способ определения функционального состояния спортсменов

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СПОРТСМЕНОВ, основанный на исследовании крови в процессе физических нагрузок, оценки фагоцитарной активности нейтрофилов по индексу Райта и выявлении при значении индекса 0,5- 1,3 перетренированности спортсменов, а при значении 1,6 - 4,5 - их тренированности, отличающийся тем, что размещают в обуви контактный датчик, закрепляют на запястье одной из рук пьезоэлектрический датчик, формируют с помощью указанных датчиков две серии прямоугольных импульсов, модулируют ими амплитуду и фазу высокочастотных колебаний и излучают промодулированные высокочастотные колебания в эфир, а затем их принимают, демодулируют, регистрируют и оценивают скорости движения спортсменов, их пульс, технику преодоления дистанции и равномерность распределения сил по всей дистанции, причем аппаратуру излучения размещают на спортсменах, а аппаратуру приема - на старте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в практике врачебного контроля для оценки функционального состояния до, в процессе и после физических нагрузок, с возможностью регулирования тренировочного режима.

Известен способ оценки функционального состояния спортсменов путем определения цитохимической активности различных ферментов (авт. свид. N 590667, G 01 N 33/16, 1978 г.). Однако он сложен и длителен (6-7 часов) в осуществлении, так как предусматривает исследование большого количества ферментов и требует много диагностических препаратов.

Известен также способ оценки функционального состояния спортсменов (авт. св. N 891095, А 61 К 39/00, 1980 г.) который наиболее близок к предлагаемому способу и выбран в качестве прототипа. Он основан на исследовании фагоцитоза крови у спортсменов.

Однако указанный способ также длителен (около 40 мин) и не позволяет оценить функциональное состояние спортсменов, скорость их движения, технику преодоления дистанции и равномерность сил на дистанции.

Целью изобретения является сокращение сроков оценки функционального состояния спортсменов, скорости их движения, техники преодоления дистанции и равномерности распределения сил на всей дистанции.

Поставленная цель достигается тем, что размещают в обуви спортсменов контактный датчик, закрепляют на запястье одной из рук спортсменов пьезоэлектрический датчик, формируют с помощью указанных датчиков две серии прямоугольных импульсов, модулируют ими амплитуду и фазу высокочастотных колебаний и излучают промодулированные высокочастотные колебания в эфир, а затем их принимают, демодулируют, регистрируют и оценивают скорость движения спортсменов, их пульс, технику преодоления дистанции и равномерность распределения сил по всей дистанции, причем миниатюрную аппаратуру излучения размещают на спортсменах, а аппаратуру приема на старте.

Устройство содержит контактный датчик со средствами крепления на обуви спортсменов, первую дифференцирующую цепь, первый ждущий мультивибратор, инвертор, второй ждущий мультивибратор, элемент ИЛИ, генератор высокочастотных колебаний, амплитудный манипулятор, пьезоэлектрический датчик, первый триггер, фазовый манипулятор, радиопередатчик, передающую антенну, приемную антенну, радиоприемник, амплитудный детектор, вторую дифференцирующую цепь, первый однополярный вентиль, второй триггер, регистрирующий блок, удвоитель частоты, первый узкополосный фильтр, делитель частоты на два, второй узкополосный фильтр, фазовый детектор и второй однополярный вентиль. Причем к выходу контактного датчика последовательно подключены дифференцирующая цепь, инвертор, ждущий мультивибратор, элемент ИЛИ, второй вход которого через ждущий мультивибратор соединен с выходом дифференцирующей цепи, амплитудный манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокочастотных колебаний, фазовый манипулятор, второй вход которого через триггер соединен с выходом пьезоэлектрического датчика, радиопередатчик и передающая антенна. К выходу приемной антенны последовательно подключены радиоприемник, амплитудный детектор, дифференцирующая цепь, однополярный вентиль, триггер и регистрирующий блок. К выходу радиоприемника последовательно подключены удвоитель частоты, узкополосный фильтр, делитель частоты на два, фазовый детектор и однополярный вентиль, выход которого соединен с вторым входом регистрирующего блока.

Для снижения веса и энергопотребления носимой аппаратуры радиопередатчик излучает колебания только в моменты начала и конца опоры на ноги. При этом для разницы в регистрирующей аппаратуре этих моментов длительности генерируемых импульсов выбраны различными.

Устройство работает следующим образом.

Установленный в обуви спортсмена контактный датчик вырабатывает потенциальный сигнал при опоре спортсмена на одну из ног. Длительность Т_о сигнала определяется продолжительностью опоры. Этот сигнал преобразуется дифференцирующей цепью в два коротких импульса разной полярности, соответствующие началу и концу потенциального сигнала. Положительный короткий импульс соответствует моменту начала опоры спортсмена на ногу, а отрицательному короткому импульсу соответствует окончание опоры спортсмена на эту ногу. Положительный короткий импульс поступает на вход ждущего мультивибратора, который генерирует одиночный прямоугольный импульс длительностью ₁ Отрицательный короткий импульс инвертируется инвертором и поступает на вход ждущего мультивибратора, который вырабатывает прямоугольный импульс длительностью ₂. Времязадающие элементы ждущих мультивибраторов выбраны таким образом, что длительность ₂ существенно меньше длительности ₁ например, в 2-3 раза. Длительность ₂ определяется полосой пропускания используемого в устройстве тракта радиопередатчик-радиоприемник.

С выходов ждущих мультивибраторов прямоугольные импульсы подаются на соответствующие входы элемента ИЛИ, который выполняет роль сумматора импульсных сигналов. В результате на выходе элемента ИЛИ будет действовать импульсная последовательность, состоящая из чередующихся прямоугольных импульсов длительностью ₁ и ₂. Причем импульсу длительностью ₁ соответствует момент начала опоры спортсмена на ногу, а импульсу длительностью ₂ окончание опоры спортсмена на эту ногу.

Высокочастотное напряжение

U₁(t) V_k(t) cos(2 f_ct + _c), где V_k(t), f_cc огибающая, несущая частота и начальная фаза напряжения; с выхода генератора поступает на второй вход амплитудного манипулятора, на первый вход которого подаются прямоугольные импульсы с выхода элемента ИЛИ, на выходе амплитудного манипулятора образуются радиоимпульсы

U₂(t) V_k(t) cos(2 f_ct + _c)

0 t ₁ 0 t ₂ где V_k(t) огибающая радиоимпульсов, отображающая закон амплитудной манипуляции, которые поступают на первый вход фазового манипулятора.

Пьезоэлектрический датчик, закрепленный, например, на запястье руки спортсмена, преобразует удары его пульса в короткие положительные импульсы. Эти импульсы поступают на счетный вход триггера и преобразуются в последовательность прямоугольных разнополярных импульсов длительностью _э, которые поступают на второй вход фазового манипулятора, где осуществляется манипуляция фазы радиоимпульсов в соответствии с импульсной последовательностью. На выходе фазового манипулятора образуется импульсный высокочастотный сигнал с комбинированной амплитудной и фазовой манипуляцией (АМн ФМн)

U₃(t) V_k(t) cos[2f_ct + _к(t) + _c]

0 t ₁ 0 t ₂ где _к(t)=0,} манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем _к(t) const при К_э< t < (K + 1) _эи может изменяться скачком при t К _э, т.е. на границах между элементарными посылками (К 0, 1, 2, N-1);

_эN длительность и количество элементарных посылок, которые определяются частотой пульса спортсмена.

Радиопередатчик усиливает сигнал U₃(t) до уровня, необходимого для организации связи на заданном участке местности, и через антенну излучает в эфир.

Этот сигнал с выхода антенны через радиоприемник поступает на входы амплитудного детектора и удвоителя частоты, а также на первый вход фазового детектора. Амплитудный детектор выделяет огибающую сигнала, которая дифференцирующей цепью преобразуется в последовательность коротких разнополярных импульсов, которые фиксируют передние и задние фронты прямоугольных импульсов. Эти импульсы поступают на вход однополярного вентиля, который пропускает только короткие положительные импульсы. Первым положительным импульсом триггер переводится в единичное состояние, а вторым отрицательным импульсом триггер возвращается в исходное состояние. При этом на выходе триггера формируется прямоугольный импульс длительностью Т_о. Следовательно, триггер находится в единичном состоянии только в момент опоры спортсмена на ногу. Прямоугольный импульс с выхода триггера поступает на информационный вход регистрирующего блока, где регистрируется в любой требуемой форме. Например, если в качестве регистрирующего блока применить однулятор, то на его ленте будут записываться импульсы опоры спортсмена на одну из ног.

На выходе удвоителя частоты образуется гармоническое напряжение

U₄(t) V_k(t) cos(4 f_ct + 2 _c),

0 t ₁ 0 t ₂ которое выделяется узкополосным фильтром. Так как 2 _к(t)=0,2то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует. Это напряжение поступает на вход делителя частоты на два, на выходе которого образуется напряжение

U₅(t) V_k(t) cos(2 f_ct + _c),

0 t ₁ 0 t ₂

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром, используется в качестве опорного и подается на второй вход фазового детектора. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение

U_н1(t) V_н ^.cos _k(t)

0 t ₁ 0 t ₂ где V_н= KV_k²(t),

К коэффициент передачи фазового детектора, которое подается на вход однополярного вентиля. На выходе последнего образуются положительные прямоугольные импульсы, по длительности _экоторых можно оценить частоту пульса спортсмена. Указанные импульсы регистрируются также регистрирующим блоком.

Врачи и тренеры после окончания записи расшифровывают ондуллограммы и оценивают частоту пульса спортсмена, скорость его движения, технику преодоления дистанции и равномерность распределения сил по всей дистанции.

При необходимости контролировать несколько спортсменов используется несколько несущих частот.

Детальное исследование заключается в определении фагоцитоза крови, взятой у спортсменов до нагрузки, в процессе нагрузки и после окончания нагрузки через 1 ч и через 24 ч.

Фагоцитарную активность нейтрофилов определяют по следующей методике.

В пробирку с 0,2 мл крови, взятой путем прокола иглой Франка из пальца спортсмена, добавляют 0,2 мл 3%-ного раствора линокислого натрия до отметки К, а затем добавляют 0,2 мл взвеси суточной агаровой культуры золотистого стафилококка, содержащей отеческому стандарту 2 млрд. микробных клеток в 1 мл. Получают лейкоцитарно-микробную смесь после предварительного перемешивания путем многократного встряхивания пробирки, после чего пробирку помещают в термостат при t 37^оС в течение 30 мин. Зате смесь вновь тщательно перемешивают. Далее из указанной смеси приготавливают мазки-препараты, которые высушивают на воздухе при t 20^оС в течение 3 мин.

После этого мазки фиксируют в смеси Никифорова с последующим окрашиванием синькой Мансона. При 900 кратном увеличении под микроскопом в указанном мазке считают 100 нейтрофилов и определяют индекс Райта среднее число микробов, захваченное одним нейтрофилом. Если, например, на 100 нейтрофилов приходилось 300 золотистых стафилококков, то индекс Райта равен 300/100 3,0 ед. Результаты средних по команде значений индекса Райта приведены в таблице.

Как видно из таблицы наблюдается взаимосвязь между состоянием тренированности и значением индекса Райта, являющимся показателем фагоцитарной активности нейтрофилов.

Использование предложенной методики позволяет оперативно, через 35-40 мин, вносить коррективы в тренировочный цикл непосредственно во время тренировок, выявляя спортсменов с признаками переутомленности.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает более оперативный медицинский контроль за функциональным состоянием спортсменов, который затем уточняется детальным исследованием фагоцитоза крови, взятой у спортсменов до нагрузки, в процессе нагрузки и после окончания нагрузки через 1 ч и через 24 ч.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет оперативно оценить скорость движения спортсменов, их технику преодоления дистанции и распределение сил по всей дистанции.