DE69632116T2

DE69632116T2 - Gerät zur diagnostizierung des zustandes vom lebenden organismus und steuereinheit

Info

Publication number: DE69632116T2
Application number: DE69632116T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Amano; Kazuo Uebaba; Hitoshi Ishiyama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: EP0778001A4; DE69632116D1; WO1996035368A1; EP1433417A3; DE69637358D1; CN1158077A; US6890304B1; DE69637358T2; EP1433417A2; EP0778001A1; EP0778001B1; US6126595A; EP1433417B1; CN1226959C

Description

Hintergrund der Erfindungs
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Organismus und optional zum Kontrollieren bzw. Steuern des physiologischen Zustands desselben, wobei die Vorrichtungen arbeiten durch Extrahieren des physiologischen Zustands aus Pulswellen des Organismus, Diagnostizieren des Zustands bzw. der Kondition des Organismus und vorzugsweise Ausführen einer Kontrolle des physiologischen Zustands davon nach Berücksichtigung. der zyklischen Fluktuation, die naturgemäß im physiologischen Zustand dieses Organismus auftritt.
2. Stand der Technik
Der Blutdruck, die Herzfrequenz und dergleichen werden am meisten typisch verwendet, wenn die Kondition des Kreislaufsystems im menschlichen Körper diagnostiziert wird. Herkömmlicherweise wurde Wert auf derart einfach gemessene Indikatoren gelegt wie Maximum- und Minimumblutdrücke, die Blutpulsfrequenz und dergleichen, die von dem Körper erhalten werden, als eine Art von Kriterium zum Bestimmen des Zustands des Kreislaufsystems, und, in einem weiteren Sinne, der Kondition des Organismus. Wenn jedoch eine speziellere Diagnose ausgeführt wird, so wird es notwendig, Kreislaufparameter wie den viskosen Widerstand des Blutgefäßes, die Dehnbarkeit bzw. "Compliance" und dergleichen zu messen. Dies wird weiter unten erläutert.
Die Druckwellenform und Blutflussrate am proximalen Abschnitt der Aorta und an der Stelle der Einführung eines Katheters in eine Arterie werden häufig gemessen, um die physiologischen Zustandsindikatoren wie die Kreislaufparameter zu messen. Zu diesem Zweck kann eine direkte Messmethode, bei welcher ein Katheter in eine Arterie eingeführt wird, oder eine indirekte Methode unter Einsatz von Ultraschallwellen eingesetzt werden. Im Fall einer Methode, die eine Einführung eines Katheters in eine Arterie einsetzt, ist es jedoch notwendig, den Organismus einer invasiven und großen Vorrichtung auszusetzen. Andererseits, wenngleich eine Methode, die Ultraschall oder dergleichen einsetzt, eine nicht-invasive Beobachtung des Blutflusses in den Blutgefäßen gestattet, so ist diese Methode durch den Umstand verkompliziert, dass diese ein Training erfordert und darüber hinaus eine große Vorrichtung zum Ausführen der Messungen erfordert.
Als die Forschung betreffend Blutpulswellen fortschritt, wurde klar, dass eine Vielzahl von physiologischen Konditionen, die nicht aus Blutdruckwerten und der Blutpulsfrequenz allein zu erhalten sind, erhalten werden können durch verwenden einer Vielzahl von Methoden zum Analysieren von Blutpulswellenformen, die von dem menschlichen Körper erhalten werden. Eine Diagnose kann dann basierend auf diesen physiologischen Zuständen durchgeführt werden. Eine "Blutpulswelle" ist die Blutflusswelle, die aus dem Herzen gepumpt wird und sich durch ein Blutgefäß hindurch ausbreitet. Es ist bekannt, dass verschiedene medizinische Informationen erhalten werden können durch Erfassen und Analysieren von Blutpulswellen. Dies insbesondere dann, wenn Blutpulswellen an der Peripherie des Körpers eines Organismus, das Fingerspitzen-Plethysmogramm, die Blutpulswelle der Radiusarterie oder dergleichen gemessen werden. Es gibt jedoch eine Vielzahl von anderen Stellen des menschlichen Körpers, an welchen die Blutpulswelle gemessen werden kann. Außerdem gibt es eine Vielzahl von Formen, die eine Blutpulswelle annehmen kann, von welchen drei Beispiele in den 1A bis 1C gezeigt sind. Die "Ping mai", "Hua mai" und "Xuan mai", die jeweils in den 1A bis 1C gezeigt sind, können als repräsentative Blutpulswellenformen bezeichnet werden, wie diese in der chinesischen Medizin kategorisiert werden, einer medizinischen Lehre, die im Osten wie im Westen anerkannt ist. "Ping mai", wie hier verwendet, bezeichnet die Wellenform, die von einem gesunden Subjekt erhalten wird, wobei das in 1A gezeigte Beispiel einer Blutpulswelle bei einer 34 Jahre alten männlichen Versuchsperson gemessen wurde. Wie es in der Figur gezeigt ist, ist eine Ping mai entspannt und zeigt einen konstanten Rhythmus ohne Disruption bzw. Unterbrechung. Die Hua mai andererseits wird hervorgerufen durch eine Abnormalität im Fluss von Blut, bei welcher die Bewegung des Bluts durch das Gefäß extrem geschmeidig wird auf Grund eines Brusttumors, eines Leber- oder Nierenleidens, eines Atmungsleidens, eines Magen- oder Darmleidens, einer Entzündung oder einer anderen Erkrankung. Die in 1B gezeigte Blutpulswelle ist ein typisches Beispiel einer Hua mai und wurde von einem 28 Jahre alten Mann aufgenommen. Wie es in der Figur gezeigt ist, zeigt die Wellenform einer Hua mai einen scharfen, raschen Anstieg und fällt dann unmittelbar ab. Die Aortenkerbe ist tief, wohingegen die Spitze in der nachfolgenden Entspannungsperiode beträchtlich höher als bei Ping mai ist. Auf der anderen Seite wird eine Xuan mai hervorgerufen durch einen Anstieg in der Spannung der Blutgefäßwende und wird beobachtet bei Krankheiten wie Leber- und Gallenleiden, dermatologischen Leiden, hohem Blutdruck und Schmerzleiden. Es wird angenommen, dass eine Anspannung im autonomen Nervensystem dazu führt, dass die Wände der Blutgefäße sich verengen, was die Elastizität verringert, so dass der Effekt der Blutpulsbewegung des gepumpten Bluts nicht so leicht zum Ausdruck kommt, was dieses Phänomen hervorruft. Ein typisches Beispiel einer Xuan mai ist in 1C gezeigt und wurde von einem 36 Jahre alten Mann aufgenommen. Wie es in der Figur gezeigt ist, steigt die Wellenform einer Xuan mai gewaltig an und fällt nicht unmittelbar ab sondern verbleibt für eine feste Zeitdauer in einem Hochdruckzustand. In den Grafiken, die in den 1A bis 1C gezeigt sind, ist der in mmHG gemessene Blutdruck (BP) an der vertikalen Achse gezeigt, wohingegen die Zeit in Sek. auf der horizontalen Achse gezeigt ist.
Wie es aus der vorangegangenen Diskussion verständlich wird, wird es, durch Analysieren der Wellenform der Blutpulswelle und Spezifizieren, ob die Blutpulswelle z. B. eine Ping mai, Hua mai oder Xuan mai ist, möglich, das bestimmte Leiden zu bestimmen oder eine Diagnose der Kondition des Patienten bereitzustellen. Es war jedoch nicht die herkömmliche Praxis, qualitative Bewertungen unter Einbeziehung dieses Punktes auszuführen.
Ferner, wie es detaillierter unten beschrieben wird, fluktuiert der physiologische Zustand des menschlichen Körpers entsprechend einem regelmäßigen Rhythmus, wobei diese Rhythmen sich in täglichen, monatlichen oder jährlichen Zyklen wiederholen. Diese Charakteristik gilt auch für die verschiedenen Indikatoren des physiologischen Zustands, die aus der Blutpulswelle erhalten werden können. Dementsprechend, falls eine Diagnose und eine Kontrolle des physiologischen Zustands eines Organismus ausgeführt wird ohne diese zyklischen Fluktuationen zu berücksichtigen, dann sind die Diagnose und Kontrolle des physiologischen Zustands bedeutungslos. Da jedoch eine kleine Vorrichtung, die dazu geeignet ist, den physiologischen Zustand während der täglichen Aktivitäten eines Organismus kontinuierlich zu messen, bislang nicht verfügbar war, scheint es so zu sein, dass diese zyklischen Variationen im physiologischen Zustand bei der bis heute eingesetzten Diagnosetechnologie nicht in Betracht gezogen wurden.
Die GB 2281781 A offenbart eine Patientenalarmerfassungsvorrichtung mit einem Zielmodus zur Verwendung beispielsweise in dem Fall, in welchem die Verabreichung von Arzneien die Herzfrequenz eines Patienten künstlich stimuliert hat. Die Vorrichtung misst kontinuierlich die Herzfrequenz des Patienten und löst einen Alarm aus, falls diese unter eine untere Grenze fällt oder eine obere Grenze übersteigt. Diese Grenzen werden abnehmend eingestellt während der Effekt der Arzneien abklingt.
Die FR 2694421 A offenbart eine Vorrichtung umfassend Mittel zum Messen des Blutdrucks über eine Zeitdauer. Die Vorrichtung kann eine Messung des Blutdrucks z. B. alle sechs Stunden aufnehmen. Die Vorrichtung kann dann einen Alarm aktivieren, falls z. B. 20% aller Messungen, die über die vorangegangenen sieben Tage aufgenommen wurden, einen Wert besitzen, der größer als eine vorbestimmte Grenze ist.
Abriss der Erfindung
Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die folgenden Vorrichtungen bereitzustellen, welche die zyklische Variation im physiologischen Zustand berücksichtigen:

1) Eine Diagnosevorrichtung, welche die Kondition eines Testsubjekts basierend auf vergangenen Veränderungen im physiologischen Zustand, die über eine vergangene vorbestimmte Zeitdauer gemessen wurden, genau diagnostiziert.
2) Eine Diagnosevorrichtung, welche eine Vielzahl von Informationen anzeigt, welche einen Organismus betreffen, unter Verwendung von Indikatoren der Blutpulswellenfluktuation.
3) Eine Kontrollvorrichtung für die Arzneiverabreichung, welche den physiologischen Zustand überwacht und die erforderliche Verabreichung von Arzneien ausführt.
4) Eine Arzneiausgabevorrichtung, welche die internen Zustände der Erregung oder Beruhigung eines Organismus kontrolliert durch Ausgabe eines Dufts mit geeigneter zeitlicher Abstimmung.
5) Eine Einschlafvermeidungsvorrichtung, welche einen Einschlafzustand durch Analysieren des Wachsamkeitsgrads im menschlichen Körper aus der Blutpulswellenaktivität erfasst.

Die Erfindung stellt eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereit.
Um die oben angegebenen Aufgaben zu erfüllen, ist der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch ein Messen von zyklisch variierenden Indikatoren des physiologischen Zustands in einem Organismus über eine bestimmte Zeitdauer, und Diagnostizieren der Kondition des Organismus basierend auf diesen Indikatoren. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht somit eine präzise Diagnose des physiologischen Zustands, welche die zyklischen Fluktuationen im physiologischen Zustand berücksichtigt.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch ein wiederholtes Berechnen von Indikatoren des physiologischen Zustands, Vergleiehen jedes berechneten Indikators mit einem in der Vergangenheit erhaltenen Indikator, und Ausgeben der Ergebnisse des Vergleichs. Mittels des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, Änderungen im physiologischen Zustand durch Vergleichen des aktuellen Indikators und des vergangenen Indikators zu bestätigen.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels und eines Steuermittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren des physiologischen Zustands mehrere Male pro Tag misst, und
das Steuermittel Indikatoren des physiologischen Zustands im Aufzeichnungsmittel zu den mehreren Malen aufzeichnet, basierend auf den gespeicherten Daten in dem Aufzeichnungsmittel bestimmt, ob der aktuelle Indikator in einem Bereich von Werten liegt oder nicht, welche der Indikator zu der gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gezeigt hat, und eine Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung bereitstellt.
Bei dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, da es möglich ist, zu bestätigen, ob der aktuelle Indikator in dem Bereich einer Fluktuation, welche dieser Indikator über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gezeigt hat, liegt oder nicht, ist es somit möglich, eine Mitteilung bereitzustellen, wenn die physische Kondition am aktuellen Tag sich gegenüber der physischen Kondition über einige jüngst vergangene Tage verändert hat. Mit anderen Worten, wenn der aktuelle Indikator in dem aufgestellten Bereich der Fluktuation liegt, so dass der Benutzer darüber informiert wird, dass seine physische Kondition gut ist, wird ein Gefühl einer psychologischen Bestätigung geschaffen, was dies zu einem Indikator der "Qualität des Lebens" (QOL) macht. Andererseits, wenn der Benutzer darüber informiert wird, dass der aktuelle Indikator außerhalb des vergangenen Fluktuationsbereichs liegt, dann wird der Benutzer darauf aufmerksam gemacht, dass seine Kondition nicht normal ist.
Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt mit einem Messmittel, einem Aufzeichnungsmittel und einem Steuermittel, wobei:
das Messmittel Indikatoren des physiologischen Zustands mehrere Male pro Tag misst, und
das Steuermittel Indikatoren des physiologischen Zustands zu der Mehrzahl von Malen in dem Aufzeichnungsmittel speichert und eine Mitteilung der Abweichung des aktuellen Indikators von einem Standardindikator bereitstellt, der aus Indikatoren berechnet ist, die zu der gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurden.
Als ein Ergebnis des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es somit für den Benutzer möglich, die Konditionen in seinem Körper am aktuellen Tag genau zu kennen.
Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels und eines Steuermittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren des physiologischen Zustands mehrere Male während des Tages misst, und
das Steuermittel diese Indikatoren des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel zu der Mehrzahl von Malen während des Tages speichert, den Änderungsmodus in jedem der Indikatoren, berechnet für den vorliegenden Tag, bestimmt und diese Daten in dem Aufzeichnungsmittel speichert, basierend auf den in dem Aufzeichnungsmittel gespeicherten Daten bestimmt, ob der Änderungsmodus in dem aktuellen Indikator in Einklang steht oder nicht mit dem Änderungsmodus in dem Indikator, der zur gleichen Tageszeit während einer bestimmten Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurde, und eine Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung bereitstellt.
Der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels und eines Steuermittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren des physiologischen Zustands mehrere Male während des Tages misst, und
das Steuermittel diese Indikatoren des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel zu der Mehrzahl von Malen während des Tages speichert, basierend auf jedem Indikator, berechnet für den vorliegenden Tag, die Zeit erhält, zu welcher der Indikator einen großen Wert annimmt, und diese Daten in dem Aufzeichnungsmittel speichert, basierend auf den in dem Aufzeichnungsmittel gespeicherten Daten bestimmt, ob der Änderungsmodus in dem aktuellen Indikator in Einklang steht oder nicht mit der Änderung in dem Indikator, der zu der gleichen Tageszeit während einer bestimmten Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurde, und eine Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung bereitstellt.
Der siebente Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels und eines Steuermittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren des physiologischen Zustands des Organismus mehrere Male während des Tages misst, und
das Steuermittel diese Indikatoren des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel zu der Mehrzahl von Malen während des Tages speichert, basierend auf jedem der Indikatoren, berechnet für den vorliegenden Tag, die Zeit erhält, zu welcher der Indikator einen kleinen Wert annimmt, und diese Daten in dem Aufzeichnungsmittel speichert, basierend auf den in dem Aufzeichnungsmittel gespeicherten Daten bestimmt, ob der Änderungsmodus in dem aktuellen Indikator in Einklang steht oder nicht mit der Änderung in dem Indikator, der zu der gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurde, und eine Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung bereitstellt.
Bei den oben beschriebenen sechsten und siebenten Aspekten der vorliegenden Erfindung wird somit eine Warnung bereitgestellt, wenn der Anstieg oder Abfall in einem Indikator des physiologischen Zustands nicht in Einklang mit einer vergangenen Variation in diesem Indikator steht, was es ermöglicht, eine abnormale oder unnatürliche Variation im physiologischen Zustand zu erkennen.
Ferner, da der Benutzer auch über die gute physiologische Kondition informiert wird, wenn die Variation in dem Indikator in Einklang mit einer vergangenen Fluktuation steht, erhält der Benutzer umgekehrt ein Gefühl einer psychologischen Bestätigung betreffend seinen physischen Zustand. Demzufolge kann der Indikator als ein Indikator des Grads an Lebensqualität des Benutzers dienen.
Der achte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels, eines ersten Steuermittels, eines Berechnungsmittels, eines zweiten Steuermittels und eines Mitteilungsmittels, wobei:
das Messmittel einen Indikator misst, der den physiologischen Zustand im Organismus anzeigt,
das Aufzeichnungsmittel den Indikator des physiologischen Zustands speichert,
das erste Steuermittel den Indikator des physiologischen Zustands aufnimmt, der durch das Messmittel über eine bestimmte Zeitdauer gemessen wurde, und den Indikator in dem Aufzeichnungsmittel speichert,
das Berechnungsmittel, auf eine Weisung durch den Benutzer, den im Aufzeichnungsmittel gespeicherten Indikator extrahiert, vorbestimmte Berechnungen ausführt und die Ergebnisse dieser Berechnungen ausgibt,
das zweite Steuermittel, auf eine Weisung durch den Benutzer, den Indikator von dem Messmittel aufnimmt, und
das Mitteilungsmittel eine Mitteilung der berechneten Ergebnisse und des Indikators zu dem Zeitpunkt der Weisung des Benutzers bereitstellt.
Als ein Ergebnis des achten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es somit für den Benutzer möglich, eine Information betreffend seine physische Kondition zu irgendeiner Zeit zu erhalten.
Der neunte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels, eines ersten Steuermittels, eines Berechnungsmittels, eines zweiten Steuermittels und eines Mitteilungsmittels, wobei:
das Messmittel einen Indikator misst, der einen physiologischen Zustand anzeigt,
das Aufzeichnungsmittel den Indikator des physiologischen Zustands speichert,
das erste Steuermittel die Indikatoren des physiologischen Zustands, die durch das Messmittel über eine bestimmte Zeitdauer gemessen wurden, aufnimmt und die Indikatoren im Aufzeichnungsmittel speichert,
das Berechnungsmittel, auf eine Weisung durch den Benutzer, Indikatoren aus dem Aufzeichnungsmittel extrahiert, die über eine bestimmte Anzahl von Tagen in der Vergangenheit gemessen wurden, und den Maximumwert aus diesen vergangenen Indikatoren erhält,
das zweite Steuermittel, auf eine Weisung durch den Benutzer, den Indikator von dem Messmittel aufnimmt, diesen Indikator mit dem vorerwähnten Maximumwertindikator vergleicht und bestimmt, dass ein abnormaler Zustand vorliegt, wenn der Indikator zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer größer als der vorerwähnte Maximumwert ist, oder bestimmt, dass ein abnormaler Zustand nicht vorliegt, wenn der Wert des Indikators zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer nicht größer als der vorerwähnte Maximumwert ist, und das Mitteilungsmittel eine Mitteilung der Ergebnisse für die Bestimmung des Vorliegens oder der Abwesenheit eines abnormalen Zustands bereitstellt.
Der zehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels, eines ersten Steuermittels, eines Berechnungsmittels, eines zweiten Steuermittels und eines Mitteilungsmittels, wobei:
das Messmittel einen Indikator misst, der den physiologischen Zustand anzeigt,
das Aufzeichnungsmittel den Indikator des physiologischen Zustands speichert,
das erste Steuermittel die Indikatoren des physiologischen Zustands aufnimmt, die durch das Messmittel über eine bestimmte Zeitdauer gemessen wurden, und die Indikatoren im Aufzeichnungsmittel speichert,
das Berechnungsmittel, auf eine Weisung durch den Benutzer, Indikatoren aus dem Aufzeichnungsmittel extrahiert, die über eine vorbestimmte Anzahl von Tagen in der Vergangenheit gemessen wurden, und den Minimumwert aus diesen vergangenen Indikatoren erhält,
das zweite Steuermittel den Indikator zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer aus dem Messmittel aufnimmt, diesen Indikator mit dem vorerwähnten Minimumwert vergleicht, und bestimmt, dass ein abnormaler Zustand vorliegt, wenn der Wert des Indikators zur Zeit der Weisung durch den Benutzer kleiner als der vorerwähnte Minimumwert ist, oder bestimmt, dass ein abnormaler Zustand nicht vorliegt, wenn der Wert des Indikators zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer nicht kleiner als der vorerwähnte Minimumwert ist, und
das Mitteilungsmittel eine Mitteilung der Ergebnisse für die Bestimmung des Vorliegens oder der Abwesenheit eines abnormalen Zustands bereitstellt.
Die oben beschriebenen neunten und zehnten Aspekte der vorliegenden Erfindung liefern eine Warnung an den Benutzer, wenn seine physische Kondition merklich von seiner physischen Kondition über eine jüngste Zeitdauer abweicht. Ferner, wenn eine Bestimmung dahingehend getroffen wurde, dass kein abnormaler Zustand vorliegt, so wird der Benutzer darüber informiert, dass seine physische Kondition ausgezeichnet ist, was ihm ein Gefühl einer psychologischen Bestätigung verleiht. Dementsprechend kann dies als ein Indikator des Grads an Lebensqualität des Benutzers dienen.
Der elfte Aspekt der Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Körperbewegungerfassungsmittels, eines Aufzeichnungsmittels, eines ersten Steuermittels, eines Berechnungsmittels, eines zweiten Steuermittels und eines Mitteilungsmittels, wobei:
das Messmittel einen Indikator misst, der den physiologischen Zustand anzeigt,
das Körperbewegungerfassungsmittel eine Bewegung des Körpers des Organismus erfasst,
das Aufzeichnungsmittel den Indikator des physiologischen Zustands und den Wert, der durch das Körperbewegungerfassungsmittel gemessen wird, speichert,
das erste Steuermittel Indikatoren des physiologischen Zustands von dem Messmittel und die gemessenen Werte des Körperbewegungerfassungsmittels über eine bestimmte Zeitdauer aufnimmt und diese zusammen in dem Aufzeichnungsmittel speichert,
das Berechnungsmittel auf eine Weisung durch den Benutzer, den aktuellen Wert der Körperbewegung des Organismus, der durch das Körperbewegungerfassungsmittel gemessen wird, aufnimmt, aus den Werten, die durch das Körperbewegungsmittel gemessen und in dem Aufzeichnungsmittel gespeichert sind, denjenigen Wert auswählt, der dem aktuellen Wert für die Körperbewegung am nächsten liegt, und den Indikator ausliest und ausgibt, der zusammen mit dem gewählten gemessenen Wert in dem Aufzeichnungsmittel gespeichert wurde,
das zweite Steuermittel, auf eine Weisung durch den Benutzer, den Indikator von dem Messmittel aufnimmt, und
das Mitteilungsmittel eine Mitteilung des durch das Berechnungsmittel ausgegebenen Indikators und des durch das zweite Steuermittel zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer aufgenommenen Indikators bereitstellt.
Als ein Ergebnis des elften Aspekts der vorliegenden Erfindung, in dem Fall, in welchem der Benutzer ein sportliches Training oder dergleichen ausführt, welches physiologische Messungen beeinflusst, ist es somit möglich, einen Indikator anzuzeigen, welcher der Aktivität des Benutzers angemessen ist durch Bezugnahme auf Daten der Vergangenheit für eine ähnliche Aktivität.
Der zwölfte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Messen von zyklisch fluktuierenden Indikatoren eines physiologischen Zustands im Körper über eine bestimmte Zeitdauer, Analysieren des Zustands des Organismus basierend auf diesen Indikatoren, und Steuern des physiologischen Zustands entsprechend den Ergebnissen dieser Analyse, um für einen wünschenswerten Zustand im Organismus zu beeinflussen.
Mittels des zwölften Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, die Kondition des Organismus genau zu erhalten, indem die zyklische Fluktuation im physiologischen Zustand des Organismus berücksichtigt wird. Demzufolge wird es möglich, eine Kontrolle bzw. Steuerung von verschiedenen Arten von physiologischen Zuständen genauer auszuführen, um eine gewünschte Kondition darin zu beeinflussen.
Der dreizehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Einflößmittels und eines Arzneiverabreichungssteuermittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren des physiologischen Zustands betreffend eine Erregung oder Beruhigung bei einem Patienten misst,
das Einflößmittel dem Patienten eine Arznei verabreicht, und
das Arzneiverabreichungssteuermittel eine Anweisung an das Einflößmittel zur Arzneiverabreichung ausgibt, wenn die Indikatoren des physiologischen Zustands bestimmte Bedingungen erfüllen.
Mittels des dreizehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung, können somit Kreislaufkonditionen eines Patienten stabilisiert werden durch Überwachen der Kondition des Patienten und automatisches Verabreichen einer Arznei, wie erforderlich. Demzufolge ist es möglich, den Erregung/Beruhigung-Zustand eines Patienten frei zu steuern, um eine wünschenswerte Kondition zu beeinflussen.
Der vierzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels, eines Steuermittels und eines Einflößmittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren des physiologischen Zustands misst,
das Aufzeichnungsmittel die Indikatoren speichert, die bis zum aktuellen Zeitpunkt gemessen wurden,
das Steuermittel bestimmt, wann eine Arznei einzuflößen ist, basierend auf den Fluktuationen, die sich in dem Rhythmus des Indikators über eine vorbestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit zeigen, und eine Arzneieinflößanweisung zu der bestimmten Zeit ausgibt, und
das Einflößmittel die Arznei entsprechend der Arzneieinflößanweisung einflößt.
Mittels des vierzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung, da die Zeit der Arzneieinflößung basierend auf dem fluktuierenden Rhythmus des physiologischen Zustands bestimmt wird, ist es somit möglich, die Förderung oder Unterdrückung von Erregungs- oder Beruhigungszuständen mit der angemessenen Zeitgebung automatisch auszuführen.
Der fünfzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels, eines Steuermittels und eines Arzneieinflößmittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren eines physiologischen Zustands misst,
das Aufzeichnungsmittel die Indikatoren speichert, die bis zum aktuellen Zeitpunkt gemessen wurden,
das Steuermittel eine Arzneieinflößanweisung ausgibt, basierend auf dem aktuellen Indikator des physiologischen Zustands und auf dem fluktuierenden Rhythmus des Indikators über eine vorbestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit, und
das Einflößmittel eine Arznei entsprechend der Arzneieinflößanweisung einflößt.
Mittels des fünfzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung, da die Arzneieinflößung basierend auf dem aktuellen physiologischen Zustand und dem fluktuierenden Rhythmus des physiologischen Zustands in der Vergangenheit kontrolliert wird, ist es somit möglich, eine Arzneieinflößung derart auszuführen, dass eine Variation im Rhythmus des physiologischen Zustands in Einklang steht mit der Wellenform für eine konstante rhythmische Fluktuation.
Der sechzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Steuermittels und eines Mitteilungsmittels, wobei:
das Messmittel Indikatoren für einen physiologischen Zustand misst,
das Steuermittel den Einschlafzustand des Benutzers bestimmt durch Vergleichen des Indikators des physiologischen Zustands mit einem vorbestimmten Standardwert, und einen Warnindikator ausgibt, wenn ein Einschlafzustand erfasst wird, und
das Mitteilungsmittel den Benutzer warnt basierend auf dem von dem Steuermittel ausgegebenen Warnindikator.
Als ein Ergebnis des sechzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann somit der Einschlafzustand eines Benutzers mit einer Vorrichtung erfasst werden, die eine relativ einfache Methode einsetzt, wobei die Vorrichtung in einen tragbaren Artikel integriert sein kann, den der Benutzer die ganze Zeit frei umher tragen kann.
Der siebzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines Messmittels, eines Aufzeichnungsmittels, eines Berechnungsmittels, eines Steuermittels und eines Mitteilungsmittels, wobei:
das Messmittel einen Indikator eines physiologischen Zustands misst, das Aufzeichnungsmittel die über eine bestimmte Zeitdauer gemessenen Indikatoren speichert,
das Berechnungsmittel die Indikatoren, welche den physiologischen Zustand über eine vorbestimmte vergangene Zeitdauer anzeigen, aus dem Aufzeichnungsmittel ausliest, und das gleitende Mittel dieser Indikatoren berechnet,
das Steuermittel den Einschlafzustand des Benutzers bestimmt durch Vergleichen des gleitenden Mittels der Indikatoren mit einem vorbestimmten Standardwert und einen Warnindikator ausgibt, wenn ein Einschlafzustand erfasst wird, und
das Mitteilungsmittel den Benutzer basierend auf dem Warnindikator warnt, der von dem Steuermittel ausgegeben wird.
Als ein Ergebnis des siebzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, einen Einschlafzustand zu erfassen, wobei die fluktuierenden Rhythmen im physiologischen Zustand berücksichtigt werden, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Fehlerfassung reduziert ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
1A ist ein Wellenformdiagramm einer Ping mai, einer typischen Blutpulswellenform.
1B ist ein Wellenformdiagramm einer Hua mai, einer typischen Blutpulswellenform.
1C ist ein Wellenformdiagramm einer Xuan mai, einer typischen Blutpulswellenform.
2 ist ein Diagramm, welches das Auftreten eines plötzlichen Todes beschreibt.
3 ist ein Diagramm, welches das Auftreten eines akuten Herzinfarktes beschreibt.
4 ist ein Diagramm, welches die Anordnung zum Ausführen von Messungen in einem Versuch zur Messung zyklischer Fluktuationen im physiologischen Zustand zeigt.
5 ist ein Diagramm, welches den Plan für den vorerwähnten Versuch zeigt.
6 ist ein Diagramm, welches die Fluktuationen in Kreislaufparametern über einen Tag zeigt.
7 ist ein Spektraldiagramm der Fluktuationen in den Wellenformen der Kreislaufparameter über einen Tag.
8 ist ein Diagramm, welches das Grundwellenspektrum der Fluktuationen in Wellenformen der Kreislaufparameter über einen Tag zeigt.
9 ist ein Diagramm, welches die Fluktuation in Kreislaufparametern über einen Tag zeigt.
10 ist ein Diagramm, welches die Fluktuation in Kreislaufparametern über ein Jahr zeigt.
11 ist ein Diagramm, welches die Ergebnisse einer Frequenzanalyse des Widerstands Rc in Blutgefäßen im Zentrum des Kreislaufsystems zeigt.
12A ist ein Diagramm, welches die Fluktuation in der zweiten harmonischen Phase der Blutpulswelle über einen Tag zeigt.
12B ist ein Diagramm, welches die Fluktuation in der dritten harmonischen Phase der Blutpulswelle über einen Tag zeigt.
12C ist ein Diagramm, welches die Fluktuation in der vierten harmonischen Phase der Blutpulswelle über einen Tag zeigt.
13A ist ein Diagramm, welches die Fluktuation in der dritten harmonischen Amplitude der Blutpulswelle über einen Tag zeigt.
13B ist ein Diagramm, welches die Fluktuation in einer normalisierten dritten harmonischen Amplitude der Blutpulswelle über einen Tag zeigt.
14A ist eine Draufsicht eines ersten Blutpulswellensensors, der eine Verformungsmesseinrichtung einsetzt.
14B ist eine Draufsicht eines zweiten Blutpulswellensensors, der eine Verformungsmesseinrichtung einsetzt.
15 ist eine Draufsicht eines dritten Blutpulswellensensors, der eine Verformungsmesseinrichtung einsetzt.
16 ist eine Draufsicht einer Modifikation des Blutpulswellensensors, der eine Verformungsmesseinrichtung einsetzt.
17 ist ein Diagramm, welches eine Anordnung zeigt, bei welcher ein Blutpulswellensensor an einem chirurgischen Gummihandschuh angefügt ist.
18 ist eine Draufsicht einer weiteren Modifikation eines Blutpulswellensensors, der eine Verformungsmesseinrichtung einsetzt.
19 ist ein Blockdiagramm eines Blutpulswellendetektors, der eine Verformungsmesseinrichtung einsetzt.
20 ist ein Blockdiagramm eines Blutpulswellendetektors, der den in 17 gezeigten Blutpulswellensensor einsetzt.
21 ist ein Schaltbild für den fotoelektrischen Blutpulswellensensor 31.
22A ist ein Diagramm, welches das Ansteuertiming des Blutpulswellensensors und des Druckerfassungssensors zeigt.
22B ist ein Diagramm, welches ein weiteres Beispiel des Ansteuertimings des Blutpulswellensensors und des Druckerfassungssensors zeigt.
23 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr in einer Ausführungsform, bei welcher ein Druck-Blutpulswellendetektor in einer Armbanduhr integriert ist.
24 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr in einer Ausführungsform, bei welcher ein Druck-Blutpulswellendetektor in einer Armbanduhr integriert ist.
25 ist eine Schnittansicht, welche die detaillierte Struktur der in 24 gezeigten Armbanduhr zeigt.
26 ist ein Diagramm, welches den Fall zeigt, in welchem ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in einem Halsband integriert ist.
27 ist ein Diagramm, welches eine Ausführungsform zeigt, bei welcher ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in ein Halsband integriert ist und ein Duftstrahlloch vorgesehen ist.
28 ist ein Diagramm, welches eine Ausführungsform zeigt, bei welcher ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in ein Halsband integriert ist und ein Rohr für ein Verabreichen einer Arznei vorgesehen ist.
29 ist ein Diagramm des Falles, in welchem ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in eine Brille integriert ist.
30 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, bei welcher ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in eine Brille integriert ist und ein Duftstrahlloch vorgesehen ist.
31 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, bei welcher ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in eine Brille integriert ist und ein Rohr für eine Verabreichung einer Arznei vorgesehen ist.
32 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, bei welcher der fotoelektrische Blutpulswellensensor in eine Armbanduhr integriert ist, wobei der fotoelektrische Blutpulswellensensor an der Wurzel des Fingers angefügt ist.
33 ist eine Draufsicht, welche detaillierter die Struktur der Armbanduhr bei der in 32 gezeigten Ausführungsform zeigt.
34 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, bei welcher ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in eine Armbanduhr integriert ist, wobei der fotoelektrische Blutpulswellensensor an der Fingerspitze angefügt ist.
35A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen teilweisen Schnitt der Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
35B ist eine durchsichtige perspektivische Ansicht, welche die Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
36. ist eine Schnittdarstellung einer Hauptkomponente der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Bereich der Verbindung zwischen elastischem Gummi 131 und einem Halbleitersubstrat 132 im Drucksensor 130 vergrößert ist.
37 ist ein Schaltbild, welches die Struktur einer Biasschaltung 139 zeigt, die für den Drucksensor 130 vorgesehen ist.
38A bis D sind alles Timingdiagramme, welche Beispiele des Timings der Zufuhr eines Steuersignals T zu der Biasschaltung 139 zeigen.
38E bis F sind Diagramme, welche die Wellenform eines Feststromblutpulses von der Biasschaltung 139 zeigen.
39 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Prinzips einer Koordinatenerfassung unter Verwendung des Drucksensors 130.
40 ist eine Schnittdarstellung einer Hauptkomponente der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung des Prinzips einer Blutpulswellenerfassung unter Verwendung des Drucksensors 130.
41 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Außenstruktur der Armbanduhr 146 zeigt, welche eine Vorrichtung einbezieht, die den Drucksensor 130 einsetzt.
42A ist eine perspektivische Ansicht, welche den Anbringungszustand der Armbanduhr 146 zeigt.
42B ist eine Schnittansicht, welche den Anbringungszustand der Armbanduhr 146 zeigt.
43A und B sind perspektivischen Ansichten, welche modifizierte Strukturen des Drucksensors 130 zeigen.
44A ist eine Draufsicht, welche ein weiteres Beispiel eines Drucksensors 130 zeigt.
44B ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Hauptkomponente der vorliegenden Erfindung, welche die Struktur des Bereichs der Verbindung zwischen einem elastischen Gummi 131 und einem Halbleitersubstrat 132 in dem gleichen Beispiel zeigt.
45 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen teilweisen Schnitt des weiteren Beispiels der Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
46 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen teilweisen Schnitt des noch weiteren Beispiels der Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
47 ist ein Diagramm, welches eine weitere Ausführungsform für die Messung von Blutpulswellen zeigt.
48 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Kontraktionsperiodenflächenmethode, die zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag eingesetzt wird.
49 ist ein Diagramm, welches die Anordnung für ein Messen des Schlagvolumens pro Schlag und zur Erfassung der Blutpulswelle zeigt.
50 ist ein Diagramm, welches eine weitere Anordnung für ein Messen des Schlagvolumens pro Schlag und Erfassen der Blutpulswelle zeigt.
51 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, bei welcher die Strukturkomponenten der Vorrichtung, der Sensor ausgenommen, in einer Armbanduhr untergebracht sind, wohingegen der Sensor außen an das Armbanduhrband angefügt ist.
52 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, bei welcher die Strukturkomponenten der Vorrichtung, der Sensor ausgenommen, in einer Armbanduhr untergebracht sind, und wobei der Sensor an der Wurzel des Fingers angefügt ist.
53 ist eine Strukturdarstellung einer Ausführungsform, bei welcher der Sensor und die anderen Strukturkomponenten der Vorrichtung, der Sensor ausgenommen, mittels einer Manschette am Oberarm einer Versuchsperson angefügt sind.
54 ist eine Darstellung einer Ausführungsform, bei welcher nur der Blutpulswellendetektor am Handgelenk angefügt ist, wobei die Messeinrichtung für das Schlagvolumen pro Schlag weggelassen ist.
55 ist ein Diagramm, welches die Korrespondenz zwischen den Wellenformparametern und der Wellenform eines einzigen Blutpulses in der Blutpulswelle zeigt.
56 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur des Parameterextraktors 180 zeigt.
57 ist ein Diagramm, welches die Wellenform der Radiusarterie zeigt, die in dem Wellenformspeicher 184 gespeichert ist.
58 ist ein Diagramm, welches die gespeicherten Angaben des Spitzeninformationsspeichers 205 zeigt.
59 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur der Frequenzanalysiereinrichtung 210 zum Erhalten einer Spektrumsinformation über die Wellenform der Blutpulswelle zeigt.
60 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Wellenformübertragungstimings für die Übertragung der Wellenform von dem Wellenformextraktionsspeicher 180 zu der Frequenzanalysiereinrichtung 210.
61 ist ein Zeitdiagramm, das die Betriebsweise im Wellenformextraktionsspeicher 180 zeigt.
62 bis 63 sind Diagramme zur Erläuterung der Betriebsweise des Hochgeschwindigkeitsregenerators 220.
64 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des Hochgeschwindigkeitsregenerators 220 und des Sinuswellengenerators 221.
65 ist ein Schaltbild eines idealisierten Vierparametermodells, welches das Arteriensystem in einem Menschen modelliert.
66 ist ein Diagramm, das die Blutdruckwellenform im proximalen Abschnitt der Aorta in einem Menschen zeigt.
67 ist ein Wellenformdiagramm, das die Blutdruckwellenform im proximalen Abschnitt der Aorta in einem Menschen modelliert.
68 bis 71 sind Flussdiagramme, welche den Betrieb der Verarbeitung zur Berechnung von Parametern in einem idealisierten Vierparametermodell zeigen.
72 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel der Radiusarterienwellenform zeigt, die durch einen Mittelungsprozess erhalten wird.
73 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel der durch einen Mittelungsprozess erhaltenen Radiusarterienwellenform zusammen mit den Details der an dieser Wellenform angewandten Verarbeitung zeigt.
74 ist ein Wellenformdiagramm, das die Mehrfachanzeige der durch einen Berechnungsprozess erhaltenen Radiusarterienwellenform und der durch einen Mittelungsprozess erhaltenen Radiusarterienwellenform zeigt.
75 ist ein weiteres Wellenformdiagramm, das die Blutdruckwellenform im proximalen Abschnitt der Aorta in einem Menschen modelliert.
76A ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizienten zwischen der Verformungsrate d und dem Widerstand Rc in Blutgefäßen im Zentrum des Kreislaufsystems zeigt.
76B ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizienten zwischen der Verformungsrate d und dem Widerstand Rp in peripheren Blutgefäßen zeigt.
76C ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizienten zwischen der Verformungsrate d und der Blutträgheit L zeigt.
76D ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizenten zwischen der Verformungsrate d und der Nachgiebigkeit C zeigt.
77 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Verformungsrate d und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
78 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Widerstand Rc in Blutgefäßen im Zentrum des Kreislaufsystems und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
79 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Widerstand Rp in peripheren Blutgefäßen und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
80 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Blutträgheit L und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
81 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Nachgiebigkeit C und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
82 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Struktur der Verformungsberechnungsmittel zeigt.
83 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Elektrokardiogramm und dem RR-Intervall zeigt.
84 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Elektrokardiogramm und der Blutpulswelle zeigt.
85A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Fluktuationen im RR-Intervall und den Frequenzkomponenten zeigt, welche diese Fluktuationen bilden.
85B ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Spektralanalyse der Fluktuationen im RR-Intervall zeigt.
86 ist eine Darstellung, welche wünschenswerte Anordnungen zeigt, in welchen Blutpulswellenmessungen auszuführen sind.
87 ist ein Diagramm, das eine Gesichtskarte zeigt, die als ein Mitteilungsmittel eingesetzt wird.
88 ist eine Schnittansicht einer Armbanduhr, welche im Inneren das Mitteilungsmittel einbezieht, in dem Fall, in welchem die Mitteilung mittels einer Vibration unter Verwendung eines Piezoelements ausgeführt wird.
89 ist eine Darstellung, die eine die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einbeziehende Armbanduhr sowie einen Personal Computer (PC) zeigt, der eine optische Kommunikation mit der Vorrichtung ausführt.
90 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Übertragungsvorrichtung, die in einer Eingabe/Ausgabeschnittstelle vorgesehen ist, die in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung integriert ist.
91 ist ein Blockdiagramm, das die erste Struktur der Diagnose vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
92 ist ein Flussdiagramm, das die Betriebsweise derselben Vorrichtung zeigt.
93 ist ein Blockdiagramm, das die zweite Struktur derselben Vorrichtung zeigt.
94 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Anzeige von Kreislaufparametern in derselben Vorrichtung zeigt.
95 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Anzeige von Kreislaufparametern in derselben Vorrichtung zeigt, wobei diese Ausführungsform einen Uhrzeiger für die Anzeige einsetzt.
96 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Anzeige von Kreislaufparametern in derselben Vorrichtung zeigt, wobei in dieser Ausführungsform eine spezielle Anzeige vorgesehen ist, um die Kreislaufparameter anzuzeigen.
97 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Diagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, welche die Tidewelle in der Blutpulswelle nutzt.
98 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr 450, welche dieselbe Vorrichtung einbezieht.
99 ist eine Balkengrafik des LF/HF, welches auf der Bildanzeige 23 derselben Vorrichtung angezeigt wird.
100 ist eine Balkengrafik des LF und des HF, welche auf der Bildanzeige 23 in derselben Vorrichtung angezeigt werden.
101 ist eine Balkengrafik des RR50, welches auf der Bildanzeige 23 in derselben Vorrichtung angezeigt wird.
102 ist eine Balkengrafik der Blutpulsfrequenz, die auf der Bildanzeige 23 in derselben Vorrichtung angezeigt wird.
103 ist eine Liniengrafik, welche die Bewegung im LF/HF über die vergangene Woche zeigt, angezeigt auf der Bildanzeige 23 in derselben Vorrichtung.
104 ist eine Liniengrafik, welche die Bewegung in LF und HF über die vergangene Woche zeigt, angezeigt auf der Bildanzeige 23 in derselben Vorrichtung.
105 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
106 ist eine Darstellung, welche die innere Struktur der Vorrichtung gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
107A bis B sind Figuren, welche Beispiele von Führungsmeldungen in der gleichen Ausführungsform zeigen.
108 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur einer Mikropumpe 501 der vorliegenden Erfindung zeigt.
109 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Antriebs zum Ansteuern derselben Mikropumpe 105 zeigt.
110 bis 111 sind Darstellungen zur Erläuterung des Betriebs der Mikropumpe 501.
112 ist ein Blockdiagramm, das die erste Struktur der Vorrichtung zum Kontrollieren der Verabreichung einer Arznei gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
113 bis 114 sind Flussdiagramme, welche die Betriebsweise einer Ausführungsform zeigen, welche eine Arzneiverabreichungssteuervorrichtung der in 112 gezeigten Struktur einsetzt.
115 ist ein Blockdiagramm, das die zweite Struktur der Vorrichtung zum Kontrollieren der Verabreichung einer Arznei gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
116A ist ein Diagramm, das den Effekt der Emission eines Dufts auf das Schlagvolumen pro Schlag SV zeigt.
116B ist ein Diagramm, das den Effekt der Emission eines Dufts auf den peripheren Blutgefäßwiderstand Rp zeigt.
117 bis 123 sind Diagramme, welche die Art und Weise der Steuerung der Duftemission zeigen.
124 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Arzneiverabreichungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
125A ist eine perspektivische Ansicht, welche die mechanische Struktur dieser gleichen Vorrichtung zeigt.
125B ist eine Schnittansicht, welche die mechanische Struktur dieser gleichen Vorrichtung zeigt.
126 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur der Einschlafvermeidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
127 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr 790, in welcher die Vorrichtung in 126 integriert ist.
128 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer anderen Struktur dieser Vorrichtung zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die folgende Erläuterung wird in Kapitel unterteilt, um die Ausübung der vorliegenden Erfindung durch Fachleute zu vereinfachen.
In Kapitel 1 werden die Ergebnisse von Versuchen zur zyklischen Fluktuation in einem physiologischen Zustand, was die Basis der vorliegenden Erfindung ist, erläutert. Als nächstes ist es notwendig, ein Mittel für ein Extrahieren von Blutpulswellen aus dem menschlichen Körper bereitzustellen, um eine Analyse daran vorzunehmen. Im Hinblick auf diesen Zweck wird eine Vielzahl von Sensoren zum Erfassen von Blutpulswellen in Kapitel 2 erläutert. In Kapitel 3 werden Mittel zum Herausgreifen von Parametern aus den erfassten Blutpulswellen erläutert, die für die Blutpulswellenanalyse geeignet sind. In Kapitel 4 wird eine Vielzahl von physiologischen Zuständen erläutert, welche aus der Blutpulswelle erhalten werden können, und werden Methoden der Analyse von Blutpulswellenformen zum Erhalten dieser physiologischen Zustände erläutert.
Kapitel 5 betrifft Eingabe- und Ausgabemittel zum Bereitstellen einer Schnittstelle zwischen dem menschlichen Körper und der Vorrichtung, wobei eine Ausstattung erläutert wird, die zusammen mit jeder der Vorrichtungen verwendet werden kann, die in Kapitel 6 eingeführt werden. Die in Kapitel 6 diskutierten Vorrichtungen werden erläutert, indem unter jedem Mittel eine geeignete Repräsentation desselben ausgewählt wird. Der Großteil der in Kapitel 6 beschriebenen Vorrichtungen kann jedoch durch die anderen, in Kapitel 5 erwähnten Mittel ersetzt werden. Dies gilt auch für die Blutpulswellenerfassungsmittel in Kapitel 2 und die Blutpulswellenanalysemittel in Kapitel 3.
Kapitel 6 erläutert verschiedene Ausführungsformen, die auf Grundlage der vorangehenden Kapitel bis Kapitel 5 realisiert sind.
Kapitel 1: Zyklische Fluktuationen im physiologischen Zustand
Abschnitt 1: Übersicht
Wenn man den physiologischen Zustand eines Subjekts aus Blutpulswellen oder der gleichen erhält, falls man lediglich am physiologischen Zustand zum Zeitpunkt jeder Messung interessiert ist, so kann eine Vielzahl von Informationen unter Verwendung verschiedener Blutpulswellenanalysemethoden erhalten werden, wie es im Kapitel 4 unten beschrieben wird.
Selbst im Fall eines gesunden Individuums fluktuiert jedoch der physiologische Zustand des Körpers in einem spezifischen Rhythmus. Falls eine Analyse oder Diagnose von Blutpulswellen ausgeführt wird unter Berücksichtigung dieser Fluktuationsrhythmen, so ist es dementsprechend möglich, den physiologischen Zustand des Subjekts bzw. einer Versuchsperson genauer zu ermitteln. Das als "Zeitbiologie" bzw. "Timebiology" bekannte Gebiet hat in den letzten Jahre als eine Art der Forschung Beachtung gefunden, welche sich auf diese physiologischen Rhythmen konzentriert.
Zusätzlich zu einem Fluktuieren auf Grund von Stress fluktuiert die Kondition bzw. der Zustand des Kreislaufsystems auch entsprechend eines bestimmten Rhythmus. Im Besonderen wurde berichtet, dass das Kreislaufsystem einer zyklischen Fluktuation über einen 1-Tages-Zyklus unterliegt. Beispielsweise wurde auch berichtet, dass das Auftreten des plötzlichen Todes eine zyklische Fluktuation über die 24 Stunden einer Tagesperiode zeigt. Studien haben nämlich berichtet, dass es Zeitperioden, in welchen die Häufigkeit des plötzlichen Todes hoch ist, und Zeitperioden gibt, in welchen die Häufigkeit des plötzlichen Todes niedrig ist. 2 zeigt die Fluktuation für das Auftreten von Fällen des plötzlichen Todes über einen Tag, wohingegen 3 die Fluktuation für das Auftreten von Fällen eines akuten Herzinfarkts über einen Tag zeigt. Diese Daten sind beschrieben in "Muller, J. E., et al: Circulation 79: 733 to 734, 1989".
Außerdem zeigen rhythmische Fluktuationen auch Blutdruck, Blutpulsfrequenz, Aortenleistung, Vitalleistung, Sauerstoffverbrauch, Körpertemperatur, Hormonabsonderung, Aktivität des zentralen Nervensystems, Zellteilungszeit, Schlaf, Hirnwellen, Schmerzempfindung, Körpergewicht, auftreten von Angina pectoris und dergleichen. In der Tat kennt man derzeit mehr als 300 Körperfunktionen, die einen physiologischen Rhythmus zeigen.
Die Existenz dieser Rhythmen lässt sich erkennen auf eine physische Aktivität oder Erregung hin, wenn der Blutpuls und die Atmung schnell werden. In ähnlicher Weise kann auch eine Unregelmäßigkeit oder Abnormalität in diesen Rhythmen während einer Krankheit oder dergleichen deutlich gesehen werden. Ferner, wenngleich ein schlechter Schlaf teilweise verantwortlich ist für ein Unbehaglichkeitsgefühl, welches man einer langen Nacht folgend verspüren kann, so kann auch eine Diskrepanz zwischen der Körpertemperatur und physischen Aktivitätsrhythmen nach einem Abfall der Körpertemperatur dieses Gefühl bewirken. Außerdem wird eine Abnormalität in diesen Rhythmen am einfachsten bei dem so genannten "Jet-lag"-Phänomen erkannt, welches auftritt, wenn man sich rasch zwischen Zeitzonen bewegt, die sich um mehr als 4 Stunden unterscheiden. Jet-lag tritt auf, wenn der Rhythmus der "Uhr" des Körpers aus der Synchronisation mit dem Rhythmus der äußeren Umgebung kommt. Ferner kann die Bewältigung dieses Phänomens ein alltägliches Erfordernis sein, wenn man in besonders großen Ländern wie den Vereinigten Staaten lebt.
Dementsprechend, wie aus der vorangegangenen Diskussion erläutert wurde, ist es extrem schwierig, eine genaue Bestimmung des physiologischen Zustands einfach durch Ausführen einer Diagnose während einer gegebenen Zeitdauer auszuführen, da der physiologische Zustand eine natürliche Fluktuation entsprechend eines festen Rhythmus zeigt. Wenngleich beispielsweise die Untersuchung eines Patienten zu einer bestimmten Tageszeit positive Ergebnisse liefern kann, so ist es nicht richtig, abzuleiten, dass die Kondition des Patienten sich auf Grund einer Behandlung verbessert hat, da diese verbesserten Ergebnisse einfach auf der natürlichen Fluktuation im physiologischen Zustand beruhen können. Ähnlich, falls die Untersuchung des Patienten zu einer bestimmten Tageszeit eine geringfügige Erhöhung der Aortenleistung anzeigt, so mag es nicht unbedingt richtig sein, daraus zu schließen, dass die Kondition des Patienten gefährlich ist, da das erhöhte Ergebnis eine natürliche Fluktuation in diesem Indikator des physiologischen Zustands sein kann. Andererseits können Messungen des physiologischen Zustands eine unnatürliche Änderung aufdecken, die von den erwarteten, täglichen natürlichen Rhythmen abweicht. Beispielsweise kann ein Anstieg der Aortenleistung während einer Zeitdauer erfasst werden, zu welcher die Aortenleistung absinkend sein sollte. In einem solchen Fall, selbst wenn der Wert der Aortenleistung innerhalb des normalen Bereichs liegt, kann eine unerwartete Verlagerung im Veränderungsmodus des Indikators (d. h. Anstieg anstatt Absinken) auf irgendeine abnormale Veränderung im Körper hinweisen, die eine zeitnahe Aufmerksamkeit erfordert. In einem solchen Fall kann beispielsweise das Stellen einer Diagnose oder das Vorsehen einer Behandlung ohne Berücksichtigung der physiologischen Rhythmen des Körpers (d. h. der zyklischen Fluktuation im physiologischen Zustand) nicht nur unangemessen sondern auch gefährlich sein.
Dementsprechend waren die vorliegenden Erfinder in der Lage, das Vorliegen solcher zyklischen Fluktuationen zu bestätigen durch Ausführen von Versuchen betreffend die zyklische Fluktuation im physiologischen Zustand, erhalten aus Blutpulswellen im menschlichen Körper. Eine detaillierte Erläuterung des Wesens und der Ergebnisse dieser Versuche an der zyklischen Fluktuation im physiologischen Zustand folgt unten.
Abschnitt 2: Tägliche Fluktuation in Kreislaufparametern
(1) Struktur der in den Versuchen verwendeten Vorrichtung
Die Struktur der in diesen Versuchen eingesetzten Vorrichtung ist in 4 gezeigt. In dieser Figur erfasst ein Blutpulswellendetektor 160 die Wellenform der Radiusarterie über einen Drucksensor, der am rechten Handgelenk einer Versuchsperson angefügt ist, und erfasst den Blutdruck über eine Manschette, die an dem Oberarm der Versuchsperson angelegt ist. Der Blutpulswellendetektor 160 gibt dann ein elektrisches Signal aus, das die Wellenform nach Korrektur der Radiusarterienwellenform unter Verwendung des Blutdrucks zeigt. Ferner misst eine Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung 161 das Schlagvolumen pro Schlag bei der Versuchsperson und gibt ein dieses Ergebnis anzeigendes elektrisches Signal aus. Diese Teile werden detaillierter beschrieben in Kapitel 2, Abschnitte 2 bis 3. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Vorrichtung wurde ein PC (in den Figuren weggelassen) eingesetzt, um eine Steuerung dieser Vorrichtungen und eine Analyse der gemessenen Ergebnisse durchzuführen. Der Begriff "Schlagvolumen pro Schlag", wie er hier verwendet wird, soll dasjenige Volumen von Blut angeben, welches pro Herzschlag aus dem Herz gepumpt wird.
(2) Versuchsbedingungen für die Messung
13 gesunde männliche Versuchspersonen im Alter von 21 +/– 9 Jahren mussten identische Aktivitäten in der gleichen Anlage für eine 2 Tage überspannende Periode von 36 Stunden ausführen. Die Umgebungstemperatur wurde im Bereich von 24,0 bis 24,5°C gehalten, wobei die Feuchtigkeit im Bereich von 40–50% gehalten wurde.
Der Plan für die Versuche ist in 5 gezeigt. Wie es in diesem Plan dargestellt ist, wurden Mahlzeiten mittags und um 18:00 Uhr bereitgestellt, wobei an beiden Tagen dasselbe Menü verwendet wurde. Die Mahlzeiten lieferten ungefähr 1700 kcal pro Tag. Den Versuchspersonen wurde gestattet, 6 Stunden zu schlafen, wobei diese um Mitternacht zu Bett gingen und um 6:00 aufstanden. Die Wellenformen an der Radiusarterie und das Schlagvolumen pro Schlag wurden alle zwei Stunden gemessen.
Die Versuchspersonen mussten einen Ruhezustand 15 Minuten vor dem Durchführen irgendeiner der Messungen einnehmen. Während die Messungen aufgenommen wurden, mussten die Versuchspersonen mit einer regelmäßigen zeitlichen Frequenz mittels eines 0,25 Hz-Taktmessers atmen. Die gemittelte summierte Wellenform pro Schlag wurde erhalten unter Verwendung von Messungen aus Sätzen von 10 Herzschlägen, die vom Start der Messung (d. h. von t₀) und 10, 20, 30, 40 und 50 Sekunden nach dem Start der Messung (d. h. bei t_10Sek., t_20Sek., t_30Sek., t_40Sek. und t_50Sek.) gezählt wurden. Dieses Ergebnis wurde wie unten erläutert analysiert.
(3) Analyse
Die vorliegenden Erfinder nahmen an, dass die Kreislaufparameter im menschlichen Körper ein idealisiertes Vierparametermodell bilden. Um festzustellen, wie jedes Element in diesem idealisierten Vierparametermodell über die Zeit fluktuiert, erhielten die vorliegenden Erfinder Werte für Kreislaufparameter, welche der Radiusarterienblutpulswelle und dem Schlagvolumen pro Schlag entsprechen, die bei jeder Versuchsperson gemessen werden. Das idealisierte Vierparametermodell, welches unten in Kapitel 4 erläutert wird, zeigt ein elektrisches Modell, welches das Kreislaufsystem im menschlichen Körper ersetzt. Dieses elektrische Modell ist gebildet aus Widerständen Rc und Rp, einer Kapazität C und eine Induktivität L. Diese Komponenten sind äquivalent zu den Kreislaufparametern, welche den Zustand des Kreislaufsystems im menschlichen Körper zeigen.
(4) Ergebnisse
1. Vergleich von Tag 1 und Tag 2
6 zeigt die zeitliche Veränderung der Widerstände Rc und Rp, der Kapazität C und der Induktivität L des idealisierten Vierparametermodells während der Periode von zwei Tagen. In der Figur zeigt die durch schwarze Punkte angegebene Auftragung den mittleren Wert für jede der Modellkomponenten der 13 Versuchspersonen, die am ersten Tag aufgenommen wurden. Die durch schwarze Quadrate angegebene Auftragung zeigt die mittleren Werte für jede der am zweiten Tag aufgenommenen Komponenten. Es ist aus 6 verständlich, dass die Werte jeder der Komponenten im idealisierten Vierparametermodell nahezu die gleiche zeitliche Veränderung an Tag 2 wie an Tag 1 aufzeigten.
2. Analyse des Rhythmus der täglichen Fluktuation
Es wurde eine Analyse des Rhythmus der Veränderung über die Zeit in dem Mittelwert des Widerstands Rc in Blutgefäßen im Zentrum des Kreislaufsystems für die 13 Versuchspersonen durchgeführt. Diese Ergebnisse sind in 7 gezeigt. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, ist die Wellenform der täglichen Fluktuation im Widerstand Rc gebildet aus einem Grundspektrum und einer Periode von etwa 20 Stunden und dem hohem harmonischen Wellenspektrum davon. Obwohl dies in der Figur weggelassen ist, besitzt das Grundspektrum für die täglichen Fluktuationen in den Wellenformen der anderen Komponenten Rp, C und L auch eine Periode von etwa 20 Stunden.
8 zeigt die Wellenform des Grundwellenspektrums der Wellenform von täglichen Fluktuationen der Komponenten Rc, Rp, C und L des idealisierten Vierparametermodells bei jeder der Versuchspersonen. Aus diesen Figuren ist verständlich, dass bei den Kreislaufparametern individuelle Unterschiede in der Amplitude und Phase dieser täglichen Fluktuationen bestehen.
9 zeigt einen Vergleich zwischen dem Mittelwert der Komponenten Rc, Rp, C und L des idealisierten Vierparametermodells für die 13 Versuchspersonen und der Wellenform der täglichen Fluktuation, die aus dem Wellenspektrum der zweiten Harmonischen und dem Grundwellenspektrum synthetisiert wurde, welche aus einer Rhythmusanalyse erhalten sind.
3. Charakteristiken von täglichen Fluktuationen im Kreislaufzustand
Aus den obigen experimentellen Ergebnissen ist verständlich, dass trotz individueller Unterschiede in der Wellenform von täglichen Fluktuationen für die Kreislaufparameter Rc, Rp, C und L die Ergebnisse aller Versuchspersonen gewisse gemeinsame Charakteristiken aufzeigen. Die Werte von Rc, Rp und L waren nämlich am Morgen groß, fielen über den Nachmittag allmählich ab und begannen nach einer kleinen Spitze am Abend wieder zu steigen. Der Wert C andererseits war während der ersten Hälfte des Tages hoch, zeigte jedoch über die zweite Hälfte des Tages hin einen abnehmenden Trend.
Abschnitt 3: Jährliche Fluktuation in Kreislaufparametern
Zusätzlich zu täglichen Fluktuationen zeigen Kreislaufparameter auch eine sanfte rhythmische Fluktuation, die einem Jahreszyklus folgt. Beispielsweise steigt die Nachgiebigkeit C im Sommer und fällt im Winter. 10 ist eine Grafik, die ein Beispiel der jährlichen Variation in Kreislaufparametern zeigt, wohingegen 11 eine Grafik ist, welche die Ergebnisse einer Spektralanalyse des viskosen Widerstands Rc im Zentrumsbereich des Kreislaufsystems, nahe des Herzens, zeigt.
Abschnitt 4: Tägliche Variation im Blutpulswellenspektrum
Wenn eine Frequenzanalyse der Wellenform der Blutpulswelle ausgeführt wird und das Spektrum beobachtet wird, so wird klar, dass das Blutpulswellenspektrum die gleiche Art von täglicher Fluktuation aufzeigt, wie es oben im Fall der Kreislaufparameter beschrieben wurde. Aus Versuchen, die durch die vorliegenden Erfinder durchgeführt wurden, war es verständlich, dass die Phase der vierten harmonischen Welle (d. h. die Phase basierend auf dem Anstieg in der Blutpulswelle) sich signifikant in Reaktion auf Veränderungen der physischen Kondition des Körpers verändert.
12A bis C sind Grafiken, welche jeweils Beispiele der täglichen Fluktuation in den Phasen der zweiten, dritten und vierten harmonischen Welle einer Blutpulswelle zeigen. 13A zeigt ein Beispiel der täglichen Fluktuation in der Amplitude der dritten harmonischen Welle, wohingegen 13B ein Beispiel der täglichen Fluktuation in der normalisierten Amplitude der dritten harmonischen Welle zeigt.
Abschnitt 5: Schlussfolgerung
Durch Erhalten der Kondition des menschlichen Körpers basierend auf zyklischen Fluktuationen in Indikatoren des physiologischen Zustands, wie oben erläutert, wird es möglich, den physiologischen Zustand extrem genau zu erhalten, wobei gleichzeitig irgendwelche Anomalien in der Kondition des Körpers erfasst werden.
Die vorangegangene Diskussion setzte die Spektren, die aus einer Frequenzanalyse der Blutpulswellenformen erhalten wurden, sowie die Kreislaufparameter als Indikatoren des physiologischen Zustands als ein Beispiel ein. Es ist jedoch anzunehmen, dass es in den verschiedenen anderen oben erläuterten physiologischen Zuständen auch tägliche und jährliche Fluktuationen gibt.
Kapitel 2
Blutpulswellendetektor und Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung
In diesem Kapitel wird eine Erläuterung der verschiedenen Sensoren (Blutpulswellendetektoren) gegeben, welche die verschiedenen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung bei Blutpulswellenmessungen verwenden. Bei der Diagnose basierend auf der Analyse der Blutpulswelle und den Ergebnissen dieser Analyse wird manchmal das Schlagvolumen pro Schlag benötigt. Da dieses Schlagvolumen pro Schlag zusammen mit der Blutpulswelle gemessen wurde, wird hier eine Erläuterung gegeben und deshalb die Messmethode auch erläutert.
Abschnitt 1: Blutpulswellendetektor
Teil 1: Blutpulswellensensor mit Verwendung einer Verformungsmesseinrichtung
(1) Testprodukt 1
Die vorliegenden Erfinder stellten zu Testzwecken den in 14A gezeigten Blutpulswellensensor her. Bei dem Beispiel in der Figur sind drahtartige Verformungsmesseinrichtungen 1-1 bis 1-4 an dem Fingerballenabschnitt eines chirurgischen Gummihandschuhs 5 befestigt. Dieser Gummihandschuh 5 wird über einer Hand getragen und die Fingerspitzen derselben werden gegen den Arm der Versuchsperson gedrückt, um die Widerstandswerte an jeder der Verformungsmesseinrichtungen 1-1 bis 1-4 zu messen. Auf diese Weise kann die Blutpulswelle erfasst werden.
(2) Testprodukt 2
Als nächstes wurde der in 14B gezeigte Blutpulswellensensor hergestellt. Bei dem Blutpulswellensensor des Testprodukts 1 war es ausreichend, dass der Sensor ein Sensor ist, der einfach die Verformung längs der Länge der Finger und die Stärke des Blutpulses misst. Im Gegensatz dazu erfasst der Blutpulswellensensor in 14B die Verformung nicht nur längs der Länge sondern auch längs der Breite des Fingers. Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel sind gurtartige Verformungsmesseinrichtungen 2-1 bis 2-4 parallel zu dem Fingerballenabschnitt des Gummihandschuhs 5 befestigt. Diese Verformungsmesseinrichtungen 2-1 bis 2-4 sind in einer einheitlichen Weise ausgebildet.
(3) Verbesserter Blutpulswellensensor
Jede der Verformungsmesseinrichtungen 2-1 bis 2-4 in der Zusammensetzung des Testprodukts 2 sind in einer einheitlichen Weise ausgebildet, was das Auftreten einer Interferenz zwischen den einzelnen Verformungsmesseinrichtungen ermöglicht. Dementsprechend entwickelten die vorliegenden Erfinder den folgenden Sensor. Dieser Sensor kann die Druckverteilung über die Breite des Fingers erfassen und ermöglicht die Ausführung einer hochgenauen Blutpulswellenerfassung in einfacher Weise.
15 zeigt eine Draufsicht des verbesserten Blutpulswellensensors. In dieser Figur sind 3-1 bis 3-4 dünne gurtartige Messeinrichtungen, die parallel längs der Länge des Fingerballenbereichs des Gummihandschuhs 5 angeordnet sind. Die Dicke des Gummihandschuhs 5 beträgt etwa 200 μm, wobei ein für die Messeinrichtungen verwendeter Klebstoff eingesetzt werden kann als ein Mittel zum Befestigen der Verformungsmesseinrichtungen 3-1 bis 3-4 an dem Gummihandschuh 5.
Es wird nun eine detaillierte Erläuterung der Verformungsmesseinrichtungen 3-1 bis 3-4 gegeben. Die Verformungsmesseinrichtungen 3-1 bis 3-4 sind dünne Messeinrichtungen mit einer Messrate von 2,1, einem Widerstand von 120 Ohm, einer Breite D von 2,8 mm, einer Länge Lo von 9,4 mm und einer Dicke von 15 μm. Die Gesamtbreite Mo der Verformungsmesseinrichtung 3-1 bis 3-4 ist mit 12 mm vorgesehen, was der Kontaktbreite entspricht, wenn der Finger des Diagnostikers leicht gegen den Arm der Versuchsperson gedrückt wird. Dementsprechend beträgt der Abstand zwischen den Messeinrichtungen etwa 0,27 mm.
(Modifikationen)
1. Anzahl von Verformungsmesseinrichtungen

(a) Wenngleich vier Verformungsmesseinrichtungen für jeden der Finger bei der vorangegangenen Diskussion vorgesehen wurden, so ist vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Wenn beispielsweise fünf oder mehr Verformungsmesseinrichtungen vorgesehen werden, wie es in 16 gezeigt ist, so wird es möglich, eine sogar noch zuverlässigere Blutpulswellenerfassung zu realisieren. Umgekehrt können vier oder weniger Verformungsmesseinrichtungen ebenso eingesetzt werden.

2. Charakteristiken der Verformungsmesseinrichtung
Die Charakteristiken der Verformungseinrichtungen 3-1 bis 3-4 sind nicht auf die obige Beschreibung eingeschränkt. Beispielsweise kann die Messrate selbstverständlich zusätzlich zu einer oben verwendeten Rate von 2,1 einen Bereich von Werten annehmen. Außerdem können die Abmessungen der Verformungsmesseinrichtungen 3-1 bis 3-4 innerhalb eines Bereichs variiert werden, der immer noch eine Messung ermöglicht. Z. B. ist die folgende Vorrichtung brauchbar.
17 zeigt einen Blutpulswellensensor, der an einem Gummihandschuh angefügt ist. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 5 einen chirurgischen Gummihandschuh wie oben beschrieben. Verformungsmesseinrichtungen 4-1 bis 4-3 wurden an den Fingerballenabschnitten des ersten Muskels der zweiten, dritten und vierten Finger angefügt. Die hier eingesetzten Verformungsmesseinrichtungen verwenden eine Anordnung, die verschieden ist von den Verformungsmesseinrichtungen, die oben beschrieben sind. Nämlich sind die Verformungsmesseinrichtungen 4-1 bis 4-3 dünne Messeinrichtungen mit einer Messrate von 170, einem Widerstand von 2 K, einer Breite von 0,5 mm und einer Länge von 4 mm. Jede der Messeinrichtungen 4-1 bis 4-3 ist an einer flexiblen dünnen Basis von 4 mm × 11 mm befestigt und ist zusammen mit dieser dünnen Basis am Gummihandschuh 5 befestigt.
Durch Verwendung dieser Art von Sensor wird es möglich, die Druckkraft der Finger zusammen mit der Blutpulswelle zu erfassen. Ferner, da der Gummihandschuh an einem Sensor angefügt ist, ist es möglich, gleichzeitig eine Diagnose basierend auf den Messungen von dem Sensor und dem Berührungsgefühl des Diagnostikers auszuführen.
3. Struktur der Verformungsmesseinrichtung
In 15 ist die Struktur der Verformungsmesseinrichtung verkompliziert, weil es erforderlich ist, die Verformungsmesseinrichtungen 3-1 bis 3-4 mit einem festen Beabstandungsintervall an dem Gummihandschuh 5 zu befestigen. Dementsprechend kann die Verformungsmesseinrichtung auch die in 18 dargestellte Struktur besitzen. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 6 einen rasterartigen dünnen Film, aus welchem dünne Schlitze ausgestanzt wurden. Verformungsmesseinrichtungen 7-1 bis 7-4 sind an jeweiligen Rastern befestigt. Ferner sind die Enden jedes Rasters mit einer Breite vorgesehen, die schmal genug ist, um die Anordnung von Leitungsdrähten 7-1a bis 7-4a für jede Messeinrichtung zu gestatten.
Mit dieser Struktur ist es möglich, Verformungsmesseinrichtungen 7-1 bis 7-4 mit einem festen Beabstandungsintervall anzuordnen, indem einfach der dünne Film 6 an dem Gummihandschuh 5 befestigt wird. Ferner, da die Messeinrichtungen 7-1 bis 7-4 jeweils auf dem dünnen Film 6 durch einen ausgestanzten Bereich separiert sind und die Breite des Rasters am Rand der Verformungsmesseinrichtungen sich verschmälert, ist es möglich, eine Interferenz zwischen jeder der Messeinrichtungen 7-1 bis 7-4 durch den dünnen Film 6 zu vermeiden.
4. Position der Anbringung der Verformungsmesseinrichtung
Blutpulswellensensoren wie Verformungsmesseinrichtungen können nicht nur an der Hand einer untersuchenden Person sondern auch an Messansetzvorrichtungen angebracht werden. Mit anderen Worten können diese Blutpulswellensensoren dazu ausgebildet sein, Messungen auszuführen durch Anfügen der Ansetzvorrichtung an der Blutpulsstelle einer Versuchsperson. Ferner kann der Blutpulswellensensor auch dazu ausgebildet sein, an einer Roboterhand angebracht zu werden, so dass automatische Messungen ausgeführt werden können.
Teil 2: Blutpulswellendetektor für einen Verformungsmesseinrichtung-Blutpulswellensensor
Es wird nun der Blutpulswellendetektor erläutert, der eine Erfassung der Blutpulswelle unter Verwendung eines Blutpulswellensensors ausführt, der aus den oben in Teil 1 beschriebenen Verformungsmesseinrichtungen besteht.
Ausführungsform 1
Schaltungsstruktur
Die Struktur einer Blutpulswellenerfassungsschaltung, welche die Verformungsmesseinrichtungen 3-1 bis 3-4 einsetzt, wird mit Bezug auf 19 erläutert. In dieser Figur sind eine Verformungsmesseinrichtung 3-1 und ein Widerstand 12 in Serie geschaltet und wird eine vorbestimmte Gleichstromspannung E von einer Energiequelle bzw. Stromquelle 11 aufgeprägt. Dementsprechend wird abhängig von dem Widerstandsverhältnis dieser Widerstände eine Spannung Vi an den beiden Enden der Verformungsmesseinrichtung 3-1 erzeugt. Ferner bezeichnet die Bezugszahl 13 einen Gleichstromblockierfilter, der die Spannung Vi nach Entfernung der Gleichstromkomponente ausgibt.
Das Ausgangssignal des Gleichstromblockierfilters 13 wird durch einen Verstärker 14 verstärkt und eine Ausgangsspannung Vo wird über ein Tiefpassfilter 15 ausgegeben, das eine Blockierfrequenz von 20 Hz besitzt.
19 zeigt die Vorrichtung bezüglich der Verformungsmesseinrichtung 3-1, wobei jedoch äquivalente Schaltungen für jeder der anderen drei Verformungsmesseinrichtungen 3-1 bis 3-4 vorgesehen sind.
Schaltungsbetrieb
Damit die Schaltung korrekt arbeitet, wird der Gummihandschuh 5 an einer Hand angeordnet und wird der Sensor gegen den Ort der Blutpulswellenerfassung gedrückt. Verschiedene Spannungen Vi werden dann abhängig von der Blutpulswelle von den Verformungsmesseinrichtungen ausgegeben. Die jeweiligen Gleichstromkomponenten dieser Spannungen werden dann durch das korrespondierende Gleichstromblockierfilter 13 beseitigt. Diese modifizierte Spannungen Vi werden dann jeweils ausgegeben, nachdem diese durch ihre entsprechenden Verstärker 14 und Tiefpassfilter 15 gegangen sind.
(Modifikationen)
1. Korrektur der Temperaturdrift
In der in 19 dargestellten Schaltung wird die Blutpulswelle erfasst, indem die an jedem Ende der Verformungsmesseinrichtung 3-1 dargestellte Spannung Vi direkt gemessen wird. Es ist jedoch auch möglich, eine Brückenschaltung auszubilden, welche die Verformungsmesseinrichtung 3-1 als einen Arm aufweist und die Blutpulswelle erfasst, indem die Spannung an diagonalen Ecken der Brückenschaltung erfasst wird. Mit anderen Worten kann eine Brückenschaltung gebildet werden durch Befestigen einer Verformungsmesseinrichtung 3-1 und von drei dünnen Filmwiderständen, weiche den gleichen Widerstand-Temperatur- Koeffizienten besitzen, an dem Gummihandschuh 5. Als eine Folge kann eine durch Veränderungen in der Körpertemperatur hervorgerufene. Temperaturdrift und dergleichen korrigiert werden, was die Empfindlichkeit verbessert.
2. Zufuhr von Strom zu der Verformungsmesseinrichtung
Wenngleich bei der in 19 gezeigten Schaltung der Strom kontinuierlich zu der Verformungsmesseinrichtung 3-1 zugeführt wird, so ist es auch möglich, die Stromzufuhr intermittierend auszuführen. Bei der in der Figur gezeigten Schaltung sind nämlich die einzigen Frequenzkomponenten der Spannung Vi, welche schließlich als Blutpulswelle erfasst werden, die Komponenten von 20 Hz oder weniger. Demzufolge ist es möglich, die Blutpulswelle ausreichend wiederzugewinnen basierend auf Abtastergebnissen bei einer Frequenz von beispielsweise 40 Hz.
Indem der elektrische Strom auf diese Weise intermittierend zugeführt wird, wird der elektrische Stromverbrauch verringert. Dementsprechend ist diese Gestaltung besonders geeignet zur Verwendung in einem tragbaren Gerät.
Ausführungsform 2
Es wird nun ein Blutpulsdetektor erläutert, welcher Blutpulswellen unter Verwendung der in 17 dargestellten Verformungsmesseinrichtungen erfasst.
Schaltungsstruktur
Die Struktur der in dieser Ausführungsform eingesetzten Schaltung wird mit Bezug auf 20 erläutert. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 21 eine elektrische Konstantstromquelle, die einen festgelegten elektrischen Strom zu der oben beschriebenen Verformungsmesseinnchtung 4-1 zuführt. Als eine Folge wird an beiden Enden der Verformungsmesseinrichtung 4-1 abhängig von der physikalischen Verformung derselben eine Spannung Vg erzeugt. Diese Spannung Vg wird über einen Gleichstromverstärker 22 verstärkt und einer Gleichstromblockierschaltung 23 sowie einer Mittelungsschaltung 25 zugeführt.
Die Spannungsausgabe von dem Gleichstromverstärker 22 kann ausgedrückt werden als: Vo + Vd + ΔV
Hierbei ist die Spannung Vo die Spannung, welche erzeugt wird, wenn der Gummihandschuh 5 über der Hand platziert wird, ist die Spannung Vd die Spannung, die erzeugt wird durch den Druck, wenn der Finger gegen den Arm gedrückt wird, und ist die Spannung ΔV die Wechselstromspannung, welche auf Grund des Blutpulsdrucks entsteht.
Die Spannung Vo und die Spannung Vd, welches Gleichstromkomponenten sind, werden an der Gleichstromblockierschaltung 23 beseitigt, wohingegen die Wechselstromkomponente ΔV, d. h. das Blutpulswellensignal, ausgegeben wird. Dieses Blutpulswellensignal passiert durch ein Tiefpassfilter 24, welches eine Blockierfrequenz von 20 Hz besitzt, so dass Rauschkomponenten davon beseitigt werden. Dieses Blutpulssignal wird dann von dem Tiefpassfilter 24 ausgegeben.
Die Mittelungsschaltung 25 erfasst lokale Maxima der Spannung (Vo + Vd + ΔV], definiert die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden lokalen Maxima als eine Periode, und mittelt dann die Spannung [Vo + Vd + ΔV] über mehrere Perioden. In der Folge wird die Wechselstromkomponentenspannung ΔV beseitigt und es wird lediglich die Gleichstromkomponente (Vo + Vd] ausgegeben.
Die Bezugszahl 26 in der Figur bezeichnet eine Pegelaufzeichnungsschaltung. Der von der Mittelungsschaltung 25 ausgegebene Spannungspegel wird gespeichert, wenn der Schalter 26a gedrückt wird, und danach wird die Spannung. des gespeicherten Pegels kontinuierlich ausgegeben.
Die Bezugszahl 27 in der Figur bezeichnet einen Subtrahierer. Der Subtrahierer 27 subtrahiert die Ausgangsspannung der Pegelaufzeichnungsschaltung 26 von der Ausgangsspannung der Mittelungsschaltung 25 und gibt dann das Ergebnis dieser Berechnung aus.
Die Bezugszahl 28 in der Figur bezeichnet ein herkömmliches Sphygmomanometer. Wenngleich das Sphygnomanometer 28 nicht direkt mit der Blutpulswellenerfassung in Beziehung steht, kann dieses eingesetzt werden, um den Blutdruck einer Versuchsperson zu messen und auszugeben über eine Manschette S2, falls erforderlich.
Die mit den Bezugszahlen 21 bis 27 bezeichneten Teile sind jeweils für die Verformungsmesseinrichtung 4-1 in 17 vorgesehen. In der Praxis können jedoch äquivalente Schaltungen für die Verformungsmesseinrichtungen 4-2 und 4-3 vorgesehen sein.
Schaltungsbetrieb
Eine Spannung Vo wird von dem Gleichstromverstärker 22 ausgegeben, wenn der Gummihandschuh 5 über der Hand platziert wird. Wenn der Schalter 26a bei dieser Ausführungsform gedrückt wird, so wird die Spannung Vo in der Pegelaufzeichnungsschaltung 26 gespeichert. Wenn die Spitze eines Fingers an der mit Handschuh versehenen Hand gegen den Arm gedrückt wird, so wird von der Mittelungsschaltung 25 eine Spannung (Vo + Vd) ausgegeben. Diese Spannung passiert dann durch den Subtrahierer 27 und es wird eine der Druckkraft entsprechende Spannung Vd ausgegeben. Gleichzeitig wird eine der Blutpulswelle entsprechende Spannung ΔV ausgegeben, nachdem diese nacheinander durch die Gleichstromblockierschaltung 23 und das Niederblockierfilter 24 gegangen ist.
Teil 3: Fotoelektrischer (optischer) Blutpulswellensensors
(1) Struktur und Betrieb
Fotoelektrische Blutpulswellensensoren sind verfügbar als ein Beispiel von Blutpulswellensensoren, die Licht einsetzen. 21 zeigt die Struktur eines fotoelektrischen Blutpulswellensensors 31. In dieser Figur ist ein lichterzeugendes Element 32 von einer infrarotlichterzeugenden Diode mit einer Wellenlänge von beispielsweise 940 nm gebildet. Ein optischer Sensor 33 ist von einem Fototransistor oder dergleichen gebildet.
Das von der infrarotlichterzeugenden Diode 32 emitierte Licht wird durch das Hämoglobin in den Blutzellen absorbiert, die durch die Blutgefäße unmittelbar unter der Haut wandern, die in Kontakt mit dem fotoelektrischen Blutpulswellensensor 31 steht. Die Menge des durch das subkutane Gewebe reflektierten Lichts wird variieren. Dieses reflektierte Licht wird durch den optischen Sensor 33 empfangen, wobei ein Blutpulswellenerfassungssignal M als ein fotoelektrisch gewandeltes Ergebnis erhalten wird.
(2) Verringerung des Stromverbrauchs
In dem Fall, indem der Blutpulswellensensor mit einer batteriebetriebenen Armbanduhr kombiniert wird, ist es zur Verringerung des Stromverbrauchs auf einen niedrigen Wert wünschenswert, die elektrische Quelle für den fotoelektrischen Blutpulswellensensor 31 nur zu betreiben, wenn dies zum Messen der Blutpulswelle erforderlich ist. Zu diesem Zweck kann ein Schalter, wie durch SW in 21 angegeben längs der Leitung vorgesehen werden, welche die Zufuhr der elektrischen Quelle für die Blutpulswelle darstellt. Ferner schaltet eine in den Figuren. nicht dargestellte Schalteransteuerschaltung den EIN/AUS-Zustand jedes Schalters, so dass Elektrizität intermittierend zu einem Sensor zugeführt wird etc.
Wenn z. B. eine batteriebetriebene Armbanduhr lediglich als eine normale Uhr betrieben wird, so ist der Schalter SW im AUS-Zustand und eine elektrische Quelle wird nicht zu dem fotoelektrischen Blutpulswellensensor 31 zugeführt. Andererseits, wenn es erforderlich wird, die Blutpulswellen zu messen, so wird der Schalter SW in den EIN-Zustand gebracht, und es wird eine elektrische Quelle zum fotoelektrischen Blutpulswellensensor 31 zugeführt.
22A zeigt ein Timingsignal zum Wechseln des EIN/AUS-Zustands jedes Schalters, wobei das Signal einen Hochpegelzustand H lediglich in dem Modus zum Messen der Blutpulswelle annimmt (in der Figur als "Analysemodus" bezeichnet). In dieser Figur nimmt dieses Timingsignal einen Niederpegelzustand L während Nicht-Analyse-Moden an (d. h. wenn die batteriebetriebene Armbanduhr lediglich als eine Uhr eingesetzt wird). In diesem Fall ist der Schalter SW ausgeschaltet und die elektrische Quelle nicht zu dem Sensor zugeführt. Wenn der Analysemodus einmal initiiert ist, nimmt dieses Timingsignal den H-Zustand an, wird der Schalter SW eingeschaltet und wird die elektrische Quelle wieder zu dem Sensor zugeführt. Wenn der Analysemodus endet, geht das Timingsignal wieder in den L-Zustand. Der Schalter SW wird ausgeschaltet und die Versorgung der Stromquelle zu dem Sensor endet.
Mit der obigen Gestaltung, bei welcher ein Timingsignal eingesetzt wird, so dass elektrischer Strom nur dann zu dem Sensor zugeführt wird, wenn eine Messung von Blutpulswellen erforderlich ist, ist es dementsprechend möglich, in dem Fall elektrischen Energieverbrauch einzusparen, in dem die Funktion der Vorrichtung als eine Uhr deren überwiegende Nutzung bildet.
(3) Modifikationen

1 Hinsichtlich des Signal/Rauschverhältnisses ist eine ein blaues Licht erzeugende Diode sogar noch mehr zu bevorzugen als die lichterzeugende Diode, die in dem lichterzeugenden Element eingesetzt wird.
2. Als eine zusätzliche Strategie zum Sparen von Elektrizität kann, wie es in 22B gezeigt ist, der EIN/AUS-Zustand des Schalters SW umgeschaltet werden basierend auf der Zeitgebung eines Blutpulssignals, wie eines solchen, das den H-Zustand nur annimmt, wenn ein Blutpulswellenerfassungssignal tatsächlich im Analysemodus aufgenommen wird.
3. Der EIN/AUS-Zustand des Schalters SW kann umgestellt werden basierend auf der Zeitgebung eines Blutpulssignals, wie eines solchen, welches den H-Zustand nur annimmt, wenn ein Erfassungssignal von dem Sensor eingesetzt wird, ungeachtet dessen, ob die Vorrichtung im Analysemodus arbeitet oder nicht.

Teil 4: Druck-Blutpulswellensensor
Ein Blutpulswellendetektor, in welchem ein Blutpulswellensensor mit einer tragbaren Einrichtung kombiniert wird, wird nun erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die unten beschriebenen Anordnungen eingeschränkt sondern kann mit einer Vielzahl von Einrichtungen kombiniert werden, die täglich am Körper getragen werden.
Eine Erläuterung einer Ausführungsform, bei welcher ein Druck-Sensor mit einer Armbanduhr kombiniert ist, wird nun mit Bezug auf 23 gegeben. In dieser Figur bezeichnet 40 eine Armbanduhr, 41 ist der Hauptkörper der Armbanduhr und 42 und 43 sind die Anzeigeabschnitte zum Ausführen verschiedener Anzeigen. Ferner sind 44 bis 46 Knöpfe, deren Funktionen abhängig von der Art der Vorrichtung variieren, wie es unten erläutert wird. Dementsprechend werden die Funktionen dieser Knöpfe für jede dieser Vorrichtungen erläutert, wie diese unten vorkommen. Die Bezugszahl 47 bezeichnet einen Drucksensor und 48 ist eine Befestigungseinrichtung. Der Drucksensor 47 und die Befestigungseinrichtung 48 bilden einen Blutpulswellendetektor zum Erfassen von Blutpulswellen.
Der Drucksensor 47 wird an der Oberfläche der Befestigungseinrichtung 48 angefügt und die Befestigungseinrichtung 48 wird in einer frei verschiebbaren Weise an dem Armbanduhrband 49 angefügt. Wenn die Armbanduhr 40 am Handgelenk getragen wird, so wird der Drucksensor 47 mit einem geeigneten Druck gegen die Radiusarterie gedrückt. Dieser Drucksensor 47 ist beispielsweise aus Verformungsmesseinrichtungen gebildet. Ein Blutpulswellensignal, welches die Wellenform der Radiusarterie darstellt, wird als eine analoge Größe von den Anschlüssen (nicht dargestellt) erhalten, die an beiden Enden des Drucksensors 47 vorgesehen sind. Dieses Blutpulswellensignal wird zu dem Hauptbereich einer Vorrichtung ausgegeben, die im Inneren des Hauptkörpers 41 der Armbanduhr untergebracht ist, über eine Signalleitung (in der Figur weggelassen), die innerhalb des Armbanduhrbands 49 eingebettet ist.
Teil 5: Druck-Blutpulswellensensor
(1) Struktur und Betrieb
Es wird nun eine Ausführungsform erläutert, bei welcher ein Blutpulswellendetektor, der einen Druck-Blutpulswellensensor einsetzt, in einer Armbanduhr integriert ist. 24 zeigt die mechanische Struktur eines Blutpulswellendetektors. In dieser Figur bezeichnet 50 den Hauptkörper einer Armbanduhr, versehen mit einem Fingerkontaktfeld 51 und einer Mehrzahl von Knöpfen und Anzeigen. Die Fingerspitze des z. B. zweiten Fingers an der Hand, welche nicht die Uhr trägt, wird gegen das Fingerkontaktfeld 51 gedrückt. Die Funktionen der Anzeigen 52, 52a, 52b und der Knöpfe 53 bis 55 variieren bei jeder Vorrichtung, die den Blutpulswellensensor einsetzt. Der Pfeil in 24 bezeichnet die Sichtfeldrichtung der Anzeigen.
25 zeigt die Struktur dieses Blutpulswellendetektors detaillierter. In dieser Figur sind ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor 56 und eine Verformungsmesseinrichtung 57 an der Rückseite des Fingerkontaktfelds 51 vorgesehen. Der fotoelektrische Blutpulswellensensor 56, der die oben beschriebene Struktur besitzt, gibt ein Blutpulswellenerfassungssignal M aus. Der Widerstandswert der Verformungsmesseinrichtung 57 variiert abhängig von der Verformung, so dass ein Drucksignal P in Antwort auf den drückenden Druck des Fingers eines Benutzers über das Fingerkontaktfeld 51 ausgegeben wird.
Dieses Drucksignal P wird eingesetzt, um für den Benutzer den drückenden Druck seines Fingers einzustellen, so dass der Wert des von dem fotoelektrischen Blutpulswellensensor 56 erhaltenen Blutpulswellenerfassungssignals M ein Maximum erreicht. Mit anderen Worten nimmt die mit dem Blutpulswellendetektor verbundene Vorrichtung das Drucksignal P auf und zeigt an, ob der drückende Druck des Fingers in einem geeigneten Bereich liegt. Der Benutzer erhöht oder verringert dann die Druckkraft seines Fingers, so dass der drückende Druck in diesem Bereich liegt.
(2) Modifikationen

1. Das Druckkrafterfassungsmittel ist nicht auf eine Verformungsmesseinrichtung eingeschränkt. Zusätzlich kann beispielsweise das Fingerkontaktfeld 51 als ein bewegbarer Mechanismus mittels einer Feder ausgebildet sein, wobei die Druckkraft aus dem Ausmaß der Federdehnung erfasst wird.
2. Der in Kontakt mit dem Fingerkontaktfeld 51 gebrachte Teil des Körpers ist nicht auf die Fingerspitze beschränkt. Vielmehr kann die Messung des drückenden Drucks in der gleichen Weise an den Zehen oder anderer Körperperipherie ausgeführt werden.
3. Ein Fenster kann in der rückwärtigen Oberfläche des Hauptkörpers 50 der Armbanduhr vorgesehen sein, sandwichartig eingefügt zwischen Kunststoffplatten oder dergleichen, wobei der fotoelektrische Blutpulswellensensor 56 über dieses Fenster belichtet wird. Als ein Ergebnis kann die Blutpulswelle der Blutgefäße unmittelbar unter der Hautoberfläche, die in Kontakt mit der an der Rückseite des Hauptkörpers 50 angefügten Kunststoffplatte steht, erhalten werden.
4. Bei der obigen Erläuterung war ein Schalter zum Verringern des elektrischen Energieverbrauchs für den fotoelektrischen Blutpulswellensensor 56 vorgesehen. Falls jedoch ein äquivalenter Schalter für die Verformungsmesseinrichtung 57 vorgesehen wird, so kann in ähnlicher Weise eine Energieeinsparung bewirkt werden.

Teil 6: Verwendung eines Blutpulswellendetektors in anderen tragbaren Einrichtungen
Es wird nun der Fall erläutert, bei welchem der Blutpulswellensensor in verschiedene tragbare Einrichtungen integriert wird, die verschieden von einer Armbanduhr sind.
(1) In einem Halsband integrierter Blutpulswellendetektor
Der Fall, in welchem ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor in einem am Körper getragenen Zubehörteil integriert ist, wird nun erläutert. Das in 26 gezeigte Halsband wird ein repräsentatives Beispiel eines Zubehörteils zu diesem Zweck herangezogen. In dieser Figur ist 61 ein Sensorkissen, welches z. B. gebildet ist aus einem erschütterungsabsorbierenden Material wie einem Schwamm. Ein fotoelektrischer Blutpulswellensensor 62 ist in der Mitte des Sensorkissens 61 angefügt, um in Kontakt mit der Hautoberfläche zu treten. Demzufolge, wenn dieses Halsband um den Hals getragen wird, so tritt der fotoelektrische Blutpulswellensensor 62 in Kontakt mit der Haut an der Rückseite des Halses, was eine Messung der Blutpulswelle ermöglicht.
Der Hauptabschnitt der diesen Blutpulswellendetektor einbeziehenden Vorrichtung ist innerhalb des hohlen Hauptkörpers 63 integriert. Dieser Hauptkörper 63 ist ein broschenförmiges Gehäuse und ist an der vorderen Oberfläche davon mit grafischen Anzeigen und Knöpfen versehen. Die Funktionen dieser Anzeige 64 und dieser Knöpfe 65, 66 sind verschieden in jeder Vorrichtung, die den Blutpulswellendetektor einbezieht.
Der fotoelektrische Blutpulswellensensor 62 und der Hauptkörper 63 sind jeweils an einer Kette 67 angefügt und sind über einen Leitungsdraht (nicht gezeigt), der in der Kette 67 eingebettet ist, elektrisch verbunden.
(Modifikationen)

1. Die Vorrichtung kann zusätzlich zu einem Halsband in anderen Zubehörteilen integriert sein.
2. Wenn diese Ausführungsform zum Verabreichen einer Arznei eingesetzt wird, wie es unten erläutert wird, dann können Strahllöcher 68, 69 an der Vorderseite des Hauptkörpers 63 vorgesehen werden, wie es in 27 gezeigt ist. Alternativ können Arzneistrahllöcher 68, 69 an der Rückseite des Hauptkörpers 63 vorgesehen sein, ausgebildet zum direkten Verabreichen der Arznei zu der Hautoberfläche.
3. Wie es unten erläutert wird, für den Fall, in welchem diese Ausführungsform zum Verabreichen einer Arznei eingesetzt wird, können Spritzennadeln 71, 71 an der Vorderseite des Hauptkörpers 63 über Arzneiverabreichungsrohre 70T, 70T angefügt werden.
4. Die Strahllöcher 68, 69, die Rohre 70T oder eine Mehrzahl von Knöpfen können an dem Hauptkörper 63 angefügt sein.
5. Bei den verschiedenen, unten diskutierten Vorrichtungen kann ein Beschleunigungssensor eingesetzt werden zum Messen der physischen Aktivität des Benutzers. Dieser Beschleunigungssensor kann benachbart bzw. angrenzend an dem fotoelektrischen Blutpulswellensensor 62 angefügt sein.

(2) In einer Brille integrierter Blutpulswellendetektor
Es wird nun der Fall erläutert, in welchem ein Blutpulswellensensor in einer Brille integriert ist. Ferner verwendet diese Ausführungsform eine Struktur, bei welcher eine Anzeigevorrichtung als ein Mitteilungsmittel zum Informieren des Benutzers ebenfalls einbezogen ist. Dementsprechend wird die Funktion dieser Anzeigevorrichtung zusammen mit der Funktion des Blutpulswellendetektors erläutert.
29 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung zeigt, bei welcher eine mit einem Blutpulswellendetektor verbundene Vorrichtung an einer Brille angefügt ist. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, ist der Hauptkörper der Vorrichtung aufgeteilt in einen Hauptkörper 75a und einen Hauptkörper 75b, die jeweils an den Bügeln 76 der Brille angefügt sind. Diese Hauptkörper sind über einen Leitungsdraht elektrisch angebunden, der in den Bügeln 76 eingebettet ist.
Der Hauptkörper 75a nimmt eine Anzeigesteuerschaltung auf. Ein Flüssigkristallpaneel 78 ist über die ganze laterale Oberfläche der Linsenseite des Hauptkörpers 75a vorgesehen. Ein Spiegel 79 ist in einem bestimmten Winkel an einem Rand dieser lateralen Oberfläche befestigt. Eine Ansteuerschaltung für das Flüssigkristallpaneel 78; welches eine Lichtquelle (nicht gezeigt) umfasst, und eine Schaltung zum Erzeugen von Anzeigedaten sind im Hauptkörper 75a integriert. Das von dieser Lichtquelle emitierte Licht passiert über das Flüssigkristallpaneel 78 und wird am Spiegel 79 reflektiert, um auf die Linse 77 der Brille aufzutreffen. Ferner ist der Hauptabschnitt der Vorrichtung im Hauptkörper 75b integriert, wobei eine Mehrzahl von Knöpfen an der Oberseite davon vorgesehen ist. Die Funktionen dieser Knöpfe 80, 81 unterscheiden sich in jeder Vorrichtung.
Die infrarot-erzeugende Diode und der optische Sensor (siehe 21), welche den fotoelektrischen Blutpulswellensensor bilden, sind in Pads 82, 83 untergebracht, wobei die Pads 82, 83 an den Ohrläppchen des Benutzers befestigt werden. Diese Pads 82, 83 sind durch Leitungsdrähte 84, 84 elektrisch angeschlossen, die aus dem Hauptkörper 75b herausgezogen sind.
(Modifikationen)

1. Der Leitungsdraht, der die Hauptkörper 75a und 75b verbindet, kann längs der Bügel 76 liegen.
2. Bei der obigen Erläuterung war der Hauptkörper der Vorrichtung aufgeteilt in einen Hauptkörper 75a und einen Hauptkörper 75b. Der Hauptkörper kann jedoch auch in einer einheitlichen Weise ausgebildet sein.
3. Wenn diese Ausführungsform zum Verabreichen einer Arznei eingesetzt wird, dann können Arzneistrahllöcher 86, 87 an der Oberseite des Hauptkörpers 75b vorgesehen sein, wie es in 30 gezeigt ist.
4. Wenn diese Ausführungsform in einer Duftemissionsvorrichtung eingesetzt wird, so werden Strahllöcher 86, 87 an der lateralen Oberfläche des Hauptkörpers 75b angeordnet, welche der Seite des Kopfs des Benutzers zugewandt ist, und der Duft wird zur Hautoberfläche emittiert.
5. Wenn diese Ausführungsform zum Verabreichen einer Arznei eingesetzt wird, sind Spritzen 89, 90 über Arzneiverabreichungsrohre 88T, 88T an der Oberseite des Hauptkörpers 75b angefügt, wie es in 31 gezeigt ist. Die Spritzen 89, 90 sind an den Spitzen der Arzneiverabreichungsrohre 88T, 88T angefügt.
6. Die Strahllöcher 86, 87, das Rohr 88T und eine Mehrzahl von Knöpfen können irgendwo an den Hauptkörper 75b angefügt sein.
7. Der Spiegel 79 kann bewegbar sein, um eine Einstellung des Winkels zwischen dem Spiegel 79 und dem Flüssigkristallpaneel 78 durch den Benutzer zu ermöglichen.

Teil 7: Armbanduhr-Blutpulswellendetektor, bei welchem ein Sensor an die Basis eines Fingers angefügt wird.
Es wird nun anhand der 32 bis 34 eine Ausführungsform erläutert, bei welcher der Blutpulswellensensor selbst am Finger angefügt ist, wenn der Detektor in einer Armbanduhr integriert ist.
Zunächst wird die detaillierte Struktur einer tatsächlich durch einen der vorliegenden Erfinder eingesetzten Armbanduhr erläutert. Wie es in 32 gezeigt ist, umfasst die mit diesem Blutpulswellendetektor verbundene Vorrichtung einen Hauptkörper 100 mit einem Armbanduhrmechanismus, einem mit dem Vorrichtungshauptkörper 100 verbundenen Kabel 101 und einer an einem Ende des Kabels vorgesehen Sensoreinheit 102.
Die Armbanduhr ist um das Handgelenk des Benutzers von der 12-Uhr-Position gewickelt. Ein Armband 103, welches bei der 6-Uhr-Position der Armbanduhr befestigt ist, ist am Vorrichtungshauptkörper 100 angefügt. Dieser Vorrichtungshauptkörper 100 ist dazu ausgebildet, mittels des Armbands 103 vom Arm des Benutzers frei abnehmbar zu sein.
Die Sensoreinheit 102 ist von Licht abgeschirmt durch ein Band 104 zum Befestigen des Sensor an Ort und Stelle, und ist zwischen der Wurzel und dem zweiten Gelenk des Zeigefingers angefügt. Wenn die Sensoreinheit 102 in dieser Weise an der Basis des Fingers angefügt ist, kann das Kabel 101 kürzer vorgesehen werden, so dass dieses weniger ein Hindernis für den Benutzer darstellen wird, beispielsweise während einer körperlichen Bewegung. Wenn die Temperaturverteilung von der Handfläche zur Fingerspitze bei einer kühlen Umgebungstemperatur gemessen wird, so ist es klar, dass die Temperatur an der Fingerspitze beträchtlich sinkt, wohingegen die Temperatur an der Basis des Fingers nicht sinkt. Dementsprechend, falls die Sensoreinheit 102 an der Basis des Fingers angefügt wird, können genaue Messungen selbst an einem kühlen Tag erhalten werden, wenn der Benutzer sich im Freien betätigt.
Ein Verbinder 105 ist an der Oberfläche der Armbanduhr an der 6-Uhr-Position vorgesehen. Ein Verbinderstück 106, welches an einem Ende des Kabels 101 vorgesehen ist, ist an dem Verbinder 105 angefügt, um frei abnehmbar zu sein. Durch ein Lösen des Verbinderstücks 106 von dem Verbinder 105 kann die Vorrichtung als eine normale Armbanduhr oder Stoppuhr verwendet werden. Ferner kann mit dem Zweck des Schutzverbinders 105 eine vorbestimmte Art von Verbinderabdeckung angefügt werden, wenn das Kabel 101 und die Sensoreinheit 102 von dem Verbinder 105 gelöst werden. Eine Komponente, die in der gleichen Weise wie das Verbinderstück 106 ausgebildet ist, kann für die Verbinderabdeckung eingesetzt werden, mit der Ausnahme, dass Elektroden und dergleichen bei dieser Verbinderabdeckungskomponente weggelassen werden.
Bei der obigen Verbinderkonstruktion ist der Verbinder 105 auf der Seite der Uhr angeordnet, die dem Körper des Benutzers näher liegt. Es kann daher eine einfachere Handhabung durch den Benutzer erfolgen. Ferner, da der Verbinder 105 sich nicht von der 3-Uhr-Seite des Vorrichtungshauptkörpers 100 der Armbanduhr nach außen erstreckt, kann der Benutzer während einer Betätigung sein Handgelenk frei bewegen. Selbst wenn der Benutzer während der Betätigung fällt, trifft die Rückseite der Hand nicht den Verbinder 105.
33 wird nun dazu herangezogen, eine Erläuterung der weiteren in 32 dargestellten Teile zu geben. 33 zeigt den Hauptkörper 100 der Vorrichtung in dieser Ausführungsform detaillierter, wobei das Kabel 101 und das Armband 103 abgenommen sind. In dieser Figur sind Teile, die identisch zu den in 32 gezeigten sind, durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet und deren Erläuterung wird weggelassen.
In 33 ist der Vorrichtungshauptkörper 100 mit einem aus einem Harzmaterial gebildeten Uhrengehäuse 107 ausgestattet. Eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 108 ist an der Oberfläche des Uhrengehäuses 107 vorgesehen, um die aktuelle Zeit und das Datum, wie auch die Blutpulsfrequenz und andere Blutpulswelleninformationen in digitaler Form anzuzeigen. Die LCD-Einrichtung 108 ist gebildet von ersten, zweiten und dritten Segmentanzeigebereichen 108-1 , 108-2 bzw. 108-3 und einem Rasterpunktanzeigebereich 108-D. Der erste Segmentanzeigebereich 108-1 ist an dem oberen linken Bereich des Anzeigepaneels angeordnet, der zweite Segmentanzeigebereiche 108-2 ist an dem oberen rechten Bereich des Anzeigepaneels angeordnet, der dritte Segmentanzeigebereich 108-3 ist an dem unteren rechten Bereich des Anzeigepaneels angeordnet und der Rasterpunktanzeigebereich 108-D ist an dem unteren linken Bereich des Anzeigepaneels angeordnet.
In diesem Beispiel werden das Datum, der Wochentag und die aktuelle Zeit im ersten Segmentbereich 108-1 angezeigt, wohingegen der Zeitverlauf beim Ausführen verschiedener Zeitmessungen im zweiten Segmentbereich 108-2 angezeigt wird. Eine Mehrzahl von Werten, die während der Messung von Blutpulswellen gemessen werden, werden im dritten Segmentbereich 108-3 angezeigt. Schließlich können verschiedene Informationen grafisch im Rasterpunktanzeigebereich 108-D angezeigt werden, zusätzlich zu einer Mehrzahl von weiteren Anzeigen wie der Modusanzeige, welche angibt, in welchem Modus die Vorrichtung sich zu einer bestimmten Zeit befindet, einer Blutpulswellenformanzeige, einer Balkengrafikanzeige und dergleichen.
Der Begriff "Modus" wie hier verwendet bezieht sich auf eine Vielzahl von Moden, wie einen Modus zum Einstellen der Zeit und des Datums, einen Modus für die Verwendung der Vorrichtung als eine Stoppuhr und einen Modus für einen Betrieb der Vorrichtung zum Analysieren oder Diagnostizieren der Blutpulswelle. Da diese Moden und der Inhalt der Anzeigen in jedem der vorerwähnten Bereiche abhängig von der Anwendung verschieden sein werden, werden diese erläutert, falls erforderlich.
Eine Steuereinrichtung 109 zum Ausführen einer Signalverarbeitung für die Anzeige an der LCD-Einrichtung 108 ist innerhalb des Uhrengehäuses 107 untergebracht. Ein Einchip-Mikrocomputer oder allgemeiner Mikroprozessor, der gebildet ist aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einem Nurlesespeicher (ROM) und dergleichen ist geeignet zur Verwendung als Steuereinrichtung 109. Die Steuereinrichtung 109 umfasst eine Ohrenschaltung zum Ausführen von Ohrenfunktionen. Ferner kann eine gewöhnliche Zeitanzeige für die LCD-Einrichtung 108 verwendet werden. Es sind jedoch auch Anzeigen für Direktzeit oder Splittzeit für eine Verwendung möglich, wenn die Vorrichtung als eine Stoppuhr betrieben wird.
Knopfschalter 111 bis 117 sind am äußeren Umfang und der Oberfläche des Uhrengehäuses 107 vorgesehen. Ein Beispiel der Funktion dieser Knopfschalter wird nachfolgend erläutert, wobei diese Funktionen jedoch entsprechend der Art der in die Armbanduhr integrierten Vorrichtung unterschiedlich sein werden.
Wenn der Knopfschalter 111, der sich an der 2-Uhr-Position der Armbanduhr befindet, gedrückt wird, so wird ein Alarm derart eingestellt, dass dieser eine Stunde später ertönt.
Der Knopfschalter 112, der sich an der 4-Uhr-Position an der Armbanduhr befindet, ist vorgesehen zur Anweisung eines Umschaltens der verschiedenen Moden der Vorrichtung.
Wenn der Knopfschalter 113, der sich an der 11-Uhr-Position an der Armbanduhr befindet, gedrückt wird, so wird ein Elektrolumineszenz (EL)-Hintergrundlicht an der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 108 für z. B. drei Sekunden eingeschaltet, wonach dieses automatisch ausgeschaltet wird.
Der Knopfschalter 114, der sich an der 8-Uhr-Position an der Armbanduhr befindet, schaltet zwischen den verschiedenen grafischen Anzeigen, die an dem Rasterpunktanzeigebereich 108-D anzuzeigen sind.
Durch Drücken des Knopfschalters 115, der sich an der 7-Uhr-Position an der Armbanduhr befindet, kann die Form der Zeit- und Datumsanzeige (d. h. die Zeit in Sekunden/Minuten/Tagen anzeigt, 12- oder 24-Stundenanzeige etc.) in den Modus zur Korrektur von Tag und Datum umgestellt werden.
Der Knopfschalter 116, der unter der LCD-Anzeige 108 angeordnet ist, kann verwendet werden, wenn die Zeit oder das Datum durch Verringern der Einstellung um Eins korrigiert wird. Außerdem, wenn das Timing von Runden erfasst wird, so kann der Knopfschalter 116 als ein Schalter zum Benachrichtigen der Steuereinrichtung 109 über die Beendigung jeder Runde verwendet werden.
Der Knopfschalter 117, der über der LCD 108 angeordnet ist, wird dazu eingesetzt, die Initiierung oder Beendigung des Betriebs der Vorrichtung als eine Vorrichtung zur Blutpulswellenanalyse oder Diagnostik anzuzeigen. Zusätzlich zur Verwendung für ein Erhöhen der Einstellung von Zeit und Datum um Eins kann der Knopfschalter 117 auch dazu verwendet werden, die Initiierung oder Beendigung einer Reihe von Zeitablaufmessungen anzuzeigen.
Eine Knopfbatterie 118 ist im Uhrengehäuse 107 untergebracht und dient als eine Energiequelle für die Uhr. Das in 32 gezeigte Kabel 101 liefert elektrische Energie von der Batterie 118 zur Sensoreinheit 102 und überträgt die Erfassungsergebnisse von der Sensoreinheit 102 zur Steuereinrichtung 109.
Es wird notwendig, den Vorrichtungshauptkörper 108 zu vergrößern, wenn die Funktionen der Uhr selbst erweitert werden. Der Vorrichtungshauptkörper 100 kann jedoch nicht in den 6- oder 12-Uhr-Richtungen vergrößert werden, da eine Beschränkung hinsichtlich der Größe auferlegt ist, da die Uhr am Arm getragen werden muss. In dieser Ausführungsform wird daher ein horizontal längliches Uhrengehäuse 107 eingesetzt, welches länger in der Horizontalrichtung (d. h. 3 Uhr zu 9 Uhr) ist als in der Vertikalrichtung (d. h. 6 Uhr zu 12 Uhr).
In dieser Ausführungsform ist das Armband 103 mit einem Uhrengehäuse 107 an einer Position verbunden, die hin zu der 3-Uhr-Seite der Uhr verschoben ist. Vom Armband 103 betrachtet gibt es einen großen Überhang 119 auf der 9-Uhr-Seite der Armbanduhr, wohingegen dieser auf der 3-Uhr-Seite der Uhr nicht vorliegt. Dementsprechend kann der Benutzer sein Handgelenk beugen, wenn er das horizontal langgestreckte Uhrengehäuse 107 verwendet oder trägt. Ferner, selbst wenn der Benutzer fällt, wird er das Uhrengehäuse nicht mit der Rückseite seiner Hand treffen.
Ein flaches Piezoelement 120, welches als ein Summer verwendet wird, ist im Uhrengehäuse 107 angeordnet, an der 9-Uhr-Position bezüglich der Batterie 118. Die Batterie 118 ist schwerer als das Piezoelement 120, so dass die Position des Schwerpunkts des Vorrichtungshauptkörpers 100 sich hin zur 3-Uhr-Seite verschiebt. Außerdem ist dass Armband 103 an der Seite des Hauptkörpers 100 angebunden, zu welcher hin der Schwerpunkt verschoben ist. Demzufolge kann der Vorrichtungshauptkörper 100 in einer stabilen Weise am Arm angefügt werden. Ferner, da die Batterie 118 und das Piezoelement 120 in planarer Richtung angeordnet sind, kann der Vorrichtungshauptkörper 100 dünner ausgebildet werden. Durch Vorsehen einer Batterieabdeckung an der Rückseite der Armbanduhr kann der Benutzer in einfacher Weise die Batterie wechseln.
Wie es in 34 gezeigt ist, kann eine Modifikation der obigen Ausführungsform in Betracht gezogen werden, bei welcher die Sensoreinheit 102 und das Band 104 zur Befestigung des Sensors an Ort und Stelle an der Fingerspitze angefügt sind, was die Messung des Fingerspitzen-Plethysmogramms ermöglicht.
Teil 8: Blutpulswellendetektor mit Einsatz von elastischem Gummi
Der unten erläuterte Blutpulswellendetektor ist ein Drucksensor zum Ausführen einer Blutpulswellenerfassung durch Erfassung von Druckvibrationen unter Verwendung von elastischem Gummi.
Ausführungsform 1
(1) Drucksensorstruktur
Der Drucksensor 130 berechnet die Druckvibration, die durch Druck von der Bedienperson auf elastischen Gummi 131 erzeugt wird, und berechnet die Erzeugungskoordinaten dieser Druckvibration. 35A und 35B sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine durchscheinende perspektivische Ansicht, welche die Struktur des Drucksensors zeigen. 35A ist eine teilweise geschnittene Ansicht zur Veranschaulichung. Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, ist der Drucksensor 130 zusammengesetzt aus druckempfindlichen Piezoelementen S1 bis S4 und halbkugelförmigem elastischen Gummi 131. In der folgenden Erläuterung wird die Form des elastischen Gummis 131 als eine perfekte halbkugelförmige Fläche angenommen.
Die druckempfindlichen Piezoelemente S1 bis S4 sind jeweils an der Bodenfläche (flache Oberfläche) L des elastischen Gummis 131 vorgesehen und jeweilige Ausgangsspannungen V1 bis V4 sind als zum Erfassungsdruck proportionale Erfassungssignale vorgesehen. Ein Beispiel der Struktur dieser druckempfindlichen Piezoelemente S1 bis S4 wird unten erläutert. Die Koordinaten (x, y) der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 sind: (a, 0) (0, a) (–a, 0) (0, –a) (a)
Hierbei ist der Radius des elastischen Gummis 131 r und wird das Zentrum der Bodenfläche L als der Ursprung (0,0) verwendet, wobei r > a > 0.
Mit anderen Worten liegen die Koordinaten, an welchen der Druck durch die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 zu erfassen ist, auf den x- und y-Achsen an der unteren Oberfläche L und sind äquidistant vom Ursprung angeordnet.
Es wird nun die Verbindung zwischen dem druckempfindlichen Element und dem elastischen Gummi 131 erläutert, wobei das druckempfindliche Element S1 als ein Beispiel verwendet wird. 36 ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente, welche die Struktur des druckempfindlichen Elements S1 zeigt.
Ein Halbleitersubstrat 132 ist an die Bodenfläche L des elastischen Gummi 131 mittels einer elastischen Bondlage 133 gebonded. Das druckempfindliche Element S1, welches Druck an der Erfassungsposition Q1 erfasst, ist an dem Halbleitersubstrat 132 zusammen mit einer Hohlkammer 134-1 ausgebildet, welche an der Erfassungsposition offen ist. Das: druckempfindliche Element S1 ist aus einem dünnen Abschnitt 135-1 gebildet, der als ein Diaphragma eingesetzt wird und eine Dicke von etwa 20 bis 30 μm besitzt, sowie aus einer Verformungsmesseinrichtung 136-1, die an der Oberfläche dieses dünnen Abschnitts 135-1 ausgebildet ist.
Das druckempfindliche Element S1 ist unter Verwendung einer bekannten Technik zum Ätzen von Halbleitern gebildet. Im Besonderen ist die Verformungsmesseinrichtung 136-1 aus einem Piezowiderstandselement (p-Typ-Widerstandslage) gebildet, die unter Verwendung einer Selektivdosiertechnik für Verunreinigungen (d. h. Bor etc.) gebildet ist. Wenn diese Art von Verformungsmesseinrichtung 136-1 sich biegt, variiert der Widerstandswert in Reaktion auf die Verformung.
In ähnlicher Weise sind die druckempfindlichen Elemente S2 bis S4 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 132 ausgebildet, wobei deren Widerstands werte jeweils im Verhältnis zum Druck an den Erfassungspositionen Q2 bis Q4 variieren.
Wenn an der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 in einem Drucksensor 130 der oben beschriebenen Struktur eine Druckvibration erzeugt wird, so wird diese als eine akustische Welle durch den elastischen Gummi 131 verbreitet und wird zu jeweiligen Mikrovibrationen an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4, was eine Veränderung in jedem der Drücke innerhalb der Hohlkammern 134-1 bis 134-4 hervorruft. In diesem Fall verformt sich jede der Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 jeweils unter der Differenz zwischen dem Druck in der Hohlkammer 134-1 bis 134-4 und dem Außendruck, der durch Öffnungen 137-1 bis 137-4 eingeleitet wird, die zur Außenumgebung geöffnet sind. Demzufolge ändert sich jeder der Widerstandswerte in Abhängigkeit von der Druckvibration.
Aluminiumelektroden (nicht gezeigt) zum Heranführen der externen Schaltungen sind an jedem Ende der Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 abgeschieden. Die Elektroden können jeweils zwischen Widerstand und Spannung mittels der unten beschriebenen Schaltung umgestellt werden, mit der als eine erfasste Spannung V1 ausgegebenen Spannung proportional zu den Drücken an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4.
Falls erforderlich, ist eine alternative Auslegung auch möglich, bei welcher die Hohlkammern 134-1 bis 134-4 jeweils nicht leer gelassen werden sondern mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, die einen niedrigen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung besitzt, wie Wasser oder Alkohol, oder mit einer flüssigen Substanz wie Gelatine. In diesem Fall können die an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 erzeugten Mikrovibrationen mit geringem Verlust und größerer Genauigkeit von den Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 in Erfassungssignale umgewandelt werden.
Als nächstes werden die 37 und 38 verwendet, um die elektrische Verbindung der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 am Drucksensor 130 sowie die Biasmethode hierfür zu erläutern. Jede der Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 ist in 37 als variabler Widerstand äquivalent beschrieben.
Wie es in 37 gezeigt ist, sind die Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4, welche den druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 entsprechen, jeweils in Serie geschaltet, wobei Ausgangsanschlüsse 138, ..., 138 an beiden Enden jeder Verformungsmesseinrichtung vorgesehen sind.
Die Serienanschlüsse der Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 sind mit einer Biasschaltung 139 verbunden. Diese Biasschaltung 139 ist gebildet aus einer Feststromschaltung 140, einem Schalter 141 zum Ein- und Ausschalten der Ausgangssignale der Feststromschaltung 140, und einer Schalterschaltung 142 zum Einschalten des Schalters 41, wenn das Steuersignal T den "H"-Zustand angenommen hat. Mit anderen Worten, wenn das Steuersignal T im H-Zustand ist, so wird das Ausgangssignal von der Feststromschaltung 140 an den Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 angelegt.
Wie es oben erläutert wurde, ändern sich die Widerstandswerte der Verformungsmesseinrichtungen in Abhängigkeit von der Verformung. Falls der gleiche feste Strom durch die Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 fließt, so sind die Spannungen V1 bis V4 zwischen Ausgangsanschlüssen 138, ..., 138 jeweils proportional zu jedem der Drücke an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 und geben die Größe jedes der Drücke relativ an.
Es gibt jedoch eine Vielzahl von Wellenformmustern für das Steuersignal T, die berücksichtigt werden können mittels einer Veränderung der Anordnung oder Skala der Einrichtung zum Verarbeiten des Erfassungssignal des Drucksensors 130. Beispielsweise ein Signal TS1 (siehe 38A), welches unabhängig davon, ob es Zeit zum Durchführen von Messungen ist oder nicht, konstant im H-Zustand ist; ein Blutpulssignal TS2 mit einem bestimmten Tastverhältnis, welches intermittierend im H-Zustand ist, unabhängig davon, ob es Zeit zum Durchführen von Messungen ist oder nicht (siehe 38B); ein Signal TS3, welches nur dann im H-Zustand ist, wenn es Zeit zum Durchführen von Messungen ist (siehe 38C); und ein Blutpulssignal TS4 mit einem bestimmten Tastverhältnis, welches nur dann intermittierend im H-Zustand ist, wenn es Zeit zum Durchführen von Messungen ist; können als Steuersignal T gewählt werden. "Zeit für die Durchführung von Messungen" wie hier verwendet gibt die Zeitdauer an, während welcher eine Erfassung der Druckvibration auszuführen ist.
Das Signal TS1 wird geeignet eingesetzt für das Steuersignal T in dem Fall, in welchem eine beträchtliche Erfassungsgenauigkeit der Vorrichtung für die Verarbeitung des Erfassungssignals des Drucksensors 130 verlangt wird. Andererseits, falls es wünschenswert ist, den Energieverbrauch zu reduzieren, so wird das Blutpulssignal TS4 geeignet für das Steuersignal T eingesetzt. Ferner, in dem Fall, in welchem ein Kompromiss zwischen der Erfassungsgenauigkeit und dem Energieverbrauch bei der Vorrichtung gewünscht ist, werden das Blutpulssignal TS2 oder das Signal TS3 geeignet für das Steuersignal T eingesetzt. Die Grundlage für diese Auswahlen ist wie folgt.
Die Bereitstellung eines festen Stromflusses zu den Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 ist von einer geringfügigen Erzeugung von Wärme begleitet. Aus diesem Grund tritt eine Temperaturdifferenz auf zwischen den Fällen, in welchen ein Bias bzw. eine Vorspannung angelegt wird bzw. nicht angelegt wird. Diese Temperaturdifferenz veranlasst eine sehr geringfügige Differenz der Widerstandswerte und kann einen Fehler bei der Druckerfassung hervorrufen. Wenn das Signal TS1 als Steuersignal T eingesetzt wird, so wird ein festgelegter Strom an den Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 eingeprägt, selbst wenn eine Erfassung nicht stattfindet. Falls die Druckerfassung ausgeführt wird nach dem Verstreichen einer eingestellten Zeitperiode, bei welcher die Wärmeerzeugung einen Sättigungspunkt erreicht hat, dann können die durch die Temperaturdifferenz hervorgerufenen Fehler bei der Messung auf einem sehr kleinen Ausmaß gehalten werden.
Andererseits, falls das Blutpulssignal TS4 als Steuersignal T eingesetzt wird, dann wird ein festgelegter elektrischer Strom intermittierend an den Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 nur zur Zeit der Erfassung eingeprägt. Demzufolge kann die durch den elektrischen Strom erzeugte Wärme reduziert werden, was zur Energieeinsparung beiträgt. Ferner, falls jeder Teil (analog/digital) der Erfassungssignalverarbeitungseinrichtung des Drucksensors 130 synchron mit dem Blutpulssignal ST4 betrieben wird, so kann der Energieverbrauch sogar weiter reduziert werden. Um einen extremen Fall anzunehmen, ist es zulässig, dass der Elektrizitätsfluss zu jedem dieser Teile nur dann ausgeführt wird, wenn das Blutpulssignal TS4 im H-Zustand ist.
Ferner ist auch eine Konstruktion möglich, bei welcher eine Feststromschaltung 140 einen Blutpuls von festgelegtem Strom (siehe 38E) für den festgelegten Vorstrom bzw. Bias ausgibt, wobei dieser Blutpuls mit festem Strom ein kürzeres Intervall besitzt, welches sogar ausreichender ist als das bei den Blutpulssignalen TS2 und TS4 bereitgestellte. In diesem Fall kann dieses Signal selbstverständlich kombiniert werden mit den Signalen TS1 bis TS4 zur Verwendung als ein Steuersignal T. Insbesondere, wenn das Blutpulssignal TS4 eingesetzt wird, so wird die Dauer des Anlegens des Bias an den Verformungsmesseinrichtungen 136-1 bis 136-4 sehr kurz, wie es in 38F gezeigt ist. Demzufolge ist es möglich, den Energieverbrauch auf einen sehr kleinen Wert zu begrenzen. In ähnlicher Weise, auch in diesem Fall, falls alle Teile der Erfassungssignalverarbeitungseinrichtung im Drucksensor 130 synchron mit einem Feststromblutpuls betrieben werden, kann die verbrauchte elektrische Energie sogar weiter reduziert werden. Schließlich, falls der Elektrizitätsfluss durch diese Teile nur während des Anlegens eines Bias ausgeführt wird, kann der Energieverbrauch auf einem sehr kleinen Wert gehalten werden.
Es ist notwendig, dass das Intervall des Anlegens eines Bias kurz genug ist, um hinreichend den Veränderungen in der Druckvibration zu entsprechen (d. h. das Abtasttheorem erfüllen), jedoch in Grenzen, welche es gestatten, dass die Vorrichtung die Ausgabe zur Reaktion empfängt.
Es ist wünschenswert, dass die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 auf dem gleich Halbleitersubstrat 132 gebildet sind. Eine Abscheidung der Elemente oder Bildung in einer einheitlichen Art und Weise an dem gleichen Halbleitersubstrat wird in einfacher Weise bewerkstelligt unter Verwendung von Halbleiterherstellungstechniken und ist genauer und bequem im Vergleich zu dem Fall, in welchem die druckempfindlichen Elemente an separaten Halbleitersubstraten gebildet oder angeordnet werden. Außerdem kann durch Verwendung der Halbleiterherstellungstechnologie der Blutpulswellendetektor extrem klein und hochgenau hergestellt werden.
(2) Prinzip der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung
Es wird nun das Prinzip der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung unter Verwendung eines Drucksensors 130 der oben beschriebenen Struktur erläutert. Außerdem wird angenommen, dass alle im Fokus des Interesses stehende Arterien bei der vorliegenden Erfindung unter der Hautoberfläche sind. 39 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Prinzips der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung. Zur Vereinfachung ist der in den 35A und B gezeigte Drucksensor 130 in dieser Figur weggelassen.
Wie es in 40 gezeigt ist, wird die halbkugelförmige Außenoberfläche des elastischen Gummis 131 gegen die Nachbarschaft einer Arterie (Radiusarterie 143 in dieser Erläuterung) gedrückt. Eine Vibration tritt an der Stelle Pn auf der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 auf auf Grund einer Druckvibrationswelle (d. h. Blutpulswelle), die von der Radiusarterie 143 erzeugt wird. Bei dieser Diskussion wird die Stelle Pn als das Vibrationszentrum angenommen. Die Vibration breitet sich durch den elastischen Gummi 131 aus, wobei die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 jeweilige elektrische Signale ausgeben, d. h. Erfassungssignale mit Spannungen V1 bis V4, welche die Blutpulswelle anzeigen.
Es wird nun das Prinzip der Koordinatenberechnung an der Druckvibrationsstelle erläutert.
Wenn die halbkugelförmige Oberfläche des elastischen Gummis 131 gegen die Nachbarschaft der Arterie gedrückt wird, so dass die Radiusarterie 143 in die Oberfläche L verlegt wird, dann findet zur Zeit t = n eine Vibration an der Stelle Pn an der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 statt auf Grund der Blutpulswelle, die von oder Radiusarterie 143 erzeugt wird. Diese Vibration breitet sich durch den elastischen Gummi 131 hindurch aus, wobei die Vibration sich im Verhältnis zum Quadrat der Ausbreitungsdistanz abschwächt.
Die Vibrationen werden durch druckempfindliche Elemente S1 bis S4 als Erfassungssignale mit Spannungen V1 bis V4 erfasst, welche die Blutpulswelle anzeigen.
Die folgende Gleichung bringt die kugelförmige Oberfläche des elastischen Gummis 131 zum Ausdruck: x2 + y2 + z2 = r2 (b)Hierbei gilt z > 0.
Wenn dementsprechend die Werte der Koordinaten (x, y) einer optionalen Stelle Pn auf der Kugelfläche des elastischen Gummis 131 als x_n, y_n ausgedrückt werden, dann kann aus Gleichung (b) folgendes abgeleitet werden:
Unter Heranziehung der Gleichung (c) und der obigen Gleichung (a) zur Angabe der Koordinaten jeder der Erfassungspositionen, können die Distanzen zwischen der Stelle Pn und jeder der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 aus den folgenden Gleichungen erhalten werden:
Wie es oben erwähnt wurde, schwächt sich die an der Stelle Pn erzeugte Vibration im Verhältnis zum Quadrat der Ausbreitungsdistanz ab. Demzufolge sind die durch jedes Element erfassten Spannungen V1 bis V4 umgekehrt proportional zum Quadrat der Distanz zwischen Pn und der Erfassungsposition des entsprechenden Elements. Dementsprechend können die folgenden Äquivalenzgleichungen aufgestellt werden:
Aus Gleichung (e) ergeben sich die Werte x_n, y_y der x- und y-Koordinaten der Stelle Pn wie folgt: xn = {(V1 – V3)*(a2 + r2)}/2a(V1 + V3) yn = {(V2 – V4)*(a2 + r2)}/2a(V2 + V4) (f)
Auf diese Weise, wenn eine Druckvibration auf Grund eines Drucks von einer Blutpulswelle an der Stelle Pn auf der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 stattfindet, so können dann die Koordinatenwerte x_n, y_y der Stelle Pn aus den Spannungen V1 bis V4 erhalten werden, die an den druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 erfasst werden. Das Erhalten der Koordinatenwerte x_n, y_n ist nichts anderes als das Erhalten der Koordinaten der Stelle P'n (siehe 39), was die vertikale Projektion der Stelle Pn auf die Ebene darstellt. Die "flache Oberfläche" gibt hierbei die flache Oberfläche (d. h. x-y-Ebene) an, auf welcher die Erfassungspositionen, der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 sich befinden, d. h. die Bodenfläche L des elastischen Gummis 131.
In Gleichung (f) wird der Koordinatenwert x_n aus den Spannungen V1 und V3 der längs der x-Achse vorgesehenen druckempfindlichen Elemente S1 und S2 erhalten, wohingegen der Koordinatenwert y_y aus den Spannungen V2 und V4 der längs der y-Achse vorgesehenen druckempfindlichen Elemente S2 und S4 erhalten wird. Ferner können die Koordinatenwerte x_n und y_n unabhängig voneinander erhalten werden, so dass es möglich ist, beim Berechnen der Koordinaten einen gegenseitigen Effekt zu beseitigen.
Wie es aus Gleichung (e) verständlich ist, kann die zum Erhalten der Koordinatenwerte x_n, y_n erforderliche Spannung erhalten werden unter Verwendung von gerade drei der vier druckempfindlichen Elemente S1 bis S4. Beim Berechnen von Werten eines Satzes von Koordinaten üben in diesem Fall jedoch die anderen Koordinatenwerte einen Einfluss aus. Um beispielsweise die Koordinatenwerte x_n, y_n unter Verwendung lediglich der druckempfindlichen Elemente S1 bis S3 zu berechnen, wird der Koordinatenwert x_n zunächst aus den Spannungen V1 und V3 berechnet. Der Koordinatenwert y_n kann dann aus der Spannung V2 berechnet werden, indem der Koordinatenwert x_n in die Gleichung (e) eingesetzt wird. Da jedoch in diesem Fall der Koordinatenwert y_n abhängig von den Spannungen V1 bis V2 ist, ist es nicht möglich, eine genaue Koordinatenberechnung zu erhalten, wenn es eine Differenz in der Ausgabecharakteristik der druckempfindlichen Elemente gibt.
Im Gegensatz dazu, wenn vier druckempfindliche Elemente vorgesehen sind, sind die Druckerfassungspositionen derart angeordnet, dass diese wechselweise symmetrisch zum Zentrum der Bodenfläche des elastischen Gummis 131 sind. Selbst wenn die Stelle, an welcher die Druckvibration erzeugt wird, sich auf der freiliegenden Oberfläche bewegt, sind die Dämpfungscharakteristiken des elastischen Gummis 131 aus diesem Grund äquivalent bezüglich jedes der druckempfindlichen Elemente. Ferner, falls die Bewegungsrichtung der Druckvibrationsstelle derart ist, dass diese durch den Gipfel des elastischen Gummis 131 geht und sich längs einer der Positionsachsen einer Erfassungsposition bewegt, dann kann die Ausbreitungsdistanz der elastischen Welle minimiert werden, was eine sogar noch genauere Druckerfassung gestattet.
(3) Betrieb des Blutpulswellendetektors
1. Art und Weise der Messung
Es wird nun eine einfache Erläuterung des Messmodus beim Ausführen einer Erfassung einer Druckvibration an einer Radiusarterie einer Versuchsperson gegeben.
41 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Außenstruktur einer Ausführungsform zeigt, bei welcher ein Drucksensor 130 in eine Armbanduhr einbezogen ist. Wie es in der Figur gezeigt ist, wölbt sich der elastische Gummi 131 des Drucksensors 130 von der Befestigungsseite eines gurtförmigen Halters 145 nach außen, der an einem eines Paars von Armbanduhrbändern 144, 144 vorgesehen ist. Wenngleich es in der Figur nicht detailliert gezeigt ist, besitzt das mit dem gurtförmigen Halter 145 versehene Band 144 eine Struktur, bei welcher das FPC ("flexible printed circuit")-Substrat, welches zur Zufuhr des Erfassungssignals von dem Drucksensor 130 vorgesehen ist, mit einem weichen Kunststoff beschichtet.
2. Betrieb
Wie es in den 42A und 42B gezeigt ist, ist die Armbanduhr 46, welche diesen Blutpulswellendetektor einbezieht, wenn verwendet, um das linke Handgelenk 147 einer Versuchsperson geschlungen, so dass der am gurtförmigen Halter 145 vorgesehene elastische Gummi 131 in der Nähe der Radiusarterie 143 angeordnet ist, was eine konstante Erfassung der Blutpulswelle gestattet. Ferner ist die Betriebsweise, bei welcher diese Vorrichtung um den Arm des Benutzers gewickelt wird, äquivalent zu derjenigen, bei welcher eine normale Armbanduhr verwendet wird.
Wenn der elastische Gummi 131 gegen die Nachbarschaft der Radiusarterie der Versuchsperson gedrückt wird, so werden an der Stelle Pn auf der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 zentrierte Vibrationen durch die Änderung im Blutfluss (d. h. Blutpulswelle) in der Arterie erzeugt. Diese Vibrationen breiten sich durch den elastischen Gummi 131 hindurch von der Stelle Pn zu Erfassungspositionen Q1 bis Q4 aus und werden zu Druckwellen in Hohlkammern 134-1 bis 134-4. Die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 erfassen dann diese Druckwellen als Spannungen V1 bis V4.
Eine Vielzahl von Analyseverarbeitungen wird in der Vorrichtung ausgeführt, die mit dem Blutpulswellendetektor verbunden ist, nachdem die erfassten Spannungen in digitale Werte umgewandelt wurden. Wenn dieser Blutpulswellendetektor jedoch nur zum Zwecke der Erfassung von Blutpulswellen eingesetzt wird, so ist es nicht notwendig, sämtliche der Spannungen V1 bis V4 in digitale Werte zu wandeln. Vielmehr braucht nur eine der Spannungen V1 bis V4, wie etwa diejenige mit dem größten Wert, gewandelt werden. Auch ist es akzeptabel, irgendeine Anzahl der Spannungen in digitale Werte zu wandeln, von einer bis zu allen.
(Strukturelle Modifikationen)

1. Die Gleichu ngen (b) bis (f), die hier eingesetzt werden, um die Koordinaten x_n, y_n der Stelle P'n zu erhalten, gehen davon aus, dass der elastische Gummi 131 eine perfekte Halbkugel ist, d. h. die Form besitzt, die erhalten wird, wenn eine Kugel entlang einer Ebene durch deren Zentrum geschnitten wird. Im Hinblick auf eine Verbesserung des dem Benutzer der Vorrichtung, an welcher der Drucksensor 130 angefügt ist, vermittelten Gefühls ist die Form des elastischen Gummis 131 bevorzugt in einer ungefähr konvexen Form geformt, die in 43A dargestellt ist. Außerdem, von Standpunkt der Fertigung her, ist es außerdem schwierig, den Drucksensor 130 in der Form einer perfekten Halbkugel herzustellen. Auf Grund der Schwierigkeit der Schnittoperation und dergleichen werden zahlreiche Sensoren hergestellt, die von diesem Ideal abweichen. Die 43A und 43B zeigen zwei extreme Beispiele, bei welchen der hergestellte Sensor wesentlich von einer perfekten Halbkugel abweicht. Selbst in diesem Fall, vorausgesetzt das die Abweichung innerhalb von Grenzen liegt, die immer noch eine genaue Messung ermöglichen, können die Koordinatenwerte x_n, y_n jedoch unter Verwendung der Gleichung (f) als eine Näherung erhalten werden.

Diese Näherung wird nun erläutert unter Heranziehung desjenigen Falls, in welchem die Form des elastischen Gummis 31 eine angenäherte Halbkugel ist, die gebildet ist durch Schneiden einer perfekten Kugel entlang einer Ebene, die um einen Betrag Δz von deren Zentrum versetzt ist. In diesem Fall lassen sich die Koordinaten (x, y, z) der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4, wenn der Radius des elastischen Gummis 131 r ist und das Zentrum der Halbkugel als Ursprung (0, 0, 0) definiert ist, wie folgt ausdrücken:
Q1(a, 0, Δz)
Q2(0, a, Δz)
Q3(–a, 0, Δz)
Q4(a, –0, Δz)
Dementsprechend kann das Quadrat des Abstands zwischen der Stelle Pn und jeder der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 erhalten werden wie in dem Fall der obigen Gleichungen (d), wobei die Gleichungen wie nachfolgend resultieren: P n Q 1 2 = (xn – a)2 + yn2 + (zn – Δz)2 P n Q 2 2 = xn2 + (yn – a)2 + (zn – Δz)2 P n Q 3 2 = (xn + a)2 + yn2 + (zn – Δz)2 P n Q 4 2 = xn2 + (yn + a)2 + (zn – Δz)2 (g)
In den obigen Gleichungen gilt:
Die an der Stelle Pn in diesem Fall erzeugte Vibration wird im Verhältnis zum Quadrat der Ausbreitungsdistanz im elastischen Gummi 131 gedämpft. Die durch jeden der Sensoren erfassten Werte der Spannungen V1 bis V4 sind daher umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen der Stelle Pn und der Erfassungsposition des entsprechenden Sensors. Mit anderen Worten sind das Produkt des Quadrats jedes der Abstände in Gleichung (g) und der Erfassungsspannungen V1 bis V4 wechselweise gleich, so dass die Koordinatenwerte x_n, y_n der der x- und y-Koordinaten der Stelle Pn wie folgt sind: xn = {(V1 – V3)*(a2 + r2 – 2zn*Δz + (Δz)2}]/2a(V1 + V3) yn = {(V2 – V4)*(a2 + r2 – 2zn*Δz + (Δz)2}]/2a(V2 + V4) (i)
In Gleichung (i) kann (Δz)² vernachlässigt werden, falls (Δz) hinreichend klein bezüglich der z-Achse ist. Ferner, wie es aus Gleichung (i) verständlich ist, kann (z_n*Δz) dadurch vernachlässigt werden, indem der Abstand des Sensors von dem Ursprung so groß wie möglich vorgesehen wird, wobei dieser in den Grenzen für den Radius r gehalten wird. Demzufolge wird die Gleichung (i), im Wesentlichen äquivalent zur Gleichung (f).

2. Die Koordinatenwerte x_n und y_n der Stelle P'n können erhalten werden durch Substituieren der Spannungen V1 bis V4 jedes der Erfassungssignale in Gleichung (f). Diese Koordinatenwerte können jedoch auch aus der nachfolgenden Gleichung erhalten werden.

Im Versuch wird nämlich eine feste Vibration an der freiliegenden Oberfläche des elastischen Gummis 131 erzeugt und die Beziehung zwischen den Koordinaten, an welchen die Vibration ausgeübt wurde, und das Verhältnis der Spannungen V1 bis V4 wird vorab gemessen. Dann wird eine Tabelle angefertigt, welche diese Beziehung zeigt. Um die Koordinatenwerte x_n, y_n der Stelle P'n zu erhalten, können die Koordinaten aus dieser Tabelle gelesen werden, welche dem Verhältnis der Spannungen V1 bis V4 entsprechen.
Demzufolge ist es nicht notwendig, dass der elastische Gummi 131 die Form einer Halbkugel besitzt. Vielmehr kann der elastische Gummi 131 eine konvexe Form besitzen, die in einfacher Weise gegen die Oberfläche gedrückt wird, an welcher Messungen ausgeführt werden.
Ausführungsform 2
Ein weiteres Strukturbeispiel des Drucksensors wird nun erläutert. 44A ist eine grobe Draufsicht zur Erläuterung der Struktur in diesem Beispiel. 44B ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente, dargestellt längs der x-Achse in 44A. Teile, die äquivalent zu den in den 35 und 36 gezeigten sind, sind mit den gleichen Bezugszahlen in dieser Figur bezeichnet und auf eine Erläuterung derselben wird verzichtet.
Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, ist eine Hohlkammer 134-1 am Drucksensor 130 vorgesehen, die an der Erfassungsposition Q1 offen ist. Ein Hohlrohr 148-1, welches zu der seitlichen Wand der Hohlkammer 134-1 geöffnet ist, erstreckt sich in Richtung auf das Zentrum der flachen Oberfläche L und ist mit einem Halbleitersubstrat 132 verbunden. Hohlkammern 134-2 bis 134-4 sind in ähnlicher Weise jeweils an Erfassungspositionen Q2 bis Q4 vorgesehen, wobei jeweilige Hohlrohre 148-2 bis 148-4 sich in ähnlicher Weise in Richtung auf das Zentrum der flachen Oberfläche L erstrecken. Druckempfindliche Elemente S1 bis S4 sind an dem Halbleitersubstrat 132 vorgesehen und sind mit deren Enden offen zu den Hohlrohren 148-1 bis 148-4 gelassen, welche sich von dem Zentrum des Drucksensors 130 nach Außen in die vier Richtungen erstrecken, wie angegeben.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Hohlkammern 134-1 bis 134-4 und die Hohlrohre 148-1 bis 148-4 eine andere Zusammensetzung aufweisen als diejenige des Halbleitersubstrats 132. Die Hohlkammern 134-1 bis 134-4 und die Hohlrohre 148-1 bis 148-4 können z. B. aus einem festen Körper 149 wie hartem Kunststoff oder Metall gebildet sein. In einem solchen Fall können die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 intensiv an dem Halbleitersubstrat 132 ausgebildet werden ohne die Erfassungspositionen Q1 bis Q4 zu berücksichtigen. In der Folge bietet dies den Vorteil einer Kostenreduzierung durch Erhöhung der Anzahl von druckempfindlichen Elementen, die sich im gleichen Oberflächenbereich befinden können.
Auch bei dieser Konstruktion können die Hohlkammern 134-1 bis 134-4 und die Hohlrohre 148-1 bis 148-4 mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, die einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, wie ein Wasser oder Alkohol, oder eine flüssige Substanz wie Gelatine.
Der Drucksensor 130 kann eine Konstruktion einsetzen, bei welcher eine herkömmliche Verformungsmesseinrichtung direkt an Erfassungspositionen Q1 bis Q4 an der Bodenfläche L angefügt werden, wobei Vibrationen an diesen Positionen als Verzerrung erfasst werden. Bei dieser Struktur erscheint jedoch eine Verzerrung von extrem kleinen Verformungen während des Drückens des elastischen Gummis 131 in der direkten Ausgabe. Dementsprechend ist eine Konstruktion weiter bevorzugt, bei welcher die Erfassung der akustischen Welle (Druckwelle) über eine Haftschicht 133 und die Hohlkammer 134-1 ausgeführt wird. In diesem Fall kann verhindert werden, dass extrem geringfügige Verlagerungen des elastischen Gummis 131 direkt auf die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 einwirken, wodurch die Erfassungsgenauigkeit verbessert wird.
Wenngleich das obige Beispiel vier druckempfindliche Elemente einsetzte, so sind außerdem auch drei Elemente akzeptabel, wie es oben erwähnt ist. Mit anderen Worten ist die Anzahl von vorgesehenen Elementen ausreichend, solange jede der Erfassungspositionen für die druckempfindlichen Elemente sich an der Bodenfläche der Halbkugel derart befindet, dass der Abstand zwischen jeder Erfassungsposition und einer Stelle auf der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 spezifiziert werden kann.
Ausführungsform 3
Bei dem Drucksensor 130 der vorangegangenen zwei Beispiele breitet sich die aus einer Vibration an der Stelle Pn entstehende akustische Welle nicht nur in Richtung der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 aus sondern breitet sich nahezu äquivalent in allen Richtungen des elastischen Gummis 131 aus. Aus diesem Grund wird der an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 erzeugte Druck bezüglich der Größe der an der Stelle Pn erzeugten Vibration klein. Jeder der Werte der Spannungen V1 bis V4 tendiert außerdem in Reaktion darauf klein zu werden. Dementsprechend ist es bei diesen Beispielen ein Nachteil, dass das Signal-zu-Rausch-Verhältnis bzw. "S/N-Verhältnis" sich leicht verschlechtert. Daher verwirklichen die gegenwärtig. und als nächstes. erläuterten Ausführungsformen eine Verbesserung im S/N-Verhältnis.
Die vorliegenden Erfinder haben experimentell bestätigt, dass, wenn ein Teil 150 mit einem höheren Koeffizienten der Elastizität als bei dem elastischen Gummi 131 (z. B. fester Kunststoff, Metall oder dergleichen) auf die halbkugelförmige Oberfläche des elastischen Gummis 131 aufgeschichtet wird, wie es in 45 gezeigt ist, die von den druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 ausgegebenen Spannungen V1 bis V4 größer sind als in dem Fall, in welchem diese Beschichtung mit dem Teil 150 nicht eingesetzt wird. Es ist anzunehmen, dass dies so ist, weil die Anwesenheit des Teils 150 es erschwert, dass oberflächliche akustische Wellen sich entlang der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 ausbreiten, so dass stattdessen etwas von den Wellen hin zu dem Zentrum läuft. In der Folge trägt dieser Anteil der Wellen zu einem Anstieg des Drucks an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 bei, so dass die Ausgangsspannung der druckempfindlichen Elemente sogar größer wird. Mit anderen Worten ist anzunehmen, dass die Transferfunktion, welche die Ausbreitung einer akustischen Welle von der halbkugelförmigen Oberfläche hin zu einer Erfassungsposition angibt, verbessert wird.
Auf Grund des Vorhandenseins der Beschichtung mit dem Teil 150 gibt es außerdem keinen direkten Kontakt zwischen Benutzer/Versuchsperson und elastischem Gummi 131. Eine Degradation des elastischen Gummis 131 durch Hautöle oder dergleichen wird somit vermieden.
Ausführungsform 4
Wie es in 46 gezeigt ist, kann eine Mehrzahl von kleinen Stücken 151 des Teils 150 über die halbkugelförmige Oberfläche des elastischen Gummis 131 verteilt vorgesehen sein. Die kleinen Stücke 151 können eingebettet oder angefügt an der Oberfläche der Halbkugel sein (in 46 sind die kleinen Stücke 151 anhaftend gezeigt).
Von den kleinen Stücken 151 sich zu einer Erfassungsposition ausbreitende Wellen liefern eine größere Verbesserung in der Transferfunktion der akustischen Welle als dies bei Wellen der Fall ist, die sich von der freiliegenden Oberfläche des elastischen Gummis 131 zur Erfassungsposition ausbreiten. Aus diesem Grund tendiert die Vibrationsstelle Pn auf der Oberfläche der Halbkugel dazu, selektiv durch die Positionen begrenzt zu werden, an welchen die kleinen Stücke 151 gesetzt sind. Es entsteht insofern ein Problem als die Koordinatenwerte der Stelle Pn zu den Verteilungswerten werden, an welchen die Positionen der kleinen Stücke 151 auf die Bodenfläche L projiziert sind. Da jedoch die Ausgangsspannungen V1 bis V4 der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 groß vorgesehen werden können, ist dies von Vorteil, wenn die Auflösung während der Blutpulswellenerfassung vergleichsweise grob ist. Außerdem kann dieses Problem auch dadurch gelöst werden, indem zahlreiche kleine Stücke 151 effizient angeordnet werden.
(Modifikationen)

1. Der Unterschied in den Ausgabecharakteristiken der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 kann durch folgende Methode aufgehoben werden. Diese Methode verwendet die Technik einer Berechnung von Koordinatenwerten für die Stelle P'n unter Verwendung von drei druckempfindlichen Elementen, wie oben beschrieben bei "Prinzip der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung", Abschnitt 1, Teil 8-(2) dieses Kapitels. Zunächst werden drei der vier druckempfindlichen Elemente ausgewählt und werden die Koordinatenwerte x_n, y_n unter Verwendung gerade dieser druckempfindlichen Elemente berechnet. Als nächstes wird eine andere Kombination der druckempfindlichen Elemente gewählt und werden die Koordinatenwerte x_n, y_n in der gleichen Weise berechnet. Wenn drei Dinge aus vier verschiedenen Dingen gewählt werden, so gibt es vier verschiedene mögliche Kombinationen (=₄C₃). Dementsprechend werden zwei weitere verschiedene Kombinationen von drei druckempfindlichen Elementen gewählt und zum Berechnen der Koordinatenwerte x_n, y_n in der gleichen Weise verwendet. Die Koordinatenwerte x_n, y_n, die unabhängig aus jeder dieser verschiedenen Kombinationen berechnet wurden, sollten äquivalent sein, falls die Ausgabecharakteristiken der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 alle die gleichen sind. Hypothetisch könnte dies dann so interpretiert werden, dass die Ausgabecharakteristiken der jeweiligen druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 nicht die gleichen sind, falls diese Koordinatenwerte nicht äquivalent sind. Falls die erfasste Spannung stattdessen aus den berechneten Koordinaten korrigiert wird, und die berechneten Koordinaten zur Übereinstimmung gebracht werden, so ist es dann möglich, dass die Unterschiede in den Ausgabecharakteristiken, welche einzelne Unterschiede in den druckempfindlichen Elementen begleiten, sich gegenseitig auslöschen. Somit wird es möglich, genauere Koordinatenwerte zu erhalten.
2. Das vorangegangene Beispiel verwendete eine Gestaltung, bei welcher die Blutpulswelle der Radiusarterie unter Verwendung einer Vorrichtung erfasst wurde, die in eine Armbanduhr integriert ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Nämlich können, zusätzlich zu der Konstruktion mit einer Armbanduhr, andere Konstruktionen zum Erfassen der Blutpulswelle eingesetzt werden, wobei ein solches Beispiel in 47 gezeigt ist.

Bei dem Beispiel in 47 wird ein Drucksensor 130 gegen die Nachbarschaft der Halsschlagader einer Versuchsperson gedrückt, z. B. unter Verwendung eines Klebestreifens 152. Ein Erfassungssignal von dem Drucksensor 130 wird über ein Kabel CB zum Vorrichtungshauptkörper BD für eine Analyse der Blutpulswelle zugeführt.
Abschnitt 2: Schlagvolumen pro Schlag
(1) Definition von "Schlagvolumen pro Schlag"
Das Schlagvolumen pro Schlag ist dasjenige Blutvolumen, welches bei jedem Herzschlag aus dem Herz gepumpt wird. Dieses Volumen ist äquivalent zu der Fläche der Wellenform für den Blutfluss vom Herzen.
(2) Methode zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag
Das Schlagvolumen pro Schlag kann berechnet werden unter Verwendung der so genannten "Kontraktionsperiodenflächenmethode". Bei dieser Methode wird die Fläche S der Wellenform des Abschnitts der Blutpulswelle, welcher der Kontraktionsperiode des Herzen entspricht, aus der gemessenen Blutpulswellenform berechnet. Unter Verwendung der in 48 gezeigten Blutpulswellenform als ein Beispiel ist die Fläche der Region, die sich von dem Anstieg in der Wellenform zu der Kerbe erstreckt (d. h. die in der Figur gestrichelte Fläche) als Fläche S definiert. Wenn eine vorbestimmte Konstante mit Ksv definiert wird, dann kann das Schlagvolumen pro Schlag SV aus der folgenden Gleichung berechnet werden: Schlagvolumen pro Schlag SV [ml] = Fläche Ssv [mmHg*s] × Konstante Ksv
Nachfolgend werden Anordnungen zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag zusammen mit der Anordnung zum Messen der Blutpulswelle beschrieben.
Abschnitt 3: Anordnung zum Messen der Blutpulswelle und des Schlagvolumens pro Schlag
Eine Vielzahl von Anordnungen zum Erfassen der Blutpulswelle und zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag wird in diesem Abschnitt erläutert.
(1) Erste Anordnung
Wie es in 49 gezeigt ist, sind ein Blutpulswellendetektor 160 und eine Messeinrichtung 161 zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag vorgesehen, um die Wellenform bei der Radiusarterie und das Schlagvolumen pro Schlag bei einer Versuchsperson zu messen. Mit anderen Worten erfasst, in der Figur, der Blutpulswellendetektor 160 die Radiusarterienwellenform über eine Sensor, der an dem Handgelenk der Versuchsperson angefügt ist, wohingegen der Blutdruck der Versuchsperson über eine Manschette erfasst wird, die an deren Oberarm angefügt ist. Die Radiusarterienwellenform wird unter Verwendung des Blutdrucks korrigiert und die somit korrigierte Radiusarterienwellenform wird als ein elektrisches Signal (analoges Signal) ausgegeben. Die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung 161 misst andererseits das Schlagvolumen pro Schlag bei der Versuchsperson und gibt ein dieses Ergebnis angebendes elektrisches Signal aus.
(2) Zweite Anordnung
Zusätzlich zu der Konstruktion, welche zwei separate Manschetten einsetzt, wie es in 49 gezeigt ist, ist auch eine Konstruktion wie in 50 gezeigt möglich, bei welcher der Blutpulswellendetektor 160 und die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung 161 sich eine Manschette S1 teilen.
Außerdem ist die Messung der Blutpulswelle und des Schlagvolumens pro Schlag nicht auf die Stellen an dem Körper beschränkt, wie es in 49 und 50 gezeigt ist, sondern kann an irgendeinem Ort auf dem Körper der Versuchsperson aufgenommen werden. Mit anderen Worten, wenngleich die obige Diskussion eine Anordnung betraf, in welcher Messungen unter Verwendung einer Manschette ausgeführt wurden, die am Oberarm der Versuchsperson angefügt ist, so ist es bevorzugt, dass eine Manschette nicht eingesetzt wird, um die Unannehmlichkeit für die Versuchsperson zu verringern. Dementsprechend werden dritte und vierte Anordnungen vorgeschlagen, wie unten erläutert.
(3) Dritte Anordnung
Bei dieser Anordnung werden die Radiusarterienwellenform und das Schlagvolumen pro Schlag beide am Handgelenk gemessen. Wie es in 51 gezeigt ist, ist bei dieser Konstruktion ein Sensor 165 bestehend aus einem Sensor zum Messen des Blutdrucks und ein Sensor zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag an dem Band 167 einer Armbanduhr 166 angefügt, wobei die weiteren strukturellen Komponenten 168 der Vorrichtung im Hauptkörper der Armbanduhr 166 untergebracht sind. Wie es in der Figur gezeigt ist, kann ein Druckblutpulswellensensor wie oben beschrieben z. B. als Sensor 165 eingesetzt werden.
(4) Vierte Anordnung
Eine weitere Anordnung, die vorgeschlagen werden kann, ist eine, bei welcher die Blutpulswelle und das Schlagvolumen pro Schlag am Finger gemessen werden. Ein Aufbaubeispiel einer Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in 52 gezeigt. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, ist ein Sensor 169 bestehend aus einem Sensor zum Messen des Blutdrucks und ein Sensor zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag an der Wurzel des Fingers (in der Figur der Zeigefinger) angefügt, wohingegen die anderen strukturellen Komponenten 170 in einer Armbanduhr 171 untergebracht sind und über Leitungsdrähte 172, 172 mit dem Sensor 169 verbunden sind.
Durch Kombinieren der dritten und vierten Anordnungen zum Ausführen von Messungen ist es möglich, eine Ausführungsform zu realisieren, bei welcher das Schlagvolumen pro Schlag am Handgelenk gemessen wird und die Blutpulswelle an der Fingerspitze gemessen wird, oder umgekehrt, eine Anordnung, bei welcher das Schlagvolumen pro Schlag an der Fingerspitze gemessen wird und die Blutpulswelle der Radiusarterie am Handgelenk gemessen wird.
Durch Einsetzen einer Konstruktion, bei welcher eine Manschette nicht verwendet wird, wie bei den dritten und vierten, oben diskutierten Anordnungen, ist es nicht erforderlich, die Hemdsärmel der Versuchsperson hochzukrempeln. Die Bürde für die Versuchsperson während der Messung ist somit verringert.
(5) Fünfte Anordnung
Die in 53 gezeigte Struktur kann in dem Fall einer Ausführungsform in Betracht gezogen werden, die nur eine Manschette einsetzt. Wie es in dieser Figur vorgesehen ist besteht der Sensor 173 aus einem Sensor zum Messen des Blutdrucks und einem Sensor zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag, wobei alle anderen strukturellen Komponenten 174 der Vorrichtung am Oberarm der Versuchsperson mittels einer Manschette angefügt sind. Dementsprechend ist dies eine einfachere Struktur als die in 49 gezeigte.
(6) Sechste Anordnung
Das Wesen dieser Anordnung unterscheiden sich etwas von den vorangegangenen fünf Anordnungen. Bei dieser Anordnung kann nämlich das Schlagvolumen pro Schlag abgeleitet werden aus der Radiusarterienwellenform (vgl. Kapitel 4, Abschnitt 1, Teil 1 für Details). In diesem Fall ist eine Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung 161, wie sie in 49 gezeigt ist, nicht erforderlich, und die Anordnung zum Ausführen von Messungen ist wie in 54 gezeigt vorgesehen.
(7) Siebente Anordnung

1. Wenn die Radiusarterienblutpulswellen abgenommen werden und das Schlagvolumen pro Schlag gemessen wird, so kann eine Gestaltung in Betracht gezogen werden, bei welcher der Benutzer zu einer vorbestimmten Zeit vor der Ausführung der Messungen eine Mitteilung erhält. Diese Mitteilung kann durch ein Läuten oder dergleichen bewirkt werden und ist dazu vorgesehen, die Versuchsperson daran zu erinnern, die Manschette zur Vorbereitung der durchzuführenden Messungen anzulegen. Zu allen anderen Zeiten kann die Versuchsperson sich dann frei bewegen ohne die Manschette zu tragen.
2. Außerdem kann die Versuchsperson mit einem tragbaren drahtlosen Funkrufempfänger ausgestattet werden, mittels welchem diese gerufen werden kann, wenn die geplante Zeit für die Aufnahme von Messungen naht.

Kapitel 3
Extraktion von charakteristischer Information aus der Blutpulswelle
Um die Blutpulswellenformen zu analysieren, die durch den in Kapitel 2 erläuterten Blutpulswellendetektor aufgenommen wurden, ist es erforderlich, eine Information zu extrahieren, welche die Charakteristiken der Blutpulswellenform zeigt. Die Technik zum Extrahieren dieser charakteristischen Information ist die gleiche für jede der unten erläuterten Vorrichtungen. Dementsprechend erläutert dieses Kapitel die Details dieser charakteristischen Information und die Mittel, die zur Realisierung einer Extraktion der charakteristischen Information aus der Wellenform der Blutpulswelle eingesetzt werden.
Abschnitt 1: Wellenformparameter
Teil 1: Definition von Wellenformparametern
Die Wellenform eines Schlags einer Blutpulswelle besitzt eine Form, wie diese in 55 gezeigt ist. Der Blutdruck ist an der vertikalen Achse aufgetragen, wohingegen die Zeit an der horizontalen Achse gemessen wird. Die Wellenformparameter zum Spezifizieren der Form der Wellenform der Blutpulswelle werden unten beschrieben.

1. Die Zeit t6 ist die Zeitperiode zwischen dem Beginn des Anstiegs bei aufeinanderfolgenden Wellenformen, die mit aufeinanderfolgenden Schlägen verbunden sind (nachfolgend wird dieser Beginn des Anstiegs in der Wellenform als "Zeit des Blutpulswellenbeginns" bezeichnet).
2. y1 bis y5 sind Blutdruckwerte für den Maximumpunkt P1, den Minimumpunkt P2, den Maximumpunkt P3, den Minimumpunkt P4 und den Maximumpunkt P5, welche nacheinander in der Blutpulswelle erscheinen.
3. Die verstrichenen Zeiten t1 bis t5 repräsentieren die jeweiligen Zeiten, die von dem Blutpulswellenbeginn bis zu jedem der Punkte P1 bis P5 jeweils verstrichen sind.

Teil 2: Wellenformextraktionsspeicher
Beim Berechnen von Wellenformparametern wird die so genannte Spitzeninformation, d. h. eine Information betreffend jeden dieser Maximum- und Minimumpunkte extrahiert. Der unten diskutierte Wellenformextraktionsspeicher extrahiert diese Spitzeninformation aus den aufgenommenen Blutpulswellenformen. Da die Details der Spitzeninformation in Beziehung stehen zu dem Aufbau und Betrieb des Wellenformextraktionsspeichers, wird die Spitzeninformation erläutert nachdem die Schaltungsstruktur erläutert wurde.
(1) Schaltungsstruktur
Die Struktur des Wellenformextraktionsspeichers 180 wird mit Bezug auf 56 erläutert. In dieser Erläuterung ist angenommen, dass der Wellenformextraktionsspeicher 180 durch einen Mikrocomputer 181 gesteuert wird.
Die Bezugszahl 182 in dieser Figur ist ein A/D-Wandler, welcher das von jedem der in Kapitel 2 beschriebenen Blutpulswellendetektoren ausgegebene Blutpulswellensignal entsprechend einem Abtasttakt f mit festgelegtem Zyklus in ein Digitalsignal wandelt.
Die Bezugszahl 183 bezeichnet ein Tiefpassfilter, welches aus den sequentiell von dem A/D-Wandler 182 ausgegebenen Digitalsignalen diejenigen Komponenten entfernt, welche eine bestimmte Grenzfrequenz übersteigen, und welches dieses Ergebnis als einen Wellenformwert W sequentiell ausgibt.
Die Bezugszahl 184 bezeichnet einen aus einem RAM gebildeten Wellenformspeicher, der die Wellenformwerte W, die über das Tiefpassfilter 183 zugeführt werden, sequentiell speichert.
Die Bezugszahl 191 ist ein Wellenformwertadresszähler, der mit einem Zählen des Abtasttakts f während der Zeitdauer beginnt, in welcher der Mikrocomputer 181 einen START-Befehl zum Beginnen einer Erfassung der Blutpulswellen ausgibt. Der Wellenformadresszähler 191 gibt das Zählerergebnis als die Wellenformwertadresse ADR1 aus, bei welcher der Wellenformwert W zu schreiben ist. Diese Wellenformwertadresse ADR1 wird durch den Mikrocomputer 181 überwacht.
Die Bezugszahl 192 bezeichnet einen Wähler. Wenn der Mikrocomputer 181 kein Wahlsignal S1 ausgibt, wählt der Wähler 192 die durch den Wellenformwertadresszähler 191 ausgegebene Wellenformwertadresse ADR1 und liefert die gewählte Wellenformwertadresse ADR1 zum Adresseingangsanschluss des Wellenformspeichers 184. Im Gegensatz dazu, wenn durch den Mikrocomputer 181 ein Wahlsignal S1 ausgegeben wird, so wählt der Wähler 192 die Ausleseadresse ADR4, die durch den Mikrocomputer 181 ausgegeben wird, und liefert die gewählte Ausleseadresse ADR4 zum Adresseingangsanschluss des Wellenformspeichers 184.
Die Bezugszahl 201 in der Figur ist eine Differenzierschaltung, welche das zeitliche Differenzial der Wellenformwerte W berechnet, die sequentiell von dem Tiefpassfilter 183 ausgegeben werden.
202 ist eine Nulldurchgangerfassungsschaltung, welche einen Nulldurchgangerfassungsblutpuls Z ausgibt, wenn das zeitliche Differenzial des Wellenformwerts W 0 ist, da der Wellenformwert W einen Maximum- oder Minimumwert annimmt. Genauer gesagt ist die Nulldurchgangerfassungsschaltung 202 dazu vorgesehen, Spitzen P1, P2 ... in der Wellenform der in 57 dargestellten Blutpulswelle zu erfassen. Der Nulldurchgangerfassungsblutpuls Z wird ausgegeben, wenn die Wellenformwerte W, welche diesen Spitzen entsprechen, eingegeben werden.
203 ist ein Spitzenadresszähler. Der Spitzenadresszähler 203 zählt den Nulldurchgangerfassungsblutpuls Z, während der Mikrocomputer 181 einen START-Befehl zum Beginnen einer Erfassung der Blutpulswellen ausgibt. Der Spitzenadresszähler 203 gibt dann das gezählte Ergebnis als eine Spitzenadresse ADR2 aus.
204 ist eine gleitendes Mittel-Berechnungsschaltung, welche den Mittelwert des zeitlichen Differenzials für eine festgelegte Anzahl von vergangenen Wellenformwerten W berechnet, die von der Differenzierschaltung 201 bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt ausgegeben wurden. Das berechnete Ergebnis wird als eine Steigungsinformation SLP ausgegeben, welche die Steigung der Blutpulswelle bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt angibt.
205 bezeichnet einen Spitzeninformationsspeicher, der dazu vorgesehen ist, die unten erläuterte Spitzeninformation zu speichern. Die Spitzeninformation wird detaillierter unten erläutert. Die Details betreffend die in 58 gezeigte Spitzeninformation sind nämlich wie folgt aufzulisten:
1. Wellenformwertadresse ADR1
Die Wellenformwertadresse ADR1 ist die von dem Wellenformwertadresszähler 191 ausgegebene Schreibadresse, wenn der von dem Tiefpassfilter 183 ausgegebene Wellenformwert W ein Maximum- oder Minimumwert ist. Mit anderen Worten ist dies die Schreibadresse im Wellenformspeicher 184 für einen Wellenformwert W, welcher einem Maximum- oder Minimumwert entspricht.
2. Spitzenart B/T
Die Spitzenart ist eine Information, die angibt, ob der in die Wellenformwertadresse ADR1 geschriebene Wellenformwert W ein Maximumwert T (Oben bzw. "Top") oder ein Minimumwert B (Unten bzw. "Bottom") ist.
3. Wellenformwert W
Dies ist der Wellenformwert, welcher den Maximum- oder Minimumwerten entspricht.
4. Hubinformation STRK
Die Hubinformation STRK ist das Ausmaß der Änderung im Wellenformwert von dem unmittelbar vorausgehenden Spitzenwert zu dem betreffenden Spitzenwert.
5. Steigungsinformation SLP
Dies ist der gemittelte Wert des zeitlichen Differenzials einer festgelegten Anzahl von vergangenen Wellenformwerten bis zum betreffenden Spitzenwert.
(2) Schaltungsbetriebsweise
Es wird nun der Wellenformextraktionsspeicher 180 unter der Steuerung des Mikrocomputers 181 erläutert.
(a) Sammeln bzw. Erfassen der Wellenform und der korrespondierenden Spitzeninformation
Wenn der Mikrocomputer 181 einen START-Befehl ausgibt, um das Erfassen von Wellenformen zu beginnen, beenden der Wellenformwertadresszähler 191 und der Spitzenadresszähler 203, um zurückgesetzt zu werden.
Demzufolge wird der Zähler für den Abtasttakt f durch den Wellenformwertadresszähler 191 gestartet. Der Zählerwert wird über den Wähler 192 als Wellenformwertadresse ADR1 zum Wellenformspeicher 184 zugeführt. Die von dem menschlichen Körper erfassten Blutpulswellensignale werden dem A/D-Wandler 182 eingegeben und entsprechend dem Abtasttakt f sequentiell in Digitalsignale gewandelt. Diese gewandelten Digitalsignale werden dann über das Tiefpassfilter 183 als Wellenformwerte W sequentiell ausgegeben. Die in dieser Weise ausgegebenen Wellenformwerte W werden sequentiell zu dem Wellenformspeicher 184 geliefert und in den Speicherbereich geschrieben, der zu diesem Zeitpunkt durch die Wellenformwertadresse ADR1 bestimmt wird. Als Folge der vorangegangenen Operationen wird im Wellenformspeicher 184 ein kontinuierlicher Wellenformwert W gespeichert, welcher der Wellenform der Radiusarterie entspricht. Dieser kontinuierliche Wellenformwert W ist in 57 gezeigt.
Parallel zu der vorangegangenen Operation werden eine Erfassung von Spitzeninformation und ein Schreiben zum Spitzeninformationsspeicher 205 ausgeführt, wie es unten erläutert wird.
Zunächst wird das zeitliche Differenzial der von dem Tiefpassfilter 183 ausgegebenen Wellenformwerte W an der Differenzierschaltung 201 berechnet, und dann der Nulldurchgangerfassungsschaltung 202 und der Berechnungsschaltung 204 für das gleitende Mittel eingegeben. Die gleitendes Mittel-Berechnungsschaltung 204 berechnet den gemittelten Wert (d. h. den Wert des gleitenden Mittels) einer spezifizierten vergangenen Anzahl von zeitlichen Differenzialen jedes Mal, wenn das zeitliche Differenzial eines Wellenformwerts W geliefert wird, und gibt das berechnete Ergebnis als Steigungsinformation SLP aus. Ein positiver Wert wird für die Steigungsinformation SLP ausgegeben, wenn der Wellenformwert W steigt oder einen Maximumwert erreicht hat. Umgekehrt wird ein negativer Wert für die Steigungsinformation SLP ausgegeben, wenn der Wellenformwert W fällt oder einen Minimumwert erreicht hat.
Wenn beispielsweise der Wellenformwert W, welcher dem in 57 gezeigten Maximumpunkt P1 entspricht, von dem Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, so wird 0 von der Differenzierschaltung 201 als das zeitliche Differenzial ausgegeben und wird der Nulldurchgangerfassungsblutpuls Z von der Nulldurchgangerfassungsschaltung 202 ausgegeben.
Demzufolge nimmt der Mikrocomputer 181 zu diesem Zeitpunkt die Wellenformadresse ADR1 auf, welches der Zählerwert des Wellenformwertadresszählers 191 ist, sowie den Wellenformwert W, die Spitzenadresse ADR2, welche der Zählerwert des Spitzenadresszählers ist (hier: ADR2 = 0), und die Steigungsinformation SLP. Ferner, wenn der Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z ausgegeben wird, so wird der Zählerwert ADR2 des Spitzenadresszählers 203 1.
Der Mikrocomputer 181 erzeugt die Spitzenart B/T basierend auf dem Vorzeichen der aufgenommenen Steigungsinformation SLP. In diesem Fall, wenn der Wellenformwert W des Maximumwerts P1 ausgegeben wird, dann wird eine positive Steigungsinformation zu diesem Zeitpunkt ausgegeben. Demzufolge setzt der Mikrocomputer 181 den Wert der Spitzeninformation B/T auf einen entsprechenden Maximumwert. Der Mikrocomputer 181 gibt die Spitzenadresse ADR2, wie sie ist, die von dem Spitzenadresszähler 203 aufgenommen wurde (hier: ADR2 = 0) als Schreibadresse ADR3 an und schreibt den Wellenformwert W, die Wellenformadresse ADR1 davon, die Spitzenart B/T und die Steigungsinformation SLP als die erstmalige Spitzeninformation in den Spitzeninformationsspeicher 205. Wenn die erstmalige Spitzeninformation geschrieben wird, so wird die Hubinformation STRK nicht erzeugt oder geschrieben, da es keine unmittelbar vorangehende Spitzeninformation gibt.
Wenn beispielsweise der Wellenformwert W, welcher der in 57 gezeigten Minimumstelle B2 entspricht, nachfolgend von dem Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, so wird der Nulldurchgangerfassungsblutpuls Z in der gleichen Weise wie oben ausgegeben, und die Schreibadresse ADR1, der Wellenformwert W, die Spitzenadresse ADR2 (= 1) und die Steigungsinformation SLP (< 0) werden durch den Mikrocomputer 181 aufgenommen.
Als nächstes bestimmt der Mikrocomputer 181, in der gleichen Weise wie oben, die Spitzenart B/T (in diesem Fall B) basierend auf der Steigungsinformation SLP. Als nächstes wird die Adresse, welche um 1 geringer ist als die Spitzenadresse ADR2, durch den Mikrocomputer 181 ausgelesen und als Adresse ADR3 dem Spitzeninformationsspeicher 205 zugeführt. Der aufgezeichnete Wellenformwert W, der erstmalig geschrieben wird, wird dann gelesen. Als nächstes berechnet der Mikrocomputer 181 die Differenz zwischen dem Wellenformwert W, der zur gegenwärtigen Zeit von dem Tiefpassfilter 183 aufgenommen wurde, und dem Wellenformwert W, der aus dem Spitzeninformationsspeicher 205 ausgelesen wurde, der erstmalig aufgenommen wurde, wodurch die Hubinformation STRK erhalten wird. Die somit erhaltene Spitzenart B/T und Hubinformation STRK werden im Aufzeichnungsbereich entsprechend der Spitzenadresse ADR3 = 1 im Spitzeninformationsspeicher 205 als zweimalige Spitzeninformation zusammen mit anderer Information geschrieben, wie der Wellenformwertadresse ADR1, dem Wellenformwert W und der Steigungsinformation SLP. Die gleiche Operation wird dann ausgeführt, wenn die Spitzen P3, P4, ... erfasst werden.
Nachdem eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, stoppt der Mikrocomputer 181 die Ausgabe des Wellenformerfassungsbefehls START und das Erfassen bzw. Sammeln des Wellenformwerts W und der Spitzeninformation endet.
(b) Blutpulswellenform-Zerlegungsverarbeitung
Der Mikrocomputer 181 führt eine Verarbeitung aus, um aus den verschiedenen Informationen, die in dem Spitzeninformationsspeicher 205 gespeichert sind, diejenige Information zu spezifizieren, welche der Wellenform eines einzigen Schlags entspricht, für welchen die Wellenformparametersammlung ausgeführt wird.
Zunächst werden die Steigungsinformation SLP und die Hubinformation STRK entsprechend jeder der Spitzen P1, P2, ... aufeinanderfolgend aus dem Spitzeninformationsspeicher 205 ausgelesen. Als nächstes werden aus jeder Hubinformation die Hubinformationen entsprechend positiven Steigungen ausgewählt (d. h. die entsprechende Steigungsinformation SLP, die positiv ist). Eine bestimmte Anzahl der größten Werte wird dann aus dieser Hubinformation ausgewählt. Als nächstes wird aus der gewählten Hubinformation diejenige Hubinformation ausgewählt, welche mittleren Werten entspricht, und die Hubinformation für den Anstiegsabschnitt (z. B. der in 57 durch das Symbol STRKM bezeichnete Anstiegsabschnitt) der Blutpulswelle eines Schlags, an welchem die Wellenformparameterextraktion auszuführen ist, erhalten. Dann wird die Spitzenadresse, welche der Spitzenadresse dieser Steigungsinformation vorausgeht (d. h. die Spitzenadresse an der Stelle P6; der Beginn der Blutpulswelle eines Schlags, für welchen die Wellenformparameterextraktion durchzuführen ist) erhalten.
(c) Extraktion von Wellenformparametern
Der Mikrocomputer 181 berechnet jeden Wellenformparameter durch Bezugnahme auf jede Spitzeninformation entsprechend der Blutpulswelle eines Schlags, aufgezeichnet im Spitzeninformationsspeicher 205. Diese Verarbeitung kann wie folgt erzielt werden.
1. Blutdruckwerte y1 bis y5
Die Wellenformwerte entsprechend den Spitzen P7 bis P11 werden als y1 bis y5 definiert.
2. Zeit t1
Die Wellenformadresse entsprechend der Spitze P6 wird von der Wellenformadresse entsprechend der Spitze P7 subtrahiert. t1 wird berechnet durch Multiplizieren der Periode des Abtasttakts f mit diesem Ergebnis.
3. Zeit t2 bis t6
Wein dem Fall von t1 oben werden t2 bis t6 basierend auf der Differenz in den Wellenformadressen zwischen jeder der entsprechenden Spitzen berechnet.
Ferner wird jeder der Wellenformparameter, die auf diese Weise erhalten werden, im Pufferspeicher im Mikrocomputer 181 gespeichert.
(3) Modifikation

1. Die im Wellenformspeicher 184 und im Spitzeninformationsspeicher 205 gespeicherte Information kann für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt werden, zusätzlich zur Extraktion der Wellenformparameter. Nachdem die oben beschriebenen Schaltungsoperationen (a) und (b) ausgeführt wurden, extrahiert in diesem Fall der Mikrocomputer 181 diese Information und führt eine Vielzahl von Analysen und eine Diagnose aus.
2. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Blutpulswellenformparametern kann eine Vielzahl von weiteren Modifikationen in Betracht gezogen werden. Wenn diese Schaltung bei der Diagnose des Menschen verwendet wird, so können dementsprechend Modifikationen vorgesehen werden, um diejenigen Parameter zu erhalten, welche für die Diagnose am besten geeignet sind.

Abschnitt 2: Blutpulswellenspektrum
Teil 1: Signifikanz des Blutpulswellenspektrums
Es ist bekannt, dass das aus einer Frequenzanalyse der Blutpulswellenform erhaltene Frequenzspektrum als eine Information dienen kann, welche die Charakteristiken der ursprünglichen Blutpulswellenformen angibt. Im Besonderen werden die Amplitude und die Phase des Frequenzspektrums als eine Information betreffend die Charakteristiken der Blutpulswelle verwendet.
Teil 2: Frequenzanalyseeinrichtung
FFT ("Fast Fourier Transform") und dergleichen sind als allgemeine Methoden verfügbar, um eine Frequenzanalyse von Wellenformen auszuführen, und werden dementsprechend als Methoden zum Ausführen einer Frequenzanalyse von Wellenformen als erstes in Betracht gezogen. Die einzelnen Wellen, welche die Wellenform der Blutpulswelle ausbilden, besitzen nicht die gleiche Form und verändern sich darüber hinaus im Laufe der Zeit. Außerdem sind die Wellenlängen jeder Welle nicht konstant. Wenn in diesem Fall die FFT eingesetzt wird, so wird eine Methode eingesetzt, bei welcher die FFT ausgeführt wird durch Betrachten von Blutpulswellen, welche diese Art von chaotischer Bewegung als Wellenformen mit einer extrem langen Periode aufzeigen.
Wenn die FFT eingesetzt wird, so kann das Wellenblutpulsspektrum im Detail erhalten werden, wobei jedoch das Berechnungsausmaß dazu tendiert, sehr groß zu werden. Für Anwendungen, bei welchen das im Zeitverlauf erzeugte Wellenblutpulsspektrum rasch erhalten wird, haben die vorliegenden Erfinder deshalb die unten erläuterte Frequenzanalyseeinrichtung entwickelt. Diese Frequenzanalyseeinrichtung, welche eine Frequenzanalyse der Blutpulswellenform ausführt, ist eine Spektrumserfassungsschaltung zum Extrahieren der Amplitude und Phase des erhaltenen Spektrums. Die Frequenzanalyseeinrichtung wird durch den Mikrocomputer 181 gesteuert und wird in Synchronisation mit dem Extraktionsspeicher 180 betrieben, um das Blutpulswellenspektrum rasch zu erfassen. Demzufolge können die Wellenformparameter, welche die Charakteristiken jeder die Blutpulswelle ausbildenden Welle angeben, kontinuierlich erhalten werden.
(1) Schaltungsstruktur
59 ist ein Blockdiagramm, welches die Frequenzanalyseeinrichtung 210 detailliert zeigt. Die Frequenzanalyseeinrichtung 210 empfängt Wellenformwerte WD der Blutpulswelle bei jedem Schlag über den Mikrocomputer 181. Dieser empfangene Wellenformwert WD wird mit großer Geschwindigkeit wiederholt regeneriert. Die Frequenzanalyse wird bei jedem Schlag ausgeführt, um das die Blutpulswelle ausbildende Spektrum zu berechnen. Ferner berechnet die Frequenzanalyseeinrichtung 210 durch Zeitsegmente jedes die Blutpulswelle ausbildende Spektrum, beginnend mit dem fundamentalen oder Grundspektrum der Wellenform und gefolgt durch das zweite harmonische Wellenspektrum usw.
Wenn der Mikrocomputer 181 den ursprünglichen Wellenformwert WD der Blutpulswelle eines Schlags an die Frequenzanalyseeinrichtung 210 ausgibt, so wird ein synchronisiertes Signal SYNC und die Anzahl N von in diesem Schlag enthaltenen Wellenformen WD ausgegeben, und das Auswahlsignal S2 wird geschaltet.
Ferner, während der Mikrocomputer 181 den Wellenformwert WD eines Schlags ausgibt, wird die Schreibadresse ADR5, welche sich von 0 bis N – 1 im zeitlichen Verlauf mit der Übertragung jedes Wellenformwerts WD ändert, sequentiell ausgegeben.
Pufferspeicher 211 und 212 sind vorgesehen, um die in dieser Weise vom Mikrocomputer 181 ausgegebenen Wellenformwerte WD zu speichern.
Ein Verteiler 213 gibt den mittels des Mikrocomputers 181 gelieferten Wellenformwert WD der Blutpulswelle zu demjenigen der Pufferspeicher 211 und 212 aus, der durch das Auswahlsignal S2 angegeben wird.
Der Wähler 214 wählt entweder den Pufferspeicher 211 oder den Pufferspeicher 212, wie es durch das Auswahlsignal S2 angegeben wird, und der aus dem gewählten Speicher ausgelesene Wellenformwert WH wird zu dem Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 ausgegeben, der unten erläutert wird.
Die Wähler 215 und 216 wählen die Schreibadresse ADR5 oder die Ausleseadresse ADR6 (unten erläutert), regeneriert durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220, entsprechend dem Auswahlsignal S2, und liefern die gewählte Adresse zu jedem der Pufferspeicher 211 und 212.
Bei dem oben beschriebenen Schaltverteiler 213 wird die Umstellung zwischen den Wählern 214 bis 216 basierend auf dem Auswahlsignal S2 gesteuert. Während der Zeit, in welcher Daten in den Pufferspeicher 211 geschrieben werden, werden dementsprechend Daten aus dem Pufferspeicher 212 ausgelesen und zum Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 zugeführt. Während der Zeit, in welcher Daten in den Pufferspeicher 212 geschrieben werden, werden in ähnlicher Weise Daten aus dem Pufferspeicher 211 ausgelesen und dem Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 geliefert.
Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 liest jedem der Schläge entsprechende Wellenformwerte aus den Pufferspeichern 211 und 212 aus. Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 variiert die Ausleseadresse ADR6 innerhalb des Bereichs von 0 bis N – 1 (wobei N die Anzahl von auszulesenden Wellenformwerten ist), und gibt das Ergebnis aus. Im Besonderen erzeugt der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 eine Ausleseadresse ADR6 während der Zeit, in welcher jeder einem gegebenen Schlag entsprechende Wellenformwert WD in einen der Pufferspeicher geschrieben wird. Alle Wellenformwerte WD, die dem Schlag entsprechend, welcher dem gegebenen Schlag vorausgehen, werden mehrmals aus dem anderen Pufferspeicher ausgelesen. Die Regeneration der Ausleseadresse ADR6 wird in diesem Fall derart gesteuert, dass sämtliche der Wellenformwerte WD, die einem Schlag entsprechen, innerhalb einer festgelegten Zeitdauer ausgelesen werden. Die Zeitdauer zum Auslesen aller Wellenformwerte, die einem Schlag entsprechen, kann entsprechend der Ordnung des zu erfassenden Spektrums verändert werden. Beispielsweise können die jeweiligen Zeitdauern von T, 2T, 3T ... umgestellt werden, wenn das Grundspektrum, das zweite harmonische Wellenspektrum bzw. das dritte harmonische Wellenspektrum ... erfasst wird. Ferner enthält der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 einen Interpolator, der den aus dem Pufferspeicher 211 oder 212 ausgelesenen Wellenformwert WH interpoliert und den interpolierten Wellenformwert WH als einen Wellenformwert einer festgelegten Abtastfrequenz m/T ausgibt (wobei m eine bestimmte Konstante ist).
Der Sinuswellengenerator 221 ist ein frequenzumstellbarer Wellenformgenerator, der nacheinander jede der Sinuswellen für Perioden T, 2T, 3T, 4T, 5T und 6T entsprechend der Ordnung des zu erfassenden Spektrums ausgibt. Der Sinuswellengenerator 221 steht unter der Kontrolle bzw. Steuerung des Mikrocomputers 181.
Ein Bandpassfilter 222 ist ein Bandpassfilter, bei welchem die Mittenfrequenz des Durchlassbereichs ein bestimmter Wert 1/T ist.
Der Spektrumdetektor 223 erfasst Amplituden H1 bis H6 jedes Spektrums der Blutpulswelle basierend auf dem Ausgangspegel des Bandpassfilters 222 und erfasst Phasen q1 bis q6 in jedem Spektrum basierend auf der Differenz in der Phase des Erfassungssignals des Bandpassfilters 222 und der Phase der durch den Sinuswellengenerator 221 ausgegebenen Sinuswellen.
(2) Schaltungsbetrieb
Wie es oben erläutert wurde, erfasst die Frequenzanalyseeinrichtung 210 das Wellenformspektrum mit hoher Geschwindigkeit durch Kopplung von deren Betrieb an den Wellenformextraktionsspeicher 180. Dementsprechend werden der Betrieb des Mikrocomputers 181 und des Wellenformextraktionsspeichers 180 als nächstes beschrieben.
(a) Wellenformzerlegung
Wie es in dem Abschnitt über den Betrieb des Wellenformextraktionsspeichers 180 erläutert wurde, wenn der Mikrocomputer 181 den Wellenformerfassungsbefehl START ausgibt, wird die Erfassung bzw. Sammlung von Wellenformen und der Spitzeninformation hierfür ausgeführt. Die gesammelten Wellenformen werden im Wellenformspeicher 184 gespeichert und die Spitzeninformation wird im Spitzeninformationsspeicher 205 in dem Wellenformextraktionsspeicher 180 gespeichert.
Wenn die Hubinformation entsprechend der Minimumstelle P2 erzeugt wird, falls die Hubinformation STRK in der Spitzeninformation einen bestimmten Wert übersteigt, d. h. der Hubwert groß genug ist, um in Betracht zu ziehen, dass dieser dem Anstieg in der Wellenform entspricht (siehe STRKM in 57), dann führt der Mikrocomputer 181 die folgende Operation aus. Nämlich liest der Mikrocomputer 181 in diesem Fall die Wellenformadresse des Minimumwerts, welcher den Anfangspunkt dieses Hubs darstellt (siehe Startpunkt P6 von STRKM in 57, beispielsweise) aus dem Spitzeninformationsspeicher 205 aus und schreibt diese Wellenformadresse in ein Schieberegister, welches im Mikrocomputer 181 untergebracht ist. Nachfolgend wird die äquivalente Operation ausgeführt, wenn die Spitzen P3, P4, ... erfasst werden.
(b) Wellenformübertragung
Parallel zu der vorangegangenen Operation liest der Mikrocomputer 181 nacheinander Wellenformwerte aus dem Wellenformspeicher 184 im Wellenformextraktionsspeicher 180 aus und überträgt diese Wellenformen zur Frequenzanalyseeinrichtung 210 als Wellenformdaten WD. Wie es in 61 gezeigt ist, wird das Auswahlsignal S1 im Zeitverlauf mit dem Takt f umgestellt, wobei der Wellenformspeicher 184 in Synchronisation mit dem Umstellen des Auswahlsignals S1 zwischen den Schreib- und Lese-Moden umschaltet.
In 60 jedoch, wenn der Wellenformwert der Blutpulswelle Wn entsprechend einem Schlagabschnitt eines vorgegebenen Schlags in den Wellenformspeicher 184 eingegeben wird, so wird ein Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z erzeugt, wenn der anfängliche Minimumwert der diesem Schlag entsprechenden Blutpulswelle eingegeben wird. Die Wellenformwertadresse ADR1 = A0 wird in den Spitzeninformationsspeicher 205 geschrieben (vgl. 61). Nachfolgend, wenn der Maximumwert (Adresse A1) in den Wellenformextraktionsspeicher 180 eingegeben wird, wird wieder ein Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z erzeugt (siehe 61). Wenn der Hub zwischen diesem Maximumwert und dem unmittelbar vorausgehenden Minimumwert (Adresse A0) über einem bestimmten Wert liegt, dann wird die Minimumwertadresse A0 in das Schieberegister im Mikrocomputer 181 geschrieben. Die somit geschriebene Wellenformadresse wird nachfolgend zwei Schläge später aus dem Schieberegister ausgegeben und durch den Mikrocomputer 181 als die Ausgangsadresse des Wellenformwerts WD für den Schlagabschnitt aufgenommen, der zur Frequenzanalyseeinrichtung 210 zu übertragen ist. Mit anderen Worten, in 60, wenn die Adresse Wn eines Maximumwerts der Wellenform Wn entsprechend einem gegebenen Schlag in das Schieberegister geschrieben wird, so wird die Ausgangsadresse (d. h. die ursprüngliche Minimumwertadresse) der Blutpulswelle Wn – 2 von zwei Schlägen vor dem gegenwärtigen Schlag, die vorher in das Schieberegister geschrieben wurde, von dem Schieberegister ausgegeben und durch den Mikrocomputer 181 erfasst.
An dieser Stelle verweist der Mikrocomputer 181 auf die Inhalte des Schieberegisters und erhält die Differenz zwischen der. Wellenformadresse des ursprünglichen Minimumwerts der Blutpulswelle Wn – 2 und der Wellenformadresse des ursprünglichen Minimumwerts der nächsten Blutpulswelle Wn – 1. Mit anderen Worten erhält der Mikrocomputer 181 die Anzahl N von Wellenformwerten, die in der Blutpulswelle Wn – 1 eines Schlagabschnitts enthalten sind. Dieses Ergebnis wird zusammen mit dem Synchronisationssignal SYNC zur Frequenzanalyseeinrichtung 210 ausgegeben. Das Auswahlsignal S2 wird im Takt mit dem Synchronisationssignal SYNC umgestellt, wobei die internen Verbindungen zwischen dem Verteiler 213 und den Wählern 214 bis 216 hergestellt werden, wie dies z. B. durch die durchgezogene Linie in 59 gezeigt ist.
Der Mikrocomputer 181 erhöht die Ausleseadresse ADR4 von der ursprünglichen Minimumwertwellenformadresse der Blutpulswelle Wn – 2 und liefert das Ergebnis über den Wähler 192 zum Wellenformspeicher 184. Die Ausleseadresse ADR4 wechselt mit einer größeren Geschwindigkeit (z. B. doppelt so schnell) als die Schreibadresse ADR1. Dies so, dass alle der Wellenformwerte, welche der Blutpulswelle Wn – 2 entsprechen, der Blutpulswelle, die der Blutpulswelle Wn – 1 vorangeht, ausgelesen werden können vor der Eingabe des Maximumwerts der Blutpulswelle Wn + 1, welche dem Schlag zugeordnet ist, welcher der Blutpulswelle Wn vorangeht, zum Wellenformextraktionsspeicher 180. Parallel mit der Speicherung der Blutpulswelle Wn im Wellenformspeicher 184 wird der Wellenformwert WD der Blutpulswelle Wn – 2 von zwei Schlägen vorher durch den Mikrocomputer 181 aus dem Wellenformspeicher 184 ausgelesen, zur Frequenzanalyseeinrichtung 210 übertragen und über den Verteiler 213 sequentiell zum Pufferspeicher 211 geliefert. Die Schreibadresse ADR5 wird aufeinanderfolgend von 0 bis N – 1 erhöht in Synchronisation mit der sequentiellen Zufuhr der Wellenformwerte WD zum Pufferspeicher 211, und wird dann über den Wähler 215 zum Pufferspeicher 211 zugeführt. Demzufolge wird jeder der Wellenformwerte WD entsprechend der Blutpulswelle Wn – 2 in jeder der Aufzeichnungsbereiche der Adressen 0 bis N – 1 des Pufferspeichers 211 gespeichert.
(c) Hochgeschwindigkeitsregeneration
Parallel zu der obigen Operation gibt der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 die Ausleseadresse ADR6 aus und liefert diese über den Wähler 216 zum Pufferspeicher 212. Demzufolge wird jeder Wellenformwert WD entsprechend der Blutpulswelle Wn – 3, dem Schlag vor der Blutpulswelle Wn – 2, aus dem Pufferspeicher 212 ausgelesen und über den Wähler 214 vom Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 aufgenommen.
Jeder Wellenformwert WD entsprechend der Blutpulswelle Wn – 3 im Pufferspeicher 212 wird wiederholt ausgelesen mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als das Speichern jedes der Wellenformwerte entsprechend der Blutpulswelle Wn – 2 im Pufferspeicher 211. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit, mit welcher die Ausleseadresse ADR6 erhöht wird, derart gesteuert, dass alle der Wellenformwerte WD entsprechend der Blutpulswelle Wn – 3 ausgelesen werden können innerhalb einer festgelegten Zeitdauer T. Mit anderen Worten erhöht der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 die Ausleseadresse ADR6 mit einer hohen Geschwindigkeit, wenn die Anzahl der aus dem Pufferspeicher 212 auszulesenden Wellenformwerte WD ein großer Wert N1 ist, wie es in 62 gezeigt ist. Umgekehrt erhöht der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 die Ausleseadresse ADR6 mit einer geringen Geschwindigkeit, wenn die Anzahl von aus dem Pufferspeicher 212 auszulesenden Wellenformwerten WD ein kleiner Wert N2 ist, wie es in 63 gezeigt ist. Dementsprechend variiert die Ausleseadresse ADR6 von 0 bis N1 – 1 oder 0 bis N2 – 1 innerhalb einer festgelegten Zeitdauer T. Wellenformwerte WD, die in dieser Weise aufeinanderfolgend ausgelesen werden, werden im Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 Interpolationsberechnungen unterzogen, um Wellenformwerte einer festen Abtastfrequenz m/T zu werden, die dann dem Bandpassfilter 222 zugeführt werden.
(d) Spektrumserfassung
Das Bandpassfilter 222 wählt ein Signal, in welchem die Frequenz 1/T ist, aus den Zeitseriendaten der empfangenen Wellenformwerte und gibt das Signal weiter zum Spektrumsdetektor 223. Wie es in 64 gezeigt ist, erzeugt der Sinuswellengenerator 221 eine Sinuswelle, in welcher die Frequenz T ist, und liefert die Welle zum Spektrumsdetektor 223. Der Spektrumsdetektor 223 erfasst den Ausgangssignalpegel des Bandpassfilters 222 über mehrere Wellen und gibt den repräsentativen Wert als die Amplitude H1 des Grundwellenspektrums der Blutpulswelle Wn – 3 aus. Der Spektrumsdetektor 223 erfasst auch über mehrere Wellen die Differenz in der Phase des Ausgangssignals des Bandpassfilters 222 und der Phase der Sinuswellenausgabe vom Sinuswellengenerator 221 und gibt den repräsentativen Wert als die Phase q1 des Grundwellenspektrums der Blutpulswelle Wn – 3 aus. Für jeden repräsentativen Wert wird beispielsweise der gleitendende Mittelwert der Phasendifferenz und der Ausgangssignalpegel entsprechend jeder Welle vor der Ausgabe des Grundspektrums berechnet.
Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 setzt die Geschwindigkeit der Erhöhung der Ausleseadresse ADR6 auf z. B. 1/2, wenn das Grundspektrum erfasst wird, so dass alle der Wellenformwerte der Blutpulswelle Wn – 3 in einer festen Zeitdauer 2T ausgelesen werden können, liest den Wellenformwert WH entsprechend der Blutpulswelle Wn – 3 wiederholt aus und liefert die Wellenformwerte zum Bandpassfilter 222 (siehe 64). Aus den Zeitseriendaten umfassend die Wellenformwerte WH werden diejenigen Signale, in welchen die Frequenz 1/T beträgt, d. h. diejenigen Signale, welche der zweiten harmonischen Welle der Blutpulswelle Wn – 3 entsprechen, durch das Bandpassfilter 222 passieren gelassen und zum Spektrumsdetektor 223 geliefert. Demzufolge wird die Amplitude H2 des zweiten harmonischen Wellenspektrums der Blutpulswelle Wn – 3 durch den Spektrumsdetektor 223 erfasst und ausgegeben. Der Sinuswellengenerator 221 erzeugt Sinuswellen, bei welchen die Periode 2T beträgt, und liefert diese zum Spektrumsdetektor 223 (siehe 64). Demzufolge wird die Phase q2 des Grundspektrums der Blutpulswelle Wn – 3 durch den Spektrumsdetektor 223 ausgegeben.
Danach wird die Geschwindigkeit der Erhöhung der Ausleseadresse ADR6 aufeinanderfolgend von 1/3, 1/4, 1/5 und 1/6 umgestellt in dem Fall, in welchem das Grundspektrum erfasst wird, wohingegen in Übereinstimmung damit die Periode der vom Sinuswellengenerator 221 erzeugten Sinuswelle aufeinanderfolgend umgestellt wird von 3T, 4T, 5T und 6T. Die Amplituden H3 bis H6 und die Phasen q3 bis q6 des dritten bis sechsten harmonischen Wellenspektrums höherer Ordnung werden mittels der gleichen Operation wie oben vom Spektrumsdetektor 223 ausgegeben. Jedes der Spektren der somit erhaltenen Blutpulswelle Wn – 3 wird durch den Mikrocomputer 181 aufgenommen. Der Mikrocomputer 181 berechnet die Frequenz f = 1/(Nt) der Grundwelle unter Verwendung der Periode t des Takts f und der Anzahl N von Wellenformwerten WD entsprechend der Blutpulswelle Wn – 3 und gibt dieses Ergebnis zusammen mit dem vorerwähnten Spektrum aus.
Als nächstes, wenn die Blutpulswelle Wn + 1, welche einen Schlag nach dem Blutpuls Wn vorliegt, beginnt zu steigen und der anfängliche Maximumwert in den Wellenformextraktionsspeicher 180 eingegeben wird, so wird ein synchronisiertes Signal SYNC durch den Mikrocomputer 181 erzeugt und die Anzahl N der in der Blutpulswelle Wn – 2 enthaltenen Wellenformwerte WD ausgegeben. Ferner wird das Auswahlsignal S2 invertiert, wobei die internen Verbindungen zwischen dem Verteiler 213 und den Wählern 214 bis 216 so vorgesehen werden, wie es in 59 durch die durchgezogene Linie angegeben ist. Parallel zur Speicherung der Blutpulswelle Wn + 1 im Wellenformspeicher 184 liest der Mikrocomputer 181 aus dem Wellenformspeicher 184 den Wellenformwert WD der Blutpulswelle Wn – 1 von zwei Schlägen vorher aus und überträgt diesen zur Frequenzanalyseeinrichtung 210. Von dort wird der Wellenformwert WD über den Verteiler 213 sequentiell dem Pufferspeicher 212 zugeführt.
Parallel zu dieser Operation wird jeder der Wellenformwerte WD entsprechend der Blutpulswelle Wn – 2 von einem Schlag vor der Blutpulswelle Wn – 1 durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 aus dem Pufferspeicher 211 ausgelesen, durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 interpoliert und als Wellenformwert WH ausgegeben. Die gleiche Verarbeitung, wie sie an der Blutpulswelle Wn – 3 ausgeführt wird, wird auf den Wellenformwert WH für die Blutpulswelle Wn – 2. angewendet; um das Spektrum hierfür zu erhalten.
Nachfolgend wird die äquivalente Verarbeitung wie oben beschrieben an jeder der aufeinanderfolgend ankommenden Blutpulswellen ausgeführt, wodurch ein kontinuierliches Spektrum für jede der Blutpulswellen erhalten wird, welches dann als Parameter entsprechend jedem Schlag ausgegeben wird.
(3) Modifikationen

1. Anstatt alle der Amplituden H1 bis H6 und Phasen q1 bis q6 zu erfassen kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, z. B. nur die Phase q4 zu erfassen, wo es eine merkliche Veränderung in der physischen Kondition gibt.
2. Bei der oben beschriebenen Schaltung werden die Wellenformparameter, die jedem Schlag entsprechen, in Echtzeit ausgegeben, wie diese jeweils erhalten werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt sondern kann derart ausgelegt sein, dass der Mikrocomputer 181 z. B. den summierten Mittelwert der Wellenformparameter für eine bestimmte Anzahl von Schlägen berechnet und ausgibt (d. h. den gleitenden Mittelwert der Wellenformparameter).

Kapitel 4
Analyse der Blutpulswellenform
Abschnitt 1: Berechnung von Kreislaufparametern
Wie es oben diskutiert wurde, sind Kreislaufparameter ein wichtiger Faktor, der das Verhalten des Kreislaufsystems im menschlichen Körper bestimmt. Die folgende Erläuterung betrifft eine Vielzahl von Methoden zum Ableiten der Kreislaufparameter durch Analysieren der Wellenform einer Blutpulswelle.
Teil 1: Berechnungsmethode basierend auf elektrischem Modell (idealisiertes Vierparametermodell)
Unter Einsatz eines elektrischen Modells zur Simulation des Kreislaufsystems des menschlichen Körpers haben die vorliegenden Erfinder eine Methode zur Berechnung von Kreislaufparametern durch Erhalten von Werten für jede der Komponenten entdeckt, welche dieses elektrische Modell bilden. Durch Einsetzen dieses elektrischen Modells können die Kreislaufparameter unter Verwendung eines einfachen Berechnungsprozesses berechnet werden.
(1) Überblick
Zunächst setzten die vorliegenden Erfinder ein idealisiertes Vierparametermodell als ein elektrisches Modell des Arteriensystems ein. Das Modell konzentrierte sich auf vier der Kreislaufparameter, welche das Verhalten des Kreislaufsystems im menschlichen Körper bestimmen: 1) Trägheit auf Grund des Bluts im Zentrum des Arteriensystems; 2) Blutgefäßwiderstand (viskoser Widerstand) auf Grund der Blutviskosität im Zentrum des Arteriensystems; 3) Nachgiebigkeit bzw. "Compliance" (Viskoelastizität) der Blutgefäße im Zentrum des Arteriensystems; und 4) Blutgefäßwiderstand (Viskowiderstand) in der Peripherie des Arteriensystems. Im Übrigen ist die Nachgiebigkeit, welches eine Größe ist, welche die Biegsamkeit bzw. Geschmeidigkeit der Blutgefäße angibt, äquivalent zur Viskoelastizität.
65 zeigt das Schaltungsdiagramm für ein idealisiertes Vierparametermodell und zeigt die Korrespondenzbeziehung zwischen jeder der folgenden Komponenten, welche das Modell bilden, und den oben beschriebenen Kreislaufparametern.
Induktivität L:
Trägheit auf Grund von Blut im Zentrum des Arteriensystems [dyn*s²/cm⁵]
Kapazität C:
Nachgiebigkeit der Blutgefäße im Zentrum des Arteriensystems [cm⁵/dyn]
Elektrischer Widerstand Rc:
Blutgefäßwiderstand auf Grund der Blutviskosität im Zentrum des Arteriensystems [dyn*s/cm⁵]
Elektrischer Widerstand Rp:
Blutgefäßwiderstand an der Peripherie des Arteriensystems [dyn*s/cm⁵]
Der elektrische Strom i, ip und ic, der durch jeden der Teile der elektrischen Schaltung fließt, ist äquivalent zum Blutfluss [cm³/s] durch jeden der wie oben beschriebenen Teile. Die der elektrischen Schaltung aufgeprägte Eingangsspannung e ist äquivalent zum Druck am proximalen Abschnitt der Aorta. Die Anschlussspannung vp der Kapazität ist äquivalent zum Druck [dyn/cm²] in der Peripherie des Arteriensystems, wie z. B. an der Radiusarterie.
(2) Reihenfolge von Parameterberechnungen
(a) Näherung der entsprechenden Eigenschaften für das idealisierte Vierparametermodell
Es wird nun eine theoretische Erläuterung des Verhaltens des in 65 gezeigten idealisierten Vierparametermodells gegeben. Zunächst kann die folgende Differenzialgleichung für das in dieser Figur gezeigte idealisierte Vierparametermodell aufgestellt werden: i = ic + ip e = Rci + L(di/dt) + vp (1)
Hierbei kann der Strom i ausgedrückt werden durch die Formel: = C(dvp/dt)+ (vp/Rp) (2)
Somit kann die obige Gleichung (1) unter Verwendung der folgenden Gleichung (3) ausgedrückt werden: e = LC(d2vp/dt2) + {RcC + (L/Rp)}(dvp/dt) + {1 + (Rc/Rp)}vp (3)
Bekanntlich kann die allgemeine Lösung für eine gewöhnliche Differenzialgleichung zweiter Ordnung mit konstanten Koeffizienten wie in Gleichung (3) gezeigt erhalten werden aus der Summe der partikulären Lösung (stationäre Lösung) und der transienten Lösung, welche die folgende Differenzialgleichung erfüllt: 0 = LC(d2vp/dt2) + {RcC+(L/Rp)}(dvp/dt) + (1 + (Rc/Rp))vp (4)
Die Lösung für die Differenzialgleichung (4) kann wie folgt erhalten werden. Zunächst wird angenommen, dass die Lösung für die Differenzialgleichung (4) eine gedämpfte Oszillationswellenform ist, welche durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt wird: vp = Aexp(st) (5)
Durch Einsetzen der Gleichung (5) in die Gleichung (4) kann die Gleichung (4) wie folgt ausgedrückt werden: {LCs2 + (RcC +(L/Rp))s + (1 + (Rc/Rp))}vp = 0 (6)
Lösung für s in Gleichung (6):
Wenn (RcC + (L/Rp))2 < 4LC(1 + (Rc/Rp) (8)in Gleichung (7) gilt, so wird der zweite Term der Gleichung unter der Wurzel negativ.
In diesem Fall lässt sich s wie folgt ausdrücken:
α = (RcC + (L/Rp))/2LC = (L + RpRcC)/2LCRp (10)
Wenn hierbei festgesetzt wird: A1 = LC (12) A2 = (L + RcRpC)/Rp (13) A3 = (Rc + Rp)/Rp (14)
So können die Gleichungen (10) und (11) wie folgt ausgedrückt werden: α = A2/2A1 (15)
Somit wird auf diese Weise der Wert von s ermittelt und es kann eine Lösung erhalten werden, welche die Differenzialgleichung (4) erfüllt.
Basierend auf dem obigen setzten die vorliegenden Erfinder dann die Gleichung (5) ein, um die gedämpfte Oszillationskomponente anzunähern, welche in der entsprechenden Wellenform des idealisierten Vierparametermodells enthalten ist.
Dann wird eine Modellierung der Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta ausgeführt. Im Allgemeinen zeigt die Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta eine Wellenform wie die in 66 gezeigte. Dementsprechend wurde diese Druckwellenform angenähert durch eine in 67 gezeigte dreieckförmige Welle. Wenn die Amplitude und die Zeit dieser angenäherten, in 67 gezeigten Wellenform auf E0, Em, tp und tp1 gesetzt werden, so kann der Arteriendruck e zu einer beliebigen Zeit t durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Für das Zeitintervall 0²t < tp1: e = E0 + Em(1 – (t/tp1)) (17)
Für das Zeitintervall tp1²t < tp: e = E0 (18)
Durch Modellieren der Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta unter Verwendung dieser einfachen dreieckigen Wellen können die Kreislaufparameter unter Verwendung eines einfachen Berechnungsprozesses berechnet werden. E0 ist der Minimumblutdruck (Blutdruck während Relaxation) und E0 + Em ist der Maximumblutdruck (Blutdruck während Kontraktion). tp ist die Zeitdauer eines Schlags und tp1 ist die Zeitdauer vom Anstieg des arteriellen Drucks bis dieser Druck einen Minimumblutdruckwert erreicht.
Wenn das durch die Gleichungen (17) und (18) ausgedrückte elektrische Signal e in die äquivalente Schaltung in 65 eingegeben wird, so wird die Anwortwellenform vp (entsprechend der Radiusarterienwellenform) wie folgt angenähert:
Für das Zeitintervall 0² t < tp1: vp = Emin + B(1 – t/tb) + Dm1exp(–αt)sin(ωt + q1) (19)
Für das Zeitintervall tp1² t < tp1: vp = Emin + Dm2*exp{–α(t – tp1)}*sin{ω(t – tp1) + q2) (20)
Hierbei ist Emin der Minimumblutdruckwert (vgl. 72) in der Radiusarterienwellenform.
Der dritte Term auf der rechten Seite in Gleichung (19) und der zweite Term auf der rechten Seite in Gleichung (20) sind die Komponenten des gedämpften Oszillators (entsprechend Gleichung (5)), welche bereits erläutert wurden. Das α und ω in diesen Termen werden aus den Gleichungen (15) und (16) erhalten.
B, tb, Dm1, Dm2 sind konstante Werte, die in der unten beschriebenen Reihenfolge berechnet werden.
(b) Beziehung zwischen der Radiusarterienwellenform und jedem Parameter im idealisierten Vierparametermodell
Die folgende Diskussion betrifft die Konstanten in den Gleichungen (19) und (20) mit Ausnahme a und w, die bereits ermittelt wurden.
Zunächst werden die Gleichungen (17) und (19) in die Differenzialgleichung (3) eingesetzt, um die folgende Gleichung (21) zu erhalten:
Die folgenden Bedingungen sind erforderlich, um die Formel (21) aufzustellen:
LC(α2 – ω2) – α{RcC + (L/Rp)} + (1 + Rc/Rp) = 0 (24) RcC + (L/Rp) = 2LCa (25)
Die obigen Gleichungen (24) und (25) beschränken α und ω, wobei das aus den Gleichungen (15) und (16) erhaltene α und ω jedoch diese Gleichungen erfüllen. Wenn die Gleichungen (18) und (19) in die Differenzialgleichung (3) eingesetzt werden, so wird die folgende Gleichung (26) erhalten:
Um die Gleichung (26) aufzustellen, ist es erforderlich, die vorangehenden Gleichungen (24) und (25) wie auch die folgende Gleichung (27) aufzustellen:
Jede der Konstanten in den Gleichungen (19) und (20) wird berechnet basierend auf den Bedingungsgleichungen (22) bis (25) und (27) zum Aufstellen der wie oben erhaltenen Differenzialgleichung (3).
Aus Gleichung (27) folgt: Emin = E0/A3 (28)
Aus Gleichung (23) ergibt sich B zu: B = (tbEm)/(tp1A3) (29)
Dann liefert das Einsetzen der Gleichung (29) in die Gleichung (22) und das Auflösen nach tb: tb = (tp1A3 + A2)/A3 (30)
Für die übrigen Konstanten Dm1, Dm2, q1 und q2 werden Werte gewählt, welche es gestatten, dass die Radiusarterienwellenform vp bei t = 0, tp1 und tp kontinuierlich bleibt. Mit anderen Worten werden für die übrigen Konstanten Dm1, Dm2, q1 und q2 Werte gewählt, welche die folgenden Bedingungen erfüllen.

(1) vp(tp1) in Gleichung (19) und vp(tp1) in Gleichung 20 sind äquivalent.
(2) vp(tp) in Gleichung (20) und vp(0) in Gleichung 19 sind äquivalent.
(3) Differenzialkoeffizienten bei t = tp1 in den Gleichungen (19) und (20) sind äquivalent.
(4) Differenzialkoeffizienten bei t = 0 in Gleichung (19) und Differenzialkoeffizienten bei t = tp in Gleichung (20) sind gleich.

Nämlich werden Werte für Dm1 und q1 gewählt, so dass gilt:
q1 = tan–1 (D11/D12) (32)
In jeder der obigen Gleichungen gilt jedoch: D11 = (v01 – B – Emin)ω (33) D12 = (v01 – B – Emin)a + (B/t0) + (i01 + C) (34)
Hierbei sind v01 und i02 die Anfangswerte von vp und ic bei t = 0.
Ferner werden für Dm2 und q2 Werte gewählt, so dass gilt:
q2 = tan–1(D21/22) (36)
In den vorangehenden Formeln gilt jedoch: D21 = (v02 – Emin)ω (37) D22 = (v02 – Emin)α + (i02/C) (38)
Hierbei sind v02 und i02 die Ausgangswerte von vp und ic bei t = tp1. Auf diese Weise wird jede der Konstanten in den Gleichungen (19) und (20) erhalten.
Durch Ausführen einer inversen Operation an der Winkelfrequenz w in Gleichung (16) wird der Blutgefäßwiderstand Rc im Zentrum des Kreislaufsystems:
Hierbei sind die Bedingungen, damit Rc eine reelle und positive Zahl ist, wie folgt: 4RP2C/{1 + (2 ωRPC)2}2L21/ω2C (40)
Rp besitzt im Allgemeinen die Größenordnung von 10³ (dyn*s/cm⁵), wobei C etwa 10^–4 cm5/dyn) beträgt. Ferner, da es die Winkelfrequenz der Oszillationskomponente ist, welche der Blutpulswelle überlagert ist, kann w als ein Wert von 10 (rad/s) oder mehr betrachtet werden. Aus diesem Grund kann die untere Grenze für die Gleichung (14) als etwa 1/(w²C) betrachtet werden. Wenn somit L zur Vereinfachung angenähert wird als L = 1/(ω2C) (41)so wird Rc: Rc = L/(CRp) (42)
Aus der Beziehung zwischen den Gleichungen (41) und (42) wird die Dämpfungskonstante a in Gleichung (15): a = 1/(CRp) (43)
Unter Verwendung der Beziehungen zwischen den Gleichungen (41) bis (43), und a, w und einer der vier Konstanten, z. B. der Blutträgheit L, können die übrigen Parameter ausgedrückt werden als: Rc = αL (44) Rp = ω2L/α (45) C = 1/(ω2L) (46)
Es ist damit verständlich, dass die Parameter des Modells ermittelt werden können, indem α, ω und L aus den obigen Gleichungen (44) bis (46) erhalten werden. Hierbei können a und w aus der aktuell gemessenen Wellenform der Radiusarterienwellenform erhalten werden. L kann berechnet werden basierend auf dem Hubvolumen pro Schlag SV.
Es wird nun die Reihenfolge zur Berechnung von L basierend auf dem Hubvolumen pro Schlag SV erläutert. Zunächst kann der Bemittelte Wert E01 der Druckwellenform im proximalen Abschnitt der Aorta aus der folgenden Gleichung (47) erhalten werden: E01 = {E0tp + (tp1Em/2)}/tp (47)
Ferner kann die folgende Gleichung (48) unter Verwendung von Rc, Rp, α, ω und L aufgestellt werden: Rc + Rp = αL + (w2L/α) = (α2 + ω2)L/α (48)
Es ist nämlich der Bemittelte Strom, d. h. der Quotient von E01 und Rc + Rp, äquivalent zum Bemittelten Wert (SV/tp) des Blutflusses, welcher bei jedem Blutpuls durch die Arterie fließt. Dementsprechend kann die folgende Gleichung (49) aufgestellt werden: (SV/tp) = 1333,22(1/tp){E0tp + (tp1Em/2)}α/{(α2 + ω2)*L} (49)
Die Zahl 1333,22 in der obigen Gleichung (49) ist die Proportionalitätskonstante, wenn die Einheiten des Drucks von [mmHg] in [dyn/cm²] gewandelt werden.
Durch Lösen der somit für L erhaltenen Gleichung (49) erhält man die folgende Gleichung (50), um L aus dem Hubvolumen pro Schlag SV zu bestimmen: L = 1333,22{E0tp + (tp1Em/2)}α/{(α2 + ω2)*SV} (50)
(c) Methode zum Berechnen von Parametern im idealisierten Vierparametermodell
Die 68 bis 71 sind Flussdiagramme, welche die Operation zur Parameterberechnung zeigen. 72 ist ein Wellenformdiagramm, welches die Radiusarterienwellenform zeigt. Es wird nun mit Bezug auf diese Figuren die Verarbeitung erläutert, die durch einen Mikrocomputer (nicht gezeigt) ausgeführt wird, um die Parameter zu berechnen.
Als Vorbedingungen zur Berechnung der Parameter wird angenommen, dass Messungen der Blutpulswellenform und des Schlagvolumens pro Schlag SV der Radiusarterienblutpulswelle ausgeführt werden. Die Details zum Ausführen dieser Messungen sind in Kapitel 2, Abschnitte 2 und 3 diskutiert.
Nachdem eine Messung der Blutpulswellenform und des Schlagvolumens pro Schlag beendet ist, werden die Parameterberechnungsverarbeitungsroutinen ausgeführt, die in den Flussdiagrammen in den 68 und 69 gezeigt sind. Die Ausführung dieser Routine begleitend wird die in 70 gezeigte Routine zum Berechnen von a und w ausgeführt (Schritte S109 und S117). Die Ausführung der Routine zum Berechnen von a und w begleitend wird die in dem Flussdiagramm in 71 gezeigte Routine zum Berechnen von w ausgeführt (Schritte 203). Eine Erläuterung der Verarbeitung in diesen Routinen wird nun gegeben.
Zunächst erhält der Mikrocomputer das Folgende für die Radiusarterienwellenform eines Schlags, der in den im Mikrocomputer intern vorgesehenen Speicher aufgenommen wurde. Nämlich erhält der Mikrocomputer für diese Radiusarterienwellenform eines Schlags die Zeit t1 und den Blutdruck y1 entsprechend einer ersten Stelle P1, bei welcher der Blutdruck ein Maximum erreicht, die Zeit t2 und den Blutdruck y2 entsprechend einer zweiten Stelle, an welcher der Blutdruck der ersten Stelle nachfolgend abgesunken ist, und die Zeit t3 und den Blutdruckwert y3 entsprechend einer dritten Stelle P3, an welcher es die zweite Spitze gibt. Die Details dieser Verarbeitung sind in Kapitel 3, Abschnitt 1 behandelt.
Die Zeit tp eines Schlags und der Minimumblutdruckwert Emin (äquivalent zu den ersten Termen in den Gleichungen (3) und (4)) werden erhalten für eine Radiusarterienblutpulswellenform, die im Speicher aufgenommen wird (Schritt S101). Für den Fall einer sanften Blutpulswelle, für welche es schwierig ist, zwischen der zweiten Stelle P2 und der dritten Stelle P3 zu unterscheiden, wird außerdem das Zeitintervall zwischen der zweiten Stelle P2 und der dritten Stelle P3 auf t2 = 2t1 und t3 = 3t1 gesetzt, und der Blutdruck an diesen Stellen wird bestimmt.
Um die Berechnungen zu vereinfachen, wird eine Normalisierungsverarbeitung von y1 bis y3 unter Verwendung des Blutdruckwerts y0 an der in 73 gezeigten Stelle A ausgeführt (Schritte S102 und S103), und der Wert von B wird anfänglich gesetzt auf (y0/2) – 0,1 (Schritt S104).
Dann werden die optimalen Werte von B, tb, a und w in der folgenden Reihenfolge erhalten.

1. B wird variiert im Bereich von y0/2 bis y0, tb wird variiert im Bereich von tp/2 bis tp (in Intervallen von +0,1), und das a und w werden für jedes B und tb erhalten, für welche |vp(t1) – y1|, |vp(t2) – y2| und |vp(t3) – y3| Minimumwerte werden.
2. Aus den im obigen Schritt 1 erhaltenen B, tb, a und w werden das B, tb, a und w erhalten, für welche |vp(t1) – y1|, |vp(t2) – y2| und |vp(t3) – y3| als Minimumwerte erhalten werden.
3. Unter Verwendung des im obigen Schritt 2 erhaltenen B und tb als Standard werden die Prozesse in den obigen Schritten 1 und 2 wieder in den Grenzen von B t 0,05 und tb ± 0,05 ausgeführt.
4. Wenn die Verarbeitung in den obigen Schritten 1 bis 3 ausgeführt wird, so wird a im Bereich von 3 bis 10 in Intervallen von 0,1 variiert, und das optimale w wird für jedes a berechnet. Ferner wird für jedes a eine Zweiteilung verwendet, um das w zu erhalten, für welches dvp(t2)/dt = 0 (siehe 71). Beim Berechnen des Werts von vp in jeder dieser Verarbeitungen wird der Ausgangswert v01 in Gleichung (33) auf Null gesetzt.
5. tp1, Ein und E0 werden berechnet basierend auf den Gleichungen (28) bis (30) und (44) bis (46) (Schritte S123 und S124).
6. Unter Verwendung der Gleichung (50) wird der Wert von L aus dem Schlagvolumen pro Schlag berechnet (Schritt S125), und die Werte der übrigen Parameter werden aus den Gleichungen (44) bis (46) erhalten (Schritte S126).

Dann wird der Gesamtperipherieblutgefäßwiderstand TPR für direkten Fluss (mittlerer Wert) wie folgt berechnet: TPR = Rc + Rp
(3) Datenbeispiele
Als ein Beispiel der in der Verarbeitung zur Berechnung von Parametern erforderlichen Daten wurden die folgenden Daten aus der in 72 gezeigten Radiusarterienblutpulswellenform erhalten.
Erste Stelle: t1 = 0,104 (s), y1 = 123,4 (mmHg)
Zweite Stelle: t2 = 0,264 (s), y2 = 93,8 (mmHg)
Dritte Stelle: t3 = 0,38 (s), y3 = 103,1 (mmHg)
Zeitdauer eines Blutpulses: tp = 0,784 (s)
Minimumblutdruck: Emin = 87,7 (mmHg)
Datenwert des Hubvolumens pro Schlag: SV = 103,19 (cc/Schlag)
Die Daten werden jeweils bestimmt, wie es unten beispielhaft veranschaulicht ist, durch Ausführen einer Verarbeitung zur Berechnung von Parametern.
a = 4,2(s^–1), w = 24,325 (rad/s)
B = 27,2 (mmHg), tb = 0,602 (s)
tp1 = 0,588 (s)
Em = 27,4 (mmHg)
E0 = 90,3 (mmHg)
Demzufolge werden die unten angegebenen Parameter erhalten.
L = 7,021 (dyn*s²/cm⁵)
C = 2,407 × 10^–4(cm⁵/dyn)
Rc = 29,5 (dyn*s/cm⁵)
Rp = 958,2 (dyn*s/cm⁵)
TPR = 1018,7 (dyn*s/cm⁵)
Für Ermittlungszwecke, wenn die Gleichung (40) unter Verwendung der berechneten Parameter berechnet wird, wobei
6,969²L²7,021
so kann die Näherung von Gleichung (41) als geeignet angenommen werden. Wie es in 74 gezeigt ist, fällt die unter Verwendung der berechneten Parameter berechnete Radiusarterienblutpulswellenform W2 sehr gut mit der Wellenform W1 (mittlere Wellenform über 1 Minute) der tatsächlich gemessenen Wellenform zusammen.
(4) Modifikationen
1. Berechnung der Induktivität L
Durch Messen des Blutflussvolumens wird der Wert erhalten, der äquivalent zu dem mittleren Strom (1/tp){E0tp + (tp1)Em/2)} in der obigen Gleichung (49) ist. Die Induktivität L kann basierend auf diesem Ergebnis berechnet werden. Bekannte Vorrichtungen zum Messen des Blutflussvolumens umfassen eine Vorrichtung, bei welcher eine Impedanzmethode, eine Dopplermethode oder dergleichen eingesetzt werden kann. Im Falle einer Blutflussmessvorrichtung, welche die Dopplermethode einsetzt, sind Vorrichtungen verfügbar, welche Ultraschall, Laser oder dergleichen einsetzen.
2. Parameterberechnungsmethode ohne Ausführung einer Messung des Schlagvolumens pro Schlag
Es ist eine Ausführungsform in Betracht zu ziehen, bei welcher Kreislaufparameter erhalten werden ohne das Schlagvolumen pro Schlag SV zu messen. Nämlich wird aus den vier Kreislaufparametern die Induktivität L auf einen festgelegten Wert gesetzt und werden die anderen Kreislaufparameterwerte berechnet basierend lediglich auf der Wellenform der gemessenen Radiusarterienblutpulswelle. Demzufolge ist es möglich, auf die Messeinrichtung für das Schlagvolumen pro Schlag (siehe 50 und folgende) zur Messung des Schlagvolumens pro Schlag zu verzichten.
Wenn die Induktivität L in dieser Weise auf einen festen Wert gesetzt wird, so gibt es jedoch eine Verringerung der Genauigkeit der erhaltenen Kreislaufparameter im Vergleich zu einer Methode, bei welcher ein tatsächlich gemessener Wert für das Schlagvolumen pro Schlag eingesetzt wird. Um dies auszugleichen, kann eine Überwachungseinrichtung bzw. ein Monitor wie in 74 gezeigt vorgesehen werden, welche die durch Messung erhaltene Radiusarterienblutpulswellenform W1 (gemessene Wellenform) und die durch Berechnung erhaltene Radiusarterienblutpulswellenform W2 (berechnete Wellenform) überlagert. Zunächst wird der Wert der Induktivität L auf einen festen Wert gesetzt, und die berechnete Wellenform W2 wird erhalten. Der Grad an Koinzidenz zwischen der berechneten Wellenform W2 und der gemessenen Wellenform W1 ist ersichtlich aus einer Anzeige der berechneten Wellenform W2 am Monitor. Dann bestimmt der Diagnostiker eine Anzahl von geeigneten Werten für die Induktivität L in der Weise wie oben, und berechnete Wellenformen W2 werden für jeden der Werte der Induktivität L erhalten. Jede der somit erhaltenen berechneten Wellenformen W2 wird am Monitor angezeigt und mit der gemessenen Wellenform W1 verglichen. Dann wird die eine Wellenform W2, die am besten mit der gemessenen Wellenform W1 zusammenfällt, aus den vorerwähnt berechneten Wellenformen W2 ausgewählt und der Wert der Induktivität L zu diesem Zeitpunkt wird als der optimale Wert definiert.
Wie es in Kapitel 2, Abschnitt 3 diskutiert wurde, ist es durch Einsetzen dieser Art von Berechnungsmethode möglich, die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung wie in 54 wegzulassen. Dementsprechend bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Manschette unnötig wird.
3. Modell der Druckwelle am proximalen Abschnitt der Aorta
Eine trapezförmige Welle statt einer dreieckigen Welle kann eingesetzt werden, um die Druckwellenform an dem proximalen Abschnitt der Aorta zu modellieren. Ein Beispiel einer derartigen Welle ist in 75 gezeigt. Eine trapezförmige Welle nähert die tatsächliche Druckwelle genauer an als eine dreieckige Welle, wodurch es ermöglicht wird, genauere Kreislaufparameter zu erhalten.
4. Weitere Methoden zum Berechnen von Kreislaufparametern
Die Kreislaufparameter wurden erhalten aus Berechnungen unter Verwendung verschiedener Gleichungen. Es ist jedoch auch akzeptabel, einen Kreislaufsimulator oder dergleichen zu verwenden, um jede der Antwortwellenformen des Modells zu simulieren, wenn jeder der Kreislaufparameter innerhalb eines bestimmten Bereichs variiert wird, und dann diejenigen Kreislaufparameter auszuwählen und auszugeben, welche am Besten mit der tatsächlich gemessenen Radiusarterienblutpulswellenform zusammenfallen. In diesem Fall ist es möglich, ein komplizierteres Modell zu verwenden, welches näher an der Realität für das elektrische Modell des Kreislaufsystems und das Modell der Druckwellenform im proximalen Abschnitt der Aorta ist. Demzufolge wird die Messgenauigkeit noch weiter verbessert.
Teil 2: Berechnungsmethode basierend auf einer Verzerrung in der Blutpulswelle
(1) Überblick
Als eine allgemeine Regel wird bei der obigen Analysemethode basierend auf einem elektrischen Modell jeder der Werte der Kreislaufparameter berechnet basierend auf den gemessenen Ergebnissen für sowohl die Radiusarterienblutpulswellenform und das Schlagvolumen pro Schlag. Diese Methode ist etwas unpraktisch hinsichtlich Aktivitäten im Freien und dergleichen, da es notwendig ist, eine Manschette für die Erfassung des Schlagvolumens pro Schlag zu verwenden, um Messungen von guter Genauigkeit zu erhalten. Es ist jedoch noch eine weitere Methode verfügbar, bei welcher lediglich die Radiusarterienblutpulswellenform gemessen wird und jeder der Werte der Kreislaufparameter aus diesen gemessenen Ergebnissen erhalten wird.
(2) Berechnungsmethode
Es ist verständlich, dass es eine starke Beziehung zwischen der aus der Radiusarterienblutpulswellenform erhaltenen Verzerrung und jedem der Werte der Kreislaufparameter gibt. Die Blutpulswellenverzerrung d kann somit erhalten werden aus der folgenden Gleichung unter Verwendung der Ergebnisse einer Spektralanalyse der Blutpulswelle. Die Berechnung der Wellenformspektrumsinformation ist wie in Kapitel 3, Abschnitt 2 beschrieben vorgesehen.
Hierbei ist I1 die Amplitude der Grundwelle und sind I2, I3, ... die Amplituden der harmonischen Wellen 2., 3., ..., n-ter Ordnung.
Dann werden die Werte jedes der Elemente aus der Beziehungsgleichung zwischen der Verzerrung d und jedem der Werte der Kreislaufparameter erhalten. Die 76A bis D zeigen die Ergebnisse einer Überprüfung der oben beschriebenen Korrelation unter Verwendung einer Testperson 120 als ein Beispiel. 76A zeigt die Beziehung zwischen dem Widerstand Rc an den zentralen Blutgefäßen und der Verzerrung d. Das Erhalten einer Beziehungsgleichung für Rc und d liefert Rc = 58,68 d^–0,394 wobei die Korrelation r gleich –0,807 ist. Ferner zeigt 76B die Beziehung zwischen dem Blutgefäßwiderstand Rp in der Peripherie des Körpers und der Verzerrung d. Das Erhalten einer Beziehungsgleichung für Rp und d liefert Rp = 2321,3e^–0,615d, wobei die Korrelation r –0,418 beträgt. 76C zeigt die Beziehung zwischen der Trägheit L und der Verzerrung d. Das Erhalten einer Beziehungsgleichung liefert L=162,8e^–535d, wobei die Korrelation r gleich –1,774 ist. 76D zeigt die Beziehung zwischen der Nachgiebigkeit C und der Verzerrung d. Das Erhalten der Beziehungsgleichung zwischen C und d liefert C = (– 1,607 + 3,342d) × 10^–4, wobei die Korrelation r gleich 0,764 ist.
(3) Repräsentative Blutpulswellenform und Verzerrung
77 zeigt die Beziehung zwischen der Verzerrung und einer Ping mai, Hua mai und Xuan mai, den typischen Blutpulswellenformen (siehe 1A bis C). 77 zeigt die Ergebnisse einer Analyse an 35 Beispielen einer Ping mai, 21 Beispielen einer Hua mai und 22 Beispielen einer Xuan mai. In dieser Figur zeigt Ping mai eine Verzerrung, die um 0,907 zentriert mit einer Abweichung von 0,053 nach oben oder unten ist; die Hua mai zeigt eine größere Verzerrung, die um 1,013 zentriert ist mit einer Abweichung von 0,148 nach oben oder unten; und die Xuan mai zeigt die kleinste Verzerrung mit einem Mittel von 0,734 und mit einer Abweichung von 0,064 nach oben oder unten. Wenn die Größenbeziehung zwischen der Verzerrung bei Ping mai, Hua mai und Xuan mai in einem t-Test geprüft wird, so ergibt sich ein Signifikanzniveau von 0,05 oder weniger, was ein signifikantes Niveau der Differenz bestätigt.
Die 78 bis 81 zeigen die Beziehung zwischen jedem der Kreislaufparameter und der Ping mai, Hua mai und Xuan mai. 78 zeigt die Beziehung zwischen dem zentralen Blutgefäßwiderstand Rc und den drei Blutpulsen. Wie es in der Figur gezeigt ist, ist der Blutgefäßwiderstand der Hua mai der kleinste bei 47,048 ± 18,170 dyn*s/cm⁵ (die gleichen Einheiten gelten unten), gefolgt von der Ping mai bei 92,037 ± 36,494 und der Xuan mai, welche den größten Widerstand bei 226,093 ± 61,135 besitzt. Ferner zeigt 79 die Beziehung zwischen dem peripheren Blutgefäßwiderstand Rp und den drei Blutpulsen. Wie es in der Figur gezeigt ist, ist der Blutgefäßwiderstand der Hua mai am kleinsten bei 1182,1 ± 176,7, gefolgt durch die Ping mai bei 1386,5 ± 228,3 und der Xuan mai, welche den größten Widerstand bei 1583,0 ±251,0 besitzt. 80 zeigt die Beziehung zwischen der Trägheit L des Blutes und den 3 Blutpulsen. Wie es in der Figur gezeigt ist, ist die Trägheit der Hua mai am kleinsten bei 10,337 ± 2,609, gefolgt durch die Ping mai bei 16,414 ± 4,604 und die Xuan mai, welche die größte Trägheit bei 27,550 ± 5,393 besitzt. 81 zeigt die Beziehung zwischen der Nachgiebigkeit C und den drei Blutpulsen. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, ist die Nachgiebigkeit der Hua mai am größten bei 2,030 ± 0,554 × 10^–4cm⁵/dyn (die gleichen Einheiten gelten unten), gefolgt durch die Ping mai bei 1,387 ± 0,311 und die Xuan mai, welche die kleinste Nachgiebigkeit bei 0,819 ± 0,207 besitzt.
Dementsprechend ist die Reihenfolge der Größenbeziehung nur in dem Fall der Nachgiebigkeit umgekehrt. Falls die Nachgiebigkeitswerte invertiert werden, dann kann die gleiche Reihenfolge in der Größenbeziehung zwischen den Blutpulsen wie für diejenige der anderen Parameter erreicht werden. Ferner zeigten die Größenbeziehung zwischen diesen Kreislaufparametern und den 3 Blutpulsen ein Signifikanzniveau von 0,05 oder weniger in einem t-Test.
(4) Modifikationen

1. (I2 + I3 + ... + In)/I1 oder dergleichen kann eingesetzt werden, um die Definition der Verzerrung anzugeben.
2. Die Gleichung der Korrelationsbeziehungen kann als eine Tabelle im Speicher gespeichert werden, anstatt Berechnungen unter Verwendung von Korrelationsgleichungen.
3. Die Verzerrung d kann erhalten werden unter Verwendung einer Methode, welche die in 82 gezeigte Schaltung einsetzt. Nämlich werden die Blutpulswellen in ein Tiefpassfilter 240 und ein Hochpassfilter 241 eingegeben, und eine Niederfrequenzsignalkomponente v1 und eine Hochfrequenzsignalkomponente v2 werden ausgegeben. Als nächstes wird jedes Ausgangssignal v1 und v2 an Gleichrichtungsschaltungen 242, 243 gleichgerichtet und an Glättungsschaltungen 244, 245 geklettet, um Gleichstromsignale dc1 und dc2 zu erhalten. Diese Gleichstromsignale dc1 und dc2 werden an einer Divisionsschaltung 246 dividiert, um die Verzerrung d = dc2/dc1 zu erhalten.
4. Die Kreislaufparameter sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Vielmehr kann eine Vielzahl von anderen Modellen in Betracht gezogen werden, welche die gleichen Ergebnisse liefern würden. Im Besonderen ist die Korrelationsgleichung zum Erhalten von Kreislaufparametern nicht auf die obige beschränkt. Vielmehr können andere experimentelle Gleichungen für die gleiche Wirkung eingesetzt werden.

Teil 3: Berechnungsmethode basierend auf Blutpulswellenverzerrung, und Phase und Amplitude höherer Harmonischer des Blutpulswellenspektrums
Die Kreislaufparameter werden aus der Verzerrung erhalten, die aus der Blutpulswelle und der Phase und Amplitude des hohen harmonischen Frequenzspektrums der Blutpulswelle erhalten wurde.
Zunächst werden die Amplituden I1, I2, I3, .. der Grundwelle der Blutpulswelle und der hohen harmonischen Wellen und die Phasen P2, P3, P4... für die hohe harmonische Grundwelle unter Verwendung Fourieranalyse der Wellenform der ausgelesenen Blutpulswelle erhalten (zu diesem Zweck geeignete Hardware ist beispielhaft veranschaulicht durch die Vorrichtungen, die in Kapitel 3, Abschnitt 2 erläutert sind). Dann wird die Verzerrung d der Blutpulswelle durch die folgenden Gleichungen aus den erhaltenen Amplitudenwerten I1, I2, I3, ... bestimmt:
Als nächstes wird jeder Kreislaufparameter aus einer Regressionsformel für die Verzerrung d, die Phase P2, P3, ..., und jeden der Werte für die Kreislaufparameter bestimmt. Diese Regressionsformel ist unten gezeigt. Rc(dyn*s/cm5) = –179,00 × d + 2,275 × P5 + 2,295 × P2 + 726,74(R² = 0,86, P < 0,00001, n = 106) Rp(dyn*s/cm5) = 6.90 × P5 – 391,5 × d + 192,3(R² = 0,49, P < 0,00001, n = 106) Rp(dyn*s/cm5) = 0,68 × P2 – 788,10 × d + 1957,3(R² = 0,30, P < 0,008, n = 106) L(dyn*s2/cm5)= –31,40 × d + 0,16 × P5 + 11,50(R² = 0,74, P < 0,00001, n = 106) C(cm5/dyn) = 2,34 × d – 0,007 × P5 + 0,69(R² = 0,74, P < 0,00001, n = 106)
Hierbei ist R² der Entscheidungskoeffizient, P das Signifikanzniveau und n die Abtastzahl.
Diese Regressionsformeln werden erhalten durch Messen der Radiusarterienblutpulswellenform an einer Anzahl von Versuchspersonen, unter Verwendung der Fourieranalyse an der gemessenen Blutpulswelle zum Bestimmen der Grundwelle und der Amplitude und Phase der hohen harmonischen Welle, woraus man das Schlagvolumen pro Schlag und die Kreislaufparameter aus der Radiusarterienblutpulswellenform für jede Versuchsperson erhält, und dann Berechnen der Korrelation zwischen der erhaltenen Amplitude, Phase und den für jede Person erhaltenen Parameter.
Abschnitt 2: Analyse des physiologischen Zustands basierend auf der Tidewelle in der Blutpulswelle (Berechnung von LF, HF,[LF/HF], RR50)
Teil 1: Indikatoren, welche die Tidewelle in der Blutpulswelle angeben
LF, HF, [LF/HF] und RR50 sind eine Information (d. h. Indikatoren betreffend den physiologischen Zustand) bezüglich der Tidewelle in einer Blutpulswelle. Es wird nun eine Erläuterung der Signifikanz dieser Indikatoren gegeben.
In einem Elektrokardiogramm wird das Intervall zwischen der R-Welle eines Herzschlags und der R-Welle des nächsten Herzschlags als das RR-Intervall bezeichnet. Dieses RR-Intervall ist ein numerischer Wert, der als ein Indikator der Funktion des autonomen Nervensystems im menschlichen Körper dient. 83 zeigt den Herzschlag und das aus der Wellenform dieses Herzschlags in einem Elektrokardiogramm erhaltene RR-Intervall. Wie es aus dieser Figur verständlich ist, deckt eine Analyse der gemessenen Ergebnisse in einem Elektrokardiogramm auf, dass das RR-Intervall über die Zeit variiert.
Andererseits ist die Variation im Blutdruck, der an der Radiusarterie oder dergleichen gemessen wird, definiert als die Variation im Blutdruck bei jedem Schlag von der Kontraktion zur Relaxation des Herzens, und korrespondiert mit der Variation im RR-Intervall in einem Elektrokardiogramm. 84 zeigt die Beziehung zwischen dem Elektrokardiogramm und dem Blutdruck. Wie es aus dieser Figur verständlich ist, kann der Blutdruck während jeder Kontraktion und Relaxation bei einem Herzschlag als der Maximumwert des arteriellen Drucks und des Minimumwerts unmittelbar nachfolgend diesem Maximumwert in jedem RR-Intervall gemessen werden.
Durch Ausführen einer Spektralanalyse von Variationen des Herzschlags bis zum Blutdruck wird verständlich, dass die Variationen aus Wellen mit einer Vielzahl von Frequenzen zusammengesetzt sind. Diese können in folgende drei Arten von Variationskomponenten klassifiziert werden.

1. HF (Hochfrequenz)-Komponente, welche die mit der Atmung zusammenfallende Variation darstellt.
2. LF (Niederfrequenz)-Komponente, welche mit einer Periodizität von ungefähr 10 Sekunden variiert.
3. Trend, welcher mit einer Frequenz variiert, die kleiner als die Messgrenzen ist.

Das RR-Intervall zwischen benachbarten Blutpulswellen wird für jede gemessene Blutpulswelle erhalten und der diskrete Wert des erhaltenen RR-Intervalls wird unter Verwendung einer geeigneten Methode (z. B. spline-Interpolation dritter Ordnung) interpoliert (siehe 83). Eine FFT-Operation wird der Interpolation folgend an der Kurvenlinie ausgeführt, gefolgt von einer Spektralanalyse. Demzufolge ist es möglich, die Variationskomponente als eine Spitze an der Frequenzachse herauszugreifen. 85A zeigt die Wellenform der Variation im RR-Intervall einer gemessenen Blutpulswelle und die Wellenform jeder der Komponenten der Variation in dem Fall, in welchem die Wellenform der Variation in die oben angegebenen drei Frequenzkomponenten isoliert wird. 85B zeigt die Ergebnisse der Spektralanalyse an der Wellenform der Variation im RR-Intervall, welches in 85A gezeigt ist.
Wie es aus dieser Figur verständlich ist, erscheinen Spitzen an zwei Frequenzen nahe 0,07 Hz und 0,25 Hz, wenn eine Person in einem Ruhezustand ist. Der erstere Frequenzwert ist die LF-Komponente, wohingegen der letztere die HF-Komponente ist. Die TREND-Komponente kann in dieser Figur nicht herausgelesen werden, da sie unter der Messgrenze ist.
Die LF-Komponente zeigt das Ausmaß an Spannung im sympathischen Nervensystem. Je größer diese Komponente ist desto größer ist der Anstieg in der Spannung (oder der Erregungszustand). Andererseits gibt die HF-Komponente das Ausmaß an Spannung im parasympathischen Nervensystem an. Je größer die Amplitude dieser Komponente ist desto entspannter (oder ruhiger) ist der Zustand.
Die Amplitudenwerte für die LF- und HF-Komponenten variieren entsprechend des Individuums. Wenn man dies bedenkt, so ist dementsprechend das Verhältnis LF/HF, welches das Verhältnis der Amplituden der LF/HF-Komponenten ist, nützlich zum Abschätzen des Grads an Anspannung in der Person. Wenn der Wert von LF/HF groß ist, dann ist der Grad der Spannung hoch, wohingegen im Falle eines kleinen LF/HF der Grad an Spannung niedrig ist, was angibt, dass die Person entspannt ist.
RR50 ist definiert durch die festgelegte Zahl, bei welcher der Absolutwert des Blutpulswellenintervalls entsprechend dem RR-Intervall für zwei aufeinanderfolgende Herzschläge um 50 Millisekunden oder mehr variiert, wenn Messungen der Blutpulswelle über eine festgelegte Zeitdauer ausgeführt werden. Je größer der Wert von RR50 ist desto ruhiger ist die Person, wohingegen die Person umso erregter ist je kleiner der Wert von RR50 ist.
Wenn RR50 berechnet wird, so ist eine Frequenzanalyse der Blutpulswelle nicht unbedingt notwendig, da nur das RR-Intervall (Blutpulswellenintervall) wesentlich ist.
Teil 2: Berechnungsmethoden für jeden Indikator
Diese Indikatoren können aus Blutpulswellenformen in der Reihenfolge berechnet werden, wie unten erläutert.
(1) Berechnung des Blutpulswellenintervalls
Zunächst wird die Wellenform der Blutpulswelle über eine festgelegte Zeitdauer (z. B. 30 Sekunden oder 1 Minute) aufgenommen. Die in Kapitel 3, Abschnitt 1 erläuterte Verarbeitung der Sammlung von Spitzeninformation wird ausgeführt, um eine Erfassung von Spitzen in allen der während der Messzeitdauer aufgenommenen Wellenformen zu bewirken. Die Zeit von benachbarten Blutpulswellenspitzen und das Zeitintervall von beiden (nachfolgend als RR-Intervall bezeichnet) werden berechnet.
(2) Berechnung von LF, HF und LF/HF
Der Wert des erhaltenen RR-Intervalls ist diskret längs des zeitlichen Zugriffs. Dementsprechend wird eine kurvenförmige Linie, wie in 85A gezeigt, erhalten durch Interpolation zwischen benachbarten RR-Intervallen unter Verwendung einer geeigneten Interpolationsmethode. Dann wird ein Spektrum, wie das in 85B gezeigte, erhalten durch Ausführen einer FFT-Verarbeitung an der interpolierten kurvenförmigen Linie. Es wird eine Verarbeitung zum Sammeln von Spitzeninformation ausgeführt in der gleichen Weise, wie ausgeführt an der Blutpulswellenform, um die Frequenzen im Spektrum entsprechend dem vorerwähnten Maximumwert und den Maximumwert zu erhalten. Der in der Niederfrequenzregion erhaltene Maximumwert wird als die LF-Komponente definiert, wohingegen der in der Hochfrequenzregion erhaltene Maximumwert als die HF-Komponente definiert wird. Ferner werden die Amplituden dieser Komponenten erhalten und wird das Amplitudenverhältnis LF/HF berechnet.
(3) Berechnung von RR50
Die Zeitdifferenz in benachbarten RR-Intervallen wird sequentiell erhalten basierend auf dem oben erhaltenen RR-Intervall. Dann wird eine Überprüfung jeder dieser Zeitdifferenzen vorgenommen, um zu bestätigen, ob die Zeitdifferenz 50 Millisekunden übersteigt oder nicht, und die festgelegte Anzahl von 50 Millisekunden übersteigenden Zeitdifferenzen wird gezählt und als RR50 festgelegt.
Abschnitt 3: Korrektur des physiologischen Zustands basierend auf einer Messung der physischen Aktivität
Die vorangehenden Abschnitte betrafen die verschiedenen physiologischen Zustände, die aus der Blutpulswelle erhalten werden können, und die Methoden der Blutpulswellenanalyse zum Erhalten dieser Zustände.
Es ist bekannt, dass der physiologische Zustand abhängig von der Aktivität einer Person variieren kann. Z. B. variiert der gemessene Wert von [LF/HF] beträchtlich abhängig davon, ob sich eine Versuchsperson bewegt oder in einem Ruhezustand ist. Deshalb kann ein Ansatz in Betracht gezogen werden, bei welchem der aus der Blutpulswelle erhaltene physiologische Zustand in Abhängigkeit von der physischen Aktivität der Versuchsperson korrigiert wird. Eine konkrete Diskussion davon folgt unten.
Nämlich ist bei einer ersten Methode ein Beschleunigungssensor an der Versuchsperson oder an der Vorrichtung angefügt, und die Blutpulswelle wird zusammen mit dem Wert des Beschleunigungssensors gemessen. Wenn die Ergebnisse des Beschleunigungssensors bestätigen, dass sich die Person bewegt, so werden die gemessenen Werte für den physiologischen Zustand geeignet korrigiert basierend auf dem gemessenen Wert des Beschleunigungssensors, um eine Wandlung zu werten unter Normalbedingungen (d. h. wenn die Person in Ruhe ist) vorzusehen.
Als eine zweite Methode werden konstante Messungen des physiologischen Zustands durchgeführt, der aus der Blutpulswelle und dem Wert des Beschleunigungssensors erhalten wird. Diese gemessenen Werte werden dann im Speicher gespeichert. Wenn der physiologische Zustand zur gegenwärtigen Zeit gemessen wird, so wird der Speicher nach einem gemessenen Wert abgesucht, der dem Wert am nächsten liegt, der durch den Beschleunigungssensor an der gegenwärtigen Stelle gemessen wird. Der gespeicherte physiologische Zustand, der zusammen mit dem Beschleunigungssensorwert gespeichert wurde, der herausgesucht und gefunden wurde, wird als der gegenwärtige physiologische Zustand festgelegt.
Mittels der oben beschriebenen Methoden ist es selbst in dem Fall, in welchem die Versuchsperson eine den physiologischen Zustand beeinflussende Aktivität unternimmt, möglich, eine Messung des physiologischen Zustands zu erzielen, welche mit der physischen Aktivität der Person koinzidiert, basierend auf vergangenen ähnlichen Aktivitätszuständen.
Ein "Ruhezustand" wie hier verwendet, bedeutet, dass eine Bewegung in der Nähe des Blutpulswellensensors, die mit dem Beschleunigungssensor gemessen wird, sich als unterhalb eines gewissen festen Grenzwerts (z. B. 0,1 G) herausstellt. Insbesondere, wenn z. B. die Versuchsperson ihren Arm winkend bewegt, so kann die Blutpulswelle nicht gemessen werden. Dementsprechend können Messungen offensichtlich nicht während einer sportlichen Aktivität durchgeführt werden, wobei Aktivitäten wie ein Gehen in einem Raum oder im Freien ebenso nicht geeignet für Messungen sind.
Wenn z. B. somit angenommen wird, dass der Benutzer sich in einem Raum befindet, so kann dieser sich zu einem Bereich begeben, wo es einen Tisch und einen Stuhl gibt, sich auf den Stuhl wie in 86A gezeigt ist setzen, und den Arm mit der Uhr auf den Tisch legen, wobei er darauf achtet, seine Hand nicht zu bewegen. Wenngleich dies eine ideale Anordnung ist, so kann die Vorrichtung auch in dem Fall eingesetzt werden, in welchem der Benutzer sich im Freien betätigt. In diesem Fall wird die Betätigung unterbrochen und die Atmung zur Normalität zurückgehen gelassen, um die Messungen auszuführen. In ähnlicher Weise, falls der Benutzer einen Spaziergang unternimmt, dann wird diese Aktivität unterbrochen. Dann nimmt der Benutzer eine Position an, z. B. wie in 86B gezeigt, und führt die erforderlichen Operationen durch Drücken von Knöpfen an der Armbanduhr 320 mit der entgegengesetzten Hand aus, wobei versucht wird, den Arm nicht zu bewegen, an welchem die Uhr getragen wird.
In dem Fall einer Ausführungsform, bei welcher ein Blutpulswellensensor 305 an einem Halsband oder einer Brille angefügt ist, kann der Benutzer entweder in einem Stuhl sitzen oder stehen, solange es eine geringe Bewegung gibt. Mit anderen Worten gibt es kein Problem in der Messung, vorausgesetzt, dass jede Bewegung von einem Ausmaß ist, welches keine Vibration auf den Blutpulswellensensor 305 ausübt.
(Modifikation)
Zusätzlich zum Erhalten des Spektrums der Blutpulswelle unter Verwendung einer FFT kann eine Vielzahl von anderen in diesem Kapitel anwendbaren Frequenzanalysemethoden in Betracht gezogen werden, einschließlich DFT ("discrete Fourier Transfer"), MEM (Maximum Entropie Methode), Wavelet-Methode und dergleichen.
Kapitel 5
Schnittstellenmethode
Bei den verschiedenen Vorrichtungen, die detailliert im nächsten Kapitel diskutiert werden, sind Indikatoren oder Daten von einem Menschen bereitgestellt oder in eine Vorrichtung eingegeben, wohingegen Mitteilungen von der Vorrichtung zum Menschen über verschiedene Ausführungsformen ausgeführt werden. Die Mittel zur Informationseingabe oder zur Mitteilung können ein spezielles Gerät erfordern, abhängig von der Anwendung der Vorrichtung. Vorausgesetzt dass die Mittel das Erreichen einer Vielzahl von Zielen bewerkstelligen, dann kann bei dieser Diskussion jedoch bedacht werden, dass die Vorrichtung ohne Augenmerk für die eingesetzten Mittel realisiert wird. Beispielsweise kann ein Summer ertönen gelassen werden, eine Meldung an einer Anzeige angezeigt werden oder ein akustisches Signal bereitgestellt werden, um dem Benutzer eine Warnung zu liefern. Mit anderen Worten kann jedes Mittel benutzt werden, solange es das Ziel der Bereitstellung einer Warnung an den Benutzer erfüllt.
Dieses Kapitel behandelt spezielle Beispiele dieser Mittel. Als eine allgemeine Regel sind mehrfache Variationen der im nächsten Kapitel erläuterten Vorrichtungen möglich, da irgendeines der nachfolgend diskutierten Eingabemittel und Mitteilungsmittel eingesetzt werden kann.
Abschnitt 1: Eingabemittel
Wenn Instruktionen von dem Menschen zu der Vorrichtung gegeben werden, oder eine Information eingegeben wird, so kann die folgende Ausstattung eingesetzt werden.

1. Tastatur
2. Zeigeeinrichtung Maus, berührungsempfindlicher Bildschirm, Tablett, Nachführkugel etc.
3. Verschiedene Speichermedien Viele der für die Speicherung von Daten verfügbaren vielfältigen Einrichtungen können als Eingabemittel verwendet werden. Floppy-Disks, magnetische Scheiben, optisch-magnetische Scheiben und dergleichen können als Beispiele derartiger Einrichtungen genannt werden. Außerdem kann auch eine Vielzahl von anderen Medien in Betracht gezogen werden, wie Magnettrommeln, Magnetbänder, Kassettenbänder, CD-ROM und dergleichen.
4. Sonsitges In dem Fall, in welchem die Eingabe von Sound- oder Bilddaten in Betracht gezogen wird, können Mikrofone oder Abtasteinrichtungen bzw. Scanner eingesetzt werden.

Abschnitt 2: Ausgabemittel (Mittel zur Benachrichtigung des Menschen)
Die unten beschriebenen Mittel sind verfügbar, um eine Mitteilung von der Vorrichtung zum Menschen zu liefern. Diese Mittel können basierend auf den fünf Sinnen klassifiziert werden. Ferner können diese Mittel allein oder in einer Mehrzahl verwendet werden.
Wie es unten erläutert wird, ist es möglich, eine Vorrichtung auszulegen, welche durch eine körperbehinderte Person optimal verwendet werden kann. Indem nämlich beispielsweise ein Mitteilungsmittel eingesetzt wird, welches nicht auf dem Sehsinn beruht, so kann eine blinde Person die Mitteilung in einfacher Weise verstehen, wohingegen durch Einsetzen eines Mittels, welches nicht auf dem Hörsinn beruht, eine Mitteilung für eine Person ausgeführt werden kann, die taub ist. Ferner ist es durch Einsatz eines Mittels, welches auf Schall oder Berührung beruht, für den Benutzer nicht erforderlich, absichtlich auf die LCD-Einrichtung auf seiner Armbanduhr während einer Betätigung etc. zu blicken. Somit wird ein zusätzlicher Vorteil durch Verbesserung der Einfachheit der Benutzung der Vorrichtung bereitgestellt.
Teil 1: Mittel beruhend auf dem Hörsinn
Es ist eine Vielzahl von Mitteilungsmitteln verfügbar, die auf dem Hörsinn beruhen, wobei diese Mittel umfassen, welche dazu ausgebildet sind, den Benutzer über die Ergebnisse der Analyse oder Diagnose der Blutpulswelle zu informieren, oder um eine Warnung an eine Person auszugeben. Es können z. B. Mittel wie die folgenden in Betracht gezogen werden. Diese Mittel sind häufig in einer Art von tragbarer Einrichtung wie einer Armbanduhr oder dergleichen eingebettet. In diesem Fall können einige der normalen Komponenten, die als Teil der Uhr montiert werden, abgeändert werden.

1. Summen
2. Piezoelektrische Einrichtung
3. Lautsprecher
4. Als ein spezielles Beispiel kann auch ein Mittel in Betracht gezogen werden, bei welchem die zu benachrichtigende Person mit einem tragbaren Funkrufempfänger ausgestattet wird und die Mitteilung durch eine Einrichtung ausgeführt wird.

Beim Ausführen einer Benachrichtigung an einen Benutzer unter Verwendung dieser Art von Ausstattung ist es oftmals gewünscht, eine Art von Information zusammen mit der Benachrichtigung zu kommunizieren. In diesem Fall kann eine Information wie ein Lautstärkepegel wie unten gezeigt verändert werden in Abhängigkeit von den Details der zu kommunizierenden Information.

1. Tonlage
2. Lautstärke
3. Ton
4. Klang
5. Art von Musik (Programm etc.)

Teil 2: Mittel basierend auf dem Sehsinn
Ein auf dem Sehsinn beruhendes Mittel kann eingesetzt werden, wenn es das Ziel ist, den Benutzer über verschiedene gemessene Ergebnisse oder Meldungen von der Vorrichtung zu informieren oder eine Warnung bereitzustellen. Die folgende Ausstattung kann für solche Arten von Mitteln in Betracht gezogen werden.

1. Anzeigeeinrichtung Diese umfassen CRT-Einrichtungen (Kathodenstrahlröhren-Anzeigevorrichtung) und LCD-Einrichtungen (Flüssigkristallanzeige). Der in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 6 erläuterte Linsenprojektor (siehe 29) ist ebenfalls als eine Art von besonderer Anzeigeeinrichtung verfügbar.
2. Drucker
3. X-Y-Plotter
4. Lampe

Ferner können die folgenden Variationen beim Bereitstellen einer Mitteilung in Betracht gezogen werden.

1. Separate analoge oder digitale Anzeigen im Falle der Mitteilung umfassend numerische Werte
2. Anzeige unter Verwendung einer Grafik
3. Hinzufügung eines Kontrastes für eine Farbanzeige
4. Balkengrafikanzeige bei der Bereitstellung einer Mitteilung eines numerischen Werts, wie dieser das Ausmaß eines numerischen Werts darstellt
5. Kreisförmige Grafik
6. Ein Gesichtsschaubild

Wenn eine Mitteilung bereitgestellt wird, die einem numerischen Wert ein Ausmaß zuweist, so kann ein Gesichtsschaubild, wie das in 87 gezeigte, abhängig von dem Ausmaß bzw. Grad angezeigt werden. In dieser Figur sind 6 Grade angenommen.
Teil 3: Auf dem Tastsinn beruhende Mittel
Ein auf dem Tastsinn beruhendes Mittel kann ebenfalls als ein Mitteilungsmittel in Betracht gezogen werden, wobei Beispiele davon das Folgende umfassen.
1. Elektrische Stimulation
Eine Formgedächtnislegierung, welche von der hinteren Oberfläche einer tragbaren Vorrichtung wie einer Armbanduhr nach außen vorsteht, ist vorgesehen, wobei elektrischer Strom durch diese Formgedächtnislegierung passieren gelassen wird.
2. Mechanische Stimulation
Ein einziehbarer Vorsprung (wie ein nadelförmiges Objekt, welches nicht besonders spitz ist) kann an der Rückseite einer tragbaren Vorrichtung wie einer Armbanduhr ausgebildet sein, und eine Stimulation kann mittels dieses Vorsprungs gegeben werden.
Falls die Inhalte der Mitteilung einfach sind, so kann außerdem die folgende Ausführungsform eingesetzt werden, welche eine mechanische Vibration verwendet, um eine Mitteilung an den Benutzer zu geben. Ein herkömmlicherweise bekannter Vibrationsalarm, der eine Vibration durch Rotieren einer exzentrischen Last überträgt, kann in einer einheitlichen oder separaten Weise am Hauptkörper einer tragbaren Vorrichtung vorgesehen sein. Ferner kann, wie es in 88 gezeigt ist, ein dünnes Teil mit einer Dicke von 70 μm an einem Abschnitt der Innenseite der Bodenfläche des Hauptkörpers einer tragbaren Vorrichtung ausgebildet sein, wobei ein Piezoelement-PZT daran angefügt ist. Wenn ein Wechselstrom einer geeigneten Frequenz an dieses Piezoelement angelegt wird, so vibriert das Piezoelement-PZT, wobei diese Vibration zu dem Benutzer übertragen wird, der die tragbare Vorrichtung trägt. Außerdem kann das Piezoelement eine Dicke von 100 μm besitzen, mit einer Durchmesserlänge, die 80% der Länge des Durchmessers der Konkavität beträgt. Wenn der Durchmesser in dieser Weise auf 80% festgelegt wird, so ist es möglich, den Klang des Mitteilungsklangs zu erhöhen.
Durch Verwendung der vorstehenden Mechanismen zur Veränderung der Stärke, Dauer, Frequenz und dergleichen der Vibration abhängig von den Mitteilungsinhalten ist es möglich, eine variationsreiche Mitteilung zu erzielen.
Teil 4: Auf dem Geschmackssinn beruhende Mittel
Ein Mechanismus zum Emittieren eines Dufts oder dergleichen kann an der Vorrichtung als ein Mittel vorgesehen werden, welches auf dem Geruchssinn beruht. Eine Korrespondenz kann gebildet werden zwischen den Mitteilungsdetails und dem Geruch, wobei die Vorrichtung einen Duft abhängig von dem Inhalt der Mitteilung emittiert. Die in Kapitel 6, Abschnitt 2, Teil 1 diskutierte Mikropumpe oder dergleichen ist optimal für den Mechanismus zum Emittieren eines Dufts oder dergleichen einzusetzen.
Abschnitt 3: Kommunikationsmittel
Jede der in Kapitel 6 unten detailliert erläuterten Vorrichtungen kann mit einem I/O (Eingabe/Ausgabe)-Schnittstellenmittel versehen werden, um eine Kommunikation mit einem externen Ausstattungsteil wie einem PC auszuführen. Demzufolge werden verschiedene Arten von im Körper gemessenen Informationen zu dem externen Gerät gesendet und werden der Indikator oder die festgelegten Inhalte durch die Vorrichtung von der externen Ausstattung aufgenommen.
Eine Erläuterung der Kommunikationsmittel zum Ausführen einer Kommunikation mit einem externen Ausstattungsteil wird nun mit Bezug auf 89 gegeben. Wie es in der Figur gezeigt ist, ist der PC gebildet von einem Hauptkörper 330, einer Anzeige 331, einer Tastatur 332 und einem Drucker 333. Da dies ein gewöhnlicher PC bzw. "Personal Computer" ist, wird auf eine Erläuterung der internen Struktur desselben mit Ausnahme der folgenden Punkte verzichtet.
Nämlich enthält der Hauptkörper 330 Sende- und Empfangssteuereinrichtungen (nicht gezeigt) zum Senden und Empfangen von Lichtsignaldaten. Die Sendesteuereinrichtung weist eine LED 334 zum Senden eines Lichtsignals aus und die Empfangssteuereinrichtung weist einen Fototransistor 335 zum Empfangen eines Lichtsignals auf. Eine Infraroteinrichtung, welche nahes Infrarot nutzt (z. B. mittlere Wellenlängen von ungefähr 940 nm) wird für die LED 334 und den Fototransistor 335 eingesetzt und bewerkstelligt eine optische Transmission von einem Transmissionsfenster 337, welches an der vorderen Seite des Hauptkörpers 330 vorgesehen ist, über ein Blockierfilter 336 für sichtbares Licht, welches sichtbares Licht blockiert.
Die mit dem PC verbundene Vorrichtung besitzt den folgenden Aufbau. Die in 32 gezeigte Armbanduhr wird hier für die Erläuterung verwendet. Es kann jedoch auch ein Halsband, eine Brille oder eine Vielzahl von anderen tragbaren Einrichtungen problemlos für die Vorrichtung eingesetzt werden. Wie es oben beschrieben ist, ist ein Verbinder 105 in einer lösbaren Weise am Vorrichtungshauptkörper 100 der Armbanduhr ausgebildet. Dementsprechend kann ein Kommunikationsverbinder 338, wie in 89 gezeigt, anstelle einer Verbinderabdeckung mit dem Verbinderabschnitt angefügt werden, von welchem der Verbinder 105 entfernt wurde. In ähnlicher Weise sind die LED, der Fototransistor und die Schnittstelle für die optische Kommunikation seitens des Computers im Kommunikationsverbinder 338 integriert. Ferner kann eine optische Schnittstelle (nicht gezeigt) für optische Kommunikationen im Vorrichtungshauptkörper 100 der Armbanduhr vorgesehen werden.
Um die verschiedenen, im RAM oder der Festplatte gespeicherten Informationen von dem Computer zur Armbanduhr zu senden, wird ein Übertragungsbefehl z. B. von der Tastatur 332 aus gegeben. In der Folge wird die Information im PC über die LED 334 und das Kommunikationsfenster 337 als Licht im nahen Infrarotbereich ausgegeben. Das Nahinfrarot-Licht wird damit über den Kommunikationsverbinder 338 an der Armbanduhr zur optischen Schnittstelle gesendet.
Wenn verschiedene Informationen, wie die gemessenen Werte des physiologischen Zustands, von der Armbanduhr zum PC gesendet werden, so ist die Kommunikationsrichtung umgekehrt zum oben beschriebenen Fall. Mit anderen Worten bedient der Benutzer der tragbaren Vorrichtung die an der Armbanduhr vorgesehenen Knopfschalter, um die Vorrichtung in den Modus zum Übertragen von Daten zu bringen. Demzufolge wird die Information, welche vom Prozessor in der Vorrichtung zu übertragen ist, aus dem RAM oder dergleichen ausgelesen und zur optischen Schnittstelle gesendet. Der gemessene Wert wird somit in ein Lichtsignal gewandelt, von dem Kommunikationsverbinder 338 gesendet und über das Kommunikationsfenster 337 und den Fototransistor 335 zum PC übertragen.
Wenn die optische Kommunikation wie oben ausgeführt wird, so passiert es in dem Fall, in welchem es nicht möglich ist, zu identifizieren, ob die Vorrichtung die Information übertragen hat oder nicht, manchmal, dass Information, welche durch eine andere Vorrichtung empfangen werden sollte, fälschlicherweise empfangen wird. Deshalb setzt die I/O-Schnittstelle eine Identifikationsinformation ein, welche angibt, welche Ausstattung die Information gesendet hat, wenn Information gesendet oder empfangen wird.
Anhand der 90 wird nun die Struktur zum Vermeiden einer Konkurrenzsituation erläutert, wenn eine Mehrzahl von Ausstattungen Lichtsignale senden. Die in der Figur gezeigte Transmissionseinrichtung 340 ist in einem I/O-Schnittstellenmittel gespeichert. Ferner wird in dieser Figur eine Information von einem Prozessor in der tragbaren Einrichtung oder dem PC auf einen Bus gesetzt.
Ein A/D-Wandler 341 wandelt verschiedene, von dem Bus gesendete Informationssignale in Digitalsignale durch Abtasten mit einem festgelegten Zeitintervall.
Eine Identifikationsnummernaufzeichnungseinrichtung 342 zeichnet eine Informationsnummer zum Identifizieren derjenigen Einrichtung auf, von welcher das Lichtsignal gesendet wurde. Diese Identifikationsnummer wird zusammen mit der vorerwähnten Information durch das Lichtsignal getragen, wenn die Information außerhalb der Übertragungseinrichtung 340 gesendet wird. Die in der Identifikationsnummernaufzeichnungseinrichtung in der Übertragungseinrichtung 340 gespeicherte Identifikationsnummer wird verschiedenen Nummern zugeordnet abhängig von den Einstellung zum Zeitpunkt des Exports. Dementsprechend ist die Einstellung so ausgelegt, dass einmalige Nummern für alle Einrichtungen zugewiesen werden, einschließlich der tragbaren Einrichtung, dem PC und allen anderen Einrichtungen.
Die Steuereinrichtung 343 ist eine Schaltung zum Steuern jedes Teils in der Übertragungseinrichtung 340. Der Transmitter 344 beherbergt eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern der LED 345 zum Aussenden eines Lichtsignals. Durch das Ansteuern der LED 345 werden die durch die Steuereinrichtung 343 erzeugten Übertragungsdaten in ein Lichtsignal gewandelt und von der Einrichtung ausgesendet.
Durch Vorsehen einer Kommunikation mit einem externen Gerät, die wie oben beschrieben möglich ist, ist es möglich, eine Information von der tragbaren Einrichtung zu einer externen Einrichtung zu übertragen. Hierbei ist es auch möglich, eine Vielzahl von Einstellungen oder Instruktionen von der externen Einrichtung zur tragbaren Einrichtung zu übertragen.
Es wird nun die Informationsübertragung zwischen der tragbaren Einrichtung und einer externen Einrichtung anhand spezieller Beispiele erläutert. Bei der folgenden Diskussion wird die in der tragbaren Einrichtung gemessene Wellenform der Blutpulswelle an einer Anzeige 331 (siehe 89) angezeigt, die an einem externen Ausstattungsteil vorgesehen ist. Ferner kann die Art der an der Anzeige 331 angezeigten Blutpulswellenform irgendeine der oben beschriebenen Ping mai, Hua mai oder Xuan mai sein. Die Art der gemessenen Blutpulswellenform wird von der tragbaren Einrichtung zur externen Einrichtung übertragen, nachdem diese an der tragbaren Einrichtung komprimiert wurde.
Um das obige zu realisieren werden die im Körper gemessenen Wellenformen der Blutpulswellen an der tragbaren Einrichtung analysiert und wird eine Bestimmung des Wellenformtyps (Ping mai, Hua mai, Xuan mai) vorgenommen. Um diese Bestimmung auszuführen, ist eine der unter verschiedenen Methoden in Betracht zu ziehende Methode eine, bei welcher die Korrelationsbeziehung zwischen der Blutpulswellenverzerrung (oder den Kreislaufparametern) und der Ping mai, Hua mai und Xuan mai vorab überprüft wird, die Verzerrung (oder die Kreislaufparameter) in der Blutpulswelle aus den gemessen Blutpulswellen berechnet wird und Art der Blutpulswelle bestimmt wird.
Dann wird die Art der Blutpulswelle z. B. mittels einer Zeichenmarke kodiert. Die kodierte Information wird unter Verwendung der optischen Kommunikation zur externen Einrichtung übertragen, wobei die Übertragung über das jeweilige I/O-Schnittstellenmittel stattfindet, welches sowohl an der tragbaren Einrichtung als auch der externen Einrichtung vorgesehen ist. An der externen Einrichtung wird eine Bestimmung dahingehend durchgeführt, ob die Blutpulswelle eine Ping mai, Hua mai oder Xuan mai ist, basierend auf der zugrundeliegenden kodierten Information. Die Blutpulswellenform, welche der Art von bestimmter Blutpulswelle entspricht, wird aus dem ROM ausgelesen, wobei diese in der externen Einrichtung gespeichert ist, und wird an der Anzeige 331 gezeigt.
Zusätzlich zum Anzeigen der Blutpulswellenform an der Anzeige 331 wie oben beschrieben kann auch der Name, welcher der Wellenformart entspricht (d. h. Ping mai, Hua mai, Xuan mai) in Buchstaben, oder in Symbolen oder Piktogrammen angezeigt werden, welche die Wellenformart angeben.
Falls die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Kommunikation zwischen einer tragbaren Einrichtung und einer externen Einrichtung unter Verwendung einer komprimierten Information zu realisieren, wie oben beschrieben, so wird es möglich, die Menge an zu übertragender Information zu reduzieren. Eine Kommunikation unter Verwendung dieser Art von komprimierter Information ist vollkommen äquivalent zu dem Fall, in welchem eine Information von einer externen Einrichtung zu einer tragbaren Einrichtung übertragen wird.
(Modifikationen)

1. Bei der praktischen Anwendung kann der Kommunikationsverbinder 338 mit einem Kabel mit einer externen Einrichtung verbunden sein, oder die Kommunikation kann in einer drahtlosen Weise mit Funksignalen oder den oben erläuterten optischen Signalen ausgeführt werden.

Kapitel 6
Diagnose und Steuerung bzw. Kontrolle des physiologischen Zustands
Die verschiedenen Mittel, die durch die in diesem Kapitel erläuterte Vorrichtung verwendet werden, sind nicht nur auf ein Beispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Modifikationen möglich. Z. B. in dem Fall einer Auslegung, welche eine Einrichtung nach Art einer Armbanduhr als einen Blutpulswellendetektor einsetzt, kann ein Halsband- oder Brillen-Blutpulswellendetektor stattdessen vorgesehen werden. Außerdem können in dem Fall einer Vorrichtung, welche Kreislaufparameter als ein Maß des physiologischen Zustands einsetzt, die Kreislaufparameter erhalten werden basierend auf einem elektrischen Modell oder basierend auf einer Verzerrung, ohne einen Effekt auf das Ergebnis auszuüben.
Abschnitt 1: Diagnose des physiologischen Zustands
Die Vorrichtung in diesem Abschnitt führt verschiedene Diagnosen des physiologischen Zustands aus, der aus einer Analyse von Blutpulswellen erhalten wird, und berichtet diese Ergebnisse dem Diagnostiker oder der Versuchsperson.
Teil 1: Diagnosevorrichtung unter Verwendung zyklischer Variationen im physiologischen Zustand
Diese Vorrichtung erfasst Veränderung im physiologischen Zustand in genauer Weise, wobei Bezug genommen wird auf die zyklischen Veränderungen, die auf einer täglichen, monatlichen und jährlichen Basis im Körper in der Vergangenheit stattgefunden haben, und diagnostiziert dann die Verfassung eines Patienten.
Ausführungsform 1
Wie es oben beschrieben wurde, variiert der Kreislaufzustand im menschlichen Körper auf einer täglichen Basis, wobei diese Variationen auch zwischen verschiedenen Personen differieren. Die Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung nehmen Veränderungen im Gesundheitszustand eines Patienten auf, nachdem ausreichend Bezug auf die tägliche Variation im Kreislaufzustand genommen wurde, und liefern diese Information dem Diagnostiker. Mit anderen Worten werden die Kreislaufparameter eines Patienten täglich, zu einer Mehrzahl von Malen über den Tag, gesammelt. Jedes Mal, wenn die Parameter gesammelt werden, wird bestimmt, ob diese aktuellen Parameter in dem Bereich einer Variation liegen, den zu der selben Tageszeit über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit gesammelte Parameter aufzeigten. Wenn die gegenwärtigen Parameter aus dem Bereich der in der Vergangenheit aufgezeigten Variation fallen, so liefert die Vorrichtung dann eine Mitteilung dieses Umstandes.
Struktur der Vorrichtung
91 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Figur ist ein Blutpulswellendetektor 381 ein zum Messen der Radiusarterienwellenform in dem Patienten vorgesehenes Mittel. Eine Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung 382 misst das Schlagvolumen pro Schlag und gibt ein dieses Ergebnis anzeigendes elektrisches Signal aus. Der Aufbau, die Betriebsweise und die Messanordnung des Blutpulswellendetektors 381 und der Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung 382 sind wie im Detail in Kapitel 2 beschrieben.
Als nächstes wird jedes der Teile erläutert, welche die Steuereinrichtung 380 ausbilden. Der Speicher 383 ist ein nicht-flüchtiger Speicher, der gebildet ist aus einem batteriegesicherten RAM oder dergleichen und wird eingesetzt als ein zeitweiliger Speicher für die Steuerdaten, wenn der Mikrocomputer 387 jedes der Teile der Steuereinrichtung 380 steuert. Ferner werden zu einer Mehrzahl von verschiedenen Zeiten gemessene Kreislaufparameter in einem speziellen Aufzeichnungsbereich des Speichers 383 für jeden Patienten aufgezeichnet.
Ein Eingabeabschnitt 384 ist zum Eingeben von Befehlen zum Mikrocomputer 287 vorgesehen und z. B. von einer Tastatur gebildet.
Ein Ausgabeabschnitt 385 ist gebildet von einem Drucker, einer Anzeigeeinrichtung und dergleichen. Diese Einrichtungen stehen unter der Steuerung des Mikrocomputers 387 und führen die Aufzeichnung und Anzeige von Informationen wie Kreislaufparametern und dergleichen aus, welche von dem Patienten erhalten werden.
Ein Wellenformextraktionsspeicher 386, der ebenfalls unter der Steuerung des Mikrocomputers 387 steht, nimmt ein vom Blutpulswellendetektor 381 ausgegebenes Blutpulswellensignal auf und extrahiert die Blutpulswelle für einen einzelnen Blutpuls aus dem aufgenommenen Signal und zeichnet diese auf. Der Wellenformextraktionsspeicher 86 ist detailliert in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 2 diskutiert.
Der Mikrocomputer 387 steuert jedes der Teile in der Steuereinrichtung 380 gemäß Befehlen, die über den Eingabeabschnitt 384 eingegeben werden. Der Mikrocomputer 387 beherbergt eine Überwachungsschaltung und führt die folgende Verarbeitung zu einer von einer Mehrzahl voreingestellter Zeiten aus:

1. Messung der Radiusarterienblutpulswelle und des Schlagvolumens pro Schlag
2. Berechnung von Kreislaufparametern
3. Bestimmung dahingehend, ob die aktuellen Kreislaufparameter in dem Bereich einer Variation liegen oder nicht, welcher durch Parameter gezeigt wurde, die zu der gleichen Tageszeit über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit gemessen wurden
4. Alarmausgabe, wenn ein irreguläres Ergebnis bei der Bestimmung erhalten wird

Der Detektor 391 für eine physische Aktivität ist ein Beispiel eines physische Aktivität-Detektormittels zum Aufnehmen der physischen Aktivität des Benutzers der Vorrichtung. Der gemessene Wert der physischen Aktivität wird in ein Digitalsignal gewandelt und zum Mikrocomputer 387 gesendet.
Betrieb der Vorrichtung
Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nun mit Bezug auf das in 92 gezeigte Flussdiagramm erläutert.
Wie oben ist der Mikrocomputer 387 bei dieser Ausführungsform mit einer Uhrenschaltung versehen. Die in 92 gezeigte Verarbeitung wird ausgeführt, wenn die durch die Uhrenschaltung angegebene aktuelle Zeit mit einer Mehrzahl von voreingestellten Zeiten zusammenfällt (z. B. 6:00, 8:00, 10:00, 12:00, ...).
Die Verarbeitung schreitet zunächst zu Schritt S501, bei welchem der Mikrocomputer 387 den Blutpulswellendetektor 381 und den Wellenformextraktionsspeicher 386 verwendet, um eine Verarbeitung zum Sammeln der Radiusarterienwellenformen wie in Kapitel 3, Abschnitt 1 erläutert auszuführen, und sammelt dann eine Spitzeninformation der Blutpulswelle.
Wenn die Blutpulswellen hierbei gemessen werden, so liest der Mikrocomputer 387 die Ausgaben des physische Aktivität-Detektors 391 und speichert diese Ausgabe im Speicher 383. Es wird bestimmt, ob der ausgegebene Wert des physische Aktivität-Detektors 391 angibt, dass der Benutzer in einem Ruhezustand ist, oder nicht. Da es von Bedeutung ist, dass die Messung der Blutpulswellen nicht genau sein wird, falls der Benutzer nicht in einem Ruhezustand ist, liefert der Mikrocomputer 387 mittels des Ausgabeabschnitts 385 dem Benutzer eine Mitteilung. Die Blutpulswellen werden dann gemessen, nachdem bestätigt wurde, dass der Benutzer in einem Ruhezustand ist, der zum Ausführen der Messungen geeignet ist.
Dann schreitet der Prozess zum Schritt S502, bei welchem der Mikrocomputer 387 durch Steuerung der Schlagvolumen-pro-Schlag-Messeinrichtung 382 das Schlagvolumen pro Schlag des Patienten misst.
Beim nächsten Schritt, dem Schritt S503, berechnet der Mikrocomputer 387 Kreislaufparameter. Nämlich wird der erste Anfangspunkt der Wellenform eines einzelnen Schlags, bei welchem die Extraktion von Wellenformparametern durch den Mikrocomputer 387 auszuführen ist, erhalten, und wird der Wellenformwert der Blutpulswelle des einen Schlags, von welchem die Spitzenadressen dieses Anfangspunkts beginnen, aus dem Wellenformextraktionsspeicher 386 ausgelesen. Die Werte jedes der Elemente in dem idealisierten Vierparametermodell werden dann berechnet basierend auf der somit ausgelesenen Wellenform eines einzelnen Schlags und dem Schlagvolumen pro Schlag, welches in Schritt S502 gemessen wurde. Die berechneten Werte werden dann als die Kreislaufparameter zur aktuellen Zeit in den Speicher 383 geschrieben.
Das Schlagvolumen pro Schlag wird gemessen, wenn die Kreislaufparameter berechnet werden, um die in Kapitel 4, Abschnitt 1, Teil 1 erläuterte Methode anzuwenden. Es können jedoch auch die in Kapitel 4, Abschnitt 1, Teile 2 oder 3 erläuterten Methoden eingesetzt werden.
Der Prozess schreitet als nächstes zu Schritt S504, bei welchem der Mikrocomputer 387 bestimmt, ob die in Schritt S503 erhaltenen aktuellen Kreislaufparameter innerhalb der Grenzen der Variation liegen oder nicht, die durch Kreislaufparameter gezeigt wurden, die zur gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitperiode in der Vergangenheit erhalten wurden, die im Speicher 383 gespeichert sind. Eine detailliertere Erläuterung dieser Verarbeitung folgt.
Nämlich, falls die aktuelle Zeit 8:00 ist, so nimmt der Mikrocomputer 387 Bezug auf Kreislaufparameter, die um 8:00 Uhr am vorherigen Tag, 2 Tage vorher und 3 Tage vorher gemessen wurden, und berechnet einen Bemittelten Wert E (d. h. einen gleitenden Mittelwert) und eine Standardabweichung σ für die Kreislaufparameter. Der Mikrocomputer 387 bestimmt dann, ob die aktuellen Kreislaufparameter im Bereich von E ± 3σ liegen oder nicht.
Selbst wenn einer der aktuellen Parameter sich als außerhalb des Bereichs von E ± 3σ liegend in der obigen Bestimmung herausstellt, dann schreitet der Prozess zu Schritt S505, wobei ein Alarm über den Ausgabeabschnitt 385 ausgegeben wird und die Verarbeitung endet. Umgekehrt, wenn alle der aktuellen Parameter innerhalb des Bereichs von E ± 3σ bei der obigen Bestimmung liegen, dann endet die Verarbeitung ohne Ausgabe eines Alarms.
Die vorliegende Ausführungsform gestattet eine rasche Erfassung in dem Fall, in welchem eine erhebliche Veränderung in den Kreislaufparametern stattfindet, die nicht im Bereich der täglichen Variation für einen gegebenen Patienten liegt. Mit anderen Worten, wenn es eine Veränderung in der physischen Kondition an dem vorliegenden Tag gegenüber der physischen Kondition über die jüngst vergangenen Tage gibt, so kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform dem Patienten eine Mitteilung dieses Umstands liefern.
Die vorangegangene Erläuterung ging davon aus, dass ein Alarm ertönt, wenn die aktuellen Kreislaufparameter nicht in einem spezifizierten Bereich eines Mittelwerts für Parameter liegen, die über eine bestimmte Zeitperiode in der Vergangenheit erhalten wurden. Es ist jedoch auch möglich, die Vorrichtung dazu auszubilden, eine Mitteilung zu liefern, wenn die physische Kondition gut ist, anstatt eine Warnung auszugeben, wenn eine Anomalie in den Parametern vorliegt. Bei Heranziehung des vorangegangenen Beispiels, in dem Fall, in welchem die aktuellen Kreislaufparameter z. B. in dem Bereich von E ± 3σ liegen, benachrichtigt die Vorrichtung den Benutzer (Diagnostiker etc.), dass die aktuelle physische Kondition gut ist und keine Veränderung gegenüber der jüngsten Vergangenheit aufzeigt.
Durch die Bereitstellung einer Mitteilung seines aktuellen guten physischen Zustands bekommt der Benutzer eine psychologische Bestätigung, wodurch dessen Lebensqualität verbessert wird.
Ausführungsform 2
Die vorangegangene Ausführungsform erfasste Anomalien im physiologischen Zustand basierend auf Veränderungen in den Kreislaufparametern. Es ist jedoch auch möglich, Anomalien basierend auf der täglichen Variation im Blutpulswellenspektrum zu erfassen. Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform das aktuelle Blutpulswellenspektrum erfasst und mit Spektren verglichen, die in der Vergangenheit zur gleichen Tageszeit erhalten wurden. Basierend auf diesen Ergebnissen wird dann eine Anomalie in der physischen Kondition erfasst.
Struktur der Vorrichtung
93 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Die Vorrichtung in dieser Figur unterscheidet sich von der in 91 gezeigten dadurch, dass diese nicht mit einer Schlagvolumen-pro-Schlag- Messeinrichtung 382 versehen ist sondern mit einer Frequenzanalyseeinrichtung 388 versehen ist.
Die Frequenzanalyseeinrichtung 388 empfängt Blutpulswellenformenwerte in Schlägen über den Mikrocomputer 387 und führt dann in wiederholter Weise eine Hochgeschwindigkeitsregeneration der empfangenen Wellenformwerte aus. Die Frequenzanalyse wird bei jedem Schlag ausgeführt, um das die Blutpulswelle bildende Spektrum zu berechnen. Die detaillierte Struktur und Betriebsweise der Frequenzanalyseeinrichtung 388 sind in Kapitel 3, Abschnitt 2, Teil 2 beschrieben.
Betrieb der Vorrichtung
Der Betrieb der Vorrichtung wird für jedes der von der ersten Ausführungsform verschiedenen Teile erläutert.
Zufolge der Steuerung des Wellenformextraktionsspeichers 386 und der Frequenzanalyseeinrichtung 388 durch den Mikrocomputer 387 werden die Amplituden H1 bis H6 und die Phasen θ1 bis θ6 jedes Spektrums der Blutpulswellen von der Frequenzanalyseeinrichtung 388 erfasst. Dann werden die erfassten Werte im Speicher 383 gespeichert und wird ein Standarddatum für die Erfassung einer Anomalie in der physischen Kondition gebildet basierend auf diesen gespeicherten Daten in der Weise, wie bei Ausführungsform 1.
Wie es oben diskutiert wurde, ist es anstelle der Erfassung aller der Amplituden H1 bis H6 und Phasen θ1 bis θ6 auch möglich, lediglich eine Komponente, z. B. die Phase θ4, zu erfassen, die im Besonderen eine Veränderung im physischen Zustand anzeigt. Ferner ist es wie bei der Ausführungsform 1 auch akzeptabel, eine Mitteilung auszugeben, wenn die physische Kondition gut ist.
Ausführungsform 3
Bei jeder der vorangegangenen Ausführungsformen wurde die Messung des physiologischen Zustands zu voreingestellten Zeiten ausgeführt. Im Gegensatz dazu ermöglicht diese Ausführungsform, dass Messungen zu Zeiten ausgeführt werden, die verschieden von den spezifizierten Zeiten sind. Nämlich ist es zur Ausführung einer genauen Diagnose zu bevorzugen, Messungen der Radiusarterienblutpulswelle oder dergleichen zu einer bestimmten Zeit jeden Tag auszuführen. Da dies jedoch schwierig sein kann ermöglicht die vorliegende Ausführungsform, dass Messungen zu anderen Zeiten als den spezifizierten Zeiten aufgenommen werden. Dies kann wie folgt veranschaulicht werden.

1. Die Diagnoseeinrichtung informiert den Patienten mit einem Läuten oder dergleichen, wenn es Zeit ist, Messungen auszuführen.
2. Der Patient antwortet auf diese Mitteilung so rasch wie möglich durch Anlegen einer Manschette oder dergleichen und Eingeben eines Befehls zu der Einrichtung über den Eingabeabschnitt 384, um die Radiusarterienblutpulswelle zu messen.
3. Die Vorrichtung führt die in dem Flussdiagramm von 92 gezeigte Verarbeitung in der gleichen Weise wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen aus. In diesem Fall jedoch wird, in Schritt S503, die tatsächliche Zeit der Messung zusammen mit den Kreislaufparametern in den Speicher 383 geschrieben. Auf diese Weise werden die Kreislaufparameter-Sammelzeiten, die im Speicher gespeichert werden, entsprechend dem Tag variieren. Dementsprechend wird eine Bestimmungsverarbeitung ausgeführt, wie sie in Schritt S504 folgt.

Falls z. B. Messungen um 8:20 Uhr ausgeführt werden, dann werden die Parameter, welche etwa zu dieser Zeit (vor und nach 8:20 Uhr) gesammelt wurden, aus den im Speicher von dem vorherigen Tag gespeicherten Parametern ausgelesen. Als nächstes, in dem Fall, in welchem diese Kreislaufparameter in einem zweidimensionalen Koordinatensystem aufgetragen werden, in welchem die horizontale Achse die Zeit darstellt und die vertikale Achse den Kreislaufparameterwert darstellt, wird die interpolierte Kurve (z. B. sekundäre Kurve) zwischen jeder Auftragung erhalten. Der Wert an dieser interpolierten Kurve bei 8:20 Uhr wird dann bestimmt. Die gleiche Verarbeitung wird dann für 2, 3, ... Tage vorher erhaltene Parameter ausgeführt und jeder der Kreislaufparameter bei 8:20 Uhr über eine vergangene vorbestimmte Zeitperiode wird unter Verwendung von Interpolationsberechnungen erhalten. Der Mittelwert E und die Standardabweichung σ werden dann für die auf diese Weise mittels Interpolationsberechnungen erhaltenen Kreislaufparameter bestimmt. Eine Bestimmung wird dann in der gleichen Weise wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen ausgeführt.
Selbst in dem Fall, in welchen vergangene Parameterwerte für die aktuelle Zeit nicht in dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet sind, ist es demzufolge möglich, den Parameterwert für die aktuelle Zeit unter Verwendung von Interpolationsberechnungen zu erhalten. Dementsprechend kann eine Verarbeitung selbst in dem Fall ausgeführt werden, in welchem es schwierig ist, Messungen des physiologischen Zustands zu regelmäßigen Zeiten auszuführen.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist es außerdem möglich, eine Mitteilung vorzusehen, wenn die physische Kondition gut ist.
Ausführungsform 4
Bei dieser Ausführungsform wird die Diagnose basierend auf dem Modus der Veränderung in den Kreislaufparametern ausgeführt. Es wird nämlich eine Beurteilung nicht an den Kreislaufparametern selbst vorgenommen, sondern basierend auf dem Umstand, ob der Modus der Veränderung in den Kreislaufparametern im Einklang mit dem Modus der Veränderung steht oder nicht, welchen die zur gleichen Tageszeit über eine vorbestimmte Zeitperiode in der Vergangenheit gemessenen Parameter aufzeigten.
Die Verarbeitung in dieser Ausführungsform wird entsprechend dem in 92 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt. Bei dieser Verarbeitung liest der Mikrocomputer 387 während der späten Nachtstunden, wenn eine Messung der Radiusarterienblutpulswelle oder dergleichen nicht ausgeführt wird, jedoch die Kreislaufparameter für jede Zeit aus, die während dieses Tages vom Speicher 383 aufgezeichnet wurden. Der Mikrocomputer 387 bestimmt, in welche der folgenden Kategorien jeder der Kreislaufparameter fällt, wendet die Ergebnisse dieser Bestimmung an dem Kreislaufparameter an und überschreibt dann die Parameter mit dieser zusätzlichen Information im Speicher 383.
B: Minimum oder unterer Wert
U: Anstiegswert oder Aufwärtstrendwert
T: Maximum oder oberer Wert
D: Abfallwert oder Abwärtstrendwert
Bei der in Schritt S504 in 92 durchgeführten Bestimmung wird eine Bestimmung dahingehend durchgeführt, ob die Veränderung von den früheren zu den aktuellen Kreislaufparametern ansteigend oder abfallend ist. Eine Entscheidung wird dann darüber getroffen, ob die Ergebnisse der Bestimmung im Einklang mit Veränderungen in den Kreislaufparametern stehen oder nicht, die zur gleichen Zeit über eine vorbestimmte Zeitperiode in der Vergangenheit gemessen wurden.
Mit anderen Worten, wenn man z. B. den Trend in der Veränderung der Kreislaufparameter um 8:00 Uhr betrachtet, sei angenommen, dass alle über die letzten 10 Tage gesammelten Parameter einen Aufwärtstrend U bei 8:00 Uhr aufzeigen. In diesem Fall, wenn die um 8:00 Uhr erhaltenen Kreislaufparameter am aktuellen Tag ansteigen im Vergleich zu Kreislaufparametern, die bei der unmittelbar vorausgegangenen Messung um 6:00 Uhr erhalten wurden, dann wird die Veränderung als normal und im Einklang mit dem Modus der Veränderung über die vergangenen 10 Tage betrachtet. Umgekehrt, wenn die um 8:00 Uhr erhaltenen Kreislaufparameter am aktuellen Tag fallen im Vergleich zu den unmittelbar zuvor um 6:00 Uhr erhaltenen Kreislaufparametern, dann wird diese Veränderung als abnormal und entgegen dem Modus der Veränderung über die vergangenen 10 Tage betrachtet. Dementsprechend schreitet die Verarbeitung in diesem Fall zu Schritt S505 in 92 und es wird ein Alarm ausgegeben.
Bei dieser Ausführungsform ist es dann möglich, unnatürliche Veränderungen im physiologischen Zustand zu erfassen.
Bei der vorangegangenen Erläuterung wurde die Mitteilung in dem Fall ausgeführt, in welchem der Änderungsmodus in den Kreislaufparametern zur aktuellen Zeit entgegengesetzt zum Änderungsmodus war, den die Parameter in der Vergangenheit zeigten. Wie bei der ersten Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, eine Mitteilung an den Benutzer dahingehend vorzusehen, dass seine physische Kondition gut ist, wenn der Änderungsmodus der aktuellen Parameter identisch zu dem Änderungsmodus ist, der von den Parametern in der Vergangenheit gezeigt wurde.
Ausführungsform 5
Bei dieser Ausführungsform wird eine Diagnose basierend auf der Zeit der Erzeugung von Maximum- und Minimumwerten in den Parametern ausgeführt. Mit anderen Worten ist es bei dieser Ausführungsform möglich, unnatürliche Bewegungen in den aktuellen Parametern basierend auf den Zeiten zu erfassen, zu welchen die Maximum- und Minimumwerte in den Parametern in der Vergangenheit erzeugt wurden.
Bei der vierten Ausführungsform wurde der Änderungsmodus, d. h. Ansteigen, Abfallen etc., für jeden der am aktuellen Tag erhaltenen Parameter bestimmt. Bei dieser Ausführungsform werden jedoch die Zeiten bestimmt und in den Speicher 383 geschrieben, zu welchen Maximum- und Minimumwerte in den Parametern erzeugt werden, die an dem aktuellen Tag erhalten werden. Z. B. werden Bereiche bestimmt für die Zeiten, zu denen Maxima und Minima über die vergangenen 5 Tage erzeugt wurden, und das Intervall dazwischen wird erhalten.
Die folgenden Bemerkungen können über jeden der in dieser Weise erhaltenen Bereiche gemacht werden.

1. Das Intervall zwischen dem Bereich von Zeiten, zu welchen ein Minimumwert erzeugt wird, und dem Bereich von Zeiten, zu welchen der benachbarte Maximumwert erzeugt wird, ist das Intervall während welchem der Parameter ansteigen sollte. Falls der Parameter in diesem Intervall ansteigt, dann ist die Kondition normal, wohingegen in dem Fall, in welchem der Parameter in diesem Intervall abfällt, die Kondition abnormal ist.
2. Das Intervall zwischen dem Bereich von Zeiten, zu welchen ein Maximumwert erzeugt wird, und dem Bereich von Zeiten, zu welchen der benachbarte Minimumwert erzeugt wird, ist das Intervall, während welchem der Parameter fallen sollte. Falls der Parameter in diesem Intervall fällt, dann ist die Kondition normal, wohingegen in dem Fall, in welchem der Parameter in diesem Intervall ansteigt, die Kondition abnormal ist.

Bei dieser Ausführungsform, wenn die aktuelle Zeit einem der wie oben beschriebenen Intervalle zugeordnet wird, werden die in 1 und 2 oben erwähnten Bestimmungen an den Parametern zu dieser Zeit ausgeführt.
Parametermaximum/minimum-Sammelzeiten können für die Maximum/Minimum-Werterzeugungszeiten eingesetzt werden. Außerdem kann eine tägliche Variationskurve für die Parameter unter Verwendung einer Rhythmusanalyse erhalten werden, und die Maximum/Minimum-Werterzeugungszeiten an dieser täglichen Variationskurve können eingesetzt werden.
Somit können unnatürliche Veränderungen im physiologischen Zustand mittels der vorliegenden Ausführungsform erfasst werden.
Bei der vorangegangenen Erläuterung, wenn die aktuelle Zeit im Intervall für die Minimumwerterzeugung oder im Intervall für die Maximumwerterzeugung liegt, wird eine Mitteilung in dem Fall ausgeführt, in welchem der Änderungsmodus der Kreislaufparameter zum aktuellen Zeitpunkt entgegengesetzt ist zu dem Änderungsmodus, der durch die Kreislaufparameter in der Vergangenheit gezeigt wurde. Es ist jedoch auch eine Auslegung möglich, bei welcher eine Mitteilung zu dem Benutzer dahingehen gegeben wird, dass seine Kondition gut ist, wenn der Modus der Veränderung in den Kreislaufparametern zum aktuellen Zeitpunkt der gleiche wie der in der Vergangenheit beobachtete ist.
Ausführungsform 6
Bei dieser Ausführungsform wird die Vorrichtung bei der Diagnose eines "Verlusts an innerem Gleichschritt" ("internal step out") eingesetzt.
Wenn eine Versuchsperson sich in einer Zeitisolationskammer befindet, in welcher sämtliche Zeitreferenzen fehlen, so laufen die Regulationsfunktionen der Versuchsperson frei, in einem 25-Stunden-Zyklus arbeitend. Nach einer langen Periode in einer Isolationskammer können die Schlaf-Wach-Rhythmen und die Rektaltemperaturrhythmen jedoch auseinanderlaufen, wobei der erstere mit einem 30-Stunden-Zyklus arbeitet und der letztere mit einem 25-Stunden-Zyklus arbeitet. Dieses Phänomen wird als Verlust an internem Gleichschritt bezeichnet.
In den jüngsten Zeiten gibt es jedoch häufige Situation einer Zeitisolation im täglichen Leben, welche das Auftreten des Verlusts an internem Gleichschritt fördern. Ein Arbeiten in der Spätschicht oder ein Reisen über weite Distanzen zwischen verschiedenen Zeitzonen (d. h. Jet-lag) sind Beispiele eines unregelmäßigen Lebensstils.
Wenn der interne Verlust an Gleichschritt auftritt, so kann dies Anlass geben für Leiden wie vasomotorische Dystonie oder dergleichen. Dementsprechend ist eine frühzeitige Erfassung erforderlich, wenn ein Verlust an internem Gleichschritt stattgefunden hat.
Rektaltemperaturrhythmen sind normalerweise mit den Kreislaufparametern synchronisiert. Unter Verwendung der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist es möglich, den Rhythmus der täglichen Variation in den Kreislaufparametern zu erfassen, welche die Rektaltemperaturrhythmen widerspiegeln. Dementsprechend ist es durch Erfassen einer Störung im Rhythmus der täglichen Variation möglich, die Symptome eines Verlusts an internem Gleichschritt zu erkennen.
In diesem Fall bietet dieser Ansatz den Vorteil, dass er eine Diagnose erlaubt ohne eine Messung der tiefen Körpertemperatur einzusetzen.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann eine Diagnose ausgeführt werden, nachdem die zyklischen Veränderungen berücksichtigt wurden, die naturgemäß im physiologischen Zustand auftreten. Somit kann eine genaue Erfassung von unnatürlichen Veränderungen bewerkstelligt werden. Da es auch möglich ist, zu wissen, wie die Kreislaufparameter sich vor und nach einer Betätigung oder einem Baden sich verändern, ist es außerdem möglich, den Effekt von mentalem Training abhängig von der Blutpulswellenart zu kennen.
(Modifikationen)

1. Eine Schallquelle wie ein Metronom kann der Vorrichtung hinzugefügt werden, und die Atmung des Patienten kann mittels eines 0,25 Hz-Metronomgeräusches reguliert werden, bevor Messungen ausgeführt werden.
2. Die täglich bis zum aktuellen Zeitpunkt erhaltenen Parameter werden im Speicher 383 aufgezeichnet. Mit einem X-Y-Plotter als einem Ausgabegerät steuert die Steuereinrichtung 380 (oder 389) den X-Y-Plotter zum Plotten einer Kurve für die tägliche Variation in den Parametern. In Abhängigkeit von einem Befehl des Benutzers können außerdem Kurven der täglichen Variation für Parameterwerte von verschiedenen Tagen überlagert und geplottet werden. Demzufolge ist es möglich, Veränderungen in der Kondition des Patienten visuell herauszugreifen.
3. In Abhängigkeit von einem Befehl durch den Benutzer wird die Korrelation zwischen Kurven der täglichen Variation von Parametern für mehrere Tage erhalten und ausgegeben. Demzufolge ist es möglich, jegliche Änderungen im Biorhythmus zu erfassen.
4. Es ist auch eine Auslegung möglich, bei welcher, wenn die Parametersammlung jeden Tag beendet ist und die tägliche Variationskurve für die Parameter dieses Tages ermittelt ist, die Korrelation zwischen dieser Kurve der täglichen Variation und der Kurve der täglichen Variation des vorherigen Tags erhalten wird. Dies wird auf einer täglichen Basis ausgeführt. Durch Erfassen einer Unterbrechung in der Korrelation ist es möglich, eine Unterbrechung im Biorhythmus wie oben zu erfassen.
5. In der Ausführungsform 1 können aus Messungen erhaltene Kreislaufparameter korrigiert werden, nachdem die Variation berücksichtigt wurde, die über das Jahr hinweg stattfindet. Z. B. im Fall der Nachgiebigkeit C kann im Sommer eine Korrektur zur Verringerung des gemessenen Ergebnisses um ein festgelegtes Verhältnis ausgeführt werden, wohingegen im Winter eine Korrektur des gemessenen Ergebnisses um ein festgelegtes Verhältnis ausgeführt werden kann. Demzufolge wird die Genauigkeit der Diagnose verbessert.
6. Bei den obigen Ausführungsformen 1 und 2 ertönte ein Alarm, wenn der gemessene Wert der aktuellen Kreislaufparameter um mehr als ein festgelegtes Ausmaß von dem Mittel für in der Vergangenheit gemessene Werte abwich. Es ist jedoch auch möglich, eine analoge (oder digitale) Anzeige des Parameterwerts vorzusehen.

In 94 ist die in 93 gezeigte Steuereinrichtung 389 in einer LCD-Uhr 390 integriert, ein Blutpulswellendetektor 381 (nicht gezeigt) an der Rückseite des Ohrenbands angefügt und eine Anzeigeeinrichtung 391 an einer Seite angefügt. Die Differenz zwischen den aktuellen gemessenen Werten und dem Mittelwert für vergangene gemessene Werte der Kreislaufparameter Rc, Rp, L und C wird mittels einer Balkengrafik an der Anzeige 391 angezeigt. Die gestrichelte Linie in 94 gibt das Niveau an, bei welchem Aufmerksamkeit erforderlich wird. Schließlich kann die Plus/Minus-Anzeige wie in der Figur gezeigt, oder die Anzeige eines Absolutwerts ebenfalls eingesetzt werden.
Mittels dieses Aufbaus können die Kreislaufparameter in festgelegten Intervallen (z. B. 15 Minuten) gemessen werden, und die gemessenen Ergebnisse angezeigt werden. Somit ist es für den Benutzer möglich, stets in der Lage zu sein, seine physische Kondition zu ermitteln. Vorher war es lediglich möglich, seine eigene physische Kondition durch Messen der Körpertemperatur zu kennen. Wenn jedoch diese Vorrichtung am Arm angefügt wird, so ist möglich, seine physische Kondition zu irgendeiner Zeit genauer zu kennen als dies unter Verwendung der Körpertemperatur der Fall ist. Dementsprechend sollte dies sehr vorteilhaft für Handelsgeschäftsleute sein.
Wie es in 95 gezeigt ist, kann eine Zeigeranzeige anstatt der Balkengrafikanzeige verwendet werden. Nämlich können der Stundenzeiger 392, der Minutenzeiger 393 und der Sekundenzeiger 394, die in dieser Figur gezeigt sind, eingesetzt werden, wobei der aktuelle gemessene Wert für die Kreislaufparameter dem Stundenzeiger 393 zugeordnet ist und der Mittelwert der vergangenen gemessenen Werte dem Minutenzeigen 393 zugeordnet wird. Die Anzeige kann dann ausgeführt werden durch Bewegen des Stundenzeigers 392 und des Minutenzeigers 393 abhängig von den gegenwärtigen und vergangenen Werten. In dem in 95 gezeigten Fall, wenn der Stundenzeiger bei 12:00 Uhr steht, wird der Wert auf 0 festgelegt. Wenn der Wert der Kreislaufparameter größer wird, so wird der Stundenzeiger im Uhrzeigersinn angetrieben. Der Stundenzeiger 392 ist der 6:00 Uhr-Position näher als der Minutenzeiger 393, was angibt, dass der aktuelle Wert der Kreislaufparameter geringfügig größer als der Mittelwert für die in der Vergangenheit gesammelten Kreislaufparameter ist. Nebenbei bemerkt bezeichnet die Zahl 395 in der Figur einen Moduseinstellknopf zum Wechseln zwischen dem Armbanduhrmodus und dem Modus zum Anzeigen des aktuellen gemessenen Werts und des Mittelwerts für in der Vergangenheit gesammelte Kreislaufparameter.
Außerdem können zusätzlich zu den Stunden-, Minuten- und Sekundenzeigern weitere Zeiger vorgesehen werden.
Ebenso akzeptabel ist eine wie in 96 gezeigte Ausführungsform, bei welcher lediglich ein Zeiger eingesetzt wird. In dieser Figur sind Teilen, welche die gleichen wie die in 95 gezeigten sind, die gleichen Bezugszahlen zugeordnet und auf eine Erläuterung derselben wird verzichtet. Diese Ausführungsform ist dazu ausgebildet, die Differenz in dem aktuellen Wert basierend auf dem Mittelwert der in der Vergangenheit gesammelten Kreislaufparameter anzuzeigen. Zu diesem Zweck ist an der Anzeige 391 eine Anzeigefläche 396 vorgesehen, die kleiner als die Anzeige 391 ist, wobei ein kleiner Zeiger 397 an der Anzeige 396 angefügt ist. Die 12:00 Uhr-Position an dieser Anzeige entspricht dem Mittelwert der über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit gesammelten Kreislaufparameter, wohingegen der kleine Zeiger 397 den aktuellen Wert der Kreislaufparameter angibt. Diese Ausführungsform ist dazu ausgebildet, den aktuellen Wert der Kreislaufparameter basierend auf dem Mittelwert in der Vergangenheit anzuzeigen, wobei letzteres die Position des kleinen Zeigers 397 verwendet. Mit anderen Worten, falls der aktuelle Wert den in der Vergangenheit erhaltenen Mittelwert übersteigt, dann dreht sich der kleine Zeiger 397 im Uhrzeigersinn. Falls der aktuelle Wert unter den in der Vergangenheit erhaltenen Mittelwert fällt, dann dreht sich der kleine Zeiger 397 im Gegenuhrzeigersinn.
Die Drehrichtung des kleinen Zeigers 397 kann gegenüber der oben beschriebenen umgekehrt werden. In dem Fall von Kreislaufparametern und dergleichen, die aus einer Mehrzahl von Indikatoren zusammengesetzt sind, kann eine Mehrzahl von kleinen Zeigern in einer Anzahl vorgesehen werden, die der Anzahl von anzuzeigenden Indikatoren entspricht. Ferner ist es auch akzeptabel, Anzeigen für jeden Indikator vorzusehen, wobei an jeder Anzeige ein kleiner Zeiger vorgesehen ist. Wenn die Vorrichtung wie eine normale Armbanduhr verwendet wird, so kann die Anzeige 396 dazu verwendet werden, das Datum und den Tag wie bei einer kommerziell erhältlichen Armbanduhr anzuzeigen. In diesem Fall kann der Moduseinstellknopf 395 dazu verwendet werden, zwischen einem normalen Armbanduhrmodus und einem Modus zum Anzeigen der Kreislaufparameter umzuschalten.

7. Anstatt der Anzeige der oben beschriebenen Kreislaufparameter ist es auch akzeptabel, die Differenz zwischen der aktuellen Phase und Amplitude der Blutpulswelle und den Mittelwerten hierfür anzuzeigen. Die Differenz zwischen der Summe der Parameterkomponenten Rc, Rp und L und dem vergangenen Mittelwert für die Summe dieser Komponenten kann ebenfalls angezeigt werden. In diesem Fall gibt ein kleinerer Wert für die Summe dieser Parameter Rc, Rp und L eine gute physische Kondition an, wohingegen ein großer Wert für den Parameter C eine gute Kondition anzeigt. Dementsprechend ist es wünschenswert, die Summe der anderen Parameter ohne C anzuzeigen. Demzufolge ist es möglich, den Zustand des Körpers am gegenwärtigen Tag genau zu kennen.
8. Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann der Mittelwert der über die letzten drei Tage oder eine Woche gesammelten Daten als Standarddaten zur Durchführung einer Bestimmung der physischen Kondition verwendet werden. Außerdem ist es auch akzeptabel, an einem Tag gesammelte Daten, wenn die physische Kondition gut ist, für die Standarddaten zu verwenden. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, die jährliche Variation in den Parametern zu berücksichtigen und die Daten abhängig von der Jahreszeit zu korrigieren. Da anzunehmen ist, dass die Umgebungstemperatur ein Hauptfaktor hinter dieser Jahresvariation ist, ist es ferner auch akzeptabel, die Standarddaten basierend auf der Lufttemperatur zu korrigieren.
9. Die vorangegangenen Ausführungsformen wurden anhand eines idealisierten Vierparametermodells erläutert. Es ist jedoch auch akzeptabel, ein elektrisches Modell einzusetzen. Auch können physiologische Bedingungen eingesetzt werden, die von Kreislaufparametern verschieden sind, wie der Tidenwellenindikator, der in Kapitel 4, Abschnitt 2 erläutert wurde.
10. Es ist auch eine Auslegung akzeptabel, bei welcher, nachdem der Benutzer vor dem Messen der Blutpulswellen einen Ruhezustand eingenommen hat, der Benutzer den Eingabeabschnitt 384 verwenden kann, um der Vorrichtung diesen Umstand mitzuteilen. In diesem Fall ist es auch günstig, dem Benutzer ein Mittel zur Bestimmung dahingehend bereitzustellen, ob seine Position geeignet zur Durchführung von Blutpulswellenmessungen ist. Dies kann bewerkstelligt werden durch Informieren des Benutzer von der Tauglichkeit seiner Position, wie durch den Ausgabewert des physische Aktivität-Detektors 391 bestimmt.

Es ist auch akzeptabel, den Mikrocomputer 387 dazu auszubilden, mittels des physische Aktivität-Detektors 391 konstant hinsichtlich eines Ruhezustands zu erfassen, und dann eine Erfassung der Blutpulswelle nur dann auszuführen, wenn der Benutzer für ein vorgegebenes Zeitintervall in einem Ruhezustand ist.
Anstatt eines Wartens, bis der Benutzer einen Ruhezustand eingibt, kann die Messung der Blutpulswelle und der physischen Aktivität außerdem über eine vorbestimmte Zeitperiode ausgeführt werden, wobei die gemessenen Werte dann gemeinsam im Speicher 383 gespeichert werden. Basierend auf den gespeicherten Ergebnissen der Messungen zur physischen Aktivität kann lediglich diejenige Blutpulswellenmessung ausgewählt werden, die aufgenommen wurde, als der Benutzer für eine bestimmte Zeitperiode in einem Ruhezustand war, und kann der Benutzer die Blutpulswelleninformation erhalten.
Teil 2: Diagnosevorrichtung mit Verwendung einer Tidewelle in der Blutpulswelle
Ausführungsform 1
Die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform erfasst bzw. sammelt Indikatoren des physiologischen Zustands jeden Tag zu einer vorbestimmten Zeit und zeigt den aktuell gemessenen Wert und das gleitende Mittel der Messungen über die vergangenen letzten Tage an einer tragbaren Einrichtung wie einer Armbanduhr an. Demzufolge kann der Benutzer den Zustand seiner Gesundheit anhand der angezeigten Ergebnisse kennen. Durch Anzeigen des Übergangs im Laufe der Zeit in den Messungen kann der Benutzer ferner auf jüngste Veränderungen in seiner physischen Gesundheit aufmerksam gemacht werden. Die vorliegende Ausführungsform verwendet die Indikatoren LF, HF, LF/HF, RR50 und die Blutpulsfrequenz, die in Kapitel 4, Abschnitt 2 als Indikatoren des physiologischen Zustands erläutert wurden.
Struktur der Vorrichtung
97 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Bei dieser Ausführungsform trägt der Benutzer die in 98 gezeigte Armbanduhr 450, welche die Vorrichtung dieser Ausführungsform einbezieht. Eine Ausführungsform, bei welcher ein Druck-Blutpulswellendetektor in eine Armbanduhr integriert wurde, wurde in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 4 erläutert.
In 97 ist eine CPU 440 der zentrale Abschnitt zum Steuern jeder Schaltung in der Vorrichtung. Die Funktion der CPU wird unten unter "Betrieb der Vorrichtung" erläutert. Steuerprogramme und Steuerdaten für die CPU 440 sind in einem ROM 441 gespeichert. Ein temporärer Speicher 442 ist eine Art von RAM, der als ein Betriebsbereich verwendet wird, wenn die CPU 440 Berechnungen ausführt. Ein Blutpulswellendetektor 443 misst konstant die Blutpulswelle an der Radiusarterie des Benutzers und gibt das gemessene Ergebnis als ein Analogsignal aus. Ein A/D-Wandler 444 quantifiziert das Analogsignal, wandelt dieses in ein Digitalsignal und gibt dieses aus. Ein Datenspeicher 445, der ein nicht-flüchtiger Speicher ist, der aus einem batteriegesicherten RAM oder dergleichen gebildet ist, speichert LF, HF, LF/HF, RR50 und Blutpulsfrequenzwerte von den letzten vergangenen Tagen und die Blutpulswellendaten, welche durch die CPU 440 von dem A/D-Wandler 444 aufgenommen wurden. Eine Ohrenschaltung 446 erzeugt die Tageszeit, welche an der Armbanduhr 450 angezeigt wird, und ist mit einem Mechanismus zum Unterbrechen der CPU 440 versehen. In Reaktion auf eine Anzeige der CPU 440 sendet nämlich die Zeitschaltung 446 ein Interruptsignal zur CPU 440, wenn eine bestimmte Tageszeit erfasst wird oder eine bestimmte Zeitperiode verstrichen ist. Eine Bedieneinrichtung 447 ist aus einer Vielzahl von Knöpfen gebildet, die an der Armbanduhr 450 vorgesehen sind. Die Bedieneinrichtung 447 erfasst das Drücken dieser Knöpfe und gibt die Art des gedrückten Knopfes aus. Eine Anzeige 448 ist eine Anzeigevorrichtung, die für verschiedene Anzeigearten geeignet ist, vorgesehen an einer Armbanduhr. Eine Anzeigesteuerschaltung 449 empfängt durch die CPU 440 erzeugte Anzeigeinformation und bildet Anzeigedaten aus der Anzeigeinformation zur Weitergabe zur Anzeige 448.
Eine I/O-Schnittstelle 500 führt eine Kommunikation mit externen Einrichtungen aus und entspricht der in Kapitel 5, Abschnitt 3 erläuterten I/O-Schnittstelle. Durch Einsatz der I/O-Schnittstelle 500 kann eine Information über den physiologischen Zustand (z. B. LF, HF, LF/HF, RR50 und Blutpulsfrequenzdaten von einer vorbestimmten Anzahl von Tagen in der Vergangenheit, welche im Datenspeicher 445 gespeichert werden) an eine externe Einrichtung übertragen werden.
Ein Beschleunigungssensor 501 ist ein Beispiel eines physische Aktivität-Erfassungsmittels zum Aufnehmen der physischen Aktivität des Benutzers der Vorrichtung. Ein A/D-Wandler 502, der die gleiche Struktur wie der A/D-Wandler 444 besitzt, wandelt die Ausgabe von dem Beschleunigungssensor 501 in ein Digitalsignal und gibt das Digitalsignal an einen Bus weiter.
Die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform besitzt zwei Modi: einen Normalverwendungsmodus, während welchem die Vorrichtung als eine gewöhnliche Armbanduhr verwendet wird, und einen Analysemodus, während welchem die Vorrichtung die Ergebnisse einer Analyse der Blutpulswelle anzeigt.
In 98 bezeichnet die Zahl 451 den Hauptkörper einer Armbanduhr, die mit einer Zeitanzeige 452 und einer Bildanzeige 453 an der oberen Fläche derselben versehen ist. Ein Zeiteinstellknopf 24, ein Modusumstellknopf 25 und ein Anzeigeumstellknopf 26 sind an der rechten seitlichen Fläche des Uhrenhauptkörpers 451 vorgesehen. Die von der CPU 440 gesendete aktuelle Zeit wird stets an der Zeitanzeige 452 angezeigt. Der Tag und das Datum werden an der Bildanzeige 453 angezeigt, wenn sich die Vorrichtung im Normalverwendungsmodus befindet, wohingegen die Ergebnisse der Analyse der Blutpulswelle in Grafikform angezeigt werden, wenn die Vorrichtung sich im Analysemodus befindet. Der Zeiteinstellknopf 454 ist ein Ohrenschaft, der zum Einstellen der Zeit oder Festlegen eines Alarms eingesetzt wird. Der Modusumstellknopf 455 dient zum Umschalten zwischen dem Normalverwendungsmodus und dem Analysemodus. Jedes Mal wenn dieser Knopf gedrückt wird, so erfolgt eine Umstellung zwischen den zwei Modi. Der Normalverwendungsmodus wird initialisiert, wenn eine Stromquelle eingesetzt wird. Der Anzeigeumstellknopf 456 wird zum Umstellen der Details der Anzeige an der Bildanzeige 453 im Analysemodus verwendet.
Ferner kann irgendeines der unten angegebenen Blutpulswellenanalyseergebnisse als eine Grafik an der Bildanzeige 453 angezeigt werden.

1. Aktueller Wert und gleitender Mittelwert von LF/HF
2. Aktueller Wert und gleitender Mittelwert von LF und HF
3. Aktueller Wert und gleitender Mittelwert von RR50
4. Aktueller Wert und gleitender Mittelwert der Blutpulsfrequerz
5. Übergang in LF/HF über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit
6. Übergang in LF und HF über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit
7. Übergang in RR50 über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit
8. Übergang in der Blutpulsfrequenz über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit

Jedes Mal, wenn der Anzeigeumstellknopf 456 gedrückt wird, werden die Ergebnisse der Analyse betreffend die vorerwähnten Punkte 1 bis 8 nacheinander an der Bildanzeige 453 angezeigt. Ferner, in dem Fall, in welchem eine Grafik des Übergangs in der Blutpulsfrequenz über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit (Nr. 8 oben) angezeigt wird, bringt ein einfaches Drücken des Anzeigeumstellknopfes 456 wieder die Anzeige des aktuellen Werts und des gleitenden Mittelwerts von LF/HF (Nr. 1 oben) hervor.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert des gleitenden Mittels basierend auf Messungen berechnet, die über die vergangene eine Woche durchgeführt wurden. Dementsprechend ist die wie in 4. bis B. oben angegebene "festgelegte Zeitperiode" auch als eine Woche angenommen.
Betrieb der Vorrichtung
(1) Vorverarbeitung
Um Blutpulswellenmessungen in festgelegten Zeitintervallen (z. B. 2 Stunden) auszuführen, weist die CPU 440 die Ohrenschaltung 446 an, z. B. alle zwei Stunden, beginnend von 12:00 Uhr, auf das Einsetzen der Stromquelle hin, etc. ein Interruptsignal zu erzeugen.
(2) Messung und Analyse von Blutpulswellen
Wenn die Ohrenschaltung 446 ein Interruptsignal für die CPU 440 um 14:00 Uhr erzeugt, so liest die GPU 440 die Ausgabe von dem Beschleunigungssensor 501 über den A/D-Wandler 502 aus und zeichnet diese Ausgabe im temporären Speicher 442 auf. Dann wird eine Bestimmung dahingehend durchgeführt, ob der Ausgabewert des Beschleunigungssensors 501 anzeigt oder nicht, dass der Benutzer in einem Ruhezustand ist. Da die Blutpulswellenmessungen nicht genau sein könnten, falls der Benutzer nicht in einem geeigneten Ruhezustand ist, informiert die CPU 440 den Benutzer mittels einer Anzeigemeldung an der Anzeige 448. Als nächstes, wenn einmal bestätigt wurde, dass der Benutzer in einem geeigneten Ruhezustand ist, führt die CPU 440 eine Blutpulswellenaufnahmeverarbeitung nur für eine festgelegte Zeitperiode (z. B. 30 Sek.) durch. Um dies zu bewerkstelligen, gibt die CPU 440 eine 30-Sekunden-Überwachungszeit der Uhrenschaltung 446 an.
Der Blutpulswellendetektor 443 misst ständig die Blutpulswelle an der Radiusarterie des Benutzers. Die gemessenen Ergebnisse werden durch den A/D-Wandler 444 in ein Digitalsignal gewandelt und ausgegeben. Die CPU 440 nimmt dieses Digitalsignal auf und speichert das Signal im Datenspeicher 445 zusammen mit der aktuellen Zeit (14:00 Uhr), die aus der Uhrenschaltung 446 ausgelesen wird. Die CPU 440 wiederholt die Aufnahmeverarbeitung. Nach 30 Sekunden wird ein Interruptsignal durch die Uhrenschaltung 446 zur CPU 440 gesendet und die Verarbeitung hält an. Die über ein Zeitintervall von 30 Sekunden bei der obigen Verarbeitung erhaltenen Blutpulswellenformen werden dann im Datenspeicher 445 gespeichert.
Dann analysiert die CPU 440 die Wellenformen der im Datenspeicher 445 gespeicherten Blutpulswellen und berechnet LF, HF, LF/HF und RR50. Die Methode zum Berechnen dieser Indikatoren ist detailliert in Kapitel 4, Abschnitt 2 erläutert. Ferner wandelt die CPU 440 die Anzahl von Spitzen in der Blutpulswelle, die während eines vermessenen Zeitintervalls beobachtet wurde, in ein Zeitintervall von einer Minute und setzt dies als die Blutpulsfrequenz. Nachfolgend werden diese Werte zusammen mit der Zeit, zu welcher die Blutpulswellen gemessen wurden (14:00 Uhr) im Datenspeicher 445 gespeichert.
(3) Anzeige von gemessenen Ergebnissen
Wenn der Benutzer den Modusumstellknopf 455 drückt, so wechselt der Modus vom Normalverwendungsmodus zum Analysemodus.
Wenn von der Bedieneinrichtung 447 eine Mitteilung dahingehen empfangen wird, dass der Modusumstellknopf 455 gedrückt wurde, so sendet die CPU 440 einen Befehl zur Anzeigesteuerschaltung 449, um die Bildanzeige 453 zurückzusetzen. In der Folge wird die Anzeige des Tags und Datums an der Bildanzeige 453 zurückgesetzt.
1. Sammlung von aktuellen Werten des physiologischen Zustands
Als nächstes führt die CPU 440 die Messung der Blutpulswelle und die Analyse des physiologischen Zustands in der gleichen Reihenfolge wie die in dem obigen "(2) Messung und Analyse der Blutpulswelle" beschriebene Verarbeitung aus. Nämlich werden nur über ein Intervall von 30 Sekunden gesammelte Blutpulswellenformen in den Datenspeicher 445 aufgenommen. Diese Blutpulswellenformen werden dann analysiert und die aktuellen Werte von LF, HF, LF/HF, RR50 und der Blutpulsfrequenz werden berechnet. Diese Werte werden dann im temporären Speicher 442 gespeichert.
2. Interpolationsverarbeitung
Die CPU 440 erhält die aktuelle Zeit von der Ohrenschaltung 446 und erhält dann die Zeiten für die folgenden und vorangegangenen Blutpulswellenmessungen relativ zur aktuellen Zeit. Da die Vorrichtung wie oben beschrieben dazu eingestellt wurde, Blutpulswellenmessungen in Intervallen von 2 Stunden beginnend ab 12:00 Uhr aufzunehmen, sind dann, falls die aktuelle Zeit z. B. 13:30 Uhr ist, die Zeiten der folgenden und vorangegangenen Blutpulswellenmessung 24:00 Uhr bzw. 14:00 Uhr.
Dann werden die um 24:00 Uhr und 14:00 Uhr gemessenen Werte von LF, HF, LF/HF, RR50 aus dem Datenspeicher 445 für jeden Tag über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit ausgelesen. Die 24:00 Uhr- und 14:00 Uhr-Werte für jedes von LF, HF, LF/HF, RR50 und die Blutpulsfrequenz werden aus den Daten interpoliert, um die aktuellen Werte abzuschätzen. Die CPU 440 erhält dann einen Bemittelten Wert für jedes von LF, HF, LF/HF, RR50 und die Blutpulsfrequenz für den Datenwert der Woche.
Beim Interpolieren der Daten ist ein größerer Bereich an Information, d. h. nicht lediglich die Information von den Zeiten der vorhergehenden und nachfolgenden Messung, erforderlich. Die erforderliche Information kann jedoch aus dem Datenspeicher 445 ausgelesen werden, wobei die Interpolation dann ausgeführt wird.
3. Grafikanzeige
Eine Balkengrafik wie in 99 gezeigt wird aus dem gleitenden Mittelwert für LF/HF und dem aktuellen Wert von LF/HF (nach obigem: 13:30 Uhr) erzeugt. Wenn die Anzeigeinformation in der Grafik zur Anzeigesteuerschaltung 449 gesendet wird, so werden der Mittelwert von LF/HF über die vergangene Woche und der aktuelle Wert. von LF/HF an der Bildanzeige 453 der Anzeige 448 (Bildschirm 1) angezeigt.
Wenn der Benutzer nachfolgend den Anzeigeumstellknopf 456 drückt, so erzeugt die CPU 440 eine Anzeigeinformation für die Grafik wie unten diskutiert und zeigt die Grafik an der Bildanzeige 453 sequentiell an.
(a) Erster Knopfdruck (Bildschrim 2)
Wie es in 100 gezeigt ist, werden die Mittelwerte von LF/HF über die vergangene Woche und die aktuellen Werte von LF und HF als eine Balkengrafik angezeigt.
(b) Zweiter Knopfdruck (Bildschirm 3)
Wie es in 101 gezeigt ist, werden der Mittelwert von RR50 über die vergangene Woche und der aktuelle Wert RR50 als eine Balkengrafik angezeigt.
(c) Dritter Knopfdruck (Bildschirm 4)
Wie es in 102 gezeigt ist, werden der Mittelwert der Blutpulsfrequenz über die vergangene Woche und der aktuelle Wert der Blutpulsfrequenz als eine Balkengrafik angezeigt.
(d) Vierter Knopfdruck (Bildschirm 5)
Die in 103 gezeigte Knickliniengrafik wird unter Verwendung der Werte von LF/HF über die vergangene Woche angezeigt.
(e) Fünfter Knopfdruck (Bildschirm 6)
Die in 104 gezeigten zwei Knickliniengrafiken werden unter Verwendung der Werte von LF und HF über die vergangene Woche angezeigt.
(f) Sechster Knopfdruck (Bildschirm 7)
Eine Knickliniengrafik der gleichen Art wie in 103 gezeigt wird unter Verwendung der Werte von RR50 über die vergangene Woche angezeigt, wobei RR50 das LF/HF in 103 ersetzt.
(g) Siebenter Knopfdruck (Bildschirm 8)
Eine Knickliniengrafik der gleichen Art wie in 103 gezeigt wird unter Verwendung der Werte der Blutpulsfrequenz über die vergangene Woche angezeigt, wobei die Blutpulsfrequenz das LF/HF in 103 ersetzt.
(h) Achter Knopfdruck (Bildschirm 9)
Es wird wieder die in 99 gezeigte Ausgangsbalkengrafik angezeigt. Falls der Anzeigeumstellknopf 456 nachfolgend wieder gedrückt wird, so werden die Grafiken für jeden der wie oben beschriebenen 8 Bildschirme angezeigt.
Falls der Benutzer den Modusumstellknopf 455 wieder drückt, so kehrt die Vorrichtung in den Normaverwendungsmodus zurück. In diesem Fall sendet die CPU 440 einen Befehl zur Anzeigesteuerschaltung 449, um die Bildanzeige 453 zurückzusetzen. Als nächstes werden der Tag und das Datum erneut erhalten und an der Bildanzeige 453 angezeigt. Wenn der Modusumstellknopf 455 gedrückt wird, wenn sich die Vorrichtung im Analysemodus befindet, so wird die Anzeige der obigen Grafiken unterbrochen und die Vorrichtung wechselt in den Normalverwendungsmodus und der Tag und das Datum werden angezeigt.
Diese Ausführungsform sorgt für eine Auslegung, bei welcher die vorliegende Erfindung in eine Armbanduhr integriert ist, die kontinuierlich getragen werden kann. Die Versuchsperson etc. ist somit in der Lage, in einfacher Weise ihren Gesundheitszustand zu irgendeiner Zeit zu ermitteln. Mit anderen Worten, indem ein Vergleich des aktuellen Indikators und eines Mittelwerts für Indikatoren, die zur gleichen Tageszeit über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit erhalten wurden, kann der Benutzer mit einem Blick erkennen, ob seine aktuelle physische Kondition merklich von seiner Kondition während einer vorbestimmen Zeitperiode in der Vergangenheit abweicht oder nicht, nachdem zyklische Variation im physiologischen Zustand berücksichtigt wurden. Durch Anzeigen des Übergangs in dem Indikator über eine vorbestimmte Zeitperiode in der Vergangenheit ist es dem Benutzer möglich, auf einen Blick jegliche jüngste Veränderungen in seiner Gesundheit zu ermitteln.
Dementsprechend gewöhnt sich der Benutzer an die Konsultation eines Arztes oder einer Gesundheitseinrichtung, wenn er eine Veränderung in seiner Kondition nachfolgend einer regelmäßigen oder zufälligen Überprüfung der durch die Vorrichtung gemessenen Indikatoren bemerkt. Somit wird ein effizienteres Gesundheitsmanagement möglich.
Ausführungsform 2
Diese Ausführungsform wird erläutert anhand des Fingerspitzenplethysmogramms anstatt der Radiusarterienblutpulswelle.
Struktur der Vorrichtung
Die Funktionsabschnitte der Vorrichtung in dieser Ausführungsform sind vollkommen äquivalent zu denjenigen in Ausführungsform 1. Die Blutpulswellenerfassungsmittel und die Armbanduhrenstruktur weichen hier jedoch von der Ausführungsform 1 ab. Nämlich sind die Zusammensetzung und Struktur des Blutpulswellendetektors 443 in 97 in dieser Ausführungsform verschieden von der Ausführungsform 1.
Diese Ausführungsform verwendet einen in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 5 erläuterten Druck-Blutpulswellendetektor. 105 zeigt die mechanische Struktur der Armbanduhr gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In dieser Figur ist ein Uhrenhauptkörper 460 mit einer LCD-Anzeige 461, einem Fingerkontaktfeld 51, einem Zeitänderknopf 462, einem Analysemodusknopf 463 und einem Anzeigeumstellknopf 464 versehen.
Die LCD-Anzeige 461 entspricht der in 97 gezeigten Anzeige 448 und ist aus einer Zeitanzeige 461a und einer Bildanzeige 461b gebildet. Die aktuelle Zeit wird in der Zeitanzeige 461a angezeigt, wenn sich die Vorrichtung entweder im Normalverwendungsmodus oder im Analysemodus befindet. Mit anderen Worten wird die aktuelle Zeit fortgesetzt angezeigt selbst wenn die Vorrichtung im Analysemodus ist, so dass die aktuelle Zeit stets für den Benutzer verfügbar ist. Die Bildanzeige 461b andererseits zeigt die Tages- und Datumsinformation an, wenn die Vorrichtung im Normalverwendungsmodus arbeitet, zeigt jedoch die Mess- und Analyseinformation sowie Meldungen an, wenn die Vorrichtung im Analysemodus arbeitet.
Der Zeitänderknopf 462 ist zum Einstellen der Zeit an der Armbanduhr und für weitere solche Einstelloperationen vorgesehen. Der Analysemodusknopf 463 wird verwendet, um den Beginn und die Beendigung von Blutpulswellenanalysefunktionen einzustellen. Der Anzeigeumstellknopf 464 erfüllt die gleiche Funktion wie der Anzeigeumstellknopf 456 in Ausführungsform 1, nämlich eine Veränderung der Details der Anzeige an der Bildanzeige 461b, wenn die Vorrichtung im Analysemodus arbeitet.
Der Druck des Drücken, der auf das Fingerkontaktfeld 51 ausgeübt werden soll, wird voreingestellt auf 67, 83, 100, 117 oder 133 g/cm². In der folgenden Erläuterung ist der Druck des Drückens eingestellt auf den optimalen Druck für eine Blutpulswellenerfassung. Im Folgenden wird dies 83 g/cm² sein. Da der Druck des Drückens entsprechend der Kraft, mit welcher der Benutzer seine Fingerspitze auf das Fingerkontaktfeld 51 aufbringt, eingestellt wird, sind Messungen schwierig auszuführen, falls ein akzeptabler Bereich nicht für jeden der obigen Drücke des Drückens vorgesehen ist. Der akzeptable Bereich für jeden der obigen Druckdrücke ist ±2 g/cm².
Die CPU 440 sendet zu der in 97 gezeigten Anzeigesteuerschaltung 449 Meldungsdaten, um den Benutzer durch die Schritte der Analyse zu führen, Grafikdaten, die dazu verwendet werden, den Druck des Drückens des Benutzers in einem geeigneten Ausmaß auf das Fingerkontaktfeld 51 zu leiten, und dergleichen. Die Anzeigesteuerschaltung 449 bildet Anzeigedaten aus dieser Anzeigeinformation und gibt diese zur Bildanzeige 461b aus.
Wie es in 106 gezeigt ist, wird das Drucksignal P, welches die Ausgabe der Verformungsmesseinrichtung 57 ist, am A/D-Wandler 465 in ein Digitalsignal gewandelt und zur CPU 440 gesendet.
Betrieb der Vorrichtung
(1) Vorverarbeitung
Um die Blutpulswellenmessungen zu einer festen Zeit jeden Tag auszuführen, wenn eine Stromquelle oder dergleichen eingesetzt wird, weist die CPU 440 die Uhrenschaltung 446 an, ein Interruptsignal z. B. alle zwei Stunden beginnend ab 8:00 Uhr bis 22:00 Uhr zu erzeugen. Da die Blutpulswellenmessungen in dieser Ausführungsform dadurch ausgeführt werden, dass der Benutzer seinen Finger gegen ein Fingerkontaktfeld drückt, wird die Messzeit nicht für die Nachtstunden eingestellt.
(2) Messung von Blutpulswellen
Um Blutpulswellen während eines festgelegten Zeitintervalls (z. B. 2 Stunden) zu messen, wenn die Stromquelle oder dergleichen eingesetzt wird, weist die CPU 440 die Uhrenschaltung 446 an, ein Interruptsignal z. B. alle 2 Stunden beginnend ab 12:00 Uhr zu erzeugen.
1. Aufnahme von Blutpulswellenformen
Wenn die Uhrenschaltung 446 ein Interruptsignal für die CPU 440 z. B. um 14:00 Uhr erzeugt, so nimmt die CPU 440 die Blutpulswelle während der vorbestimmten Zeitperiode in der gleichen Weise wie in Ausführungsform 1 durchgeführt auf.
Zunächst informiert die CPU 440 den Benutzer, dass es Zeit für die Blutpulswellenmessung ist. Die GPU 440 zeigt eine Meldung wie "Messung des Blutpulses" oder dergleichen an der Bildanzeige 461b an. Nachdem der Benutzer die Meldung gesehen hat, drückt der Benutzer den Analysemodusknopf 463, was die Vorrichtung in den Betriebszustand versetzt. Falls der Analysemodusknopf 463 an dieser Stelle wieder gedrückt wird, so kehrt die Uhr in ihren Normalbetrieb zurück, wohingegen dann, wenn der Analysemodusknopf 463 gedrückt wird, während die Analyse läuft, der Analysebetrieb unterbrochen wird und die Uhr in ihren Normalbetrieb zurückkehrt.
Als nächstes, wenn es eine Mitteilung von der Bedieneinrichtung 447 dahingehend gibt, dass der Analysemodusknopf 364 gedrückt wurde, so zeigt die CPU 440 die Meldung "Drücken bis 2" an der Bildanzeige 461b an. Nachdem der Benutzer die Meldung gesehen hat legt der Benutzer seinen Finger auf das Fingerkontaktfeld 51, wodurch sich der Widerstandswert der in der Uhr untergebrachten Verformungsmesseinrichtung 57 verändert. Die CPU 440 erfasst diese Veränderung des Drucks anhand der Ausgabe des A/D-Wandlers 465 und schaltet die Bildanzeige 461b auf eine Grafikanzeige wie in 107A gezeigt. Die in dieser Figur mit m1 bis m5 bezeichneten umgekehrten Dreiecke bedeuten, in der Reihenfolge von links ausgehend, die Messpunkte entsprechend 67, 83, 100, 117 und 133 g/cm².
Wenn der Benutzer dann den Druck des Drückens seines Fingers allmählich erhöht, so werden die balkenartigen Marken, die durch das Symbol PM (siehe 107A) gekennzeichnet sind, aufeinanderfolgend von links aus angezeigt, wobei die Anzahl der angezeigten Marken dem tatsächlichen Ausmaß des Drucks des Drückens entspricht. Unter Verwendung dieser Marken als Referenz drückt der Benutzer seinen zweiten Finger gegen das Fingerkontaktfeld 51 bis die Anzeige der PM-Marke die durch m2 markierte Position erreicht, was den zweiten Messpunkt (siehe 107B) angibt.
Wenn die PM-Marke bis zu der m2-Position angezeigt wird, so zeigt dies an, dass der aktuelle Druck des Drückens im akzeptablen Bereich (83 ± 2 g/cm²) der Messung für den zweiten Messpunkt liegt. Im Gegensatz dazu, falls der Druck des Drückens geringfügig außerhalb dieses Bereichs liegt, so wird die der anvisierten PM-Marke vorausgehende PM-Marke flackern.
Wenn erfasst wurde, dass der Druck des Drückens für eine vorgegebene kurze Zeitperiode innerhalb des akzeptablen Bereichs für die Messung verblieben ist, so beendet die CPU 440 die Grafikanzeige an der Bildanzeige 461b und zeigt stattdessen eine "Ruhig bleiben"-Meldung an.
Falls der Benutzer während dieser kurzen Zeitperiode seinen Finger bewegt, was zur Folge hat, dass der Druck des Drückens von dem akzeptablen Bereich für eine Messung abweicht, so wird an der Bildanzeige 461b eine "Bitte nochmals versuchen"-Meldung angezeigt. Die Anzeige an der Bildanzeige 461b schaltet wieder auf die oben beschriebene Grafikanzeige um, so dass der Benutzer den Druck des Drückens seines Fingers einstellen muss, bis die PM-Marken wieder bis zur m2-Position angezeigt werden.
Wenn der Druck des Drücken einmal konstant ist, so wird die Blutpulswellenmessung ausgeführt. Die Messoperation ist die gleiche wie in Ausführungsform 1. Die CPU 440 stellt eine vorbestimmte Zeit in der Zeitschaltung 446 ein und das Blutpulswellensignal von dem A/D-Wandler 444 wird während lediglich dieser Zeitperiode in den Datenspeicher 445 aufgenommen.
(3) Analyse der Blutpulswellenform
Als nächstes berechnet die CPU 440 sequentiell LF, HF, LF/HF, RR50 und die Blutpulsfrequenz in der gleichen Weise wie Ausführungsform 1 und speichert diese Werte zusammen mit der Zeit der Messung im Datenspeicher 445.
Auf diese Weise wird eine regelmäßige Messung des physiologischen Zustands ausgeführt.
(4) Anzeige der gemessenen Ergebnisse
Wenn der Benutzer den Analysemodusknopf 463 drückt, um seine gegenwärtige physische Kondition zu kennen, setzt die CPU 440 die Bildanzeige 461b zurück. Da der Knopf zu einer Zeit gedrückt wird, die nicht der regelmäßigen Blutpulswellenmesszeit entspricht, erkennt die CPU 440, dass das Drücken des Knopfes die Absicht des Benutzers anzeigt.
1. Sammlung von aktuellen Werten des physiologischen Zustands
Die CPU 440 führt die Messung der Blutpulswellen und die Analyse der Blutpulswellenformen aus wie beschrieben in "(2) Messung von Blutpulswellen" und "(3) Analyse der Blutpulswellenform" oben. Nämlich wird das Fingerspitzen plethysmogramm über ein festgelegtes Zeitintervall im Datenspeicher 445 aufgenommen und werden die aktuellen Werte LF, HF, LF/HF, RR50 und der Blutpulsfrequenz aus der Wellenformanalyse der Blutpulswelle berechnet.
2. Interpolationsverarbeitung
Die CPU 440 interpoliert die Werte für den physiologischen Zustand in der Vergangenheit in der gleichen Weise wie bei der obigen Ausführungsform 1 und berechnet dann den physiologischen Zustand zur gleichen Tageszeit wie die aktuelle Zeit. Das gleitende Mittel für jeden physiologischen Zustand wird erhalten.
3. Grafikanzeige
Wenn der Benutzer den Anzeigeumstellknopf 464 drückt, so werden die in den 99 bis 104 gezeigten Grafiken des physiologischen Zustands an der Bildanzeige 461b angezeigt, in der gleichen Reihenfolge wie bei Ausführungsform 1 beschrieben.
Wie es oben erläutert wurde, ist es mittels der vorangegangenen Ausführungsformen für einen Benutzer möglich, seine physische Kondition immer dann zu überprüfen, wenn er es wünscht, indem die Ergebnisse einer Analyse davon angezeigt werden. Da sowohl der aktuelle Zustand als auch das gleitende Mittel des physiologischen Zustands über eine vorbestimmte Zeitperiode in der Vergangenheit zusammen angezeigt werden, ist es für den Benutzer ferner möglich, quantitativ zu wissen, wie sein gegenwärtiger Gesundheitszustand sich mit seiner regelmäßigen Gesundheitskondition vergleicht. Da der Übergang im physiologischen Zustand angezeigt werden kann, kann der Benutzer außerdem jederzeit wissen, wie sich die Kondition seiner Gesundheit jüngst verändert hat.
(Modifikationen)

1. Die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform kann in einem Zubehörteil oder in eine Brille einbezogen werden.
2. Die Anzeige der in den 99 bis 104 gezeigten Grafiken kann ausgeführt werden in einer regelmäßigen Zeit für eine Messung der Blutpulswelle.
3. Bei jeder der obigen Ausführungsformen wurden Grafiken verwendet, um die analysierten Ergebnisse im Hinblick auf eine direkte Visualisierung anzuzeigen. Es kann jedoch auch z. B. eine numerische Anzeige eingesetzt werden.
4. Es kann auch eine Auslegung vorgesehen sein, bei welcher jeder der Maximum- und Minimumwerte im physiologischen Zustand über die vergangene Woche erfasst werden und ein Summer ertönen gelassen wird oder eine Warnanzeige vorgesehen wird, wenn der aktuelle Wert größer als der Maximumwert oder kleiner als der Minimumwert ist. Demzufolge ist es möglich, dem Benutzer eine Warnung zu geben, wenn sein aktueller physiologischer Zustand beträchtlich von seinem jüngsten physiologischen Zustand abweicht. Ferner ist es auch möglich, eine Auslegung vorzusehen, bei welcher entsprechend der Diagnosevorrichtung in Teil 1 der Benutzer darüber informiert wird, dass sein physiologischer Zustand gut ist, wenn die aktuellen Werte des physiologischen Zustands kleiner als der für die vergangene Woche erhaltene Maximumwert oder größer als der für die vergangene Woche erhaltene Minimumwert sind, so dass ein guter physischer Zustand angegeben wird. Durch Vorsehen dieser Art von Mitteilung erhält der Benutzer eine psychologische Bestätigung, welche zu einer Verbesserung seiner Lebensqualität beiträgt.
5. Der physiologische Zustand einer Person variiert zwischen Nachmittag und Abend. Dementsprechend kann eine Auslegung vorgesehen werden, bei welcher die Maximum- und Minimumwerte für den Nachmittag und die Maximum- und Minimumwerte für den Abend erhalten werden. Der aktuelle Wert wird dann mit den Maximum- und Minimumwerten des Nachmittags oder den Maximum- und Minimumwerten des Abends verglichen, wie es für die aktuelle Tageszeit angemessen ist. Demzufolge ist es möglich, eine noch genauere Analyse des Gesundheitszustandes zu erhalten.
6. Bei den vorangegangenen Ausführungsformen wurden die Blutpulswellen gemessen und wurde der aktuelle physiologische Zustand einem Drücken des Modusumstellknopfes 455 folgend berechnet. Als eine ersatzweise Methode können jedoch die Blutpulswellenformen stetig in den Datenspeicher 445 aufgenommen werden und die Wellenform über eine festgelegte Zeitperiode (z. B. 30 Sekunden) stetig im Datenspeicher 445 gespeichert werden. Anstatt wieder die Blutpulswellen zu messen, wenn der Modusumstellknopf 455 gedrückt wird, wird ferner der physiologische Zustand aus den gespeicherten Blutpulswellenformen berechnet. Die Zeit, ab welcher der Benutzer den Knopf drückt bis zur Anzeige der Ergebnisse kann demzufolge beträchtlich verringert werden.
7. Eine Auslegung kann derart vorgesehen sein, dass, wenn der Benutzer eine Anomalie erfasst, die Ergebnisse der Spektralanalyse von Variationen im RR-Intervall als eine Grafik angezeigt werden, so dass ein Arzt oder ein anderer Mediziner eine Diagnose stellen kann.
8. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen konnte die an der Bildanzeige 453 angezeigte Information durch das Drücken des Anzeigeumstellknopfes 456 durch den Benutzer verändert werden. Es ist jedoch auch akzeptabel, diese Operation derart zu automatisieren, dass die Anzeige der Information in einer Folge in einem festgelegten Zeitintervall (z. B. 5 Sekunden) ausgeführt wird. Demzufolge wird die Notwendigkeit zum Bedienen eines Knopfes, um die verschiedenen Informationen zu sehen, beseitigt.
9. Es ist auch akzeptabel, die Vorrichtung derart auszubilden, dass der Benutzer die Bedieneinrichtung 447 benutzen kann, um die Vorrichtung darüber zu informieren, dass er einen Ruhezustand in Vorbereitung für die Blutpulswellenmessung angenommen hat. In diesem Fall ist es günstig, an der Anzeige 448 die Tauglichkeit der Bedingungen für Blutpulswellenmessungen anzuzeigen, wie diese aus dem Ausgabewert des Beschleunigungssensors 501 bestimmt werden, so dass der Benutzer bestimmen kann, ob er in einem geeigneten Ruhezustand ist oder nicht.

Ferner ist auch eine Auslegung akzeptabel, bei welcher die CPU 440 unter Verwendung des Beschleunigungssensors 501 stetig eine Erfassung eines Ruhezustands ausführt, wobei die Blutpulswellenerfassung nur dann ausgeführt wird, wenn der Ruhezustand über eine vorbestimmte Periode vorliegt.
Es kann auch eine Auslegung vorgesehen werden, bei welcher anstatt eines Wartens auf einen Ruhezustand die Messung der Blutpulswellen und der physischen Aktivität über eine vorbestimmte Zeitperiode ausgeführt werden und diese gemessenen Werte gemeinsam im Datenspeicher 445 gespeichert werden. Basierend auf den gespeicherten gemessenen Ergebnissen für die physische Aktivität werden lediglich die Ergebnisse für Blutpulswellen zum Erhalten der Blutpulswelleninformation ausgewählt, die gemessen wurden, als der Benutzer für ein festgelegtes Zeitintervall in einem. Ruhezustand war.

10. Wie es bei der vorangegangenen Vorrichtung erläutert wurde kann ein Ohrenzeiger wie in 95 anstatt einer Balkengrafik eingesetzt werden, um dem Benutzer in den Fällen der 99 bis 102 (d. h. Indikatoren für LF/HF, LF, HF, RR50 und Blutpulsfrequenz) ebenso eine Mitteilung zu liefern.

Abschnitt 2: Steuerung des physiologischen Zustands
In diesem Abschnitt werden eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Steuern des physiologischen Zustands durch die Verabreichung einer Arznei, die Emission eines Dufts oder dergleichen erläutert. Diese Vorrichtungen diagnostizieren den physiologischen Zustand anhand der Ergebnisse einer Analyse der Blutpulswellen und führen die Steuerung des physiologischen Zustands basierend auf den Ergebnissen dieser Diagnose aus.
Bei den unten erläuterten Einrichtungen zur Arzneiverabreichung und Arzneiemission kann eine Mikropumpe als ein gemeinsames Ansteuermittel beim Verabreichen einer Arznei oder beim Emittieren eines Dufts verwendet werden. Bevor die verschiedenen Vorrichtungen erläutert werden, werden dementsprechend zunächst die Mikropumpe und die Ansteuerung zum Ansteuern erläutert.
Teil 1: Mikropumpe
(1) Mikropumpenstruktur
8 ist eine Schnittdarstellung einer Mikropumpe 501, die einen Sandwichaufbau bestehend aus einer Basisplatte 502, einem dünnen Film 503 und einer Oberflächenplatte 504 besitzt.
Die Basisplatte 502 besteht aus eine Glasbasis mit einer Dicke von z. B. 1 mm und ist mit Eingangs- und Ausgangsports 505 bzw. 506 versehen. Rohre 505T und 506T sind an diese Ports mittels eines Klebstoffes gebondet, so dass es keine Leckage daraus gibt.
Der Film 503 besteht z. B. aus einer Si-Basis mit einer Dicke von 0,3 mm. Ein Eintrittsventil 507 und ein Ausgangsventil 508 und ein Diaphragma dazwischen sind an dem dünnen Film 503 mittels eines Ätzverfahrens ausgebildet. Eine Pumpkammer 522 und ein damit verbundenes Pumpflusssystem ist unter dem Diaphragma 509 ausgebildet. Ein Piezoscheibenpiezoelement 526 ist an dem oberen Abschnitt des Diaphragmas 509 als ein Antriebsmittel gebondet.
Das Eintrittsventil 507 ist zur Abdeckung der Basis 502 ausgebildet. Ein Verbindungsloch 518 ist etwa im Zentrum der oberen Oberfläche des Eintrittsventils 507 ausgebildet, wohingegen ein Ventil 516 nach unten vorstehend derart ausgebildet ist, dass das Verbindungsloch 518 umgeben wird. Die Spitze des Ventils 516 erstreckt bis zur Basis 502. Eine Kammer 517 ist durch die seitliche Seite des Ventils 507 und des Ventils 516 ausgebildet. Die Kammer 517 ist über ein nicht dargestelltes Flusssystem mit dem Eingangsport 505 verbunden. Das Ausgangsventil 508 ist von einem kappenförmigen Ventil 525 gebildet, welches den Eintritt zum Ausgangsport 506 abdeckt.
Die Oberflächenplatte 504, welche aus der gleichen Art von Glasplatte wie die Basis 502 besteht, ist mittels einer Anodenbondmethode auf den dünnen Film 503 geklebt. Die obere Wand eines Abschnitts des Flusspfads des vorerwähnten Pumpflusssystems ist durch die Oberflächenplatte 504 gebildet. Ein Fenster 528 ist an der dem Diaphragma 509 entsprechenden Stelle an der Oberflächenplatte 504 gebildet. Das Piezoelement 526 ist an der Oberfläche des Diaphragmas 509 angeklebt, welche durch das Fenster 528 hindurch frei liegt. Die Dicke der Oberflächenplatte 504 beträgt etwa 1 mm.
Es wird nun der Betriebserfassungsschalter 550 erläutert. Der Betriebsertassungsschalter 550 ist vorgesehen, um das Verhalten der Partition des Ausgangsventils 508 zu erfassen und besteht aus einem Vorsprung 551, der von dem oberen Abschnitt der Partition nach Außen vorsteht, einer Elektrode 552, die an die Oberfläche des Vorsprungs 551 geklebt ist, und einer hinteren Elektrode 553, die. an dem Boden der oberen Oberflächenplatte 504 gegenüber der Elektrode 552 angeklebt ist.
Wie es unten erläutert wird, wird ein Ausgangsblutpuls von einer Oszillationsschaltung 564 über den Kondensator C und den Widerstand R, die in 109 gezeigt sind, an den Elektroden 522 und 553 angelegt. Für die Elektroden 552 und 553 können verschiedene Schnittstellenmaterialien eingesetzt werden, wie Pt-Ir, W, Ta, Ni, Pt, Pd, Mo, Ti, polykristallines Si, WSi₂, CP1, CP2 und dergleichen.
(2) Struktur der Ansteuerung
109 zeigt die Struktur der Ansteuerung zum Ansteuern der Mikropumpe 501. In dieser Figur bildet die mit der Bezugszahl 500 (600) bezeichnete Gesamtschaltung den Arzneiverabreicher oder Duftemitter in der Vorrichtung.
In 109 ist mit 501 eine Mikropumpe wie oben erläutert bezeichnet. Ein Eingabeport 505 ist über ein Rohr 505T in einen Tank 561 eingesetzt, wohingegen ein Ausgangsport 506 mit einem Rohr 506T verbunden ist.
In dem Fall, in welchem die Vorrichtung zum Verabreichen einer Arznei eingesetzt wird, ist das Rohr 506T mit einer Injektionsnadel 562 verbunden, wie es zu diesem Zweck in der Figur gezeigt ist. Andererseits, wenn die Vorrichtung zum Emittieren eines Duftes eingesetzt wird, so ist die Spitze des Rohrs 506T stattdessen nahe einer Strahlöffnung (unten erläutert) zum Emittieren eines Duftes angeordnet.
Wenn die Ansteuerschaltung 563 von einer externen Einrichtung wie einem Mikrocomputer einen Ansteuerbefehl empfängt, so erzeugt diese einen Ansteuerblutpuls eines festgelegten Pegels (um 100 V), welcher dem Piezoelement 526, dem Antriebsmittel der Mikropumpe 501, zugeführt wird.
Die Oszillationsschaltung 564 erzeugt eine Mehrzahl von Blutpulsen, die Perioden besitzen, die kürzer sind als die Blutpulsbreite des Ansteuerblutpulses. Die erzeugten Blutpulse werden über den Kondensator C und den Widerstand R dem Betriebserfassungsschalter 550 der Mikropumpe 501 aufgeprägt. Der Betriebserfassungsschalter 550 ist dazu ausgebildet, einen Einschaltzustand nur für eine festgelegte Zeitperiode anzunehmen, jedes Mal wenn Fluid aus dem Ausgangsport 506 der Mikropumpe 501 ausgestoßen wird. Wenn die Mikropumpe 501 normal arbeitet, so wird dementsprechend ein Ansteuerblutpuls daran angelegt, wobei der Druck an jedem Ende des Betriebserfassungsschalters 550 jedes Mal abfällt, wenn ein Ausstoß von Fluid ausgeführt wird.
Eine Anomalieerfassungsschaltung 565 stellt die Spannung an beiden Enden des Betriebserfassungsschalters 550 ein. Wenn der Pegel der auf Grund dieser Einstellung erhaltenen Spannung sich über die Zeit nicht bezüglich des Ansteuerblutpulses verändert, so wird ein Anomalieerfassungssignal ausgegeben.
Dieses Anomalieerfassungssignal wird zu einem Mikrocomputer oder dergleichen gesendet, der die Mikropumpe steuert.
(3) Betrieb der Mikropumpe und Ansteuerung
Zunächst erzeugt die Ansteuerschaltung 563 einen Ansteuerblutpuls eines festgelegten Pegels (um 100 V), wenn diese einen Ansteuerbefehl von einem Mikrocomputer oder dergleichen empfängt, der außerhalb der Mikropumpe vorgesehen ist. Der erzeugte Ansteuerblutpuls wird dem Piezoelement 526 der Mikropumpe 501 zugeführt. Wenn dieser Ansteuerblutpuls angelegt wird, so verformt sich das Piezoelement 526 wie in 110 gezeigt, sich krümmend hin zum Diaphragma 509.
Demzufolge steigt der Druck in der Pumpkammer 522, was bewirkt, dass die Aufteilungswand des Ausgangsventils 508 nach oben angehoben wird und sich das Ventil 525 von der Basis 502 weg bewegt. Das Fluid (Arznei, Duft etc.) in der Pumpkammer 522 fließt durch die Öffnung zwischen dem Ventil 525 und der Basis 502 zum Ausgangsport 506 und wird über 506T in dem Fall emittiert, in welchem die Vorrichtung zum Emittieren eines Duftes verwendet wird, oder wird über die Injektionsnadel 562 in dem Fall verabreicht, in welchem die Vorrichtung zum Verabreichen einer Arznei eingesetzt wird.
Wenn der Ansteuerblutpuls fällt, kehrt das Diaphragma 509 in seine Ausgangsform wie in 111 gezeigt zurück, was Anlass für einen negativen Druck in der Pumpkammer 522 gibt. Demzufolge wird das Ventil 525 des Ausgangsventils 508 gegen die Basis 502 gedrückt, was in der Folge den Ausgangsport 506 verschließt. Umgekehrt, wenn die Aufteilungswand des Eingangsventils 507 nach oben angehoben wird, so bewegt sich das Ventil 516 von der Basis 502 weg. Demzufolge fließt Fluid vom Eingangsport 505 und wird über das Verbindungsloch 518 und den Raum zwischen dem Ventil 516 und der Basis 502 in die Pumpkammer 522 angesaugt. Danach werden der Ausstoß und die Aufnahme des Fluids wie oben jedes Mal wiederholt, wenn ein Ansteuerblutpuls angelegt wird.
Während des Betriebs der Mikropumpe 501 wird die Spannung an den Enden des Betriebsertassungsschalters 550 durch die Anomalieertassungsschaltung 565 überwacht. Falls das Fluid auf Grund einer Verstopfung des Rohrs oder der Nadel nicht geschmeidig ausgestoßen wird, so gibt es eine Abweichung von der normalen Beziehung zwischen dem Zeitverlauf der Ansteuerblutpulserzeugung und dem Zeitverlauf für das Eintreten des Betriebserfassungsschalters 550 in einen Einschaltzustand. Wenn die Anomalieerfassungsschaltung 565 diese Abweichung erfasst, so wird ein Anomalieerfassungssignal zum Mikrocomputer etc. ausgegeben.
Teil 2: Arzneiverabreichungssteuervorrichtung
Das Verhalten des Kreislaufsystems in Personen, die an hohem Blutdruck, Herzversagen oder anderer Erkrankungen mit Bezug auf das Kreislaufsystem leiden, ist häufig instabil. Demzufolge ist ein stetiges Überwachen notwendig, um zu gewährleisten, dass die Kondition des Patienten nicht kritisch wird. Es gibt eine Vielzahl von Faktoren, welche das Verhalten des Kreislaufsystems beeinflussen können, diese umfassen α-Rezeptoren, β-Rezeptoren, einen Cholinrezeptor, einen ACE-Rezeptor und dergleichen. Durch Verabreichen von im Kreislauf wirkenden Mitteln wie α-Blockern, β-Blockern, Kalzium-Blockern und ACE-Hemmern am Patienten ist es möglich, die Kondition des Kreislaufsystems zur Stabilisierung von dessen Verhalten zu steuern.
Da die Verabreichung eines auf den Kreislauf wirkenden Mittels bei einer Abweichung der Kondition des Patienten von einem Normalzustand in einer zeitigen Weise ausgeführt werden muss, muss der Mediziner die Kondition des Patienten stetig überwachen. Dementsprechend ist dies eine mühevolle Tätigkeit. In dem Fall eines Patienten, dessen Kondition ernst ist, wird die Verabreichung von auf den Kreislauf wirkenden Mitteln ferner so oft ausgeführt, dass dies nahezu als stetig betrachtet werden kann. Für diese Patienten wird es erforderlich, dass sie bettlägerig bleiben, nur um ihre medikamentöse Behandlung zu erhalten.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände entwickelt. Diese Vorrichtung überwacht den Zustand des Kreislaufsystems eines Patienten und führt die Verabreichung einer Arznei wie erforderlich basierend auf den Ergebnissen dieser Überwachung aus, wodurch der Zustand des Kreislaufsystems des Patienten stabilisiert wird in Bezug auf den Blutdruck etc. Um dies zu bewerkstelligen, bestimmt die Vorrichtung, ob die Kondition des Patienten eine ist, die eine medikamentöse Behandlung erfordert oder nicht, und verabreicht ein Kreislauf-wirksames Mittel wie einen α-Blocker oder β-Blocker, wie erforderlich, basierend auf den Ergebnissen der Bestimmung. Ein "auf den Kreislauf wirkendes Mittel" wie hier verwendet umfasst Arzneien und Hormone, die entweder direkt oder indirekt auf das Kreislaufsystem wirken.
Ausführungsform 1
Abriss der Vorrichtung
Die Arzneiverabreichungssteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform setzt das oben beschriebene LF, HF, [LF/HF] und RR50 als den physiologischen Zustand ein, um Veränderungen in der Blutpulswelle zu beobachten. Der Zustand der Erregung oder der Beruhigung des Organismus, der aus diesen verschiedenen Werten erhalten wird, wird bei der Steuerung der Arzneiverabreichung eingesetzt.
Mit anderen Worten werden LF, HF, (LF/HF] und RR50 berechnet durch Messen der Blutpulswelle des Patienten in regelmäßigen Intervallen. Wenn der Patient in einem beruhigten Zustand ist, wie es aus diesen physischen Zuständen bestimmt wird, dann wird dem Patienten ein α-Blocker verabreicht, um den Erregungszustand der α-Rezeptoren zu beruhigen. Umgekehrt, wenn der Patient in einem erregten Zustand ist, wird ein β-Blocker verabreicht, um den Erregungszustand der β-Rezeptoren zu beruhigen. Auf diese Weise wird der Kreislaufzustand bezüglich des Blutdrucks und dergleichen stabilisiert.
Struktur der Vorrichtung
112 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur der Arzneiverabreichungssteuervorrichtung 700 in dieser Ausführungsform zeigt. Ein Speicher 701 ist gebildet aus einem batteriegesicherten RAM oder dergleichen und ist ein nicht-flüchtiger Speicher. Der Speicher 701 wird eingesetzt zur temporären Speicherung von Steuerdaten, wenn der Mikrocomputer 705 jedes der Teile in der Arzneiverabreichungssteuervorrichtung 700 steuert. Der gewünschte Wert (z. B. der Wert zu einer Zeit, als der Patient in guter Gesundheit war, oder ein Mittelwert, der aus einer Anzahl von gesunden Versuchspersonen bestimmt wurde) in dem Fall des medikamentös zu behandelnden Patienten für wenigstens eines von LF, HF, [LF/HF] und RR50 wird vorab in einem speziellen Aufzeichnungsbereich des Speichers 701 gespeichert.
Zusätzlich zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei unter Verwendung des physiologischen Zustands, bei welcher die Details wie oben festgelegt sind, kann die Arzneiverabreichungssteuervorrichtung 700 den physiologischen Zustand auch aus der Blutpulswelle extrahieren, die von einem Patienten erhalten wurde, und den in dieser Weise gebildeten physiologischen Zustand zum Steuern der Verabreichung einer Arznei verwenden. Der in dieser Weise gebildete physiologische Zustand wird in einem speziellen Aufzeichnungsbereich des Speichers 701 gespeichert.
Der Eingabeabschnitt 702 ist ein Eingabemittel, welches zum Eingeben von Befehlen zum Mikrocomputer 705 vorgesehen ist und z. B. von einer Tastatur gebildet wird.
Der Ausgabeabschnitt 703 ist ein Ausgabemittel, welches von einem Drucker, einer Anzeigeeinrichtung oder dergleichen gebildet ist. Er steht unter der Steuerung des Mikrocomputers 705 und führt die Aufzeichnung des von dem Patienten erhaltenen physiologischen Zustands, die Aufzeichnung der Verabreichung einer Arznei, die Anzeige einer Blutpulswelle und dergleichen aus.
Der Wellenformextraktionsspeicher 704 steht unter der Steuerung des Mikrocomputers 705 und nimmt Blutpulswellensignal auf, die von dem Blutpuls wellendetektor 710 ausgegeben wurden, und extrahiert und zeichnet auf die Blutpulswelle eines einzelnen Schlags des aufgenommenen Signals. Die Details des Wellenformextraktionsspeichers 704 sind in Kapitel 3, Abschnitt 1, Teil 2 diskutiert.
Der Mikrocomputer 705 steuert jeden Teil in dieser Vorrichtung 700 gemäß Verbindungseingaben über den Eingabeabschnitt 702. Der Mikrocomputer 705 beherbergt eine Ohrenschaltung und führt jede der unten beschriebenen Verarbeitungen jedes Mal aus, wenn eine festgelegte Zeitperiode verstrichen ist, wenn die Vorrichtung im Betriebsmodus zum Steuern einer Verabreichung einer Arznei ist.
1. Steuerung der Verarbeitung zur Aufnahme eines Blutpulswellensignals und zum Extrahieren der Blutpulswelle eines Schlags durch den Wellenformextraktionsspeicher 704
Spitzeninformation wird in dem internen Speicher jedes Mal gespeichert, wenn eine Blutpulswellenspitze durch den Wellenformextraktionsspeicher 704 erfasst wird.
2. Frequenzanalyse der Blutpulswelle und Bestimmung der Patientenkondition
Basierend auf der obigen Spitzeninformation werden die Wellenformwerte der Blutpulswelle von kontinuierlichen Schlägen aus dem Wellenformextraktionsspeicher 704 ausgelesen, und der physiologische Zustand wird berechnet. Der erhaltene physiologische Zustand und der wünschenswerte physiologische Zustand, der vorab im Speicher 701 gespeichert wurde, werden verglichen und eine Bestimmung dahingehend wird durchgeführt, ob der Patient in einem ruhigen Zustand ist oder nicht.
3. Steuerung der Verabreichung einer Arznei
Basierend auf der obigen Bestimmung, falls der Patient in einem erregten Zustand befindlich angenommen wird und sein Blutdruck einen Wert derart erreicht hat, dass die Verabreichung einer Arznei erforderlich ist, wird dann ein Ansteuerbefehl zum zweiten Arzneiverabreicher 600 geliefert, wobei dann ein β-Blocker verabreicht wird. Umgekehrt, falls der Patient in einem ruhigen Zustand anzunehmen ist und sein Blutdruck einen Wert derart erreicht hat, dass die Verabreichung einer Arznei erforderlich ist, dann wird ein Ansteuerbefehl zum ersten Arzneiverabreicher 500 geliefert, wobei dann dem Patienten ein α-Blocker verabreicht wird.
Der erste Arzneiverabreicher 500 und der zweite Arzneiverabreicher 600 sind gebildet aus einer Mikropumpe, in Teil 1 beschrieben, sowie einer Ansteuerung. Der erste Drogenverabreicher 500 dient zur Verabreichung eines α-Blockers, wohingegen der zweite Drogenverabreicher 600 für die Verabreichung eines β-Blockers vorgesehen ist. Der in 109 gezeigte Tank 561 ist mit einem flüssigen α- oder β-Blocker gefüllt.
Eine I/O-Schnittstelle 706, die detailliert in Kapitel 5, Abschnitt 3 erläutert ist, ist vorgesehen, um eine Kommunikation mit einer externen Einrichtung auszuführen. Durch Einsatz einer I/O-Schnittstelle 706 kann die im Speicher 701 gespeicherte Information über den physiologischen Zustand und dergleichen zu einer externen Einrichtung übertragen werden.
Der physische Aktivität-Detektor 707 ist ein Beispiel eines Detektors für die physische Aktivität, welcher die physische Aktivität des Benutzers der Vorrichtung aufnimmt. Der physische Aktivität-Detektor 707 wandelt den gemessenen Wert der physischen Aktivität des Benutzers in ein Digitalsignal und sendet dieses zum Mikrocomputer 705.
Vorrichtungsbetrieb
(1) Verabreichung einer Arznei unter Verwendung eines festgelegten physiologischen Zustands
Wenn der Vorrichtungsbenutzer nicht irgendeinen bestimmten Modus angegeben hat, so steuert die Arzneiverabreichungssteuervorrichtung 700 die Verabreichung einer Arznei an den Patienten wie unten beschrieben basierend auf einem im Speicher 701 vorab gespeicherten festgelegten physiologischen Zustand. In dem Fall, in welchem der Tank 561 ausgetauscht wird, wenn eine Arznei verabreicht wird, gibt der Benutzer einen diesen Umstand angebenden Befehl über den Eingabeabschnitt 702 ein. Der Mikrocomputer 705 empfängt diesen Befehl und schreibt in der Folge den Anfangswert des verbleibenden Volumens (äquivalent zur Kapazität eines vollen Tanks) an α- und β-Blocker in den Speicher 701.
Wie es oben beschrieben wurde, beherbergt der Mikrocomputer 705 eine Ohrenschaltung, welche Zeitgeberinterruptsignale jedes Mal erzeugt, wenn eine festgelegte Zeitperiode verstrichen ist. Infolge der Erzeugung von Zeitgeberinterruptsignalen führt der Mikrocomputer 705 die in 113 gezeigte Zeitgeberinterruptroutine aus.
Zunächst schreitet die Verarbeitung zu Schritt S721, bei welchem der Mikrocomputer 705 eine Verarbeitung zum Sammeln von Wellenformen und Spitzeninformation hierfür ausführt. Die Details dieser Operation sind in Kapitel 3, Abschnitt 1 diskutiert. Wenn hierbei die Blutpulswelle gemessen wird, so liest der Mikrocomputer 705 die Ausgabe des physische Aktivität-Detektors 707 aus und speichert diese im Speicher 701. Der Mikrocomputer 705 bestimmt dann, ob der Ausgabewert des physische Aktivität-Detektors 707 angibt oder nicht, dass der Benutzer in einem Ruhezustand ist. Da es von Bedeutung ist, dass die Messung der Blutpulswelle nicht genau sein könnte, falls der Benutzer nicht in einem Ruhezustand ist, benutzt der Mikrocomputer 705 den Ausgabeabschnitt 703 zur Benachrichtigung des Benutzers, falls er nicht ausreichend ruht. Danach bestätigt der Benutzer, dass er in einem Ruhezustand ist, wonach die Blutpulswellen gemessen werden.
Die Verarbeitung schreitet dann zu Schritt S722, bei welchem der Mikrocomputer 705 eine Wellenformausleseverarbeitung und Analyse der Blutpulswellenform ausführt. Mit anderen Worten analysiert der Mikrocomputer 705 die im Speicher 701 gespeicherte Blutpulswellenform und berechnet LF, HF, [LF/HF] und RR50. Die Details dieser Operation sind in Kapitel 3, Abschnitt 1 und Kapitel, Abschnitt 2 beschrieben.
Dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S732, bei welchem der Mikrocomputer 705 den in Schritt S272 erhaltenen physiologischen Zustand zusammen mit der Information speichert, welche den aktuellen Tag und die aktuelle Zeit angibt.
Dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S724, bei welchem der Mikrocomputer 706 Bezug nimmt auf die Ausgabe der Zeitschaltung und die Zeit der vorangegangenen Verabreichung der Arznei, welche im Speicher 701 gespeichert sind, und bestimmt dann, ob eine bestimmte Zeitperiode seit der vorangegangenen Verabreichung verstrichen ist oder nicht. Falls das Ergebnis dieser Bestimmung JA ist, dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt 725, wohingegen dann, wenn das Ergebnis NEIN ist, die Zeitgeberinterruptroutine endet. In dieser Weise wird die Bestimmung ausgeführt, um eine kontinuierliche Verabreichung des gleichen Blockers zu vermeiden, bevor. das verabreichte Mittel Wirkung zeigt.
Die Verarbeitung schreitet dann zu Schritt S725, bei welchem der aktuell gemessene physiologische Zustand mit dem vorab im Speicher 701 gespeicherten physiologischen Zustand verglichen wird. Falls das Ergebnis dieses Vergleichs über einen vorbestimmten Bereich hinausgeht, so dass der Patient in einem beruhigten Zustand ist, so schreitet die Verarbeitung zu Schritt S726. Die Blutdruckblutpulswelle des Patienten wird durch den Blutpulswellendetektor 710 gemessen, um einen Blutdruckwert zu erhalten. Wenn der Blutdruckwert derart ist, dass die Verabreichung einer Arznei notwendig ist, so wird ein Ansteuerbefehl erzeugt und zum ersten Arzneiverabreicher 500 eine bestimmte Anzahl von Malen geschickt, wobei die Menge an zu verabreichendem α-Blocker basierend auf der Anzahl von Malen berechnet wird, welche der Ansteuerbefehl erzeugt wurde. Andererseits, falls das Ergebnis des vorerwähnten Vergleichs über einen bestimmten Bereich derart hinausgeht, dass der Patient in einem erregten Zustand ist, so schreitet die Verarbeitung zu Schritt S727. Wie bei Schritt S726, wenn der Blutdruckwert des Patienten derart ist, dass die Verabreichung einer Arznei notwendig ist, so wird ein Ansteuerbefehl zum zweiten Arzneiverabreicher 600 eine bestimmte Anzahl von Malen gesendet, basierend auf welcher die Menge an zu verabreichendem β-Blocker berechnet wird. Wenn der physiologische Zustand nicht mit einer dieser oben beschriebenen Situation zusammenfällt, d. h. der Zustand normal ist, so wird die Zeitgeberinterruptroutine beendet.
Wenn ein Ansteuerbefehl durch den Mikrocomputer 705 erzeugt wird, so verabreichen der erste Arzneiverabreicher 500 und der zweite Arzneiverabreicher 600 ihre jeweiligen Blocker dem Patienten über das Rohr 506 und die in 109 gezeigte Injektionsnadel 562. Als eine Folge des Empfangs von Anomalieerfassungssignalen von diesen Verabreichern führt der Mikrocomputer 705 eine Alarmanzeige an Ausgangsabschnitt 703 aus, die den Benutzer auffordert, die Injektionsnadel 562 auszutauschen.
Als nächstes, wenn einmal die Schritte S726 und S727 durchgeführt sind, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S728, bei welchem die Dosis der zu verabreichenden pharmakologischen Substanz berechnet wird basierend auf der Anzahl von Malen, die eine Ansteueranweisung erzeugt wurde. Die Dosierung, die Art des zu verabreichenden Blockers (α- oder β-Blocker) und die Verabreichungszeit werden dann im Speicher 701 als aufgezeichnete Information betreffend die Verabreichung der Arznei gespeichert. Diese im Speicher 701 gespeicherte Information kann von dem Ausgabeabschnitt 703 gemäß den Befehlen ausgegeben werden, die von dem Eingabeabschnitt 702 eingegeben werden. Durch Bezugnahme auf diese aufgezeichnete Information betreffend die Verabreichung der Arznei kann der Mediziner Veränderungen und dergleichen erkennen, welche im Patienten stattgefunden haben. In Schritt S708 wird die Restmenge des bei der aktuellen Verabreichung der Arznei verwendeten Blockers aus dem Speicher 701 ausgelesen und die aktuelle Dosis von diesem Rest subtrahiert und als der neue Rest im Speicher 701 gespeichert. Wenn diese Restmenge einmal unter einen vorbestimmten Wert fällt, sendet der Mikrocomputer 705 einen Warnausgabebefehl zum Ausgangsabschnitt 703. Der Ausgangsabschnitt 703 verwendet eine Alarmanzeige oder dergleichen, um den Benutzer zum Wechseln des Tanks 561 aufzufordern. Auf diese Weise kann der Tank 561 ausgewechselt werden bevor die Arznei aufgebraucht ist.
Die Zeitgeberinterruptroutine wird wie oben beendet. Danach wird die Routine nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeitperiode wieder wiederholt.
(2) Parameteraufzeichnung/automatischer Betriebsmodus
Der Benutzer kann Befehle über den Eingabeabschnitt 702 eingeben, um den Betriebsmodus auf einen Parameteraufzeichnungsmods/Automatikbetriebsmodus einzustellen. In dem Betriebsmodus wird der physiologische Zustand erzeugt basierend auf von dem Patienten erhaltenen Blutpulswellen. Der somit erzeugte physiologische Zustand kann dann dazu benutzt werden, eine Steuerung der Arzneiverabreichung auszuführen. Die Betriebsweise dieses Betriebsmodus wird nun erläutert.
Wenn die Steuerung der Verabreichung der pharmakologischen Substanz im Betriebsmodus initiiert wird, ist es erforderlich, den physiologischen Zustand zu erhalten. Wenn der Patient einen Punkt erreicht hat, bei welchem ein α- oder β-Blocker notwendig geworden ist, so gibt der Mediziner einen Befehl an den Eingabeabschnitt 702 zur Bildung des physiologischen Zustands. Demzufolge wird die in dem Flussdiagramm in 114 gezeigte Musteraufzeichnungsroutine durch den Mikrocomputer 705 ausgeführt.
Dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S731 und eine Wellenformsammlung und Spitzenerfassungsverarbeitung werden ausgeführt. Als nächstes, in Schritt S732, wird der physiologische Zustand berechnet, indem eine Wellenformextraktionsverarbeitung und eine Wellenformanalyse über eine vorbestimmte Zeitperiode ausgeführt werden. Als nächstes, in Schritt S733, wird der in Schritt S732 erhaltene physiologische Zustand im Speicher 701 aufgezeichnet. Die Details der Verarbeitung in jedem dieser Schritte sind äquivalent zu den Schritten S721, S722 und S723 in der Zeitgeberinterruptroutine (113). Dementsprechend wird auf eine detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet.
Nach der Erzeugung des physiologischen Zustands im Speicher 701 auf diese Weise wird über den Eingabeabschnitt 702 ein Befehl zum Starten der Steuerung der Verabreichung der Arznei eingegeben. In der Folge wird die Zeitgeberinterruptroutine über eine festgelegte Zeitperiode, wie oben beschrieben, ausgeführt. In diesem Fall jedoch wird die Steuerung der Verabreichung der Arznei ausgeführt basierend auf dem physiologischen Zustand, der in dieser Weise von dem Patienten erhalten wurde anstatt basierend auf einem vorab im Speicher 701 gespeicherten festen Wert des physiologischen Zustands.
Ausführungsform 2
Die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist dazu ausgebildet, eine Separation der Einrichtung zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei in einen tragbaren Abschnitt und einen. stationären Abschnitt zu ermöglichen.
Struktur der Vorrichtung
Die Auslegung der Vorrichtung zum Steuern einer Verabreichung einer Arznei gemäß dieser Ausführungsform ist in 115 gezeigt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 720 eine stationäre Einrichtung zum Steuern der Verabreichung einer Arznei, welche an Ort und Stelle z. B. nahe eines Krankenhausbettes befestigt ist, wohingegen das Bezugszeichen 730 eine tragbare Einrichtung zum Steuern der Verabreichung einer Arznei bezeichnet, welche der Patient mit sich trägt. Beide dieser Einrichtungen weisen eine Konstruktion auf, die ähnlich der Einrichtung 700 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei ist, die in 112 gezeigt ist. Die gleichen Bezugszahlen wurden verwendet für Teile, die denjenigen der Einrichtung 700 gemein sind, und auf eine Erläuterung davon wurde verzichtet. Dementsprechend widmet sich die folgende Erläuterung lediglich denjenigen Teilen in den Einrichtungen 720 und 730, welche sich von der Vorrichtung 700 unterscheiden.
Eine I/O-Schnittstelle 706 (bereits erläutert) ist sowohl an der stationären Einrichtung 720 als auch an der tragbaren Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei vorgesehen, so dass deren jeweilige Mikrocomputer 705 dazwischen Kommunikationen ausführen können. Wie oben erläutert ist die I/O-Schnittstelle mit einem Mechanismus versehen, um Identifikationsnummern für jede Art von Kommunikationsinformation zuzuweisen. Dementsprechend, wenn in dieser Ausführungsform eine Kommunikation in drahtloser Weise ausgeführt wird, kann die stationäre Einrichtung 720 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei mit einer Mehrzahl von tragbaren Einrichtungen 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei kommunizieren durch Einsatz eines Zeitanteilsverfahrens bzw. "time-sharing".
Jede der externen Einrichtungen des Blutpulswellendetektors 710, ersten Arzneiverabreichers 500 und zweiten Arzneiverabreichers 600 kann angefügt werden an der stationären Einrichtung 720 oder der tragbaren Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei unter Verwendung von Kabeln 710C, 5000 bzw. 6000. Jedes dieser Kabel enthält eine Signalleitung und eine elektrische Versorgungsleitung. Das Senden und Empfangen von Signalen zwischen den Einrichtungen zum Steuern der Verabreichung einer Arznei und jeder der externen. Einrichtungen wird über die Signalleitung ausgeführt, wohingegen die Zufuhr von Elektrizität über die elektrische Versorgungsleitung ausgeführt wird.
Die tragbare Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei weist eine Batterie (nicht gezeigt) auf, die über einen Ladeanschluss 708d mit Elektrizität aufgeladen wird. Die tragbare Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei weist auch eine elektrische Versorgungssteuereinrichtung 708b auf, welche Elektrizität von dieser Batterie zu den Teilen in der Einrichtung zuführt und Elektrizität zu jeder Außeneinrichtungen über jede der elektrischen Versorgungsleitungen in den Kabeln zuführt. Da die tragbare Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei unter Verwendung der Batterie als eine Energiequelle arbeitet, ist eine Energieeinsparung erforderlich. Die Steuerung der Zufuhr von elektrischer Energie von der elektrischen Versorgungssteuereinrichtung 708b wird daher durch den Mikrocomputer 705 ausgeführt. Mit anderen Worten wird unter der Steuerung des Mikrocomputers 705 die Zufuhr von elektrischer Energie von der elektrischen Versorgungssteuereinrichtung 708b zu jedem der Teile in der Einrichtung nur für das notwendige Zeitintervall ausgeführt, wie etwa wenn die oben beschriebene Zeitgeberinterruptroutine ausgeführt wird. Zu allen anderen Zeiten wird elektrische Energie dann nur zum Mikrocomputer 705 geliefert. Ferner wird die Zufuhr von elektrischer Energie zum Blutpulswellendetektor 710 nur ausgeführt, wenn der A/D-Wandler im Wellenformextraktionsspeicher 704 eine Abtastung der Wellenformwerte ausführt, wohingegen die Zufuhr von elektrischer Energie zum ersten Arzneiverabreicher 500 und zweiten Arzneiverabreicher 600 nur in den Schritten zur Durchführung der Arzneiverabreichung während der Zeitgeberinterruptroutine ausgeführt wird. Die elektrische Versorgungssteuereinrichtung 708b ist mit einer Spannungsüberwachungsschaltung (nicht gezeigt) versehen, um ein Alarmsignal auszugeben, wenn die Batterieausgangsspannung unter einen vorbestimmten Wert fällt. Dieses Alarmsignal wird an dem Mikrocomputer 705 zugeführt, der dann ein Warnmittel, wie eine Lichterzeugung- oder Alarmtonerzeugung-Einrichtung (keine in den Figuren gezeigt) ansteuert, um eine Warnung zu geben.
Die stationäre Einrichtung 720 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei weist eine elektrische Quelle 708a auf. Die elektrische Quelle 708a liefert Energie zu den internen Teilen der Einrichtung wie auch zum Blutpulsdetektor und anderen externen Einrichtungen unter Verwendung einer kommerziell verfügbaren elektrischen Quelle. Die Ausgangsspannung der elektrischen Quelle 708a wird zum Spannungsausgangsanschluss 708c ausgegeben. Durch Verbinden des Ladeanschlusses 708d der tragbaren Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei mit diesem Anschluss 708c kann die Batterie in der tragbaren Einrichtung 730 geladen werden.
Der Betrieb jeder der Vorrichtungen 720 und 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei, wenn alleine verwendet, ist äquivalent zu dem in der obigen ersten Ausführungsform beschriebenen. Dementsprechend wird hier auf eine Erläuterung davon verzichtet.
Betrieb der Vorrichtung
Die Einrichtungen 720 und 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei dieser Ausführungsform liefern und empfangen eine Information über die I/O-Schnittstelle 706. Dementsprechend ist die folgende Verwendungsart möglich.

1. Der Blutpulswellendetektor 710, der erste Arzneiverabreicher 500, der zweite Arzneiverabreicher 600 und die tragbare Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei werden mit der stationären Einrichtung 720 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei verbunden. Wenn ein Laden der Batterie in der tragbaren Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei ausgeführt ist, wird der physiologische Zustand des Patienten durch die stationäre Einrichtung 720 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei gesammelt bzw. erfasst und im Speicher 701 gespeichert.
2. Der im Speicher 701 in der stationären Einrichtung 720 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei aufgezeichnete physiologische Zustand wird vom Mikrocomputer 705 ausgelesen und über die I/O-Schnittstelle 706 zur tragbaren Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei gesendet. Diese Information wird über die I/O-Schnittstelle 706 und den Mikrocomputer 705 in der tragbaren Einrichtung 730 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei in den Speicher 701 geschrieben.
3. Der Blutpulswellendetektor 710, der erste Arzneiverabreicher 500 und der zweite Arzneiverabreicher 600 werden mit der tragbaren Einrichtung 730 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei verbunden. Ein Befehl zur Initiierung der Steuerung der Arzneiverabreichung wird eingegeben und die in der obigen ersten Ausführungsform erläuterte Zeitgeberinterruptroutine wird regulär ausgeführt, wobei die Verabreichung der Arznei basierend auf dem physiologischen Zustand gesteuert wird, der von der stationären Einrichtung 720 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei aufgenommen wird. Währenddessen kann der Patient sein Bett verlassen und sich umher bewegen. Außerdem, falls die Ausgangsspannung der Batterie in der tragbaren Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung der Arznei unter einen vorbestimmten Wert fällt, wird dann ein Alarmsignal erzeugt und eine Warnung durch den Mikrocomputer 705 erzeugt nachdem dieser dieses Alarmsignal empfangen hat.
4. Nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode, oder auf den Erhalt einer Alarmanzeige, welche angibt, dass es Zeit zum Wechseln des Tanks 561 ist, kehrt der Patient zu seinem Krankenhauszimmer zurück. Die tragbare Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei wird mit der stationären Einrichtung 720 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei verbunden. Während die Batterie in der tragbaren Einrichtung 730 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei geladen wird, wird die Aufzeichnung der Arzneiverabreichung (d. h. die Verabreichungszeiten und die Arten des bis zur vorliegenden Zeit verabreichten Blockers), die im Speicher 701 in der tragbaren Einrichtung 730. gespeichert ist, zur stationären Einrichtung 720 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei gesendet. Diese Aufzeichnung der Arzneiverabreichung wird den Aufzeichnungen der Arzneiverabreichung hinzugefügt, die bis zum aktuellen Zeitpunkt im Speicher 701 in der stationären Einrichtung 720 zum Steuern der Verabreichung einer Arznei aufgezeichnet wurden.

Auf diese Weise verbleibt die aufgezeichnete Information betreffend die Verabreichung der Arznei im Speicher 701 der stationären Einrichtung 720 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei. Der Mediziner kann somit jegliche Veränderungen in der Kondition des Patienten bemerken durch Ausgeben dieser aufgezeichneten Information über die Verabreichung der Arznei über den Ausgangsabschnitt 703. Falls erforderlich kann der Mediziner dann die Einstellung für einen wünschenswerten physischen Zustand in der stationären Einrichtung 720 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei wiederherstellen und dann dieselbe zur tragbaren Einrichtung 730 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei weiterleiten. Danach, wenn es der Patient wünscht, kann die Verabreichung einer pharmakologischen Substanz durch die tragbare Einrichtung 730 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei in der gleichen Reihenfolgen ausgeführt werden, wie bereits beschrieben in 2. und 3. oben.
Bei dieser Ausführungsform kann die Vorrichtung in einer tragbaren Weise eingesetzt werden, wobei außerdem die Einsparung von nicht benötigter Energie bewerkstelligt werden kann. Die Vorrichtung kann somit über eine lange Zeitperiode benutzt werden. Da ein Alarm ertönen gelassen wird, wenn die Batterieausgangsspannung fällt, wird außerdem ein Versagen des Betriebs der Vorrichtung auf Grund einer erschöpften Batterie vermieden. Da eine Aufzeichnungsinformation der Arzneiverabreichung mit externen Einrichtungen ausgeführt werden kann, kann die Verabreichung der Arznei außerdem kontinuierlich durch eine Mehrzahl von Arzneiverabreichungssteuereinrichtungen ausgeführt werden, wobei eine Aufzeichnung der Verabreichung der Arznei stattfindet.
Ausführungsform 3
Bei den obigen Ausführungsformen wurde z. B. eine Bestimmung dahingehend gemacht, ob eine Arznei verabreicht werden. sollte oder nicht, basierend auf der Verwendung der Tidewelleninformation der Blutpulswelle als physiologischer Zustand. Im Gegensatz dazu werden bei dieser Ausführungsform Werte für jedes der Elemente in einem idealisierten Vierparametermodell, welches das Kreislaufsystem eines Patienten modelliert, basierend auf den Blutpulswellen erhalten, die von dem Patienten erhalten werden, wobei diese Ergebnisse als physiologischer Zustand verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform liest der Mikrocomputer 705 die Blutpulswelle pro Schlag aus dem Wellenformextraktionsspeicher 704 im Schritt S722 in 113 aus. Der Mikrocomputer 705 berechnet dann die Werte jedes der das oben beschriebene Modell bildenden Elemente und verwendet diese berechneten Ergebnisse als den physiologischen Zustand. In Schritt S725 werden die Werte jedes der Elemente zum Angeben der Zustände der Erregung bzw. Ruhe, die vorab als der physiologische Zustand gespeichert wurden, mit dem vorerwähnten physiologischen Zustand verglichen, um eine Bestimmung der Kondition des Patienten zu ermöglichen.
Ausführungsform 4
Wenngleich bei der vorangegangenen Ausführungsform zwei Blocker eingesetzt wurden, so ist es auch akzeptabel, nur einen zu verwenden. Alternativ können drei oder mehr Blocker verwendet werden. Wenn es z. B. nur notwendig ist, einen α-Blocker zu verabreichen, dann kann der zweite Arzneisubstanzverabreicher 600 von der in 112 gezeigten Konstruktion weggelassen werden, wobei lediglich der erste Arzneisubstanzverabreicher 500 eingesetzt wird. Die dem Schritt S725 in der Zeitgeberinterruptroutine, die regelmäßig durch den Mikrocomputer 705 ausgeführt wird, nachfolgenden Schritte werden verändert, so dass, wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S724 JA ist, die Bestimmung dann dahingehend getroffen wird, ob der Patient gegenwärtig in einem Zustand der Ruhe ist oder nicht. Wenn hierbei ein JA-Ergebnis erhalten wird, so wird ein α-Blocker verabreicht, wobei die Verabreichung der Arznei aufgezeichnet wird. Wenn ein NEIN-Ergebnis erhalten wird, so wird die Zeitgeberinterruptroutine ohne Arzneiverabreichung beendet.
(Modifikationen)

1. Die Vorrichtung 700 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei (oder die tragbare Einrichtung 730 zur Steuerung der Verabreichung einer Arznei in Ausführungsform 2) kann in einem Zubehör oder einer Brille integriert vorgesehen sein.
2. Bei den vorangegangenen Ausführungsformen wurde ein α- oder β-Blocker verabreicht, wenn die Wellenformparameter der Blutpulswelle bestimmte Bedingungen erfüllten. Es ist jedoch auch möglich, die Blutpulswellen an sich für diejenigen Zustände zu speichern, welche die Verabreichung eines α- oder β-Blockers erfordern, im Speicher, die gespeicherten Blutpulswellen mit gemessenen Blutpulswellen zu vergleichen und die Steuerung der Verabreichung der Arznei gemäß der Ergebnisse dieses Vergleichs auszuführen.
3. Bei den vorangegangenen Ausführungsformen wurde eine feste Menge eines α- oder β-Blockers auf einmal verabreicht in dem Fall, in welchem der Patient in einem Zustand der Erregung oder Ruhe war. Es ist jedoch nicht notwendig, die Verabreichung auf diese Form zu beschränken. Nämlich kann Nifedipin oder dergleichen verabreicht werden. In diesem Fall kann die Verabreichung einer Arznei über mehrere Male gemäß eines voreingestellten Steuerprogramms ausgeführt werden, d. h. eine festgelegte Menge einer Arznei kann in einer gegebenen Zeit verabreicht werden, wenn ein Zustand der Erregung oder Beruhigung erfasst wird, und dann wieder in einer festgelegten Menge verabreicht werden, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist.
4. Wenngleich bei den obigen Ausführungsformen die Verabreichung einer Arznei mittels eines Injektors durchgeführt wurde, so sind die Verabreichungsmittel der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Unter anderem können zum Verabreichen von Arzneien z. B. perkutane, intravenöse, intraarterielle, intraabdominale, orale und rektale Verabreichungsmethoden eingesetzt werden.
5. Die Arzneiverabreichungseinrichtung dieser Vorrichtung ist nicht beschränkt auf die Steuerung der Verabreichung einer Arznei, die auf das Kreislaufsystem wirkt. Vielmehr sind auch andere Anwendungen möglich. Beispielsweise kann die Vorrichtung bei der Verabreichung von Prostaglandin (einem arteriellen Dilatorium) im Fall einer okklusiven Arteriosklerose eingesetzt werden. Außerdem kann diese Einrichtung z. B. auch eingesetzt werden für eine automatische Steuerung der Geschwindigkeit eines intravenösen Tropfes oder der Verabreichung von Heparin während der Dialyse.
6. Bei den vorangegangenen Ausführungsformen wurde eine Silizium-Mikrotechnologie-Mikropumpe eingesetzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Z. B. kann eine Spritzen-, Rotations-, Ballon- oder andere Arten von Fluidergänzungspumpen für die Mikropumpe eingesetzt werden.
7. Bei den vorangegangenen Ausführungsformen wurde das Erfordernis zum Verabreichen einer Arznei basierend auf dem physiologischen Zustand der Versuchsperson erfasst und eine letzte Bestimmung dann basierend auf Blutdruckmessungen ausgeführt. Es ist jedoch auch akzeptabel, die letzte Bestimmung basierend auf einer direkten Messung des Innendrucks der Blutgefäße auszuführen.
8. Bei den vorangegangenen Ausführungsformen wurde bestimmt, ob eine Arznei basierend auf den von dem Patienten erhaltenen Blutpulswellen zu verabreichen ist oder nicht, und wurde, falls erforderlich, die Verabreichung des Tages automatisch ausgeführt. Die vorliegende Endung ist jedoch nicht auf den Fall beschränkt, in welchem die Verabreichung einer Arznei automatisch ausgeführt wird. Beispielsweise kann eine Vorrichtung ausgelegt werden, bei welcher die Mikropumpe etc., welche das Verabreichungsmittel in den vorangegangenen Ausführungsformen ist, weggelassen wird und jeder der Indikatoren des von dem Patienten erhaltenen physiologischen Zustands angezeigt oder ausgegeben wird. In diesem Fall entscheidet der Mediziner, ob eine Verabreichung einer Arznei basierend auf den Details der Anzeige oder der Ausgabe durchzuführen ist oder nicht.
9. Eine umfassende Bestimmung des Zustands der Erregung oder Beruhigung kann durchgeführt werden unter Einbeziehung irgendeines von LF, HF, [LF/HF] oder RR50, oder zwei oder mehreren von diesen, als die Indikatoren des physiologischen Zustands.
10. Die aktuellen Zustände der Erregung oder Ruhe, d. h. die Werte des aktuellen Indikators der Blutpulswellentidewelle, der Kreislaufparameter Rp oder dergleichen können an der Anzeigefläche der Uhr angezeigt werden.
11. Wenn eine Arznei verabreicht wird, so kann eine Erfassung der Blutpulswellenform ausgeführt werden, wobei die Verabreichung der Arznei mit der Blutpulsabgabe von Blut, welches vom Herzen gesendet wird (Blutpulszyklus) synchronisiert ist, so dass die Verabreichung der Arznei zwischen aufeinanderfolgenden Blutpulsintervallen ausgeführt wird (d. h. zwischen aufeinanderfolgenden Blutpulswellen). Demzufolge kann die Verabreichung der Arznei ausgeführt werden, wenn der Blutgefäßdruck des hypodermalen Gewebes niedrig ist.
12. Bei der Messung der Blutpulswelle kann der Benutzer für sich selbst bestätigen, dass er einen Ruhezustand eingenommen hat und dann die Vorrichtung von diesem Umstand unter Verwendung des Eingabeabschnitts 702 informieren. In diesem Fall ist es günstig, dem Benutzer eine Mitteilung darüber zu geben, dass die Bedingungen geeignet für durchzuführende Messungen sind, basierend auf dem Ausgangswert des physische Aktivität-Detektors 707, so dass er bestimmen kann, ob er in einem vernehmbaren Ruhezustand ist oder nicht. Der Mikrocomputer 705 kann auch dazu ausgelegt sein, stetig eine Erfassung eines Ruhezustands unter Verwendung des physische Aktivität-Detektors 707 auszuführen und dann die Blutpulswellenerfassung nur zu einer bestimmten Zeit auszuführen, wenn eine Ruhezustand vorliegt. Blutpulswellenmessungen und physische Aktivität-Messungen können über eine vorbestimmte Zeitperiode ausgeführt werden ohne auf das Vorliegen eines Ruhezustands zu warten. Diese gemessenen Werte werden dann gemeinsam im Speicher 701 gespeichert. Basierend auf dem Ergebnis der gespeicherten Messungen der physischen Aktivität werden Blutpulswellenmessergebnisse für einen Zeitpunkt zum Erhalten der Blutpulswelleninformation ausgewählt, zu denen der Benutzer in einem Ruhezustand für eine bestimmte Zeitperiode war.
13. Bei jeder der vorangegangenen Ausführungsformen ist es auch akzeptabel, die Wirkung der Arznei zu erfassen und den Patienten darüber zu informieren.

Nämlich misst der Mikrocomputer 705 nach dem Anweisen der Verabreichung einer Arznei dann die Blutpulswellen von dem Patienten, berechnet den physiologischen Zustand und bestimmt, ob der erhaltene physiologische Zustand die Verabreichung einer Arznei erfordert oder nicht. Falls eine Wirkung von der verabreichten Arznei bemerkt wird, so wird entschieden, dass eine nachfolgende Verabreichung nicht notwendig ist, und dieser Umstand wird dann von dem Ausgangsabschnitt 703 ausgegeben.
Teil 3: Arzneiemissionseinrichtung
Es gibt ein steigendes Bewusstsein für das Erfordernis einer Entspannung in den heutzutage stressvollen Zeiten. Dementsprechend gibt es einen Wunsch nach einer Entspannungsmethode, die während des täglichen Lebens in einfacher Weise eingesetzt werden kann. Die Verwendung von Düften mit einer beruhigenden Wirkung ist als ein solches Mittel zur Entspannung seit langem bekannt. Eine seit weit zurückliegenden Zeiten eingesetzte Methode verwendet beispielsweise eine Räucherkerze zum beruhigen oder besänftigen, wohingegen heutige Beispiele Luftsteuerungsvorrichtungen umfassen, welche Luft ausblasen, in welche ein Duft gemischt wurde.
Wenngleich es wünschenswert ist, Entspannungsperioden mit einer geeigneten Häufigkeit vorzusehen, so dass sich Stress nicht ansammelt, so vernachlässigen geschäftige Personen von heute dies leicht. Da es nur wenig einleuchtet, besondere Mühen auf sich zu nehmen, um sich selbst zum Entspannen zu zwingen, wurde ein Mittel zur Entspannung gewünscht, welches nicht diese Art von Mühe erfordert.
Wenngleich ein angemessenes Niveau an Entspannung notwendig ist, um die Ansammlung von Stress zu vermeiden, so ist es nicht angemessen, stetig in einem Entspannungszustand zu sein. Um nämlich einen gesunden Lebensstil zu haben, ist es notwendig, in Ruhe zu sein, wenn Ruhe angezeigt ist, jedoch in einem wachen oder erregten Zustand zu sein, wenn man arbeiten muss. Es ist somit wünschenswert, zwischen diesen Zuständen angemessen zu wechseln.
Diese Vorrichtung versucht die oben angegebenen Forderungen zu erfüllen, indem automatisch ein Duft mit einer geeigneten Zeitgebung emittiert wird, was nicht die Aufmerksamkeit des Vorrichtungsbenutzers erfordert. Auf diese Weise werden die Zustände der Erregung oder Beruhigung gesteuert bzw. kontrolliert, so dass eine Entspannung ausgeführt werden kann.
Vorbereitende Prüfung
Die vorliegenden Erfinder führten die folgenden vorbereitenden Prüfungen durch, als diese Vorrichtung ausgelegt wurde. Wenngleich eine Vielzahl von Arzneien bei dieser Vorrichtung eingesetzt werden können, so wird die folgende Erläuterung außerdem den Fall heranziehen, in welchem ein Duft verwendet wird.
Bestätigung der Wirkung von Duft
Physiologische Zustände wie Erregung und Ruhe stehen in enger Beziehung zu den Kreislaufzustandsparametern. Es ist bekannt, dass dann, wenn der menschliche Körper von einem Ruhezustand zu einem Erregungszustand wechselt, oder umgekehrt, diese Veränderungen in Veränderungen der Kreislaufparameter erscheinen. Dementsprechend haben die vorliegenden Erfinder die Wirkung von Duft überprüft, indem das Verhalten der Kreislaufparameter in einem Menschen untersucht wurde, während die Versuchsperson den Duft einatmete.
(1) Methode der Messung
Sieben Männer im Alter von 23 bis 39 Jahren wurden als Versuchspersonen eingesetzt. Das Schlagvolumen pro Schlag, die Wellenform an der Radiusarterie und weitere Messungen wurden bei jeder Versuchsperson bevor, während und nachdem die Versuchsperson Lavendelaromaöl und Sandelholzaromaöl einatmete.
(2) Methode der Analyse
Ein idealisiertes Vierparametermodell wurde für die Kreislaufparameter im menschlichen Körper angenommen und eine Überprüfung der Veränderungen über die Zeit, welche jedes der Elemente in dem Modell aufzeigte, wurde durchgeführt.
(3) Ergebnisse von Messungen
Es wurden Veränderungen in den Kreislaufparametern auf Grund der Wirkung des Duftes in diesem Versuch bestätigt. Von den in diesem Versuch erhaltenen Daten sind Daten betreffend das Schlagvolumen pro Schlag SV und der Blutgefäßwiderstand Rp in den 116A und 116B gezeigt. In diesen Figuren sind Angaben darüber, wann die Messungen durchgeführt wurden, entlang der Horizontalachse gezeigt. "VORHER" gibt an, dass Messungen vor dem Einatmen des Duftes aufgenommen wurden; "WÄHREND" gibt an, dass Messungen aufgenommen wurden, nachdem die Versuchsperson den Duft für 6 Minuten eingeatmet hat; "UNMITTELBAR DANACH" gibt an, dass Messungen aufgenommen wurden, nachdem 3 Minuten verstrichen sind seitdem die Versuchsperson das Einatmen des Duftes beendet hat; und "DANACH" gibt an, dass Messungen aufgenommen wurden, nachdem 6 Minuten vergangen sind seitdem die Versuchsperson das Einatmen des Duftes beendet hat.
Wie es in den 116A und 116B gezeigt ist, konnte ein signifikanter Anstieg des Blutgefäßwiderstands Rp (nämlich ein Übergang zu einem Ruhezustand) auf Grund des Einatmens des Lavendelduftes bestätigt werden, wohingegen ein signifikanter Anstieg des Schlagvolumens pro Schlag SV und ein signifikanter Abfall des Blutgefäßwiderstands Rp (nämlich ein Übergang zu einem Erregungszustand) auf Grund des Einatmens eines Sandelholzduftes bestätigt werden konnte.
Auf diese Weise wurde dann durch diese vorbereitenden Untersuchungen bestätigt, dass Lavendel eine beruhigende Wirkung besitzt, wohingegen Sandelholz eine erregende Wirkung besitzt.
Bestätigung einer rhythmischen Variation in den Kreislaufparametern
Es ist bekannt, dass Menschen zyklisch Zustände der Erregung oder Ruhe annehmen entsprechend regelmäßigen Rhythmen auf einer täglichen Basis. Die vorliegende Vorrichtung betrifft die Steuerung des physischen Zustands des menschlichen Körpers zu einem wünschenswerten Ergebnis durch Emittieren von Düften. Bei der Untersuchung der Mittel zur Realisierung dieser Zielsetzung ist es erforderlich, das vergangene Verhalten der physischen Kondition in dem Fall zu erfassen, in welchem keine Manipulation ausgeführt wurde. Daher untersuchten die vorliegenden Erfinder die zeitlichen Veränderungen in den Kreislaufparametern und weitere physiologische Bedingungen, wie oben beschrieben, und konnten dadurch die rhythmischen Veränderungen bestätigen, welche in den Konditionen des menschlichen Körpers stattfinden.
Abriss
Basierend auf den Ergebnissen der obigen Untersuchung können Punkte, die bei der Auslegung der vorliegenden Vorrichtung berücksichtigt werden sollten, wie folgt zusammengefasst werden.

1. Da verschiedene Düfte verschiedene Wirkungen besitzen, ist es erforderlich, sich für die Art von Duft basierend auf der gewünschten Wirkung zu entscheiden.
2. Die Amplitude des Rhythmus von täglichen Veränderungen ist sehr groß. Selbst wenn die physische Kondition in einem Menschen unter Verwendung von Düften gesteuert wird, so ist es dementsprechend erforderlich, den Rhythmus der täglichen Veränderungen zu berücksichtigen anstatt einfach die Emission des Duftes basierend auf den aktuellen Werten der Kreislaufparameter zu steuern.
3. Die Werte der Kreislaufparameter zeigen eine beträchtliche Variation über die Individuen. Dementsprechend ist es erforderlich, die Emission des Duftes basierend auf dem Rhythmus von täglichen Veränderungen in den Kreislaufparametern des individuellen Benutzers zu steuern.

Ausführungsform 1
Aus der obigen vorbereitenden Untersuchung bestätigten die Erfinder, dass Menschen Phasen der Erregung und Ruhe über den Tag gemäß eines regelmäßigen Rhythmus durchlaufen. Einige Personen, deren Biorhythmen wünschenswerte Übergänge zwischen den Zuständen der Erregung und Ruhe liefern, können glücklicherweise diese Rhythmen über lange Zeitperioden aufrechterhalten. Diese regulierenden Rhythmen können jedoch durch eine Vielzahl von Ursachen gestört werden. Wenn dies passiert, so ist es notwendig, die Rhythmen auf ihren natürlichen Zustand "zurückzusetzen". Außerdem können manche Personen übermäßig erregt oder übermäßig ruhig werden. Es ist dementsprechend erforderlich, diesen ein Mittel zur Vermeidung davon bereitzustellen. Schließlich benötigen auch Personen, die dazu tendieren, übermäßig ruhig zu werden, und Personen, die dazu tendieren, übermäßig erregt zu werden, ein Mittel zum zurücksetzen in einen geeigneteren Zustand.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform misst regelmäßig die Kreislaufparameter des Benutzers und setzt einen Duft frei gemäß einem Erfordernis basierend auf den Ergebnissen dieser Messungen. Wie es oben beschrieben ist, variieren Kreislaufparameter rhythmisch in einer regelmäßigen Weise über den Tag. Dementsprechend kann das Erfordernis für eine Duftemission nicht lediglich anhand der Kreislaufparameter zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt werden. Deshalb wird eine Regulierung der Duftemission ausgeführt basierend auf den aktuellen Werten jedes der Kreislaufparameter, wobei die im Kreislaufzustand auftretenden rhythmischen Veränderungen berücksichtigt werden. Wie Rhythmusänderungen für Erregung und Beruhigung am wünschenswertesten Manipuliert werden, ist ferner entsprechend dem Benutzer verschieden. Die Erfinder ermöglichten daher dem Benutzer, den gewünschten Steuermodus auszuwählen, um zu bestimmen, wann eine Duftemission durchgeführt werden soll.
Die 117 bis 123 zeigen jeden der Modi zum Regulieren der Duftemission, die bei der vorliegenden Ausführungsform möglich sind. In diesen Figuren geben die durchgezogenen Linien die natürlichen Veränderungen über die Zeit in den Zuständen der Erregung und Beruhigung der Person an, wohingegen die gestrichelte Linie Veränderungen über die Zeit im Zustand der Person zeigt, wenn dieser durch eine Duftemission reguliert wird. Es wird nun jeder der in diesen Figuren gezeigten Modi zum Regulieren der Duftemission erläutert.
1. Modus 1
Modus 1 steuert gegen den Übergang zu einem Ruhezustand durch Freisetzen von Sandelholz (was eine stimulierende Wirkung besitzt) während einer Zeitperiode, während welcher der Benutzer beginnt, sich in einen Ruhezustand zu bewegen ( 117). Dieser Modus ist wünschenswert für Benutzer, die nicht übermäßig ruhig werden wollen.
2. Modus 2
Modus 2 fördert den Übergang zu einem erregten Zustand durch Freisetzen von Sandelholz, (welches eine stimulierende Wirkung besitzt) während einer Zeitperiode, in welcher der Benutzer beginnt sich in einen erregten Zustand zu bewegen (118). Dieser Modus ist wünschenswert für Benutzer, die den Übergang von einem beruhigten zu einem erregten Zustand beschleunigen möchten.
3. Modus 3
Modus 3 steuert gegen den Übergang zu einem erregten Zustand durch Freisetzen von Lavendel (welches eine beruhigende Wirkung besitzt) während der Zeitperiode, zu der der Benutzer beginnt sich in einen erregten Zustand zu bewegen (119). Dieser Modus ist wünschenswert für Benutzer, die den Eintritt in einen Zustand übermäßiger Erregung vermeiden möchten.
4. Modus 4
Modus 4 fördert den Übergang zu einem ruhigen Zustand durch Freisetzen von Lavendel (welches eine beruhigende Wirkung besitzt) während der Zeitperiode, zu welcher der Benutzer beginnt sich in einen Ruhezustand zu bewegen (120). Dieser Modus ist wünschenswert für Benutzer, die den Übergang von einem erregten zu einem ruhigen Zustand beschleunigen möchten.
5. Modus 5
Modus 5 steuert gegen den Übergang zu einem erregten Zustand durch Freisetzen von Lavendel während der Zeitperiode, zu welcher der Benutzer beginnt sich in einen erregten Zustand zu bewegen, und steuert gegen den Übergang zu einem ruhigen Zustand durch Freisetzen von Sandelholz während der Zeitperiode, zu welcher der Benutzer beginnt sich in einen ruhigen Zustand zu bewegen (121). Dieser Modus ist wünschenswert für Benutzer, die einen konstanten Zustand aufrechterhalten müssen.
6. Modus 6
Modus 6 fördert den Übergang zu einem erregten Zustand durch Freisetzen von Sandelholz während der Zeitperiode, zu welcher der Benutzer beginnt sich in einen erregten Zustand zu bewegen, und fördert den Übergang zu einem ruhigen Zustand durch Freisetzen von Lavendel während der Zeitperiode, zu welcher der Benutzer beginnt sich in einen ruhigen Zustand zu bewegen (122). Dieser Modus ist optimal für Benutzer, die Biorhythmen modulieren möchten.
7. Modus 7
Modus 7 setzt Duft frei, um eine Veränderung im Zustand der Erregung oder Ruhe in dem Fall zu regulieren, in welchem diese Veränderung den Biorhythmusfluktuationen entgegengesetzt sind, die in der Vergangenheit stattgefunden haben. Nämlich, wenn ein Übergang zu einem ruhigen Zustand während der Zeitperioden TA und TC festgestellt wird, während welcher der Benutzer sich normalerweise in einen Ruhezustand bewegen würde, sorgt der Modus 7 für die Freisetzung von Sandelholz zur Steuerung gegen den Übergang zu einem Ruhezustand. In ähnlicher Weise, wenn ein Übergang zu einem erregten Zustand während der Zeitperioden TB und TD festgestellt wird, während welchen der Benutzer normalerweise sich in einen Ruhezustand bewegen würde, sorgt der Modus 7 für die Freisetzung von Lavendel, um gegen den Übergang zu einem Erregungszustand zu steuern (siehe 123). Dementsprechend ist dieser Modus effektiv bei der Steuerung gegen einen abrupten Übergang zu Ruhe- oder Erregungszuständen.
Struktur der Vorrichtung
124 ist ein Blockdiagramm der funktionellen Struktur der Vorrichtung dieser Ausführungsform.
Ein Blutpulsdetektor 750 ist vorgesehen, um die Radialarterienwellenformen der Person zu messen, wohingegen erste und zweite Duftemissionsmittel 500 und 600 vorgesehen sind, um Lavendel bzw. Sandelholz freizusetzen. Detaillierte Erläuterungen davon wurden im obigen Teil 1 gegeben.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform weist eine Batterie 670 sowie eine elektrische Versorgungssteuereinrichtung 761 auf, welche die intermittierende Zufuhr von Elektrizität ausführt. Die elektrische Versorgungssteuereinrichtung 761 liefert die Ausgangsspannung von der Batterie 760 zu jedem von der Steuereinrichtung 740, dem Blutpulsdetektor 750, dem ersten Duftemissionsmittel 500 und dem zweiten Duftemissionsmittel 600 nur wenn erforderlich (d. h. wenn die Steuereinrichtung 740 Berechnungen durchführt oder wenn die Duftemissionsmittel Düfte freisetzen). Da die Spannung der Batterie 760 intermittierend zu jedem Teil zugeführt wird, ist es möglich, den elektrischen Verbrauch niedrig auf einem niedrigen Niveau zu halten. Somit ist es möglich, die Vorrichtung über eine lange Zeitperiode zu betreiben.
Ferner wird die Ausgangsspannung der Batterie 760 durch einen Mikrocomputer in der Steuereinrichtung 740 überwacht, der unten erläutert wird. Wenn die Ausgangsspannung unter einen vorbestimmten Pegel fällt, so wird daher eine Warnung zu diesem Zweck geliefert. Dementsprechend wird der Benutzer davon alarmiert, dass die Batterie zu ersetzen ist.
Die 125A und 125B zeigen die Gesamtstruktur der Vorrichtung dieser Ausführungsform. 125A ist eine perspektivische Ansicht, welche die Außenseite der Vorrichtung zeigt, wohingegen 125B eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A' in 125A ist. Wie es aus diesen Figuren ersichtlich ist, wird bei dieser Ausführungsform eine Anordnung eingesetzt, die in einer Armbanduhr integriert ist, welche den in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 4 erläuterten Druck-Blutpulswellensensor aufweist.
Die Struktur im Querschnitt des Befestigungsbereichs des Ohrenbands 771 im Uhrenhauptkörper 770 ist wie in 125B gezeigt vorgesehen. Der Tank 561 und die Mikropumpe 501, erläutert in Teil 1, sind hierin enthalten. Diese bilden das in 124 gezeigte erste Duftemissionsmittel 500. Die Mikropumpe 501 zieht Lavendelduft von Tank 561 über ein Rohr 505T nach oben ab, entsprechend einer von der Steuereinrichtung 740 gesendeten Ansteueranweisung. Der somit aufgenommene Duft wird über ein Rohr 506T aus dem Strahlloch 772 nach außen gestrahlt, welches in der Oberfläche des Uhrenhauptkörpers 770 ausgebildet ist.
Außerdem ist im Uhrenhauptkörper 770 auch eine dem in 123 gezeigten zweiten Duftemissionsmittel 600 entsprechende Struktur vorgesehen, jedoch der Einfachheit halber in dieser Figur weggelassen. Der Sandelholzduft, welcher durch das zweite Duftemissionsmittel 600 nach oben abgezogen wird, wird aus einem Strahlloch 773 nach außen gestrahlt.
Als nächstes wird mit Bezug wieder auf 124 die Struktur der Steuereinrichtung 740 erläutert. Der Speicher 741 ist ein nicht-flüchtiger Speicher, der aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder dergleichen gebildet ist und mit einer Pufferbatterie versehen ist. Der Mikrocomputer 745 wird dazu verwendet, Steuerdaten zum Regulieren der übrigen der Teile in der Vorrichtung temporär zu speichern. Ferner speichert der vorbestimmte Speicherbereich im Speicher 741 Kreislaufparameter, die zu einer Mehrzahl von verschiedenen Zeiten gemessen werden.
Ein Eingangsabschnitt 742 ist vorgesehen zum Eingeben von verschiedenen Befehlen an den Mikrocomputer 745, wie den Befehlen zum Einstellen eines der oben erläuterten Modi 1 bis 7. Der Eingabeabschnitt 744 ist durch einen Ohrenschaft, einen Knopf oder dergleichen ausgebildet, vorgesehen z. B. an dem in 125A gezeigten Uhrenhauptkörper 700.
Ein Ausgangsabschnitt 743 ist von einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, einer Alarmeinrichtung oder dergleichen gebildet, vorgesehen am Uhrenhauptkörper 770.
Unter der Regulierung des Mikrocomputers 745 empfängt der Wellenformextraktionsspeicher 744 Erfassungssignale vom Blutpulsdetektor 750 und extrahiert und speichert die Blutpulswelle für einen Schlag aus dem aufgenommenen Signal. Weitere Details hiervon sind in Kapitel 3, Abschnitt 1, Teil 2 angegeben.
Der Mikrocomputer 745 reguliert jedes Teil in der Steuereinrichtung 740 gemäß Befehlen, die über den Eingabeabschnitt 742 eingegeben werden. Außerdem enthält der Mikrocomputer 745 die Ohrenschaltung. Nach jedem Verstreichen einer festgelegten Zeitperiode führt der Mikrocomputer 745 den folgenden Zeitgeberunterbrechungsprozess aus.
1. Steuerung der Blutpulswellensignalaufnahme durch den Wellenformextraktionsspeicher 744 und Blutpulswellenextraktion für einen Schlag
Spitzeninformation wird erhalten als jede Spitze in einem von dem Wellenformextraktionsspeicher 744 erfassten Blutpuls und wird in den intern untergebrachten Speicher geschrieben.
2. Berechnen von Kreislaufparametern
Basierend auf der in obiger Ziffer 1. erhaltenen Information werden die Wellenformwerte der Blutpulswellen für einen Schlag aus dem Wellenformextraktionsspeicher 744 ausgelesen. Basierend auf diesen Blutpulswellen werden dann die Kreislaufparameter des Benutzers erhalten. Diese Ausführungsform verwendet die Methode zum Erhalten von Parametern aus der Blutpulswellenverzerrung, und der hohen harmonischen Phase und Amplitude des Blutpulswellenspektrums, was in Kapitel 4, Abschnitt 1, Teil 3 diskutiert wurde. Die somit erhaltenen Kreislaufparameter werden dann zusammen mit einer Information, welche die Zeit der Messung der Blutpulswelle angibt, im Speicher 741 gespeichert.
Durch Wiederholen der obigen Verarbeitung in festen Intervallen werden die Kreislaufparameter über die Zeit im Speicher 741 gespeichert.
Der Mikrocomputer 745 bezieht sich auf Kreislaufparameter, die über ein festgelegtes Zeitintervall in der Vergangenheit erhalten wurden, die im Speicher 741 gespeichert sind, und verwendet diese Daten zum Regulieren der Duftemission durch das erste Duftemissionsmittel 500 und das zweite Duftemissionsmittel 600. Auf eine Erläuterung der Details dieser Regulierung wird hier verzichtet, diese wird jedoch unten bei der Erläuterung des Betriebs der Ausführungsformen erläutert.
Das erste Duftemissionsmittel 500 und das zweite Duftemissionsmittel 600 sind von einer Mikropumpe und einer Ansteuerung hierfür gebildet. Das erste Duftemissionsmittel 500 emittiert Lavendelduft, wohingegen das zweite Duftemissionsmittel 600 Sandelholzduft emittiert. Bei dieser Ausführungsform kann der in 109 gezeigte Tank 561 mit Lavendel oder Sandelholz befällt werden.
Die I/O-Schnittstelle 755, die zum Ausführen einer Kommunikation mit externen Einrichtungen vorgesehen ist, wurde im Detail in Kapitel 5, Abschnitt 3 erläutert. Durch Einsatz dieser I/O-Schnittstelle 755 können die physiologischen Zustände oder die Information über die Aufzeichnung der Duftemission, die im Speicher 741 gespeichert sind, zu einer externen Einrichtung übertragen werden.
Der physische Aktivität-Detektor 756 ist ein Beispiel eines Mittels zum Erfassen der physischen Aktivität des Benutzers der Vorrichtung. Der physische Aktivität-Detektor 756 wandelt den gemessenen Wert der physischen Aktivität in ein Digitalsignal und sendet dieses zum Mikrocomputer 745.
Betrieb der Vorrichtung
(1) Regelmäßige Messung von Kreislaufparametern
Wie oben erläutert wird eine regelmäßige Zeitgeberunterbrechung für den Mikrocomputer 745 ausgeführt. Als eine Folge wird die folgende Verarbeitung als eine Zeitgeberinterruptroutine durch den Mikrocomputer 745 ausgeführt.
Am Beginn wird eine Verarbeitung ausgeführt, um die Blutpulswellenform und die Spitzeninformation hierfür zu sammeln. Eine detaillierte Erläuterung dieser Verarbeitung ist in Kapitel 3, Abschnitt 1 angegeben.
Wenn die Blutpulswelle gemessen wird, so liest der Mikrocomputer 745 die Ausgabe von dem physische Aktivität-Detektor 756 aus und speichert die Ausgabe im Speicher 741. Der Mikrocomputer 745 bestimmt dann, ob die von dem physische Aktivität-Detektor 756 ausgegebenen Werte angeben oder nicht, dass der Benutzer in einem Zustand der Ruhe ist. Da es von Bedeutung ist, dass die Blutpulswellenmessungen ungenau sein werden, falls der Benutzer nicht in einem Ruhezustand ist, benachrichtigt der Mikrocomputer 745 den Benutzer mittels des Ausgabeabschnitts 743. Die Blutpulswellen werden dann gemessen, wenn der Mikrocomputer 745 einmal festgestellt hat, dass der Benutzer in einem zur Messung der Blutpulswellen geeigneten Ruhezustand ist.
Als nächstes führt der Mikrocomputer 745 eine Wellenformauslesung und die Berechnung der Kreislaufparameter durch. Nämlich liest der Mikrocomputer 745 den Wellenformwert der Blutpulswelle eines einzelnen Schlags aus dem Wellenformextraktionsspeicher 744 aus und verwendet einen FTT-Prozess, um das Blutpulswellenspektrum (Amplituden- und Phaseninformation) zu erhalten. Der Wert eines Parameters, z. B. der Induktivität L, im idealisierten Vierparametermodell wird dann basierend auf diesem Spektrum berechnet. Die anderen Parameter werden dann berechnet basierend auf dem Wert der Induktivität L und der Wellenform einer Blutpulswelle eines einzelnen Schlags. Der Mikrocomputer 745 schreibt dann die somit erhaltenen Kreislaufparameter zusammen mit Information in den Speicher 741, welche die aktuelle Zeit und das aktuelle Datum angibt.
(2) Regulierung der Duftemission
Die Betriebsweise zum Regulieren der Duftemission unterscheidet sich zwischen dem Fall, in welchem einer der Modi 1 bis 6 gewählt wird, und dem Fall, in welchem Modus 7 gewählt wird. Der Betrieb in jedem Fall wird unten erläutert.
1. Wahl eines der Modi 1 bis 6
Wenn einer dieser Modi ausgewählt wird, so führt der Mikrocomputer 745, wenn einmal eine vorbestimmte Zeit spät in der Nacht erreicht ist, eine Verarbeitung aus, um zu bestimmen, wann Duft freizusetzen ist. Nämlich liest der Mikrocomputer 745 vergangene Kreislaufparameter aus, die über ein festgelegtes Zeitintervall (eine bestimmte Anzahl von Tagen) erhalten wurden, die im Speicher 741 gespeichert wurden, und berechnet den Übergangsmittelwert für die Zeiten, zu denen ein bestimmter Parameter (z. B. der Widerstand RT) sein Maximum erreicht und zu denen dieser sein Minimum erreicht. Basierend auf den Ergebnissen dieser Berechnungen erhält der Mikrocomputer 745 die Zeitperioden, während welcher sich der Benutzer von einem ruhigen zu einem erregten Zustand bewegt (Perioden TA und TC in 123), und die Zeitperioden, zu denen sich der Benutzer von einem erregten zu einem ruhigen Zustand bewegt (Perioden TB und TD in 123). Als nächstes setzt der Mikrocomputer 745 Duftemissionsbefehle derart, dass der geeignete Duft des gewählten Modus zu einer bestimmten Tageszeit (z. B. in der Mitte der Zeitperiode) in der wie oben bestimmten Zeitperiode freigesetzt wird. Wenn z. B. der gewählte Modus der Modus 5 ist, so führt der Mikrocomputer 745 die folgenden vier Arten von Zeitintervalleinstellungen für die Duftemission aus.

– Ansteuerung des zweiten Duftemissionsmittels 600 zu einer vorbestimmten Tageszeit in der Zeitperiode TA
– Ansteuerung des ersten Duftemissionsmittels 500 zu einer vorbestimmten Tageszeit in der Zeitperiode TB
– Ansteuerung des zweiten Duftemissionsmittels 600 zu einer vorbestimmten Tageszeit in der Zeitperiode TC
– Ansteuerung des ersten Duftemissionsmittels 500 zu einer vorbestimmten Tageszeit in der Zeitperiode TD

Zu den spezifizierten Zeiten über den Tag sendet der Mikrocomputer 745 dann eine Ansteueranweisung an das Duftemissionsmittel. Wenn eine Ansteueranweisung durch den Mikrocomputer 745 erzeugt wird, so emittieren die ersten und zweiten Duftemissionsmittel 500, 600 ihre entsprechenden Düfte von den Strahllöchern 772 bzw. 773 nach außen. Der Duft wird vom Tank 561 zur Mikropumpe 501 abgezapft. Falls der Mikrocomputer 745 ein Anomalieerfassungssignal von dem ersten oder zweiten Duftemissionsmittel 500, 600 empfängt, so führt dieser die Anzeige eines Alarms am Ausgabeabschnitt 743 durch. Wenn eine Duftemission nicht in einer normalen Weise ausgeführt wird, so wird der Benutzer demzufolge unmittelbar über diesen Umstand informiert, so dass eine prompte Einstellung etc. der Emissionsmittel durchgeführt werden kann.
Wenn die Duftemission beendet ist, so wird die Menge des emittierten Dufts basierend auf der Anzahl von Malen berechnet, mit welcher der Ansteuerbefehl erzeugt wurde. Die Freigabemenge und die Art des emittierten Dufts werden als Freigabespeicherinformation in den Speicher 741 geschrieben. Ferner wird eine Summe für die bis zu diesem Zeitpunkt emittierte Menge an Duft für jeden Duft erhalten und ebenfalls in den Speicher 741 geschrieben. Wenn diese Summe einen vorbestimmten Wert überschreitet, so sendet der Mikrocomputer 745 eine Warnausgabeanweisung an den Ausgabeabschnitt 743. Der Ausgabeabschnitt 743 alarmiert dann den Benutzer zum Wechseln des Tanks 561 mittels einer Beleuchtung einer Alarmlampe oder dergleichen. Auf diese Weise wird der Benutzer alarmiert, wenn es Zeit ist, den Duft aufzufüllen.
2. Auswahl von Modus 7
Der Mikrocomputer 745 liest auch in diesem Modus die Kreislaufparameter aus, die zu vorbestimmten Zeiten spät in der Nacht im Speicher 741 aufgezeichnet werden. Basierend auf dieser Auslesung bestimmt der Mikrocomputer 745 die Zeitperioden, in welchen, der Benutzer von einem ruhigen zu einem erregten Zustand übergeht (Perioden TA und TC), und von einem erregten zu einem ruhigen Zustand übergeht (Perioden TB und TD) (siehe 123). In diesem Modus wird eine Duftemission in den somit bestimmten Zeitperioden ausgeführt basierend auf der Beobachtung von zeitlichen Veränderungen in Kreislaufparametern und den beobachteten Ergebnissen.
Nämlich misst der Mikrocomputer 745 regelmäßig die Kreislaufparameter während einer der Perioden TA, TB, TC und TD während des ganzen Tages. Der Mikrocomputer 745 bestimmt dann, ob die gerade erhaltenen Kreislaufparameter gegenüber ihren zuvor erhaltenen Werten steigen oder fallen. Dann bestimmt der Mikrocomputer 745, ob die zeitliche Veränderung in den Kreislaufparametern entgegengesetzt zu derjenigen ist, die normalerweise zu dieser Periode des Tages in den Kreislaufparametern des Benutzers stattfinden sollte. Falls der Mikrocomputer 745 bestimmt, dass die in den Kreislaufparametern stattfindende zeitliche Veränderung der normalerweise auftretenden entgegengesetzt ist, dann wird Duft freigesetzt, um dieses irreguläre Veränderungen zu regulieren.
Beispielsweise nimmt der Widerstand Rp normalerweise während der vorerwähnten Periode TA ab, wenn sich der Benutzer von einem ruhigen zu einem erregten Zustand bewegt. Ein abnehmender Widerstand RP während dieser Periode wäre normal, und gibt an, dass keine Einstellung des internen Zustands des Benutzers erforderlich ist. Ein steigendes RP während dieser Periode ist jedoch der normalerweise für den Benutzer auftretenden Veränderung in diesem Kreislaufparameter entgegengesetzt. In diesem Fall sendet der Mikrocomputer 745 dann eine Ansteueranweisung zu dem zweiten Duftemissionsmittel 600 zur Freigabe von Sandelholzduft. Dem Anstieg im Widerstand RP und somit dem Übergang zu einem ruhigen Zustand wird dadurch entgegengesteuert. Im Gegensatz dazu steigt der Widerstand RP normalerweise während der Periode TB. Wenn daher RP während dieser Periode abnimmt, so sendet der Mikrocomputer 745 eine Ansteueranweisung zum ersten Duftemissionsmittel 500 zur Freigabe von Lavendelduft, wodurch der Abfall des Widerstands RP angehalten wird.
Auf diese Weise wird die Steuerung der Duftemission ausgeführt basierend. auf Änderungen der Kreislaufparameter über die Zeit. Eine Steuerung oder Förderung des Zustands der Ruhe oder Erregung des Benutzers wird automatisch ausgeführt mit einem optimalen Timing unter Verwendung dieser Duftemission. Demzufolge ist es möglich, die Kondition des Benutzers über die Zeit entsprechend gewünschten Rhythmusveränderungen zu steuern.
Ausführungsform 2
Im Gegensatz zu der Arzneifreigabevorrichtung von Ausführungsform 1, bei welcher eine Regulation der Duftemission ausgeführt wurde basierend auf der Form der Blutpulswellenformen, wird bei dieser Ausführungsform die Duftemission basierend auf LF, HF und [LF/HF] gesteuert. Die folgende Erläuterung wird anhand von [LF/HF] als ein repräsentatives Beispiel dieser Indikatoren gegeben. Die Steuerung wird jedoch in der gleichen Weise ausgeführt, wenn LF oder HF eingesetzt werden, mit der Ausnahme, dass die Art des im Falle von HF zu emittierenden Duftes umgekehrt ist.
Struktur der Vorrichtung
Die Struktur dieser Ausführungsform ist identisch zu derjenigen der ersten Ausführungsform.
Betrieb der Vorrichtung
(1) Regelmäßige Messung und Spektralanalyse der Blutpulswelle
Wie es oben erläutert wurde, werden regelmäßige (z. B. in zwei Stunden-Intervallen) Zeitgeberunterbrechungen bezüglich des Mikrocomputers 745 erzeugt. Zu diesen Zeiten führt der Mikrocomputer 745 dann die folgende Zeitinterruptroutine aus.
Zu Beginn, wie in Ausführungsform 1, werden die Wellenformen und die Spitzeninformation dieser Wellenformen erfasst bzw. gesammelt. Bei dieser Ausführungsform wird die Blutpulswellenaufnahmeverarbeitung bei jeder Messung, z. B. alle 30 Sekunden, ausgeführt. Dann werden die aufgenommenen Blutpulswellenformen und [LF/HF] berechnet und zusammen mit der Zeit, zu der diese Messungen durchgeführt wurden, im Speicher 741 gespeichert.
Die oben beschriebene regelmäßige Messung und die Spektralanalyse der Blutpulswelle werden alle zwei Stunden ausgeführt.
(2) Regulierung der Duftemission
Wie bei Ausführungsform 1 unterscheidet sich auch bei dieser Ausführungsform der Betrieb zur Regulierung der Duftemission in dem Fall, in welchem einer der Modi 1 bis 6 ausgewählt wird, und in dem Fall, in welchem Modus 7 ausgewählt wird. Die Betriebsweisen für jeden Fall werden unten erläutert.
1. Auswahl eines der Modi 1 bis 6
Der Mikrocomputer 745 bestimmt die Periode der Duftemission zu einer vorbestimmten Zeit spät in der Nacht. Nämlich liest der Mikrocomputer 745 aus dem Speicher 741 die [LF/HF]-Werte für eine festgelegte Anzahl von vergangenen Tagen (z. B. die vergangene Woche) aus und erhält einen mittleren [LF/HF]-Wert in jeder Zeitperiode. Dann berechnet der Mikrocomputer 745 die Tageszeit, zu welcher der Mittelwert von [LF/HF] seine Maximum- und Minimumwerte erreicht.
Als nächstes, basierend auf diesen berechneten Ergebnissen, erhält der Mikrocomputer 745 die Zeitperioden, während welcher der Benutzer sich von einem ruhigen zu einem erregten Zustand bewegt, und von einem erregten zu einem ruhigen Zustand bewegt. Der Mikrocomputer 745 setzt dann Duftemissionsbefehle derart, dass in den erhaltenen Zeitperioden ein geeigneter Duft des gewählten Modus zu einer bestimmten Tageszeit (z. B. in der Mitte der Zeitperiode) freigesetzt wird.
Danach, wenn die bestimmte Zeit des Tages erreicht ist, führt der Mikrocomputer 745 die Duftemission aus, indem das erste Duftemissionsmittel 500 oder das zweite Duftemissionsmittel 600 angesteuert wird. Wenn die Duftemission beendet ist, so wird, wie bei Ausführungsform 1, das Volumen des emittierten Duftes berechnet und zusammen mit der Art des emittierten Duftes als Freisetzungsaufzeichnungsinformation im Speicher 741 gespeichert. Außerdem wird die kumulative Summe für die emittierte Menge für jeden Duft erhalten und im Speicher 741 gespeichert.
2. Auswahl von Modus 7
Wie bei der obigen Ziffer 1. bestimmt der Mikrocomputer 745 den mittleren Wert von [LF/HF] über eine Periode einer Woche aus [LF/HF]-Werten, die im Speicher 741 gespeichert sind. Dann berechnet der Mikrocomputer 745 die Tageszeiten, zu welchen dieser Mittelwert sein Maximum und Minimum erreicht. Als nächstes, basierend auf dem somit erhaltenen Tageszeiten, erhält der Mikrocomputer 745 die Zeitperioden, während welcher der Benutzer von einem ruhigen zu einem erregten Zustand und von einem erregten zu einem ruhigen Zustand übergeht. Als nächstes, während des folgenden Tages, führt der Mikrocomputer 745 eine Regulierung der Duftemission basierend auf einer Überwachung von zeitlichen Veränderungen im [LF/HF] während der erhaltenen Zeitperiode und den Ergebnissen dieser Überwachung aus.
Mit anderen Worten misst der Mikrocomputer 745 regelmäßig den Wert von [LF/HF] und bestimmt, ob der aktuelle [LF/HF]-Wert gegenüber seinem vorangegangenen Wert steigt oder fällt. Dann bestimmt der Mikrocomputer 745, ob die zeitlichen Veränderungen in diesen Werten denjenigen entgegengesetzt sind, welche normalerweise während der Zeitperiode stattfinden, die der Tageszeit zugeordnet ist, zu welcher die regelmäßige Messung durchgeführt wurde. Falls bestimmt, dass die Veränderung der normalerweise auftretenden Veränderung entgegengesetzt ist, so wird Duft freigesetzt, um diese anormale Veränderung zu regulieren.
Beispielsweise ist ein sinkender [LF/HF]-Wert in einer Zeitperiode, während welcher der Benutzer sich von einem ruhigen zu einem erregten Zustand bewegen sollte, der normalerweise stattfindenden zeitlichen Veränderung entgegengesetzt. Dementsprechend sendet der Mikrocomputer 745 einen Ansteuerbefehl zum zweiten Duftemissionsmittel 600, um Sandelholzduft freizusetzen, was bewirkt, dass der Benutzer sich in einen Zustand der Erregung bewegt. Ferner, falls der [LF/HF]-Wert während einer Zeitperiode steigt, in welcher der Benutzer sich von einem erregten zu einem ruhigen Zustand bewegen sollte, so sendet der Mikrocomputer 745 einen Ansteuerbefehl zum ersten Duftemissionsmittel 500, um Lavendelduft freizusetzen, wodurch der Benutzer in einen ruhigen Zustand bewegt wird.
Ausführungsform 3
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform ähnelt derjenigen von Ausführungsform 2 insofern als die Duftemission basierend auf einer Information betreffend die Blutpulstidenwelle ausgeführt wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich jedoch insofern als RR50 als der physiologische Zustand eingesetzt wird.
Struktur der Vorrichtung
Die Struktur dieser Ausführungsform ist identisch zu derjenigen der ersten und zweiten Ausführungsformen.
Betrieb der Vorrichtung
(1) Regelmäßige Messung des Blutpulses
Wie es oben beschrieben wurde, werden periodische (z. B. in zwei Stunden-Intervallen) Zeitgeberunterbrechungen bezüglich des Mikrocomputers 745 erzeugt. Zu diesen Zeiten führt dann der Mikrocomputer 745 die folgende Zeitgeberinterruptroutine aus.
Zunächst werden, wie in Ausführungsform 2, die Wellenformen und die Spitzeninformation dieser Wellenformen gesammelt und aufgezeichnet. Wenn eine Messphase beendet ist, so führt der Mikrocomputer 745 eine Spitzenerfassung an jedem Blutpuls der während der Messperiode erhaltenen Blutpulswelle aus. RR50 wird berechnet und zusammen mit der Zeit, zu welcher Messungen ausgeführt wurden, im Speicher 741 gespeichert.
Die oben beschriebenen regelmäßigen Messungen der Blutpulswelle werden in einem zwei Stunden-Intervall während des ganzen Tages ausgeführt.
(2) Steuerung der Duftemission
Mit der Ausnahme, dass der Betrieb zur Regulierung der Duftemission hier RR50 anstatt [LF/HF]-Werte einsetzt, ist die Betriebsweise dieser Ausführungsform identisch derjenigen der zweiten Ausführungsform. Wie es oben erläutert wurde, gibt ein größerer [LF/HF]-Wert einen erregteren Zustand an, wohingegen ein kleinerer [LF/HF]-Wert einen ruhigeren Zustand angibt. Im Gegensatz dazu, in dem Fall von RR50-Werten, gibt ein größerer Wert einen ruhigeren Zustand an, wohingegen ein kleinerer Wert einen erregteren Zustand angibt. Dementsprechend sind die Auswahlstandards für die Duftemission in der Duftemissionssteuerung denjenigen der zweiten Ausführungsform entgegengesetzt.
(Modifikationen)

1. Die vorliegende Vorrichtung kann in einem Zubehör oder einer Brille integriert werden.
2. Die vorherigen Ausführungsformen setzten zwei Duftemissionsmittel ein. Es kann jedoch auch eine Vorrichtung konstruiert werden; die lediglich eine Art von Duft freisetzt.
3. Im Modus 7 wird Duft freigesetzt, wenn Kreislaufparameter während einer bestimmten Zeitperiode sich in einer Weise ändern, die der Änderung entgegengesetzt ist, die in der Vergangenheit während dieser Zeitperiode auftrat (d. h. ansteigend wenn diese abfallend sein sollte etc.). Dieser Modus kann jedoch modifiziert werden. Nämlich kann anstatt oder zusätzlich zu Modus 7 ein Modus vorgesehen werden, bei welchem Duft freigesetzt wird, wenn während einer bestimmten Zeitperiode Kreislaufparameter gemessen werden, die außerhalb von Streuungsgrenzen liegen (z. B. Mittelwert E ± 3s, wobei s die Standardabweichung ist), welche aus Parameterwerten über die vorangegangenen letzten Tage bestimmt wurden, wobei dieser Duft ein Duft ist, welcher bewirkt, dass die Kreislaufparameter in den Bereich der Streuungsgrenzen zurückkehren.
4. Die vorangegangenen Ausführungsformen setzten Lavendel und Sandelholz als die Düfte zur Veränderung der Kreislaufparameter ein. Ob ein bestimmter Duft geeignet ist, wird jedoch zu einem gewissen Grad entsprechend individueller Unterschiede variieren. Dementsprechend können, abhängig vom Benutzer, Düfte besser zur Erzeugung von Effekten der Ruhe und Erregung geeignet sein, die verschieden von Sandelholz und Lavendel sind. Wenn die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsformen verwendet wird, so ist es daher wünschenswert, zunächst die Art von Duft zu ermitteln, die am besten in das erste Duftemissionsmittel 500 oder das zweite Duftemissionsmittel 600 eingesetzt wird. Die vorangegangene Erläuterung wurde anhand des Fall gegeben, bei welchem Lavendel und Sandelholz als Beispiele von Arzneien eingesetzt wurden. Vorausgesetzt, dass eine Korrelationsbeziehung wie oben beschrieben mit dem physiologischen Zustand besteht, so können dann jedoch andere Düfte als Lavendel und Sandelholz eingesetzt werden, oder Substanzen, die von einem Duft verschieden sind, verwendet werden.
5. Zwei manuelle Schalter können den obigen Ausführungsformen hinzugefügt werden, so dass Lavendel beim Bedienen des ersten Schalters freigesetzt wird und Sandelholz beim Bedienen des zweiten Schalters freigesetzt wird.
6. Die Phase einer hohen harmonischen Welle, z. B. der vierten harmonischen Welle, bezüglich der Grundwelle kann erfasst werden mittels einer Spektralanalyse der Blutpulswelle, und die Steuerung der Duftemission kann basierend auf diesem Wert ausgeführt werden. Mit anderen Worten konnten die Erfinder in Versuchen bestätigen, dass Änderungen in jeder Phase der zweiten, dritten und vierten höheren harmonischen Wellen sowie in der Amplitude der dritten höheren harmonischen Welle auftreten, wenn die Versuchspersonen unter Stress stehen. Beispielsweise in dem Fall eines physischen Stresses wie dem Eintauchen einer Hand in Wasser bei einer Temperatur von 4°C bestätigten die Erfinder aus einer Überprüfung der Blutpulswellen von 8 Versuchspersonen, dass Änderungen in den Phasen der zweiten, dritten und vierten höheren harmonischen Wellen sowie in der Amplitude der dritten höheren harmonischen Welle zu 95% der Zeit auftraten. Ferner, im Fall eines psychologischen Stresses, wie etwa dem Erfordernis für Versuchspersonen, von 1000 in wiederholter Weise 9 zu subtrahieren, bestätigten die Erfinder anhand einer Überprüfung der Blutpulse von 8 Versuchspersonen, dass Änderungen in der Phase der vierten höheren harmonischen Welle zu 95% der Zeit auftraten.
7. Die Anzahl von Herzschlägen kann anstatt RR50 in Ausführungsform 3 eingesetzt werden. Wie es allgemein bekannt ist, wird eine negative Korrelation zwischen RR50 und der Anzahl der Herzschläge beobachtet. Durch Ausführen einer Steuerung der Duftemission, bei welcher die Auswahl des Duftes entgegengesetzt zu derjenigen der dritten Ausführungsform (d. h. identisch zu der zweiten Ausführungsform) ist, konnten dementsprechend die gleichen Wirkungen wie oben beschrieben erzielt werden. Außerdem können die verschiedenen Werte der Körpertemperatur, der Blutpulsanzahl oder dergleichen, erhalten aus der Wellenform von dem Elektrokardiogramm, eingesetzt werden.
8. Die Emission des Duftes oder einer anderen Arznei kann ausgeführt werden gemäß einer Tasteneingabe durch den Benutzer.
9. Es ist auch akzeptabel, die Vorrichtung derart auszulegen, dass, nachdem der Benutzer vor dem Messen der Blutpulswellen einen Zustand der Ruhe eingenommen hat, er den Eingabeabschnitt 742 benutzen kann, um der Vorrichtung diesen Umstand mitzuteilen. In diesem Fall ist es auch günstig, dem Benutzer ein Mittel zum Bestimmen, ob seine Position geeignet zum Durchführen von Blutpulswellenmessungen ist, bereitzustellen. Dies kann bewerkstelligt werden durch Informieren des Benutzers von der Tauglichkeit seiner Position, wie durch den Ausgangswert des physische Aktivität-Detektors 756 bestimmt.

Es ist auch akzeptabel, den Mikrocomputer 745 dazu auszulegen, stetig hinsichtlich eines beruhigten Zustands unter Verwendung des physische Aktivität-Detektors 756 zu erfassen und dann die Erfassung der Blutpulswelle nur auszuführen, wenn der Benutzer für ein bestimmtes Zeitintervall in einem Zustand der Ruhe ist.
Anstatt eines Wartens bis der Benutzer einen Ruhezustand eingibt kann außerdem die Messung der Blutpulswelle und der physischen Aktivität über eine bestimmte Zeitperiode ausgeführt werden, wobei die gemessenen Werte dann zusammen im Speicher 741 gespeichert werden. Basierend auf den gemessenen Ergebnissen der Messungen zur physischen Aktivität kann nur diejenige Blutpulswellenmessung zum Erhalten der Blutpulswelleninformation gewählt werden, die aufgenommen wurde als der Benutzer für eine bestimmte Zeitperiode in einem Zustand der Ruhe war.

10. Bei jeder der vorangegangenen Ausführungsformen ist es akzeptabel, die Wirkung einer Arznei, wie einem Duft, zu erfassen und dann den Benutzer über diesen Umstand zu informieren. Nämlich misst der Mikrocomputer 745 nach Anweisung einer Emission eines Duftes Blutpulswellen im Benutzer, berechnet den physiologischen Zustand und bestimmt dann, ob der erhaltene physiologische Zustand (der abhängig von den oben beschriebenen Modi variieren wird) einen gewünschten Zustand erreicht hat oder nicht. Wenn eine Wirkung einmal festgestellt ist, bestimmt der Mikrocomputer 745, dass es nicht erforderlich ist, noch weiter Duft zu emittieren und informiert den Benutzer über den Ausgabeabschnitt 743 über diesen Umstand.
11. Wenn eine Arznei emittiert wird, so ist es zulässig, eine Erfassung der Blutpulswellenform auszuführen und dem Organismus die Arznei zwischen aufeinanderfolgenden Blutpulsabgaben (d. h. zwischen aufeinanderfolgenden Wellenformen) von Blut von dem Herzen (d. h. Blutpulszyklus) abzugeben. Auf diese Weise kann die Emission eines pharmakologischen Mittels ausgeführt werden, wenn der interne Druck des subkutanen Gewebes niedrig ist, was die Effizienz der Emission verbessert, um extrem effektiv zu sein.

Teil 4: Einschlafvermeidungsvorrichtung
Es werden nun einige Beispiele von Anwendungen erläutert, bei welchen eine Diagnose und Steuerung ausgeführt wird basierend auf dem physiologischen Zustand (Indikatoren der Blutpulswellenfluktuation), wobei die regelmäßigen Veränderungen davon berücksichtigt werden. Die unten erläuterte Einschlafvermeidungsvorrichtung ist nicht eine Vorrichtung zum direkten Steuern des physiologischen Zustands sondern eine Vorrichtung zum Steuern einer externen Ausstattung (z. B. eines Automobils). Ferner wird die Erläuterung aus der Perspektive der "Steuerung" gegeben.
In den letzten Jahren haben sich zahlreiche Unfälle ereignet auf Grund eines Einschlafens von Fahrern während der Bedienung eines Automobils. Es wurde eine Vielzahl von Vorrichtungen vorgeschlagen, um ein Auftreten davon zu vermeiden. Ein Beispiel, welches in Betracht gezogen werden kann, ist eine am Lenkrad angefügte Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung sind Leiter an den linken und rechten Seiten des Lenkrads angefügt, und es werden Messungen des Widerstands des Fahrers durchgeführt, indem beide Hände des Fahrers in stetigem Kontakt mit dem Leiter stehen. Falls der Fahrer einschläft und seine Hand vom Lenkrad fällt, so verändert sich der Widerstandswert zwischen den Leitern. Demzufolge wird wahrgenommen, dass der Fahrer eingeschlafen ist, und es wird ein Warnton an den Fahrer ausgegeben. Auf diese Weise wird es möglich, das Auftreten eines Unfalls auf Grund eines Einschlafens des Fahrers zu vermeiden.
Andere Vorrichtungen können Veränderungen in Herzschlägen einsetzen, die aus Messungen im Elektrokardiogramm des Fahrers erhalten werden, oder Veränderungen in der Atmung des Fahrers.
Bei der oben beschriebenen Methode, bei welcher Leiter am Lenkrad angefügt sind, ist es jedoch nicht möglich, hinsichtlich eines Einschlafzustandes genau zu überwachen, wenn der Fahrer nur mit einer Hand fährt oder Handschuhe trägt. Außerdem sind die verwendeten Vorrichtungen bei den Methoden, welche Veränderungen im Herzschlag oder der Atmung einsetzen, groß und somit nicht komfortabel vom Fahrer mitzuführen.
Die hier beschriebene Vorrichtung ist zum Lösen dieser Probleme vorgesehen durch Erfassen eines Einschlafzustands basierend auf einer Analyse des Wachsamkeitsgrads des menschlichen Körpers aus der Aktivität der davon erhaltenen Blutpulswellen.
Ausführungsform 1
Die Einschlafvermeidungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erfasst Einschlafzustände basierend auf der Korrelationsbeziehung, die zwischen der in der Blutpulswelle enthaltenen Information und dem Grad an Wachsamkeit im menschlichen Körper besteht. In diesem Fall wird eine Anzahl von gemessenen Größen, die aus der Blutpulswelle erhalten werden, als Indikatoren eingesetzt, um den Wachsamkeitsgrad im menschlichen Körper zu bestimmen. LF, HF, [LF/HF] und RR50 werden unten als spezielle Beispiele verwendet. Aus der obigen Korrelationsbeziehung ergibt sich, dass der physiologische Zustand ruhiger wird, wenn der Einschlafzustand tiefer wird. Beispielweise ist anzunehmen, dass RR50 allmählich größer wird, wenn der Einschlafzustand fortschreitet. Dementsprechend ist es möglich, einen Einschlafzustand durch Erfassen der Veränderung in diesen Indikatoren zu erfassen.
Struktur der Vorrichtung
126 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur dieser Vorrichtung zeigt. Der Benutzer der Vorrichtung (z. B. ein Automobilfahrer oder Zugführer) trägt die in 127 gezeigte Armbanduhr 790, wobei die in 126 gezeigte Vorrichtung im Inneren dieser Armbanduhr 790 integriert ist.
In 126 ist eine CPU 781 ein zentrales Teil zum Steuern jeder Schaltung im Inneren der Vorrichtung. Die Funktion der CPU 781 wird unten erläutert.
Steuerprogramme und Steuerdaten für die CPU 781 sind in einem ROM 782 gespeichert.
Ein temporärer Speicher 783 ist eine Art von RAM, der als ein Betriebsbereich verwendet wird, wenn die CPU 781 Berechnungen ausführt.
Ein Blutpulswellendetektor 784 misst stetig die Blutpulswelle an der Radiusarterie des Benutzers und gibt das gemessene Ergebnis als ein Analogsignal aus.
Der A/D-Wandler 785 quantifiziert das Analogsignal, wandelt es in ein Digitalsignal und gibt dieses aus.
Ein Datenspeicher 786, der ein aus einem batteriegesicherten RAM oder dergleichen gebildeter nicht-flüchtiger Speicher ist, speichert LF-, HF-, LF/HF- und RR50-Werte, die basierend auf der Blutpulswelle berechnet wurden, und basierend auf Daten wie die Blutpulswellenformen, die durch die GPU 781 vom A/D-Wandler 785 aufgenommen werden.
Eine Uhrenschaltung 787 erzeugt die Zeit des Tages, die an der Armbanduhr 790 angezeigt wird. Die CPU 781 liest die Zeit aus der Zeitschaltung 787 aus, um die aktuelle Zeit zu kennen.
Eine Bedieneinrichtung 788 ist mit einer Vielzahl von Knöpfen versehen, die an der Armbanduhr 790 vorgesehen sind. Die Bedieneinrichtung 788 erfasst das Drücken dieser Knöpfe und gibt die Art des gedrückten Knopfes aus.
Ein Summer 789 erzeugt einen an den Benutzer gerichteten Warnton basierend auf Befehlen zum Starten oder Stoppen des Tonbetriebs von der CPU 781. In der Praxis kann dieser Summer 789 ein Alarmmechanismus sein, der an einer kommerziell erhältlichen Digitalarmbanduhr angefügt ist.
Eine I/O-Schnittstelle 850 führt eine Kommunikation zwischen der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und einer externen Einrichtung aus und ist äquivalent der in Kapitel 5, Abschnitt 3 erläuterten I/O-Schnittstelle. Durch Einsatz der I/O-Schnittstelle 850 kann im Datenspeicher 786 gespeicherte Information wie die Werte von LF, HF, LF/HF und RR50 zu einer externen Einrichtung übertragen werden.
Ein Beschleunigungssensor 851 ist ein Beispiel eines physische Aktivität-Erfassungsmittels zum Aufnehmen der physischen Aktivität des Benutzers der Vorrichtung. Ein A/D-Wandler 852, welcher die gleiche Struktur wie der A/D-Wandler 785 besitzt, wandelt die Ausgabe von dem Beschleunigungssensor 851 in ein Digitalsignal und gibt das Digitalsignal weiter zu einem Bus.
Die in 127 gezeigte Armbanduhr besitzt zwei Modi: einen Normalverwendungsmodus, während welchem die Vorrichtung als eine gewöhnliche Armbanduhr verwendet wird und einen Überwachungsmodus, während welchem die Vorrichtung den Einschlafzustand des Benutzers erfasst und eine Warnung ausgibt.
In dieser Figur bezeichnet die Zahl 791 den Hauptkörper einer Armbanduhr, die mit einer Zeitanzeige 792 an deren oberer Oberfläche versehen ist, um die Zeit und das Datum in der gleichen Weise wie bei einer gewöhnlichen Armbanduhr anzuzeigen. Ein Zeiteinstellknopf 794 (Schaft) zum Einstellen der Zeit, und ein Modusumstellknopf 795 sind an der rechten seitlichen Fläche des Uhrenhauptkörpers 790 vorgesehen. Der Modusumstellknopf 795 ist vorgesehen zum Umschalten zwischen dem Normalverwendungsmodus und dem Überwachungsmodus. Jedes Mal wenn dieser Knopf gedrückt wird, so findet ein Umschalten zwischen den zwei Modi statt. Der Normalverwendungsmodus wird initialisiert, wenn eine Stromquelle eingesetzt wird.
Wie es in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 4 erläutert wurde, bezeichnen die Zahlen 47, 48 und 49 außerdem einen Druck-Blutpulswellensensor, einen Halter bzw. ein Armbanduhrenband.
Betrieb der Vorrichtung
Es wird nun der Fall erläutert, in welchem die Erfassung eines Einschlafzustands unter Verwendung von RR50 als der oben beschriebene Indikator ausgeführt wird.
(1) Übergang zum Überwachungsmodus
Der Vorrichtungsbenutzer drückt den Moduseinstellknopf 795 der Armbanduhr 790 bevor er z. B. beginnt, ein Kraftfahrzeug zu bedienen. Die Bedieneinrichtung 788 erfasst das Drücken des Knopfes und sendet eine Meldung zur CPU 781 dahingehend, dass der Umstellknopf 795 gedrückt wurde. Die CPU 781 stellt die Vorrichtung von dem aktuellen Normalverwendungsmodus auf den Überwachungsmodus um, wodurch die Funktion zum Überwachen eines Einschlafzustands während des Fahrens ermöglicht wird.
(2) Aufnahme der Blutpulswellenform
Der Blutpulwellendetektor 784 misst stetig die Blutpulswelle an der Radiusarterie des Benutzers. Dieses gemessene Ergebnis wird am A/D-Wandler 785 in ein Digitalsignal gewandelt und zu einem gemeinsamen Bus ausgegeben. Die CPU 781 liest diese digitalen Daten während eines vorbestimmten Zeitintervalls aus, wenn der Überwachungsmodus einmal wie oben beschrieben durch das Drücken des Knopfes ermöglicht ist. Die ausgelesenen Digitaldaten werden zusammen mit der aktuellen Zeit, die aus der Ohrenschaltung 787 ausgelesen wird, im Datenspeicher 786 gespeichert.
Folgendes kann jedoch durchgeführt werden, um die Blutpulswelle noch genauer zu messen. Nämlich liest die CPU 781 die Ausgabe des Beschleunigungssensors 581 über den A/D-Wandler 852 aus und nimmt diese auf, und speichert diese Ausgebe im temporären Speicher 783. Die CPU 871 trifft dann eine Entscheidung darüber, ob der Ausgabewert des Beschleunigungssensors 851 anzeigt, dass der Benutzer in einem Zustand der Ruhe ist, oder nicht. Da es von Bedeutung ist, dass die Messung der Blutpulswelle nicht genau sein wird, falls der Benutzer nicht in einem Zustand der Ruhe ist, wird ein Summer 789 oder dergleichen durch die CPU 781 eingesetzt, um in diesem Fall den Benutzer zu informieren. Blutpulswellenmessungen werden dann ausgeführt, nachdem einmal bestätigt ist, dass der Benutzer in einem Zustand der Ruhe ist.
(3) Analyse der Blutpulswellenform
Die CPU 781 analysiert dann die im Datenspeicher 786 gespeicherten Blutpulswellenformen von einer vorbestimmten Zeitperiode in der Vergangenheit und berechnet das RR50. Der berechnete RR50-Wert wird dann zusammen mit der aktuellen, aus der Ohrenschaltung 787 ausgelesenen Zeit im Datenspeicher 786 gespeichert.
(4) Bestimmung des Wachsamkeitszustands und Steuerung eines Warntons
Die CPU 781 berechnet als nächstes RR50 und bestimmt, ob der Benutzer in einem Einschlafzustand ist oder nicht, basierend auf dem berechneten Wert. Nämlich überprüft die CPU 781 die Größenbeziehung zwischen dem berechneten RR50-Wert und einem vorbestimmten Standardwert und bestimmt, dass der Benutzer in einem Einschlafzustand ist, falls der berechnete RR50-Wert größer als der Standardwert ist. Die CPU 781 sendet dann einen Tonwarnbefehl zum Summer 789, der dann einen Warnton erzeugt, um den Benutzer in einen alarmierten Zustand zu versetzen.
Wenn der Benutzer wachsamer wird, so fällt der RR50-Wert allmählich bis dieser schließlich geringer als der vorerwähnte Standardwert wird. Nach Erfassung davon sendet die CPU 781 einen Alarmertönbeendigungsbefehl zum Summer 789 und die Erzeugung des Warntons von dem Summer 789 endet.
Alternativ kann ein in einen Zustand der Wachsamkeit zurückgekehrter Benutzer den Modusumstellknopf 795 drücken. Wenn die CPU 781 eine Mitteilung von der Bedieneinrichtung 788 dahingehend empfängt, dass der Modusumstellknopf 795 gedrückt wurde, so stellt diese die Vorrichtung von dem Überwachungsmodus auf den Normalverwendungsmodus um. Gleichzeitig sendet die GPU 781 einen Befehl zum Summer 789, um das Ertönen des Alarms zu beenden, so dass die Erzeugung des Warntons endet.
Ausführungsform 2
Bei der obigen Ausführungsform 1 wurde eine Warnung ausgeführt, wenn der aktuelle RR50-Wert einen festgelegten Standardwert übersteigt. Es ist jedoch bevorzugt, die regelmäßige Variation in den Indikatoren der Blutpulstidewelle zu berücksichtigen. Die folgende Erläuterung der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform setzt ebenfalls RR50 als den Indikator des physiologischen Zustands ein.
Struktur der Vorrichtung
Die Struktur der Vorrichtung in dieser Ausführungsform ist äquivalent zu derjenigen der ersten Ausführungsform. Indikatoren der Blutpulstidewelle, die über ein festgelegtes Zeitintervall gesammelt werden, werden jedoch sequentiell im Datenspeicher 786 gespeichert.
Betrieb der Vorrichtung
(1) Übergang zum Überwachungsmodus
Wenn der Vorrichtungsbenutzer den Modusumstellknopf 795 drückt, so stellt die CPU 781 die Vorrichtung auf den Überwachungsmodus um und stellt die Ohrenschaltung 787 zur Erzeugung von Interruptsignalen in festgelegten Zeitintervallen ein.
(2) Regelmäßige Periode der Messung von RR50
Jedes Mal, wenn ein Interruptsignal von der Ohrenschaltung 787 in die CPU 781 eintritt, so nimmt die CPU 781 die Radiusarterienblutpulswelle von dem Blutpulswellendetektor 784 über den A/D-Wandler 785 auf, berechnet RR50 und speichert dies im Datenspeicher 786.
(3) Bestimmung des Wachsamkeitszustands und Steuerung des Warntons
Wenn die obige Verarbeitung einmal beendet ist, führt die CPU eine Bestimmung des Einschlafzustands durch. Nämlich liest die CPU 781 RR50-Werte von einer festgelegten Zeitperiode in der Vergangenheit, z. B. einer Woche, aus und berechnet den mittleren Übergang im RR50 über die vergangene Woche. Falls der aktuelle RR50-Wert diesen Mittelwert um einen vorbestimmten Wert übersteigt, so bestimmt die CPU 781, dass der Benutzer in einem Einschlafzustand ist, und erzeugt einen Warnton des Summers 789.
Die nachfolgenden Operationen sind äquivalent zu denjenigen in Ausführungsform 1. Nämlich wacht der Benutzer auf und wird wachsamer oder drückt der Benutzer den Modusumstellknopf 795, so dass die CPU 781 die Vorrichtung in den Normalverwendungsmodus umstellt, was die Erzeugung des Warntons beendet.
Demzufolge kann der Einschlafzustand eines Benutzers bestimmt werden basierend auf dessen täglichem RR50-Pegel. Damit wird eine Fehlerfassung oder ein Versagen der Erfassung eines Einschlafzustandes extrem unwahrscheinlich, was diese Vorrichtung aus der Perspektive der Sicherheit auszeichnet.
Ausführungsform 3
Bei den vorangegangenen Ausführungsformen wurde ein Warnton dem Fahrer ausgegeben, wenn ein Einschlafzustand erfasst wurde. Anstatt des Warnens des Fahrers kann jedoch eine drahtlose Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem Automobil derart beeinflusst werden, dass dann, wenn ein Einschlafzustand beim Fahrer erfasst wird, ein Befehl zu den Fahrzeugbremsen ausgegeben wird, um Bremsdruck am Fahrzeug auszuüben.
Struktur der Vorrichtung
Die Struktur der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in 128 gezeigt. In dieser Figur wurden die gleichen Bezugszahlen für Teile verwendet, welche äquivalente Funktionen zu denjenigen besitzen, die in 126 gezeigt sind, und auf eine Erläuterung davon wird hier verzichtet.
Ein Sender 800, der an der Armbanduhr 790 vorgesehen ist, verstärkt das von der CPU 781 gesendete elektrische Signal derart, dass es geeignet für eine Senderantenne 801 ist. Die Senderantenne 801 wandelt dieses elektrische Signal in Funkwellen und gibt die Funkwellen ab.
Der Fahrer sitzt in einem Fahrzeug 810. Eine Empfangsantenne 811 empfängt die von der Senderantenne 801 gesendeten Funkwellen und wandelt diese in ein elektrisches Signal. Die Empfangsantenne 812 verstärkt dieses elektrische Signal und gibt das verstärkte Signal an die nachfolgende Steuereinrichtung 813 aus. Die folgende Steuereinrichtung 813 steuert den Empfänger 812, eine Bremseinrichtung 814 und die verschiedenen Einrichtung im Fahrzeug 810, die in der Figur nicht gezeigt sind. Die Bremseinrichtung 814 reguliert die Steueroperationen des Fahrzeugs 810 gemäß Befehlen von der Steuereinrichtung 813.
Betrieb der Vorrichtung
In der gleichen Sequenz wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen misst die CPU 781 die Blutpulswellenformen des Fahrers im Überwachungsmodus und analysiert die Ergebnisse, um zu erfassen, ob der Fahrer in einem Einschlafzustand ist. Die CPU 781 sendet das Bremssteuerbefehlssignal zum Sender 800. Dieser Steuerbefehl passiert durch den Sender 800 und wird an der Senderantenne 801 in Funkwellen gewandelt und wird dann außerhalb der Uhr 790 emittiert. Die Funkwellen werden durch die Empfangsantenne 811 empfangen, die an einer Seite des Fahrzeugs 810 vorgesehen ist, und werden in ein elektrisches Signal gewandelt. Dieses elektrische Signal wird am Empfänger 812 verstärkt und zur Steuereinrichtung 813 gesendet. Die Steuereinrichtung 813 empfängt das elektrische Signal vom Empfänger 812 und analysiert diesen Befehl. Wenn die Steuereinrichtung 813 feststellt, dass das elektrische Signal ein Bremssteuerbefehl ist, so gibt diese den Steuerbefehl weiter an die Bremseinrichtung 814. In der Folge hält die Bremseinrichtung 814 das Fahrzeug 810 durch Betätigung der Bremse an.
Wie es oben erläutert ist, ist es mittels jeder der vorangegangenen Ausführungsformen möglich, einen Einschlafzustand bei einem Benutzer mittels einer relativ einfachen Methode der Blutpulswellenerfassung zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Vorrichtung zu realisieren, die nicht groß ist sondern so ausgebildet werden kann, dass eine freie Tragbarkeit derselben gestattet ist. Ferner ist diese Vorrichtung zusätzlich insofern Vorteilhaft, als diese in einer Armbanduhr oder einer anderen tragbaren Einrichtung integriert sein kann, so dass diese das Fahren oder andere Aktivitäten nicht störend beeinflusst.
(Modifikationen)

1. Die Vorrichtung kann in ein Zubehör oder eine Brille integriert werden.
2. Bei der vorangegangenen Ausführungsform wurde eine Bestimmung des Wachsamkeitszustands des Benutzers basierend auf dem RR50-Wert durchgeführt. Anstelle des RR50-Werts ist es jedoch auch möglich, LF, HF oder LF/HF einzusetzen. Nämlich gilt: je kleiner die Amplitude der LF-Komponente ist, je größer die Amplitude der HF-Komponente ist oder je kleiner der Wert von [LF/HF] ist, desto ruhiger ist der physiologische Zustand. In diesem Fall, wenn der Grad an Wachsamkeit des Benutzers bei der in (4) angegebenen Verarbeitung der obigen Ausführungsform 1 bestimmt wird, so kann eine Bestimmung dahingehend, dass der Benutzer in einem Einschlafzustand ist, ausgeführt werden, wenn die Amplitude von LF unter einen Standardwert fällt, der Wert von HF einen Standardwert übersteigt oder der Wert von [LF/HF] unter einen Standardwert fällt.
3. Es muss nicht lediglich eine Lautstärke des Warntons geben. Vielmehr kann die Lautstärke zunehmen oder abnehmen entsprechend der Differenz zwischen dem berechneten RR50-Wert und dem Standardwert.
4. Die LF-, HF-, [LF/HF]- und RR50-Werte müssen nicht separat berücksichtigt werden. Vielmehr können irgendeine Anzahl oder sämtliche dieser Werte berücksichtigt werden, wenn eine Bestimmung darüber getroffen wird, ob ein Warnton auszuführen ist oder nicht.
5. Bei Ausführungsform 3 kann ein Warnmittel wie ein Summer 789 oder dergleichen an der Fahrer ausgegeben werden zusammen mit der Operation zur Betätigung der Bremse und dem Anhalten des Fahrzeugs.
6. Eine noch größere Wirkung kann erzielt werden durch Ausführen einer Warnung unter Verwendung eines Summers oder dergleichen, wobei auch ein Duft mit einer stimulierenden Wirkung, wie der bei der oben beschriebenen Duftemissionssteuerung eingesetzte, abgestrahlt wird.
7. Es ist auch akzeptabel die Vorrichtung derart auszulegen, dass, nachdem der Benutzer einen Zustand der Ruhe vor dem Messen der Blutpulswellen angenommen hat, dieser die Bedieneinrichtung 788 benutzen kann, um der Vorrichtung diesen Umstand mitzuteilen. In diesem Fall ist es auch günstig, dem Benutzer ein Mittel zum Bestimmen, ob dessen Position zum Durchführen von Blutpulswellenmessungen geeignet ist, bereitzustellen. Dies kann bewerkstelligt werden durch Informieren des Benutzers von der Tauglichkeit seiner Position, wie es durch den Ausgangswert des Beschleunigungssensors 851 bestimmt wird.

Es ist auch akzeptabel, die CPU 781 für eine stetige Erfassung hinsichtlich eines ruhigen Zustands unter Verwendung des Beschleunigungssensors 851 auszubilden und dann eine Erfassung der Blutpulswelle lediglich dann auszuführen, wenn der Zustand der Ruhe für ein vorbestimmtes Zeitintervall auftritt.
Anstatt eines Wartens auf eine Eingabe eines Ruhezustands durch den Benutzer kann darüber hinaus eine Messung der Blutpulswelle und physischen Aktivität über eine bestimmte Zeitperiode ausgeführt werden, wobei die gemessenen Werte dann zusammen im Speicher 786 gespeichert werden. Basierend auf den gespeicherten Ergebnissen der Messungen zur physischen Aktivität kann lediglich die Blutpulswellenmessung zum Erhalten der Blutpulswelleninformation gewählt werden, die aufgenommen wurde, als der Benutzer sich für eine bestimmte Zeitperiode in einem Zustand der Ruhe befand.

8. Wenngleich die obige Ausführungsform 3 den Fall erläuterte, in welchem ein Automobil bedient wurde, so kann die vorliegende Ausführungsform selbstverständlich entsprechend in anderen Arten von Fahrzeugen eingesetzt werden. Anstatt einer Bereitstellung der Mitteilungsmittel in einer tragbaren Einrichtung ist es außerdem möglich, eine Mitteilung vorzunehmen durch Ansteuerung der Hupe etc., vorgesehen am Fahrzeug.
9. Die vorangegangenen Ausführungsformen wurden jeweils unter Heranziehung des Falls erläutert, in welchem eine Warnung nach dem Erfassen eines Einschlafzustands ausgeführt wird. Es ist jedoch auch akzeptabel, den Grad der Wachsamkeit des Benutzers zu berechnen und den Benutzer darüber zu informieren, dass der Grad ausreichend hoch genug ist, wenn die Information zutrifft. In der Folge wird die Aufmerksamkeit des Benutzers jedes Mal erregt, wenn die Mitteilung gegeben wird, was dessen Bewusstsein zum Wachbleiben verstärkt.

Claims

Vorrichtung zum Messen eines physiologischen Zustands, umfassend: Messmittel (381) zum Messen eines Indikators eines physiologischen Zustands über eine bestimmte Zeitdauer, der in einem zeitlich konstanten Zyklus variiert, um Variationen in dem Indikator zu einem bestimmten Zeitpunkt des zeitlich konstanten Zyklus zu erfassen, und Diagnosemittel (380) zum Durchführen einer Diagnose des physiologischen Zustands basierend auf den Variationen in dem Indikator zu dem bestimmten Zeitpunkt des zeitlich konstanten Zyklus.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei: das Messmittel (381) dazu ausgebildet ist, den Indikator des physiologischen Zustands mehrere Male während des Tages zu messen, und das Diagnosemittel umfasst: ein Aufzeichnungsmittel (383), und ein Steuermittel (387) zum Aufzeichnen des Indikators des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel zu der Mehrzahl von Malen, Bestimmen basierend auf den gespeicherten Daten in dem Auf zeichnungsmittel, ob der aktuell gemessene Indikator in einem Bereich einer Variation liegt oder nicht, welche der Indikator zu der gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gezeigt hat, und Bereitstellen einer Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei: das Messmittel (381) dazu ausgebildet ist, den Indikator des physiologischen Zustands mehrere Male während des Tages zu messen, und das Diagnosemittel umfasst: ein Aufzeichnungsmittel (383), und ein Steuermittel (387) zum Speichern des Indikators des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel zu der Mehrzahl von Malen, und Bereitstellen einer Mitteilung der Abweichung in dem aktuell gemessenen Indikator von einem Standardindikator, der aus Indikatoren berechnet ist, die zu der gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurden.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei: das Messmittel (381) dazu ausgebildet ist, den Indikator des physiologischen Zustands mehrere Male während des Tages zu messen, und das Diagnosemittel umfasst: ein Aufzeichnungsmittel (383), und ein Steuermittel (387) zum Speichern des Indikators des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel zu der Mehrzahl von Malen während des Tages, Erhalten eines Änderungsmodus in jedem der Indikatoren, berechnet für den vorliegenden Tag, und Speichern dieser Daten in dem Aufzeichnungsmittel, Bestimmen basierend auf den in dem Aufzeichnungsmittel gespeicherten Daten, ob der Änderungsmodus in dem aktuell gemessenen Indikator im Einklang steht oder nicht mit dem Änderungsmodus in Indikatoren, die zur gleichen Tageszeit während einer bestimmten Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurden, und Bereitstellen einer Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei: das Messmittel (381) dazu ausgebildet ist, den Indikator des physiologischen Zustands mehrere Male während des Tages zu messen, und das Diagnosemittel umfasst: ein Aufzeichnungsmittel (383), und ein Steuermittel (387) zum Speichern des Indikators des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel zu der Mehrzahl von Malen während des Tages, Erhalten basierend auf jedem Indikator, berechnet für den vorliegenden Tag, einer Zeit, zu welcher der Indikator einen Maximumwert annimmt, und Speichern dieser Information in dem Aufzeichnungsmittel, Bestimmen basierend auf den in dem Aufzeichnungsmittel gespeicherten Daten, ob ein Änderungsmodus in dem aktuell gemessenen Indikator im Einklang steht oder nicht mit einem Änderungsmodus, der von Indikatoren gezeigt wurde, die zu der gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurden, und Bereitstellen einer Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei: das Messmittel (381) dazu ausgebildet ist, den Indikator des physiologischen Zustands mehrere Male während des Tages zu messen, und das Diagnosemittel ferner umfasst: ein Aufzeichnungsmittel (383), und ein Steuermittel (387) zum Speichern des Indikators des physiologischen Zustands in dem Aufzeichnungsmittel mehrere Male während des Tages, Erhalten basierend auf jedem der Indikatoren, berechnet für den vorliegenden Tag, der Zeit, zu welcher der Indikator einen Minimumwert annimmt, und Speichern dieser Information in dem Aufzeichnungsmittel, Bestimmen basierend auf den in dem Aufzeichnungsmittel gespeicherten Daten, ob ein Änderungsmodus in dem aktuell gemessenen Indikator im Einklang steht oder nicht mit einem Änderungsmodus, der von Indikatoren gezeigt wurde, die zu der gleichen Tageszeit über eine bestimmte Zeitdauer in der Vergangenheit gemessen wurden, und Bereitstellen einer Mitteilung der Ergebnisse dieser Bestimmung.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das Steuermittel (387) dazu ausgebildet ist, aktuelle Zeiten und die Indikatorwerte zu diesen Zeiten während einer Zeitdauer in der Vergangenheit mittels einer Interpolation zu berechnen unter Verwendung jedes der während des vergangenen Intervalls erhaltenen Indikatoren, die in dem Aufzeichnungsmittel gespeichert sind, und den Bereich einer Variation in dem Indikator basierend auf den berechneten Ergebnissen zu bestimmen.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Steuermittel (387) dazu ausgebildet ist, die Korrelation zwischen der Wellenform einer täglichen Variation in einem Indikator zu erhalten, der über eine Mehrzahl von Tagen erhalten wird, und dieses Ergebnis auszugeben.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Vorrichtung ein Mittel zum Erzeugen und Ausgeben einer Grafik (391) aufweist, welche die Wellenformen der täglichen Variation in dem Indikator über eine Mehrzahl von Tagen überlagert.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei das Diagnosemittel umfasst: ein Aufzeichnungsmittel (383) zum Speichern des Indikators des physiologischen Zustands, ein erstes Steuermittel zum Aufnehmen des Indikators des physiologischen Zustands, der durch das Messmittel über eine bestimmte Zeitdauer gemessen wurde, und zum Speichern des Indikators in dem Aufzeichnungsmittel, ein Berechnungsmittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Extrahieren des in dem Aufzeichnungsmittel gespeicherten Indikators, Ausführen bestimmter Berechnungen, und Ausgeben der Ergebnisse dieser Berechnung, ein zweites Steuermittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Aufnehmen des Indikators zu diesem Zeitpunkt von dem Messmittel, und ein Mitteilungsmittel zum Bereitstellen einer Mitteilung der berechneten Ergebnisse und des Indikators zum Zeitpunkt der Weisung des Benutzers.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 10, wobei das Berechnungsmittel dazu ausgebildet ist, das gleitende Mittel bezüglich des zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer gemessenen Indikators für die Indikatoren des physiologischen Zustands aus einer bestimmten Anzahl von Tagen in der Vergangenheit zu berechnen, und wobei das Mitteilungsmittel dazu ausgebildet ist, eine Mitteilung des gleitenden Mittels und des Indikators zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer bereitzustellen.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 10, wobei das Berechnungsmittel dazu ausgebildet ist, die Indikatoren von einer bestimmten Anzahl von Tagen in der Vergangenheit ohne Modifikationen auszugeben, und wobei das Mitteilungsmittel dazu ausgebildet ist, eine Mitteilung des Übergangs über die Zeit in dem Indikator über eine bestimmte Anzahl von Tagen in der Vergangenheit bereitzustellen.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei das Diagnosemittel umfasst: ein Aufzeichnungsmittel zum Speichern eines Indikators des physiologischen Zustands, ein erstes Steuermittel zum Aufnehmen des durch das Messmittel über eine bestimmte Zeitdauer gemessenen Indikators, und Speichern der Indikatoren in dem Aufzeichnungsmittel, ein Berechnungsmittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Extrahieren von Indikatoren, die über eine bestimmte Anzahl von Tagen in der Vergangenheit gemessen wurden, aus dem Aufzeichnungsmittel, und Erhalten des Maximumwerts aus diesen vergangenen Indikatoren, ein zweites Steuermittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Aufnehmen des Indikators zu diesem Zeitpunkt von dem Messmittel, Vergleichen dieses Indikators mit dem Maximumwert, und Bestimmen, dass ein abnormaler Zustand vorliegt, wenn der Indikator zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer größer als der Maximumwert ist, oder Bestimmen, dass ein abnormaler Zustand nicht vorliegt, wenn der Wert des Indikators zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer nicht größer als der Maximumwert ist, und ein Mitteilungsmittel zum Bereitstellen einer Mitteilung der Ergebnisse: für die Bestimmung des Vorliegens oder der Abwesenheit eines abnormalen Zustands.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 13, wobei das Berechnungsmittel dazu ausgebildet ist, die separaten Maximumwerte des Indikators des physiologischen Zustands während der Tages- und Abendperioden zu berechnen, und wobei das zweite Steuermittel dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob die aktuelle Zeit zu der Tages- oder Abendperiode gehört, den Maximumwert aus den Indikatoren zu erhalten, die über eine bestimmte Anzahl von Tagen in der Vergangenheit gespeichert sind, die während der gleichen Zeitdauer des Tages wie der aktuelle Indikator gemessen wurden, und den Indikator zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer mit dem Maximumwert zu vergleichen.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei das Diagnosemittel umfasst: ein Aufzeichnungsmittel zum Speichern des Indikators des physiologischen Zustands, ein erstes Steuermittel zum Aufnehmen des durch das Messmittel über eine bestimmte Zeitdauer gemessenen Indikators des physiologischen Zustands, und Speichern des Indikators in dem Aufzeichnungsmittel, ein Berechnungsmittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Extrahieren von Indikatoren, die über eine bestimmte Anzahl von Tagen in der Vergangenheit gemessen wurden, aus dem Aufzeichnungsmittel, und Erhalten des Minimumwerts aus diesen vergangenen Indikatoren, ein zweites Steuermittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Aufnehmen des Indikators zu diesem Zeitpunkt von dem Messmittel, Vergleichen dieses Indikators mit dem Minimumwert, und Bestimmen, dass ein abnormaler Zustand vorliegt, wenn der Wert des Indikators zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer kleiner als der Minimumwert ist, oder Bestimmen, dass ein abnormaler Zustand nicht vorliegt, wenn der Wert des Indikators zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer nicht kleiner als der Minimumwert ist, und ein Mitteilungsmittel zum Bereitstellen einer Mitteilung der Ergebnisse für die Bestimmung des Vorliegens oder der Abwesenheit eines abnormalen Zustands.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 15, wobei das Berechnungsmittel die separaten Minimumwerte des Indikators des physiologischen Zustands für die Tages- und Abend perioden berechnet, und wobei das zweite Steuermittel prüft, ob die aktuelle Zeit in die Tages- oder Abendperiode fällt, den Minimumwert unter den Indikatoren aus einer bestimmten Anzahl von Tagen in der Vergangenheit erhält, die während der gleichen Zeitdauer des Tages wie der aktuelle Indikator gemessen wurden, und den Indikator zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer mit dem Minimumwertindikator vergleicht.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei das Diagnosemittel umfasst: ein Physische Aktivität-Erfassungsmittel zum Erfassen der physischen Aktivität eines Körpers, ein Aufzeichnungsmittel zum Speichern des Indikators des physiologischen Zustands und des durch das Physische Aktivität-Erfassungsmittel gemessenen Werts, ein erstes Steuermittel zum Aufnehmen des Indikators des physiologischen Zustands von dem Messmittel und des gemessenen Werts des Physische Aktivität-Erfassungsmittels über eine bestimmte Zeitdauer, und Speichern derselben zusammen in dem Aufzeichnungsmittel, ein Berechnungsmittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Aufnehmen des aktuellen Werts der physischen Aktivität, die durch das Physische Aktivität-Erfassungsmittel gemessen wird, Wählen aus den durch das Physische Aktivität-Erfassungsmittel gemessenen Werten, die in dem Aufzeichnungsmittel gespeichert sind, denjenigen Wert, der dem aktuellen Wert für die physische Aktivität am nächsten liegt, und Auslesen und Ausgeben des gewählten gemessenen Werts und des Indikators, der zusammen mit dem gewählten gemessenen Wert in dem Aufzeichnungsmittel gespeichert wurde, ein zweites Steuermittel zum, auf eine Weisung durch den Benutzer, Aufnehmen des Indikators zu diesem Zeitpunkt von dem Messmittel, und ein Mitteilungsmittel zum Bereitstellen einer Mitteilung des durch das Berechnungsmittel ausgegebenen Indikators und des durch das zweite Steuermittel zu der Zeit der Weisung durch den Benutzer aufgenommenen Indikators.
Vorrichtung zum Diagnostizieren eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, ferner umfassend: Steuermittel zum Beeinflussen des physiologischen Zustands in einen wünschenswerten Zustand.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Indikator des physiologischen Zustands ein Kreislaufparameter eines Körpers ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Kreislaufparameter dazu ausgelegt ist, bestimmt zu werden basierend auf der Amplitude der Grundwelle und der Amplitude und Phase der hohen harmonischen Welle der in dem Körper gemessenen Blutpulswelle.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Kreislaufparameter dazu ausgelegt ist, bestimmt zu werden aus der Blutpulswellenverzerrung, die erhalten wird aus der Amplitude der hohen harmonischen Welle und der Grundwelle des in dem Körper erfassten Blutpulswellenspektrums, und aus Beziehungsgleichungen zwischen der Verzerrung und Kreislaufparametern.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Kreislaufparameter dazu ausgelegt ist, berechnet zu werden aus einer Regressionsformel zwischen Kreislaufparametern und der Phase der hohen harmonischen Welle des Blutpulswellenspektrums und der Verzerrung in der Blutpulswelle, erhalten aus der Amplitude der hohen harmonischen Welle und der Grundwelle des in dem Körper erfassten Blutpulswellenspektrums.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands die Amplitude der hohen harmonischen Komponente der Blutpulswelle ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands die Phase der hohen harmonischen Komponente der Blutpulswelle ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Phase die Phase der vierten harmonischen Welle des Blutpulswellenspektrums ist, in welcher die Änderung in der physischen Kondition gut erscheint.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands die Amplitude einer spektralen Komponente ist, erhalten als ein Ergebnis der Berechnung des Zeitintervalls zwischen jedem Schlag aufeinanderfolgender Blutpulswellen und des Ausführens einer Spektralanalyse an der Variation während des Zeitintervalls.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands das Verhältnis der Amplituden von zwei spektralen Komponenten ist, die aus einer Mehrzahl von spektralen Komponenten gewählt sind, erhalten als ein Ergebnis der Berechnung des Zeitintervalls zwischen jedem Schlag aufeinanderfolgender Blutpulswellen und der Ausführung einer Spektralanalyse an der Variation während des Zeitintervalls.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands eine festgelegte Zahl ist, um welche das Ausmaß einer Änderung in benachbarten Zeitintervallen eine bestimmte Zeit nach einer Berechnung des Zeitintervalls jedes Schlags von benachbarten Blutpulswellen übersteigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands die Zahl von Schlägen ist, die aus der in einem Körper erfassten Blutpulswelle berechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Messmittel ein Blutpulswellenerfassungsmittel aufweist, welches dazu ausgebildet ist, die Blutpulswelle in einem Körper zu erfassen und den Indikator des physiologischen Zustands aus der Blutpulswellenform zu extrahieren.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei das Blutpulswellenerfassungsmittel einen Drucksensor aufweist und dazu ausgebildet ist, die Blutpulswelle durch Messen des Blutpulsdrucks unter Verwendung des Drucksensors zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei das Blutpulswellenerfassungsmittel mit einem fotoelektrischen Blutpulswellensensor versehen ist, der ein Lichterzeugungselement besitzt, das dazu ausgebildet ist, die Blutgefäße unter der Haut mit Licht zu bestrahlen, und mit einem Fotosensor versehen ist, der dazu ausgebildet ist, Licht zu empfangen, welches von den Blutgefäßen unter der Oberfläche der Haut reflektiert wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Vorrichtung mit einem Physische Aktivität-Erfassungsmittel zum Messen der physischen Aktivität versehen ist, wobei das Blutpulswellenerfassungsmittel dazu ausgebildet ist, Blutpulswellen zu erfassen, wenn der Erfassungswert der physischen Aktivität, der durch das Physische Aktivität-Erfassungsmittel erfasst wird, unter einem bestimmten Wert liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das Blutpulswellenerfassungsmittel dazu ausgebildet ist, Blutpulswellen nur zu erfassen, wenn der Erfassungswert der physischen Aktivität für eine festgelegte Zeitdauer unter einem bestimmten Wert bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei das Diagnosemittel umfasst: ein Physische Aktivität-Erfassungsmittel zum Messen einer physischen Aktivität, ein Speichermittel zum Speichern der durch das Blutpulswellenerfassungsmittel erfassten Blutpulswellenform und des durch das Physische Aktivität-Erfassungsmittel erfassten Erfassungswerts der physischen Aktivität, und ein Extraktionsmittel zum Extrahieren der Blutpulswellenform zu einer Zeit aus dem Speichermittel, zu welcher der Erfassungswert der physischen Aktivität unter einem bestimmten Wert gemessen wurde, nachdem die Blutpulswellenform und der Erfassungswert der physischen Aktivität, die zu diesem Zeitpunkt gemessen wurden, in dem Speichermittel über eine bestimmte Zeitperiode gespeichert wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Vorrichtung mit einem Befehlserfassungsmittel zum Erfassen eines Blutpulswellenmessbefehls von dem Benutzer versehen ist, wobei das Blutpulswellenerfassungsmittel dazu ausgebildet ist, die Blutpulswelle zu erfassen, wenn ein Blutpulswellenmessbefehl erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Vorrichtung mit einem Physische Aktivität-Erfassungsmittel zum Messen einer physischen Aktivität versehen ist und dazu ausgebildet ist, eine Korrektur des Indikators des physiologischen Zustands basierend auf den gemessenen Ergebnissen des Physische Aktivität-Detektors auszuführen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands hinsichtlich Jahresvariationen darin korrigiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Indikator des physiologischen Zustands hinsichtlich einer Umgebungstemperatur korrigiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Vorrichtung mit einem Mittel zum Ausführen einer Mitteilung durch Vibrieren eines Piezoelements versehen ist, welches an einer Konkavität angefügt ist, die an einem tragbaren, die Vorrichtung einbeziehenden Ausrüstungsgegenstand vorgesehen ist, wobei der Durchmesser des Piezoelements etwa 80% des Durchmessers der Konkavität beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Vorrichtung versehen ist mit einem Kommunikationsmittel zum Senden und Empfangen von Kommunikationsinformation einschließlich der Indikatoren des physiologischen Zustands mit externer Ausstattung, die außerhalb der Vorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei das Kommunikationsmittel ausgestattet ist mit einem Erkennungsinformationsaufzeichnungsmittel, welchem eine einzigartige Erkennungszahl zugeordnet ist, wobei das Kommunikationsmittel der Kommunikationsinformation eine Erkennungszahl zuordnet und mit externer Ausstattung kommuniziert.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die Übertragung von Daten zwischen der Vorrichtung und der externen Ausstattung unter Verwendung von komprimierten Daten ausgeführt wird.