Вимірювання частоти серцевих скорочень (методики вимірювання)

4. Вимірювання частоти серцевих скорочень (методики вимірювання)

Найпростіше пульс визначають намацуванням трьома пальцями біля основи кистей рук зовні над променевою кісткою або на підставі скроневих кісток. Зазвичай пульс рахують протягом 6, 10 і 15 секунд і множать відповідно на 10, 6 і 4 (рахунок протягом 6 секунд застосовують на висоті навантаження), але слід враховувати, що частота пульсу міняється, через це результат може відрізнятися, тому краще відлічити повну хвилину.

Оскільки ЧСС має фізичний зміст частоти – кількості коливань (ударів) за певний проміжок часу, для визначення оптимального методу вимірювання потрібно спочатку розглянути існуючі методи вимірювання ЧСС. Умовно їх можливо поділити на дві групи – аналогові та цифрові. Аналогові методи дають деяку залежність якоїсь фізичної величини (наприклад, напруги) від частоти. Суть полягає в тому, що вимірюється саме ця інша фізична величина, а про значення частоти робиться висновок в залежності від виміряного значення цієї фізичної величини. Таким чином, аналогові методи є непрямими методами вимірювання. Єдиним винятком є метод порівняння за допомогою фігур Ліссажу, який найбільш зручний для кратних частот.

Цифрові методи вимірювання частоти є безпосередніми, тобто частота вимірюється як число імпульсів за фіксований проміжок часу.

5. Аналогові пристрої для вимірювання ЧСС

 

Аналогові вимірювачі ЧСС визначають її поточне (миттєве) значення:

,

де  – кількість ударів серця за 1 хв.

Вони застосовуються в моніторингових комплексах для контролю поточної ЧСС і подачі сигналу тривоги у разі виходу її за встановлені межі. Найбільш прості вимірювачі ЧСС засновані на перетворенні частота-напруга (рисунок 1, а). Імпульси, що поступають від якого-небудь джерела (видільника R-зубця, датчика пульсу або ін.), запускають одновібратор, який генерує імпульси тривалістю  , де – середній період ударів серця (рисунок 1, б). На виході фільтру нижніх частот виділяється середня за період напруга:

,

яка подається на магнітоелектричний вимірювальний прилад. Підібравши U_m та , прилад можна проградуювати в ударах в хвилину.

Існують аналогові вимірювачі, в яких ЧСС визначається по формулі:

,

де  – середнє поточне значення періоду.

Величину  – отримують у вигляді еквівалентної напруги інтегратора, а  – за допомогою пристроїв вибірки-зберігання. Структурна схема приладу, працюючого за даним алгоритмом, показана на рисунку. 2, а на рисунку. 3 показані часові діаграми, що пояснюють його роботу.

Інтегратор інтегрує опорну напругу . В кінці періоду перед обнуленням його вихідна напруга буде дорівнювати:

,

де  – стала часу інтегратора.

Ця напруга запам’ятовується в ПВЗ1 (першому пристрої вибірки-запам’ятовування). Схема управління, що тактується імпульсами ДП, формує імпульси обнулення інтегратора і запису в ПВЗ. У комірку ПВЗ2 записується середнє значення вмісту комірок ПВЗ1 і ПВЗЗ, оскільки їх вихідна напруга передається на вхід ПВЗ2 через резистори з рівними опорами. Вміст ПВЗ2 переписується в ПВЗЗ.

В кінці першого періоду імпульси на всіх входах запису з’являються одночасно (див. рисунок. 3), тому у всі елементи пам’яті записується напруга, еквівалентна . В кінці другого періоду і далі імпульси на входи запису ПВЗ1 і ПВЗЗ поступають одночасно, а на вхід запису ПВЗ2 - з деяким запізненням. Отже, в осередок ПВЗЗ “запишется” , а з приходом сигналу запису на осередок ПВЗ2 – середнє значення . Після четвертого імпульсу ДП в ПВЗ3 зберігається , а в ПВЗ2 – , де  (можна вважати, що ).

Для перетворення періоду в ЧСС необхідно отримати аналоговий еквівалент . Таку операцію можна виконати за допомогою аналогових дільників безперервного або імпульсного типу на основі перетворювачів “напруга-частота”. Вихідна напруга ПВЗ2 (рисунок 3), подається на один з входів дільника, а на другій вхід його подається опорна напруга, що грає роль масштабного коефіцієнта.