Устройство для контроля изменений частоты сердечных сокращений при физической нагрузке Советский патент 1986 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим устройствам, и может быть ис- пользо вано.для раннего выявления патологии ;сердечно-сосудистой системы в условиях повседневной деятельности

Целью изобретения является повышение точности регламентации физической нагрузки.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - зависимость изменения ЧСС от величины физической нагрузки; на фиг.З диаграмма напря жений в основных точках схемы устройства.

Устройство для контроля изменения ЧСС и физической нагрузки содержит датчик 1 частоты сокращений, блок 2 изменения частоты сердечных сокращений, включающий формирователь 3 и блок 4 преобразования частоты в напряжение, блок 5 дифференцирования, блок 6 масштабирования, датчик 7 физической нагрузки, блок 8 Определения нагрузки, включающий формирователь 9 и блок 10 преобразования частоты в напряжение, инерционный -блок 11, блок 12 дифференцирования, блок 13 сравнения, блок 14 разрешения ш- дикации и блок 15 индикации. Д51тчик 1, формирователь 3, блок 4 преобразования частоты в напряжение, блок 5 дифференцирования, блок 6 масштабирования и первый вход блока 13 сравнения соединены последовательно. Датчик 7, формирователь 9, блок И) преобразования частоты в напряжение, .инерционный блок 11, блок 12 дифференцирования и второй вход блока 13 сравнения соединены последоват(шьно. Выход блока 13 сравнения соединен с первым входом блока 14 разрешения индикации, второй вход блока 14 соединен с выходом блока 12 днфферен7дирог вания, а выход блока 14 соединен с входом блока 15 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Прибор включают S момент, когда человек находится в покое. При этом частота сердечных сокращений человека имеет определенное значение и на выходе формирователя 3 имеется последовательность импульсов, частота следования которых соответствует ЧСС. Физическая нагрузка в этот момент равна нулю и на выходе формирователя 9 сигнал отсутствует.

5

0

5

После начала движения, например ходьбы с темпом 70-80 ш-мин, на выходе формирователя 9 появляются импульсы, частота следования которых пропорциональна темпу движения. На выходе блока 10 преобразования частоты в напряжение появляется скачок напряжения, соответствующей приращению физической нагрузки (темпу движения).

Частота сердечных сокращений постепенно возрастает и становится равной новому установившемуся значению, соответствующему денной физической нагрузке.

Для синхронизации процессов ЧСС и физическо й нагрузки используется инерционный блок 11 преобразующий скачок напрялсения. с выхода блока 10 в сигнал, форма которого сходна с сигналом изменения ЧСС. На выходах блоков 5 и 12 дифференцирования формируются электрические сигналы, соответствующие производным сигналов нагрузки и частоты сердечных сокраще- f

НИИ.

Как правило, производная 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 физической- нагрузки, например медленной ходьбы, проводят масштабирование прибора, т.е. уравнивание по амплитуде производной сигнала ЧСС с производной сиг- .нала физической нагрузки. Масштабирование осуществляется при помощи . блока 6 масштабирования блока 6 мас штабирования, путем подстройки амплитуды сигнала производной ЧСС. Тем самым на всем диапазоне линейной зависимости ЧСС от нагрузки, соответствующему приращению физической нагрузки

5 (темпу движения) соответствует такое же приращение ЧСС.

Масштабирование производится только при нагрузках, привычных для данного человека за время, равное

0 адаптации сердечно-сосудистой системы к новой нагрузке, например 12-15 с до момента пропадания звукового сигнала. Таким образом, при минимальной нагрузке производится настройка при5 ббра на конкретного человека. В диапазоне линейной зависимости приращение ЧСС с(зответСтвует приращению физ- нагру зки. Прибор масштабируют

0

5

перед каждьгм пользованием, так как даже у одного и того же человека зависимость чес от нагрузки может со временем измениться ввиду тренированности или детренированности организма.

Производные сигналов ЧСС и физической нагрузки поступают на соответствующие входы блока 13 сравнения. Блок 13 выдает сигнал рассогласова- ния в случае, если амплитуда производной сигнала ЧСС отличается от амплитуды производной сигнала физической нагрузки больше, чем порог срабат.е.

тывания блока dUfe

dt

- К

13 сравнения, dU,i

dt

б

iUu где

dui,

dt

- производная сигнала ЧСС;

20

К производная сигнала физической нагрузки; коэффициент масштабировафизическую нагрузку (темп движения

«,

Таким образом, устройство позво ет следить за реакцией сердечно-со дистой системы во время выпол{1ения физической нагрузки, сопоставляя в

ния, характеризующий инди-25 личину приращения ЧСС с величиной

видуальный наклон характеристики ЧСС от нагрузки; б - порог срабатывания блока

сравнения.

Величина порога срабатьшания бло- 30 ка 13 сравнения выбирается из условия компенсации некоторой нелинейности приращения ЧСС приращению физической нагрузки, обусловленной погрешностями преобразования частоты 35 в напряжение блоками 4, 10 и погрешностью инерционного блока 11,

Сигнал рассогласования на выходе блока 13 сравнения может возникнуть при двух условиях: прибор неотмас- 40 штабирован ; физическая нагрузка чрезмерна для данного человека, что вызывает неадекватное изменение ЧСС. В первом случае при помощи блока

приращения темпа движения. Это позволяет интенсифицировать двигательный режим при уменьшении степени риска возникновения нарушений сердечной деятельности при реабилитации кардиологических больных.

Предлагаемое устройство может найти применение в практике лечебной физкультуры, в повседневной жизни, в процессе спортивных тренировок, при космических полетах и т.п.

Формула изобретения

Устройство для контроля изменений частоты сердечных сокращений при физической нагрузке, содержащее датчики частоты сердечных сокращений и физической нагрузки, блок измерения 6 масштабирования уравнивают амплиту-45 частоты сердечных сокращений, блок ды производных сигналов ЧСС и физи- определения нагрузки, блок сравнения,.

ческой нагрузки описанный способом. Тем самым оставляют только одно условие срабатывания блока 13 сравнения.

Сигнал с выхода блока 13 сравне- - ния поступает на один из выходов блока 14 разрешения индикации, который пропускает этот сигнал только при условии, если на его втором входе присутствует разрешающий сигнал с вы- хода блока 10 (положительное значение производной сигнала физической нагрузки) . Это обусловлено тем, что за12779494

висимость ЧСС от нагрузки, шении последней изменяется O

5

0

му закону, а контроль за сердечнососудистой системой целесообразно вести только при увеличении нагрузки, так как постепенное снижение не приводит к нарушениям работы сердца. Следовательно, при положительном значении производной сигнала физической нагрузки и при его несоответствии величине производной сигнала ЧСС, сигнал с блока 14 .разрешения индикации поступает на блок 15 индикации - устройство подает звуковой сигнал.

При получении звукового сигнала пользователь производит масштабирование прибора (если величина нагрузки меньше критической) или снижает

физическую нагрузку (темп движения).

«,

Таким образом, устройство позволяет следить за реакцией сердечно-сосудистой системы во время выпол{1ения физической нагрузки, сопоставляя ве5 личину приращения ЧСС с величиной

приращения темпа движения. Это позволяет интенсифицировать двигательный режим при уменьшении степени риска возникновения нарушений сердечной деятельности при реабилитации кардиологических больных.

Предлагаемое устройство может найти применение в практике лечебной физкультуры, в повседневной жизни, в процессе спортивных тренировок, при космических полетах и т.п.

Формула изобретения

блок разрешения индикации и блок ин- дикации, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности регламентации физической нагрузки, оно содержит два блока дифференцирования, блок масштабирования и инерционный блок, причем блок измерения частоты сердечных сокращений и блок определения нагрузки состоят каждый из формирователя и блока преобразования частоты в напряжение, при этом датчик частоты сердечных сокращений.

5 1

первый формирователь, первый блок преобразования частоты в напряжение, первьй блок дифференцирования, блок масштабирования и первый вход блока сравнения соединены последовательно, а датчик физической нагрузки, второй формирователь., второй блок преобразо вания частоты в напряжение, инерцион

ЦССмин

2779496

ный блок, второй блок дифференцирования и второй вход блока сравнения соединены последовательно, выход блока сравнения, первый вход блока раз- 5 решения индикации соединены последовательно, причем второй вход блока разрешения индикации соединен с выходом второго блока дифференцирования.

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - по- вьшение точности регламентации физической нагрузки. Устройство содержит Датчик частоты сердечных сокращений, блок измерения частоты сердечных сокращений, блок определения нагрузки. Датчик, формирователь, блок преобразования частоты в напряжение, блок дифференцирования, блок масштабирования и первый вход блока сравнения соединены последовательно. Устройство позволяет следить за реакцией сердечно-сосудистой системы во время выполнения физической нагрузки. При зтом сопоставляют величину приращения частоты сердечных сокращений с величиной приращения темпа движения. Это позволяет интенсифицировать двигательный режим при уменьщении степени риска возникновения нарушений сердечной деятельности при реабилитации кардиологических больных. 3 ил. .с (О (Л

IV} 210т т т

90 60

L.

темп мин

-1

iPut.l-(Ри.г.3

Составитель И. Лисица. Редактор Г. Гербер Техред Л.Сердюкова Корректор Е. Рошко

Заказ 6779/2 Тираж 660Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР,

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-Полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4