Эргомонитор

(22) Заявлеко 0701,80 (21) 2856503/18-10с присоединением заявки Ио 31 М, Кл. а 01 Ь 5/00 А 61 В 5/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) нистерства здравоохранения Белорусской СС(54) ЭРГОМОНИТОР ключенияР мощи совер сайай Изобретение относится к измери. -тельной технике, в частности к приборам медицинской диагностики сердечной ари 1 мии и определения величиныфизической нагрузки, при которой наступила аритмия, и может быть использовано в научных медицинских исследованиях.Известно устройство для выявлесердечной аритмии (кардиомонитор)позволяющее распознать наличие аритмии как в покое человека, так и впроцессе физической нагрузки или переходных процессах (11,Этот кардиомонитор, выявляя наличие аритмии, не позволяет судить овеличине физической нагрузки, прикоторой поступила аритмия, что особенно важно для больных сердечно-сосудистыми заболеваниями во время медицинской реабилитации после перенесенного инфаркта миокарда.Наиболее близким к предлагаемомуявляется электронный эргометр, содержащий преобразователь, выполненныйна основе сейсмодатчика, формирователь импульсов, два мультивибратора,делитель частоты,.счетчик работы.счетчик мощности, регулируемый тмер, блок установки интервалов т мера, блок установки индивидуальных данных человека, блок установки допустимого порога работы, блок уста- нонки допустимого порога мощности, блок установки нуля, три схемы сравнения, блок разрешения индикации, регистр, схему ИЛИ, блок пере ния индикации и блок питания (2).Известный эргометр позволяет измерять и регистрировать работу и мощ" ность ,человека, однако не дает ответа о работе сердца в момент выпал" нення физических нагрузок. 1 ак как, выполняя физическую нагрузку, человек совершает работу, аритмию может вызвать работа, совершенная человеком в предшествующий момент времени 4 то представляет интерес определениеости, развиваемой человеком при шении рабаты .в этот момент.Цель изобретения - определение и .индикация величины нагрузки, при которой наступает сердечная аритмия.Укаэанная цель,достигается тем, что устройство, содержащее корпус, преобразователь, Формирователь импульсов, регулируемый высокочастотный мультивибратор, блок установки индивидуальных данныхчеловека, де,литель частоты, счетчик работы, счет901861чик мощности, индикатор, блок установки допустимого порога:работы, блокустановки допустимого порога мощности, низкочастотный мультинибратор, смеситель, таймер, блок установки ин" терналов таймера, регистр, один эле" 5 мент ИЛИ, схему сравнения работы, первую схему сравнения мощности, вторую схему сравнения мощности, блок Разрешения индикации мощности, блок переключения индикации, блок установ ки н ноль, блок питания, снабжено кардиомонитором, Формирователем сиг-. нала аритмии, блоком разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, вторым регистром, вторым блокам установки в ноль, вторым элементом ИЛИ, причем выход кардио- монитора соединен со входом формиро-. вателя сигнала аритмии, выход которого соединен с управляющими входами 20 блока разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, индикатора н второго регистра, а также с входом первого элемента ИЛИ, при этом выходы блока разрешения индикации нагрузки, при которой наступает аритмия, соединены с информационными входами. индикатора, а входы - с выходами второго регистра, входы которого соединены с выходами второго регистра, входы которого соединены с выходами счетчика мощности, входами первого регистра и с входами первой схемы сравнения мощности, устаноночный вход второго регистра соединен с выходом таймера, управляю щнм входом счетчика мощности и с одним из установочных входов этого счетчика, второй установочный вход счетчика мощности соединен с установочным входом первого регистра и 40 свыходом второго блока установки н ноль, вход которого соединен с выходом второй схемы сравнения мощности, вторым входом первого элемента ИЛИ и с одним из входов второго элемента ИЛИ, второй вход которого соеди"нен с блоком переключения индикации,а выход - с управляющими входамиблока разрешения индикации мощностии индикатора, вход перного блокаустановки в ноль соединен с выходомсхемы сравнения работы и третьимвходом первого элемента ИЛИ, а делитель частоты соединен со счетнымвходом счетчика мощности своим вторым входом,55Структурная схема эргомониторапредставлена на чертеже.Эргомонитор состоит из нреобразонателя 1, Формирователя 2 импульс,сов, высокочастотного мультинибратоОра 3, делителя 4 частоты, счетчика 5работы, индикатора б, блока 7 устанонки индивидуальных данных человека, блока 8 установки допустимогопорога работы, Схемы 9 сравнения ра боты; низкочастотного мультинибратора 10, смесителя 11, таймера 12, блока 13 установки интервалов таймЕра, счетчика 14 мощности, регистра 15, схемы 16 сравнения мощности, блока 17, установки порога мощности, схемы 18 сравнения мощности, блока 19 разрешения индикации мощности, блока 20 переключения индикации, элемента 21 ИЛИ, элемента 22 ИЛИ, блока 23 установки в ноль, блока 24 установки в ноль, кардиомонитора 25, формирователя 26 ",сигнала аритмии, блока 27 разрешения индикации нагрузки, при которой наступила аритмия, регистра 28 и блока 29 питания.Выход преобразователя 1, состоя" щего по крайней мере из одного сейсмодатчика, подключен ко входу форми- рователя 2 импульсов, выход которого соединен с первым входом высокочастотного мультивибратора 3. Диапазон частот"мультивибратора 3 регули- руется блоком 7 установки индивидуальных данных человека. Выход мультивибратора 3 соединен со счетным входом делителя 4 частоты и первым входом смесителя 11. Делитель частоты одним своим выходом подключен к счетному нходу счетчика 5 работы,а. нторым выходом - к счетному выходу счетчика 14 мощности. Выходы счетчика 5 работы подключены к первым информационным входам индикатора б и к первым входам схемы 9 сраннения работы. Ко вторым входам схемы 9 сравнения работы подключен блок 8 установки допустимого порога нагрузки, а выход схемы 9 сравнения соединен с третьим входом элемента 22 ИЛИ и со входом блока 23 установки в ноль, выход последнего соединен с установочными входами делителя 4 частоты и счетчика 5 работы, а вход элемента 22 ИЛИ соединен со вторым входом мультивибратора 3 и с управляющими входами делителя 4 частоты и низкочастотного мультивибратора 10, выход которого подключен ко второму входу смесителя 11. Выход смесителя 11 соединен с сигнальным входом индикатора 6. Выход таймера 12 подключен к управляющему входу счетчика 14 мощности первому установочному входу счетчика 14 мощности и устаноночному входу регистра 28. Временной интервал таймера 12 регулируется блоком 13 устанонки 1; интервалов, который соединен с таймером 12. выходы счетчика 14 соединены со входами регистров 15 и 28 и с первыми входами схемы 16 сравнения мощности. Выходы регистра 15 подключены ко вторым входам схемы 16 сравнения, первым входам схемы 18 сравнения мощности и ко входам блока 19 разрешения индикации мощности Выход схемы 16 сравнения соединен с управляющим входом регистра 15. Ко вторымвходам схемы 18 сравнения мошнос 1 иподключен блок 17 установки порогамощности, а выход схемы 18 соединенсо вторым входом элемента 22 ИЛИ,первым входом элемента 21 ИЛИ и совходом блока 24 установки в ноль.Выход блока 24 соединен со вторымустановочным входом счетчика 14 и сустановочным входом регистра 15.Влок 20 переключения индикации подключен ко второму входу элемента21 ИЛИ, выход которого соединен суправляющим входом блока 19 разреше-.ния индикации мощности и с первымуправляющим входом индикатора б, авыходы блока 19 соединены со вторыми информационными входами индикатора б. Кардиомонитор 25 своим выходомподключен ко входу формирователя 2 бсигнала аритмии, который своим выходом соединен с первым входом элемента 22 ИЛИ, вторым управляющим входом индикатора б, управляющим входомблока 27 разрешения индикации нагрузки, при которой наступила аритмия, и с управляющим входом регистра 28, который своими выходами подключен ко входам блока 27, выходы которого соединены с третьими информационными входами индикатора б,Эргомонитор работает следующимобразом.Предварительно переключатель блока 7 установки индивидуальных данныхчеловека устанавливают в положение,соответствующее индивидуальным,цанным конкретного человека (весу, росту, средней длине шага, темпу движения), Переключателем блока 8 допустимого порога работы устанавливаютдопустимое значение работы для данного человека. Переключателем блока13 установки интервалов таймера устанавливают время, за которое будетоцениваться значение мощности, апереключателем блока 17 установкипорога мощности устанавливают допустимый порог мощности для данногочеловека. При включении питании производится автоматическая установка в ноль блоков 4, 5, 14, 15 и 28. Эргомонитор подготовлен к работе. При этом с выхода схемы 9 сравнения, схемы 18 сравнения и с выхода блока 2 б поступает сигнал на входы элемента 22 ИЛИ, на выходе которого появляется сигнал, поступающий на второй вход мультивибратора 3, управляющие входы мультивибратора 10 и делителя 4 частотыВследствие этого счетный вход делителя 4 частоты окажется открытым для поступления импульсов с выхода мультивибратора 3, который во время действия управляющего импульса с выхода блока 2 будет их генерировать муль-. тивибратор 10.окажется заблокирован.нал мультивибратора 10 и высокочастотный сигнал мультивибратора 3 поступают в смеситель 11, на выходекоторого получаются пачки импульсов,Частота поступления пачек равна частоте мультивибратора 10, а .частотазаполняющих импульсов в пачке - час"тоте мультивибратора 3. Так как повходу делитель 4 закрыт, то на выходе счетчика 5 работы будет код,5 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 0 55 60 65 ным, смеситель 11 - закрытым по выходу мультивибратора 10.При ходьбе или беге человек совершает колебательные движения в вер" тикальной плоскости. Амплитуда этих колебаний зависит от индивидуальных данных человека (веса, роста и т.д.), но в среднем составляет 1,5-3 см. Преобразователь 1 воспринимает эти колебания и преобразует их в электрический сигнал, который поступает в формирователь 2 импульсов. На выходе последнего образуются импульсы, длительность которых пропорциональ.на амплитуде, колебаний центра тяжес" ти человека. Эти импульсы поступают на соответствующий вход мультивибра тора 3, который генерирует высокочастотные импульсы во время действия импульса с выхода блока 2. Частотагенерации мультивибратора 3 определяется положением переключателя блока 7. Пачки импульсов с выхода муль 1 тивнбратора 3 поступают на счетныйвход делителя 4 частоты, которыйпредставляет собой многоразрядныйдвоичный счетчик с двумя выходами.Коэффициент делителя частоты выбран,таким, что с первого выхода делителя 4 выходит импульс, эквивалентной1 кгм, а со второго - эквивалентный100 кгм,С выхода делителя 4 частоты им-:пульсы, эквивалентные 100 кгм, поступают на счетный вход счетчика 5работы. Код с выхода счетчика 5 поступает одновременно на схему 9сравнения и на индикатор б, которыйиндицирует проделанную работу в соответствующих единицах,При соответствии кода с выходасчетчика 5 коду допустимого порогаработы, установленного с помощью переключателя блока 8, на выходе схе" мы 9 сравнения работы Формируетсясигнал Резерв исчерпан, которыйпоступает через элемент 22 ИЛИ насоответствующий вход мультивибрато"ра 3 и последний начинает генерировать импульсы высокой частоты непрерывно. Сигнал ффРезерв исчерпанодновременно поступает на управляющий вход делителя 4 частоты и запрещает этим прохождение импульсовс выхода мультивибратора 3 на счетный вход делителя 4, а такжепоступает на управляющий вход мультивибратора 10 и обеспечивает режим генерации последнего. Низкочастотный сиг 901861равный предварительно установленному допустимому порогу работы, значение которого будет отражено в инди-, каторе б. Сигнал с выхода смесителя 11 поступает на сигнальный вход индикатора 6, по которому он формирует прерывистый сигнал и обеспечивает мигание цифр шкалы индикатора, что привлекает внимание человека, Кроме того, сигнал со схемы 9 сравнения работы поступает на блок 23 установки н ноль. Блок 23 представляет собой устройство, которое по истечении определенного времени, например 30 с, вырабатывает импульс . сброса (реле времени). По истечении 30 с блок 23 устанавливает делитель 4 5 частоты и счетчик 5 работы в ноль. Так как код со счетчика 5 уже не ра- нен коду установленного допустимого порога работы, то схема 9 сравнения перестает нырабатывать сигнал ,"Ре зерв исчерпанф, индикатор б прекращает подачу звукового и визуально го сигнала, а эргомонитор переходит в первоначальное состояние, и измерение работы начинается сначала. 2 Время 30 с выбрано из расчета чтобы человек мог, услышав сигнал, прекратить движение и считать значение достигнутого порога со шкалы индикатора б. В случае необходимости этовремя можно выбрать другим.Измерение мощности, развиваемойчеловеком во время ходьбы или бега, осуществляется следующим образом.С выхода делителя 4 частоты импульсы, эквивалентные 1 кгм, посту 35пЯют на счетный вход счетчика 14 мощности, на управляющий вход которогопоступае 1 разрешающий сигнал с выхода таймера 12. Длительность разрешающего сигнала определяется положением переключателя блока 13 установки интервалов таймера. Таким образом,н интервал времени, н течение которого на управляющем входе счетчика14 присутствует разрешающий сигнал,н счетчик 14 поступают импульсы свыхода делителя 4 частоты. В счетчике 14 образуется двоичный код, соответствующий мощности, развиваемойчеловеком но время движения за дан"ный отрезок времени. Но истечениизаданного интервала времени код сныхода счетчика 14 поступает в схему 16 сравнения мощности и регистр28В блоке 16 код счетчика 14 сравнивается с кодом регистра 15. В регистре 15 хранится код, соответствующий мощности человека в один изпредшествующих отрезков времени. Врегистре 28 хранится код предшествующего интервала измерения. Если код 60счетчика 14 оказывается по величинеменьше кода регистра 15, то код врегистре 15 сохраняется, а при образовании на выходе таймера 12 очередного разрешающего сигнала счетчик 65О. 14 и регистр 28 устанавливаются вноль и осуществляется измерение мощности в.очередной интервал времени,В счетчике 14 образуется новый код.Если за какой-то интервал времени код счетчика 14 станет больше повеличине чем код регистра 15, то навыходе схемы 16 сравнения образуется сигнал, посредством которого кодсо счетчика 14 перепишется в регистр15. После этого под действием сигнала с таймера 12 счетчик 14 в регистр 28 устанавливаются в состояние ноль и начинается измерение мощности в последующий интервал времени.Таким образом в регистре 15 образуется код, соответствующий максимальной мощности, которую развилчеловек прй ходьбе или беге, а в регистре 28 хранится код, соответствующий мощности за предыдущий интервал .времени,Код регистра 15 сравнивается всхеме 18 сравнения с пороговым значением, установленным предварительно с помощью переключателя блока 17установки порога мощности. При достижении этого порога на выходе схемы 18 сравнения образуется сигнал,который одновременно поступает наэлементы 21 и 22 ИЛИ и на блок 24 установки и ноль. С выхода элемента22 ИЛИ сигнал поступает на вход мультивибратора 3, управляющие входы делителя 4 частоты и мультивибратора 1Включаются аналогичным образом звуковая и визуальная индикация эргомонитора. Сигнал с выхода элемента21 ИЛИ поступает на управляющие входы блока 19 разрешения индикации мощности и индикатора б. По этому сигналу блок 19 пропустит код с регистра 15 на информационные нходы индикатора б, а индикатор б прекратит индицировать значение работы и будетиндицировать значение мощности. Таким образом, произойдет автоматическая индикаций цифрового значениядостигнутого порога мощности.Одновременно с этим сигнал сосхемы 18 сравнения поступает на блок24 установки в ноль, выполненный поаналогии с блоком 23 установки вноль. По истечении 30 с блок 24 установки в ноль счетчик 14 и регистр15, схема 18 прекратит вырабатывать,сигнал сравнения и индикации мощности достигнутого порога) и звуковаяиндикация прекратится. Блок 20 переключения индикации представляет собой одноимпульсное устройство Ю -триггер) с кнопкой и служит для считывания значения максимальной мощности в случае необходимости, Дляэтого достаточно нажать кнопку и индикатор будет индицировать значение мощности, достигнутое человекомв один из предшествующих моментоввремени. Время индикации мощности н .901861 10 этом случае будет равно времени, на которое нажата кнопка,Одновременно с измерением работы и мощности эргомонитора контролируют работу сердца с помощью кардиоразвиваемая человеком мощность вызовет сердечную аритмию. Эта мощность может оказаться меньше допустимого порога мощности вследствие общей усталости человека (например, перед этим выполнен большой объем работы). Но уже сам факт аритмии является достаточным для прекращения нагрузки.Наличие аритмии вызывает на выходе кардиомонитора 25 появления сигнала, который поступает на вход формирователя 26 сигнала аритмии, предФормула изобретения му, например ждущий мультинибраторс большой длительностью импульса(30 с). Появление этого импульсавключает аналогичным способом звуконую и визуальную индикацию эргомониЭргомонитор, содержащий корпус,. тора (через элемент 22 ИЛИ). Этот же мия, на управляющий вход индикатораб и на управляющий вход регистра 28.По этому сигналу блок 27 .пропуститкод регистра 28 и на информационныевходы индикатора 6, индикатор 6 прекратит индицировать значение работыи начнет индицировать значение мощности, при которой наступила арит.мия. Появление сигнала на управляющем ходе регистра 28 прекратит поступление кода со счетчика 14 в регистр 28 и обнуление этого регистра по окончании интервала измерения(в случае если интервал таймера бутора, а входы - с ныходами нторогорегистра, входы которого соединеныс выходами счетчика мощности, входа" сердца, достижения порога работы или порога мощности), человек прекращает движение и считывает с индикатора значение работы или мощности.При выключении питания эргомонибО ми первого регистра и с входами первой схемы сравнения мОщности, установочный вход второго регистра соединен с выходом таймера, управляющим входом счетчика мощности и с тор теряет нсю накопленную информацию 65 одним из установочных входов этого монитора 25. Может произойти так, что ставляющего собой одноимпульсную схеимпульс поступает на управляющийвход блока 27 разрешения индикациинагрузки, при которой наступила аритдет менее 30 с, например 1 или 10 с). По окочании импульса с формирователя 26 эргомонитор прекратит подачу звукового сигнала и индикацию мощности, при которой наступила аритмия. При наступлении следующего интервала измерения регистр 23 вновь:обнулитсяТаким образом, при наступлении аритмии эргомонитор будет автоматически индицировать значение мощности предыдущего интервала измерения, что будет соответствовать мощности, при которой наступила аритмия, так как человеческий организм обладает инерционностью. По этому в случаях контроля за аритмией интервал измерения следует устанавливать равный 10 с, т.е. соизмеримый со временем переходного процесса в организме человека.услышав звуковую индикацию (при любом из случаев: нарушение. ритма Воэможность ныянления аритмин на ряду с измерением работы и мощности позволяет повысить безопасность проведения медицинской реабилитации больных .сердечно-сосудистыми заболеваниями.Предлагаемый эргомонитор позволя" ет расширить двигательный режим под контролем аритмии и установленных величин, допустимых порогов работы и мощности для больных сердечно-сосудистыми заболеваниями в практике лечебной Физкультуры и санаторно-курортной службы,а также проводить исследования н процессе спортивных тренировок, космических полетах или других экстремальных условиях. в котором размещены преобразователь,формирователь импульсрв, регулируемый высокочастотный мультинибратор,блок установки индивидуальных дан ных человека, делитель частоты, счетчик работы, счетчик мощности, индикатор, блок установки допустимогопорога работы, блок устанонки допустимого порога мощности, низкочастотный мультинибратор, смеситель, таймер, блок установки интервала таймера, регистр, один элемент ИЛИ, схему сравнения работы, первую схемусравнения мощности, вторую схемусравнения мощности, блок разрешенияиндикации мощности, блок переключения:индикации, блок устанонки в ноль .":иблок питания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения ииндикации величины нагрузки, при ко 40 торой наступает сердечная аритмия,он снабжен кардиомонитором, Формирователем сигнала аритмии, блоком разрешения индикации нагрузки, при которой иаступает аритмия, вторым ре гистром, вторым блоком установки вноль и вторым элементом ИЛИ, причемвыход кардиомонитора соединен со входом Формирователя сигнала аритмия,выход которого соединен с управляющими входами блока разрешения инди"кации нагрузки, при которой наступает аритмия, индикатора и второго регистра, а также с входом первогоэлемента ИЛИ, при этом выходы блокаразрешения индикации нагрузки, прикоторой наступает аритмия, соединены с информационными входами индика"12 901861 Составитель В.Герасимовадактор Е.Дичинская Техред Ж, Кастелевич Корректор О.Билак 82 Н венного комитета С ретений и открытий 5, Раушская наб.,исное аз 12364/5 Тираж НИИПИ Государс по делам изо 35, Москва, Ж Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная,счетчика, второй установочный входсчетчика мощности соединен с установочным входом первого регистра ис выходом второго блока установки вноль, вход которого соединен с выходом второй схемы сравнения мощности, вторым входом первого элементаИЛИ и с одним из входов второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с блоком переключения индикации, а выход - с управляющими входами блока разрешения индикации мощности и индикатора, вход первогоблока установки в ноль соединен с. выходом схемы сравнения работы итретьим входом первого элемента ИЛИ,а делитель частоты соединен со счетным входом счетчика мощности своимвторым входом.5 Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 651785,кл, А 61 В 5/02, 22.06.74.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2635500/18-10,кл, 6 01 Ь 5/10, 26.1278, прототип).