DE69424901T2

DE69424901T2 - Puls-Wellen-Analysengerät

Info

Publication number: DE69424901T2
Application number: DE69424901T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Amano; Hiromitsu Ishii; Kazuo Kodama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: CN1105224A; DE69424901D1; EP0638281B1; US5755229A; US5623933A; JPH0795966A; CN1103580C; EP0638281A1; JP2979933B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Pulswellen- Analysevorrichtungen, die den Zustand eines Körpers auf der Grundlage der vom Körper erhaltenen Pulswellen analysieren.

Stand der Technik

Da die Leute heutzutage übermäßigem Streß ausgesetzt sind, entstand die Besorgnis über plötzliche Todesfälle aufgrund von Belastung oder Ermüdung. Es besteht dringender Bedarf an einer Einrichtung zum einfachen und genauen Analysieren solcher Symptome.
Vor diesem Hintergrund hat die Pulsdiagnose, wie sie in der nicht-traditionellen Medizin praktiziert wird, wie beispielsweise mit dem Ayurveda-Verfahren in der traditionellen indischen Medizin und mit dem Chun, Guan und Chi-Verfahren in der chinesischen Medizin, beträchtliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Gemäß dieser Form der Pulsdiagnose kann eine Krankheit nur dann genau diagnostiziert werden, wenn der praktizierende "Weise" den Puls des Patienten fühlt. Es wäre sehr nützlich, wenn die gleiche Diagnose von einer Maschine durchgeführt werden könnte.
Vom obenbeschriebenen Standpunkt her besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die physikalische Symptome analysieren kann durch Extrahieren der in den Pulswellen enthaltenen Informationen, wobei die Entwicklung einer solchen Vorrichtung untersucht wurde.
US 4 771 790 offenbart einen elektronischen Blutdruckmesser, der den Blutdruck an einem Finger messen kann. Eine aufblasbare, flexible Fingermanschette ist so konfiguriert, daß sie an die Kontur des Fingers angepaßt ist. Die Fingermanschette umfaßt einen Sensor zum Erfassen der Pulswellendaten durch Erfassen des von einer Arterie reflektierten Lichts, wenn der von der Fingermanschette ausgeübte Luftdruck erhöht wird. Aus den Pulswellenamplituden werden der systolische und der diastolische Blutdruck berechnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Beziehung zwischen den Pulswellen und der physischen Gesundheit vom obenbeschriebenen Standpunkt her untersucht, mit der Absicht, eine Vorrichtung zu entwickeln, die den Zustand der Gesundheit einer Person auf der Grundlage der Pulswellen analysieren kann. Ihre Studien haben ergeben, daß die Signalform einer Pulswelle sich als Funktion des an der Druckmeßstelle angelegten Drucks ändert. Es ist wohlbekannt, daß eine Krankheit in engem Bezug steht zu den dynamischen Eigenschaften der Blutgefäße einer Person. Wenn es möglich ist, das Verhalten der Pulswellen bezüglich des angelegten Drucks objektiv zu ermitteln, wird die Diagnose einer Krankheit eines Patienten sowohl hinsichtlich Geschwindigkeit als auch Objektivität deutlich verbessert. Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund entwickelt. Ihre Aufgabe ist, eine Pulswellen-Analysevorrichtung zu schaffen, die das Verhalten der Pulswellen bezüglich des angelegten Drucks in einer objektiven Weise ermitteln kann.
Für die Implementierung des obenbeschriebenen Systems haben die Anmelder, die die vorliegende Erfindung entwickelt haben, die folgenden Versuche durchgeführt, um ihre Gültigkeit zu überprüfen:

< Versuchsbeschreibung>

(1) Gegenstand des Versuchs

Fingerspitzen-Plethysmogramme sind Blutstrom-Pulswellen im peripheren Kreislaufsystem und können nicht-invasiv gemessen werden. Diese Pulswellen erhalten zunehmend mehr Aufmerksamkeit als ein Mittel zur Bewertung des Zustands des peripheren Kreislaufs, der Konzentration des Sauerstoffs im Blut und des Ausmaßes der Ermüdung oder der Belastung, die vom Körper empfunden wird. Hinsichtlich dieser Tatsache, und um nicht-invasiv das Verhalten des Kreislaufsystems und des autonomen Nervensystems zu ermitteln, wurden Beobachtungen durchgeführt, indem ein veränderlicher Druck auf das periphere Gewebe an der Spitze eines Fingers ausgeübt wurde und die resultierende Änderung im Frequenzspektrum des Fingerspitzen-Plethysmogramms ermittelt wurde. Im peripheren Kreislaufsystem verzweigen sich die Enden des Arteriensystems, die kleine Arterien sind, in maschenartige Kapillaren, die sich anschließend verbinden, um kleine Venen zu bilden. Diese kapillaren Gefäße bedecken eine extrem große Gesamtfläche. In Teilen des Körpers können echte kapillare Gefäße in einen kollabierten Zustand übergehen, wenn das autonome Nervensystem erregt ist, oder wenn der Körper einer Umgebung mit niedriger Temperatur ausgesetzt ist. Diese Tatsache deutet an, daß aus Messungen des Zustands dieser Teile des Körpers viele Informationen über den Zustand des Körpers erhalten werden können.

(2) Versuchsverfahren

Der Finger des Subjekts wurde gegen den Kopf eines optischen Fingerspitzen-Plethysmogramm-Sensors gedrückt, um Fingerspitzen-Plethysmogramme zu erfassen. Es wurde die schnelle Fourier-Transformation (FFT) verwendet, um das Spektrum dieser Pulswellen zu ermitteln.

(3) Versuchsbedingungen

Die folgenden Subjekte und Pulswellen-Meßbedingungen wurden verwendet:
Das erste Subjekt (Subjekt A) war ein 25 Jahre alter Mann mit einem Blutdruck von 7199 Nm&supmin;² (54 mmHg) über 13865 Nm&supmin;² (104 mmHg). Das zweite Subjekt (Subjekt B) war ein 32 Jahre alter Mann mit einem Blutdruck von 7733 Nm&supmin;² (58 mmHg) über 12799 Nm&supmin;² (96 mmHg).
Von jedem Subjekt wurden Messungen aufgenommen, nachdem das Subjekt nach einem Fasten 20 Minuten in sitzender Position geruht hat. Die Pulswellendaten wurden alle 20 Millisekunden analog/digital umgesetzt, wobei Messungen für insgesamt 80 Sekunden aufgenommen wurden. Während der Meßzeit von 80 Sekunden wurde jedes Subjekt veranlaßt, seine Atmung mit einer Rate von 12 Atemzügen pro Minute zu kontrollieren.

(4) Versuchsergebnisse und Diskussion

(4)-1 Pulswellenform in bezug zum angelegten Druck

Die Fig. 2 zeigt eine verstärkte Signalform der Pulswellensignale des Subjekts A bei einem angelegten Druck von 67 g/cm². Die horizontale Achse zeigt die Zeit (in Sekunden), während die vertikale Achse die Spannung (mV) zeigt. Dieser Graph zeigt zusätzlich zu den Pulswellensi gnalen Hüllkomponenten, die sich relativ allmählich verändern.
(4)-2 Die FFT-Analyse der Pulswellenformen in Fig. 3 zeigt die Ergebnisse der FFT-Analyse der Pulswellendaten der Fig. 2, wobei die horizontale Achse die Frequenzen (Hz) angibt und die vertikale Achse die Leistung (Amplituden) (mV) angibt.
In diesem Graph stellt die Frequenzkomponente der Pulshubintervalle (1,2 Hz) die Grundwelle dar, wobei ihre Oberwellenkomponente gezeigt ist. Die Grenze der Erfaßbarkeit bei diesem Verfahren liegt ungefähr bei 5 mV. Die Spitze P1, die mit der Frequenz 0,2 Hz im Graphen auftritt, scheint eine Veränderung zu sein, die der Atemkontrolle des Subjekts zugeordnet ist (die obenerwähnten 12 Atembewegungen pro Minute).

(4)-3 Relative Pegel der Pulswellenspektren

Fig. 4 zeigt die relativen Pegel der zweiten bis achten Oberwellen, bei Festlegung der Grundwelle (1,2 Hz) als Pegel gleich 1, der Ergebnisse der FFT-Analyse der Daten beim Subjekt A und der Ergebnisse der FFT-Analyse der ähnlich berechneten verschiedenen Drücke, die angelegt wurden. In diesem Graphen gibt die horizontale Achse die Ordnungen der Spektren an, während die vertikale Achse die relativen Werte zeigt.
Dieser Graph zeigt eine Veränderlichkeit (Streuung) aufgrund der Druckdifferenzen im Bereich von der zweiten bis zur achten Oberwelle. Diese Veränderlichkeit scheint ein Kennzeichen des Subjekts A zu sein.
Es erscheint somit möglich, individuelle Unterschiede im peripheren Kreislaufgewebe zu bewerten unter Nutzung der Frequenzkomponenten innerhalb dieses Bereiches von Fingerspitzen-Plethysmogrammen. Wenn dies der Fall ist, sollte es möglich sein, Verbesserungen im Störabstand zu erreichen, indem die Niedrigbereich-Eckfrequenz des Systems auf ungefähr 0,1 Hz gesetzt wird und die Hochbereich-Eckfrequenz auf ungefähr 10 Hz gesetzt wird.

(4)-4 Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Pulswellenspektren

Die Fig. 5 zeigt die Amplituden (durchgezogene Linie A- S1) der Grundwelle für das Pulswellenspektrum bei verschiedenen Drücken für das Subjekt A und die Amplituden (durchgezogene Linie A-S2) der zweiten Oberwelle. Die Horizontalachse zeigt den angelegten Druck (g/cm²), während die Vertikalachse die Amplituden (mV) zeigt. Die Linie L zeigt den Amplitudenpegel von 5 mV.
Ähnlich zeigt die Fig. 6 die Amplituden (gestrichelte Linie B-S1) der Grundwelle für das Pulswellenspektrum bei verschiedenen Drücken für das Subjekt B und die Amplituden (gestrichelte Linie B-S2) der zweiten. Oberwelle.
Der Graph in Fig. 7 zeigt die Graphen der Fig. 5 und 6 gemeinsam.
Diese Graphen zeigen, daß bei beiden Subjekten A oder B sowohl die Grundwelle als auch die zweite Oberwelle eine nahezu identische Amplitude erzeugen bei angelegten Drücken im Bereich von 17 g/cm² bis 67 g/cm² mit geringen Unterschieden zwischen den zwei Wellen. Wenn der Druck, bei dem die Amplitude eines Spektrums unter einen speziellen Wert von z. B. 5 mV (Linie L) fällt, als der Druck angenommen wird, bei dem das Spektrum verschwindet, ist der erforderliche Druck für die Grundwelle 133 g/cm² für das Subjekt A und 167 g/cm² für das Subjekt B. Ähn lich ist im Fall der zweiten Oberwelle die Amplitude kleiner als 5 mV bei einem erforderlichen Druck von 100 g/cm² für das Subjekt A und 167 g/cm² für das Subjekt B. Somit scheinen individuelle Unterschiede bei dem Druck zu bestehen, bei dem das Spektrum verschwindet.
Verglichen mit Subjekt A erzeugt das Subjekt B größere Signale im höheren Druckbereich von 67 g/cm² bis 133 g/cm². Daraus wird geschlossen, daß das Subjekt B eine höhere Viskoelastizität in ihrem peripheren Kreislaufgewebe besitzt als das Subjekt A. Diese Ergebnisse deuten an, daß Zustände wie z. B. der Viskositätswiderstand und die Viskoelastizität des peripheren Kreislaufsystems anhand der Beziehung zwischen dem Maß des auf das periphere Gewebe an der Spitze eines Fingers ausgeübten Drucks und dem resultierenden Frequenzspektrum des Fingerspitzen-Plethysmogramms ermittelt werden können.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der wie oben beschrieben erhaltenen Informationen entwickelt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Pulswellen- Analysevorrichtung geschaffen, die umfaßt:
eine Pulswellen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Pulswellen von einem Körper; und
eine Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen des Drucks, der an einer Erfassungsstelle des Körpers, an dem die Pulswellen erfaßt werden, ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:
eine Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines Veränderungsmusters der Pulswellenformen der von der Pulswellenerfassungseinrichtung erfaßten Pulswellen relativ zu einer Änderung des an der Erfassungsstelle ausgeübten Drucks; und
eine Diagnoseeinrichtung zum Durchführen von Diagnosen auf der Grundlage des von der Identifizierungsein richtung identifizierten Musters.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Pulswellen-Analysevorrichtung, die Informationen liefert, die, den Zustand eines lebenden Körpers anzeigen. Um solche Informationen zu erhalten, erfaßt die Pulswellen-Analysevorrichtung Pulswellen vom lebenden Körper und den Druck, der an einer Stelle auf den Körper ausgeübt wird, an der die Pulswellen erfaßt werden. Die Pulswellen-Analysevorrichtung identifiziert ein Veränderungsmuster der so erfaßten Pulswellen relativ zur Änderung des Drucks, der an der Erfassungsstelle ausgeübt wird.
Das so identifizierte Veränderungsmuster liefert nützliche Informationen bezüglich der Krankheit oder der Symptome des lebenden Körpers.
Um die Pulswellen in einem gewünschten Zustand zu erfassen, kann in der Pulswellen-Analysevorrichtung eine Druckbeaufschlagungseinrichtung verwendet werden, um die gewünschten Drücke an der Pulswellen-Erfassungsstelle auf den Körper auszuüben.
Ferner kann in der Pulswellen-Analysevorrichtung vorzugsweise eine Drucksteuereinrichtung verwendet werden, um den von der Druckbeaufschlagungseinrichtung an der Erfassungsstelle ausgeübten Druck stufenweise zu verändern.
In dieser Vorrichtung werden die Pulswellen, die den an der Erfassungsstelle ausgeübten Drücken zugeordnet sind, erfaßt, wobei das obenbeschriebene Veränderungsmuster ermittelt wird auf der Grundlage der so erfaßten Pulswellenformen und der so angelegten Drücke.
Ein Manschettenband zum Umwickeln eines Teils des Körpers und eine Luftpumpe, die dem Manschettenband Luft zuführt, werden als Druckbeaufschlagungseinrichtung verwendet. In dieser Vorrichtung regelt die Drucksteuereinrichtung die von der Luftpumpe zum Manschettenband gelieferte Luftmenge, so daß der an der Erfassungsstelle ausgeübte Druck einem Sollwert gleicht.
Eine Anzeigeeinrichtung kann vorzugsweise in der Vorrichtung verwendet werden, um einen Graphen des Soll-Druckwertes anzuzeigen, der an der Pulswellen-Erfassungsstelle ausgeübt wird, sowie den erfaßten Druck. Die Vorrichtung ermöglicht, daß die Pulswellenerfassung Pulswellen erfaßt, wenn der von der Druckerfassungseinrichtung erfaßte Druck innerhalb des Bereichs liegt, der einem Soll-Druckwert entspricht.
Der Soll-Druckwert kann sequentiell und schrittweise verändert werden und wird als ein Befehl ausgegeben, der jeden Sollwert befiehlt.
Die Frequenzanalyse kann durchgeführt werden, um das Veränderungsmuster zu ermitteln. In diesem Fall wird das Veränderungsmuster der Pulswellenformen erhalten durch Ermitteln der spektralen Änderungsmuster, die einer Änderung im Druck entsprechen, wie sie durch die Frequenzanalyse erhalten werden.
Im obenerwähnten Fall kann ein Musterspeicher vorzugsweise in der Pulswellen-Analysevorrichtung verwendet werden, um die Pulswellenspektren zu speichern, entsprechend den Drücken, die an der Erfassungsstelle ausgeübt werden, als Muster für den jeweils im Voraus ermittelten Körperzustand. Die Pulswellen-Analysevorrichtung gibt das Muster aus, das unter den im Musterspeicher gespeicherten Mustern dem Pulswellenspektrum am ähnlichsten ist, das den von der Frequenzanalyse ermittelten Drücken entspricht.
Die Pulswellen-Analysevorrichtung kann so konfiguriert sein, daß sie Druckwerte ausgibt, so daß die Amplituden der Pulswellenspektren, die den von der Frequenzanalyse ermittelten verschiedenen Drücken entsprechen, kleiner sind als ein spezifizierter Wert.
In der Pulswellenanalysevorrichtung kann die Wellenform- Analyse vorzugsweise durchgeführt werden, um die Pegelverhältnisse der Spitzen, die in den erfaßten Pulswellen erscheinen, sowie die Anstiegszeit der Pulswellen zu erfassen. In diesem Fall wird das Muster als ein Muster der Veränderung der Pegelverhältnisse und der Anstiegszeiten, die den Druckänderungen entsprechen, ermittelt.
Im obenerwähnten Fall speichert der Musterspeicher als Muster sowohl die Pegelverhältnisse sowie die Änderungen der Anstiegszeiten, die den Druckveränderungen entsprechen, für jeden vorgegebenen Körperzustand. Somit kann die Pulswellen-Analysevorrichtung das Muster ausgeben, das unter den in der Musterspeichereinrichtung gespeicherten Mustern dem Muster der Änderung im Pegelverhältnis und in der Anstiegszeit, wie sie von der Wellenformanalyse erfaßt worden sind, am ähnlichsten ist.
Die Wellenformanalyse kann durchgeführt werden, um die Pegelverhältnisse der Spitzen sowie die Anstiegszeiten der Pulswellen zu erfassen, die in den erfaßten Pulswellen erscheinen. Die Vorrichtung kann die Pegelverhältnisse ermitteln, die den Druckänderungen entsprechen, sowie ein Muster der Änderung der Anstiegszeit.
Der Musterspeicher kann verwendet werden, um als Muster sowohl die Pegelverhältnisse als auch die Änderungen der Anstiegszeit, die den Druckänderungen entsprechen, für jeden vorgegebenen Körperzustand zu speichern. Diese Vorrichtung kann das Muster auswählen und ausgeben, daß unter den in der Musterspeichereinrichtung gespeicherten Mustern dem Muster der Änderung des Pegelverhältnisses und der Anstiegszeit, wie sie von der Wellenformanalyse erfaßt worden sind, am ähnlichsten ist.
Die Wellenformanalyse kann durchgeführt werden, um sowohl das Zeitverhältnis der Pulswellen-Hubperiode, wie sie erfaßt worden ist, zur Länge der Zeitspanne, in der der Wellenformwert der Impulswellen größer wird als ein vorgegebener Wert, als auch die Anstiegszeit der Pulswellen zu erfassen. Diese Vorrichtung kann das Zeitverhältnis ermitteln, das einer Druckänderung entspricht, sowie das Muster der Änderung der Anstiegszeit.
Der Musterspeicher kann als Muster sowohl die Zeitverhältnisse, die den Druckänderungen entsprechen, als auch die Änderungen der Anstiegszeit für jeden vorgegebenen Körperzustand speichern. Diese Vorrichtung kann das Muster auswählen und ausgeben, das unter den im Musterspeicher gespeicherten Mustern dem Muster der Änderung des Zeitverhältnisses und der Anstiegszeit, wie sie von der Wellenformanalyse erfaßt worden sind, am ähnlichsten ist.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Größe des an den Körper angelegten Drucks stufenweise verändert, wobei die Größe des Drucks erfaßt wird. Die Pulswellen, die den verschiedenen Drücken entsprechen, werden vom Körper erfaßt. Die Pulswellen-Analysevorrichtung ermittelt den Druck, bei dem die Pulswellen spezielle Bedingungen erfüllen. Genauer, die Pulswellen-Analysevorrichtung ermittelt den Druck, der das Verhältnis der Größe der Spitze der überlappenden Wellen zur Größe der antreibenden Wellen maximiert, und führt eine Diagnose auf der Grundlage der Anstiegszeit der Pulswellen bei diesem Druck durch.
Die Vorrichtung kann den Druck ermitteln, der das Verhältnis der Hubperiode der erfaßten Pulswelle zu der Zeitspanne, in der der Wellenformwert dieses Pulses größer oder gleich einem spezifizierten Wert wird, maximiert, und kann eine Diagnose auf der Grundlage der Anstiegszeit der Pulswellen bei diesem Druck durchführen.
Der Strom kann unter Verwendung der Schalteinrichtung nur von dem Zeitpunkt, zu dem vom Benutzer der Beginn einer Analyse angezeigt wird, bis zu dem Zeitpunkt durchgeführt werden, zu dem das Ende der Analyse angezeigt wird. Der Strom kann für eine spezielle Zeitperiode zugeführt werden durch Verwendung der Schalteinrichtung, wobei die Stromzuführungsoperation zu spezifizierten Zeitintervallen wiederholt wird. Der Strom kann für eine spezifizierte Zeitperiode unter Verwendung der Schalteinrichtung ab dem Zeitpunkt, zu dem der Beginn einer Analyse vom Benutzer angezeigt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ende der Analyse angezeigt wird, zugeführt werden, wobei die Stromzuführungsoperation zu spezifizierten Zeitintervallen wiederholt wird.
Somit kann die Schalteinrichtung den Stromverbrauch durch die tragbare Ausrüstung reduzieren.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt die Konfiguration der Pulswellen-Analysevorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Graph von Pulswellenformen bei spezifizierten Druckwerten für die obige Ausführungsform.
Fig. 3 ist ein Graph der FFT-Analysen der Pulswellenformen für die obige Ausführungsform.
Fig. 4 ist ein Graph der relativen Pegel der Pulswellenspektren für die obige Ausführungsform.
Fig. 5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Spektren für die obige Ausführungsform zeigt.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Spektren für die obige Ausführungsform zeigt.
Fig. 7 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Spektren für die obige Ausführungsform zeigt.
Fig. 8 zeigt die Konfiguration einer Pulswellen-Analysevorrichtung, die in eine Armbanduhr eingebaut ist, für die zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt die innere Konfiguration der Pulswellen- Analysevorrichtung für dieselbe Ausführungsform.
Fig. 10A und 105 zeigen den Ansteuerungszeitablauf für den Druckerfassungssensor für dieselbe Ausführungsform.
Fig. 11A und 11B zeigen ein Beispiel einer Führungsnachricht-Anzeige während des Betriebs der Pulswellen-Analysevorrichtung für dieselbe Ausführungsform.
Fig. 12 ist ein Graph, der Pulswellenformen und Atmungswellenformen bei unterschiedlichen Druckwerten für ein weiteres Analysebeispiel der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Fig. 13 ist ein Graph, der die FFT-Analyse der Pulswellenformen für dasselbe Analysebeispiel zeigt.
Fig. 14 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Spektren für dasselbe Analysebeispiel zeigt.
Fig. 15 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Spektren für dasselbe Analysebeispiel zeigt.
Fig. 16 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Spektren für dasselbe Analysebeispiel zeigt.
Fig. 17 ist ein Graph, der eine Vergrößerung der Pulswellenformen relativ zu einem spezifizierten Druckwert für dasselbe Analysebeispiel zeigt.
Fig. 18 zeigt eine Stelle zwischen dem Verhältnis Vd/Vp als eine Funktion der Änderung des Drucks und der Anstiegszeit Tr für dasselbe Analysebeispiel.
Fig. 19 zeigt die Beziehung zwischen dem Druck und dem Verhältnis Vd/Vp für dasselbe Analysebeispiel.
Fig. 20 zeigt die Beziehung zwischen dem Alter und der Anstiegszeit Tr, wenn auf das jeweilige Subjekt Druck ausgeübt wird, so daß das Verhältnis Vd/Vp sein Maximum erreicht, für dasselbe Analysebeispiel.
Fig. 21 zeigt die Beziehung zwischen dem Alter und der Anstiegszeit Tr, wenn Druck auf das jeweilige Subjekt ausgeübt wird, so daß das Verhältnis Th/T sein Maximum erreicht, für dasselbe Analysebeispiel.
Fig. 22 zeigt die Beziehung zwischen dem Alter und einem arteriellen Verhärtungsindex für dasselbe Analysebeispiel.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Es folgt eine Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen.
Pulswellen sind Informationen, die am Körper entweder invasiv oder nicht-invasiv gemessen werden können. Nichtinvasive Verfahren für die Ermittlung der Pulswellen umfassen die Ermittlung der Änderung des Lateraldrucks im Blutgefäß als Funktion des Ausstoßes von Blut aus dem Herzen und die Ermittlung der Änderung des Blutvolumens in einem Blutgefäß. Spezielle Mittel zum Erfassen, die verwendet werden, umfassen Licht (sichtbares Licht und Infrarot-Licht), Schall (hörbarer Schall und Ultraschall) und elektromagnetische Wellen.
Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen beruhen auf den obenerwähnten Ergebnissen der von den Erfindern durchgeführten Forschungen. Genauer sind sie darauf gerichtet, die folgende Tatsache auszunutzen:
Wenn Fingerspitzen-Plethysmogramme gemessen werden durch Anlegen von Druck an die Fingerspitze eines Subjekts, können individuelle Unterschiede in der Beziehung zwischen der Größe des so angelegten Drucks und den Frequenzspektren der Fingerspitzen-Plethysmogramme erfaßt werden. Diese Unterschiede entstehen aus dem bestimmten Zustand des Kreislaufsystems des Subjekts. Die Ausführungsformen beziehen sich auf eine Pulswellen-Analysevorrichtung, die als Mittel zur Erfassung Strahlung nahe der Infrarotstrahlung verwendet.

[Erste bevorzugte Ausführungsform]

Fig. 1 zeigt die Konfiguration der Pulswellen-Analysevorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

A: Konfiguration der Ausführungsform

(1) Pulswellen-Meßsystem

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Manschettenband, das um die Spitze entweder des rechten oder linken zweiten Fingers des Subjekts gewickelt wird. 3 bezeichnet eine Luftpumpe. 4 bezeichnet einen Drucksensor. 2 bezeichnet ein Luftrohr, das als Luftleitung zwischen dem Manschettenband 1 und der Luftpumpe 3 und dem Drucksensor 4 vorgesehen ist.
Unter der Steuerung der CPU 5 führt die Luftpumpe 3 dem Manschettenband 1 durch das Luftrohr 2 Luft zu. Die Luft vergrößert die Dicke des Manschettenbandes 1 und veranlaßt dieses, die Fingerspitze F zusammenzudrücken.
Der Drucksensor 4 erfaßt den über das Luftrohr 2 dem Manschettenband 1 zugeführten Luftdruck und überträgt die Ergebnisse an die CPU 5.
Ein optischer Pulswellensensor 6 ist innerhalb des Manschettenbandes 1 vorgesehen, um die Fingerspitzen-Plethysmogramme der Subjekte zu erfassen. Der optische Fingerspitzen-Plethysmogramm-Sensor 6 umfaßt eine Infra rot-Leuchtdiode 6a (Wellenlänge 940 nm) und einen optischen Sensor 6b.
Das von der Infrarot-Leuchtdiode 6b ausgesendete Licht wird von den Blutgefäßen an der Fingerspitze F reflektiert und vom optischen Sensor 6b aufgenommen, wo es einer photoelektrischen Umsetzung unterliegt. Das Pulswellensignal M an der Fingerspitze F wird mit diesem Prozeß erfaßt.

(2) Signalverarbeitung und Steuersystem

7 bezeichnet ein Bandpaßfilter (im folgenden mit "BPF" bezeichnet), dessen Durchlaßbereich 0,02 Hz umfaßt. 8 bezeichnet einen Verstärker, dessen Verstärkungsfaktor 36 dE beträgt. 9 bezeichnet einen Analog/Digital-Umsetzer (ADC).
Der ADC 9 setzt die Pulswellensignale (analoge Signale), die über den BPF 7 und den Verstärker 8 zugeführt werden, in 8-Bit-Digitalsignale um, die in 256 Stufen quantisiert werden.
5 bezeichnet die CPU, 10 bezeichnet eine Anzeigevorrichtung, 11 einen ROM und 12 einen RAM.
Die CPU 5 verwendet den RAM 12 als Arbeitsbereich und führt die folgende Verarbeitung auf der Grundlage des Steuerprogramms und der im ROM 11 gespeicherten Steuerdaten durch.

a. Drucksteuerungs-Verarbeitung

Dieser Prozeß erfaßt den an der Fingerspitze F ausgeübten Druck über den Drucksensor 4 und regelt die Menge der von der Luftpumpe 3 ausgegebenen Luft, so daß der Druck einem Sollwert gleicht.
Da eine Analyse erfordert, daß die Pulswellen bei verschiedenen angelegten Drücken gemessen werden, verändert die CPU 5 sequentiell den Soll-Druckwert wie folgt: 17, 33, 50, 67, 83, 100, 117, 133, 150 und 167 g/cm²; und führt die Druckregelung bei jedem Sollwert durch.

b. Pulswellenmessung

Nachdem der Druck mittels der Drucksteuerungsverarbeitung auf einen Sollwert eingestellt ist, werden die Pulswellen-Meßverarbeitung dieses Schritts und die im folgenden beschriebene Frequenzanalyseverarbeitung ausgeführt. Die Pulswellen-Meßverarbeitung liest die Fingerspitzen-Plethysmogramm-Signale, die vom optischen Fingerspitzen- Plethysmogramm-Sensor 6 erfaßt worden sind, vom ADC 9.

c. Frequenzanalyse

Die Frequenzanalyseverarbeitung wendet die FFT (schnelle Fourier-Transformation) auf die obenerwähnten Fingerspitzen-Plethysmogramm-Signale an, um das Spektrum für die Pulswellen zu ermitteln. Die Drucksteuerung, die Pulswellenmessung und die Frequenzanalyseprozesse werden für jeden Soll-Druckwert durchgeführt.

d. Analyse

Auf der Grundlage der Pulswellenspektren für verschiedene Druckwerte, wie sie vom Frequenzanalyseprozeß ermittelt werden, ermittelt die Analyseverarbeitung eine Änderung der Spektralverteilung als Funktion der Änderung des Drucks. Genauer werden für jeden Viskoelastizitäts-Pegel des peripheren Kreislaufgewebes Muster der Änderung des Amplitudenpegels (wie im obigen Versuch erfaßt) mit Bezug auf eine Erhöhung des Drucks im ROM 11 gespeichert. Dieser Analyseprozeß ermittelt, welches dieser Muster der spektralen Verteilungsänderung als Funktion der Änderung des Drucks am nächsten kommt und ermittelt den Druck, bei dem die Spektralanalyse kleiner ist als ein spezifizierter Wert (5 mV).

e. Ausgabe

Dieser Prozeß leitet die Ergebnisse der Analyse zur Anzeigeeinheit 10. Um die Analysen durch Ärzte zu erleichtern, sorgt diese Ausführungsform für die Anzeige der gemessenen Pulswellen, der Ergebnisse der Frequenzanalysen, der Änderung des Pulswellenspektrums als Funktion des Drucks und anderer genauer Informationen sowie der endgültigen analytischen Ergebnisse. Der Ausgabeprozeß zeigt die geforderten Informationen von den genauen Daten in Reaktion auf Befehle an, die über die Tastatur (in der Figur nicht gezeigt) eingegeben werden.

B: Operation der Ausführungsform

Es folgt eine Beschreibung, wie die Pulswellen-Analysevorrichtung arbeitet und wie sie verwendet wird. Um diese Vorrichtung zu verwenden, wird zuerst das Manschettenband 1 um die Spitze des rechten oder linken zweiten Fingers des Subjekts gewickelt, wobei der Finger auf einem Tisch ruht. Die Bedienungsperson gibt den Startbefehl an die CPU 5 aus durch Drücken der Starttaste auf der Tastatur, die in der Figur nicht gezeigt ist.
Nach Empfangen dieses Befehls regelt die CPU 5 die Menge der von der Luftpumpe 3 ausgegebenen Luft, so daß der Druck den ersten Sollwert 17 g/cm² erreicht. Wenn der Luftdruck ansteigt, wird die Fingerspitze des Subjekts mit dem darum gewickelten Manschettenband 1 allmählich und zunehmend zusammengedrückt.
Während sie die vom Drucksensor 4 gelieferten Druckwerte überwacht, liest die CPU 5 Pulswellen-Digitalsignale vom AD C9, wenn der angelegte Druck den Sollwert erreicht.
Die Pulswellen-Digitalsignale werden der FFT-Verarbeitung in der CPU 5 unterworfen. Die berechneten Pulswellen- Spektraldaten werden entweder in den RAM 12 oder eine Speichereinrichtung geschrieben, wie z. B. eine externe Speichereinrichtung, die in der Figur nicht gezeigt ist.
Anschließend regelt die CPU 5 die Menge der von der Luftpumpe 3 ausgegebenen Luft so, daß der Druck den zweiten Sollwert 33 g/cm² erreicht. Während sie in ähnlicher Weise die vom Drucksensor 4 gelieferten Druckwerte überwacht, liest die CPU 5 Pulswellen-Digitalsignale vom ADC 9, wenn der angelegte Druck den Sollwert erreicht, führt eine Spektralanalyse durch und speichert die Ergebnisse. Diese Verarbeitung wird bei jedem der obenerwähnten Soll-Druckwerte durchgeführt. Für jeden angelegten Druck wird eine Spektralanalyse der entsprechenden Pulswellensignale durchgeführt und die Ergebnisse werden automatisch gesichert.
Die CPU 5 berechnet die endgültigen analytischen Ergebnisse über das Kreislaufsystem des Subjekts, wie im folgenden angegeben. Zuerst vergleicht die CPU die Amplitudenpegel der Grundwelle mit der zweiten Oberwelle für jeden angelegten Druck und gibt ein Muster der Änderung des Amplitudenpegels bezüglich einer Erhöhung des angelegten Drucks aus. Auf der Grundlage der obenbeschriebenen Versuchsergebnisse sind die Muster in mehrere Gruppen unterteilt, wie z. B. fünf Gruppe A-E, entsprechend ihren zunehmenden/abnehmenden Tendenzen. Zum Beispiel sind die Muster, die die größte zunehmende Tendenz aufweisen, in der ersten Gruppe angeordnet, während die Muster, die die größte abnehmende Tendenz aufweisen, in der fünften Gruppe angeordnet sind. Diese Gruppen werden im Voraus im ROM 11 aufgezeichnet.
Wenn ein Muster für ein Subjekt erhalten worden ist, ermittelt die CPU 5, welchen der fünf Muster das Muster der Subjekt am ähnlichsten ist, oder mit welchen der im Voraus aufgezeichneten Muster das Muster der Subjekt den höchsten Grad an Korrelation besitzt. Als einen Pegel, der die Viskoelastizität des peripheren Kreislaufgewebes der Subjekt angibt, gibt die CPU 5 auf der Anzeigeeinheit 10 das Zeichen zwischen A und E aus, das mit dem geprüften Muster am besten übereinstimmt.
Je dichter die Testergebnisse an "A" liegen, desto höher ist somit die Viskoelastizität des peripheren Kreislaufgewebes des Subjekts; je dichter die Testergebnisse an "E" liegen, desto geringer ist die Viskoelastizität. Irgendeine Grundwellenamplitude von weniger als 5 mV wird auf der Anzeigeeinheit 10 als ein "verschwindender" Druck angezeigt. Diese Testergebnisse werden ebenfalls in der obenerwähnten Speichereinrichtung gespeichert.
Die Viskoelastizitätspegel des peripheren Kreislaufgewebes der Subjekte A und B, wie oben beschrieben, werden mit "E" beziehungsweise "A" bezeichnet, wobei diese Ergebnisse auf der Anzeigeeinheit 10 angezeigt werden. Die verschwindenden Drücke der Subjekte werden angezeigt als 133 g/cm² bzw. 167 g/cm². Durch ledigliches Betrachten der automatisch angezeigten Testergebnisse nach der Pulswellenmessung kann ein Subjekt seinen eigenen Viskoelastizitätspegel des peripheren Kreislaufs ermitteln.
Durch Betätigen der verschiedenen Funktionstasten, die auf der Tastatur vorgesehen sind, kann die Bedienungsper son (oder das Subjekt) verschiedene Graphen der Pulswellendaten des Subjekts auf der Anzeigeeinheit 10 anzeigen lassen. Diese Graphen ermöglichen der Bedienungsperson (oder dem Subjekt) über die physische Gesundheit des Subjekts spezielle Einzelheiten zu erfahren.
Die folgenden spezifischen Typen von Graphen können erzeugt werden:

(1) Pulswellenformgraph für jeden angelegten Druck

Dieser Graph entspricht der Fig. 2. Dieser ursprüngliche Pulswellengraph zeigt an, ob zeitliche Pulswellenschwankungen als Funktion des angelegten Drucks während der Meßzeit (80 Sekunden) aufgetreten sind.

(2) FFT-Analysegraph der Pulswellenformen

Dieser Graph entspricht Fig. 3. Dieser Graph der Amplituden in einem Frequenzbereich zeigt die Frequenzverteilungen der Grundwelle und der zugehörigen Oberwellen und die Pegel dieser Wellen.

(3) Graph, der die relativen Pegel der Pulswellenspektren zeigt

Dieser Graph entspricht Fig. 4. Dieser normalisierte Graph kann anzeigen, ob eine Veränderung der relativen Pegelunterschiede zwischen den Oberwellen aufgrund der Differenzen des angelegten Drucks vorhanden sind.

(4) Graph der Beziehung zwischen dem angelegten Druck und den Spektren

Dieser Graph entspricht den Fig. 5-7. Dieser Graph zeigt den Typ der Änderung der Amplituden der Pulswellenspek tren als Funktion des angelegten Drucks und den Druckpegel, bei dem die Pulswellenspektren verschwinden.

< Weiteres Beispiel der Analyse>

Es folgt ein Beispiel, bei dem die Pulswellen-Analysevorrichtung der Fig. 1 verwendet wurde, um die Pulswellen von anderen Subjekten unter modifizierten Meßbedingungen zu analysieren.

(1) Subjekte

Insgesamt 14 Subjekte (zehn Männer und vier Frauen) im Altersbereich von 20 bis 58 nahmen Teil.
Die Gesundheitsstatus-Daten von drei repräsentativen Subjekten sind im folgenden gezeigt, wobei "Ht" einen Blutviskositätsindex angibt, "GPT" einen Leberfunktionsindex angibt und "TC" einen Lipid-Pegelwert angibt, wie sie aus Bluttests erhalten werden.
Subjekt C (ein 33 Jahre alter Mann)
Blutdruck: 14665 Nm&supmin;² (110 mmHg) über 7999 Nm&supmin;² (60 mmHg)
Ht: 42,4, GPT: 18, TC: 120
Subjekt D (ein 26 Jahre alter Mann)
Blutdruck: 13332 Nm&supmin;² (100 mmHg) über 7999 Nm&supmin;² (60 mmHg)
Ht: 43,1, GPT: 11, TC: 130
Subjekt E (ein 34 Jahre alter Mann)
Blutdruck: 19198 Nm&supmin;² (144 mmHg) über 13332 Nm&supmin;² (100 mmHg)
Ht: 51,9, GPT: 45, TC: 227

(2) Meßbedingungen

Der Durchlaßbereich des BPF 7 liegt zwischen 0,02 Hz und 20 Hz. Der Verstärker 8 besitzt einen Verstärkungsfaktor von 12 dE. Die Druck-Sollwerte sind definiert in zehn Pegeln von einem Minimum von 20 g/cm² bis zu einem Maximum von 200 g/cm² mit einem Inkrement von 20 g/cm². In diesem Versuch wurden Messungen in einem dunklen Raum bei einer Raumtemperatur von 23 ±1ºC durchgeführt, nachdem dem Subjekt erlaubt wurde, nach einem Fasten 20 Minuten in der sitzenden Position zu ruhen. Jedes Subjekt wurde aufgefordert, seine Atmung mit einer Rate von 18 Atembewegungen pro Minute für die Dauer einer Pulswellen-Meßperiode von 80 Sekunden zu kontrollieren.

(3) Messungen und analytische Ergebnisse

Die Fig. 12 zeigt die Amplitudenwellenform (durchgezogene Linie A) der Pulswellensignale für das Subjekt C bei einem angelegten Druck von 40 g/cm² und die zugehörige Atmungswellenform (durchgezogene Linie B). Die horizontale Achse zeigt die Zeit (in Sekunden), während die vertikale Achse die Spannung (mV) zeigt.
Die von der durchgezogenen Linie A dargestellte Wellenform zeigt Schwankungen, die synchron zur Atmung sind, Hüllkomponenten, die von der autonomen Nervensystemfunktion stammen und die sich relativ langsam ändern, sowie Pulswellensignale.
Fig. 13 zeigt die Ergebnisse der FFT-Analyse der in Fig. 12 gezeigten Pulswellendaten. Fig. 13 entspricht der Fig. 3.
In diesem Graph erscheint die Spitze P2, die mit der Frequenz 0,3 Hz auftritt, ähnlich der Spitze P1 in Fig. 3, von Schwankungen zu stammen, die der Atemkontrolle des Subjekts zugeordnet sind (die selbstgeregelte Atmungskontrolle mit einer Rate von 18 Atembewegungen pro Minute, wie oben beschrieben ist).
Die Fig. 14-16 zeigen die Amplituden (durchgezogene Linien C-S1, D-S1 und E-S1) der Grundwellen, die Amplituden (durchgezogene Linien C-S2, D-S2 und E-S2) der zweiten Oberwellen und die Amplituden (durchgezogene Linien C-S3, D-S3 und E-S3) der dritten Oberwellen der Pulswellenspektren bei verschiedenen angelegten Druckwerten für das Subjekte C, D und E. Die Horizontalachse zeigt den Druck (g/cm²), während die Vertikalachse die Amplitude (mV) zeigt.
Der Graph in Fig. 14 zeigt Maxima an zwei Stellen, bei einem angelegten Druck von 40 g/cm² und 120-140 g/cm² für irgendeine der Amplituden der Grundwelle, der zweiten Oberwelle oder der dritten Oberwelle. Das Muster, das diesen Typ von Veränderung zeigt, wird mit Muster M1 bezeichnet.
Der Graph in Fig. 15 zeigt ein Maximum an einer Stelle, beim angelegten Druck von 80-100 g/cm² für irgendeine der Amplituden der Grundwelle, der zweiten Oberwelle oder der dritten Oberwelle. Bei höheren Druckwerten nimmt die Kurve allmählich ab. Das Muster, das diesen Typ von Veränderung zeigt, wird mit Muster M2 bezeichnet.
In ähnlicher Weise zeigt der Graph der Fig. 16 ein Maximum an einer Stelle bei dem angelegten Druck von 80 g/cm² für irgendeine der Amplituden der Grundwelle, der zweiten Oberwelle oder der dritten Oberwelle. Jenseits dieses Druckwertes nimmt die Kurve schnell, ab. Das Muster, das diesen Typ von Änderung zeigt, wird mit Muster M3 bezeichnet.
Bei den restlichen 11 Personen, deren Pulswellenspektren gemessen wurden, können alle spektralen Änderungen als die Muster M1, M2 oder M3 klassifiziert werden.
Der Blutdruck und die hämatologischen Testergebnisse der Subjekte C und D, deren Testergebnisse mit den in (1) oben definierten Mustern M1 oder M2 übereinstimmen, zeigen normale Werte. Im Gegensatz hierzu sind der Blutdruck und die hämatologischen Testergebnisse des Subjekts E, dessen Testergebnisse mit dem Muster M3 übereinstimmen, höher als die Normalwerte. In ähnlicher Weise haben Subjekte, die einen Anomalien beim Blutdruck und den hämatologischen Testergebnissen zeigten, wie sie von einem Arzt festgestellt wurden, ein Pulswellen-Spektraländerungsmuster erzeugt, das mit M3 übereinstimmt.
Diese Ergebnisse deuten an, daß die Unterschiede zwischen diesen drei Mustern Unterschiede in der Viskoelastizität der peripheren Kreislaufgewebe der Subjekte widerspiegeln. Folglich können diese Muster im ROM gespeichert werden für eine Verwendung bei der Ermittlung der Viskoelastizitätspegel des peripheren Kreislaufgewebes eines Subjekts.
Bei diesen Analysen wurden Änderungen des Pulswellenmusters in unterschiedlichen Zeitbereichen ebenfalls untersucht.
Fig. 17 ist eine Vergrößerung der Amplitudenwellenform der Pulswellensignale des Subjekts E beim angelegten Druck von 80 g/cm². Die Wellenform für die Ausgangsperiode T der Pulse zeigt Wellen, die mit den Bezugszeichen a bis c bezeichnet sind. Die Welle a wird als eine Ausstoßwelle bezeichnet, b als eine Flutwelle und c als eine dicroitische Welle. Die Maximalwerte der Ausstoßwellen und dicroitischen Wellen sind definiert als die Spitzen Vp bzw. Vd. Die Zeit, in der die erste Ausstoßwelle, die bei einem Pegel von 10% bis 90% der Spitze Vp auftritt, ist definiert als die Anstiegszeit Tr (ms), während die Zeit, in der der Pegel 50% der Spitze Pv beträgt, definiert ist als die Halbbreite (ms) der Pulswellenform.
Fig. 18 ist ein Graph, der den Ort zwischen den Verhältnissen der Spitzenwerte Vp bis Vd (Vd/Vp) (die horizontale Achse) über der Anstiegszeit Tr (die vertikale Achse) anträgt, wenn der angelegte Druck sich von 20 g/cm² bis 140 g/cm² ändern kann. Die durchgezogene Linie a zeigt den Ort für das Subjekt C, während die gestrichelte Linie b denjenigen für das Subjekt E zeigt.
Im Fall des Subjekts C, mit der durchgezogenen Linie a gezeigt, steigen dann, wenn der angelegte Druck über einen Bereich von 20 g/cm² bis 80 g/cm² ansteigt, sowohl das Verhältnis Vd/Vp als auch die Anstiegszeit Tr an, so daß dann, wenn das Verhältnis Vd/Vp ein Maximum erreicht, die Anstiegszeit Tr ebenfalls ein Maximum erreicht. Diese zwei Größen nehmen schnell ab, wenn der angelegte Druck den Pegel von 100 g/cm² überschreitet.
Im Fall des Subjekts E, wie mit der gestrichelten Linie b gezeigt, verschwindet dann, wenn der angelegte Druck über einen Bereich von 20 g/cm² bis 60 g/cm² ansteigt, die Anstiegszeit Tr, während das Verhältnis Vd/Vp unverändert bleibt. Wenn der angelegte Druck über einen Bereich von 20 g/cm² bis 100 g/cm² ansteigt, nimmt das Verhältnis Vd/Vp zu, jedoch ändert sich die Anstiegszeit Tr kaum. Jede weitere Erhöhung des angelegten Drucks bewirkt ein schnelles Absinken des Verhältnisses Vd/Vp mit einer geringen Änderung der Anstiegszeit Tr.
Die Beziehungen zwischen den Verhältnissen Vd/Vp und den Anstiegszeiten Tr für die restlichen zwölf Subjekte zeigten alle Orte ähnlich denjenigen der durchgezogenen Linie A.
Das Muster der Änderung, das von der durchgezogenen Linie a gezeigt wird, wird als Muster M11 bezeichnet, während das Muster der Änderung, das von der gestrichelten Linie b gezeigt wird, als Muster M12 bezeichnet wird. Das Subjekt C, dessen Graph mit dem Muster M11 übereinstimmt, weist einen normalen Blutdruck und normale hämatologische Werte auf. Andererseits zeigt das Subjekt E, dessen Graph mit dem Muster M12 übereinstimmt, einen Blutdruck und hämatologische Testergebnisse auf, die die Normalwerte überschreiten. Für dieses Subjekt wurde von einem Arzt eine Kreislaufsystem-Anomalie diagnostiziert.
Obwohl in keiner Figur gezeigt, zeigen Muster, die Orte zwischen dem Verhältnis Th/T der Pulsausgangsperiode T zur Halbbreitenperiode Th und der Anstiegszeit Tr, wenn sich der angelegte Druck ändern konnte, aufwiesen, ähnliche individuelle Unterschiede.
Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, daß diese Musterunterschiede verwendet werden können, um die Krankheit eines Subjekts zu prüfen. Durch Speichern dieser Muster in ROM 12 sollte es daher möglich sein, die physische Gesundheit eines Subjekts auf der Grundlage dieser Muster zu ermitteln.
Wie oben beschrieben worden ist, erlaubt diese Ausführungsform die automatische Messung von Fingerspitzen- Plethysmogrammen des Subjekts relativ zu den verschiedenen angelegten Druckwerten und die objektive Anzeige des Verhaltens der Pulswellen relativ zu einem angelegten Druck auf der Grundlage der Änderungen der Frequenzspektren der Pulswellen als Funktion der Änderung des ange legten Drucks.
Die Darstellung der Beziehung zwischen den Fingerspitzen- Plethysmogrammen und dem angelegten Druck mittels verschiedener Graphen ermöglicht erfahrenen Analysierern, den Zustand des Kreislaufsystems eines Subjekts anhand der Graphen genauer zu diagnostizieren.
Da diese analytischen Ergebnisse und die Graphendaten gespeichert werden können, kann eine Analysedatenbank für jedes Subjekt unter Verwendung seines Gesundheitsmanagements erzeugt werden. Ferner können auf der Grundlage dieser Datenbanken die für die Beurteilung der Ergebnisse der Analysen verwendeten Muster (in dieser Ausführungsform die Muster A bis E) modifiziert werden, wobei die Muster in feinere Kategorien unterteilt werden können, um Pulswellen-Analysevorrichtungen zu konstruieren, die weitere Verbesserungen in der Genauigkeit erreichen.
Eine weitere Untersuchung der als Ergebnis dieser Analysen erhaltenen Daten durch die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldungen lieferte die in Fig. 19 gezeigten Ergebnisse. Fig. 19 ist ein Graph der angelegten Druckwerte (an der horizontalen Achse angetragen) und der Verhältnisse der Spitze Vp der obenerwähnten antreibenden Wellen zur Spitze Pd der obenerwähnten überlagerten Wellen (Vd/Vp), auf der vertikalen Achse angetragen, der sechs männliche Subjekte abdeckt. Diese Ergebnisse zeigen das Auftreten der individuellen Unterschiede bei dem Druck, bei dem das Verhältnis Vd/Vp sein Maximum erreicht. Eine ähnliche Untersuchung des Verhältnisses (Th/T) der Pulsausgangsperiode T zur Halbbreitenperiode Th zeigt ebenfalls das Auftreten individueller Unterschiede bei dem Druck, bei dem das Verhältnis Th/T sein Maximum erreicht.
Fig. 20 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Alter (horizontale Achse) und den Anstiegszeiten Tr (vertikale Achse) der Subjekte zeigt, wenn der Druck angelegt ist, so daß bei jedem Subjekt das Verhältnis Vd/Vp sein Maximum erreicht. Die Ergebnisse zeigen eine starke Korrelation (Korrelationskoeffizient r = 0,71) zwischen dem Alter und der Anstiegszeit Tr.
In ähnlicher Weise ist Fig. 21 ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Alter (horizontale Achse) und den Anstiegszeiten Tr (vertikale Achse) der Subjekte zeigt, wenn der Druck angelegt ist, so daß bei jedem Subjekt das Verhältnis Th/T sein Maximum erreicht. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Korrelation (Korrelationskoeffizient r = 0,45) zwischen dem Alter und der Anstiegszeit Tr, obwohl diese geringer ist als die Korrelation, die festgestellt wurde, als wie oben der Druck so angelegt wurde, daß das Verhältnis Vd/Vp sein Maximum erreicht hat.
Fig. 22 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Alter (horizontale Achse) der Subjekte und ihren Arterienverhärtungsindizes (vertikale Achse) zeigt, die aus Bluttests erhalten wurden. Der Arterienverhärtungsindex ist ein numerischer Wert, der aus der Gesamtcholesterinmenge (mg/DL), TCH und der Menge des hochdichten Lipoprotein-Cholesterins (mg/DL), HCL_C, gemäß der folgenden Formel erhalten wird:
Arterienverhärtungsindex = (TCH/HCL_C)/HCL_C
Somit wird der Index, der gleich der Menge des "schlechten" Cholesterins dividiert durch die Menge des "guten" Cholesterins ist, als Anzeiger für das Ausmaß der Alterung der Blutgefäße betrachtet. Ein hohes Maß an Korrelation (Korrelationskoeffizient r = 0,64) wird auch in der Beziehung zwischen dem Alter und dem Arterienverhärtungsindex festgestellt.
Die Ergebnisse der Fig. 20-22 deuten an, daß es möglich ist, den Zustand der Blutgefäße eines Subjekts, d. h. das Ausmaß ihrer Alterung, zu bewerten durch Ermitteln der Anstiegszeit Tr, wenn ein Druck so angelegt wird, daß entweder das Verhältnis Vd/Vp oder das Verhältnis Th/T im Subjekt sein Maximum erreicht. Es folgt eine Beschreibung einer Implementierung dieses Schemas.
Die Pulswellen-Analysevorrichtung dieser Ausführungsform besitzt eine Konfiguration ähnlich derjenigen der in Fig. 1 gezeigten Ausrüstung. Diese Pulswellen-Analysevorrichtung enthält in ihrem ROM (11) entweder eine Formel oder eine Tabelle, die die Korrelation zwischen der Anstiegszeit Tr und dem Alter angibt, wie mit den durchgezogenen Linien in den Fig. 20 und 21 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform wird die Vorrichtung wie folgt betrieben:
(1) Unter der Steuerung der CPU 5 liest die Vorrichtung die Pulswellen eines Subjekts, die ermittelt werden, während sich der Druck stufenweise ändern kann.
(2) Für jeden Druckwert ermittelt die CPU 5 entweder das Verhältnis Vd/Vp oder das Verhältnis Th/T und die Anstiegszeit Tr und speichert die Ergebnisse im RAM 5.
(3) Die CPU 5 wählt denjenigen Druck, bei dem entweder das Verhältnis Vd/Vp oder das Verhältnis Th/T sein Maximum erreicht, und prüft die entsprechende Anstiegszeit Tr unter Bezugnahme entweder auf die obige Formel oder die obige Tabelle, um das Maß der Alterung der Blutgefäße des Subjekts zu ermitteln.
Dieses Verfahren erlaubt Diagnosen unter Bedingungen, in denen der Zustand der Blutgefäße eines Subjekts am deutlichsten ermittelt werden können, und ermöglicht somit, die Diagnosen genau durchzuführen.

[Zweite bevorzugte Ausführungsform]

Diese Ausführungsform schlägt eine tragbare Pulswellen- Analysevorrichtung vor, die die Pulswellen-Meßfunktion der in der Ausführungsform 1 beschriebenen Pulswellen- Analysevorrichtung und die Funktion der Ermittlung der Viskoelastizität der peripheren Kreislaufgewebe des Subjekts mittels der Spektralanalyse der Meßergebnisse implementiert. Genauer schlägt diese Ausführungsform eine Puls-Analysevorrichtung vor, die in eine Armbanduhr eingebaut werden kann.
Es ist die Aufgabe dieser Pulswellen-Analysevorrichtung, eine Einrichtung für gewöhnliche Leute für einfache tägliche Analysen für ihr eigenes Gesundheitsmanagement zu schaffen. Die Hauptgesichtspunkte sind die Einfachheit der Benutzung und eine kompakte Konfiguration, so daß die Pulswellen-Analysevorrichtung leicht in eine Armbanduhr eingesetzt werden kann.

A: Konfiguration der Ausführungsform

Fig. 8 zeigt die Konfiguration der Pulswellen-Analysevorrichtung, die in eine Armbanduhr eingebaut ist, gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der Figur bezeichnet 20 die eigentliche Armbanduhr, die eine LCD-Anzeigeeinheit 21, ein Fingerendstück 22, einen Zeiteinstellknopf 23 und einen Analysemodus-Knopf 24 enthält.
Die LCD-Anzeigeeinheit 21 umfaßt eine Zeitanzeigeeinheit 21a und eine Nachrichtenanzeigeeinheit 21b. Sowohl während des normalen Gebrauchs als auch im Analysemodus zeigt die Zeitanzeigeeinheit 21a die aktuelle Zeit an. Da der Analysemodus weiterhin die Zeit anzeigt, kann die Bedienungsperson bei Bedarf die aktuelle Zeit prüfen, während sie eine Analyse durchführt.
Die Nachrichtenanzeigeeinheit 21b zeigt während des normalen Gebrauchs das Datum und den Tag der Woche. Während des Analysemodus zeigt sie Meß- und Analysenachrichten und zugehörige Informationen an.
Das Fingerendstück 22 ist derjenige Teil der Vorrichtung, gegen den die Spitze des zweiten Fingers derjenigen Hand, die die Armbanduhr nicht trägt, gedrückt wird.
Der Zeiteinstellknopf 23 wird verwendet, um die Zeit einzustellen, wie bei irgendeiner gewöhnlichen Armbanduhr. Der Analysemodus-Knopf 24 wird verwendet, um die Analysefunktion zu starten und zu stoppen.
Fig. 9 zeigt die interne Konfiguration der Pulswellen- Analysevorrichtung, die in eine Armbanduhr eingebaut ist.
Die Unterseite des Fingerendstücks 22 ist mit einem optischen Fingerspitzen-Plethysmogramm-Sensor 25 und einem Belastungsmesser 26 versehen.
Der optische Fingerspitzen-Plethysmogramm-Sensor 25 umfaßt eine Infrarot-Leuchtdiode 35 (Wellenlänge 940 nm) und einen optischen Sensor 36 (einen Phototransistor).
Das von der Infrarot-Leuchtdiode 35 emittierte Licht wird von den Blutgefäßen in der Fingerspitze, die auf dem Fingerendstück 22 angeordnet ist, reflektiert und vom optischen Sensor 36 aufgenommen, wobei es einer photoelektrischen Umsetzung unterliegt, so daß das Pulswellen- Erfassungssignal M erzeugt wird.
Da der Widerstand des Belastungsmessers 26 sich mit dem Maß der Belastung ändert, ist das Drucksignal P, das erfaßt wird, proportional zu dem vom Finger des Subjekts auf das Fingerendstück 22 ausgeübten Druck.
27 bezeichnet ein Bandpaßfilter (BPF), das einen Durchlaßbereich wie im Fall der Ausführungsform 1 besitzt. 28 bezeichnet einen Verstärker, der Verstärkungsfaktoren besitzt, die den im folgenden beschriebenen Typ von Signalverarbeitung erlauben. 29 und 33 bezeichnen Analog/Digital-Umsetzer (ADCs).
Der ADC 29 setzt die Pulswellensignale (Analogsignale), die über das BPF 27 und den Verstärker 28 zugeführt werden, in 8-Bit-Digitalsignale um, die in 256 Stufen quantisiert werden. Die Abtastfrequenz f des ADC 29 ist so eingestellt, daß sie größer oder gleich dem doppelten Frequenzband der Pulswellensignale ist.
In ähnlicher Weise setzt der ADC 33 das Drucksignal P, das vom Belastungsmesser 26 erfaßt wird, in Digitalsignale um und gibt diese aus.
30 bezeichnet eine Steuervorrichtung, 31 einen ROM und 32 eine Anzeigeschaltung.
Der ROM 31 speichert in seinem Speicher ein Steuerprogramm für die Messung der Pulswellen, ein Programm für die schnelle Fourier-Transformation, das die durch die Messung erhaltenen Pulswellenspektren analysiert, sowie Programme, die die physische Gesundheit eines Subjekts auf der Grundlage der Ergebnisse der Spektralanalysen analysiert.
In dieser Ausführungsform gibt es drei Muster A-C (rechts ansteigend, flach und rechts abfallend), die die Eigenschaften der Pulswellenspektren für verschiedene Druckwerte angeben. Diese Muster werden verwendet, um den Zustand des peripheren Kreislaufgewebes des Subjekts zu analysieren.
Die Steuervorrichtung 30 führt diese im ROM 31 gespeicherten Programme aus, um die Pulswellenspektren des Subjekts bei verschiedenen Druckwerten zu ermitteln und die Pulswellen des Subjekts auf der Grundlage der so erhaltenen Spektren zu analysieren. Genauer führt die Steuervorrichtung die FFT-Verarbeitung der vom ADC 29 ausgegebenen Pulswellensignale durch und berechnet den Pegel, H oder L, ihrer Grundwellen.
In dieser Ausführungsform sind fünf Abstufungen des angelegten Drucks definiert: 67, 83, 100, 117 und 133 g/cm². Anders als in der ersten bevorzugten Ausführungsform wird bei dieser Ausführungsform der angelegte Druck nicht automatisch gesteuert; statt dessen hängt das Maß des angelegten Drucks davon ab, wie fest das Subjekt seinen Finger drückt.
Um somit gültige Messungen sicherzustellen, muß ein geeigneter zulässiger Bereich für jeden Pegel des angelegten Drucks eingerichtet sein. In dieser Ausführungsform ist ein zulässiger Bereich von ±2 g/cm² für jeden der obigen angelegten Druckwerte definiert.
Die Steuervorrichtung 30 überträgt sequentiell die Nachrichtendaten zur Anzeigeschaltung 32, die die Analyseprozeduren zeigen, sowie Graphikdaten, die den Benutzer führen, so daß das Subjekt mit dem benötigten Druck auf das Fingerendstück 22 drückt. Die Anzeigeschaltung 32 gibt diese Anzeigedaten auf der obenerwähnten Nachrichtenanzeigeeinheit 21b aus.
In Abhängigkeit von der im ROM 31 verfügbaren Speichermenge oder der Verarbeitungskapazität der Steuervorrichtung 30 kann die Anzahl der Typen der Analysemuster, die im Speicher für die Analyse der peripheren Kreislaufgewebe-Viskoelastizität des Subjekts gespeichert sind, erhöht werden.
Für die Analyse der Pulswellenspektren können die Pegel der zweiten Oberwelle sowie diejenigen der Grundwelle ebenfalls berechnet werden.
Um den Stromverbrauch in batteriebetriebenen Armbanduhren zu reduzieren, wie im Fall dieser Ausführungsform, sollte die Stromversorgung für den optischen Fingerspitzen- Plethysmogramm-Sensor 25 und für den Belastungsmesser 26 nur dann eingeschaltet sein, wenn die Analyse durchgeführt wird.
Zu diesem Zweck in ein Schalter in den Leitungen vorgesehen, die für die Stromversorgung der Sensoren verwendet werden. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen S den Schalter, der für den optischen Fingerspitzen-Plethysmogramm-Sensor 25 vorgesehen ist.
Ein ähnlicher Schalter ist auch für den Belastungsmesser 26 vorgesehen.
Schalter-Ansteuerschaltungen, die in der Figur nicht gezeigt sind, sind für diese Schalter vorgesehen. Die Schaltungen führen den verschiedenen Sensoren intermittierend Strom zu, in dem sie die Schalter ein- und aus schalten.
Fig. 10A zeigt ein Zeitablaufsignal, das die Schalter ein- und ausschaltet. Dieses Signal geht nur während des Analysemodus in den H-Zustand (Hochpegelzustand).
In Fig. 10A geht das Zeitsteuerungssignal während des Nicht-Analysemodus, d. h. wenn die Armbanduhr als gewöhnliche Armbanduhr betrieben wird, in den L-Zustand (Niedrigpegelzustand) über, während dem die Schalter ausgeschaltet sind und weder dem optischen Fingerspitzen- Plethysmogramm-Sensor 25 noch dem Belastungsmesser 26 Strom zugeführt wird.
Wenn der Analysemodus-Knopf vom Benutzer niedergedrückt wird und der Analysemodus startet, geht das Zeitsteuerungssignal in den H-Zustand über, der die Schalter einschaltet und sowohl dem optischen Fingerspitzen-Plethysmogramm-Sensor 25 als auch dem Belastungsmesser 26 Strom zuführt.
Wenn der Analysemodus-Knopf 25 vom Benutzer erneut gedrückt wird und der Analysemodus endet, kehrt das Zeitsteuerungssignal in den L-Zustand zurück, der die Schalter ausschaltet und die Stromzufuhr zu den Sensoren unterbricht.
Die Länge der Zeitspanne, in der der Analysemodus betrieben wird, ist sehr klein im Vergleich zur Gesamtlänge der Zeitspanne, in der die Armbanduhr vom Benutzer getragen wird.
Die Verwendung eines solchen Zeitsteuersignals zum Zuführen von Strom zu den Sensoren während des Analysemodus, die sicherstellt, daß der Strom nur dann den Sensoren zugeführt wird, wenn der Analysemodus ausgeführt wird, reduziert den Gesamtstromverbrauch der Armbanduhr erheblich.
Als eine weitere Stromeinsparungsmaßnahme in diesem Analysemodus ist es möglich, die Schalter auf der Grundlage der Zeitsteuerung eines Impulssignals (Fig. 105) ein- und auszuschalten, daß nur dann in den H-Zustand übergeht, wenn das Pulswellen-Erfassungssignal vom ADC 29 analog/digital-umgesetzt wird, so daß der Ausgang vom optischen Fingerspitzen-Plethysmogramm-Sensor 25 nur dann erzeugt wird, wenn eine A/D-Umsetzung durchgeführt wird. Eine ähnliche Konfiguration kann für den Belastungsmesser 26 vorgesehen sein.
Alternativ ist es unabhängig davon, ob der Analysemodus eingeschaltet ist, möglich, die Schalter auf der Grundlage der Zeitsteuerung eines Pulssignals ein- und auszuschalten, das nur dann in den H-Zustand übergeht, wenn die Erfassungssignale von den Sensoren A/D-umgesetzt werden, so daß der Ausgang von den Sensoren nur dann erzeugt wird, wenn eine A/D-Umsetzung durchgeführt wird.

B: Operation der Ausführungsform

Es folgt eine Erläuterung der speziellen Prozeduren für die Ausführung des Analysemodus unter Verwendung der Armbanduhr und des Betriebs der Pulswellen-Analysevorrichtung. Für verschiedene Ausführungsschritte werden auch die Nachrichten, die auf der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b erscheinen, in der Reihenfolge, in der sie erscheinen, erläutert.
Das Drücken des Analysemodus-Knopfes 24 gibt die Armbanduhr als Pulswellen-Analysevorrichtung frei. Das Drücken des Analysemodus-Knopfes 24 zum zweiten Mal versetzt die Armbanduhr in ihren Normalbetrieb zurück.
Das Drücken des Analysemodus-Knopfes 24 im Verlauf einer Analyse bewirkt, daß die Analyseoperation abgebrochen wird, und setzt die Armbanduhr in ihren Normalbetrieb zurück.
Wenn das Subjekt, das die Armbanduhr trägt, den Analysemodus-Knopf 24 drückt, erscheint eine Nachricht "PRESS UP TO 1" auf der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b.
Wenn das Subjekt seinen Finger auf das Fingerendstück 22 aufsetzt und allmählich gegen das Fingerendstück 22 drückt, wechselt die Nachrichteneinheit 21b zu einer Graphen-Anzeige, wie in Fig. 11A gezeigt ist.
In dieser Figur zeigen die Dreieckmarken m1-m5 die Meßpunkte an, die, von links nach rechts, den obenerwähnten angelegten Druckwerten 67, 83, 100, 117 und 133 g/cm² entsprechen.
Anschließend werden balkenförmige Marken, wie mit dem Bezugszeichen p gezeigt, sequentiell von links angezeigt. Die Anzahl der angezeigten Marken ist gleich dem Maß des angelegten Drucks, wie er vom Belastungsmesser 26 erfaßt wird. Während der Beobachtung dieser balkenförmigen Marken drückt das Subjekt zuerst seinen Finger gegen das Fingerendstück 22, bis sich die Marke P zur Position der Marke ml erstreckt, was den ersten Meßpunkt anzeigt (der in Fig. 11A gezeigte Zustand).
In einem Zustand, in dem die Marke P bis zu der Position angezeigt wird, die durch die Marke ml angegeben wird, liegt der aktuelle Druck innerhalb des zulässigen Meßbereichs (±2 g/cm²) für den ersten Meßpunkt (67 g/cm²).
Wenn der aktuelle Druck auch nur leicht den zulässigen Meßbereich verläßt, blinken die P-Marken vor und hinter der angezeigten P-Marke intermittierend.
Wenn der angelegte Druck für eine kurze Zeitspanne in einen zulässigen Meßbereich fällt, wie oben beschrieben ist, endet die graphische Anzeige in der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b. Wenn dies geschieht, zeigt die Nachrichtenanzeigeeinheit 21b eine Nachricht "PLEASE DO NOT MOVE" an, wobei das Pulswellensignal M für eine spezifizierte Zeitspanne erfaßt wird.
Wenn das Subjekt seinen Finger während der Erfassungsperiode bewegt und der vom Belastungsmesser 26 erfaßte angelegte Druck vom zulässigen Meßbereich abweicht, erscheint eine Nachricht "REDO" auf der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b.
Wenn dies geschieht, schaltet die Anzeige der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b erneut in den Graphen-Anzeigemodus. Zu diesem Zeitpunkt muß das Subjekt den Druck, den es ausübt, anpassen, so daß sich die Marke P bis zur Position der Marke ml erstreckt, die den ersten Meßpunkt anzeigt.
Wenn das Pulswellensignal m für eine spezifizierte Zeitspanne erfaßt worden ist, werden die Pulswellendaten über das BPF 27, den Verstärker 28 und den ADC 29 zur Steuervorrichtung 30 übertragen. Die Steuervorrichtung führt die FFT-Verarbeitung für diese Pulswellendaten durch, um den Pegel HL1 der Grundwelle zu berechnen.
Wenn die Messung des ersten Meßpunkts auf diese Weise abgeschlossen ist, erscheint eine Nachricht "PRESS UP TO 2" auf der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b, wobei die Nachrichtenanzeigeeinheit 21b erneut wie oben beschrieben in den Graphen-Anzeigemodus umschaltet.
Das Subjekt drückt anschließend das Fingerendstück 22 etwas fester, so daß sich die balkenförmige Marke P bis zur Position der Marke m2 erstreckt, die den zweiten Meßpunkt anzeigt (der in Fig. 11B gezeigte Zustand).
Der in Fig. 11B gezeigte Zustand zeigt, daß der aktuelle Druck innerhalb des zulässigen Meßbereichs (±2 g/cm²) für den zweiten Meßpunkt (83 g/cm²) liegt.
Die Pulswellendaten werden schrittweise gesammelt, während das Subjekt seinen Finger gegen das Fingerendstück 22 schrittweise bis zum fünften Meßpunkt gemäß den angezeigten Nachrichten drückt. Als Ergebnis werden die Pegel HL1-HL5 der Grundwellen berechnet.
Die Steuervorrichtung 30 ermittelt, welchen der drei oben angegebenen Muster die Veränderungscharakteristik der erfaßten Pegel HL1-HL5 am nächsten kommt, d. h. mit welchem Muster die Veränderungscharakteristik den höchsten Korrelationsgrad aufweist.
Der Name des so ausgewählten Musters, einer der Buchstaben A-C, wird auf der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b angezeigt.
Anschließend wird ermittelt, welcher der fünf angelegten Druckwerte bewirkt, daß der Erfassungspegel für die Grundwelle unter den Pegel 5 mV fällt. Das Ergebnis dieser Ermittlung wird ausgedrückt durch die Meßpunktnummer (1-5) gefolgt vom Musternamen angezeigt.
Wenn keiner der fünf angelegten Druckwerte bewirkt, daß der Erfassungspegel der Grundwelle unter den Pegel 5 mV fällt, wird anstelle einer Meßpunktnummer das Symbol "*" angezeigt.
Im Fall des Subjekts A, auf das in der Ausführungsform 1 Bezug genommen wurde und das die Pulswellen-Analysevorrichtung ungefähr zum selben Zeitpunkt verwendet hat, zu dem die Beispieldaten gesammelt wurden, würde das Testergebnis "C5" auf der Grundlage der Spektraländerungscharakteristik angezeigt, wie in Fig. 5 gezeigt.
In ähnlicher Weise würde im Fall des Subjekts B das Testergebnis "A*" auf der Grundlage der in Fig. 6 gezeigten Spektraländerungscharakteristik angezeigt.
Gemäß dieser Ausführungsform erlaubt die Verwendung einer Pulswellen-Analysevorrichtung, die in eine täglich vom Subjekt getragene Armbanduhr eingebaut ist, dem Subjekt, Informationen über sein peripheres Kreislaufgewebe auf der Grundlage des Frequenzspektrums der Pulswellen zu einem beliebigen Zeitpunkt zu erhalten, indem es einfach seinen Finger drückt.
Die Effektivität des persönlichen Gesundheitsmanagements des Subjekts kann verbessert werden, wenn es z. B. periodisch diagnostische Prüfungen durchführt und den Arzt konsultiert oder eine medizinische Fürsorgeeinrichtung kontaktiert, sobald irgendeine plötzliche Änderung der analytischen Ergebnisse auftritt.
Ein optionaler Speicher zur Speicherung mehrerer Prüfergebnisse kann vorgesehen sein, so daß das Subjekt diese periodisch durchsehen kann.
Obwohl diese Ausführungsform einen Belastungsmesser als Einrichtung zum Erfassen des vom Subjekt ausgeübten Fingerdrucks verwendet, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann das Fingerendstück ein beweglicher Mechanismus auf Federbasis sein, bei dem der Pegel des angelegten Drucks auf der Grundlage des Maßes erfaßt wird, mit dem die Feder gedehnt oder zusammengedrückt wird.
Um den gewünschten Druck zu erhalten, werden bei dieser Ausführungsform Marken m1-m5 auf der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b angezeigt, die die Meßpunkte für unterschiedliche Druckwerte angeben.
Andererseits kann die Anzahl der balkenförmigen Marken, die pro Einheit des Drucks angezeigt werden, umgekehrt proportional zum Soll-Druckwert sein, so daß immer dann, wenn sich der Soll-Druckwert ändert, eine Marke an der gleichen Position angezeigt wird, wie z. B. in der Mitte der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b, und daß ferner die balkenförmigen Marken als schrittweise höhere Werte für jede Erhöhung des Drucks bis zur angezeigten Marke angezeigt werden.
Ferner können im ROM optional indirekte Gesundheitstip- Nachrichten 31 für unterschiedliche Pulswellen-Analysemuster gespeichert sein, so daß diese Nachrichten in Verbindung mit der Anzeige der analytischen Ergebnisse auf der Nachrichtenanzeigeeinheit 21b angezeigt werden.
Obwohl diese Ausführungsform eine Armbanduhr als Gehäuseeinheit für die tragbare Pulswellen-Analysevorrichtung verwendet, ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf diese Konfiguration beschränkt. Eine ähnliche Pulswellen- Analysevorrichtung kann in irgendwelche persönlichen Gegenstände eingebaut sein, die täglich getragen oder benutzt werden.
In den obigen Ausführungsformen ist es ferner möglich, die Muster der Änderung der Pulswellen auf der Grundlage einer Vielzahl anderer Eigenschaften zu prüfen, ohne die Pulswellenspektren oder irgendwelche der obenerwähnten Pulswelleneigenschaften (Spitzenwerte Vp und Vd und Anstiegszeit Tr) zu analysieren, die in den verschiedenen Zeitbereichen bezüglich einer Änderung des auf eine gegebene Pulswellenerfassungsstelle am Körper ausgeübtem Drucks auftreten. Die Stelle für die Erfassung der Pulswellen ist keineswegs auf eine Fingerspitze beschränkt. Zehenspitzen oder andere periphere Teile des Körpers können ebenfalls für die Messung der Pulswellen verwendet werden, indem einfach auf diese Druck ausgeübt wird.
Ferner ist die Verwendung der analytischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung keineswegs auf die Analyse von Fingerspitzen-Plethysmogrammen, wie oben beschrieben, beschränkt. Die Vorrichtung kann auch für die Analyse von Radialarterien-Pulswellen verwendet werden, die erhalten werden können durch Drücken des Handgelenks des Subjekts, sowie für die Analyse anderer Typen von Pulswellen. Neben dem in dieser Ausführungsform verwendeten optischen Verfahren können auch akustische, elektromagnetische und andere Mittel zum Erfassen der Pulswellen verwendet werden.

Claims

1. Pulswellen-Analysevorrichtung, die umfaßt:

eine Pulswellen-Erfassungseinrichtung (6) zum Erfassen von Pulswellen von einem Körper; und

eine Druckerfassungseinrichtung (4) zum Erfassen des Drucks, der an einer Erfassungsstelle des Körpers, an dem die Pulswellen erfaßt werden, ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Identifizierungseinrichtung (5) zum Identifizieren eines Veränderungsmusters der Pulswellenformen der von der Pulswellenerfassungseinrichtung erfaßten Pulswellen relativ zu einer Änderung des an der Erfassungsstelle ausgeübten Drucks; und

eine Diagnoseeinrichtung (5) zum Durchführen von Diagnosen auf der Grundlage des von der Identifizierungseinrichtung identifizierten Musters.

2. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Anzeigeeinrichtung (10) zum Anzeigen eines Graphen des Soll-Druckwerts, der an der Pulswellenerfassungsstelle ausgeübt werden soll, und des von der Druckerfassungseinrichtung erfaßten Drucks; und

eine Pulswellenerfassungs-Steuereinrichtung (5) zum Freigeben der Pulswellenerfassungseinrichtung, um Pulswellenformen zu erfassen, wenn der von der Druckerfassungseinrichtung erfaßte Druck innerhalb eines Bereichs liegt, der einem Soll-Druckwert entspricht.

3. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (3) zum Ausüben eines Drucks auf die Pulswellenerfassungsstelle am Körper.

4. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Drucksteuereinrichtung (5) zum stufenweisen Verändern des Drucks, der von der Druckbeaufschlagungseinrichtung an der Erfassungsstelle ausgeübt wird, wobei

die Pulswellenerfassungseinrichtung so konfiguriert ist, daß sie Pulswellenformen erfaßt, die dem an der Erfassungsstelle ausgeübten Druck zugeordnet sind, und die Identifizierungseinrichtung so konfiguriert ist, daß sie das Veränderungsmuster der Pulswellenformen auf der Grundlage der den verschiedenen Drücken zugeordneten Pulswellenformen identifiziert.

5. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Druckbeaufschlagungseinrichtung (3) ein Manschettenband umfaßt, das um einen Teil des Körpers gewickelt wird, sowie eine Luftpumpe, die dem Manschettenband Luft zuführt; und

die Drucksteuereinrichtung (5) so konfiguriert ist, daß sie eine Menge der von der Luftpumpe dem Manschettenband zugeführten Luft so regelt, daß der an der Erfassungsstelle ausgeübte Druck einem eingestellten Sollwert gleicht.

6. Pulswellen-Analysevorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Einrichtung (5) zum sequentiellen und stufenweisen Verändern des Soll-Druckwerts und zum Ausgeben eines Befehls für die Pulswellenerfassung für jeden Sollwert an die Pulswellenerfassungseinrichtung; und

eine Pulswellenmuster-Prüfeinrichtung (5, 11), die so konfiguriert ist, daß sie Musterprüfungen gemäß den Pulswellen, die den verschiedenen Druckwerten zugeordnet sind, durchführt.

7. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Identifizierungseinrichtung (5) eine Frequenzanalyseeinrichtung (5) umfaßt zum Erfassen der Pulswellenspektren, die von der Pulswellenerfassungseinrichtung erfaßt werden; und

die Muster von Pulswellen-Spektraländerungsmustern gebildet werden, die den Änderungen des Drucks zugeordnet sind und von der Frequenzanalyseeinrichtung erhalten werden.

8. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Musterspeichereinrichtung (11), die so konfiguriert ist, daß sie entsprechend den an der Erfassungsstelle ausgeübten Drücken Pulswellenspektren als Muster für jeden vorgegebenen Körperzustand speichert, wobei

die Identifizierungseinrichtung ferner so konfiguriert ist, daß sie ein Muster ausgibt, das unter den in der Musterspeichereinrichtung gespeicherten Mustern dem Muster der Änderung der Pulswellenspektren am ähnlichsten ist, entsprechend den an der Erfassungsstelle ausgeübten Drücken, die von der Frequenzanalyseeinrichtung ermittelt werden.

9. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Einrichtung zum Ausgeben von Druckwerten, so daß die Amplituden der Pulswellenspektren, die den verschiedenen von der Frequenzanalyseeinrichtung erfaßten Drücken zugeordnet sind, kleiner sind als ein spezifizierter Wert.

10. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Identifizierungseinrichtung mit einer Wellenformanalyseeinrichtung ausgestattet ist zum Erfassen der Pegelverhältnisse der Spitzen, die in den von der Pulswellenerfassungseinrichtung erfaßten Pulswellen erscheinen, sowie der Anstiegszeit der Pulswellen; so daß die Muster Muster der Änderungen der Pegelverhältnisse und der Anstiegszeiten, die den Druckänderungen zugeordnet sind, sind.

11. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Musterspeichereinrichtung umfaßt zum Speichern sowohl der Pegelverhältnisse, die den Druckänderungen zugeordnet sind, als auch der Änderungen der Anstiegszeit, als Muster für jeden vorgegebenen Körperzustand, wobei

die Identifizierungseinrichtung ferner so konfiguriert ist, daß sie das Muster ermittelt, das unter den in der Musterspeichereinrichtung gespeicherten Mustern dem Muster der Änderung des Pegelverhältnisses und der Anstiegszeit, wie sie von der Wellenformanalyseeinrichtung erfaßt werden, am ähnlichsten ist.

12. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Identifizierungseinrichtung mit einer Wellenformanalyseeinrichtung ausgestattet ist, die so konfiguriert ist, daß sie

das Zeitverhältnis der Pulswellen-Hubperiode, die von der Pulswellenerfassungseinrichtung erfaßt wird, zu der Zeitspanne, in der der Wellenformwert der Pulswelle größer wird als ein spezifizierter Wert, erfaßt; und

die Anstiegszeit der Pulswellen erfaßt; wobei

die Muster Muster der Änderungen der Zeitverhält nisse und der Anstiegszeiten relativ zu den Druckänderungen sind.

13. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Musterspeichereinrichtung (11), die so konfiguriert ist, daß sie als Muster sowohl die Zeitverhältnisse, die den Druckänderungen zugeordnet sind, als auch die Änderungen der Anstiegszeit für jeden vorgegebenen Körperzustand speichert; und

eine Pulswellen-Musterprüfeinrichtung (5), die so konfiguriert ist, daß sie ein Muster ausgibt, das unter den in der Musterspeichereinrichtung gespeicherten Mustern dem Muster der Änderung des Zeitverhältnisses und der Anstiegszeit, wie sie von der Wellenformanalyseeinrichtung erfaßt werden, am ähnlichsten ist.

14. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (3) zum Ausüben eines Drucks an der Körperstelle, an der die Pulswellen erfaßt werden;

eine Drucksteuereinrichtung (5) zum schrittweisen Verändern des Drucks, der an der Erfassungsstelle von der Druckbeaufschlagungseinrichtung ausgeübt wird; und

eine Steuereinrichtung (5) zum Ermitteln des Drucks, so daß die von der Pulswellenerfassungseinrichtung erfaßte Pulswelle spezifizierte Bedingungen erfüllt; wobei

die Diagnoseeinrichtung ferner so konfiguriert ist, daß sie eine Diagnose auf der Grundlage der Pulswellen bei dem Druckwert, der von der Steuereinrichtung ermittelt wird, durchführt.

15. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Steuereinrichtung (5) ferner so konfiguriert ist, daß sie den Druck ermittelt, der das Verhältnis der Größe der Spitze der überlappenden Wellen zur Größe der antreibenden Wellen maximiert, wobei die Diagnoseeinrichtung eine Diagnose auf der Grundlage der Anstiegszeiten der Pulswellen bei diesem Druck durchführt.

16. Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Steuereinrichtung (5) ferner so konfiguriert ist, daß sie den Druck ermittelt, der das Verhältnis der Pulswellen-Hubperiode, die von der Pulswellenerfassungseinrichtung erfaßt wird, zur Zeitperiode, in der der Wellenformwert dieser Pulswelle größer oder gleich einem spezifizierten Wert wird, maximiert; wobei die Diagnoseeinrichtung so konfiguriert ist, daß sie eine Diagnose auf der Grundlage der Anstiegszeiten der Pulswellen bei diesem Druck durchführt.

17. Tragbare Einheit, die umfaßt:

eine Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2;

eine Stromversorgung;

einen Stromversorgungsweg, der von der Stromquelle entweder zu einem Teil oder zur gesamten Pulswellen- Analysevorrichtung führt; und

eine Schalteinrichtung, die im Stromversorgungsweg angeordnet ist; wobei

der Strom nur vom Anfang einer Analyse bis zum Ende der Analyse, die vom Benutzer angegeben werden, zugeführt wird.

18. Tragbare Einheit, die umfaßt:

eine Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2;

eine Stromversorgung;

eine Schalteinrichtung, die im Stromversorgungsweg angeordnet ist; wobei

der Strom für eine spezifizierte Zeitperiode unter Verwendung der Schalteinrichtung zugeführt wird und die Stromversorgungsoperation zu spezifizierten Zeitintervallen wiederholt wird.

19. Tragbare Einheit, die umfaßt:

eine Pulswellen-Analysevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2;

eine Stromversorgung;

eine Schalteinrichtung, die im Stromversorgungsweg angeordnet ist; wobei

der Strom für eine spezifizierte Zeitperiode unter Verwendung der Schalteinrichtung vom Beginn einer Analyse bis zum Ende der Analyse, die vom Benutzer angegeben werden, zugeführt wird und die Stromversorgungsoperation zu spezifizierten Zeitintervallen wiederholt wird.