Устройство для контроля физического состояния биологических объектов Советский патент 1987 года по МПК G06F19/00 G06F159/00 

пульсов, элемент НЕ 20, элемент И 21, элемент ИЛИ 22, формирователи 23, 24 прямоугольных импульсов, эелементы И 25, 26, счетчик 27, группы 28, 29 элементов И, группа 30 элементов ИЛИ, элемент 31

1

Изобретение относится к вычислительной технике и медицине и может найти применение для оценки выносливости спортсмена в спринтерских и стайерских нагрузках а также для тренировки выносливости спортсмена по лидирующим стимулам.

Целью изобретения является предотвращение перегрузок за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирующих воздействий и реакций на них объекта и повышение достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагружения мышц объекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока определения границ поля дисперсии параметра; на фиг. 3 - схема сравнения; на фиг. 4 - схема шифратора.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 задания уровня воздействия, блок 4 светового и звукового воздействия, датчик 5 сигналов нагружения группы мышц, формирователь 6 прямоугольных импульсов, блок 7 задания частоты, счетчик 8, сумматор 9, триггер 10, счетчик 11, блок 12 задания времени выдержки, делитель 13 частоты, триггер 14, датчик 15 частоты сердечных сокращений, формирователь 16 прямоугольных импульсов, делитель 17 частоты, коммутатор 18, формирователь 19 прямоугольных импульсов, элемент НЕ 20, элемент И 21, элемент ИЛИ 22, формирователи 23, 24 прямоугольных импульсов, элементы И 25 и 26, счетчик 27, группы 28 и 29 элементов И, группу 30 элементов ИЛИ, элемент 31 заданий, аналого-цифровой преобразователь 32, элемент 33 задержки, блок 34 определения границ поля дисперсии параметра, блоки 35-38 индикации, группу 39 элементов И, триггер 40, регистр 41, элемент ИЛИ 42, элемент НЕ 43, формирователь 44прямоугольных импульсов, элемент 45 задержки, элемент ИЛИ 46, элемент ИЛИ 47, группы 48 и 49 элементов И, формирователи 50 и 51 прямоугольных импульсов, регистры 52 и 53, схемы 54 сравнения, шифратор 56, формирователь 57 прямоугольных импульсов, элемент 58 задержки, элементы И-НЕ 59, элементы И 60 и 61, элемензадержки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 32, элемент 33 задержки, блок 34 определения границ поля дисперсии параметра, блоки 35-38 индикации. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

ты НЕ 62 и 63, элементы ИЛИ 64 и 65, элементы И 66 и 67, элемент НЕ 68, элемент ИЛИ 69, элементы И 70-75.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии (цепи установки устройства в исходное состояние не показаны) триггеры 14 и 40, счетчики 8, II и 27, сумматор 9 и регистры 41, 52 и 53 обнулены, в блоке 7 задания значений час- тоты установлено допустимое значение частоты сердечных сокращений объекта и соответствующий код через его выходы поступает на установочные входы делителя 17, в блоке 12 задания времени выдержки установлено зна5 чение времени тестирования объекта и соответствующий код через его выходы поступает на установочные входы делителя 13 частоты, на единичном выходе триггера 14 - нулевой потенциал, а генератор 1 заторможен, на выходах генератора 1, делителя 2, бло0 ков 3 и 4, датчика 5, делителей 13 и 17 импульсы отсутствуют, на выходах датчика 15 с формирователя 16 имеется последовательность импульсов с частотой биений сердца спокойного состояния объекта,

с на выходах блоков, узлов и элементов 6, 8, 9, 11, 14, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 35, 39, 42, 44, 45, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, первом и втором выходах узла 56, на выходах узлов 57, 58, 60, 61.64, 65, 66, 67,

0 69, 70, 71, 72, 73. 74, 75 - низкие потенциалы, а на выходах блоков, узлов и элементов 20, 40, 43, 46, 47, третьем выходе узла 56, на выходах узлов 59, 62, 63, 68 - высокие. По импульсу запуска через вход запуска - триггер 14 переводится в единичное

5 состояние и высокий потенциал с его единичного выхода поступает на вход генератора 1 и на вход элемента И 21. Генератор 1 вырабатывает импульсы с эталонной частотой FI, тогда на выходе делителя 2 устанавливается частота импульсов р2, на выходе де0 лителя 13 - Fis, на выходе делителя 17 - Ei7, а так как на выходах элементов ИЛИ 30 нулевые потенциалы, то , так как Р2 Е|/К2, где К2 - коэффициент пересчета делителя 2, снимаемый с выходов

группы 30 элементов ИЛИ, а Кп - коэффициент пересчета делителя 13, снимаемый с выходов блока 12, и Ki - коэффициент

пересчета делителя 17, снимаемый с выходов блока 7. Каждое сокращение контролируемой группы мышц тестируемого объекта вызывает появление импульса на выходе датчика 5 а следовательно, и на выходе формирователя 6. Формирователи 6 и 16 вырабатывают короткие импульсы в моменты перехода импульсов с выходов датчиков 5 и 15 соответственно из области ниже порога срабатывания формирователя в область выше

кий нулевой потенциал. Высоким потенциалом с выхода коммутатора 18 через формирователь 19 опрокидывается триггер 10 досрочно, в результате чего содержимое одного из счетчиков 11 или 27 фиксируется на меньшем уровне, а делитель 2 частоты на своем выходе соответственно снижает частоту выходных импульсов воздействия на объект, а на выоде элемента НЕ 20 устанавливается низкий потенциал, запрешаюпорога срабатывания формирователя. Им- 0 щий управление триггером 10, АЦП 32 и сум30

матором 9 ат датчика 5. Импульсом с выхода формирователя 19 сумматором 9 фиксируется нулевое значение работы, так как на выходе датчика 5 в это время низкий по

т. е. обеспечивается поочередное состояние 5 амплитуде потенциал. Будучи соединенным высокого и низкого потенциалов на выходахчерез вентиль выход коммутатора 18 с

триггера 10. Кроме того, информация с вы-нулевым входом триггера 14 (на схеме не

хода датчика 5 поступает на информацион-показано) передним фронтом высокого потеН

ный вход АЦП 32, а через формирователь 6,циала с выхода коммутатора 18 генератор

элемент И 21, элемент ИЛИ 22 и элементможет досрочно остановиться, прекратив ра31 задержки на вход управления АЦП 32, 20 боту устройства, но зафиксировав выход- ас задержкой элементом 33 задержки с выхо-ные параметры объекта в блоках 35, 36, 37,

и 38). Без соединения выход коммутатора 18 - вентиль - нулевой вход триггера 14 устройство снижает частоту стимулируюших воздействий, выполняя роль их регулятора по текущим значениям частоты сердечных сокращений, т. е. по фактическому психофизическому состоянию объекта, создавая тем самым последнему щадящий, не превышающий допуска, режим нагружения.

Блок 34 работает следующим образояк Импульсы с входа установки блока в исходное состояние триггер 40 переводится в единичное состояние, высоким потенциалом с его единичного выхода через элемент ИЛИ 46 и формирователь 50 регистр 52, элемент ИЛИ 47 и формирователь 51 регистр 53 и через шифратор 56 и формирователь 58 регистр 41 обнуляется, а с выходов регистра 41 через элемент ИЛИ 42 и элемент НЕ 43 группа 39 элементов И открывается. Первое информационное сооблителя 2 формируется в делителе 2 из 40 шение через информационный вход блока и расчета Рз+1(2)Е2, где PS - текущеегруппу 39 элементов И фиксируется в регистзначение частоты сокращения контролируе-ре 41, а с его выходов через группу 48

мой группы мышц, так, чтобы стимулирую-элементов И - в регистре 52 и через

щее воздействие на выходе блока 4 всегдагруппу 49 элементов И - в регистре 53.

оказывалось лидирующим по времени и что-Через элемент ИЛИ 42 и формирователь

бы, по возможности, сохранялась постоян- 44 триггер 40 обнуляется, через элемент

ИЛИ 42 и элемент НЕ 43 группа 39 элементов И закрывается. Затем через шифра тор 56, формирователь 57 и элемент задержки 58 регистр 41 обнуляется, через элемент ИЛИ 42 и элемент НЕ 43 вновь

растет и частота сердечных сокращений. открывается группа 39 элементов И. Очеред- Каждый импульс с выхода датчика 15ное сообщение через группу 39 элементов И

через формирователь 16 фиксируется счетчи-фиксируется в регистре 41, что приводит к

закрыванию элементов 39 через элеменч ИЛИ 42 и элемент НЕ 43. Содертатором 18 обеспечивается вывод высокого 55 регистра 41 поступает на входи потенциала с выходов счетчика 8 только присхем 54 и 55 сравнения, а содержимое

выполнении неравенства , а прирегистра 52 - на второй вход схемы 54.

, а при или при Fi6 Fi7тогда как содержимое регистра 53 - на

на выходе коммутатора 18 сохраняется низ-второй вход схемы 55. Схемы 54 и 55 по

пульсы с выхода формирователя 6 через элементы И 21 и ИЛИ 22 поступают на вход триггера 10 и каждый раз опрокидывают его в противоположное состояние.

дов АЦП 32 суммируется сумматором 9 и отражается блоком 38. Высокий потенциал с выхода триггера 10 поступает на вход формирователя 23(24), на вход эле- - мента И 25 (26) и на входы элементов И 29 (28). При этом передним фронтом импульса с выхода триггера 10 через формирователь 23 (24) счетчик 11 (27) обнуляется, а в течение длительности импульса с выхода триггера 10 импульсы с генератора 1 через элемент И 24 (26) поступают на счетный вход счетчика 11 (27), где ведется суммирование их числа. На время высокого потенциала на выоде триггера 10 элементы И 29 (28) открыты и содержимое счетчика 27 (11) через элементы И 29 (28) и элементы ИЛИ 30 управляет пересчетом делителя 2 и индицируется блоком 35, а кроме того, поступив на информационные входы блока 34 обрабатывается в нем и индицируется в блоке 36 или 37. Коэффициент пересчета де35

ной разность фаз между воздействиями и реакциями групп мышц. По мере нагружения объекта частота и/или амплитуда сигналов на выходе датчика 5 возрастают, а следовательно, повышается и Р, но при этом

ком 8, но каждым импульсом с выхода делителя 17 счетчик 8 обнуляется. Коммукий нулевой потенциал. Высоким потенциалом с выхода коммутатора 18 через формирователь 19 опрокидывается триггер 10 досрочно, в результате чего содержимое одного из счетчиков 11 или 27 фиксируется на меньшем уровне, а делитель 2 частоты на своем выходе соответственно снижает частоту выходных импульсов воздействия на объект, а на выоде элемента НЕ 20 устанавливается низкий потенциал, запрешающий управление триггером 10, АЦП 32 и сумрезультатам сравнения содержимого регистра 41 с содержимым регистров 52 и 53 вырабатывают сигналы «Меньше, «Равно или «Больн е, причем эти сигналы говорят об отношении содержимого регистра 41 но отношению к содержимым регистров 52 и 53. По сигналу «ДАеныне с выхода схемы 54 при содействии высокого потенциала на выходе элемента 45 через н ифра- тор 56 регистр 52 обнуляется и в нем

сокий нотенциа.1. ; ми остальных выходах низкие.

Шифратор 56 обеспечивает наличие высокого потенциала на первом выходе при наличии высокого потенциала на входах элемента 5 И 70, на втором выходе при наличии высоких потенциалов на выходе элемента И 75, а на третьем выходе при наличии высокого потенциала хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ 69, т. е. при высоком пофиксируется содержимое регистра 41, после Ю тенциале на его первом входе или при высочего регистр 41 обнуляется, а по сигналу «Больше с выхода схемы 55 при содействии высокого потенциала на выходе элемента задержки 45 через шифратор 56 регистр 53 обнуляется и в нем фиксируетких потенциалах на его втором и третьем входах, или при высоких потенциалах на его втором, четвертом и шестом входах, или при высоких нотенциалах на erg втором, четвертом и седьмо.м входах, или при высо20

30

и седьмом входах, или при высоких потенциалах на его втором, пятом и шестом входах, или при высоких потенциалах на его втором, пятом и седьмом входах, или при высоких потенциалах на его втором и восьмом входах.

Кроме прямого назначения для тестовых

оценок биологических объектов на работоспособность в спринте или в стайерском режиме, устройство допустимо использовать и при тренировках спортсменов, причем представляемая в масштабе реального времени объективная информация обеспечивает заинтересованность как спортсменов, так и тренеров в аппаратных средствах в процессе тренировок.

Формула изобретения

ся содержимое регистра 41, после чего 15 ких потенциалах на его втором, четвертом регистр обнуляется. По сигналам «Равно и «Больше схемы 54 и «Меньше и «Равно схемы 55 содержимое регистров 52 и 53 не обновляется, но регистр 41 обнуляется, создавая тем возможность сохранения в регистре 52 минимального, а в регистре 53 максимального по модулю сообщений па информационном входе блока 34 с момента установки его в исходное состояние по текущий момент времени.

Схемы 54 и 55 работают следующим об- 25 разом.

Информационные сообщения, поступаю- .ие на входы при высоком потенциале на входе элемента И 60 или И 61, инициируют высокие потенциалы на выходах элементов И-НЕ 59 и ИЛИ 65 или на выходах элементов И-НЕ 59 и. ИЛИ 64 соответственно, а при высоком потенциале на выходах элементов И 60 и И 61 одновременно инициируются высокие потенциалы на выходах элементов ИЛИ 64 и ИЛИ 65, тогда как на выходе элемента И - НЕ 59 будет низкий потенциал. При наличии низкого потенциала на выходе элемента И-НЕ 59, на выходах элементов И 66 и И 67 сохраняются низкие потенциалы, а при высоком потенциале на выходе элемента И-НЕ 59 высокий потенциал с выхода элемента И 60 через элементы ИЛИ 65 и И 67 поступает на входы элементов НЕ 63 всех разрядов младших данному и закрывают элементы И 61 всех разрядов младших данному,: при этом устанавливается высокий потенциал на выходе вывода сигнала «Больше схемы, а на других выходах сохраняются низкие потенциалы. При высоком потенциале на выходах элемента И-НЕ 59 и элемента И 61, .высоким потенциалом с nijixo. ia элемента И 61 через элементы i М о4 и И 66 одноименного разряда и . закрываются элементы И 60 :-v- N младших разрядов, на выходе вы- пода сш нала «Меньше схемы устанавли- высокий потенциал, а на дру1 их в1 ходах - низкие. При равенстве входных кодов на выходах элементов И-НЕ 59 низкие потенциалы, тогда на выходе элемента HF: 68 и выходе вывода сигнала «Равно вы35

40

1. Устройство для контроля физического состояния биологических объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с информационным входом нервого делителя частоты, выход которого через блок задания уровня воздействия соединен с входом блока светового и звукового уровня воздействия, датчик сигналов нагружения группы мышц, выход которого подключен к входу первого формирователя прямоугольных импульсов, блок задания частоты, первый и второй счетчики, триггер и сумматор, отличающееся тем, что, с 45 целью предотвращения перегрузок объекта за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирующих воздействий и реакций на них объекта и повышения достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагружения мыщц объекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени, в него введены датчик частоты сердечных сокращений, блок задания времени выдержки, второй и третий делители частоты, группы элементов И, группа элементов ИЛИ, элементы И, ИЛИ, НЕ, блоки индикации, блок определения границ поля дисперсии параметров, второй триггер, формирователи прямоугольных импульсов, элементы

50

55

сокий нотенциа.1. ; ми остальных выходах низкие.

Шифратор 56 обеспечивает наличие высокого потенциала на первом выходе при наличии высокого потенциала на входах элемента И 70, на втором выходе при наличии высоких потенциалов на выходе элемента И 75, а на третьем выходе при наличии высокого потенциала хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ 69, т. е. при высоком поких потенциалах на его втором и третьем входах, или при высоких потенциалах на его втором, четвертом и шестом входах, или при высоких нотенциалах на erg втором, четвертом и седьмо.м входах, или при высо

и седьмом входах, или при высоких потенциалах на его втором, пятом и шестом входах, или при высоких потенциалах на его втором, пятом и седьмом входах, или при высоких потенциалах на его втором и восьмом входах.

Кроме прямого назначения для тестовых

оценок биологических объектов на работоспособность в спринте или в стайерском режиме, устройство допустимо использовать и при тренировках спортсменов, причем представляемая в масштабе реального времени объективная информация обеспечивает заинтересованность как спортсменов, так и тренеров в аппаратных средствах в процессе тренировок.

Формула изобретения

ких потенциалах на его втором, четвертом

5

0

1. Устройство для контроля физического состояния биологических объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с информационным входом нервого делителя частоты, выход которого через блок задания уровня воздействия соединен с входом блока светового и звукового уровня воздействия, датчик сигналов нагружения группы мышц, выход которого подключен к входу первого формирователя прямоугольных импульсов, блок задания частоты, первый и второй счетчики, триггер и сумматор, отличающееся тем, что, с 5 целью предотвращения перегрузок объекта за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирующих воздействий и реакций на них объекта и повышения достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагружения мыщц объекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени, в него введены датчик частоты сердечных сокращений, блок задания времени выдержки, второй и третий делители частоты, группы элементов И, группа элементов ИЛИ, элементы И, ИЛИ, НЕ, блоки индикации, блок определения границ поля дисперсии параметров, второй триггер, формирователи прямоугольных импульсов, элементы

0

5

задержки, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор и третий счетчик, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с входами коммутатора, выход датчика частоты сердечных сокращений соединен через второй формирователь прямоугольных импульсов с счетным входом первого счетчика, информационный вход второго делителя частоты соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а установочные входы подключены соответственно к выходам блока задания времени выдержки, вход установки первого триггера является входом пуска устройства, вход сброса соединен с выходом второго делителя частоты, единичный выход первого триггера соединен с запускающим входом генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с информационным входом третьего делителя частоты, установочные входы которого соединены соответственно с выходами блока задания частоты, выход третьего делителя частоты соединен с установочным входом первого счетчика, выход коммутатора подключен к входу третьего формирователя прямоугольных импульсов и к входу первого элемента НЕ, выход первого формирователя прямоугольных импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, третий вход - с выходом первого элемента НЕ, выход третьего формирователя прямоугольных импульсов подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход подключен к счетному входу второго триггера, первый и второй выходы которого полдключены соответственно к входам четвертого и пятого формирователей прямоугольных импульсов, выходы которых соединены соответственно с установочными входами второго и третьего счетчиков, первые входы второго и третьего элементов И соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы подключены соответственно к счетным входам второго и третьего счетчиков, вторые входы второго и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами второго триггера, выходы разрядов второго счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к второму выходу второго триггера, выходы разрядов третьего счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены к первому выходу второго триггера, выходы элементов И первой и второй групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых подключены к установочным входам первого делителя частоты, к информационным входам первого блока индикации и блока определения границ поля дисперсии параметров, первая и

вторая группы выходов которого подключены соответственно к входам второго и третьего блоков индикации, выход элемента ИЛИ через первый элемент задержки соединен с

управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и с входом второго элемента задержки, информационный вход аналого-цифрового преобразователя соед41нен с выходом датчика сигналов нагрул ення группы мышц, а выход соединен с в одом слагаемых сумматора, выходы которого подключены к входам четвертого блока индикации, управляющий вход сумматора соединен с выходом второго элемента задержки.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

2. Устройство по п . 1, отличающееся тем, что блок определения границ поля дисперсии параметров содержит регистры, элементы ИЛИ, НЕ, формирователи прямоугольных импульсов, триггер, элемент задержки, щиф- ратор,схемы сравнения,группы элементов И причем первые входы элементов И первой группы являются информационным входом блока, вход установки триггера является установочным входом блока, входы разрядов первого регистра соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, выходы разрядов первого регистра соединены соответственно с первыми входами элементов И второй и третьей групп, с входами первого элемента ИЛИ и первыми группами входов первой и второй схем сравнения, выход первого элемента ИЛИ через первый элемент НЕ соединен с вторыми входами элементов И первой группы, а через первый формирователь прямоугольных импульсов соединен с входом сброса триггера и с входом первого элемента задержки, прямой выход триггера соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И второй группы и через второй формирователь прямоугольных импульсов - к установочному входу второго регистра, входы разрядов которого подключены соответственно к выходам элементов И второй группы , выходы разрядов второго регистра нодключены к второй группе входов первой схемы сравнения и к первой группе выходов б.юка, выход третьего э.че- мента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И третьей группы и через третий формирователь прямоугольных импульсов - к установочному входу третьего регистра, входы разрядов которого подключены соответственно к выходам элементов И третьей группы, выходы разрядов второго регистра подключены к второй группе входов второй схемы сравнения и второй группе выходов блока, единичный выход триггера соединен с первым входом щифратора, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, третий, четвертый и пятый входы соединены соответственно с выходами сигналов «Меньше, «Равно и «Больше первой схемы сравнения, шестой, седьмой и восьмой входы- шифратора соединены соответственно с выходами сигналов «Меньше, «Равно и «Больше второй схемы сравнения, первый, второй и третий выходы шифратора соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и с входом четвертого формирователя прямоугольных импульсов, выход которого через второй элемент задержки соединен с установочным входом первого регистра.

Изобретение относится к вычислительной технике и медицине. Целью изобретения является предотвращение перегрузок объекта за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирующих воздействий и реакций на них объекта и повышение достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагруже- ния мыщц объекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 задания уровня воздействия, блок 4 светового и звукового воздействия, даатчик 5 сигналов нагружения группы мышц, формирователь 6 прямоугольных импульсов, блок 7 задания частоты, счетчик 8, сумматор 9, триггер 10, счетчик П, блок 12 задания времени выдержки, делитель 13 частоты, триггер 14, датчик 15 частоты сердечных сокращений, формирователь 16 прямоугольных импульсов делитель 17 частоты, коммутатор 18, формирователь 19 прямоугольных им (Л 02 оо Oi о оо 4

фиг. 2