Устройство для контроля физического состояния биологических объектов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и медицине. Целью изобретения является предотвращение перегрузок объекта за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирующих воздействий и реакций на них объекта и повышение достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагружения мыщц объекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени . Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 задания уровня воздействия, блок 4 светового и звукового воздействия, даатчик 5 сигналов нагружения группы мышц, формирователь 6 прямоугольных импульсов, блок 7 задания частоты, счетчик 8, сумматор 9, триггер 10, счетчик П, блок 12 задания времени выдержки, делитель 13 частоты, триггер 14, датчик 15 частоты сердечных сокращений, формирователь 16 прямоугольных импульсов делитель 17 частоты, коммутатор 18, формирователь 19 прямоугольных им (Л 02 оо Oi о оо 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1336034 (gg 4 G 06 F 15/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Puz 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4059277/24-24 (22) 21.04.86 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (72) М. Д. Скубилин (53) 681.321 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 999065, кл. G 06 F 15/42, А 61 М 21/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1189449, кл. А 61 Н 31/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и медицине. Целью изобретения является предотвращение перегрузок объекта за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирующих воздействий и реакций на них объекта и повышение достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагружения мышц объекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 задания уровня воздействия, блок 4 светового и звукового воздействия, даатчик 5 сигналов нагружения группы мышц, формирователь 6 прямоугольных импульсов, блок 7 задания частоты, счетчик 8, сумматор 9, триггер 10, счетчик 11, блок 12 задания времени выдержки, делитель 13 частоты, триггер 14, датчик 15 частоты сердечных сокращений, формирователь 16 прямоугольных импульсов Я делитель !7 частоты, коммутатор 18, формирователь 19 прямоугольных им1336034 пульсов, элемент НЕ 20, элемент И 21, элемент ИЛИ 22, формирователи 23, 24 прямоугольных импульсов, эелементы И 25, 26, счетчик 27, группы 28, 29 элементов И, группа 30 элементов ИЛИ, элемент 31

Изобретение относится к вычислительной технике и медицине и может найти применение для оценки выносливости спортсмена в спринтерских и стайерских нагрузках а также для тренировки выносливости спортсмена по лидирующим стимулам.

Целью изобретения является предотвращение перегрузок за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирую цих воздействий и реакций на них объекта и повышение достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагружения мышц обьекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — схема блока определения границ поля дисперсии параметра; на фиг. 3 — схема сравнения; на фиг. 4 схема шифратора.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 задания уровня воздействия, блок 4 светового и звукового воздействия, датчик 5 сигналов нагружения группы мышц, формирователь 6 прямоугольных импульсов, блок

7 задания частоты, счетчик 8, сумматор 9, триггер 10, счетчик 11, блок 12 задания времени выдержки, делитель 13 частоты, триггер 14, датчик 15 частоты сердечных сокращений, формирователь 16 прямоугольных импульсов, делитель 17 частоты, коммутатор 18, формирователь 19 прямоугольных импульсов, элемент НЕ 20, элемент И 21, элемент ИЛИ 22, формирователи 23, 24 прямоугольных импульсов, элементы И 25 и 26, счетчик 27, группы 28 и 29 элементов И, группу 30 элементов ИЛИ, элемент 3! заданий, аналого-цифровой преобразователь 32, элемент 33 задержки, блок 34 определения границ поля дисперсии параметра, блоки 35 — 38 индикации, группу 39 элементов И, триггер 40, регистр 41, элемент ИЛИ 42, элемент НЕ 43, формирователь

44прямоугольных импульсов, элемент 45 задержки, элемент ИЛИ 46, элемент ИЛИ 47, группы 48 и 49 элементов И, формирователи 50 и 51 прямоугольных импульсов, регистры 52 и 53, схемы 54 сравнения, шифратор 56, формирователь 57 прямоугольных импульсов, элемент 58 задержки, элементы

И-НЕ 59, элементы И 60 и 61, элемен5

45 задержки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 32, элемент 33 задержки, блок 34 определения границ поля дисперсии параметра, блоки 35 — 38 индикации.

1 з.п.ф-лы, 4 ил.

2 ты НЕ 62 и 63, элементы ИЛИ 64 и 65, элементы И 66 и 67, элемент НЕ 68, элемент ИЛИ 69, элементы И 70 — 75.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (цепи установки устройства в исходное состояние не показаны) триггеры 14 и 40, счетчики 8, 11 и 27, сумматор 9 и регистры 41, 52 и 53 обнулены, в блоке 7 задания значений частоты установлено допустимое значение частоты сердечных сокращений объекта и соответствующий код через его выходы поступает на установочные входы делителя 7, в блоке 12 задания времени выдержки установлено значение времени тестирования объекта и соответствующий код через его выходы поступает на установочные входы делителя 13 частоты, на единичном выходе триггера 14 — нулевой потенциал, а генератор 1 заторможен, на выходах генератора 1, делителя 2, блоков 3 и 4, датчика 5, делителей 13 и

17 импульсы отсутствуют, «а выходах датчика 15 с формирователя 16 имеется последовательность импульсов с частотой биений сердца спокойного состояния объекта, на выходах блоков, узлов и элементов 6, 8, 9, 11, 14, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 35, 39, 42, 44, 45, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, первом и втором выходах узла 56, на выходах узлов 57, 58, 60, 61.64, 65, 66, 67, 69, 70, 71, 72, 73. 74, 75 — низкие потенциалы, а на выходах блоков, узлов и элементов 20, 40, 43, 46, 47, третьем выходе узла

56, на выходах узлов 59, 62, 63, 68 — высокие. По импульсу запуска через вход запуска — триггер 14 переводится в единичное состояние и высокий потенциал с его единичного выхода поступает на вход генератора 1 и на вход элемента И 21. Генератор 1 вырабатывает импульсы с эталонной частотой Fi, тогда на выходе делителя 2 устанавливается частота импульсов Fq, на выходе делителя 13 — Fig, на выходе делителя 17—

F, а так как на выходах элементов

ИЛИ 30 нулевые потенциалы, то Ег=0, так как Fq=F /К, где К вЂ” коэффициент пересчета делителя 2, снимаемый с выходов группы 30 элементов ИЛИ, а К з — коэффициент пересчета делителя 3, снимаемый с выходов блока 12, и Ki у — коэффициент

1336034 пересчета делителя 17, снимаемый с выходов блока 7. Каждое сокращение контролируемой группы мышц тестируемого объекта вызывает появление импульса на выходе датчика 5 а следовательно, и на выходе формирователя 6. Формирователи 6 и 16 вырабатывают короткие импульсы в моменты перехода импульсов с выходов датчиков 5 и 15 соответственно из области ниже порога срабатывания формирователя в область выше порога срабатывания формирователя. Импульсы с выхода формирователя 6 через элементы И 21 и ИЛИ 22 поступают на вход триггера 10 и каждый раз опрокидывают его в противоположное состояние, т. е. обеспечивается поочередное состояние высокого и низкого потенциалов на выходах триггера 10. Кроме того, информация: с выхода датчика 5 поступает на информационный вход АЦП 32, а через формирователь 6, элемент И 21, элемент ИЛИ 22 и элемент

31 задержки на вход управления АЦП 32, а с задержкой элементом 33 задержки с выходов АЦП 32 суммируется сумматором 9 и отражается блоком 38. Высокий потенциал с выхода триггера 10 поступает на вход формирователя 23(24), на вход элемента И 25 (26) и на входы элементов

И 29 (28). При этом передним фронтом импульса с выхода триггера 10 через формирователь 23 (24) счетчик 11 (27) обнуляется, а в течение длительности импульса с выхода триггера 10 импульсы с генератора 1 через элемент И 24 (26) поступают на счетный вход счетчика 11 (27), где ведется суммирование их числа. На время высокого потенциала на выоде триггера 10 элементы

И 29 (28) открыты и содержимое счетчика

27 (11) через элементы И 29 (28) и элементы ИЛИ 30 управляет пересчетом делителя 2 и индицируется блоком 35, а кроме того, поступив на информационные входы блока 34 обрабатывается в нем и индицируется в блоке 36 или 37. Коэффициент пересчета делителя 2 формируется в делителе 2 из расчета Е з+1 (2) =Fr, где Fg — текущее значение частоты сокращения контролируемой группы мышц, так, чтобы стимулирующее воздействие на выходе блока 4 всегда оказывалось лидирующим по времени и чтобы, по возможности, сохранялась постоянной разность фаз между воздействиями и реакциями групп мышц. По мере нагружения объекта частота и/или амплитуда сигналов на выходе датчика 5 возрастают, а следовательно, повышается и F, но при этом растет и частота сердечных сокра щений.

Каждый импульс с выхода датчика 15 через формирователь 16 фиксируется счетчиком 8, но каждым импульсом с выхода делителя 17 счетчик 8 обнуляется. Коммутатором 18 обеспечивается вывод высокого потенциала с выходов счетчика 8 только при выполнении неравенства Р )Р, а при

Р д(Р у, а при Г г(Г(у или при Р г,=Р -, на выходе коммутатора 18 сохраняется низкий нулевой потенциал. Высоким потенциалом с выхода коммутатора 18 через формирователь 19 опрокидывается триггер 10 досрочно, в результате чего содержимое одного из счетчиков 11 или 27 фиксируется на меньшем уровне, а делитель 2 частоты на своем выходе соответственно снижает частоту выходных импульсов воздействия на объект, а на выоде элемента НЕ 20 устанавливается низкий потенциал, запрещаю10 щий управление триггером 10, АЦП 32 и сумматором 9 от датчика 5. Импульсом с выхода формирователя 19 сумматором 9 фиксируется нулевое значение работы, так как на выходе датчика 5 в это время низкий по амплитуде потенциал. Будучи соединенным через вентиль выход коммутатора 18 с нулевым входом триггера 14 (на схеме не показано) передним фронтом высокого потенциала с выхода коммутатора 18 генератор может досрочно остановиться, прекратив ра20 боту устройства, но зафиксировав выходные параметры объекта в блоках 35, 36, 37, и 38). Без соединения выход коммутатора

18 — вентиль — нулевой вход триггера 14 устройство снижает частоту стимулирующих воздействий, выполняя роль их регулятора по текущим значениям частоты сердечных сокращений, т. е. по фактическому психофизическому состоянию объекта, создавая тем самым последнему щадящий, не превышающий допуска, режим нагружения.

Блок 34 работает следующим образом.

Импульсы с входа установки блока в исходное состояние триггер 40 переводится в единичное состояние, высоким потенциалом с его единичного выхода через элемент

ИЛИ 46 и формирователь 50 регистр 52, элемент ИЛИ 47 и формирователь 51 регистр 53 и через шифратор 56 и формирователь 58 регистр 41 обнуляется, а с выходов регистра 41 через элемент ИЛИ 42 и элемент HE 43 группа 39 элементов И открывается. Первое информационное сооб40 щение через информационный вход блока и группу 39 элементов И фиксируется в регистре 41, а с его выходов через группу 48 элементов И вЂ” в регистре 52 и через группу 49 элементов И вЂ” в регистре 53.

Через элемент ИЛИ 42 и формирователь

45 44 триггер 40 обнуляется, через элеменг

ИЛИ 42 и элемент НЕ 43 группа 39 элементов И закрывается. Затем через шифра тор 56, формирователь 57 и элемент задержки 58 регистр 41 обнуляется, через элемент ИЛИ 42 и элемент HE 43 вновь 0 открывается группа 39 элементов И. Очередное сообщение через группу 39 элементов И фиксируется в регистре 41, что приводит ь закрыванию элементов 39 через элемент

ИЛИ 42 и элемент НЕ 43. Содержимое регистра 4! поступает на входы схем 54 и 55 сравнения, а содержимос регистра 52 — на второй вход схемы 54. тогда как содержимое регистра 53 — на второй вход схемы 55. Схемы 54 и 55 по

1336034

Формула изобретения

55 результатам сравнения содержимого регистра 41 с содержимым регистров 52 и 53 вырабатывают сигналы «Меньше», «Равно» или «Боль|не», причем эти сигналы говорят об отношении содержимого регистра 41 по отношению к содержимым регистров 52 и 53. По сигналу «Меньше» с выхода схемы 54 при содействии высокого потенциала на выходе элемента 45 через шифратор 56 регистр 52 обнуляется и в нем фиксируется содержимое регистра 41, после чего регистр 41 обнуляется, а по сигналу

«Болыпе» с выхода схемы 55 при содействии высокого потенциала на выходе элемента задержки 45 через шифратор 56 регистр 53 обнуляется и в нем фиксируется содержимое регистра 41, после чего регистр обнуляется. По сигналам «Равно» и «Больше» схемы 54 и «Меньше» и «Равно» схемы 55 содержимое регистров 52 и 53 не обновляется, но регистр 41 обнуляется, создавая тем возможность сохранения в регистре 52 минимального, а в регистре 53 максимального по модулю сообщений на информационном входе блока 34 с момента установки его в исходное состояние по текущий момент времени.

Схемы 54 и 55 работают следующим образом.

Информационные сообщения, поступающие на входы при высоком потенциале на входе элемента И 60 или И 61, инициируют высокие потенциалы на выходах элементов И вЂ” HE 59 и ИЛИ 65 или на выходах элементов И вЂ” НЕ 59 и ИЛИ 64 соответственно, а при высоком потенциале на выходах элементов И 60 и И 61 одновременно инициируются высокие потенциалы на выходах элементов ИЛИ 64 и ИЛИ 65, тогда как на выходе элемента И вЂ” HE 59 будет низкий потенциал. При наличии низкого потенциала на выходе элемента И вЂ” HE

59, на выходах элементов И 66 и И 67 сохраняются низкие потенциалы, а при высоком потенциале на выходе элемента И вЂ” HE

59 высокий потенциал с выхода элемента

И 60 через элементы ИЛИ 65 и И 67 поступает на входы элементов НЕ 63 всех разрядов младших данному и закрывают элементы И 61 всех разрядов младших данному, при этом устанавливается высокий потенциал на выходе вывода сигнала «Больше» схемы, а на других выходах сохраняются низкие потенциалы. При высоком потенциале на выходах элемента И вЂ” НЕ 59 и элемента И 61, высоким потенциалом с ныхо 1 элемента И 61 через элементы

1: ":,1 "l и И 66 одноименного разряда и . :,1 пх закрываются элементы И 60 и,!,1;l,illèõ разрядов, на выходе вы:1оца 111иапа «МЕНЬШЕ» СХЕМЫ УСтаиаВЛИ:1с1 ся высокий потенциал, а на других н11ходах -- низкие. При равенстве входных кодов на выходах элементов И вЂ” НЕ 59 низкие потенциалы, тогда на выходе элемента

11Е 68 и выходе вывода сигнала «Равно» высокий потенциа.1, I:: оста IbHblx выходах низкие.

Шифратор 56 обес11ечивает наличие высокого потенциала на;1ервом выходе при наличии высокого потенциала на входах элемента

И 70, на втором выходе при наличии высоких потенциалов на выходе элемента И 75, а на третьем выходе при наличии высокого потенциала хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ 69, т. е. при высоком потенциале на его первом входе или при высоких потенциалах на его втором и третьем входах, или при высоких потенциалах на его втором, четвертом и шестом входах, или при высоких потенциалах на его втором, четвертом и седьмом входах, или при высоких потенциалах на его втором, четвертом и седьмом входах, или при высоких потенциалах на его втором, пятом и шестом входах, или при высоких потенциалах на его втором, пятом и седьмом входах, или при высоких потенциалах на его втором и восьмом входах.

Кроме прямого назначения для тестовых оценок биологических объектов на работоспособность в спринте или в стайерском режиме, устройство допустимо использовать и при тренировках спортсменов, причем представляемая в масштабе реального времени объективная информация обеспечивает заинтересованность как спортсменов, так и тренеров в аппаратных средствах в процессе тренировок.

1, Устройство для контроля физического состояния биологических объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с информационным входом первого делителя частоты, выход которого через блок задания уровня воздействия соединен с входом блока светового и звукового уровня воздействия, датчик сигналов нагружения группы мышц, выход которого подключен к входу первого формирователя прямоугольных импульсов, блок задания частоты, первый и второй счетчики, триггер и сумматор, отличающееся тем, что, с целью предотвращения перегрузок объекта за счет обеспечения следящего режима по частоте стимулирующих воздействий и реакций на них объекта и повышения достоверности выходной информации путем выдачи сведений о дисперсии нагружения мышц объекта по частоте и суммарной наработке за фиксируемый отрезок времени, в него введены датчик частоты сердечных сокращений, блок задания времени выдержки, второй и третий делители частоты, группы элементов И, группа элементов ИЛИ, элементы И, ИЛИ, НЕ, блоки индикации, блок определения границ поля дисперсии параметров, второй триггер, формирователи прямоугольных импульсов, элементы

1336034

10 задержки, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор и третий счетчик, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с входами коммутатора, выход датчика частоты сердечных сокращений соединен через второй формирователь прямоугольных импульсов с счетным входом первого счетчика, информационный вход второго делителя частоты соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а установочные входы подключены соответственно к выходам блока задания времени выдержки, вход установки первого триггера является входом пуска устройства, вход сброса соединен с выходом второго делителя частоты, единичный выход первого триггера соединен с запускающим входом генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с информационным входом третьего делителя частоты, установочные входы которого соединены соответственно с выходами блока задания частоты, выход третьего делителя частоты соединен с установочным входом первого счетчика, выход коммутатора подключен к входу третьего формирователя прямоугольных импульсов и к входу первого элемента НЕ, выход первого формирователя прямоугольных импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, третий вход — с выходом первого элемента НЕ, выход третьего формирователя прямоугольных импульсов подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход подключен к счетному входу второго триггера, первый и второй выходы которого полдключены соответственно к входам четвертого и пятого формирователей прямоугольных импульсов, выходы которых соединены соответственно с установочными входами второго и третьего счетчиков, первые входы второго и третьего элем ентов И соеди иены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы подключены соответственно к счетным входам второго и третьего счетчиков, вторые входы второго и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами второго триггера, выходы разрядов второго счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к второму выходу второго триггера, выходы разрядов третьето счетчика соединены соответственно с первыМи входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены к первому выходу второго триггера, выходы элементов И первой и второй групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых подключены к установочным входам первого делителя частоты, к информационным входам первого блока индикации и блока определения границ поля дисперсии параметров, первая и

55 вторая группы выходов которого подключены соответственно к входам второго и третьего блоков индикации, выход элемента ИЛИ через первый элемент задержки соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и с входом второго элемента задержки, информационный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом датчика сигналов нагруженпя группы мышц, а выход соединен с Входом слагаемых сумматора, выходы которого подключены к входам четвертого блока индикации, управляющий вход сумматора соединен с выходом второго элемента задержки.

2. Устройство по п . 1, orëè÷àþè eåñÿ тем, что блок определения границ поля дисперсии параметров содержит регистры. элементы

ИЛИ, НЕ, формирователи прямоугольных импульсов, триггер, элемент задержки, шифратор, схемы сравнения, группы элементов И; причем первые входы элементов И первой группы являются информационным входом блока, вход установки триггера является установочным входом блока, входы разрядов первого регистра соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, выходы разрядов первого регистра соединены соответственно с первыми входами элементов И второй и третьей групп, с входами первого элемента ИЛИ и первыми группами входов первой и второй схем сравнения, выход первого элемента

ИЛИ через первый элемент НЕ соединен с вторыми входами элементов И первой группы, а через первый формирователь прямоугольных импульсов соединен с входом сброса триггера и с входом первого элемента задержки, прямой выход триггера соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И второй группы и через второй формирователь прямоугольных импульсов — к установочному входу второго регистра, входы разрядов которого подключены соответственно к выходам элементов И второй группы, выходы разрядов второго регистра подключены и второй группе входов первой схемы сравнения и к первой группе выходов блока, выход третьего элемента ИЛИ подключен к вторым входам элементов И третьей группы и через третий формирователь прямоугольных импульсов — к установочному входу третьего регистра, входы разрядов которого подключены соответственно к выходам элементов И третьей группы, выходы разрядов второго регистра подключены к второй группе входов второй схемы сравнения и второй группе выходов блока, единичный выход триггера соединен с первым входом шифратора, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, третий, четвертый и пятый входы соединены соответственно с выходами сигналов «Мень1336034 9

10 ше», «Равно» и «Больше» первой схемы сравнения, шестой, седьмой и восьмой входышифратора соединены соответственно с выходами сигналов «Меньше», «Равно» и «Больше» второй схемы сравнения, первый, второй и третий выходы шифратора соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и с входом четвертого формирователя прямоугольных и м пульсов, выход которого через второй элемент задержки соединен с установочным входом первого регистра.

1336034 0иг 5

Составитель А. Жеренов

Редактор С. Патрушева Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3805/46 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4