрузки на организм человека.

В данном способе техническое решение осуществляется тем, что используют систему нормирования физической нагрузки на организм человека с велоэргометром или эргометром, предварительно выявляют элементы велоэргометра или эргометра, которые влияют на точность определения физической нагрузки на организм человека, создают документальные данные, направляют их в аккредитованную организацию, проводят испытания элементов велоэргометра или эргометра, формируют описание типа средств измерений, формируют методику поверки средств измерений, поверки результатов испытаний, типы средств измерения, показатели точности, интервал между поверками средств измерения, нормируют мощность физической нагрузки, фиксируют нормированную величину или диапазон величины физической нагрузки на организм человека и соотносят нормированную величину с величиной погрешности или диапазоном нормированных величин погрешности.

Вышеперечисленные признаки изобретения являются существенными и образуют между собой совокупность устойчивых признаков, обеспечивающих достижение его технического результата, что подтверждается сущностью изобретения.

Сущность изобретения объясняется процессом его работы, например, следующим образом.

Перед началом эксплуатации велоэргометра или/и эргометра происходит выявление элементов функциональных блоков этих устройств, которые задают точность определения величины мощности физической нагрузки на организм человека, создают документальные данные, направляют их в аккредитованную организацию, проводят испытания данных средств измерений, формируют описание типа средств измерений, формируют методики поверки средств измерений, поверки результатов испытаний, типы средств измерения, показатели точности, интервал между поверками средств измерения и фиксируют нормированную величину или диапазон величин мощности физической нагрузки на организм человека и соотносят нормированную величину с величиной погрешности или диапазоном нормированных величин погрешности.

Примером выполнения данного варианта изобретения может послужить, например, способ, при котором предварительно выявляют такие элементы велоэргометра или эргометра, как электропривод вращения и датчик крутящего момента. Они влияют на точность определения физической нагрузки на организм человека, т.к. задают максимальную скорость вращения, например, 180 оборотов в минуту и минимальную скорость вращения, например, 25 оборотов в минуту электропривода вращения, крутящий момент двигателя, например, до 100 ньютон на метр датчика крутящего момента.

В частном случае реализации изобретения калибруют величины мощности или диапазон мощности физической нагрузки на организм человека и соотносят эти величины с величинами погрешности.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить, например, калибровка мощности в Ваттах или диапазона мощности в Ваттах и соотнесения этим величинам величины погрешности, например, в процентах.

В частном случае реализации изобретения нормируют или калибруют максимальную или минимальную величину мощности физической нагрузки на организм человека и соотносят эти величины величине погрешности.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить нормирование или калибровка мощности физической нагрузки на организм человека как максимальная, например, 1500 Ватт и как минимальная, например, 1 Ватт.

В частном случае реализации изобретения величину или диапазон физической нагрузки на организм человека нормируют или калибруют в Ваттах, а соотнесенную погрешность нормируют или калибруют в процентах.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить нормирование, или калибровка величины, или диапазон физической нагрузки на организм человека в Ваттах и нормирование или калибровка соответствующим этим величинам погрешности в процентах.

В частном случае реализации изобретения используют автоматизированную информационную систему, с ее помощью данные от велоэргометра или эргометра передают по проводной или беспроводной линиям связи аккредитованной организации.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить использование в качестве автоматизированной информационной системы, например, сочетания компьютерного оборудования и программного обеспечения для целей измерения, обработки, хранения и передачи по проводной или беспроводной линиям связи аккредитованной организации данных по мощностям физической нагрузки на организм человека и соответствующим им погрешностям.

Вторым автономным вариантом осуществления изобретения является устройство нормирования величины мощности физической нагрузки на организм человека.

В данном случае техническое решение осуществляется тем, что в устройстве, включающим велоэргометр и блок калибратора, содержащий блок электропривода вращения, блок датчика крутящего момента и блок индикации данных, блок калибратора дополнительно включает по меньшей мере одну приставную металлическую рукоятку для совмещения блока калибратора с освобожденной от педалей осью велоэргометра, изготовленную из легкого сплава, блок предупреждения о необходимости проведения поверки калибратора в аккредитованной организации, блок истории поверок калибратора и блок выбора интерфейса индикации данных.

Вышеперечисленные признаки изобретения являются существенными и образуют между собой совокупность устойчивых признаков, обеспечивающих достижение его технического результата, что подтверждается сущностью изобретения, функциональная блок-схема которой представлена на фиг. 1, где изображены:

1 - калибратор;

2 - блок электропривода вращения;

3 - блок датчика крутящего момента;

4 - электронный блок индикации данных;

5 - блок приставных рукояток.

Устройство работает в соответствии с вышеуказанными блоками следующим образом. Калибратор 1 с помощью блока приставных рукояток 5 соотносят с осью велоэргометра и насаживают на эту ось. Блок электропривода вращения 2 калибратора 1 вращает ось велоэргометра. На велоэргометре устанавливают мощность физической нагрузки Pi, например, в Ваттах в виде нормированного или калиброванного на ось велоэргометра давления, что оказывает соответствующее нагрузочное давление на блок электропривода вращения 2 калибратора 1 и выводится через блок датчика крутящего момента 3 на электронный блок индикации данных 4 в виде мощности физической нагрузки Р₂, например, в Ваттах, при этом Р₂ может отличаться от P₁ в пределах нормированной или калиброванной погрешности.

При такой работе блок истории поверок калибратора выполняет функцию анализа его работоспособности именно как калибратора с использованием межповерочного интервала.

Отсутствие подъемного механизма в представленном техническом решении позволит уменьшить масса-габаритные характеристики и снизить стоимость устройства.

Примером выполнения данного варианта изобретения может послужить, например, калибратор с приставной металлической рукояткой, используемой для совмещения его оси с осью велоэргометра и изготовленной, например, из таких видов легких сплавов, как сплавы алюминия, магния, титана и бериллия.

В частном случае реализации изобретения рукоятки являются съемными.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить устройство калибратора, в котором рукоятка присоединяется и отсоединяется от него путем, например, использования зажимного элемента, встроенного в корпус калибратора или рукоятки.

В частном случае реализации изобретения рукоятки являются несъемными.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить устройство калибратора, в котором калибратор и рукоятка изготовлены как одно целое.

В частном случае рукоятки расположены по периметру замкнутой линии.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить устройство калибратора, в котором рукоятки расположены по его периметру, представляющую собой замкнутую линию.

В частном случае реализации изобретения рукоятки расположены пол периметру калибратора или по его длине.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить устройство калибратора, в котором рукоятки расположены по его периметру или вдоль его длины.

Третьим автономным вариантом изобретения является система нормирования величины мощности физической нагрузки на организм человека.

В данной системе технический результат осуществляется тем, что в системе, содержащей велоэргометр или эргометр, включающие элементы, которые задают точность определения величины мощности физической нагрузки на организм человека, и блок выходных данных, дополнительно включает блок коммутации с аккредитованной организацией, блок выявления параметров подлежащих утверждению средств измерения, блок опциональных функций и блок коммутации с информационной системой.

Вышеперечисленные признаки изобретения являются существенными и образуют между собой совокупность устойчивых признаков, обеспечивающих достижение его технического результата, что подтверждается сущностью изобретения, функциональная блок-схема которой представлена на фиг. 2, где изображены:

1 - блок конструкционного исполнения велоэргометра или эргометра;

2 - блок выходных данных велоэргометра или эргометра;

3 - блок коммутации с аккредитованной организацией;

4 - блок опциональных функций;

5 - блок коммутации с информационными системами, медицинских организаций, спортивных организаций, общественных организаций.

Система работает в соответствии с вышеуказанными блоками следующим образом.

Информационные данные с выхода блока 2 выходных данных велоэргометра или эргометра, расположенного внутри или вне блока 1 конструкционного исполнения велоэргометра или эргометра поступают на вход блока 3 коммутации с аккредитованной организацией, где формируется описание типа средств измерений, формируются методики поверки средств измерений, поверки результатов испытаний, типы средств измерения, показатели точности, интервал между поверками средств измерения и фиксируются нормированные величины или диапазоны мощностей физической нагрузки на организм человека с соотнесением к ним нормированными величинами погрешностей, информационные данные из блока 3 коммутации с аккредитованной организацией, подтверждающие нормирование величин или диапазона величин мощностей физической нагрузки на организм человека с соотнесением к ним нормированными величинами погрешностей поступают в блок 2 выходных данных велоэргометра или эргометра, из блока 2 выходных данных велоэргометра или эргометра информационные данные, подтверждающие нормирование величин или диапазона величин мощностей физической нагрузки на организм человека с соотнесением к ним нормированными величинами погрешностей поступают на вход блока 4 опциональных функций, с выхода блока 4 опциональных функций информационные данные, подтверждающие нормирование величин или диапазона мощностей физической нагрузки на организм человека с соотнесением к ним нормированными величинами погрешностей поступают на вход блока 5 коммутации с информационными системами медицинских организаций, спортивных организаций и общественных организаций, при этом, блок 4 опциональных функций осуществляет передачу информационных данных подтверждающих нормирование величин или диапазона величин мощностей физической нагрузки на организм человека с соотнесением к ним нормированными величинами погрешностей на вход блока 5 коммутации с информационными, медицинских организаций, спортивных организаций и общественных организаций.

Примером выполнения данного варианта изобретения может послужить система, соединенная по линиям связи с аккредитованной организацией, имеющая функции выявления тех параметров измерения, которые необходимо утверждать как средства измерения для нормирования или калибровки величин мощности или диапазон мощности физической нагрузки на организм человека с соответствующими им величинами погрешности и передачи данных подтверждения нормирования величин мощности или диапазона мощности физической нагрузки на организм человека с соотнесением с ними нормированными величинами погрешностей посредством коммутации с информационными системами медицинских организаций, спортивных организаций и общественных организаций.

В частном случае реализации изобретения система дополнительно включает автоматизированную информационную систему, выполненную с возможностью передачи данных от велоэргометра или эргометра по проводной или беспроводной линиям связи к аккредитованной организации.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить система, содержащая автоматизированную информационную систему в виде, например, сочетания компьютерного оборудования и программного обеспечения для целей измерения, обработки, хранения и передачи по проводной или беспроводной линиям связи аккредитованной организации данных от велоэргометра или эргометра по мощностям физической нагрузки на организм человека и соответствующим им погрешностям.

В частном случае реализации изобретения система представляет собой отдельное устройство, выполненное с возможностью нормирования величины мощности физической нагрузки на организм человека в Ваттах, а величину погрешности - в процентах.

Примером выполнения данного частного случая реализации изобретения может послужить система в виде отдельного, например, информационно-аналитического устройства, нормирующего величину мощности физической нагрузки на организм человека в Ваттах, а соответствующую погрешность - в процентах.

Заявленная группа изобретений отвечает критериям, предъявляемым к ним.

Группа изобретений относится к медицине и медицинской технике. Способ нормирования мощности физической нагрузки на организм человека состоит в том, что используют систему нормирования физической нагрузки на организм человека с велоэргометром или эргометром. Предварительно выявляют элементы велоэргометра или эргометра, которые влияют на точность определения физической нагрузки на организм человека, создают документальные данные, направляют их в аккредитованную организацию. Проводят испытания элементов велоэргометра или эргометра. Формируют описание типа средств измерений, формируют методику поверки средств измерений, поверки результатов испытаний, типы средств измерения, показатели точности, интервал между поверками средств измерения, нормируют мощность физической нагрузки, фиксируют нормированную величину или диапазон величины физической нагрузки на организм человека. Соотносят нормированную величину с величиной погрешности или диапазоном нормированных величин погрешности. Раскрыты устройство и система нормирования величины мощности физической нагрузки на организм человека. Технический результат состоит в повышении эффективности и безопасности диагностических, терапевтических и реабилитационных процедур в медицинских и спортивных приложениях физических нагрузок. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ нормирования мощности физической нагрузки на организм человека, состоящий в том, что используют систему нормирования физической нагрузки на организм человека с велоэргометром или эргометром, отличающийся тем, что предварительно выявляют элементы велоэргометра или эргометра, которые влияют на точность определения физической нагрузки на организм человека, создают документальные данные, направляют их в аккредитованную организацию, проводят испытания элементов велоэргометра или эргометра, формируют описание типа средств измерений, формируют методику поверки средств измерений, поверки результатов испытаний, типы средств измерения, показатели точности, интервал между поверками средств измерения, нормируют мощность физической нагрузки, фиксируют нормированную величину или диапазон величины физической нагрузки на организм человека и соотносят нормированную величину с величиной погрешности или диапазоном нормированных величин погрешности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что калибруют величины мощности или диапазон мощности физической нагрузки на организм человека и соотносят эти величины с величинами погрешности.

3. Способ по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что нормируют или калибруют максимальную или минимальную величину мощности физической нагрузки на организм человека и соотносят эти величины величине погрешности.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что величину или диапазон физической нагрузки на организм человека нормируют или калибруют в Ваттах, а соотнесенную погрешность нормируют или калибруют в процентах.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что используют автоматизированную информационную систему, с ее помощью данные от велоэргометра или эргометра передают по проводной или беспроводной линиям связи аккредитованной организации.

6. Устройство нормирования величины мощности физической нагрузки на организм человека, включающее велоэргометр и блок калибратора, содержащий блок электропривода вращения, блок датчика крутящего момента и блок индикации данных, отличающееся тем, что блок калибратора дополнительно включает по меньшей мере одну приставную металлическую рукоятку для совмещения блока калибратора с освобожденной от педалей осью велоэргометра, изготовленную из легкого сплава, блок предупреждения о необходимости проведения поверки калибратора в аккредитованной организации, блок истории поверок калибратора и блок выбора интерфейса индикации данных.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что приставные рукоятки являются съемными.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что приставные рукоятки являются несъемными.

9. Устройство по любому из пп. 6-8, отличающееся тем, что приставные рукоятки расположены по периметру замкнутой линии.

10. Устройство по любому из пп. 6-8, отличающееся тем, что рукоятки расположены по периметру калибратора или по его длине.

11. Система нормирования величины мощности физической нагрузки на организм человека, содержащая велоэргометр или эргометр, включающие элементы, которые задают точность определения величины мощности физической нагрузки на организм человека, и блок выходных данных, отличающаяся тем, что дополнительно включает блок коммутации с аккредитованной организацией, блок выявления параметров, подлежащих утверждению средств измерения, блок опциональных функций и блок коммутации с информационной системой.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что дополнительно включает автоматизированную информационную систему, выполненную с возможностью передачи данных от велоэргометра или эргометра по проводной или беспроводной линиям связи к аккредитованной организации.

13. Система по любому из пп. 11, 12, отличающаяся тем, что представляет собой отдельное устройство, выполненное с возможностью нормирования величины мощности физической нагрузки на организм человека в Ваттах, а величину погрешности - в процентах.