DE69829152T2

DE69829152T2 - Vorrichtung zur Messung von Pulswellen

Info

Publication number: DE69829152T2
Application number: DE69829152T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Suwa-shi AMANO; Koji Higuchi; Osamu Takahashi; Tsukasa Funasaka; Hajime Miyazaki; Masahito Yoshino
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: EP0922432A1; WO1998042254A1; TW410152B; DE69829152D1; US6210340B1; EP0922432A4; EP0922432B1; CN1226812A; JP3575025B2; CN1268282C

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Blutpulswellen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine "Blutpulswelle" ist die Blutdruckwelle, die vom Herzen ausgestoßen wird und sich durch ein Blutgefäß fortpflanzt, beziehungsweise die von der Blutdruckwelle ausgelöste Schwingung der Blutgefäßwand. Da verschiedenartige medizinische Informationen, wie z. B. die Vitalfunktion des Herzens, durch das Erfassen und Analysieren von Blutpulswellen erhalten werden können, wurden bereits in der traditionellen östlichen Medizin Blutpulswellen mittels des Tastsinns des Diagnostiker überprüft.
Genauer drückt in der östlichen Medizin der Diagnostiker seine Finger auf die Handgelenke des Patienten und misst mittels des Tastsinns der Finger die Blutpulswelle der Speichenarterie. Aufgrund des Fingerdrucks kann die Amplitude der gefühlten Pulswelle variieren, so dass die sich verändernde Kenngröße der Pulswellenamplitude im Bereich der östlichen Medizin ein diagnostischer Parameter sein kann.
Die 22A bis 22C zeigen jeweils Kurven, die Amplitudenschwankungen der gefühlten Pulswelle aufgrund von Druckänderungen aufzeigen. Diese Kurven werden in der östlichen Medizin als "Tendenzkurven" bezeichnet.
Die Tendenzkurve in 22A hat ihr Maximum in der Mitte. Dies folgt daraus, dass eine Pulswelle klar ermittelt werden kann, wenn ein mittlerer Druck auf die Arterie ausgeübt wird. Diese Kurvenart wird als "normale Kurve" klassifiziert und stellt ein Merkmal einer normalen Pulswelle ("Pingmai") dar, die von einem gesunden menschlichen Körper erhalten wird.
Die Tendenzkurve in 22B hat links ihr Maximum. Diese Kurvenart wird als "allmählich fallende Kurve" klassifiziert. In diesem Fall kann die Pulswelle klar ermittelt werden, wenn schwacher Druck ausgeübt wird, jedoch lässt die Pulswelle nach, wenn der ausgeübte Druck steigt. Dieses Phänomen wird "Hua" genannt, während diese Pulswellenart "Hua-mai" genannt wird.
Die Tendenzkurve in 22C hat rechts ihr Maximum. Diese Kurvenart wird als "allmählich steigende Kurve" klassifiziert. In diesem Fall kann die Pulswelle nicht klar ermittelt werden, wenn schwacher Druck ausgeübt wird, jedoch kann sie ermittelt werden, wenn der vom Diagnostiker ausgeübte Fingerdruck steigt. Dieses Phänomen wird "Xuan" genannt, während diese Pulswellenart "Xuan-mai" genannt wird.
Hua-mai wird von einer Anomalie im Blutfluss verursacht, bei der die Blutbewegung durch das Gefäß aufgrund bestimmter Arten von Krankheiten extrem schwach wird. Xuan-mai wird hingegen durch eine Zunahme der Spannung in den Blutgefäßwänden aufgrund anderer Arten von Krankheiten verursacht. Daher ist der Zusammenhang zwischen dem gegebenen anfänglichen Druck und der Wellenamplitude eine wichtige Größe, um den Zustand des Patienten bei der Pulswellendiagnose zu bewerten.
Es bestehen jedoch individuelle Unterschiede zwischen den Patienten. Das heißt, es gibt dicke und dünne Patienten. Außerdem besitzt jeder Patient seine eigene Muskel- und Fettverteilung und Elastizität im Fleisch. Daher hängt die Verschiebung der Körpergewebe vom Einzelnen ab, selbst wenn der gleiche Druck angewandt wird. Die Pulswellenamplitude hängt vom Abstand zwischen der Hautoberfläche und dem Blutgefäß bei Druckausübung und vom Aufbau des gedrückten Blutgefäßes ab. Bei manueller Diagnose durch einen geschulten Diagnostiker kontrolliert dieser selbst den Druck, wobei er beurteilt, ob die Pulswelle des Patienten Ping-mai, Hua-mai oder Xuan-mai angehört. Daher ist es bei manueller Diagnose vorzuziehen, den auf das Blutgefäß ausgeübten anfänglichen Druck wahlweise anzupassen.
Herkömmlicherweise umfassen Vorrichtungen zum Messen von Pulswellen Druckmessvorrichtungen mit Drucksensoren, wie z. B. piezoelektronischen Elementen oder Dehnungsmessstreifen, die mit der Haut des Organismus in Kontakt sein können, zum Beispiel mit dem Hautabschnitt über der Speichenarterie. Der Drucksensor wird aufgrund des sich verändernden Drucks durch die Pulsation des Blutgefäßes beansprucht und gibt Pulsationssignale entsprechend den Beanspruchungsschwankungen aus.
Um Pulswellen unter stabilen Bedingungen zu messen, sollten diese Druckmessvorrichtungen unter Druck gegen die Haut des Organismus gepresst werden. Wie in JP-A-4-102438, JP-A-4-108424, JP-A-4-67839 und JP-A-4-67840 offenbart ist, sind Druckmessvorrichtungen gewöhnlich auf Manschetten in Form von elastischen Binden befestigt, die um die Arme der Patienten gewickelt werden, und werden gegen die Oberflächen der Organismen gepresst, indem zwangsweise Luft in die Manschetten geleitet wird.
Werden solche Manschetten verwendet, um die Druckmessvorrichtungen auf die Oberflächen der Organismen zu pressen, erweist es sich jedoch als schwierig, den anfänglichen Druck auf das Blutgefäß anzupassen, da die flachen Oberflächen der Manschetten sowohl die Gewebe in der Umgebung der Blutgefäße als auch die Blutgefäße selbst verformen. Selbst wenn von der Manschette der gleiche Druck ausgeübt wird, wird nicht ausschließlich der Druck im Blutgefäß ermittelt. Ferner ist es schwierig, die auf der Manschette befestigte Druckmessvorrichtung genau über dem Blutgefäß, wie z. B. der Speichenarterie, zu positionieren.
Ein weiterer Typ von Blutpulswellenmessvorrichtung umfasst einen stiftartigen Halter und einen am Ende des Halters befestigten Drucksensor. Der Drucksensor berührt die Haut des Patienten, wie z. B. die Umgebung der Speichenarterie, und misst Pulswellen entsprechend der Pulsation des Blutgefäßes.
Ein weiterer Typ von Blutpulswellenmessvorrichtung umfasst einen Gummihandschuh und einen auf der Fingerhülle des Handschuhs befestigten Dehnungsmessstreifen. Der Diagnostiker trägt den Gummihandschuh und drückt den Dehnungsmessstreifen mit seinen Fingern gegen die Haut über der Speichenarterie des Patienten, wobei der Dehnungsmessstreifen die Blutpulswellen erfasst.
Wird eine solche Blutgefäßmessvorrichtung mit dem stiftartigen Halter oder dem Gummihandschuh verwendet, ist es notwendig, dass der Diagnostiker den Sensor über der Speichenarterie des Patienten hält. Da es für den Diagnostiker jedoch schwierig ist, den auf der Fingerhülle oder dem Stiftende befestigten Sensor dauerhaft über der Speichenarterie zu halten, kann sich der Sensor von der Wunschposition über der Speichenarterie verschieben und so ungenau messen. Wenn der physiologische Zustand des Organismus auf der Grundlage ungenauer Ergebnisse, die durch eine solche Messvorrichtungen erhalten werden, analysiert wird, kann die Analyse Fehler enthalten.
Dementsprechend wird in JP-A-1-155828 eine Pulswellenmessvorrichtung mit einem automatischen Positionierer vorgeschlagen. In der Vorrichtung wird die Pulswelle an mehreren Positionen gemessen, während der Sensor über der Linie entlang des Blutgefäßes bewegt wird. Die Amplitude und andere Kenngrößen werden an diesen Positionen analysiert, so dass die beste Position direkt über dem Blutgefäß ermittelt wird. Der Sensor wird dann an der besten Position fixiert, um die Blutpulswelle zu messen.
Die in JP-A-1-155828 offenbarte Technik benötigt jedoch einen Antrieb, um den Sensor zu bewegen, sowie Vorrichtungen zur automatischen Bestimmung der besten Messposition. Daher sollte die gesamte Vorrichtung erweitert werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Blutpulswellenmessvorrichtung und eine Pulsationsmessvorrichtung zu schaffen, bei der ein Drucksensor oder ein Pulsationssensor an der zu messenden Person genau positioniert werden kann und der auf die zu messende Person ausgeübte anfängliche Druck leicht nach Belieben angepasst werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Druckmessvorrichtung zu schaffen, bei der der Energieverlust verringert werden kann.
In US 5.497.779 , erteilt am 12. März 1996, wird eine Pulswellenerfassungsvorrichtung beschrieben, die einen Pulswellensensor, der eine Druckoberfläche aufweist und wenigstens eine Anordnung von in der Druckoberfläche vorgesehenen Druckfühlerelementen enthält, sowie eine Druckvorrichtung umfasst, die eine Druckkraft erzeugt, um die Druckoberfläche des Pulswellensensors über eine Körperoberfläche gegen ein Arteriengefäß zu pressen.
US-Patent Nr. 4.951.679, erteilt am 28. August 1990 an denselben Abtretungsempfänger wie US 5.497.779 , offenbart eine Pulswellenerfassungsvorrichtung, die im Wesentlichen dieselbe ist wie diejenige in US 5.497.779 , mit der Ausnahme, dass diese Vorrichtung nun auch Mittel umfasst, um zu ermitteln, ob das Vorrichtungsgehäuse, das den Pulswellensensor enthält und die Druckvorrichtung unterstützt, auf die Körperoberfläche einer Person aufgebracht wurde.
Im US-Patent Nr. 4.066.066, erteilt am 03. Januar 1978, ist eine elektronische Pulsfühlvorrichtung offenbart, um einen praktischen Arzt bei der Diagnoseerstellung in der östlichen Medizin zu unterstützen, indem Wellenformen zahlreicher unterschiedlicher menschlicher Gefäßpulse darstellt werden. Die Vorrichtung verwendet drei Kristallmikrofone, die mittels einer geeigneten Binde auf den Pulspunkten des Handgelenks eines Patienten platziert werden. Diese Binden werden in Reihe nacheinander entlang des Verlaufs des Blutgefäßes positioniert.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Pulswellenmessvorrichtung zum Messen einer Pulswelle an einem Blutgefäß eines Organismus: einen Gefäßdruckabschnitt, der gegen die Haut des Organismus über dem Blutgefäß gedrückt wird; einen Pulsationsmesssensor zum Messen der Pulsation des vom Gefäßdruckabschnitt zusammengedrückten Blutgefässes; zwei Gefäßumgebungs-Druckabschnitte, die härter als das Blutgefäß des Organismus sind und jeweils distale Enden aufweisen, wobei die distalen Enden auf beiden Seiten des Gefäßdruckabschnitts gegen die Haut des Organismus gedrückt werden; sowie Anpassungsmittel, um den Abstand zwischen den Gefäßumgebungs-Druckabschnitten anzupassen.
Da der Abstand zwischen den beiden Gefäßumgebungs-Druckabschnitten von den Anpassungsmitteln angepasst wird, können bei dieser Pulswellenmessvorrichtung die Gefäßumgebungs-Druckabschnitte auf weicheren Hautstellen auf beiden Seiten des gemessenen Blutgefäßes positioniert werden und die weicheren Stellen niederdrücken, wodurch der Pulsationsmesssensor leicht in Bezug auf das Blutgefäß ausgerichtet werden kann. Da zwei Gefäßumgebungs-Druckabschnitte, die härter als das Blutgefäß sind, die weicheren Hautstellen auf beiden Seiten des Blutgefäßes nach unten drücken, kann außerdem der vom Gefäßdruckabschnitt auf das Blutgefäß anfänglich ausgeübte Druck nach Belieben geändert werden. Da der Abstand zwischen den Gefäßumgebungs-Druckabschnitten angepasst wird, kann die Auswirkung seitens der Hautspannung konstant bleiben, wodurch der anfängliche Druck präziser geändert werden kann.
Der Gefäßdruckabschnitt kann hinter die distalen Enden der Gefäßumgebungs-Druckabschnitte verlagert werden.
Der Pulsationsmesssensor kann ein Drucksensor sein, der ein Pulswellensignal entsprechend der variierenden Beanspruchung, die vom Gefäßdruckabschnitt aufgrund der Pulswelle des Blutgefäßes übertragen wird, ausgibt.
Die Pulswellenmessvorrichtung kann einen von einer Stütze gehaltenen Träger; mehrere Gefäßdruckabschnitte, die am Träger vorgesehen sind und in Intervallen längs einer Richtung des Blutgefäßes des Organismus angeordnet sind; sowie mehrere Drucksensoren, die jeweils den Gefäßdruckabschnitten zugeordnet sind, umfassen.
Die Vorrichtung kann Sendemittel zum Aussenden einer Welle umfassen, so dass sich die Welle in Richtung zum Blutgefäß ausbreitet; und Empfangsmit tel zum Empfangen der Welle, die vom Blutgefäß reflektiert worden ist oder dieses durchlaufen hat, und zum Ausgeben eines Pulswellensignals entsprechend der Pulswelle auf der Grundlage der empfangenen Welle.
Jeder der Drucksensoren kann ein piezoelektrisches Element umfassen, das am Träger montiert ist, um ein elektrisches Signal entsprechend einer variierenden Beanspruchung auszugeben, die vom entsprechenden Gefäßdruckabschnitt übertragen wird, wobei der Träger einen proximalen Abschnitt und einen dünneren Abschnitt, der zwischen dem proximalen Abschnitt und den Gefäßdruckabschnitten ausgebildet ist, enthält, wobei der dünnere Abschnitt dünner ist als die anderen Abschnitte des Trägers, und wobei das piezoelektrische Element länger ist als der dünnere Abschnitt und vollständig am dünneren Abschnitt und teilweise an einem weiteren Abschnitt, der näher am proximalen Abschnitt oder am Gefäßdruckabschnitt liegt als der dünnere Abschnitt, montiert ist.
Da bei dieser Druckmessvorrichtung das piezoelektrische Element länger als der dünnere Abschnitt ist und zusätzlich zum dünneren Abschnitt an einem anderen Abschnitt montiert ist, kann die im piezoelektrischen Element akkumulierte Verformungsarbeit erhöht werden. Daher kann der vom piezoelektrischen Element erzeugte Strom im Vergleich zum Stand der Technik erhöht werden.
Eine Querschnittsfläche des dünneren Abschnitts des Trägers, auf dem das piezoelektrische Element montiert ist, kann gleich oder kleiner als 60% einer Fläche des Gesamtquerschnitts des dünneren Abschnitts und des darauf montierten piezoelektrischen Elements sein.
Der Träger kann so unterteilt sein, dass er mehrere dünnere Abschnitte und Gefäßdruckabschnitte enthält, um eine Beanspruchungsschwankung an mehreren Stellen am Blutgefäß zu messen, wobei mehrere piezoelektrische Elemente jeweils an den dünneren Abschnitten vorgesehen sein können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den beigefügten Zeichnungen sind:
1 eine perspektivische Ansicht, die eine Pulswellenmessvorrichtung zeigt, die einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht;
2A eine Vorderansicht, die eine der Pulswellenmesseinheiten der Pulswellenmessvorrichtung in 1 zeigt;
2B eine linksseitige Ansicht von 2A;
3 eine Rückseitenansicht, welche die Pulswellenmesseinheit in 2A zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht, welche die Pulswellenmesseinheit in 2A zeigt;
5 eine Bodenansicht, welche die Pulswellenmesseinheit in 2A zeigt;
6A eine Vorderansicht, die eine Druckmessvorrichtung der Pulswellenmesseinheit in 2A zeigt;
6B eine linksseitige Ansicht von 6A;
6C eine Bodenansicht von 6A;
7 eine Vorderansicht, welche die Pulswellenmesseinheit in 2A zeigt, wenn die Druckschenkel (Gefäßumgebungs-Druckabschnitte) unter schwachem Druck in Kontakt zum Arm des Patienten stehen;
8 eine Vorderansicht, die das Gleichgewicht der ausgeübten Kräfte im Kontaktabschnitt (Gefäßdruckabschnitt) der Pulswellenmesseinheit in 2A und im Arm des Patienten zeigt;
9 ein Graph, der die wechselseitige Beziehung zwischen der Verschie bung der Druckschenkel der Pulswellenmesseinheit in 2A und der im Arm des Patienten ausgeübten Hautspannung zeigt;
10 eine Vorderansicht, die wichtige Teile einer Pulswellenmessvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11A ein konzeptionelles Diagramm, das die Beziehung zwischen ein- und austretender Lichtstärke entsprechend dem Lambert-Beer-Gesetz beschreibt, wenn die lichtdurchströmte Materialdicke ΔL beträgt;
11B ein konzeptionelles Diagramm, das die Beziehung zwischen ein- und austretender Lichtstärke entsprechend dem Lambert-Beer-Gesetz beschreibt, wenn die lichtdurchströmte Materialstrecke 5ΔL beträgt;
12 ein Graph, der ein Beispiel der Variation der Lichtabsorption im Zeitverlauf darstellt, wenn Außenlicht in einen Teil des menschlichen Körpers eindringt, der Blutgefäße enthält;
13 ein Graph, der ein Beispiel für die Blutdruckverteilung in verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers zeigt;
14 eine Vorderansicht, die wichtige Teile einer Pulswellenmessvorrichtung gemäß einer Variante der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 eine Seitenansicht, die eine Pulswellenmessvorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine Vorderansicht, die eine Pulswellenmessvorrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ein Diagramm, welches das Blutkreislaufsystem des menschlichen Körpers darstellt und insbesondere Arterien und Venen zeigt;
18 ein Diagramm, das eine Ausgangsschaltung der ersten Ausführungs form zeigt, bei dem die Ausgangssignale von den Drucksensoren der Pulswellenmesseinheit verstärkt sind;
19 ein Graph, der eine von der Ausgangsschaltung in 18 verstärkte Pulswellenform zeigt;
20 eine Querschnittsansicht der Druckmessvorrichtung längs der Linie XX-XX in 6A;
21 ein Graph, der eine Variation des elektromechanischen Kopplungsfaktors der Druckmessvorrichtung im Verhältnis zur relativen Dicke der dünneren Abschnitte des Trägers in der Druckmessvorrichtung in 6A darstellt;
22A ein Graph, der eine Ping-mai-Tendenzkurve zeigt, die Amplitudenveränderungen der menschlichen Pulswelle aufgrund von Druckveränderungen, die auf die menschliche Haut ausgeübt werden, anzeigt;
22B ein Graph, der eine Hua-mai-Tendenzkurve zeigt; und
22C ein Graph, der eine Xuan-mai-Tendenzkurve zeigt.
BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1. Erste Ausführungsform
1-1. Aufbau der ersten Ausführungsform der Pulswellenmessvorrichtung
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Pulswellenmessvorrichtung 1 entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein auf einer ebenen Fläche angebrachtes Gestell 2 sowie drei gleichartige Pulswellenmesseinheiten 3, die vom Gestell 2 getragen werden. Das Gestell 2 umfasst einen vertikal stehenden Schaft 2a sowie einen mit dem Schaft 2a verbundenen Arm 2b. Eine Halterung 4 ist am distalen Ende des Arms 2b angebracht.
Die Höhe des proximalen Endes des Arms 2b kann im Verhältnis zum Schaft 2a angepasst werden. Der Arm 2b ist um den Schaft 2a drehbar, so dass die Richtung des Arms 2b in einer horizontalen Ebene angepasst werden kann. Zudem kann der Arm 2b in einer vertikalen Ebene geschwenkt werden, wobei die Richtung des Arms 2b in der vertikalen Ebene angepasst werden kann. Diese Anpassungsmechanismen sind bekannt, so dass deren Beschreibung weggelassen wird. Mittels der obenerwähnten Anpassung des Gestells 2 kann die Position der Halterung 4 angepasst werden. Es können jedoch statt des Gestells 2 auch andere Befestigungsmittel verwendet werden, solange die Stellung der Halterung 4 angepasst werden kann.
Für die Pulswellenmessvorrichtung 1 wird eine Armauflage 5 verwendet. Die Armauflage 5 weist im Wesentlichen eine rechteckige Blockform mit einer ebenen oberen Oberfläche 5a auf. An der Armauflage 5 ist eine nach oben offene Aussparung 5b ausgebildet, während eine nach oben vorstehende Wand 5c in der Nähe der Aussparung 5b vorgesehen ist. Ein zylindrischer Stab 6 ist an der vorstehenden Wand 5c montiert und erstreckt sich auf diese Weise über der Aussparung 5b parallel zur oberen Oberfläche 5a.
Der Arm des Patienten (Messobjekt) 7 wird auf der oberen Oberfläche 5a der Armablage 5 so platziert, dass sich die Hand des Patienten 8 unterhalb des Stabs 6 befindet und die Handfläche nach oben weist. In dieser Lage kann die Hand 8 ab dem Handgelenk leicht nach unten geneigt sein, so dass sie in der Aussparung 5b liegt. Solange der Patient den Arm 7 nicht absichtlich bewegt, ist er auf diese Weise in der dargestellten Position stabilisiert. Oberhalb des Arms 7 werden auf der oberen Oberfläche 5a durch Anpassung des Gestells 2 drei Pulswellenmesseinheiten (Pulsationserfassungsvorrichtungen) 3 ausgerichtet. Die Pulswellenmesseinheiten 3 messen die Pulswellen jeweils an drei Abschnitten, die in der östlichen Medizin "Sunn", "Kann" und "Syaku" genannt werden.
Die 2A, 2B, 3 und 4 zeigen eine der Pulswellenmesseinheiten 3. Jede einzelne Pulswellenmesseinheit 3 umfasst ein Stützelement 10 und eine vom Stützelement 10 freitragend gestützte Druckmessvorrichtung 80. Wie später beschrieben wird, sind am Stützelement 10 zwei Druckfühler (Gefäßumgebungs-Druckabschnitte oder Subjektumgebungs-Druckabschnitte) 68 und 72 angebracht. Die Druckschenkel 68 und 72 sind in Richtung des Arms des Patienten 7 ausgerichtet und werden gegen diesen gepresst.
Das Stützelement 10 umfasst eine Montageplatte 11, die im Wesentlichen eine rechteckige ebene Platte ist. Wie in 1 gezeigt ist, wird die Montageplatte 11 mit Schrauben 13 an der Halterung 4 befestigt, wobei das Stützelement 10 in einer vertikalen Ebene angeordnet wird. Die Montageplatten 11 der drei Pulswellenmesseinheiten sind zueinander parallel. Wie in 2A, 2B, 3 und 4 dargestellt ist, sind im oberen Teil der Montageplatte 11 zwei Löcher ausgebildet, durch die die Schrauben 13 eingesetzt werden.
Im unteren Teil der Montageplatte 11 ist eine kreisförmige Öffnung vorgesehen. Vier um die Öffnung 14 angebrachte Schrauben 15 befestigen eine erste senkrechte Gleitplatte 16 an der Montageplatte 11. Die erste senkrechte Gleitplatte 16, die im Wesentlichen eine rechteckige ebene Platte ist, ist an der Seite, die der Montageplatte 11 gegenüberliegt, mit einer senkrechten Führungsspur 17 versehen.
An der der Montageplatte 11 gegenüberliegenden Seite der ersten senkrechten Gleitplatte 16 ist eine zweite senkrechte Gleitplatte 18 so angebracht, dass die zweite Gleitplatte 18 bezüglich der ersten Gleitplatte 16 gleiten kann. Die zweite senkrechte Gleitplatte 18 ist im Wesentlichen ebenso eine ebene rechteckige Platte. Zwei parallele Schienen 19 und 20 sind an der der ersten Gleitplatte 16 zugewandten Seite der zweiten Gleitplatte 18 befestigt. Die Schienen 19 und 20 sind in die senkrechte Führungsspur 17 der ersten senkrechten Gleitplatte 16 gesetzt, so dass die zweite senkrechte Gleitplatte 18 entlang der vertikalen oder senkrechten Richtung bezüglich der ersten senkrechten Gleitplatte 16 gleiten kann. Es ist ein Mechanismus vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die ersten und zweiten Gleitplatten 16 und 18 voneinander trennen (nicht dargestellt).
Die Stifte 21 und 22 sind im Raum zwischen den Schienen 19 und 20 angebracht. Der obere Stift 21 ist an der zweiten Gleitplatte 18 befestigt, während der untere Stift 22 an der ersten Gleitplatte 16 befestigt ist. An den beiden Enden einer Schraubenfeder 23 angebrachte Haken sind jeweils an den Stiften 21 und 22 angehängt. Folglich wird die zweite senkrechte Gleitplatte 18 stets nach unten gezogen.
Wie in den 2A und 3 gezeigt ist, ist eine L-förmige Halterung 25 mit Schrauben 24 an der zweiten senkrechten Gleitplatte 18 befestigt, während eine weitere L-förmige Halterung 27 mit Schrauben 26 an der ersten senkrechten Gleitplatte 16 befestigt ist. Das gebogene distale Ende 25a der L-förmigen Halterung 25 steht in 2A nach vorne hervor, während das gebogene distale Ende 27a der Halterung 27 in 2A nach hinten hervorsteht, so dass die Enden 25a und 27a in einer vertikalen Linie einander überlappen.
Die Hülse 29 eines Mikrometerkopfs 28 ist mittels einer Mutter 30 am distalen Ende 25a der L-förmigen Halterung 25 befestigt. Der Aufbau des Mikrometerkopfs 28 ist bekannt und umfasst die Hülse 29, eine Zwinge 31 sowie eine Spindel 32.
Andererseits ist eine kopflose Schraube 34 in das distale Ende 27a der L-förmigen Halterung 27 geschraubt und mittels einer Mutter 35 vorläufig befestigt. Die Spindel 32 des Mikrometerkopfs 28 und die kopflose Schraube 34 werden koaxial ausgerichtet. Da die Schraubenfeder 23 die zweite senkrechte Gleitplatte 18 nach unten zieht, steht die Stirnfläche der Spindel 32 dauerhaft mit der oberen Stirnfläche der Schraube 34 in Kontakt.
Wenn sich die Zwinge 31 des Mikrometerkopfs 28 um ihre eigene Achse dreht, erweitert sich bei diesem Aufbau die Spindel 32, beziehungsweise zieht sich zusammen. Wenn sich die Spindel 32 erweitert, überwindet die zweite Gleitplatte 18 die Kraft der Schraubenfeder 23 und wird angehoben, da die kopflose Schraube 34 an der fixierten ersten Gleitplatte 16 befestigt ist. Wenn sich im Gegensatz hierzu die Spindel 32 zusammenzieht, wird die zweite Gleitplatte 18 in Relation zur ersten Gleitplatte 16 von der Kraft der Schraubenfeder 23 abgesenkt. 7 zeigt die im Vergleich zum Zustand in 2A angehobene zweite Gleitplatte 18. Die Verschiebung der zweiten Gleitplatte 18 kann anhand der Skalen der Zwinge 31 und der Hülse 29 des Mikrometerkopfs 28 in bekannter Weise abgelesen werden.
Zwei hervorstehende Stifte 36 sind an der Seitenfläche der ersten Gleitplatte 16, die dem Mikrometerkopf 28 gegenüberliegt, angebracht. Eine zwischen den Stiften 36 überbrückende schmale Platte 37 ist mit Schrauben 38 an den Stiften 36 befestigt. Die schmale Platte 37 ist in der vertikalen Nut 39a des rechteckigen Halteblocks 39 gehalten, der an der zweiten Gleitplatte 18 angebracht ist. Eine Befestigungsschraube 40 ist in den Halteblock 39 geschraubt und kann so die schmale Platte 37 fest in der vertikalen Nut 39a halten, wenn die Schraube 40 gedreht wird. Nachdem die Höhe der zweiten Gleitplatte 18 mittels des Mikrometerkopfs 28 angepasst wurde, wird im Endeffekt die Höhe beibehalten, indem die Schraube 40 festgezogen wird. Bevor die Höhe der zweiten Gleitplatte 18 mittels des Mikrometerkopfs 28 angepasst wird, ist es notwendig, die Schraube 40 zu lösen, um die schmale Platte 37 vom Halteblock 39 zu lösen.
Wie in den 2B und 3 gezeigt ist, ist eine Verbindungsplatte 42 mittels Schrauben 41 an der Seite der zweiten Gleitplatte 18 befestigt, die der ersten Gleitplatte 16 gegenüberliegt. Die Verbindungsplatte ist in vertikaler Richtung mehr als doppelt so lang als die zweite Gleitplatte 18. Die Verbindungsplatte 42 ist oben und unten mit kreisförmigen Öffnungen versehen.
Eine erste horizontale oder schräge, im Wesentlichen rechteckige, ebene Gleitplatte 44 ist mit Schrauben 45 an der Verbindungsplatte 42 befestigt. Eine horizontale verlaufende Führungsnut 46 ist an der Seite der ersten querverlaufenden Gleitplatte 44, die der Verbindungsplatte 42 gegenüberliegt, angebracht.
An der Seite der ersten querverlaufenden Gleitplatte 44, die der Verbindungsplatte 42 gegenüberliegt, ist eine zweite horizontale oder querverlaufende Gleitplatte 47 so angebracht, dass die zweite querverlaufende Gleitplatte 47 im Verhältnis zur ersten querverlaufenden Gleitplatte 44 gleiten kann. Die zweite querverlaufende Gleitplatte 47 ist im Wesentlichen ebenso eine rechteckige ebene Platte. Zwei parallele Schienen 48 und 49 werden an der der ersten querverlaufenden Gleitplatte 44 zugewandten Seite der zweiten querverlaufenden Gleitplatte 47 befestigt. Die Schienen 48 und 49 werden in die horizontale Führungsnut 46 der ersten querverlaufenden Gleitplatte 44 gesetzt, so dass die zweite querverlaufenden Gleitplatte 47 in Relation zur ersten querverlaufenden Gleitplatte 44 entlang der Querrichtung gleiten kann. Es ist ein Mechanismus vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die ersten und zweiten Gleitplatten 44 und 47 voneinander trennen (nicht dargestellt).
Die Stifte 50 und 51 sind im Raum zwischen den Schienen 48 und 49 angeordnet. Der Stift 50 ist an der zweiten Gleitplatte 47 befestigt, während der andere Stift 51 an der ersten Gleitplatte 44 befestigt ist. An den beiden Enden einer Schraubenfeder 52 angebrachte Haken sind jeweils an den Stiften 51 und 52 angehängt, wodurch die zweite querverlaufende Gleitplatte 47 in 2A stets nach links gezogen wird.
Wie in den 2A und 3 gezeigt ist, ist eine L-förmige Halterung 54 mit Schrauben 53 an der ersten querverlaufenden Gleitplatte 44 befestigt, während eine weitere L-förmige Halterung 56 mit Schrauben 55 an der zweiten querverlaufenden Gleitplatte 47 befestigt ist. Das gebogene distale Ende 54a der L-förmigen Halterung 54 steht in 2A nach vorne hervor, während das gebogene distale Ende 56a der Halterung 56 in 2A nach hinten hervorsteht, so dass die Enden 54a und 56a in einer horizontalen Linie einander überlappen.
Die Hülse 58 eines Mikrometerkopfs (Anpassungsmittel) 57 ist mittels einer Mutter 59 am distalen Ende 54a der L-förmigen Halterung 54 befestigt. Der Mikrometerkopf 57 umfasst die Hülse 58, eine Zwinge 60 und eine Spindel 61, ähnlich dem Mikrometerkopf 28.
Andererseits ist eine kopflose Schraube 63 in das distale Ende 54a der L-förmigen Halterung 54 geschraubt und mittels einer Mutter 64 vorläufig befestigt. Die Spindel 61 des Mikrometerkopfs 57 und die kopflose Schraube 63 sind koaxial ausgerichtet. Da die Schraubenfeder 52 die zweite querverlaufende Gleitplatte 47 in 2A nach links zieht, steht die Stirnfläche der Spindel 61 dauerhaft mit der Stirnfläche der Schraube 63 in Kontakt. Um den Aufbau zu verdeutlichen, ist in 5 die Pulswellenmesseinheit 3 von einer niedrigeren Position aus gezeigt.
Wenn sich die Zwinge 60 des Mikrometerkopfs 57 um ihre eigene Achse dreht, erweitert sich bei diesem Aufbau die Spindel 61, beziehungsweise zieht sich zusammen. Wenn sich die Spindel 61 erweitert, überwindet die zweite Gleitplatte 47 die Kraft der Schraubenfeder 52 und wird nach rechts verschoben. Wenn sich im Gegensatz hierzu die Spindel 61 zusammenzieht, bewegt sich in 2A die zweite Gleitplatte 47 in Bezug zur ersten Gleitplatte 44 durch die Kraft der Schraubenfeder 52 nach links. 7 zeigt die im Vergleich zum Zustand in 2A nach links verschobene zweite Gleitplatte 47. Die Verschiebung der zweiten Gleitplatte 47 kann anhand der Skalen der Zwinge 60 und der Hülse 58 des Mikrometerkopfs 57 abgelesen werden.
Eine rechteckige Aussparung 42a ist am unteren Ende der Verbindungsplatte 42 angebracht, so dass die Skala des Mikrometerkopfs 57 durch die Aussparung 42a eingesehen werden kann. Wie in 2A gezeigt ist, ist eine gebogene erste Druckplatte 65 an der rechten Seitenfläche und der unteren Stirnfläche der Verbindungsplatte 42 befestigt. Die erste Druckplatte 65 umfasst einen an der rechten Seitenfläche der Verbindungsplatte 42 befestigten vertikalen Abschnitt 66, einen vom unteren Ende der Verbindungsplatte 42 senkrecht umgebogenen horizontalen Abschnitt, sowie einen vom horizontalen Abschnitt 67 schräg nach unten gebogenen ersten Druckschenkel 68. Wie in 3 gezeigt ist, ist der horizontale Abschnitt 67 an der unteren Stirnfläche der Verbindungsplatte 42 befestigt, wobei der untere Endabschnitt des ersten Druckschenkels 68 gebogen ist und nach unten weist.
Zudem ist eine zweite Druckplatte 70 mittels Schrauben 69 an der zweiten schrägen Gleitplatte 47 befestigt. Die zweite Druckplatte 70 umfasst einen ebenen Montageabschnitt 71, der in 2A an der Vorderfläche der zweiten schrägen Gleitplatte 47 befestigt ist, sowie einen flachen zweiten Druckschenkel 72, der senkrecht zum Montierabschnitt 71 gebogen ist. Der untere Abschnitt des zweiten Druckschenkels 72 ist breiter als der obere Abschnitt und liegt dem ersten Druckschenkel 68 gegenüber. Der untere Endabschnitt des zweiten Druckschenkels 68 ist schräg nach unten gebogen. Da die zweite schräge Gleitplatte 47 in Bezug zur ersten schrägen Gleitplatte 44 wie oben beschrieben quer bewegt wird, wird der Abstand zwischen den Druckschenkeln 68 und 72 angepasst.
Wie in 2A gezeigt ist, können die Druckschenkel 68 und 72 die Haut des Arms des Patienten 7 berühren, insbesondere beide Seiten der Speichenar terie (Messobjekt) 100. 2A zeigt einen Querschnitt des Arms 7, um die Speiche 101, die Elle 102, die Sehne des Brachioradialis 103 und die Sehne des Flexor Carpi Radialis 104 deutlich zu veranschaulichen. Der erste Schenkel 68 drückt auf die weichere oder elastischere Stelle zwischen der Speichenarterie 100 und der Sehne des Flexor Carpi Radialis 104, während der zweite Schenkel 72 auf die weichere oder elastischere Stelle zwischen der Speichenarterie 100 und der Sehne des Brachioradialis 103 drückt. Da in den oberflächlichen Abschnitten des Organismus die Umgebung der Blutgefäße und Sehnen weniger elastisch ist und andere Stellen größere Elastizität besitzen, pressen die Druckschenkel 68 und 72 auf die weicheren Stellen.
Die Strukturelemente des Stützelements 10, etwa die Montageplatte 11, die ersten und zweiten senkrechten Gleitplatten 16 und 18, die Verbindungsplatte 42, die ersten und zweiten querverlaufenden Gleitplatten 44 und 47 sowie die ersten und zweiten Druckplatten 65 und 70 sind aus Metall gefertigt. Diese Elemente können jedoch auch aus einem anderen Material, etwa Hartkunststoffen, gefertigt werden, solange das Material härter ist als das Blutgefäß oder das Messobjekt (bei dieser Ausführungsform die Speichenarterie).
Der horizontale Abschnitt 67 der ersten Druckplatte 65 stützt eine Druckmessvorrichtung 80, die einen Träger 81 umfasst, der freitragend vom horizontalen Abschnitt 67 gestützt wird, sowie am Träger 81 angebrachte piezoelektrische Elemente (Pulsationsmesssensoren oder Drucksensoren) 82. Der Träger 81 ist im Wesentlichen L-förmig aufgebaut und umfasst einen flächig gelagerten Abschnitt 85, der ein am horizontalen Abschnitt befestigter, proximaler Abschnitt ist; und einen Kontaktabschnitt (Gefäßdruckabschnitt oder Messobjekt-Druckabschnitt) 86, der senkrecht zum gelagerten Abschnitt 85 gebogen ist. Die Mitte des gelagerten Abschnitts 85 des Trägers 81 ist am horizontalen Abschnitt 67 mittels eines Bolzens 83 und einer Mutter 84 befestigt, während das Ende des gelagerten Abschnitts 85 zwischen einer Klemmplatte 84a und dem horizontalen Abschnitt 67 geklemmt ist, die aneinander befestigt sind.
Der Kontaktabschnitt 86 befindet sich im Raum zwischen den ersten und zweiten Fühlern 68 und 72. Anders ausgedrückt sind die Druckschenkel 68 und 72 an beiden Seiten des Kontaktabschnitts 86 angebracht. Das distale Ende des Kontaktabschnitts 86 weist nach unten und kann die Haut über der Speichenarterie 100 des Arms des Patienten 7 berühren. Das distale Ende des Kontaktabschnitts 86 liegt höher als die distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72. Dies liegt daran, dass das distale Ende des Kontaktabschnitts 86 hinter den distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72 liegt. Wenn der Träger 81 nicht beansprucht wird, sollte das distale Ende des Kontaktabschnitts 86 0,5 bis 2 mm, besser noch höher, als die distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72 liegen.
Wie in 6A gezeigt ist, ist der distale Endabschnitt des gelagerten Abschnitts 85 des Trägers 81 dünner als die anderen Abschnitte. Dieser Abschnitt wird im Folgenden als dünnerer Abschnitt 87 bezeichnet. Wie in den 6B und 6C gezeigt ist, werden vom dünneren Abschnitt 87 und vom Kontaktabschnitt 86 drei parallele Trennfugen 88 gebildet. Daher ist sowohl der dünnere Abschnitt 87 als auch der Kontaktabschnitt 86 in vier Teile unterteilt. Vier piezoelektrische Elemente 82 sind jeweils an der oberen Oberfläche der vier dünneren Abschnitte 87 angebracht. Genauer ist jedes piezoelektrische Element 82 entlang der Längsrichtung des Trägers 81 länger als der dünnere Abschnitt 87 und ist vollständig am entsprechenden dünneren Abschnitt 87 und teilweise am gelagerten Abschnitt 85 angebracht. Außerdem ist in den 6A und 6C eine Öffnung 90 zur Einführung des obenerwähnten Bolzens dargestellt.
Bei einem solchen Aufbau verändert sich die Beanspruchung der vier Kontaktabschnitte 86 entsprechend der Pulsation der Speichenarterie 100. Die unterschiedliche Beanspruchung wird über den entsprechenden dünneren Abschnitt 87 auf jedes piezoelektrische Element 82 übertragen. Jedes piezoelektrische Element 82 gibt ein Pulswellensignal (Pulsationssignal) aus, das gleich der Spannung ist, die sich entsprechend der variierenden Beanspruchung verändert. Der gelagerte Abschnitt 85 des Trägers 81 ist mit vier Verstärkungseinheiten 89 versehen. Das Pulswellensignal von jedem piezoelektrischen Element 82 wird der entsprechenden Verstärkungseinheit 89 zur Verstärkung bereitgestellt, und das verstärkte Signal wird von der Einheit 89 ausgegeben.
Verständlicherweise ist der Träger 81 jeder Pulswellenmesseinheit 3 mit vier Kontaktabschnitten 86 versehen, die in Intervallen entlang der Speichenarterie 100 angeordnet sind. Folglich misst jede Pulswellenmesseinheit 3 die Pulswellen an vier Punkten des Arms des Patienten 7. Da die Pulswellenmessvorrichtung 1 drei Pulswellenmesseinheiten 3 umfasst, misst die gesamte Pulswellenmessvorrichtung 1 an zwölf Punkten.
18 zeigt eine Ausgangsschaltung "a", bei dem die Ausgangssignale von den piezoelektrischen Elementen 82 verstärkt werden. Die Ausgangsschaltung a besteht aus vier Verstärkern OP1 bis OP4, die jeweils in den Verstärkungseinheiten 89 enthalten sind. Bei jedem der Operationsverstärker OP1 bis OP4 ist der negative Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss verbunden, so dass jeder Operationsverstärker als Spannungsfolger arbeitet. Die piezoelektrischen Elemente 82 sind mit dem positiven Eingangsanschluss der Operationsverstärker OP1 bis OP4 und mit Masse verbunden. Der Eingangswiderstand der Operationsverstärker OP1 bis OP4 beträgt zwischen 10⁸ und 10¹² Ohm. Ein solch hoher Eingangswiderstand kann von den Operationsverstärkern verwirklicht werden, da sie MOSFETs oder dergleichen sind. Falls andere Operationsverstärker mit nur geringem Eingangswiderstand verwendet werden, werden die Ausgangssignale der Operationsverstärker nicht analysiert, da der vom piezoelektrischen Element 82 erzeugte Strom zu schwach ist. Da jedoch die Operationsverstärker OP1 bis OP4 einen hohen Eingangswiderstand besitzen, können die Ausgangssignale analysiert werden. In einem Experiment betrug die Spannungsamplitude des Ausgangsanschlusses der Operationsverstärker OP1 bis OP4 jeweils etwa 0.15 Volt, wie in 19 gezeigt ist.
Die Ausgangssignale der Operationsverstärker OP1 bis OP4 werden einem externen Analog-Digital-Wandler bereitgestellt (nicht dargestellt) und in digitale Signale umgewandelt. Die digitalen Signale werden einem (nicht gezeigten) Computer bereitgestellt. Die in 18 gezeigte Ausgangsschaltung a ist im Träger 81 für jede einzelne Pulswellenmesseinheit 3 vorgesehen. Daher sind in der gesamten Vorrichtung 1 für drei Pulswellenmesseinheiten 3 drei Ausgangsschaltungen a vorgesehen. Der Gleichrichter umfasst 12 Kanäle für die Operationsverstärker OP1 bis OP4 der drei Messeinheiten 3 und wandelt die Signale über zwölf Kanäle. Der Computer arbeitet bezüg lich der über die zwölf Kanäle gelieferten Signale auf der Grundlage eines Diagnoseprogramms, um den physiologischen Zustand des Patienten zu diagnostizieren.
Da bei der obenbeschriebenen Druckmessvorrichtung 80 die piezoelektrischen Elemente 82 an den dünneren Abschnitten des Trägers 81 befestigt sind, ist die an den piezoelektrischen Elementen 82 entsprechend der variierenden Beanspruchung erfolgende Umwandlung größer, als wenn die piezoelektrischen Elemente 82 an anderen Abschnitten befestigt wären. Daher ist die auf die piezoelektrischen Elemente 82 ausgeübte Beanspruchung groß, wodurch die Messgenauigkeit gesteigert werden kann. Jedes der piezoelektrischen Elemente 82 ist entlang der Längsrichtung des Trägers 81 länger als der dünnere Abschnitt 87 und ist vollständig am entsprechenden dünneren Abschnitt 87 und teilweise am gelagerten Abschnitt 85 angebracht. Da die piezoelektrischen Elemente 82 lang sind und teilweise am gelagerten Abschnitt 85 angebracht sind, ist die in jedem piezoelektrischen Element 82 gespeicherte Verformungsarbeit bei Beanspruchung des Trägers 81 groß.
Bei einer typischen herkömmlichen Druckmessvorrichtung mit Kragträger ist das piezoelektrische Element lediglich an der Umgebung des distalen Endes des Kragträgers (Umgebung der Kontaktabschnitte 86, bei dieser Ausführungsform etwa die dünneren Abschnitte 87) angebracht, da die Krümmung am distalen Ende am größten ist. Das piezoelektrische Element sollte jedoch in der Umgebung des Endes klein sein. Daher wird darin weniger Verformungsarbeit gespeichert und es fließt lediglich ein sehr geringer Strom. Obwohl ferner ein piezoelektrisches Element hohe Spannungen abgeben kann, erzeugt es wenig Strom. Dementsprechend ist die Ausgangsspannung (das Signal) beim Stand der Technik schwierig zu erfassen und zu analysieren.
Da im Gegensatz hierzu bei obenbeschriebenen Druckmessvorrichtung 80 viel Verformungsarbeit im piezoelektrische Element 82 gespeichert werden kann, ist der vom piezoelektrischen Element 82 erzeugte Strom größer ist als bei herkömmlichen Vorrichtungen. Daher kann die Amplitude des Ausgangssignals vergrößert werden. Die obenbeschriebene Ausgangsschaltung mit hohem Eingangswiderstand kann den Vorteil weiter verstärken.
Bei der abgebildeten Ausführungsform ist das piezoelektrische Element 82 entlang der Längsrichtung des Trägers 81 vollständig am entsprechenden dünneren Abschnitt 87 und teilweise am gelagerten Abschnitt 85 angebracht. In einer Variante kann jedoch das piezoelektrische Element 82 vollständig am entsprechenden dünneren Abschnitt 87 und teilweise an den Kontaktabschnitten 86 angebracht sein. Bei einer weiteren Variante kann das piezoelektrische Element 82 vollständig am entsprechenden dünneren Abschnitt 87, teilweise am gelagerten Anschnitt 85 und teilweise am Kontaktabschnitt 86 angebracht sein.
Um viel Verformungsarbeit zu speichern, ist es vorteilhaft, wenn die Fläche des piezoelektrischen Elements 82 groß ist. Wenn die Fläche des piezoelektrischen Elements 82 jedoch groß ist, ist die elektrostatische Kapazität groß, wodurch sich die Messgenauigkeit verringert. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Fläche des piezoelektrischen Elements 82 zwischen 130 und 150% der Fläche des entsprechenden dünneren Abschnitts 87 beträgt. Die zusätzliche Fläche des piezoelektrischen Elements 82, die vom entsprechenden dünneren Abschnitt 87 herausragt, beträgt daher vorzugsweise zwischen 30 und 50% der Fläche des entsprechenden dünneren Abschnitts 87.
20 ist eine Querschnittsansicht der Druckmessvorrichtung längs der Linie XX-XX in 6A. Wie in 20 gezeigt ist, entspricht die Dicke Ts des dünneren Abschnitts 87 des Trägers 81 im Wesentlichen der Dicke Tp des piezoelektrischen Elements 82. Der Grund hierfür wird im Folgenden erläutert.
In 21 ist eine Variation des elektromechanischen Kopplungsfaktors des piezoelektrischen Elements 82 in Relation zur relativen Dicke (Ts/(Ts + Tp)) des dünneren Abschnitts 87 (Stützschicht für das piezoelektrische Element 82) gezeigt, wenn der Träger 81 aus Phosphorbronze und das piezoelektrische Element 82 aus einem keramischen Material besteht. Der elektromechanische Kopplungsfaktor ist ein Faktor, der den elektromechanischen Konversionswirkungsgrad in der Druckmessvorrichtung 80 angibt, genauer ist er die Quadratwurzel des Verhältnisses von elektrisch erzeugter Energie zu gegebener mechanischer Energie. Obwohl das in 21 dargestellte Ergebnis erzielt wurde, als der Träger 81 aus Phosphorbronze bestand, wurden ähnliche Resultate erzielt, wenn für den Träger 81 andere Materialien verwendet wurden. Folglich ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf einen Träger aus Phosphorbronze zu beschränken.
Wie 21 deutlich zeigt, erreichte der elektromechanische Kopplungsfaktor sein Maximum, als die relative Dicke ungefähr 20% betrug, und sank bei einer relativen Dicke über 20% allmählich ab. Als die relative Dicke ungefähr 60% betrug, war der elektromechanische Kopplungsfaktor gleich demjenigen, als die relative Dicke bzw. die Dicke Ts des dünneren Abschnitts 87 gleich 0 war ("Ts gleich 0" heißt, dass nur das piezoelektrische Element den Kontaktabschnitt 86 unterstützt hat). Als die relative Dicke mehr als 60% betrug, nahm der elektromechanische Kopplungsfaktor linear ab. Aus dem Resultat des Experiments geht hervor, dass die relative Dicke des dünneren Abschnitts 87 vorzugsweise gleich oder kleiner als 60% ist. Noch besser ist es, wenn die relative Dicke des dünneren Abschnitts 87 etwa 20% beträgt, um den elektromechanischen Kopplungsfaktor und den Konversionswirkungsgrad des piezoelektrischen Elements 82 zu erhöhen. Es wird angenommen, dass der Grund für das Ergebnis wohl darin besteht, dass dann, wenn die Querschnittsfläche des dünneren Abschnitts 87 groß ist, darin viel Verformungsarbeit gespeichert wird, so dass der elektromechanische Konversionswirkungsgrad sinkt.
Andererseits ist es möglich, dass die Kontaktabschnitte 86 lediglich von den piezoelektrischen Elementen und nicht von den dünneren Abschnitten 87 des Trägers 81 unterstützt werden. In diesem Fall ist es theoretisch möglich, dass der Konversionswirkungsgrad steigt, da die gegebene Verformungsarbeit in den piezoelektrischen Elementen akkumuliert werden kann. Aufgrund verschiedener Faktoren, wie z. B. der Akkumulationsgeschwindigkeit der Verformungsarbeit und der Schwingungsdämpfung, sind die piezoelektrischen Elemente 82 vorzugsweise wie in dieser Ausführungsform am Träger 81 befestigt.
Daher ist klar, dass die piezoelektrischen Elemente 82 vorzugsweise auf dem jeweiligen Träger 81 montiert sind und das Verhältnis der Querschnittsfläche des Trägers 81 zur Gesamtquerschnittsfläche des Trägers 81 und der piezoelektrischen Elemente 82 vorzugsweise gleich oder kleiner als 60% ist, um die Amplitude des Ausgangssignals zu erhöhen.
1-2. GEBRAUCH DER PULSWELLENMESSVORRICHTUNG DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird der Gebrauch der Pulswellenmessvorrichtung 1 der Ausführungsform beschrieben. Vor der Benutzung werden die zweite senkrechte Gleitplatte 18 und die daran aufgehängten Elemente durch Bedienung des Mikrometerkopfs 28 angehoben und der Abstand der Druckschenkel 68 und 72 wird durch Bedienung des Mikrometerkopfs 57 vergrößert.
Zunächst wird der Arm des Patienten 7 wie in 1 dargestellt gelagert, dann werden drei Pulswellenmesseinheiten 3 durch Anpassung des Gestells 2 ungefähr über Sunn, Kann und Syaku des Arms 7 ausgerichtet. Gleichzeitig werden die vier Kontaktabschnitte 86 jeder Pulswellenmesseinheit 3 entlang einer Richtung unmittelbar über der Speichenarterie 100 des Patienten angeordnet.
Als nächstes wird der Mikrometerkopf 28 so eingestellt, dass sich die Spindel 32 zusammenzieht, um die zweite senkrechte Gleitplatte 18 abzusenken. Gleichzeitig wird die an der zweiten senkrechten Gleitplatte 18 aufgehängte Montageplatte 42 abgesenkt, wobei die Druckschenkel 68 und 72 und die Kontaktabschnitte 86 in Kontakt mit der Haut des Arms des Patienten 7 treten. Der Mikrometerkopf 28 wird gedreht, bis der Druckschenkel 68 die weichere Stelle zwischen der Speichenarterie 100 und der Sehne des Flexor Carpi Radialis 104 bis zu einer voreingestellten Tiefe niederdrückt.
Daraufhin wird der Mikrometerkopf 57 bedient, so dass sich die Spindel 61 zurückzieht, um den zweiten Druckschenkel 72 dem ersten Druckschenkel 68 anzunähern. Wenn der zweite Druckschenkel 72 die weichere Stelle zwischen der Speichenarterie 100 und der Sehne des Brachioradialis 103 erreicht und diese niederdrückt, wird der Mikrometerkopf 57 nicht weiterge dreht, so dass die Bewegung des zweiten Druckschenkels 72 gestoppt wird. In 7 ist der zweite Druckschenkel 72 vor der Annäherung mit durchgezogenen Linien dargestellt, während der Schenkel 72 nach der Annäherung mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Kontaktabschnitte 86 werden entsprechend der obenbeschriebenen Art und Weise auf der Haut über der Speichenarterie 100 ausgerichtet, so dass die Pulswellen an zwölf Punkten entsprechend den Ausgangssignalen von zwölf piezoelektrischen Elementen 82 ausgewertet werden.
Da der zweite Druckschenkel 72 bezüglich des ersten Druckschenkels 68 bewegt werden kann, können wie oben beschrieben beide Druckschenkel 68 und 72 die elastischeren oder weicheren Stellen seitlich der Speichenarterie 100 niederdrücken, wobei die vier Kontaktabschnitte 86 jeder Druckmessvorrichtung 80 leicht auf der Haut über der Speichenarterie 100 ausgerichtet werden können. Da ferner die distalen Enden der Kontaktabschnitte 86 höher liegen als die distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72, kann die Speichenarterie 100, die unflexibler oder härter als andere Gewebearten ist, leicht zwischen den Druckschenkeln 68 und 72 positioniert werden. Mit anderen Worten, die zwölf Kontaktabschnitte 86 der drei Druckmessvorrichtungen 80 können leicht auf der Haut über der Speichenarterie 100 positioniert werden, wobei der Patient bei der Ausführungsform seinen Arm 7 nicht bewegen muss und der Diagnostiker sich nicht um die Stützelemente 10 kümmern muss.
Falls eine Druckmessvorrichtung in herkömmlicher Weise mittels Manschette auf die Oberfläche des Organismus gepresst wird, werden nicht nur das Blutgefäß, sondern auch der Muskel und die umliegenden Gewebe flachgedrückt, so dass es schwierig ist, den anfänglichen Druck auf das Blutgefäß anzupassen. Da bei dieser Ausführungsform jedoch zwei feste Druckschenkel 68 und 72 die weicheren Stellen an den Seiten der Speichenarterie 100 nach unten drücken, lässt sich der von den Kontaktabschnitten 86 der Druckmessvorrichtung 80 anfangs ausgeübte Druck auf die Speichenarterie 100 leicht anpassen. Die Kontaktabschnitte 86, die die Beanspruchung auf die piezoelektrischen Elemente 82 übertragen, werden durch Bedienung des Mikrometerkopfes 28 zur Änderung des anfänglichen Drucks auf die Speichenarterie 100 verwendet.
Nach Abschluss der Diagnose bei einer Tiefe, bei der die Druckschenkel 68 und 72 gestoppt wurden, werden die Druckschenkel 68 und 72 sowie die Kontaktabschnitte 86 durch erneute Bedienung des Mikrometerkopfs 28 noch weiter abgesenkt, wobei sich der anfängliche Druck auf die Speichenarterie 100 ändert. Da sich die Blutpulswellenkenngröße abhängig vom anfänglichen Druck auf das gemessene Blutgefäß verändert, wie in den 22A bis 22C gezeigt ist, kann der physiologische Zustand des Patienten genauer diagnostiziert werden. Während 7 die leicht abgesenkten Druckschenkel 68 und 72 sowie die Kontaktabschnitte 86 zeigt, sind sie in 2A weit abgesenkt dargestellt.
Werden die Kontaktabschnitte 86 abgesenkt, wird der anfänglich auf die Arterie durch die Druckmessvorrichtung 80 ausgeübte Druck gesteigert. Wenn jedoch die Kontaktabschnitte 86 nur leicht abgesenkt werden, wird die Haut von den Druckschenkeln 68 und 72 gestrafft, so dass sich die in 8 dargestellte Spannung T leicht ändert. Der von der Druckmessvorrichtung 80 gemessene Druck hängt nicht nur vom inneren Druck D, sondern auch von der Hautspannung T ab. Daher wird der anfängliche Druck auf die Speichenarterie 100 nicht exakt und eindeutig kontrolliert.
9 zeigt einen Graphen, der den Zusammenhang zwischen der Hautspannung T und der Vertikalverschiebung der Druckschenkel 68 und 72 bei konstantem Abstand zwischen den Druckschenkeln 68 und 72 darstellt. Die Abszisse in 9 kennzeichnet den absoluten Wert der Abwärtsverschiebung des ersten Druckschenkels 68, wobei die Position, an der der erste Druckschenkel 68 das erste Mal die Haut berührt, als Nullpunkt festgelegt ist. Wie 9 zeigt, nimmt die Hautspannung T entsprechend dem Anstieg des anfänglichen Drucks durch die Abwärtsbewegung des ersten Druckschenkels 68 und der Kontaktabschnitte 86 zu.
Dementsprechend ist es im Voraus vorteilhaft, die Korrelation zwischen der Hautspannung T und der Vertikalverschiebung der Druckschenkel 68 und 72 zu untersuchen, wenn der Abstand zwischen den Druckschenkeln 68 und 72 konstant ist. Ersatzweise ist es im Voraus vorteilhaft, die Korrelation zwischen der Hautspannung T und dem Abstand der Druckschenkel 68 und 72 zu untersuchen, wenn die Vertikalverschiebung der Druckschenkel 68 und 72 konstant ist. Folglich ist es möglich, den Abstand zwischen den Druckschenkeln 68 und 72 durch Bedienung des Mikrometerkopfs 57 auf der Grundlage irgendwelcher Ergebnisse der obigen Untersuchungen anzupassen, wodurch der Einfluss der Hautspannung T ausgeklammert wird, d. h. die Hautspannung T wird an jedem untersuchten Punkt konstant gemacht. Aufgrund der Untersuchung und der Anpassung kann der anfänglich auf die Speichenarterie 100 ausgeübte Druck exakt an erstrebte Werte angepasst werden. Die Anpassung des anfänglichen Drucks wird bei allen drei Pulswellenmesseinheiten 3 vorgenommen. Unter dem angepassten Druck werden die Pulswellen an zwölf Punkten erneut entsprechend dem Ausgangssignal der zwölf piezoelektrischen Elemente 82 ausgewertet.
Entsprechend der traditionellen Blutpulswellenuntersuchung in der östlichen Medizin wird der physiologische Zustand eines Patienten anhand von mehr als zehn durch quantitative oder qualitative Analysen erlangte Pulswellenkenngrößen ermittelt. Zudem sollte der Diagnostiker in diesem Bereich die individuellen Eigenschaften des Patienten zur Diagnose in Betracht ziehen. Wenn zum Beispiel die Speichenarterie eines Patienten die spezielle Eigenschaft besitzt, dass ein Druckniveau in der Speichenarterie so lange vorliegt, wie eine große Druckmenge von außen auf das Handgelenk angewandt wird, muss der Diagnostiker die Wellenform des Patienten in Anbetracht seiner Eigenheit ermitteln. Daher war es für ungeübte Diagnostiker bei der herkömmlichen Finger-Berührungs-Methode schwierig, die Eigenheiten des Patienten zu ermitteln.
Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt jedoch darin, dass der Diagnostiker die physiologischen Eigenschaften des Patienten quantitativ und qualitativ erlangen kann, da der anfängliche Druck leicht angepasst werden kann. Obwohl spezielle Diagnostiker anhand ihres Gespürs herkömmlicherweise solche physiologischen Eigenschaften angenommen haben, können die physiologischen Eigenschaften anhand der Ausführungsform objektiv erlangt werden. Daher ermöglicht die Ausführungsform, die Belastung des Diagnostikers zu verringern, und trägt zur Weitergabe der Technik der Pulswellendiagnose bei.
1-3. VARIANTEN DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In der ersten Ausführungsform wird die zweite querverlaufende Gleitplatte 47 im Verhältnis zur ersten querverlaufenden Gleitplatte 44 mittels Bedienung des Mikrometerkopfs 57 bewegt, so dass der zweite Druckschenkel 72 sich im Verhältnis zum ersten Druckschenkel 68 bewegt. Umgekehrt können die Druckschenkel 68 und 72 in einer Abwandlung auch so konstruiert sein, dass sich der erste Druckschenkel 68 im Verhältnis zum festen zweiten Druckschenkel 72 bewegen lässt. Außerdem können beide Druckschenkel 68 und 72 auch so konstruiert sein, dass sie sich anders bewegen können. Diese Abwandlungen können auch bei der zweiten bis vierten Ausführungsform angewandt werden, die später beschrieben werden.
Statt der piezoelektrischen Elemente 82 können auch andere Drucksensoren, wie z. B. Dehnungsmessstreifen, verwendet werden.
In der ersten Ausführungsform ist der Träger 81 freitragend unterstützt. Solange jedoch eine eindeutige Beziehung zwischen der Beanspruchung jedes Kontaktabschnitts 86 und dem Druck in den Drucksensoren besteht, können auch andere Unterstützungsarten für den Träger, wie z. B. eine einfache Trägerart, verwendet werden.
2. ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
2-1. AUFBAU UND FUNKTION DER PULSWELLENMESSVORRICHTUNG DER ZWEITEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 10 zeigt wichtige Teile der Pulswellenmessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Pulswellenmessvorrichtung enthält ebenfalls drei Pulswellenmesseinheiten 3, die denjenigen der ersten Ausführungsform nahezu entsprechen, wobei jede der Pulswellenmesseinheiten 3 das Stützelement 10 umfasst. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Art der am Stützelement 10 vorgesehenen Pulsationsmesssensoren. Die Bauelemente, die der ersten Ausführungsform entsprechen, sind in 10 nicht dargestellt.
Wie in 10 gezeigt ist, ist ein Träger 110 am horizontalen Abschnitt 67 der ersten Druckplatte 65 im Stützelement 10 genauso angebracht, wie der Träger 81 in der ersten Ausführungsform. Der Träger 110 umfasst einen flächig gelagerten Abschnitt 111, der ein am horizontalen Abschnitt 67 befestigter proximaler Abschnitt ist; und einen gebogenen Abschnitt 112, der senkrecht vom gelagerten Abschnitt 111 weggebogen ist. Entsprechend dem Träger 81 der ersten Ausführungsform (siehe 6B und 6C) ist der Träger 110 in vier Teile gegliedert, so dass tatsächlich mehrere (vier) gebogene Abschnitte vorgesehen sind.
Die gebogenen Abschnitte 112 des Trägers 110 befinden sich im Raum zwischen den ersten und zweiten Schenkeln 68 und 72. Mit anderen Worten, die Druckschenkel 68 und 72 sind an beiden Seiten der gebogenen Abschnitte 112 angebracht. Die distalen Enden der gebogenen Abschnitte 112 sind nach unten gerichtet. Die distalen Enden der gebogenen Abschnitte 112 sind jeweils mit feststehenden optischen Pulsationsmesssensoren 113 versehen. Die optischen Pulsationsmesssensoren 113 können die Haut des Arms des Patienten 7 über der Speichenarterie 100 berühren. Die optischen Pulsationsmesssensoren 113 liegen höher als die distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72. Das heißt, die optischen Pulsationsmesssensoren 113 sind von den distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72 zurückgesetzt. Wenn der Träger 81 nicht beansprucht wird, liegen die optischen Pulsationsmesssensoren 113 vorzugsweise 0,5 bis 2 mm, besser noch 0,9 bis 1,1 mm, höher als die distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72.
Wenn bei einem solchen Aufbau der Mikrometerkopf 27 (siehe 2A und dergleichen) zur Absenkung des Trägers 110 bedient wird, können die optischen Pulsationsmesssensoren 113 auf den gebogenen Abschnitten 112 des Trägers 110 gegen die Haut über der Speichenarterie 100 gedrückt werden, so dass auf die Speichenarterie 100 ein anfänglicher Druck ausgeübt wird. Folglich wirken die gebogenen Abschnitte 112 und die optischen Pulsationsmesssensoren 113 zusammen, um Gefäßdruckabschnitte oder Subjektdruckabschnitte zu bilden.
Jeder der optischen Pulsationsmesssensoren 113 umfasst ein lichtemittierendes Element (Emissionsmittel) 113a und ein lichtempfangendes Element (Empfangsmittel) 113b. Das lichtemittierende Element 113a und das lichtempfangende Element 113b können die Haut über der Speichenarterie 100 berühren, und während das lichtemittierende Element Lichtstrahlen in Richtung der Speichenarterie 100 absondert, empfängt das lichtempfangende Element die von der Speichenarterie 100 reflektierten Strahlen.
Jedes der lichteabsorbierenden Elemente gibt ein Pulswellensignal (Pulsationssignal) entsprechend der empfangenen Lichtstärke aus. Die Pulswellensignale werden von einem (nicht dargestellten) Verstärker verstärkt und von einem externen Analog-Digital-Wandler mit zwölf Kanälen in digitale Signale umgewandelt. Die digitalen Signale werden einem (nicht gezeigten) Computer bereitgestellt. Der Computer arbeitet bezüglich der über die zwölf Kanäle gelieferten Signale auf der Grundlage eines Diagnoseprogramms, um den physiologischen Zustand des Patienten zu diagnostizieren.
Im Folgenden wird das Prinzip der Pulswellenmessung mittels optischer Pulsationsmesssensoren 113 beschrieben.
Wenn Lichtstrahlen durch ein dünnes Material dringen, nimmt die Lichtstärke des durchdringenden Lichts im Vergleich zur Intensität des einfallenden Lichts um einen Wert ab, der proportional zu Materialdichte und Materialdicke ist. Dieses Phänomen ist als Lambert-Beer-Gesetz wohlbekannt.
Mit Bezug auf die 11A und 11B wird das Lambert-Beer-Gesetz nun näher erläutert. Wie in 11A gezeigt ist, besteht ein Zusammenhang zwischen der Intensität I_in des eintretenden Lichts und der Intensität I_out des austretenden Lichts, der in der folgenden Gleichung ausgedrückt werden kann. Iout/Iin = 1 – kCΔL (1)wobei C der Dichte des Materials M, ΔL seiner Dicke und k seinem linearen Absorptionskoeffizienten entsprechen.
Wenn die Materialdicke fünfmal größer ist (siehe 11B), kann der Zu sammenhang der Gleichung (1) in folgende Gleichung umformuliert werden. Iout/Iin = (1 – kCΔL)5 (2)
Wenn die austretende Lichtintensität I_out entsprechend dem in 11A dargestellten Fall gleich 9 ist, während die eintretende Lichtintensität I_in gleich 10 ist, ist gemäß Gleichung (2) die austretende Lichtstärke I_out gleich 5,9, während die eintretende Lichtstärke I_in entsprechend dem in 11B dargestellten Fall gleich 10 ist, da I_out/I_in gleich 0,9⁵ ist.
Durch Integration von Gleichung (1) kann der Zusammenhang zwischen der eintretenden Lichtintensität I_in und der nach einer Strecke L austretenden Lichtstärke I_out mittels der nächsten Gleichung formuliert werden. log(Iout/Iin) = –kCL (3)
Gleichung (3) kann ferner in die folgende Gleichung umgeschrieben werden. Iout = Iin × exp(–kCL) (4)
Wie aus den obigen Gleichungen deutlich wird, ist es möglich, die Dichteänderung des Materials M durch Messung der Abweichung der austretenden Lichtintensität I_out abzuschätzen, wenn eintretende Lichtstärke I_in, Absorptionskoeffizient K und Strecke L konstant sind. Umgekehrt ist es mit demselben Prinzip möglich, die Dichteänderung des Materials M durch Messung der Intensitätsänderung des reflektierten Lichts abzuschätzen. Wenn das Material M Blut ist, entspricht die Messung der Dichteveränderung der Messung der Blutpulswelle oder der Pulsationsmessung.
12 zeigt einen Graphen, der eine Änderung der Lichtabsorption im Zeitverlauf darstellt, wenn Außenlicht in einen Teil des menschlichen Körpers eindringt, der Blutgefäßen enthält. In 12 variiert die Lichtabsorption I₁ an einer Arterie, während die Lichtabsorption I₂ an den Geweben konstant ist, da sich die Gewebedichte nicht verändert. Zudem ist die Lichtabsorption I₃ an Venen konstant, da an Venen weder Pulsation noch Dichteveränderung auftreten.
13 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel für die Blutdruckverteilung in verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers darstellt. Anhand 13 wird verständlich, dass die Blutpulsation bei wachsender Entfernung vom Herzen abnimmt und an Venen gänzlich verschwindet. Wie in 12 gezeigt ist, verändert sich andererseits die Lichtabsorption I₄ an Arterien, wenn sich die Blutdichte entsprechend der Blutpulsation verändert. Wenn dementsprechend Licht in die Blutgefäße, wie z. B. in die Speichenarterie 100, dringt, wird die Messung der Intensität des emittierten oder reflektierten Lichts durch die Lichtabsorption I₁ bis I₄ beeinflusst. Wenn die Summe der Lichtabsorption I₅ an einer Vene und die Lichtabsorption I₄ an einer Arterie als 100% angenommen wird, beträgt der Quotient der Lichtabsorption I₄ an einer Arterie zwischen 1 und 2% und der Quotient der Lichtabsorption I₅ zwischen 98 und 99%.
Entsprechend dem obenbeschriebenen Prinzip empfangen die optischen Pulsationsmesssensoren 113 die von der Speichenarterie 100 und ihrer Umgebung reflektierten Lichtstrahlen, wodurch sie die Blutpulswelle ermitteln. Da zudem die Druckschenkel 68 und 72 die elastischeren oder weicheren Stellen an den Seiten der Speichenarterie 100 niederdrücken können, können vier optische Pulsationsmesssensoren 113 jeder Druckmessvorrichtung 80 leicht auf der Haut über der Speichenarterie 100 positioniert werden. Da zudem die distalen Enden der optischen Pulsationsmesssensoren 113 oberhalb der distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72 liegen, kann die Speichenarterie 100, die weniger flexibel ist oder härter ist als andere Gewebe, leicht zwischen den Druckschenkeln 68 und 72 positioniert werden. Mit anderen Worten, es können zwölf optische Pulsationsmesssensoren 113 der drei Pulswellenmessvorrichtungen 80 leicht auf der Haut über der Speichenarterie 100 positioniert werden, wobei der Patient bei der Ausführungsform seinen Arm 7 nicht bewegen muss und der Diagnostiker sich nicht um die Stützelemente 10 kümmern muss.
Da zudem zwei starre Druckschenkel 68 und 72 die weicheren Stellen an den Seiten der Speichenarterie 100 niederdrücken, kann der von den optischen Pulsationsmesssensoren 113 des Trägers 110 anfänglich auf die Speichenarterie 100 ausgeübte Druck leicht angepasst werden.
2-2. VARIANTEN DER ZWEITEN AUSFÜHRUNGSFORM
14 stellt eine Variante der zweiten Ausführungsform dar. In 14 enthält jeder der optischen Pulsationsmesssensoren 113 ein lichtemittierendes Element 113a sowie ein davon getrenntes lichtempfangendes Element 113b. Obwohl die lichtemittierenden Elemente 113a an den unteren Stirnflächen der gebogenen Abschnitte 112 des Trägers 110 angebracht sind, sind die lichtempfangenden Elemente 113b an der Unterseite der Öffnung 5b der Armauflage 5 angebracht (siehe 1). Möglich ist auch eine andere Anordnung, bei der die lichtempfangenden Elemente 113b am Stützelement 10 so aufgehängt sind, dass sie die Lichtstrahlen empfangen, die von den an den gebogenen Abschnitten 112 angebrachten lichtemittierenden Elementen 113a durch den Arm des Patienten 7 dringen.
3. DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
15 zeigt eine Druckmessvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird ein aus den Bandteilen 121a und 121b bestehendes Armband einer Armbanduhr als Stützelement der Druckmessvorrichtung verwendet. Die an beiden Enden eines Armbandkörpers angebrachten Armbandteile 121a und 121b wirken zusammen, um das Handgelenk eines Patienten zu umschließen und sind mit einem bekannten Verschluss 122 verbunden. Der Umfang des Armbands 120 kann durch Lösen und Feststellen des Verschlusses 122 angepasst werden, so dass die Schließkraft auf das Handgelenk angepasst werden kann.
Die Rückseite des Armbandteils 121a ist mit einem optischen Pulsationsmesssensor 113 versehen. Anstatt des Sensors 113 kann auch eine andere Sensorart verwendet werden. Durch die Schließkraft der Armbandteile 121a und 121b drückt der Druckmesssensor oder optische Pulsationsmesssensoren 113 auf die Haut über der Speichenarterie 100.
Zwei nach innen ragende Druckschenkel 68 und 72 sind ebenfalls an der Rückseite des Armbandteils 121a angebracht. Mindestens einer der Druckschenkel 68 und 72 ist entlang der Kreis- oder Längsrichtung des Armband teils 121a beweglich und ist nach Beendigung der Bewegung stabil positioniert. Das Mittel zur Bewegung und Positionierung der Druckschenkel 68 und/oder 72 kann eine Schraube, ein Haken oder dergleichen sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist.
Der Druckmesssensor oder optische Pulsationsmesssensor 113 ist hinter die distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72 zurückgesetzt. Daher liegt das Blutgefäß zwischen den Druckschenkeln 68 und 72, so dass der Sensor leicht auf der Haut über dem Blutgefäß positioniert werden kann. Außerdem ist die Messvorrichtung entsprechend dieser Ausführungsform wesentlich leichter.
4. VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
16 zeigt eine Druckmessvorrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein elastisch gebogenes Halsband 130 wird bei dieser Ausführungsform als Stützelement für die Druckmessvorrichtung verwendet. Um den Hals des Patienten zu umfassen, wird das Halsband 130 herausnehmbar am Kragen 131 angebracht, welcher Teil der Kleidung ist. Der Umfang des Halsbands 130 ist verstellbar, so dass die Haltekraft auf den Hals verändert werden kann.
Ein Druckmesssensor oder ein optischer Pulsationsmesssensor 113 ist an der Rückseite oder der Innenseite des Halsbands 130 befestigt, um auf die Haut über der Halsschlagader des Patienten zu drücken. Zwei nach innen ragende Druckschenkel 68 und 72 sind ebenfalls an der Rückseite des Halsbands 130 angebracht. Mindestens einer der Druckschenkel 68 und 72 ist entlang der Kreis- oder Längsrichtung des Halsbands 130 beweglich und ist nach Beendigung der Bewegung stabil positioniert.
Der Druckmesssensor bzw. der optische Pulsationsmesssensor 113 ist hinter die distalen Enden der Druckschenkel 68 und 72 zurückgesetzt. Daher ist das Blutgefäß zwischen den Druckschenkeln 68 und 72 positioniert, so dass der Sensor leicht auf der Haut über dem Blutgefäß positioniert werden kann.
In jeder der obenbeschriebenen Ausführungsformen ist das gemessene Blutgefäß die menschliche Speichenarterie, es ist jedoch nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung hierauf zu beschränken. Wenn das Stützelement der Messvorrichtung modifiziert wird, kann die Vorrichtung Pulswellen an anderen Arterien, wie z. B. der Halsschlagader, messen. 17 zeigt mehrere Arterien und Venen eines Menschen, wobei die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die hier dargestellten Arterien messen kann. Ferner ist es möglich, neben menschlichen Pulswellen auch die Pulswellen von Tieren zu messen.
Außerdem ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die Messung der Pulswellen von Organismen zu beschränken. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung auch andere Gegenstände messen, bei denen Pulsation auftritt.
Zudem kann die Pulsmessvorrichtung 80 neben der Pulsationsmessung auch für weitere Druckmessungen verwendet werden.

Claims

Pulswellenmessvorrichtung zum Messen einer Pulswelle an einem Blutgefäß eines Organismus, umfassend: einen Gefäßdruckabschnitt (86), der gegen die Haut (7) des Organismus über dem Blutgefäß (100) gedrückt wird, einen Pulsationsmesssensor (82) zum Messen der Pulsation des Blutgefässes, das vom Gefäßdruckabschnitt zusammengedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: zwei Gefäßumgebungs-Druckabschnitte (68, 72) vorgesehen sind, die härter als das Blutgefäß des Organismus und jeweils distale Ende aufweisen, wobei die distalen Enden auf beiden Seiten des Gefäßdruckabschnitts gegen die Haut (7) des Organismus gedrückt werden; und Anpassungsmittel (57) vorgesehen sind, um den Abstand zwischen den Gefäßumgebungs-Druckabschnitten anzupassen.
Pulswellenmessvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gefäßdruckabschnitt von den distalen Enden der Gefäßumgebungs-Druckabschnitte zurückgesetzt ist.
Pulswellenmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Pulsationsmesssensor ein Drucksensor (82) ist, der ein Pulswellensignal entsprechend der variierenden Beanspruchung, die vom Gefäßdruckabschnitt aufgrund der Pulswelle der Blutgefäße übertragen wird, ausgibt.
Pulswellenmessvorrichtung nach Anspruch 3, umfassend: einen Träger (81), der durch eine Stütze (67) unterstützt ist; mehrere Gefäßdruckabschnitte (86), die am Träger vorgesehen sind und in Intervallen längs einer Richtung des Blutgefäßes (100) des Organismus angeordnet sind; und mehrere Drucksensoren (82) die jeweils den Gefäßdruckabschnitten zugeordnet sind.
Pulswellenmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Pulsationsmesssensor umfasst: Sendemittel (113a) zum Aussenden einer Welle, so dass sich die Welle in Richtung zum Blutgefäß ausbreitet; und Empfangsmittel (113b) zum Empfangen der Welle, die vom Blutgefäß reflektiert worden ist oder dieses durchlaufen hat, und zum Ausgeben eines Pulswellensignals entsprechend der Pulswelle auf der Grundlage der empfangenen Welle.
Pulswellenmessvorrichtung nach Anspruch 4, bei der jeder der Drucksensoren ein piezoelektrisches Element (82) umfasst, das am Träger (81) montiert ist, um ein elektrisches Signal entsprechend einer variierenden Beanspruchung auszugeben, die von dem entsprechenden Gefäßdruckabschnitt (86) übertragen wird, wobei der Träger (81) einen proximalen Abschnitt und einen dünneren Abschnitt (87), der zwischen dem proximalen Abschnitt und den Gefäßdruckabschnitten ausgebildet ist, enthält, wobei der dünnere Abschnitt (87) dünner ist als die anderen Abschnitte des Trägers, und wobei das piezoelektrische Element (82) länger ist als der dünnere Abschnitt (87) und vollständig am dünneren Abschnitt und teilweise an einem weiteren Abschnitt, der näher am proximalen Abschnitt oder am Gefäßdruckabschnitt liegt als der dünnere Abschnitt, montiert ist.
Pulswellenmessvorrichtung nach Anspruch 6, bei der eine Fläche des Querschnitts des dünneren Abschnitts (87) des Trägers, auf dem das piezoelektrische Element (82) montiert ist, gleich oder kleiner als 60% einer Fläche des Gesamtquerschnitts des dünneren Abschnitts (87) und des darauf montierten piezoelektrischen Elements (82) ist.
Pulswellenmessvorrichtung nach Anspruch 4, bei der jeder der Drucksensoren ein piezoelektrisches Element (82) umfasst, das auf dem Träger montiert ist, um ein elektrisches Signal entsprechend einer variierenden Beanspruchung auszugeben, die von dem entsprechenden Gefäßdruck abschnitt (86) übertragen wird, wobei eine Querschnittsfläche des dünneren Abschnitts (87) des Trägers, auf dem das piezoelektrische Element montiert ist, gleich oder kleiner als 60% einer Fläche des Gesamtquerschnitts des dünneren Abschnitts (87) und des darauf montierten piezoelektrischen Elements (82) ist.
Pulswellenmessvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem der Träger (81) so unterteilt ist, dass er mehrere dünnere Abschnitte (87) und Gefäßdruckabschnitte (86) enthält, um eine Beanspruchungsvariation an mehreren Stellen am Blutgefäß (100) zu messen, wobei mehrere piezoelektrische Elemente (82) jeweils an den dünneren Abschnitten (87) vorgesehen sind.