Устройство для определения физической нагрузки Советский патент 1981 года по МПК A61B5/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в Ш1агасстических и экспериментальных целях. По основному авт. св. М 665892 известно устройство, содержащее блок изме рения частоты пульса, реверсивный счетчик, блок сравнения,фсрмирователь интервала вре мени слецования команд и послецов ательно соешшенные сумматор, дешифратор,блок схем совпадения и блок раздражителей, причем вход аеши({| атора, через последовательно вклоченные блок сравнения и реверсивный счетчик соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом блока измерения частоты пульса, а выход формирователя интервала времени следования команд соединен с входом блока схем совпадения ll . Однако известное устройство не обеспечивает возможность выполнения пациентом сложного ритма Движений. Это обусловлено тем, что известное устройство команды выдает равномерно (подобно метсШЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ роному), лишь изменяя их частоту. Для выполнения же физических упражнений имеющих слоясный ;ритм движений, требуются неравномерные интервалы между командным и сигналами, соответствующие продолжительности мышечных движений в сложном целостном действии пациента. Известно, что к временным харакге ристикам мышечных движений относятся их длительность, темп и ритм. Ритм движений является мерой соотношения отовль ных фаз, комплексной характеристикой движения, организующей отдельные фазы его в единое целостное действие. Соотношение в последовательность этих фаз известное устройство не учитывает. Кроме того, это устройство также не учитывает наличие акцентированных фаз два жений в физическом упражнении, что особенно важно при выполнении физических утфажнений со сложным ритмом, так как без акцент1фования, например, начальной фазы трудно правильно начать сложные по ритму мышечные движения, составл5 юшие упражнения, п затем и выпошять , &ГЙ упражнения. Цель изобретения - обеспечение опги мальной физической нагрузки при различны типах упражнений со сложным ритмом мышейных движений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения физической нагрузки, содержащее последова. тельно соединенные блок измерения частоты пульса, сумматор, дешифратор, блок сравнения, реверсивный счетчик, выход которого подключен к счетному входу сумматора,соединенный с выходом деши(} ратора своим входом, блок схем совпаде- НИН, подключенн к его другому входу своим, выходом формирователь интервала времени следования команд, и соединенны с блоком схем совпадения блок разфажителей, введены последовательно соешшев вые блок установки частоты и коэф(}ициен та пересчета, двоичный счетчик, доподиительный дешифратор, блсж установки cooi ношения интервалов времени, состоящий , из последоватега.но соединенных переключателя и элемента ИЛИ, и дополнительная схема совпадения, при этом вход двоич. ного счетчика подключен к выходу блока схем совпадения и ко второму входу дополнительной схемы совпадения, вход которой соединен с входом блока раздражителей, дополнительный вход которого подключен к первому входу дополнительного дешифратора, все выходы которого соединены с выходами блока установки частоты jH коэффициента пересчета, второй выход которого подключен к входу формирователя интервала времени следования команр. На чертеже изображена структурная схема устройства для определения физической нагрузки. Устройство содержит блок 1 измерения частоты пульса, сумматор 2, дешифратор 3, блок 4 сравнения, реверсивный счегчик 5, блок 6 схем совпадения, ффмирователь 7 интервала времени следования команд, двоичный счетчик 8, деши4ратор 9, блок Ю установки частоты, и коэффициента пересчета, блок 11 установки соотношения интервалов времени, схему 12 совпадения, блок 13 раздражителей. Причем блок 11 состоит из последоватега.но соединенных переключателя и элемента ИЛИ. При этом блок 1 измерения частотыпу лье а, сумматор 2, дешифратор 3, блок 4 сравнения и реверсивный счетчик 5 включены последовательно. Выход дешифратора 3 также соединен с входом блока 6 схем совпадения, другой вход которого связан с вьсходом формирователя 7 интервала времени следования команд, а выход подключен к счетному входу двоичного счетчика 8 и к первому входу схемы 12 совпадения. Другой вход схемы 12 подключен к выходу блока 11 установки соотношения интервалов времени, а выход - к первому входу блока 13 раздражителей. Выход двоичного счетчика 8 соединен с входом дешифратора 9, выходы которого подключены к входам блока 11 установки соотношения интервалов времени л пара№- дельно - к входам блока Ю установки частоты и коэффициента пересчета, один выход которого подключен к установочному входу двоичного счетчика 8, а другой - установочному входу формирователя 7 интервала времени следования команд. Второй вход блока 13 раздражителей подключен к первому выходу дешифратора 9. Устройство работает следующим образом. Перед началом выполнения пациентом физических упражнений в блоке 4 сравнения устанавливают заданное (эталонное) значение частоты пульса. Если избирается при выполнении упражнений сложный ритм движений, то переключатель блока 1О установки частоты и коэфф1щиента пересчета устанавливают в то положение, которое соотвятсгвурт количеству ритмических движений в их повторяющемсяцикле и соотношению времениьгх.интервалов в этом сложном ритме. Таким образом, зараннее задают количество командных сигналов в их цик;, вырабатываемых затем этим устройством при работе с ним пациента, а также постоянное для данного тренировочного занятия соотношение интервале времени межоу командными , сигналами. Например, если количество командных сигналов в их цикле равно четырем, а соотношение интервалов времени между этими сигналами задают как 1:1:2:-1, то в этом .случае переключатель блока Ю устанавливают в положение l+l-t2+l-5. При этом в блоке 11 установки соотношения интервалов времени переключателя, установленные в выходных цепях дешифратора 9, устанавливают. в положение, соответствующие избранному соотношению (1:1:2:1). В нашем примере включаются тумблеры первый, второй, третий и пятый. Четвертый тумблер при этом остается выключенным, так как интервал времени между третьим 58 и четвертым комалпным сигналакли аолкен быть удвоен (например, в спучае если бы необходимо было соблюдать соотношение интервалов времени между команпными сигналами как 1:3:1:1, то для этого нужно было бы включить первый, второй, пятый и шестой тумблеры). При работе пациента с устройством зна чение частоты его пульса, измеренное бло ком I измерения частоты .пульса, через опреоеленные промежутки времени записывается в сумматор 2, и код записанного числа подается на рход дешифратора 3. С выхода аеши4ратсра 3 разрешающий сигнал подается на соответствующий вход блока 6 схем совпадения, на другой вход которого поступают импульсы временных (масштабных) меток с формирователя 7 интервала времени следования команд. В случае, если задается простой ритм движений, то переключатель блока 1О установки частоты и коэффициента пересчета устанавливают в первое положение, и топда частоты задающего генератора формиро вателя 7 интервалов времени следования команд будет равна исхощюй частоте, опре пеленной программой работы устройства, а коэффшиюит пересчета овоичного счетчи ка 8 при этом будет равен единице. Поступающий на вход двоичного счетчика 8 импульс, прохопя одаовременно и на первый вход схемы 12 совпадения, на этором входе которой уже присутствует разрешаю щий сигнал с нулевого выхода дешифратор 9 (так как двоичный счетчик 8 находится в исходном нулевом состоянии), запускает блок 13 раздражителей и своим срезом записьюает в двоичном счетчике 8 единицу. 1 Так как переключатель блока 1О установки частоты и коэффициента пересчета находится в первом положении, двоичный счетчик 8 снова установится в исходное нулевое положение, и при поступлении на вхоп этого счетчика очерешого сигнал описанный пршесс вновь повторится. При этом частота подачи команд блоком 13 разфажителей буоет определяться програм мой работы устройства и значением частот пульса пациента, записанным в сумматоре 2 до следующего цикла изк«ер {ия. Если частота пульса пациента будет соответствовать записанному в блоке 4 сравнени Я эталонному значению частоты, то в этом случае частота, подачи командных сигналов блоком 13 раздражителей пациенту будет определяться программой, заложенной в устройстве. Если же частота пульса будет отличаться от эталонного 86 значения, то при поступлении (при очередном измерении) ня вход блока 4 сравнения с выхода дешифратора 3 значения частоты пульса в блоке 4 сравнения будет формироваться сигнал, поступаюгаий на реверсивный счетчик 5 в режиме сложения, в случае если значение частоты пульса превьаиает эталонное. Если же частота пуга.са пациента меньше эталонного значения, то в блоке 4 сравнения будет формироваться сигнал, поступающий на реверсивный счетчик 5 в режиме вычитания. Поступая на счетный вход сумматора 2 значение числа, записанного в реверсивном счетчике 5, складьШается с кодом частоты путла в сумматоре 2, и коа суммы поступают на вход оеши4раг тсзра 3, измен5га при этом частоту сигналил, посгупакших с выхода блока 6 схем совпадения на вход двоичного счетчнка 8. Тем самым изменяется задаваемый блоком 13 раздражителей пациенту темп выпошення физических упражнений. нревшиении частоты пульса uauj ента эталснного значения задаваемый уст ройством темп снижается, а частоте пульса ниже эталонной этот темп увеличивается. Если выполняются мышечные движения со сложным ритмом, то переключатели управлания устройства выставляют в соот ветствии с этим ритмом (примеры описаны). В нашем тфнмере переключатель блока 1О установки устанавливают в полтасенин 5. При этом частота задающего генератора формирователя 7 интервалов следования команд буоет увеличена в пять раз, и, соответственно, при том же значении частоты пульса с выхода блока 6 схем со&падения будут поступать импуга сы с яаототой в пять раз . Так как коэ4 фициет пересчета «эоичного счетчика 8 в этом случае буоет также равно пяти, то этот счетчик будет устанавливатьс я в исхощ ое состожие после записи в него ( в этом случае) пятого импульса. При этом импульсы на второй вход схемы 12 совпадания будут поступать в соответствии с записанным в двоичном счетчике 8 ч1 слом с первого второго и т.д. до пятого выходов дешифратора 9 через тумблеры и схему ИЛИ блока 11 установки состношення интервалов времени, Если TyM6jKp в соответствующей цепи деши4ратора 9 будет включен, импулл проходит на вход схемы 12 совпаоения. Ноли же этот тумблер отключен, то на вход схемы 12 совпадения сигнал не про ходит и в результате блок 13 раздражите лей, не сработает. В соответствии с принятым в конкретном примере соотношением интервалов времени между командными сигналами для пациента (1:1:2:1) вклк чают тумблеры первый, второй,третий и пятый. Теперь при появлении первого импульса на выходе блока 6 схем совпаде- НИН он поступает на первый вход схемы 12 Совпадения, на втором входе которой присутсвует разрешающий потенциал с пер 60ГО выхода дешифратора 9. Блок 13 раздражителей;) выдает акценти ров1анный первый сигнал в их цикле, так как на втором его входе присутствует сиг нал с первого выхода дешифратора 9. Срезом импульса, поступивше о на вхо двоичного счетчика 8, в него записываемся единица и на второй вход схемы 12 совладения в результате поступает разрешаюший йигнал со второго выхода дешифратора 9 через второй тумблер и схему ИЛИ. При появлении на выходе блока 6 схем совпадения следующего импульса он. опять пройдет на вход блока 13 раз зажителгй, который выдает при этом не акцентирова,ный командный сигна/и Аналогично в двoиJЧ- ный счетчик 8 запишется еще одна единица и появится разрешающий потенциал на третьем выходе дешифратора 9. Так будет повторяться до поступ/кния на выход блока 6 схем совпадения четвертого импуль- са, который на вход блока 13 раздражи-, телей не попадает, так как четвертый в нашем случае в соответствии с избранным соотношением 1:1:2:1 не .включен. Следовательно, третий интервал времени будет длиться в два раза дольше, что и требуется в данном случае при выполнении слоисного ритма мышечных движений пациента. Пятый импульс снова попадает на вход блока 13 разрражигелей подавая этим самым команду пациенту .прекратить гфедыдушее движение и начать следу1ощее, более короткое в данном случае. Срезом этого пятого импульса в двоичный счетчик 8 запишется пятая единица и ш установится в исходное нудааое состояние сигналом с блока 1О уставов ки частоты и коэффициента пересчета. Далее этот цикл будет повторяться. В случае .сложного ритма овиженив темп их цыпошения при этом будет рв« гулироваться также, как и при описшнсА выше работе .устройства в случае установки его для выполнения пашюнтом- пвижеии с простым (равномерным) ритмом, но при этом будет сохраняться постоянным вне зависимост от изменения частоты подачи командных сигналов заранее задданое соотношение интервалов времени между ними. Устройство обеспечивает возможность выполнения физических упражнений со сложным ритмом движений, одновременно обеспечивая при этом оптимальную (в аа- висимосги от частоты гульса пациента) физическую нагрузку. Формула изобретения Устройство для определения физическ(Л нагрузки по авт. св. N 665892, о т л и ч а ю щ е е-с я тем, ЧТ1Л с целью обеспечения оптимальной физической нагрузки . при различных типах упражнений со сложным ритмсж мышечных движений, в него введены последовательно соединенные блок установки частоты и коэффициента пересчета, даоичный счетчик, допошительный дешифратор, блок установки соотношения интервалов времени, состоящий из последовательно соединенньйс переключателя и элемента ИЛИ, и допо1шительная схема совпадения. При этом вход двоичного счетчика Подключен к выходу блока схем совпадения и ко второму входу дополнительной схемы совпадения, выход которой соединен с входом блока раздражителей, дополнительнь1й вход которого подключен к первому выходу дополнительного дешифратора , все выходы которого соединены с входами ёлока установки частоты и коэффициента пересчета, второй выход которого подключен к входу формирователя интервала времени следования команд. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 665892, кл. А 61 В 5/10, 1976.