Elektronická učebnice

Snímání srdečního tepu

Teoretická příprava

V této laboratorní úloze vyzkoušíme možnost změřit na základě jednoduchého fyzikálního děje srdeční tep. Sonda sleduje průtok krve v periferním oběhu.

Modul snímač srdečního tepu tvoří vlastní krabička modulu a optická závora (vlastní sonda na prst).

Modul má jediný ovládací prvek na nastavení amplitudy signálu, kterým se nastaví optimální amplituda podle tloušťky prstu. Vlastní sonda (klip) se připevní na nehet ukazováčku levé ruky.

Indikační LED signalizuje tep.

Modul je založen na principu optického snímání. Průtok krve cévním systémem v konečku prstu způsobuje změnu světelného odporu mezi optickým vysílačem a přijímačem, ta je dále zesílena a zpracována ve vlastním modulu.

Obr. 1: Ukázka měření srdečního tepu

Z grafu lze odečíst periodu kmitavého pohybu, který představuje tlukot srdce.

Obr. 2: Měření pomocí systému ISES

Perioda je doba jednoho kmitu kmitavého pohybu. Značí se T a její jednotka je sekunda -
[T] = s.
Frekvence – f je počet kmitů za sekundu – [f] = Hz.
Frekvence závisí na periodě a je vyjádřena vztahem

$\dpi{100} \bg_white \huge \dpi{100} \bg_white \huge f=\frac{1}{T}$

Střední hodnota vyjadřuje aritmetický průměr naměřených veličin

$\dpi{80} \bg_white \huge \dpi{80} \bg_white \huge \overline{a}=\frac{a_1+a_2+a_3+...+a_n}{n}$

Pomůcky:

ISES, snímač srdečního tepu

Úkoly:

Sledujte tepovou frekvenci v klidu a po námaze!
Z grafu vyčtěte, případně vypočítejte tepovou frekvenci před a po námaze.
Jednotlivé grafy si uložte pro použití do protokolu.

Postup práce:

V programu nastavíme celkový čas měření asi na 5 s a vzorkovací frekvenci 100Hz.
Oživíme kanál A, ke kterému připojíme modul snímač srdečního tepu.
Ponecháme standardní zobrazení, tedy časovou závislost.
Nastavíme automaticky start s opakováním.
Propojíme sondu s modulem snímač srdečního tepu (konektor Probe) a připneme sondu na prst. (Vhodný je nehet ukazováčku levé ruky).
Individuálně upravíme amplitudu signálu, případně přemístíme sondu na jiný úsek prstu či na jiný prst.
Měření provedeme nejprve v klidu, a poté po tělesné námaze (kliky, dřepy apod.).

obrazek Obr. 3: Srdeční tep v klidu

Obr. 4: Srdeční tep po námaze

V případě silného okolního světla nebo v místnosti se zářivkami se může na snímaném signálu projevit rušivé pozadí. Pak je vhodné klip na prstu zastínit.

Z grafu lze vypozorovat, že tlukot srdce je kmitavý pohyb. Pomocí zpracování výpočtů v programu ISES odečteme pětkrát hodnotu doby kmitu zapíšeme je do tabulky.

Obr. 5: Odečtení hodnot doby kmitu z grafu

K jednotlivým periodám vypočítáme frekvenci a zapíšeme do tabulky.
Vypočítáme střední hodnotu doby kmitu a frekvence.
Takto zpracujeme údaje v obou tabulkách při měření periody v klidu a při zátěži.

Zdroje

MÁLEK, Rudolf, Mgr. DUM III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT: Fyzika SPŠ-FYZ-2-III/2 Kmitavý pohyb [prezentace]. 2014 [cit. 14.11.2014]. CZ.1.07/1.5.00/34.0093.
Puls (tep). In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2014-11-10]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Puls_(tep)#Tepov.C3.A1_frekvence_u_lid.C3.AD
Kalkulačka tepové frekvence. Www.bezhladoveni.cz [online]. Praha, 2012 [cit. 2014-11-10]. Dostupné z: http://www.bezhladoveni.cz/kalkulacka-tepove-frekvence/
Oscilátor. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2014-11-29]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Oscil%C3%A1tor
Sinus. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2014-11-29]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Sinus
Federpendel. Apps zur Physik [online]. 2014 [cit. 2014-11-29]. Dostupné z: http://www.walter-fendt.de/html5/phde/springpendulum_de.htm

Obrázky:

Obr. 1: HALTMAR, Miroslav. VOŠ A SPŠ ŠUMPERK. Cvičení z fyziky: SPŠ-FYZcv-2-1. 2000.
Obr. 2: archiv autora
Obr. 3: DOLEJŠÍ, Petr. Semestrální práce z předmětu zpracování biologických signálů [online]. Praha, 2006 [cit. 2015-01-10]. Dostupné z: http://gerstner.felk.cvut.cz/biolab/newbiolab/teach/prezentace/Dolejsi/. Semestrální práce. Fakulta elektrotechniky ČVUT.
Obr. 4: HAMAN, Petr, Mudr. Výukový web EKG: Základy EKG. Ekg.kvalitne.cz [online]. Plzeň [cit. 2015-01-10]. Dostupné z: http://ekg.kvalitne.cz/tvorba.htm
Obr. 5: archiv autora

Přílohy

Snimani_srdecniho_tepu.docx Stáhnout

Protokol

Laboratorní protokol najdete zde.

Úkol

Víte, jakou může mít člověk největší tepovou frekvenci? Pokuste se vypočítat, jaké největší tepové frekvence můžete dosáhnout vy.

Víte, že ...

... si můžete změřit vlastní klidovou frekvenci i bez použití měřící soupravy? Pokuste se nejprve podle návodu vypočítat vlastní tepovou frekvenci v klidu, a pak na kalkulačce tepové frekvence zjistit, při které tepové frekvenci budete nejlépe spalovat tuky ve svém těle.

Prezentace

Kmitavý pohyb.ppt

Graf

Zařízení, které vykonává kmitavý pohyb se nazývá oscilátor. Grafem kmitavého pohybu je sinusoida.

Úkol

Změř periodu kmitavého pohybu.

Zamysli se

Jak naměříš periodu přesněji? Zkus naměřit dobu více period a vydělit ji počtem period.

Jak závisí přesnost měření periody na počtu period?

Metodika práce se systémem ELUC
Nastavení Cookies