Міністерство освіти і науки України
Житомирський державний технологічний університет
Реферат
На тему «Частота серцевих скорочень. Аналогові пристрої вимірювання частоти серцевих скорочень»
Виконав Івановський І. Г.
Перевірила Нікітчук Т. М.
Житомир 2010
Вступ
Серце — кровоносна система кровоносної системи людини, який наганяє кров в артеріальну систему і забезпечує її повернення по венах. У деяких плазунів (крокодил), птахів, ссавців і людини серце — порожнистий орган, що складається з 4 камер: праве і ліве передсердя, правий і лівий шлуночки. Биття серця контролюється автономною нервовою системою, внутрішнім контролюючим органом є синоатріальний вузол. Імпульси якого провідною системою серця передаються від передсердь до шлуночків.
1. Нервова регуляція роботи серця
У порожнині серця і в стінках великих судин розташовані рецептори, що сприймають коливання тиску крові. Нервові імпульси, що приходять від цих рецепторів, викликають рефлекси, що налаштовують роботу серця до потреб організму. Імпульси-команди про перебудову роботи серця поступають від нервових центрів довгастого мозку і спинного мозку. Парасимпатичні нерви передають імпульси, що знижують частоту сердечних скорочень, симпатичні нерви доставляють імпульси, що підвищують частоту скорочень. Будь-яке фізичне навантаження, що супроводжується підключенням до роботи великої групи м'язів, навіть проста зміна положення тіла, вимагає корекції роботи серця і може збудити центр, який прискорює діяльність серця. Больові подразники і емоції також можуть змінити ритм роботи серця. Позитивні емоції прискорюють роботу серця, негативні, - знижують його працездатність.
2. Частота серцевих скорочень
Поняття "Частота сердечних скорочень" і "частота пульсу"
В сучасній літературі під поняттям частоти сердечних скорочень може також фігурувати і частота пульсу. Хоча у великій кількості літератури коли говорять про число ударів в хвилину, то розрізняють поняття "Частота сердечних скорочень" і "частота пульсу". Частота сердечних скорочень - це кількість ударів серця в хвилину, яке вимірюється, наприклад, ЕКГ. Частота пульсу - це кількість імпульсів крові, що виникають в артерії за одну хвилину. Частота пульсу найчастіше вимірюється на зап'ясток, шиї або в паховій області. Частота сердечних скорочень і частота пульсу можуть бути різними. Якщо частота сердечних скорочень і частота пульсу різні, то можна говорити про порушення ритму і робити висновки про певні хвороби.
Взагалі, пульс (Частота сердечних скорочень, ЧСС) - синхронне із скороченням серця періодичне розширення кровоносних судин, видиме оком і визначуване на дотик. При кожному сердечному скороченні артерії пульсують, коли кров проштовхується через них. (Пульс - хвиля коливань, що поширюються по стінках аорти, і що виникають при скороченні лівого шлуночку серця.)
3. ЧСС. Від чого залежить
Яка нормальна частота сердечних скорочень
Частота сердечних скорочень залежить від віку, навантажень і індивідуального обміну речовин. Пульс здорового нетренованого чоловіка в стані спокою - 60-75 ударів в хвилину, жінки - 75-80. При частоті сердечних скорочень за межами 100 ударів за хвилину вимагається медичне обстеження. У людей, що займаються видами спорту, що вимагають витривалості, частота сердечних скорочень складає усього біля 45 - 60 ударів в хвилину.
При фізичному навантаженні, зміні емоційного стану, а також при пов'язаних з дефіцитом гемоглобіну в крові і інших захворюваннях частота пульсу збільшується, оскільки організм людини стандартно реагує на вимогу органам і тканинам підвищеного кровопостачання збільшенням сердечних скорочень.
На частоту пульсу впливає також зростання (зворотна залежність - чим вище зростання, тим менше як правило кількість сердечних скорочень в хвилину), вік (пульс новонародженої дитини в стані спокою дорівнює 120-140 ударам в хвилину, і тільки до 15 років досягає норми), стать (у чоловіків в середньому пульс дещо нижчий, ніж у жінок), натренованість організму (при схильності організму постійним активним фізичним навантаженням пульс в стані спокою зменшується). У професійних спортсменів пульс до навантаження - 40-50 ударів в хвилину. Потім - 90-100. У нетренованих пульс після підняття 7 кг гантелей 100-120 ударів в хвилину. Після нетривалого бігу 120-150 ударів в хвилину. А після серйозної фізичної напруги, такої, як тривалий біг, сильне навантаження на м'язи і тому подібне пульс може досягати 150-205 ударів в хвилину.
Орієнтовне значення максимальної частоти пульсу розраховується по формулі: 220-вік = максимальна частота сердечних скорочень. Значно точніші результати дає тест з навантаженням: після розминки пробігти з максимальною швидкістю 3- 2 хвилини, з паузою в одну хвилину. При цьому вимірюйте пульс.
Для контролю якісних характеристик пульсу і сатурації киснем артеріальної крові використовують метод пульсометрії.
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 Um 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.
