DE69734704T2

DE69734704T2 - Leitvorrichtung zum entspannen sowie biofeedbackmonitor

Info

Publication number: DE69734704T2
Application number: DE69734704T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Suwa-shi AMANO; Kazuo Yokohama-shi UEBABA; Hitoshi Toride-shi ISHIYAMA
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2017-07-03
Also published as: JP4096376B2; EP0872255A4; US6554763B1; JPH1076012A; DE69734704D1; TW365526B; CN1182890C; EP0872255B1; WO1998001177A1; CN1199347A; EP0872255A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entspannungsanleitungsgerät, welches eine geeignete Anleitung für einen Benutzer bei der Durchführung eines Entspannungstrainings bereitstellt und welches eine geeignete Biofeedbackanleitung für einen Benutzer bereitstellt, wenn dieses Training unter Verwendung von Biofeedback durchgeführt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In der Vergangenheit war es gang und gäbe, den Patienten Beruhigungsmittel, Arzneimittel zur Modulation des autonomen Nervensystems, Vitamine (B1, B12) oder dergleichen zu verschreiben, wenn eine pharmakologische Behandlung für autonome Ungleichgewichte bereitgestellt wurde. In den letzten Jahren jedoch wurden so genannte autogene Trainingsverfahren in der Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten, einschließlich autonomer Ungleichgewichte, üblich (siehe Practical Autogenic Training, Autor Yuji Sasaki, Sogen Pubications, oder Lecture on Psychotherapy, 3 Practical Autogenic Training, Herausgeber Yuji Sasaki, Nippon-Bunka-Kagaku-Sya Publications).
Die vor 1930 in Deutschland entwickelten autogenen Trainingsverfahren sind eng mit Entspannung (psychosomatischer Entspannung) und Hypnose verbunden. Neben der Tatsache, dass sie in der Behandlung der verschiedenen zuvor beschriebenen Krankheiten eingesetzt werden, wurden diese Techniken allgemein zur Verbesserung der Konzentration in der Schule, als Teil eines Angestelltentrainings in der Industrie und dergleichen eingesetzt. Hinsichtlich der klinischen Wirksamkeit haben sich autogene Trainingsverfahren auch in der Behandlung von psychosomatischen und Angstneurosen, welche verschiedene Organe beeinflussen und unter anderem Herzneurose, autonome Ungleichgewichte, Reizkolonsyndrom und Hyperventilation umfassen, als heilsam erwiesen.
Autogenes Training besteht aus sechs Aspekten: Wahrnehmung von Schwere in den Händen und Füßen, Temperaturempfindung in den Händen und Füßen, Herzregulierung, Atmung, Temperaturempfindung im Unterleib und die Empfindung von Kühle über dem Vorderhaupt. Durch schrittweises Durchführen dieses Trainings ist das Subjekt imstande, in einen Zustand von Entspannung und geringer Erregung zu gleiten. Im Falle des Trainings in Bezug auf die Temperaturempfindung in den Füßen und Händen zum Beispiel wiederholt das Subjekt still für sich selbst „meine Hände und Füße sind warm".
Dieses Training ist nicht nur in der Behandlung der verschiedenen, zuvor beschriebenen Krankheiten wirksam, sondern kann auch solche Wirkungen bereitstellen, wie beispielsweise Erholung von einer angestauten Müdigkeit, vermindertes Feindverhalten durch verbesserte Selbstkontrolle, verbesserte Leistung während des Studiums oder der Arbeit, Linderung von physischem oder psychischem Schmerz, ein verbessertes Selbstwertgefühl infolge einer verstärkten Selbstbeobachtung als Ergebnis des Trainings und eine bessere psychische Konzentration. Außerdem können diese Techniken auch bei so genannten „Selbstbeeinflussungs-„ oder anderen Stressbewältigungstechniken angewendet werden, um zu verhindern, dass die autonome Nervenaktivität zu stark ansteigt. Diese Techniken können durch den Benutzer auf einer gelegentlichen Basis für einen kurzen Zeitraum, wie beispielsweise eine Minute oder zwei, zu jeder Zeit und an jedem Ort ausgeführt werden. Überdies hat das Temperaturempfindungstraining einen Antistresseffekt, derart dass Symptome infolge von Stress reduziert werden können.
Andere Behandlungsverfahren, einschließlich Biofeedback, das physiologische Erscheinungen einsetzt, wurden herkömmlicherweise ebenfalls verwendet (siehe Biofeedback Principles and Practice for Clinicians, Herausgeber John V. Basmajian). Bei dieser Art von Behandlungsverfahren werden dem Subjekt (Benutzer) verschiedene physische Informationen, wie beispielsweise Muskelspannung, Hauttemperatur, Puls und dergleichen, bewusst gemacht, welche auf einer bewussten Ebene für gewöhnlich nicht wahrgenommen werden, derart dass das Subjekt lernen kann, diese Reaktionen im Körper zu kontrollieren. Zum Beispiel wird bei einer Behandlung, welche Muskelspannung einsetzt, die Muskelaktivität unter Verwendung eines Elektromyogramms erfasst und in ein Audiosignal umgewandelt, das für den Benutzer abgespielt wird.
Biofeedback stellt die folgenden Wirkungen bereit, welche mit dem zuvor beschriebenen autogenen Training nicht erzielt werden. Und zwar ist das Subjekt oder ein Dritter, welcher das Training leitet, imstande, die aktuellen Bedingungen des Körpers des Subjekts zu ermitteln, d.h. es oder er ist imstande, die Zunahme/Abnahme der Aktivität des Elektromyogramms des Subjekts in Echtzeit zu beobachten. Da außerdem physiologische Indikatoren gemessen werden, ist es leicht, die Wirksamkeit des Trainings zu beurteilen. Indem der Benutzer davon benachrichtigt wird, wenn eine Wirkung erzielt wird, welche über die erwartete hinausgeht, ist ferner zu erwarten, dass dies als Anregung für den Benutzer dient. Da das Ziel leicht zu verstehen ist, ist der Benutzer außerdem imstande, dieses Training ohne übermäßige Anstrengung zu erfahren (als passive Konzentration bezeichnet).
Ein Verfahren, das Biofeedback einsetzt, wird zum Beispiel in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 4–200440 offenbart. Bei der Technik, die in dieser Schrift offenbart wird, wird ein Zielwert für physiologische Informationen eingestellt, die physiologischen Daten des Benutzers werden gemessen und mit diesem Zielwert verglichen, es erfolgt eine Mitteilung der Ergebnisse dieses Vergleichs, und der Übergang in den Ergebnissen dieses Vergleichs wird angezeigt. Bei der Technik, die in dieser Schrift offenbart wird, kann der Höchstwert der physiologischen Informationen, der gegenwärtig gemessen wird, als der Zielwert für das nächste Mal, wenn Messungen vorgenommen werden, eingestellt werden.
Außerdem wird ein anderes Gerät, das Biofeedback einsetzt, in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 59–232380 offenbart. Dieses Gerät steuert das Training für mehrere Benutzer und macht es möglich, den Fortschritt der ganzen Gruppe zu ermitteln. Und zwar werden die Impulswellen von ersten und zweiten spezifischen Frequenzkomponenten von mehreren Benutzern extrahiert, die Benutzer werden in Bezug auf die erste spezifische Frequenzkomponente gemäß der Anweisung eines Trainers (Leiters) gemeinsam verständigt, und dann wird jeder Benutzer in Bezug auf die zweite spezifische Frequenzkomponente unabhängig verständigt.
Die zuvor beschriebenen autogenen Trainingsverfahren sind jedoch. problematisch, indem sie es dem Benutzer nicht ermöglichen, den aktuellen Status des Körpers leicht zu erkennen. Als Ergebnis ist es zum Beispiel beim Ausführen eines Hand- und Fußtemperaturempfindungstrainings nicht möglich, festzustellen, ob das Training eine tatsächliche Wirkung hat, wie beispielsweise dass die Finger tatsächlich wärmer geworden sind. Mit anderen Worten, es ist für einen Benutzer nicht im Geringsten möglich, seinen aktuellen Körperzustand auf einer quantifizierbaren Basis zu erfassen. Demgemäß wird der Benutzer, selbst wenn das Training wirksamer ist, als der Benutzer erwartet hat, über diese Wirkung nicht informiert, derart dass solche Vorteile wie ein stärkerer Wunsch, das Training fortzusetzen, oder eine geringere Neigung, aufzugeben, in den zuvor beschriebenen autogenen Trainingsverfahren nicht erwartet werden können. Außerdem ist es schwierig, einem Benutzer, der ständig stark angespannt ist, das Konzept von passiver Konzentration zu vermitteln. Demnach ist es, wenn das Training über einen langen Zeitraum schrittweise ausgeführt werden muss, möglich, dass der Benutzer die Muskelentspannung in den Anfangsstufen möglicherweise nicht gut lernt.
Außerdem weist das Biofeedback auch Nachteile auf. Und zwar kann Patient oder Benutzer zu leicht vom Gerät abhängig werden, oder es kann für den Benutzer schwierig sein, die spezifischen Handlungen zu begreifen, welche ausgeführt werden müssen, um einen Entspannungszustand zu erreichen. Im Falle eines Patienten, der extrem ängstlich ist, erzielt die Muskelentspannung möglicherweise überhaupt keine Wirkungen auf die autonome Aktivität, welche die Angstreaktion ist.
Bei der Technik, die in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 4–200440 offenbart wird, wird das Subjekt zwar über die Ergebnisse eines Vergleichs zwischen den aktuellen physiologischen Informationen und eingestellten Zielwerten, sowie den Übergang in den Ergebnissen dieses Vergleichs informiert. Die Ergebnisse des Vergleichs hängen jedoch von den Zielwerteinstellungen ab. Die Zielwerte sind nämlich in Abhängigkeit von der Person ganz verschieden. Da beim Einstellen dieser Werte mehrere Ziele jedoch nicht bereitgestellt werden, erscheint die Bedeutung der verglichenen Ergebnisse zweifelhaft. Wenn zum Beispiel der Zielwert niedrig eingestellt wird, dann kann es sein, dass einem Benutzer mitgeteilt wird, dass das Training eine Wirkung hat. Umgekehrt kann es sein, dass, wenn der Zielwert hoch eingestellt wird, der Benutzer informiert wird, dass das Training keine Wirkungen erzielt. Demnach kann, auch wenn der Höchstwert für die physiologischen Informationen, der gegenwärtig gemessen wird, ausgewählt und als der Zielwert für die kommende Messung eingestellt wird, wie in dieser Quelle offenbart, nur festgestellt werden, ob sich die Wirkungen des Trainings zum Zeitpunkt der nächsten Messung gegenüber der aktuellen Messung verbesserten oder nicht. Somit ist es für den Benutzer nicht möglich, seinen aktuellen physiologischen Zustand oder, wie er sich ändert, zu erfahren.
Demnach weist die Technik, die in dieser Quelle offenbart wird, dieselben Probleme auf, wie zuvor im Falle des herkömmlichen autogenen Trainings beschrieben.
Andererseits verseiht die veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 59–232380 den Benutzer nur mit einer Mitteilung über seinen aktuellen physiologischen Zustand. Die Beurteilung dieses Zustands wird jedoch einem Leiter überlassen, derart dass der Benutzer keinerlei Möglichkeit hat, ihn zu erfahren.
Demgemäß weist die Technik, die in dieser Quelle offenbart wird, dieselben Probleme auf, auf die man im Falle des herkömmlichen autogenen Trainings stößt, das zuvor beschrieben wurde.
Wie aus der vorstehenden Erörterung zu erkennen ist, war es für einen Benutzer, selbst wenn er verschiedene Anstrengungen unternommen hat, sich zu entspannen, nicht möglich, mittels der herkömmlichen Technik zu bestätigen, ob er tatsächlich in einen Zustand der Entspannung eingetreten ist oder nicht, oder seinen aktuellen physiologischen Status zu ermitteln. Darüber hinaus stößt man im Falle, dass Biofeedback eingesetzt wird, auf dieselbe Art von Problemen.
WO 89/04191A offenbart ein Gerät zur Beeinflussung eines Organismus, indem der Organismus Signalen ausgesetzt wird, wobei die Signale kurze Impulse umfassen, welche in einer oder mehreren Reihen mit zunehmender und/oder abnehmender Frequenz zugeführt werden.
US 3855993A offenbart ein Unterhaltungsgerät mit Abtastmitteln, die an einen Benutzer angeschlossen werden und eine galvanische Hautreaktion und Theta-Wellen im Gehirn abtasten. Das Gerät versieht den Benutzer für ein zeitlich festgelegtes Intervall mit einer bestimmten Art von audiovisueller Stimulation, um ihn in einem gewünschten Zustand zu halten oder dahin zu bewegen.
EP 0496196A1 offenbart eine Vorrichtung zum Überwachen von Schlafphasen einer Person über einen Zeitraum durch Abtasten eines physiologischen Zustands, wie beispielsweise einer Impulsrate. Der gemessene Zustand wird auf einem Anzeigefeld angezeigt.
US 5 316 008 beschreibt ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des angehängten Patentanspruch 1.
OFFENBARUNG DER EFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der zuvor erwähnten Probleme konzipiert und weist als ihre Hauptaufgabe die Bereitstellung eines Entspannungsanleitungsgeräts auf, das zum schnellen und leichten Bestätigen eines Entspannungszustands, sowie zum Bereitstellen einer geeigneten Anleitung während eines Entspannungstrainings in der Lage ist.
Darüber hinaus weist die vorliegende Erfindung als ihre zweite Aufgabe die Bereitstellung eines Entspannungsanleitungsgeräts auf, das zum schnellen und leichten Bestätigen der Wirkungen, die beim Ausführen eines Biofeedbacktrainings erzielt werden, sowie zum Bereitstellen einer geeigneten Anleitung während dieses Trainings in der Lage ist.
Um die erste Aufgabe, die zuvor dargelegt wurde, zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Entspannungsanleitungsgerät zum Bereitstellen einer Anleitung für einen Benutzer bei der Durchführung eines Entspannungstrainings bereit, welches umfasst: ein Extraktionsmittel zum Extrahieren von Indikatoren eines physiologischen Zustands eines lebenden Körpers an zwei oder mehr verschiedenen Zeitpunkten; ein erstes Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen der Indikatoren, wobei das Extraktionsmittel ein Impulswellenerfassungsmittel zum Erfassen einer Impulswellenform des lebenden Körpers umfasst, wobei eine einzige Impulswellenform einem einzigen Herzschlag des lebenden Körpers entspricht, und die Indikatoren basierend auf der Impulswellenform, die durch das Impulswellenerfassungsmittel erfasst wird, extrahiert; dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Beurteilungsmittel zum Beurteilen, ob die Indikatoren anzeigen oder nicht, dass sich ein Entspannungszustand des lebenden Körpers verbessert hat; und ein erstes Mitteilungsmittel zum Bereitstellen einer Anleitung für ein Entspannungstraining durch Bereitstellen einer Mitteilung, dass sich der Entspannungszustand des lebenden Körpers verbessert hat, wenn ein Ergebnis einer Beurteilung des Beurteilungsmittels affirmativ ist.
Als Ergebnis des ersten Merkmals, das zuvor beschrieben wurde, ist es für das Subjekt möglich, eine Anleitung zu erhalten, die zum Gleiten in einen entspannten Zustand geeignet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist ein Blockdiagramm, welches die funktionelle Struktur des Entspannungsanleitungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
1B ist ein Blockdiagramm, welches die funktionelle Struktur des Biofeedbackanleitungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die elektrische Struktur des Entspannungsanleitungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 stellt die Beziehung zwischen dem RR-Intervall und dem Elektrokardiogramm dar.
4 stellt die Beziehung zwischen einem Elektrokardiogramm und der Impulswellenform dar.
5A stellt die Beziehung zwischen einer Änderung des RR-Intervalls und der Frequenzkomponente, welche die Änderung ausmacht, dar.
5B stellt die Ergebnisse einer Spektralanalyse der Änderung des RR-Intervalls dar.
6 stellt eine Anordnung dar, bei welcher das zuvor erwähnte Gerät mit einer Armbanduhr kombiniert und ein Impulswellensensor an der Basis des Fingers eines Benutzers befestigt ist.
7 stellt eine Anordnung dar, bei welcher das zuvor erwähnte Gerät mit einer Armbanduhr kombiniert und der Impulswellensensor an der Fingerspitze befestigt ist.
8 stellt eine Anordnung dar, bei welcher das zuvor erwähnte Gerät mit einer Armbanduhr kombiniert und ein Impulswellensensor mit der Speichenarterie eines Subjekts in Kontakt ist.
9 eine Anordnung dar, bei welcher das zuvor erwähnte Gerät mit einer Armbanduhr kombiniert und ein Impulswellensensor auf der Oberfläche einer Armbanduhr vorgesehen ist.
10A stellt eine Armbanduhr dar, in welche das zuvor erwähnte Gerät eingebaut wurde; 10B stellt das externe Gerät zum Ausführen von optischer Kommunikation mit dem zuvor erwähnten Gerät dar.
11 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur der Sender in dem zuvor erwähnten Gerät und dem externen Gerät darstellt.
12 ist ein Graph, welcher die Änderung des RR50-Werts darstellt, während der Entspannungszustand als Ergebnis des Trainings fortschreitet.
13 stellt ein Beispiel für die Anzeige in dem zuvor erwähnten Gerät dar.
14 stellt ein Beispiel für die Anzeige in dem zuvor erwähnten Gerät dar.
15 stellt ein Beispiel für die Anzeige in dem zuvor erwähnten Gerät dar.
16 stellt ein Beispiel dar, in welchem der Zielwert und der gemessene Wert für die Änderungsrate der Indikatoren auf einer analogen Uhr angezeigt werden.
17 stellt ein Beispiel dar, in welchem der Zielwert und der gemessene Wert für die Änderungsrate des Indikators auf einer analogen Uhr angezeigt werden.
18A und 18B stellen die bevorzugte Anordnung zum Messen der Impulswelle in dem Fall dar, in dem das Subjekt sitzt 18A oder steht 18B.
19 stellt eine Auslegung da, bei welcher die Amplitude der Impulswellenform als ein Indikator eingesetzt wird, der physiologische Informationen ausdrückt.
20 stellt die Beziehung zwischen der effektiven Bitzahl, die mit dem Pegelbeurteilungselement in dieser Auslegung verbunden ist, der Verschiebungsanzeigemenge und der Verstärkungsregelungsmenge dar.
21 stellt die Struktur zum Bestimmen der Kreislaufzustandsparameter unter Einsetzung eines konzentrierten Parametermodells dar.
22A ist ein Schaltbild, welches die Struktur des konzentrierten Vier-Parameter-Modells zum Stimulieren des Arteriensystems des menschlichen Körpers darstellt;
22B ist ein Schaltbild, welches die Struktur eines konzentrierten Fünf-Parameter-Modells darstellt.
23 stellt die Korrelation zwischen der Verzerrung d und dem Gefäßwiderstand am Kern des Körpers Rc dar.
24 stellt die Korrelation zwischen der Verzerrung d und dem Gefäßwiderstand an der Peripherie des Körpers Rp dar.
25 stellt die Korrelation zwischen der Verzerrung d und der Induktivität L vom Blut dar.
26 stellt die Korrelation zwischen der Verzerrung d und der Dehnbarkeit C dar.
27 stellt die Beziehung zwischen der Impulswellenform eines einzigen Pulsschlags und der Wellenformparameter, welche diese Wellenform kennzeichnen, dar.
28 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur des Parameterextraktionselements darstellt.
29 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für die Impulswellenform darstellt, welche in den Wellenformparametern in diesem Parameterextraktionselement gespeichert ist.
30 stellt die Speicherungsinhalte des Spitzeninformationsspeichers in diesem Parameterextraktionselement dar.
31 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur des Frequenzanalysators darstellt.
32 stellt die Zeitgabe des Wellenformübergangs dar.
33 ist ein Zeitdiagramm, welches die Funktionsweise des Parameterextraktionselements darstellt.
34 ist ein Diagramm, das zum Erklären der Funktionsweise des Hochgeschwindigkeitsregenerators im Frequenzanalysator bereitgestellt wird.
35 ist ein Diagramm zum Erklären der Funktionsweise des Hochgeschwindigkeitsregenerators.
36 ist ein Diagramm zum Erklären der Funktionsweise des Hochgeschwindigkeitsregenerators und des Sinuswellengenerators.
37 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur zum Ausführen einer Wavelet-Konversion der Impulswellenform darstellt.
38 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur des Wavelet-Konverters darstellt.
39 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur des Wellenformformungselements im Wavelet-Konverter darstellt.
40A bis 40E sind Zeitdiagramme, welche die Funktionsweise des Wavelet-Konverters darstellen.
41 stellt Impulswellenanalysedaten dar, welche aus der Impulswelle eines einzigen Pulsschlags erhalten werden.
42 stellt die äußere Struktur in dem Fall dar, in dem das Gerät in Form eines Halsbandes gemacht ist.
43 stellt die äußere Struktur in dem Fall dar, in dem das Gerät in Form einer Brille gemacht ist.
44 stellt die äußere Struktur in dem Fall dar, in dem das Gerät in Form einer Taschenkarte gemacht ist.
45A stellt die äußere Struktur in dem Fall dar, in dem das Gerät in Form eines Schrittzählers gemacht ist; 45B stellt die Anordnung zur Anbringung dieses Geräts dar.
BESTE AUSFÜHRUNGSFROM DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erklärt.
<1: Erste Ausführungsform>
Das Entspannungsanleitungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun erklärt. 1A ist eine schematische Darstellung, welche die funktionelle Struktur dieses Geräts darstellt.
In der Figur extrahiert ein Extraktor 101 physiologischer Informationen einen Indikator von einem Benutzer Y, der seinen physiologischen Zustand ausdrückt; das Speicherungselement 102 speichert die extrahierten Indikatoren zeitsequenziell; das Beurteilungselement 103 vergleicht den aktuellen Indikator, der durch den Extraktor 102 physiologischer Informationen extrahiert wird, mit dem Indikator, der davor extrahiert wurde und im Speicherungselement 102 gespeichert ist, und stellt fest, ob der aktuelle Indikator eine Verbesserung der Entspannung gegenüber dem vorhergehenden Indikator darstellt oder nicht; und das Mitteilungselement 104 teilt dem Benutzer die Ergebnisse dieser Feststellung und den Entspannungsgrad mit.
<1–1: Extraktion eines Indikators, der den physiologischen Zustand ausdrückt>
Vor der ausführlichen Erklärung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt zuerst eine Erklärung von Indikatoren, welche den physiologischen Zustand ausdrücken. Der Einfachheit halber setzt diese Ausführungsform die Schwankungen (Änderungen) der Impulswellenform, wie beispielsweise NF, HF, NF/HF und RR50, als diese Indikatoren ein. Natürlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Es ist zu beachten, dass andere Indikatoren neben den zuvor erwähnten später erklärt werden.
In einem Elektrokardiogramm wird das Intervall zwischen der R-Welle eines Herzschlags und der R-Welle des nächsten Herzschlags als das RR-Intervall bezeichnet. Dieses RR- Intervall ist ein numerischer Wert, welcher als ein Indikator für das Funktionieren des autonomen Nervensystems im menschlichen Körper dient. Das heißt, das RR-Intervall ist ein Indikator, welcher den physiologischen Zustand des Körpers ausdrückt. 3 stellt den Herzschlag und das RR-Intervall dar, das von der Wellenform dieses Herzschlags in einem Elektrokardiogramm erhalten wird. Wie aus der Figur ersichtlich ist, enthüllt eine Analyse der gemessenen Ergebnisse in einem Elektrokardiogramm, dass das RR-Intervall mit der Zeit variiert.
Andererseits wird eine Änderung des Blutdrucks, die an einer peripheren Stelle, wie beispielsweise der Speichenarterie oder dergleichen gemessen wird, als die Änderung des Blutdrucks bei jedem Pulsschlag von der Kontraktion zur Entspannung des Herzens definiert und entspricht der Änderung des RR-Intervalls in einem Elektrokardiogramm. 4 stellt die Beziehung zwischen dem Elektrokardiogramm und dem Blutdruck dar. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, kann der Blutdruck während jeder Kontraktion und Entspannung bei einem Herzschlag als der Höchstwert des arteriellen Drucks und der Mindestwert, der diesem Höchstwert in jedem RR-Intervall unmittelbar vorangeht, gemessen werden.
Durch Ausführen der Spektralanalyse von Änderungen beim Herzschlag oder Blutdruck kann erkannt werden, dass die Änderungen aus Wellen mit mehreren Frequenzen bestehen. Diese können in die folgenden drei Arten von Änderungskomponenten eingeteilt werden:

1. HF- oder Hochfrequenzkomponente, welche die Änderung ist, die mit der Atmung übereinstimmt.
2. NF- oder Niederfrequenzkomponente, welche mit einer Periodizität von ungefähr 10 Sekunden variiert.
3. Tendenz, welche mit einer Frequenz variiert, die niedriger als die Messgrenzen ist.

Um diese Komponenten zu erhalten, wird das RR-Intervall zwischen benachbarten Impulswellen für jede gemessene Impulswelle erhalten, und der diskrete Wert des erhaltenen RR-Intervalls wird unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens interpoliert. Eine FFT- oder schnelle Fourier-Transformations-Operation wird an den Kurven nach der Interpolation durchgeführt, gefolgt von der Spektralanalyse. Als Ergebnis ist es möglich, die Änderungskomponente als eine Spitze auf der Frequenzachse herauszugreifen. 5A stellt die Wellenform der Änderung des gemessenen Impulswellenintervalls und die Wellenform jeder der Änderungskomponenten in dem Fall dar, in dem die Wellenform der Änderung in die drei zuvor erwähnten Frequenzkomponenten getrennt wird. 5B stellt die Ergebnisse der Spektralanalyse an der Wellenform der Änderung des Impulswellenintervalls dar, der in 5A dargestellt ist.
Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, sind Spitzen bei zwei Frequenzen in der Nähe von 0,07 Hz und 0,25 Hz zu erkennen. Der erstere Frequenzwert ist die NF-Komponente, während der letztere die HF-Komponente ist. Die Tendenzkomponente kann in der Figur nicht gelesen werden, da sie unter der Grenze für die Messung ist.
Die NF-Komponente steht mit der Aktivität des sympathischen Nervensystems in Zusammenhang. Je größer die Amplitude dieser Komponente ist, umso größer ist die Zunahme der Spannung. Andererseits steht die HF-Komponente mit der Aktivität des parasympathischen Nervensystems in Zusammenhang. Je größer die Amplitude dieser Komponente ist, umso entspannter ist der Zustand.
Die Amplitudenwerte für die NF- und HF-Komponenten variieren gemäß dem Individuum. Dies vor Augen ist demgemäß die Proportion NF/HF, welche das Verhältnis der Amplituden der NF- und HF-Komponenten ist, nützlich, um den Zustand eines Subjekts zu schätzen. Ein hoher NF/HF-Wert zeigt eine zunehmende Spannung an, während ein niedriger NF/HF-Wert eine zunehmende Entspannung anzeigt.
RR50 wird durch die Anzahl von Malen definiert, welche der absolute Wert des Impulswellenintervalls, der dem RR-Intervall für zwei aufeinander folgende Herzschläge entspricht, um 50 Millisekunden oder mehr variiert, wenn Impulswellenmessungen über einen vorbestimmten Zeitraum (zum Beispiel eine Minute) durchgeführt werden. Je höher der Wert von RR50 ist, umso entspannter ist das Subjekt, während das Subjekt umso angespannter ist, je niedriger der Wert von RR50 ist. Der RR50-Pegel beträgt weniger als 10-mal je Minute im Laufe von täglichen Aktivitäten, und er beträgt 30-mal je Minute während des Schlafs. Es besteht eine Beziehung zwischen dem RR50 und dem Entspannungszustand des Benutzers. Der Schwellenwert dafür, ob das Subjekt entspannt ist oder nicht, ist ein RR50-Wert von etwa 15-mal je Minute, wobei das Subjekt als in einem entspannten Zustand befindlich angesehen wird, wenn der RR50-Wert über diesem Pegel ist.
Genau genommen bedeutet das „R" des RR50 die R-Welle des Herzschlags. Die Spitze in der Impulswelle entspricht dieser R-Welle. Demgemäß kann RR50 auch als PP50 bezeichnet werden. Für die folgende Erklärung jedoch wird der allgemeinere Ausdruck RR50 eingesetzt.
<1–2: Spezifische Struktur der ersten Ausführungsform>
Es erfolgt nun eine Erklärung der Struktur zur Durchführung der funktionellen Auslegung, die in 1A dargestellt ist. 2 ist ein Blockdiagramm, welches diese Struktur darstellt.
In dieser Figur ist die CPU (zentrale Verarbeitungseinheit nach eng. central processing unit) 1 eine Schaltung, welche dazu dient, jedes Teil des Geräts zu steuern, und entspricht dem Extraktor 101 physiologischer Informationen und dem Beurteilungselement 103, die in 1A dargestellt sind. Die Funktion der CPU 1 wird später unter dem Abschnitt, welcher die Funktionsweise behandelt, ausführlich erklärt.
Die Steuerprogramme, die von der CPU 1 ausgeführt werden, und verschiedene Steuerdaten und dergleichen werden im ROM (Nur-Lese-Speicher nach engl. read-only memory) 2 gespeichert. Zudem speichert der ROM 2 eine Anzahl von Sprachmeldungsmodellen zur Verwendung bei der Anleitung des Benutzers durch Sprache.
Wie im Folgenden erklärt wird, speichert der Direktzugriffsspeicher RAM 3 (für engl. random access memory) die Impulswellensignalwellenform, Indikatoren, welche den Entspannungsgrad ausdrücken, den Zeitpunkt, an dem die Indikatoren gemessen werden, und dergleichen, und wird als ein Zäher eingesetzt, welcher zum Zeitpunkt der Messung des Indikators die Anzahl von Malen zählt, welche eine Erfassung gemacht wird, dass der Indikator mit der Zeit zunimmt. Außerdem wird der RAM 3 als ein Arbeitsbereich eingesetzt, wenn die CPU 1 Berechnungen ausführt. Der RAM 3 entspricht dem Speicherungselement 102, das in 1A dargestellt ist.
Das Bedienelement 4 nimmt eine Anzeige gemäß der Betätigung von Knöpfen durch den Benutzer vor. Das Bedienelement 4 erfasst die Betätigung eines Knopfs und gibt die Art von betätigtem Knopf zusammen mit einem Unterbrechungssignal an den Bus weiter. Die spezifischen Funktionen der Knöpfe werden im Folgenden erörtert.
Der Impulswellensensor 5 ist ein optischer Sensor, der zum Beispiel am Finger eines Benutzers angebracht wird. Dieser Impulswellensensor 5 besteht aus einer Leuchtdiode und einem Lichtsensor, der zum Beispiel einen Fototransistor oder dergleichen einsetzt, wie beispielsweise in 6 dargestellt. In dieser Auslegung wird Licht, das von der Leuchtdiode ausgestrahlt wird, durch den Lichtsensor empfangen, nachdem es zum Beispiel über die Blutgefäße in der Fingerspitze reflektiert wurde, und erfährt eine fotoelektrische Umwandlung, um ein Impulswellenerfassungssignal als Ergebnis zu erhalten. Bei Berücksichtigung des Signal-Rausch-Verhältnisses ist es zulässig, eine Diode einzusetzen, welche blaues Licht ausstrahlt.
Der A/D- oder Analog-Digital-Wandler 6 tastet das Impulswellensignal, das durch den Impulswellensensor 5 erfasst wird, ab und wandelt es in ein digitales Signal um und gibt dieses Ergebnis an Bus aus.
Die Tonquelle 7 wird aus einem Lautsprecher oder dergleichen gebildet und versieht den Benutzer mit Mitteilungen welche auf den physischen Sinnen beruhen. Eine Vielfalt von Anordnungen, wie beispielsweise im Folgenden beschrieben, kann in Bezug auf die Form der Mitteilung in Betracht gezogen werden. Demgemäß stellt die Tonquelle 7 lediglich ein Beispiel für ein Mitteilungsmittel dar.
Die Tonquellensteuereinheit 8 ist eine Treiberschaltung zum Erzeugen einer spezifischen Alarm- oder Sprachmeldung, welche die CPU 1 aus dem ROM 2 ausliest. Die Anzeige 10 dient zum Anzeigen verschiedener Meldungen oder Graphen zusammen mit den Anzeigeinformationen, die durch die CPU 1 erzeugt werden. Demgemäß entsprechen die Tonquelle 7 und die Anzeigevorrichtung 10 dem Mitteilungselement 104, das in 1A dargestellt ist. Die Anzeigesteuerungsschaltung 11 nimmt Anzeigeinformationen von der CPU 1 auf, wandelt sie in ein Format um, das für die Anzeigevorrichtung 10 geeignet ist, und steuert die Anzeige der Anzeigevorrichtung 10.
Der Zeitgeber 12 ist mit gewöhnlichen Zeitkontrollfunktionen versehen. Die Ausgabe davon wird beim Messen von Daten als die gemessene Taktzeit eingesetzt. Darüber hinaus sendet der Zeitgeber 12 jedoch in Taktzeiten, welche durch die CPU 1 voreingestellt wurden, oder nach Ablauf eines Zeitraums, welcher durch die CPU 1 voreingestellt wurde, auch ein Unterbrechungssignal über den Bus an die CPU 1. In diesem Fall werden auch Informationen im Hinblick darauf bereitgestellt, ob das Unterbrechungssignal auf die erstere oder letztere Art der Voreinstellung in der CPU 1 zurückzuführen ist.
Der Beschleunigungssensor 13 ist ein Körperbewegungserfassungssensor, welcher die Bewegung des Körpers eines Benutzers abtastet, und er wird eingesetzt, um zu bestätigen, ob sich der Körper des Benutzers bewegt oder nicht.
Der A/D-Wandler 14 wandelt das analoge Signal, das durch den Beschleunigungssensor 13 ausgegeben wird, in ein digitales Signal um und gibt dieses Signal dann an den Bus aus.
Die I/O-Schnittstelle 15 ist ein Kommunikationsmittel zum Senden und Empfangen von verschiedenen Arten von Informationen mit einem externen Ausrüstungsgegenstand, wie beispielsweise einem Personalcomputer. Wie im Folgenden erklärt wird, ist sie an einer LED oder einem Fototransistor angebracht. Die gesendete Information umfasst die Ergebnisse verschiedener Messungen, die durch das Gerät vorgenommen wurden, Zielwerte für autogenes Training, die vom externen Gerät an das Gerät der vorliegenden Erfindung gesendet werden, und dergleichen. Eine ausführlichere Erklärung dieser Informationen, sowie eines spezifischen Beispiels für die Anordnung zur Verbindung mit dem Personalcomputer folgt später.
<1–3: Äußere Struktur der ersten Ausführungsform>
Als Nächstes wird die äußere Struktur des Entspannungsanleitungsgeräts gemäß dieser Anordnung erklärt. Da es notwendig ist, die physiologischen Informationen eines Benutzers kontinuierlich zu messen, ist es vorzuziehen, dass dieses Gerät eine Struktur aufweist, welche vom Benutzer bequem auf einer täglichen Basis getragen werden kann, wie beispielsweise ein tragbares Gerät oder Zubehörteil. Obwohl eine Vielzahl von Auslegungen möglich ist, ist das hier gebotene Beispiel für ein Gerät, das einige der Funktionen einer Armbanduhr einbindet, wie in 6 bis 9 dargestellt. Andere Anordnungen werden später erörtert. Es ist zu beachten, dass jene Teile, die in den zuvor erwähnten Figuren dargestellt sind und wie in 2 sind, mit demselben Zahlzeichen versehen sind.
6 stellt eine erste Anordnung dar, in welcher dieses Gerät in einer Armbanduhr eingebaut ist. In dieser Figur sind Knöpfe 21, 22 auf den jeweiligen Seiten des Körpers der Armbanduhr 20 vorgesehen und bilden einen Abschnitt des Bedienelements 4, der in 2 dargestellt ist.
Der Knopf 21 wird durch den Benutzer gedrückt, um eine Messung des Entspannungszustands abwechselnd zu beginnen und zu beenden. Der Knopf 22 dient zum Umschalten zwischen den verschiedenen Betriebsarten des Geräts, wobei ein Beispiel der Kommunikationsbetrieb zum Senden und Empfangen der Ergebnisse von verschiedenen Messungen an das und von dem externen Gerät über die I/O-Schnittstelle 15 ist.
Das Kabel 25 verbindet den Impulswellensensor 5, der innerhalb der Armbanduhr 20 vorgesehen ist, mit dem A/D-Wandler 6, elektrisch.
7 stellt eine zweite Anordnung dar, in welcher dieses Gerät in einer Armbanduhr eingebaut ist. Wie in der Figur zu sehen ist, ist in dieser Anordnung ein Impulswellensensor 5 an der Fingerspitze befestigt und misst das Fingerspitzenplethysmogramm. Neben dem zuvor beschriebenen optischen Mittel kann auch ein Druckimpulswellensensor als ein Mittel zum Erfassen des Fingerspitzenplethysmogramms in Betracht gezogen werden.
8 stellt eine dritte Anordnung dar, welche dieses Gerät in einer Armbanduhr integriert. Wie in der Figur zu sehen ist, ist der Impulswellensensor 5 in dieser Anordnung auf der Oberfläche der Armbanduhr 20 ausgebildet. In dieser Anordnung ist der Impulswellensensor 5, der aus einer Leuchtdiode 28 und einem Fototransistor 29 besteht, in der 6-Uhr-Richtung der Anzeigevorrichtung 10 vorgesehen. Die Leuchtdiode 28 und der Fototransistor 29 sind im Gerät derart eingebettet, dass nur die Kopfabschnitte davon von außen sichtbar sind.
In dieser dritten Anordnung ist eine Trennwand 30 zwischen der Leuchtdiode 28 und dem Fototransistor 29 vorgesehen, derart dass Licht, das durch die Leuchtdiode 28 abgegeben wird, nicht direkt beim Fototransistor 29 empfangen wird. Es ist zu beachten, dass die Prinzipien hinter dem Messen des Pulses in dieser Anordnung gleich wie in der ersten und der zweiten Anordnung sind. Bei der Durchführung von Messungen in dieser Anordnung ist es jedoch notwendig, in Bezug auf das Abdecken sowohl der Leuchtdiode 28 als auch des Fototransistors 29 mit der Spitze eines Fingers der Hand, welche nicht die Armbanduhr trägt, Sorgfalt walten zu lassen.
9 stellt eine vierte Anordnung dar, in welcher dieses Gerät in einer Armbanduhr eingebaut ist. Wie in der Figur zu sehen ist, wird die Impulswelle in dieser Anordnung an der Speichenarterie erfasst. Der Impulswellensensor 5 ist aus einem Drucksensor gebildet, wie beispielsweise einem Verzerrungsmesser. Der Impulswellensensor 5 ist auf der Oberfläche des Befestigungselements 26 angebracht, das auf eine verschiebbare Art und Weise am Armband 27 befestigt ist. Wenn die Armbanduhr 20 am Handgelenk getragen wird, wird der Impulswellensensor 5 mit einem geeigneten Druck gegen die Speichenarterie gedrückt. Ein Impulswellensignal, welches die Wellenform der Speichenarterie ausdrückt, wird von den Klemmen (nicht dargestellt) erhalten, die an beiden Enden des Impulswellensensors 5 vorgesehen sind. Dieses Impulswellensignal wird über eine Signalleitung (nicht dargestellt), die im Armband 27 eingebettet ist, an den A/D-Wandler 6 gesendet, der innerhalb des Gehäuses der Armbanduhr 20 untergebracht ist.
Demgemäß kann, wie zuvor beschrieben, eine Vielfalt von Anordnungen in Betracht gezogen werden, in welchen dieses Gerät in eine Armbanduhr eingebaut werden kann. Es werden nun andere Ausführungsformen als solche, die eine Armbanduhr einbeziehen, erklärt.
<1–4: Struktur des externen Geräts>
Als Nächstes wird das externen Gerät zum Senden und Empfangen von Informationen mit dem Entspannungsanleitungsgerät gemäß dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 10 erklärt. Wie in 10B dargestellt, besteht das externe Gerät aus einem Gerätehauptkörper 50, einer Anzeige 51, einer Tastatur 52, einem Drucker 53 und dergleichen. Mit Ausnahme der folgenden Punkte entspricht es einem gewöhnlichen Personalcomputer.
Und zwar beherbergt der Gerätehauptkörper 50 intern eine Sendungssteuereinheit und eine Empfangssteuereinheit, welche in den Figuren nicht dargestellt sind, zum Senden und Empfangen von Daten mithilfe von optischen Signalen. Die Sendungssteuereinheit ist mit einer LED 54 zum Senden von optischen Signalen versehen, und die Empfangssteuereinheit ist mit einem Fototransistor 55 zum Empfangen von optischen Signalen versehen. Die LED 54 und der Fototransistor 55 setzen beide eine Vorrichtung ein, welche nahes Infrarot (zum Beispiel mit einer zentralen Wellenlänge von 940 nm) verwendet. Die LED 54 und der Fototransistor 55 führen über ein Übertragungsfenster für optische Kommunikation, das auf der Vorderseite des Gerätehauptkörpers 50 vorgesehen ist, über ein sichtbares Lichtschneidfilter 56 zum Blockieren von sichtbarem Licht optische Kommunikation durch.
Wie in 10A zu sehen ist, ist ein Kommunikationsanschluss 58 zum Kommunizieren mit einem externen Gerät auf eine frei lösbare Art und Weise in der 6-Uhr-Richtung der Armbanduhr 20 angebracht, die dem Entspannungsanleitungsgerät in dieser Ausführungsform entspricht. In diesem Fall wird der Kommunikationsanschluss 58, wenn keine Kommunikation mit dem externen Gerät durchzuführen ist, entfernt, und es wird eine Anschlussabdeckung (nicht dargestellt) mit einer fast gleichen Form angebracht. Wie im Fall des Personalcomputers sind eine LED 59, ein Fototransistor 60 und eine Schnittstellenschaltung (nicht dargestellt) für optische Kommunikation im Kommunikationsanschluss 58 eingebaut, wobei diese die in 2 dargestellte I/O-Schnittstelle 15 bilden.
Bei der Durchführung von optischer Kommunikation, wie zuvor beschrieben, ist es, wenn keine Möglichkeit besteht, festzustellen, welches Gerät die Information erzeugte, möglich, dass Informationen, welche durch ein Gerät zu empfangen sind, irrtümlicherweise an ein anderes Gerät gesendet werden. Daher werden, wenn die Schnittstellenschaltung (nicht dargestellt) für optischen Kommunikation und die optische Schnittsetelle, die innerhalb des Personalcomputers vorgesehen ist, Informationen senden oder empfangen, Erkennungsinformationen eingesetzt, um anzuzeigen, welches Gerät die Informationen sendete. Demgemäß wird innerhalb des Personalcomputers und der Schnittstellenschaltung (nicht dargestellt) für optische Kommunikation ein Sender 70 bereitgestellt, der in 11 dargestellt ist.
In 11 wird eine Vielfalt von Kommunikationsinformationen, die vom Mikroprozessor in der CPU 1 oder dem Personalcomputer gesendet werden, in den Bus geladen, der in der Figur dargestellt ist. Der A/D-Wandler 71 tastet die Informationen, die vom Bus gesendet werden, ab und wandelt sie in festen Zeitintervallen in digitale Signale um. Die Erkennungsnummeraufzeichnungseinrichtung 72 zeichnet die Erkennungsnummer zum Erkennen, welches Gerät das optische Signal gesendet hat, auf. Wenn die Informationen vom Gerät nach außen gesendet werden, wird diese Erkennungsnummer im optischen Signal zusammen mit den zuvor erwähnten Informationen aufgenommen. Da die Erkennungsnummern, die in den Erkennungsnummeraufzeichnungseinrichtungen 72 jedes Geräts aufgezeichnet sind, sich in Abhängigkeit von den Einstellungen zum Zeitpunkt des Versands der Geräte unterscheiden, wird allen Geräten, wie beispielsweise dem Hauptkörper der Armbanduhr, dem Personalcomputer und dergleichen, eine eindeutige Nummer zugeordnet.
Die Steuereinheit 73 ist eine Schaltung zum Steuern aller teile innerhalb des Senders 70. Der Sender 70 beherbergt eine Treiberschaltung zum Antreiben der LED 75, welche das optische Signal weitergibt. Durch Antreiben der LED 75, werden Übertragungsdaten, die durch die Steuereinheit 73 erzeugt werden, nach der Umwandlung in ein optisches Signal nach außen gesendet.
In Wirklichkeit ist es zulässig, einen Draht zu verwenden, um das Gerät der vorliegenden Erfindung und das externe Gerät zu verbinden, oder eine drahtlose Kommunikation unter Verwendung von Funk- oder optischer Kommunikation, wie zuvor beschrieben, durchzuführen.
<1–5: Funktionsweise der ersten Ausführungsform>
Als Nächstes wird nun die Funktionsweise eines Entspannungsanleitungsgeräts mit der zuvor beschriebenen Struktur erklärt.
Der Impulswellensensor 5 beginnt, die Impulswelle aufzunehmen, wenn die Leistungsquelle des Geräts eingeschaltet wird. Das Impulswellensignal, das erhalten wird, wird durch den A/D-Wandler 6 in ein digitales Signal umgewandelt und an den Bus ausgegeben.
Danach beginnt das Gerät, wenn der Benutzer den Knopf 21 drückt, der auf der Armbanduhr 20 vorgesehen ist, mit Messungen zum Bestimmen des Entspannungszustands des Benutzers. Unterdessen führt der Benutzer ein „Entspannungstraining" wie autogenes Training aus, um einen Zustand der Entspannung zu erreichen.
Das einfachste Entspannungstrainingsverfahren, das hier eingesetzt werden kann, ist, dass der Benutzer in seiner aktuellen Position bei geschlossenen Augen ruhig verharrt. Andere Verfahren, wie beispielsweise jene, die im Folgenden beschrieben werden, können jedoch ebenso in Betracht gezogen werden.
Erstens sollte sich der Benutzer an einen Ort begeben, wo er allein sein kann, wenn möglich. Dann sollte der Benutzer eine Position einnehmen, die bequem ist und so wenig Bewegung als möglich herbeiführt, und seine Augen leicht geschlossen halten. Bei geschlossenen Augen bemerkt der Benutzer möglicherweise eine Armbanduhr oder irgendwelche Zubehörteile in Kontakt mit dem Körper, welche ablenken, und kann sie entfernen. Um die Wirksamkeit des Entspannungstrainings noch weiter zu verbessern, ist es vorzuziehen, dass der Benutzer auf einem Sessel sitzt oder auf einem Bett liegt.
Zweitens kann der Benutzer dann, wenn das erste Verfahren, das zuvor beschrieben wurde, keine Wirkungen erzielt, leise ein vorbestimmtes Schlüsselwort singen, während er seine Augen geschlossen hält. Dieses Schlüsselwort sollte eines sein, das positive Assoziationen aufweist und solche Bilder wie „Glück", „Frieden", „Liebe" oder „Güte" fördert. Andere zulässige Beispiele für Schlüsselwörter umfassen den Namen eines Lieblingsgegenstands, einer Lieblingszahl oder einer Lieblingsperson oder eine Zeile aus einem Lieblingsgedicht oder -sutra. Die Länge des Schlüsselworts stimmt vorzugsweise mit der Länge der Ausatmung überein und wird aus 3 bis 4 Lauten gebildet.
Drittens kann der Benutzer auch in Betracht ziehen, α-Wellen-Musik, klassische, Barock- oder Musik, welche eine 1/f-Schwankung aufweist, zu hören. In diesem Fall ist es ebenso zulässig, auch einen körpereigenen Ton einzusetzen.
Viertens kann der Benutzer auch versuchen, sich eine Farbe zu vergegenwärtigen, welche zur Entspannung geeignet ist. In diesem Fall werden kalte Farben gegenüber warmen Farben bevorzugt, wobei Himmelblau, Blaugrün, Grün und Gelbgrün wünschenswert sind.
Fünftens kann der Benutzer Duftstoffe verwenden, welche die Entspannung erleichtern. Duftstoffe, wie beispielsweise Sandelholz, Rose, Kamille, Rosmarin und dergleichen werden bevorzugt. In diesem Fall ist es zulässig, ein Gerät zum Abgeben von wohlriechenden ätherischen Ölen bereitzustellen, so dass der Benutzer mit diesen Ölen direkt umnebelt wird.
Sechstens kann der Benutzer ein Bild oder Muster betrachten, das eine 1/f-Schwankungskomponente aufweist.
Andererseits erfasst das Bedienelement 4, wenn der Benutzer den Knopf 21 der Armbanduhr 20 drückt, und meldet der CPU 1 eine Unterbrechung. Als Ergebnis erkennt die CPU 1 den Beginn von Messungen, stellt den Zeitgeber 12 ein, um in festen Zeitintervallen eine Unterbrechung zu erzeugen und bei Ablauf eines festen Zeitraums eine gesonderte Unterbrechung zu erzeugen. Die erstere Zeitdauer ist das Zeitintervall zum Messen von Indikatoren, welche den physiologischen Zustand ausdrücken. Dagegen ist die letztere Zeitdauer das Zeitintervall, bis die Messungen beendet werden, und sie ist das Zeitintervall, bis dem Benutzer mitgeteilt wird, dass er selbst nach erheblichen Anstrengungen keinen ausreichend entspannten Zustand erreicht hat. In dieser Ausführungsform beträgt die Zeitdauer zwischen 3 und 5 Minuten.
Als Nächstes speichert die CPU 1, wenn während des festen Zeitintervalls eine Unterbrechung vom Zeitgeber 12 gemeldet wird, das Impulswellensignal für eine bestimmte Zeitdauer im RAM 3 und berechnet dann jeden Indikator für den physiologischen Zustand auf der Basis des gespeicherten Impulswellensignals. Und zwar nimmt die CPU 1, um die Maximalpunkte aus der Wellenform der Impulswelle zu extrahieren, zuerst die Zeitableitung der Impulswellenform und bestimmt alle Taktzeiten, zu welchen ein Wendepunkt in der Wellenform vorhanden ist, durch Bestimmen der Taktzeiten, zu welchen die Zeitableitung null ist. Als Nächstes entscheidet die CPU 1, ob jeder Wendepunkt ein Maximum oder ein Minimum von der Steigung (d.h. dem Wert der Zeitableitung) der Wellenform um den Wendepunkt ist. Zum Beispiel berechnet die CPU 1 in Bezug auf einen bestimmten Wendepunkt den gleitenden Mittelwert der Steigung der Wellenform für einen spezifischen Zeitteil, der dem Wendepunkt vorangeht. Wenn dieser gleitende Mittelwert positiv ist, dann ist der Wendepunkt ein Maximum, während der Wendepunkt ein Minimum ist, wenn er negativ ist.
Als Nächstes bestimmt die CPU 1 die Minimalpunkte, die jedem der extrahierten Maximalpunkte unmittelbar vorangehen. Die Impulswellenamplituden an den Maximal- und Minimalpunkten werden aus dem RAM 3 ausgelesen, und es wird der Unterschied zwischen ihnen bestimmt. Wenn dieser Unterschied einen vorspezifizierten Wert überschreitet, dann wird die Taktzeit dieses Maximalpunkts als eine Spitze in der Impulswelle ausersehen. Nach der Durchführung dieser Spitzenerfassungsverarbeitung an allen aufgenommenen Impulswellenformen wird das Zeitintervall zwischen zwei benachbarten Impulswellenspitzen (welche dem RR-Intervall zwischen Herzschlägen entsprechen) basierend auf der Taktzeit, zu welcher diese Spitzen auftreten, berechnet.
Die CPU 1 bestimmt aus den erhaltenen Impulswellenintervallen sequenziell den Zeitunterschied in benachbarten Impulswellenintervallen. Als Nächstes erfolgt eine Überprüfung jedes dieser Zeitunterschiede, um zu bestätigen, ob der Zeitunterschied 50 Millisekunden überschreitet oder nicht, und es wird die feste Anzahl von Zeitunterschieden, welche 50 Millisekunden überschreiten, gezählt und als RR50 eingestellt.
Falls NF- und HF-Komponenten als Indikatoren eingesetzt werden, welche den physiologischen Zustand ausdrücken, dann wird, da der Wert des erhaltenen Impulsellenintervalls entlang der Zeitachse diskret ist, eine Kurve, wie in 5A dargestellt, durch Interpolation zwischen benachbarten RR-Intervallen erhalten. Als Nächstes wird durch Durchführen einer FFT-Verarbeitung an der interpolierten Kurve solch ein Spektrum, wie in 5B dargestellt, erhalten. Dann wird auf dieselbe Art und Weise, wie sie bei der Impulswellenform erfolgte, eine Spitzenunterscheidung eingesetzt, um die Höchstwerte und die Frequenzen im Spektrum, welche den zuvor erwähnten Höchstwerten entsprechen; zu bestimmen. Der Höchstwert, der in der Niederfrequenzregion erhalten wird, wird als die NF-Komponente definiert, während der Höchstwert, der in der Hochfrequenzregion erhalten wird, als die HF-Komponente definiert wird. Außerdem werden die Amplituden dieser Komponenten erhalten, und es wird das Amplitudenverhältnis NF/HF berechnet.
Jeder der Indikatoren wird auf diese Art und Weise berechnet. Es sind jedoch nicht alle dieser Indikatoren für das Bestimmen des Zustands von Entspannung im Körper erforderlich. Die folgende Erklärung setzt den RR50 als den Indikator ein.
Die CPU 1 speichert den berechneten RR50-Wert im RAM 3 in Verbindung mit der aktuellen gemessenen Taktzeit, die aus dem Zeitgeber 12 ausgelesen wurde. Wenn der gespeicherte RR50-Wert nicht der erste RR50-Wert ist, der erhalten wird, nachdem der Benutzer den Knopf 21 gedrückt hat, dann vergleicht die CPU 1, ob sich der aktuelle RR50 gegenüber dem RR50, der bei der unmittelbar vorhergehenden Messung berechnet wurde, erhöht oder nicht (d.h. die CPU 1 stellt fest, ob sich der Benutzer in einen Zustand größerer Entspannung begibt oder nicht). Wenn sich herausstellt, dass sich der aktuelle RR50 erhöht hat, dann informiert die CPU 1 den Benutzer diesbezüglich. Da der Benutzer seine Augen an diesem Punkt geschlossen hat, um die Entspannung zu ermöglichen, ist es notwendig, irgendein Mittel bereitzustellen, das nicht vom Sehvermögen abhängt, um den Benutzer in diesem Fall zu benachrichtigen. Demgemäß kann die CPU 1 über eine Tonquelle 7 eine Melodie abspielen, welche das Entspannungstraining des Benutzers nicht stört.
Außerdem stellt die CPU 1 fest, ob der Benutzer in einem ausreichend entspannten Zustand ist oder nicht. Der Grund für diese Feststellung ist, dass angenommen wird, dass es eine feste Grenze für den Entspannungszustand gibt. Sobald nämlich der Benutzer ausreichend entspannt ist, gibt es keine weitere Verbesserung der Entspannung über diesen Punkt hinaus, und die Änderung des RR50-Werts wird gesättigt. Anders ausgedrückt, wenn dieser Sättigungszustand erreicht wird, dann kann gesagt werden, dass der Benutzer einen ausreichend entspannten Zustand erreicht hat.
In 12 steigt der RR50-Wert, während der Benutzer das Training fortsetzt, und zeigt einen Sättigungszustand. Der Graph in dieser Figur basiert auf Versuchsergebnissen, die für 60 Versuchspersonen erzielt wurden. In der Figur stellt die horizontale Achse die seit Beginn des Trainings verstrichene Zeit dar, während die vertikale Achse der RR50-Wert in einminütigen Zeitintervallen ist. Aus der Figur erreicht der RR50-Wert 1 Minute und 30 Sekunden nach Trainingsbeginn 15 Mal/Minute, wobei der Benutzer in diesem Bereich als in einem entspannten Zustand befindlich zu betrachten ist. Der RR50 wird etwa 4 Minuten nach Trainingsbeginn gesättigt.
Um diesen Sättigungszustand zu erfassen, vergleicht die CPU 1 den aktuellen RR50-Wert zum Zeitpunkt jeder Messung mit dem RR50, der während der vorhergehenden Messung gemessen wurde, und stellt fest, ob sich der aktuelle RR50-Wert erhöht hat oder nicht. Wenn sich der aktuelle RR50-Wert erhöht hat, dann erhöht die CPU 1 einen Zähler, der sich als RAM 3 erweist, um +1 und prüft, ob der neue Zählerwert einen spezifischen Wert überschreitet oder nicht.
Diese Vorgehensweise erfolgt, um eine falsche Feststellung zu vermeiden, dass der Benutzer in einem entspannten Zustand ist, nur weil der RR50-Wert aufgehört hat, sich zu ändern, selbst wenn sich der Entspannungszustand des Benutzers schwerlich überhaupt verbessert hat, seit die Messung begann. In diesem Fall führt die CPU 1, wenn der Zählerwert unter einem spezifischen Wert ist, keine Überprüfung des Sättigungszustands des RR50 aus, sondern wartet auf die Meldung einer Unterbrechung in einem spezifischen Zeitintervall vom Zeitgeber 12.
Wenn dagegen der Zählerwert einen spezifischen Wert überschritten hat, dann liest die CPU 1 die RR50-Werte, die während einer spezifischen Zeit früher berechnet wurden, aus dem RAM 3 aus und prüft, ob die Änderung des RR50-Werts innerhalb eines spezifischen Bereichs ist oder nicht.
Es ist zu beachten, dass der spezifische Wert, auf den hier Bezug genommen wird, der Schwellenwert zur Bestimmung des Entspannungszustands ist und gemäß dem eingesetzten Indikator eingestellt wird. Wenn zum Beispiel der RR50 als der Indikator eingesetzt wird, dann ist der Schwellenwert 15 Mal/Minute. Außerdem ist der hier erwähnte spezifische Bereich der Standard, um festzustellen, ob der Indikator in einem Sättigungszustand ist oder nicht. Ähnlich wird der spezifische Bereich gemäß dem Indikator eingestellt. Bei Berücksichtigung eines Messfehlers kann der RR50 als in einem Sättigungszustand befindlich angesehen werden, wenn die Änderung des aktuellen berechneten Werts gegenüber einem früheren berechneten Wert im Bereich von –10 % bis +10 % liegt.
Bei der Feststellung dieser Art von Änderung zeigt ein Wert außerhalb des spezifizierten Bereichs an, dass der Benutzer nicht ausreichend entspannt ist. Wie in dem Fall, in dem der Zählerwert einen spezifischen Wert nicht überschritten hat, wartet die CPU 1 demnach auf eine Unterbrechung vom Zeitgeber 12. Auf diese Weise werden die zuvor beschriebenen Operationen wiederholt ausgeführt, wenn der Entspannungszustand unzureichend ist.
Wenn dagegen der RR50-Wert innerhalb des spezifischen Bereichs liegt, dann wird dem Benutzer mitgeteilt, dass er in einem ausreichend entspannten Zustand ist. Da die Augen des Benutzers in diesem Fall geschlossen sind, kann dem Benutzer diese Tatsache mittels einer Melodie mitgeteilt werden, welche sich von jener unterscheidet, die in dem Fall eingesetzt wurde, in dem der Benutzer von seinem Übergang in einen entspannten Zustand informiert wurde. Unterdessen gibt die CPU 1 die Einstellungen im Zeitgeber 12 frei und beendet die Messungen.
Wenn der Benutzer danach den Knopf 21 drückt, quantifiziert die CPU 1 die Verbesserung des Entspannungsgrads basierend auf den eben ausgeführten Messungen und teilt dem Benutzer den Entspannungsgrad mit.
Die folgenden Verfahren können zum Berechnung des Entspannungsrads in Betracht gezogen werden. Und zwar kann ein Verfahren eingesetzt werden, das auf der Änderungsrate des aktuellen Werts des Indikators gegenüber dem Tageswert des Indikators beruht. In diesem Fall werden RR50-Werte an jeweiligen Messbeginnzeitpunkten über ein spezifisches früheres Zeitintervall erhalten und im RAM 3 in einem Bereich gespeichert, der von jenem Bereich getrennt ist, in dem der RR50-Wert gespeichert ist, der während der Messung berechnet wird. Der Mittelwert dieser RR50-Werte, welche über ein spezifisches früheres Zeitintervall gespeichert wurden, wird berechnet und als der RR50-Tageswert des Benutzers definiert. In diesem Fall wird der letzte RR50-Wert, der während der aktuellen Messung erhalten wird, mit diesem Mittelwert verglichen, und das Vielfache der Zunahme oder Abnahme (Vervielfachungsfaktor) wird als der Entspannungsgrad des Benutzers angesehen. Aus diesem Blickwinkel ist es daher wünschenswert, dass die Messungen auf einer Tagesbasis vorgenommen werden.
Es kann für einen Benutzer jedoch schwierig sein, die Bedeutung dieses Vervielfachungsfaktors direkt zu begreifen, selbst wenn er mittels eines Balkendiagramms, wie beispielsweise in 13 dargestellt, oder eines Kuchendiagramms wie in 14 informiert wird. Demgemäß kann der Benutzer über den Vervielfachungsfaktor für den Entspannungsgrad nach der Zuordnung einer Stufe informiert werden, wie beispielsweise in 15 dargestellt. Und zwar wird dann, wenn der Vervielfachungsfaktor G niedriger als 1,0 ist, eine Stufe von „0" zugeordnet. Wenn der Vervielfachungsfaktor G gleich wie oder höher als 1,0, aber niedriger als 1,2 ist, dann wird ein Grad „1" zugeordnet. Wenn der Vervielfachungsfaktor G gleich wie oder höher als 1,2, aber niedriger als 1,4 ist, dann wird eine Stufe von „2" zugeordnet. Wenn der Vervielfachungsfaktor G gleich wie oder höher als 1, 4, aber niedriger als 1, 6 ist, dann wird eine Stufe von „3" zugeordnet. Wenn der Vervielfachungsfaktor G gleich wie oder höher als 1,6 ist, dann wird eine Stufe „4" zugeordnet. Mit anderen Worten, je höher die Stufe, umso höher der Entspannungsgrad. Wenn zudem unter Verwendung der Anzeigevorrichtung 10 ein Gesichtsdiagramm, das diesen Stufen entspricht, eingesetzt wird, dann kann der Benutzer seinen Entspannungsgrad direkt erfassen.
Es ist auch zulässig, dem Benutzer Einzelheiten bezüglich des Vervielfachungsfaktors oder des Stufenwerts mitzuteilen. Wenn zum Beispiel der Stufenwert „0" ist, dann kann der Benutzer mit einer Meldung wie beispielsweise „keine Verbesserung des Entspannungsgrads" versehen werden, während der Benutzer, wenn der Stufenwert „1" ist, mit einer Meldung wie beispielsweise „leichte Verbesserung des Entspannungsgrads" versehen werden kann. Ähnlich würde der Benutzer im Falle eines Stufenwerts von „2" eine Meldung wie beispielsweise „Verbesserung des Entspannungsgrads" und im Falle eines Stufenwerts von „3" eine Meldung wie beispielsweise „bedeutende Verbesserung des Entspannungszustands" empfangen. Schließlich würde der Benutzer im Falle eines Stufenwerts von „4" eine Meldung wie beispielsweise „sehr starke Verbesserung des Entspannungsgrads" empfangen.
Da der Benutzer imstande ist, die Wirkungen des aktuellen Trainings als Ergebnis dieser Mitteilung unverzüglich zu bestätigen, gewinnt das Training für den Benutzer an Bedeutung und trägt zu einem Wunsch zur Fortsetzung bei.
Es ist zu beachten, dass die Stufenzuordnung in 15 lediglich als ein Beispiel angeboten wird.
Das folgende kann als ein Verfahren zur Beurteilung der Wirkung des Trainings angesehen werden. Und zwar kann die Beurteilung auf dem Änderungsgrad des Indikators, der eben berechnet wurde, gegenüber einem Zielwert, der im Voraus eingestellt wurde, basieren. Aus diesem Grund werden mithilfe des externen Geräts (siehe 10B), den Knöpfen 21, 22 oder dergleichen Zielwerte im RAM 3 eingestellt. Wenn ein externes Gerät verwendet wird, um die Zielwerte einzustellen, dann werden die Einstellungsinformationen für die Zielwerte, die an der Tastatur 52 eingegeben werden, über die LED 54 als nahes Infrarotlicht nach außen abgegeben und über den Fototransistor 60 auf der Armbanduhr 20 an die I/O-Schnittstelle 15 gesendet, die in 2 dargestellt ist. Die Informationen werden dann durch die CPU 1 im RAM 3 gespeichert. Falls die Einstellungen durch die Knöpfe 21, 22 bewerkstelligt werden, speichert die CPU 1 die Werte, die durch das Bedienelement 4 angezeigt werden, direkt im RAM 3.
Sobald die Messungen beendet sind, vergleicht die CPU 1 die erhaltene Änderungsrate mit den voreingestellten Zielwerten und verständigt den Benutzer als Reaktion auf die Ergebnisse dieses Vergleichs. Es kann eine Vielfalt von Anordnungen für die Ergebnisse dieses Vergleichs in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel ist eine Auslegung vorzuziehen, in welcher dem Vervielfachungsfaktor in Bezug auf den Zielwert für die Änderungsrate eine Stufe zugeordnet wird, wie beispielsweise in 15 dargestellt, und der Benutzer als Reaktion auf diesen Wert benachrichtigt wird. Ein Vervielfachungswert, der niedriger als 1,0 ist, bedeutet, dass die aktuelle Änderungsrate den Zielwert nicht erreicht hat. Demnach wird der Benutzer mit einer Meldung wie beispielsweise „Zielwert nicht erreicht" versehen und aufgefordert, mit dem Training weiter fortzufahren.
Als Ergebnis einer derartigen Mitteilung ist es möglich, die Wirkung des aktuellen Trainings in Bezug auf den Zielwert zu quantitativ zu beurteilen. Wieder ist zu beachten, dass die Stufenzuordnung, die in 15 dargestellt ist, lediglich als ein Beispiel dienen soll.
Andererseits erzeugt der Zeitgeber 12 eine Unterbrechung, sobald die voreingestellte Ausschaltzeit verstrichen ist, da das Erreichen eines in geeigneter Weise entspannten Zustands an diesem Punkt nicht erwartet werden kann, selbst wenn der Benutzer mit dem Entspannungstraining fortfährt. Die CPU 1 teilt dem Benutzer mit, dass die Messungen ausgeschaltet wurden, und gibt die Einstellungen im Zeitgeber 12 frei, derart dass die Messungen automatisch beendet werden. Nach Empfang dieser Mitteilung kann der Benutzer nach Abwarten eines kurzen Zeitraums wieder mit den Messungen beginnen.
Als Ergebnis einer derartigen Durchführung des Entspannungstrainings wird der Benutzer nicht nur informiert, wenn er in einen entspannten Zustand übergeht, sondern er wird auch schnell informiert, wenn er diesen Zustand erreicht oder wenn das Erreichen solch eines Zustands für unwahrscheinlich gehalten wird.
Wie hierin verwendet, drückt die Änderungsrate den Änderungsgrad des Indikators, der gerade berechnet wird, gegenüber dem Tageswert des Indikators oder einem voreingestellten Zielwert aus. Es ist jedoch auch zulässig, dass die Änderungsrate den Wert des Indikators, der gerade berechnet wird, gegenüber dem Wert des Indikators, der vor dem Beginn der aktuellen Messungen berechnet wurde, ausdrückt. Wenn dieser letztere Fall eingesetzt wird, dann ist es möglich, die Änderung des Entspannungsgrads während der Messung in Echtzeit zu bestätigen.
In diesem Fall ist es zulässig, eine Auslegung bereitzustellen, welche dem Benutzer nur den Entspannungsgrad mitteilt. Es ist jedoch eher vorzuziehen, auch ein Mitteilungsmittel einzubeziehen, um den Benutzer ausdrücklich anzuleiten, damit er den Entspannungsgrad verbessern kann. Zum Beispiel kann eine Auslegung in Betracht gezogen werden, in welcher der Benutzer angewiesen wird, die Tiefatmung zu verlangsamen, und mit einer spezifischen Zeitgabe für diesen Zweck versorgt wird, falls sich der Entspannungsgrad nicht verbessert. In diesem Fall kann, wenn die Anzahl von Tiefatmungen so erfolgt, dass sie dem Vervielfachungsfaktor oder dem Stufenwert entspricht, der Entspannungsgrad während der Messung leicht bis zu dem gewünschten Ausmaß verbessert werden. Es ist in diesem Fall notwendig, die Atmungsgeschwindigkeit des Benutzers zu messen. Da die zuvor erklärte HF-Komponente der Atmung entspricht, kann die Atmungsgeschwindigkeit durch Spezifizieren der Frequenz davon bestimmt werden. Zum Beispiel beträgt in dem Beispiel, das in 5A dargestellt ist, die HF-Komponente 0,25 Hz, derart dass die Atmungsgeschwindigkeit 15 Mal je Minute beträgt. Demgemäß kann der Entspannungszustand des Benutzers gefördert werden, indem ihm mitgeteilt wird, Tiefatmung mit einer Geschwindigkeit auszuführen, die langsamer als die festgestellte Atmungsgeschwindigkeit ist.
Die zuvor beschriebene Mitteilung kann mithilfe der Anzeigevorrichtung 10 oder der Tonquelle 7 des Geräts, das in einer Armbanduhr eingebaut ist, erfolgen. Es ist jedoch auch eine Auslegung zulässig, in welcher die notwendigen Daten über die I/O-Schnittstelle 15 an das externe Gerät, das in 10 dargestellt ist, gesendet werden, und eine Feststellung des Entspannungsgrads durch das externe Gerät erfolgt.
Wenn der Entspannungsgrad durch das externe Gerät bestimmt wird, setzt der Benutzer den Knopf 22 ein, der auf der Armbanduhr 20 vorgesehen ist, und stellt das Gerät auf die Betriebsart für Datenübertragung ein. Die CPU 1 liest dann die RR50-Werte, welche im RAM 3 in Verbindung mit der Messzeit gespeichert wurden, aus und sendet diese sequenziell an die I/O-Schnittstelle 15. Als Ergebnis werden die RR50-Werte, welche mit den Messzeiten in Verbindung stehen, in optische Signale umgewandelt, von der LED 59, welche am Kommunikationsanschluss 58 befestigt ist, weitergegeben und nach Durchlaufen des Kommunikationsfensters 57 und des Fototransistors 55 an den Personalcomputer im externen Gerät gesendet. Der Mikroprozessor, der im Personalcomputer untergebracht ist, speichert die Messergebnisse dann im internen RAM oder auf der Festplatte. Demgemäß kann ein Arzt oder ein anderer Leiter durch Bedienen des Personalcomputers den Verlauf des Entspannungszustands eines Benutzers objektiv ermitteln und eine Anleitung in Bezug auf den Entspannungsgrad erhalten. Wenn der Entspannungsgrad durch das externe Gerät bestimmt wird, kann die Anleitung, die als Reaktion auf diesen Entspannungsgrad bereitzustellen ist, durch den Personalcomputer oder durch einen Leiter, wie beispielsweise einen Arzt, der das externe Gerät bedient, bestimmt werden.
Außerdem ist es, wenn der Entspannungsgrad durch das externe Gerät bestimmt wird, zulässig, eine Auslegung bereitzustellen, welche den Benutzer durch Senden von Anweisungen an die Armbanduhr als Reaktion auf den Entspannungsgrad, der durch das externe Gerät bestimmt wurde, anleitet. Eine Auslegung dieser Art ist in dem Fall wirksam, in dem das Gerät, das in der Armbanduhr eingebaut ist, in einem gewissen Abstand getrennt vom externen Gerät ist. Dieses Gerät kann eine Auslegung aufweisen, in welcher Anweisungen vom externen Gerät direkt empfangen werden, oder in welcher Steuerungsinformationen als Reaktion auf den Entspannungsgrad empfangen werden und dem Benutzer Anweisungen gemäß diesen Steuerungsinformationen mitgeteilt werden.
<2: Zweite Ausführungsform>
Als Nächstes wird ein Entspannungsanleitungsgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. Das Entspannungsanleitungsgerät in der zweiten Ausführungsform wird im Folgen als „Biofeedbackanleitungsgerät" bezeichnet, da das Anleitungsgerät Biofeedback anwendet, das im ersten Teil dieser Beschreibung erklärt wird.
Die vorhergehende, erste Ausführungsform konzentrierte sich auf das Benachrichtigen des Benutzers, sobald er einen Entspannungszustand erreicht hatte. Dagegen geht die zweite Ausführungsform einen Schritt darüber hinaus. Und zwar wird dem Benutzer in dieser Ausführungsform der aktuelle Indikatorwert und der Entspannungsgrad, der basierend auf diesem Indikator erreicht wird, mitgeteilt, während der Benutzer das Entspannungstraining ausführt. Indem sich der Benutzer der Verbesserung seines physiologischen Zustands bewusst ist, erreicht er einen tieferen Entspannungszustand innerhalb eines kürzeren Zeitraums.
Zur Verwirklichung dieser Ausführungsform wird zuerst davon ausgegangen, dass der Benutzer eine Art von Training ausführt, die als autogenes Training bekannt ist. Es erfolgt nun eine einfache Erklärung des autogenen Trainings, bei welchem das Biofeedbackanleitungsgerät dieser Ausführungsform erforderlich ist.
Im Allgemeinen wird das autonome Nervensystem des Menschen vor allem in Änderungen der Impulswelle an der Peripherie des Körpers ausgedrückt. Daher wird die Impulswelle an der Peripherie kontinuierlich gemessen, und dem Benutzer wird der Entspannungsgrad mitgeteilt, der aus der Impulswellenschwankung und dem aktuellen Indikatorwert erhalten wird. Als Reaktion schafft der Benutzer eine Umgebung oder macht Suggestionen, welche eine bessere Entspannung ermöglichen. Dies hat eine Wirkung auf das autonome Nervensystem und ermöglicht es dem Benutzer, seinen Entspannungszustand noch weiter zu verbessern. Diese Art von physiologischer Schleife ist das zuvor angesprochene Biofeedback. Die Wirksamkeit des Biofeedbacks wurde, wie zuvor beschrieben, bereits nachgewiesen, und es erwies sich in klinischen Studien als eine wirksame Behandlungsform.
1B ist ein Blockdiagramm, welches die funktionelle Struktur des Biofeedbackanleitungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Unterschied zwischen dem Gerät, das in dieser Figur dargestellt ist, und jenem, das in 1A dargestellt ist, liegt in der Bereitstellung eines Mitteilungselements 105, um dem Benutzer Y die Indikatoren mitzuteilen, die durch den Extraktor 101 physiologischer Informationen extrahiert wurden. Der Benutzer Y führt das autogene Training gemäß dem Entspannungsgrad und den Ergebnissen der Bestimmung, wie durch das Mitteilungselement 104 mitgeteilt, und gemäß dem aktuellen Indikatorwert, wie durch das Mitteilungselement 105 mitgeteilt, aus.
<2–1: Spezifische Struktur der zweiten Ausführungsform>
Wie aus 1B zu erkennen ist, wird die Struktur des Biofeedbackanleitungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen durch Hinzufügen des Mitteilungselements 105 zu dem Gerät, das in 1A dargestellt ist, erreicht. Die Mitteilungselemente 104 und 105 können sich die Tonquelle 7 und die Anzeigevorrichtung 10, die in 2 dargestellt sind, teilen. Aus diesem Grund ist die Struktur des Biofeedbackanleitungsgeräts gemäß dieser Ausführungsform ungefähr dieselbe wie die des Entspannungsanleitungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform und unterscheidet sich lediglich in der Verarbeitung, die durch die CPU 1 ausgeführt wird.
<2–2: Funktionsweise der zweiten Ausführungsform>
Es wird nun die Funktionsweise eines Biofeedbackanleitungsgeräts der zuvor erwähnten Auslegung erklärt. Zuerst werden beim Ausführen des autogenen Trainings der Wert der oberen Grenze für die Trainingszeit und der Trainingszielwert (Änderungsrate des RR50, die im Folgenden ausführlich erklärt wird) für jede Trainingssitzung eingestellt. In dieser Ausführungsform stellt der Arzt oder ein anderer Leiter diese Werte von einem externen Gerät ein. Und zwar setzt der Leiter die Tastatur 52 (siehe 10B) ein, um Befehle zum Einstellen der oberen Grenzwerte und der Zielwerte einzugeben, und der Mikroprozessor, der im Personalcomputer untergebracht ist, der in diesem Fall das externe Gerät ist, sendet die Einstellungsinformationen an die Armbanduhr 20. Diese Informationen werden dann in Form von nahem Infrarotlicht über die LED 54 nach außen abgegeben und über den Fototransistor 60 in der Armbanduhr 20 an die I/O-Schnittstelle 15, die in 2 dargestellt ist, gesendet. Die CPU 1 nimmt dann die weitergegebenen Informationen auf und speichert sie im RAM 3.
Es ist zu beachten, dass das Einstellen des oberen Grenzwerts und Zielwerts durch das Betätigen der Schalter 21, 22 auf dem Gerätehauptkörper erfolgen kann, ohne auf ein externes Gerät angewiesen zu sein.
Als Nächstes erfasst die CPU 1, wenn der Benutzer den Knopf 21 drückt, dies als den Beginn des autogenen Trainings und stellt den Zeitgeber 12 so ein, dass er in spezifischen Zeitintervallen eine Unterbrechung erzeugt. Die CPU 1 stellt den Zeigeber 12 auch ein, um nach Ablauf eines Zeitraums, der dem oberen Grenzwert für die Trainingsdauer entspricht, wie zuvor beschrieben, eine gesonderte Unterbrechung erzeugt.
Nach dem Drücken des Knopfs 21 konzentriert sich der Benutzer auf das Entspannen und beginnt mit dem autogenen Training, wobei er Suggestionen zur Entspannung usw. macht.
Das Impulswellensignal, das durch den Impulswellensensor 5 erfasst wird, wird ab dem Zeitpunkt, ab dem die Leistungsquelle des Gerätehauptkörpers eingeschaltet ist, über den A/D-Wandler 6 ausgegeben. Wenn vom Zeitgeber 12 in festen Zeitintervallen eine Unterbrechung gemeldet wird, nimmt die CPU 1 das Impulswellensignal, das aus dem A/D-Wandler 6 ausgelesen wird, auf und speichert es im RAM 3. Der RR50 wird gemäß derselben Vorgehensweise wie in Ausführungsform 1 berechnet und zusammen mit der gemessenen Taktzeit im RAM 3 gespeichert. Als Nächstes erzeugt die CPU 1, um den Benutzer über den erhaltenen Wert des RR50 zu informieren, Sprachmeldung basierend auf dem RR50-Wert und den Modellen für die Meldungsinformationen, die aus dem ROM 2 ausgelesen werden, eine und gibt diese an die Tonquellensteuereinheit 8 weiter. Als Ergebnis wird dem Benutzer der aktuelle RR50-Wert, welcher die physiologischen Informationen ausdrückt, in Form einer Stimme, die aus der Tonquelle 7 ertönt, mitgeteilt.
Als Ergebnis erkennt der Benutzer, dass der RR50-Wert, den er eben gehört hat, noch höher geworden ist. Als Ergebnis wird ein Biofeedback erreicht. Wenn die Wirkungen des Biofeedbacks ausgedrückt werden, verbessert sich der Zustand des Benutzers, wobei die Schwankung des Impulswellenintervalls größer wird, derart dass der RR50-Wert stufenweise zunimmt.
Wenn dagegen das Biofeedback keine Wirkung erzielt, bleibt der Entspannungszustand des Benutzers unverändert oder hat sich möglicherweise zu einem Zustand größerer Spannung verschlechtert. Demnach ändert sich der RR50-Wert nicht oder zeigt andernfalls eine leichte Abnahme. Demgemäß kann der Benutzer durch das Vernehmen der Zunahme oder Abnahme des RR50-Werts, der von der Tonquelle 7 ausgegeben wird, seinen eigenen Entspannungszustand in Echtzeit bestätigen und dies als ein Ziel im autogenen Training verwenden.
Andererseits verwendet die CPU 1 zum Zeitpunkt jeder Messung den RR50-Wert, welcher während eines spezifischen früheren Zeitintervalls gemessen wurde und welcher wenigstens die unmittelbar vorhergehende Messung enthält, und den aktuellen RR50-Wert und berechnet die Tendenz der Änderung zwischen diesen beiden Werten. Die CPU 1 stellt dann fest, ob sich der aktuelle RR50-Wert in der Richtung steigender Spannung verschiebt oder nicht, und informiert den Benutzer über die Ergebnisse dieser Feststellung.
Als Nächstes führt die CPU 1 wiederholt eine Verarbeitung aus, um dem Benutzer in spezifischen Zeitintervallen, welche im Zeitgeber 12 eingestellt wurden, den RR50-Wert mitzuteilen. Der Benutzer setzt das autogene Training gemäß dieser Mitteilung fort. Während der Wiederholung dieser Verarbeitung ist es möglich, dass der Zeitgeber 12 eine Unterbrechung infolge des Ablaufs eines Zeitraums meldet, welcher dem Wert der oberen Grenze für das autogene Training entspricht. Dies geschieht, weil das autogene Training nicht gut verläuft, was bedeutet, dass wahrscheinlich nur eine geringe Wirkung erzielt wird, selbst wenn das autogene Training über diesen Punkt hinaus fortgesetzt wird. Daher teilt die CPU 1 dem Benutzer mit, das autogene Training zu beenden. Als Reaktion darauf unterbricht der Benutzer das autogene Training.
Wenn das autogene Training keine Wirkung erzielt, wie zuvor beschrieben, versieht die CPU 1 den Benutzer mit verschiedenen Anweisungen, um eine Wirkung aus dem Training zu erzielen. Als ein Beispiel für diese Anweisungen kann der Benutzer angewiesen werden, die verschiedenen Entspannungstrainingslösungen auszuführen, die für die erste Ausführungsform ausführlich beschrieben wurden. Durch derartiges Ausführen des Entspannungstrainings in Form von einzelnen Übungen ist es für den Benutzer jedoch nicht möglich, die Wirkungen seiner Anstrengungen zu erfahren, wie dies im Falle des autogenen Trainingsverfahrens, welches das Biofeedback einsetzt, in dieser vorliegenden Ausführungsform möglich ist. Demnach bestätigt der Benutzer nach Ausführen der Anweisungen, welche durch die CPU 1 angezeigt wurden, die Wirksamkeit der Anweisungen durch erneutes Beginnen des autogenen Trainings unter Verwendung des Biofeedbacks in derselben Abfolge, wie zuvor beschrieben.
Falls keine Mitteilung zur Unterbrechung des autogenen Trainings vorliegt, aber der Benutzer den Knopf 21 wieder drückt, um das Training zu beenden, erfasst die CPU 1 diese Operation und beendet die Verarbeitung.
Als Nächstes beginnt die CPU 1 mit der Verarbeitung zur Berechnung der Änderungsrate des RR50 als Ergebnis des soeben ausgeführten autogenen Trainings. Und zwar liest die CPU 1 aus den Informationen, die im RAM 3 gespeichert sind, den unmittelbar nach Trainingsbeginn erhaltenen RR50-Wert, den unmittelbar vor Trainingsende erhaltenen RR50-Wert und die Taktzeiten, zu welchen diese RR50-Werte gemessen wurden, aus. Die CPU 1 berechnet dann die Nettotrainingszeit basierend auf den Beginn- und Endtaktzeiten für die Messung und bestimmt die Änderungsrate des Indikators (hier des RR50-Werts) gemäß der folgenden Gleichung. Das Ergebnis wird dann im RAM 3 gespeichert.
Änderungsrate des Indikators (RR50) = (Indikatorwert am Ende des autogenen Trainings – Indikatorwert am Beginn des autogenen Trainings) + Trainingszeit
Durch Berechnen dieser Änderungsrate können die Biofeedbackwirkungen quantifiziert werden. Und zwar drückt die Änderungsrate den Änderungsgrad des Indikators je Zeiteinheit (und daher des Entspannungszustands) aus. Je höher dieser Wert ist, umso schneller trat der Benutzer in einen Entspannungszustand ein und umso schneller wurden die Biofeedbackwirkungen ausgedrückt.
Neben der zuvor beschriebenen Verarbeitung kann die CPU 1 mithilfe derselben Vorgehensweise, wie in der ersten Ausführungsform erörtert, auch eine Stufe auf die Wirkung, welche durch das autogene Training erzielt wurde, anwenden und diese für den Benutzer anzeigen. Wenn die berechnete Stufe zum Beispiel „0" ist, versieht die CPU 1 den Benutzer mit verschiedenen Anweisungen, wie zuvor beschrieben, und teilt dem Benutzer mit, das autogene Training erneut zu versuchen, sobald er in einen Entspannungszustand eingetreten ist.
Die CPU 1 speichert die Änderungsrate des RR50 im RAM 3 in Verbindung mit der Taktzeit der Messung am Ende jeder Trainingssitzung. Gleichzeitig zeigt die CPU 1 die Rate der Änderung des RR50 mit der Zeit (Tendenz) in Form eines Graphen an, und sie zeigt dies auf der Anzeigevorrichtung 10 an. Als Ergebnis erkennt der Benutzer, wenn sich der RR50-Wert erhöht, während der Benutzer autogenes Training auf einer Tagesbasis akkumuliert, dass das autogene Training Erfolge erzielt hat. Ferner ist der Benutzer, wenn er den Grad dieser Erhöhung sieht, imstande, direkt zu erkennen, wie schnell sich sein Entspannungszustand verbessert hat. Wenn umgekehrt die Änderungsrate des RR50-Werts gering ist oder sinkt, dann ist der Benutzer imstande, zu erfahren, dass die Wirkungen des autogenen Trainings unvorteilhaft waren.
Außerdem können Daten über diese Tendenzinformationen an ein externes Gerät, wie beispielsweise einen Personalcomputer, gesendet werden. In diesem Fall verwendet der Benutzer einen Knopf 22, welcher auf der Armbanduhr 20 vorgesehen ist, um das Gerät auf die Betriebsart zur Datenweitergabe einzustellen. Als Ergebnis liest die CPU 1 die Tendenzinformationen, die im RAM 3 gespeichert sind, aus und sendet sie an die I/O-Schnittstelle 15. Die Tendenzinformationen werden in ein optisches Signal umgewandelt, von der LED 54, die am Kommunikationsanschluss 58 befestigt ist, gesendet und über das Kommunikationsfenster 57 und den Fototransistor 55 an den Personalcomputer im externen Gerät weitergegeben. Der Mikroprozessor innerhalb des Personalcomputers speichert dann die Messungsergebnisse im internen RAM oder auf der Festplatte. Als Ergebnis ist der Arzt oder ein anderer Leiter imstande, den Verlauf des autogenen Trainings des Benutzers durch Bedienen des Personalcomputers zu ermitteln, und kann Ziele für das Training als Teil einer Verschreibung für die täglichen Aktivitäten des Benutzers einstellen.
Wenn das autogene Training auf einer Tagesbasis wiederholt ausgeführt wird, hört die Änderungsrate des RR50 auf, eine Änderung zu zeigen, selbst wenn das Training fortgesetzt wird. Es wurde nämlich ein Sättigungszustand erreicht. Dieser Zustand kann als Erreichen des Ziels angesehen werden. Demgemäß vergleicht die CPU 1, um diesen Zustand zu erfassen, am Ende jeder Trainingssitzung den Zielwert, der vor Beginn des autogenen Trainings eingestellt wurde, mit dem aktuellen gemessenen Wert für die Änderungsrate des RR50-Werts. Wenn der gemessene Wert den Zielwert überschreitet, dann gilt der gewünschte Zielwert als erreicht, wobei der Benutzer mit solch eine Mitteilung wie beispielsweise „Ausreichende Wirkung des autogenen Trainings. Aktuellen Zustand aufrechterhalten." versehen wird.
Wenn sich der Körper des Benutzers bewegt, dann enthält das gemessene Ergebnis für die Änderungsrate des RR50 eine Änderungskomponente infolge dieser Bewegung, sowie des durchgeführten Biofeedbacks. Daher wird die Wirkung infolge der Bewegung des Benutzers aus der Änderung der Impulsrate gemutmaßt. Um dies zu erreichen, wird im Voraus eine Übungslast an den Benutzer angelegt, und es wird die Korrelation zwischen dem Maß der Körperbewegung und der Impulsrate gemessen.
Während des autogenen Trainings wird die Amplitude geprüft, die vom Beschleunigungssensor 13 ausgegeben wird, und es wird das Maß der Körperbewegung vom Zeitraum, während dessen eine ausgegebene Amplitude über einem spezifischen Wert erhalten wird, berechnet. Außerdem wird die Impulswellenform, die vom A/D-Wandler 6 ausgelesen wird, im RAM 3 gespeichert. Die gespeicherte Impulswellenform wird in Pulsschlageinheiten getrennt, und es wird die Impulsrate während der Erfassung der Körperbewegung berechnet. Dann kann aus der Beziehung zwischen der gemessenen Impulsrate, dem Körperbewegungsmaß und der Impulsrate die Komponente der Änderung der Impulsrate, welche auf das autogene Training zurückzuführen ist, berechnet werden, und die Ergebnisse für die Mitteilung können nach Bezugnahme auf diesen Wert korrigiert werden.
Während der Benutzer das autogene Training ausführt, liest die CPU 1 die Ausgabe aus dem Beschleunigungssensor 13 über den A/D-Wandler 14 aus und stellt fest, ob diese Ausgabe über einem spezifischen Wert (zum Beispiel 0,1 G) ist oder nicht. Die CPU 1 informiert dann den Benutzer über das Ergebnis der Körperbewegungserfassung durch die Verkündung „Körperbewegung vorhanden/Keine Körperbewegung vorhanden".
In Bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandsein einer Körperbewegung würde eine Körperbewegung insbesondere dann als vorhanden gelten, wenn zum Beispiel die Arme bewegt werden. Demgemäß wird natürlich als Bewegung des Benutzers angesehen, wenn er sich während der Übung bewegt, herumspaziert oder in einem Raum herumgeht. Die folgende Anordnung ist wünschenswert, um ein autogenes Training in einem derartigen Zustand auszuführen, dass keine Körperbewegung vorhanden ist. Wenn zum Beispiel der Benutzer drinnen ist, sollte er sich in einen Raum begeben, in dem ein Tisch und ein Stuhl sind. Der Benutzer kann sich dann auf den Stuhl setzen, wie in 18A dargestellt, und seinen Arm mit der Uhr auf den Tisch legen, wobei er darauf achtet, seine Hand nicht zu bewegen.
Obwohl die vorhergehende Anordnung ideal ist, ist sie möglicherweise nicht immer möglich, wie beispielsweise wenn der Benutzer zum Beispiel draußen ist. In diesem Fall werden, wenn der Benutzer zum Beispiel übt, die Übungen unterbrochen, und es wird der Atmung erlaubt, auf normal zurückzukehren. Ähnlich wird, wenn der Benutzer einen Spaziergang macht, diese Aktivität dann unterbrochen. Als Nächstes nimmt der Benutzer eine Position ein, wie beispielsweise in 18B dargestellt, und führt die notwendigen Operationen durch Verwenden der anderen Hand, um die Knöpfe auf der Armbanduhr zu drücken, aus, wobei er versucht, den Arm, auf dem die Uhr getragen wird, nicht zu bewegen. Autogenes Training wird ausgeführt, während der Benutzer diese Operationen durchführt.
Falls das Gerät, wie später erklärt wird, die Form eines Halsbands oder einer Brille aufweist, an welcher der Impulswellensensor 5 befestigt wird, kann der Benutzer entweder in einem Sessel sitzen oder stehen, solange nur eine geringe Bewegung vorhanden ist.
In der zweiten Ausführungsform, die hier beschrieben wird, führt der Benutzer autogenes Training unter Verwendung von Biofeedback basierend auf Indikatoren aus, welche den Grad von physiologischer Entspannung ausdrücken, wie durch die CPU 1 informiert. Außerdem wird der Änderungsgrad des Indikators, der als Ergebnis erzeugt wird, beurteilt, und der Benutzer wird über dieses Ergebnis informiert. Auf diese Weise kann der Benutzer leicht erkennen, welche Wirkungen vom autogenen Training unter Verwendung von Biofeedback ausgedrückt werden. Außerdem ist der Benutzer, selbst wenn während des autogenen Trainings unter Verwendung von Biofeedback kein Fachmann, wie beispielsweise ein Arzt, zur Verfügung steht, imstande, diese Ergebnisse selbst zu beurteilen.
<3: Andere Beispiele für Indikatoren, welche den physiologischen Zustand ausdrücken>
Die vorhergehende Ausführungsform setzte den RR50 als einen Indikator ein, welcher den physiologischen Zustand ausdrückt, wobei der Änderungsgrad des Indikators eingesetzt wurde, um den Entspannungszustand zu beurteilen. Es ist jedoch auch zulässig, die HF-Komponente für diesen Zweck zu verwenden. Darüber hinaus entsprechen die NF-Komponente und das Amplitudenverhältnis NF/HF dem RR50 und der HF-Komponente, mit der Ausnahme, dass ihre Werte bei Zunahme des Entspannungszustands niedriger werden. Demgemäß ist es zulässig, dass sich der Benutzer darauf konzentriert, diese Werte während des autogenen Trainings niedriger zu machen.
Die Indikatoren, die aus der Impulswellenschwankung in den vorhergehenden Ausführungsformen erhalten wurden, wurden als Indikatoren eingesetzt, welche den physiologischen Zustand ausdrücken. Die vorliegende Erfindung ist jedoch natürlich nicht darauf beschränkt. Und zwar können die folgenden anderen Beispiele für Indikatoren, welche den physiologischen Zustand ausdrücken, erwähnt werden.
<3–1: Blutfluss an der Peripherie (Amplitude der Impulswellenform)>
Im Allgemeinen wird der Zustand des autonomen Nervensystems durch Änderungen des peripheren Blutflusses gut ausgedrückt. Die Körpertemperatur wird durch die Menge von Blut geregelt, welche durch die Blutgefäße strömt, wobei die Körpertemperatur bei zunehmendem Blutflussvolumen zunimmt.
Daher kann der Benutzer eine Umgebung schaffen, die zur Entspannung führt, oder derartige Suggestionen machen, dass die Körpertemperatur an den Fingerspitzen oder einer anderen Peripherie steigt, während Änderungen des peripheren Blutflusses kontinuierlich gemessen und die aus den Messungen erhaltenen Ergebnisse beobachtet werden.
Folglich ist die autonome Aktivität mit einer Zunahme der Körpertemperatur an der Peripherie verbunden, wobei sich der Zustand des Blutflusses verbessert.
Das folgende ist ein Beispiel für ein Verfahren, mit dessen Hilfe der Zustand des peripheren Blutflusses verstanden werden kann. Und zwar wird unter Verwendung des Impulswellensensors 5 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Licht von der LED (Leuchtdiode), welche den Sensor bildet, auf die roten Blutkörperchen im Blut gestrahlt. Das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen absorbiert das Licht einer spezifischen Wellenlänge, während das Licht, das nicht absorbiert wird, zurück reflektiert wird. Wenn das reflektierte Licht durch ein Lichtempfangselement, welches den Impulswellensensor bildet, empfangen wird, dann wird eine Korrelation zwischen der Menge von reflektiertem Licht (d.h. dem Impulswellenformsignals, das durch den Impulswellensensor erfasst wird) und dem Blutflussvolumen erhalten. Demgemäß ist es durch Beobachten der Änderung der Amplitude der Impulswellenform, die erhalten wird, möglich, die relative Änderung des Zustands des Blutflusses an der Peripherie zu erfassen.
Aus diesem Grund kann eine Struktur, welche die Amplitude der Impulswellenform als einen Indikator, der den physiologischen Zustand ausdrückt, einsetzt, erreicht werden, die der von Ausführungsform 1 entspricht, die in 2 dargestellt ist. Da jedoch eine Struktur, welche nur die Änderung der Amplitude der Impulswellenform erfasst, genügt, wird die Verarbeitungslast, welche von der CPU 1 ausgeführt wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem der RR50 als der Indikator eingesetzt wird, verringert.
Solch eine Struktur, wie in 19 dargestellt, ist ebenfalls zulässig, wobei die Erfassung der Änderung der Amplitude der Impulswellenform spezifiziert wird. Die Struktur in dieser Figur unterscheidet sich von jener, die in 2 dargestellt ist, darin, dass der A/D-Wandler 6, der hinter dem Impulswellensensor 5 positioniert ist, durch den Verstärker 1901, das Pegelbeurteilungselement 1902 und den Verstärkungsregler 1903 ersetzt ist. Demgemäß werden diese Unterscheidungspunkte im Folgenden erklärt.
In 19 führt das Pegelbeurteilungselement 1902 an der Signalausgabe vom Verstärker 1901 eine A/D-Umwandlung, wie durch die CPU 1 angezeigt, durch und speichert das umgewandelte digitale Signal (d.h. das Impulswellensignal) über einen spezifischen Zeitraum. Aus diesem Grund beherbergt das Pegelbeurteilungselement 1902 einen Speicher, der in den Figuren nicht dargestellt ist. Das Pegelbeurteilungselement 1902 bestimmt den maximalen Signalwert unter den gespeicherten Impulswellenformsignalen, berechnet die „Impulswellenamplitude" während der Messung und berechnet dann die „effektive Bitlänge", wenn der Impulswellenamplitudenwert in binäre Ziffern umgewandelt wird. Wie daher zu erkennen ist, ist die effektive Bitlänge umso größer, je höher der Impulswellenamplitudenwert ist. In der Figur quantisierte das Pegelbeurteilungselement 1902 das analoge Signal, das bei 7 Bits aufgenommen wurde. Wie in 20 dargestellt, kann die effektive Bitlänge von 1 bis 7 Bits betragen, aber die vorliegende Erfindung ist natürlich nicht darauf beschränkt.
Das Pegelbeurteilungselement 1902 berechnet die „Verschiebungsanzeigemenge" und die „Verstärkungsregelungsmenge" basierend auf der berechneten effektiven Bitlänge. Die Verschiebungsanzeigemenge ist die Anzahl von Bits, die notwendig ist, damit die effektive Bitlänge durch Verschieben des Werts des Impulswellensignals nach links bis Vollausschlag (7 Bits) gemacht werden kann, falls die effektive Bitlänge des Impulswellensignals zu kurz ist. Auf diese Weise wird die Verschiebungsanzeigemenge durch Subtrahieren der effektiven Bitlänge vom festen Wert „7" berechnet. Andererseits ist die Verstärkungsregelungsmenge der Vervielfachungsfaktor, der dieser Linksverschiebung entspricht, und sie kann, wie aus der Figur ersichtlich ist, durch Nehmen der Verschiebungsanzeigemenge als die Potenz zu einer Basis von 2 berechnet werden.
Es ist zu beachten, dass die Impulswellenamplitude, die effektive Bitlänge, die Verschiebungsanzeigemenge und die Verstärkungsregelungsmenge, die zuvor erwähnt wurden, allesamt aus dem Bus ausgelesen werden können. Demgemäß kann die CPU 1 diese Daten jederzeit vom Bus aufnehmen. Der wahre Wert der Impulswellenamplitude berücksichtigt die Amplitude der Impulswelle, die durch das Pegelbeurteilungselement 1902 berechnet wird, und die Verstärkungsregelungsmenge (Verschiebungsanzeigemenge) und wird durch Teilen der Ersteren durch die Letztere erhalten.
Außerdem ist das Pegelbeurteilungselement 1902 so ausgelegt, dass es die Berechnung der Verschiebungsanzeigemenge und der Verstärkungsregelungsmenge nur zum Anfangszeitpunkt, wenn das Impulswellensignal aufgenommen wird, durchführt. Diese Mengen werden dann im Pegelbeurteilungselement 1902 bis zur nächsten Aufnahme gespeichert und in den Bus eingelesen. Der Wert dieser Mengen unmittelbar nach dem Einschalten der Leistungsquelle wird so eingestellt, dass die Verstärkungsregelungsmenge „1" wird. Dies entspricht dem Fall, in dem das Pegelbeurteilungselement 1902 mit der Aufnahme des Impulswellensignals beginnt.
Der Verstärkungsregler 1903 steuert den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 1901 gemäß der Verstärkungsregelungsmenge, welche vom Pegelbeurteilungselement 1902 ausgegeben wird.
In einer Auslegung dieser Art wird, wenn der Impulswellensensor 5 mit der Aufnahme der Impulswelle beginnt, das erhaltene Impulswellensignal am Verstärker 1901 verstärkt und in das Pegelbeurteilungselement 1902 eingegeben. Wie bereits erwähnt, wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 1901 jedoch so eingestellt, dass er „1" ist, wenn die Leistungsquelle eingeschaltet wird.
Das Pegelbeurteilungselement 1902 wandelt das analoge Signal, das durch den Verstärker 1901 ausgegeben wird, in einen digitalen Wert um und schreibt diesen Wert sequenziell in den internen Speicher. Das Pegelbeurteilungselement 102 speichert die Impulswellenform durch Ausführen dieses Schreibvorgangs über einen festen Zeitraum. Als Nächstes extrahiert das Pegelbeurteilungselement 1902 aus den gespeicherten Impulswellenformen die Impulswellenform, welche den maximalen Signalwert aufweist, berechnet diese als die Impulswellenamplitude und bestimmt die effektive Bitlänge der Impulswellenamplitude. Hierbei wird davon ausgegangen, dass eine effektive Bitlänge von 2 berechnet wird, wobei das Pegelbeurteilungselement 1902 5 Bits als die Verschiebungsanzeigemenge und 32 Bits als die Verstärkungsregelungsmenge berechnet. Als Ergebnis ändert der Verstärkungsregler 1903 den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 1901 auf 32, und anschließend werden Werte nahe dem Vollausschlag vom Verstärker 1901 am A/D-Wandler im Pegelbeurteilungselement 1902 ausgegeben.
Andererseits liest die CPU 1 die Verschiebungsanzeigemenge und die Amplitude der Impulswellenform, die durch das Pegelbeurteilungselement 1902 berechnet wurden, aus und speichert diese Werte im RAM 3 zusammen mit der Zeit, die aus dem Zeitgeber 12 ausgelesen wurde. Die Bitzahl „5" der Verschiebungsanzeigemenge wird an die Anzeigesteuereinheit 11 gesendet, und der Wert der Verschiebungsanzeigemenge wird auf der Anzeigevorrichtung 10 angezeigt. Mit anderen Worten, die Bitzahl der Verschiebungsanzeigemenge wird dem Benutzer als die Änderung der Amplitude der Impulswellenform mitgeteilt.
Die CPU 1 bestimmt die Änderung der Amplitude der Impulswellenform durch Ausführen der Verarbeitung auf dieselbe Art und Weise wie bei der Bestimmung der Änderungsrate in Ausführungsform 1 und 2. Als Ergebnis ist es, selbst wenn die Amplitude der Impulswellenform als ein Indikator eingesetzt wird, welcher die physiologischen Informationen ausdrückt, möglich, den Entspannungsgrad und die Wirkungen des autogenen Trainings unter Veendung von Biofeedback zu bestätigen.
<3–2: Kreislaufzustandsparameter>
Da, wie zuvor erklärt, eine enge Beziehung zwischen Änderungen des peripheren Blutflussvolumens und der Impulswellenform besteht, ist es, wenn der Zustand des Kreislaufsystems, einschließlich der Peripherie, erkannt wird, möglich, die Änderung der Impulswellenform einigermaßen zu schätzen. Um den Kreislaufzustand zu kennen, wird es notwendig, solche Kreislaufzustandsparameter wie Dehnbarkeit und Viskositätswiderstand in den Blutgefäßen zu messen. In diesem Fall müssen die Druckwellenform und die Blutflussrate am proximalen Abschnitt der Aorta und an der Stelle der Einführung eines Katheters in eine Arterie gemessen werden. Zu diesem Zweck kann ein direktes Messverfahren, in welchem ein Katheter in eine Arterie eingeführt wird, oder ein indirektes Verfahren, welches Ultraschallwellen einsetzt, angewendet werden. Das erstere Verfahren ist jedoch eine invasive Messung, während das letztere Verfahren Training erfordert. Überdies benötigen beide Verfahren ein großes Gerät zum Ausführen der Messungen.
Die einreichenden Erfinder haben daher ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem die Kreislaufzustandsparameter unter Verwendung eines elektrischen Modells, welches das Verhalten des arteriellen Systems simuliert, ungefähr berechnet werden (siehe japanische Patentanmeldung Hei 6–205747: Titel: Pulse wave analyzer, oder PCT/JP96/03211: Titel: Device für measuring physiological state).
22A stellt ein konzentriertes Vier-Parameter-Modell dar, während 22B ein konzentriertes Fünf-Parameter-Modell darstellt. Genauer gesagt, setzt ein konzentriertes Fünf-Parameter-Modell eine elektrische Schaltung ein, um die vier Parameter, die in einem konzentrierten Vier-Parameter-Modell eingesetzt werden, zu modellieren, nämlich Induktivität infolge von Blut im Zentrum des arteriellen Systems; Blutgefäßwiderstand (Viskositätswiderstand) infolge von Blutviskosität im Zentrum des arteriellen Systems; Dehnbarkeit (Viskosität) der Blutgefäße an der Peripherie; und Blutgefäßwiderstand (Viskositätswiderstand) an der Peripherie; sowie Aortendehnbarkeit; wobei diese Parameter zur Bestimmung des Verhaltens des Kreislaufsystems beitragen.

Die Beziehung zwischen den Parametern und den Elementen, welche dieses konzentrierte Parametermodell bilden, ist wie folgt.

Kapazität C_c:	Aortendehnbarkeit (cm⁵/dyn)
Elektrischer Widerstand R_c:	Blutgefäßwiderstand infolge von Blutviskosität im Zentrum des arteriellen Systems (dyn·s/cm⁵)

Induktivität L:	Trägheit des Bluts im Zentrum des arteriellen Systems (dyn·s²/cm⁵)
Kapazität C:	Dehnbarkeit der Blutgefäße an der Peripherie des arteriellen Systems (cm⁵/dyn)
Elektrischer Widerstand R_P:	Blutgefäßwiderstand an der Peripherie des arteriellen Systems infolge von Blutviskosität (dyn·s/cm⁵)

Die Ströme i, i_p, i_c und i_s, welche durch jeden Teil der elektrischen Schaltung fließen, entsprechen dem Blutfluss (cm³/s). Der Strom i ist der Blutfluss an der Aorta, und der Strom i_s ist der Blutfluss, der aus der linken Herzkammer gepumpt wird. Die Eingangsspannung e entspricht dem Druck in der linken Herzkammer (dyn/cm²), während die Spannung v₁ dem Druck (dyn/cm²) des proximalen Abschnitts der Aorta entspricht. Die Klemmenspannung v_p der Kapazität C entspricht dem Druck (dyn/cm²) an der Speichenarterie. Ferner entspricht die Diode D der Aortenklappe. Die Diode D ist während einer Periode, die der Kontraktion entspricht, eingeschaltet (Klappe offen) und während einer Periode, die der Ausdehnung entspricht ausgeschaltet (Klappe geschlossen).
Eine ausführlichere Erklärung dieser Techniken wird in den zuvor erwähnten Quellen behandelt. Um es jedoch einfach auszudrücken, wird ein elektrisches Signal, das der Druckwelle am proximalen Teil der Aorta in einer Versuchsperson entspricht, an das konzentrierte Parametermodell geliefert. Dann werden die Werte jedes der Elemente auf der Basis des Schlagvolumens je Pulsschlag, das durch den Schlagvolumen-je-Pulsschlag-Messer 2101 in 21 gemessen wird, bestimmt, derart dass die Ansprechwellenform mit der Speichenarterienwellenform, die durch den Impulswellendetektor 2102 erfasst wird, übereinstimmt. Wenn ferner eine Struktur, die dem Schlagvolumen-je-Pulsschlag-Messer 2101 entspricht, zu der Struktur, die in 2 dargestellt ist, hinzugefügt wird, dann kann die Verarbeitung durch die CPU 1 ausgeführt werden.
Es wird angenommen, dass der Blutgefäßwiderstand infolge von Viskosität und die Blutgefäßdehnbarkeit an der Peripherie des arteriellen Systems in engem Zusammenhang mit der Menge von Blutfluss an der Peripherie stehen. Daher ist es infolge dessen, dass die CPU 1 die Änderung der Dehnbarkeit C und des elektrischen Widerstands R_p als Indikatoren bestimmt, welche den physiologischen Zustand ausdrücken, möglich, den Entspannungsgrad und die Ergebnisse des autogenen Trainings unter Verwendung von Biofeedback zu bestätigen. Es ist auch eine Auslegung zulässig, in welcher die Kreislaufzustandsparameter bestimmt und dem Benutzer mitgeteilt werden, wenn er das autogene Training unter Verwendung von Biofeedback ausführt.
<3–2–1: Verzerrung der Impulswellenform>
In der Auslegung, die in 21 dargestellt ist, ist es beim Berechnen der Werte jedes der Kreislaufzustandsparameter notwendig, sowohl die Speichenarterienwellenform als auch das Schlagvolumen je Pulsschlag für den Benutzer zu erfassen. Dies war mühevoll und daher problematisch. Daher werden die Kreislaufzustandsparameter durch Richten der Aufmerksamkeit auf die Änderung des Aortendrucks basierend auf der Form der Speichenarterienwellenform und Darstellen der Form der Wellenform durch die Verzerrung abgeleitet.
In diesem Fall bestimmt die CPU 1 die mittlere Wellenform je Pulsschlag für die Speichenarterienwellenform und führt danach eine Fourier-Analyse durch Ausführen einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) an der mittleren Wellenform durch. Als Nächstes werden aus dem Frequenzspektrum, das als Ergebnis dieser Analyse erhalten wird, die Amplitude A₁ der Grundwelle, die Amplitude A₂ der zweiten harmonischen Welle, die Amplitude A₃ der dritten harmonischen Welle, ... bis zur Amplitude A_n der n-ten harmonischen Welle erhalten. Hierbei wird der Wert von n (der eine natürliche Zahl ist) nach der Berücksichtigung der Größe der Amplitude der harmionischen Wellen optimal bestimmt. Basierend auf diesen Amplitudenwerten wird dann die Verzerrung d, welche durch die folgende Gleichung definiert wird, durch die CPU 1 berechnet.
Als Nächstes werden die Kreislaufzustandsparameter aus der erhaltenen Verzerrung d geschätzt. Diese Schätzung erfolgt basierend auf der Erkenntnis, dass eine Korrelation zwischen der Verzerrung d der Speichenarterienwellenform und jedem der Werte der Kreislaufzustandsparameter besteht. Und zwar werden die Verzerrung d und die Kreislaufzustandsparameter für eine Anzahl von Versuchspersonen im Voraus gemessen, und es wird eine relationale Gleichung zwischen der Verzerrung und den Kreislaufzustandsparametern abgeleitet. Beispiele für Korrelationen, welche als Ergebnis des Messens der Verzerrung d und der Kreislaufzustandsparameter R_c, R_p, L und C erhalten werden, sind in 23 bis 26 dargestellt.
Die Aortendehnbarkeit C_c ist in diesen Figuren nicht dargestellt, eine relationale Gleichung dafür kann jedoch auf dieselbe Art und Weise wie für die anderen vier Parameter erhalten werden. Die CPU 1 berechnet die Kreislaufzustandsparameter von R_c, R_p, L und C und C_c aus der Verzerrung d unter Verwendung der entsprechenden relationalen Gleichungen.
Als Ergebnis dieser Auslegung wird es möglich, die Struktur mit dem Schlagvolumen-je-Pulsschlag-Messer 2101, die in 21 dargestellt ist, zu eliminieren.
<3–3: Unterschied der Impulswellenformen>
Um den Zustand des Kreislaufsystems, einschließlich der peripheren Abschnitte, in Erfahrung zu bringen, kann die Aufmerksamkeit auf die Impulswellenform selbst, sowie die zuvor beschriebenen Kreislaufzustandsparameter gerichtet werden. Daher erfolgt eine Überprüfung der Bestätigung des Entspannungsgrads des Benutzers und der Wirkungen des autogenen Trainings unter Verwendung von Biofeedback aus den Werten der Wellenformparameter, welche die Form der Impulswellenform spezifizieren. Beim Überprüfen der Form der Impulswellenform können zwei Verfahren in Betracht gezogen werden. Das erste überprüft die Zeitregionen der Impulswellenform, während das zweite die Frequenzregion überprüft. Eine Überprüfung jedes dieser Verfahren folgt im Anschluss.
<3–3–1: Zeitregion>
Zuerst erfolgt eine Überprüfung der Bestätigung der Wirkungen, wie beispielsweise des Entspannungsgrads, durch Verwenden von Analyseergebnissen für die Zeitregion einer Impulswellenform. Im Allgemeinen weist die Wellenform eines Pulsschlags einer Impulswelle solch eine Form auf, wie beispielsweise in 27 dargestellt. Der Blutdruck ist auf der vertikalen Achse dargestellt, während die Zeit auf der horizontalen Achse gemessen wird. Die Wellenformparameter zum Spezifizieren der Form der Wellenform der Impulswelle sind wie im Folgenden beschrieben.

1. Zeit t₆, der Zeitraum zwischen dem Anfang des Anstiegs von aufeinander folgenden Wellenformen, die mit aufeinander folgenden Pulsschlägen verbunden sind (dieser Anfang des Anstiegs der Wellenform wird im Folgenden als „Impulswellenanfangszeit" bezeichnet).
2. Blutdruckwerte y₁ bis y₅ für den Maximalpunkt P1, Minimalpunkt P2, Maximalpunkt P3, Minimalpunkt P4 und Maximalpunkt P5, welche in der Impulswelle sequenziell auftreten.
3. Verstrichene Zeiten t₁ bis t₅, welche die jeweiligen Zeiten darstellen, die vom Impulswellenanfang bis zu jedem der Punkte P1 bis P5 verstrichen sind beziehungsweise auftreten.

Um die Wellenformparameter zu berechnen, werden Information, die als „Spitzeninformationen" bezeichnet werden, in Bezug auf jeden der zuvor erwähnten Maximal- und Minimalpunkte extrahiert. Ein Wellenformextraktionsspeicher, welcher im Folgenden beschrieben wird, extrahiert die Spitzeninformationen von der aufgenommenen Impulswellenform. Da die Einzelheiten der Spitzeninformationen mit der Struktur und der Funktionsweise des Wellenformextraktionsspeichers zusammenhängen, erfolgt eine Erklärung davon, wenn die Struktur der Schaltung erklärt wird.
<3–3–1–1: Struktur des Wellenformextraktionsspeichers>
Die Struktur des Wellenformextraktionsspeichers wird nun unter Bezugnahme auf 28 beschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass der Wellenformextraktionsspeicher 180 unter der Kontrolle des Mikrocomputers 181 steht. Es ist zu beachten, dass diese Auslegung unter Verwendung von Hardware realisiert werden kann. Die entsprechende funktionelle Struktur kann jedoch auch unter Verwendung von Software basierend auf der Auslegung, die in 2 dargestellt ist, realisiert werden.
In 28 ist 182 ein A/D-Wandler, welcher das Impulswellensignal, das vom Impulswellensensor 5 ausgegeben wird, gemäß einem Festzyklusabtasttakt ϕ in ein digitales Signal umgewandelt. Das Zahlzeichen 183 zeigt ein Tiefpassfilter an, welches von den digitalen Signalen, die vom A/D-Wandler 182 sequenziell ausgegeben werden, jene Komponenten entfernt, welche eine spezifizierte Grenzfrequenz überschreiten, und dieses Ergebnis sequenziell als Wellenformwert W ausgibt.
Das Zahlzeichen 184 zeigt einen Wellenformspeicher an, der aus dem RAM gebildet wird, welcher die Wellenformwerte W, die über ein Tiefpassfilter 183 zugeführt werden, sequenziell speichert. Das Zahlzeichen 191 ist ein Wellenformwertadresszähler, welcher während des Zeitraums, in dem der Mikrocomputer 181 einen START-Befehl ausgibt, um mit dem Sammeln der Impulswellen zu beginnen, mit dem Zählen des Abtasttakts ϕ beginnt. Der Wellenformwertadresszähler 191 gibt das Zählerergebnis als die Wellenformwertadresse ADR1 aus, an welcher der Wellenformwert W zu schreiben ist. Diese Wellenformwertadresse ADR1 wird durch den Mikrocomputer 181 überwacht. Das Zahlzeichen 192 zeigt einen Selektor an. Wenn der Mikrocomputer 181 kein Wählsignal S1 ausgibt, wählt der Selektor 192 die Wellenformwertadresse ADR1, die durch den Wellenformwertadresszähler 191 ausgegeben wird, aus und liefert die ausgewählte Wellenformwertadresse ADR1 an die Adresseingangsklemme des Wellenformspeichers 184. Dagegen wählt der Selektor 192, wenn ein Wählsignal S1 durch den Mikrocomputer 181 ausgegeben wird, die Ausleseadresse ADR4, welche durch den Mikrocomputer 181 ausgegeben wird, aus und liefert die ausgewählte Ausleseadresse ADR4 an die Adresseingangsklemme des Wellenformspeichers 184.
Das Zahlzeichen 201 in der Figur ist eine Differenzierschaltung, welche das Zeitdifferenzial der Wellenformwerte W berechnet, die vom Tiefpassfilter 183 sequenziell ausgegeben werden. 202 ist eine Nulldurchgangserfassungsschaltung, welche einen Nulldurchgangserfassungsimpuls Z ausgibt, wenn das Zeitdifferenzial des Wellenformwerts W 0 ist, da der Wellenformwert W einen Höchst- oder Mindestwert annimmt. Genauer gesagt, die Nulldurchgangserfassungsschaltung 202 wird bereitgestellt, um Spitzen P1, P2, ... in der Wellenform der Impulswelle zu erfassen, die in 29 offenbart wird. Der Nulldurchgangserfassungsimpuls Z wird ausgegeben, wenn die Wellenformwerte W, die diesen Spitzen entsprechen, eingegeben werden.
203 ist ein Spitzenadresszähler. Der Spitzenadresszähler 203 zählt den Nulldurchgangserfassungsimpuls Z, während der Mikrocomputer 181 einen START-Befehl ausgibt, um mit dem Sammeln der Impulswellen zu beginnen. Der Spitzenadresszähler 203 gibt dann das gezählte Ergebnis als Spitzenadresse ADR2 aus.
204 ist eine Schaltung zur Berechnung des gleitenden Mittelwerts, welche den Mittelwert des Zeitdifferenzials einer festen Anzahl von früheren Wellenformwerten W berechnet, die von der Differenzierschaltung 201 bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt ausgegeben wurden. Das berechnete Ergebnis wird als Steigungsinformationen SLP ausgegeben, welche die Steigung der Impulswelle bis zum aktuellen Zeitpunkt anzeigen.
205 zeigt einen Spitzeninformationsspeicher an, welcher vorgesehen ist, um die Spitzeninformationen, die später erklärt werden, zu speichern. Die Spitzeninformationen werden im Folgenden ausführlicher erklärt. Und zwar werden die Einzelheiten bezüglich der Spitzeninformationen, die in 30 dargestellt sind, folgendermaßen aufgelistet.
1. Wellenformwertadresse ADR1
Die Wellenformwertadresse ADR1 ist die Schreibadresse, welche vom Wellenformwertadresszähler 191 ausgegeben wird, wenn der Wellenformwert W, der vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, ein Höchst- oder Mindestwert ist. Mit anderen Worten, dies ist die Schreibadresse im Wellenformspeicher 184 für den Wellenformwert W, welcher einem Höchst- oder Mindestwert entspricht.
2. Spitzenart B/T
Die Spitzenart ist eine Information, welche anzeigt, ob der Wellenformwert W, der in der Wellenformwertadresse ADR1 eingeschrieben ist, ein Höchstwert T (für engl. Top) oder ein Mindestwert B (für engl. Bottom) ist.
3. Wellenformwert W
Dies ist der Wellenformwert, der den Höchst- oder Mindestwerten entspricht.
4. Schlaginformation STRK
Die Schlaginformation STRK ist der Betrag der Änderung des Wellenformwerts vom unmittelbar vorhergehenden Spitzenwert bis zum relevanten Spitzenwert.
5. Steigungsinformation SLP
Dies ist der Mittelwert des Zeitdifferenzials einer festen Anzahl von früheren Wellenformwerten bis zum relevanten Spitzenwert.
<3–3–1–2: Funktionsweise des Wellenformextraktionsspeichers>
Die Operationen des Wellenformextraktionsspeichers 180 unter der Kontrolle des Mikrocomputers 181 werden nun getrennt erklärt.
<3–3–1–2–1: Sammlung von Wellenform- und Spitzeninformationen>
Wenn der Mikrocomputer 181 einen START-Befehl ausgibt, um mit dem Sammeln von Wellenformen zu beginnen, hören der Wellenformwertadresszähler 191 und der Spitzenadresszähler 203 auf, rückgestellt zu werden.
Als Ergebnis wird der Zähler von Abtasttakten ϕ durch den Wellenformwertadresszähler 191 gestartet. Der Zählerwert wird über den Selektor 192 als Wellenformwertadresse ADR1 an den Wellenformspeicher 184 geliefert. Die Impulswellensignale, die vom menschlichen Körper erfasst werden, werden in den A/D-Wandler 182 eingegeben und gemäß dem Abtasttakt ϕ sequenziell in digitale Signale umgewandelt. Diese umgewandelten digitalen Signale werden dann über das Tiefpassfilter 183 sequenziell als Wellenformwerte W ausgegeben. Die Wellenformwerte W, die auf diese Weise ausgegeben wurden, werden sequenziell an den Wellenformspeicher 184 geliefert und in den Speicherbereich geschrieben, der durch die Wellenformwertadresse ADR1 zu diesem Zeitpunkt spezifiziert wird. Als Ergebnis der vorhergehenden Operationen wird ein kontinuierlicher Wellenformwert W, welcher der Wellenform der Speichenarterie entspricht, im Wellenformspeicher 184 gespeichert. Dieser kontinuierliche Wellenformwert W ist in 29 dargestellt.
Parallel zu den vorhergehenden Operationen werden die Erfassung der Spitzeninformationen und das Schreiben in den Spitzeninformationsspeicher 205 ausgeführt, wie im Folgenden beschrieben.
Zuerst wird das Zeitdifferenzial der Wellenformwerte W, die vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben werden, an der Differenzierschaltung 201 berechnet und dann in die Nulldurchgangserfassungsschaltung 202 und die Schaltung 204 zur Berechnung des gleitenden Mittelwerts eingegeben. Die Schaltung 204 zur Berechnung des gleitenden Mittelwerts berechnet jedes Mal, wenn das Zeitdifferenzial eines Wellenformwerts W geliefert wird, den Mittelwert (d.h. den gleitenden Mittelwert) einer spezifizierten früheren Anzahl von Zeitdifferenzialen und gibt das berechnete Ergebnis als Steigungsinformation SLP aus. Es wird ein positiver Wert für die Steigungsinformation SLP ausgegeben, wenn der Wellenformwert W steigt oder den Höchstwert erreicht hat. Umgekehrt wird ein negativer Wert für die Steigungsinformation SLP ausgegeben, wenn der Wellenformwert W fällt oder einen Mindestwert erreicht hat.
Wenn der Wellenformwert W, welcher zum Beispiel dem Maximalpunkt P1 entspricht, der in 29 dargestellt ist, vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, wird von der Differenzierschalt5ung 201 0 als das Zeitdifferenzial ausgegeben, und von der Nulldurchgangserfassungsschaltung 202 wird der Nulldurchgangserfassungsimpuls Z ausgegeben.
Als Ergebnis nimmt der Mikrocomputer 181 zu diesem Zeitpunkt die Wellenformadresse ADR1, welche der Zählerwert des Wellenformwertadresszählers 191 ist; den Wellenformwert W; die Spitzenadresse ADR2, welche der Zählerwert des Spitzenadresszählers (hier ADR2 = 0); und die Steigungsinformation SLP auf. Ferner wird der Zählerwert ADR2 des Spitzenadresszählers 203 1, wenn der Nulldurchgangserfassungsimpuls Z ausgegeben wird.
Der Mikrocomputer 181 erzeugt eine Spitzenart B/T basierend auf dem Vorzeichen der aufgenommenen Steigungsinformation SLP. In diesem Fall wird dann, wenn der Wellenformwert W des Höchstwerts P1 ausgegeben wird, eine positive Steigungsinformation zu diesem Zeitpunkt ausgegeben. Als Ergebnis stellt der Mikrocomputer 181 den Wert der Spitzeninformationen B/T auf einen ein, der einem Höchstwert entspricht. Der Mikrocomputer 181 zeigt die Spitzenadresse ADR2, die vom Spitzenadresszähler 203 (hier ADR2 = 0) aufgenommen wurde, ohne Modifikation als Schreibadresse ADR3 an und schreibt den Wellenformwert W, seine Wellenformadresse ADR1, die Spitzenart B/T und die Steigungsinformation SLP als die Spitzenerstinformationen in den Spitzeninformationsspeicher 205 ein. Beim Einschreiben der Spitzenerstinformationen wird keine Schlaginformation STRK erzeugt oder geschrieben, da keine unmittelbar vorhergehenden Spitzeninformationen vorhanden sind.
Wenn der Wellenformwert W, welcher zum Beispiel dem Minimalpunkt P2 entspricht, der in 29 dargestellt ist, anschließend vom Tiefpassfilter 183 ausgegeben wird, wird der Nulldurchgangserfassungsimpuls Z auf dieselbe Art und Weise ausgegeben wie zuvor, und die Schreibadresse ADR1, der Wellenformwert W, die Spitzenadresse ADR2 (= 1) und die Steigungsinformation SLP (< 0) werden durch den Mikrocomputer 181 aufgenommen.
Als Nächstes bestimmt der Mikrocomputer 181 auf dieselbe Art und Weise wie zuvor die Spitzenart B/T (B in diesem Fall) basierend auf der Steigungsinformation SLP. Als Nächstes wird die Adresse, welche 1 weniger als die Spitzenadresse ADR2 ist, durch den Mikrocomputer 181 ausgelesen und als Adresse ADR3 an den Spitzeninformationsspeicher 205 geliefert. Der aufgezeichnete Wellenformwert W, der zum ersten Mal geschrieben wurde, wird dann gelesen. Als Nächstes berechnet der Mikrocomputer 181 den Unterschied zwischen dem Wellenformwert W, der zum aktuellen Zeitpunkt vom Tiefpassfilter 183 aufgenommen wurde, und dem Wellenformwert W, der aus dem Spitzeninformationsspeicher 205 ausgelesen wird und zum ersten Mal aufgenommen wurde, um dadurch die Schlaginformation STRK u erhalten. Die Spitzenart B/T und Schlaginformation STRK, die auf diese Weise erhalten wurden, werden als Spitzenzweitinformationen zusammen mit anderen Informationen, wie beispielsweise der Wellenformwertadresse ADR1, dem Wellenformwert W und der Steigungsinformation SLP, in den Aufzeichnungsbereich geschrieben, welcher der Spitzenadresse ADR3 = 1 im Spitzeninformationsspeicher 205 entspricht. Dieselbe Operation wird dann ausgeführt, wenn die Spitzen P3, P4, ... erfasst werden.
Sobald ein spezifischer Zeitraum verstrichen ist, stoppt der Mikrocomputer 181 das Ausgeben des Wellenformsammelbefehls START, und die Sammlung des Wellenformwerts W und der Spitzeninformationen endet.
<3–3–1–2–2: Impulswellenformtrennungsverarbeitung>
Der Mikrocomputer 181 führt eine Verarbeitung aus, um unter den verschiedenen Informationen, die im Spitzeninformationsspeicher 205 gespeichert sind, die Informationen zu spezifizieren, welche der Wellenform eines einzigen Pulsschlags entsprechen, bei dem eine Wellenformparametersammlung ausgeführt wird.
Zuerst werden die Steigungsinformationen SLP und die Schlaginformationen STRK, welche jeder der Spitzen P1, P2, ... entsprechen, sequenziell aus dem Spitzeninformationsspeicher 205 ausgelesen. Als Nächstes werden die Schlaginformationen, welche den positiven Steigungen entsprechen, aus jeder Schlaginformation STRK ausgelesen (d.h. die entsprechende Steigungsinformation SLP, die positiv ist). Eine spezifizierte Anzahl der höchsten Werte wird dann unter diesen Schlaginformationen ausgewählt. Als Nächstes werden die Schlaginformationen, welche den mittleren Werten entspricht, unter den ausgewählten Schlaginformationen ausgewählt, und es werden die Schlaginformationen für den ansteigenden Abschnitt (zum Beispiel den ansteigenden Abschnitt, der durch das Symbol STRKM in 29 angezeigt ist) der Impulswelle eines Pulsschlags, bei dem eine Wellenformparameterextraktion auszuführen ist, erhalten. Als Nächstes wird die Spitzenadresse, welche der Spitzenadresse dieser Steigungsinformationen vorangeht (d.h. die Spitzenadresse bei Punkt P6, der Anfang der Impulswelle eines Pulsschlags, bei dem eine Wellenformparameterextraktion durchzuführen ist) erhalten.
<3–3–1–2–3: Extraktion von Wellenformparametern>
Der Mikrocomputer 181 berechnet jeden Wellenformparameter durch Bezugnahme auf jede Spitzeninformation, welche der Impulswelle eines Pulsschlags entspricht, der im Spitzeninformationsspeicher 205 aufgezeichnet ist. Diese Verarbeitung kann folgendermaßen erreicht werden.
1. Blutdruckwerte y₁ bis y₅
Die Wellenformwerte, welche den Spitzen P7 bis P11 entsprechen, werden jeweils als y₁ bis y₅ definiert.
2. Zeit t₁
Die Wellenformadresse, welche der Spitze P6 entspricht, wird von der Wellenformadresse, welche der Spitze P7 entspricht, subtrahiert. t₁ wird durch Vervielfachen der Periode des Abtasttakts ϕ mit diesem Ergebnis erhalten.
3. Zeit t₂ bis t₆
Wie in dem zuvor erwähnten Fall von t₁ werden t₂ bis t₆ basierend auf dem Unterschied der Wellenformadressen zwischen jeder der entsprechenden Spitzen berechnet.
Außerdem wird jeder der Wellenformparameter, der auf diese Weise erhalten wird, im Pufferspeicher innerhalb des Mikrocomputers 181 gespeichert. Basierend auf diesen Wellenformparametern bestimmt die CPU 1 die Änderung derselben als Indikatoren für den physiologischen Zustand. Als Ergebnis ist es möglich, den Entspannungsgrad und die Wirkungen des autogenen Trainings unter Verwendung von Biofeedback zu bestätigen. Zum Beispiel ist das Intervall zwischen Spitzen P1 in benachbarten Impulswellen das zuvor erwähnte RR-Intervall, weshalb es möglich ist, dieses RR50-Intervall zu erhalten, ohne auf eine FFT-Verarbeitung angewiesen zu sein, und den Entspannungsgrad zu bestätigen.
<3–3–2: Frequenzregion>
Als Nächstes erfolgt eine Bestätigung des Entspannungsgrads unter Verwendung der Analyseergebnisse der Frequenzregion der Impulswellenform. Es wird angenommen, dass das Frequenzspektrum oder, genauer gesagt, die Amplitude und die Phase des Frequenzspektrums, die aus der Analyse der Impulswellenform erhalten werden, als kennzeichnende Informationen der Impulswelle vorteilhaft sind.
Eine FFT (schnelle Fourier-Transformation) und dergleichen stehen als allgemeine Verfahren zur Ausführung einer Frequenzanalyse von Wellenformen zur Verfügung und würden demgemäß zuerst als Verfahren zur Ausführung einer Frequenzanalyse von Wellenformen in Betracht gezogen werden. Die einzelnen Wellen, welche die Wellenform der Impulselle bilden, weisen nicht dieselbe Form auf und ändern sich außerdem mit der Zeit. Zudem sind die Wellenlängen jeder Welle nicht konstant. Bei Einsetzen einer FFT in diesem Fall wird ein Verfahren eingesetzt, in welchem die FFT durch Betrachten von Impulswellen ausgeführt wird, welche diese Art von chaotischer Bewegung wie Wellenformen mit einer extrem langen Periode zeigen.
Wenn eine FFT eingesetzt wird, kann das Impulswellenspektrum im Einzelnen erhalten werden, aber das Volumen von Berechnungen neigt dazu, sehr groß zu werden. Daher entwickelten die einreichenden Erfinder den Frequenzanalysator, der im Folgenden erklärt wird, für Anwendungen, in welchen das Impulswellenspektrum, das mit der Zeit erzeugt wird, schnell erhalten wird. Dieser Frequenzanalysator, der die Frequenzanalyse der Impulswellenform durchführt, ist eine Spektrenerfassungsschaltung zum Extrahieren der Amplitude und der Phase des zu erhaltenden Spektrums. Der Frequenzanalysator wird durch den Mikrocomputer 181 gesteuert und in Synchronisation mit dem Wellenformextraktionsspeicher 180 betrieben, um das Impulswellenspektrum mit hoher Geschwindigkeit zu erfassen.
<3–3–2–1: Struktur des Frequenzanalysators>
Die Struktur des Frequenzanalysators wird nun unter Bezugnahme auf 31 beschrieben. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der Wellenformextraktionsspeicher 180 unter der Kontrolle des Mikrocomputers 181 steht. Es ist zu erwähnen, dass diese Auslegung unter Verwendung von Hardware realisiert werden kann. Die entsprechende funktionelle Struktur kann jedoch auch unter Verwendung von Software basierend auf der Auslegung, die in 2 dargestellt ist, realisiert werden.
31 ist ein Blockdiagramm, welches den Frequenzanalysator 210 im Einzelnen darstellt. Der Frequenzanalysator 210 empfängt bei jedem Pulsschlag Wellenformwerte WD der Impulswelle über den Mikrocomputer 181. Dieser empfangene Wellenformwert WD wird mit hoher Geschwindigkeit wiederholt regeneriert. Die Frequenzanalyse wird bei jedem Pulsschlag ausgeführt, um das Spektrum zu berechnen, das die Impulswelle bildet. Ferner berechnet der Frequenzanalysator 210 durch Zeitsegmente jedes Spektrum, das die Impulswelle bildet, wobei er mit dem Grundspektrum der Wellenform beginnt, gefolgt vom Spektrum der zweiten harmonischen Welle und so weiter.
Wenn der Mikrocomputer 181 den Wellenformanfangswert WD der Impulswelle eines Pulsschlags an den Frequenzanalysator 210 ausgibt, werden ein synchronisiertes Signal SYNC und die Anzahl N von Wellenformen WD, die in einem Pulsschlag enthalten sind, ausgegeben, und es wird ein Wählsignal S2 geschaltet. Außerdem wird, während der Mikrocomputer 181 den Wellenformwert WD eines Pulsschlags ausgibt, die Schreibadresse ADR5, welche sich im Takt mit der Übertragung jedes Wellenformwerts WD von 0 auf N-1 ändert, sequenziell ausgegeben.
Die Pufferspeicher 211 und 212 sind vorgesehen, um die Wellenformwerte WD zu speichern, die vom Mikrocomputer 181 auf diese Weise ausgegeben werden.
Der Verteiler 213 gibt den Wellenformwert WD der Impulswelle, welche über den Mikrocomputer 181 geliefert wird, an einen der Pufferspeicher 211 und 212, je nachdem, welcher durch das Wählsignal S2 angezeigt wird, aus.
Der Selektor 214 wählt entweder den Pufferspeicher 211 oder 212, wie durch das Wählsignal S2 angezeigt, aus, und der Wellenformwert WH, der vom ausgewählten Speicher ausgelesen wird, wird an den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 ausgegeben, der im Folgenden erklärt wird.
Die Selektoren 215 und 216 wählen die Schreibadresse ADR5 oder die Ausleseadresse ADR6 (wird später erklärt), die durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 erzeugt wird, gemäß dem Wählsignal S2 aus und liefern die ausgewählte Adresse an jeden der Pufferspeicher 211 und 212.
In dem zuvor beschriebenen Schaltverteiler 213 wird das Umschalten zwischen den Selektoren 214 bis 216 basierend auf dem Wählsignal S2 gesteuert. Als Ergebnis werden während der Zeit, in der Daten in den Pufferspeicher 211 geschrieben werden, Daten aus dem Pufferspeicher 212 ausgelesen und an den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 geliefert. Auf ähnliche Weise werden während der Zeit, in der Daten in den Pufferspeicher 212 geschrieben werden, Daten aus dem Pufferspeicher 211 ausgelesen und an den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 geliefert.
Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 liest die Wellenformwerte, welche jedem der Pulsschläge entsprechen, aus den Pufferspeichern 211 und 212 aus. Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 ändert die Ausleseadresse ADR6 innerhalb des Bereichs von 0 bis N-1 (wobei N die Anzahl von auszulesenden Wellenformen ist) und gibt das Ergebnis aus. Genauer gesagt, der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 erzeugt eine Ausleseadresse ADR6 während der Zeit, in welcher jeder Wellenformwert, der einem bestimmten Pulsschlag entspricht, in einen der Pufferspeicher geschrieben wird. Alle Wellenformwerte WD, welche dem Pulsschlag entsprechen, der dem bestimmten Pulsschlag vorangeht, werden vom anderen Pufferspeicher mehrere Male ausgelesen. In diesem Fall wird die Erzeugung der Ausleseadresse ADR6 derart gesteuert, dass alle der Wellenformwerte WD, welche einem Pulsschlag entsprechen, innerhalb eines festen Zeitraums ausgelesen werden. Der Zeitraum zum Auslesen aller Wellenformwerte, welche einem Pulsschlag entsprechen, kann in Übereinstimmung mit der Ordnung des zu erfassenden Spektrums geändert werden. Zum Beispiel können die jeweiligen Zeiträume von T, 2T, 3T, ... umgeschaltet werden, wenn das Grundspektrum, das Spektrum der zweiten harmonischen Welle beziehungsweise das Spektrum der dritten harmonischen Welle... erfasst wird. Außerdem enthält der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 einen Interpolator, welcher den Wellenformwert WH, der aus dem Pufferspeicher 211 oder 212 ausgelesen wird, interpoliert und den interpolierten Wellenformwert WH als einen Wellenformwert einer festen Abtastfrequenz m/T (wobei m eine spezifische Konstante ist) ausgibt.
Der Sinuswellengenerator 221 ist ein Generator frequenzwandelbarer Wellenformen, welcher jede der Sinuswellen für die Perioden T1, 2T, 3T, 4T, 5T und 6T, die der Ordnung des zu erfassenden Spektrums entsprechen, sequenziell ausgibt. Der Sinuswellengenerator 221 steht unter der Kontrolle des Mikrocomputers 181.
Das Bandpassfilter 222 ist ein Bandpassfilter, in welchem die Mittenfrequenz des Passbandes ein spezifischer Wert 1/T ist.
Der Spektrendetektor 223 erfasst die Amplituden H₁ bis H₆ jedes Spektrums der Impulswelle basierend auf dem Ausgangspegel des Bandpassfilters 222, und er erfasst die Phasen θ1 bis θ6 in jedem Spektrum basierend auf dem Unterschied der Phase des Erfassungssignals des Bandpassfilters 222 und der Phase der Sinuswellenausgabe durch den Sinuswellengenerator 221.
<3–3–2–2: Funktionsweise des Frequenzanalysators>
Wie bereits erwähnt, erfasst der Frequenzanalysator 210 das Wellenformspektrum mit hoher Geschwindigkeit durch Verbinden seines Betriebs mit dem Wellenformextraktionsspeicher 180. Demgemäß wird die Funktionsweise des Mikrocomputers 181 und des Wellenformextraktionsspeichers 180 als Nächstes erklärt.
<3–3–2–2–1: Wellenformteilung>
Wie im Absatz über die Funktionsweise des Wellenformextraktionsspeichers 180 (Abschnitt 3–3–1–2) erklärt, wird, wenn der Mikrocomputer 181 den Wellenformsammelbefehl START ausgibt, die Sammlung von Wellenformen und der Spitzeninformationen dafür ausgeführt. Die gesammelten Wellenformen werden im Wellenformspeicher 184 gespeichert, und die Spitzeninformationen werden im Spitzeninformationsspeicher 205 innerhalb des Wellenformextraktionsspeichers 180 gespeichert.
Wenn eine Schlaginformation, welche dem Minimalpunkt P2 entspricht, erzeugt wird, führt der Mikrocomputer 181 die folgende Operation aus, wenn die Schlaginformation STRK in den Spitzeninformationen einen spezifizierten Wert überschreitet, d.h. der Schlagwert groß genug ist, um in Betracht zu ziehen, dass er dem Anstieg der Wellenform entspricht (siehe STRKM in 29). Und zwar liest der Mikrocomputer 181 in diesem Fall die Wellenformadresse des Mindestwerts, welcher der Anfangspunkt dieses Schlags ist (siehe zum Beispiel Anfangspunkt P6 von STRKM in 29), aus dem Spitzeninformationsspeicher 205 aus und schreibt diese Wellenformadresse in ein Schieberegister, das innerhalb des Mikrocomputers 181 untergebracht ist. Anschließend wird die entsprechende Operation ausgeführt, wenn die Spitzen P3, P4, ... erfasst werden.
<3–3–2–2–2: Wellenformübertragung>
Parallel zu der vorhergehenden Operation liest der Mikrocomputer 181 sequenziell die Wellenformwerte aus dem Wellenformspeicher 184 innerhalb des Wellenformextraktionsspeichers 180 aus und sendet diese Wellenformen als Wellenformdaten WD an den Frequenzanalysator 210. Wie in 33 dargestellt, wird das Wählsignal S1 im Takt mit dem Takt ϕ geschaltet, während der Wellenformspeicher 184 zwischen den Schreib- und Lesebetriebsarten in Synchronisation mit dem Schalten des Wählsignals S1 hin- und herschaltet.
In 32 wird jedoch, wenn der Wellenformwert der Impulswelle Wn, der einem Pulsschlagabschnitt eines bestimmten Pulsschlags entspricht, in den Wellenformspeicher 184 eingegeben wird, ein Nulldurchgangserfassungsimpuls Z erzeugt, wenn der anfängliche Mindestwert der Impulswelle, welcher diesem Pulsschlag entspricht, eingegeben wird. Die Wellenformwertadresse ADR=Ao wird in den Spitzeninformationsspeicher 205 geschrieben (siehe 33). Danach wird, wenn der Höchstwert (Adresse A1) in den Wellenformextraktionsspeicher 180 eingegeben wird, wieder ein Nulldurchgangserfassungsimpuls Z erzeugt (siehe 33). Wenn der Schlag zwischen diesem Höchstwert und dem unmittelbar vorhergehenden Mindestwert (Adresse Ao) über einem spezifisierten Wert ist, dann wird die Mindestwertadresse Ao in das Schieberegister innerhalb des Mikrocomputers 181 geschrieben. Die auf diese Weise geschriebene Wellenformadresse wird anschließend vom Schieberegister zwei Pulsschläge später ausgegeben und durch den Mikrocomputer 181 als die Anfangsadresse des Wellenformwerts WD für den Pulsschlagabschnitt aufgenommen, der an den Frequenzanalysator 210 zu übertragen ist. Mit anderen Worten, in 32 wird, wenn die Adresse Wn eines Höchstwerts der Wellenform Wn, die einem bestimmten Pulsschlag entspricht, in die Schiebeadresse geschrieben wird, die Anfangsadresse (d.h. die anfängliche Mindestwertadresse) der Impulswelle Wn – 2 von zwei Pulsschlägen vor dem aktuellen Pulsschlag, der vorher in das Schieberegister geschrieben wurde, aus dem Schieberegister ausgegeben und durch den Mikrocomputer 181 erfasst.
An diesem Punkt greift der Mikrocomputer 181 auf die Inhalte des Schieberegisters zurück und erhält den Unterschied zwischen der Wellenformadresse des anfänglichen Mindestwerts der Impulswelle Wn – 2 und der Wellenformadresse des anfänglichen Mindestwerts der nächsten Impulswelle Wn – 1. Mit anderen Worten, der Mikrocomputer 181 erhält die Anzahl N von Wellenformwerten, die in der Impulswelle Wn – 1 eines Pulsschlagabschnitts enthalten sind. Dieses Ergebnis wird zusammen mit dem Synchronisationssignal SYNC an den Frequenzanalysator 210 ausgegeben. Das Wählsignal S2 wird im Takt mit dem Synchronisationssignal geschaltet, wobei die internen Verbindungen zwischen dem Verteiler 213 und den Selektoren 214 bis 216 zum Beispiel so werden, wie durch die durchgehende Linie in 31 dargestellt.
Der Mikrocomputer 181 erhöht die Ausleseadresse ADR4 von der anfänglichen Mindestwertwellenformadresse der Impulswelle Wn – 2 sequenziell und liefert das Ergebnis über den Selektor 192 an den Wellenformspeicher 184. Die Ausleseadresse ADR4 ändert sich mit einer schnelleren Geschwindigkeit (zum Beispiel zweimal so schnell) als die Schreibadresse ADR1. Dies ist so, dass alle der Wellenformwerte, welche der Impulswelle Wn – 2 entsprechen, der Impulswelle, welche der Impulswelle Wn – 1 vorangeht, vor der Eingabe des Höchstwerts der Impulswelle Wn + 1, der mit dem Pulsschlag verbunden ist, welcher der Impulswelle Wn voranschreitet, in den Wellenformextraktionsspeicher 180 ausgelesen werden kann. Parallel zur Speicherung der Impulswelle Wn im Wellenformspeicher 184 wird der Wellenformwert WD der Impulswelle Wn – 2 von zwei Pulsschlägen vorher durch den Mikrocomputer 181 aus dem Wellenformspeicher 184 ausgelesen, an den Frequenzanalysator 210 gesendet und über den Verteiler 213 sequenziell an den Pufferspeicher 211 geliefert. Die Schreibadresse ADR5 wird in Synchrorisation mit der sequenziellen Lieferung der Wellenformwerte WD an den Pufferspeicher 211 sequenziell von 0 auf N-1 erhöht und dann über den Selektor 215 an den Pufferspeicher 211 geliefert. Als Ergebnis wird jeder der Wellenformwerte WD, welcher der Impulswelle Wn – 2 entspricht, in jedem der Aufzeichnungsbereiche von Adressen 0-N-1 des Pufferspeichers 211 gespeichert.
<3–3–2–2–3: Hochgeschwindigkeitsregenerator>
Parallel zu der zuvor beschriebenen Operation gibt der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 die Ausleseadresse ADR6 aus und liefert sie über den Selektor 216 an den Pufferspeicher 212. Als Ergebnis wird jeder Wellenformwert WD, welcher der Impulswelle Wn – 3 entspricht, dem Pulsschlag vor der Impulswelle Wn – 2, aus dem Pufferspeicher 212 ausgelesen und über den Selektor 214 durch den Hochgeschwindigkeitsgenerator 220 aufgenommen.
Jeder Wellenformwert WD, welcher der Impulswelle Wn – 3 im Pufferspeicher 212 entspricht, wird wiederholt mehrere Male mit einer Geschwindigkeit ausgelesen, die schneller als das Speichern jedes der Wellenformwerte, welche der Impulswelle Wn – 2 im Pufferspeicher 211 entsprechen, ist. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit, mit welcher die Ausleseadresse ADR6 erhöht wird, derart geregelt, dass alle der Wellenformwerte WD, welche der Impulswelle Wn – 3 entsprechen, innerhalb eines festen Zeitraums T ausgelesen werden können. Mit anderen Worten, der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 erhöht die Ausleseadresse ADR6 mit einer hohen Geschwindigkeit, wenn die Anzahl von Wellenformwerten WD, die aus dem Pufferspeicher 212 auszulesen sind, ein hoher Wert N1 ist, wie in 34 dargestellt. Umgekehrt erhöht der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 die Ausleseadresse ADR6 mit einer niedrigen Geschwindigkeit, wenn die Anzahl von Wellenformwerten WD, die aus dem Pufferspeicher 212 auszulesen sind, ein niedriger Wert N2 ist, wie in 35 dargestellt. Demgemäß variiert die Ausleseadresse ADR6 von 0-N1-1 oder 0-N2-1 innerhalb eines festen Zeitraums T. Wellenformwerte WD, die auf diese Weise sequenziell ausgelesen werden, werden im Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 Interpolationsberechnungen unterzogen, um Wellenformwerte eines festen Abtastfrequenz m/T zu werden, welche dann an das Bandpassfilter 222 geliefert werden.
<3–3–2–2–4: Spektrenerfassung>
Das Bandpassfilter 222 wählt unter den Zeitreihedaten der empfangenen Wellenformwerte ein Signal aus, in welchem die Frequenz 1/T ist, und lässt das Signal durch den Spektrendetektor 223 durch.
Wie in 36 dargestellt, erzeugt der Sinuswellengenerator 221 eine Sinuswelle, in welcher die Frequenz T ist, und liefert die Welle an den Spektrendetektor 223. Der Spektrendetektor 223 erfasst den Ausgangssignalpegel des Bandpassfilters 222 über mehrere Wellen und gibt den repräsentativen Wert als die Amplitude H1 des Grundwellenspektrums der Impulswelle Wn – 3 aus. Der Spektrendetektor 223 erfasst über mehrere Wellen auch den Unterschied der Phase des Ausgangssignals des Bandpassfilters 222 und der Phase der Sinuswelle, die vom Sinuswellengenerator 221 ausgegeben wird, und gibt den repräsentativen Wert als die Phase θ1 des Grundwellenspektrums der Impulswelle Wn – 3 aus. Für jeden repräsentativen Wert wird der gleitende Mittelwert des Phasenunterschieds und des Ausgangssignalpegels, welche zum Beispiel jeder Welle vor der Ausgabe des Grundspektrums entsprechen, berechnet.
Der Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 stellt die Geschwindigkeit der Erhöhung der Ausleseadresse ADR6 auf 1/2, wenn zum Beispiel das Grundspektrum erfasst wird, so dass alle der Wellenformwerte der Impulswelle Wn – 3 innerhalb eines festen Zeitraums 2T ausgelesen werden können, liest den Wellenformwert WH, welcher der Impulswelle Wn – 3 entspricht, wiederholt aus und liefert die Wellenformwerte an das Bandpassfilter 222 (siehe 36). Unter den Zeitreihedaten, welche die Wellenformwerte WH umfassen, treten jene Signale, in welchen die Frequenz 1/T ist, d.h. jene Signale, welche der zweiten harmonischen Welle der Impulswelle Wn – 3 entsprechen, durch das Bandpassfilter 222 und werden an den Spektrendetektor 223 geliefert. Als Ergebnis wird die Amplitude H2 des Spektrums der zweiten harmonischen Welle der Impulswelle Wn – 3 erfasst und durch den Spektrendetektor 223 ausgegeben. Der Sinuswellengenerator 221 erzeugt Sinuswellen, in welchen die Periode 2T ist, und liefert sie an den Spektrendetektor 223 (siehe 36). Als Ergebnis wird die Phase θ2 des Grundspektrums der Impulswelle Wn – 3 durch den Spektrendetektor 223 ausgegeben.
Danach wird die Geschwindigkeit der Erhöhung der Ausleseadresse ADR6 im Falle des Erfassens des Grundspektrums sequenziell von 1/3, 1/4, 1/5 und 1/6 umgeschaltet, während in Übereinstimmung damit die Periode der Sinuswelle, die durch den Sinuswellengenerator 221 erzeugt wird, sequenziell von 3T, 4T, 5T und 6T umgeschaltet wird. Die Amplituden H₃ bis H₆ und die Phasen θ3 bis θ6 des Spektrums der hohen harmonischen Wellen der dritten bis sechsten Ordnung werden vom Spektrendetektor 223 mittels derselben Operation wie zuvor ausgegeben. Jedes der Spektren der auf diese Weise erhaltenen Impulswelle Wn – 3 wird durch den Mikrocomputer 181 aufgenommen. Der Mikrocomputer 181 berechnet die Frequenz f = 1/(Nτ) der Grundwelle unter Verwendung der Periode τ des Takts ϕ und der Anzahl N der Wellenformwerte WD, welche der Impulswelle Wn – 3 entsprechen, und gibt dieses Ergebnis zusammen mit dem zuvor erwähnten Spektrum aus.
Als Nächstes wird, wenn die Impulswelle Wn + 1, welche einen Pulsschlag nach dem Impuls Wn ist, zu steigen beginnt und der anfängliche Höchstwert in den Wellenformextraktionsspeicher 180 eingegeben wird, ein synchronisiertes Signal SYBC durch den Mikrocomputer 181 erzeugt, und die Anzahl N der Wellenformwerte WD, die in der Impulswelle Wn – 2 enthalten sind, wird ausgegeben. Außerdem wird das Wählsignal S2 umgekehrt, wobei die internen Verbindungen zwischen dem Verteiler 213 und den Selektoren 214 bis 216 so werden, wie durch die gestrichelte Linie in 31 angezeigt. Parallel zur Speicherung der Impulswelle Wn + 1 im Wellenformspeicher 184 liest der Mikrocomputer 181 aus dem Wellenformspeicher 194 den Wellenformwert WD der Impulswelle Wn – 1 von zwei Pulsschlägen vorher aus und sendet ihn an den Frequenzanalysator 210. Von hier wird der Wellenformwert WD wird über den Verteiler 213 sequenziell an den Pufferspeicher 212 geliefert.
Parallel zu dieser Operation wird jeder der Wellenformwerte WD, welche der Impulswellenform Wn – 2 von einem Pulsschlag vor der Impulswelle Wn – 1 entsprechen, durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 aus dem Pufferspeicher 211 ausgelesen, durch den Hochgeschwindigkeitsregenerator 220 interpoliert und als Wellenformwert WH ausgegeben. Dieselbe Verarbeitung, wie sie bei der Impulswelle Wn – 3 ausgeführt wurde, wird auf den Wellenformwert WH für die Impulswelle Wn – 2 angewendet, um das Spektrum dafür zu erhalten.
Anschließend erfolgt die entsprechende Verarbeitung, wie zuvor beschrieben, bei jeder der sequenziell ankommenden Impulswellen, um dadurch ein kontinuierliches Spektrum für jede der Impulswellen zu erhalten. Mit anderen Worten, es werden die Amplituden H₁ bis H₆ und die Phasen θ₁ bis θ₆, welche die Parameter sind, die jedem dieser Pulsschläge entsprechen, erhalten. Von diesen ist bekannt, dass Änderungen des physiologischen Zustands in θ₄ gut ausgedrückt werden. Daher kann die CPU1 diese Änderung als einen Indikator bestimmen, der die physiologische Information ausdrückt, und den Entspannungsgrad und die Wirkung des autogenen Trainings unter Verwendung von Biofeedback bestätigen.
<3–4: Wavelet-Transformation>
Die vorhergehenden Ausführungsformen bestimmten die Änderung der Wellenform durch Ausführen einer FFT-Umwandlung der Impulswellenform vom Impulswellensensor 5. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung der FFT beschränkt. Zum Beispiel ist es auch möglich, die Ergebnisse der Analyse der Impulswelle in jeder Frequenzregion nach dem Ausführen einer Wavelet-Transformation zu verwenden, um die Änderung der Impulswellenform zu erhalten.
Es erfolgt nun eine Erklärung der Struktur zur Ausführung der Wavelet-Transformation einer Impulswellenform vom Impulswellensensor 5. Diese Struktur kann durch Ersetzen des Extraktors 101 physiologischer Informationen, der in 1 dargestellt ist, durch die Struktur, die in 37 dargestellt ist, realisiert werden.
In 37 führt der Wavelet-Konverter 700 eine herkömmliche Wavelet-Transformation in Bezug auf das Impulswellensignal MH, das vom Impulswellensensor 5 ausgegeben wird, aus und erzeugt Impulswellenanalysedaten MKD.
Im Allgemeinen ist in der Zeit-Frequenz-Analyse, in welcher das Signal gleichzeitig sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich analysiert wird, das Wavelet die Einheit, durch welche der Signalteil extrahiert wird. Die Wavelet-Transformation stellt die Größe jedes Teils des Signals dar, das in diesen Einheiten extrahiert wird. Als die Grundfunktion zur Definition der Wavelet-Transformation wird eine Funktion ψ(x), welche sowohl in Bezug auf Zeit als auch Frequenz festgelegt wurde, als Mutter-Wavelet eingeführt. Hierbei wird die Wavelet-Transformation, welche das Mutter-Wavelet ψ(x) einer Funktion f(x) einsetzt, folgendermaßen definiert.
In Gleichung (1) ist b der Parameter, der eingesetzt wird, wenn das Mutter-Wavelet ψ(x) verschoben wird, während a der Parameter ist, der verwendet wird, wenn skaliert wird. Demgemäß ist das Wavelet ψ(x – b)/a) in Gleichung (1) das Wavelet, das erhalten wird, wenn das Mutter-Wavelet ψ(x) nur um b übersprungen und nur um a skaliert wird. Da die Breite des Mutter-Wavelet ψ(x) in Übereinstimmung mit dem Skalenparameter a erweitert wird, entspricht 1/a der Frequenz. Die Struktur des Wavelet-Konverters 700 wird später ausführlich erklärt.
Der Frequenzkorrektor 800 führt eine Frequenzkorrektur an den Impulswellenanalysedaten MKD durch. Beim Vergleichen von Daten von verschiedenen Frequenzregionen ist es notwendig, die Wirkung der Größe [1/a^1/2], welche in der vorhergehenden Gleichung (1) der Frequenz entspricht, zu korrigieren. Der Frequenzkorrektor 800 ist zu diesem Zweck vorgesehen. Und zwar erzeugt der Frequenzkorrektor 800 korrigierte Impulswellendaten MKD' durch Vervielfachen von Wavelet-Daten WD um einen Koeffizienten a^1/2. Als Ergebnis ist es möglich, eine Korrektur basierend auf jeder der entsprechenden Frequenzen derart auszuführen, dass die Leistungsdichte je Frequenz konstant wird.
<3–4–1: Wavelet-Konverter>
Als Nächstes wird die detaillierte Struktur des Wavelet-Konverters 700 unter Bezugnahme auf 38 erklärt.
Die Impulswellenform MH vom Impulswellensensor 5 wird an den Wellenformformer 710 und den A/D-Wandler 720 geliefert. Der Wellenformformer 710 erzeugt einen Takt CK und ein Steuersignal CS in Synchronisation mit der Impulswellenform MH. Ein Blockdiagramm des Wellenformformers 710 ist in 39 dargestellt. In dieser Figur weist das Nachschwingfilter 711 einen hohen Q-Wert mit einer mittleren Frequenz von 2,2 Hz und einem Passband von 0,8 bis 3,5 Hz auf. Die Grundwellenkomponente der Impulswellenform ist normalerweise im Bereich von 0,8 bis 3,5 Hz. Daher wird die Grundwellenkomponente extrahiert, wenn die Impulswellenform MH durch das Nachschwingfilter 711 tritt. Wenn zum Beispiel die Impulswellenform MH, welche in 40A dargestellt ist, durch das Nachschwingfilter 711 tritt, wird die Sinuswelle erhalten, die in 40B dargestellt ist.
Als Nächstes wird die Nulldurchgangserfassungsschaltung 712 aus einem Vergleichselement oder dergleichen gebildet und erzeugt durch Vergleichen des Gesamtpegels und des Ausgangssignals des Nachschwingfilters 711 eine Rechteckwelle. Diese Rechteckwelle wird mit dem Herzschlag synchronisiert. Wenn zum Beispiel das Ausgangssignal des Nachschwingfilters 711 so ist, wie in 40B dargestellt, dann ist das Ausgangssignal von der Nulldurchgangserfassungsschaltung 712 so, wie in 40C dargestellt.
Das Vergleichselement 713, das Schleifenfilter 714, der Spannungssteuerungsschwingkreis 715 und die Frequenzteilungsschaltung 716 bilden eine Art von PLL (Phasenregelkreis). Wenn das Ausgangssignal von der Nulldurchgangserfassungsschaltung 712 als eine Eingabe an das Vergleichselement 713 geliefert wird und das Ausgangssignal von der Frequenzteilungsschaltung 716 als die andere Eingabe an das Vergleichselement 713 geliefert wird, gibt das Vergleichselement 713 als Reaktion auf den Phasenunterschied zwischen diesen beiden Eingaben ein Fehlersignal aus. Wenn das Fehlersignal über das Schleifenfilter 714 an den Spannungssteuerungsschwingkreis 715 geliefert wird, gibt der Spannungssteuerungsschwingkreis 715 einen Takt CK aus. Der Takt CK wird an der Frequenzteilungsschaltung 716 in acht Teile geteilt und als die andere Eingabe an das Vergleichselement 713 zurückgeführt. In diesem Fall ist die Frequenz des Takts CK achtfach größer im Vergleich zur Frequenz des Signals, das von der Nulldurchgangserfassungsschaltung 712 ausgegeben wird, wie in 40D dargestellt. Danach wird der Takt CK an der Frequenzteilungsschaltung 716 in zwei Teile geteilt und als das Steuersignal CS ausgegeben, wie in 40E dargestellt.
Die Erklärung kehrt nun wieder zurück zu 38. Die Impulswellenform MH wird durch den A/D-Wandler 720 in ein digitales Signal umgewandelt und im ersten Speicher 730 und im zweiten Speicher 740 gespeichert. Das Steuersignal CS wird direkt an die Schreibklemme des ersten Speichers 730 geliefert, und das Steuersignal CS, welches durch den Inverter 750 umgekehrt wurde, wird an die Schreibklemme des zweiten Speichers 740 geliefert. Als Ergebnis speichern der erste und der zweite Speicher 730, 740 die Impulswellenform MH abwechselnd in Taktperiodeneinheiten.
Der Multiprozessor 760 wählt die Impulswellendaten MD, die abwechselnd aus dem ersten und dem zweiten Speicher 730 und 740 ausgelesen werden, aus und gibt diese Daten an den Grundfunktionsentwickler W aus. Die Impulswellendaten MD werden während des Schreibintervalls für den ersten Speicher 730 aus dem zweiten Speicher 740 ausgelesen und dann während der Auslesezeit für den ersten Speicher 730 in den zweiten Speicher 740 geschrieben.
Als Nächstes ist der Grundfunktionsentwickler W so ausgelegt, dass er eine Verarbeitung ausführt, um die zuvor erörterte Gleichung (1) zu berechnen. Der Grundfunktionsentwickler W führt diese Verarbeitung in der Taktperiode aus, die durch den Takt CK bereitgestellt wird. Der Grundfunktionsentwickler W besteht aus einer Grundfunktionsaufzeichnungseinrichtung W1, welche das Mutter-Wavelet ψ(x) aufzeichnet; einem Skalenwandler W2, der den Skalenparameter a umwandelt; einem Pufferspeicher W3; einem Parallelverschieber W4, welcher eine Verschiebung ausführt, und einem Vervielfacher W5. Es ist zu beachten, dass verschiedene Arten von Wavelets in geeigneter Weise für das Mutter-Wavelet ψ(x), das in der Grundfunktionsaufzeichnungseinrichtung W1 gespeichert wird, eingesetzt werden können, einschließlich Gabor-Wavelet, Mexican-Hat-Wavelet, Harr-Wavelet, Meyer-Wavelet, Shannon-Wavelet und dergleichen.
Wenn ein Mutter-Wavelet ψ(x) aus der Grundfunktionsaufzeichnungseinrichtung W1 ausgelesen wird, wird durch den Skalenwandler W2 eine Umwandlung des Skalenparameters a durchgeführt. Der Skalenparameter a entspricht einer Periode, weshalb sich das Mutter-Wavelet umso mehr über die Zeitachse erstreckt, je größer a ist. In diesem Fall wird die Datenmenge für das Mutter-Wavelet ψ(x), die in der Grundfunktionsaufzeichnungseinrichtung W1 aufgezeichnet ist, derart festgelegt, dass, wenn a größer wird, die Datenmenge je Zeiteinheit abnimmt. Der Skalenwandler W2 führt eine Interpolation aus, um dies zu korrigieren, und erzeugt eine Funktion ψ(x/a) durch Durchführen einer Aussonderungsverarbeitung, wenn a kleiner wird. Diese Daten werden einmal im Pufferspeicher W3 gespeichert.
Als Nächstes liest der Parallelverschieber W4 die Funktion ψ(x/a) aus dem Pufferspeicher W3 bei einer Zeitgabe als Reaktion auf den Verschiebungsparameter b aus und führt die Parallelverschiebung der Funktion ψ(x/a) aus, um eine Funktion ψ(x – b/a) zu erzeugen.
Als Nächstes führt der Vervielfacher W4 eine Wavelet-Transformation durch Vervielfachen der Variablen 1/a^1/2, der Funktion ψ(x – b/a) und der Impulswellendaten MG aus, um Impulswellenanalysedaten MKD zu erzeugen. In diesem Beispiel werden die Impulswellenanalysedaten MDK in acht Frequenzregionen 0 Hz bis 0,5 Hz, 0,5 Hz bis 1,0 Hz, 1,0 Hz bis 1, 5 Hz, 1, 5 Hz bis 2, 0 Hz, 2, 0 Hz bis 2, 5 Hz, 2, 5 Hz bis 3,0 Hz, 3,0 Hz bis 3,5 Hz und 3,5 Hz bis 4,0 Hz getrennt und ausgegeben. Der Grundfunktionsentwickler W führt eine Berechnungsverarbeitung in Taktperioden durch, wie zuvor beschrieben. Da die Taktfrequenz so eingestellt ist, dass sie achtfach größer als die Frequenz der Grundwelle der Impulswellenform MH ist, werden die Impulswellenanalysedaten MKD, welche durch den Herzschlag erzeugt werden, zu den Daten M11 bis M88, wie in 41 dargestellt.
Die Korrektur dieser Impulswellenanalysedaten MKD erfolgt durch den Frequenzkorrektor 800 und wird als korrigierte Impulswellendaten MKD', d.h. als ein Indikator, der den physiologischen Zustand ausdrückt, an das Speicherungselement 102 und das Beurteilungselement 102 geliefert, die in 1 dargestellt sind.
Es ist zu beachten, dass die Strukturen, die in 38 bis 41 für den Wavelet-Transformator dargestellt sind, lediglich Beispiele sind. Vielmehr kann die Struktur dieses Elements basierend darauf, welcher Indikator für physiologische Zustände einzusetzen ist, bestimmt werden. Wenn der Indikator zum Beispiel der Amplitudenwert der Impulswellenform ist, dann ist die Struktur zulässig, die in den Figuren dargestellt ist. Wenn jedoch eine Zeitachse einbezogen wird, wie beispielsweise für den RR50-Wert, dann kann eine Struktur eingesetzt werden, welche eine Wavelet-Transformation in festen Intervallen durchführt, ohne die Pulsschlagzeitgabe am Wellenformformer 710 zu bestimmen, und das Intervall bestimmt, in dem die Daten M18 erscheinen. Der Grund dafür, dass die Daten M18 in diesem Fall ausersehen wurden, ist, weil sie infolge einer scharfen Spitze an jedem Pulsschlag in der Impulswellenform einfach zu spezifizieren sind, wobei die Daten, welche die Hochfrequenzkomponente ausdrücken, in diesem Bereich des Anstiegs groß werden.
<4: Andere Ausführungsbeispiele>
Es werden nun andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erklärt.
<4–1: Halsbandmodell>
Neben der Armbanduhr, die zuvor beschrieben wurde, kann eine Vielfalt anderer Geräte in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann das Gerät der vorliegenden Erfindung mit einem Zubehörteil, wie beispielsweise dem Halsband, das in 42 dargestellt ist, kombiniert werden. In dieser Figur ist 31 ein Sensorpolster, das aus einem stoßfesten Material in Form eines Schwammes ausgebildet ist. Der Impulswellensensor 5 ist in der Mitte des Sensorpolsters 31 angebracht, um mit der Oberfläche der Haut in Kontakt zu kommen. Wenn sich der Benutzer das Halsband anlegt, kommt der Sensor 5 mit der Haut auf der hinteren Oberfläche des Nackens in Kontakt, um die Impulswelle zu messen. In 41 können wesentliche Kompunenten des Geräts in einem Gehäuse 32 eingebaut sein, das die Form einer Brosche aufweist, die innen hohl ist. Der Impulswellensensor 5 und das Gehäuse 32 sind jeweils an einer Kette befestigt und über einen Leitungsdraht (nicht dargestellt), der in der Kette 33 eingebettet ist, elektrisch verbunden.
<4–2: Brille>
Als ein anderes Beispiel für ein tragbares Gerät kann das Gerät der vorliegenden Erfindung mit einer Brille, wie beispielsweise in 43 dargestellt, kombiniert werden. In dieser Anordnung ist der Hauptkörper des Geräts in dieser Ausführungsform an den Bügeln 41 des Brillenrahmens angebracht. Der Hauptkörper des Geräts ist in ein Gehäuse 42a und ein Gehäuse 42b aufgeteilt, welche über einen Leitungsdraht (nicht dargestellt), der in den Bügeln 41 eingebettet ist, elektrisch verbunden sind. Die Leitungsdrähte können sich auch entlang der Außenseite der Bügel 41 erstrecken.
Ein Flüssigkristallfeld 44 ist über die ganze Oberfläche der zur Linse 43 gekehrten Seite des Gehäuses 42a angebracht. Ein Spiegel 45 ist an der Kante dieser Seitenfläche in einem spezifischen Winkel befestigt. Eine Treiberschaltung für das Flüssigkristallfeld 44, das eine Lichtquelle (nicht dargestellt) umfasst, ist im Gehäuse 42a eingebaut. Das Licht, das von dieser Lichtquelle ausgestrahlt wird, tritt durch das Flüssigkristallfeld 44 und wird am Spiegel 45 so reflektiert, dass es auf der Linse 43 der Brille auftrifft. Demgemäß entspricht die Linse 43 in dieser Anordnung der Anzeigevorrichtung 10 in 2.
Die Hauptelemente des Geräts sind im Gehäuse 42b eingebaut. Der Impulswellensensor 5 ist in Polstern 46 untergebracht. Durch Klemmen des Ohrläppchens zwischen die Polster 46 kann der Impulswellensensor an seiner Verwendungsstelle fixiert werden.
<4–3: Kartenmodell>
Als ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Gerät der vorliegenden Erfindung in Form einer Karte, wie beispielsweise in 44 dargestellt, gemacht werden. Das Gerät in dieser Form wird zum Beispiel in der linken Brusttasche des Hemdes eines Subjekts aufbewahrt. Der Impulswellensensor 5 wird zum Beispiel zwischen der Basis und dem zweiten Gelenk des Zeigefingers der linken Hand des Benutzers auf dieselbe Art und Weise wie im Falle der Armbanduhr, die in 6 dargestellt ist, angebracht. Der Impulswellensensor 5 ist über das Kabel 31 am A/D-Wandler 6, der in einem Gehäuse untergebracht ist, elektrisch angeschlossen.
<4–4: Schrittzähler>
Als eine andere Ausführungsform der vorlegenden Erfindung kann zum Beispiel der Schrittzähler, der in 45A dargestellt ist, in Betracht gezogen werden. Der Hauptkörper dieses Schrittzählergeräts wird am Leibriemen des Subjekts befestigt, wie in 45B dargestellt. Wie in 45B dargestellt, ist der Hauptkörper des Schrittzählergeräts am Leibriemen des Subjekts angebracht. Wie Im Falle der Karte wird der Impulswellensensor 5 in dieser Ausführungsform zwischen der Basis und dem zweiten Gelenk des Zeigefingers der linken Hand angebracht. In diesem Fall ist das Kabel 33 zum Verbinden des Hauptkörpers des Geräts mit dem Impulswellensensor vorzugsweise in die Kleidung eingenäht, um die Übungen des Benutzers nicht zu behindern.
<5: Andere Anordnungen zur Mitteilung>
Die vorhergehenden Ausführungsformen 1 und 2 verwendeten eine Tonquelle 7, welche auf den Gehörsinn des Benutzers angewiesen war, um den Benutzer über die Indikatoren zu informieren, welche den physiologischen Zustand ausdrücken. Es kann jedoch eine Vielfalt von anderen Verfahren in Betracht gezogen werden.
Da der Benutzer seine Augen geschlossen hält, ist das Mitteilungsmittel auf einen anderen als den Sehsinn angewiesen.
Daher steht ein Verfahren zur Verfügung, welches die Tonquelle 7 verwendet, um den Benutzer durch Umwandeln verschiedener Mitteilungen in eine künstlich erzeugte Sprache zu benachrichtigen. Zum Beispiel kann ein Zahlwert, wie beispielsweise der RR50-Indiaktor oder eine Stufe, ohne Modifikation an den Benutzer ausgelesen werden. Auf ähnliche Weise kann die künstlich erzeugte Sprache verwendet werden, um den Benutzer zu benachrichtigen, falls eine Bewegung einen spezifischen Wert überschreitet. Es ist auch zulässig, einen Mechanismus bereitzustellen, welcher eine Musikmelodie abspielt, die so voreingestellt wurde, dass sie den Mitteilungsinhalten entspricht.
Ein Verfahren, welches den Geruchsinn des Benutzers einsetzt, kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, wobei das Gerät mit einem Mechanismus zum Abgeben eines Dufts oder dergleichen versehen wird. Die Art des abgegebenen Dufts wird gemäß der zu übermittelnden Mitteilung geändert.
Schließlich kann ein Vibrationsalarm, der durch Drehen einer exzentrischen Last eine Vibration an den Benutzer überträgt, als ein Verfahren eingesetzt werden, das auf dem Tastsinn des Benutzers beruht. In diesem Fall wird die Frequenzstärke der Vibration gemäß der zu übermittelnden Mitteilung geändert.
Die Mitteilungen, dass a) Indikatoren ansteigen, b) ein ausreichend entspannter Zustand erreicht wurde und c) Messungen ausgeschaltet werden, finden alle während des autogenen Trainings des Benutzers statt. Daher ist es auch zulässig, im Falle a) eine Mitteilung unter Verwendung des Gehörsinns, im Fall b) eine Mitteilung unter Verwendung des Geruchsinns usw. einzusetzen. Alternativerweise können eine Melodie, ein Glockenläuten beziehungsweise ein Piepton zum Mitteilen von a) bis c) verwendet werden.
<6. Modifikationen>
Neben der ersten und zweiten Ausführungsform, den verschiedenen Indikatoren, welche den physiologischen Zustand ausdrücken, und den Geräteanordnungen, die zuvor beschrieben wurden, sind auch die folgenden Modifikationen möglich.
<6–1: Impulswellensensor, Beschleunigungssensor>
Der Impulswellensensor 5 kann die Form eines optischen, Druck- oder Stoßsensors aufweisen, vorausgesetzt, dass er mit einem tragbaren Gerät oder Zubehörteil kombiniert wird. Ferner ist die Befestigungsstelle des Impulswellensensors 5 nicht speziell eingeschränkt. Vielmehr ist jede Anordnung zulässig, vorausgesetzt, dass sie mit einem tragbaren Gerät kombiniert wird.
Ähnlich kann der Beschleunigungssensor 13 an jeder Stelle des menschlichen Körpers befestigt werden.
<6–2> Einstellen der Zielwerte>
In der vorhergehenden ersten und zweiten Ausführungsform wurden die obere Grenze und die Zielwerte für das autogene Training vom externen Gerät eingestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Benutzer die Einstellungen unter Verwendung des Bedienelements 4 gemäß der Anleitung eines Arztes oder anderen Leiters selbst vornehmen.
<6–3: Analoge Anzeigevorrichtung>
Wenn der Benutzer nach dem autogenen Training seine Augen öffnet, kann die Anzeige der Mess- und Zielwerte unter Verwendung der analogen Zeiger auf einer Uhr erfolgen, um die Änderung des physiologischen Zustands auszudrücken.
Und zwar werden, wie in 16 dargestellt, ein Stundenzeiger 1601, ein Minutenzeiger 1602 und ein Sekundenzeiger 1603 eingesetzt, wobei der Zielwert und der gemessene Wert für die Änderung des Indikators, welcher den physiologischen Zustand ausdrückt, dem Stundenzeiger 1601 beziehungsweise dem Minutenzeiger 1602 zugeordnet werden. In dem Fall, der in 16 dargestellt ist, wird der Zeiger im Uhrzeigersinn angetrieben, wenn die Änderung der Indikatoren größer wird. In dem Beispiel in dieser Figur ist der Stundenzeiger 1601 näher an der 6-Uhr-Position als der Minutenzeiger 1602, was anzeigt, dass der gemessene Wert den Zielwert noch nicht erreicht hat. Es ist auch eine Auslegung zulässig, in welcher andere Zeiger als der Stundenzeiger 1601, der Minutenzeiger 1602 und der Sekundenzeiger 1603 bereitgestellt werden.
Zum Beispiel kann ein einziger Zeiger verwendet werden, um die Beziehung zwischen dem Zielwert und dem gemessenen Wert auszudrücken, vorausgesetzt, dass die Beziehung zwischen diesen Werten klar ist. Ein Beispiel für solch eine Auslegung ist in 17 dargestellt. Wie in dieser Figur dargestellt, ist ein kleiner Zeiger 1605, der den Unterschied zwischen dem Mess- und dem Zielwert des Indikators ausdrückt, auf der Anzeigefläche 1604 vorgesehen. Die 12-Ühr-Position auf dieser entspricht dem Zielwert, während der kleine Zeiger 1605 den gemessenen Wert anzeigt. Und zwar wird der gemessene Wert angezeigt, wenn der Zielwert als der Standard definiert wird, wobei die Position des kleinen Zeigers 1605 verwendet wird. Demgemäß wird, wenn der gemessene Wert und der Zielwert übereinstimmen, der kleine Zeiger 1605 zum Beispiel bei 12 Uhr positioniert. Wenn der gemessene Wert den Zielwert überschreitet, wird der kleine Zeiger 1605 zum Beispiel bei 1 Uhr positioniert. Wenn der gemessene Wert niedriger als der Zielwert ist, dann wird der kleine Zeiger 1605 zum Beispiel bei 11 Uhr positioniert.
Die Bewegung des kleinen Zeigers 1605 kann auch umgekehrt von der zuvor beschriebenen sein. In diesem Beispiel werden der Stundenzeiger 1601, der Minutenzeiger 1602 und der Sekundenzeiger 1603 alle nur eingesetzt, um die Zeit auszudrücken.

Claims

Entspannungsanleitungsgerät zum Bereitstellen einer Anleitung für einen Benutzer bei der Durchführung eines Entspannungstrainings, umfassend: Extraktionsmittel (101) zum Extrahieren von Indikatoren eines physiologischen Zustands eines lebenden Körpers (Y) an zwei oder mehr verschiedenen Zeitpunkten; ein erstes Aufzeichnungsmittel (102) zum Aufzeichnen der Indikatoren; wobei das Extraktionsmittel ein Impulswellenerfassungsmittel (5) zum Erfassen einer Impulswellenform des lebenden Körpers (Y) umfasst, wobei eine einzige Impulswellenform einem einzigen Herzschlag des lebenden Körpers entspricht, und die Indikatoren basierend auf der Impulswellenform, die durch das Impulswellenerfassungsmittel erfasst wird, extrahiert; dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Beurteilungsmittel (103) zum Beurteilen, ob die Indikatoren anzeigen oder nicht, dass sich ein Entspannungszustand des lebenden Körpers (Y) verbessert hat; und ein erstes Mitteilungsmittel (104) zum Bereitstellen einer Anleitung für ein Entspannungstraining durch Bereitstellen einer Mitteilung, dass sich der Entspannungszustand des lebenden Körpers (Y) verbessert hat, wenn ein Ergebnis einer Beurteilung des Beurteilungsmittels (103) affirmativ ist.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 1, welches ferner umfasst: ein Analysemittel zum Durchführen einer Spektralanalyse von Änderungen in Zeitintervallen von jedem Satz von benachbarten Impulswellen, die aus der Impulswellenform erhalten werden, wobei ein Amplitudenwert oder ein Verhältnis von zwei Amplitudenwerten einer Spektralkomponente, die durch das Analysemittel erhalten wird, als einer der Indikatoren eingesetzt wird.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: eine Anzahl von Malen, die ein Zeitunterschied zwischen benachbarten Impulswellen, die aus der Impulswellenform erhalten werden, einen bestimmten Wert überschreitet, als einer der Indikatoren verwendet wird.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 1, wobei: ein Amplitudenwert einer Impulswelle, die aus der Impulswellenform erhalten wird, als einer der Indikatoren eingesetzt wird.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 1, welches ferner umfasst: ein Schätzmittel zum Schätzen eines Blutkreislaufzustands im lebenden Körper auf der Basis einer Form der Impulswellenformen, wobei die Information über den Blutkreislaufzustand, die durch das Schätzmittel erhalten wird, als einer der Indikatoren eingesetzt wird.
Entspannungsanleitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Beurteilungsmittel (103) imstande ist, zu beurteilen, ob sich die Indikatoren innerhalb eines bestimmten Bereichs angenähert haben oder nicht; und das erste Mitteilungsmitel (104) imstande ist, eine Mitteilung bereitzustellen, dass sich der lebende Körper (Y) in einem Entspannungszustand befindet, wenn ein Ergebnis einer Beurteilung des Beurteilungsmittels (103) im Hinblick darauf, ob sich die Indikatoren innerhalb des bestimmten Bereichs angenähert haben oder nicht, affirmativ ist.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 6, wobei: das erste Mitteilungsmittel (109) imstande ist, eine Mitteilung bereitzustellen, dass nicht erwartet wird, dass der lebende Körper (Y) in einen Entspannungszustand eintritt, wenn ein Ergebnis einer Beurteilung des Beurteilungsmittels (103) im Hinblick darauf, ob sich die Indikatoren innerhalb des bestimmten Bereichs angenähert haben oder nicht, nach einer bestimmten Zeitspanne noch immer negativ ist.
Entspannungsanleitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches ferner umfasst: eine Berechnungsmittel (1) zum Berechnen eines Änderungsgrades der Indikatoren, wobei das Beurteilungsmittel (103) imstande ist, auf der Basis des Änderungsgrades, der durch das Berechnungsmittel (1) berechnet wird, zu beurteilen, ob die Indikatoren anzeigen oder nicht, dass sich ein Entspannungszustand des lebenden Körpers (Y) verbessert hat.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 8, wobei: das Beurteilungsmittel (103) imstande ist, auf der Basis des Änderungsgrades, der durch das Berechnungsmittel (1) berechnet wird, einen Schritt aus einer Mehrzahl von Schritten, welche jeweils einen Entpannungszustand des lebenden Körpers (Y) anzeigen, auszuwählen; und das erste Mitteilungsmittel (104) imstande ist, als Reaktion auf den Schritt, der durch das Beurteilungsmittel (103) ausgewählt wird, eine Richtung aus einer Mehrzahl von Richtungen auszuwählen und bereitzustellen.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 8, welches ferner umfasst: ein Zielwertaufzeichnungsmittel (3) zum Aufzeichnen eines Zielswerts im Voraus; ein Vergleichsmittel (1) zum Vergleichen des Änderungsgrades, der durch das Berechnungsmittel (1) berechnet wird, mit dem Zielwert; und ein zweites Mitteilungsmittel zum Bereitstellen einer Anleitung für ein Entspannungstraining auf der Basis eines Ergebnisses eines Vergleichs, der durch das Vergleichsmittel (1) angestellt wird.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 10, wobei: das zweite Mitteilungsmittel imstande ist, eine Anleitung bereitzustellen, um einen Entspannungszustand des lebenden Körpers (Y) zu fördern, wenn der Änderungsgrad, der durch das Berechnungsmittel (1) berechnet wird, durch das Vergleichsmittel (1) so bewertet wird, dass er den Zielwert nicht erreicht hat.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 10, welches ferner umfasst: ein Empfangsmittel (60) zum Empfangen von Information von einem externen Gerät; und ein Zielwerteinstellungsmittel (52) zum Einstellen der Information, die durch das Empfangsmittel (60) empfangen wird, in dem Zielwerteinstellungsmittel als den Zielwert.
Entspannungsanleitungsgerät nach Anspruch 8, welches ferner umfasst: ein zweites Aufzeichnungsmittel zum sequenziellen Aufzeichnen des Änderungsgrades; und ein zweites Mitteilungsmittel (105) zum Bereitstellen von Information von einem Übergang des Änderungsgrades, der durch das zweite Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet wird.
Entspannungsanleitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches ferner umfasst: ein Übertragungsmittel (59) zum Übertragen der Indikatoren.
Entspannungsanleitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches ferner umfasst: ein Körperbewegungserfassungsmittel (13) zum Erfassen einer Bewegung des lebenden Körpers (Y); und ein Bewegungsmitteilungsmittel zum Bereitstellen von Information über die Bewegung, die durch das Körperbewegungserfassungsmittel (13) erfasst wird.