Устройство для управления режимом работы при трудовой деятельности
Изобретение относится к медицине, конкретнее к гигиене. Цель изобретения - достижение оптимального соотношения между функциональным состоянием организма и величиной физической нагрузки в процессе трудовой деятельности школьника. Устройство содержит датчики 1 установленные на биообъекте 2, блок 3 первичной обработки, блок 4 усреднения и запоминания, коммутатор 5, блок 6 индикации, инструмент 7 со встроенным преобразователем усилий, усилитель 8, блок 9 управления, блок 10 выработки индивидуальной модели соотношения физиологических параметров и нагрузки, блок 11 сигнализации о прекращении работы, блок 12 сигнализации о возобновлении работы. Устройство обеспечивает управление прекращением и возобновлением работы на основе индивидуальной модели соотношения физиологических параметров биообъекта и нагрузки. 3 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1505500 А 1 (5!) 4 А 6! В 5) 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сл
С
Сд
CO
Г
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4380114 28-14 (22) 18.02.88 (46) 07.0с).8с). Ь>ол..№ 33 (71) Всесок)зиый нау шо-исследоватсльский институт гигиены детей и подростков (72) fl. И. Гуменер, В..А.:I,оскин, А. K. Лыков и А. Il. Карасев (53 ) 615 . 471 (088. 8 ) (56) Авторское свидетельство (..(ХР ,i¹ 7683!)1, кл. А 61 В 5, 00, 1980 (54) У(.ТРОЙс.THO;I,. Iß У(1РАВ 1Е!1ИЯ
РЕЖИМОМ РАЬОТЫ I I ÐÈ ТРУ,10ВОЙ
ДЕЯТЕ. 1ЬНОСТИ (57) Изобретение относится к медицине, конкретнее к гигиене. 11åëь изобретения достижение оптимального соотношения между функциональным состоянием организма
2 и ()(,)ичииой фи >ической н(>графики í Ilp()il(. сс (р довой дсятельности школьника. Устрой тHo содс ржи) датчики 1, l(тановленные
»ii биообъекте 2, блок 3 псрничиой обр,)богки, блок 4 усреднения и заш>мии )сия, коммутатор 5. блок t> иидикации, ин грумент 7 со встроенным цреобразоват«лс и усилий, усилитель 8, блок 9 прав, I(ния. блок 10 вь>работки индиви (уальцои мод(., (и с()()) Hot()(. H>(H физиологич(ски параметров и нагрузки, блок !1 сигнализации о прекращении работы, бл >к 12 сигнализации о возобновлении работы. Устройс)во обесцечивасT уцравление прекращени(м и во>обновлеиием работы на осионе индиви,)уальной модели соотиоц)еиия физиологически.(параметров биообьектd и нагрузки.
3 >,л. 1 табл.
1505500
Изобретение отн<>сит«я к медицине и л(о.Кет использоваться нри гигиенической ре<.!аментации трудовой деятельности школьников путем р«глыментации режима труда и Отдыха по оптимальным крит«риял(, d также llpH проведении исследований по нрoфессионыльнox»ó отбору у làùèхся.
Ц«г!ьк) изо6ретения является достижение
Оптичыльного соотноп)ения между функционыльным состояниеч Организмы и величиной физической нагрлзк«в процессе трудоВой 1«>)т«.)ьности lllh(>.!!>IIIIK3.
Ны фиг. 1 lip«(стilB.!«Н(1 функционы,!ьныя «xaam(»«Tp(»t«rB
«xt. чы 6>,lohd I)t>l()il6()TKH индиви t>, 3льной ъ!Олег!и соотнош IIHH физиологических пирачетров и нагрузки.
Устройство для управления режичом ра(н>ты при трудовой деятельности содержит соединенные после 10BÇT(. ëüíî датчики физиологически. !шрам«тров, у«тано!»Г!еннь!е ны
6ИО<н>ъекте 2, 6лок 3 иервичной обработки, блок 4 у«р«днения-запоминания и коччутатор 5, 6лок 6 индикации, со«,<ин tlltl>I« нос)!«доя()те.!<НО инстручеHT 7 с Встроенныл» нреобрызоват««f«xt усилий. усилитель 8, выход
h() ГОРОГО СО(ДИНЕН (. ВТОРЫЧ ВХО.IOXI KO«(XIX—
<втор;) 5> 1» В О1»>)м Hxo 1ovl о.loh3 4
P(.»fI«tIIIH- <Нlн<)>1и1!<)НИ Я, ВЫХОД КОТОРОГО ll():1н)чен к 6л<>ку 6 индикации.
1ilK+,е < О«.I«II(нньн нос,!едовы l(льни 6л(к
>) >, f1 p;l B,1(НИ Я, 6, 1Oh О Выра6ОТКИ H f1;)H
ВИДУ,),!ЬНОИ ЧОДЕЛИ С(И>ГН<НПЕНИЯ фИЗИОЛО-! lI
О нрсhp, llll(«ни p;l6<) I I I, а вылн>д с ч«т-!
)(РТЫ М ВХ(>.(О Л) К>) >(Л! Л <П <)P il >, BT(>P(>H ВХОД
6> l(>K<1 10 Bhl))
И «()(>TH(>Ill(НИЯ фИЗИОЛОГИЧЕСК«Х )!ЫРЫМЕГ ров и I!ill рл зки с(н il»H(н с первыч В,одом
6«)ОКВ 4 ч|. р< IН(< !(If (I-.)3 IIOX» ft f(3 I) II II, Tp(>ÒÈ È)
BX();I K() T<)))() I O СO<. 1 fill(. H С ВТОР!>1 М ВЫХО, )ОЛ!
6,10 К 3 ((i Н р;! и. l «1! H H, Н() фиг 2 нре .н Tilâëåí3 функllHo«3льная схема 6 loK3 4 усреднения-)анол(иныния, содержащего !)+1 интеграторы 13, Вклк)ченН 1>Н Il<>P Г((! фиг. 3 представлены pyffh I(tot!;Iльная < хема 6 )()h3 10 выработки ин.»ивидуальной модели «(í>òíîøåíèÿ физиологических II 1ð3x(«òð<>t) и нагрузки, который состоит из со6сгв«!if!() чодели 6локы 15 нер«чножения (6111), сучматор;! 16 (У1), блоки 17 нер«чно к«ния (611 2), 6,!О i Bl>lчисл«ния унры В, )я«могo коэффици«нты чодели (!1!1 3), контактов реле ()x Р), интегратора 19 (У2 ), н ри чеч управление )(, P ирои tft(>,I(IT«>I От 6,1(>h 1Пк(>льflflh (()иообьект 2) начинает выполня!ь трудовлю Операцию инструментом 7 с вс! ро<. ш!ым нр«О6разовател«M x««ëèé (не lloкы.»311). (.Hf f Анас!Ог!»«ИО с выхода блока 3 первичной о6р36<>тки физиологических параметров фи55 зи >логи нские параметры xl((), х ((),..., х., (() !!О«туп<)к>т на (»ервый вход блока 10 выработки индивидуальной модели соотно!Нения фи |иологических параметров и HdВ резульгыте целой серии исследований ! и) изучению количественной закономерности между состоянием организма и величиной нагрузки эмпирически найдена математическая зависимость, выражающаяся следую-! цим >, равн«нием: x, x - г<. x +... -)- x» х„— !1 лл =, l де x!...x ôèdèoëoãè÷åñêèå параметры организма, выраженные в вольтах; ч,...ч„- коэффициенты физиологичесКНх параметров цри опред«ленных видах трудовой деят«л ьности; коэффици(нт величины нагрузки при определенных видах трл loBHH деятельности; лл величина нагрузки, выраженная В вольтах; ч ! Кли Iины рыс«<илысовыния чеж,iу физиологическим состоя20 «РГÇHI»BM3 H НагP>< 3КОН, выраженная в Вольтах; число физиологич cKHx параЛ(С РОВ. )лоэ(р<рици«нты R и () рассчитываютсл 1111;(иви,l, ы, 1ьно .Iля каждо<0 IIIKo.)ьника и Вид;! l ру.доной деятельности. I>h!ок Выработки индивиду3льной модели <()oTII()lll«ния физиологических пыраметр() B и нагрузки р«ал изует предложенную ч О;)ел ь. Б, l и я и не трудовой деятел ьности 30 на Ор! 31)llзч )нкольников адекватно оценивает«я на <>сlloB(учета показателей сомаI ll !««ких и Веl «тытивных функций и пока.)ыт(лей нагрузки. Минимальный набор фи.<н<>г!О! Ич«ск(»х параметров, нозволяк)щий и:)уча гь и.(м If(ние функционального состоя35 ния Орг;!ни <»;I школьников это частота < ер,i««111>lx «<>hp;)!It(f)HH, частота дыхания и 6Hoэ,!«Ктрич« кыя активность мышц. У«rp<>ft« I ьн> работает с.!едл ющич образом. ! !ервыи BT;Iff. Определение индивидуаль4 р н ь! х к О э ф ф и ц и <. и т 0 В и 3 и а ч (. н и и и 0 р О Г 0 В ы х I f 3 ГР > ЗО К. (505500 Ь (1) х (1)„.„ х„(1) „„„ х,(1) „„ Ы (1)„ Ы (11)„„„ х„(1). X„(II) „„„ х (1)„ х „(11) Х,> (1) макс X 1 (1- 1 ) ис»> 11 W (II)„ 1 (111)„„„ х„(11) „„, Х (111)»„ X (11)„„ X,(111)м.. Х, (1 1 ) м a x.c. X „(III)мчи Х (111)„, х,(lv) „„„... К (111), » (I > ) м>.»> X„(111)„ », x„(1v)„„, (I I I) макс. x, (Iv) IV x, (Iv)„ (1 ) макс X„(1V) „à,ê„ñ.. Х„(IV) макс Ф X„(II) грузки и на первый вход блока 4 усреднения-запоминания, где усредняются за каждые 30 с из мин, запоминаются, а затем поступают на блок 6 индикации. По этим данным составляется таблица. Информация, посту пающая на второй вход коммутатора 5 и первый вход блока 10 выработки индивидуальной модели соотношения физиологических параметров и нагрузки, на первом этапе не используется. Информация, поступающая на первый и второй входы блока 4 усреднения-запоминания, используется только на первом и втором этапах, а на остальны«этапа не используется. Этот этап длится 44 мин (длиКвартир ь ((омер Х, п/и I lo этой табл и це оп редел я ются м и н имальные и максимальные значения каждого физиологического параметра и нагрузки, находя шиеся во 11 и 111 квартилях, исходя из предложения, что эти значения близки к оптимальным. Из этой же таблицы находим коэффициенты изменения физиологических показателей ((«), характеризуюшие функциональное состояние организма школьника до возникновения его ухудшения Х> (111)макс X (11)м>»> К х „(11) „„„ Х (111) -Х, (11)„„„ Х (1 1,!мин К Хм (111)макс Х» (11)моч Вычисляется сумма всех коэффициентов S=Ki+K+...+K„. Вычисляем коэффициенты а|, я>,...,я, определяющие вклад каждого физиологичестельность урока за вычетом минутного инструктажа) . В таблицу заносятся данные об изменении нагружаемых физиологических параметров, т. е, тех физиологических параметров, которые изменяются в зависимости от данного вида трудовой деятельности. Затем в этой таблице каждый .физиологический параметр и величина нагрузки располагаются в порядке возрастания. 10 (1отом каждый ряд этих показателен разбивается на квартили, где величины все«физиологических параметров и нагрузки, попавшие во II и 111 квартили, рассматриваются в качестве статистической 15 нормы кого параметра в общее физиологическое 40 с 5 состояние я =, а2= —,..., я= —. к, м, " к„ Затем, зная коэффициенты я1, n», n и значения xi (1)", «(1). х„(1) ««(1)., из таблицы и принимая величи45 ну =О, находим коэффициент (3 . (3 — коэффициент величины нагр«зки F при определенных видах трудовой деятельности и минимальных значениях физиологических параметров и нагрузки. Он необходим для определения порогoBhl«величин (сi и Г 2i«i (1)м»»+я>х>(1)»>>+ + +а„«„(()": — (3F «« (1 )"» =О; ,в-z,«i(1) +я «(1). + (-я «„(1)„„„, S мин Затем на. одим величины 1 и ,=-я х)(111) .. +я с«(Ill ),. +...+ +я»х»(111) ., — (3F««(111)...,; >=яI ((11)«+я>х (((),+ + +я„х» (11) — (3F и (11) 1,5505500 25. l < t,1 »(f1 I !, И f и о (1) о рлlу г!с 1 = — С -, гле коэффициент (.- может быть вы6рын ИРО!«ЗВОЛЬНО, О:Ill l 1=0,1 (1) ; (==0,5()-. Г,1(. f 1 И f ИорОГOB(>IE Ве.1ИЧИИЫ зН lчений f, вырыж(. Нны» в ш>льтах. Второй эгып. Оирсд»л lift(нарым«т(н>в )f 0Л»Л И. (llкольник " ii<3 (ины»з BBIIIOëíÿòü тру.H)вуK) операцию инсl pxëf»íãOxl 7 (встроенным ирео6рit.«013(I Г»,IE м усилий. Ври эгом информация Of> усилия и<>ступает ч(рез усилитель 8 н,i второй вход 6лока 4 усре.(нен ия-за IIO i fill
i3xo)3 6,10кы 1 0 1«ы ры 601 ки и иди Виду <«.1 ь ной м Ол(, I lt (. ООТ I I 0 II I(. H 11 ß <() И.3 È 0)1 0 (И Ч»(. K H X II H llервый вx0.1 (xlîKB !О выработки иll ливилуыл ьной л(Ол<. л и с(н) гношения физ ио,(огич (ких llrfp;fxlE ГpOB If н«грузки. Влок 10 выры6отки индивидуальной модеIH соотношения физио 101 è÷åñêèõ нараметР0В и и<3 ГPX .(KII Вь(чис,1)1»Г коэффини»)нт It«хОлЯ Из X»!IOI«ff Й х1 И н И ма.l ы(ОГО f)I»T0,3OM н(«искорейи(»(0 сиу K<1 ilз уравн»ния =- (х(+...+а х„(>(х. Вычисг!ение иар txf»гры (3 и рои xO,Lll г;)втом;)тически в Т<."1»ние первых 2 xlfffI. !< р»3 2 мин ры6оты блок 9 управ.l»íè)3 вы «ыет»èãíàë и вычисленное зна ц ни< (3 < Охры!«яется на интеграторе и !Н).«ыегся на блок перемножения (не ш>к;«з tll). Одновременно из 6.10ка 9 управления в блок 4 усреднениязыпоминыния f«l>l (ы»тся сигнал и в нем «ыпомина»т< я s ср<. 111 lilt«H велич,(на усилий зы 2 мин р(36<п!!. Третий эт Работы ос) !ц»ствляется при условии, что 0,5 =f (f.! (0(лысно уравнению xfxl+ +ex+... )-ч„. „(3лл =". При этом в бгц>ке 10 !31,!рыбо! к!3 индивидуальной модели соотношения физиологически. нарым»гров и нагрузки сOxраняется вычисленный на втором э Гы(ц коэффициент f> и на еl0 входы но(ын>тся значения фи «ио.(огичесKHx нарыл(»г f)013 и нагрузки. Четвертый эг iif (lрекращение ра6о(ы Прекращение ры6оты происходит ири условии 0,5 =1:=f . !!ри превышении величиной 1> значения f i включается блок (2 сигнализации о возобновлении работы, школьник 2 и р»Kp 6 !OKd 1 сигнализации о прекращении pB60Tf>l ио.(ы(. тся ны KOмл(хтатор 5, KQTopf>IH иодклк> (а»т к 6).н>ку 10 выработки индиви (уальной модели соотношения физиологич»ских параметр ш и нагрузки вместо гекущиx «B,(ч»ний хл (() зllà÷åHHP s>v . Вo время отлыхы н(кольника 2 модель работы»T B (хн>гнет»твин с выражением a llpII )) <..!Овин, f I <> 0.0> -= — 1- ) f Пягый эт;(и. Возо6новление работы. В» «>6 н<>!3.)1»Hite p<«60Tt)1 и рои с ходит iipfi линии 0,5 — l (! . При условии f (f-z 13K. I 10 111(I < Я t),lок 1 > < I I f1 I30 306 И()В, ((и и и ры601 ы, llf K011>ltик 2 ВО «06но!3.1)1» . ры6оту, сигi);«л с блока (2 сигна.(и „>il,ии <> !«о:306Н >(;г!< lilt!i p<160гl)l 10,fif(T(>3 IIЫ К() Л1 M X Тd ГОP ), K<)(ОPЬ! И ПOjlкЧ ЫЕT к 6!1 оку 1 0 fst>l p<3601 Kit II II, 1и В ил)) ыл ьн<) и мол<,(и с<:.>(Нои(ения физиоло! иче»KHx параметров и (;)! ру «ки («л)ес(о значения хл, текуill((. 3HB÷< II!1(. )((1 ) . 1 1601",l Осу(цествлЯ»тся »OI,(ысно уравн»ник) xf xf+K ix >+... +к„х„ ()м -=" при условии 0,5" -= — ()(1>0,1ыг!ее II0 x0,Ls sK»иерим»н1ы e l H эт()и!1 чере, (уются. Устрой "I BO 06» II<. (ивы T формирование »èãiIB Ii3 о !(р»крыш»ни и и !«Озо6новл»н!3!3 работl>l if0LIIOill»IIHHI физиологич»(ких параметров био<и) I)< кт<1 и иы! ру «ки. Рор.чули (c:f<)<>t>ñ гс нпч У Tройство лля управления режимом ры60 ГI)1 lipÈ Гру;LOI3(>H,лен((Л Ы(0 TH, »0!1(рж ыI I I Е < С О <), 1 И Н Е) Н I l Ы (I l о (, <. ДО Н <3 Т Е. 1 Ь 11 О (а Т Ч И К И физиологи !»сKltx нарым»тров, блок первично!! Of)p,«6огки, 6.10К у p(лнения-запоминаНИ Я И Комм) 1 <«1 Ор, 6.(ОК tiff 1HK(if(H ff, соел13нснны(!Юслеловательно инсгрумент с встp0E !Ill I>I xl и реобр«зовытеле м усилий, ус ил иГель, B IxoJ, которого со(линен с вторым входом коммутатора и вторым входом блока усреднения-запоминания, выход которого подключен к блоку инликации, отли<и>ои)»i 0fl I èxlBëüH0ã0 соотнои((ния между функционалы!ым состоянием организма и величиной фи slfче< кой нагрузки В процессе труловой ,1(яте,(ьно Tli, B H»LO BBpä»íû соединенны» иосле.ioB«телыц> 6лок управления, блок ! «!.!р;160(ки индивилуальной модели соотноllf(ния физиологических параметров и нагрузки, 6,10К сигнализации о прекращении pa601i l, выход KOTopol0 подключен к третьему Bx<);lx кол«л(ут поры, блок сигнализа;(ни О )и> и>61(ов 1» нии работы, вход которого »0»лицеи с Входом блока сигнали (ы((ии о прекращении работы, «выход с четвертым нхолом коммутатора, вгорой вход блока Bl>lp«60TKH индивидуальной модели соотш>(п flHH физиологических II,3p;tv< Тр0В и нагрузки соединен с пер-! sf I» входом 6локы уср» illettffH-çBïîìèíàíèÿ, т1>(гий вход которого со»линен с вторым 1sblx0 l0I блока х нравл< ния.! Оа блока 9 упраблениа Фиг. 1 Фиг .Я (.<>СT;IB ><т<< I I 1), Ф Hl < р>IH Р<.„> л< >р (. 1!< лн рн 1 1нл;) > й>2!>,3 .3 1ир» к ()43 11<) (ии< н<к 13111) 111111 Г<)B< ((B f) 11ЗОЗГ) M<>< I BB, Ж Зб), Ри гн< к >н ннб., т 4) lI1)<)HBH<> (BTB< llH<>-изд>)т<лт>,<кий ко<(бнн<)т <11<) >< от», г Ункгоро(, i ë Гн»;рии,l. 1>)1
