Электронный эргометр Советский патент 1982 года по МПК G01L5/10 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам медицинской диагностики, используемым для измерения и регистрации работы и мощности движущегося человека, например при ходьбе или беге. По основному авт. св. № 909599 известен электронный эргометр, используемый главным образом для измерения и регистрации работы движущегося человека. Электронный эргометр выполнен в виде прибора, содержащего сейсмодатчик, блок управления, два мультивибратора, блок установки индивидуальных данных человека, двоичного счетчика, счетчика блока индикации, индикатора, блока установки допустимого порога нагрузки, блока сравнения работы, смесителя, блока установки на ноль, блока питания, заключенных в корпус 1. Однако функциональные возможности известного эргометра позволяют измерять только параметр работы, совершенной человеком. Но в медицинской практике часто возникает необходимость определять параметр мощности человека, так как в экстре|С1альных условиях значение мощности, развиваемой человеком при выполнении физических нагрузок, имеет первостепенное значение, особенно для людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения мощности движущегося человека. Цель достигается тем, что в электронный эргометр введены регулируемый таймер с блоком, установки интервалов, счетчик мощности, регистр, два блока сравнения мощности, блок установки порога мощности, кнопка, два вентиля и элемент ИЛИ, причем выход двоичного счетчика подключен к одному из входов первого вентиля, другой вход которого подключен к выходу регулируемого таймера и к установочному входу счетчика мощности, а выход - через счетчик мощности к входам регистра и первым входам одного блока сравнения мощности, выход которого подключен к управляющему входу регистра, а его выходы подключены к вторым входам первого блока сравнения мощности и к первым входам другого блока сравнения мощности, вторые входы которого

соединены с блоком установки порога мощности, а выход через ИЛИ с входом первого мультивибратора и управляющими входами двоичного счетчика и второго мультивибратора, причем выходы регистра подключены к входам второго вентиля, вторые входы которого связаны с кнопкой и управляющим входом блока индикации, а выходы - с информационными входами блока индикации.

На чертеже представлена структурная схема электронного эргометра.

Электронный эргометр состоит из сейсмодатчика 1, блока 2 управления, высокочастотного мультивибратора 3, двоичного счетчика 4, счетчика 5, индикатора 6, блока 7 установки допустимого порога нагрузки, блока 8 сравнения, блока 9 установки индивидуальных данных человека, низкочастотного мультивибратора 10, смесителя 11, регулируемого таймера 12, блока 13 установки интервалов таймера, вентиля 14, счетчика 15 мощности, регистра 16, блока 17 сравнения мощности, блока 18 установки порога мощности, блока 19 сравнения .мощности, вентиля 20, кнопки 21, эле.мента ИЛИ 22, блока 23 установки на ноль, блока 24 питания.

Выход сейсмодатчика подключен к входу блока 2 управления, выход которого соединен с первым входом высокочастотного мультивибратора 3. Диапазон частот мультивибратора 3 регулируется блоком 9 установки индивидуальных данных человека. Выход мультивибратора 3 соединен со счетным входом двоичного счетчика 4 и первым входом смесителя П. Двоичный счетчик 4 подключен к первому входу вентиля 14 и к счетному входу счетчика 5, выходы которого соединены с первыми информапионны.ми входами индикатора 6 и первыми входами блока 8 сравнения. Блок 7 установки допустимого порога нагрузки подключен к вторым входам блока 8 сравнения, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 22, а выход последнего подключен к второму входу мультивибратора 3 и к управляющим входам двоичного счетчика 4 и низкочастотного мультивибратора 10, выход которого подключен ко второму входу смесителя 11. Выход смесителя 11 соединен с сигнальным входом индикатора 6. Ко второму входу, вентиля 14 подключен таймер 12, временной интервал которого регулируется блоком 13 установки интервала таймера. Выход вентиля 14 подключен через счетчик 15 к входу регистра 16 и первым входам блока 17 сравнения, вторые входы которого связаны с первыми входами блока 19 сравнения и вентиля 20 и подключен к выходам регистра 16. Выход блока 17 сравнения подключен к управляющему входу регистра 16, выход блока 19 сравнения - к второму входу элемента ИЛИ 22. Вторые

ВХОДЫ блока 19 сравнения подключены к выходам блока 18 установки порога мощности. Кнопка 2 подключена к управляющему входу индикатора 6 и второму входу вентиля 20, выходы которого подключены к вторым информационным :;.(:лам индикатора 6. Выход блока 23 ycTaiiOBKH в ноль связан с установочными входами блоков 4, 5, 6, 15 и 16. Установочный вход счетчика 15 связан также с выходом таймера 12.

Эргометр работает следующим образом.

Предварительно переключатель блока 9 установки индивидуальных данных устанавливают в положение, соответствующее индивидуальным данным конкретного человека (росту, весу, средней длине тага, темпу движения). Переключателем блока 7 допустимого порога нагрузки устанавливают допустимое значение работы для данного человека. Переключателе.м блока 13 стаНОВК1-: интервалов Tan.viepa устанав-лигзают время, за которое будет оцениваться значение пиковой .мощности, а переключателем блока 18 установки порога мощностк устанавливают ДОПуСТИ.МЫЙ ПОрО MrjlIJJiOCTH

для данного (определепкого) человека.

При включении питания с 11ом{)щью блока; установки в ноль производится авто.матическая в ноль 4, 5, 6, 15 и 16. Электронный эргометр исдготовлен к работе. При этом с выхода блок 8 сравнения поступает сигнал через элемент ИЛИ 22 на вход гунльтивибратора 3 и управляюпше входы делителя 4 часто ы и мультивибратора 10. Вследствие этог(| счстный вход двоичного счетчика 4 окажется отк)ьггыч для поступления импульсов в двоичный счетчик 4 с выхода му.чьтивибратора 3, который но время дсйстпин управляющего иущумьса с выхода блока 2 будет их генерировать; мультивибратор 10 окажется заблокированным, с.утеситель 1 1 закрытым по выходу мультивибратора 10.

При ходьбе ИЛИ беге человек соверщает колебатель.ные движения в вертикальной плоскости. Амплитуда этих колебаний зависит от индивидуальных данных че.ювека (роста, веса ит. д.), но в среднем составляет 1,5-3 с.м. Сейс.модатчик 1 воспринимает эти колебания и преобразует их в электрический сигнал, который поступает в блок 2 управления. На выходе последнего образуются импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде колебаний центра тяжести человека. Данные импульсы поступают на соответствующий вход мультивибратора 3, который генерирует высокочастотные импульсы во вре.мя действия импульса с выхода блока 2. Частота генерации мультивибратора 3 опрс деляется положением переключателя блока 9. Пачки и.мпу.льсов с выхода мультивибратора 3 поступают на счетный вход двоичного счетчика 4, который представляет собой многозарядный счетчик

с постоянным коэффициентом деления. С выхода двоичного счетчика 4 импульсы поступают на счетный вход счетчика 5. Код с выхода счетчика 5 поступает одновременно на блок 8 сравнения, на вентиль 14 и на индикатор 6, который индицирует проделанную работу в соответствующих единицах.

При соответствии кода с выхода счетчика 5 коду допустимого порога нагрузки, установленного с помощью переключателя блока 7, на выходе блока 8 сравнения формируется сигнал «Резерв исчерпан, который поступает через элемент ИЛИ 22 на соответствующий вход мультивибратора 3 и последний начинает генерировать импульсы высокой частоты непрерывно. Сигнал «Резерв исчерпан одновременно поступает на управляющий вход двоичного счетчика 4 и запрещает этим прохождение импульсов с выхода мультивибратора 3 на счетный вход двоичного счетчика 4, а также поступает на управляющий вход мультивибрато- ра 10 и обеспечивает режим генерации последнего. Низкочастотный сигнал с выхода мультивибратора 10 и высокочастотный сигнал с выхода мультивибратора 3 поступают в смеситель 11, на выходе которого получаются пачки импульсов. Частота поступления пачек равна частоте мультивибратора 10, а частота заполняющих импульсов в пачке -частоте мультивибратора 3. Так как по входу двоичный счетчик 4 закрыт, то на выходе счетчика 5 будет код, равный предварительно установленному допустимому порогу нагрузки, показания Которого будут выражены в индикаторе 6. Кроме того, сигналом с выхода смесителя 1 индикатор 6 формирует прерывистый звуковой сигнал и обеспечивает мигание цифр шкалы индикатора, что привлекает внимание человека.

Измерение мощности, производимой человеком во время ходьбы или бега, осуществляется следующим образом.

С выхода двоичного счетчика 4 импульсы поступают на первый вход вентиля 14, на второй вход которого поступает разрешающий сигнал с выхода таймера 12. Длительность разрешающего сигнала определяется положением переключателя блока 13 установки интервалов таймера. Таким образом, в интервал времени, в течение которого вентиль 14 открыт, в счетчик 15 поступают импульсы с вь1хода двоичного счетчика 4. В счетчике 15 образуется код, соответствующий мощности, развиваемой человеком во время ходьбы или бега за данный отрезок времени. По истечении заданного интервала времени код с выхода счетчика 15 поступает в блок 17 сравнения, где сравнивается с кодом регистра 16. В регистре 16 хранится код, соответствующий мощности, которую развил человек во время ходьбы или бега в один из предшествующих отрезков времени.

Если код счетчика 15 оказывается по величине меньше кода регистра .16, то код в регистре 16 сохраняется, а при образовании на выходе таймера 12 очередного разрешающего сигнала счетчик 15 устанавливается в состояние ноль, открывается вентиль 14 и осуществляется измерение мощности в очередной интервал времени. В счетчике 15 образуется новый код.

Если за какой-то интервал времени код счетчика 15 станет больше по величине кода регистра 16, то на выходе блока 17 сравнения образуется сигнал, посредством которого код со счетчика 15 перепишется в регистр 16. После этого под действием сигнала с таймера 12 счетчик 15 установи1 ся в состояние 5 ноль и начнется измерение мощности в последующий интервал времени.

Таким образом, в регистре 16 образуется код, соответствующий максимальной мощности, которую развил человек при ходьбе или беге.

Код регистра 16 сравнивается в блоке 19 сравнения с пороговым значением, установленным предварительно с помощью переключателя блока 18 установки порога пиковой мощности. При превышении порога пиковой мощности на выходе блока 19 сравнения образуется сигнал, который поступит через элемент ИЛИ 22 на вход мультивибратора 3 и управляющие входы делителя 4 частоты и мультивибратора 10. Включится аналогичным образом сигнализация индикатора 6.

Величину пиковой мощности визуально можно отсчитывать в индикаторе 6. Для этого необходимо нажать кнопку 21. Вследствие этого откроется вентиль 20 и код с выхода регистра 16 поступит в индикатор 6. При этом сигнал кнопки 21 запретит поступление кода с выхода счетчика 5 в индикатор 6.

При выключении питания электронный 0 эргометр теряет всю накопленную информацию.

Мультивибратор 3 выполнен с частотнозадающей цепью, в которую включен переключатель .блока 9 установки индивидуальных данных человека. Приэтом частота мультивибратора выбрана в диапазоне звуковых частот с целью использовать частоту мультивибратора 3 непосредственно и для - звуковой индикации.

Введение в электронный эргометр блоков 0 12-22 позволяет расширить его функциональные возможности, т. е. регистрировать как пиковую, так и среднюю мощность, развиваемую человеком во время ходьбы или бега, дополнительно к измерению и регистрации работы.

5 Электронный эргометр позволяет расщирить двигательный режим под контролем установленных величин допустимого порога нагрузки и допустимого порога мощности для больных сердечно-сосудистыми заболеваниями в практике лечебной физкультуры и санаторно-курортной службы. Формула изобретения Электронный эргометр по авт, св. № 909599, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет измерения параметра мощности движущегося человека, в него введены nUL. J И ДОИ /П у lU,Ci WU J.L4 , JJ -J iJt-r- fJ - , оегулируемьш таймер с блоком установки интервалов счетчик мощности, регистр, два блока сравнения мощности, блок установки порога мощности, кнопка, два вентиля и элемент ИЛИ, причем выход двоичного счетчика подключен к одному из входов первого вентиля, другой вход которого подключен к выходу регулируемого таймеру и к установочному входу счетчика мощности, а выход - через счетчик мощности к входам регистра и первым входам одного блока сравнения мощности, выход которого подключен к управляющему входу регистра, а его выходы подключены к вторым входам первого блока сравнения мощности и к первым входам другого блока сравнения мощности, вторые входы которого соединены с блоком установки порога .мощности, а выход через элемент ИЛИ с входом первого мультивибратора и управляющими входами двоичного счетчика и второго мультивибра-тора, причем выходы регистра подключены к входам второго вентиля, вторые входы которого связаны с кнопкой и управляющим входом блока индикации, а выходы - с информационными входами блока индикадии, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 909599, кл. G 01 L 5/10, 1978.