DE69637358T2

DE69637358T2 - Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands

Info

Publication number: DE69637358T2
Application number: DE69637358T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Suwa-shi AMANO; Kazuo Suwa-shi Uebaba; Hitoshi Suwa-shi Ishiyama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: US6126595A; EP0778001B1; DE69637358D1; EP0778001A4; EP0778001A1; CN1226959C; EP1433417B1; EP1433417A2; DE69632116D1; DE69632116T2; EP1433417A3; CN1158077A; US6890304B1; WO1996035368A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Diagnose eines Organismus und zur Kontrolle seines physiologischen Zustandes, wobei die Geräte durch Extrahieren des physiologischen Zustandes aus den Pulswellen des Organismus, Diagnostizieren des Zustandes des Organismus, und Durchführen einer Kontrolle seines physiologischen Zustandes unter Berücksichtigung der zyklischen Fluktuation, die von Natur aus im physiologischen Zustand dieses Organismus auftritt, arbeiten.
2. Stand der Technik
Blutdruck, Herzrate und dergleichen werden für gewöhnlich für die Diagnose des Zustandes des Kreislaufsystems im menschlichen Körper verwendet. Der Schwerpunkt liegt für gewöhnlich auf solchen leicht zu messenden Indikatoren, wie dem maximalen und minimalen Blutdruck, der Blutpulsrate und dergleichen, die vom Körper erhalten werden, als eine Art von Kriterium zur Bestimmung des Zustandes des Kreislaufsystems, und im weiteren Sinne des Zustandes des Organismus. Wenn jedoch eine spezifischere Diagnose ausgeführt wird, wird es notwendig, die Kreislaufparameter, wie den viskosen Widerstand der Blutgefäße, Volumendehnbarkeit und dergleichen zu messen. Dies wird in der Folge näher erklärt.
Die Druckwellenform und die Blutflussrate am proximalen Abschnitt der Aorta und an der Einsetzstelle eines Katheters in eine Arterie werden häufig gemessen, um Indikatoren für den physiologischen Zustand, wie die Kreislaufparameter, zu messen. Zu diesem Zweck kann eine direkte Messmethode, in der ein Katheter in eine Arterie eingesetzt wird, oder eine indirekte Methode, die Ultraschallwellen verwendet, angewandt werden. Im Fall einer Methode jedoch, die das Einsetzen eines Katheters in eine Arterie anwendet, ist es notwendig, den Organismus mit einem invasiven und großen Gerät zu belasten. Während andererseits eine Methode, die Ultraschall oder dergleichen verwendet, ein nicht invasives Beobachten des Blutflusses im Inneren der Blutgefäße ermöglicht, ist diese Methode aufgrund der Tatsache kompliziert, dass sie eine Schulung erfordert und ferner ein großes Gerät zur Durchführung der Messungen benötigt.
Mit zunehmender Erforschung der Blutpulswellen wurde klar, dass eine Reihe physiologischer Zustände, die nur aus Blutdruckwerten und Blutpulsrate nicht erhalten werden können, unter Anwendung einer Reihe von Methoden ermittelt werden können, die Blutpulswellen analysieren, die vom menschlichen Körper erhalten werden. Dann kann eine Diagnose auf der Basis dieser physiologischen Zustände erstellt werden. Eine "Blutpulswelle" ist die Blutflusswelle, die vom Herzen ausgepumpt wird und durch ein Blutgefäß geht. Es ist bekannt, dass verschiedene medizinische Informationen durch Erfassen und Analysieren der Blutpulswellen erhalten werden können. Insbesondere, wenn Blutpulswellen an der Peripherie eines Körpers eines Organismus gemessen werden, das Fingerspitzen-Plethysmogramm, werden die Blutpulswellen der Radialarterie oder dergleichen gemessen. Es gibt jedoch eine Reihe anderer Stellen am menschlichen Körper, an welchen die Blutpulswelle gemessen werden kann. Zusätzlich gibt es eine Reihe von Formen, die eine Blutpulswelle annehmen kann, von welchen drei Beispiele in 1A bis 1C dargestellt sind. Ping mai, Hua mai und Xuan mai, die in 1A bis 1C dargestellt sind, können als repräsentative Blutpulswellen genannt werden, die in der Chinesischen Medizin kategorisiert sind, einer medizinischen Lehre, die sowohl im Osten wie auch im Westen anerkannt ist. "Ping mai", wie hierin verwendet, gibt die Wellenform an, die von einem gesunden Subjekt erhalten wird, wobei das Beispiel der Blutpulswelle, das in 1A dargestellt ist, bei einem 23 Jahre alten männlichen Testsubjekt gemessen wurde. Wie in der Figur dargestellt, ist ein Ping mai entspannt und weist einen konstanten Rhythmus ohne Unterbrechung auf. Hua mai wird andererseits durch eine Abnormalität in dem Blutfluss verursacht, wobei die Bewegung des Blutes durch das Gefäß extrem reibungslos aufgrund eines Brustdrüsentumors, einer Leber- oder Nierenerkrankung, respiratorischen Erkrankung, Magen- oder Darmerkrankung, Entzündung oder einer anderen Krankheit wird. Die Blutpulswelle, die in 1B dargestellt ist, ist ein typisches Beispiel eines Hua mai, und wurde von einem 28 Jahre alten Mann erhalten. Wie in der Figur dargestellt ist, weist die Wellenform eines Hua mai einen scharfen raschen Anstieg auf und fällt dann plötzlich ab. Die Aortenkerbe ist tief, während die Spitze in der anschließenden Entspannungsperiode deutlich höher als bei Ping mai ist. Andererseits wird Xuan mai durch einen Anstieg in der Spannung in den Wänden der Blutgefäße verursacht, und wird bei Erkrankungen, wie Leber- und Gallenerkrankungen, dermatologischen Erkrankungen, Bluthochdruck und schmerzhaften Erkrankungen beobachtet. Es wird angenommen, dass die Spannung im autonomen Nervensystem ein Zusammenziehen der Wände der Blutgefäße bewirkt, wodurch die Elastizität abnimmt, so dass die Wirkung der Blutpulsbewegung des gepumpten Blutes nicht leicht ausgedrückt wird, wodurch dieses Phänomen entsteht. Ein typisches Beispiel eines Xuan mai ist in 1C dargestellt und wurde von einem 36 Jahre alten Mann erhalten. Wie in der Figur dargestellt ist, steigt die Wellenform eines Xuan mai heftig und fällt nicht unmittelbar ab, sondern bleibt über eine bestimmte Zeitperiode bei einem hohen Druckzustand. In den Grafiken, die in 1A bis 1C dargestellt sind, ist der Blutdruck (BP), der in mmHg gemessen wurde, auf der vertikalen Achse dargestellt, während die Zeit in Sekunden auf der horizontalen Achse eingetragen ist.
Wie aus der vorangehenden Besprechung hervorgeht, wird durch Analysieren der Wellenform der Blutpulswelle und Spezifizieren, ob die Blutpulswelle zum Beispiel Ping mai, Hua mai oder Xuan mai ist, möglich, die spezifische Erkrankung zu bestimmen oder eine Diagnose des Zustandes des Patienten zu erstellen. Es ist jedoch nicht übliche Praxis, qualitative Auswertungen vorzunehmen, die diesen Punkt enthalten.
Ferner, wie in der Folge ausführlicher erklärt wird, fluktuiert der physiologische Zustand des menschlichen Körpers einem regelmäßigen Rhythmus entsprechend, wobei diese Rhythmen in täglichen, monatlichen oder jährlichen Zyklen wiederholt werden. Diese Eigenschaft gilt auch für die verschiedenen Indikatoren des physiologischen Zustandes, die aus der Blutpulswelle erhalten werden können. Wenn daher eine Diagnose und Kontrolle eines physiologischen Zustandes eines Organismus ausgeführt wird, ohne diese zyklischen Fluktuationen zu berücksichtigen, werden die Diagnose und Kontrolle des physiologischen Zustandes bedeutungslos. Da jedoch ein kleines Gerät, das kontinuierlich den physiologischen Zustand während der täglichen Aktivitäten eines Organismus messen kann, bisher nicht verfügbar war, scheint es, als wären diese zyklischen Variationen im physiologischen Zustand in der bisher verwendeten Diagnosetechnik nicht berücksichtigt worden.
US Patent Nr. 5298021A offenbart ein automatisches Infusionspumpensystem zur Abgabe eines notwendigen therapeutischen Mittels an Patienten zur Wiederbelebung im Zuge eines Advanced Cardiac Life Support (ACLS). Das Infusionspumpensystem befindet sich an der Bettseite eines Patienten und überwacht den Zustand des Patienten. Wenn ein ACLS als notwendig erachtet wird, wird ein Alarmsignal erzeugt. Alle therapeutischen Mittel werden auf Anweisung des Arztes durch Drücken eines Knopfs verabreicht, der sich an dem Außengehäuse des Systems befindet. Das System enthält eine EKG-Maschine zur Überwachung der Herzaktivität des Patienten, und Geräte zum Messen der Sauerstoffsättigung von Hämoglobin des Blutes und des Blutdrucks des Patienten. Voreingestellte annehmbare Grenzwerte für die EKG-Aktivität, die Sauerstoffsättigung von Hämoglobin des Blutes und den Blutdruck sind in dem System eingestellt, und ein Alarmsignal wird erzeugt, wenn eine der obengenannten Eigenschaften nicht innerhalb annehmbarer Grenzwerte liegt. Eine vollständige Aufzeichnung der verabreichten therapeutischen Mittel, wie auch bestimmte physiologische Eigenschaften des Patienten können gemeinsam mit Daten bezüglich der physischen Aktionen, wann diese vorgenommen wurden, und der Umstände, die diese Aktionen bewirkt haben, ausgedruckt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das folgende Gerät bereitzustellen, das die zyklische Variation im physiologischen Zustand berücksichtigt:
Eine Steuervorrichtung zur Arzneimittelverabreichung, die den physiologischen Zustand überwacht und die notwendige Verabreichung von Arzneimitteln durchführt.
Ein Gerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in US Patent Nr. 5298021A offenbart.
Zur Lösung der obengenannten Aufgabe wird ein Gerät gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, das des Weiteren eine Arzneimittelverabreichung synchronisiert mit dem Blutgefäßdruck des hypodermalen Gewebes ermöglicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1A ist ein Wellenformdiagramm eines Ping mai, einer typischen Blutpulswellenform.
1B ist ein Wellenformdiagramm eines Hua mai, einer typischen Blutpulswellenform.
1C ist ein Wellenformdiagramm eines Xuan mai, einer typischen Blutpulswellenform.
2 ist ein Diagramm, das das Auftreten eines plötzlichen Todes offenbart.
3 ist ein Diagramm, das das Auftreten eines Myokardinfarkts offenbart.
4 ist ein Diagramm, das die Anordnung zur Ausführung von Messungen in einem Experiment zeigt, das zyklische Fluktuationen im physiologischen Zustand misst.
5 ist ein Diagramm, das das Schema für das obengenannte Experiment zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Fluktuationen in Kreislaufparametern im Laufe eines Tages zeigt.
7 ist ein Spektraldiagramm der Fluktuationen in den Wellenformen der Kreislaufparameter im Laufe eines Tages.
8 ist ein Diagramm, das das Grundwellenspektrum der Fluktuationen in den Wellenformen der Kreislaufparameter im Laufe eines Tages zeigt.
9 ist ein Diagramm, das die Fluktuationen in Kreislaufparametern im Laufe eines Tages zeigt.
10 ist ein Diagramm, das die Fluktuationen in Kreislaufparametern im Laufe eines Jahres zeigt.
11 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Frequenzanalyse des Widerstands Rc in Blutgefäßen in der Mitte des Kreislaufsystems zeigt.
12A ist ein Diagramm, das die Fluktuation in der zweiten harmonischen Phase der Blutpulswelle im Laufe eines Tages zeigt.
12B ist ein Diagramm, das die Fluktuation in der dritten harmonischen Phase der Blutpulswelle im Laufe eines Tages zeigt.
12C ist ein Diagramm, das die Fluktuation in der vierten harmonischen Phase der Blutpulswelle im Laufe eines Tages zeigt.
13A ist ein Diagramm, das die Fluktuation in der dritten harmonischen Amplitude der Blutpulswelle im Laufe eines Tages zeigt.
13B ist ein Diagramm, das die Fluktuation in der normalisierten dritten harmonischen Amplitude der Blutpulswelle im Laufe eines Tages zeigt.
14A ist eine Draufsicht eines ersten Blutpulswellensensors, der ein Verformungsmessinstrument verwendet.
14B ist eine Draufsicht eines zweiten Blutpulswellensensors, der ein Verformungsmessinstrument verwendet.
15 ist eine Draufsicht eines dritten Blutpulswellensensors, der ein Verformungsmessinstrument verwendet.
16 ist eine Draufsicht einer Modifizierung des Blutpulswellensensors, der ein Verformungsmessinstrument verwendet.
17 ist ein Diagramm, das eine Anordnung zeigt, in der ein Blutpulswellensensor an einem chirurgischen Gummihandschuh befestigt ist.
18 ist eine Draufsicht einer weiteren Modifizierung des Blutpulswellensensors, der ein Verformungsmessinstrument verwendet.
19 ist ein Blockdiagramm eines Blutpulswellendetektors, der ein Verformungsmessinstrument verwendet.
20 ist ein Blockdiagramm eines Blutpulswellendetektors, der den Blutpulswellensensor verwendet, der in 17 dargestellt ist.
21 ist ein Schaltungsdiagramm für einen photoelektrischen Blutpulswellensensor 31.
22A ist ein Diagramm, das die Antriebszeitsteuerung des Blutpulswellensensors und des Druckerfassungssensors zeigt.
22B ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Antriebszeitsteuerung des Blutpulswellensensors und des Druckerfassungssensors zeigt.
23 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr in einer Ausführungsform, in der ein Blutpulswellendetektor vom Drucktyp in einer Armbanduhr eingebaut ist.
24 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr in einer Ausführungsform, in der ein Blutpulswellendetektor vom Drucktyp in einer Armbanduhr eingebaut ist.
25 ist eine Schnittansicht, die die ausführliche Struktur der in 24 dargestellten Armbanduhr zeigt.
26 ist ein Diagramm, das den Fall zeigt, dass ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einem Halsband eingebaut ist.
27 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform zeigt, in der ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einem Halsband eingebaut ist und ein Duftsprühloch bereitgestellt ist.
28 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform zeigt, in der ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einem Halsband eingebaut ist und ein Schlauch zur Arzneimittelverabreichung bereitgestellt ist.
29 ist ein Diagramm des Falls, in dem ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einer Brille eingebaut ist.
30 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, in der ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einer Brille eingebaut ist und ein Duftsprühloch bereitgestellt ist.
31 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, in der ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einer Brille eingebaut ist und ein Schlauch zur Arzneimittelverabreichung bereitgestellt ist.
32 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, in der der photoelektrische Blutpulswellensensor in einer Armbanduhr eingebaut ist, wobei der photoelektrische Blutpulswellensensor an der Basis des Fingers befestigt ist.
33 ist eine Draufsicht, die die Struktur der Armbanduhr in der Ausführungsform, die in 32 dargestellt ist, ausführlicher zeigt.
34 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, in der ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einer Armbanduhr eingebaut ist, wobei der photoelektrische Blutpulswellensensor an der Fingerspitze befestigt ist.
35A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teilschnitt der Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
35B ist eine durchscheinende perspektivische Ansicht, die die Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
36 ist ein Schnittdiagramm einer Hauptkomponente, in der die Verbindungsfläche zwischen elastischem Gummi 131 und einem Halbleitersubstrat 132 in dem Drucksensor 130 vergrößert ist.
37 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer Vorspannungsschaltung 139 zeigt, die an dem Drucksensor 130 bereitgestellt ist.
38A bis D sind Zeitsteuerungsdiagramme, die Beispiele der Zeitsteuerung für die Zuleitung eines Steuersignals T zu der Vorspannungsschaltung 139 zeigen.
38E bis F sind Diagramme, die die Wellenform eines Feststromblutpulses von der Vorspannungsschaltung 139 zeigen.
39 ist ein vereinfachtes perspektivisches Diagramm, das zur Erklärung des Prinzips der Koordinatenerfassung unter Verwendung des Drucksensors 130 bereitgestellt ist.
40 ist ein Schnittdiagramm einer Hauptkomponente, das zur Erklärung des Prinzips der Blutpulswellenerfassung unter Verwendung des Drucksensors 130 bereitgestellt ist.
41 ist eine perspektivische Ansicht, die die äußere Struktur der Armbanduhr 146 zeigt, die ein Gerät enthält, das einen Drucksensor 130 verwendet.
42A ist eine perspektivische Ansicht, die den Befestigungszustand der Armbanduhr 146 zeigt.
42B ist eine Schnittansicht, die den Befestigungszustand der Armbanduhr 146 zeigt.
43A und B sind perspektivische Ansichten, die modifizierte Strukturen des Drucksensors 130 zeigen.
44A ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel des Drucksensors 130 zeigt.
44B ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Hauptkomponente, die die Struktur der Verbindungsfläche zwischen elastischem Gummi 131 und einem Halbleitersubstrat 132 in demselben Beispiel zeigt.
45 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teilschnitt des anderen Beispiels der Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
46 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teilschnitt eines weiteren Beispiels der Struktur des Drucksensors 130 zeigt.
47 ist ein Diagramm, das eine weitere Ausführungsform zum Messen von Blutpulswellen zeigt.
48 ist ein Diagramm, das die Kontraktionsperiodenflächenmethode erklärt, die zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag verwendet wird.
49 ist ein Diagramm, das die Anordnung zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag und Erfassen der Blutpulswelle zeigt.
50 ist ein Diagramm, das eine weitere Anordnung zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag und Erfassen der Blutpulswelle zeigt.
51 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, in der die Strukturkomponenten des Gerätes, ausschließlich des Sensors, im Inneren einer Armbanduhr untergebracht sind, während der Sensor außen am Band der Armbanduhr befestigt ist.
52 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, in der die Strukturkomponenten des Gerätes, ausschließlich des Sensors, im Inneren einer Armbanduhr untergebracht sind, während der Sensor an der Basis des Fingers befestigt ist.
53 ist ein Strukturdiagramm einer Ausführungsform, in der der Sensor und die anderen Strukturkomponenten des Gerätes, ausschließlich des Sensors, am Oberarm einer Person mit Hilfe einer Manschette befestigt sind.
54 ist ein Diagramm einer Ausführungsform, in der nur der Blutpulswellendetektor an dem Handgelenk befestigt ist, wobei die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung fehlt.
55 ist ein Diagramm, das die Entsprechung zwischen den Wellenformparametern und der Wellenform eines einzigen Blutpulses in der Blutpulswelle zeigt.
56 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Parameterextraktors 180 zeigt.
57 ist ein Diagramm, das die Wellenform der Radialarterie zeigt, die im Wellenformspeicher 184 gespeichert ist.
58 ist ein Diagramm, das die gespeicherten Einzelheiten eines Spitzeninformationsspeichers 205 zeigt.
59 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Frequenzanalysators 210 zum Ermitteln von Spektrumsinformationen über die Wellenform der Blutpulswelle zeigt.
60 ist ein Diagramm zur Erklärung der Wellenformübertragungszeitsteuerung zur Übertragung der Wellenform vom Wellenformextraktionsspeicher 180 zum Frequenzanalysator 210.
61 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb im Inneren des Wellenformextraktionsspeichers 180 zeigt.
62 bis 63 sind Diagramme, die zur Erklärung des Betriebs eines Hochgeschwindigkeitsregenerators 220 bereitgestellt sind.
64 ist ein Diagramm, das zur Erklärung des Betriebs des Hochgeschwindigkeitsregenerators 220 und eines Sinuswellengenerators 221 bereitgestellt ist.
65 ist ein Schaltungsdiagramm für ein konzentriertes Vier-Parameter-Modell, das das Arteriensystem in einem Menschen nachahmt.
66 ist ein Diagramm, das die Blutpulswellen am proximalen Abschnitt der Aorta in einem Menschen zeigt.
67 ist ein Wellenformdiagramm, das die Blutpulswellenform am proximalen Abschnitt der Aorta in einem Menschen nachahmt.
68 bis 71 sind Flussdiagramme, die den Betrieb der Verarbeitung zur Berechnung von Parametern in einem konzentrierten Vier-Parameter-Modell zeigen.
72 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel der Radialarterienwellenform zeigt, die durch einen Durchschnittsermittlungsprozess erhalten wird.
73 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel der Radialarterienwellenform zeigt, die durch einen Durchschnittsermittlungsprozess erhalten wird, gemeinsam mit den Einzelheiten der Verarbeitung, die bei dieser Wellenform angewendet wird.
74 ist ein Wellenformdiagramm, das die Mehrfachanzeige der Radialarterienwellenform, die durch einen Berechnungsprozess erhalten wird, und der Radialarterienwellenform, die durch einen Durchschnittsermittlungsprozess erhalten wird, zeigt.
75 ist ein weiteres Wellenformdiagramm, das die Blutpulswellenform am proximalen Abschnitt der Aorta in einem Menschen nachahmt.
76A ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizienten zwischen der Verformungsrate d und dem Widerstand Rc in Blutgefäßen in der Mitte des Kreislaufsystems zeigt.
76B ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizienten zwischen der Verformungsrate d und dem Widerstand Rp an peripheren Blutgefäßen zeigt.
76C ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizienten zwischen der Verformungsrate d und dem Widerstand R und der Blutträgheit L zeigt.
76D ist ein Diagramm, das den Korrelationskoeffizienten zwischen der Verformungsrate d und dem Widerstand R und der Volumendehnbarkeit C zeigt.
77 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Verformungsrate d und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
78 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Widerstand Rc in Blutgefäßen in der Mitte des Kreislaufsystems und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
79 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Widerstand Rp an peripheren Blutgefäßen und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
80 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Blutträgheit L und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
81 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Volumendehnbarkeit C und drei Arten von Blutpulswellen zeigt.
82 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Struktur des Verformungsberechnungsmittels zeigt.
83 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einem Elektrokardiogramm und dem RR-Intervall zeigt.
84 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einem Elektrokardiogramm und der Blutpulswelle zeigt.
85A ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen Fluktuationen im RR-Intervall und den Frequenzkomponenten zeigt, die diese Fluktuationen bilden.
85B ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Spektralanalyse der Fluktuationen im RR-Intervall zeigt.
86 ist ein Diagramm, das gewünschte Anordnungen zeigt, in welchen Blutpulswellenmessungen vorgenommen werden.
87 ist ein Diagramm, das ein Face-Chart zeigt, das als Benachrichtigungsmittel verwendet wird.
88 ist eine Schnittansicht einer Armbanduhr, die im Inneren das Benachrichtigungsmittel enthält, wenn eine Benachrichtigung mit Hilfe einer Vibration unter Verwendung eines Piezoelements ausgeführt wird.
89 ist ein Diagramm, das eine Armbanduhr und einen Personal-Computer zeigt, der eine optische Kommunikation mit dem Gerät ausführt.
90 ist ein ausführliches Blockdiagramm der Sendevorrichtung, die im Inneren einer Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle bereitgestellt ist.
91 ist ein Blockdiagramm, das die erste Struktur des Diagnosegerätes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
92 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb desselben Gerätes zeigt.
93 ist ein Blockdiagramm, das die zweite Struktur desselben Gerätes zeigt.
94 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Anzeige von Kreislaufparametern in demselben Gerät zeigt.
95 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Anzeige von Kreislaufparametern in demselben Gerät zeigt, wobei diese Ausführungsform einen Uhrenzeiger zur Anzeige verwendet.
96 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Anzeige von Kreislaufparametern in demselben Gerät zeigt, wobei eine spezielle Anzeige in dieser Ausführungsform bereitgestellt ist, um die Kreislaufparameter anzuzeigen.
97 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Diagnosegerätes zeigt, das die tidale Welle in der Blutpulswelle verwendet.
98 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr 450, die dasselbe Gerät enthält.
99 ist eine Balkengrafik für LF/HF, die in der Figurenanzeige 23 in demselben Gerät verwendet wird.
100 ist eine Balkengrafik für LF und HF, die in der Figurenanzeige 23 in demselben Gerät angezeigt werden.
101 ist eine Balkengrafik für RR50, die in der Figurenanzeige 23 in demselben Gerät angezeigt wird.
102 ist eine Balkengrafik der Blutpulsrate, die in der Figurenanzeige 23 in demselben Gerät angezeigt wird.
103 ist eine Liniengrafik, die die Bewegung in LF/HF über die letzte Woche zeigt, die auf der Figurenanzeige 23 in demselben Gerät angezeigt wird.
104 ist eine Liniengrafik, die die Bewegung in LF und HF über die letzte Woche zeigt, die auf der Figurenanzeige 23 in demselben Gerät angezeigt wird.
105 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr gemäß einer anderen Ausführungsform.
106 ist ein Diagramm, das die innere Struktur des Gerätes gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
107A und B sind Figuren, die Beispiele für Anweisungsnachrichten in derselben Ausführungsform zeigen.
108 ist eine Schnittansicht, die die Struktur einer Mikropumpe 501 zeigt.
109 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Antriebs zum Antreiben derselben Mikropumpe 501 zeigt.
110 bis 111 sind Diagramme zur Erklärung des Betriebs der Mikropumpe 501.
112 ist ein Blockdiagramm, das die erste Struktur des Gerätes zum Steuern der Arzneimittelverabreichung zeigt.
113 bis 114 sind Flussdiagramme, die den Betrieb einer Ausführungsform zeigen, die ein Gerät zum Steuern der Arzneimittelverabreichung mit der Struktur in 112 verwendet.
115 ist ein Blockdiagramm, das die zweite Struktur des Gerätes zum Steuern der Arzneimittelverabreichung zeigt.
116A ist ein Diagramm, das die Wirkung der Abgabe eines Dufts auf ein Schlagvolumen pro Schlag SV zeigt.
116B ist ein Diagramm, das die Wirkung der Abgabe eines Dufts auf einen Widerstand Tp der peripheren Blutgefäße zeigt.
117 bis 123 sind Diagramme, die den Steuermodus für die Duftabgabe zeigen.
124 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Gerätes zum Steuern der Arzneimittelverabreichung zeigt.
125A ist eine perspektivische Ansicht, die die mechanische Struktur desselben Gerätes zeigt.
125B ist eine Schnittansicht, die die mechanische Struktur desselben Gerätes zeigt.
126 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Schlummerverhinderungsvorrichtung zeigt.
127 ist eine perspektivische Ansicht einer Armbanduhr 790, in der die Vorrichtung von 126 eingebaut ist.
128 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer anderen Struktur dieser Vorrichtung zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erklärt. Die folgende Erklärung ist in Kapitel unterteilt, um die Ausführung der vorliegenden Erfindung durch einen Fachmann zu vereinfachen.
In Kapitel 1 werden die Ergebnisse von Experimenten zur zyklischen Fluktuation im physiologischen Zustand, die die Basis der vorliegenden Erfindung ist, erklärt. Anschließend ist es notwendig, ein Mittel zum Extrahieren der Blutpulswellen vom menschlichen Körper bereitzustellen, um eine Analyse dazu durchzuführen. Für diesen Zweck sind in Kapitel 2 verschiedene Sensoren zum Erfassen der Blutpulswellen erklärt. In Kapitel 3 folgt eine Erklärung des Mittels zum Aussuchen von Parametern aus den erfassten Blutpulswellen, die für die Blutpulswellenanalyse geeignet sind. In Kapitel 4 werden zahlreiche physiologische Zustände erklärt, die von der Blutpulswelle erhalten werden können, und Methoden zur Analyse der Blutpulswellenformen, um diese physiologischen Zustände zu erhalten.
Kapitel 5 betrifft ein Eingabe- und Ausgabemittel als Schnittstelle zwischen dem menschlichen Körper und dem Gerät, wobei eine Gerätschaft erklärt wird, die gemeinsam mit jedem der Geräte verwendet werden kann, die in Kapitel 6 eingeführt werden. Die Geräte, die in Kapitel 6 besprochen werden, werden erklärt, indem für jedes Mittel eine repräsentative Darstellung gewählt wird. Der Großteil der in Kapitel 6 beschriebenen Geräte jedoch kann durch das andere Mittel ersetzt werden, das in Kapitel 5 angeführt ist. Dies gilt auch für das Blutpulswellenerfassungsmittel in Kapitel 2 und das Blutpulswellenanalysemittel in Kapitel 3.
Kapitel 6 erklärt verschiedene Ausführungsformen, die auf der Basis der vorangehenden Kapitel bis Kapitel 5 ausgeführt wurden.
KAPITEL 1: ZYKLISCHE FLUKTUATIONEN IM PHYSIOLOGISCHEN ZUSTAND
ABSCHNITT 1: Überblick
Wenn ein physiologischer Zustand eines Subjekts aus Blutpulswellen oder dergleichen ermittelt wird, wenn jemand nur am physiologischen Zustand zum Zeitpunkt jeder Messung interessiert ist, kann eine Reihe von Informationen unter Verwendung von Blutpulswellenanalyseverfahren erhalten werden, wie unten in Kapitel 4 beschrieben ist.
Selbst im Falle eines gesunden Individuums jedoch fluktuiert der physiologische Zustand des Körpers in einem bestimmten Rhythmus. Wenn daher eine Analyse oder Diagnose von Blutpulswellen unter Berücksichtigung dieser fluktuierenden Rhythmen ausgeführt wird, kann der physiologische Zustand des Subjekts exakter bestimmt werden. Das Gebiet, das als "Zeitbiologie" bekannt ist, hat in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit als eine Art von Forschung erlangt, die sich auf diese physiologischen Rhythmen konzentriert.
Zusätzlich zu Fluktuationen aufgrund von Stress fluktuiert der Zustand des Kreislaufsystems auch entsprechend einem spezifischen Rhythmus. Insbesondere wurde berichtet, dass das Kreislaufsystem zyklischen Fluktuationen in einem Tageszyklus unterliegt. Zum Beispiel wurde auch berichtet, dass das Auftreten eines plötzlichen Todes eine zyklische Fluktuation während der 24 Stunden einer Ein-Tages-Periode zeigt. Das heißt, Studien haben berichtet, dass es Zeitperioden gibt, in welchen die Frequenz eines plötzlichen Todes hoch ist, und Zeitperioden, in welchen die Frequenz eines plötzlichen Todes gering ist. 2 zeigt die Fluktuation für das Auftreten eines plötzlichen Todes im Laufe eines Tages, während 3 die Fluktuation für das Auftreten eines akuten Myokardinfarkts im Laufe eines Tages zeigt. Diese Daten sind in Muller, J.E., et al.: Circulation 79: 733 bis 734, 1989, offenbart.
Zusätzlich zeigen Blutdruck, Blutpulsrate, Aortenausgang, vitaler Ausgang, Sauerstoffverbrauch, Körpertemperatur, Hormonsekretion, Aktivität des zentralen Nervensystems, Zeit der Zellteilung, Schlaf, Gehirnwellen, Schmerzempfinden, Körpergewicht, Auftreten einer Angina pectoris und dergleichen, auch rhythmische Fluktuationen. Tatsächlich gibt es mehr als 300 Körperfunktionen, von welchen bekannt ist, dass sie einen physiologischen Rhythmus zeigen.
Das Vorhandensein dieser Rhythmen kann bei physischer Aktivität oder im Wachzustand erkannt werden, wenn der Blutpuls und die Atmung schnell werden. Ebenso kann eine Unregelmäßigkeit oder Abnormalität in diesen Rhythmen während einer Krankheit oder dergleichen auch klar gesehen werden. Während ein Schlafmangel teilweise für das Empfinden eines Unwohlseins verantwortlich ist, das jemand nach einer extrem langen Nacht empfinden mag, kann ferner eine Diskrepanz zwischen der Körpertemperatur und Rhythmen einer physischen Aktivität nach einem Abfall in der Körpertemperatur auch dieses Empfinden verursachen. Zusätzlich werden Abnormalitäten in diesen Rhythmen am leichtesten beim sogenannten "Jet-Lag-Phänomen" erkannt, das auftritt, wenn sich jemand rasch zwischen Zeitzonen bewegt, die mehr als 4 Stunden Unterschied aufweisen. Ein Jet Lag tritt ein, wenn der Rhythmus der Körperuhr mit dem Rhythmus der äußeren Umwelt nicht mehr synchron ist. Ferner kann das Bewältigen dieses Phänomens eine allgemeine Anforderung sein, wenn jemand in besonders großen Ländern, wie den Vereinigten Staaten von Amerika, lebt.
Wie aus der vorangehenden Besprechung hervorgeht, ist es daher extrem schwierig, eine exakte Bestimmung des physiologischen Zustandes auszuführen, indem einfach eine Diagnose während einer bestimmten Zeitperiode ausgeführt wird, da der physiologische Zustand eine natürliche Fluktuation entsprechend einem feststehenden Rhythmus aufweist. Während zum Beispiel die Untersuchung eines Patienten zu einem bestimmten Zeitpunkt des Tages günstige Ergebnisse liefern kann, ist es nicht exakt, davon abzuleiten, dass der Zustand des Patienten sich aufgrund der Behandlung verbessert hat, da diese verbesserten Ergebnisse einfach auf die natürliche Fluktuation im physiologischen Zustand zurückzuführen sein könnten. Auch wenn eine Untersuchung des Patienten zu einer bestimmten Tageszeit eine leichte Erhöhung im Aortenausgang anzeigt, ist es nicht unbedingt exakt, daraus zu schließen, dass der Zustand des Patienten besonders gefährlich ist, da das erhöhte Ergebnis eine natürliche Fluktuation in diesem Indikator des physiologischen Zustandes sein kann. Andererseits könnten Messungen des physiologischen Zustandes eine unnatürliche Veränderung aufzeigen, die von den erwarteten täglichen natürlichen Rhythmen abweicht. Zum Beispiel könnte ein Anstieg im Aortenausgang während einer Zeitperiode, in der der Aortenausgang abfallend sein sollte, erfasst werden. Selbst wenn in einem solchen Fall der Aortenausgangswert innerhalb des normalen Bereichs liegt, kann eine unerwartete Verschiebung im Änderungsmodus im Indikator (d.h., ein Ansteigen anstelle eines Absinkens) auf eine abnormale Änderung im Körper hinweisen, die einer sofortigen Aufmerksamkeit bedarf. In einem solchen Fall könne eine Erstellung einer Diagnose oder die Bereitstellung einer Behandlung ohne Berücksichtigung der physiologischen Rhythmen des Körpers (d.h., zyklischer Fluktuationen in physiologischen Zustand) nicht nur unpassend, sondern sogar gefährlich sein.
Durch Ausführung von Experimenten zur zyklischen Fluktuation im physiologischen Zustand, die aus Blutpulswellen im menschlichen Körper erhalten wird, waren daher die gegenwärtigen Erfinder imstande, das Vorhandensein solcher zyklischer Fluktuationen zu bestätigen. Eine ausführliche Erklärung der Substanz und Ergebnisse dieser Experimente zur zyklischen Fluktuation im physiologischen Zustand folgt.
ABSCHNITT 2: Tägliche Fluktuation in Kreislaufparametern
(1) Struktur des Gerätes, das in diesen Experimenten verwendet wurde
Die Struktur des Gerätes, das in diesen Experimenten verwendet wurde, ist in 4 dargestellt. In dieser Figur erfasst ein Blutpulswellendetektor 160 die Wellenform der Radialarterie über einen Drucksensor, der an dem rechten Handgelenk eines Testsubjekts angebracht ist, und erfasst den Blutdruck über eine Manschette, die am Oberarm des Testsubjekts angebracht ist. Der Blutpulswellendetektor 160 gibt dann ein elektrisches Signal aus, das die Wellenform nach der Korrektur der Radialarterienwellenform unter Verwendung des Blutdrucks zeigt. Ferner misst ein Schlagvolumen-pro-Schlag-Messgerät 161 das Schlagvolumen pro Schlag in dem Testsubjekt und gibt ein elektrisches Signal aus, das dieses Ergebnis anzeigt. Diese Teile werden in Kapitel 2, Abschnitt 2 bis 3, näher erklärt. Zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Gerät wurde ein Personal-Computer (der in den Figuren fehlt) verwendet, um eine Steuerung dieser Geräte und eine Analyse der Messergebnisse vorzunehmen. Der Begriff "Schlagvolumen pro Schlag", wie hier verwendet, soll das Blutvolumen angeben, das vom Herzen pro Herzschlag ausgepumpt wird.
(2) Testbedingungen zur Messung
13 gesunde männliche Probanden im Alter von 21 ± 9 Jahren, waren zur Durchführung identischer Aktivitäten in derselben Einrichtung über eine Dauer von 36 Stunden, die sich über 2 Tage erstreckte, erforderlich. Die Umgebungstemperatur wurde im Bereich von 24,0° bis 24,5° gehalten, wobei die Feuchtigkeit im Bereich von 40 bis 50% gehalten wurde.
Das Schema für die Experimente ist in 5 dargestellt. Wie in diesem Schema dargestellt ist, wurden Mahlzeiten zu Mittag und um 18 Uhr bereitgestellt, wobei an beiden Tagen dasselbe Menü verwendet wurde. Die Mahlzeiten lieferten etwa 1700 kcal pro Tag. Die Probanden durften 6 Stunden schlafen, wobei sie um Mitternacht zu Bett gingen und um 6 Uhr aufstanden. Die Wellenformen der Radialarterie und das Schlagvolumen pro Schlag wurden alle 2 Stunden gemessen.
Die Probanden mussten 15 Minuten ruhen, bevor sie einer Messung unterzogen wurden. Während die Messungen vorgenommen wurden, mussten die Probanden bei einer regelmäßigen Rate gleichzeitig mit einem 0,25 Hz Metronom atmen. Die durchschnittliche summierte Wellenform pro Schlag wurde unter Verwendung von Messungen von Sätzen von 10 Herzschlägen erhalten, 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_10sec, t_20sec, t_30sec, t_40sec und t_50sec) gezählt wurden. Dieses Ergebnis wurde wie in der Folge erklärt analysiert.
(3) Analyse
Die gegenwärtigen Erfinder nahmen an, dass die Kreislaufparameter im menschlichen Körper ein konzentriertes Vier-Parameter-Modell bilden. Zur Bestätigung, wie jedes Element in diesem konzentrierten Vier-Parameter-Modell im Laufe der Zeit fluktuiert, ermittelten die gegenwärtigen Erfinder Werte für Kreislaufparameter, die der Radialarterienblutpulswelle und dem Schlagvolumen pro Schlag entsprachen, die in jedem Testsubjekt gemessen wurden. Das konzentrierte Vier-Parameter-Modell, wie in der Folge in Kapitel 4 erklärt, zeigt ein elektrisches Modell an, das das Kreislaufsystem im menschlichen Körper ersetzt. Dieses elektrische Modell besteht aus Widerständen Rc und Rp, Kapazität C und Induktanz L. Diese Komponenten sind den Kreislaufparametern äquivalent, die den Zustand des Kreislaufsystems im menschlichen Körper zeigen.
(4) Ergebnisse
1. Vergleich von Tag 1 und Tag 2
6 zeigt die Änderung im Laufe der Zeit in den Widerständen Rc und Rp, der Kapazität C und der Induktanz L des konzentrierten Vier-Parameter-Modells während der zweitägigen Periode. In der Figur zeigt die Kurve, die durch schwarze Punkte dargestellt ist, den Durchschnittswert für jede der Modellkomponenten der 13 Testprobanden, die am ersten Tag ermittelt wurden. Die Kurve, die durch schwarze Quadrate dargestellt ist, zeigt die Durchschnittswerte für jede der Komponenten, die am zweiten Tag erhalten wurden. Aus 6 ist erkennbar, dass die Werte jeder der Komponenten in dem konzentrierten Vier- Parameter-Modell nahezu dieselben Änderungen im Laufe der Zeit an Tag 2 wie an Tag 1 zeigen.
2. Analyse des Rhythmus der täglichen Fluktuation
Es wurde eine Analyse des Rhythmus der Änderung im Laufe der Zeit im Durchschnittswert des Widerstands Rc in Blutgefäßen in der Mitte des Kreislaufsystems für die ersten 13 Testsubjekte vorgenommen. Diese Ergebnisse sind in 7 dargestellt. Wie in dieser Figur dargestellt ist, besteht die Wellenform der täglichen Fluktuation im Widerstand Rc aus einem Grundspektrum mit einer Periode von etwa 20 Stunden und ihrem hohen harmonischen Wellenspektrum. Ferner, während dies in der Figur fehlt, hat 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 konzentrierten Vier-Parameter-Modells in jedem der Testsubjekte. Aus diesen Figuren geht hervor, dass individuelle Unterschiede in der Amplitude und Phase dieser täglichen Fluktuationen in den Kreislaufparametern vorhanden sind.
9 zeigt einen Vergleich zwischen dem Durchschnittswert der Komponenten Rc, Rp, C und L des konzentrierten Vier-Parameter-Modells für die 13 Testsubjekte, und die Wellenform der täglichen Fluktuation, synthetisiert aus dem zweiten harmonischen Wellenspektrum und dem Grundwellenspektrum, die aus der Rhythmusanalyse erhalten wurden.
3. Eigenschaften der täglichen Fluktuationen im Kreislaufzustand
Aus den obenstehenden Versuchsergebnissen geht hervor, dass trotz der individuellen Unterschiede in der Wellenform der täglichen Fluktuationen für die Kreislaufparameter Rc, Rp, C und L alle Ergebnisse der Testsubjekte bestimmte gemeinsame Eigenschaften aufweisen. Das heißt, die Werte von Rc, Rp und L waren am Morgen hoch, fielen allmählich im Laufe des Nachmittags und begannen wieder nach einer kleinen Spitze am Abend zu steigen. Die Werte C waren andererseits während der ersten Tageshälfte hoch, zeigten aber während der gesamten zweiten Tageshälfte einen abnehmenden Trend.
ABSCHNITT 3: Jährliche Fluktuation in Kreislaufparametern
Zusätzlich zu täglichen Fluktuationen zeigen Kreislaufparameter auch eine sanfte rhythmische Fluktuation, die einem Ein-Jahres-Zyklus folgt. Zum Beispiel steigt die Volumendehnbarkeit C im Sommer und fällt im Winter. 10 ist eine Grafik, die ein Beispiel der jährlichen Variation in Kreislaufparametern zeigt, während 11 eine Grafik ist, die die Ergebnisse der Spektralanalyse des viskosen Widerstands Rc im mittleren Bereich des Kreislaufsystems, nahe dem Herzen zeigt.
ABSCHNITT 4: Tägliche Schwankung im Blutpulswellenspektrum
Wenn eine Frequenzanalyse der Wellenform der Blutpulswelle ausgeführt wird und das Spektrum beobachtet wird, wird klar, dass das Blutpulswellenspektrum dieselbe Art von täglicher Fluktuation, wie oben im Falle der Kreislaufparameter beschrieben, aufweist. Aus Experimenten, die von den gegenwärtigen Erfindern durchgeführt wurden, geht hervor, dass die Phase der vierten harmonischen Welle (d.h., die Phase, die auf dem Anstieg in der Blutpulswelle beruht) sich signifikant als Reaktion auf Änderungen im physischen Zustand des Körpers ändert.
12A bis C sind Grafiken, die jeweils Beispiele der täglichen Fluktuation in den zweiten, dritten und vierten harmonischen Wellenphasen einer Blutpulswelle zeigen. 13A zeigt ein Beispiel der täglichen Fluktuation in der Amplitude der dritten harmonischen Welle, während 13B ein Beispiel der täglichen Fluktuation in der normalisierten Amplitude der dritten harmonischen Welle zeigt.
ABSCHNITT 5: Schlussfolgerung
Durch Ermitteln des Zustandes des menschlichen Körpers auf der Basis der zyklischen Fluktuationen in Indikatoren des physiologischen Zustandes, wie zuvor erklärt, wird es möglich, extrem genau den physiologischen Zustand zu ermitteln, während gleichzeitig Anomalien im Zustand des Körpers erfasst werden.
Die vorangehende Besprechung verwendet als ein Beispiel die Spektren, die aus der Frequenzanalyse der Blutpulswellenformen und der Kreislaufparameter als Indikatoren des physiologischen Zustandes erhalten werden. Es wird jedoch angenommen, dass es auch tägliche und jährliche Fluktuationen in den verschiedenen anderen physiologischen Zuständen gibt, die zuvor erklärt wurden.
KAPITEL 2
BLUTPULSWELLENFORMDETEKTOR UND SCHLAGVOLUMEN-PRO-SCHLAGMESSVORRICHTUNG
In diesem Kapitel werden die verschiedenen Sensoren (Blutpulswellendetektoren) erklärt, die die verschiedenen Geräte der vorliegenden Erfindung in den Blutpulswellenmessungen verwenden. In der Diagnose, die auf der Analyse der Blutpulswelle und den Ergebnissen dieser Analyse beruht, ist manchmal das Schlagvolumen pro Schlag erforderlich. Da dieses Schlagvolumen pro Schlag gemeinsam mit der Blutpulswelle gemessen wurde, folgt hier auch eine Erklärung und eine Erläuterung der Messmethode dafür.
ABSCHNITT 1: Blutpulswellendetektor
Teil 1 Blutpulswellensensor, der ein Verformungsmessinstrument verwendet
(1) Testprodukt 1
Die gegenwärtigen Erfinder bereiteten zu Testzwecken den Blutpulswellensensor vor, der in 14A dargestellt ist. In dem Beispiel in der Figur werden drahtförmige Verformungsmessinstrumente 1-1 bis 1-4 an dem Fingerkuppenteil eines chirurgischen Gummihandschuhs 5 befestigt. Der Gummihandschuh 5 wird über einer Hand getragen und dessen Fingerspitzen werden gegen den Arm des Testsubjekts gepresst, um die Widerstandswerte an jedem der Verformungsmessinstrumente 1-1 bis 1-4 zu messen. Auf diese Weise kann die Blutpulswelle erfasst werden.
(2) Testprodukt 2
Anschließend wurde der Blutpulswellensensor, der in 14B dargestellt ist, hergestellt. In dem Blutpulswellensensor von Testprodukt 1 war es ausreichend, dass der Sensor jener ist, der nur die Verformung entlang der Länge des Fingers und die Stärke des Blutpulses misst. Im Gegensatz dazu erfasst der Blutpulswellensensor in 14B die Verformung nicht nur entlang der Länge, sondern auch entlang der Breite des Fingers. In dem Beispiel, das in der Figur dargestellt ist, sind bandförmige Verformungsmessinstrumente 2-1 bis 2-4 parallel an den Fingerkuppenabschnitten des Gummihandschuhs 5 befestigt. Diese Verformungsmessinstrumente 2-1 bis 2-4 sind einstückig gebildet.
(3) Verbesserter Blutpulswellensensor
Jedes der Verformungsmessinstrumente 2-1 bis 2-4 in der Zusammensetzung von Testprodukt 2 ist einstückig gebildet, wodurch möglich wird, dass eine Interferenz zwischen den einzelnen Verformungsmessinstrumenten entsteht. Daher entwickelten die gegenwärtigen Erfinder den folgenden Sensor. Dieser Sensor kann die Druckverteilung über der Breite des Fingers erfassen und ist auch imstande, eine äußerst exakte Blutpulswellenerfassung leicht auszuführen.
15 zeigt eine Draufsicht auf den verbesserten Blutpulswellensensor. In dieser Figur sind 3-1 bis 3-4 dünne bandförmige Messinstrumente, die parallel entlang der Länge der Fingerkuppenfläche des Gummihandschuhs 5 angeordnet sind. Die Dicke des Gummihandschuhs 5 ist etwa 200 μm, während ein Klebstoff, der für Messinstrumente verwendet wird, als Mittel zum Befestigen der Verformungsmessinstrumente 3-1 bis 3-4 an dem Gummihandschuh 5 verwendet werden kann.
Es folgt nun eine ausführliche Erklärung der Verformungsmessinstrumente 3-1 bis 3-4. Die Verformungsmessinstrumente 3-1 bis 3-4 sind dünne Messgeräte mit einer Gauge-Rate 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 Verformungsmessinstrumente 3-1 bis 3-4 ist mit 12 mm festgelegt, entsprechend der Kontaktbreite, wenn der Finger des Diagnostikers leicht gegen den Arm des Testsubjekts gepresst wird. Daher ist der Raum zwischen Messgeräten etwa 0,27 mm.
(Modifizierungen)
1. Anzahl von Verformungsmessinstrumenten

(a) Obwohl vier Verformungsmessinstrumente an jedem der Finger in der vorangehenden Besprechung bereitgestellt wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn zum Beispiel 5 oder mehr Verformungsmessinstrumente bereitgestellt werden, wie in 16 dargestellt ist, wird es möglich, eine noch zuverlässigere Blutpulswellenerfassung zu erreichen. Im Gegensatz dazu können auch vier oder weniger Verformungsmessinstrumente verwendet werden.

2. Eigenschaften des Verformungsmessinstruments
Die Eigenschaften der Verformungsmessinstrumente 3-1 bis 3-4 sind nicht auf die vorangehende Beschreibung beschränkt. Zum Beispiel kann die Gauge-Rate einen Bereich von Werten zusätzlich zu der zuvor verwendeten Rate von 2,1 aufweisen. Zusätzlich können die Dimensionen der Verformungsmessinstrumente 3-1 bis 3-4 innerhalb eines Bereichs variiert werden, der noch eine Messung ermöglicht. Zum Beispiel ist die folgende Vorrichtung erhältlich.
17 zeigt einen Blutpulswellensensor, der an einem Gummihandschuh befestigt ist. In der Figur gibt das Bezugszeichen 5 einen chirurgischen Gummihandschuh wie zuvor beschrieben an. Die Verformungsmessinstrumente 4-1 bis 4-3 wurden an den Fingerkuppenabschnitten des ersten Muskels des zweiten, dritten und vierten Fingers befestigt. Die hier verwendeten Verformungsmessinstrumente verwenden eine andere Anordnung als die zuvor beschriebenen Verformungsmessinstrumente. Das heißt, die Verformungsmessinstrumente 4-1 bis 4-3 sind dünne Messinstrumente, mit einer Gauge-Rate von 170, einem Widerstand von 2K1/2, einer Breite von 0,5 mm und einer Länge von 4 mm. Jedes der Messgeräte 4-1 bis 4-3 ist an einer flexiblen dünnen Basis befestigt, die 4 mm mal 11 mm ist, und ist gemeinsam mit dieser dünnen Basis an dem Gummihandschuh 5 befestigt.
Durch Verwendung dieser Art von Sensor wird es möglich, die Presskraft der Finger gemeinsam mit der Blutpulswelle zu erfassen. Da ferner der Gummihandschuh an dem Sensor befestigt ist, ist es möglich, gleichzeitig eine Diagnose auf der Basis der Messungen von dem Sensor und der Berührungsempfindung des Diagnostikers auszuführen.
3. Struktur des Verformungsmessinstruments
In 15 ist die Struktur des Verformungsmessinstruments kompliziert, da es notwendig ist, die Verformungsmessinstrumente 1-3 bis 3-4 an dem Gummihandschuh 5 in einem festgelegten Intervall zu befestigen. Daher kann das Verformungsmessinstrument auch die Struktur haben, die in 18 dargestellt ist. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 6 einen gitterförmigen Dünnfilm, aus dem dünne Schlitze ausgestanzt wurden. Die Verformungsmessinstrumente 7-1 bis 7-4 sind an entsprechenden Gittern befestigt. Ferner sind die Enden jedes Gitters mit einer Breite bereitgestellt, die schmal genug ist, um die Anordnung der Leitungsdrähte 7-1a bis 7-4a für jedes Messinstrument zu ermöglichen.
Mit Hilfe dieser Struktur ist es möglich, Verformungsmessinstrumente 7-1 bis 7-4 in einem feststehenden Intervall einfach durch Befestigen des Dünnfilms 6 an dem Gummihandschuh 5 anzuordnen. Da ferner jedes der Messinstrumente 7-1 bis 7-4 auf dem Dünnfilm 6 durch eine ausgestanzte Fläche getrennt ist, und die Breite des Gitters sich an der Kante der Verformungsmessinstrumente verengt, ist es möglich, eine Interferenz zwischen den Messinstrumenten 7-1 bis 7-4 durch den Dünnfilm 6 zu vermeiden.
4. Befestigungsposition des Verformungsmessinstruments
Blutpulswellensensoren, wie Verformungsmessinstrumente, können nicht nur an der Hand eines Prüfers befestigt werden, sondern auch an Messlehren. Mit anderen Worten, diese Blutpulswellensensoren können so konstruiert sein, dass sie Messungen durch Befestigen der Messlehre an dem Blutpulspunkt eines Testsubjekts ausführen. Ferner kann der Blutpulswellensensor auch so konstruiert sein, dass er an einer Roboterhand befestigt ist, so dass automatische Messungen ausgeführt werden können.
Teil 2 Blutpulswellendetektor für einen Verformungsmessinstrument-Blutpulswellensensor Es folgt eine Erklärung des Blutpulswellendetektors, der eine Erfassung der Blutpulswelle unter Verwendung eines Blutpulswellensensors ausführt, der aus dem zuvor in Teil 1 beschriebenen Verformungsmessinstrument besteht.
Ausführungsform 1
Schaltungsstruktur
Die Struktur einer Blutpulswellenerfassungsschaltung, die die Verformungsmessinstrumente 3-1 bis 3-4 verwendet, wird unter Bezugnahme auf 19 erklärt. In dieser Figur sind das Verformungsmessinstrument 3-1 und der Widerstand 12 in Serie verbunden, und eine im Voraus spezifizierte Gleichstromspannung E wird von der Energiequelle 11 angelegt. Daher wird eine Spannung Vi als Reaktion auf das Widerstandsverhältnis dieser Widerstände an beiden Ende des Verformungsmessinstruments 3-1 erzeugt. Ferner gibt das Bezugszeichen 13 ein Gleichstromblockierungsfilter an, das die Spannung Vi ausgibt, nachdem die Gleichstromkomponente entfernt wurde.
Das Ausgangssignal des Gleichstromblockierungsfilters 13 wird über den Verstärker 14 verstärkt, und eine Ausgangsspannung Vo wird über ein Tiefpassfilter 15 ausgegeben, das eine Blockierungsfrequenz von 20 Hz hat.
19 zeigt die Vorrichtung relativ zu dem Verformungsmessinstrument 3-1, aber äquivalente Schaltungen sind an jedem der anderen drei Verformungsmessinstrumente 3-2 bis 3-4 bereitgestellt.
Schaltungsbetrieb
Damit die Schaltung korrekt arbeitet, wird ein Gummihandschuh 5 über eine Hand gezogen und der Sensor wird gegen die Stelle der Blutpulswellenerfassung gepresst. Verschiedene Spannungen Vi werden dann von den Verformungsmessinstrumenten als Reaktion auf die Blutpulswelle ausgegeben. Die jeweiligen Gleichstromkomponenten dieser Spannungen werden dann durch das entsprechende Gleichstromblockierungsfilter 13 entfernt. Jede dieser modifizierten Spannungen Vi wird dann ausgegeben, nachdem sie durch ihren entsprechenden Verstärker 14 und Tiefpassfilter 15 gegangen ist.
(Modifizierungen)
1. Korrektur der Temperaturverschiebung
In der in 19 dargestellten Schaltung wird die Blutpulswelle durch direkte Messung der Spannung Vi erfasst, die an jedem Ende des Verformungsmessinstruments 3-1 auftritt. Es ist jedoch auch möglich, eine Brückenschaltung zu bilden, die das Verformungsmessinstrument 3-1 als einen Arm verwendet, und die Blutpulswelle durch Erfassen der Spannung an diagonalen Ecken der Brückenschaltung zu erfassen. Mit anderen Worten, eine Brückenschaltung kann durch Befestigen eines Verformungsmessinstruments 3-1 und drei dünner Filmwiderstände mit demselben Widerstand/Temperatur-Koeffizienten an dem Gummihandschuh 5 gebildet werden. Dann kann als Ergebnis die Temperaturverschiebung, die durch Änderungen in der Körpertemperatur und dergleichen verursacht wird, korrigiert werden, wodurch die Empfindlichkeit verbessert wird.
2. Stromversorgung des Verformungsmessinstruments
Während der Strom kontinuierlich zu dem Verformungsmessinstrument 3-1 in der Schaltung geleitet wird, die in 19 dargestellt ist, ist es auch möglich, die Stromversorgung diskontinuierlich auszuführen. Das heißt, in der Schaltung, die in der Figur dargestellt ist, sind die einzigen Frequenzkomponenten der Spannung Vi, die schließlich als Blutpulswelle erfasst werden, die Komponenten von 20 Hz oder weniger. Daher ist es möglich, die Blutpulswelle auf der Basis von Abtastergebnissen bei einer Frequenz von zum Beispiel 40 Hz ausreichend zu regenerieren.
Durch derartiges diskontinuierliches Zuleiten von elektrischem Strom wird der elektrische Stromverbrauch gesenkt. Daher ist diese Konstruktion besonders zur Verwendung in tragbaren Geräten geeignet.
Ausführungsform 2
Ein Blutpulswellendetektor, der Blutpulswellen unter Verwendung der Verformungsmessinstrumente erfasst, die in 17 dargestellt sind, wird nun erklärt.
Schaltungsstruktur
Die Struktur der Schaltung, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, wird unter Bezugnahme auf 20 erklärt. In der Figur ist das Bezugszeichen 21 eine elektrische Feststromquelle, die einen elektrischen Feststrom zu dem zuvor beschriebenen Verformungsmessinstrument 4-1 leitet. Dadurch wird eine Spannung Vg, an beiden Enden des Verformungsmessinstruments 4-1 als Reaktion auf dessen physische Verformung erzeugt. Diese Spannung Vg wird durch einen Gleichstromverstärker 22 verstärkt und zu der Gleichstromblockierungsschaltung 23 und Durchschnittsbildungsschaltung 25 geleitet.
Die Spannung, die vom Gleichstromverstärker 22 ausgegeben wird, kann wie folgt ausgedrückt werden: Vo + Vd + ΔVwobei die Spannung Vo die Spannung ist, die erzeugt wird, wenn der Gummihandschuh 5 über die Hand gezogen wird, die Spannung Vd die Spannung ist, die durch den Druck erzeugt wird, wenn der Finger gegen den Arm gepresst wird, und die Spannung ΔV die Wechselstromspannung ist, die aus dem Blutpulsdruck entsteht.
Die Spannung Vo und die Spannung Vd, die Gleichstromkomponenten sind, werden an der Gleichstromblockierungsschaltung 23 entfernt, während die Wechselstromkomponente ΔV, d.h., das Blutpulswellensignal, ausgegeben wird. Dieses Blutpulswellensignal geht durch das Tiefpassfilter 24, das eine Blockierungsfrequenz von 20 Hz hat, so dass seine Rauschkomponenten entfernt werden. Dieses Blutpulssignal wird dann vom Tiefpassfilter 24 ausgegeben.
Die Durchschnittsbildungsschaltung 25 erfasst lokale Maxima der Spannung [Vo + Vd + ΔV], definiert die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden lokalen Maxima als eine Periode und bildet dann den Durchschnitt der Spannung [Vo + Vd + ΔV] über mehrere Periode. Dadurch wird die Wechselstromkomponente ΔV entfernt und nur die Gleichstromkomponente [Vo + Vd] ausgegeben.
Das Bezugszeichen 26 in der Figur gibt eine Pegelaufzeichnungsschaltung an. Der Spannungspegel, der von der Durchschnittsbildungsschaltung 25 ausgegeben wird, wird gespeichert, wenn der Schalter 26a gedrückt wird, und gibt danach kontinuierlich die Spannung des gespeicherten Pegels aus.
Das Bezugszeichen 27 in der Figur gibt eine Subtraktionseinheit an. Die Subtraktionseinheit 27 subtrahiert die Ausgangsspannung der Pegelaufzeichnungsschaltung 26 von der Ausgangsspannung der Durchschnittsbildungsschaltung 25 und gibt dann die Ergebnisse dieser Berechnung aus.
Das Bezugszeichen 28 in der Figur gibt ein herkömmliches Sphygmomanometer an. Obwohl das Sphygmomanometer 28 keinen direkten Bezug zu der Blutpulswellenerfassung hat, kann es zur Messung und zur Ausgabe des Blutdrucks in einem Testsubjekt über eine Manschette S2, falls notwendig, verwendet werden.
Jedes der Teile, die mit den Bezugszeichen 21 bis 27 versehen sind, ist an dem Verformungsmessinstrument 4-1 in 17 bereitgestellt. In der Praxis jedoch sind äquivalente Schaltungen an den Verformungsmessinstrumenten 4-2 und 4-3 bereitgestellt.
Schaltungsbetrieb
Eine Spannung Vo wird vom Gleichstromverstärker 22 ausgegeben, wenn der Gummihandschuh 5 über die Hand gezogen wird. Wenn der Schalter 26a in dieser Ausführungsform gedrückt wird, wird die Spannung Vo in der Pegelaufzeichnungsschaltung 26 gespeichert. Wenn die Spitze eines Fingers der behandschuhten Hand gegen den Arm gepresst wird, wird eine Spannung (Vo + Vd) von der Durchschnittsbildungsschaltung 25 ausgegeben. Diese Spannung geht durch die Subtrahiereinheit 27 und eine Spannung Vd, die der Presskraft entspricht, wird ausgegeben. Gleichzeitig wird eine Spannung ΔV, die der Blutpulswelle entspricht, ausgegeben, nachdem sie der Reihe nach durch die Gleichstromblockierungsschaltung 23 und das Tiefpassfilter 24 gegangen ist.
Teil 3 Photoelektrischer (optischer)
Blutpulswellensensor
(1) Struktur und Betrieb
Photoelektrische Blutpulswellensensoren sind als ein Beispiel für Blutpulswellensensoren erhältlich, die Licht verwenden. 21 zeigt die Struktur eines photoelektrischen Blutpulswellensensors 31. In dieser Figur ist ein Lichterzeugungselement 32 aus einer Infrarotlicht erzeugenden Diode mit einer Wellenlänge von zum Beispiel 940 nm gebildet. Der optische Sensor 33 ist aus einem Phototransistor oder dergleichen gebildet.
Das Licht, das von der Infrarotlicht erzeugenden Diode 32 ausgestrahlt wird, wird durch das Hämoglobin in den Blutzellen absorbiert, das sich durch die Blutgefäße direkt unterhalb der Haut bewegt, die sich mit dem photoelektrischen Blutpulswellensensor 31 in Kontakt befindet. Die Lichtmenge, die durch das hypodermale Gewebe reflektiert wird, ändert sich. Dieses reflektierte Licht wird von dem optischen Sensor 33 empfangen, wobei ein Blutpulswellenerfassungssignal M als photoelektrisches konvertiertes Ergebnis erhalten wird.
(2) Verringerung im Stromverbrauch
Wenn der Blutpulswellensensor mit einer batteriebetriebenen Armbanduhr kombiniert ist, ist es zur Verringerung des Stromverbrauchs auf einen geringen Wert wünschenswert, die elektrische Quelle für den photoelektrischen Blutpulswellensensor 31 nur dann zu betreiben, wenn es notwendig ist, die Blutpulswelle zu messen. Für diesen Zweck kann ein Schalter, wie jener, der durch SW in 21 angegeben ist, entlang der Leitung bereitgestellt sein, die die elektrische Quelle zu der Blutpulswelle leitet. Ferner schaltet eine Schalteransteuerschaltung, in den Figuren nicht dargestellt, den EIN/AUS-Zustand jedes Schalters, so dass Elektrizität diskontinuierlich zu einem Sensor usw. geleitet wird.
Wenn zum Beispiel eine batteriebetriebene Armbanduhr nur als normale Uhr betrieben wird, befindet sich der Schalter SW im AUS-Zustand, und es wird keine elektrische Quelle zu dem photoelektrischen Blutpulswellensensor 31 geleitet. Wenn andererseits notwendig wird, die Blutpulswellen zu messen, wird der Schalter SW in den EIN-Zustand gestellt, und es wird eine elektrische Quelle zu dem photoelektrischen Blutpulswellensensor 31 geleitet.
22A zeigt ein Zeitsteuersignal zum Umschalten des EIN/AUS-Zustandes jedes Schalters, wobei das Signal nur in dem Modus zur Messung der Blutpulswelle in einen Hochpegelzustand H gelangt (in der Figur als "Analysemodus" bezeichnet). In dieser Figur gelangt dieses Zeitsteuersignal in einen Tiefpegelzustand L während der Nicht-Analysemoden (d.h., wenn die batteriebetriebene Armbanduhr nur als Uhr verwendet wird). In diesem Fall wird der Schalter SW AUS geschaltet, und die elektrische Quelle wird nicht zu dem Sensor geleitet. Sobald der Analysemodus eingeleitet ist, gelangt dieses Zeitsteuersignal in den H-Zustand, der Schalter SW wird EIN geschaltet, und die elektrische Quelle wird wieder zu dem Sensor geleitet. Wenn der Analysemodus beendet ist, gelangt das Zeitsteuersignal wieder in den L-Zustand. Der Schalter SW wird AUS geschaltet und die Zufuhr der Energiequelle zu dem Sensor endet.
Daher ist es mit Hilfe der obengenannten Konstruktion, in der ein Zeitsteuersignal verwendet wird, so dass elektrischer Strom nur zu dem Sensor geleitet wird, wenn die Messung der Blutpulswellen erforderlich ist, möglich, den elektrischen Stromverbrauch zu senken, wenn die Funktion des Gerätes als Uhr den vorwiegenden Gebrauch darstellt.
(3) Modifizierungen

1. Angesichts des Signal/Rausch-Verhältnisses ist eine blaues Licht erzeugende Diode noch bevorzugter für die Lichterzeugungsdiode, die in dem Lichterzeugungselement verwendet wird.
2. Als zusätzlich Strategie zum Sparen von Elektrizität, wie in 22b dargestellt ist, kann der EIN/AUS-Zustand des Schalters SW auf der Basis der Zeitsteuerung eines Blutpulssignals umgeschaltet werden, wie jenem, das nur in den H-Zustand gelangt, wenn ein Blutpulswellenerfassungssignal tatsächlich im Analysemodus erfasst wird.
3. Der EIN/AUS-Zustand des Schalters SW kann auf der Basis der Zeitsteuerung eines Blutpulssignals geschaltet werden, wie jenem, das nur in den H-Zustand gelangt, wenn ein Erfassungssignal von dem Sensor verwendet wird, unabhängig davon, ob das Gerät im Analysemodus arbeitet oder nicht.

Teil 4 Druckartiger Blutpulswellensensor
Es wird ein Blutpulswellendetektor erklärt, in dem ein Blutpulswellensensor mit einem tragbaren Gerät kombiniert ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die in der Folge beschriebenen Anordnungen beschränkt, sondern kann mit einer Reihe von Geräten kombiniert werden, die täglich am Körper getragen werden.
Es folgt eine Erklärung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf 23, in der ein druckartiger Sensor mit einer Armbanduhr kombiniert ist. In dieser Figur gibt 40 eine Armbanduhr an, 41 ist der Hauptkörper der Armbanduhr und 42 und 43 sind die Anzeigeabschnitte zur Ausführung verschiedener Anzeigen. Ferner sind 44 bis 46 Knöpfe, deren Funktionen von der Art der Vorrichtung abhängen, wie in der Folge erklärt wird. Daher werden die Funktionen dieser Knöpfe für jede der Vorrichtungen anschließend in der Reihenfolge ihres Erscheinens erklärt. Das Bezugszeichen 47 gibt einen Drucksensor an und 48 ist ein Befestigungsmittel. Der Drucksensor 47 und das Befestigungsmittel 48 umfassen einen Blutpulswellendetektor zum Erfassen von Blutpulswellen.
Der Drucksensor 47 ist an der Oberfläche des Befestigungsmittels 48 angebracht und das Befestigungsmittel 48 ist frei gleitend an dem Band 49 der Armbanduhr angebracht. Wenn die Armbanduhr 40 am Handgelenk getragen wird, wird der Drucksensor 47 gegen die Radialarterie mit einem geeigneten Druck gepresst. Dieser Drucksensor 47 besteht zum Beispiel aus Verformungsmessinstrumenten. Ein Blutpulswellensignal, das die Wellenform der Radialarterie darstellt, wird als analoge Größe von den Anschlussklemmen (nicht dargestellt) erhalten, die an beiden Enden des Drucksensors 47 bereitgestellt sind. Dieses Blutpulswellensignal wird an die Hauptfläche einer Vorrichtung, die im Inneren des Hauptkörpers 41 der Armbanduhr angeordnet ist, über eine Signalleitung (in der Figur nicht dargestellt) ausgegeben, die im Inneren des Bandes 49 der Armbanduhr eingebettet ist.
Teil 5 Pressartiger Blutpulswellensensor
(1) Struktur und Betrieb
Es folgt nun eine Erklärung einer Ausführungsform, in der ein Blutpulswellendetektor, der einen pressartigen Blutpulswellensensor verwendet, in einer Armbanduhr eingebaut ist. 24 zeigt die mechanische Struktur eines Blutpulswellendetektors. In dieser Figur gibt 50 den Hauptkörper einer Armbanduhr an, und ist mit einer Fingerkontaktfläche 51 und einer Reihe von Knöpfen und Anzeigen bereitgestellt. Die Fingerspitze zum Beispiel des zweiten Fingers an der Hand, die die Uhr nicht trägt, wird gegen die Fingerkontaktfläche 51 gepresst. Die Funktionen der Anzeigen 52, 52a, 52b und der Knöpfe 53 bis 55 sind in jedem Gerät, das den Blutpulswellensensor verwendet, anders. Der Pfeil in 24 gibt die Sichtfeldrichtung der Anzeigen an.
25 zeigt die Struktur dieses Blutpulswellendetektors ausführlicher. In dieser Figur sind ein photoelektrischer Blutpulswellensensor 56 und ein Verformungsmessinstrument 57 an der Rückseite der Fingerkontaktfläche 51 bereitgestellt. Der photoelektrische Blutpulswellensensor 56, der die zuvor beschriebene Struktur aufweist, gibt ein Blutpulswellenerfassungssignal M aus. Der Widerstandswert des Verformungsmessinstruments 57 ändert sich abhängig von der Verformung, so dass ein Drucksignal P, das dem pressenden Druck des Fingers des Benutzers über die Fingerkontaktfläche 51 entspricht, ausgegeben wird.
Dieses Drucksignal P wird verwendet, damit der Benutzer den pressenden Druck seines Fingers so einstellen kann, dass der Wert des Blutpulswellenerfassungssignals M, das von dem photoelektrischen Blutpulswellensensor 56 erhalten wird, ein Maximum erreicht. Mit anderen Worten, die Vorrichtung, die an den Blutpulswellendetektor angeschlossen ist, nimmt das Drucksignal P auf und zeigt an, ob der pressende Druck des Fingers innerhalb eines passenden Bereichs liegt. Der Benutzer erhöht oder senkt dann die pressende Kraft seines Fingers, so dass der pressende Druck innerhalb dieses Bereichs liegt.
(2) Modifizierungen

1. Das Presskrafterfassungsmittel ist nicht auf ein Verformungsmessinstrument beschränkt. Zusätzlich kann zum Beispiel eine Fingerkontaktfläche 51 als beweglicher Mechanismus mit Hilfe einer Feder gebildet sein, wobei die Presskraft anhand des Ausdehnungsmaßes in der Feder erfasst wird.
2. Der Teil des Körpers, der mit der Fingerkontaktfläche 51 in Kontakt gebracht wird, ist nicht auf die Fingerspitze beschränkt. Vielmehr kann eine pressende Druckmessung auf dieselbe Weise an den Zehen oder einem anderen peripheren Körperteil ausgeführt werden.
3. Es kann ein Fenster an der Rückseite des Hauptkörpers 50 der Armbanduhr bereitgestellt sein, das zwischen Kunststoffplatten oder dergleichen liegt, wobei der photoelektrische Blutpulswellensensor 56 durch dieses Fenster sichtbar ist. Dadurch kann die Blutpulswelle der Blutgefäße direkt unterhalb der Hautoberfläche, die sich mit der Kunststoffplatte in Kontakt befindet, die an der Rückseite des Hauptkörpers 50 befestigt ist, erhalten werden.
4. In der vorangehenden Erklärung war ein Schalter zur Verringerung des elektrischen Stromverbrauchs an dem photoelektrischen Blutpulswellensensor 56 bereitgestellt. Wenn jedoch ein äquivalenter Schalter an dem Verformungsmessinstrument 57 bereitgestellt ist, kann eine ähnliche Energiesenkung erreicht werden.

Teil 6 Verwendung des Blutpulswellendetektors in anderen tragbaren Geräten
Es folgt nun eine Erklärung des Falls, in dem der Blutpulswellensensor in verschiedenen tragbaren Geräten eingebaut ist, die keine Armbanduhr sind.
(1) Blutpulswellendetektor, der in einem Halsband eingebaut ist
Es wird nun der Fall erklärt, dass der photoelektrische Blutpulswellensensor in einem Accessoire eingebaut ist, das am Körper getragen wird. Das in 26 dargestellte Halsband wird als repräsentatives Beispiel eines Accessoires für diesen Zweck genommen. In dieser Figur ist 61 eine Sensorkontaktstelle und besteht zum Beispiel aus einem Stoß dämpfenden Material, wie einem Schwamm. Ein photoelektrischer Blutpulswellensensor 62 ist in der Mitte der Sensorkontaktstelle 61 befestigt, so dass er mit der Hautoberfläche in Kontakt gelangt. Wenn daher dieses Halsband um den Hals getragen wird, kommt der photoelektrische Blutpulswellensensor 56 mit der Haut an der Rückseite des Halses in Kontakt, wodurch eine Messung der Blutpulswelle möglich ist.
Der Hauptabschnitt des Gerätes, das diesen Blutpulswellendetektor enthält, ist im Inneren des Hauptkörpers 63, das hohl ist, eingebaut. Dieser Hauptkörper 63 ist ein broschenförmiges Gehäuse und ist an seiner Vorderseite mit einer Grafikanzeige und Knöpfen bereitgestellt. Die Funktionen dieser Anzeige 64 und der Knöpfe 65, 66 sind in jedem Gerät anders, das den Blutpulswellendetektor enthält.
Der photoelektrische Blutpulswellensensor 62 und der Hauptkörper 63 sind jeweils an einer Kette 67 befestigt und sind elektrisch über einen Leitungsdraht (nicht dargestellt), der im Inneren der Kette 67 bereitgestellt ist, verbunden.
(Modifizierungen)

1. Das Gerät kann in anderen Accessoires als einem Halsband eingebaut sein.
2. Wenn diese Ausführungsform zum Infundieren eines Arzneimittels verwendet wird, wie in der Folge erklärt wird, können Sprühöffnungen 68, 69 an der Vorderseite des Hauptkörpers 63 bereitgestellt sein, wie in 27 dargestellt ist. Als Alternative können Arzneimittelsprühöffnungen 68, 69 an der Rückseite des Hauptkörpers 63 bereitgestellt sein, die so konstruiert sind, dass sie das Arzneimittel direkt an die Hautoberfläche abgeben.
3. Wie in der Folge erklärt wird, können in dem Fall, dass diese Ausführungsform zur Verabreichung eines Arzneimittels verwendet wird, Spritzennadeln 71, 71 an der Vorderseite des Hauptkörpers 43 über Arzneimittelverabreichungsschläuche 70T, 70T befestigt sein.
4. Sprühöffnungen, Schläuche 70T oder eine Reihe von Knöpfen können an dem Hauptkörper 63 befestigt sein.
5. In den verschiedenen Geräten, die in der Folge besprochen werden, kann ein Beschleunigungssensor zur Messung der physischen Aktivität des Benutzers verwendet werden. Dieser Beschleunigungssensor kann neben dem photoelektrischen Blutpulswellensensor 62 befestigt sein.

(2) Blutpulswellendetektor, der in Brillen eingebaut ist
Es folgt eine Erklärung des Falls, dass ein photoelektrischer Blutpulswellensensor in einer Brille eingebaut ist. Ferner verwendet diese Ausführungsform eine Struktur, in der eine Anzeigevorrichtung auch als Benachrichtigungsmittel zur Benachrichtigung des Benutzers eingebaut ist. Daher wird die Funktion dieser Anzeigevorrichtung gemeinsam mit der Funktion des Blutpulswellendetektors erklärt.
29 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung zeigt, in der ein Gerät, das an einen Blutpulswellendetektor angeschlossen ist, an einer Brille befestigt ist. Wie in dieser Figur dargestellt ist, ist der Hauptkörper des Gerätes in den Hauptkörper 75a und den Hauptkörper 75b unterteilt, die an den Bügeln 76 der Brille befestigt sind. Diese Hauptkörper sind elektrisch über einen Leitungsdraht angeschlossen, der im Inneren der Bügel 76 eingebettet ist.
Der Hauptkörper 75a nimmt eine Anzeigesteuervorrichtung auf. Eine Flüssigkristallplatte 78 ist über der gesamten seitlichen Fläche der Linsenseite des Hauptkörpers 75a bereitgestellt. Ein Spiegel 79 ist in einem spezifischen Winkel an einem Rand dieser seitlichen Fläche befestigt. Eine Ansteuerschaltung für die Flüssigkristallplatte 78, die eine Lichtquelle (nicht dargestellt) enthält, und eine Schaltung zur Erstellung von Anzeigedaten sind in dem Hauptkörper 75a eingebaut. Das Licht, das von dieser Lichtquelle ausgestrahlt wird, geht durch die Flüssigkristallplatte 78 und wird an dem Spiegel 79 reflektiert, so dass es auf die Linse 77 der Brille fällt. Ferner ist der Hauptabschnitt des Gerätes im Hauptkörper 75b eingebaut, wobei eine Reihe von Knöpfen an seiner oberen Oberfläche bereitgestellt ist. Die Funktionen dieser Knöpfe 80, 81 unterscheiden sich in jeder Vorrichtung.
Die Infrarotlicht erzeugende Diode und der optische Sensor (siehe 21), die den photoelektrischen Blutpulswellensensor bilden, sind in Pads 82, 83 aufgenommen, wobei die Pads 82, 83 an den Ohrlappen des Benutzers befestigt werden. Diese Pads 82, 83 sind elektrisch durch Leitungsdrähte 84,84 angeschlossen, die aus dem Hauptkörper 75b herausgezogen werden.
(Modifizierungen)

1. Der Leitungsdraht, der die Hauptkörper 75a und 75b verbindet, kann entlang der Bügel 76 verlaufen.
2. In der vorangehenden Erklärung war der Hauptkörper des Gerätes in einen Hauptkörper 75a und einen Hauptkörper 75b unterteilt, der Hauptkörper kann jedoch einstückig gebildet sein.
3. Wenn diese Ausführungsform zum Infundieren eines Arzneimittels verwendet wird, können Arzneimittelsprühöffnungen 86, 87 an der oberen Oberfläche des Hauptkörpers 75b bereitgestellt sein, wie in 30 dargestellt ist.
4. Wenn diese Ausführungsform in einer Duftabgabevorrichtung verwendet wird, sind Sprühöffnungen 86, 87 an der seitlichen Oberfläche des Hauptkörpers 75b befestigt, die zu der Seite des Kopfs des Benutzers weist, und der Duft wird auf die Hautoberfläche gesprüht.
5. Wenn diese Ausführungsform zur Arzneimittelverabreichung verwendet wird, sind Spritzen 89, 90 an der oberen Oberfläche des Hauptkörpers 75b durch Arzneimittelverabreichungsschläuche 88T, 88T befestigt, wie in 31 dargestellt ist. Die Spitzen 89, 90 sind an den Spitzen der Arzneimittelverabreichungsschläuche 88T, 88T befestigt.
6. Sprühöffnungen 86, 87, der Schlauch 88T und eine Reihe von Knöpfen können anderswo an dem Hauptkörper 75b befestigt sein.
7. Der Spiegel 79 kann beweglich sein, so dass der Winkel zwischen dem Spiegel 79 und der Flüssigkristallplatte 78 von dem Benutzer eingestellt werden kann.

Teil 7 Blutpulswellendetektor für eine Armbanduhr, in dem ein Sensor an der Basis des Fingers befestigt ist
Es folgt eine Erklärung unter Bezugnahme auf 32 bis 34 einer Ausführungsform, in der der Blutpulswellensensor selbst an dem Finger befestigt ist, wenn der Detektor in einer Armbanduhr eingebaut ist.
Zunächst wird die ausführliche Struktur einer Armbanduhr beschrieben, die tatsächlich von einem der gegenwärtigen Erfinder verwendet wurde. Wie in 32 dargestellt ist, umfasst das Gerät, das an diesen Blutpulswellendetektor angeschlossen ist, einen Hauptkörper 100 mit einem Armbanduhrmechanismus, ein Kabel 101, das an den Vorrichtungshauptkörper 100 angeschlossen ist, und eine Sensoreinheit 102, die an einem Ende des Kabels bereitgestellt ist.
Die Armbanduhr wird um das Handgelenk des Benutzers von der 12-Uhr-Position geschlungen. Ein Armband 103, das an der 6-Uhr-Position der Armbanduhr befestigt ist, wird an dem Vorrichtungshauptkörper 100 angebracht. Der Vorrichtungshauptkörper 100 ist so konstruiert, dass er von dem Arm des Benutzers mit Hilfe des Armbandes 103 frei gelöst werden kann.
Die Sensoreinheit 102 wird durch ein Band 104 zum Befestigen des Sensors in seiner Position vor Licht geschützt, und wird zwischen der Basis und dem zweiten Gelenk des Zeigefingers befestigt. Wenn die Sensoreinheit 102 auf diese Weise an der Basis des Fingers befestigt wird, kann das Kabel 101 kürzer sein, wodurch es weniger wahrscheinlich eine Behinderung für den Benutzer zum Beispiel während eines Trainings darstellt. Wenn die Temperaturverteilung von der Handfläche zu der Fingerspitze bei einer kühlen Umgebungstemperatur gemessen wird, ist klar, dass die Temperatur an der Fingerspitze deutlich abfällt, während die Temperatur an der Basis des Fingers nicht fällt. Wenn daher die Sensoreinheit 102 an der Basis des Fingers befestigt wird, können weiterhin exakte Messungen erhalten werden, selbst an einem kalten Tag, wenn der Benutzer im Freien trainiert.
Ein Verbinder 105 ist an der Oberfläche der Armbanduhr an der 6-Uhr-Position bereitgestellt. Ein Verbinderstück 105, das an einem Ende des Kabels 101 bereitgestellt ist, ist an dem Verbinder 105 so bereitgestellt, dass es frei lösbar ist. Durch Lösen des Verbinderstücks 106 vom Verbinder 105 kann das Gerät als normale Armbanduhr oder Stoppuhr verwendet werden. Mit der Absicht, den Verbinder 105 zu schützen, kann ferner eine im Voraus festgelegte Art einer Verbinderabdeckung angebracht werden, wenn das Kabel 101 und die Sensoreinheit 102 vom Verbinder 105 gelöst werden. Eine Komponente, die auf die gleiche Weise wie das Verbinderstück 106 gebildet ist, kann für die Verbinderabdeckung verwendet werden, mit der Ausnahme, dass Elektroden und dergleichen in dieser Verbinderabdeckungskomponente fehlen.
In der obengenannten Verbinderkonstruktion ist der Verbinder 105 an der Seite der Uhr angeordnet, die sich näher zum Körper des Benutzers befindet. Somit kann sie leicht vom Benutzer manipuliert werden. Da sich ferner der Verbinder 105 nicht nach außen von der 3-Uhr-Seite des Vorrichtungshauptkörpers 100 der Armbanduhr erstreckt, kann der Benutzer sein Handgelenk während des Trainings frei bewegen. Selbst wenn ein Benutzer während des Trainings stürzt, schlägt die Rückseite der Hand nicht auf den Verbinder 105.
33 wird nun verwendet, um die anderen Teile zu erklären, die in 32 dargestellt sind. 33 zeigt den Hauptkörper 100 des Gerätes in dieser Ausführungsform ausführlicher, wobei das Kabel 101 und das Armband 103 gelöst sind. In dieser Figur sind Teile, die mit jenen identisch sind, die in 32 dargestellt sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Erklärung wird unterlassen.
In 33 ist der Vorrichtungshauptkörper 100 mit einem Uhrengehäuse 107 versehen, das aus einem Harzmaterial gebildet ist. Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung 108 ist an der Oberfläche des Uhrengehäuses 107 bereitgestellt, um die aktuelle Zeit und das Datum, wie auch die Blutpulsrate und andere Blutpulswelleninformation in digitaler Form anzuzeigen. Eine LCD-Vorrichtung besteht aus ersten, zweiten und dritten Segmentanzeigeregionen 108-1, 108-2 beziehungsweise 108-3, und einer Punktanzeigeregion 108-4. Die erste Segmentanzeigeregion 108-1 ist in der oberen linken Fläche des Anzeigefeldes angeordnet; die zweite Segmentanzeigeregion 108-2 ist in der oberen rechten Fläche des Anzeigefeldes angeordnet; die dritte Segmentanzeigeregion 108-3 ist in der unteren rechten Fläche des Anzeigefeldes angeordnet; und die Punktanzeigeregion 108-D ist in der unteren linken Fläche des Anzeigefeldes angeordnet.
In diesem Beispiel werden das Datum, der Wochentag und die aktuelle Zeit in der ersten Segmentanzeigeregion 108-1 angezeigt, während der Verlauf der Zeit bei Ausführung verschiedener Zeitmessungen in der zweiten Segmentanzeigeregion 108-2 angezeigt wird. Eine Reihe von Werten, die während der Messung der Blutpulswellen gemessen werden, werden in der dritten Segmentanzeigeregion 108-3 angezeigt. Schließlich können verschiedene Informationen grafisch in der Punktanzeigeregion 108-D angezeigt werden, zusätzlich zu einer Reihe von anderen Anzeigen, wie der Modusanzeige, die den Modus angibt, in dem sich das Gerät zu einer bestimmten Zeit befindet, Blutpulswellenformanzeige, Balkengrafikanzeige und dergleichen.
Der Begriff "Modus", wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Reihe von Moden, wie einen Modus zur Einstellung von Zeit und Datum, einen Modus zur Verwendung des Gerätes als Stoppuhr, und einen Modus zum Betreiben des Gerätes zur Analyse oder Diagnose der Blutpulswelle. Da sich diese Moden und der Inhalt der Anzeigen in jeder der obengenannten Regionen abhängig von der Anwendung unterscheiden, werden sie nach Bedarf erklärt.
Eine Steuerung 109 zur Ausführung einer Signalverarbeitung zur Anzeige auf der LCD-Vorrichtung 108 ist im Inneren des Uhrengehäuses 107 aufgenommen. Ein Ein-Chip-Mikrocomputer oder ein allgemeiner Mikroprozessor, der aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Driektzugriffsspeicher (RAM), einem Nur-Lese-Speicher (ROM) und dergleichen besteht, ist zur Verwendung als Steuerung 109 geeignet. Die Steuerung 109 enthält eine Uhrenschaltung zur Ausführung der Uhrenfunktionen. Ferner kann eine normale Zeitanzeige für die LCD-Vorrichtung 108 verwendet werden, aber es sind auch aktuelle Zeitanzeigen oder geteilte Zeitanzeigen möglich, die verwendet werden, wenn das Gerät als Stoppuhr betrieben wird.
Knopfschalter 111 bis 117 sind an der äußeren Peripherie und Oberfläche des Uhrengehäuses 107 angebracht. Ein Beispiel der Funktion dieser Knopfschalter wird in der Folge erklärt, aber diese Funktionen unterscheiden sich abhängig von der Art des Gerätes, das in der Armbanduhr eingebaut ist.
Wenn der Knopfschalter 111, der sich an der 2-Uhr-Position auf der Armbanduhr befindet, gedrückt wird, wird ein Alarm eingestellt, der eine Stunde später ertönt.
Der Knopfschalter 112, der sich an der 4-Uhr-Position der Armbanduhr befindet, ist zum Umschalten der verschiedenen Moden des Gerätes bereitgestellt.
Wenn der Knopfschalter 113, der sich an der 11-Uhr-Position auf der Armbanduhr befindet, gedrückt wird, wird ein Elektrolumineszenz- (EL-) Gegenlicht auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 108 zum Beispiel für 3 Sekunden eingeschaltet, wonach es automatisch ausgeschaltet wird.
Der Knopfschalter 114, der sich an der 8-Uhr-Position auf der Armbanduhr befindet, schaltet zwischen den verschiedenen grafischen Anzeigen um, die in der Punktanzeigeregion 108-D angezeigt werden.
Wenn der Knopfschalter 115, der sich an der 7-Uhr-Position auf der Armbanduhr befindet, gedrückt wird, kann die Form der Zeit- und Datumsanzeige (d.h., Zeitanzeige in Sekunden/Minuten/Stunden, 12- oder 24-Stundenanzeige usw.) im Tages- und Datumskorrekturmodus umgeschaltet werden.
Der Knopfschalter 116, der sich unter der LCD-Anzeige 108 befindet, kann verwendet werden, wenn Zeit oder Datum korrigiert werden, indem die Einstellung um Eins verringert wird. Zusätzlich kann der Knopfschalter 116 bei der zeitlichen Einstellung einer zeitlichen Überlagerung als Schalter zur Information der Steuerung 109 über die Beendigung jeder Überlagerung verwendet werden.
Der Knopfschalter 117, der sich oberhalb der LCD 108 befindet, wird zur Anzeige des Beginns oder der Beendigung des Betriebs des Gerätes als Blutpulswellenanalyse- oder Diagnosevorrichtung verwendet. Der Knopfschalter 117 kann nicht nur zur Erhöhung der Zeit- und Datumseinstellung um Eins verwendet werden, sondern auch zur Angabe des Beginns und der Beendigung einer Reihe von Zeitablaufmessungen.
Eine knopfförmige Batterie 118 ist in einem Uhrengehäuse 107 aufgenommen und dient als Energiequelle für die Uhr. Das Kabel 101, das in 32 dargestellt ist, leitet elektrische Energie von der Batterie 118 zu der Sensoreinheit 102 und sendet die Erfassungsergebnisse von der Sensoreinheit 102 zu der Steuerung 109.
Es wird notwendig, den Vorrichtungshauptkörper 100 zu vergrößern, wenn die Funktionen der Uhr selbst zunehmen. Der Vorrichtungshauptkörper 100 kann nicht in die 6- oder 12-Uhr-Richtungen vergrößert werden, da die Größe Einschränkungen unterliegt, weil die Uhr am Arm getragen werden muss. Daher wird in dieser Ausführungsform ein horizontal langes Uhrengehäuse 107 verwendet, das in die horizontale (d.h., 3-Uhr zu 9-Uhr) Richtung länger ist als in die vertikale (d.h., 6-Uhr zu 12-Uhr) Richtung.
In dieser Ausführungsform ist ein Armband 103 mit einem Uhrengehäuse 107 an einer Position verbunden, die zu der 3-Uhr-Seite der Uhr verschoben ist. Wie am Armband 103 erkennbar ist, ist ein großer Überhang 119 an der 9-Uhr-Seite vorhanden, fehlt aber an der 3-Uhr-Seite der Uhr. Daher kann der Benutzer sein Handgelenk beugen, wenn er das horizontal lange Uhrengehäuse 107 verwendet oder trägt. Selbst wenn der Benutzer stürzt, schlägt er nicht mit der Rückseite seiner Hand auf das Uhrengehäuse.
Ein flaches Piezoelement 120, das als Summer verwendet wird, ist im Inneren des Uhrengehäuses 107 an der 9-Uhr-Position in Bezug auf die Batterie 118 angeordnet. Die Batterie 118 ist schwerer als das Piezoelement 120, so dass die Position des Gewichtsmittelpunkts des Vorrichtungshauptkörpers 100 zu der 3-Uhr-Seite verschoben ist. Ferner ist das Armband 103 mit der Seite des Hauptkörpers 100 verbunden, zu der der Gewichtsmittelpunkt verschoben ist. Infolgedessen kann der Vorrichtungshauptkörper 100 an dem Arm stabil befestigt werden. Da ferner die Batterie 118 und das Piezoelement 120 in der planaren Richtung angeordnet sind, kann der Hauptkörper 100 dünner gestaltet werden. Durch Bereitstellen einer Batterieabdeckung an der Rückseite der Armbanduhr kann der Benutzer leicht die Batterie tauschen.
Wie in 34 dargestellt ist, kann eine Modifizierung der obengenannten Ausführungsform in Betracht gezogen werden, in der die Sensoreinheit 102 und das Band 104 zum Befestigen des Sensors in Position an der Fingerspitze befestigt sind, wodurch eine Messung des Fingerspitzen-Plethysmogramms möglich wird.
Teil 8 Blutpulswellendetektor, der elastischen Gummi verwendet
Der Blutpulswellendetektor, der in der Folge erklärt wird, ist ein Drucksensor zur Ausführung einer Blutpulswellenerfassung durch Erfassen von Druckvibrationen unter Verwendung von elastischem Gummi.
Ausführungsform 1
(1) Drucksensorstruktur
Der Drucksensor 130 berechnet die Druckvibration, die durch Druck von dem Bediener auf elastischen Gummi 131 erzeugt wird, und berechnet die Erzeugungskoordinaten dieser Druckvibration. 35A und 35B sind eine perspektivische Ansicht beziehungsweise eine durchscheinende perspektivische Ansicht, die die Struktur des Drucksensors zeigen. 35A ist eine Teilschnittansicht, die zur Erklärung bereitgestellt ist. Wie in diesen Figuren dargestellt ist, besteht der Drucksensor 130 aus druckempfindlichen Piezoelementen S1 bis S4 und halbkugelförmigem elastischem Gummi 131. In der folgenden Erklärung wird die Form des elastischen Gummis 131 als perfekte halbkugelförmige Oberfläche angenommen.
Jedes der druckempfindlichen Piezoelemente S1 bis S4 ist an der Bodenfläche (flachen Oberfläche) L des elastischen Gummis 131 bereitgestellt und gibt jeweils Spannungen V1 bis V4, die proportional zu dem Erfassungsdruck sind, als Erfassungssignale aus. Ein Beispiel der Struktur dieser druckempfindlichen Piezoelemente S1 bis S4 wird in der Folge erklärt. Die Koordinaten (x,y) der Erfassungsposition Q1 bis Q4 der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 sind: (a,0) (0,a) (–a,0) (0,–a) (a) wobei der Radius des elastischen Gummis 131 r ist und der Mittelpunkt der Bodenfläche L als Ursprung (0,0) angenommen wird, und r > a > 0.
Mit anderen Worten, die Koordinaten, an welchen der Druck von den druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 erfasst wird, befinden sich auf der x- und y-Achse der unteren Oberfläche L und liegen mit gleichem Abstand zum Ursprung.
Die Verbindung zwischen dem druckempfindlichen Element und dem elastischen Gummi 131 wird nun unter Verwendung des druckempfindlichen Elements S1 als Beispiel beschrieben. 36 ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente, die die Struktur des druckempfindlichen Elements S1 zeigt.
Ein Halbleitersubstrat 131 ist an die Bodenfläche L des elastischen Gummis 131 mit Hilfe einer elastischen Bindungsschicht 133 gebunden. Das druckempfindliche Element S1, das Druck an der Erfassungsposition Q1 erfasst, ist an dem Halbleitersubstrat 132 gemeinsam mit einer hohlen Kammer 134-1 gebildet, die an der Erfassungsposition offen ist. Das druckempfindliche Element S1 ist aus einem dünnen Abschnitt 135-1, der als Membran verwendet wird und eine Dicke von etwa 20 bis 30 μm hat, und einem Verformungsmessinstrument 136-1 gebildet, das an der Oberfläche dieses dünnen Abschnitts 135-1 gebildet ist.
Das druckempfindliche Element S1 wird unter Anwendung einer bekannten Technik zum Ätzen von Halbleitern gebildet. Insbesondere ist das Verformungsmessinstrument 136-1 aus einem Piezowiderstandselement (Widerstandsschicht vom p-Typ) gebildet, das unter Anwendung einer selektiven Dispersionstechnik für Unreinheiten (d.h., Bor usw.) gebildet wird. Wenn diese Art von Verformungsmessinstrument 136-1 gebogen wird, ändert sich der Widerstandswert abhängig von der Verformung.
Ebenso sind druckempfindliche Elemente S1 bis S4 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 132 gebildet, wobei deren Widerstandswert sich jeweils im Verhältnis zu dem Druck an den Erfassungspositionen Q2 bis Q4 ändert.
Wenn eine Druckvibration an der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 in einem Drucksensor 130 der zuvor beschriebenen Struktur erzeugt wird, setzt sie sich als akustische Welle durch den elastischen Gummi 131 fort und wird zu jeweiligen Mikrovibrationen an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4, die eine Änderung in jedem der Drücke im Inneren der hohlen Kammern 134-1 bis 134-4 bewirken. In diesem Fall wird jedes der Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 unter der Differenz zwischen dem Druck im Inneren der hohlen Kammer 134-1 bis 134-4 und dem Außendruck, der durch die Öffnungen 137-1 bis 137-4 eingeführt wird, die zu der äußeren Umgebung hin offen sind, gebogen. Dadurch ändert sich jeder der Widerstandswerte als Reaktion auf die Druckvibration.
Aluminiumelektroden (nicht dargestellt) zum Lenken der externen Schaltungen sind an jedem Ende der Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 angeordnet. Die Elektroden können jeweils zwischen Widerstand und Spannung mit Hilfe der Schaltung, die in der Folge beschrieben ist, konvertiert werden, wobei die Spannung, die als erfasste Spannung V1 ausgegeben wird, zu den Drücken an den Erfassungspositionen Q1 bis S4 proportional ist.
Nach Bedarf ist auch eine alternative Konstruktion möglich, in der jede der hohlen Kammern 134-1 bis 134-4 nicht leer bleibt, sondern mit einer Flüssigkeit, die einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wie Wasser oder Alkohol, oder einer flüssigen Substanz, wie Gelatine, gefüllt wird. In diesem Fall können die Mikrovibrationen, die an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 erzeugt werden, in Erfassungssignale von Verformungsmessinstrumenten 136-1 bis 136-4 mit einem geringen Verlust und einer höheren Genauigkeit konvertiert werden.
Anschließend werden 37 und 38 zur Erklärung des elektrischen Anschlusses der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 an den Drucksensor 130 und der Vorspannmethode dafür erklärt. Alle Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 sind äquivalent als variable Widerstände in 37 offenbart.
Wie in 37 dargestellt ist, ist jedes der Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 entsprechend den druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 in Serie verbunden, wobei Ausgangsklemmen 138, ... 138 an beiden Enden jedes Verformungsmessinstruments bereitgestellt sind.
Die seriellen Anschlüsse der Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 sind an die Vorspannungsschaltung 139 angeschlossen. Diese Vorspannungsschaltung 139 besteht aus einer Feststromschaltung 140, einem Schalter 141 zum Ein- oder Ausschalten der Ausgangssignale der Feststromschaltung 140, und einem Schaltkreis 142 zum Einschalten des Schalters 41, wenn das Steuersignal T in den H-Zustand gegangen ist. Mit anderen Worten, wenn das Steuersignal T im H-Zustand ist, wird das Ausgangssignal von der Feststromschaltung 140 an die Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 angelegt.
Wie zuvor erklärt, ändern sich die Widerstandswerte der Verformungsmessinstrumente als Reaktion auf die Verformung. Wenn daher derselbe Feststrom durch die Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 strömt, sind die Spannungen V1 bis V4 zwischen jeder der Ausgangsklemmen 138, ... 138 proportional zu jedem der Drücke an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 und zeigen relativ die Größe jedes der Drücke an.
Es gibt jedoch eine Reihe von Wellenformmustern für das Steuersignal T, die mit Hilfe der Änderung der Anordnung oder Skala der Vorrichtung zur Verarbeitung des Erfassungssignals des Drucksensors 130 berücksichtigt werden können. Zum Beispiel können ein Signal TS1 (siehe 38A), das konstant im H-Zustand ist, unabhängig davon, ob es Zeit für Messungen ist oder nicht; ein Blutpulssignal TS2 mit einem spezifischen Tastverhältnis, das diskontinuierlich im H-Zustand ist, unabhängig davon, ob es Zeit für Messungen ist oder nicht (siehe 38B); ein Signal TS3, das nur im H-Zustand ist, wenn es Zeit für Messungen ist (siehe 38C); und ein Blutpulssignal TS4 mit einem spezifischen Tastverhältnis, das diskontinuierlich nur im H-Zustand ist, wenn es Zeit für Messungen ist, als Steuersignal T gewählt werden. "Zeit für Messungen", wie hier verwendet, bezeichnet eine Zeitperiode, in der eine Erfassung der Druckvibration durchgeführt wird.
Das Signal TS1 wird zweckdienlich für das Steuersignal T verwendet, wenn eine beachtliche Erfassungsgenauigkeit für die Vorrichtung zur Verarbeitung des Erfassungssignals des Drucksensors 130 gefordert ist. Wenn es andererseits erwünscht ist, den Stromverbrauch zu senken, wird das Blutpulssignal TS4 zweckdienlich für das Steuersignal T verwendet. Ferner werden in dem Fall, in dem ein Kompromiss zwischen der Erfassungsgenauigkeit und dem Stromverbrauch für das Gerät erwünscht ist, das Blutpulssignal TS2 oder das Signal TS3 zweckdienlich für das Steuersignal T verwendet. Die Basis für diese Wahl ist wie folgt.
Eine leichte Erzeugung von Wärme begleitet die Bereitstellung eines Feststromflusses zu den Verformungsmessinstrumenten 136-1 bis 136-4. Aus diesem Grund tritt eine Temperaturdifferenz zwischen den Situationen auf, in welchen eine Vorspannung angelegt wird oder nicht. Diese Temperaturdifferenz führt zu einer extrem geringen Differenz in den Widerstandswerten und kann eine Fehlerursache während der Druckerfassung sein. Wenn das Signal TS1 als Steuersignal T verwendet wird, wird ein Feststrom an die Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 angelegt, selbst wenn keine Erfassung stattfindet. Wenn eine Druckerfassung an einem Punkt nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeitperiode ausgeführt wird, in der die Wärmeerzeugung einen Sättigungspunkt erreicht hat, können die Fehler in der Messung, die durch die Differenz in der Temperatur verursacht werden, auf einem extrem geringen Maß gehalten werden.
Wenn andererseits das Blutpulssignal TS4 als Steuersignal T verwendet wird, wird ein elektrischer Feststrom diskontinuierlich an die Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 nur zum Zeitpunkt der Erfassung angelegt. Infolgedessen kann die Wärme, die durch den elektrischen Strom erzeugt wird, verringert werden, was zum Energiesparen beiträgt. Wenn ferner jedes Teil (analog/digital) der Erfassungssignalverarbeitungsvorrichtung des Drucksensors 130 synchron mit dem Blutpulssignal ST4 betrieben wird, kann der Stromverbrauch noch weiter gesenkt werden. Unter Annahme eines Extremfalls ist es möglich, dass der Elektrizitätsfluss zu jedem dieser Teile nur ausgeführt wird, wenn ein Blutpulssignal TS4 im H-Zustand ist. Ferner ist eine Konstruktion möglich, in der eine Feststromschaltung 140 einen Feststromblutpuls (siehe 38E) für die Feststromvorspannung ausgibt, wobei dieser Feststromblutpuls ein kürzeres Intervall hat, das noch ausreichender ist als jenes, das mit dem Blutpulssignal TS2 und TS4 bereitgestellt wird. In diesem Fall kann dieses Signal natürlich mit den Signalen TS1 bis TS4 zur Verwendung als Steuersignal T kombiniert werden. Insbesondere, wenn das Blutpulssignal TS4 verwendet wird, wird die Dauer des Anlegens der Vorspannung an die Verformungsmessinstrumente 136-1 bis 136-4 extrem kurz, wie in 38F dargestellt ist. Dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch auf einen extrem kleinen Wert zu verringern. Auch in diesem Fall, wenn alle Teile in der Erfassungssignalverarbeitungsvorrichtung im Drucksensor 130 synchron mit dem Feststromblutpuls betrieben werden, kann der elektrische Stromverbrauch noch weiter gesenkt werden. Wenn der Strom von Elektrizität durch diese Teile nur während dem Anlegen der Vorspannung ausgeführt wird, kann ferner der Stromverbrauch auf einem extrem kleinen Wert gehalten werden.
Es ist notwendig, dass das Intervall des Anlegens der Vorspannung kurz genug ist, dass es in ausreichendem Maße den Änderungen in der Druckvibration entspricht (d.h., das Abtasttheorem erfüllt), aber innerhalb von Grenzen liegt, die der Vorrichtung, die den Ausgang empfängt, eine Reaktion ermöglicht.
Es ist bevorzugt, dass druckempfindliche Elemente S1 bis S4 auf demselben Halbleitersubstrat 132 gebildet sind. Die Anordnung der Elemente oder die Bildung in einer einstückigen Form an demselben Halbleitersubstrat wird einfach unter Verwendung von Halbleiterherstellungstechniken erreicht, und ist exakter und praktischer als der Fall, in dem die druckempfindlichen Elemente auf separaten Halbleitersubstraten gebildet oder angeordnet sind. Zusätzlich kann durch Verwendung der Halbleiterherstellungstechnologie der Blutpulswellendetektor extrem klein und äußerst exakt gestaltet werden.
(2) Prinzip der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung
Es folgt nun eine Erklärung des Prinzips der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung unter Verwendung eines Drucksensors 130 der zuvor beschriebenen Struktur. Zusätzlich wird angenommen, dass alle Arterien, die das Zentrum des Interesses in der vorliegenden Erfindung sind, unter der Oberfläche der Haut liegen. 39 ist eine perspektivische Ansicht zur Erklärung des Prinzips der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung. Der Einfachheit wegen fehlt der Drucksensor 130, der in 35A und B dargestellt ist, in dieser Figur.
Wie in 40 dargestellt ist, wird die halbkugelförmige Außenfläche des elastischen Gummis 131 gegen die Nähe einer Arterie (Radialarterie 143 in dieser Erklärung) gepresst. Eine Vibration tritt an dem Punkt Pn an der halbkugelförmigen Außenfläche des elastischen Gummis 131 aufgrund einer Druckvibrationswelle (d.h., Blutpulswelle) auf, die von der Radialarterie 143 erzeugt wird. In dieser Besprechung wird der Punkt Pn als Vibrationsmittelpunkt angenommen. Die Vibration pflanzt sich durch den elastischen Gummi 131 fort, wobei druckempfindliche Elemente S1 bis S4 die entsprechenden elektrischen Signale ausgeben, d.h., Erfassungssignale mit Spannungen V1 bis V4, die die Blutpulswelle angeben.
Das Prinzip der Koordinatenberechnung an dem Druckvibrationspunkt wird nun erklärt.
Wenn die halbkugelförmige Oberfläche des elastischen Gummis 131 gegen die Nähe der Arterie gepresst wird, so dass die Radialarterie 143 im Inneren der Fläche L vorsteht, tritt zum Zeitpunkt t=n eine Vibration an Punkt Pn der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 aufgrund der Blutpulswelle auf, die von der Radialarterie 143 erzeugt wird. Diese Vibration pflanzt sich durch den elastischen Gummi 131 fort, wobei die Vibration im Verhältnis zu dem Quadrat der Fortpflanzungsstrecke schwächer wird. Die Vibrationen werden von druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 als Detektionssignale mit Spannungen V1 bis V4 erfasst, die die Blutpulswelle zeigen.
Die folgende Gleichung gibt die sphärische Oberfläche des elastischen Gummis 131 an. x2 + y2 + z2 = r2 (b)wobei z > 0.
Wenn daher die Werte der Koordinaten (x,y) eines beliebigen Punkts Pn auf der sphärischen Oberfläche des elastischen Gummis 131 als x_n, y_n angegeben sind, kann Folgendes aus der Gleichung (b) abgeleitet werden: Pn[xn, yn√{r2 –(xn 2 + yn 2)}] (c)
Aus der Gleichung (c) und der obenstehenden Gleichung (a) zur Angabe der Koordinaten jeder der Erfassungspositionen können die Abstände zwischen Punkt Pn und jeder der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 aus der folgenden Gleichung erhalten werden:
Wie zuvor erwähnt, wird die Vibration, die am Punkt Pn erzeugt wird, im Verhältnis zum Quadrat der Fortpflanzungsstrecke abgeschwächt. Dadurch sind die Werte der Spannungen B1 bis B4, die von jedem Element erfasst werden, zu dem Quadrat des Abstandes zwischen P und der Erfassungsposition des entsprechenden Elements umgekehrt proportional. Daher können die folgenden Äquivalenzgleichungen erstellt werden. V1{√(a2 – 2axn + r2)}2 = V2{√(a2 – 2ayn + r2)}2 = V3{√(a2 + 2axn + r2)}2 = V4{√(a2 + 2ayn + r2)}2 (e)
Aus Gleichung (e) sind die Werte x_n,y_n der x- und y-Koordinaten von Punkt 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 von einer Blutpulswelle am Punkt Pn auf der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 erscheint, können die Koordinatenwerte x_n,y_n von Punkt Pn von den Spannungen V1 bis V4 an den druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 erhalten werden. Das Ermitteln der Koordinatenwerte x_n,y_n ist nicht mehr, als das Ermitteln der Koordinaten des Punkts P'n (siehe 39), der die vertikale Projektion des Punkts Pn auf die Ebene ist. "Flache Oberfläche" gibt hier die flache Oberfläche (d.h., x-y-Ebene) an, auf der sich die Erfassungspositionen der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 befinden, d.h., die Bodenfläche L des elastischen Gummis 131.
In Gleichung (f) wird der Koordinatenwert x_n von den Spannungen V1 und V3 der druckempfindlichen Elemente S1 und S3 erhalten, die entlang der x-Achse bereitgestellt sind, während der Koordinatenwert y_n von den Spannungen V2 und V4 der druckempfindlichen Elemente S2 und S4 erhalten wird, die entlang der y-Achse bereitgestellt sind. Ferner können Koordinatenwerte x_n und y_n unabhängig voneinander ermittelt werden, so dass es möglich ist, jede wechselseitige Wirkung zu beseitigen, wenn Koordinaten berechnet werden.
Wie aus Gleichung (e) hervorgeht, kann die Spannung, die zum Ermitteln der Koordinatenwerte x_n, y_n notwendig ist, unter Verwendung von nur drei der vier druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 ermittelt werden. Wenn in diesem Fall jedoch Werte eines Satzes von Koordinaten berechnet werden, üben die anderen Koordinatenwerte einen Einfluss aus. Zum Beispiel wird zur Berechnung der Koordinatenwerte x_n, y_n unter Verwendung nur der druckempfindlichen Elemente S1 bis S3 der Koordinatenwert x zuerst 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 der Koordinatenwert y_n von den Spannungen V1 bis V2 in diesem Fall abhängig ist, ist es nicht möglich, eine exakte Koordinatenberechnung zu erhalten, wenn eine Differenz in den Ausgangseigenschaften der druckempfindlichen Elemente vorliegt.
Wenn im Gegensatz dazu vier druckempfindliche Elemente bereitgestellt sind, sind die Druckerfassungspositionen so angeordnet, dass sie wechselseitig symmetrisch um die Mitte der Bodenfläche des elastischen Gummis 131 angeordnet sind. Aus diesem Grund, selbst wenn sich der Punkt bewegt, an dem eine Druckvibration auf der freiliegenden Oberfläche erzeugt wird, sind die Abschwächungseigenschaften des elastischen Gummis 131 in Bezug auf jedes der druckempfindlichen Elemente äquivalent. Wenn ferner die Bewegungsrichtung des Druckvibrationspunktes derart ist, dass sie durch den Scheitelpunkt des elastischen Gummis 131 geht und sich entlang einer der Positionsachsen einer Erfassungsposition bewegt, kann die Fortpflanzungsstrecke der elastischen Welle minimiert werden, wodurch eine noch genauere Druckerfassung möglich wird.
(3) Betrieb des Blutpulswellendetektors
1. Messmodus
Es folgt nun eine einfache Erklärung des Messmodus, wenn eine Erfassung einer Druckvibration an einer Radialarterie eines Testsubjekts ausgeführt wird.
41 ist eine perspektivische Ansicht, die die äußere Struktur einer Ausführungsform zeigt, bei der ein Drucksensor 130 in einer Armbanduhr eingebaut ist. Wie in der Figur dargestellt ist, ragt der elastische Gummi 131 des Drucksensors 130 von der Befestigungsseite eines riemenförmigen Befestigungsmittels 145 nach außen, das an einem von zwei Armbanduhrbändern 144, 144 bereitgestellt ist. Obwohl in der Figur nicht im Detail dargestellt, hat das Band 144, das mit einem riemenförmigen Befestigungsmittel 145 bereitgestellt ist, eine Struktur, in der das FPC- (flexible gedruckte Schaltungs-) Substrat, das das Erfassungssignal vom Drucksensor 130 zuleiten soll, mit einem weichen Kunststoff überzogen ist.
2. Betrieb
Wie in 42A und 42B dargestellt ist, wird bei Verwendung die Armbanduhr 146, die diesen Blutpulswellendetektor enthält, um das linke Handgelenk 147 eines Testsubjekts geschlungen, so dass der elastische Gummi 131, der an dem riemenförmigen Befestigungsmittel 145 bereitgestellt ist, in der Nähe der Radialarterie 143 positioniert ist, wodurch eine Blutpulswelle konstant erfasst werden kann. Ferner ist der Vorgang, um dieses Gerät um den Arm des Benutzers zu schlingen, gleich jenem, wenn eine normale Armbanduhr verwendet wird.
Wenn der elastische Gummi 131 gegen die Nähe der Radialarterie des Subjekts gepresst wird, werden Vibrationen, die sich an dem Punkt Pn der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 konzentrieren, durch die Änderung im Blutfluss (d.h., die Blutpulswelle) in der Arterie erzeugt. Diese Vibrationen pflanzen sich vom Punkt Pn durch den elastischen Gummi 131 zu Erfassungspositionen Q1 bis Q4 fort und werden Druckwellen ihn den hohlen Kammern 134-1 bis 134-4. Druckempfindliche Elemente S1 bis S4 erfassen dann die Druckwellen als Spannungen V1 bis V4.
Eine Reihe analytischer Verarbeitungen kann in dem Gerät ausgeführt werden, die an den Blutpulswellendetektor angeschlossen ist, sobald die erfassten Spannungen in digitale Werte umgewandelt sind. Wenn jedoch dieser Blutpulswellendetektor nur zur Erfassung der Blutpulswellen verwendet wird, ist es nicht notwendig, alle Spannungen V1 bis V4 in digitale Werte umzuwandeln. Vielmehr kann nur eine der Spannungen V1 bis V4, wie jene mit dem größten Wert, umgewandelt werden. Es ist auch annehmbar, eine beliebige Anzahl der Spannungen, eine bis alle, in digitale Werte umzuwandeln.
(Strukturelle Modifizierungen)
1. Die Gleichungen (b) bis (f), die hier verwendet werden, um die Koordinaten x_n, y_n von Punkt P'n zu ermitteln, gehen davon aus, dass der elastische Gummi 131 eine perfekte Halbkugel ist, d.h., die Form aufweist, die erhalten wird, wenn eine Kugel entlang einer Ebene durch ihren Mittelpunkt geschnitten wird. In Hinblick auf eine Verbesserung des Empfindens, das ein Benutzer des Gerätes hat, an dem der Drucksensor 130 befestigt ist, ist die Form des elastischen Gummis 131 vorzugsweise in einer annähernd konvexen Form gebildet, wie in 43A dargestellt ist. Ferner ist es auch vom Standpunkt der Herstellung aus extrem schwierig, den Drucksensor 130 in der Form einer perfekten Halbkugel herzustellen. Stattdessen werden aufgrund der Schwierigkeit beim Schneidvorgang und dergleichen zahlreiche Sensoren hergestellt, die von diesem Ideal abweichen. 43A und 43B zeigen zwei extreme Beispiele, in welchen der erzeugte Sensor deutlich von einer perfekten Halbkugel abweicht. Selbst in diesem Fall jedoch können unter der Voraussetzung, dass die Abweichung innerhalb von Grenzwerten liegt, die noch eine exakte Messung ermöglichen, die Koordinatenwerte x_n, y_n unter Verwendung der Gleichung (f) als Näherung erhalten werden.
Es folgt nun eine Erklärung dieser Näherung, wobei der Fall verwendet wird, dass die Form des elastischen Gummis 131 eine ungefähre Halbkugel ist, die durch Schneiden einer perfekten Kugel entlang einer Ebene gebildet wird, die um ein Maß Δz vom Mittelpunkt abweicht. In diesem Fall werden 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 der Mittelpunkt der Halbkugel als Ursprung (0,0,0) definiert ist, wie folgt dargestellt:
Q1 (a, 0, Δz)
Q2 (0, a, Δz)
Q3 (–a, 0, Δz)
Q4 (a, –0, Δz)
Daher kann das Quadrat des Abstandes zwischen dem Punkt Pn und jeder der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 wie im Fall der obenstehenden Gleichung (d) erhalten werden, wobei die erhaltenen Gleichungen sich wie folgt ergeben. P nǬ1 = (xn – α)2 + yn2 + (zn – Δz)2 P nǬ2 = xn2 + (yn – α)2 + (zn – Δz)2 P nǬ3 = (xn + α)2 + yn2 + (zn – Δz)2 P nǬ4 = xn2 + (yn + α)2 + (zn – Δz)2 (g)
Wobei in den obenstehenden Gleichungen: zn2 = √{r2 – (xn2 + yn2)} (h)
Die Vibration, die am Punkt Pn in diesem Fall erzeugt wird, schwächt sich in Verhältnis zu dem Quadrat der Fortpflanzungsstrecke im elastischen Gummi 131 ab. Daher sind die Werte der Spannungen V1 bis V4, die von jedem der Sensoren erfasst werden, umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Strecke zwischen Punkt Pn und der Erfassungsposition des entsprechenden Sensors. Mit anderen Worten, das Produkt des Quadrates jeder der Strecken in Gleichung (g) und der Erfassungsspannungen V1 bis V4 sind wechselseitig gleich, so dass die Koordinatenwerte x_n, y_n der x- und y-Koordinaten von Punkt 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 ignoriert werden, wenn (Δz) ausreichend klein in Bezug auf die z-Achse ist. Ferner geht aus Gleichung (i) hervor, dass (z_n·zΔ) ignoriert werden kann, indem der Abstand a des Sensors vom Ursprung so groß wie möglich gemacht wird, während er innerhalb der Grenzwerte für den Radius r bleibt. Dadurch wird Gleichung (i) im Wesentlichen gleich Gleichung (f).
2. Die Koordinatenwerte x_n und y_n von Punkt P'n können durch Einsetzen der Spannungen V1 bis V4 jedes der Erfassungssignale in Gleichung (f) erhalten werden. Diese Koordinatenwerte können jedoch auch aus der folgenden Gleichung erhalten werden.
Das heißt, eine feststehende Vibration wird experimentell auf der frei liegenden Oberfläche des elastischen Gummis 131 erzeugt, und das Verhältnis zwischen den Koordinaten, an welchen die Vibration angelegt wurde, und das Verhältnis der Spannungen V1 bis V4 wird im Voraus gemessen. Dann wird eine Tabelle erstellt, die dieses Verhältnis zeigt. Zum Ermitteln der Koordinatenwerte x_n, y_n von Punkt P'n, können die Koordinaten, die dem Verhältnis der Spannungen V1 bis V4 entsprechen, aus dieser Tabelle gelesen werden.
Daher ist es nicht notwendig, dass der elastische Gummi 131 die Form einer Halbkugel aufweist. Vielmehr kann der elastische Gummi 131 eine konvexe Form haben, die leicht gegen die Oberfläche gepresst wird, an der Messungen vorgenommen werden.
Ausführungsform 2
Es wird nun ein weiteres Strukturbeispiel des Drucksensors erklärt. 44A ist eine ungefähre Draufsicht, die zur Erklärung der Struktur in diesem Beispiel bereitgestellt ist. 44B ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente, die entlang der x-Achse in 44A dargestellt ist. Teile, die gleich jenen in 35 und 36 sind, werden mit denselben Bezugszeichen in dieser Figur bezeichnet, und deren Erklärung wird unterlassen.
Wie in diesen Figuren dargestellt ist, ist eine hohle Kammer 134-1, die an der Erfassungsposition Q1 offen ist, an dem Drucksensor 130 bereitgestellt. Eine hohle Röhre 148-1, die sich zu der seitlichen Wand der hohlen Kammer 134-1 öffnet, erstreckt sich zu dem Mittelpunkt der flachen Oberfläche L und ist an das Halbleitersubstrat 132 angeschlossen. Ebenso sind hohle Kammern 134-2 bis 134-4 an Erfassungspositionen Q2 bis Q4 bereitgestellt, während hohle Röhren 148-2 bis 148-4 sich auf gleiche Weise zu dem Mittelpunkt der flachen Oberfläche L erstrecken. Druckempfindliche Elemente S1 bis S4 sind an dem Halbleitersubstrat 132 bereitgestellt und während ihre Enden offen bleiben, an hohle Röhren 148-1 bis 148-4 angeschlossen, die sich von dem Mittelpunkt des Drucksensors 130 in die vier Richtungen, wie angegeben, nach außen erstrecken.
In diesem Fall ist bevorzugt, dass die hohlen Kammern 134-1 bis 134-4 und die hohlen Röhren 148-1 bis 148-4 eine andere Zusammensetzung haben als jene des Halbleitersubstrats 132. Zum Beispiel können die hohlen Kammern 134-1 bis 134-4 und die hohlen Röhren 148-1 bis 148-4 aus einem starren Körper 149, wie einem Hartplastik oder Metall, gebildet sein. In einem solchen Fall können die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 intensiv auf dem Halbleitersubstrat 132 gebildet sein, ohne die Erfassungspositionen Q1 bis Q4 zu berücksichtigen. Dies bietet den Vorteil einer Kostenverringerung durch Erhöhen der Anzahl druckempfindlicher Elemente, die innerhalb desselben Oberflächenbereichs vorhanden sein können.
Auch in dieser Konstruktion können die hohlen Kammern 134-1 bis 134-4 und die hohlen Röhren 148-1 bis 148-4 mit einer Flüssigkeit mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie Wasser oder Alkohol, oder mit einer flüssigen Substanz, wie Gelatine, gefüllt sein.
Der Drucksensor 130 kann eine Konstruktion verwenden, in der ein herkömmliches Verformungsmessinstrument direkt an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 an der Bodenfläche L angeklebt ist, wobei Vibrationen an diesen Positionen als Verformung erfasst werden. In dieser Struktur jedoch erscheinen Verformungen von extrem kleinen Deformierungen während des Pressens des elastischen Gummis 131 im direkten Ausgang. Daher ist eine bevorzugtere Konstruktion jene, in der eine Erfassung der akustischen Welle (Druckwelle) über eine Klebstoffschicht 133 und eine hohle Kammer 134-1 ausgeführt wird. In diesem Fall kann verhindert werden, dass extrem geringe Verschiebungen des elastischen Gummis 131 direkt an die druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 angelegt werden, wodurch die Erfassungsgenauigkeit verbessert wird.
Während zusätzlich in dem obengenannten Beispiel vier druckempfindliche Elemente verwendet wurden, sind auch drei Elemente annehmbar, wie zuvor angeführt. Mit anderen Worten, die Anzahl von bereitgestellten Elementen ist ausreichend, solange sich jede der Erfassungspositionen für die druckempfindlichen Elemente an der Bodenfläche der Halbkugel befindet, so dass der Abstand zwischen jeder Erfassungsposition und einem Punkt an der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 spezifiziert werden kann.
Ausführungsform 3
In dem Drucksensor 130 der vorangehenden zwei Beispiele pflanzt sich die akustische Welle, die durch eine Vibration am Punkt Pn entsteht, nicht nur in die Richtung der Erfassungspositionen Q1 bis Q4 fort, sondern pflanzt sich annähernd gleich in alle Richtungen des elastischen Gummis 131 fort. Aus diesem Grund wird der Druck, der an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 erzeugt wird, in Bezug auf die Größe der Vibration, die am Punkt Pn erzeugt wird, klein. Jeder der Werte der Spannungen V1 bis V4 neigt auch dazu, als Reaktion darauf kleiner zu werden. Daher besteht in diesen Beispielen der Nachteil, dass sich das S/N-Verhältnis leicht verschlechtert. Daher beinhalten die Beispiele, die in der vorliegenden und den folgenden Ausführungsformen erklärt werden, eine Verbesserung im S/N-Verhältnis.
Die gegenwärtigen Erfinder haben experimentell bestätigt, dass, wenn ein Element 150 mit einem höheren elastischen Koeffizienten als elastischer Gummi 131 (zum Beispiel fester Kunststoff, Metall oder dergleichen) auf die halbkugelförmige Oberfläche des elastischen Gummis 131 aufgetragen wird, wie in 45 dargestellt ist, die Spannungen V1 bis V4, die von den druckempfindlichen Elementen S1 bis S4 ausgegeben werden, größer sind als in dem Fall, in dem dieses Beschichtungselement 150 nicht verwendet wird. Er wird angenommen, dass das Vorhandensein des Elements 150 eine oberflächliche Fortpflanzung der akustischen Wellen an der halbkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummis 131 erschwert, so dass sich einige der Wellen stattdessen zum Mittelpunkt fortpflanzen. Dadurch trägt dieser Teil der Wellen zu einer Erhöhung im Druck an den Erfassungspositionen Q1 bis Q4 bei, so dass die Ausgangsspannung der druckempfindlichen Elemente noch größer wird. Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass die Übertragungsfunktion, die die Fortpflanzung einer akustischen Welle von der halbkugelförmigen Oberfläche zu einer Erfassungsposition zeigt, verbessert ist.
Ferner gibt es aufgrund des Vorhandenseins des Beschichtungselements 150 keinen direkten Kontakt zwischen dem Benutzer/Testsubjekt und dem elastischen Gummi 131. Somit wird eine Beeinträchtigung des elastischen Gummis 131 durch Hautöle oder dergleichen verhindert.
Ausführungsform 4
Wie in 46 dargestellt ist, können mehrere kleine Teile 151 des Elements 150 über die halbkugelförmige Oberfläche des elastischen Gummis 131 verteilt sein. Kleine Teile 151 können in der Oberfläche der Halbkugel eingebettet oder an diese geklebt sein (kleine Teile 151 sind in 46 angeklebt dargestellt).
Wellen, die sich von den kleinen Teilen 151 zu einer Erfassungsposition fortpflanzen, bieten eine größere Verbesserung in der Übertragungsfunktion der akustischen Welle als Wellen, die sich von der frei liegenden Oberfläche des elastischen Gummis 131 zu der Erfassungsposition fortpflanzen. Aus diesem Grund neigt der Vibrationspunkt Pn auf der Oberfläche der Halbkugel dazu, selektiv durch die Positionen eingeschränkt zu sein, an welchen die kleinen Teile 151 angebracht sind. Somit entsteht ein Problem, dass die Koordinatenwerte von Punkt Pn die Dispersionswerte werden, an welchen die Positionen der kleinen Teile 151 auf die Bodenfläche L projiziert werden. Da jedoch die ausgegebenen Spannungen V1 bis V4 der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 groß gemacht werden können, ist dies günstig, wenn die Auflösung während der Blutpulswellenerfassung vergleichsweise grob ist.
Zusätzlich kann dieses Problem auch durch effizientes Anordnen zahlreicher kleiner Teile 151 gelöst werden.
(Modifizierungen)
1. Der Unterschied in den Ausgangseigenschaften der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 kann durch folgende Methode aufgehoben werden. Diese Methode verwendet die Technik zur Berechnung von Koordinatenwerten für Punkt P'n unter Verwendung von drei druckempfindlichen Elementen, wie zuvor unter "Prinzip der Blutpulswellenerfassung und Koordinatenberechnung" in Abschnitt 1, Teil 8-(2) dieses Kapitels besprochen wurde.
Zunächst werden drei der vier druckempfindlichen Elemente gewählt und die Koordinatenwerte x_n, y_n werden unter Verwendung nur dieser drei druckempfindlichen Elemente berechnet. Anschließend wird eine andere Kombination der druckempfindlichen Elemente gewählt und die Koordinatenwerte x_n, y_n werden auf dieselbe Weise berechnet. Wenn drei Elemente aus vier verschiedenen Elementen gewählt werden, gibt es vier verschiedene mögliche Kombinationen (=₄C₃). Daher werden zwei weitere verschiedene Kombinationen der drei druckempfindlichen Elemente gewählt und zur Berechnung der Koordinatenwerte x_n, y_n auf dieselbe Weise verwendet. Die Koordinatenwerte x_n, y_n, die unabhängig aus jeder dieser verschiedenen Kombinationen berechnet wurden, sollten äquivalent sein, wenn die Ausgangseigenschaften der druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 dieselben sind. Hypothetisch könnte dann interpretiert werden, dass die Ausgangseigenschaften der jeweiligen druckempfindlichen Elemente S1 bis S4 nicht dieselben sind, wenn diese Koordinatenwerte nicht äquivalent sind. Wenn die erfasste Spannung stattdessen nach den berechneten Koordinaten korrigiert wird, und die berechneten Koordinaten in Übereinstimmung gebracht werden, ist es möglich, dass Unterschiede in den Ausgangseigenschaften, die die individuellen Unterschiede in den druckempfindlichen Elementen begleiten, einander aufheben. Somit wird es möglich, exaktere Koordinatenwerte zu erhalten.
2. Das vorangehende Beispiel verwendete eine Konstruktion, in der die Blutpulswelle der Radialarterie unter Verwendung eines Gerätes erfasst wurde, die in einer Armbanduhr eingebaut war. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das heißt, zusätzlich zu einer Armbanduhrkonstruktion können andere Konstruktionen zum Erfassen der Blutpulswelle verwendet werden, wobei ein solches Beispiel in 47 dargestellt ist.
In dem Beispiel von 47 wird ein Drucksensor 130 gegen die Nähe der Halsschlagader eines Testsubjekts unter Verwendung zum Beispiel eines Bandes 152 gepresst. Ein Erfassungssignal von dem Drucksensor 130 wird über ein Kabel CB an den Vorrichtungshauptkörper BD zur Analyse der Blutpulswelle geleitet.
ABSCHNITT 2: Schlagvolumen pro Schlag
(1) Definition von "Schlagvolumen pro Schlag"
Das Schlagvolumen pro Schlag ist das Volumen von Blut, das bei jedem Herzschlag vom Herzen ausgepumpt wird. Dieses Volumen ist gleich der Fläche der Wellenform für den Blutfluss vom Herzen.
(2) Methode zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag
Das Schlagvolumen pro Schlag kann unter Verwendung der sogenannten "Kontraktionsperiodenflächenmethode" berechnet werden. Bei dieser Methode wird die Fläche S der Wellenform des Teils der Blutpulswelle, der der Kontraktionsperiode des Herzens entspricht, aus der gemessenen Blutpulswellenform berechnet. Unter Verwendung der Blutpulswellenform in 48 als Beispiel ist die Fläche der Region, die sich vom Anstieg in der Wellenform zu der Kerbe erstreckt (d.h. die schraffierte Fläche in der Figur) als Fläche S definiert. Wenn eine im Voraus spezifizierte Konstante mit Ksv definiert ist, kann das Schlagvolumen pro Schlag SV aus der folgenden Gleichung berechnet werden. Schlagvolumen pro Schlag SV[ml] = Fläche Ssv[mmHg·s] × Konstante Ksv
Anordnungen zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag werden in der Folge gemeinsam mit der Anordnung zum Messen der Blutpulswelle beschrieben.
ABSCHNITT 3: Anordnung zum Messen der Blutpulswelle und des Schlagvolumens pro Schlag
In diesem Abschnitt wird eine Reihe von Anordnungen zum Erfassen der Blutpulswelle und zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag erklärt.
(1) Erste Anordnung
Wie in 49 dargestellt ist, sind ein Blutpulswellendetektor 60 und eine Messvorrichtung 161 zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag zum Messen der Wellenform der Radialarterie und des Schlagvolumens pro Schlag in einem Subjekt bereitgestellt. Mit anderen Worten, in der Figur erfasst der Blutpulswellendetektor 60 die Radialarterienwellenform über einen Sensor, der am Handgelenk des Subjekts befestigt ist, während der Blutdruck des Subjekts über eine Manschette erfasst wird, die am Oberarm befestigt ist. Die Radialarterienwellenform wird unter Verwendung des Blutdrucks korrigiert, und die derart korrigierte Radialarterienwellenform wird als elektrisches Signal (analoges Signal) ausgegeben. Die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung 161 misst andererseits das Schlagvolumen pro Schlag in dem Subjekt und gibt ein elektrisches Signal aus, das dieses Ergebnis anzeigt.
(2) Zweite Anordnung
Zusätzlich zu der Konstruktion, die zwei separate Manschetten verwendet, wie in 49 dargestellt ist, ist auch eine Konstruktion möglich, die zum Beispiel in 50 dargestellt ist, in der der Blutpulswellendetektor 160 und die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung 161 eine Manschette S1 gemeinsam benutzen.
Ferner ist die Messung der Blutpulswelle und des Schlagvolumens pro Schlag nicht auf die Stellen an dem Körper beschränkt, die in 49 und 50 dargestellt sind, sondern kann an jeder Stelle am Körper des Subjekts vorgenommen werden. Mit anderen Worten, während sich die vorangehende Besprechung auf eine Anordnung bezog, in der Messungen unter Verwendung einer Manschette vorgenommen wurden, die am Oberarm des Subjekts befestigt war, ist bevorzugt, dass keine Manschette verwendet wird, um die Unannehmlichkeit für die Person zu verringern. Daher werden die dritte und vierte Anordnung vorgeschlagen, wie in der Folge erklärt.
(3) Dritte Anordnung
In dieser Anordnung werden sowohl die Radialarterienwellenform und wie auch das Schlagvolumen pro Schlag am Handgelenk gemessen. Wie in 51 dargestellt ist, ist in dieser Konstruktion ein Sensor 165, der aus einem Sensor zum Messen des Blutdrucks und einem Sensor zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag besteht, an dem Riemen 167 einer Armbanduhr 166 befestigt, während die anderen Strukturkomponenten 168 des Gerätes im Hauptkörper der Armbanduhr 166 aufgenommen sind. Wie in der Figur dargestellt ist, kann ein Blutpulswellensensor vom Drucktyp, wie der zuvor beschriebene, zum Beispiel als Sensor 165 verwendet werden.
(4) Vierte Anordnung
Eine andere Anordnung, die vorgeschlagen werden könnte, ist jene, in der die Blutpulswelle und das Schlagvolumen pro Schlag am Finger gemessen werden. Ein Strukturbeispiel eines Gerätes gemäß dieser Ausführungsform ist in 52 dargestellt. Wie in dieser Figur dargestellt ist, ist ein Sensor 169, der aus einem Sensor zum Messen des Blutdrucks und einem Sensor zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag besteht, an der Basis des Fingers (des Zeigefingers in der Figur) befestigt, während die anderen Strukturkomponenten 170 im Inneren einer Armbanduhr 171 aufgenommen sind und an den Sensor 169 über Leitungsdrähte 172, 172 angeschlossen sind.
Durch Kombinieren der dritten und vierten Anordnung zum Ausführen der Messungen ist es möglich, eine Ausführungsform zu erhalten, in der das Schlagvolumen pro Schlag am Handgelenk gemessen wird und die Blutpulswelle an der Fingerspitze gemessen wird, oder umgekehrt, eine Anordnung, in der das Schlagvolumen pro Schlag an der Fingerspitze gemessen wird und die Blutpulswelle der Radialarterie am Handgelenk gemessen wird.
Durch Verwendung einer Konstruktion, in der keine Manschette verwendet wird, wie in der zuvor beschriebenen dritten und vierten Anordnung, ist es nicht notwendig, die Ärmel der Person hoch zu rollen. Somit wird die Belastung für die Person während der Messung verringert.
(5) Fünfte Anordnung
Die Struktur, die in 53 dargestellt ist, kann im Falle einer Ausführungsform in Betracht gezogen werden, die nur eine Manschette verwendet. Wie in dieser Figur sind der Sensor 173, der aus einem Sensor zum Messen des Blutdrucks und einem Sensor zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag besteht, und alle anderen Strukturkomponenten 174 des Gerätes an dem Oberarm der Person mit Hilfe einer Manschette befestigt. Daher ist dies eine einfachere Struktur als jene, die in 49 dargestellt ist.
(6) Sechste Anordnung
Die Art dieser Anordnung unterscheidet sich etwas von den vorangehenden Anordnungen. Das heißt, in dieser Anordnung kann das Schlagvolumen pro Schlag von der Radialarterienwellenform abgeleitet werden (siehe Kapitel 4, Abschnitt 1, Teil 1 für Einzelheiten). In diesem Fall ist keine Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung 161, wie in 49 dargestellt, notwendig, und die Anordnung zur Ausführung von Messungen ist wie in 54 dargestellt.
(7) Siebente Anordnung

1. Wenn die Radialarterienblutpulswellen ermittelt und das Schlagvolumen pro Schlag gemessen wird, kann eine Konstruktion in Betracht gezogen werden, in der der Benutzer zu einer im Voraus spezifizierten Zeit im Voraus benachrichtigt wird, wann die Messungen ausgeführt werden. Diese Benachrichtigung kann mit Hilfe eines melodischen Zeichens oder dergleichen erfolgen, und dient dazu, die Person daran zu erinnern, die Manschette in Vorbereitung für die Messung zu befestigen. Zu allen anderen Zeiten kann sich die Person frei bewegen, ohne die Manschette zu tragen.
2. Zusätzlich kann die Person einen tragbaren drahtlosen Pager erhalten, mit dessen Hilfe sie benachrichtigt werden kann, dass die geplante Zeit zum Durchführen von Messungen kommt.

KAPITEL 3
ERMITTELN CHARAKTISTISCHER INFORMATIONEN AUS DER BLUT PULSWELLE
Zur Analyse der Blutpulswellenformen, die von dem Blutpulswellendetektor erfasst wurden, der in Kapitel 2 erklärt wurde, ist es notwendig, Informationen zu ermitteln, die die Eigenschaften der Blutpulswellenform darstellen. Die Technik zur Ermittlung dieser charakteristischen Informationen ist dieselbe für jedes der Geräte, die in der Folge erklärt werden. Daher erklärt dieses Kapitel die Einzelheiten dieser charakteristischen Informationen und die Mittel, die zur Durchführung der Ermittlung der charakteristischen Informationen aus der Wellenform der Blutpulswelle verwendet werden.
ABSCHNITT 1: Wellenformparameter
Teil 1 Definition der Wellenformparameter
Die Wellenform eines Schlages einer Blutpulswelle hat die Form, die in 55 dargestellt ist. Der Blutdruck ist auf der vertikalen Achse eingetragen, während die Zeit auf der horizontalen Achse gemessen wird. Die Wellenformparameter zum Spezifizieren der Form der Wellenform der Blutpulswelle sind wie in der Folge beschrieben.

1. Zeit t₆, die Periode zwischen dem Beginn des Anstiegs in aufeinanderfolgenden Wellenformen, die mit aufeinanderfolgenden Schlägen zusammenhängen (in der Folge wird dieser Beginn des Anstiegs in der Wellenform als "Zeitpunkt der Blutpulswelleninitiierung" bezeichnet).
2. Blutdruckwerte y1 bis y5 für den Maximalpunkt P1, Minimalpunkt 22, Maximalpunkt P3, Minimalpunkt 24 und Maximalpunkt P5, die der Reihe nach in der Blutpulswelle erscheinen.
3. Verstrichene Zeit t₁ bis t₅, die die jeweiligen Zeiten darstellen, die seit der Blutpulswelleninitiierung verstrichen sind, bis jeder der Punkte P1 bis P5 jeweils erscheint.

Teil 2 Wellenformextraktionsspeicher
Wenn die Wellenformparameter berechnet werden, werden die sogenannten Spitzeninformationen ermittelt, d.h., die Informationen, die sich auf jeden dieser Maximal- und Minimalpunkte beziehen. Der Wellenformextraktionsspeicher, der in der Folge besprochen wird, ermittelt diese Spitzenwertinformationen aus den Blutpulswellenformen, die aufgenommen wurden. Da die Einzelheiten der Spitzenwertinformationen mit der Struktur und dem Betrieb des Wellenformextraktionsspeichers zusammenhänge, werden die Spitzenwertinformationen nach der Erklärung der Schaltungsstruktur erklärt.
(1) Schaltungsstruktur
Die Struktur des Wellenformextraktionsspeichers 80 wird unter Bezugnahme auf 56 erklärt. In dieser Erklärung wird angenommen, dass der Wellenformextraktionsspeicher 180 von einem Mikrocomputer 181 gesteuert wird.
Das Bezugszeichen 182 in dieser Figur ist ein A/D-Wandler, der das Blutpulswellensignal, das von jedem der Blutpulswellendetektoren ausgegeben wird, die in Kapitel 2 beschrieben sind, in ein digitales Signal in Übereinstimmung mit einem Abtasttakt f mit feststehendem Zyklus umwandelt.
Das Bezugszeichen 183 gibt ein Tiefpassfilter an, das von dem digitalen Signal, das sequenziell vom A/D-Wandler 182 ausgegeben wird, jene Komponenten entfernt, die eine spezifizierte Grenzfrequenz überschreiten, und anschließend dieses Ergebnis als Wellenformwert W ausgibt.
Das Bezugszeichen 184 bezeichnet einen Wellenformspeicher, der aus einem RAM gebildet ist, der die Wellenformwerte W, die über ein Tiefpassfilter 183 zugeleitet werden, der Reihe nach speichert.
Das Bezugszeichen 191 ist ein Wellenformwertadressenzähler, der die Zählung des Abtasttakts f in der Zeitperiode startet, in der der Mikrocomputer 181 eine START-Anweisung ausgibt, um mit dem Erfassen der Blutpulswellen zu beginnen. Der Wellenformwertadressenzähler 191 gibt das Zählergebnis als Wellenformwertadresse ADR1 aus, an der der Wellenformwert W geschrieben werden soll. Diese Wellenformwertadresse ADR1 wird vom Mikrocomputer 181 überwacht.
Das Bezugszeichen 192 gibt einen Selektor an. Wenn der Mikrocomputer 181 kein Wählsignal S1 ausgibt, wählt der Selektor 192 die Wellenformwertadresse ADR1, die vom Wellenformwertadressenzähler 191 ausgegeben wird, und leitet die Wellenformwertadresse ADR1 zu der Adresseneingangsklemme des Wellenformspeichers 184. Wenn im Gegensatz dazu ein Wählsignal S1 vom Mikrocomputer 181 ausgegeben wird, wählt der Selektor 192 die Leseadresse ADR4, die vom Mikrocomputer 181 ausgegeben wird, und leitet die gewählte Leseadresse ADR4 zu der Adresseneingangsklemme des Wellenformspeichers 184.
Das Bezugszeichen 201 in der Figur ist eine Differenzierungsschaltung, die das Zeitdifferenzial der Wellenformwerte W berechnet, die der Reihe nach vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben werden.
202 ist eine Nulldurchgangserfassungsschaltung, die den Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z ausgibt, wenn das Zeitdifferenzial des Wellenformwertes W 0 ist, da der Wellenformwert W einen Maximalwert oder Minimalwert einnimmt. Genauer ist die Nulldurchgangserfassungsschaltung 202 bereitgestellt, um Spitzen P1, P2, .. in der Wellenform der Blutpulswelle zu erfassen, wie in 57 offenbart ist. Der Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z wird ausgegeben, wenn Wellenformwerte W, die diesen Spitzen entsprechen, eingegeben werden.
203 ist ein Spitzenwertadressenzähler. Der Spitzenwertadressenzähler 203 zählt den Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z, während der Mikrocomputer 181 eine START-Anweisung ausgibt, um mit dem Erfassen der Blutpulswellen zu beginnen. Der Spitzenwertadressenzähler 203 gibt dann das gezählte Ergebnis als Spitzenwertadresse ADR2 aus. 204 ist eine Berechnungsschaltung des gleitenden Durchschnitts 204, die den Durchschnittswert des Zeitdifferenzials aus einer feststehenden Anzahl vergangener Wellenformwerte W berechnet, die von der Differenzierungsschaltung 201 bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt ausgegeben wurden. Das berechnete Ergebnis wird als Neigungsinformationen SLP ausgegeben, die die Neigung der Blutpulswelle bis zu dem aktuellen Zeitpunkt angeben.
205 gibt einen Spitzenwertinformationsspeicher an, der zum Speichern der in der Folge erklärten Spitzenwertinformationen bereitgestellt ist. Spitzenwertinformationen werden in der Folge ausführlicher erklärt. Das heißt, die Einzelheiten bezüglich der Spitzenwertinformationen, die in 58 dargestellt sind, sind wie folgt aufgelistet.
1. Wellenformwertadresse ADR1
Die Wellenformwertadresse ADR1 ist die Schreibadresse, die vom Wellenformwertadressenzähler 191 ausgegeben wird, wenn der Wellenformwert W, der vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, ein Maximal- oder Minimalwert ist. Mit anderen Worten, dies ist die Schreibadresse im Wellenformspeicher 184 für den Wellenformwert W, der einem Maximal- oder Minimalwert entspricht.
2. Spitzentyp-B/T
Der Spitzentyp ist eine Information, die anzeigt, ob der Wellenformwert W, der in die Wellenformwertadresse ADR1 geschrieben wird, ein Maximalwert T (oben) oder ein Minimalwert B (unten) ist.
3. Wellenformwert W
Dies ist der Wellenformwert, der den Maximal- oder Minimalwerten entspricht.
4. Schlaginformationen STRK
Die Schlaginformationen STRK bezeichnen das Ausmaß der Änderung im Wellenformwert vom unmittelbar vorangehenden Spitzenwert bis zum relevanten Spitzenwert.
5. Neigungsinformationen SLP
Dies ist der Durchschnittswert des Zeitdifferenzials einer festgelegten Anzahl vergangener Wellenformwerte bis zum relevanten Spitzenwert.
(2) Schaltungsbetrieb
Es folgt nun eine Erklärung des Wellenformextraktionsspeichers 180 unter der Steuerung des Mikrocomputers 181.
(a) Erfassen von Wellenform- und entsprechenden Spitzenwertinformationen
Wenn der Mikrocomputer 181 eine START-Anweisung ausgibt, um mit dem Erfassen von Wellenformen zu beginnen, hören der Wellenformwertadressenzähler 191 und der Spitzenwertadressenzähler 203 mit dem Rücksetzen auf.
Dadurch wird der Zähler des Abtasttakts f durch den Wellenformwertadressenzähler 191 gestartet. Der Zählerwert wird zu dem Wellenformspeicher 184 über den Selektor 192 als Wellenformwertadresse ADR1 geleitet. Die Blutpulswellensignale, die vom menschlichen Körper erfasst werden, werden in den A/D-Wandler 182 eingegeben und der Reihe nach in digitale Signale in Übereinstimmung mit dem Abtasttakt f umgewandelt. Diese umgewandelten Signale werden dann der Reihe nach über das Tiefpassfilter 183 als Wellenformwerte W ausgegeben. Die Wellenformwerte W, die auf diese Weise ausgegeben werden, werden der Reihe nach zu dem Wellenformspeicher 184 geleitet und in den Speicherbereich geschrieben, der durch die Wellenformwertadresse ADR1 zu diesem Zeitpunkt spezifiziert ist. Infolge der vorangehenden Operationen wird ein kontinuierlicher Wellenformwert W, der der Wellenform der Radialarterie entspricht, in dem Wellenformspeicher 184 gespeichert. Der kontinuierliche Wellenformwert W ist in 57 dargestellt.
Parallel zu der vorangehenden Operation werden das Erfassen der Spitzenwertinformationen und das Schreiben in den Spitzenwertinformationsspeicher 205 wie in der Folge erklärt ausgeführt.
Zuerst wird das Zeitdifferenzial der Wellenformwerte W, das vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, an der Differenzialschaltung 201 berechnet und dann in die Nulldurchgangserfassungsschaltung 202 und die Berechnungsschaltung für den gleitenden Durchschnitt 204 eingegeben. Die Berechnungsschaltung für den gleitenden Durchschnitt 204 berechnet den Durchschnittswert (d.h., den gleitenden Durchschnittswert) einer spezifizierten vergangenen Anzahl von Zeitdifferenzialen, jedes Mal, wenn das Zeitdifferenzial eines Wellenformwertes W zugeleitet wird, und gibt das berechnete Ergebnis als Neigungsinformationen SLP aus. Ein positiver Wert wird für die Neigungsinformationen SLP ausgegeben, wenn der Wellenformwert W steigt oder einen Maximalwert erreicht hat. Im Gegensatz dazu wird ein negativer Wert für die Neigungsinformationen SLP ausgegeben, wenn der Wellenformwert W fällt oder einen Minimalwert erreicht hat.
Wenn der Wellenformwert W, der zum Beispiel dem Maximalpunkt P1 entspricht, der in 57 dargestellt ist, vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, wird 0 von der Differenzialschaltung 201 als Zeitdifferenzial ausgegeben, und der Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z wird von der Nulldurchgangserfassungsschaltung 202 ausgegeben.
Dadurch nimmt der Mikrocomputer 181 zu diesem Zeitpunkt die Wellenformadresse ADR1 auf, die der Zählerwert des Wellenformwertadressenzähler 191 ist; den Wellenformwert W; die Spitzenwertadresse ADR2, die der Zählerwert des Spitzenwertadressenzählers ist (hier ist ADR2 = 0); und Neigungsinformationen SLP. Wenn ferner der Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z ausgegeben wird, wird der Zählerwert ADR2 des Spitzenwertadressenzählers 203 1.
Der Mikrocomputer 181 erstellt den Spitzentyp-B/T auf der Basis des Vorzeichens der aufgenommenen Neigungsinformationen SLP. In diesem Fall, wenn der Wellenformwert W des Maximalwerts P1 ausgegeben wird, werden zu diesem Zeitpunkt positive Neigungsinformationen ausgegeben. Dadurch stellt der Mikrocomputer 181 den Wert der Spitzenwertinformationen B/T auf einen, der dem Maximalwert entspricht. Der Mikrocomputer 181 zeigt als seine Spitzenwertadresse ADR2, die vom Spitzenwertadressenzähler 203 aufgenommen wurde (hier ADR2 = 0) als Schreibadresse aDR3 an und schreibt den Wellenformwert W, seine Wellenformadresse ADR1, den Spitzenwerttyp B/T und die Neigungsinformationen SLP als erste zeitliche Spitzenwertinformationen in den Zeitinformationenspeicher 205. Wenn die ersten zeitlichen Spitzenwertinformationen geschrieben werden, werden keine Schlaginformationen STRK erstellt oder geschrieben, da es keine unmittelbar vorangehenden Spitzenwertinformationen gibt.
Wenn der Wellenformwert W, der zum Beispiel dem Minimalpunkt 22 entspricht, der in 57 dargestellt ist, anschließend vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, wird der Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z auf dieselbe Weise wie zuvor ausgegeben, und die Schreibadresse ADR1, der Wellenformwert W, die Spitzenwertadresse ADR2 (=1) und die Neigungsinformationen SLP (<0) werden vom Mikrocomputer 181 aufgenommen.
Anschließend bestimmt der Mikrocomputer 181 auf dieselbe Weise wie zuvor den Spitzenwerttyp B/T (B in diesem Fall) auf der Basis der Neigungsinformationen SLP. Anschließend wird die Adresse, die um 1 kleiner als die Spitzenwertadresse ADR2 ist, vom Mikrocomputer 181 ausgelesen und zu dem Spitzenwertinformationsspeicher 205 als Adresse ADR3 geleitet. Der aufgezeichnete Wellenformwert W, der zum ersten Zeitpunkt geschrieben wurde, wird dann gelesen. Anschließend berechnet der Mikrocomputer 181 die Differenz zwischen dem Wellenformwert W, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt vom Tiefpassfilter 183 aufgenommen wurde, und dem Wellenformwert W, der vom Spitzenwertinformationsspeicher 205 ausgelesen wurde, der zum ersten Zeitpunkt aufgenommen wurde, wodurch die Schlaginformationen STRK erhalten werden. Der derart erhaltene Spitzenwerttyp B/T und die Schlaginformationen STRK werden in den Aufzeichnungsbereich entsprechend der Spitzenwertadresse ADR3 = 1 in dem Spitzenwertinformationsspeicher 205 als zweite zeitliche Spitzenwertinformationen gemeinsam mit anderen Informationen, wie der Wellenformwertadresse ADR1, dem Wellenformwert W und den Neigungsinformationen SLP geschrieben. Dieselbe Operation wird dann ausgeführt, wenn die Spitzenwerte P3, P4, ... erfasst werden.
Sobald eine bestimmte Zeitperiode verstrichen ist, stoppt der Mikrocomputer 183 die Ausgabe der Wellenformerfassungsanweisung START, und das Erfassen des Wellenformwertes W und der Spitzenwertinformationen endet.
(b) Blutpulswellenteilungsverarbeitung
Der Mikrocomputer 181 führt eine Verarbeitung zum Spezifizieren aus den verschiedenen Informationen, die im Spitzenwertinformationsspeicher 205 gespeichert sind, der Informationen aus, die der Wellenform eines einzigen Schlags entsprechen, bei dem die Wellenformparametererfassung ausgeführt wird.
Zunächst werden die Neigungsinformationen SLP und Schlaginformationen STRK, die jedem der Spitzenwerte P1, P2, ... entsprechen, der Reihe nach aus dem Spitzenwertinformationsspeicher 205 ausgelesen. Dann werden Schlaginformationen, die positiven Neigungen entsprechen, aus jeder Schlaginformation STRK gewählt (d.h., die entsprechenden Neigungsinformationen SLP, die positiv sind). Eine spezifizierte Anzahl der größten Werte wird dann aus diesen Schlaginformationen gewählt. Anschließend werden die Schlaginformationen, die den mittleren Werten entsprechen, aus den gewählten Schlaginformationen gewählt, und die Schlaginformationen für den ansteigenden Abschnitt (zum Beispiel den ansteigenden Abschnitt, der durch das Symbol STRKM in 57 dargestellt ist) der Blutpulswelle eines Schlages, bei dem die Wellenformparameterextraktion ausgeführt werden soll, werden erhalten. Anschließend wird die Spitzenwertadresse, die der Spitzenwertadresse dieser Neigungsinformationen vorangeht (d.h., die Spitzenwertadresse am Punkt 26, der Einleitung der Blutpulswelle eines Schlages, an dem die Wellenformparameterextraktion auszuführen ist), erhalten.
(c) Extraktion der Wellenformparameter
Der Mikrocomputer 181 berechnet jeden Wellenformparameter durch Bezugnahme auf jede Spitzenwertinformation, die der Blutpulswelle eines Schlages entspricht, der im Spitzenwertinformationsspeicher 205 aufgezeichnet ist. Diese Verarbeitung kann wie folgt erhalten werden.
1. Blutdruckwerte y₁ bis y₅
Die Wellenformwerte, die den Spitzenwerten P7 bis P11 entsprechen, sind als y₁ bis y₅ definiert.
2. Zeitpunkt t₁
Die Wellenformadresse, die dem Spitzenwert P6 entspricht, wird von der Wellenformadresse, die dem Spitzenwert P7 entspricht, subtrahiert. t₁ wird durch Multiplizieren der Periode des Abtasttakts f mit diesem Ergebnis erhalten.
3. Zeitpunkt t₂ bis t₆
Wie im Falle von t₁ werden t₂ bis t₆ auf der Basis der Differenz in den Wellenformadressen zwischen den entsprechenden Spitzenwerten berechnet.
Ferner wird jeder der Wellenformparameter, der auf diese Weise erhalten wird, im Pufferspeicher im Mikrocomputer 181 gespeichert.
(3) Modifizierung

1. Die Informationen, die im Wellenformspeicher 184 und Spitzenwertinformationsspeicher 205 gespeichert sind, können für eine Reihe von Zwecken zusätzlich zu der Extraktion der Wellenformparameter verwendet werden. In diesem Fall extrahiert der Mikrocomputer 181 diese Informationen, nachdem die zuvor beschriebenen Schaltungsoperationen (a) und (b) ausgeführt wurden, und führt eine Reihe von Analysen und Diagnosen durch.
2. Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Blutpulswellenformparametern können eine Reihe anderer Modifizierungen in Betracht gezogen werden. Wenn daher diese Schaltung in der Diagnose eines Menschen verwendet wird, können Modifizierungen durchgeführt werden, um die Parameter zu erhalten, die für diese Diagnose am besten geeignet sind.

ABSCHNITT 2: Blutpulswellenspektrum
Teil 1 Bedeutung des Blutpulswellenspektrums
Es ist bekannt, dass das Frequenzspektrum, das aus der Frequenzanalyse der Blutpulswellenform erhalten wird, als Information dienen kann, die die Eigenschaften der ursprünglichen Blutpulswellenformen anzeigt. Insbesondere werden die Amplitude und Phase des Frequenzspektrums als Informationen bezüglich der Eigenschaften der Blutpulswelle verwendet.
Teil 2 Frequenzanalysator
FFT (Schnelle Fourier-Transformation) und dergleichen sind als allgemeine Methoden zur Durchführung der Frequenzanalyse von Wellenformen verfügbar und werden daher als erste als Methoden zur Ausführung der Frequenzanalyse von Wellenformen in Betracht gezogen. Die einzelnen Wellen, die die Wellenform der Blutpulswelle bilden, haben nicht dieselbe Form, und ändern sich ferner im Laufe der Zeit. Zusätzlich ist die Wellenlänge jeder Welle nicht konstant. Wenn in diesem Fall FTT angewendet wird, wird eine Methode verwendet, in der FFT durch Betrachten der Blutpulswellen ausgeführt wird, die diese Art von chaotischer Bewegung aufweisen, wie Wellenformen mit einer extrem langen Periode.
Wenn FFT angewendet wird, kann das Wellenblutpulsspektrum im Detail erhalten werden, aber das Berechnungsvolumen neigt dazu, sehr groß zu werden. Daher entwickelten die gegenwärtigen Erfinder die in der Folge erklärte Frequenzanalyse für Anwendungen, in welchen das Wellenblutpulsspektrum, das im Laufe der Zeit erzeugt wird, rasch erhalten wird. Dieser Frequenzanalysator, der die Frequenzanalyse der Blutpulswellenform ausführt, ist eine Spektrumserfassungsschaltung zum Extrahieren der Amplitude und Phase des erhaltenen Spektrums. Der Frequenzanalysator wird vom Mikrocomputer 181 gesteuert und synchron mit dem Wellenformextraktionsspeicher 180 betrieben, um das Wellenblutpulsspektrum rasch zu erfassen. Dadurch können die Wellenformparameter, die die Eigenschaften jeder Welle anzeigen, die die Blutpulswelle bildet, kontinuierlich erhalten werden.
(1) Schaltungsstruktur
59 ist ein Blockdiagramm, das den Frequenzanalysator 210 im Detail zeigt. Der Frequenzanalysator 210 empfängt Wellenformwerte WD der Blutpulswelle über den Mikrocomputer 181 bei jedem Schlag. Dieser empfangene Wellenformwert WD wird wiederholt bei hoher Geschwindigkeit regeneriert. Die Frequenzanalyse wird bei jedem Schlag zur Berechnung des Spektrums ausgeführt, das die Blutpulswelle bildet. Ferner berechnet der Frequenzanalysator 210 durch Zeitsegmente jedes Spektrum, das die Blutpulswelle bildet, beginnend mit dem Grundspektrum der Wellenform, und gefolgt von dem Spektrum der zweiten harmonischen Welle und so weiter.
Wenn der Mikrocomputer 181 den anfänglichen Wellenformwert WD der Blutpulswelle eines Schlages an den Frequenzanalysator 210 ausgibt, werden ein synchronisiertes Signal SYNC und die Anzahl N von Wellenformen WD, die in diesem Schlag enthalten sind, ausgegeben, und das Wählsignal S2 wird umgeschaltet. Während ferner der Mikrocomputer 181 den Wellenformwert WD eines Schlages ausgibt, wird anschließend die Schreibadresse ADR5, die sich von 0 auf N-1 gleichzeitig mit der Übertragung jedes Wellenformwertes WD ändert, ausgegeben.
Pufferspeicher 211 und 212 sind bereitgestellt, um die Wellenformwerte WD zu speichern, die vom Mikrocomputer 181 auf diese Weise ausgegeben werden.
Ein Verteiler 213 gibt den Wellenformwert WD der Blutpulswelle aus, der über den Mikrocomputer 181 zu einem der Pufferspeicher 211 und 212 geleitet wird, der durch das Wählsignal S2 angezeigt wird.
Ein Selektor 214 wählt einen der Pufferspeicher 211 oder 212, der durch das Wählsignal S2 angezeigt wird, und der Wellenformwert WH, der aus dem gewählten Speicher ausgelesen wird, wird an den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 ausgegeben, der in der Folge erklärt wird.
Selektoren 215 und 216 wählen die Schreibadresse ADR5 oder Leseadresse ADR6 (wie in der Folge erklärt), die vom Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 regeneriert werden, entsprechend dem Wählsignal S2, und leiten die gewählte Adresse zu jedem der Pufferspeicher 211 und 212.
In den zuvor beschriebenen Schaltverteilern 213 wird das Umschalten zwischen den Selektoren 214 bis 216 auf der Basis des Wählsignals S2 durchgeführt. Dadurch werden in der Zeit, in der Daten in den Pufferspeicher 211 geschrieben werden, Daten aus dem Pufferspeicher 212 gelesen und zu dem Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 geleitet. Ebenso werden in der Zeit, in der Daten in den Pufferspeicher 212 geschrieben werden, Daten aus dem Pufferspeicher 211 gelesen und zu dem Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 geleitet.
Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 liest Wellenformwerte, die jedem der Schläge entsprechen, aus den Pufferspeichern 211 und 212. Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 variiert die Leseadresse ADR6 innerhalb des Bereichs von 0 bis N-1 (wobei N die Anzahl von Wellenformwerten ist, die ausgelesen werden) und gibt das Ergebnis aus. Insbesondere erzeugt der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 eine Leseadresse ADR6 in der Zeit, in der jeder Wellenformwert WD, der einem bestimmten Schlag entspricht, in einen der Pufferspeicher geschrieben wird. Alle Wellenformwerte WD, die dem Schlag entsprechen, der dem gegebenen Schlag vorangeht, werden aus dem anderen Pufferspeicher mehrmals ausgelesen. In diesem Fall wird die Regeneration der Leseadresse ADR6 so gesteuert, dass alle Wellenformwerte WD, die einem Schlag entsprechen, innerhalb einer feststehenden Zeitperiode ausgelesen werden. Die Zeitperiode zum Auslesen aller Wellenformwerte, die einem Schlag entsprechen, kann in Übereinstimmung mit der Ordnung des zu erfassenden Spektrums geändert werden. Zum Beispiel können die jeweiligen Zeitperioden von T, 2T, 3T, ..., umgeschaltet werden, wenn das Grundspektrum, das Spektrum der zweiten harmonischen Welle, beziehungsweise das Spektrum der dritten harmonischen Welle, ... erfasst werden. Ferner enthält der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 einen Interpolator, der den Wellenformwert WH interpoliert, der aus dem Pufferspeicher 211 oder 212 ausgelesen wird, und gibt den interpolierten Wellenformwert WH als Wellenformwert einer feststehenden Abtastfrequenz m/T aus (wobei m eine spezifische Konstante ist).
Der Sinuswellengenerator 221 ist ein frequenzkonvertierbarer Wellenformgenerator, der jede der Sinuswellen für die Perioden T, 2T, 3T, 4T, 5T und 6T entsprechend der Ordnung des zu erfassenden Spektrums der Reihe nach ausgibt. Der Sinuswellengenerator 221 steht unter der Steuerung des Mikrocomputers 181.
Ein Bandpassfilter 222 ist ein Bandpassfilter, in dem die Mittenfrequenz des Passbades ein spezifischer Wert 1/T ist.
Der Spektrumsdetektor 223 erfasst Amplituden H₁ bis H₆ jedes Spektrums der Blutpulswelle auf der Basis des Ausgangspegels des Bandpassfilters 222, und erfasst Phasen q₁ bis q₆ in jedem Spektrum auf der Basis der Differenz in der Phase des Erfassungssignals des Bandpassfilters 222 und der Phase der Sinuswellen, die vom Sinuswellengenerator 221 ausgegeben werden.
(2) Schaltungsbetrieb
Wie zuvor erklärt, erfasst der Frequenzanalysator 210 das Wellenformspektrum bei hoher Geschwindigkeit durch Koppeln seines Betriebs an den Wellenformextraktionsspeicher 180. Daher werden anschließend der Betrieb des Mikrocomputers 181 und des Wellenformextraktionsspeichers 180 erklärt.
(a) Wellenformteilung
Wie im Absatz über den Betrieb des Wellenformextraktionsspeichers 180 erklärt, wenn der Mikrocomputer 181 die Wellenformerfassungsanweisung START ausgibt, wird das Erfassen der Wellenformen und der Spitzenwertinformationen dafür ausgeführt. Die erfassten Wellenformen sind im Wellenformspeicher 184 gespeichert, und die Spitzenwertinformationen sind im Spitzenwertinformationsspeicher 205 im Inneren des Wellenformextraktionsspeichers 180 gespeichert.
Wenn Schlaginformationen, die dem Minimalpunkt P2 entsprechen, erzeugt werden, wenn die Schlaginformationen STRK in den Spitzenwertinformationen einen spezifizierten Wert übersteigen, d.h., der Schlagwert groß genug ist, um anzunehmen, dass er dem Anstieg in der Wellenform entspricht (siehe STRKM in 57), führt der Mikrocomputer 181 die folgende Operation aus. Das heißt, in diesem Fall liest der Mikrocomputer 181 die Wellenformadresse des Minimalwertes, der der Anfangspunkt dieses Schlags ist (siehe Startpunkt P6 von STRKM in 57 zum Beispiel) vom Spitzenwertinformationsspeicher 205 aus und schreibt diese Wellenformadresse in ein Schieberegister, das im Mikrocomputer 181 untergebracht ist. Anschließend wird der äquivalente Betrieb ausgeführt, wenn die Spitzenwerte P3, P4, ... erfasst werden.
(b) Wellenformübertragung
Parallel zu dem vorangehenden Betrieb liest der Mikrocomputer 181 der Reihe nach die Wellenformwerte vom Wellenformspeicher 184 im Inneren des Wellenformextraktionsspeichers 180 aus und überträgt diese Wellenformen zu dem Frequenzanalysator 210 als Wellenformdaten WD. Wie in 61 dargestellt ist, wird das Wählsignal S1 gleichzeitig mit dem Takt f umgeschaltet, während der Wellenformspeicher 184 zwischen dem Schreib- und Lesemodus synchron mit dem Umschalten des Wählsignals S1 umschaltet.
Wenn in 60 jedoch der Wellenformwert der Blutpulswelle Wn entsprechend einem Schlagabschnitt eines bestimmten Schlages in den Wellenformspeicher 184 eingegeben wird, wird ein Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z erzeugt, wenn der anfängliche Minimalwert der Blutpulswelle, der diesem Schlag entspricht, eingegeben wird. Die Wellenformwertadresse ADR1 = Ao wird in den Spitzenwertinformationsspeicher 205 geschrieben (siehe 61). Wenn anschließend der Maximalwert (Adresse A1) in den Wellenformextraktionsspeicher 180 eingegeben wird, wird wieder der Nulldurchgangserfassungsblutpuls Z erzeugt (siehe 61). Wenn der Schlag zwischen diesem Maximalwert und dem unmittelbar vorangehenden Minimalwert (Adresse Ao) über einem spezifizierten Wert liegt, wird die Minimalwertadresse Ao in das Schieberegister im Inneren des Mikrocomputers 181 geschrieben. Die derart geschriebene Wellenformadresse wird anschließend vom Schieberegister zwei Schläge später ausgegeben und vom Mikrocomputer 181 als Anfangsadresse des Wellenformwertes WD für den Schlagabschnitt aufgenommen, der zu dem Frequenzanalysator 210 übertragen wird. Mit anderen Worten, in 60, wenn die Adresse Wn eines Maximalwertes der Wellenform Wn, entsprechend einem bestimmten Schlag, in die Schiebeadresse geschrieben wird, wurde die Anfangsadresse (d.h., die Anfangsminimalwertadresse) der Blutpulswelle Wn-2 von zwei Schlägen vor dem aktuellen Schlag, die zuvor in das Schieberegister geschrieben wurde, vom Schieberegister ausgegeben und vom Mikrocomputer 181 erfasst.
An diesem Punkt nimmt der Mikrocomputer 181 auf den Inhalt des Schieberegisters Bezug und erhält die Differenz zwischen der Wellenformadresse des anfänglichen Minimalwertes der Blutpulswelle Wn-2 und der Wellenformadresse des anfänglichen Minimalwertes der nächsten Blutpulswelle Wn-1. Mit anderen Worten, der Mikrocomputer 181 erhält die Anzahl N von Wellenformwerten, die in der Blutpulswelle Wn-1 eines Schlagabschnitts enthalten sind. Dieses Ergebnis wird gemeinsam mit dem Synchronisierungssignal SYNC an den Frequenzanalysator 210 ausgegeben. Der Wählschalter S2 wird gleichzeitig mit dem Synchronisierungssignal SYNC umgeschaltet, wobei die internen Verbindungen zwischen dem Verteiler 213 und den Selektoren 214 bis 216 zum Beispiel so werden, wie durch die Volllinie in 59 dargestellt ist.
Der Mikrocomputer 181 erhöht danach die Leseadresse ADR4 von der Anfangsminimalwertwellenformadresse der Blutpulswelle Wn-2 und leitet das Ergebnis über den Selektor 192 zu dem Wellenformspeicher 184. Die Leseadresse ADR4 ändert sich bei einer höheren Geschwindigkeit (zum Beispiel zweimal so schnell) wie die Schreibadresse ADR1. Dies geschieht, damit alle Wellenformwerte, die der Blutpulswelle WN-2 entsprechen, der Blutpulswelle, die der Blutpulswelle Wn-1 vorangeht, vor der Eingabe des Maximalwertes der Blutpulswelle Wn+1, die dem Schlag zugeordnet ist, der der Blutpulswelle Wn folgt, in den Wellenformextraktionsspeicher 180 gelesen werden können. Parallel mit dem Speichern der Blutpulswelle Wn im Wellenformspeicher 184 wird der Wellenformwert WD der Blutpulswelle Wn-2 von zwei Schlägen zuvor durch den Mikrocomputer 181 aus dem Wellenformspeicher 184 ausgelesen, zu dem Frequenzanalysator 210 übertragen und anschließend über den Verteiler 213 zu dem Pufferspeicher 211 übertragen. Die Schreibadresse ADR5 wird anschließend von 0 auf N-1 synchron mit der sequenziellen Zuleiten von Wellenformwerten WD zu dem Pufferspeicher 211 erhöht, und dann über den Selektor 215 zum Pufferspeicher 211 geleitet. Infolgedessen wird jeder der Wellenformwerte WD, der der Blutpulswelle Wn-2 entspricht, in jedem der Aufzeichnungsbereiche von Adressen 0 bis N-1 des Pufferspeichers 211 gespeichert.
(c) Hochgeschwindigkeitsregeneration
Parallel zu dem obenstehenden Betrieb gibt der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 die Leseadresse ADR6 aus und leitet sie über den Selektor 216 zum Pufferspeicher 212. Infolgedessen wird jeder Wellenformwert WD, der der Blutpulswelle Wn-3 entspricht, dem Schlag vor der Blutpulswelle Wn-2, aus dem Pufferspeicher 212 ausgelesen und über den Selektor 204 vom Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 aufgenommen.
Jeder Wellenformwert WD, der der Blutpulswelle Wn-3 im Pufferspeicher 212 entspricht, wird wiederholt bei einer Geschwindigkeit ausgelesen, die höher ist als das Speichern jedes der Wellenformwerte, die der Blutpulswelle Wn-2 im Pufferspeicher 211 entsprechen. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit, bei der die Leseadresse ADR6 erhöht wird, gesteuert, so dass alle Wellenformwerte WD, die der Blutpulswelle WN-3 entsprechen, innerhalb einer feststehenden Zeitperiode T ausgelesen werden können. Mit anderen Worten, der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 erhöht die Leseadresse ADR6 bei einer hohen Geschwindigkeit, wenn die Anzahl von Wellenformwerten WD, die aus dem Pufferspeicher 212 gelesen werden soll, ein großer Wert N1 ist, wie in 62 dargestellt ist. Im Gegensatz dazu erhöht der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 die Leseadresse ADR6, bei einer geringen Geschwindigkeit, wenn die Anzahl von Wellenformwerten WD, die aus dem Pufferspeicher 212 gelesen werden soll, ein kleiner Wert N2 ist, wie in 63 dargestellt ist. Daher ändert sich die Leseadresse ADR6 von 0 auf N1-1 oder 0 auf N2-1 innerhalb einer feststehenden Zeitperiode T. Wellenformwerte WD, die auf diese Weise der Reihe nach ausgelesen werden, erfahren Interpolationsberechnungen im Hochgeschwindigkeitsregenerator 220, so dass sie Wellenformwerte einer feststehenden Abtastfrequenz m/T werden, die dann zu dem Bandpassfilter 222 geleitet werden.
(d) Spektrumserfassung
Das Bandpassfilter 222 wählt ein Signal, in dem die Frequenz 1/T ist, aus den Zeitseriendaten der empfangenen Wellenformwerte, und leitet das Signal zu dem Spektrumsdetektor 223. Wie in 64 dargestellt ist, erzeugt ein Sinuswellengenerator 221 eine Sinuswelle, in der die Frequenz T ist, und leitet die Welle zu dem Spektrumsdetektor 223. Der Spektrumsdetektor 223 erfasst den Ausgangssignalpegel des Bandpassfilters 222 über mehrere Wellen und gibt den repräsentativen Wert als Amplitude H1 des Grundwellenspektrums der Blutpulswelle Wn-3 aus. Der Spektrumsdetektor 223 erfasst auch die Differenz in der Phase des Ausgangssignals des Bandpassfilters 222 und der Phase der Sinuswelle, die vom Sinuswellengenerator 221 ausgegeben wird, über mehrere Wellen und gibt den repräsentativen Wert als Phase q₁ des Grundwellenspektrums der Blutpulswelle Wn-3 aus. Für jeden repräsentativen Wert wird zum Beispiel der gleitende Durchschnittswert der Phasendifferenz und des Ausgangssignalpegels entsprechend jeder Welle vor der Ausgabe des Grundspektrums berechnet.
Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 stellt die Geschwindigkeit der Erhöhung in der Leseadresse ADR6 auf ½, wenn zum Beispiel das Grundspektrum erfasst wird, so dass alle Wellenformwerte der Blutpulswelle Wn-3 innerhalb einer feststehenden Zeitperiode 2T gelesen werden können, liest wiederholt den Wellenformwert WH, der der Blutpulswelle Wn-3 entspricht, und leitet die Wellenformwerte zu dem Bandpassfilter 222 (siehe 64). Aus den Zeitseriendaten, die die Wellenformwerte WH umfassen, gehen jene Signale, in welchen die Frequenz 1/T ist, d.h., jene Signale, die der zweiten harmonischen Welle der Blutpulswelle Wn-3 entsprechen, durch das Bandpassfilter 222 und werden zu dem Spektrumsdetektor 223 geleitet. Infolgedessen wird die Amplitude H2 des zweiten harmonischen Wellenspektrums der Blutpulswelle Wn-3 erfasst und vom Spektrumsdetektor 223 ausgegeben. Der Sinuswellenformgenerator 221 erzeugt Sinuswellen, in welchen die Periode 2T ist, und leitet sie zum Spektrumsdetektor 223 (siehe 64). Dadurch wird die Phase q₂ des Grundspektrums der Blutpulswelle Wn-3 vom Spektrumsdetektor 223 ausgegeben.
Danach wird die Geschwindigkeit der Erhöhung der Leseadresse ADR6 der Reihe nach von 1/3, 1/4, 1/5 und 1/6 umgeschaltet, wenn das Grundspektrum erfasst wird, während in Übereinstimmung damit die Periode der Sinuswelle, die vom Sinuswellengenerator 221 erzeugt wird, der Reihe nach von 3T, 4T, 5T und 6T umgeschaltet wird. Die Amplituden H₃ bis H₆ und die Phasen q₃ bis Q₆ des hohen harmonischen Wellenspektrums der dritten bis sechsten Ordnung werden vom Spektrumsdetektor 223 mit Hilfe derselben Operation wie zuvor ausgegeben. Jedes der Spektren der derart erhaltenen Blutpulswelle Wn-3 wird vom 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 gemeinsam mit dem obengenannten Spektrum aus.
Anschließend, wenn die Blutpulswelle Wn+1, die einen Schlag nach der Blutpulswelle Wn ist, anzusteigen beginnt und der anfängliche Maximalwert in den Wellenformextraktionsspeicher 180 eingegeben wird, wird ein synchronisiertes Signal SYNC vom Mikrocomputer 181 erzeugt und die Anzahl N der Wellenformwerte WD, die in der Blutpulswelle Wn-2 enthalten sind, wird ausgegeben. Ferner wird das Wählsignal S2 invertiert, wobei die internen Verbindungen zwischen Verteiler 213 und Selektoren 214 bis 216 so werden, wie durch die gebrochene Linie in 59 dargestellt 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 zuvor, und überträgt diese zum Frequenzanalysator 210. Von da wird der Wellenformwert WD anschließend über den Verteiler 213 zum Pufferspeicher 212 geleitet.
Parallel zu diesem Betrieb wird jeder der Wellenformwerte WD, der der Blutpulswelle Wn-2 einen Schlag vor der Blutpulswelle Wn-1 entspricht, durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 vom Pufferspeicher 211 ausgelesen, durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 interpoliert und als Wellenformwert WH ausgegeben. Dieselbe Verarbeitung, die an der Blutpulswelle Wn-3 ausgeführt wird, wird bei dem Wellenformwert WH für die Blutpulswelle Wn-2 angewendet, um das Spektrum dafür zu erhalten.
Anschließend wird die äquivalente Verarbeitung, wie zuvor beschrieben, an jeder der sequenziell eintreffenden Blutpulswellen ausgeführt, wodurch ein kontinuierliches Spektrum für jede der Blutpulswellen erhalten wird, das dann als Parameter entsprechend jedem Schlag ausgegeben wird.
(3) Modifizierungen

1. Anstatt alle der Amplituden H1 bis H6 und Phasen q1 bis q6 zu erfassen, kann das Gerät so gestaltet sein, dass nur zum Beispiel Phase q4 erfasst wird, wo eine erkennbare Änderung in physischem Zustand eintritt.
2. In der zuvor beschriebenen Schaltung werden die Wellenformparameter, die jedem Schlag entsprechen, in Echtzeit ausgegeben, sobald jeder erhalten ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern so konstruiert, dass der Mikrocomputer 181 zum Beispiel den summierten Durchschnittswert der Wellenformparameter für eine spezifizierte Anzahl von Schlägen (d.h., den gleitenden Durchschnittswert der Wellenformparameter) berechnet und ausgibt.

KAPITEL 4
ANALYSE DER BLUTWELLENFORM
ABSCHNITT 1: Berechnung der Kreislaufparameter
Wie zuvor besprochen, sind die Kreislaufparameter ein wichtiger Faktor, der das Verhalten des Kreislaufsystems im menschlichen Körper bestimmt. Die folgende Erklärung betrifft eine Reihe von Methoden zum Ableiten der Kreislaufparameter durch Analyse der Wellenform einer Blutpulswelle.
Teil 1 Berechnungsverfahren auf der Basis eines elektrischen Modells (konzentrierten Vier-Parameter-Modells)
Durch Verwendung eines elektrischen Modells zur Simulierung des Kreislaufsystems des menschlichen Körpers entdeckten die gegenwärtigen Erfinder eine Methode zur Berechnung von Kreislaufparametern durch Ermitteln von Werten für jede der Komponenten, die dieses elektrische Modell bilden. Durch Verwendung dieses elektrischen Modells können die Kreislaufparameter unter Verwendung eines einfachen Berechnungsprozesses berechnet werden.
(1) Überblick
Zunächst verwendeten die gegenwärtigen Erfinder ein konzentriertes Vier-Parameter-Modell als elektrisches Modell des Arteriensystems. Das Modell konzentrierte sich auf vier der Kreislaufparameter, die das Verhalten des Kreislaufsystems im menschlichen Körper bestimmen: 1) Trägheit aufgrund von Blut in der Mitte des Arteriensystems; 2) Blutgefäßwiderstand (viskoser Widerstand) aufgrund der Blutviskosität in der Mitte des Arteriensystems; 3) Volumendehnbarkeit (Viskoelastizität) der Blutgefäße in der Mitte des Arteriensystems; und 4) Blutgefäßwiderstand (viskoser Widerstand) an der Peripherie des Arteriensystems. Übrigens ist Volumendehnbarkeit, die eine Größe ist, die die Geschmeidigkeit der Blutgefäße angibt, äquivalent der Viskoelastizität.
65 zeigt das Schaltungsdiagramm für ein konzentriertes Vier-Parameter-Modell und zeigt das Entsprechungsverhältnis zwischen jeder der folgenden Komponenten, die das Modell bilden, und den zuvor beschriebenen Kreislaufparametern.
Induktanz L:

Trägheit aufgrund von Blut in der Mitte des Arteriensystems [dyn·s²/cm⁵]

Kapazität C:

Volumendehnbarkeit der Blutgefäße in der Mitte des Arteriensystems [cm⁵/dyn]

Elektrischer Widerstand Rc:

Blutgefäßwiderstand aufgrund der Blutviskosität in der Mitte des Arteriensystems [dyn·s/cm⁵]

Elektrischer Widerstand Rp:

Blutgefäßwiderstand an der Peripherie des Arteriensystems [dyn·s/cm⁵]

Elektrischer Strom, i, ip und ic, der durch jeden der Teile der elektrischen Schaltung strömt, ist gleich dem Blutfluss [cm³/s] durch jeden der beschriebenen Teile. Die Eingangsspannung e, die an die elektrische Schaltung angelegt wird, ist äquivalent dem Druck am proximalen Abschnitt der Aorta. Die Klemmenspannung Vp der Kapazität ist äquivalent dem Druck [dyn/cm²] an der Peripherie des Arteriensystems, wie an der Radialarterie zum Beispiel.
(2) Reihenfolge der Parameterberechnungen
(a) Näherung entsprechender Eigenschaften für das konzentrierte Vier-Parameter-Modell
Es folgt nun eine theoretische Erklärung des Verhaltens des konzentrierten Vier-Parameter-Modells, das in 65 dargestellt ist. Zuerst kann die folgende Differenzialgleichung für das konzentrierte Vier-Parameter-Modell in dieser Figur erstellt werden. e = Rci + L(di/dt) + vp (1)wobei der Strom i dargestellt werden kann durch die Formel: i = ic + ip = C(dvp/dt) + (vp/Rp) (2)
Somit kann die obenstehende Gleichung (1) unter Verwendung der folgenden Gleichung (3) dargestellt werden. e = LC(d2vp/dt2) + {RcC + (L/Rp)}(dvp/dt) + {1 + (Rc/Rp)}vp (3)
Wie bekannt ist, kann die allgemeine Lösung für eine normale Differenzialgleichung zweiter Ordnung mit konstantem Koeffizienten, wie in Gleichung (3) dargestellt ist, aus der Summe der besonderen Lösung (Beharrungslösung) und der Momentanlösung erhalten werden, die die folgende Differenzialgleichung erfüllen. 0 = LC(d2vp/dt2) + {RcC + (L/Rp)}(dvp/dt) + {1 + (Rc/Rp)}vp (4)
Die Lösung der Differenzialgleichung (4) kann wie folgt erhalten werden. Zuerst wird die Lösung der Differenzialgleichung (4) als gedämpfte oszillierende Wellenform angenommen, die durch folgende Gleichung (5) ausgedrückt wird. vp = Aexp(st) (5)
Durch Einsetzten von Gleichung (5) in Gleichung (4) kann Gleichung (4) wie folgt ausgedrückt werden. {LCs2 + (RcC + (L/Rp))s + (1 + (Rc/Rp))}vp = 0 (6)
Die Lösung für s in Gleichung (6) ergibt s = {–(RcC + (L/Rp)) ± √((RcC + (L/Rp))2 – 4LC(1 – Rc/Rp))}/2LC (7)
Wobei, wenn (RcC + (L/Rp))2 < 4 LC(1 + (Rc/Rp)) (8)in Gleichung (7), der zweite Term der Gleichung unter der Wurzel negativ wird. In diesem Fall wird s wie folgt ausgedrückt: s = {–(RcC + (L/Rp)) ± j√((4LC(1 – Rc/Rp)) – (RcC + (L/Rp))2 –)}/2LC = –a ± jw (9) α = (RcC + (L/Rp))/2LC =(L + RpRcC)/2LCRp (10) ω = {√((4LC(1 – Rc/Rp)) – (RcC + (L/Rp))2}/2LC (11)wobei bei einer Einstellung A1 = LC (12) A2 = (L + RcRpC)Rp (13) A3 = (Rc + Rp)/Rp (14)die Gleichungen (10) und (11) wie folgt ausgedrückt werden können. α = A2/2A1 (15) ω = √{(A3/A1) – α2} (16)
Somit wird der Wert s auf diese Weise bestätigt und eine Lösung, die die Differenzialgleichung (4) erfüllt, erhalten.
Auf der Basis des Vorhergesagten verwendeten die gegenwärtigen Erfinder dann Gleichung (5) zur Näherung der gedämpften Oszillationskomponente, die in der entsprechenden Wellenform des konzentrierten Vier-Parameter-Modells enthalten ist.
Anschließend wird eine Nachahmung der Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta ausgeführt. Im Allgemeinen weist die Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta eine Wellenform wie jene auf, die in 66 dargestellt ist. Daher wurde die Druckwellenform durch die dreieckig geformte Welle genähert, die in 67 dargestellt ist. Wenn die Amplitude und Zeit dieser genäherten Wellenform, die in 67 dargestellt ist, auf Eo, Em, Tp und Tp1 eingestellt ist, kann der arterielle Druck e zum beliebigen Zeitpunkt t durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Zum Zeitintervall 0²t < tp1: e = Eo + Em(1 – (t/tp1) (17)
Zum Zeitintervall tp1²t < tp: e = Eo (18)
Durch Nachahmen der Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta unter Verwendung dieser einfachen dreieckigen Welle können die Kreislaufparameter unter Anwendung eines einfachen Berechnungsprozesses berechnet werden. Eo ist der minimale Blutdruck (Blutdruck während der Entspannung), und Eo + Em ist der maximale Blutdruck (Blutdruck während der Kontraktion). tp ist die Zeitdauer eines Schlages, und tp1 ist die Zeitdauer vom Anstieg im arteriellen Druck bis dieser Druck einen minimalen Blutdruckwert erreicht.
Wenn das elektrische Signal e, das durch die Gleichungen (17) und (18) ausgedrückt wird, in die Äquivalenzschaltung in 65 eingegeben wird, wird die Reaktionswellenform vp (entsprechend der Radialarterienwellenform) wie folgt genähert.
Zum Zeitintervall 0²t < tp1: vp = Emin + B(1 – 1/tb) + Dm1exp(–αt)sin(ωt + q1) (19)
Zum Zeitintervall tp1²t < tp: vp = Emin + Dm2·exp{–α(t – tp1)}·sin{ω – (t – tp1) + q2} (20)
Wobei Emin der minimale Blutdruckwert (siehe 72) in der Radialarterienwellenform ist.
Der dritte Term von rechts in Gleichung (19) und der zweite Term von rechts in Gleichung (20) sind die dämpfenden Oszillatorkomponenten (entsprechend Gleichung (5)), die bereits erklärt wurden. α und ω in diesen Termen werden aus Gleichungen (15) und (16) erhalten.
B, tb, Dm1, Dm2 sind konstante Werte, die in der Reihenfolge, die in der Folge beschrieben ist, berechnet werden.
(b) Verhältnis zwischen Radialarterienwellenform und jedem Parameter im konzentrierten Vier-Parameter-Modell
Die folgende Besprechung betrifft die Konstanten in Gleichungen (19) und (20), ausschließlich a und w, die bereits bestätigt wurden.
Zunächst werden die Gleichungen (17) und (19) in die Differenzialgleichung (3) eingesetzt, um die folgende Gleichung (21) zu erhalten. Eo + Em{1 – (1/tp1)} = {1 – (Rc/Rp))(Emin + B)) – (B/tb)RcC + (L/Rp))t + {LC/α2 – ω2)Dm1 – αDm1(RcC + (L/Rp)) + Dm1(1 + Rc/Rp))}exp(–α1)sin(ω1 + q1) + {ωDm1(RcC + (L/Rp)) – 2LCαωDma}exp(–α1)cos(ωt + q1) (21)
Die folgenden Bedingungen sind notwendig, um die Formel (21) zu erstellen: Eo + Ein = {1 + (Rc/Rp)}[Emin + B) = Eo + A3B – (B/t)A2 (22) Em/tp1 = (B/tb){1 – (Rc/Rp)} = A3·B/tb (23) Lc(α2 – ω2) – α{RcC + (L/Rp)} + (1 + Rc/Rp) = 0 (24) RcC + (L/Rp) = 2LCa (25)
Die obenstehenden Gleichungen (24) und (25) begrenzen α und ω, aber α und ω, die aus den Gleichungen (15) und (16) erhalten werden, erfüllen diese Gleichungen.
Wenn Gleichungen (18) und (19) in die Differenzialgleichung (3) eingesetzt werden, wird die folgende Gleichung (26) erhalten. Eo = {1 + (Rc/Rp)}Emin + {LC(α2 – ω2)Dm2 – α(RcC + (L/Rp))Dm2 + (1 + (Rc/Rp))Dm2}exp(–α(t – tp1))sin(ω(1 – tp1) + q2) + {ω(RcC + (L/Rp))Dm2 – 2LCαωDm2}exp(–a(t – tp1))cos(ω(t – tp1) + q2) (26)
Zur Erstellung der Gleichung (26) müssen die vorangehenden Gleichungen (24) und (25) wie auch die folgende Gleichung (27) erstellt werden. Eo = {1 + (Rc/Rp)}Emin = A3Emin (27)
Jede der Konstanten in Gleichung (19) und (20) wird auf der Basis der konditionellen Gleichungen (22) bis (25) und (27) berechnet, um die Differenzialgleichung (3) zu erstellen, die wie oben erhalten wird.
Aus Gleichung (27), Emin = E0/A3 (28)Aus Gleichung (23) ist B B = (tbEm)/(tp1A3 (29)
Anschließend ergibt das Einsetzen der Gleichung (29) in die Gleichung (22) und Lösen für tb: tb = (tp1A3 + A2)/A3 (30)
Für die verbleibenden Konstanten Dm1, Dm2, q1 und q2 werden Werte gewählt, die der Radialarterienwellenform vp ermöglichen, bei t = 0, tp1 und tp kontinuierlich zu bleiben. Mit anderen Worten, für die verbleibenden Konstanten Dm1, Dm2, q1 und q2 werden Werte gewählt, die 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 Gleichungen (19) und (20) sind äquivalent
(4) Differenzialkoeffizienten bei t = 0 in Gleichung (19) und Differenzialkoeffizienten bei t = tp in Gleichung (20) sind gleich

Das heißt, Werte werden für Dm1 und q1 so gewählt, dass Dm1 = √{D112 + D122)}/ω (31) q1 = tan–1 (D11/D12) (32)
In jeder der obenstehenden Gleichungen ist jedoch D11 = (v01 – B – Emin)ω (33) D12 = (v01 – B – Emin)a + (B/t0) + (i01/C) (34)
Wobei v01 und i02 die Anfangswerte von vp und ic bei t = 0 sind.
Ferner werden Werte für DM2 und q2 gewählt, so dass Dm2 = √(D212 + D222)/ω (35) q2 = tan–1(D21/D22) (36)
In den vorangehenden Formeln ist jedoch D21 = (v02 – Emin)ω (37) D22 = (v02 – Emin)α + (i02/C) (38)
Wobei v02 und i02 die Anfangswerte von vp und ic bei t = tp1 sind. Auf diese Weise wird jede der Konstanten in Gleichung (19) und (20) erhalten.
Die Ausführung einer inversen Operation an der Winkelfrequenz w in Gleichung (16), dem Blutgefäßwiderstand Rc in der Mitte des Kreislaufsystems wird Rc = {L – 2Rp√(LC(1 – ω2LC))}/Crp (39)
Wobei die Bedingungen, damit Rc eine reale und positive Zahl ist, wie folgt sind 4RP2C{1 + (2ωRPC)2}2L21/ω2C (40)
Rp ist allgemein in der Größenordnung von 10³(dyn·s/cm⁵), während C etwa 10^–4(cm⁵/dyn) ist. Da es ferner die Winkelfrequenz der Oszillationskomponente ist, die auf die Blutpulswelle überlagert ist, kann w als ein Wert von 10 (rad/s) oder mehr angenommen werden. Aus diesem Grund wird der untere Grenzwert für Gleichung (40) mit etwa 1/(w²C) angenommen. Wenn daher L der Einfachheit wegen wie folgt genähert wird, L = 1/(ω2C) (41)wird Rc Rc = L/(CRp) (42)
Aus dem Verhältnis zwischen den Gleichungen (41) und (42) wird die Dämpfungskonstante a in Gleichung (15) a = 1/(CRp) (43)
Unter Verwendung der Verhältnisse zwischen Gleichungen (41) bis (43) und a, w und einer der vier Konstanten, zum Beispiel der Blutträgheit L, können die verbleibenden Parameter ausgedrückt werden als Rc = αL (44) Rp = ω2L/α (45) C = 1/(ω2L) (46)
Es ist klar, dass dann die Parameter des Modells durch Ermitteln von α, ω und L aus den obengenannten Gleichungen (44) bis (46) bestätigt werden können. Hier können a und w aus der tatsächlich gemessenen Wellenform der Radialarterienwellenform erhalten werden. L kann auf der Basis des Schlagvolumens pro Schlag SV berechnet werden.
Es folgt nun eine Erklärung der Reihenfolge zur Berechnung von L auf der Basis des Schlagvolumens pro Schlag SV. Zunächst kann der Durchschnittswert E01 der Druckwellenform am 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 erstellt werden. Rc + Rp = αL + (w2L/α) = (α2 + ω2)L/α (48)
Da der durchschnittliche Strom, der durch das konzentrierte Vier-Parameter-Modell fließt, d.h., der Quotient E01 mal Rc + Rp, gleich dem Durchschnittswert (SC/tp) jedes Blutstroms durch die Arterie des Blutpulses ist, kann daher die folgende Gleichung (49) erstellt werden. (SV/tp) = 1333,22(1/tp){E0tp + (tp1Em/2)}α/{(α2 + ω2)·L} (49)
Die Zahl 1333,22 in der obenstehenden Gleichung (49) ist die proportionale Konstante, wenn die Einheiten für den Druck von [mmHg] in [dyn/cm²] umgewandelt werden.
Durch Lösen der derart erhaltenen Gleichung (49) für L wird die folgende Gleichung (50) zur Bestimmung von L aus dem Schlagvolumen pro Schlag SV erhalten. L = 1333,22{E0tp + (tp1Em/2)}α/{(α2 + ω2)·SV (50)(c) Methode zum Berechnen von Parametern im konzentrierten Vier-Parameter-Modell
68 bis 71 sind Flussdiagramme, die die Operation zur Parameterberechnung zeigen. 72 ist ein Wellenformdiagramm, das die Radialarterienwellenform zeigt. Es folgt nun eine Erklärung, unter Bezugnahme auf diese Figuren, der Verarbeitung, die von einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) zur Berechnung der Parameter ausgeführt wird.
Als Voraussetzungen zur Berechnung der Parameter wird angenommen, dass Messungen der Blutpulswellenform und des Schlagvolumens pro Schlag SV der Radialarterienblutpulswelle ausgeführt wurden. Die Einzelheiten zur Ausführung dieser Messungen sind in Kapitel 2, Abschnitt 2 und 3 besprochen.
Sobald die Messungen der Blutpulswellenform und des Schlagvolumens pro Schlag beendet sind, werden die Parameterberechnungsverarbeitungsprogramme, die in den Flussdiagrammen in 68 und 69 dargestellt sind, ausgeführt. Gemeinsam mit der Ausführung des Programms wird das Programm, das in 70 dargestellt ist, zur Berechnung von a und w ausgeführt (Schritt S109 und S117). Gemeinsam mit der Ausführung des Programms zur Berechnung von a und w wird das Programm, das im Flussdiagramm in 71 dargestellt ist (Schritt S203), zur Berechnung von w ausgeführt. Die Verarbeitung in diesen Programmen wird nun erklärt.
Zunächst erhält der Mikrocomputer Folgendes für die Radialarterienwellenform eines Schlages, die im intern gespeicherten Speicher des Mikrocomputers aufgenommen wurde. Das heißt, für diese Radialarterienwellenform eines Schlages ermittelt der Mikrocomputer den Zeitpunkt t1 und den Blutdruck y1 entsprechend einem ersten Punkt P1, an dem der Blutdruck ein Maximum erreicht; den Zeitpunkt t2 und den Blutdruck y2 entsprechend einem zweiten Punkt, an dem der Blutdruck nach dem ersten Punkt gefallen ist; und den Zeitpunkt t3 und den Blutdruckwert y3 entsprechend einem dritten Punkt P3, an dem sich die zweite Spitze befindet. Die Einzelheiten dieser Verarbeitung finden sich in Kapitel 3, Abschnitt 1.
Der Zeitpunkt tp eines Schlages und der Minimalblutdruckwert Emin (äquivalent den ersten Termen in Gleichungen (3) und (4)) werden aus einer Radialarterienblutpulswellenform ermittelt, die im Speicher aufgenommen ist (Schritt S101). Zusätzlich wird im Fall einer sanften Blutpulswelle, für die es schwierig ist, zwischen dem zweiten Punkt P2 und dem dritten Punkt P3 zu unterscheiden, das Zeitintervall zwischen dem zweiten Punkt P2 und dem dritten Punkt P3 auf t2 = 2t1 und t3 = 3t1 eingestellt, und der Blutdruck an diesen Punkten wird bestimmt.
Zur Vereinfachung der Berechnungen wird eine Normalisierungsverarbeitung von y1 bis y3 unter Verwendung des Blutdruckwertes y0 an Punkt A, wie in 73 dargestellt ist, ausgeführt (Schritte S102 und S103) und der Wert von B wird anfänglich auf (y0/2) – 0,1 eingestellt (Schritt S104).
Anschließend werden die optimalen Werte von B, tb, a und w in der folgenden Reihenfolge ermittelt.

1. B wird innerhalb des Bereichs von y0/2 bis y0 variiert, tb wird innerhalb des Bereichs von tb/2 bis tp (in Intervallen von +0,1) variiert, und a und w werden für jedes B und tb ermittelt, an welchen |vp(t1) – y1)|, |vp(t2) – y2)| und |vp(t3) – y3)| Minimalwerte werden.
2. Aus B, tb, a und w, die in dem obengenannten Schritt 1 erhalten wurden, werden B, tb, a und w, an welchen |vp(t1) – y1)|, |vp(t2) – y2)| und |vp(t3) – y3)| Minimalwerte sind, ermittelt.
3. Unter Verwendung von B und tb, die in dem obengenannten Schritt 2 erhalten wurden, als Standards, werden die Prozesse in den obengenannten Schritten 1 und 2 wieder innerhalb der Grenzwerte von B±0,05 und tb±0,05 ausgeführt.
4. Wenn die Verarbeitung in den obengenannten Schritten 1 bis 3 ausgeführt wird, wird a innerhalb des Bereichs von 3 bis 10 in Intervallen von 0,1 variiert, und das optimale w für jedes a berechnet. Ferner wird für jedes a eine Dichotomie verwendet, um das w zu ermitteln, bei dem dvp(t2)/dt = 0 (siehe 71). Wenn der Wert von vp in jeder dieser Verarbeitungen berechnet wird, wird der Anfangswert v01 in Gleichung (33) auf Null gestellt.
5. tp1, Ein und E0 werden auf der Basis der Gleichungen (28) bis (30) und (44) bis (46) berechnet (Schritte S123 und S124).
6. Unter Verwendung der Gleichung (50) wird der Wert von L aus dem Schlagvolumen pro Schlag (Schritt S125) berechnet, und die Werte der verbleibenden Parameter werden aus den Gleichungen (44) bis 46) erhalten (Schritt S126).

Anschließend wird der direkte Fluss (Durchschnittswert) des gesamten peripheren Blutgefäßwiderstands TPR wie folgt berechnet. TPR = Rc + Rp
(3) Datenbeispiele
Als ein Beispiel der Daten, die in der Verarbeitung zur Berechnung von Parametern notwendig sind, wurden Folgende aus der Radialarterienblutpulswellenform ermittelt, die in 72 dargestellt ist.
Erster Punkt: t1 = 0,104 (s), y1 = 123,4 (mmHg)
Zweiter Punkt: t2 = 0,264 (s), y2 = 93,8 (mmHg)
Dritter Punkt: t3 = 0,38 (s), y3 = 103,1 (mmHg)
Zeitdauer eines Blutpulses: tp = 0,784 (s)
Minimaler Blutdruck: Emin = 87,7 (mmHg)
Daten für das Schlagvolumen pro Schlag: SV = 103,19 (cc/Schlag)
Jede dieser Daten wird wie in der Folge als Beispiel angeführt bestimmt, indem eine Verarbeitung zur Berechnung von Parametern durchgeführt wird.
a = 4,2 (s^–1), w = 24,325 (rad/s)
B = 27,2 (mmHg), tb = 0,602 (a)
tp1 = 0,588 (s)
Ein = 27,4 (mmHg)
E0 = 90,3 (mmHg)
Als Ergebnis werden die oben offenbarten 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)
Zur Bestätigung, wenn Gleichung (40) unter Verwendung der berechneten Parameter berechnet wird,
6,969²L²7,021
kann die Näherung von Gleichung (41) als angemessen angesehen werden. Wie in 74 dargestellt ist, stimmt die Radialarterienblutpulswellenform W2, die unter Verwendung der berechneten Parameter berechnet wurde, extrem gut mit der Wellenform W1 (durchschnittlichen Wellenform über 1 Minute) der tatsächlich gemessenen Wellenform überein. (4) Modifizierungen
1. Berechnung der Induktanz L
Durch Messen des Blutflussvolumens wird der Wert äquivalent dem durchschnittlichen Strom (1/tp){E0tp + (tp1)Em/2)} in obenstehender Gleichung (49) erhalten. Die Induktanz L kann auf der Basis dieses Ergebnisses berechnet werden. Bekannte Geräte zum Messen des Blutflussvolumens enthalten eine Vorrichtung, die eine Impedanzmethode, Dopplermethode oder dergleichen anwendet. Ferner sind im Falle einer Blutflussmessvorrichtung unter Verwendung der Dopplermethode Vorrichtungen, die Ultraschall Laser oder dergleichen verwenden, verfügbar.
2. Parameterberechnungsmethode, die keine Messung des Schlagvolumens pro Schlag vornimmt
Eine Ausführungsform kann in Betracht gezogen werden, in der Kreislaufparameter ohne Messung des Schlagvolumens pro Schlag SV erhalten werden. Das heißt, aus den vier Kreislaufparametern wird die Induktanz L auf einen unveränderlichen Wert gestellt, und die anderen Kreislaufparameterwerte werden auf der Basis nur der Wellenform der gemessenen Radialarterienblutpulswelle berechnet. Als Ergebnis kann die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung (siehe 50 und folgende) zum Messen des Schlagvolumens pro Schlag entfallen.
Wenn jedoch die Induktanz L auf einen unveränderlichen Wert auf diese Weise eingestellt wird, kommt es zu einer Abnahme in der Genauigkeit der erhaltenen Kreislaufparameter im Vergleich zu einer Methode, die einen tatsächlich gemessenen Wert für das Schlagvolumen pro Schlag verwendet. Daher kann als Ausgleich ein Monitor bereitgestellt sein, wie in 74 dargestellt ist, der die Radialarterienblutpulswellenform W1 (gemessene Wellenform), die durch Messung erhalten wird, und die Radialarterienblutpulswellenform W2 (berechnete Wellenform), die durch Berechnung erhalten wird, überlagert und anzeigt. Zuerst wird der Wert der Induktanz L auf einen unveränderlichen Wert gestellt und die berechnete Wellenform W2 erhalten. Der Grad der Übereinstimmung zwischen der berechneten Wellenform W2 und der gemessenen Wellenform W1 kann durch Anzeige der berechneten Wellenform W2 auf dem Monitor erkannt werden. Anschließend stellt der Diagnostiker einen geeigneten Wert, der sich von dem obengenannten unveränderlichen Wert unterscheidet, als Induktanz L ein. Die berechnete Wellenform W2 wird wieder ermittelt und ihr Grad an Übereinstimmung mit der gemessenen Wellenform W1 am Monitor betrachtet. Anschließend bestimmt der Diagnostiker eine Anzahl geeigneter Werte für die Induktanz L auf dieselbe Weise wie zuvor, und berechnete Wellenformen W2 werden für jeden der Induktanzwerte L erhalten. Jede der derart erhaltenen, berechneten Wellenformen W2 wird auf dem Monitor angezeigt und mit der gemessenen Wellenform W1 verglichen. Anschließend wird die Wellenform W2, die am besten mit der gemessenen Wellenform W1 übereinstimmt, aus den obengenannten berechneten Wellenformen W2 gewählt, und der Wert der Induktanz L zu diesem Zeitpunkt als optimaler Wert definiert.
Wie in Kapitel 2, Abschnitt 3 besprochen, wird durch Verwendung dieser Art von Berechnungsmethode möglich, die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung zu unterlassen, wie in 54. Daher bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Manschette unnötig wird.
3. Modell einer Druckwelle am proximalen Abschnitt der Aorta
Eine trapezförmige Welle, und nicht eine dreieckige Welle, kann zum Nachahmen der Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta verwendet werden. Ein Beispiel für eine solche Welle ist in 75 dargestellt. Eine trapezförmige Welle nähert die tatsächliche Druckwelle besser als eine dreieckige Welle, wodurch es möglich wird, exaktere Kreislaufparameter zu erhalten.
4. Andere Methoden zur Berechnung der Kreislaufparameter
Die Kreislaufparameter wurden aus Berechnungen unter Verwendung von mehreren Gleichungen erhalten. Es ist jedoch auch annehmbar, einen Schaltungssimulator oder dergleichen zu verwenden, um jede der Reaktionswellenformen des Modells zu simulieren, wenn jeder der Kreislaufparameter innerhalb eines spezifischen Bereichs variiert wird, und dann die Kreislaufparameter zu wählen und auszugeben, die am besten mit der tatsächlich gemessenen Radialarterienblutpulswellenform übereinstimmen. In diesem Fall ist es möglich, ein komplizierteres Modell, das der Realität näher ist, als elektrisches Modell des Kreislaufsystems zu verwenden, und die Druckwellenform am proximalen Abschnitt der Aorta nachzuahmen. Infolgedessen wird die Messgenauigkeit noch weiter verbessert.
Teil 2 Berechnungsmethode auf der Basis einer Verformung der Blutpulswelle
(1) Überblick
Als allgemeine Regel wird in der obengenannten Analysemethode, die auf einem elektrischen Modell beruht, jeder der Werte der Kreislaufparameter auf der Basis der gemessenen Ergebnisse sowohl für die Radialarterienblutpulswellenform wie auch das Schlagvolumen pro Schlag berechnet. Diese Methode ist in Bezug auf Aktivitäten im Freien und dergleichen etwas unpraktisch, da es notwendig ist, eine Manschette zum Erfassen des Schlagvolumens pro Schlag zu verwenden, um Messungen guter Genauigkeit zu erhalten. Es ist jedoch eine andere Methode verfügbar, in der nur die Radialarterienblutpulswellenform gemessen wird, und jeder der Werte der Kreislaufparameter aus diesen gemessenen Ergebnissen erhalten wird.
(2) Berechnungsmethode
Es ist klar, dass ein starkes Verhältnis zwischen der Verformung, die aus der Radialarterienblutpulswellenform erhalten wird, und jedem der Werte der Kreislaufparameter vorhanden ist. Somit kann die Blutpulswellenverformung d aus der folgenden Gleichung unter Verwendung der Ergebnisse einer Spektralanalyse der Blutpulswelle erhalten werden. Die Berechnung der Wellenformspektrumsinformationen ist wie in Kapitel 3, Abschnitt 2 beschrieben. Verformung d = √(I2 2 + I3 2 + ... + In 2)/I1 wobei I1 die Amplitude der Grundwelle ist, und I2, I3, ..., die Amplituden der harmonischen Wellen der zweiten, dritten, ..., n-ten Ordnung sind.
Anschließend werden die Werte jedes der Elemente von der relativen Gleichung zwischen Verformung d und jedem der Werte der Kreislaufparameter erhalten. 76A bis D zeigen die Ergebnisse einer Untersuchung der zuvor beschriebenen Korrelation unter Verwendung von Testsubjekt 120 als Beispiel. 76A zeigt das Verhältnis zwischen Widerstand Rc an zentralen Blutgefäßen und Verformung d. Das Erhalten einer Relationsgleichung für Rc und d ergibt Rc = 58,68d^–0,394, wobei die Korrelation r gleich –0,807 ist. Ferner zeigt 76B das Verhältnis zwischen dem Blutgefäßwiderstand Rp an der Peripherie des Körpers und der Verformung d. Das Erhalten einer Relationsgleichung für Rp und d ergibt Rp = 2321,3e^0,615d, wobei die Korrelation r gleich –0,418 ist. 76C zeigt das Verhältnis zwischen Trägheit L und Verformung d. Das Erhalten einer Relationsgleichung ergibt L = 162,8e^–535d wobei die Korrelation r gleich –1,774 ist. 76D zeigt das Verhältnis zwischen Volumendehnbarkeit C und Verformung d. Das Erhalten einer Relationsgleichung zwischen C und D ergibt C = (–1,607 + 3,342d) × 10^–4, wobei die Korrelation r gleich 0,764 ist.
(3) Repräsentative Blutpulswellenform und Verformung
77 zeigt das Verhältnis zwischen der Verformung und einem Ping mai, Hua mai und Xuan mai, den typischen Blutpulswellenformen (siehe 1A bis C). 77 zeigt die Ergebnisse einer Analyse von 35 Beispielen eines Ping mai, 21 Beispielen eines Hua mai und 22 Beispielen eines Xuan mai. In dieser Figur zeigt Ping mai eine Verformung, die auf 0,907 zentriert ist, mit einer Abweichung von 0,053 nach oben oder unten; Hua mai zeigt eine größere Verformung, die auf 1,013 zentriert ist, mit einer Abweichung von 0,148 nach oben oder unten; und Xuan mai zeigt die kleinste Verformung mit durchschnittlich 0,734 mit einer Abweichung von 0,064 nach oben oder unten. Wenn das Größenverhältnis zwischen der Verformung in Ping mai, Hau mai und Xuan mai in einem t-Test untersucht wurde, war die Signifikanzstufe 0,05 oder geringer, was einen signifikanten Differenzwert bestätigt.
78 bis 81 zeigen das Verhältnis zwischen jedem der Kreislaufparameter und Ping mai, Hua mai und Xuan mai. 78 zeigt das Verhältnis zwischen dem zentralen Blutgefäßwiderstand Rc und den 3 Blutpulsen. Wie in der Figur dargestellt ist, ist der Blutgefäßwiderstand des Hua mai bei 47,048 ± 18,170 dyn·s/cm⁵ am kleinsten (dieselben Einheiten gelten in der Folge), gefolgt vom Ping mai bei 92,037 ± 36,494 und Xuan mai, der den größten Widerstand bei 226,983 ± 61,135 hat. Ferner zeigt 79 das Verhältnis zwischen dem peripheren Blutgefäßwiderstand Rp und den 3 Blutpulsen. Wie in der Figur dargestellt ist, ist der Blutgefäßwiderstand des Hua mai mit 1182,1 ± 176,7 am kleinsten, gefolgt von Ping mai mit 1386,5 ± 228,3 und Xuan mai, der den größten Widerstand mit 1583,0 ± 251,0 hatte. 80 zeigt das Verhältnis zwischen der Trägheit L des Blutes und den 3 Blutpulsen. Wie in der Figur dargestellt ist, ist die Trägheit des Hua mai mit 10,337 ± 2,609 am kleinsten, gefolgt von Ping mai mit 16,414 ± 4,604 und Xuan mai, der die größte Trägheit bei 27,550 ± 5,393 hatte. 81 zeigt das Verhältnis zwischen Volumendehnbarkeit C und den drei Blutpulsen. Wie in dieser Figur dargestellt ist, ist die Volumendehnbarkeit des Hua mai mit 2,030 ± 0,554 × 10^–4cm⁵/dyn am kleinsten (dieselben Einheiten gelten in der Folge), gefolgt vom Ping mai mit 1,387 ± 0,311 und Xuan mai, der die geringste Volumendehnbarkeit mit 0,819 ± 0,207 hatte.
Daher ist die Reihenfolge der Größenverhältnisse nur im Falle der Volumendehnbarkeit umgekehrt. Wenn die Werte für die Volumendehnbarkeit umgekehrt wären, könnte dieselbe Reihenfolge in dem Größenverhältnis zwischen den Blutpulsen erreicht werden, wie jene für die anderen Parameter. Ferner zeigt das Größenverhältnis zwischen diesen Kreislaufparametern und den 3 Blutpulswerten eine Signifikanzstufe von 0,05 oder weniger in einem t-Test.
(4) Modifizierungen

1. (I2 + I3 + ... + In)I1 oder dergleichen kann zum Definieren der Definition der Verformung verwendet werden.
2. Die Korrelationsverhältnisgleichung kann als Tabelle im Speicher anstelle der Berechnungen, die Korrelationsgleichungen verwenden, gespeichert werden.
3. Die Verformung d kann unter Verwendung einer Methode erhalten werden, die die Schaltung verwendet, die in 82 dargestellt ist. Das heißt, die Blutpulswellen werden in ein Tiefpassfilter 240 und ein Hochpassfilter 241 eingegeben und die Niederfrequenzsignalkomponente v1 und die Hochfrequenzsignalkomponente v2 werden ausgegeben. Anschließend wird jedes Ausgangssignal v1 und v2 an einer Gleichrichterschaltung 242, 243 gleichgerichtet und an Glättungsschaltungen 244, 245 geglättet, um Gleichstromsignale dc1 und dc2 zu erhalten. Dese DC-Signale dc1 und d2 werden an der Teilerschaltung 246 geteilt, um eine Verformung d = dc2/dc1 zu erhalten.
4. Die Kreislaufparameter sind nicht auf die zuvor beschriebenen beschränkt. Vielmehr kann eine Reihe anderer Modelle in Betracht gezogen werden, die dieselben Ergebnissen lieferten. Insbesondere ist die Korrelationsgleichung zum Ermitteln der Kreislaufparameter nicht auf die zuvor beschriebene beschränkt. Vielmehr können andere experimentelle Gleichungen mit derselben Wirkung verwendet werden.

Teil 3 Berechnungsmethode, die auf der Blutpulswellenverformung und der hohen harmonischen Phase und Amplitude des Blutpulswellenspektrums beruht
Die Kreislaufparameter werden aus der Verformung ermittelt, die aus der Blutpulswelle und der hohen harmonischen Phase und der Amplitude des Frequenzspektrums der Blutpulswelle erhalten wird.
Zunächst werden die Amplituden I1, I2, I3, ... der Grundwelle der Blutpulswelle und die hohen harmonischen Wellen und die Phasen P2, P3, P4, ... für die hohe harmonische Grundwelle unter Anwendung der Fourier-Analyse der Wellenform der gelesenen Blutpulswelle ermittelt (Hardware, die für diesen Zweck geeignet ist, ist beispielhaft durch die Vorrichtungen dargestellt, die in Kapitel 3, Abschnitt 2 erklärt sind). Anschließend wird die Verformung d der Blutpulswellen durch die folgenden Gleichungen aus den erhaltenen Amplitudenwerten I₁, I₂, I₃, ... bestimmt. d = √(I2 2 + I3 2 + ... + In2)/I1
Anschließend wird jeder Kreislaufparameterwert aus einer Regressionsformel für die Verformung d, Phase P2, P3, .., und jeden der Werte für die Kreislaufparameter bestimmt. Diese Regressionsformel ist in der Folge angeführt. Rc(dyn·s/cm5) = –179,00 × d + 2,275 × 25 + 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)
Wobei R² der Entscheidungskoeffizient ist, P die Signifikanzstufe ist und n die Probenanzahl.
Diese Regressionsformeln werden durch Messen der Radialarterienblutpulswellenform in einer Anzahl von Testsubjekten unter Verwendung der Fourier-Analyse der gemessenen Blutpulswelle erhalten, um die Grundwelle und die Amplitude und Phase der hohen harmonischen Welle zu bestimmen, das Schlagvolumen pro Schlag und die Kreislaufparameter aus der Radialarterienblutpulswellenform für jedes Subjekt zu erhalten, und dann die Korrelation zwischen der erhaltenen Amplitude, Phase und den Parametern, die für jedes Subjekt erhalten wurden, zu berechnen.
ABSCHNITT 2: Analyse des physiologischen Zustandes basierend auf der tidalen Welle in der Blutpulswelle (Berechnung von LF, HF, [LF/HF], RR50]
Teil 1 Indikatoren, die die tidale Welle in der Blutpulswelle zeigen
LF, HF, [LF/HF] und RR50 sind Informationen (d.h., Indikatoren, die sich auf den physiologischen Zustand beziehen), die sich auf die tidale Welle in der Blutpulswelle beziehen. Es folgt nun eine Erklärung der Bedeutung dieser Indikatoren.
In einem Elektrokardiogramm wird das Intervall zwischen der R-Welle eines Herzschlags und der R-Welle des nächsten Herzschlags als RR-Intervall bezeichnet. Dieses RR-Intervall ist ein numerischer Wert, der als Indikator der Funktionsfähigkeit des autonomen Nervensystems im menschlichen Körper dient. 83 zeigt den Herzschlag und das RR-Intervall, das von der Wellenform des Herzschlags in einem Elektrokardiogramm erhalten wird. Wie aus dieser Figur hervorgeht, zeigt eine Analyse der gemessenen Ergebnisse in einem Elektrokardiogramm, dass sich das RR-Intervall im Laufe der Zeit ändert.
Andererseits ist eine Variation im Blutdruck, der an der Radialarterie oder dergleichen gemessen wird, als die Variation im Blutdruck bei jedem Schlag, von der Kontraktion bis zur Entspannung des Herzens, definiert und entspricht einer Variation im RR-Intervall in einem Elektrokardiogramm. 84 zeigt das Verhältnis zwischen dem Elektrokardiogramm und dem Blutdruck. Wie aus der Figur hervorgeht, kann der Blutdruck während jeder Kontraktion und Entspannung in einem Herzschlag als Maximalwert des arteriellen Drucks und der Minimalwert, der diesem Maximalwert unmittelbar vorangeht, in jedem RR-Intervall gemessen werden.
Durch Ausführung einer Spektralanalyse von Variationen, die vom Herzschlag bis zum Blutdruck reichen, wird offensichtlich, dass die Variationen aus Wellen mit mehreren Frequenzen bestehen. Diese können in die folgenden drei Arten von Variationskomponenten klassifiziert werden.

1. HF- (Hochfrequenz-) Komponente, die die Variation ist, die mit der Atmung übereinstimmt
2. LF- (Niederfrequenz-) Komponente, die mit einer Periodizität von etwa 10 Sekunden variiert
3. Trend, der sich mit einer Frequenz ändert, die geringer als die Messgrenzwerte sind

Das RR-Intervall zwischen benachbarten Blutpulswellen wird für jede gemessene Blutpulswelle erhalten, und der diskrete Wert für das erhaltene RR-Intervall wird unter Verwendung einer geeigneten Methode (zum Beispiel der Spline-Interpolation dritter Ordnung) interpoliert (siehe 83). Eine FFT-Operation wird an der gekrümmten Linie nach der Interpolation ausgeführt, gefolgt von einer Spektralanalyse. Infolge dessen ist es möglich, die Variationskomponente als Spitzenwert auf der Frequenzachse zu ermitteln. 85A zeigt die Wellenform der Variation im RR-Intervall einer gemessen Blutpulswelle und der Wellenform jeder der Komponenten einer Variation, wenn die Wellenform der Variation in die drei obengenannten Frequenzkomponenten zerlegt wird. 85B zeigt die Ergebnisse der Spektralanalyse an der Wellenform der Variation im RR-Intervall, das in 85A dargestellt ist.
Wie aus dieser Figur hervorgeht, erscheinen Spitzenwerte an zwei Frequenzen nahe 0,07 Hz und 0,25 Hz, wenn sich ein Subjekt im Ruhezustand befindet. Der erste Frequenzwert ist die LF-Komponente, während der zweite die HF-Komponente ist. Die TREND-Komponente kann in der Figur nicht gelesen werden, da sie unter dem Grenzwert für die Messung liegt.
Die LF-Komponente zeigt den Grad der Spannung im sympathischen Nervensystem. Je größer diese Komponente ist, umso größer ist der Anstieg in der Spannung (oder der wache Zustand). Andererseits gibt die HF-Komponente den Grad der Spannung im parasympathischen Nervensystem an. Je größer die Amplitude dieser Komponente ist, umso entspannter (oder sedierter) ist der Zustand.
Die Amplitudenwerte für die LF- und HF-Komponenten variieren ja nach Individuum. Wenn dies daher berücksichtigt wird, ist das Verhältnis LF/HF, das das Verhältnis der Amplituden der LF- und HF-Komponenten ist, nützlich, um den Grad der Spannung in dem Subjekt zu schätzen. Wenn der Wert von LF/HF groß ist, ist der Grad der Spannung hoch, während, wenn LF/HF klein ist, der Grad der Spannung gering ist, was anzeigt, dass das Subjekt entspannt ist.
RR50 ist durch die festgelegte Zahl definiert, bei der der Absolutwert des Blutpulswellenintervalls, das dem RR-Intervall für zwei aufeinanderfolgende Herzschläge entspricht, um 50 Millisekunden oder mehr variiert, wenn Messungen der Blutpulswelle über eine festgelegte Zeitperiode ausgeführt werden. Je größer der Wert von RR50, umso sedierter ist das Subjekt, während je kleiner der Wert von RR50 ist, das Subjekt umso wacher ist.
Wenn RR50 berechnet wird, ist die Frequenzanalyse der Blutpulswelle nicht absolut notwendig, da nur das RR-Intervall (Blutpulswellenintervall) essentiell ist.
Teil 2 Berechnungsmethoden für jeden Indikator
Diese Indikatoren können aus Blutpulswellenformen in der Reihenfolge, die anschließend erklärt wird, berechnet werden,
(1) Berechnung des Blutpulswellenintervalls
Zuerst wird die Wellenform der Blutpulswelle über eine festgelegte Zeitperiode (30 Sekunden oder eine Minute zum Beispiel) erfasst. Die Erfassungsverarbeitung für die Spitzenwertinformationen, die in Kapitel 3, Abschnitt 1 erklärt wurde, wird ausgeführt, um die Erfassung von Spitzenwerten in allen Blutpulswellenformen durchzuführen, die während dem Messzeitintervall ermittelt wurden. Die Zeit von benachbarten Blutpulswellenspitzen und das Zeitintervall beider (in der Folge als RR-Intervall bezeichnet) werden berechnet.
(2) Berechnung von LF, HF und LF/HF
Der Wert des erhaltenen RR-Intervalls ist entlang der Zeitachse diskret. Daher wird eine gekrümmte Linie, wie jene, die in 85A dargestellt ist, durch Interpolation zwischen benachbarten RR-Intervallen unter Verwendung einer geeigneten Interpolationsmethode erhalten. Anschließend wird ein Spektrum, wie jenes, das in 85B dargestellt ist, erhalten, indem eine FFT-Verarbeitung an der interpolierten gekrümmten Linie ausgeführt wird. Die Verarbeitung zum Sammeln von Spitzenwertinformationen wird auf dieselbe Weise an der Blutpulswellenform ausgeführt, um die Frequenzen in dem Spektrum zu erhalten, das dem obengenannten Maximalwert und dem Minimalwert entspricht. Der Maximalwert, der in der niederen Frequenzregion erhalten wird, ist als die LF-Komponenten definiert, während der Maximalwert, der in der hohen Frequenzregion erhalten wird, als HF-Komponenten definiert ist. Ferner werden die Amplituden dieser Komponenten erhalten und das Amplitudenverhältnis LF/HF berechnet.
(3) Berechnung von RR50
Die Zeitdifferenz in benachbarten RR-Intervallen wird anschließend auf der Basis des oben erhaltenen RR-Intervalls erhalten. Anschließend wird eine Prüfung jeder dieser Zeitdifferenzen gemacht, um zu bestätigen, ob die Zeitdifferenz 50 Millisekunden überschreitet oder nicht, und die festgelegte Anzahl von Zeitdifferenzen, die 50 Millisekunden überschreiten, wird gezählt und als RR50 eingestellt.
ABSCHNITT 3: Korrektur des physiologischen Zustandes auf der Basis der Messung der physischen Aktivität
Die vorangehenden Abschnitte haben die verschiedenen physiologischen Zustände betroffen, die aus der Blutpulswelle ermittelt werden können, und die Methoden zur Blutpulswellenanalyse, um diese Zustände zu ermitteln.
Es ist bekannt, dass der physiologische Zustand abhängig von der Aktivität eines Subjekts variieren kann. Zum Beispiel variiert der gemessene Wert von [LF/HF] deutlich abhängig davon, ob sich ein Testsubjekt bewegt oder sich im Ruhezustand befindet. Daher kann eine Methode in Betracht gezogen werden, in der der physiologische Zustand, der aus der Blutpulswelle erhalten wird, abhängig von der physischen Aktivität des Testsubjekts korrigiert wird. Dies wird in der Folge ausführlicher besprochen.
Das heißt, in der ersten Methode ist ein Beschleunigungssensor an dem Testsubjekt oder an dem Gerät befestigt, und die Blutpulswelle wird gemeinsam mit dem Wert des Beschleunigungssensors gemessen. Wenn die Ergebnisse des Beschleunigungssensors bestätigen, dass sich das Subjekt bewegt, werden die gemessenen Werte für den physiologischen Zustand auf der Basis des gemessenen Wertes des Beschleunigungssensors passend korrigiert, um in Werte unter normalen Bedingungen (d.h., wenn das Subjekt ruht) umgewandelt zu werden.
Als zweite Methode werden konstante Messungen des physiologischen Zustandes vorgenommen, der aus der Blutpulswelle und dem Wert des Beschleunigungssensors erhalten wird. Diese gemessenen Werte werden dann im Speicher gespeichert. Wenn der physiologische Zustand zum aktuellen Zeitpunkt gemessen wird, wird im Speicher nach einem gemessenen Wert gesucht, der dem Wert am nächsten ist, der durch den Beschleunigungssensor zum aktuellen Zeitpunkt gemessen wurde. Der gespeicherte physiologische Zustand, der gemeinsam mit dem Wert des Beschleunigungssensors gespeichert wurde, nach dem gesucht und der gefunden wurde, wird als aktueller physiologischer Zustand eingestellt.
Mit Hilfe der zuvor beschriebenen Methoden ist es selbst dann, wenn das Testsubjekt eine Aktivität ausübt, die den physiologischen Zustand beeinflusst, möglich, eine Messung des physiologischen Zustandes zu erhalten, die mit der physischen Aktivität des Subjekts übereinstimmt, basierend auf vergangenen ähnlichen Aktivitätszuständen.
Ein "Ruhezustand", wie hier verwendet, bezeichnet eine Bewegung in der Nähe des Blutpulswellensensors, die durch den Beschleunigungssensor gemessen wird und sich als unter einem festgelegten Grenzwert (zum Beispiel 0,1 G) liegend herausstellt. Insbesondere kann die Blutpulswelle nicht gemessen werden, wenn zum Beispiel das Testsubjekt seinen Arm schwenkt. Daher können Messungen offensichtlich nicht während sportlicher Aktivitäten vorgenommen werden, während Aktivitäten, wie Gehen im Raum oder im Freien auch nicht für Messungen geeignet sind.
Somit kann sich zum Beispiel unter der Annahme, dass sich der Benutzer in einem Raum befindet, der Benutzer zu einem Bereich bewegen, wo sich ein Tisch und ein Sessel befinden, sich in den Sessel setzen, wie in 86A dargestellt ist, und den Arm mit der Uhr auf den Tisch legen, wobei er darauf achtet, seine Hand nicht zu bewegen. Während dies die ideale Anordnung ist, kann das Gerät auch verwendet werden, wenn der Benutzer im Freien trainiert. In diesem Fall wird das Training unterbrochen und gewartet, bis die Atmung wieder normal ist, um die Messung vorzunehmen. Ebenso wird die Aktivität unterbrochen, wenn der Benutzer einen Spaziergang macht. Anschließend nimmt der Benutzer eine Position ein, wie zum Beispiel in 86A dargestellt ist, und führt die notwendigen Operationen durch Pressen von Knöpfen an der Armbanduhr 320 mit der anderen Hand aus, während er versucht, den Arm nicht zu bewegen, an dem er die Uhr trägt.
Im Falle einer Ausführungsform, in der ein Blutpulswellensensor 305 an einem Halsband oder einer Brille befestigt ist, kann sich der Benutzer entweder in einen Sessel setzen oder stehen, solange eine geringe Bewegung vorhanden ist. Mit anderen Worten, es liegt kein Problem bei der Messung vor, vorausgesetzt, dass jede Bewegung in einem Ausmaß stattfindet, das keine Vibration auf den Blutpulswellensensor 305 ausübt.
(Modifizierung)
Zusätzlich zum Erhalten des Spektrums der Blutpulswelle unter Verwendung von FFT, könne eine Reihe von anderen Frequenzanalysemethoden, die in diesem Kapitel anwendbar sind, in Betracht gezogen werden, einschließlich DFT (diskrete Fourier-Transfer), MEM (maximale Entropiemethode), Wavelet-Methode und dergleichen.
KAPITEL 5
SCHNITTSTELLENMETHODE
In den verschiedenen Geräten, die im nächsten Kapitel ausführlich besprochen werden, werden Indikatoren oder Daten von einem Menschen an ein Gerät geliefert oder in dieses eingegeben, während eine Benachrichtigung von dem Gerät an den Menschen über verschiedene Ausführungsformen durchgeführt wird. Das Mittel zur Informationseingabe oder Benachrichtigung kann ein Spezialgerät erfordern, abhängig von der Anwendung des Gerätes. Vorausgesetzt jedoch, dass das Mittel zum Erreichen zahlreicher Ziele geeignet ist, kann dann in der vorliegenden Besprechung in Betracht gezogen werden, dass das Gerät ohne Rücksicht auf das verwendete Mittel ausgeführt werden kann. Zum Beispiel kann ein Summer ertönen, eine Nachricht auf einer Anzeige angezeigt werden, oder ein Ton erzeugt werden, um den Benutzer zu warnen. Mit anderen Worten, es kann jedes Mittel verwendet werden, solange es die Aufgabe erfüllt, den Benutzer zu warnen.
Dieses Kapitel betrifft spezifische Beispiele dieser Mittel. Als allgemeine Regel sind mehrere Variationen der Geräte, die im nächsten Kapitel erklärt werden, möglich, da jedes von dem Eingabemittel und Benachrichtigungsmittel, die in der Folge besprochen werden, verwendet werden kann.
ABSCHNITT 1: Eingabemittel
Wenn ein Mensch Anweisungen an das Gerät erteilt oder Informationen eingibt, können die folgenden Geräte verwendet werden:

1. Tastatur
2. Zeigervorrichtung Maus, Berührungsschirm, Tablet, Tracking-Ball
3. Verschiedene Speichermedien

Viele der verschiedenen Vorrichtungen, die zum Speichern von Daten erhältlich sind, können als Eingabemittel verwendet werden. Disketten, Magnetplatten, optische Magnetplatten und dergleichen können als Beispiele für solche Vorrichtungen genannt werden. Zusätzlich können zahlreiche andere Medien, wie Magnettrommeln, Magnetbänder, Kassettenbänder, CD-ROM und dergleichen auch in Betracht gezogen werden.
4. Sonstige
Wenn die Eingabe von Ton- oder Bilddaten in Erwägung gezogen wird, können Mikrofone oder Scanner verwendet werden.
ABSCHNITT 2: Ausgabemittel (Mittel zur Benachrichtigung eines Menschen
Die in der Folge beschriebenen Mittel sind zur Bereitstellung einer Benachrichtigung von dem Gerät an den Menschen verfügbar. Diese Mittel können auf der Basis der fünf Sinne eingeteilt werden. Ferner können diese Mittel alleine oder in Mehrzahl verwendet werden.
Wie in der Folge erklärt wird, ist es möglich, ein Gerät zu entwerfen, das optimal von einer Person verwendet werden kann, die physisch behindert ist. Das heißt, durch Verwendung eines Benachrichtigungsmittels, das zum Beispiel nicht auf dem Sehsinn beruht, kann eine Person, die blind ist, sofort die Benachrichtigung verstehen, während durch Verwendung eines anderen Mittels, das nicht auf dem Gehörsinn beruht, eine Benachrichtigung für eine Person ausgeführt werden kann, die taub ist. Wenn ferner ein Mittel verwendet wird, das auf einem Ton oder einer Berührung beruht, muss der Benutzer während des Trainings nicht absichtlich auf die LCD auf seiner Armbanduhr blicken usw.. Somit wird ein zusätzlicher Vorteil bereitgestellt, indem die leichte Handhabung des Gerätes verbessert wird.
Teil 1 Mittel, das auf dem Gehörsinn beruht
Es sind zahlreiche Benachrichtigungsmittel verfügbar, die auf dem Gehörsinn beruhen, wobei sie Mittel beinhalten, die zur Information des Benutzers über die Ergebnisse der Analyse oder Diagnose der Blutpulswelle, oder zur Ausgabe einer Warnung an eine Person ausgebildet sind. Mittel wie die Folgenden können zum Beispiel in Betracht gezogen werden. Diese Mittel sind häufig in einer Art von tragbarer Vorrichtung, wie einer Armbanduhr oder dergleichen, eingebettet. In diesem Fall werden einige der normalen Komponenten, die als Teil der Uhr zusammengefügt sind, umgebaut.

1. Summer
2. Piezoelektrische Vorrichtung
3. Lautsprecher
4. Als Spezialbeispiel kann auch ein Mittel in Betracht gezogen werden, bei dem die Person, die zu benachrichtigen ist, mit einem tragbaren Pager ausgestattet wird und die Benachrichtigung durch eine Vorrichtung erfolgt.

Wenn eine Benachrichtigung an einen Benutzer unter Verwendung dieser Art von Gerät ausgeführt wird, ist es häufig wünschenswert, gewisse Informationen gemeinsam mit der Benachrichtigung mitzuteilen. In diesem Fall können Informationen, wie Volumenpegel, wie in der Folge dargestellt ist, als Reaktion auf Einzelheiten der zu übermittelten Informationen geändert werden.

1. Tonhöhe
2. Volumen
3. Ton
4. Klang
5. Art der Musik (Programm usw.)

Teil 2 Mittel, das auf dem Sehsinn beruht
Ein Mittel, das auf dem Sehen beruht, kann verwendet werden, wenn das Ziel die Information des Benutzers über verschiedene gemessene Ergebnisse oder Nachrichten von dem Gerät oder die Bereitstellung einer Warnung ist. Die folgenden Geräte können in Betracht gezogen werden, wenn solche Arten von Mitteln verwendet werden.

1. Anzeigevorrichtung Diese enthalten CRTs (Kathodenstrahlröhren-Anzeigevorrichtung) und LCDs (Flüssigkristallanzeige). Der Linsenprojektor (siehe 29), der in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 6 erklärt ist, ist auch als eine Art von spezialisierter Anzeigevorrichtung erhältlich.
2. Drucker
3. X-Y-Plotter
4. Lampe

Ferner können die folgenden Variationen auch in Betracht gezogen werden, wenn eine Benachrichtigung bereitgestellt wird.

1. Separate analoge oder digitale Anzeigen im Falle einer Benachrichtigung, die numerische Werte enthält
2. Anzeige unter Verwendung einer Grafik
3. Hinzufügen eines Kontrasts zur Anzeigefarbe
4. Balkengrafik, wenn eine Benachrichtigung eines numerischen Wertes bereitgestellt wird, wie beim Verwenden eine Abstufung bei einem numerischen Wert
5. Kreisförmige Grafik
6. Face-Chart Wenn eine Benachrichtigung durch Anwenden einer Abstufung an einen numerischen Wert bereitgestellt wird, kann ein Face-Chart, wie in 87 dargestellt ist, abhängig von der Abstufung angezeigt werden. In dieser Figur werden 6 Abstufungen angenommen.

Teil 3 Mittel, das auf dem Tastsinn beruht
Ein Mittel, das auf dem Tastsinn beruht, kann auch als Benachrichtigungsmittel in Betracht gezogen werden, wobei Beispiele dafür die Folgenden beinhalten.
1. Elektrische Stimulierung
Eine Formgedächtnislegierung, die von der Rückseite einer tragbaren Vorrichtung, wie einer Armbanduhr, nach außen ragt, wird bereitgestellt, wobei Elektrizität durch diese Formgedächtnislegierung geht.
2. Mechanische Stimulierung
Ein zurückziehbarer Fortsatz (wie ein nadelförmiges Objekt, das nicht sehr spitz ist) kann an der Rückseite einer tragbaren Vorrichtung, wie einer Armbanduhr, bereitgestellt sein, und die Stimulierung kann über diesen Fortsatz erfolgen.
Zusätzlich, wenn der Inhalt der Benachrichtigung einfach ist, kann die folgende Ausführungsform verwendet werden, die eine mechanische Vibration zur Benachrichtigung des Benutzers verwendet. Ein allgemein bekannter Vibrationsalarm, der eine Vibration durch Drehen einer exzentrischen Last kommuniziert, kann einheitlich oder getrennt an dem Hauptkörper eines tragbaren Gerätes bereitgestellt sein. Wie in 88 dargestellt ist, kann ferner ein dünnes Teil mit 70 μm Dicke an einem Abschnitt an der Innenseite der Bodenfläche des Hauptkörpers der tragbaren Vorrichtung gebildet sein, und ein Piezoelement PZT kann daran befestigt sein. Wenn ein Wechselstrom mit einer geeigneten Frequenz an dieses Piezoelement angelegt wird, vibriert das Piezoelement PZT, wobei diese Vibration dem Benutzer übermittelt wird, der die tragbare Vorrichtung trägt. Zusätzlich kann das Piezoelement eine Dicke von 100 μm haben, mit einer Durchmesserlänge, die 80% der Länge des Durchmessers der Konkavität ist. Wenn der Durchmesser auf diese Weise auf 80% eingestellt wird, ist es möglich, den Klang des Benachrichtigungsklangs zu verstärken.
Unter Verwendung des vorangehenden Mechanismus zur Änderung der Stärke, Dauer, Frequenz und dergleichen der Vibration abhängig von dem Inhalt der Benachrichtigung, ist es möglich, eine Benachrichtigung zu erreichen, die reich an Variationen ist.
Teil 4 Mittel, das auf dem Geruchsinn beruht
Ein Mechanismus zum Aussprühen eines Dufts oder dergleichen kann bei einem Gerät als Mittel bereitgestellt sein, das auf dem Geruchsinn beruht. Es kann eine Entsprechung zwischen den Einzelheiten der Benachrichtigung und dem Geruch hergestellt werden, wobei das Gerät einen Duft als Reaktion auf den Inhalt der Benachrichtigung aussprüht. Die Mikropumpe, die in Kapitel 6, Abschnitt 2, Teil 1 oder dergleichen besprochen ist, wird optimal für den Mechanismus zum Aussprühen eines Dufts oder dergleichen verwendet.
ABSCHNITT 3: Kommunikationsmittel
Jedes der Geräte, die ausführlich im folgenden Kapitel 6 erklärt sind, kann mit einer I/O- (Eingangs/Ausgangs-) Schnittstelle bereitgestellt sein, um eine Kommunikation mit einem externen Gerät, wie einem Personal-Computer auszuführen. Dadurch werden die verschiedenen Arten von Informationen, die im Körper gemessen werden, zu der externen Vorrichtung gesendet, und der Indikator oder der Einstellungsinhalt, der von der externen Vorrichtung gesendet wird, wird von dem Gerät aufgenommen.
Es folgt eine nun Erklärung des Kommunikationsmittels zum Ausführung der Kommunikation mit einem externen Gerät unter Bezugnahme auf 89. Wie in der Figur dargestellt ist, besteht der Personal-Computer aus einem Hauptkörper 330, einer Anzeige 331, einer Tastatur 332 und einem Drucker 333. Da dies ein normaler Personal-Computer ist, wird eine Erklärung seiner internen Struktur unterlassen, mit Ausnahme der folgenden Punkte.
Das heißt, der Hauptkörper 330 enthält Sende- und Empfangssteuerungen (nicht dargestellt) zum Senden und Empfangen von Lichtsignaldaten. Die Sendesteuerung hat eine LED 334 zum Senden eines Lichtsignals, und die Empfangssteuerung hat einen Phototransistor 335 zum Empfangen eines Lichtsignals. Eine Infrarotvorrichtung, die Nahinfrarot (zum Beispiel mittlere Wellenlängen von etwa 940 nm) verwendet, wird für die LED 334 und den Phototransistor 335 verwendet, und führt eine optische Übertragung von einem Übertragungsfenster 337, das an der Vorderseite des Hauptkörpers 330 bereitgestellt ist, über ein Sperrfilter für sichtbares Licht 336 aus, das sichtbares Licht blockiert.
Das Gerät, das an den Personal-Computer angeschlossen ist, hat die folgende Struktur. Die Armbanduhr, die in 32 dargestellt ist, wird hier zur Erklärung verwendet, aber es können ein Halsband, eine Brille oder eine Reihe anderer tragbarer Geräte ebenso für die Vorrichtung problemlos verwendet werden. Wie zuvor beschrieben, ist ein Verbinder 105 lösbar an dem Vorrichtungshauptkörper 100 der Armbanduhr gebildet. Daher kann ein Kommunikationsverbinder 338, wie zum Beispiel in 89 dargestellt ist, anstelle einer Verbinderabdeckung an dem Verbinderabschnitt befestigt werden, von dem der Verbinder 105 entfernt wurde. Ebenso sind die LED, der Phototransistor und die Schnittstelle zur optischen Kommunikation in dem Kommunikationsverbinder 338 an der Computerseite eingebaut. Ferner kann eine optische Schnittstelle (nicht dargestellt) für optische Kommunikationen im Inneren des Vorrichtungshauptkörpers 100 der Armbanduhr bereitgestellt sein.
Um die verschiedenen Informationen, die im RAM oder der Festplatte des Computers gespeichert sind, zu der Armbanduhr vom Computer zu senden, wird ein Übertragungsbefehl zum Beispiel von der Tastatur 332 eingegeben. Als Ergebnis werden die Informationen im Personal-Computer über die LED 334 und das Kommunikationsfenster 337 als Nahinfrarotlicht ausgegeben. Das Nahinfrarotlicht wird somit zu der optischen Schnittstelle über den Kommunikationsverbinder 338 an der Armbanduhr gesendet.
Wenn verschiedene Informationen, wie die gemessenen Werte des physiologischen Zustandes, zu dem Personal-Computer von der Armbanduhr gesendet werden, ist die Kommunikationsrichtung der zuvor beschriebenen entgegen gesetzt. Mit anderen Worten, bei der tragbaren Vorrichtung werden die Tastschalter, die an der Armbanduhr bereitgestellt sind, vom Benutzer betätigt, um das Gerät in den Modus zur Übertragung von Daten zu stellen. Dadurch werden die Informationen, die der Prozessor in dem Gerät übertragen soll, aus dem RAM oder dergleichen gelesen und zu der optischen Schnittstelle gesendet. Somit wird der gemessene Wert in ein Lichtsignal umgewandelt, das vom Kommunikationssensor 338 gesendet wird, und zu dem Personal-Computer über das Kommunikationsfenster 337 und den Phototransistor 335 übertragen.
Wenn eine optische Kommunikation wie oben ausgeführt wird, wenn es nicht möglich ist festzustellen, ob das Gerät die Informationen übertragen hat oder nicht, kommt es manchmal vor, dass Informationen, die von einer anderen Geräten empfangen werden sollten, fälschlicherweise empfangen werden. Daher verwendet das I/O-Schnittstellenmittel Identifizierungsinformationen, die anzeigen, welches Gerät die Informationen gesendet hat, wenn Informationen gesendet oder empfangen werden.
Es folgt nun eine Erklärung unter Verwendung von 90 der Struktur zur Verhinderung einer Konkurrenz, wenn mehrere Geräte Lichtsignale senden. Die Sendevorrichtung 340, die in der Figur dargestellt ist, ist in einem I/O-Schnittstellenmittel untergebracht. Ferner sind in dieser Figur Informationen von einem Prozessor in der tragbaren Vorrichtung oder dem Personal-Computer in einem Bus angeordnet.
Ein A/D-Wandler 341 wandelt verschiedene Informationssignale, die vom Bus gesendet werden, in digitale Signale durch Abtastung in einem festgelegten Zeitintervall um.
Ein Identifizierungsnummernrecorder 342 zeichnet eine Identifizierungsnummer zur Identifizierung des Gerätes auf, von dem das Lichtsignal gesendet wurde. Die Identifizierungsnummer wird durch das Lichtsignal gemeinsam mit den obengenannten Informationen weitergeleitet, wenn die Informationen von der Sendevorrichtung 340 nach außen gesendet werden. Der Identifizierungsnummer, die im Identifizierungsnummernrecorder 342 in der Sendevorrichtung 340 gespeichert ist, werden verschiedene Nummern zugeordnet, abhängig von den Einstellungen zum Zeitpunkt des Exports. Daher sind die Einstellungen so gestaltet, dass einzigartige Nummern allen Geräten zugeordnet sind, einschließlich der tragbaren Vorrichtung, des Personal-Computers und jeder anderen Vorrichtung.
Eine Steuerung 343 ist eine Schaltung zum Steuern jedes Teils innerhalb der Sendevorrichtung 340. Der Sender 344 nimmt eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern der LED 345 zum Senden eines Lichtsignals auf. Durch Ansteuern der LED 345 werden die Sendedaten, die von der Steuerung 343 erzeugt werden, in ein Lichtsignal umgewandelt und von dem Gerät ausgesendet.
Durch Ermöglichen einer Kommunikation mit einer externen Vorrichtung, wie zuvor beschrieben, ist es möglich, Informationen von dem tragbaren Gerät zu einer externen Vorrichtung zu übertragen. Gleichzeitig ist es auch möglich, eine Reihe von Einstellungen oder Anweisungen von der externen Vorrichtung zu dem tragbaren Gerät zu leiten.
Es folgt nun eine Erklärung der Übertragung von Informationen zwischen dem tragbaren Gerät und der externen Vorrichtung unter Verwendung spezifischer Beispiele. In der folgenden Diskussion wird die Wellenform der Blutpulswelle, die in dem tragbaren Gerät gemessen wurde, auf einer Anzeige 331 (siehe 89) angezeigt, die an einem externen Gerät bereitgestellt ist. Ferner kann die Art der Blutpulswellenform, die auf der Anzeige 331 angezeigt wird, wie zuvor beschrieben ein Ping mai, Hua mai oder Xuan mai sein. Die Art der gemessenen Blutpulswellenform wird von dem tragbaren Gerät zu der externen Vorrichtung übertragen, nachdem sie an dem tragbaren Gerät komprimiert wurde.
Zur Ausführung des obengenannten Prozesses, werden die Wellenformen der Blutpulswellen, die im Körper gemessen wurden, an dem tragbaren Gerät analysiert, und eine Bestimmung der Wellenformart (Ping mai, Hua mai, Xuan mai) vorgenommen. Zur Ausführung dieser Bestimmung wird eine Methode von vielen in Betracht gezogen werden, in der das Korrelationsverhältnis zwischen der Blutpulswellenverformung (oder den Kreislaufparametern) und Ping mai, Hua mai und Xuan mai im Voraus geprüft wird, die Verformung (oder die Kreislaufparameter) in der Blutpulswelle aus den gemessenen Blutpulswellen berechnet werden, und die Art der Blutpulswelle bestimmt wird.
Anschließend wird die Art der Blutpulswelle zum Beispiel mit einer Zeichenmarkierung kodiert. Die kodierten Informationen werden zu der externen Vorrichtung unter Verwendung einer optischen Kommunikation geleitet, wobei die Übertragung über das jeweilige I/O-Schnittstellenmittel stattfindet, das sowohl an dem tragbaren Gerät wie auch an der externen Vorrichtung bereitgestellt ist. An der externen Vorrichtung erfolgt eine Bestimmung in Bezug darauf, ob die Blutpulswelle Ping mai, Hua mai oder Xuan mai ist, basierend auf der weitergeleiteten kodierten Information. Die Blutpulswelle, die der Art der bestimmten Blutpulswelle entspricht, wird aus dem ROM gelesen, der in der externen Vorrichtung untergebracht ist, und auf der Anzeige 331 angezeigt.
Zusätzlich zur Anzeige der Blutpulswellenform auf der Anzeige 331, wie zuvor beschrieben, kann auch der Name, der der Wellenformart entspricht (d.h., Ping mai, Hua mai, Xuan mai), in Buchstaben oder in Symbolen oder Piktogrammen angezeigt werden, die die Wellenformart angeben.
Wie zuvor erklärt, wenn das Gerät so gestaltet ist, dass eine Kommunikation zwischen einer tragbaren Vorrichtung und einer externen Vorrichtung unter Verwendung komprimierter Informationen ausgeführt wird, wird es möglich, die Menge an Informationen, die zu übertragen ist, zu verringern. Eine Kommunikation unter Verwendung dieser Art komprimierter Informationen ist vollständig mit dem Fall äquivalent, in dem Informationen von einer externen Vorrichtung zu einem tragbaren Gerät übertragen werden.
(Modifizierungen)

1. In der praktischen Anwendung kann der Kommunikationsverbinder 338 an eine externe Vorrichtung unter Verwendung eines Kabels angeschlossen sein, oder eine Kommunikation kann drahtlos unter Verwendung von Funk- oder der zuvor erklärten optischen Signale erfolgen.

KATPITEL 6
DIAGNOSE UND KONTROLLE DES PHYSIOLOGISCHEN ZUSTANDES
Die verschiedenen Mittel, die von dem Gerät verwendet werden, das in diesem Kapitel erklärt wird, sind nicht nur auf ein Beispiel beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Modifizierungen möglich. Zum Beispiel kann im Falle einer Konstruktion, die eine Vorrichtung in der Art einer Armbanduhr als Blutpulswellendetektor verwendet, stattdessen ein Blutpulswellendetektor in der Art eines Halsbandes oder einer Brille verwendet werden. Ferner können im Falle eines Gerätes, das Kreislaufparameter als Maß für den physiologischen Zustand verwendet, die Kreislaufparameter auf der Basis eines elektrischen Modells oder auf der Basis einer Verformung erhalten werden, ohne sich auf das Ergebnis auszuwirken.
ABSCHNITT 1: Diagnose des physiologischen Zustandes
Das Gerät in diesem Abschnitt führt verschiedene Diagnosen des physiologischen Zustandes aus, der aus einer Analyse der Blutpulswellen erhalten wurde, und berichtet diese Ergebnisse an einen Diagnostiker oder ein Testsubjekt.
Teil 1 Diagnosegerät, das zyklische Variationen im physiologischen Zustand verwendet
Dieses Gerät erfasst exakt Änderungen im physiologischen Zustand, während es auf zyklische Änderungen Bezug nimmt, die auf einer täglichen, monatlichen und jährlichen Basis im Körper in der Vergangenheit aufgetreten sind, und diagnostiziert dann den Zustand eines Patienten.
Ausführungsform 1
Wie zuvor erklärt, variiert der Kreislaufzustand im menschlichen Körper auf einer täglichen Basis, wobei diese Variation auch zwischen einzelnen Personen unterschiedlich ist. Die Geräte gemäß der vorliegenden Ausführungsform nehmen Änderungen im Gesundheitszustand eines Patienten auf, nachdem die tägliche Variation im Kreislaufzustand ausreichend berücksichtigt wurde, und stellen diese Informationen einem Diagnostiker bereit. Mit anderen Worten, die Kreislaufparameter werden von einem Patienten täglich erfasst, zu mehreren Zeitpunkten im Laufe eines Tages. Jedes Mal, wenn die Parameter erfasst werden, wird eine Bestimmung vorgenommen, ob diese aktuellen Parameter innerhalb eines Variationsbereichs liegen, den die Parameter aufweisen, die in einer festgelegten Zeitperiode in der Vergangenheit zur selben Tageszeit erfasst wurden. Wenn die aktuellen Parameter außerhalb des Variationsbereichs liegen, der in der Vergangenheit vorgeherrscht hat, liefert das Gerät eine Benachrichtigung über diese Tatsache.
Struktur des Gerätes
91 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Gerätes gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In dieser Figur ist ein Blutpulswellendetektor 381 ein Mittel, das zum Messen der Radialarterienwellenform im Patienten bereitgestellt ist. Eine Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung 382 misst das Schlagvolumen pro Schlag und gibt ein elektrisches Signal aus, das dieses Ergebnis anzeigt. Die Struktur, der Betrieb und die Anordnung zur Messung des Blutpulswellendetektors 381 und der Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung 382 sind ausführlich in Kapitel 2 beschrieben.
Anschließend folgt eine Erklärung jedes der Teile, die die Steuerung 380 bilden. Der Speicher 383 ist ein nicht flüchtiger Speicher, der aus einem batteriegestützten RAM oder dergleichen besteht, und wird als temporärer Speicher für die Steuerdaten verwendet, wenn der Mikrocomputer 387 jeden der Teile der Steuerung 380 steuert. Ferner werden Kreislaufparameter, die zu mehreren verschiedenen Zeitpunkten gemessen werden, in einem spezifischen Aufzeichnungsbereich des Speichers 383 für jeden Patienten aufgezeichnet.
Ein Eingabeabschnitt 384 ist zur Eingabe von Befehlen in den Mikrocomputer 383 bereitgestellt und besteht zum Beispiel aus einer Tastatur.
Ein Ausgabeabschnitt 385 besteht aus einem Drucker, einer Anzeigevorrichtung und dergleichen. Diese Vorrichtungen stehen unter der Steuerung des Mikrocomputers 387 und führen die Aufzeichnung und Anzeige von Informationen, wie Kreislaufparameter und dergleichen, aus, die vom Patienten erhalten werden.
Ein Wellenformextraktionsspeicher 386, der auch unter der Steuerung des Mikrocomputers 387 steht, nimmt ein Blutpulswellensignal auf, das vom Blutpulswellendetektor 381 ausgegeben wird, und extrahiert die Blutpulswelle für einen einzigen Blutpuls von dem aufgenommen Signal, und zeichnet diese auf. Der Wellenformextraktionsspeicher 386 ist ausführlich in Kapitel 3, Abschnitt 1, Teil 2 besprochen.
Der Mikrocomputer 387 führt die Steuerung jedes der Teile im Inneren der Steuerung 380 in Übereinstimmung mit Befehlen aus, die über den Eingabeabschnitt 384 eingegeben werden. Der Mikrocomputer 387 enthält eine Uhrenschaltung und führt die folgende Verarbeitung zu einem von mehreren im Voraus eingestellten Zeitpunkten aus:

1. Messung der Radialarterienblutpulswelle und des Schlagvolumens pro Schlag
2. Berechnung der Kreislaufparameter
3. Bestimmung, ob aktuelle Kreislaufparameter innerhalb des Variationsbereichs liegen, den Parameter, die über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit zur selben Zeit gemessen wurden, aufweisen
4. Alarmausgabe, wenn ein unregelmäßiges Ergebnis in der Bestimmung erhalten wird.

Ein Detektor der physischen Aktivität 391 ist zum Beispiel ein Detektormittel der physischen Aktivität zur Aufnahme der physischen Aktivität des Benutzers des Gerätes. Der gemessene Wert der physischen Aktivität wird in ein digitales Signal umgewandelt und zu dem Mikrocomputer 387 gesendet.
Betrieb des Gerätes
Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm erklärt, das in 92 dargestellt ist.
Wie zuvor ist der Mikrocomputer 387 in dieser Ausführungsform mit einer Uhrenschaltung bereitgestellt. Die Verarbeitung, die in 92 dargestellt ist, wird ausgeführt, wenn die aktuelle Zeit, die von der Uhrenschaltung angezeigt wird, mit einer von mehreren im Voraus eingestellten Zeiten übereinstimmt (zum Beispiel, 6:00, 8:00, 10:00, 12:00, ...).
Der Prozess fährt zunächst mit Schritt S501 fort, wenn der Mikrocomputer 387 den Blutpulswellendetektor 381 und den Wellenformextraktionsspeicher 386 verwendet, um die Verarbeitung zum Erfassen der Radialarterienwellenformen auszuführen, wie in Kapitel 3, Abschnitt 1 erklärt, und erfasst dann die Spitzenwertinformationen der Blutpulswelle.
Wenn hier die Blutpulswellen gemessen werden, liest der Mikrocomputer 387 die Ausgänge des Detektors der physischen Aktivität 391 und speichert diesen Ausgang im Speicher 383. Es wird eine Bestimmung gemacht, ob der Ausgangswert des Detektors der physischen Aktivität 391 anzeigt, dass sich der Benutzer im Ruhezustand befindet. Da es Bedenken gibt, dass die Messung der Blutpulswellen nicht exakt ist, wenn sich der Benutzer nicht im Ruhezustand befindet, liefert der Mikrocomputer 387 unter Verwendung des Ausgabeabschnitts 385 eine Benachrichtigung an den Benutzer. Die Blutpulswellen werden dann gemessen, nachdem bestätigt wurde, dass sich der Benutzer in einem Ruhezustand befindet, der zur Ausführung der Messungen geeignet ist.
Anschließend fährt der Prozess mit Schritt S502 fort, in dem der Mikrocomputer 387 das Schlagvolumen pro Schlag des Patienten misst, indem er die Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung 382 steuert.
Im nächsten Schritt, Schritt S503, führt der Mikrocomputer 387 eine Berechnung der Kreislaufparameter aus. Das heißt, der erste Initiierungspunkt der Wellenform eines einzigen Schlages, an dem eine Extraktion der Wellenformparameter vom Mikrocomputer 387 ausgeführt werden soll, wird erhalten und der Wellenformwert der Blutpulswelle dieses einen Schlages, ab dem die Spitzenwertadressen dieses Anfangspunktes beginnen, wird aus dem Wellenformextraktionsspeicher 386 gelesen. Die Werte jedes der Elemente in dem konzentrierten Vier-Parameter-Modell werden dann auf der Basis der derart ausgelesenen Wellenform eines einzigen Schlages und des Schlagvolumens pro Schlag, das in Schritt S502 gemessen wurde, berechnet. Die berechneten Werte werden dann in den Speicher 383 als Kreislaufparameter zum aktuellen Zeitpunkt geschrieben.
Das Schlagvolumen pro Schlag wird gemessen, wenn die Kreislaufparameter berechnet werden, um die Methode anzuwenden, die in Kapitel 4, Abschnitt 1, Teil 1 erklärt ist. Die Methoden, die in Kapitel 4, Abschnitt 1, Teil 2 oder 3 erklärt sind, können jedoch ebenfalls verwendet werden.
Der Prozess fährt dann mit Schritt S504 fort, wo der Mikrocomputer 387 bestimmt, ob die aktuellen Kreislaufparameter, die in Schritt S503 erhalten wurden, innerhalb der Grenzwerte der Variation liegen, die die Kreislaufparameter aufweisen, die über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit zur selben Tageszeit erhalten wurden, die im Speicher 383 gespeichert sind. Eine ausführlichere Erklärung dieser Verarbeitung folgt.
Das heißt, wenn die aktuelle Zeit 8:00 ist, nimmt der Mikrocomputer 387 auf die Kreislaufparameter Bezug, die um 8:00 am vorangehenden Tag, 2 Tage zuvor und 3 Tage zuvor gemessen wurden, und berechnet einen Durchschnittswert E (d.h., einen gleitenden Durchschnittswert) und eine Standardabweichung σ für die Kreislaufparameter. Der Mikrocomputer 387 bestimmt dann, ob die aktuellen Kreislaufparameter innerhalb des Bereichs von E ± 3σ liegen.
Wenn nur einer der aktuellen Parameter außerhalb des Bereichs E ± 3σ in der vorangehenden Bestimmung liegt, fährt der Prozess mit Schritt S505 fort, ein Alarm wird über den Ausgabeabschnitt 385 ausgegeben, und die Verarbeitung endet. Wenn im Gegensatz dazu alle aktuellen Parameter innerhalb des Bereichs E ± 3σ in der obengenannten Bestimmung liegen, endet die Verarbeitung, ohne dass ein Alarm ausgegeben wird.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht ein rasches Erfassen, falls eine ernsthafte Änderung in den Kreislaufparametern auftritt, die nicht innerhalb des Bereichs der täglichen Variation für einen bestimmten Patienten liegt. Mit anderen Worten, wenn eine Änderung im physischen Zustand am gegenwärtigen Tag im Vergleich zum physischen Zustand in den letzten vergangen Tagen eintritt, kann das Gerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform diese Tatsache dem Patienten mitteilen.
Die vorangehende Erklärung setzte voraus, dass ein Alarm ertönt, wenn die aktuellen Kreislaufparameter nicht innerhalb eines spezifizierten Bereichs eines Durchschnittswertes für Parameter liegen, die über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit erhalten wurden. Es ist jedoch auch möglich, das Gerät so zu konstruieren, dass eine Benachrichtigung erfolgt, wenn der physische Zustand gut ist, anstatt eine Warnung auszugeben, wenn eine Anomalie in den Parametern vorhanden ist. Unter Verwendung des vorangehenden Beispiels benachrichtigt das Gerät den Benutzer (Diagnostiker usw.), wenn die aktuellen Kreislaufparameter innerhalb zum Beispiel des Bereichs E ± 3σ liegen, dass der aktuelle physische Zustand gut ist und keine Änderung gegenüber der jüngsten Vergangenheit aufweist.
Durch Bereitstellen der Benachrichtigung über seinen aktuellen guten physischen Zustand erhält der Benutzer psychologische Unterstützung, wodurch seine Lebensqualität verbessert wird.
Ausführungsform 2
Die vorangehende Ausführungsform erfasste Anomalien im physiologischen Zustand auf der Basis von Änderungen in Kreislaufparametern. Es ist jedoch auch möglich, Anomalien auf der Basis der täglichen Variation im Blutpulswellenspektrum zu erfassen. Daher wird in dieser Ausführungsform das aktuelle Blutpulswellenspektrum erfasst und mit Spektren verglichen, die in der Vergangenheit zur selben Tageszeit erhalten wurden. Auf der Basis dieser Ergebnisse wird dann eine Anomalie im physischen Zustand erfasst.
Struktur des Gerätes
93 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Gerätes gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Das Gerät in dieser Figur unterscheidet sich von jenem, das in 91 dargestellt ist, darin, dass es mit keiner Schlagvolumen-pro-Schlag-Messvorrichtung 382 bereitgestellt ist, sondern mit einem Frequenzanalysator 388 bereitgestellt ist.
Der Frequenzanalysator 388 empfängt Blutpulswellenformwerte in Schlägen über den Mikrocomputer 387 und führt dann wiederholt eine Hochgeschwindigkeitsregeneration der empfangenen Wellenformwerte aus. Eine Frequenzanalyse wird bei jedem Schlag durchgeführt, um das Spektrum zu berechnen, das die Blutpulswelle bildet. Die ausführliche Struktur und der Betrieb des Frequenzanalysators 388 sind in Kapitel 3, Abschnitt 2, Teil 2 offenbart.
Betrieb des Gerätes
Der Betrieb des Gerätes wird für jedes der Teile erklärt, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Als Ergebnis der Kontrolle des Wellenformextraktionsspeichers 386 und des Frequenzanalysators 388 durch den Mikrocomputer 387 werden die Amplituden H1 bis H6 und die Phasen θ1 bis θ6 jedes Spektrums der Blutpulswellen vom Frequenzanalysator 388 erfasst. Anschließend werden die erfassten Werte im Speicher 383 gespeichert, und Standarddaten zum Erfassen einer Anomalie im physischen Zustand werden auf der Basis dieser gespeicherten Daten auf dieselbe Weise wie in Ausführungsform 1 erstellt.
Wie zuvor besprochen ist es anstelle der Erfassung aller Amplituden H1 bis H6 und Phasen θ1 bis θ6 auch möglich, nur eine Komponente, zum Beispiel Phase θ4 zu erfassen, die insbesondere eine Änderung im physischen Zustand anzeigt. Ferner ist es wie in Ausführungsform 1 auch annehmbar, eine Nachricht auszugeben, wenn der physische Zustand gut ist.
Ausführungsform 3
In jeder der vorangehenden Ausführungsformen wurde die Messung des physiologischen Zustandes zu im Voraus eingestellten Zeitpunkten durchgeführt. Im Gegensatz dazu ermöglicht diese Ausführungsform, dass Messungen zu anderen als den spezifizierten Zeitpunkten ausgeführt werden. Das heißt, zur Ausführung einer exakten Diagnose ist bevorzugt, Messungen der Radialarterienblutpulswelle oder dergleichen zu einer bestimmten Tageszeit vorzunehmen. Da dies jedoch schwierig sein kann, ermöglicht die vorliegende Ausführungsform, Messungen zu anderen Zeitpunkten als den spezifizierten vorzunehmen. Dies kann zum Beispiel wie folgt sein.

1. Das Diagnosegerät benachrichtigt den Patienten mit einem melodischen Zeichen oder dergleichen, wann es Zeit ist, Messungen vorzunehmen.
2. Der Patient antwortet auf diese Benachrichtigung so rasch wie möglich, indem er die Manschette oder dergleichen befestigt und einen Befehl in das Gerät über den Eingabeabschnitt 384 eingibt, die Radialarterienblutpulswelle zu messen.
3. Das Gerät führt die Verarbeitung, die in dem Flussdiagramm in 92 dargestellt ist, auf die gleiche Weise wie in den vorangehenden Ausführungsformen aus. In diesem Fall jedoch wird in Schritt S503 die tatsächliche Zeit der Messung gemeinsam mit den Kreislaufparametern in einen Speicher 383 geschrieben. Auf diese Weise ändern sich die Erfassungszeiten der Kreislaufparameter, die im Speicher gespeichert sind, entsprechend dem Tag. Daher wird eine Bestimmungsverarbeitung wie folgt in Schritt S504 ausgeführt.

Wenn zum Beispiel Messungen um 8:20 vorgenommen werden, werden die Parameter, die ungefähr um diese Zeit erfasst wurden (vor und nach 8:20) aus den Parametern ausgelesen, die im Speicher am Vortag gespeichert wurden. Anschließend, wenn diese Kreislaufparameter in ein zweidimensionales Koordinatensystem eingetragen werden, in dem die horizontale Achse die Zeit ist und die vertikale Achse der Kreislaufparameterwert ist, wird die interpolierte Kurve (zum Beispiel sekundäre Kurve) zwischen jeder Kurve erhalten. Der Wert auf dieser interpolierten Kurve um 8:20 wird dann bestimmt. Dieselbe Verarbeitung wird dann für Kreislaufparameter ausgeführt, die 2, 3, ... Tage zuvor erhalten wurden, und jeder der Kreislaufparameter um 8:20 über eine im Voraus festgelegte Periode in der Vergangenheit wird unter Verwendung von Interpolationsberechnungen erhalten. Der Durchschnittswert E und die Standardabweichung σ werden dann für die Kreislaufparameter bestimmt, die auf diese Weise unter Verwendung von Interpolationsberechnungen erhalten wurden. Dann wird eine Bestimmung auf dieselbe Weise wie in den vorangehenden Ausführungsformen durchgeführt.
Als Ergebnis wird selbst in dem Fall, dass vergangene Parameterwerte für die aktuelle Zeit nicht in dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet wurden, möglich, den Parameterwert für die aktuelle Zeit unter Verwendung von Interpolationsberechnungen zu erhalten. Daher kann weiterhin eine Verarbeitung ausgeführt werden, selbst in dem Fall, in dem es schwierig ist, Messungen des physiologischen Zustandes zu regelmäßigen Zeitpunkten vorzunehmen.
Zusätzlich ist es wie in der ersten Ausführungsform auch möglich, eine Benachrichtigung bereitzustellen, wenn der physische Zustand gut ist.
Ausführungsform 4
In dieser Ausführungsform wird eine Diagnose auf der Basis des Änderungsmodus in den Kreislaufparametern vorgenommen. Das heißt, es wird eine Beurteilung nicht an den Kreislaufparametern selbst vorgenommen, sondern abhängig davon, ob der Änderungsmodus in den Kreislaufparametern mit dem Änderungsmodus übereinstimmt, den Parameter aufweisen, die zur selben Tageszeit über eine im Voraus festgelegte Periode in der Vergangenheit gemessen wurden.
Die Verarbeitung in dieser Ausführungsform wird entsprechend dem Flussdiagramm durchgeführt, das in 92 dargestellt ist. Wenn in dieser Ausführungsform jedoch während der späten Nachtstunden keine Messung der Radialarterienblutpulswelle oder dergleichen ausgeführt wird, liest der Mikrocomputer 387 die Kreislaufparameter für jeden Zeitpunkt, die während des Tages aufgezeichnet wurden, aus dem Speicher 383. Der Mikrocomputer 387 bestimmt, in welche der folgenden Kategorien jeder der Kreislaufparameter fällt, wendet die Ergebnisse dieser Bestimmung an den Kreislaufparametern an, und schreibt dann die Parameter mit dieser zusätzlichen Information in den Speicher 383.

B:: Minimaler oder unterer Wert
U:: Steigender Wert oder Wert mit Aufwärtstrend
T:: Maximaler oder oberer Wert
D:: Fallender Wert oder Wert mit Abwärtstrend

In der Bestimmung, die in Schritt S504 in 92 vorgenommen wird, erfolgt eine Bestimmung, ob die Änderung von den vorangehenden bis zu den aktuellen Kreislaufparametern ansteigt oder fällt. Dann wird eine Entscheidung getroffen, ob die Ergebnisse der Bestimmung mit Änderungen in Kreislaufparametern übereinstimmen, die zur selben Zeit über eine im Voraus festgelegte Periode in der Vergangenheit gemessen wurden.
Mit anderen Worten, bei einer Konzentration auf die Änderung in den Kreislaufparametern um 8:00 zum Beispiel wird angenommen, dass die Parameter, die in den letzten 10 Tagen erfasst wurden, einen Aufwärtstrend U um 8:00 zeigen. Wenn in diesem Fall die Kreislaufparameter, die um 8:00 am aktuellen Tag erhalten werden, im Vergleich zu den Kreislaufparametern, die bei der unmittelbar vorangehenden Messung um 6:00 erhalten wurden, steigen, wird diese Änderung als normal und in Übereinstimmung mit dem Änderungsmodus in den letzten 10 Tagen angesehen. Wenn im Gegensatz dazu die Kreislaufparameter, die um 8:00 am aktuellen Tag erhalten werden, im Vergleich zu den Kreislaufparametern, die bei der unmittelbar vorangehenden Messung um 6:00 erhalten wurden, fallen, wird diese Änderung als abnormal und dem Änderungsmodus in den letzten 10 Tagen entgegen gesetzt angesehen. Daher fährt in diesem Fall die Verarbeitung mit Schritt S505 in 92 fort und es wird ein Alarm ausgegeben.
Somit ist in dieser Ausführungsform möglich, unnatürliche Änderungen im physiologischen Zustand zu erfassen.
In der vorangehenden Erklärung wurde eine Benachrichtigung in dem Fall ausgeführt, wenn der Änderungsmodus in den Kreislaufparametern zum aktuellen Zeitpunkt dem Änderungsmodus entgegen gesetzt war, den die Parameter in der Vergangenheit aufwiesen. Wie in der ersten Ausführungsform jedoch ist es auch möglich, den Benutzer zu benachrichtigen, dass sein physischer Zustand gut ist, wenn der Änderungsmodus in den aktuellen Parametern mit dem Änderungsmodus identisch ist, den die Parameter in der Vergangenheit aufwiesen.
Ausführungsform 5
In dieser Ausführungsform wird eine Diagnose auf der Basis des Zeitpunkts der Erstellung von Maximal- und Minimalwerten in den Parametern ausgeführt. Mit anderen Worten, in dieser Ausführungsform ist es möglich, unnatürliche Bewegungen in den aktuellen Parametern auf der Basis der Zeitpunkte zu erfassen, zu welchen Maximal- und Minimalwerte in den Parametern in der Vergangenheit erzeugt wurden.
In der vierten Ausführungsform wurde der Änderungsmodus, d.h., steigend, fallend usw., für jeden der Parameter bestimmt, die am aktuellen Tag erhalten wurden. In dieser Ausführungsform jedoch werden die Zeitpunkte, zu welchen Maximal- und Minimalwerte in den Parametern erzeugt werden, die am aktuellen Tag erhalten werden, bestimmt und in den Speicher 383 geschrieben. Zum Beispiel werden Bereiche für die Zeitpunkte bestimmt, zu welchen Maxima und Minima in den letzten 5 Tagen erzeugt wurden, und das Intervall dazwischen wird erhalten.
Die folgenden Bemerkungen können zu jedem der Bereiche gemacht werden, die auf diese Weise erhalten wurden.

1. Das Intervall zwischen dem Bereich von Zeitpunkten, zu welchen ein Minimalwert erzeugt wird, und dem Bereich von Zeitpunkten, zu welchen der benachbarte Maximalwert erzeugt wird, ist das Intervall, in dem die Parameter steigen sollten. Wenn die Parameter in diesem Intervall steigen, ist der Zustand normal, während, wenn die Parameter in diesem Intervall fallen, der Zustand abnormal ist.
2. Das Intervall zwischen dem Bereich von Zeitpunkten, zu welchen ein Maximalwert erzeugt wird, und dem Bereich von Zeitpunkten, zu welchen der benachbarte Minimalwert erzeugt wird, ist das Intervall, in dem die Parameter fallen sollten. Wenn die Parameter in diesem Intervall fallen, ist der Zustand normal, während, wenn die Parameter in diesem Intervall steigen, der Zustand abnormal ist.

Wenn in dieser Ausführungsform die aktuelle Zeit mit einem der Intervalle wie zuvor beschrieben in Verbindung gebracht wird, werden die Bestimmungen, die oben unter 1 und 2 angeführt sind, an den Parametern zu diesem Zeitpunkt vorgenommen.
Die Zeitpunkte zum Erfassen von Maxima/Minima der Parameter können für die Zeitpunkte zum Erzeugen der Maximal-/Minimalwerte verwendet werden. Zusätzlich kann eine tägliche Variationskurve für die Parameter unter Verwendung einer Rhythmusanalyse erhalten werden, und die Zeitpunkte zum Erzeugen der Maximal/Minimalwerte auf dieser täglichen Variationskurve können verwendet werden.
Somit können unnatürliche Änderungen im physiologischen Zustand mit Hilfe der vorliegenden Ausführungsform erfasst werden.
Wenn in der vorangehenden Erklärung, die aktuelle Zeit innerhalb des Intervalls für die Erzeugung des Minimalwertes oder des Intervalls für die Erzeugung des Maximalwertes liegt, wird eine Benachrichtigung vorgenommen, wenn der Änderungsmodus in den Kreislaufparametern zum aktuellen Zeitpunkt dem Änderungsmodus entgegen gesetzt ist, den die Kreislaufparameter in der Vergangenheit aufwiesen. Es ist jedoch auch eine Konstruktion möglich, in der eine Benachrichtigung des Benutzers erfolgt, dass sein Zustand gut ist, wenn der Änderungsmodus in den Kreislaufparametern zum aktuellen Zeitpunkt derselbe ist wie jener, der in der Vergangenheit beobachtet wurde.
Ausführungsform 6
In dieser Ausführungsform wird das Gerät in der Diagnose eines internen Ausstiegs ("Step-out") verwendet.
Wenn ein Testsubjet eine Zeitisolierungskammer bewohnt, in der alle zeitlichen Bezüge fehlen, verlaufen die regulierenden Funktionen des Subjekts frei in einem 25 Stunden Zyklus. Nach einer langen Periode in einer Isolierungskammer jedoch können sich die Schlaf-Wach-Rhythmen und die Rhythmen der rektalen Temperatur loslösen, wobei die ersten in einem 30-Stunden-Zyklus verlaufen und die zweiten in einem 25-Stunden-Zyklus. Dieses Phänomen wird als interner Step-out bezeichnet.
In der letzten Zeit jedoch gibt es häufig Situationen einer Zeitisolierung im Alltagsleben, die das Auftreten eines internen Step-out begünstigen. Arbeiten in der Nachtschicht oder Reisen über große Distanzen zwischen Zeitzonen (d.h., Jet Lag) sind Beispiele für einen unregelmäßigen Lebensstil.
Wenn ein interner Step-out eintritt, kann dies zu Beschwerden, wie autonomer Ataxie oder dergleichen, führen. Daher ist ein frühes Erfassen notwendig, wenn ein interner Step-out eingetreten ist.
Rektaltemperaturrhythmen sind für gewöhnlich mit den Kreislaufparametern synchronisiert. Unter Verwendung der zuvor beschriebenen Ausführungsform 1 ist es möglich, den Rhythmus der täglichen Variation in den Kreislaufparametern zu erfassen, die die Rektaltemperaturrhythmen reflektieren. Daher ist es möglich, durch Erfassen einer Störung im Rhythmus der täglichen Variation, Symptome eines internen Step-out zu erkennen.
In diesem Fall bietet diese Methode einen Vorteil, dass sie eine Diagnose ohne Verwendung einer Messung der tiefen Körpertemperatur ermöglicht.
In jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann eine Diagnose nach Berücksichtigung der zyklischen Änderungen durchgeführt werden, die von Natur aus im physiologischen Zustand auftreten. Somit kann eine exakte Erfassung unnatürlicher Änderungen erfolgen. Da es ferner auch möglich ist, zu wissen, wie sich die Kreislaufparameter vor und nach einem Training oder einem Bad ändern, ist es auch möglich, die Auswirkung eines mentalen Trainings abhängig vom Blutpulswellentyp zu kennen.
(Modifizierungen)

1. Eine Tonquelle, wie ein Metronom, kann an dem Gerät bereitgestellt sein, und die Patienten atmen reguliert unter Verwendung eines 0,25 Hz Metronoms, das vor der Durchführung von Messungen ertönt.
2. Die Parameter, die täglich bis zu dem aktuellen Zeitpunkt erhalten werden, werden im Speicher 383 aufgezeichnet. Unter Verwendung eines X-Y-Plotters als Ausgabevorrichtung steuert eine Steuerung 380 (oder 389) den X-Y-Plotter zum Zeichnen einer Kurve für die tägliche Variation in den Parametern. Ferner können als Antwort auf einen Befehl vom Benutzer tägliche Variationskurven für mehrere Tage von Parametern überlagert und gezeichnet werden. Dadurch ist es möglich, Änderungen im Zustand des Patienten visuell wahrzunehmen.
3. Als Antwort auf einen Befehl vom Benutzer wird die Korrelation zwischen täglichen Variationskurven von Parametern mehrerer Tage erhalten und ausgegeben. Als Ergebnis ist es möglich, jede Änderung in Biorhythmus zu erfassen.
4. Es ist auch eine Konstruktion möglich, in der, sobald die Erfassung von Parametern an jedem Tag beendet ist, und die tägliche Variationskurve für die Parameter dieses Tages bestätigt ist, die Korrelation zwischen dieser täglichen Variationskurve und der täglichen Variationskurve des vorangehenden Tages zu erhalten. Dies wird auf einer täglichen Basis durchgeführt. Durch Erfassen eines Bruchs in der Korrelation ist es möglich, einen Bruch im Biorhythmus wie oben zu erfassen.
5. In Ausführungsform 1 können Kreislaufparameter, die aus den Messungen erhalten werden, nach Berücksichtigung der Variation, die im Laufe des Jahres auftritt, korrigiert werden. Zum Beispiel kann im Falle der Volumendehnbarkeit C eine Korrektur zur Verringerung des gemessenen Ergebnisses um ein festgelegtes Verhältnis im Sommer ausgeführt werden, während eine Korrektur zur Erhöhung des gemessenen Ergebnisses um ein festgelegtes Verhältnis im Winter ausgeführt werden kann. Dadurch wird die Genauigkeit der Diagnose verbessert.
6. In den obengenannten Ausführungsformen 1 und 2 ertönte ein Alarm, wenn der gemessene Wert der aktuellen Kreislaufparameter um mehr als ein festgelegtes Maß von dem Durchschnitt für gemessene Werte in der Vergangenheit abwich. Es ist jedoch auch möglich, eine analoge (digitale) Anzeige des Parameterwertes bereitzustellen.

In 94 ist eine Steuerung 389, die in 93 dargestellt ist, in einer LCD-Uhr 390 eingebaut, und ein Blutpulswellendetektor 382 (nicht dargestellt) ist an der Rückseite des Uhrenbandes befestigt und eine Anzeige 391 ist an einer Vorderseite angebracht. Der Unterschied zwischen den aktuellen gemessenen Werten und dem Durchschnitt für die vergangenen gemessenen Werte der Kreislaufparameter Rc, Rp, L und C wird mit Hilfe einer Balkengrafik auf der Anzeige 391 angezeigt. Die gebrochene Linie in 94 gibt den Wert an, bei dem Aufmerksamkeit geboten ist. Schließlich kann auch die Plus/Minus-Anzeige, wie in der Figur dargestellt ist, oder eine Absolutwertanzeige verwendet werden.
Mit Hilfe dieser Struktur können die Kreislaufparameter in festgelegten Intervallen (zum Beispiel 15 Minuten) gemessen und das Messergebnis angezeigt werden. Somit ist es für den Benutzer immer möglich, seinen physiologischen Zustand zu bestimmen. Zuvor war es nur möglich, den eigenen physiologischen Zustand durch Messen der Körpertemperatur zu erfahren. Durch Befestigen dieses Gerätes am Arm ist es jedoch möglich, den eigenen physischen Zustand jederzeit exakter zu erfahren, als mit Hilfe der Körpertemperatur. Daher sollte dies für Geschäftsleute extrem vorteilhaft sein.
Wie in 95 dargestellt ist, kann eine Zeigeranzeige anstelle der Balkengrafikanzeige verwendet werden. Das heißt, der Stundenzeiger 392, der Minutenzeiger 393 und der Sekundenzeiger 394, die in dieser Figur dargestellt sind, können verwendet werden, wobei der aktuell gemessene Wert für die Kreislaufparameter dem Stundenzeiger 393 zugeordnet ist, und der Durchschnitt der in der Vergangenheit gemessenen Werte dem Minutenzeiger 393 zugeordnet ist. Die Anzeige kann dann durch Bewegen des Stundenzeigers 392 und des Minutenzeigers 393 als Reaktion auf die aktuellen und vergangenen Werte durchgeführt werden. Wenn in dem Fall, der in 95 dargestellt ist, der Stundenzeiger bei 12:00 steht, ist der Wert auf 0 gestellt. Wenn der Wert der Kreislaufparameter größer wird, wird der Stundenzeiger im Uhrzeigersinn bewegt. Der Stundenzeiger 392 ist näher zu der 6-Uhr-Position als der Minutenzeiger 393, was angibt, dass der aktuelle Wert der Kreislaufparameter etwas größer als der Durchschnittswert für Kreislaufparameter ist, der in der Vergangenheit ermittelt wurde. Übrigens ist die Zahl 395 in der Figur ein Moduseinstellknopf zum Wechseln zwischen dem Armbanduhrmodus und dem Modus zum Anzeigen des aktuell gemessenen Wertes und des Durchschnittswert für Kreislaufparameter, der in der Vergangenheit ermittelt wurde.
Zusätzlich können andere Zeiger zusätzlich zu dem Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger bereitgestellt sein.
Eine Ausführungsform, wie jene, die in 96 dargestellt ist, in der nur ein Zeiger verwendet wird, ist ebenso annehmbar. In dieser Figur sind Teile, die dieselben wie jene sind, die in 95 dargestellt sind, mit demselben Bezugszeichen versehen und deren Erklärung wird unterlassen. Diese Ausführungsform ist dazu ausgebildet, die Differenz im aktuellen Wert auf der Basis des Durchschnittswertes der Kreislaufparameter, der in der Vergangenheit ermittelt wurde, anzuzeigen. Für diesen Zweck ist eine Anzeigefläche 396, die kleiner als die Anzeige 391 ist, an der Anzeige 391 bereitgestellt, während ein kleiner Zeiger 397 an der Anzeige 396 angebracht ist. Die 12-Uhr-Position auf dieser Anzeige entspricht dem Durchschnittswert der Kreislaufparameter, der in der Vergangenheit über eine festgelegte Zeitperiode ermittelt wurde, während der kleine Zeiger 397 den aktuellen Wert der Kreislaufparameter angibt. Diese Ausführungsform ist dazu ausgebildet, den aktuellen Wert der Kreislaufparameter auf der Basis des Durchschnittswertes der Kreislaufparameter in der Vergangenheit unter Verwendung der Position des kleinen Zeigers 397 anzuzeigen. Mit anderen Worten, wenn der aktuelle Wert den Durchschnittswert übersteigt, der in der Vergangenheit ermittelt wurde, dreht der kleine Zeiger 397 im Uhrzeigersinn. Wenn der aktuelle Wert unter den Durchschnittswert fällt, der in der Vergangenheit ermittelt wurde, dreht der kleine Zeiger 397 gegen den Uhrzeigersinn.
Die Drehrichtung des kleinen Zeigers 397 kann zu der zuvor beschriebenen entgegen gesetzt sein. Im Falle der Kreislaufparameter und dergleichen, die aus mehreren Indikatoren bestehen, können mehrere kleine Zeiger in einer Anzahl bereitgestellt sein, die der Anzahl anzuzeigender Indikatoren entspricht. Ferner ist es auch annehmbar, Anzeigen für jeden Indikator bereitzustellen, wobei ein kleiner Zeiger für jede Anzeige bereitgestellt ist. Wen die Vorrichtung als normale Armbanduhr verwendet wird, kann die Anzeige 396 zur Anzeige des Datums und Tages verwendet wird, wie im Falle einer im Handel erhältlichen Armbanduhr. In diesem Fall kann der Moduseinstellknopf 395 zum Umschalten zwischen einem normalen Armbanduhrmodus und einem Modus zur Anzeige der Kreislaufparameter verwendet werden.

7. Anstelle der Anzeige der zuvor beschriebenen Kreislaufparameter ist es auch annehmbar, die Differenz zwischen der aktuellen Phase und Amplitude der Blutpulswelle und den Durchschnittswerten für diese anzuzeigen. Die Differenz zwischen der Summe von Parameterkomponenten Rc, Rp und L und der vergangene Durchschnittswert für die Summe dieser Komponenten kann ebenso angezeigt werden. In diesem Fall zeigt ein kleinerer Wert für die Summe dieser Komponenten Rc, Rp und L einen guten physischen Zustand an, während ein großer Wert für den Parameter C einen guten Zustand anzeigt. Daher ist es wünschenswert, die Summe der anderen Parameter ausschließlich C anzuzeigen. Daher ist es möglich, exakt den Zustand des Körpers am aktuellen Tag zu kennen.
8. In jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann der Durchschnitt von Daten, die in den vergangenen drei Tagen oder in einer Woche erfasst wurden, als Standarddaten zur Durchführung der Bestimmung des physischen Zustandes verwendet werden. Zusätzlich ist es auch annehmbar, Daten, die an einem Tag erfasst wurden, an dem der physische Zustand gut war, als Standarddaten zu verwenden. In diesem Fall jedoch ist es notwendig, die jährliche Variation in den Parametern zu berücksichtigen und die Daten abhängig von der Jahreszeit zu korrigieren. Da ferner angenommen wird, dass die Umgebungstemperatur ein Hauptfaktor hinter dieser jährlichen Variation ist, ist es auch annehmbar, die Standarddaten auf der Basis der Lufttemperatur zu korrigieren.
9. Die vorangehenden Ausführungsformen wurden unter Verwendung eines konzentrierten Vier-Parameter-Modells erklärt, aber es ist auch annehmbar, ein elektrisches Modell zu verwenden. Ebenso können andere physiologische Zustände als die Kreislaufparameter verwendet werden, wie der Indikator der tidalen Welle, der in Kapitel 4, Abschnitt 2 erklärt ist.
10. Es ist auch eine Konstruktion annehmbar, in der, nachdem sich der Benutzer in einen Ruhezustand vor der Messung der Blutpulswellen begeben hat, er den Eingabeabschnitt 384 verwenden kann, um diese Tatsache dem Gerät mitzuteilen. In diesem Fall ist es auch zweckdienlich, dem Benutzer ein Mittel bereitzustellen um zu bestimmen, ob seine Position zur Durchführung von Blutpulswellenmessungen geeignet ist. Dies kann durch Information des Benutzers über die Eignung seiner Position erfolgen, wie durch den Ausgangswert des Detektors der physischen Aktivität 391 bestimmt wird.

Es ist auch annehmbar, den Mikrocomputer 387 so zu gestalten, dass konstant ein Ruhezustand unter Verwendung des Detektors der physischen Aktivität 391 erfasst wird, und dann die Erfassung nur der Blutpulswelle für ein festgelegtes Zeitintervall durchgeführt wird, wenn sich der Benutzer in einem Ruhezustand befindet.
Ferner kann, anstatt darauf zu warten, dass der Benutzer sich in einen Ruhezustand begibt, die Messung der Blutpulswelle und der physischen Aktivität über eine spezifische Zeitperiode ausgeführt werden, wobei die gemessenen Werte dann gemeinsam im Speicher 383 gespeichert werden. Auf der Basis der gespeicherten Ergebnisse der Messungen der physischen Aktivität kann nur die Messung der Blutpulswelle gewählt werden, die vorgenommen wurde, als sich der Benutzer für eine spezifizierte Zeitperiode im Ruhezustand befunden hat, und der Benutzer kann die Blutpulswelleninformationen erhalten.
Teil 2 Diagnosegerät unter Verwendung der tidalen Welle der Blutpulswelle
Ausführungsform 1
Das Gerät gemäß dieser Ausführungsform erfasst täglich zu bestimmten Zeitpunkt Indikatoren des physiologischen Zustandes und zeigt den aktuellen gemessenen Wert und den gleitenden Durchschnitt der Messungen über die letzten Tage auf einer tragbaren Vorrichtung, wie einer Armbanduhr, an. Als Ergebnis kann der Benutzer den Zustand seiner Gesundheit aus den angezeigten Ergebnissen feststellen. Ferner kann durch Anzeige des Übergangs in den Messungen im Laufe der Zeit der Benutzer auf jüngste Änderungen in seiner physischen Gesundheit aufmerksam gemacht werden. Die vorliegende Ausführungsform verwendet die Indikatoren LF, HF, LF/HF, RR50 und die Blutpulsrate, die in Kapitel 4, Abschnitt 2 erklärt wurden, als Indikatoren des physiologischen Zustandes.
Struktur des Gerätes
97 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Gerätes gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In dieser Ausführungsform trägt der Benutzer eine Armbanduhr 450, wie in 98 dargestellt ist, in der das Gerät dieser Ausführungsform eingebaut ist. Eine Ausführungsform, in der ein Blutpulswellendetektor vom Drucktyp in der Armbanduhr eingebaut war, wurde in Kapitel 2, angeordnet 1, Teil 4 erklärt.
In 97 ist die CPU 440 der zentrale Abschnitt zur Steuerung jeder Schaltung im Inneren des Gerätes. Die Funktion der CPU wird in der Folge unter "Betrieb des Gerätes" erklärt. Steuerprogramme und Steuerdaten für die CPU 440 sind im ROM 441 gespeichert. Ein temporärer Speicher 442 ist eine Art von RAM, der in einem Betriebsbereich verwendet wird, wenn die CPU 440 Berechnungen ausführt. Der Blutpulswellendetektor 443 misst konstant die Blutpulswelle an der Radialarterie des Benutzers, und gibt das gemessene Ergebnis als analoges Signal aus. Ein A/D-Wandler 444 quantifiziert das analoge Signal, wandelt es in ein digitales Signal um, und gibt dieses aus. Ein Datenspeicher 445, der ein nicht flüchtiger Speicher ist, der aus einem batteriegestützten RAM oder dergleichen besteht, speichert LF, HF, LF/HF, RR50 und Blutpulsratenwerte von den letzten Tagen und die Blutpulswellendaten, die die CPU 440 vom A/D-Wandler 444 aufgenommen hat. Die Uhrenschaltung 446 erzeugt die Tageszeit, die auf der Armbanduhr 450 angezeigt wird, und ist mit einem Mechanismus zum Unterbrechen der CPU 440 bereitgestellt. Das heißt, als Reaktion auf eine Anzeige von der CPU 440 sendet die Zeitschaltung 446 ein Unterbrechungssignal an die CPU 440, wenn eine bestimmte Tageszeit erfasst wird oder nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeitperiode. Ein Operator 447 ist aus einer Reihe von Knöpfen gebildet, die an der Armbanduhr 450 bereitgestellt sind. Der Operator 447 erfasst das Drücken dieser Knöpfe und gibt die Art des gedrückten Knopfes aus. Eine Anzeige 448 ist eine Anzeigevorrichtung, die für die verschiedenen Arten von Anzeigen geeignet ist, die auf einer Armbanduhr bereitgestellt sind. Eine Anzeigesteuerschaltung 449 empfängt Anzeigeinformationen, die von der CPU 440 erstellt werden, und stellt Anzeigedaten aus den Anzeigeinformationen zur Weiterleitung an die Anzeige 448 zusammen.
Eine I/O-Schnittstelle 500 führt eine Kommunikation mit externen Vorrichtungen aus und ist der I/O-Schnittstelle äquivalent, die in Kapitel 5, Abschnitt 3 erklärt wurde. Durch Verwendung der I/O-Schnittstelle 500 können Informationen über den physiologischen Zustand (zum Beispiel LF, HF, LF/HF, RR50 und Blutpulsratendaten von einer im Voraus spezifizierten Anzahl von Tagen in der Vergangenheit, die im Datenspeicher 445 gespeichert sind) zu einer externen Vorrichtung übertragen werden.
Ein Beschleunigungssensor 501 ist ein Beispiel eines Detektionsmittels für physische Aktivitäten zur Aufnahme der physischen Aktivität des Benutzers der Vorrichtung. Ein A/D-Wandler 502, der dieselbe Struktur wie der A/D-Wandler 444 hat, wandelt den Ausgang vom Beschleunigungssensor 501 in ein digitales Signal um und leitet das digitale Signal zu einem Bus weiter.
Das Gerät der vorliegenden Ausführungsform hat zwei Moden:
einen Normalgebrauchsmodus, in dem das Gerät als normale Armbanduhr verwendet wird, und einen Analysemodus, in dem das Gerät die Ergebnisse einer Analyse der Blutpulswelle anzeigt.
In 98 gibt die Nummer 451 den Hauptkörper einer Armbanduhr an, der mit einer Zeitanzeige 452 und einer Zeichenanzeige 453 an ihrer oberen Oberfläche bereitgestellt ist. Ein Zeitänderungsknopf 24, Modusumschaltknopf 25 und ein Anzeigeumschaltknopf 26 sind an der rechten seitlichen Oberfläche des Uhrenhauptkörpers 451 bereitgestellt. Die aktuelle Zeit, die von der CPU 440 gesendet wird, wird konstant auf der Zeitanzeige 452 angezeigt. Der Tag und das Datum werden auf der Zeichenanzeige 453 angezeigt, wenn sich das Gerät im Normalgebrauchsmodus befindet, während das Ergebnis der Analyse der Blutpulswelle in grafischer Form angezeigt wird, wenn sich das Gerät im Analysemodus befindet. Der Zeitänderungsknopf 454 ist eine Uhrenwelle, die zum Einstellen der Zeit oder zum Einstellen eines Alarms verwendet wird. Der Modusumschaltknopf 455 dient zum Umschalten zwischen dem Normalgebrauchsmodus und dem Analysemodus. Jedes Mal, wenn der Knopf gedrückt wird, erfolgt ein Umschalten zwischen den zwei Moden. Der Normalgebrauchsmodus wird eingeleitet, wenn eine Stromquelle eingeführt wird. Der Anzeigeumschaltknopf 456 wird zum Umschalten der Einzelheiten der Anzeige auf der Zeichenanzeige 453 verwendet, wenn diese sich im Analysemodus befindet.
Ferner kann jedes der vorliegenden Blutpulswellenanalyseergebnisse als Grafik auf der Zeichenanzeige 453 angezeigt werden.

1. Aktueller Wert und gleitender Durchschnitt von LF/HF
2. Aktueller Wert und gleitender Durchschnitt von LF und HF
3. Aktueller Wert und gleitender Durchschnitt von RR50
4. Aktueller Wert und gleitender Durchschnitt der Blutpulsrate
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 Blutpulsrate über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit

Jedes Mal, wenn der Anzeigeumschaltknopf 456 gedrückt wird, werden die Ergebnisse der Analyse in den vorangehenden Punkten 1 bis 8 der Reihe nach in der Zeichenanzeige 453 angezeigt. Ferner bringt, wenn eine Grafik des Übergangs in der Blutpulsrate über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit (Nummer 8 oben) angezeigt wird, ein einmaliges Drücken des Anzeigeumschaltpunktes 456 die Anzeige des aktuellen Wertes und gleitenden Durchschnitts von LF/HF (Nummer 1 oben) erneut zur Anzeige.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert des gleitenden Durchschnitts auf der Basis von Messungen berechnet, die in der letzten Woche vorgenommen wurden. Somit wird als "festgelegte Zeitperiode", wie in Punkt 4 bis 8 oben angeführt, auch eine Woche angenommen.
Betrieb des Gerätes
(1) Vorverarbeitung
Zur Ausführung der Blutpulswellenmessungen in festgelegten Zeitintervallen (zum Beispiel 2 Stunden), leitet die CPU 440 die Uhrenschaltung 446 an, ein Unterbrechungssignal alle zwei Stunden, beginnend zum Beispiel um 12:00, beim Einleiten der Energiequelle usw. zu erzeugen.
(2) Messung und Analyse der Blutpulswellen
Wenn die Uhrenschaltung 446 ein Unterbrechungssignal an der CPU 400 um 14:00 erzeugt, liest die CPU 440 den Ausgang vom Beschleunigungssensor 501 über den A/D-Wandler 502 und zeichnet diesen Ausgang im temporären Speicher 442 auf. Anschließend wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der Ausgangswert des Beschleunigungssensors 501 anzeigt, dass sich der Benutzer im Ruhezustand befindet. Da die Blutpulswellenmessungen nicht exakt sein könnten, wenn sich der Benutzer nicht in einem geeigneten Ruhezustand befindet, benachrichtigt die CPU 440 den Benutzer mit Hilfe einer Anzeigenachricht auf der Anzeige 448. Sobald eine Bestätigung erfolgt, dass sich der Benutzer in einem geeigneten Ruhezustand befindet, führt die CPU 440 anschließend eine Blutpulswellenaufnahmeverarbeitung für eine festgelegte Zeitperiode (zum Beispiel 30 Sekunden) aus. Dazu zeigt die CPU 440 eine 30 Sekunden Überwachungszeit an der Uhrenschaltung 446 an.
Der Blutpulswellendetektor 443 misst konstant die Blutpulswelle an der Radialarterie des Benutzers. Die gemessenen Ergebnisse werden vom A/D-Wandler 444 in ein digitales Signal umgewandelt und ausgegeben. Die CPU 440 nimmt dieses digitale Signal auf und speichert das Signal im Datenspeicher 445 gemeinsam mit der aktuellen Zeit (14:00), die von der Uhrenschaltung 446 ausgelesen wurde. Die CPU 440 wiederholt die Aufnahmeverarbeitung. Nach 30 Sekunden wird ein Unterbrechungssignal von der Uhrenschaltung 446 zu der CPU 440 gesendet, und die Verarbeitung endet. Die Blutpulswellenformen, die über ein 30 Sekunden Zeitintervall in der obengenannten Verarbeitung erhalten wurden, werden dann im Datenspeicher 445 gespeichert.
Anschließend analysiert die CPU 440 die Wellenformen der Blutpulswellen, die im Datenspeicher 445 gespeichert sind, und berechnet LF, LF/HF und RR50. Die Methode zum Berechnen dieser Indikatoren ist ausführlich in Kapitel 4, Abschnitt 2 erklärt. Ferner wandelt die CPU 440 die Anzahl von Spitzenwerten in der Blutpulswelle, die während eines gemessenen Zeitintervalls beobachtet wurden, in ein Zeitintervall von einer Minute um, um stellt dieses als die Blutpulsrate ein. Anschließend werden diese Werte im Datenspeicher 445 gemeinsam mit dem Zeitpunkt, zu dem die Blutpulswellen gemessen wurden (14:00) gespeichert.
(3) Anzeige der gemessenen Ergebnisse
Wenn der Benutzer den Modusumschaltknopf 455 drückt, schaltet der Modus vom Normalgebrauchsmodus in den Analysemodus um.
Wenn eine Benachrichtigung, dass der Modusumschaltknopf 455 gedrückt wurde, vom Operator 447 empfangen wird, sendet die CPU 440 einen Befehl zu der Anzeigesteuerschaltung 449, um die Zeichenanzeige 453 zu löschen. Dadurch wird die Anzeige des Tages und des Datums in der Zeichenanzeige 453 gelöscht.
1. Erfassen der aktuellen Werte des physiologischen Zustandes
Anschließend führt die CPU 440 die Messung der Blutpulswelle und Analyse des physiologischen Zustandes in derselben Reihenfolge wie in der zuvor beschriebenen Verarbeitung "(2) Messung und Analyse der Blutpulswelle" aus. Das heißt, Blutpulswellenformen, die über ein 30 Sekunden Intervall erfasst wurden, werden nur im Datenspeicher 445 aufgenommen. Diese Blutpulswellenformen werden dann analysiert und die aktuellen Werte von LF, HF, LF/HF, RR50 und der Blutpulsrate werden berechnet. Diese Werte werden dann im temporären Speicher 442 gespeichert.
2. Interpolationsverarbeitung
Die CPU 440 erhält die aktuelle Zeit von der Uhrenschaltung 446 und erhält dann die Zeiten für die vorangehende und folgende Blutpulswellenmessung relativ zu der aktuellen Zeit. Da das Gerät wie zuvor beschrieben eingestellt ist, um Blutpulswellenmessungen in Intervallen von 2 Stunden vorzunehmen, beginnend um 12:00, ist zum Beispiel, wenn die aktuelle Zeit 13:30 ist, die vorangehende und folgende Blutpulswellenzeit 12:00 beziehungsweise 14:00.
Anschließend werden die Werte für LF, HF, LF/HF, RR50 und die Blutpulsratenwerte, die um 12:00 und 14:00 gemessen wurden, aus dem Datenspeicher 445 für jeden Tag über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit gelesen. Die Werte für 12:00 und 14:00 für jedes von LF, HF, LF/HF, RR50 und der Blutpulsrate werden von den Daten interpoliert, um die aktuellen Werte zu schätzen. Die CPU 440 ermittelt dann einen Durchschnittswert für jeden von LF, HF, LF/HF, RR50 und der Blutpulsrate für die Daten der Woche.
Wenn die Daten interpoliert werden, ist ein weiterer Bereich von Informationen, d.h., nicht nur Informationen vom vorangehenden und folgenden Messungszeitpunkt, notwendig. Die notwendigen Informationen können jedoch aus dem Datenspeicher 445 gelesen werden, wobei dann eine Interpolation ausgeführt wird.
3. Grafische Anzeige
Eine Balkengrafik wie jene, die in 99 dargestellt ist, wird aus dem gleitenden Durchschnittswert für LF/HF und dem aktuellen Wert von LF/HF (von oben, 14:30) erstellt. Wenn die Anzeigeinformationen in der Grafik zu der Anzeigesteuerschaltung 449 gesendet werden, werden der Durchschnittswert von LF/HF über die letzte Woche und der aktuelle Wert von LF/HF in der Zeichenanzeige 453 der Anzeige 448 (Schirm 1) angezeigt.
Wenn der Benutzer anschließend den Anzeigeumschaltknopf 456 drückt, erstellt die CPU 440 Anzeigeinformationen für die Grafik, wie in der Folge besprochen, und zeigt anschließend die Grafik auf der Figurenanzeige 453 an.
(a) Erstes Knopfdrücken (Schirm 2)
Wie in 100 dargestellt ist, werden die Durchschnittswerte von LF und HF über die letzte Woche und die aktuellen Werte von LF und HF als Balkengrafik angezeigt.
(b) Zweites Knopfdrücken (Schirm 3)
Wie in 101 dargestellt ist, wird der Durchschnittswert von RR50 über die letzte Woche und der aktuelle Wert von RR50 als Balkengrafik angezeigt.
(c) Drittes Knopfdrücken (Schirm 4)
Wie in 102 dargestellt ist, wird der Durchschnittswert der Blutpulsrate über die letzte Woche und der aktuelle Wert der Blutpulsrate als Balkengrafik angezeigt.
(d) Viertes Knopfdrücken (Schirm 5)
Die geknickte Liniengrafik, die in 103 dargestellt ist, wird unter Verwendung der Werte von LF/HF über die vergangene Woche angezeigt.
(e) Fünftes Knopfdrücken (Schirm 6)
Die zwei geknickten Liniengrafiken in 104 werden Verwendung der Werte von LF und HF über die vergangene Woche angezeigt.
(f) Sechstes Knopfdrücken (Schirm 7)
Eine geknickte Liniengrafik derselben Art, wie in 103 dargestellt ist, wird unter Verwendung der Werte von RR50 über die vergangene Woche angezeigt, wobei RR50 LF/HF in 103 ersetzt.
(g) Siebentes Knopfdrücken (Schirm 8)
Eine geknickte Liniengrafik derselben Art, wie in 103 dargestellt ist, wird unter Verwendung der Werte der Blutpulsrate über die vergangene Woche angezeigt, wobei die Blutpulsrate LF/HF in 103 ersetzt.
(h) Achtes Knopfdrücken (Schirm 9)
Die anfängliche Balkengrafik, die in 99 dargestellt ist, wird wieder angezeigt. Wenn der Anzeigeumschaltknopf 456 anschließend wieder gedrückt wird, werden die Grafiken für jeden der 8 Schirme, wie zuvor beschrieben, angezeigt.
Wenn der Benutzer den Modusumschaltknopf 455 erneut drückt, kehrt die Vorrichtung zum Normalgebrauchsmodus zurück. In diesem Fall sendet die CPU 440 einen Befehl an die Anzeigesteuerschaltung 449, um die Zeichenanzeige 453 zu löschen. Anschließend werden der Tag und das Datum erneut erhalten und auf der Zeichenanzeige 453 angezeigt. Wenn der Modusumschaltknopf 455 gedrückt wird, wenn sich die Vorrichtung im Analysemodus befindet, wird die Anzeige der obengenannten Grafiken unterbrochen, die Vorrichtung wechselt in den Normalgebrauchsmodus, und der Tag und das Datum werden angezeigt.
Diese Ausführungsform stellt ein Design bereit, in dem die vorliegende Erfindung in einer Armbanduhr eingebaut ist, die kontinuierlich getragen werden kann. Somit kann das Testsubjekt usw. jederzeit leicht den Zustand seiner Gesundheit bestimmen. Mit anderen Worten, durch Anzeige eines Vergleichs des aktuellen Indikators und eines Durchschnittswerts für die Indikatoren, die zur selben Tageszeit über eine festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit erhalten wurden, kann der Benutzer auf einen Blick feststellen, ob sein aktueller physischer Zustand deutlich von seinem Zustand während einer im Voraus spezifizierten Zeitperiode in der Vergangenheit abweicht oder nicht, nachdem zyklische Variationen im physiologischen Zustand berücksichtigt wurden. Durch Anzeigen des Übergangs in dem Indikator über eine im Voraus spezifizierte Zeitperiode in der Vergangenheit, ist es für den Benutzer möglich, auf einen Blick jüngste Veränderungen in seiner Gesundheit festzustellen.
Daher gewöhnt sich der Benutzer daran, einen Doktor oder eine Gesundheitseinrichtung aufzusuchen, wenn er eine Änderung in einem Zustand nach einer regelmäßigen oder zufälligen Überprüfung der Indikatoren wahrnimmt, die von dem Gerät gemessen wurden. Somit wird ein effizienteres Gesundheitsmanagement möglich.
Ausführungsform 2
Diese Ausführungsform wird unter Verwendung des Fingerspitzenplethysmogramms anstelle der Radialarterienblutpulswelle erklärt.
Struktur des Gerätes
Die funktionellen Abschnitte der Vorrichtung in dieser Ausführungsform sind vollkommen mit jenen in Ausführungsform 1 äquivalent. Das Blutpulswellendetektionsmittel und die Armbanduhrstruktur unterscheiden sich jedoch hier von Ausführungsform 1. Das heißt, die Zusammensetzung und Struktur des Blutpulswellendetektors 443 in 97 unterscheiden sich in dieser Ausführungsform von Ausführungsform 1.
Diese Ausführungsform verwendet einen pressartigen Blutpulswellendetektor, der in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 5 erklärt wurde. 105 zeigt die mechanische Struktur der Armbanduhr gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In dieser Figur ist ein Uhrenhauptkörper 460 mit einer LCD-Anzeige 461, einer Fingerkontaktfläche 51, einem Zeitänderungsknopf 462, einem Analysemodusknopf 463 und einem Anzeigeumschaltknopf 464 bereitgestellt.
Die LCD-Anzeige 461, ist der Anzeige 448 äquivalent, die in 97 dargestellt ist, und ist aus einer Zeitanzeige 461a und einer Zeichenanzeige 461b gebildet. Die aktuelle Zeit wird in der Zeitanzeige 461a angezeigt, wenn sich das Gerät entweder im Normalgebrauchsmodus oder im Analysemodus befindet. Mit anderen Worten, die aktuelle Zeit wird weiterhin angezeigt, selbst wenn sich das Gerät im Analysemodus befindet, so dass die aktuelle Zeit dem Benutzer immer zur Verfügung steht. Die Zeichenanzeige 461b zeigt andererseits Tages- und Datumsinformationen an, wenn das Gerät im Normalgebrauchsmodus arbeitet, zeigt aber Messungs- und Analyseinformationen und Nachrichten an, wenn das Gerät im Analysemodus arbeitet.
Der Zeitänderungsknopf 462 dient zum Einstellen der Zeit an der Armbanduhr und für andere derartige Einstelloperationen. Der Analysemodusknopf 462 wird zum Einstellen des Beginns und der Beendigung der Blutpulswellenanalysefunktionen verwendet. Der Anzeigeumschaltknopf 464 führt dieselbe Funktion wie der Anzeigeumschaltknopf 456 in Ausführungsform 1 aus, indem er die Einzelheiten der Anzeige auf der Zeichenanzeige 461b ändert, wenn das Gerät im Analysemodus arbeitet.
Der Pressdruck, der auf die Fingerkontaktfläche 51 ausgeübt werden sollte, wird auf entweder 67, 83, 100, 117 oder 133 g/cm² im Voraus eingestellt. In der folgenden Erklärung wird der Pressdruck auf den optimalen Druck für die Blutpulswellenerfassung eingestellt. In der Folge sind dies 83 g/cm². Da der Pressdruck entsprechend der Kraft eingestellt ist, mit der der Benutzer seine Fingerspitze auf die Fingerkontaktfläche 51 legt, sind Messungen schwer durchzuführen, wenn kein annehmbarer Bereich für jeden der obengenannten Pressdrücke bereitgestellt werden kann. Somit ist der annehmbare Bereich für jeden der obengenannten Pressdrücke ± 2 g/cm².
Die CPU 440 sendet Nachrichtendaten zu der Anzeigesteuerschaltung 449, die in 97 dargestellt ist, um den Benutzer durch die Schritte der Analyse zu führen, grafische Daten, die dazu dienen, die Presskraft des Benutzers auf die Fingerkontaktfläche 51 auf einen geeigneten Wert zu lenken, und dergleichen. Die Anzeigesteuerschaltung 449 bildet Anzeigedaten aus diesen Anzeigeinformationen und gibt diese an die Zeichenanzeige 461b aus.
Wie in 106 dargestellt ist, wird ein Drucksignal P, das von dem Verformungsmessinstrument 57 ausgegeben wird, beim A/D-Wandler 465 in ein digitales Signal umgewandelt und zu der CPU 440 gesendet.
Betrieb des Gerätes
(1) Vorverarbeitung
Zur Durchführung der Blutpulswellenmessungen zu einem festgelegten Zeitpunkt an jedem Tag, wenn eine Energiequelle oder dergleichen eingeführt wird, leitet die CPU 440 die Uhrenschaltung 446 an, alle zwei Stunden, zum Beispiel beginnend um 8:00 bis 22:00, ein Unterbrechungssignal zu erzeugen. Da die Blutpulswellenmessungen in dieser Ausführungsform ausgeführt werden, indem der Benutzer seinen Finger gegen eine Fingerkontaktfläche presst, wird die Zeit für die Messungen nicht für die Nachtstunden eingestellt.
(2) Messung der Blutpulswellen
Zur Messung der Blutpulswellen in einem festgelegten Zeitintervall (zum Beispiel 2 Stunden), wenn die Energiequelle oder dergleichen eingeführt wird, leitet die CPU 440 die Uhrenschaltung an, alle zwei Stunden, beginnend zum Beispiel um 12:00, ein Unterbrechungssignal zu erzeugen.
1. Aufnahme der Blutpulswellenformenss
Wenn die Uhrenschaltung 446 ein Unterbrechungssignal zu der CPU 440 zum Beispiel um 14:00 erzeugt, nimmt die CPU 440 die Blutpulswelle in der im Voraus spezifizierten Zeitperiode auf dieselbe Weise auf wie in Ausführungsform 1.
Zunächst informiert die CPU 440 den Benutzer, dass es Zeit für die Blutpulswellenmessung ist. Die CPU 440 zeigt eine Nachricht, wie "Messung des Blutpulses" oder dergleichen in der Zeichenanzeige 461b an. Sobald der Benutzer die Nachricht sieht, presst er den Analysemodusknopf 462, wodurch die Vorrichtung betriebsbereit wird. Wenn der Analysemodusknopf 463 wieder an diesem Punkt gedrückt wird, kehrt die Uhr in den normalen Betrieb zurück, während, wenn der Analysemodusknopf 463 gedrückt wird, während die Analyse läuft, der Analysebetrieb unterbrochen wird und die Uhr in ihren Normalbetrieb zurückkehrt.
Wenn anschließend eine Nachricht vom Operator 447 vorliegt, dass der Analysemodusknopf 364 gedrückt wurde, zeigt die CPU 440 die Nachricht "Pressen bis 2" auf der Zeichenanzeige 461b an. Sobald der Benutzer die Nachricht sieht, legt er seinen Finger auf die Fingerkontaktfläche 51, wodurch der Widerstandswert des Verformungsmessinstruments 57 geändert wird, das in der Uhr aufgenommen ist. Die CPU 440 erfasst diese Änderung im Druck aus dem Ausgang vom A/D-Wandler 465 und ändert die Zeichenanzeige 461b in eine grafische Anzeige, wie in 107A dargestellt ist. Die umgekehrten Dreiecke, die mit m1 bis m5 in dieser Figur bezeichnet sind, benennen die Messpunkte entsprechend 67, 83, 100, 117 und 133 g/cm² von links ausgehend.
Wenn der Benutzer dann die Presskraft seines Fingers allmählich erhöht, werden balkenförmige Markierungen, die durch das Symbol PM (siehe 107A) angegeben sind, der Reihe nach von links angezeigt, wobei die Anzahl der Markierungen, die angezeigt wird, dem tatsächlichen Ausmaß des Pressdrucks entspricht. Unter Verwendung dieser Markierungen als Referenz presst der Benutzer seinen zweiten Finger gegen die Fingerkontaktfläche 51, bis die Anzeige der PM-Markierung die Position erreicht, die mit m2 markiert ist, die den zweiten Messpunkt angibt (siehe 107B).
Sobald die PM-Markierung durch die m2-Position angezeigt wird, gibt dies an, das der aktuelle Pressdruck innerhalb des annehmbaren Bereichs (83 ± 2 g/cm²) der Messung für den zweiten Messpunkt liegt. Wenn im Gegensatz dazu der Pressdruck etwas außerhalb dieses Bereichs liegt, flimmert die PM-Markierung, die der Soll-PM-Markierung vorangeht.
Sobald erfasst wird, dass der Pressdruck innerhalb des annehmbaren Bereichs für die Messung für eine bestimmte kurze Zeitperiode geblieben ist, beendet die CPU 440 die grafische Anzeige in der Zeichenanzeige 461b und zeigt stattdessen eine "Bleiben Sie ruhig" Nachricht an.
Wenn der Benutzer seinen Finger in dieser kurzen Zeitperiode bewegt, wodurch der Pressdruck von dem annehmbaren Bereich für die Messung abweicht, wird eine "Versuchen Sie es bitte erneut" Nachricht auf der Zeichenanzeige 461b angezeigt. Die Anzeige auf der Zeichenanzeige 461b schaltet wieder zu der zuvor beschriebenen grafischen Anzeige, so dass der Benutzer den Pressdruck seines Fingers einstellen muss, bis die PM-Markierungen wieder bis zu der m2-Position angezeigt werden.
Sobald der Pressdruck konstant ist, wird die Blutpulswellenmessung ausgeführt. Der Messbetrieb ist derselbe wie in Ausführungsform 1. Die CPU 440 stellt eine im Voraus festgelegt Zeit in der Zeitschaltung 446 ein und das Blutpulswellensignal vom A/D-Wandler 444 wird im Datenspeicher 445 nur während dieser Zeitperiode aufgenommen.
(3) Analyse der Blutpulswellenform
Anschließend berechnet die CPU 440 der Reihe nach LF, HF, LF/H, RR50 und die Blutpulsrate auf dieselbe Weise wie in Ausführungsform 1 und speichert diese Werte im Datenspeicher 445 gemeinsam mit der Zeit der Messung.
Auf diese Weise wird die regelmäßige Messung des physiologischen Zustandes ausgeführt.
(4) Anzeige der gemessenen Ergebnisse
Wenn der Benutzer den Analysemodusknopf 463 drückt, um seinen aktuellen physischen Zustand zu erfahren, löscht die CPU 440 die Zeichenanzeige 461b. Da der Knopf zu einem Zeitpunkt gedrückt wird, der nicht der regulären Blutpulswellenmesszeit entspricht, erkennt die CPU 440, dass das Drücken des Knopfes die Absicht des Benutzers anzeigt.
1. Erfassen der aktuellen Werte des physiologischen Zustandes
Die CPU 440 führt die Messung der Blutpulswellen und die Analyse der Blutpulswellenformen wie in "(2) Messung der Blutpulswellen" und "(3) Analyse der Blutpulswellenformen" beschrieben durch. Das heißt, das Fingerspitzenplethysmogramm wird über ein festgelegtes Zeitintervall im Datenspeicher 445 aufgenommen, und die aktuellen Werte von LF, HF, LF/HF, RR50 und Blutpulsrate werden aus der Wellenformanalyse der Blutpulswelle berechnet.
2. Interpolationsverarbeitung
Die CPU 440 interpoliert die Werte für den physiologischen Zustand in der Vergangenheit auf dieselbe Weise wie oben in Ausführungsform 1 und berechnet dann den physiologischen Zustand zur selben Tageszeit wie die aktuelle Zeit. Der gleitende Durchschnitt für jeden physiologischen Zustand wird erhalten.
3. Grafische Anzeige
Wenn der Benutzer den Anzeigeumschaltknopf 464 drückt, werden Grafiken des physiologischen Zustandes, wie in 99 bis 104 dargestellt ist, auf der Zeichenanzeige 461b in derselben Reihenfolge, wie in Ausführungsform 1 angeführt, angezeigt.
Wie zuvor erklärt, ist es mit Hilfe der vorangehenden Ausführungsformen für einen Benutzer möglich, seinen physischen Zustand jederzeit auf seinen Wunsch zu prüfen, indem die Ergebnisse der Analyse angezeigt werden. Da ferner sowohl der aktuelle Status wie auch der gleitende Durchschnitt des physiologischen Zustandes über eine im Voraus festgelegte Zeitperiode in der Vergangenheit gemeinsam angezeigt werden, ist es für den Benutzer möglich, quantitativ seinen aktuellen Gesundheitszustand im Vergleich zu seinem normalen Gesundheitszustand zu erfassen. Da ferner der Übergang im physiologischen Zustand angezeigt werden kann, kann der Benutzer jederzeit wissen, wie sich der Zustand seiner Gesundheit kürzlich geändert hat.
(Modifizierungen)

1. Das Gerät gemäß der ersten Ausführungsform kann in ein Accessoire oder eine Brille eingebaut werden.
2. Die Anzeige der Grafiken, die in 99 bis 104 dargestellt sind, kann zur regulären Zeit der Messung der Blutpulswelle durchgeführt werden.
3. In jeder der obengenannten Ausführungsformen wurden Grafiken zur Anzeige der analysierten Ergebnisse hinsichtlich einer direkten Visualisierung verwendet. Es kann jedoch auch zum Beispiel eine numerische Anzeige verwendet werden.
4. Es kann auch eine Konstruktion bereitgestellt werden, in der jeder der Maximal- und Minimalwerte im physiologischen Zustand in der vergangenen Woche erfasst wird, und ein Summer ertönt oder eine Warnungsanzeige bereitgestellt wird, wenn der aktuelle Wert größer als der Maximalwert oder kleiner als der Minimalwert ist. Dadurch ist es möglich, eine Warnung an den Benutzer auszugeben, wenn sein aktueller physiologischer Zustand deutlich von seinem jüngsten physiologischen Zustand abweicht. Ferner ist es auch möglich, eine Konstruktion bereitzustellen, in der, in Übereinstimmung mit dem Diagnosegerät in Teil 1 der Benutzer benachrichtigt wird, dass sein physischer Zustand gut ist, wenn die aktuellen Werte für den physiologischen Zustand kleiner als der Maximalwert sind, der für die letzte Woche erhalten wurde, oder größer als der Minimalwert, der für die letzte Woche erhalten wurde, so dass ein guter physischer Zustand angezeigt wird. Durch Bereitstellen dieser Art von Benachrichtigung erhält der Benutzer psychologische Unterstützung, die zu einer Verbesserung seiner Lebensqualität beiträgt.
5. Der physiologische Zustand einer Person ist am Nachmittag und Abend anders. Daher kann eine Konstruktion bereitgestellt werden, in der die Maximal- und Minimalwerte für den Nachmittag und die Maximal- und Minimalwerte für den Abend erhalten werden. Der aktuelle Wert wird dann mit den Maximal- und Minimalwerten am Nachmittag oder den Maximal- und Minimalwerten am Abend, je nach der aktuellen Tageszeit, verglichen. Als Ergebnis ist es möglich, eine noch genauere Analyse des Gesundheitszustandes zu erhalten.
6. in den vorangehenden Ausführungsformen wurden die Blutpulswellen gemessen und der aktuelle physiologische Zustand wurde nach dem Drücken des Modusumschaltknopfes 455 berechnet. Als Ersatzverfahren können jedoch die Blutpulswellenformen konstant im Datenspeicher 445 aufgenommen werden, und die Wellenform über eine festgelegte Zeitperiode (zum Beispiel 30 Sekunden) konstant im Datenspeicher 445 gespeichert werden. Anstatt die Blutpulswellen erneut zu messen, wenn der Modusumschaltknopf 455 gedrückt wird, wird ferner der physiologische Zustand aus den gespeicherten Blutpulswellenformen berechnet. Als Ergebnis kann die Zeit zwischen dem Drücken des Knopfs durch den Benutzer bis zur Anzeige der Ergebnisse deutlich verringert werden.
7. Es kann eine Konstruktion bereitgestellt werden, so dass, wenn der Benutzer eine Anomalie feststellt, die Ergebnisse der Spektralanalyse von Variationen im RR-Intervall als Grafik angezeigt werden, so dass ein Arzt oder einer anderer medizinischer Fachmann eine Diagnose erstellen kann.
8. In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen konnten die Informationen, die auf der Zeichenanzeige 453 angezeigt werden, durch Drücken des Anzeigeumschaltknopfs 456 durch den Benutzer geändert werden. Es ist jedoch auch annehmbar, diesen Betrieb zu automatisieren, so dass die Anzeige von Informationen der Reihe nach in einem festgelegten Zeitintervall (zum Beispiel 5 Sekunden) ausgeführt wird. Daher entfällt die Notwendigkeit, einen Knopf zu betätigen, um die verschiedenen Informationen zu sehen.
9. Es ist auch annehmbar, die Vorrichtung so zu konstruieren, dass der Benutzer den Operator 447 verwenden kann, um die Vorrichtung zu informieren, dass er einen Ruhezustand in Vorbereitung zur Blutpulswellenmessung eingenommen hat. In diesem Fall ist es praktisch, auf der Anzeige 448 die Eignung der Umstände für Blutpulswellenmessungen anzuzeigen, wie aus dem Ausgangswert des Beschleunigungssensors 501 bestimmt wird, so dass der Benutzer eine Bestimmung vornehmen kann, ob er sich in einem geeigneten Ruhezustand befindet oder nicht. Ferner ist auch eine Konstruktion annehmbar, in der die CPU 440 konstant eine Erfassung eines Ruhezustandes unter Verwendung des Beschleunigungssensors 501 vornimmt, wobei die Blutpulswellenerfassung nur ausgeführt wird, wenn der Ruhezustand in einer im Voraus festgelegten Periode liegt. Es kann auch eine Konstruktion bereitgestellt werden, in der, anstatt auf den Ruhezustand zu warten, die Messung der Blutpulswellen und der physischen Aktivität über eine im Voraus festgelegte Zeitperiode erfolgt, und diese gemessenen Werte gemeinsam im Datenspeicher 445 gespeichert werden. Auf der Basis der gespeicherten gemessenen Ergebnisse für die physische Aktivität werden nur die Ergebnisse für Blutpulswellen, die gemessen wurden, wenn sich der Benutzer für ein festgelegtes Zeitintervall im Ruhezustand befunden hat, gewählt, um die Blutpulswelleninformationen zu erhalten.
10. Wie in der vorangehenden Vorrichtung erklärt wurde, kann auch ein Uhrenzeiger, wie in 95, anstelle einer Balkengrafik verwendet werden, um den Benutzer in den Fällen von 99 bis 102 zu benachrichtigen (d.h., LF/HF, LF, HF, RR50 und Blutpulsratenindikatoren).

ABSCHNITT 2: Kontrolle des physiologischen Zustandes
In diesem Abschnitt wird eine Reihe von Geräten zur Kontrolle des physiologischen Zustandes durch Arzneimittelverabreichung, Abgabe eines Dufts oder dergleichen erklärt. Diese Geräte diagnostizieren den physiologischen Zustand aus den Ergebnissen einer Analyse der Blutpulswellen und führen die Kontrolle des physiologischen Zustandes auf der Basis der Ergebnisse dieser Diagnose durch.
In den Arzneimittelverabreichungs- und Arzneimittelabgabevorrichtungen, die in der Folge erklärt werden, kann eine Mikropumpe als allgemeines Antriebsmittel bei der Arzneimittelverabreichung oder der Abgabe eines Dufts verwendet werden. Bevor die verschiedenen Vorrichtungen erklärt werden, werden daher zunächst die Mikropumpe und der Antrieb zu deren Antrieb erklärt.
Teil 1 Mikropumpe
(1) Mikropumpenstruktur
108 ist ein Schnittdiagram der Mikropumpe 501, die eine Schichtstruktur hat, die aus einer Grundplatte 502, einem Dünnfilm 503 und einer Oberflächenplatte 504 besteht.
Die Grundplatte 502 besteht aus einer Glasbasis mit einer Dicke von zum Beispiel 1 mm und ist mit einer Eingangsbeziehungsweise Ausgangsöffnung 505 und 506 bereitgestellt. Schläuche 5050T und 506T sind an diese Öffnungen mit Hilfe eines Klebstoffs geklebt, so dass es zu keinem Auslecken kommt.
Der Film 503 besteht aus einer Si-Basis mit einer Dicke von zum Beispiel 0,3 mm. Ein Eingangsventil 507 und ein Ausgangsventil 508 und eine dazwischen liegende Membran wurden auf dem Dünnfilm 503 mit Hilfe eines Ätzverfahrens gebildet. Eine Pumpenkammer 522 und ein Pumpenströmungssystem, das daran angeschlossen ist, sind unter der Membran 509 gebildet. Ein Piezoelement vom Piezoscheibentyp 526 ist an den oberen Abschnitt der Membran 509 als Antriebsmittel gebunden.
Ein Eingangsventil 507 ist an einer Abdeckungsbasis 502 gebildet. Ein Verbindungsloch 518 ist ungefähr in der Mitte der oberen Oberfläche des Eingangsventils 507 gebildet, während ein Ventil 516 nach unten ragend gebildet ist, so dass es das Verbindungsloch 518 umgibt. Die Spitze des Ventils 516 erstreckt sich bis zur Basis 502. Eine Kammer 517 ist durch die seitliche Seite des Eingangsventils 507 und das Ventil 516 gebildet. Die Kammer 517 ist an die Eingangsöffnung 505 durch ein Strömungssystem angeschlossen, das nicht dargestellt ist. Das Ausgangsventil 508 ist aus einem kappenförmigen Ventil 525 gebildet, das den Eingang zu der Ausgangsöffnung 506 bedeckt.
Eine Oberflächenplatte 504, die aus derselben Art von Glasplatte wie die Basis 502 besteht, ist an den Dünnfilm 503 unter Verwendung einer Anodenbindungsmethode geklebt. Die obere Wand eines Abschnitts des Strömungspfades des obengenannten Pumpenströmungssystems ist durch die Oberflächenplatte 504 gebildet. Ein Fenster 528 ist an dem Punkt, der der Membran 509 entspricht, auf der Oberflächenplatte 504 gebildet. Das Piezoelement 526 ist an die Oberfläche der Membran 509 geklebt, die durch das Fenster 528 frei liegt. Die Dicke der Oberflächenplatte 504 ist etwa 1 mm.
Nun wird der Betriebserfassungsschalter 550 erklärt. Der Betriebserfassungsschalter 550 ist bereitgestellt, um das Trennungsverhalten des Ausgangsventils 508 zu erfassen, und besteht aus einem Fortsatz 551, der von dem oberen Abschnitt der Trennwand nach außen ragt, einer Elektrode 552, die an die Oberfläche des Fortsatzes 551 geklebt ist, und einer hinteren Elektrode 553, die an den Boden der oberen Oberflächenplatte 504 gegenüber der Elektrode 552 geklebt ist.
Wie in der Folge erklärt wird, wird ein Ausgangsblutpuls von einer Oszillationsschaltung 564 an die Elektroden 552 und 553 über den Kondensator C und den Widerstand R angelegt, die in 109 dargestellt sind. Verschiedene Grenzflächenmaterialien können für die Elektroden 552 und 553 verwendet werden, wie Pt-Ir, W, Ta, Ni, Pt, Pd, Mo, Ti, polykristallines Si, WSi₂, CP1, CP2 und dergleichen.
(2) Struktur des Gerätes
109 zeigt die Struktur des Antriebs zum Antreiben Mikropumpe 501. In dieser Figur bildet die gesamte Schaltung, die mit dem Bezugszeichen 500 (600) versehen ist, die Arzneimittelverabreichungsvorrichtung oder den Duftspender im Inneren der Vorrichtung.
In 109, ist 501 eine Mikropumpe wie zuvor erklärt. Eine Eingabeöffnung 505 ist in einen Tank 561 über einen Schlauch 505T eingesetzt, während eine Ausgabeöffnung 506 an den Schlauch 506T angeschlossen ist.
Wenn das Gerät zum Verabreichen eines Arzneimittels verwendet wird, ist der Schlauch 506T mit einer Injektionsnadel 562, wie in der Figur dargestellt, für diesen Zweck verbunden. Wenn andererseits das Gerät zur Abgabe eines Dufts verwendet wird, ist die Spitze des Schlauchs 506T stattdessen nahe einer Sprühöffnung (die in der Folge erklärt wird) zur Abgabe eines Dufts angeordnet.
Wenn die Antriebsschaltung 563 einen Antriebsbefehl von einer externen Vorrichtung, wie einem Mikrocomputer, empfängt, erzeugt sie einen Antriebsblutpuls mit festgelegtem Pegel (etwa 100 V), der dem Piezoelement 526, dem Antriebsmittel der Mikropumpe 501, zugeleitet wird.
Die Oszillationsschaltung 564 erzeugt mehrere Blutpulse, die Perioden aufweisen, die kürzer als die Blutpulsbreite des Antriebsblutpulses ist. Die erzeugten Blutpulse werden an den Betriebserfassungsschalter 550 der Mikropumpe 501 über den Kondensator C und den Widerstand R angelegt. Der Betriebserfassungsschalter 550 ist so konstruiert, dass er nur für eine festgelegte Zeitperiode in einen EIN-Zustand gelangt, jedes Mal, wenn Fluid aus der Ausgabeöffnung 506 der Mikropumpe 501 ausgestoßen wird. Wenn daher die Mikropumpe 501 normal arbeitet, wird ein Antriebsblutpuls an sie angelegt, wobei der Druck an einem Ende des Betriebserfassungsschalters 550 jedes Mal fällt, wenn Fluid ausgestoßen wird.
Eine Anomalieerfassungsschaltung 565 stellt die Spannung an beiden Enden des Betriebserfassungsschalters 550 ein. Wenn der Pegel der Spannung, die aufgrund dieser Einstellung erhalten wird, sich nicht im Laufe der Zeit in Bezug auf den Antriebsblutpuls ändert, wird ein Anomalieerfassungssignal ausgegeben. Dieses Anomalieerfassungssignal wird zu einem Mikrocomputer oder dergleichen gesendet, der die Mikropumpe steuert.
(3) Betrieb der Mikropumpe und Antrieb
Zunächst erzeugt die Antriebsschaltung 563 einen Antriebsblutpuls mit festgelegtem Pegel (etwa 100 V), wenn sie einen Antriebsbefehl von einem Mikrocomputer oder dergleichen empfängt, der extern zu der Mikropumpe bereitgestellt ist. Der erzeugte Antriebsblutpuls wird dem Piezoelement 526 der Mikropumpe 501 zugeleitet. Wenn dieser Antriebsblutpuls angelegt wird, verformt sich das Piezoelement 526, wie in 110 dargestellt ist, und biegt sich zu der Membran 509.
Infolgedessen steigt der Druck im Inneren der Pumpenkammer 522, wodurch die Trennwand des Ausgangventils 508 nach oben gehoben wird und das Ventil 525 sich von der Basis 502 weg bewegt. Das Fluid (Arzneimittel, Duft, usw.) im Inneren der Pumpenkammer 522 fließt durch die Öffnung zwischen dem Ventil 525 und der Basis zu der Ausgabeöffnung 506 und wird über 506T ausgegeben, wenn die Vorrichtung zur Abgabe eines Dufts verwendet wird, oder über eine Injektionsnadel 562 verabreicht, wenn die Vorrichtung zur Arzneimittelverabreichung verwendet wird.
Wenn der Antriebsblutpuls fällt, kehrt die Membran 509 in ihre ursprüngliche Form zurück, wie in 111 dargestellt ist, wodurch ein negativer Druck in der Pumpenkammer 522 entsteht. Infolgedessen wird das Ventil 525 des Ausgangsventils 508 gegen die Basis 502 gepresst, wodurch die Ausgabeöffnung 506 verschlossen wird. Wenn im Gegensatz dazu die Trennwand des Eingangsventils 507 nach oben gehoben wird, bewegt sich das Ventil 516 weg von der Basis 502. Infolgedessen fließt Fluid von der Eingabeöffnung 505 und wird über das Verbindungsloch 518 und den Raum zwischen dem Ventil 516 und der Basis 520 nach oben in die Pumpenkammer 522 entleert. Danach werden das Austreiben und die Aufnahme des Fluids wie oben jedes Mal wiederholt, wenn ein Antriebsblutpuls angelegt wird.
Während des Betriebs der Mikropumpe 501 wird die Spannung an den Enden des Betriebserfassungsschalters 550 durch die Anomalieerfassungsschaltung 565 überwacht. Wenn das Fluid aufgrund einer Verstopfung des Schlauchs oder der Nadel nicht reibungslos ausgestoßen wird, kommt es zu einer Abweichung von dem normalen Verhältnis zwischen der Zeitsteuerung für die Erzeugung des Antriebsblutpulses und der Zeitsteuerung für den Zeitpunkt, zu dem der Betriebserfassungsschalter 550 in einen EIN-Zustand gelangt. Wenn die Anomalieerfassungsschaltung 565 diese Abweichung erfasst, wird ein Anomalieerfassungssignal an den Mikrocomputer usw. ausgegeben.
Teil 2 Vorrichtung zur Arzneimittelverabreichung gemäß der Erfindung
Das Verhalten des Kreislaufsystems bei Personen, die an hohem Blutdruck, Herzversagen oder anderen Erkrankungen leiden, die mit dem Kreislaufsystem in Zusammenhang stehen, ist häufig instabil. Daher ist eine konstante Überwachung notwendig um sicherzustellen, dass der Zustand des Patienten nicht kritisch wird. Es gibt eine Reihe von Faktoren, die das Verhalten des Kreislaufsystems beeinflussen können, zu welchen α-Rezeptoren, β-Rezeptoren, Cholinrezeptoren, ACE-Rezeptor und dergleichen zählen. Durch Verabreichung von Mitteln an den Patienten, die auf den Kreislauf wirken, wie α-Blockern, β-Blockern, Kalziumblockern und ACE-Inhibitoren, ist es möglich, den Zustand des Kreislaufsystems zu kontrollieren, um dessen Verhalten zu stabilisieren.
Da die Verabreichung eines Mittels, das auf den Kreislauf wirkt, zeitgerecht ausgeführt werden muss, wenn der Zustand des Patienten von einem normalen Zustand abgewichen ist, muss der medizinische Fachmann konstant den Zustand des Patienten überwachen. Daher ist dies eine arbeitsaufwändige Tätigkeit. Ferner wird im Falle eines Patienten, dessen Zustand ernsthaft ist, die Verabreichung von Mitteln, die auf den Kreislauf wirken, so häufig ausgeführt, dass sie annähernd als konstant betrachtet wird. Für diese Patienten ist es oft notwendig, dass sie im Bett bleiben, nur um ihre Medikation zu erhalten.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wurde angesichts der zuvor beschriebenen Umstände entwickelt. Diese Vorrichtung überwacht den Zustand des Kreislaufsystems eines Patienten, und führt die Arzneimittelverabreichung nach Bedarf auf der Basis der Ergebnisse dieser Überwachung aus, wodurch der Zustand des Kreislaufsystems des Patienten in Bezug auf den Blutdruck usw. stabilisiert wird. Zu diesem Zweck bestimmt diese Vorrichtung, ob der Zustand des Patienten einer ist, der einer Medikation bedarf, und verabreicht dann auf der Basis der Ergebnisse der Bestimmung ein Mittel, das auf den Kreislauf wirkt, wie einen α-Blocker oder einen β-Blocker. Ein "Mittel, das auf den Kreislauf wirkt", wie hier angeführt, enthält Arzneimittel und Hormone, die entweder direkt oder indirekt auf das Kreislaufsystem wirken.
Wenn ein Arzneimittel verabreicht wird, wird eine Erfassung der Blutpulswellenform durchgeführt, wobei die Arzneimittelverabreichung mit dem Blutpulsausgang von Blut synchronisiert ist, das vom Herzen kommt (Blutpulszyklus), so dass die Arzneimittelverabreichung zwischen aufeinanderfolgenden Blutpulsintervallen (d.h., zwischen aufeinanderfolgenden Blutpulswellen) ausgeführt wird. Infolgedessen kann die Arzneimittelverabreichung ausgeführt werden, wenn der Blutgefäßdruck des hypodermalen Gewebes gering ist.
Ausführungsform 1
Zusammenfassung der Vorrichtung
Das Gerät zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung gemäß dieser Ausführungsform verwendet die zuvor beschriebenen LF-, HF-, [LF/HF]- und RR50-Werte als physiologischen Zustand um Änderungen in der Blutpulswelle zu beobachten. Der wache oder sedierte Zustand des Patienten, der aus diesen verschiedenen Werten erhalten wird, wird bei der Kontrolle der Arzneimittelverabreichung verwendet.
Mit anderen Worten, LF, HF, [LF/HF] und RR50 werden durch Messen der Blutpulswelle des Patienten in regelmäßigen Intervallen berechnet. Wenn sich der Patient im sedierten Zustand befindet, wie aus diesen physischen Zuständen bestimmt wird, wird dem Patienten ein α-Blocker verabreicht, um den Erregungszustand der α-Rezeptoren zu beruhigen. Wenn sich der Patient im Gegensatz dazu im wachen Zustand befindet, wird ein β-Blocker verabreicht, um den Erregungszustand der β-Rezeptoren zu beruhigen. Auf dies Weise wird der Kreislaufzustand in Bezug auf den Blutdruck und dergleichen stabilisiert.
Struktur des Gerätes
112 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Gerätes zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung 700 in dieser Ausführungsform zeigt. Ein Speicher 701 ist aus einem batteriegestützten RAM oder dergleichen gebildet und ist ein nicht flüchtiger Speicher. Der Speicher 701 wird zur vorübergehenden Speicherung von Steuerdaten verwendet, wenn der Mikrocomputer 705 jedes der Teile in dem Gerät zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung 700 steuert. Der gewünschte Wert (zum Beispiel der Wert zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Patient bei guter Gesundheit befunden hat, oder ein Durchschnittswert, der aus einer Anzahl gesunder Testsubjekte bestimmt wird), wenn der Patient, dem eine Medikation für mindestens eines von LF, HF [LF/HF] und RR50 zu verabreichen ist, wird im Voraus in einem bestimmten Aufzeichnungsbereich des Speichers 701 gespeichert.
Zusätzlich zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung unter Verwendung des physiologischen Zustandes, in dem die Einzelheiten wie oben festgelegt sind, kann das Gerät zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung 700 auch den physiologischen Zustand aus der Blutpulswelle extrahieren, die von einem Patienten erhalten wird, und den physiologischen Zustand, der auf diese Weise gebildet wird, zum Kontrolle der Arzneimittelverabreichung verwenden. Der physiologische Zustand, der auf diese Weise gebildet wird, wird in einem bestimmten Aufzeichnungsbereich des Speichers 701 gespeichert.
Der Eingabeabschnitt 702 ist ein Eingabemittel, das zur Eingabe von Befehlen in den Mikrocomputer 705 bereitgestellt ist und besteht zum Beispiel aus einer Tastatur.
Der Ausgabeabschnitt 703 ist ein Ausgabemittel, das aus einem Drucker, eine Anzeigevorrichtung oder dergleichen besteht. Er steht unter der Steuerung des Mikrocomputers 705 und führt die Aufzeichnung des physiologischen Zustandes, der vom Patienten erhalten wird, die Aufzeichnung der Arzneimittelverabreichung, die Anzeige einer Blutpulswelle und dergleichen aus.
Der Wellenformextraktionsspeicher 704 steht unter der Steuerung des Mikrocomputers 705 und nimmt die Blutpulswellensignale auf, die vom Blutpulswellendetektor 710 ausgegeben werden, und extrahiert die Blutpulswellen eines einzigen Schlages von dem aufgenommenen Signal und zeichnet diese auf. Die Einzelheiten des Wellenformextraktionsspeichers 704 sind in Kapitel 3, Abschnitt 1, Teil 2 besprochen.
Der Mikrocomputer 705 steuert jedes Teil im Inneren des Gerätes 700 in Übereinstimmung mit Befehlen, die über den Eingabeabschnitt 702 eingegeben werden. Der Mikrocomputer 705 enthält eine Uhrenschaltung und führt jede der Verarbeitungen, die in der Folge beschrieben sind, jedes Mal aus, wenn eine festgelegte Zeitperiode verstrichen ist, wenn sich das Gerät im Betriebsmodus zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung befindet.
1. Steuerung der Verarbeitung zur Aufnahme eines Blutpulswellensignals und zum Extrahieren der Blutpulswelle eines Schlages durch den Wellenformextraktionsspeicher 704
Spitzenwertinformationen werden im internen Speicher jedes Mal gespeichert, wenn eine Blutpulswellenspitze vom Wellenformextraktionsspeicher 704 erfasst wird.
2. Frequenzanalyse der Blutpulswelle und Bestimmung des Zustandes des Patienten
Auf der Basis der obengenannten Spitzenwertinformationen werden die Wellenformwerte der Blutpulswelle kontinuierlicher Schläge aus dem Wellenformextraktionsspeicher 704 gelesen und der physiologische Zustand wird berechnet. Der erhaltene physiologische Zustand und der erwünschte physiologische Zustand, der im Voraus im Speicher 701 gespeichert wurde, werden verglichen, und es erfolgt eine Bestimmung, ob sich der Patient im sedierten Zustand befindet oder nicht.
3. Kontrolle der Arzneimittelverabreichung
Wenn auf der Basis der vorangehenden Bestimmung angenommen wird, dass sich der Patient in einem wachen Zustand befindet und sein Blutdruck einen Wert erreicht hat, dass eine Arzneimittelverabreichung notwendig ist, wird ein Antriebsbefehl zu dem zweiten Arzneimittelspender 600 geleitet, wobei dann ein β-Blocker verabreicht wird. Wenn im Gegensatz dazu angenommen wird, dass sich der Patient in einem sedierten Zustand befindet und sein Blutdruck einen Wert erreicht hat, dass eine Arzneimittelverabreichung notwendig ist, wird ein Antriebsbefehl zu dem ersten Arzneimittelspender 500 geleitet, wobei dann ein α-Blocker an den Patienten verabreicht wird.
Der erste Arzneimittelspender 500 und der zweite Arzneimittelspender 600 sind aus einer Mikropumpe, die in Teil 1 beschrieben ist, und einem Antrieb gebildet. Der erste Arzneimittelspender 500 dient zur Verabreichung eines α-Blockers, während der zweite Arzneimittelspender 600 zur Verabreichung eines β-Blockers dient. Der Tank 561, der in 109 dargestellt ist, ist mit einem flüssigen α- oder β-Blocker gefüllt.
Die I/O-Schnittstelle 706, die ausführlich in Kapitel 5, Abschnitt 3 erklärt ist, ist bereitgestellt, um eine Kommunikation mit einer externen Vorrichtung auszuführen. Durch Verwendung der I/O-Schnittstelle 706 können die Informationen über den physiologischen Zustand und dergleichen, die im Speicher 701 gespeichert sind, zu einer externen Vorrichtung übertragen werden.
Der Detektor der physischen Aktivität 707 ist ein Beispiel für einen Detektor der physischen Aktivität, der die physische Aktivität der Benutzer des Gerätes aufnimmt. Der Detektor der physischen Aktivität 707 wandelt den gemessenen Wert der physischen Aktivität des Benutzers in ein digitales Signal um und sendet es zum Mikrocomputer 705.
Betrieb des Gerätes
(1) Arzneimittelverabreichung unter Verwendung eines festgelegten physiologischen Zustandes
Wenn der Benutzer des Gerätes keinen bestimmten Modus angegeben hat, kontrolliert das Gerät zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung 700 die Arzneimittelverabreichung an den Patienten, wie in der Folge erklärt, auf der Basis eines festgelegten physiologischen Zustandes, der im Voraus im Speicher 701 gespeichert ist. Wenn der Tank 561 bei der Arzneimittelverabreichung getauscht wird, gibt der Benutzer einen Befehl, der diese Tatsache angibt, über den Eingabeabschnitt 702 ein. Der Mikrocomputer 705 empfängt diesen Befehl und schreibt als Ergebnis den Anfangswert des verbleibenden Volumens (äquivalent der Kapazität des vollen Tanks) von α- und β-Blockern in den Speicher 701.
Wie zuvor beschrieben, enthält der Mikrocomputer 705 eine Uhrenschaltung, die Zeitgeberunterbrechungssignale immer dann erzeugt, wenn eine festgelegte Zeitperiode verstrichen ist. Infolge der Erzeugung von Zeitgeberunterbrechungssignalen führt der Mikrocomputer 705 das Zeitgeberunterbrechungsprogramm aus, das in 113 dargestellt ist.
Zuerst fährt die Verarbeitung mit Schritt S721 fort, wo der Mikrocomputer 705 eine Verarbeitung zum Erfassen von Wellenformen und der Spitzenwertinformationen für diese ausführt. Die Einzelheiten dieser Operation sind in Kapitel 3, Abschnitt 1 besprochen. Wenn hier die Blutpulswelle gemessen wird, liest der Mikrocomputer 705 den Ausgang des Detektors der physischen Aktivität 707 und zeichnet diesen im Speicher 701 auf. Der Mikrocomputer 705 bestimmt dann, ob der Ausgangswert des Detektors der physischen Aktivität 707 anzeigt, dass sich der Benutzer im Ruhezustand befindet. Da es Bedenken gibt, dass die Messung der Blutpulswelle nicht exakt sein könnte, wenn sich der Benutzer nicht im Ruhezustand befindet, verwendet der Mikrocomputer 705 den Ausgabeabschnitt 703, um den Benutzer zu benachrichtigen, wenn er nicht ausreichend ausgeruht ist. Danach bestätigt der Benutzer, dass er sich im Ruhezustand befindet, wonach die Blutpulswellen gemessen werden.
Die Verarbeitung fährt dann mit Schritt S722 fort, wo der Mikrocomputer 705 eine Verarbeitung zum Lesen der Wellenformen und eine Analyse der Blutpulswellenformen ausführt. Mit anderen Worten, der Mikrocomputer 705 analysiert die Blutpulswellenform, die im Speicher 701 gespeichert ist und berechnet LF, HF, [LF/HF] und RR50.
Die Einzelheiten dieser Operation sind in Kapitel 3, Abschnitt 1 und Kapitel 4, Abschnitt 2 beschrieben.
Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt S723 fort, wo der Mikrocomputer 705 den physiologischen Zustand, der in Schritt S722 erhalten wurde, gemeinsam mit den Informationen, die den aktuellen Tag und die Zeit anzeigen, speichert.
Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt S724 fort, wo der Mikrocomputer 705 auf den Ausgang der Zeitschaltung, und die Zeit der vorangehenden Arzneimittelverabreichung, die im Speicher 701 gespeichert ist, Bezug nimmt und dann bestimmt, ob eine spezifische Zeitperiode seit der vorangehenden Verabreichung verstrichen ist oder nicht. Wenn die Ergebnisse dieser Bestimmung JA sind, fährt die Verarbeitung mit Schritt 725 fort, während, wenn die Ergebnisse NEIN sind, das Zeitgeberunterbrechungsprogramm endet. Auf diese Weise wird eine Bestimmung ausgeführt, um eine kontinuierliche Verabreichung desselben Blockers zu verhindern, bevor das verabreichte Mittel Wirkung zeigt.
Die Verarbeitung fährt anschließend mit Schritt S725 fort, wo der aktuelle gemessene physiologische Zustand und der physiologische Zustand, der im Voraus im Speicher 701 gespeichert wurde, verglichen werden. Wenn die Ergebnisse dieses Vergleichs einen im Voraus spezifizierten Bereich überschreiten, so dass sich der Patient im sedierten Zustand befindet, fährt die Verarbeitung mit Schritt S726 fort. Die Blutdruckblutpulswelle des Patienten wird vom Blutpulswellendetektor 710 gemessen, um eine Blutdruckwelle zu erhalten. Wenn der Blutdruckwert derart ist, dass eine Arzneimittelverabreichung notwendig ist, wird ein Antriebsbefehl erzeugt und zu dem ersten Arzneimittelspender 500 bestimmte Male gesendet, mit der Menge an α-Blocker, die zu verabreichen ist, die auf der Basis der Häufigkeit berechnet wurde, mit der ein Antriebsbefehl erzeugt wurde. Wenn andererseits die Ergebnisse des obengenannten Vergleichs einen bestimmten Bereich überschreiten, so dass sich der Patient im wachen Zustand befindet, fährt die Verarbeitung mit Schritt S727 fort. Wenn, wie in Schritt S726 der Blutdruckwert des Patienten derart ist, dass eine Arzneimittelverabreichung notwendig ist, wird ein Antriebsbefehl zu dem zweiten Arzneimittelspender 600 bestimmte Male gesendet und auf dieser Basis die Menge an β-Blocker berechnet, die zu verabreichen ist. Wenn der physiologische Zustand nicht mit einer. der zuvor beschriebenen Situationen übereinstimmt, d.h., der Zustand normal ist, wird das Zeitgeberunterbrechungsprogramm beendet.
Wenn vom Mikrocomputer 705 ein Antriebsbefehl erzeugt wird, verabreichen der erste Arzneimittelspender 500 und der zweite Arzneimittelspender 600 die jeweiligen Blocker an den Patienten über den Schlauch 506 und die Injektionsnadel 562, die in 109 dargestellt sind. Infolge des Empfangs von Anomalieerfassungssignalen von diesen Spendern führt der Mikrocomputer 705 eine Alarmanzeige am Ausgabeabschnitt 703 aus, die den Benutzer auffordert, die Injektionsnadel 562 zu tauschen.
Anschließend, sobald die Schritte S726 und S727 beendet sind, fährt die Verarbeitung mit Schritt S728 fort, wo die Dosis der zu verabreichenden pharmakologischen Substanz auf der Basis der Häufigkeit, mit der ein Antriebsbefehl erzeugt wurde, berechnet wird. Die Dosierung, die Art des zu verabreichenden Blockers (α- oder β-Blocker) und die Zeit der Verabreichung werden dann im Speicher 701 als aufgezeichnete Informationen gespeichert, die sich auf die Arzneimittelverabreichung beziehen. Diese Informationen, die im Speicher 701 gespeichert sind, können vom Ausgabeabschnitt 703 in Übereinstimmung mit den Befehlen ausgegeben werden, die vom Eingabeabschnitt 702 eingegeben werden. Unter Bezugnahme auf diese aufgezeichneten Informationen bezüglich der Arzneimittelverabreichung kann der medizinische Fachmann alle Änderungen oder dergleichen erkennen, die bei dem Patienten eingetreten sind. In Schritt S708 wird die verbleibende Menge des Blockers, der in der aktuellen Arzneimittelverabreichung verwendet wird, aus dem Speicher 701 gelesen und die aktuelle Dosis wird von diesem Rest subtrahiert und als neuer Rest im Speicher 701 gespeichert. Sobald diese Restmenge unter einen im Voraus spezifizierten Bereich fällt, sendet der Mikrocomputer 705 einen Warnungsausgabebefehl an den Ausgabeabschnitt 703. Der Ausgabeabschnitt 703 verwendet eine Alarmanzeige oder dergleichen, die den Benutzer auffordert, den Tank 561 zu wechseln. Auf diese Weise kann der Tank 561 gewechselt werden, bevor das Arzneimittel verbraucht ist.
Das Zeitgeberunterbrechungsprogramm wird wie oben beendet. Danach wird das Programm wieder wiederholt, nachdem eine festgelegte Zeitperiode verstrichen ist.
(2) Parameteraufzeichnung/automatischer Betriebsmodus
Der Benutzer kann Befehle über den Eingabeabschnitt 702 eingeben, um den Betriebsmodus auf einen Parameteraufzeichnungsmodus/automatischen Betriebsmodus einzustellen. Im Betriebsmodus wird der physiologische Zustand auf der Basis der Blutpulswellen erzeugt, die vom Patienten erhalten wurden. Der derart erzeugte physiologische Zustand kann dann verwendet werden, um die Kontrolle der Arzneimittelverabreichung durchzuführen. Der Betrieb dieses Betriebsmodus wird nun erklärt.
Wenn die Kontrolle der Verabreichung der pharmakologischen Substanz im Betriebsmodus eingeleitet wird, ist es notwendig, den physiologischen Zustand zu erhalten. Wenn der Patient einen Punkt erreicht hat, an dem ein α- oder β-Block notwendig wird, gibt der medizinische Fachmann einen Befehl in den Eingabeabschnitt 702 ein, um den physiologischen Zustand zu erzeugen. Dadurch wird das Musteraufzeichnungsprogramm, das im Flussdiagramm von 114 dargestellt ist, vom Mikrocomputer 705 ausgeführt.
Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt S731 fort und die Wellenform- und Spitzenwerterfassungsverarbeitung wird ausgeführt. Anschließend wird in Schritt S732 der physiologische Zustand berechnet, indem eine Wellenformextraktionsverarbeitung und Wellenformanalyse über eine im Voraus spezifizierte Zeitperiode ausgeführt wird. Anschließend wird in Schritt S733 der physiologische Zustand, der in Schritt S732 erhalten wurde, im Speicher 701 aufgezeichnet. Die Einzelheiten der Verarbeitung in jedem dieser Schritte sind äquivalent den Schritten S721, S722 und S723 im Zeitgeberunterbrechungsprogramm ( 113). Daher wird eine ausführliche Beschreibung unterlassen.
Nach dem Erzeugen des physiologischen Zustandes im Speicher 701 auf diese Weise wird ein Befehl zum Starten der Kontrolle der Arzneimittelverabreichung über den Eingabeabschnitt 702 eingegeben. Dadurch wird das Zeitgeberunterbrechungsprogramm über eine festgelegte Zeitperiode, wie zuvor beschrieben, ausgeführt. In diesem Fall jedoch wird die Kontrolle der Arzneimittelverabreichung auf der Basis des physiologischen Zustandes ausgeführt, der auf diese Weise vom Patienten erhalten wird, und nicht auf der Basis eines festgelegten Wertes des physiologischen Zustandes, der im Voraus im Speicher 701 gespeichert wird.
Ausführungsform 2
Das Gerät gemäß dieser Ausführungsform ist so konstruiert, dass eine Trennung des Gerätes zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung in einen tragbaren Abschnitt und einen feststehenden Abschnitt möglich ist.
Struktur des Gerätes
Die Konstruktion des Gerätes zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung gemäß dieser Ausführungsform ist in 115 dargestellt. In dieser Figur ist das Bezugszeichen 720 eine feststehende Vorrichtung zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung, die in ihrer Position zum Beispiel neben einem Spitalsbett befestigt ist, während das Bezugszeichen 730 ein tragbares Gerät zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung bezeichnet, das der Patient mit sich trägt. Diese beiden Geräte haben ein Konstruktion ähnlich dem Gerät 700 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung, das in 112 dargestellt ist. Dieselben Bezugszeichen wurden bei Teilen verwendet, die gleich jenen des Gerätes 700 sind, und deren Erklärung wird unterlassen. Daher betrifft die folgende Erklärung nur jene Teile in den Geräten 720 und 730, die sich von dem Gerät 700 unterscheiden.
Eine I/O-Schnittstelle 706 (bereits erklärt) ist sowohl an dem feststehenden Gerät 720 wie auch an dem tragbaren Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung bereitgestellt, so dass ihre entsprechenden Mikrocomputer 705 dazwischen eine Kommunikation ausführen können. Wie zuvor erklärt, ist die I/O-Schnittstelle mit einem Mechanismus zum Zuordnen von Identifizierungsnummern für jeden Typ von Kommunikationsinformationen bereitgestellt. Wenn daher in dieser Ausführungsform eine Kommunikation drahtlos ausgeführt wird, kann das feststehende Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung mit mehreren tragbaren Geräten 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung durch zeitanteilige Nutzung kommunizieren.
Jedes der externen Geräte, wie Blutpulswellendetektor 710, erster Arzneimittelspender 500 und zweiter Arzneimittelspender 600, können an dem feststehenden Gerät 720 oder dem tragbaren Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung unter Verwendung von Kabeln 710C, 500C und 600C befestigt sein. In jedem dieser Kabel ist eine Signalleitung und eine elektrische Versorgungsleitung untergebracht. Das Senden und Empfangen von Signalen zwischen den Geräten zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung und jedem der externen Geräte wird über die Signalleitung ausgeführt, während die Zuleitung von Elektrizität über die elektrische Versorgungsleitung erfolgt.
Das tragbare Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung hat eine Batterie (nicht dargestellt), die mit Elektrizität über eine Ladeanschlussklemme 708d geladen wird. Das tragbare Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung hat auch eine Steuerung der elektrischen Versorgung 708b, die Elektrizität von dieser Batterie zu den Teilen im Inneren des Gerätes leitet und Elektrizität zu jedem der äußeren Geräte über jede der elektrischen Versorgungsleitungen in den Kabeln leitet. Da das tragbare Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung unter Verwendung der Batterie als Stromquelle arbeitet, ist es notwendig, Energie zu sparen. Somit wird die Steuerung der Zufuhr von elektrischer Energie von der Steuerung der elektrischen Versorgung 708b durch den Mikrocomputer 705 ausgeführt. Mit anderen Worten, unter der Steuerung des Mikrocomputers 705 wird die Zufuhr von elektrischer Energie von der Steuerung der elektrischen Versorgung 708b zu jedem der Teile in dem Gerät nur für das notwendige Zeitintervall ausgeführt, wie zum Beispiel, wenn das zuvor beschriebene Zeitgeberunterbrechungsprogramm ausgeführt wird. Zu allen anderen Zeitpunkten wird elektrische Energie nur zu dem Mikrocomputer 705 geleitet. Ferner wird die Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Blutpulswellendetektor 710 nur ausgeführt, wenn der A/D-Wandler im Inneren des Wellenformextraktionsspeichers 704 eine Abtastung der Wellenformwerte durchführt, während die Zufuhr von elektrischer Energie zum ersten Arzneimittelspender 500 und zum zweiten Arzneimittelspender 600 nur in den Schritten zur Durchführung der Arzneimittelverabreichung während dem Zeitgeberunterbrechungsprogramm ausgeführt wird. Die Steuerung der elektrischen Versorgung 708b ist mit einer Spannungsüberwachungsschaltung (nicht dargestellt) zur Ausgabe eines Alarmsignals bereitgestellt, wenn die Ausgangsspannung der Batterie unter einen im Voraus spezifizierten Wert fällt. Dieses Alarmsignal wird beim Mikrocomputer 705 zugeführt, der dann ein Warnungsmittel antreibt, wie eine Licht erzeugende oder eine Alarmton erzeugende Vorrichtung (keine davon ist in den Figuren dargestellt), um eine Warnung bereitzustellen.
Das feststehende Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung hat eine elektrische Quelle 708a. Die elektrische Quelle 708a leitet Energie zu den inneren Teilen des Gerätes, wie auch zu dem Blutpulswellendetektor und andern externen Geräten, unter Verwendung einer im Handel erhältlichen elektrischen Quelle. Die Ausgangsspannung der elektrischen Quelle 708a wird an die Spannungsausgangsklemme 708c ausgegeben. Durch Verbinden der Ladeanschlussklemme 708d des tragbaren Gerätes 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung an diese Anschlussklemme 708c kann die Batterie im Inneren des tragbaren Gerätes 730 geladen werden.
Der Betrieb jedes der Geräte 720 und 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung, wenn es alleine verwendet wird, ist äquivalent jenem, der oben in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Daher wird hier eine Erklärung unterlassen.
Betrieb des Gerätes
Die Geräte 720 und 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung der Ausführungsform senden und empfangen Informationen über die I/O-Schnittstelle 706. Daher ist die folgende Anwendungsart möglich.

1. Der Blutpulswellendetektor 710, der erste Arzneimittelspender 500 und zweite Arzneimittelspender 600 und das tragbare Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung sind an das feststehende Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung angeschlossen. Während die Ladung der Batterie in dem tragbaren Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung ausgeführt wird, wird der physiologische Zustand des Patienten durch das feststehende Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung erfasst und im Speicher 701 gespeichert.
2. Der physiologische Zustand, der im Speicher 701 in dem feststehenden Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung gespeichert ist, wird aus dem Mikrocomputer 705 gelesen und über die I/O-Schnittstelle 706 zu dem tragbaren Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung gesendet. Diese Informationen werden in den Speicher 701 über die I/O-Schnittstelle 706 und den Mikrocomputer 705 im Inneren des tragbaren Gerätes 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung geschrieben.
3. Der Blutpulswellendetektor 710, der erste Arzneimittelspender 500 und der zweite Arzneimittelspender 600 sind an das tragbare Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung angeschlossen. Ein Befehl zur Einleitung der Kontrolle der Arzneimittelverabreichung wird eingegeben, und das Zeitgeberunterbrechungsprogramm, das oben in der ersten Ausführungsform erklärt wurde, wird regulär ausgeführt, wobei die Arzneimittelverabreichung, die auf der Basis des physiologischen Zustandes kontrolliert wird, der von dem feststehenden Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung aufgenommen wird. In dieser Zeit kann der Patient sein Bett verlassen und sich frei bewegen. Wenn zusätzlich die Ausgangsspannung der Batterie im Inneren des tragbaren Gerätes 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung unter einen im Voraus spezifizierten Wert fällt, wird ein Alarmsignal erzeugt und eine Warnung wird vom Mikrocomputer 705 erzeugt, nachdem er das Alarmsignal empfangen hat.
4. Nach dem Verstreichen einer im Voraus spezifizierten Zeitperiode oder bei Empfang einer Alarmanzeige, die angibt, dass es Zeit ist, den Tank 561 zu wechseln, kehrt der Patient in sein Spitalszimmer zurück. Das tragbare Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung wird an das feststehende Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung angeschlossen. Während die Batterie im Inneren des tragbaren Gerätes 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung geladen wird, wird die Aufzeichnung der Arzneimittelverabreichung (d.h., die Zeitpunkte der Verabreichung und die Arten von Blockern, die bis zur gegenwärtigen Zeit verabreicht wurden), die im Speicher 701 in dem tragbaren Gerät 730 aufgezeichnet ist, zu dem feststehenden Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung gesendet. Diese Aufzeichnung der Arzneimittelverabreichung wird den Aufzeichnungen der Arzneimittelverabreichung hinzugefügt, die bis zum aktuellen Zeitpunkt im Speicher 701 im feststehenden Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung aufgezeichnet wurden.

Auf diese Weise bleiben die aufgezeichneten Informationen bezüglich der Arzneimittelverabreichung im Speicher 701 des feststehenden Gerätes 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung. Somit kann ein medizinischer Fachmann jede Änderung im Zustand des Patienten erkennen, indem diese aufgezeichneten Informationen über die Arzneimittelverabreichung über den Ausgabeabschnitt 703 ausgegeben werden. Nach Bedarf kann der medizinische Fachmann dann die Einstellung für einen gewünschten physiologischen Zustand im feststehenden Gerät 720 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung neu erzeugen, und diese dann zu dem tragbaren Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung übertragen. Wenn der Patient dies wünscht, kann danach eine Kontrolle der Verabreichung einer pharmakologischen Substanz von dem tragbaren Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung in derselben Reihenfolge, wie zuvor unter Punkt 2 und 3 beschrieben, ausgeführt werden.
In dieser Ausführungsform kann das Gerät tragbar verwendet werden, während gleichzeitig auch unnötige Energie gespart werden kann. Somit kann das Gerät über eine lange Zeitperiode verwendet werden. Da ferner ein Alarm ertönt, wenn die Ausgangsspannung der Batterie fällt, wird ein Versagen des Betriebs des Gerätes aufgrund einer leeren Batterie verhindert. Da zusätzlich Informationen über die Aufzeichnung der Arzneimittelverabreichung mit externen Geräten vorgenommen werden können, kann die Arzneimittelverabreichung kontinuierlich durch mehrere Geräte zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung ausgeführt werden, wobei die durchgeführte Arzneimittelverabreichung aufgezeichnet wird.
Ausführungsform 3
In den obengenannten Ausführungsformen wurde zum Beispiel eine Bestimmung, ob ein Arzneimittel verabreicht werden soll oder nicht, auf der Basis der Verwendung der tidalen Welleninformationen der Blutpulswelle als physiologischer Zustand vorgenommen. Im Gegensatz dazu werden in dieser Ausführungsform Werte für jedes der Elemente in einem konzentrierten Vier-Parameter-Modell, das ein Kreislaufsystem eines Patienten nachahmt, auf der Basis der Blutpulswellen erhalten, die vom Patienten erhalten wurden, wobei diese Ergebnisse als physiologischer Zustand verwendet werden.
In dieser Ausführungsform liest der Mikrocomputer 705 die Blutpulswelle pro Schlag aus dem Wellenformextraktionsspeicher 704 in Schritt S722 in 113. Der Mikrocomputer 705 berechnet dann die Werte jedes der Elemente, die das zuvor beschriebene Modell bilden, und verwendet diese berechneten Ergebnisse als physiologischen Zustand. In Schritt S725 werden die Elemente zur Angabe des wachen beziehungsweise sedierten Zustandes, die im Voraus als physiologischer Zustand gespeichert werden, mit dem obengenannten physiologischen Zustand verglichen, so dass der Zustand des Patienten bestimmt werden kann.
Ausführungsform 4
Obwohl zwei Blocker in der vorangehenden Ausführungsform verwendet wurden, ist es auch möglich, nur einen zu verwenden. Als Alternative können drei oder mehr Blocker verwendet werden. Wenn es zum Beispiel notwendig ist, nur einen α-Blocker zu verabreichen, kann der zweite Arzneimittelspender 600 aus der Konstruktion weggelassen werden, die in 112 dargestellt ist, wobei nur der erste Arzneimittelspender 500 verwendet wird. Die Schritte nach Schritt S725 im Zeitgeberunterbrechungsprogramm, die vom Mikrocomputer 705 regelmäßig ausgeführt werden, werden geändert, so dass, wenn das Ergebnis in Schritt S724 JA ist, eine Bestimmung erfolgt, ob sich der Patient gegenwärtig in einem sedierten Zustand befindet oder nicht. Wenn hier ein JA-Ergebnis erhalten wird, wird ein α-Blocker verabreicht und die Arzneimittelverabreichung aufgezeichnet. Wenn ein NEIN-Ergebnis erhalten wird, wird das Zeitgeberunterbrechungsprogramm ohne Arzneimittelverabreichung beendet.
(Modifizierungen)

1. Das Gerät 700 zur Kontrolle einer Arzneimittelverabreichung (oder tragbares Gerät 730 zur Kontrolle der Arzneimittelverabreichung in Ausführungsform 2) kann in einem Accessoire oder in einer Brille eingebaut sein.
2. In den vorangehenden Ausführungsformen wird ein α- oder β-Blocker verabreicht, wenn die Wellenformparameter der Blutpulswelle bestimmte Bedingungen erfüllen. Es ist jedoch auch zulässig, die Blutpulswellen als solche für die Zustände, die eine Verabreichung eines α- oder β-Blockers erfordern, im Speicher zu speichern, diese gespeicherten Blutpulswellen mit gemessenen Blutpulswellen zu vergleichen und die Kontrolle der Arzneimittelverabreichung gemäß den Ergebnissen dieses Vergleichs auszuführen.
3. In den vorangehenden Ausführungsformen wurde eine festgesetzte Menge an α- oder β-Blockern einmal verabreicht, wenn sich der Patient in einem wachen oder sedierten Zustand befand. Es ist jedoch nicht notwendig, die Verabreichung auf diese Form zu begrenzen. Das heißt, Nifedipin oder dergleichen können verabreicht werden. In diesem Fall kann eine Arzneimittelverabreichung mehrer Male entsprechend einem im Voraus eingestellten Kontrollprogramm ausgeführt werden, d.h., eine festgelegte Menge an Arzneimittel kann zu einem bestimmten Zeitpunkt verabreicht werden, wenn ein wacher oder sedierter Zustand erfasst wird, und dann wieder in einer festgelegten Menge nach dem Verstreichen einer im Voraus spezifizierten Zeitperiode verabreicht werden.
4. Obwohl die Arzneimittelverabreichung in den obengenannten Ausführungsformen mit Hilfe eines Injektors ausgeführt wurde, ist das Verabreichungsmittel der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können perkutane, intravenöse, intraarterielle, intraabdominale, orale und rektale Verabreichungsmethoden unter anderen zur Arzneimittelverabreichung verwendet werden.
5. Das Gerät zur Arzneimittelverabreichung dieser Ausführungsform ist nicht auf die Kontrolle der Verabreichung eines Arzneimittels beschränkt, das auf das Kreislaufsystem wirkt. Vielmehr sind andere Anwendungen auch möglich. Zum Beispiel kann das Gerät in der Verabreichung von Prostaglandin (einem Arteriendilator) im Falle einer okklusiven Arteriosklerose verwendet werden. Zusätzlich kann dieses Gerät auch zur automatischen Kontrolle der Geschwindigkeit eines intravenösen Tropfs oder zur Verabreichung von zum Beispiel Heparin während der Analyse verwendet werden.
6. In den vorangehenden Ausführungsformen wurde eine Mikropumpe, bei der eine Siliziummikrobearbeitung angewendet wird, verwendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können spritzenförmige, drehende, ballonförmige oder andere Arten von Fluidergänzungspumpen für die Mikropumpe verwendet werden.
7. In den vorangehenden Ausführungsformen wurde der Bedarf an einer Arzneimittelverabreichung auf der Basis des physiologischen Zustandes des Patienten bestimmt, und dann wurde eine endgültige Bestimmung auf der Basis von Blutdruckmessungen vorgenommen. Es ist jedoch auch annehmbar, die endgültige Bestimmung auf der Basis einer direkten Messung des inneren Drucks der Blutgefäße auszuführen.
8. In den vorangehenden Ausführungsformen wurde eine Bestimmung, ob ein Arzneimittel verabreicht wird oder nicht, auf der Basis der Blutpulswellen vorgenommen, die vom Patienten erhalten wurden, und, falls notwendig, die Verabreichung des Tages automatisch ausgeführt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Fall beschränkt, in dem eine Arzneimittelverabreichung automatisch ausgeführt wird. Zum Beispiel kann ein Gerät konstruiert werden, in dem die Mikropumpe usw., die das Verabreichungsmittel in den vorangehenden Ausführungsformen ist, fehlt und jeder der Indikatoren des physiologischen Zustandes, der vom Patienten erhalten wird, angezeigt oder ausgegeben wird. In diesem Fall trifft der medizinische Fachmann eine Entscheidung, ob eine Arzneimittelverabreichung auszuführen ist oder nicht, auf der Basis der Einzelheiten in der Anzeige oder Ausgabe.
9. Eine umfassende Bestimmung des wachen oder sedierten Zustandes kann durch Eingliedern von einem von LF, HF, [LF/HF] oder RR50, oder zwei oder mehr dieser als Indikatoren für den physiologischen Zustand erfolgen.
10. Der aktuelle wache oder sedierte Zustand, d.h., die Werte des aktuellen Indikators der tidalen Welle der Blutpulswelle, des Kreislaufparameters Rp oder dergleichen, kann auf der Anzeigefläche der Uhr angezeigt werden.
11. In der Messung der Blutpulswellen kann der Benutzer selbst bestätigen, dass er einen Ruhezustand eingenommen hat, und dann das Gerät über diese Tatsache unter Verwendung des Eingabeabschnitts 702 informieren. In diesem Fall ist es praktisch, den Benutzer zu benachrichtigen, dass die Bedingungen auf der Basis des Ausgangswertes des Detektors der physischen Aktivität 707 für vorzunehmende Messungen geeignet sind, so dass er bestimmen kann, ob er sich in einem vernehmbaren Ruhezustand befindet. Der Mikrocomputer 705 kann auch so konstruiert sein, dass er konstant eine Erfassung eines Ruhezustandes unter Verwendung des Detektors der physischen Aktivität 707 ausführt, und dann eine Blutpulswellenerfassung nur zu einem spezifischen Zeitpunkt ausführt, wenn ein Ruhezustand erreicht ist. Die Blutpulswellenmessungen und die Messungen der physischen Aktivitäten können über eine im Voraus festgelegte Zeitperiode ausgeführt werden, ohne auf das Eintreten eines Ruhezustandes zu warten. Diese gemessenen Werte werden dann gemeinsam im Speicher 701 gespeichert. Auf der Basis des Ergebnisses der gespeicherten Messungen der physischen Aktivität werden die Blutpulswellenmessungsergebnisse zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Benutzer während einer spezifischen Zeitperiode im Ruhezustand befunden hat, gewählt, um Blutpulswelleninformationen zu erhalten.
12. In jeder der vorangehenden Ausführungsformen ist es auch annehmbar, die Wirkung des Arzneimittels zu erfassen und den Patienten darüber zu informieren. Das heißt, nach der Anweisung zur Arzneimittelverabreichung misst der Mikrocomputer 705 dann die Blutpulswellen vom Patienten, berechnet den physiologischen Zustand und macht eine Bestimmung, ob der erhaltene physiologische Zustand eine Arzneimittelverabreichung erfordert oder nicht. Wenn eine Wirkung des verabreichten Arzneimittels festgestellt wird, wird eine Bestimmung gemacht, dass eine folgende Verabreichung nicht notwendig ist, und diese Tatsache dann vom Ausgabeabschnitt 703 ausgegeben.

Teil 3 Gerät zur Arzneimittelverabreichung gemäß der Erfindung
In den heutigen stressreichen Zeiten gibt es ein steigendes Bewusstsein für den Bedarf an Entspannung. Daher besteht der Wunsch nach einer Entspannungsmethode, die leicht im Alltagsleben angewendet werden kann. Die Verwendung von Düften mit einer beruhigenden Wirkung ist seit langem als ein solches Mittel zur Entspannung bekannt. Eine Methode, die seit alten Zeiten verwendet wird, benutzt zum Beispiel Düfte zur Beruhigung oder Besänftigung, während zeitgenössische Beispiele Luftregulierungsvorrichtungen beinhalten, die Luft ausblasen, der ein Duft beigemischt wurde.
Während es wünschenswert ist, in passenden Abständen für Entspannung zu sorgen, so dass sich kein Stress entwickelt, leugnen dies viele beschäftigte Menschen heutzutage. Da es wenig Sinn macht, einen besonderen Aufwand zu betreiben, um sich selbst zu entspannen, ist ein Entspannungsmittel gewünscht, das diese Art von Aufwand nicht benötigt.
Während ein passender Entspannungspegel notwendig ist, um ein Anhäufen von Stress zu vermeiden, ist es nicht angemessen, sich ständig in einem Entspannungszustand zu befinden. Das heißt, um einen gesünderen Lebensstil zu haben, ist es notwendig, beruhigt zu sein, wenn man ruhen soll, aber in einem aufmerksamen und wachen Zustand zu sein, wenn man arbeiten soll. Daher ist es wünschenswert, passend zwischen diesen Zuständen zu wechseln.
Dieses Gerät versucht, auf den obengenannten Bedarf einzugehen, indem automatisch ein Duft mit einer passenden Zeitsteuerung abgegeben wird, die keine Aufmerksamkeit des Benutzers des Gerätes erfordert. Auf diese Weise werden die wachen und sedierten Zustände so kontrolliert, dass eine Entspannung erfolgen kann.
Wenn ein Arzneimittel abgegeben wird, wird die Blutpulswellenform erfasst und das Arzneimittel wird an den Organismus zwischen aufeinanderfolgenden Blutpulsausgängen (d.h., zwischen aufeinanderfolgenden Wellenformen) des Bluts vom Herzen (d.h., Blutpulszyklus) abgegeben. Auf diese Weise kann eine Abgabe eines pharmakologischen Mittels ausgeführt werden, wenn der Innendruck des hypodermalen Gewebes nieder ist, wodurch die Wirksamkeit der Abgabe so verbessert wird, dass sie extrem effektiv ist.
Vorläufige Untersuchung
Die gegenwärtigen Erfinder führten die folgenden vorläufigen Untersuchungen bei der Konstruktion dieses Gerätes aus. Während eine Reihe von Arzneimitteln in diesem Gerät verwendet werden kann, wird in der folgenden Erklärung der Fall betrachtet, in dem ein Duft verwendet wird.
Bestätigung der Wirkung des Dufts
Physiologische Zustände, wie ein wacher und sedierter Zustand, hängen eng mit den Kreislaufparametern zusammen. Es ist bekannt, dass, wenn ein menschlicher Körper vom sedierten Zustand in den wachen Zustand wechselt oder umgekehrt, diese Änderungen sich als Änderungen in den Kreislaufparametern zeigen. Daher bestätigten die gegenwärtigen Erfinder die Wirkung des Dufts durch Untersuchung des Verhaltens der Kreislaufparameter in einem Menschen, wenn das Subjekt an dem Duft roch.
(1) Messmethode
Sieben Männer im Alter von 23 bis 39 wurden als Testsubjekte verwendet. Das Schlagvolumen pro Schlag, die Wellenform der Radialarterie und andere Messungen wurden bei jedem Subjekt bevor, während und nachdem das Subjekt an einem Lavendelaromaöl und einem Sandelholzaromaöl gerochen hatte, vorgenommen.
(2) Analysemethode
Ein konzentriertes Vier-Parameter-Modell wurde für die Kreislaufparameter im menschlichen Körper angenommen und die Änderung im Laufe der Zeit bei jedem der Elemente in dem gezeigten Modell wurde bestätigt.
(3) Ergebnisse der Messungen
Änderungen in den Kreislaufparametern aufgrund der Wirkung des Dufts wurden in diesem Experiment bestätigt. Von den Daten, die in diesem Experiment erhalten wurden, sind Daten zu dem Schlagvolumen pro Schlag SV und dem Blutgefäßwiderstand Rb in 116A und 116B dargestellt. In diesen Figuren sind Anzeigen, wann die Messungen vorgenommen wurden, entlang der horizontalen Achse dargestellt. Hier gibt "VOR" an, dass Messungen vor dem Riechen des Dufts durchgeführt wurden; "WÄHREND" gibt an, dass Messungen 6 Minuten nachdem das Subjekt an dem Duft gerochen hatte, durchgeführt wurden; "UNMITTELBAR DANACH" gibt an, dass Messungen 3 Minuten, nachdem das Subjekt aufgehört hatte, an dem Duft zu riechen, durchgeführt wurden; und "DANACH" gibt an, dass Messungen 6 Minuten, nachdem das Subjekt aufgehört hatte, an dem Duft zu riechen, durchgeführt wurden.
Wie in 116A und 116B dargestellt ist, konnte ein signifikanter Anstieg im Blutgefäßwiderstand Rp (das heißt, ein Übergang in einen sedierten Zustand) aufgrund des Riechens eines Lavendeldufts bestätigt werden, während ein signifikanter Anstieg im Schlagvolumen pro Schlag SV und eine signifikante Abnahme im Blutgefäßwiderstand Rp (das heißt, ein Übergang in einen wachen Zustand) aufgrund des Riechens eines Sandelholzdufts bestätigt werden konnte.
Auf diese Weise wurde dann durch diese vorläufigen Untersuchungen bestätigt, dass Lavendel eine sedierende Wirkung hat, während Sandelholz eine anregende Wirkung hat.
Bestätigung einer rhythmischen Variation in den Kreislaufparametern
Es ist bekannt, das Menschen in Zyklen durch wache oder sedierte Zustände in regelmäßigen Rhythmen auf einer täglichen Basis gehen. Das vorliegende Gerät betrifft die Kontrolle des physischen Zustandes des menschlichen Körpers auf ein erwünschtes Ergebnis durch Abgabe von Düften. Bei der Untersuchung des Mittels, durch das diese Aufgabe gelöst werden soll, muss das frühere Verhalten des physischen Zustandes untersucht werden, als keine Manipulation vorgenommen wurde. Daher untersuchten die gegenwärtigen Erfinder die Änderungen im Laufe der Zeit in den Kreislaufparametern und anderen physiologischen Zuständen wie zuvor beschrieben, und waren dadurch imstande, die rhythmischen Änderungen zu bestätigen, die in den Zuständen im menschlichen Körper auftreten.
Zusammenfassung
Basierend auf den Ergebnissen der obengenannten Untersuchungen können Punkte, die zu berücksichtigen sind, wenn das vorliegende Gerät konstruiert wird, wie folgt zusammengefasst werden.

1. Da verschiedene Düfte verschiedene Wirkungen haben, muss die Art des Duftes auf der Basis der gewünschten Wirkung festgelegt werden.
2. Die Amplitude des Rhythmus der täglichen Änderungen ist sehr groß. Selbst wenn daher der physische Zustand eines Menschen unter Verwendung von Düften kontrolliert wird, ist es notwendig, den Rhythmus der täglichen Änderungen zu berücksichtigen, und nicht nur die Abgabe des Dufts auf der Basis der aktuellen Werte der Kreislaufparameter zu kontrollieren.
3. Die Werte der Kreislaufparameter weisen eine beachtliche Variation unter Individuen auf. Daher ist es notwendig, dass die Abgabe des Dufts auf der Basis des Rhythmus der täglichen Änderungen in den Kreislaufparametern des einzelnen Benutzers kontrolliert wird.

Ausführungsform 1
Aus der obengenannten vorläufigen Untersuchung bestätigten die Erfinder, dass Menschen im Laufe des Tages nach einem regelmäßigen Rhythmus durch wache und sedierte Phasen gehen. Einige Personen, deren Biorhythmus gewünschte Übergänge zwischen den wachen und sedierten Zuständen liefern, haben das Glück, dass sie diese Rhythmen über eine lange Zeit aufrecht erhalten können. Diese regulierenden Rhythmen können jedoch durch zahlreiche Ursachen gestört sein. Wenn dies eintritt, ist es notwendig, die Rhythmen in ihren natürlichen Zustand "zurückzustellen". Ferner können einige Menschen übermäßig wach oder übermäßig sediert sein. Daher muss ihnen ein Mittel bereitgestellt werden, um dies zu vermeiden. Schließlich benötigen Menschen, die dazu neigen, übermäßig sediert zu sein, oder Menschen, die dazu neigen, übermäßig wach zu sein, auch ein Mittel, wieder in einen passenderen Zustand zurückzukehren.
Das Gerät dieser Ausführungsform misst regelmäßig die Kreislaufparameter des Benutzers und setzt Düfte nach Bedarf auf der Basis der Ergebnisse dieser Messungen frei. Wie zuvor beschrieben, variieren Kreislaufparameter rhythmisch in regelmäßiger Weise im Laufe des Tages. Demnach kann der Bedarf an einer Duftabgabe nicht nur anhand der Kreislaufparameter zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt werden. Daher wird die Regulierung der Duftabgabe auf der Basis der aktuellen Werte jedes der Kreislaufparameter ausgeführt, wobei die rhythmischen Änderungen in Betracht gezogen werden, die im Kreislaufzustand auftreten. Wie Rhythmusänderungen für einen wachen und sedierten Zustand am Besten manipuliert werden, ist ferner für jeden Benutzer anders. Daher ermöglichten die Erfinder, dass der Benutzer den gewünschten Steuermodus wählen kann um zu bestimmen, wann die Duftabgabe erfolgen soll.
117 bis 123 zeigen jeden der Moden zur Regulierung der Duftabgabe, die in der vorliegenden Ausführungsform möglich sind. In diesen Figuren gibt die Volllinie die natürlichen Änderungen im Laufe der Zeit in den wachen und sedierten Zuständen in dem Subjekt an, während die punktierte Linie Änderungen im Laufe der Zeit in dem Zustand des Subjekts anzeigt, wenn dieser durch eine Duftabgabe reguliert wird. Es folgt nun eine Erklärung, jedes der Moden zur Regulierung der Duftabgabe, die in diesen Figuren dargestellt ist.
1. Modus 1
Modus 1 steuert gegen den Übergang in einen sedierten Zustand, indem Sandelholz (das eine stimulierende Wirkung hat) in einer Zeitperiode freigesetzt wird, in der sich der Benutzer in einen sedierten Zustand zu bewegen beginnt (117). Dieser Modus ist für Benutzer wünschenswert, die nicht übermäßig sediert sein wollen.
2. Modus 2
Modus 2 unterstützt den Übergang in einen wachen Zustand durch Freisetzung von Sandelholz (das eine stimulierende Wirkung hat) in einer Zeitperiode in der sich der Benutzer in einen wachen Zustand zu bewegen beginnt (118). Dieser Modus ist für Benutzer wünschenswert, die den Übergang von einem sedierten Zustand in einen wachen Zustand beschleunigen möchten.
3. Modus 3
Modus 3 steuert gegen den Übergang in einen wachen Zustand, indem Lavendel (das eine sedierende Wirkung hat) in einer Zeitperiode freigesetzt wird, in der sich der Benutzer in einen wachen Zustand zu bewegen beginnt (119). Dieser Modus ist für Benutzer wünschenswert, die nicht in einen übermäßig wachen Zustand eintreten wollen.
4. Modus 4
Modus 4 unterstützt den Übergang in einen sedierten Zustand, indem Lavendel (das eine sedierende Wirkung hat) in einer Zeitperiode freigesetzt wird, in der sich der Benutzer in einen sedierten Zustand zu bewegen beginnt (120). Dieser Modus ist für Benutzer wünschenswert, die den Übergang von einem wachen Zustand in einen sedierten Zustand beschleunigen möchten.
5. Modus 5
Modus 5 steuert gegen den Übergang in einen wachen Zustand, indem Lavendel in einer Zeitperiode freigesetzt wird, in der sich der Benutzer in einen wachen Zustand zu bewegen beginnt, und steuert gegen den Übergang in einen sedierten Zustand, indem Sandelholz in einer Zeitperiode freigesetzt wird, in der sich der Benutzer in einen sedierten Zustand zu bewegen beginnt (121). Dieser Modus ist für Benutzer wünschenswert, die einen konstanten Zustand aufrecht erhalten möchten.
6. Modus 6
Modus 6 unterstützt den Übergang in einen wachen Zustand, indem Sandelholz in einer Zeitperiode freigesetzt wird, in der sich der Benutzer in einen wachen Zustand zu bewegen beginnt, und unterstützt den Übergang in einen sedierten Zustand, indem Lavendel in einer Zeitperiode freigesetzt wird, in der sich der Benutzer in einen sedierten Zustand zu bewegen beginnt (122). Dieser Modus ist für Benutzer optimal, die den Biorhythmus modulieren möchten.
7. Modus 7
Modus 7 setzt einen Duft zur Regulierung einer Änderung im wachen oder sedierten Zustand frei, wenn diese Änderung den Biorhythmusfluktuationen entgegen gesetzt ist, die in der Vergangenheit aufgetreten sind. Das heißt, wenn ein Übergang in einen sedierten Zustand während der Zeitperioden TA und TC eingetreten ist, in welchen sich der Benutzer für gewöhnlich in einen wachen Zustand bewegen würde, sorgt Modus 7 für die Freisetzung von Sandelholz, um dem Übergang in einen sedierten Zustand entgegenzusteuern.
Ebenso wenn ein Übergang in einen wachen Zustand während der Zeitperioden TB und TD bestätigt wird, in welchen sich der Benutzer für gewöhnlich in einen sedierten Zustand bewegen würde, sorgt Modus 7 für die Freisetzung von Lavendel, um dem Übergang in einen wachen Zustand entgegenzusteuern (siehe 123). Daher ist dieser Modus zur Kontrolle gegen einen abrupten Übergang in wache oder sedierte Zustände effektiv.
Struktur des Gerätes
124 ist ein Blockdiagramm der funktionalen Struktur des Gerätes dieser Ausführungsform.
Der Blutpulsdetektor 750 ist zum Messen der Radialarterienwellenformen des Subjekts bereitgestellt, während erste und zweite Duftabgabemittel 500 und 600 zur Freisetzung von Lavendel beziehungsweise Sandelholz bereitgestellt sind. Eine ausführliche Erklärung dieser findet sich oben in Teil 1.
Das Gerät dieser Ausführungsform hat eine Batterie 760 und eine Steuerung der elektrischen Versorgung 761, die eine diskontinuierliche Elektrizitätsversorgung ausführt. Die Steuerung der elektrischen Versorgung 761 liefert die Ausgangsspannung von der Batterie 760 zu jedem von der Steuerung 740, dem Blutpulsdetektor 750, dem ersten Duftabgabemittel 500 und dem zweiten Duftabgabemittel 600 nur nach Bedarf (d.h., wenn die Steuerung 740 Berechnungen ausführt, oder wenn das Duftabgabemittel Düfte freisetzt). Da die Spannung der Batterie 760 diskontinuierlich jedem Teil zugeleitet wird, ist es möglich, den elektrischen Verbrauch auf einem geringen Wert nieder zu halten. Somit ist es möglich, das Gerät über eine lange Zeitperiode zu betreiben. Ferner wird die Ausgangsspannung der Batterie 760 durch einen Mikrocomputer im Inneren der Steuerung 740 gesteuert, der in der Folge erklärt wird. Wenn daher die Ausgangsspannung unter einen im Voraus spezifizierten Wert fällt, wird eine Warnung bezüglich dieses Effekts bereitgestellt. Daher wird der Benutzer aufmerksam gemacht, dass die Batterie getauscht werden muss.
125A und 125b zeigen die vollständige Struktur des Gerätes dieser Ausführungsform. 125A ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenseite des Gerätes zeigt, während 125B eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in 125A ist. Wie in diesen Figuren dargestellt ist, wird in dieser Ausführungsform eine Anordnung verwendet, die in einer Armbanduhr mit einem Blutpulswellensensor vom Drucktyp eingebaut ist, wie in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 4 erklärt.
Die Struktur im Querschnitt der Befestigungsfläche des Uhrenbands 771 im Uhrenhauptkörper 770 ist wie in 125B dargestellt. Hier sind der Tank 561 und die Mikropumpe 501, die in Teil 1 erklärt wurden, enthalten. Diese bilden das erste Duftabgabemittel 500, das in 124 dargestellt ist. Die Mikropumpe 501 hebt den Lavendelduft über einen Schlauch 505T in Übereinstimmung mit einem Antriebsbefehl, der von der Steuerung 740 ausgegeben wird, aus dem Tank 561. Der aufgenommene Duft wird über den Schlauch 506T aus dem Sprühloch 772 nach außen gesprüht, das in der Oberfläche des Uhrenhauptkörpers 770 gebildet ist.
Zusätzlich ist auch eine Struktur, die dem zweiten Duftabgabemittel 600 entspricht, das in 123 dargestellt ist, in dem Uhrenhauptkörper 770 bereitgestellt, fehlt aber der Einfachheit wegen in der Figur. Der Sandelholzduft, der von dem zweiten Duftabgabemittel 600 angehoben wird, wird aus dem Sprühloch 773 nach außen gesprüht.
Anschließend wird unter erneuter Bezugnahme auf 124 die Struktur der Steuerung 740 erklärt. Der Speicher 741 ist ein nicht flüchtiger Speicher, der aus einem Direktzugriffsspeicher oder dergleichen besteht und mit einer Sicherheitsbatterie versorgt ist. Der Mikrocomputer 745 wird zum vorübergehenden Speichern von Steuerdaten zur Regulierung des Rests der Teile in dem Gerät verwendet. Ferner speichert der im Voraus spezifizierte Speicherbereich im Speicher 741 Kreislaufparameter, die zu mehreren verschiedenen Zeitpunkten gemessen wurden.
Der Eingabeabschnitt 742 ist zur Eingabe verschiedener Befehle in den Mikrocomputer 745 bereitgestellt, wie die Befehle zur Einstellung eines der Moden 1 bis 7, die zuvor erklärt wurden. Der Eingabeabschnitt 742 ist aus einer Uhrenaufzugswelle, einem Knopf oder dergleichen gebildet, die/der an dem Uhrenhauptkörper 700 bereitgestellt ist, wie in 125A zum Beispiel dargestellt ist.
Der Ausgabeabschnitt 743 ist aus einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, einer Alarmvorrichtung oder dergleichen gebildet, die an dem Uhrenhauptkörper 770 bereitgestellt ist.
Unter der Regulierung des Mikrocomputers 745 empfängt der Wellenformextraktionsspeicher 744 Detektionssignale vom Blutpulsdetektor 750 und extrahiert die Blutpulswelle für einen Schlag aus dem aufgenommenen Signal und speichert diese. Weitere Einzelheiten dazu finden sich in Kapitel 3, Abschnitt 1, Teil 2.
Der Mikrocomputer 745 reguliert jedes Teil innerhalb der Steuerung 740 entsprechend den Befehlen, die über den Eingabeabschnitt 742 eingegeben werden. Ferner enthält der Mikrocomputer 745 die Uhrenschaltung. Nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeitperiode führt der Mikrocomputer 745 den folgenden Zeitgeberunterbrechungsprozess aus.
1. Kontrolle des Blutpulswellensignals, das vom Wellenformextraktionsspeicher 744 aufgenommen wird, und der Blutpulswellenextraktion für einen Schlag
Spitzenwertinformationen werden erhalten, wenn jeder Spitzenwert im Blutpuls vom Wellenformextraktionsspeicher 744 erfasst wird, und werden in den intern untergebrachten Speicher geschrieben.
2. Berechnung von Kreislaufparametern
Auf der Basis der Spitzenwertinformationen, die unter dem obengenannten Punkt 1 erhalten wurden, werden die Wellenformwerte der Blutpulswellen für einen Schlag aus dem Wellenformextraktionsspeicher 744 gelesen. Auf der Basis dieser Blutpulswellen werden dann die Kreislaufparameter des Benutzers erhalten. Diese Ausführungsform verwendet die Methode zum Ermitteln der Parameter aus der Blutpulswellenverformung und der hohen harmonischen Phase und Amplitude des Blutpulswellenspektrums, die in Kapitel 4, Abschnitt 1, Teil 3 besprochen wurde. Die derart erhaltenen Kreislaufparameter werden dann im Speicher 741 gemeinsam mit Informationen gespeichert, die die Zeit der Messung der Blutpulswelle angeben.
Durch Wiederholen der obengenannten Verarbeitung in festgelegten Intervallen werden die Kreislaufparameter im Laufe der Zeit im Speicher 741 gespeichert.
Der Mikrocomputer 745 nimmt auf die Kreislaufparameter Bezug, die über ein festgelegtes Zeitintervall in der Vergangenheit erhalten wurden, die im Speicher 741 gespeichert sind, und verwendet diese Daten zur Regulierung der Duftabgabe durch das erste Duftabgabemittel 500 und das zweite Duftabgabemittel 600. Eine Erklärung der Einzelheiten dieser Regulierung wird hier unterlassen, wird aber in der Folge erklärt, wenn der Betrieb der Ausführungsformen erklärt wird.
Das erste Duftabgabemittel 500 und das zweite Duftabgabemittel 600 sind aus einer Mikropumpe und einem Antrieb dafür gebildet. Das erste Duftabgabemittel 500 gibt einen Lavendelduft ab, während das zweite Duftabgabemittel 600 einen Sandelholzduft abgibt. In dieser Ausführungsform kann der Tank 561, der in 109 dargestellt ist, mit Lavendel oder Sandelholz gefüllt sein.
Die I/O-Schnittstelle 755, die zur Ausführung der Kommunikation mit externen Vorrichtungen bereitgestellt ist, wurde ausführlich in Kapitel 5, Abschnitt 3 erklärt. Durch Verwendung dieser I/O-Schnittstelle 755 können die physiologischen Zustände oder die Informationen in der Aufzeichnung der Duftabgabe, die im Speicher 741 gespeichert sind, zu einer externen Vorrichtung übertragen werden.
Der Detektor der physischen Aktivität 756 ist ein Beispiel eines Mittels zur Erfassung der physischen Aktivität des Benutzers des Gerätes. Der Detektor der physischen Aktivität 756 wandelt den gemessenen Wert der physischen Aktivität in ein digitales Signal um und sendet dieses zum Mikrocomputer 745.
Betrieb des Gerätes
(1) Regelmäßige Messung von Kreislaufparametern
Wie zuvor erklärt, wird eine regelmäßige Zeitgeberunterbrechung beim Mikrocomputer 745 ausgeführt. Infolgedessen wird die folgende Verarbeitung vom Mikrocomputer 745 als Zeitgeberunterbrechungsprogramm ausgeführt.
Zunächst wird die Verarbeitung zum Erfassen der Blutpulswellenform und der Spitzenwertinformationen für diese ausgeführt. Eine ausführliche Erklärung dieser Verarbeitung findet sich in Kapitel 3, Abschnitt 1.
Wenn die Blutpulswelle gemessen wird, liest der Mikrocomputer 745 den Ausgang des Detektors der physischen Aktivität 756 und speichert den Ausgang im Speicher 741. Der Mikrocomputer 745 bestimmt dann, ob die Werte, die vom Detektor der physischen Aktivität 756 ausgegeben werden, anzeigen, dass sich der Benutzer in einem Ruhestand befindet. Da es Bedenken gibt, dass die Messung der Blutpulswellen nicht exakt ist, wenn sich der Benutzer nicht im Ruhezustand befindet, benachrichtigt der Mikrocomputer 745 den Benutzer unter Verwendung des Ausgabeabschnitts 743. Die Blutpulswellen werden dann gemessen, sobald der Mikrocomputer 745 bestätigt, dass sich der Benutzer in einem Ruhezustand befindet, der zur Ausführung der Messungen geeignet ist. Anschließend liest der Mikrocomputer 745 die Wellenform und berechnet die Kreislaufparameter. Das heißt, der Mikrocomputer 745 liest den Wellenformwert der Blutpulswelle eines einzigen Schlages aus dem Wellenformextraktionsspeicher 744 und verwendet einen FTT-Prozess, um das Blutpulswellenspektrum (Amplituden- und Phaseninformationen) zu erhalten. Der Wert eines Parameters, zum Beispiel der Induktanz L, in dem konzentrierten Vier-Parameter-Modell wird dann auf der Basis dieses Spektrums berechnet. Die anderen Parameter werden dann auf der Basis des Wertes der Induktanz L und der Wellenform einer Blutpulswelle eines einzigen Schlages berechnet. Der Mikrocomputer 745 schreibt dann die derart erhaltenen Kreislaufparameter in den Speicher 741, gemeinsam mit Informationen, die die aktuelle Zeit und das aktuelle Datum anzeigen.
(2) Regulierung der Duftabgabe
Der Betrieb zur Regulierung der Duftabgabe unterscheidet sich in dem Fall, wenn einer der Moden 1 bis 6 gewählt wird, und in dem Fall, in dem Modus 7 gewählt wird. Der Betrieb in jedem Fall wird in der Folge erklärt.
1. Wahl eines der Moden 1 bis 6
Wenn einer dieser Moden gewählt wird, führt der Mikrocomputer 745, sobald eine im Voraus spezifizierte Zeit spät in der Nacht erreicht ist, eine Verarbeitung zur Bestimmung durch, wann ein Duft abgegeben wird. Das heißt, der Mikrocomputer 745 liest vergangene Kreislaufparameter, die über ein festgelegtes Zeitintervall (eine bestimmte Anzahl von Tagen) erhalten wurden, die im Speicher 741 gespeichert sind, und berechnet den Übergangsdurchschnitt für die Zeiten, zu welchen ein spezifischer Parameter (zum Beispiel Widerstand Rp) sein Maximum erreicht und zu welchen er sein Minimum erreicht. Auf der Basis der Ergebnisse dieser Berechnungen erhält der Mikrocomputer 745 die Zeitperioden, in welchen der Benutzer aus einem sedierten Zustand in einen wachen Zustand wechselt (Perioden TA und TC in 123), und die Zeitperioden, in welchen der Benutzer aus einem wachen in einen sedierten Zustand wechselt (Perioden TB und TD in 123). Anschließend stellt der Mikrocomputer 745 Duftabgabebefehle so ein, dass der passende Duft des gewählten Modus zu einer bestimmten Tageszeit (zum Beispiel in der Mitte der Zeitperiode) in der zuvor bestimmten Zeitperiode freigesetzt wird. Wenn zum Beispiel der gewählte Modus der Modus 5 ist, führt der Mikrocomputer 745 die folgenden vier Arten von Zeitintervalleinstellungen zur Duftabgabe aus.

– Antreiben eines zweiten Duftabgabemittels 600 zu einer im Voraus spezifizierten Tageszeit in der Zeitperiode TA
– Antreiben eines ersten Duftabgabemittels 500 zu einer im Voraus spezifizierten Tageszeit in der Zeitperiode TB
– Antreiben eines zweiten Duftabgabemittels 600 zu einer im Voraus spezifizierten Tageszeit in der Zeitperiode TC
– Antreiben eines ersten Duftabgabemittels 500 zu einer im Voraus spezifizierten Tageszeit in der Zeitperiode TD

Dann sendet der Mikrocomputer 745 zu spezifizierten Zeitpunkten im Laufe des Tages einen Antriebsbefehl an das Duftabgabemittel. Wenn ein Antriebsbefehl vom Mikrocomputer 745 erzeugt wird, geben das erste und zweite Duftabgabemittel 500, 600 ihre entsprechenden Düfte aus den Sprühlöchern 772 beziehungsweise 773 zur Außenseite ab. Der Duft wird vom Tank 461 in die Mikropumpe 501 angehoben. Wenn der Mikrocomputer 745 ein Anomalieerfassungssignal von dem ersten oder zweiten Duftabgabemittel 500, 600 erhält, führt er die Anzeige eines Alarms am Ausgabeabschnitt 743 aus. Wenn daher die Duftabgeben nicht in normaler Weise ausgeführt wird, wird der Benutzer sofort über diese Tatsache informiert, so dass eine rasche Einstellung usw. des Abgabemittels ausgeführt werden kann.
Sobald die Duftabgabe beendet ist, wird die Menge des abgegebenen Dufts auf der Basis der Häufigkeit, mit der der Antriebsbefehl erzeugt wurde, berechnet. Die freigesetzte Menge und die Art des abgegebenen Dufts werden in den Speicher 741 als Freisetzungsspeicherinformationen geschrieben. Ferner wird eine Gesamtmenge für die Menge an abgegebenem Duft bis zu dem Zeitpunkt für jeden Duft erhalten und auch in den Speicher 741 geschrieben. Wenn diese Gesamtsumme einen im Voraus spezifizierten Wert überschreitet, sendet der Mikrocomputer 745 einen Warnungsausgabebefehl zu dem Ausgabeabschnitt 743. Der Ausgabeabschnitt 743 macht dann den Benutzer mit Hilfe eines Lichts oder einer Alarmlampe oder dergleichen aufmerksam, den Tank 561 zu wechseln. Auf diese Weise wird der Benutzer aufmerksam gemacht, wenn es Zeit ist, den Tank nachzufüllen.
2. Wahl des Modus 7
Der Mikrocomputer 745 liest auch in diesem Modus die Kreislaufparameter, die im Speicher 741 gespeichert sind, zu im Voraus spezifizierten Zeitpunkten spät in der Nacht. Auf der Basis dieses Lesevorgangs bestimmt der Mikrocomputer 745 die Zeitperioden, in welchen der Benutzer von einem sedierten in einen wachen Zustand (Perioden TA und TC) und von einem wachen in einen sedierten Zustand (Perioden TB und TD) wechselt (siehe 123). In diesem Modus wird die Duftabgabe in den derart bestimmten Zeitperioden auf der Basis der Beobachtung von Änderungen im Laufe der Zeit der Kreislaufparameter und der beobachteten Ergebnisse durchgeführt.
Das heißt, der Mikrocomputer 745 misst regelmäßig die Kreislaufparameter während einer der Perioden TA, TB, TC und TD im Laufe des Tages. Der Mikrocomputer 745 bestimmt dann, ob die soeben erhaltenen Kreislaufparameter gegenüber ihren zuvor erhaltenen Werten ansteigend oder fallend sind. Anschließend bestimmt der Mikrocomputer 745, ob die Änderung im Laufe der Zeit in den Kreislaufparametern jener entgegen gesetzt ist, die normalerweise in den Kreislaufparametern des Benutzers in dieser Periode des Tages auftreten würde. Wenn der Mikrocomputer 745 bestimmt, dass die Änderung, die im Laufe der Zeit in den Kreislaufparametern auftritt, jener entgegen gesetzt ist, die normalerweise auftritt, wird der Duft freigesetzt, um diese irreguläre Änderung zu regulieren.
Zum Beispiel sinkt der Widerstand Rp normalerweise während der obengenannten Periode TA, während der Benutzer von einem sedierten in einen wachen Zustand wechselt. Ein abnehmender Widerstand RP in dieser Periode wäre normal, wodurch angezeigt wird, dass keine Einstellung des inneren Zustandes des Benutzers erforderlich ist. Ein ansteigender RP in dieser Periode ist jedoch der Änderung in diesen Kreislaufparametern, die normalerweise beim Benutzer auftritt, gegenläufig. In diesem Fall sendet dann der Mikrocomputer 745 einen Antriebsbefehl zu dem zweiten Duftabgabemittel 600, um einen Sandelholzduft freizusetzen. Der Erhöhung im Widerstand RP und somit dem Übergang in den sedierten Zustand wird dadurch gegengesteuert. Im Gegensatz dazu steigt der RP für gewöhnlich in der Periode TB. Wenn daher der RP in dieser Periode sinkt, sendet der Mikrocomputer 745 einen Antriebsbefehl zu dem ersten Duftabgabemittel 500, um einen Lavendelduft freizusetzen, wodurch der Abnahme im Widerstand RP Einhalt geboten wird.
Auf diese Weise wird die Kontrolle der Duftabgabe auf der Basis von Änderungen im Laufe der Zeit in den Kreislaufparametern ausgeführt. Die Kontrolle oder Unterstützung des sedierten oder wachen Zustandes des Benutzers wird mit einer optimalen Zeitsteuerung unter Verwendung dieser Duftabgabe automatisch ausgeführt. Dadurch ist es möglich, den Zustand des Benutzers im Laufe der Zeit in Übereinstimmung mit gewünschten Rhythmusänderungen zu kontrollieren.
Ausführungsform 2
Im Gegensatz zu der Arzneimittelabgabevorrichtung von Ausführungsform 1, bei der die Regulierung der Duftabgabe auf der Basis der Form der Blutpulswellenformen durchgeführt wurde, wird in dieser Ausführungsform die Duftabgabe auf der Basis von LF, HF und [LF/HF] durchgeführt. Die folgende Erklärung wird unter Verwendung von [LF/HF] als ein repräsentatives Beispiel für diese Indikatoren ausgeführt. Eine Kontrolle wird jedoch auf dieselbe Weise ausgeführt, wenn LF oder HF verwendet werden, mit der Ausnahme, das die Art des abgegebenen Dufts im Fall von HF umgekehrt ist.
Struktur des Gerätes
Die Struktur dieser Ausführungsform ist identisch mit jener der ersten Ausführungsform.
Betrieb des Gerätes
(1) Regelmäßige Messung und Spektralanalyse der Blutpulswellen
Wie zuvor erklärt, werden regelmäßige Zeitgeberunterbrechungen (zum Beispiel in Intervallen von zwei Stunden) in Bezug auf den Mikrocomputer 745 erzeugt. Zu diesen Zeitpunkten führt der Mikrocomputer 745 dann das folgende Zeitgeberunterbrechungsprogramm aus.
Zunächst werden wie in Ausführungsform 1 die Wellenformen und die Spitzenwertinformationen dieser Wellenformen erfasst. In dieser Ausführungsform wird diese Blutpulswellenaufnahmeverarbeitung bei jeder Messung, zum Beispiel alle 30 Sekunden, ausgeführt. Anschließend werden die aufgenommenen Blutpulswellenformen und [LF/HF] berechnet und gemeinsam mit der Zeit, zu der diese Messungen vorgenommen wurden, im Speicher 741 gespeichert.
Die zuvor beschriebene regelmäßige Messung und die Spektralanalyse der Blutpulswellen werden alle zwei Stunden ausgeführt.
(2) Regulierung der Duftabgabe
Wie in Ausführungsform 1 unterscheidet sich auch in dieser Ausführungsform der Betrieb zur Regulierung der Duftabgabe, wenn einer der Moden 1 bis 6 gewählt wird, und in dem Fall, in dem Modus 7 gewählt wird. Der Betrieb für jeden Fall wird in der Folge erklärt.
1. Wahl eines der Moden 1 bis 6
Der Mikrocomputer 745 bestimmt die Periode der Duftabgabe zu einer im Voraus spezifizierten Zeit spät in der Nacht. Das heißt, der Mikrocomputer 745 liest aus dem Speicher 741 die [LF/HF]-Werte für eine festgelegten Anzahl vergangener Tage (die letzte Woche zum Beispiel) und erhält einen Durchschnittswert für [LF/HF] in jeder Zeitperiode. Anschließend berechnet der Mikrocomputer 745 die Tageszeit, zu der der Durchschnittswert von [LF/HF] seinen Maximal- und Minimalwert erreicht.
Anschließend erhält der Mikrocomputer 745 auf der Basis dieser berechneten Ergebnisse die Zeitperioden, in welchen der Benutzer von einem sedierten in eine wachen Zustand und von einem wachen in einen sedierten Zustand wechselt. Der Mikrocomputer 745 stellt dann Duftabgabebefehle so ein, dass der richtige Duft des gewählten Modus zu einer spezifizierten Tageszeit (zum Beispiel in der Mitte der Zeitperiode) in den erhaltenen Zeitperioden freigesetzt wird.
Sobald die bezeichnete Tageszeit erreicht ist, führt der Mikrocomputer 745 anschließend eine Duftabgabe durch Antreiben des ersten Duftabgabemittels 500 oder des zweiten Duftabgabemittels 600 aus. Wenn die Duftabgabe beendet ist, wie in Ausführungsform 1, wird das Volumen des abgegebenen Dufts berechnet und im Speicher 741 gemeinsam mit der Art des abgegebenen Dufts als Freisetzungsaufzeichnungsinformationen gespeichert. Zusätzlich wird die kumulative Gesamtsumme für die abgegebene Menge für jeden Duft erhalten und im Speicher 741 gespeichert.
2. Wahl des Modus 7
Wie oben unter Punkt 1 bestimmt der Mikrocomputer 745 den Durchschnittswert für [LF/HF] über eine Periode einer Woche aus [LF/HF]-Werten, die im Speicher 741 gespeichert sind. Anschließend berechnet der Mikrocomputer 745 die Zeitpunkte des Tages, an dem dieser Durchschnittswert sein Maximum und Minimum erreicht. Anschließend ermittelt der Mikrocomputer 745 auf der Basis der derart erhaltenen Tageszeiten die Zeitperioden, in welchen der Benutzer von einem sedierten in einen wachen Zustand und vom wachen in den sedierten Zustand wechselt. Anschließend führt der Mikrocomputer 745 am folgenden Tag die Regulierung der Duftabgabe auf der Basis der Überwachung von Änderungen im Laufe der Zeit im [LF/HF] während der erhaltenen Zeitperiode und der Ergebnisse dieser Überwachung durch.
Mit anderen Worten, der Mikrocomputer 745 misst regelmäßig die Werte von [LF/HF] und bestimmt, ob der aktuelle [LF/HF]-Wert zum vorangehenden Wert ansteigend oder abfallend ist. Anschließend bestimmt der Mikrocomputer 745, ob die Änderungen im Laufe der Zeit in diesen Werten jenen entgegen gesetzt sind, die normalerweise in der Zeitperiode auftreten, die der Tageszeit zugeordnet sind, zu welcher die regelmäßige Messung erfolgt. Wenn bestimmt wird, dass die Änderung jener, die normalerweise auftritt, entgegen gesetzt ist, wird der Duft freigesetzt, um diese anomale Änderung zu regulieren.
Zum Beispiel ist ein abfallender [LF/HF]-Wert in einer Zeitperiode, in der sich der Benutzer von einem sedierten in einen wachen Zustand begeben sollte, der Änderung im Laufe der Zeit, die normalerweise auftritt, entgegen gesetzt. Daher sendet der Mikrocomputer 745 einen Antriebsbefehl zu dem zweiten Duftabgabemittel 600, um einen Sandelholzduft abzugeben, wodurch der Benutzer veranlasst wird, in einen wachen Zustand zu wechseln. Wenn ferner der [LF/HF]-Wert in einer Zeitperiode ansteigt, in der der Benutzer von einem wachen in einen sedierten Zustand wechseln sollte, sendet der Mikrocomputer 745 einen Antriebsbefehl zu dem ersten Duftabgabemittel 500, um einen Lavendelduft freizusetzen, so dass der Benutzer in einen sedierten Zustand gelangt.
Ausführungsform 3
Das Gerät dieser Ausführungsform ist jenem von Ausführungsform 2 ähnlich, da die Abgabe eines Dufts auf der Basis von Informationen bezüglich der tidalen Blutpulswelle erfolgt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich jedoch darin, dass sie RR50 als physiologischen Zustand verwendet.
Struktur des Gerätes
Die Struktur dieser Ausführungsform ist mit jener der ersten und zweiten Ausführungsform identisch.
Betrieb des Gerätes
(1) Regelmäßige Messung des Blutpulses
Wie zuvor beschrieben, werden periodische Zeitgeberunterbrechungen (zum Beispiel in Intervallen von zwei Stunden) in Bezug auf den Mikrocomputer 745 erzeugt. Zu diesen Zeitpunkten führt der Mikrocomputer 745 das folgende Zeitgeberunterbrechungsprogramm aus.
Erstens werden wie in Ausführungsform 2 die Wellenformen und die Spitzenwertinformationen dieser Wellenformen erfasst und aufgezeichnet. Sobald die Messphase beendet ist, führt der Mikrocomputer 745 eine Spitzenwerterfassung an jedem Blutpuls der Blutpulswelle durch, die während der Messperiode erfasst wurde. RR50 wird berechnet und im Speicher 741 gemeinsam mit der Zeit, zu der die Messungen vorgenommen wurden, gespeichert.
Die zuvor beschriebenen regelmäßigen Messungen der Blutpulswelle werden über den gesamten Tag in Intervallen von zwei Stunden durchgeführt.
(2) Kontrolle der Duftabgabe
Mit der Ausnahme, dass der Betrieb zur Regulierung der Duftabgabe hier RR50- anstelle von [LF/HF]-Werten verwendet, ist der Betrieb dieser Ausführungsform mit jenem der zweiten Ausführungsform identisch. Wie zuvor erklärt, zeigt ein größerer [LF/HF]-Wert einen wacheren Zustand an, während ein kleinerer [LF/HF]-Wert einen sedierteren Zustand anzeigt. Im Gegensatz dazu zeigt im Falle von RR50-Werten ein größerer Wert einen sedierteren Zustand an, während ein kleinerer Wert einen wacheren Zustand anzeigt. Daher sind die Wählstandards für die Duftabgabe in der Duftabgabekontrolle jenen in der zweiten Ausführungsform entgegen gesetzt.
(Modifizierungen)

1. Das vorliegende Gerät kann in einem Accessoire oder in einer Brille eingebaut sein.
2. Die vorangehenden Ausführungsformen verwendeten zwei Duftabgabemittel, aber es kann auch ein Gerät konstruiert werden, das nur eine Art von Duft freisetzt.
3. Im Modus 7 wird ein Duft freigesetzt, wenn sich die Kreislaufparameter in einer spezifizierten Zeitperiode in einer Art ändern, die der Änderung entgegen gesetzt ist, die in der Vergangenheit während dieser Zeitperiode aufgetreten ist (d.h., ansteigen, wenn sie fallen sollten, usw.), aber dieser Modus kann modifiziert werden. Das heißt, anstelle von oder zusätzlich zu Modus 7 kann ein Modus bereitgestellt werden, in dem ein Duft freigesetzt wird, wenn Kreislaufparameter während einer spezifischen Zeitperiode gemessen werden, die außerhalb von Dispersionsgrenzen (zum Beispiel Durchschnittswert E ± 3s, wobei s die Standardabweichung ist) liegen, die aus Parameterwerten über die vorangehenden mehreren Tage bestimmt wurden, wobei dieser Duft einer ist, der die Kreislaufparameter veranlasst, in die Dispersionsgrenzen zurückzukehren.
4. Die vorangehenden Ausführungsformen verwendeten Lavendel und Sandelholz als Düfte zur Modifizierung von Kreislaufparametern. Ob jedoch ein bestimmter Duft geeignet ist, unterscheidet sich jedoch bis zu einem gewissen Grad von individuellen Unterschieden. Daher können abhängig vom Benutzer Düfte, die nicht Sandelholz und Lavendel sind, geeigneter sein, um sedierende oder anregende Wirkungen zu erzielen. Wenn daher das Gerät gemäß diesen Ausführungsformen verwendet wird, ist es wünschenswert, zuerst die Art des Duftes zu bestätigen, die am besten in dem ersten Duftabgabemittel 500 oder dem zweiten Duftabgabemittel 600 bereitgestellt wird. Die vorangehende Erklärung verwendete den Fall, das Lavendel und Sandelholz als Beispiele für Arzneimittel verwendet wurden. Vorausgesetzt jedoch, dass ein Korrelationsverhältnis wie zuvor beschrieben bei dem physiologischen Zustand vorhanden ist, können andere Düfte als Lavendel und Sandelholz verwendet werden oder es können andere Substanzen als Düfte verwendet werden.
5. Zwei manuelle Schalter können den obengenannten Ausführungsformen hinzugefügt werden, so dass Lavendel freigesetzt wird, wenn der erste Schalter betätigt wird, und Sandelholz freigesetzt wird, wenn der zweite Schalter betätigt wird.
6. Die Phase einer hohen harmonischen Welle, der vierten harmonischen Welle zum Beispiel, in Bezug auf die Grundwelle kann unter Verwendung der Spektralanalyse der Blutpulswelle erfasst werden, und die Kontrolle der Duftabgabe kann auf der Basis dieses Wertes ausgeführt werden. Mit anderen Worten, die Erfinder waren imstande, bei der Testung zu bestätigen, dass Änderungen in jeder Phase der zweiten, dritten und vierten höheren harmonischen Welle auftreten, und in der Amplitude der dritten höheren harmonischen Welle, wenn Subjekte unter Stress stehen. Zum Beispiel bestätigten die Erfinder im Falle eines physischen Stresses, wie beim Eintauchen einer Hand in Wasser bei einer Temperatur von 4°C, aus einer Untersuchung der Blutpulswellen von acht Testsubjekten, dass Änderungen in den Phasen der zweiten, dritten und vierten höheren harmonischen Welle und in der Amplitude der dritten höheren harmonischen Welle zu 95% der Zeit auftreten. Ferner bestätigten die Erfinder im Falle eines physischen Stresses, bei dem die Subjekte aufgefordert wurden, wiederholt 9 von 1000 zu subtrahieren, aus einer Untersuchung der Blutpulswellen von acht Testsubjekten, dass Änderungen in den Phasen der vierten harmonischen höheren Welle zu 95% der Zeit auftreten.
7. Die Anzahl von Herzschlägen kann in Ausführungsform 3 anstelle von RR50 verwendet werden. Wie allgemein bekannt ist, wird eine negative Korrelation zwischen RR50 und der Anzahl von Herzschlägen beobachtet. Daher können durch Ausführung der Kontrolle der Duftabgabe, wenn die Wahl des Duftes jener der dritten Ausführungsform entgegen gesetzt ist (d.h., mit der zweiten Ausführungsform identisch ist), dieselben Wirkungen wie zuvor beschrieben erhalten werden. Ferner können die verschiedenen Werte von Körpertemperatur, Blutpulszahl oder dergleichen, die aus der Wellenform des Elektrokardiogramms erhalten werden, verwendet werden.
8. Die Abgabe des Duftes oder eines anderen Arzneimittels kann entsprechend der Tasteneingabe durch den Benutzer ausgeführt werden.
9. Es ist auch annehmbar, das Gerät so zu konstruieren, dass, nachdem der Benutzer einen Ruhezustand vor der Messung der Blutpulswellen eingenommen hat, er den Eingabeabschnitt 742 verwenden kann, um diese Tatsache dem Gerät mitzuteilen. Auch in diesem Fall ist es praktisch, dem Benutzer ein Mittel zur Bestimmung bereitzustellen, ob seine Position zur Durchführung von Blutpulswellenmessungen geeignet ist. Dies kann durch Informieren des Benutzers über die Eignung seiner Position erfolgen, die durch den Ausgangswert des Detektors der physischen Aktivität 756 bestimmt wird. Es ist auch annehmbar, den Mikrocomputer 745 so zu konstruieren, dass konstant ein Ruhezustand unter Verwendung des Detektors der physischen Aktivität 756 erfasst wird, und dann die Detektion der Blutpulswelle nur durchgeführt wird, wenn sich der Benutzer über ein spezifiziertes Zeitintervall in einem Ruhezustand befindet. Anstatt darauf zu warten, dass sich der Benutzer in einen Ruhezustand begibt, können ferner Messungen der Blutpulswelle und der physischen Aktivität über eine spezifische Zeitperiode ausgeführt werden, wobei die gemessenen Werte dann gemeinsam im Speicher 741 gespeichert werden. Auf der Basis der gespeicherten Ergebnisse der Messungen der physischen Aktivität kann nur die Blutpulswellenmessung, die vorgenommen wurde, als sich der Benutzer für eine spezifizierte Zeitperiode im Ruhezustand befunden hat, gewählt werden, um die Blutpulswelleninformationen zu erhalten.
10. In jeder der vorangehenden Ausführungsformen ist es annehmbar, die Wirkung eines Arzneimittels, wie eines Duftes, zu erfassen und dann den Benutzer über diese Tatsache zu informieren. Das heißt, nachdem die Abgabe eines Duftes angewiesen wurde, misst der Mikrocomputer 745 die Blutpulswellen beim Benutzer, berechnet den physiologischen Zustand und bestimmt dann, ob der derart erhaltene physiologische Zustand (der abhängig von den zuvor beschriebenen Moden unterschiedlich ist) einen gewünschten Zustand erreicht hat. Sobald eine Wirkung festgestellt wird, bestimmt der Mikrocomputer 745, dass es nicht notwendig ist, weiter Duft abzugeben, und informiert den Benutzer über diese Tatsache über den Ausgabeabschnitt 743.

Teil 4 Schlummerverhinderungsvorrichtung
Es werden nun einige Anwendungsbeispiele erklärt, in welchen eine Diagnose und Kontrolle auf der Basis des physiologischen Zustandes (der Indikatoren der Blutpulswellenfluktuation) ausgeführt werden, während die regelmäßigen Änderungen darin berücksichtigt werden. Die Schlummerverhinderungsvorrichtung, der in der Folge erklärt wird, ist nicht ein Gerät zur direkten Kontrolle des physiologischen Zustandes, ist aber ein Gerät zur Kontrolle eines externen Gerätes (zum Beispiel eines Autos). Ferner erfolgt diese Erklärung aus der Perspektive der "Kontrolle".
In den letzten Jahren sind zahlreiche Unfälle passiert, weil Lenker beim Autofahren eingeschlafen sind. Eine Reihe von Geräten wurde vorgeschlagen, um dies zu verhindern. Ein Beispiel, das in Betracht gezogen werden könnte, ist ein Gerät, das am Lenkrad befestigt wird. Bei diesem Gerät werden Leiter an der linken und rechten Seite des Lenkrades befestigt, und Messungen des Widerstands des Lenkers werden vorgenommen, indem beide Hände des Lenkers in konstantem Kontakt mit dem Leiter bleiben. Wenn der Lenker einschläft, fallen seine Hände vom Lenkrad und der Widerstandswert zwischen den Leitern ändert sich. Dadurch wird wahrgenommen, dass der Lenker eingeschlafen ist, und ein Warnton wird an den Lenker ausgegeben. Auf diese Weise wird es möglich, einen Unfall zu vermeiden, der auf das Einschlafen des Lenkers zurückzuführen ist.
Andere Geräte können Änderungen im Herzschlag, die von Messungen im Elektrokardiogramm des Lenkers erhalten werden, oder Änderungen in der Atmung des Lenkers verwenden.
In dem zuvor beschriebenen Verfahren, in dem Leiter an dem Lenkrad angebracht sind, ist es jedoch nicht möglich, einen Schlummerzustand exakt zu überwachen, wenn der Lenker nur mit einer Hand lenkt oder Handschuhe trägt. Zusätzlich sind in den Methoden, die Änderungen im Herzschlag oder in der Atmung verwenden, die verwendeten Geräte groß und somit nicht praktisch für den Lenker, dass er diese mit sich herumträgt.
Das hier beschriebene Gerät soll diese Probleme lösen, indem ein Schlummerzustand auf der Basis einer Analyse des Wachheitszustandes des menschlichen Körpers aus der Aktivität der Blutpulswellen, die von diesem erhalten werden, erfasst wird.
Ausführungsform 1
Die Schlummerverhinderungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform erfasst Schlummerzustände auf der Basis des Korrelationsverhältnisses, das zwischen den Informationen, die in der Blutpulswelle enthalten sind, und dem Wachheitszustand im menschlichen Körper besteht. In diesem Fall wird eine Anzahl von gemessenen Größen, die von der Blutpulswelle erhalten werden, als Indikatoren zur Bestimmung des Wachheitszustandes im menschlichen Körper verwendet. LF, HF, [LF/HF] und RR50 werden in der Folge als spezifische Beispiele verwendet. Aus dem obengenannten Korrelationsverhältnis wird der physiologische Zustand sedierter, wenn der Schlummerzustand tiefer wird. Es wird zum Beispiel angenommen, dass RR50 allmählich größer wird, wenn sich der Schlummerzustand fortsetzt. Daher ist es möglich, einen Schlummerzustand durch Erfassen der Änderung in diesen Indikatoren zu erfassen.
Struktur des Gerätes
126 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur dieses Gerätes zeigt. Der Benutzer des Gerätes (z.B. ein Autolenker oder Zugführer) trägt die Armbanduhr 790, die in 127 dargestellt ist, wobei das Gerät, das in 126 dargestellt ist, in der Armbanduhr 790 eingebaut ist.
In 126 ist die CPU 781 ein zentrales Teil zur Kontrolle jeder Schaltung im Inneren des Gerätes. Die Funktion der CPU 781 wird in der Folge erklärt.
Im ROM 782 sind Kontrollprogramme und Kontrolldaten für die CPU 781 gespeichert.
Ein temporärer Speicher 783 ist eine Art von RAM, der als Betriebsbereich verwendet wird, wenn die CPU 781 Berechnungen ausführt.
Ein Blutpulswellendetektor 784 misst konstant die Blutpulswelle an der Radialarterie des Benutzers, und gibt das gemessene Ergebnis als analoges Signal aus.
Ein A/D-Wandler quantifiziert das analoge Signal, wandelt es in ein digitales Signal um und gibt es aus.
Ein Datenspeicher 786, der ein nicht flüchtiger Speicher ist, der aus einem batteriegestützten RAM oder dergleichen besteht, speichert LF-, HF-, LF/HF- und R50-Werte, die auf der Basis der Blutpulswelle und Daten, wie der Blutpulswellenformen, die von der CPU 781 vom A/D-Wandler 785 aufgenommen wurden, berechnet wurden.
Eine Uhrenschaltung 787 erzeugt die Tageszeit, die an der Armbanduhr 790 angezeigt wird. Die CPU 781 liest die Zeit aus der Zeitschaltung 787, um die aktuelle Zeit zu erfahren.
Ein Operator 788 ist mit einer Reihe von Knöpfen bereitgestellt, die an der Armbanduhr 790 bereitgestellt sind. Der Operator 788 erfasst das Drücken dieser Knöpfe und gibt die Art des gedrückten Knopfes aus.
Ein Summer 789 erzeugt einen Warnton, der an den Benutzer gerichtet ist, auf der Basis von Befehlen zum Starten oder Stoppen des Tonausgabebetriebs von der CPU 781. In der praktischen Anwendung kann dieser Summer 789 ein Alarmmechanismus sein, der an einer im Handel erhältlichen digitalen Armbanduhr angebracht ist.
Eine I/O-Schnittstelle 850 führt eine Kommunikation zwischen dem Gerät der vorliegenden Erfindung und einer externen Vorrichtung aus und ist mit der I/O-Schnittstelle äquivalent, die in Kapitel 5, Abschnitt 3 erklärt wurde. Durch Verwendung der I/O-Schnittstelle 850 können Informationen, wie die Werte von LF, HF, LF/HF und RR50, die im Speicher 786 gespeichert sind, zu einer externen Vorrichtung übertragen werden.
Ein Beschleunigungssensor 851 ist ein Beispiel eines Detektionsmittels der physischen Aktivität zum Erfassen der physischen Aktivität des Benutzers des Gerätes. Ein A/D-Wandler 852, der dieselbe Struktur wie der A/D-Wandler 785 hat, wandelt den Ausgang vom Beschleunigungssensor 851 in ein digitales Signal um und leitet das digitale Signal zu einem Bus weiter.
Die Armbanduhr, die in 127 dargestellt ist, hat zwei Moden: einen Normalgebrauchsmodus, in dem das Gerät als normale Armbanduhr verwendet wird, und einen Überwachungsmodus, in dem das Gerät den Schlummerzustand des Benutzers erfasst und eine Warnung ausgibt.
In dieser Figur ist das Bezugszeichen 791 der Hauptkörper einer Armbanduhr, der mit einer Zeitanzeige 792 an seiner oberen Oberfläche zur Anzeige von Zeit und Datum auf dieselbe Weise wie bei einer normalen Armbanduhr bereitgestellt ist. Ein Zeitänderungsknopf 794 (eine Aufzugswelle) zum Einstellen der Zeit und ein Modusumschaltknopf 795 sind an der rechten seitlichen Oberfläche des Uhrenhauptkörpers 790 bereitgestellt. Der Modusumschaltknopf 795 ist zum Umschalten zwischen dem Normalgebrauchsmodus und dem Überwachungsmodus bereitgestellt. Jedes Mal, wenn dieser Knopf gedrückt wird, erfolgt ein Umschalten zwischen den zwei Moden. Der Normalgebrauchsmodus wird eingeleitet, wenn eine Energiequelle eingesetzt wird.
Zusätzlich, wie in Kapitel 2, Abschnitt 1, Teil 4 erklärt, zeigen die Bezugszeichen 47, 48 und 49 einen Blutpulswellensensor vom Drucktyp, ein Befestigungsmittel beziehungsweise ein Armbanduhrenband an.
Betrieb des Gerätes
Es folgt nun eine Erklärung des Falls, in dem das Erfassen eines Schlummerzustandes unter Verwendung von RR50 als den zuvor beschriebenen Indikator ausgeführt wird.
(1) Wechsel in den Überwachungsmodus
Der Benutzer des Gerätes drückt den Modusumschaltknopf 795 der Armbanduhr 790, bevor er zum Beispiel das Kraftfahrzeug in Betrieb nimmt. Der Operator 788 erfasst das Drücken des Knopfes und sendet eine Nachricht zu der CPU 781, dass der Umschaltknopf 795 gedrückt wurde. Die CPU 781 schaltet das Gerät vom aktuellen Normalgebrauchsmodus in den Überwachungsmodus, wodurch die Funktion zur Überwachung eines Schlummerzustands während dem Lenken eingeschaltet wird.
(2) Aufnahme der Blutpulswellenform
Der Blutpulswellendetektor 784 misst konstant die Blutpulswelle an der Radialarterie des Benutzers. Dieses gemessene Ergebnis wird beim A/D-Wandler 785 in ein digitales Signal umgewandelt und an einen gemeinsamen Bus ausgegeben. Die CPU 781 liest diese digitalen Daten in einem im Voraus spezifizierten Zeitintervall, sobald der Überwachungsmodus durch Drücken des Knopfes wie zuvor beschrieben freigegeben ist. Die gelesenen digitalen Daten werden gemeinsam mit der aktuellen Zeit, die aus der Uhrenschaltung 787 gelesen wird, im Datenspeicher 786 gespeichert.
Folgendes kann jedoch ausgeführt werden, um die Blutpulswelle noch exakter zu messen. Das heißt, die CPU 781 liest den Ausgang des Beschleunigungssensors 851 über den A/D-Wandler 852 und nimmt ihn auf, und speichert diesen Ausgang im temporären Speicher 783. Die CPU 781 trifft dann eine Entscheidung, ob der Ausgangswert des Beschleunigungssensors 851 anzeigt, dass der Benutzer in einem Ruhezustand ist oder nicht. Da es Bedenken gibt, dass die Messung der Blutpulswelle nicht exakt ist, wenn sich der Benutzer nicht im Ruhezustand befindet, wird in diesem Fall ein Summer 789 oder dergleichen von der CPU 781 verwendet, um den Benutzer zu informieren. Die Blutpulswellenmessungen werden dann ausgeführt, nachdem bestätigt wurde, dass sich der Benutzer in einem Ruhezustand befindet.
(3) Analyse der Blutpulswellenform
Die CPU 781 analysiert dann die Blutpulswellenformen, die im Datenspeicher 786 gespeichert sind, aus einer im Voraus spezifizierten Zeitperiode in der Vergangenheit und berechnet RR50. Der berechnete RR50-Wert wird dann im Datenspeicher 786 gemeinsam mit der aktuellen Tageszeit gespeichert, die aus der Uhrenschaltung 787 ausgelesen wird.
(4) Bestimmung des wachen Zustandes und Kontrolle eines Warntons
Die CPPU 781 berechnet dann RR50 und bestimmt aufgrund des berechneten Wertes, ob der Benutzer sich in einem Schlummerzustand befindet oder nicht. Das heißt, die CPU 781 prüft das Größenverhältnis zwischen dem berechneten RR50-Wert und einem vorbestimmten Standardwert und bestimmt, dass der Benutzer in einem Schlummerzustand ist, wenn der berechnete RR50-Wert größer als der Standardwert ist. die CPU 781 sendet dann einen Tonwarnbefehl an den Summer 789, der einen Warnton erzeugt, um den Benutzer in einen wachen Zustand zu bringen.
Wenn der Benutzer wach wird, fällt der RR50-Wert allmählich, bis er schließlich kleiner als der obengenannte Standardwert wird. Sobald die CPU 781 dies erfasst, sendet sie einen Stoppalarmtonbefehl an den Summer 789 und die Erzeugung des Warntons von dem Summer 789 endet.
Als Alternative kann der Benutzer, der in einen wachen Zustand zurückgekehrt ist, den Modusumschaltknopf 795 drücken. Wenn die CPU 781 eine Nachricht vom Operator 788 empfängt, dass der Modusumschaltknopf 795 gedrückt wurde, schaltet sie das Gerät vom Überwachungsmodus in den Normalgebrauchsmodus um. Gleichzeitig sendet die CPU 781 einen Befehl an den Summer 789, das Aussenden des Alarms zu stoppen, so dass die Erzeugung des Warntons endet.
Ausführungsform 2
In der obengenannten Ausführungsform 1 wurde eine Warnung ausgeführt, sobald der aktuelle RR50-Wert einen festgelegten Standardwert überschritt. Es ist jedoch bevorzugt, die regelmäßige Variation in den Indikatoren der tidalen Blutpulswelle zu berücksichtigen. Die folgende Erklärung des Gerätes gemäß dieser Ausführungsform verwendet auch den RR50 als Indikator des physiologischen Zustandes.
Struktur des Gerätes
Die Struktur des Gerätes in dieser Ausführungsform ist äquivalent jener der ersten Ausführungsform. Die Indikatoren der tidalen Blutpulswelle jedoch, die über ein festgelegtes Zeitintervall erfasst werden, werden anschließend im Datenspeicher 786 gespeichert.
Betrieb des Gerätes
(1) Wechsel in den Überwachungsmodus.
Wenn der Benutzer den Modusumschalknopf 795 drückt, schaltet die CPU 781 das Gerät in den Überwachungsmodus und stellt die Uhrenschaltung 787 zur Erzeugung der Unterbrechungssignale in einem festgelegten Zeitintervall ein.
(2) Regelmäßige Messperiode von RR50
Jedes Mal, wenn ein Unterbrechungssignal in die CPU 781 von der Uhrenschaltung 787 geleitet wird, nimmt die CPU 781 die Radiusarterienblutpulswelle vom Blutpulswellendetektor 786 über den A/D-Wandler 785 auf, berechnet RR50 und speichert diesen im Datenspeicher 786.
(3) Bestimmung des wachen Zustandes und Kontrolle des Warntons
Sobald die obengenannte Verarbeitung beendet ist, führt die CPU eine Bestimmung des Schlummerzustandes aus. Das heißt, die CPU 781 liest die RR50-Werte von einer festgelegten Zeitperiode in der Vergangenheit, von einer Woche zum Beispiel, und berechnet den durchschnittlichen Übergang im RR50 über die letzte Woche. Wenn der aktuelle RR50-Wert diesen Durchschnittswert um einen im Voraus spezifizierten Wert übersteigt, bestimmt die CPU 781, dass sich der Benutzer im Schlummerzustand befindet, und erzeugt einen Warnton vom Summer 789.
Die folgenden Operationen sind jenen in Ausführungsform 1 äquivalent. Das heißt, der Benutzer erwacht und wird angeregter, oder der Benutzer drückt den Modusumschaltknopf 795, so dass die CPU 781 das Gerät in den Normalgebrauchsmodus umschaltet, wobei die Erzeugung des Warntons gestoppt wird.
Infolgedessen kann der Schlummerzustand eines Benutzers auf der Basis seines täglichen RR50-Wertes bestimmt werden. Somit wird ein fehlerhaftes Erfassen oder ein Versagen im Erfassen eines Schlummerzustandes extrem unwahrscheinlich, so dass dieses Gerät aus der Sicherheitsperspektive ausgezeichnet ist.
Ausführungsform 3
In den vorangehenden Ausführungsformen wurde ein Warnton an den Lenker ausgegeben, wenn ein Schlummerzustand erfasst wurde. Anstelle der Warnung eines Lenkers jedoch kann eine drahtlose Verbindung zwischen dem Gerät und dem Auto hergestellt werden, so dass, wenn ein Schlummerzustand beim Lenker erfasst wird, ein Befehl an die Autobremsen ausgegeben wird, um einen Bremsdruck auf das Fahrzeug auszuüben.
Struktur des Gerätes
Die Struktur des Gerätes gemäß dieser Ausführungsform ist in 128 dargestellt. Bei Teilen dieser Figur, die äquivalente Funktionen mit jenen haben, die in 126 dargestellt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und eine Beschreibung derselben wird hier unterlassen.
Ein Sender 800, der an der Armbanduhr 790 bereitgestellt ist, verstärkt das elektrische Signal, das von der CPU 781 gesendet wird, so dass es für die Sendeantenne 801 geeignet ist. Die Sendeantenne 801 wandelt dieses elektrische Signal in Funkwellen um und gibt die Funkwellen aus.
Der Lenker sitzt in einem Fahrzeug 810. Die Empfangsantenne 811 empfängt die Funkwellen, die von der Sendeantenne 801 gesendet werden und wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Die Empfangsantenne 812 verstärkt dieses elektrische Signal und gibt das verstärkte Signal an die folgende Steuerung 813 aus. Die folgende Steuerung 813 steuert den Empfänger 812, die Bremsvorrichtung 814 und die verschiedenen Vorrichtungen im Inneren des Fahrzeuges 810, die in der Figur nicht dargestellt sind. Die Bremsvorrichtung 814 reguliert die Steueroperationen des Fahrzeuges 810 in Übereinstimmung mit Befehlen von der Steuerung 813.
Betrieb des Gerätes
Die CPU 781 misst in derselben Reihenfolge wie in den vorangehenden Ausführungsformen die Blutpulswellenformen des Lenkers im Überwachungsmodus und analysiert die Ergebnisse, um zu erfassen, ob sich der Lenker im Schlummerzustand befindet. Die CPU 781 sendet das Bremskontrollbefehlssignal zu dem Sender 800. Dieser Kontrollbefehl geht durch den Sender 800 und wird an der Sendeantenne 801 in Funkwellen umgewandelt und dann von der Uhr 790 nach außen abgegeben. Die Funkwellen werden von der Empfangsantenne 811 empfangen, die an einer Seite des Fahrzeuges 801 bereitgestellt ist und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses elektrische Signal wird beim Empfänger 812 verstärkt und zu der Steuerung 813 gesendet. Die Steuerung 813 empfängt das elektrische Signal vom Empfänger 812 und analysiert diesen Befehl. Wenn die Steuerung 813 bestätigt, dass das elektrische Signal ein Bremskontrollbefehl ist, leitet sie den Kontrollbefehl zu der Bremsvorrichtung 814 weiter. Infolgedessen stoppt die Bremsvorrichtung 814 das Fahrzeug 810 durch Anlegen der Bremse.
Wie zuvor erklärt, ist es mit Hilfe der vorangehenden Ausführungsformen möglich, einen Schlummerzustand in einem Benutzer zu erfassen, wobei die relativ einfache Methode der Blutpulswellenerfassung verwendet wird. Somit ist es möglich, ein Gerät auszuführen, das nicht groß ist, das aber so gestaltet werden kann, dass es frei tragbar ist. Ferner ist dieses Gerät zusätzlich vorteilhaft, da es in eine Armbanduhr oder eine andere tragbare Vorrichtung eingebaut werden kann, so dass es ein Lenken oder andere Aktivitäten nicht behindert.
(Modifizierungen)

1. Dieses Gerät kann in ein Accessoire oder eine Brille eingebaut werden.
2. In der vorangehenden Ausführungsform wurde eine Bestimmung des wachen Zustandes eines Benutzers auf der Basis des RR50-Wertes vorgenommen. Anstelle des RR50-Wertes ist es jedoch auch möglich, LF, HF oder LF/HF zu verwenden. Das heißt, je kleiner die Amplitude der LF-Komponente ist, umso größer ist die Amplitude der HF-Komponente, oder je kleiner der Wert von [LF/HF], umso sedierter ist der physiologische Zustand. Wenn in diesem Fall der Wachheitszustand des Benutzers in der Verarbeitung von (4) der obengenannten Ausführungsform 1 bestimmt wird, kann eine Bestimmung, dass sich der Benutzer im Schlummerzustand befindet, gemacht werden, wenn die Amplitude des LF unter einen Standardwert fällt, der Wert von HF einen Standardwert übersteigt, oder der Wert von [LF/HF] unter einen Standardwert fällt.
3. Der Warnton braucht nicht nur ein Volumen aufweisen. Vielmehr kann das Volumen entsprechend der Differenz zwischen dem berechneten RR50-Wert und dem Standardwert zunehmen oder abnehmen.
4. LF-, HF-, [LF/HF]- und RR50-Wert müssen nicht getrennt berücksichtigt werden. Vielmehr kann jede beliebige Zahl dieser bei der Bestimmung, ob ein Warnton ausgegeben wird oder nicht, berücksichtigt werden.
5. In Ausführungsform 3 kann ein Warnmittel, wie ein Summer 789 oder dergleichen, an den Lenker gemeinsam mit dem Betrieb zum Anlegen der Bremse und Stoppen des Autos ausgegeben werden.
6. Ein noch größerer Effekt kann erzielt werden, indem eine Warnung unter Verwendung eines Summers oder dergleichen ausgeführt wird, während gleichzeitig ein Duft mit einer stimulierenden Wirkung abgegeben wird, der in der zuvor beschriebenen Duftabgabekontrolle verwendet wurde.
7. Es ist auch annehmbar, das Gerät so zu konstruieren, dass, nachdem der Benutzer einen Ruhezustand vor der Messung der Blutpulswellen eingenommen hat, er den Operator 788 verwenden kann, um diese Tatsache dem Gerät mitzuteilen. Auch in diesem Fall ist es praktisch, dem Benutzer ein Mittel zur Bestimmung bereitzustellen, ob seine Position für die Durchführung der Blutpulswellenmessungen geeignet ist. Dies kann durch Informieren des Benutzers über die Eignung seiner Position erfolgen, wie durch den Ausgangswert eines Beschleunigungssensors 851 bestimmt wird. Es ist auch annehmbar, die CPU 781 so zu konstruieren, dass sie konstant einen Ruhezustand unter Verwendung des Beschleunigungssensors 851 bestimmt, und dann die Erfassung der Blutpulswelle nur durchgeführt wird, wenn der Ruhezustand übe ein im Voraus spezifiziertes Zeitintervall vorliegt. Anstatt darauf zu warten, dass der Benutzer in einen Ruhezustand geht, kann ferner die Messung der Blutpulswelle und der physischen Aktivität über eine spezifische Zeitperiode ausgeführt werden, wobei die gemessenen Werte dann gemeinsam im Speicher 786 gespeichert werden. Auf der Basis der gespeicherten Ergebnisse der Messungen der physischen Aktivität kann nur die Blutpulswellenmessung, die vorgenommen wurde, als sich der Benutzer im Ruhezustand für eine spezifizierte Zeitperiode befunden hat, gewählt werden, um Blutpulswelleninformationen zu erhalten.
8. Während die obenstehende Ausführungsform 3 den Fall erklärte, in dem ein Auto betrieben wurde, kann die vorliegende Ausführungsform natürlich zweckdienlich bei anderen Arten von Fahrzeugen verwendet werden. Anstatt das Benachrichtigungsmittel in einer tragbaren Vorrichtung bereitzustellen, ist es ferner auch zulässig, eine Benachrichtigung durch Kontrolle des Horns usw., das an dem Fahrzeug bereitgestellt ist, auszuführen.
9. Jede der vorangehenden Ausführungsformen wurde anhand des Falls erklärt, dass eine Warnung nach dem Erfassen eines Schlummerzustandes ausgeführt wurde. Es ist jedoch auch annehmbar, den Wachheitszustand des Benutzers zu berechnen und den Benutzer zu informieren, dass dessen Ausmaß ausreichend hoch genug ist, wenn die Informationen zutreffen. Dadurch wird der Benutzer jedes Mal aufmerksam gemacht, wenn eine Benachrichtigung erfolgt, wodurch sein Bewusstsein, wach zu bleiben, verstärkt wird.

Claims

Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands, umfassend: ein Messmittel zum Messen eines Indikators eines physiologischen Zustands eines Patienten; ein Verabreichungsmittel (600) zum Verabreichen eines Arzneimittels an den Patienten; ein Arzneimittelverabreichungskontrollmittel (700) zum Ausgeben eines Befehls zum Verabreichen eines Arzneimittels an das Verabreichungsmittel (600) zum Verabreichen eines Arzneimittels, wenn der Indikator des physiologischen Zustands bestimmte Bedingungen erfüllt; einen Blutpulsdetektor zum Erfassen eines Blutpulszyklus von Blut, das von dem Herzen des Patienten kommt, und dadurch gekennzeichnet, dass das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel dazu ausgebildet ist, einen Befehl an das Verabreichungsmittel auszugeben, ein Arzneimittel in dem Zeitintervall von einem Blutpulsschlag zum nächsten Blutpulsschlag synchron mit dem Blutpulszyklus zu verabreichen.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Mittel (710) zum Messen des Blutdrucks eines Patienten, und wobei das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel dazu ausgebildet ist, einen Befehl auszugeben, wenn der Indikator des physiologischen Zustands bestimmte Bedingungen erfüllt und der Blutdruck ein spezifischer Wert ist.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Aufzeichnungsmittel (701) zum Speichern eines Indikators eines gewünschten physiologischen Zustands, wobei das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel (700) dazu ausgebildet ist, den Indikator, der von dem Messmittel gemessen wird, und den Indikator, der in dem Aufzeichnungsmittel (701) gespeichert ist, zu vergleichen, und, sobald eine Entscheidung getroffen ist, dass sich der Patient in einem sedierten Zustand befindet, einen Befehl zum Verabreichen eines Arzneimittels an den Patienten auszugeben, das einen wachen Zustand hervorruft.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Aufzeichnungsmittel (701) zum Speichern eines Indikators eines gewünschten physiologischen Zustands, wobei das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel (700) dazu ausgebildet ist, den Indikator, der von dem Messmittel gemessen wird, und den Indikator, der in dem Aufzeichnungsmittel (701) gespeichert ist, zu vergleichen, und, sobald eine Entscheidung getroffen ist, dass sich der Patient in einem wachen Zustand befindet, einen Befehl zum Verabreichen eines Arzneimittels an den Patienten auszugeben, das einen sedierten Zustand hervorruft.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel (700) dazu ausgebildet ist, einen Befehl zur Ausführung der Arzneimittelverabreichung nur dann auszugeben, wenn eine spezifizierte Zeitperiode seit der vorangehenden Arzneimittelverabreichung verstrichen ist.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, umfassend ein Aufzeichnungsmittel (701) zum Speichern von Informationen, die die Aufzeichnung der Arzneimittelverabreichung betreffen, einschließlich mindestens einer Arzneimitteldosis, einer Art des Arzneimittels und eines Zeitpunkts der Verabreichung.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 6, umfassend ein Kommunikationsmittel (706) zum Kommunizieren mit externen Geräten, wobei das Kommunikationsmittel (706) dazu ausgebildet ist, die Informationen, die sich auf die Aufzeichnung der Arzneimittelverabreichung beziehen, die in dem Aufzeichnungsmittel (701) gespeichert sind, zu den externen Geräten zu senden und von diesen zu empfangen.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, umfassend ein Aufzeichnungsmittel (701) zum Aufzeichnen von Blutpulswellenformen entsprechend einem physiologischen Zustand, in dem eine Arzneimittelverabreichung notwendig ist, wobei das Messmittel dazu ausgebildet ist, die Blutpulswelle in dem Körper zu messen, und das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel (700) dazu ausgebildet ist, die Blutpulswellenform, die von dem Messmittel gemessen wurde, und die Blutpulswellenform, die in dem Aufzeichnungsmittel (701) gespeichert ist, zu vergleichen, und einen Befehl zur Durchführung der Arzneimittelverabreichung auf der Basis des Ergebnisses der Vergleichs auszugeben.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Mittel zum Erfassen der Ausgabe eines Arzneimittelverabreichungsbefehls, Bestimmen ab dem Zeitpunkt dieser Erfassung, ob der Indikator des physiologischen Zustands einen Zustand erreicht hat, der die spezifizierten Bedingungen nicht erfüllt, und Bereitstellen einer Benachrichtigung, wenn der Indikator des physiologischen Zustands einen Zustand erreicht hat, der die spezifizierten Bedingungen nicht erfüllt.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, wobei das Verabreichungsmittel eine Infusionsvorrichtung für das Arzneimittel enthält.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Aufzeichnungsmittel zum Speichern des gemessenen Indikators bis zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt, wobei das Medikamentenverabreichungskontrollmittel dazu ausgebildet ist, auf der Basis eines Variationsrhythmus, der von dem Indikator über eine spezifizierte Zeitperiode in der Vergangenheit angezeigt wurde, eine Bestimmung vorzunehmen, wann ein Arzneimittel zu verabreichen ist, und einen Befehl zur Verabreichung eines Arzneimittels zu einem bestimmten Zeitpunkt auszugeben.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 11, wobei das Medikamentenverabreichungskontrollmittel dazu ausgebildet ist, eine Zeitperiode zu wählen, in der sich der Indikator gemäß einem spezifizierten Trend ändert, und einen Befehl zum Verabreichen eines Arzneimittels während der Zeitperiode auszugeben.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Aufzeichnungsmittel zum Speichern des gemessenen Indikators bis zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt, wobei das Medikamentenverabreichungskontrollmittel dazu ausgebildet ist, auf der Basis eines aktuellen Indikators des physiologischen Zustands und eines Variationsrhythmus im Indikator über eine spezifizierte Zeitperiode in der Vergangenheit einen Befehl zur Verabreichung eines Arzneimittels auszugeben.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 13, wobei das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel dazu ausgebildet ist, eine Zeitperiode zu wählen, in der der Indikator sich entsprechend einem spezifizierten Trend ändert, und einen Befehl zur Verabreichung eines Arzneimittels auszugeben, wenn sich der Trend der Änderung von einem Trend unterscheidet, den der Indikator in einer vergangenen Zeitperiode aufgewiesen hat.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 13, wobei das Arzneimittelverabreichungskontrollmittel dazu ausgebildet ist, eine spezifizierte Zeitperiode zu wählen, und einen Befehl zur Verabreichung eines Arzneimittels auszugeben, wenn der Indikator während der spezifizierten Zeitperiode um ein feststehendes Maß über einen Bewegungsdurchschnitt für den Indikator in der spezifizierten Zeitperiode während einer spezifizierten Zeitperiode in der Vergangenheit abweicht.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach einem der Ansprüche 11 bis 15, des Weiteren umfassend ein Mittel zum Erfassen einer Ausgabe eines Arzneimittelverabreichungsbefehls, Bestimmen ab dem Zeitpunkt dieser Erfassung, ob der Indikator des physiologischen Zustands einen ersten Zustand anzeigt, der keine Arzneimittelabgabe erfordert, und Bereitstellen einer Benachrichtigung, wenn der Indikator des physiologischen Zustands den ersten Zustand erreicht hat.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach einem der Ansprüche 11 bis 15, des Weiteren umfassend ein Benachrichtigungsmittel zum Erhalten einer verabreichten Arzneimittelmenge und zum Bereitstellen einer Benachrichtigung, wenn der summierte Wert der verabreichten Menge eine spezifizierte Menge erreicht.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach einem der Ansprüche 11 bis 15, des Weiteren umfassend ein Mittel zum Überwachen, ob die Abgabe des Arzneimittels normal verlaufen ist oder nicht, und zum Bereitstellen einer Benachrichtigung, wenn eine Anomalie vorliegt.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Gerät tragbar ist und eine Batterie umfasst und auf der Basis einer Spannung arbeitet, die von der Batterie zugeführt wird, und umfassend eine Elektrizitätszufuhrkontrollmittel, das diskontinuierlich die Spannung, die von der Batterie ausgegeben wird, jedem Element in dem Gerät zuführt.
Gerät zur Kontrolle eines physiologischen Zustands nach Anspruch 19, des Weiteren umfassend ein Niederspannungsbenachrichtigungsmittel zum Bereitstellen einer Benachrichtigung, wenn die Spannung, die von der Batterie ausgegeben wird, unter eine spezifizierte Spannung fällt.