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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft Geräte zur Registrierung von Belastungen,
denen ein sich bewegender Mensch ausgesetzt ist,und insbesondere die elektronischen
Ergometer.
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Die Erfindung kann in der medizinischen Forschung, in der medizinischen
und sportlichen Praxis, in der Heilkörperkultur, im Sanatorium- und Kurwesen sowie
in der kosmischen Medizin verwendet werden.
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Die Herz- und Gefäßerkrankungen halten zur Zeit in bezug auf die
Letalität und die Invalidität der Bevölkerung die Spitze.
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Im Laufe der letzten Jahre wurde man sich der Notwendigkeit bewußt,
sich mit dem Problem der körperlichen ttbungen systematischer zu beschäftigen. Unter
anderem verordnen Ärzte den Patienten in einem Alter über 30 Jahre besondere Komplexe
täglicher körperlicher obungen, die als prophylaktische Maßnahmen gegen Herzkrankheiten
und andere begleitende Herz-und Gefäßerkrankungen dienen. In vielen neueren Veröffentl#chungen
ist eine Wechselbeziehung zwischen einem guten Gesundheitszustand des Menschen und
den körperlichen ttbungen offenbart, sowie Kotrirlexe von diesen t#bungen S deren
Zweck darin besteht , die erwsinschten Ergebnisse zu erzielen. Diese körpers licht'bungen
sind unter einer ständigen medizinischen Kontrolle der körperlichen Belastungen
und der physischen Aktivität der betreffenden Person auszuführen.
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Außerdem braucht man während der medizinischen.Untersuchungen sehr
oft Kenntnisse ber das Herzverhalten bei der AusSiihrung von verschiedenen körperlichen
fbungen.
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Es ist eine Einrichtung zum Erkennen einer Uerzarrhyt mie bekannt,
mit deren Hilfe man das Erscheinen einer Arrhytmie sowohl im Ruhezustand eines Menschen,
als auch bei dessen körperlicher Belastung bzw. bei ft#bergangsvorgängen erkennen
kann (SU-ES 651785).
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Diese Einrichtung enthält einen Taktimpulsgenerator, einen Frequenzteiler
mit einem Frequenzteilungsverhältnis von 1:5, zwei binäre Zähler, einen Umkehrzählers
eine Vergleiche-und eine Steuereinheit.
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Die Steuereinheit empfängt ein Elektrokardiogramm und erzeugt drei
Steuersignale, die mit der R-Zacke des EKG synchronisiert und mit den Impulsen des
Taktimpulsgenerators phasengleich sind.
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Der Frequenzteiler teilt die Taktimpulsanzahl zwischen den aufeinanderfolgenden
R-Zacken und gibt einen Wert aus, der von einem binären Zähler gezählt wird. Der
binäre Zähler lie-Bert einen dynamischen Einsteliwert gleich 0,2 eines RR-Tntervalls.
Der dynamische Einstellwert wird auf die ersten Eingänge der Vergleichseinheit gelegt.
Auf die zweiten Eingänge der Vergleichseinheit wird der Wert # RR gelegt. Dieser
# RR-Wert wird im Umkehrzähler erzeugt, der nach dem einen Befehl der .eteuereinheit
die Werte des RR-ten Intervalls aus dem binären Zähler speichert und nach dem anderen
Befehl der Steuereinheit von diesem Wert den Wert des RRi+1 ten Intervalls abzieht.
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Die Vergleichseinheit vergleicht den Wert##RRrRRi+1 mit dem dynamischen
Einstellwert von 0,2 RR. Falls eine Arrhytmie vorhanden ist, überschreitet der Wert
aRR jenen von 0,2 RR und die Vergleichseinheit erzeugt ein Signal über die vorhandene
Arrhytmie.
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Diese Einrichtung stellt das Vorhandensein einer Arrhytmie fest,
aber sie ermöglicht keine Beurteilung jenes Betrags der körperlichen Belastung,
bei dem eine Arrhytmie aufgetreten ist, was für die an . Herz- und Gefäßkrankheiten
erkrankten Patienten im Laufe der medizinischen Rehabilitation nach einem Myokardinfarkt
von einer besonderen Wichtigkeit ist, weil in diesem Falle eine beliebige Abweichung
von einer normalen Herzfunktion einen wiederholten Infarkt bewirken kann.
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Es ist ein elektronisches Ergometer bekannt mit, in Reihe geschaltet
, einem auf der Grundlage eines Seismogebers ausgeführten Wandler von Sobwerpunktachwingungen
eines Mensehen in ein elektrisches Signal und einem Impulsformer, an dessen Ausgang
ein regelbarer HF-Multivibrator angeschlossen ist An den Ausgang des regelbaren
iF-Multivibrators ist ein Erequenzteiler angeschlossen, dessen Ausgang an die Zähleingänge
eines ersten mehrstelligen Zählers und eines zweiten mehrstelligen Leistungszählers
angeschlossen ist. Die Ausgänge des ersten mehrstelligen Zählers sind an die Eingänge
einer Anzeigevorrichtung angeschlossen. An den Steuer- und einen der Stelleingänge
des zweiten mehrstelligen Zählers ist eine regelbare Schaltuhr angeschlossen. Die
Ausgänge des zweiten mehrstelligen Zählers sind an die Eingänge einer Einheit zur
Freigabe der Leistungsanzeige angeschlossen, deren Ausgänge an die
Eingänge
der Anzeigevorrichtung angeschlossen sind. An die Einsbelleingänge des Frequenzteilers
des ersten Zählers vod an den anderen Stelleingang des zweiten Zählers ist eine
Einheit zur Nulleinstellung ang;eschlossen, An die Steuereingänge e) der Anzeigevorrichtung
und der Einheit zur Freigabe der Leistungsanzeige ist ein Anzeigeumschalter angeschlossen
Dieses Ergometer ermöglicht, die durch einen Menschen verrichtete Arbeit zu messen
und zu registrieren und nachdem ein Sollwert erreicht ist, ein Tonsignal und ein
Lichtsignal-darüber zu geben, daß die vorhandene Reserve erschöpft ist. Eine Anzeige
des laufenden Wertes der verrichteten Arbeit bzw. eine Anzeige des erreichten Sollwertes
erfolgt mit Hilfe eines Digitalanzeigers, der unmittelbar in das Gerät eingebaut
ist.
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Dies ermöglicht eine ständige Kontrolle der von einem Menschen ausgeführten
Arbeit und eine Warnung für den Fall, daß das zulässige Arbeitsvolumen erschöpft
wird.
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Eine Leistungsmessung mit diesem Ergometer erfolgt durch die Berechnung
des Arbeitsvolumens in einer Zeitspanne, die mit Hilfe der regelbaren Schaltuhr
eingestellt wird. Das Zeitintervall der regelbaren Schaltuhr kann in einem weiten
Bereich in Abhängigkeit von der Forschungsaufgabe, zum Beispiel 1 sek; 10 sek;-l
min usw. eingestellt werden.
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Dieses Ergometer ermöglicht eine Messung und eine Auf zeichnung der
von einem Menschen geleisteten Arbeit sowie der von diesem Menschen bei dieser Arbeit
abgegebenen Leistung, es registriert aber keine Arrhytmie des Rerzens während
der
körperlichen Belastungen. Im Laufe von medizinischen Untersuchungen braucht man
aber sehr oft Kenntnisse über das Her#-verhalten bei verschiedenen körperlichen
Belastungen, denen ein Mensch ausgesetzt ist.
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Tndem er einer körperlichen Belastung ausgesetzt wird, verrichtet
der Mensch eine Arbeit und eine Arrhytmie kann durch die Arbeit bewirkt werden,
die vom Menschen zu einem vorhergehenden Zeitpunkt geleistet worden ist. Daher ist
die Bestimmung der Leistung vom Interesse, die vom Menschen bei der Ausführung einer
Arbeit zu diesem Zeitpunkt abgegeben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Ergometer
zu schaffen, dessen schaltungsmäßige Ausführung es ermöglicht, Daten über Jene beim
Verrichten einer Arbeit durch einen Menschen abgegebene Leistung zu erhalten, bei
der eine Herzarrhytmie zustande kommt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem elektronischen Ergometer,
in dessen Gehäuse ein Wandler der schwerpunktschwingungen eines Menschen in ein
elektrisches Signal, dessen Ausgang an den Eingang eines Impulserzeugers angeschlossen
ist, ein regelbarer HF-Multivibrator, dessen Steuereingang an den Ausgang des Impulserzeugers
angeschlossen ist, ein Frequenzteiler, dessen Zähleingang an den Ausgang des regelbaren
HR--#ultivibrators angeschlossen ist, ein erster Zähler, dessen Zähleingang an den
ersten Ausgang des Frequenzteilers angeschlossen ista eine Anzeigevorrichtung, deren
Dateneingänge an die Ausgänge des ersten Zählers angeschlossen sind, ein zweiter
Zähler9 dessen Zähleingang an den zweiten Ausgang des Frequenzteilers angeschlossen
ist, eine regelbare Schaltuhr, deren Ausgang
an den Steuer- und
den Ca;telleingang des zweiten Zählers angeschlossen ist, ein Register, dessen Sbelle
ngang an den Ausgang der regelbaren Schaltuhr angeschlossen ist, die Dateneingänge
an die Eingänge des zweiten Zählers und die Ausgänge an die Eingänge einer Einheit
zur Freigabe der teistungsanzeige angeschlossen sind, deren Ausgänge mit den Dateneingängen
der Anzeigevorrichtung gekoppelt sind, ein Anzeigeumschalter, dessen Ausgang an
den ersten Steuereingang der Anzeigevorrichtung und an den Steuereingang der Einheit
zur Freigabe der Leistungsanzeige angeschlossen ist, ein NF-Multivibrator und ein
Frequenzmischer sich befinden, dessen erster Einfang an den Ausgang des regelbaren
HF4!ultivibrators, zweiter Eingang an den Ausgang des NF-Multivibrators und Ausgang
an den Signaleingang der Anzeigevorrichtung# angeschlossen ist, erfindungsgemäß
zusätzlich ein EKG-Geber, eine Rinheit zur Bildung eines Arrhytmiesignals, enthaltends
in Reihe geschaltet, einen Block zum Arrhytmieerkennen und einen Univibrator, wobei
der Eingang des Blocks zum Arrhytmieerkennen an den Ausgang des EKG-Gebers angeschlossen
ist, sowie eine Einheit zur Anzeigefreigabe der I,eistunz, bei der eine Arrhytmie
zustande komme, vorgesehen sind, wobei die Dateneingänge der letzteren Einheit an
die Registerausgänge und die Ausgänge an die Dateneingänge der Anzeigevorrichtuns,
der Ausgang des Univibrators an den zweiten Steuereingang der Anzeigevorrichtung,
den Steuereingang des Registers, den Steuereingang der Einheit zur Anzeigefreigabe
der Leistung, bei der eine Arrhythmie zustande kommt, und an den Eingang des NF--Multivibrators
angeschlossen sind.
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Die Einführung in das elektronische Ergometer einer Einheit zum Arrhytmieerkennen
und eines EKG-Gebers ermöglicht es,
das Erscheinen einer Herzarrhytmie
beim Vorhandensein der körperlichen Belastungen zu erkennen.
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Die Einiiihrung einer Einheit zur Bildung eines Arrhytmiesignals
ermöglicht bei einem vom EKG-Geber kommenden Signal ein Signal mit der erforderlichen
Dauer, weil diese Einheit einen Block zum Arrhytmieerkennen und einen Univibrator
enthält, zur Steuerung der Funktion der Anzeigevorrichtung des elektronischen Ergometers,
der Einheit zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei deren eine Arrhytmie zustande
kommt und des Registers zu bilden, Im Laufe der Signalwirkung am Ausgang der Einheit
zur Bildung eines Arrhytmiesignals erzeugt die Anzeigevorrichtung ein Licht- und
ein Tonsignal über das Vorhandensein einer Arrhytmie.
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Die Einführung einer Einheit zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei
der eine Arrhytmie zustande kommt, ermöglicht es, nach einem Signal von der Einheit
zur Bildung eines Arrhytmiesignals eine Information über die Größer der Leistung,
die eine Arrhytmie bewirkt hat, aus dem Register in die Anzeigevorrichtung eingeben
zu lassen.
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Es ist zweckmäßig, daß die Einheit zur Anzeigefreigabe der Leistung,
bei der eine Arrhytmie zustande kommt, zusätzlich noch einen Steuereingang und das
elektronische Ergometer zusatz lich einen Speicher, dessen Dateneingänge an die
Registerausgänge und die Ausgänge an die Dateneingänge der Einheit zur Anzeigefreigabe
der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande kommt, angeschlossen sind, einen Verteiler,
dessen Ausgänge an die Adresseneingänge des Speichers angesehlossen sind, einen
Umkehr zähler, dessen Summationseingang an den Ausgang des Univibrators
und
die Ausgänge an die Eingänge des Verteilers und an die Dateneingänge der Einheit
zur .4nzeiefreigabe der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande kommt,angeschlossen
sind, eine ODER-Schaltung, deren Eingang an den Ausgang des iTnivibrators und Ausgang
an den zweiten Steuereingang der Anzeigevorrichtung angeschlossen sind, sowie eine
Ableseeinheit enthält, deren Ausgang an den . zusätzlichen Steuereingang der Einheit
zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande kommt, an einen
anderen Eingang der ODR'R-Schaltung und an den Subtraktionseingang des Umkehrzählers
angeschlossen ist.
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Die Einführung in das elektronische Ergometer eines Speichers ermöglicht
es, den Größenwert der Leistung zu speichern, die eine Arrhytmie bewirkt hat.
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Die Einführung eines Verteilers ermöglicht es, die Daten in die entsprechenden
Zellen des Speichers einzutragen, weil das Vorhandensein eines Signals an einem
der Ausgänge des Verteilers die Nummer einer Speicherzelle bestimmt.
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Die Einfülirung in das elektronische Ergometer eines Umkehrzählers
ermöglicht es, die laufende Nummer jener Arrhytmie festzustellen, die durch die
Anzeigevorrichtung angezeigt wird, und die Nummer der Speicherzelle bestimmt. Die
Möglichkeit einerRückwärtsæählung ge-t5MSt'bei der Aufzeichnung die Nummer einer
Speicherzelle in der einen Folge und beim Ablesen in der umgekehrten zu wählen.
Dies steigert die Bequemlichkeit, mit der man sich des Gerätes bedienen kann.
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Die Einführung einer Ableseeinheit ermöglicht es, dem Speicher den
Größenwert der Leistung zu entnehmen, die eine Arrhytmie bewirkt hat, sowie die
laufende Nummer der Arrhytmie
und den Wert der die Arrhytmie bewirkenden
Leistung auf der Skala der Anzeigevorrichtung anzuzeigen.
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Die Einführung in das Gerät einer ODER-Schaltang ermöglicht es, ein
Steuersignal der Anzeigevorrichtung entweder unmittelbar bei einem Arrhytmieerscheinen
oder bei einem Ablesevorgang zu#uführen.
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Es ist zweckmäßig, daß der Block zum Arrhytmieerkennen zusätzlich
noch einen Ausgang und die Einheit zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine
Arrhytmie zustande kommt, zusätzlich noch einen Steuereingang enthält, außerdem
das elektronische Ergometer zusätzlich einen Speicher, dessen Dateneingänge an die
entsprechenden Registerausgänge und die Ausgänge an die Dateneingänge der Einheit
zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande kommt angeschlossen
sind, einen Verteiler, dessen Ausgänge an die Funktionseingänge des Speichers angeschlossen
sind, einen Umkehrzähler, dessen Summationseingang an einen zusätzlichen Ausgang
des Blocks zum Arrhytmieerkennen und die Ausgänge an die Eingänge des Verteilers
und an die Dateneingänge der Einheit zur Anzeigefreigabe der Leistung9 bei der eine
Arrhytmie zustande kommt, angeschlossen sind eine ODER-Schaltung, von derein Eingang
an den Ausgang des Univibrators und deren Ausgang an' den zweiten Steuereingang
der Anzeigevorrichtung angeschlossen ist, und die eine Ableseeinheit enthält deren
Ausgang an einen zusätzlichen Steuereingang der Einheit zur Anzeige der Leistung,
bei der eine Arrhytmie zustande kommt9 an den anderen Eingang der ODER-Schaltengund
und aa an den Subtraktionseingang des Umkehrzählers angesch1os#en ist.
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Das ~Vorhandensein ini Block swa Arrhy'tmie#rkennen eines zu sätzlichen
Ausgangs, der an den5 Summationseingang des Umkehrzählers
angeschlossen
ist, ermöglicht es, eine gefährliche Arrhytmieart zu bestimmen und den Menschen
vor dem Erscheinen der gefährlichen Arrhytmiearten zu warnen.
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Es sind etwa Hundert Arrhytmiearten bekannt, doch am häufigsten kommen
45 davon vor. Von diesen Arrhytmiearten sind einige die gefährlichsten. So ruft
der atrioventrikuläre Block das Auftreten des synusaurikulären Blocks hervor, wenn
die körperliche Belastung nicht unterbrochen wird. Der synusaurikuläre Block bewirkt
seinerseits eine Asystolie (einen Herzstillstand, d.h. klinischen Tod). Eine Asystolie
ist das wahrscheinliche Ergebnis der gefährlichen Arrhytmiearten, wenn eine körperliche
Belastung fortgesetzt wird. Doch mit einer noch größeren Wahrscheinlichkeit ist
eine Fibrillation (eine flimmernde Herzkontraktion, d.h. klinischer Tod) zu erwarten.
Eine Fibrillation wird durch eine paroxismale aurikuläre Tachikardie hervorgerufen,
die ihrerseits durch die am meisten verbreitete Ar' arhytmieart, die aurikuläre
Extrasystolie herbeigeführt wird.
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Wreinzelte Extrasystolen sind aber sogar bei einer körperlichen Belastung
ungefährlich. Auch manche andere Arrhytmiearten stellen an sich keine Gefahr dar.
Daher sind die Arrhytmiearten in die gefährlichen und die ungefährlichen zu teilen.
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Das elektronische Ergometer warntbeim Erscheinen einer beliebigen
Arrhytmieart und zeigt den Wert der körperlichen Belastung an, bei der eine Arrhytmie
zustande gekommen ist.
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Bei den wissenschaftlichen Forschungen und in manchen anderen Fällen
ist dies zweckmäßig und gerechtfertigt. Doch im täglichen Leben, bei einer Arbeitstätigkeit
bzw. beim snortlichen Training
ist es nicht unbedingt notwendig,
über das Erscheinen einer beliebigen Arrhytmieart im Bilde zu sein, es genügt, wenn
der Mensch vor dem Erscheinen der gefährlichen Arrhytmiearten gewarnt und der Wert
der körperlichen Belastung angezeigt wird, bei der#die Arrhytmie zustande gekommen
ist.
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Eine Ton- und Licht anzeige macht in diesen Fällen den Menschen darauf
aufmerksam, daß eine körperliche Belastung auf zuhören hat, womit das Erscheinen
einer Asystolie bzw. einer ibrillation des Herzens verhindert wird.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine Anbringung des erfindungsgemäßen elektronischen Ergometers
und des EKG-Gebers einem Probanden; Fig. 2 das Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
elektronischen Ergometers; Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Blockschaltbildes
des erfindungsgemäßen elektronischen Ergometers; Fig. 4 ein weiteres Ausf#hrungsbeispiel
des Blockschaltbildes des erfindungsgemäßen elektronischen Brgometer.
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Das erfindungsgemäße elektronische Ergometer 1 (Fig. 1), das in einem
Gehäuse 2 untergebracht ist, wird am Gürtel eines Probanden 3 befestigt. Der EKG-Geber
4 wird an9*iust des Probanden in der Herzgegend angebracht. Die Schwerpunktschwingun
gen des menschlichen Körpers wirken auf einen Wandler 5 (Fig.
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2) dieser Schwingungen in elektrische Signale ein, der auf der Grundlage
eines Seismogebers ausgeführt ist. An den Ausgang des Seismogebers des Wandlers
5 ist der Eingang eines Impulserzeu-
Die
Ausgänge des Registers 15 Sind an die entsprechenden Dateneingänge der Einheit 21
zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine irrhy#mie zustande koninit, angeschlossen.
Die Einheit 21 zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande
kommt, ist als mehrere UND-Schaltungen ausge führt, deren Anzahl der Anzahl der
Ausgänge des Regjis--ters 15 gleich ist. Jede UND-Schaltung ist mit dem einen Eingang
an den entsprechenden Ausgang des Registers 15 angeschlossen und mit dem anderen
Eingang mit dem Ausgang des Univibrators 20, mit dem zweiten Steuereingang der Anzeigevorrichtung
10 und mit dem Steuereingang des Registers t gekoppel-.t# Die Ausgänge der UND-Schaltungen
stellen die Ausgänge der Einheit 21 zur Anzeigefreigabe der Leistung bei der eine
Arhymie zustande kommt dar und sind an die entsprechenden Dateneingänge der Anzeigevorrichtung
10 angeschlossen.
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Das elektronische Ergometer 1 t4rd von einem autonönien (nicht eingezeichneten)
Stromversorgungsblock gespeist.
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Fig, 3 zeigt ein Ausführungsbeispie1 des elektronischen Ergometers
1 (Fig. 1), worin die Einheit 21 zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine
Arrhytmie zustande kommt-, zusätzlich noch einen Steuereingang enthält. Außerdem
weist das elektronisehe Ergometer einen Speicher 22, dessen Dateneing-änge an die
entsprechenden Ausgänge des Register a und Ausgänge an die entsprechenden Dateneingänge
der Einheit 2t zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei den eine Arrhy'tmie zustande
kommt, angeschlossen sind. Die Funktionseingänge des Speichers 22 sind mit den Ausgängen
eines Verteilers 23 gekoppelt, der- ei-ne binäre Dekodierschaltung darstellt Diie
Eingänge des Verteilers 23 sind an die entsprechen#den Ausgänge eines Umkehrzählers
24 angeschlossen.
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Der zusätzliche Steuereingang der Einheit 21 zur Anzeige freigabe
der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande kommt, und der Subtraktionseingang
des Umkehrzählers 24 sind an den Ausgang einer Ableseeinheit 25 angeschlossen.
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Der Ausgang des Univibrators 20 ist an den Summationseingang des
Um-kehrzählers 24 und an einen der Eingänge einer ODER---Scha1#tung 26 angeschlossen.
Der andere Eingang der ODFR-Schaltung ist an den Ausgang der Ableseeinheit 25'angeschlossen.
Der Ausgang; der ODER-Schaltung 26 ist mit dem zweiten Steuereingang der Anzeigevorrichtung
10 gekoppelt.
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Fig. 4 zweigt ein Ausführungsbeispiel des elektronisch~n Ergometers
1 (Fig. 1), worin der Block 19 (Fig. 4) zum Arrhytrnieerkennen zusätzlich noch einen
Ausgang aufweist, der den zweiten Ausgang der Einheit 18 zur Bildung eines Arrhytmiesignais
darstellt und an den Summationseingang des Umkehrzählers 24 angeschlossen ist.
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Das elektronische Ergometer 1 (Fig. 1) funktioniert wie folgt.
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Das Gehäuse des elektronischen Ergometers 1 wird am Gürtel des Probanden
3 angebracht.
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Ins elektronische Ergometer werden die individuellen Daten des Probanden
durch eine Frequenzeinstellung des regelbaren HF--Multivibrators 7 (Fig. 2) eingegeben.
Mit Hilfe der regelbaren Schaltuhr 14 stellt man eine Zeitspanne ein, in deren Dauer
der Beistungswert zu beurteilen ist. Man befestigt den EKG-Geber 4 am Körper des
Probanden in der Herzgegend.
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Man schaltet den Stromversorgungsblock ein. Bei einer Fin Schaltung
der Stromversorgung findet eine automatische Nullpunkteinstellung
des
Frequenzteilers 8, der Zähler 9, 13 und des Registers 15 statt. Das elektronische
Ergometer ist somit betriebsbereit.
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Die Wirkungsweise des elektronischen Ergometers 1 beruht auf einer
Umwandlung der Schwerpunkt schwingungen eines Probanden in ein elektrisches Signal,
dessen Dauer zur Amplitude dieser Schwingungen proportional ist.
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Beim Gehen bzw. Laufen führt der Schwerpunkt des Probanden schwingende
Bewegungen aus, die durch den Wandler 5 in ein elektrisches Signal umgesetzt werden,
dessen Dauer zur Schwingungsamplitude des Probandenschwerpunktes proportional ist.
Vom Ausgang des Wandlers 5 wird das elektrische Signal an den Eingang des Impulsformers
6 gelegt, der ein "Klirren" auf den Signalimpulsflanken des Wandlers 5 beseitigt.
Das gebildete Signal vom Ausgang des Impulsformers 6 wird dem Steuereingang des
regelbaren RF-Multivibrators 7 zugeführt, der beim Eintreffen eines Signals, vom
Impulsformer 6 Hochfrequenzimpulse erzeugt. Somit entstehen am Ausgang des EF4Iultivibrators
7 Impulsgruppen, deren Anzahl der Anzahl der Schwir&'ungen des Probandenschwerpunktes
gleich ist und die Impulsanzahl in einer Gruppe von der Schwingungsamplitude des
Probandenschwerpunktes und von den individuellen Probandendaten (Körpergewicht,
größe), d.h. von der Oszillationsfrequenz des HF-Multivibrators 7 abhängt.
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Das Signal vom regelbaren HF#ultivibrator 7 wird dem Frequenzteiler
8 zugeführt, der als ein zweistelliger binärer Zähler mit zwei Ausgängen (von den
entsprechenden Stellen) ausgeführt ist. Auf dem einen Ausgang, der mit dem Eingang
des Zählers
13 gekoppelt ist, erscheinen Impulse, die einer Meßeinheit
der Arbeit äquivalent sind. Auf dem anderen Ausgang erscheinen Impulse, die je 100
Arbeitseinheiten äquivalent sind. Das Signal vom zweiten Ausgang des Frequenzteiiers
8 (je 100-Arbeitseinheiten) wird dem Zähleingang des Zählers 9 zugeführt, auf dessen
Ausgängen ein Binäarkode gebildet wird, der der ~vom Probanden verrichteten Arbeit
entspricht. Dieser Kode wird den Dateneingängen der Anzeigevorrichtung 10 zugeführt
und auf der Ziffernleuchttafel der Anzeigevorrichtung als arabische Ziffern im Dezimalsystem
mit einem Wert der unteren Stelle von 100 Arbeitseinheiten angezeigt.
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Das einer Arbeitseinheit äquivalente Signal wird dem Zähleingang
des Zählers 13 zugeführt, der im Laufe einer Zeitspanne, die durch die regelbare
Schaltuhr 14 bestimmt ist, den Wert der vom Probanden abgegebenen Leistung berechnet.
Der Binärkode von den Ausgängen des Zählers 13 wird den Dateneingängen des Registers
15 zugeführt, worin er bis zum Snde der Zeitspanne gespeichert wird, die durch die
regelbare Schaltuhr 14 eingestellt ist.
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nachdem diese Zeitspanne abgelaufen ist, wird das Register 15 durch
den Stelleingang auf Null gestellt. Danach wird im Register 15 der neue Leistungswert
aus dem Zähler 13 gespeichert.
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Also speichert das Register 15 den Leistungswert aus der letzteren
Meßperiode.
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Das Register 15 ist mit den Dateneingängen der Einheit 16 zur Freigabe
der Leistungsanzeige gekoppelt, die nach einem Signal aus dem Anzeigeumschalter
17/aten vom Ausgang des Registers
15 auf die Dateneingänge der
Anzeigevorrichtung 10 durchläßt.
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Die Anzeigevorrichtung 10 hört nach einem Signal des Anzeigeumschalters
17 mit der Anzeige eines Arbeitswertes auf und beginnt einen Leistungswert anzuzeigen.
Ein Signal vom Ausgang des Anzeigeumschalters 17 entsteht bei einer Betätigung einer
(nicht eingezeichneten) Taste dieses Anzeigeumschalters 17.
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Somit wird auf der Anzeigevorrichtung 10 derArbeits-bzw. Leistungswert
in Abhängigkeit vom Wert des Steuersignals auf dem ersten Steuereingang der Anzeigevorrichtung
10 abgebildet.
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Gleichzeitig mit einer Arbeits- und Leistungsmessung überwacht das
Ergometer die Herzarbeit mit Hilfe der Einheit 18 zur Bildung eines Arrhytmieeignal.
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Es kann geschehen, daß die vom Probanden abgegebene Leistung eine
Herzarrhytmie bewirkt. Diese Leistung kann unter der zulässigen Ledstungsschwelle
infolge einer allgemeinen Probandenermüdung liegen (wenn zum Beispiel man davor
ein großes Arbeitsvolumen geleistet, hat). Doch die Tatsache allein, daß eine Arrhytmie
zustande gekommen ist, reicht für eine'Unterbrechung der Belastung aus.
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Das Vorhandensein einer Arrhytmie führt ein Signal am Ausgang des
Blocks 19 zum Arrhytmieerkennen herbei. Dieses Signal gelangt an den Eingang des
Univibrators 20, der eine Einimpulsschaltung mit einer Impulsdauer von etwa 30 sek
darstellt.
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Wenn am Ausgang des Univibrators 20 der genannte Impuls erscheint,
findet im Laufe dieser Zeitspanne keine Nullstellung des Registers 15 statt (auf
dem Steuereingang des Registers 15 liegt ein Nullstellungsverbot vor). Derselbe
Impuls wird an den
Steuereingang der Einheit 21 zur Anzeigefreigabe
der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande kommt, an den zweiten Steuereingang
der Anzeigevorrichtung 10 und an den Eingang desNF--b5ultivibrators 11 gelegt. Nach
diesem Signal läßt die Einheit 21 Daten aus dem Register 15 in die Anzeigevorrichtung
10 durch, die nach dem Steuersignal, das zum zweiten Steuereingang gelangt, mit
der Arbeitsanzeige aufhört und jenen Leistungswert anzeigt, der im Register 15 gespeichert
worden ist.
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Da im Register 15 ein Leistungswert aus der vorhergehenden Zeitspanne
der Messung gespeichert wird und ein Ubergangsprozeß im menschlichen Organismus
10-15 sek beträgt (d.h. mit der Zeitspanne einer Leistungsmessung von 10 sek vergleichbar
-ist), zeigt die Anzeigevorrichtung den Wert jener Leistung an,- bei der eine Arrhytmie
zustande gekommen ist.
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Außerdem schaltet aas Signal aus dem Unieribratór 20 den NF-Multivibrator
11 ein. Der Frequenzmischer 12 mischt die Frequenzen der Multivibratoren 7 und 11
und führt Impulsfolgen dem Signaleingang der Anzeigevorrichtunl3; 10 zu, Sobald
diese Impulse an den Signaleing-ang der Anzeigevorrichtung 10 gelangen, gibt diese
ein intermittierendes Tonsignal und beginnt, mit der Ziffernanzeige zu blinken.
Die gegebenen Licht- und Tonsi;nale zeigen das Vorhandensein einer Arrhytmia an
und warnen den Probanden im Sinne, daß die Bewegung aufzuhören hat. Sobald das Signal
vom Ausgang des Univibrators 20 aufhört, unterbricht das elektronische Ergometer
das Tonsignal und die Anzeige der Leistung, bei derneine Arrbytmie zustande gekommen
ist.
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D.as elektronische Ergometer 1 (Fig. 1) nach Fig. 3 funktioniert
wie folgt.
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Arbeits- und eine teistungamessung erfolgen so, wie es vorstehend
beschrieben ist. Beim Erscheinen einer Arrhytmie gelangt ein Signal vom Ausgang
des Univibrators 20 auf den Steuereingang des Registers 15, den ersten Steuereingang
der Einheit 21 zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande
kommt und über die ODER-Schaltung 26 auf den Steuereingang der Anzeigevorrichtung
10. Ähnlich der ersten Variante kommt es zum Signal leber das Vorhandensein einer
Arrhytmie und zur Anzeige der Leistung, die diese Arrhytmie bewirkt hat. Gleichzeitig
damit wird ein Impuls vom Ausgang des Univibrators 20 dem Summationseingang des
Umkehrschalters 24 zugeführt. Dieser Impuls am Summationseingang des Zählers 24
bewirkt auf dessen Ausgang einen Binärkode, der die laufende Nummer des Auftretens
eines Arrhytmieimpulses angibt.
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Der Binärkode vom Ausgang des Umkehrzählers 24 gelangt auf die Eingänge
des Verteilers 23 und auf die Dateneingänge der Einheit 21 zur Anzeigefreigabe.
Vom Ausgang der Rinheit 21 zur Anzeigefreigabe gelangt der Binärkode in die Anzeigevorrichtung
10 und wird auf deren Leuchttafel als eine- laufende nummer angezeigt.
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Das Vorhandensein eines Binärkodes, der vom Ausgang des Umkehrzählers
24 den Eingängen des Verteilers 23 zugefiihrt wird,# bewirkt auf einem der . Eingänge
(in flbereinstimmung mit dem Zählerkode) ein Signal, das die Nummer einer Zelle
im Speicher 22 bestimmt, worin der im Register 15 gespeicherte Leistungswert einzutragen
ist. Wenn eine neue Arrhytmie zustande kommt, ändert sich der Kode des Zählers 24
und damit die Nummer der Zelle des Speichers 22.
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Also ruft ein jedes Erscheinen einer Arrhytmie eine Ton--und Lichtsignalisation
der Anzeigevorrichtung -10 hervor, wobei der Wert jener Leistung, bei der eine Arrhytmie
zustande gekommen ist, auf der Ziffernleuchttafel der Anzeigevorrichtung 10 zusammen
mit der laufenden Arrhytmienummer angezeigt wird. Außerdem werden die Leistungswerte,
bei denen eine Arrhytmie zustande gekommen ist, in die entsprechenden Zellen des
Speichers 22 eingetragen.
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Nachdem der Impuls aus dem Univibrator 20 beendet worden ist, hört
die Anzeigevorrichtung 10 mit dem Tonsignal und mit der Anzeige der Leistung auf,
bei der eine Arrhytmie zustande gekommen ist.
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Sobald er ein Tonsignal vernommen hat, soll der Proband mit der Bewegung
aufhören und kann von der Zifferntafel der Anzeigevorrichtung 10 den Wert der Leistung
ablesen, die eine Arrhytmie bewirkt hat.
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Nach einer vom Arzt verordneten Ruhepause kann der Proband die Bewegung
fortsetzen.
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Nachdem die Bewegungen beendet worden ist, sind die Leistungswerte
abzulesen, die eine Arrhytmie herbeigeführt haben (falls dies im Laufe der Untersuchung
geschehen ist).
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Indem man eine (nicht eingezeichnete) Taste der Ableseeinheit 25
betätigt, gibt man ein Signal auf den Subtraktionseingang des Umkehrzählers 24 und
den zweiten Steuereingang der Einheit 21 zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der
eine Arrhytmie zustande kommt. Dabei wird auf der Zifferntafel der Anzeigevorrichtung
10 die laufende Arrhytmienummer und der t'eistungswert angezeigt, der diese Arrhytmie
herbeigeführt hat.
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Bei jeder darauffolgenden Betätigung der Taste der Ableseeinheit
25 werden die Leistungswerte aus den Zellen des Speichers 22 in Rtickvärtsfoige
abgerufen, so daß auf der Zifferntafel der Anzeigevorrichtung 10 eine neue laufende
Nummer (um eine Eins kleiner als die vorhergehende) der Arrhytmie und der entsprechende
Leistungswert angezeigt werden.
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Alle diese Leistungswerte kann man gegebenenfalls notieren.
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Die Taste der Ableseeinheit 25 betätigt man solange, bis sich der
Umkehrzähler auf Null einstellt, d.h. aus dem Speicher 22 alle Leistungswerte der
zustande gekommenen Arrhytmien abgerufen worden sind.
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Falls das elektronische Ergometer 1 (Fig. 1) nach der in Fig. 4 gezeigten
Variante ausgeführt ist, arbeitet es wie folgt.
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Gleichzeitig mit der Messung der vom Probanden verrichteten Arbeit
und der von ihm abgegebenen Leistung kontrolliert bei der Ausführung der Arbeit
das elektronische Ergometer die Herzarbeit mit Hilfe des Blocks 19 zum Arrhytmieerkennen,
der zum Beispiel als ein Arrhytmiedetektor ausgefiihrt sein kann.
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Es kann geschehen, daß eine vom Probanden abgegebene Leistung eine
Herzarrhytmie bewirkt, doch diese Leistung kann unter dem zulässigen Leistungsschwellenwert
infolge einer allgemeinen Probandenermüdung liegen (wenn zum Beispiel der Proband
vorher ein großes Arbeitsvolumen geleistet hat).
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Beim Erscheinen einer ungefährlichen Arrhytmieart gelangt ein Signal
vom zweiten Ausgang des Blocks 19 zum Arrbytmieerkennen auf den Summationseingang
des Umkehrzählers 24. Am Ausgang des Umkehrzählers 24 erscheint ein Binärkode, der
den Eingängen
des Verteilers 23 und den Dateneingängen der Einheit
21 zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande kommt, zugeführt
wird. Einem bestimmten Thzert des Binärkodes an Eingängen des Verteilers 23 entspricht
ein Signal auf einem seiner Ausgänge. Ein Signal auf einem Ausgang des Verteilers
23 bestimmt die Nummer der Zelle des Speichers 22, worin der im Register l5'ge#peicherte
Leistungswert eingetragen wird.
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Wenn ein neues Signal vom zweiten Ausgang des Blocks 19-zum Arrbytmieerkennen
dev Summationseingang des Umkehrzählers' 24 zugeführt wird, wird in die nächstfolgende
Zelle des Speichers 22 der Beistungswert eingetragen, der zu diesem Zeitpunkt im
Register 15 gespeichert ist.
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Nachdem eine Untersuchung beendet worden ist bzw. bei einer anderen
Notwendigkeit wird der Speicher 22 mit Hilfe der Ablese-.einheit abgefragt. Indem
man eine Taste der Ableseeinheit 25 betätigt, führt man ein Signal dem Subtraktionseingang
des Umkehrzählers 24 zu. Ein Signal aus der Ableseeinheit 25 gelangt auch auf den
zweiten Steuereingang der Einheit 21 zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine
Arrhytmie zustande kommt und auf den zweiten Eingang der ODER-Schaltung 26.
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Nach diesem Signal wählt der Verteiler 23 eine Zelle im Speicher
22 und die Einheit 21 zur Anzeigefreigabe läßt den Wert der Leistung, die die Arrhytmie
bewirkt hat, und die laufende Nummer dieser Arrhytmie in die Anzeigevorrichtung
10 durch, die nach einem Signal aus der ODER-Schaltung 26 auf der Zifferntafel den
Leistungswert, der die Arrhytmie bewirkt hat, und die laufende Nummer dieser Arrhytmie
anzeigt.
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Bei jeder darauffolgenden Betätigung der Taste der Ableseeinheit
25 erscheint auf der Zifferntafel der Anzeigevorrichtung 10 eine neue laufende Arrbytmienuinmer
und ein neuer Leistungswert.
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Man betätigt die Taste der Ableseeinheit 25 solange, bis sich der
Umkehrzähler 24 auf Null einstelll;, d.h. bis aus dem Speicher 22 alle Leistungswerte
abgefragt sind, die eine Arrhy'tmie bewirkt haben.
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Wenn eine gefährliche Arrhytmieart vorkommt, erscheint auf dem ersten
Ausgang des Blocks 19 zum Arrhytn!ieerkennen ein Signal, das auf den Eingang des
Univibrators 20 gelangt. Vom Ausgang des Univibrators 20 wird das Signal dem Eingang
des NF--Multivibrators 11 zugeführt.
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Dabeiwerdenauf den einen Eingang des Frequenzmischers 12 Impulse
vom Ausgang des regelbaren HF-Multivibrators 7 und auf den anderen Eingang Impulse
vom Ausgang des NF-!#'ultivibrators 11 gelegt. Der Frequenzmischer 12 mischt die
Frequenzen der Multivibratoren 7 und 11 und führe die Impulsfolgen dem Signaleingang
der Anzeigevorrichtung 10 zu, die ein intenlittierendes Tonsignal zu geben und mit
der Ziffernanzeige zu blinken beginnt.
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Gleichzeitig mit einem Signal auf den Eingang des NF-Multivibrators
11 wird vom Ausgang des Univibrators 20 je ein .Signal auf den ersten Steuereingang
der Einheit 21 zur Anzeigefreigabe der Leistung, bei der eine Arrhytmie zustande
kommt, auf den Steuereingang des Registers 15 und auf den ersten Eingang der ODER-Schaltung
26 gelegt.
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Nach diesem Signal läßt die Einheit 21 Daten aus dem Register 15
in die Anzeigevorrichtung 10, die beim Bintre fffin des Signals vom Ausgang der
ODER-Schaltung 26 den Wert der Leistung anzeigt, die eine Arrtytmie bewirkt hat.
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Falls das Ergometer das Vorhandensein einer gefährlichen Arrhytmie
signalisiert, hat der Proband mit der Bewegung bzw.
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Ausführung der körperlichen iibungen unverzüglich auf zuhören und
den Leistungswert zu behalten bzw. zu notieren.
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Wenn man den Stromversorgungsblock ausschaltet, werden im Ergometer
alle gespeicherten Daten gelöscht.
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Das elektronische Ergometer ermöglicht also neben einer Arbeits-
und Leistungsmessung den Wert der Leistung festzustellen, die vom Probanden bei
einer körperlichen Belastung abgegeben wird, die eine Arrhytmie hervorruft. Beim
Erscheinen einer beliebigen Arrhytmieart gibt das elektronische Ergometer ein Warnsignal
darsiber, daß die körperliche Belastung aufzuliören hat. Eine der Ausführungsformen
des elektronischen Ergometers ermöglicht ein Speichern des Wertes der Leistung,
die cine Arrhytmie hervorgerufen hat. Eine andere Form des elektronischen Ergometers
ermoglicht eine Unterscheidung der körverliehen Belastungen nach den durch diese
Belastungen bewirkten Arrhytmien. So zeigt das Ergometer beim Zustandekommen einer
ungefährlichen Arrhytmieart keinen Leistungswert an und gibt kein Warnsignal, aber
es speichert diesen Beistungswert, wodurch man nach der Beendigung einer Untersuchung
imstande ist, den Wert jeder Leistung festzustellen, die eine Arrhytmie hervorgerufen
hat. Falls eine gefährliche Arrhytmieart vorkommt,
gibt das elektronische
Ergometer ein Warnsignal, wonach der Proband die körperliche Belastung unverzüglich
beenden - muß.
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Die Anwendung des elektronischen Ergometers ermöglicht eine Vergrößerung
des Bewegungsvermögens der Herz- und Gefä.ßkranken in der Periode der medizinischen
Rehabilitation ohne erhöhtes Risiko eines wiederholten Infarkts.
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Das elektronische Ergometer ist tragbar und kann vom Probanden selbst
getragen werden.
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L e e r s e i t e