Устройство для контроля частоты сердечных сокращений

 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности устройствам для контроля частоты сердечных сокращений и может использоваться при проведении физиологических исследований . Устройство содержит датчик 1, усилитель 2, блок 3 формирования , одновибратор 4, генератор 7 импульса сброса и N каналов регист- .рации (КР). В каждой из КР входят одновибратор 8 со входом сброса, логический элемент И 9, счетчик 10, блок 11 индикации. Устройство позволяет выделить импульсы в соответствии с определенными зонами сердечных сокращений и распределить их по соответствующим счетчикам. По окончании выполнения нагрузки в каждом из счетчиков будет зафиксировано то количество периодов, которое было при выполнении нагрузки в соответствующих зонах пульса. По этим данным можно судить об интенсивностной структуре той или иной физической нагрузки даже со значительно меняющейся интенсивностью. 2 ил. с е (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,(51)g А 61 B 5/024

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР (21) 4371452/14 (22) 29.01.88 (46) 15.03.91. Вюл. 1» 10 (71) Всесоюзный проектно-конструкторский и экспериментально-технологический институт по спортивным и туристсКим изделиям (72) В.M.Ïåðëoâ . (53) 615. 471(088.8) (Se) Авторское свидетельство СССР

М - 858770, кл. A 61 В 5/02, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ СЕРДЕЧНЫХ СОКРА1»1ЕНИР (57) Изобретение относится к медицинской технике, в частности устройствам для контроля частоты сердечных сокращений и может использоваться при проведении физиологических исследований. Устройство содержит датчик 1, усилитель 2, блок 3 формироИзобретение относится к медицинской технике и может использоваться в физиологических исследованиях.

Цель изобретения — повьппение оперативности получения данных при доэировании физических нагрузок.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — диаграммы сигналов.

Устройство д»»я контроля частоты сердечных сокращений содержит последовательно соединенные датчик 1, усилитель 2, блок 3 формирования и одновибратор 4, В состав блока 3 формирования входят частотный фильтр

5 и формирователь 6. К выходу фор„„SU„„1634251 A 1

2 вания, одновибратор 4, генератор 7 импульса сброса и N каналов регист.рации (KP). В каждой из KP входят одновибратор 8 со входом сброса, логический элемент И 9, счетчик 10, блок 11 индикации. Устройство позволяет выделить импульсы в соответствии с определенными зонами сердечных сокращений и распределить их по соответству»ощим счетчикам. По окончании выполнения нагрузки в каждом из счетчиков будет зафиксировано то количество периодов, которое было при выполнении нагрузки в соответствующих зонах пульса. По этим данным можно судить об интенсивностной структуре той или иной физической нагрузки даже со значительно меняющейся интенсивностью.

2 ил. мирователя 6 подключен генератор 7 импульса сброса, выполненный, на.пример, в виде одновибратора.

Устройство снабжено -.акже N каналами регистрации сигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные управляемый одновибратор 8 со входом сброса R логический элемент И 9, счетчик 10 и блок

11 индикации. Выход одновибратора 4 соединен с сигнальным входом S управляющего одновибратора 8 » первого канала регистрации. С»»г»»аль»»ьп» вход каждого одновибратора Я ...Я»» подклю-, чен к выходу одновибратора 8„...8N соответственно. Вторые входы логиче1634251 скик элементов 9 И соединены с выходом блока 3 формирования. Выход генератора 7 импульса сброса подключен ко входам сброса R одновибрато5 ров 8

Количество каналов регистрации может быть различным и обусловлено задачей физиологических исследонаний при анализе пульсовых зон, в соответ- 10 ,ствии с которыми можно определять разные показатели выполненной работы.

Например, при частоте сердечных сокращений (ЧСС) до 130 уд/мин (1-я зона) работоспособность сердца мини- 15 мальна.

2-я зона — ЧСС 130-150 уд/мин. Работу в этой зоне специалисты называют основной или компенсаторной зоной, где развивается пик сердечной 20 работоспособности. Здесь происходит основная тренировочная работа занимающихся физической культурой.

3-я зона — ЧСС 150-170 уд/мин. При (этом режиме работоспособность сердца 25 субмаксимальна. Этот режим используется, в основном тренированными спортсменами.

Учитывая., что в диапазоне до

170 уд/мин наблюдается линейная за- 3р висимость между ЧСС, максимальным потреблением кислорода (ИПК), производительностью сердца и скоростью бега, по результатам зафиксированных частных пульсовых сумм в соответствующих каналах регистрации врач— исследователь, тренер могут точно и оперативно судить о степени напряженности работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем и своевременно и 40 качественно контролировать и регулировать задание и выполнение нагрузок.

Устройство работает следующим образом.

С помощью датчика 1 физиологиче- 45 ские проявления деятельности сердца преобразуются в электрический сигнал — электрокардиосигнал, который усиливается усилителем 2, Помехи, сопровождающие полезньй сигнал во время физической деятельности, наиример, .лектромиографическая помеха от работающих мышц, подавляется частотным фильтром 5, который обеспечивает подавление составляющих помехи и пропускание частотного спект- ра полезного сигнала. Эпюра U< или

U 4, (фиг.2) — это полезный сигнал, очищенный от помех, для случая электрокардиосигнала. Формирователь 6 импульсов из высокоамплитудных фрагментов полезного сигнала, например, R-зубцов электрокардиосигнала, формирует прямоугольные импульсы, следующие с частотой сердечных сокраще, ний (ЧСС) и имеющие период Т < (U6 фиг.2).

Передним фронтом этих импульсов запускается одновибратор 4, который формирует прямоугольный импульс U4 такой длительности, когда приход очередного R-зубца невозможен ° Это связано с тем, что ЧСС человека не может превьппать определенного значения частоты Р „, = 250.уд/мин, посс, чакс этому длительность сигнала U4 (фиг. 2) составляет л 60000 мин = 250 мс, "сс макс

Поскольку в течение этого интервала вероятность появления полезного сигнала близка к нулю, этот одновибратор 4 не подключен к цепям анализа и регистрации. Это повышает помехоустойчивость предложенного устройства, так как если в этом интервале появится импульс помехи, например, вплеск электромиографического характера, на счетчик канала регистрации он не пройдет и достоверность конечной информации повысится.

Одновременно с одновибратором 4 импульсом формирователя 6 запускается генератор 7 импульса сброса, на выходе которого формируется импульс сброса (, U>, фиг.2) ° Этот импульс повторяет импульс формирователя 6 но сдвинут на время задержh ки — а . Цель введения задержки будет изложена ниже.

Задним фронтом импульса одновибратора 4 (ц н) запускается первый канал регистрации, содержащий одновибратор первой (верхней) пульсовой зоны — 8 с импульсом длительностью

Л

<,, на выходе (Ug, фиг.2), двухвходовый элемент 9 И, счетчик 10 импульсов и блок индикации .11. Границы первой пульсовой зоны ограничены с „„и сZ, соответствующим F>

h (уд/мин) = 60000/ Я риац+ c ) . Выбо ром длительности Ь, можно добиться заданного значения нижней границы первой пульсовой зоны F . При

1634251

30 и

50 мс, значение F» = 200 уд/

/мин.

Если ЧСС достаточно высока, например, вьппе значения F», очеред5 ной кардиримпульс появится в течение действия импульса 1), (U»» ф т .2).

Эта ситуация соотгетствует приходу пятого по счету Г кардиоимпульса (U, фиг.2), при э-.oM »a выходе одновибратора 8 » (U, фиг.2) появо ляется высокий потенциал, KoTopblH подается на верхний вход элемента

9 И.К другому входу элемента 9», И— в момент прихода кардиоимпульса в 15 течение длительности импульса формирователя 6 также приходит высокий потенциал, в результате чего на выходе элемента 9» И появляется импульс для дальнейшего подсчета, осуществляемого счетчиком 10» (»», фиг. 2) . и

9.»

Через время ь а на выходе генератора 7 импульса сброса появляется импульс с ь, р, который поступает

h на R-входы принудительного сброса одновибраторов всех N каналов регистрации. Поскольку запуск одновибраторов 8, происходит последовательно друг за другом, в данный момент работает только один из них.

Воздействия импульса сброса ь на неработающие одновибраторы (они заторможены): не происходит. В то же время одновибратор, находящийся в данный момент в активном состоянии, возвращается импульсом сброса в исходное состояние — принудительно.

Это необходимо для того, чтобы после прохождения импульса формирователя на счетчик последующий запуск других 40 одновибраторов бып исключен и возможность попадания одного и того же импульса на счетчики других каналов регистрации исключена.

Задержка на время ь „необходима 45 для завершения переходнйх процессов при прохождении импульса формирователя через элементы 9» И. В момент появления импульса сброса импульс работающего одновибратора обрывает- 50 ся (U, фиг.2).

В

Если очередной кардиоимпульс не появится в течение действия импульса

4» одновибратора Я», длительность импульса с выхода ограничивается 55 лишь времязадающей цепью одновибратора, а задним фронтом этого импульса запускается одновибратор 8 2 канала второй пульсовой зоны.

На выходе одновибратора 8 вто-:

z рого канала регистрации в течение времени 2 (U5, фиг.2) формируется

z высокий потенциал, который подан на верхний вход элемента 9 2 И, аналогично элементу 9 » И. Если ЧСС такова, что во время действия Ь появляется

2 кардиоимпульс, с выхода элемента 9 импульс поступает на счетчик второго канала регистрации. Другие элементы 9», 9», 9, И заперты, поэтому подсчитываются импульсы линь во втором канале регистрации.

-Аналогичным образом работают остальные каналы регистрации. Одновибратор последнего (N-ro) канала запускается в том случае, когда ЧСС достигает своего минимального значения Fññ и спортсменов, тренирующихся на выносливость, может достигать 3540 уд/мин. Период сердечных сокращений при этом доходит до 2 с (соответствует 30 уд/мин) и сумма длительностей Ь + b2 + +, + + л

+ ь N 2 с. В этом случае кардиоимпульс обязательно появляется во

h 1 временном интервале ь, — ь » для любых возможных значений ЧСС человека и обязательчо появляется в одном из

N каналов регистрации.

Таким образом, каждый кардиоинтервал Т < сравнивается с набором (суммой) интервалов (ь, +..... + С g ) .

Кардиоимпульс R „соответствующий этому интервалу, заносится в счетчик одного из N каналов регистрации, работающего на импульсах соответствующих длительностей.

После выполнения физической нагрузки в устройстве будут зафиксированы N (по количеству каналов регистрации) пульсовых сумм, по котоpbIM можно с большой :роятностью оценить перегрузку (неза...у енность) относительно нормы" тренирующегося, например на длинной дистанции, спортсмена на различных участках.

Сопоставляя отдельные пульсовые суммы с общей (сумма данных каналов всех пульсовых зон), можно отработать тактику прохождения дистанции или программу поддержания заданного темпа в течение длительного времени тренировочного процесса. Особенно

1 важна такая информация в том случае, когда физическая нагрузка не является постоянной, как, например, это

1634251

1О

20

С-б нанал

Г у В (имеет место в игровых видах спорта (футбол, ручной мяч и т.д.). По отдельным "пульсовым суммамп тренер (врач) может судить, насколько напряженным было задание для конкретного игрока, сколько времени он abrполнял напряженную работу, а сколько — относительно спокойную. Это объясняется тем, что, зная количество сокращений сердца и среднюю ЧСС в пульсовой зоне, можно определить среднее время работы в этой пульсовой зоне. Возможность получения информации о частных "пульсовых суммах по воляет такиМ образом бо11 лее оперативно и с большой степенью детализации (что отражает повышение точности и разрешающей способности) оценивать энергозатраты человека при выполнении физической работы и по ним планировать более точно восстановительные мероприятия и последующие занятия, что в конечном итоге повышает качество и эффективность тренировочного процесса.

Формула и з обретения устройство для контроля гастоты сердечных сокращений, содержащее последовательно включенные датчик, усилитель, блок формирования и индикатор, а также формирователь импульса сброса и канал регистрации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения оперативности получения данных при доэировании физических нагрузок, в него введены N-1 каналов регистрации, причем каждый из И каналов регистрации выполнен в виде последовательно соединенных управляемого одновибратора, логического элемента И, счетчика и блока индикации, при этом выход одновибратора соединен с сигнальным входом управляемого однов братора первого канала регистрации, а сигнальный вход каждого управляемого одновибратора каждого из 2, З...N каналов регистрации подключен к выходу управляемого одновибратора предшествующего канала регистрации, а вторые входы каждого из логических элементов И подключены к выходу блока формирования, который также через Формирователь импульса сброса соединен с входом управляемого одновИбратора каждого иэ

N каналов регистрации.

1634251

Составитель И.Вашковская

Техред Л.Олийнык Корректор М.Лемчик

Редактор Н. Горват

Заказ 710 Тираж 443 . Подписное

В ЙППШ 6ППШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101