FI118951B - Anturiyksikkö, laitejärjestely ja laitejärjestelyä hyödyntävä menetelmä luumassan kehitysarvion muodostamiseksi ja esittämiseksi - Google Patents

Description

118951

Anturiyksikkö, laitejärjestely ja laitejärjestelyä hyödyntävä menetelmä luu-massan kehitysarvion muodostamiseksi ja esittämiseksi 5 Keksinnön kohteena on menetelmä liikkuvan henkilön liikuntasuoritteen aiheuttaman luumassan kehitysennusteen määrittämiseksi ja esittämiseksi. Keksinnön kohteena on myös anturiyksikkö käytettäväksi liikkuvan henkilön liikuntasuoritteen aiheuttaman luumassan muutoksen ennustamisessa ja esittämisessä. Keksinnön kohteena on myös anturiyksikössä menetelmän toteutuksessa käytettävä ohjelma-10 tuote.

Henkilön suorittaman liikunnan määrällä ja laadulla on tunnetusti suuri vaikutus hänen nykyiseen ja tulevaan terveydentilaansa. Liikunnalla on todettu olevan vaikutus myös luukatoon eli osteoporoosiin, joka on merkittävä kansantauti erityisesti 15 läntisissä teollisuusmaissa. Osteoporoosi ilmenee pääosin vanhemmissa ikäluokissa. Mikäli luukatoa halutaan ehkäistä ennakolta terveillä elämäntavoilla, tulee siihen kiinnittää huomiota jo lapsuudesta lähtien. Osteoporoosissa luukudok-sesta poistuu huomattava määrä sen sisältämää mineraaliainesta. Luu voi menettää jopa 20 % massastaan 5-7 vuoden aikana. Kun osteoporoosi on edennyt pit-20 källe, voi sen haurastuttama luu murtua ja katketa jo pienenkin rasituksen seurauksena. Erityisen herkkiä murtumille ovat reisiluun yläosa ja ranteen luut, jotka voivat osteoporoosista kärsivällä henkilöllä murtua pienestäkin kaatumisesta.

• * • · • · ·

Terveillä elämäntavoilla, hyvällä ruokavaliolla ja riittävällä tukielimiä rasittavalla lii- • .···. 25 kunnalla voidaan vahvistaa luustoa ja täten ennaltaehkäistä mahdollista osteopo- roosia. Sopivan tukielimiä rasittavan liikunnan avulla voidaan lisätä luuston mas-saa noin 3-5 %. Jo tällä luumassan kasvulla voidaan välttää 20-30 % osteopo-***' roosin aiheuttamista luunmurtumista. Tutkimusten mukaan tällaista luulle sopivaa , liikuntaa tapahtuu silloin, kun liikunnan aikana esiintyy riittävän suuria tukielimiä ··*) 30 kuormittavia voimia kuten tukielimiin kohdistuvia kiihtyvyyksiä tai hidastuvuuksia tai riittävän suurta jäsenen/luun vääntörasitusta (The Lancet, voi 348, November * • f; 16, 1996 sivut 1343-1347). Tällaisia liikuntamuotoja ovat esimerkiksi erilaiset hy- • · · .·*·. pyt, askellukset, kävely, juoksu, portaiden nousu ja myös ruumiillinen työ. Luu- . * massan vähenemisen estämiseksi tulee henkilön tietää millaista liikuntaa ja kuinka • * : 35 paljon hänen tulisi harjoittaa, ja lisäksi hänen tulee harjoittaa sitä yhtäjaksoisesti vuosien ajan.

118951 2

Hakemusjulkaisusta WO 99/07280 tunnetaan menetelmä ja järjestely, jolla voidaan kartoittaa henkilön luuston sen hetkinen tila. Menetelmässä tutkittava henkilö altistetaan tietyn taajuiselle tärinälle suoritettavan mittauksen ajaksi. Henkilön yhdistetty lihas-luukudos saadaan näin värähtelemään. Tästä lihas-luukudoksen vä-5 rähtelystä on julkaisun mukaan saatavissa selville myös luuston kunto, eli myös se, onko henkilöllä osteoporoosi vai ei. Tämän hakemusjulkaisun mukainen luuntiheyden mittaus on kuitenkin aina kertaluontoinen tapahtuma ja sen avulla voidaan saada selville vain luuston sen hetkinen tila, eikä pelkästään suoritetun mittauksen perusteella voi tehdä minkäänlaisia päätelmiä luuston tulevasta tilasta.

10

Saman hakijan hakemusjulkaisusta WO 03/055389 tunnetaan menetelmä ja järjestely, jolla voidaan ennustaa henkilön luuston kehitystila mittaamalla ja seuraamalla henkilön liikunnan aiheuttamia kiihtyvyyspiikkejä. Kuvassa 1 on esitetty viitteen WO 03/055389 mukainen laitejärjestely menetelmän hyödyntämiseksi. Laite-15 järjestelyn 10 avulla seurataan henkilön 19 päivittäisessä toiminnassaan hänen tu-kielimiinsä kohdistuvia kiihtyvyyksiä. Tämän vuoksi henkilö 19 kantaa mukaan henkilökohtaista anturiyksikköä 11, joka on kiinnitetty vyöhön tai vastaavaan jatkuvasti henkilön mukana olevaan vaatekappaleeseen.

20 Kuvan 1 mukaisessa ratkaisussa anturiyksikkö 11 mittaa henkilön tukielimiin kohdistuvia kiihtyvyyksiä ja lähinnä niiden maksimiarvoja. Anturiyksikkö 11 prosessoi :*·*: mittaustietoja ensimmäisillä analyysivälineillä laitteen käyttäjän 19 tarpeen mukai- sella analysointiaigoritmilla, ja tallettaa nämä ensimmäisen analyysin tulokset an-turiyksikössä 11 olevaan muistiin. Anturiyksiköstä 11 tallennetut ensimmäisen ana- !···, 25 lyysin tulokset on siirrettävissä tiedonsiirtoyhteyden 12a avulla johonkin varsinai- • · "! seen tiedonsiirtolaitteeseen 13. Kuvassa 1 esitetty tiedonsiirtolaite 13 on jossakin ·::: solukkoverkossa toimimaan järjestetty liikkuva päätelaite.

• · • « *«·

Analyysitiedot voidaan välittää tiedonsiirtolaitteesta 13 edelleen tiedonsiirtoyhtey-30 den 12b avulla johonkin yleiseen tiedonsiirtoverkkoon 9 välitettäväksi kyseisen ··· ·*..,·* verkon kautta palvelimelle (SRV) 14, joka on erikoistunut järjestelystä saatavien . .·. mittaustuloksien tarkempaan, toiseen analysointiin. Analyysissä palvelin 14 käyt- .·*·*·, tää käytössään olevia toisia analyysivälineitä. Palvelin 14 käsittää myös yhteyden • · 15 tietokantaan (DB; DataBase) 16, joka käsittää mittaustietojen tarkemman toisen • · : **· 35 analyysin yhteydessä tarvittavia, tiettyjä henkilöryhmiä koskevia tietoja.

• · · • · • ♦ • * ·

Tietokanta 16 käsittää tietoja järjestettynä soveliaisiin luokkiin kuten henkilön sukupuoli, ikä, pituus, paino, perinnöllinen alttius jollekin sairaudelle sekä tutkimusten 118951 3 mukaan edullinen tukielimiä kuormittavien voimien lukumäärä ja kuormittavuus aikayksikössä edellä mainittuihin kriteereihin perustuen. Eräitä muita tietokannan 16 käsittämiä, tietoja/syy-yhteyksiä ovat myös tutkimuksen perusteella tunnetut ener-giankulutustaulukot ja liikunnan sisältämien tukielimiin kohdistuneitten voimien 5 määrän ja kuormittavuuden yhteys luukudoksen massan muutokseen. Tietokanta 16 käsittää myös eri käyttötarkoituksiin soveltuvia analyysialgoritmeja, jotka ovat siirrettävissä tiedonsiirtoverkon 9 kautta esimerkiksi anturiyksikköön 11. Eräs tällainen analyysialgoritmi on viitteessä WO 03/055389 esitetty luumassan kehittämisen seurantaan käytetty analyysialgoritmi. Tämän analyysiaigoritmin pohjana voi-10 daan hyödyntää luumassan kehitystä kuvaavia tutkimuksia, joita on esitetty esimerkiksi seuraavissa julkaisuissa: Lancet, 1196, Voi 348, sivuilla 1343-1347, Journal of Bone and Mineral research, 199, Voi 14, sivuilla 125-128 sekä julkaisussa Medicine & Science in Sports & Exercise, 2000, Voi 32, sivuilla 1051-1057.

15 Luumassan kehittämisalgoritmi huomioi henkilön perustiedot, mitattujen kiihtyvyyksien absoluuttiset arvot ja niiden lukumäärän jonain mittausaikana. Mittausai-ka on edullisesti luokkaa yksi vuorokausi, jonka kuluttua viimeistään mainitulla algoritmilla lasketaan henkilölle arvio siitä, onko tavoitteen mukaiseen liikuntasuorit-teeseen luumassan kehittämisen osalta päästy.

20

Vertailututkimuksissa luumassan tiheys mitataan yleisesti kantaluusta tai reisiluun :*·*: yläosasta. Tämä mittaus antaa yleiskuvan siitä, millaisessa kunnossa henkilön • · luusto on. Toistuvilla mittauksilla voidaan seurata henkilön luuston kehityksen suuntaa ja antaa liikuntaa tai lääkintää koskevia ohjeita. Myös hakemusjulkaisun 25 WO 03/055389 menetelmä lähtee tästä ajatuksesta. Kuitenkin tämä on yksinker- "f taistus, joka ei täysin pidä paikkaansa. Ihmisen luuston eri osien luuntiheys voi *;:i muuttua eri tavalla riippuen liikuntatavasta ja sen intensiteetistä. Niinpä on ole- • * *···* massa tarve menetelmälle ja laitejärjestelylle, jonka avulla voidaan ennustaa tun nettua tekniikan tasoa paremmin se, miten tietynlainen liikunta ja sen intensiteetti ..IV 30 vaikuttaa luuston eri osiin.

• · • « <«« . !·. Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää liikuntasuoritteen mittausmenetelmä • * « ,··*, ja laitejärjestely, jonka avulla voidaan esittää arvio siitä, miten henkilön suorittama *." liikunta vaikuttaa luuston eri osien luumassan kehitykseen.

• · * * A- : ·· 35

Keksinnön tavoitteet saavutetaan järjestelyllä, jolla kerätään jatkuvasti henkilön päivittäisen liikunnan aikana tukielimiin kohdistuneiden kiihtyvyyksien suuruutta. Mittausdatasta tallennetaan mitatut kiihtyvyyden hetkelliset maksimiarvot, niiden 118951 4 muoto sekä niiden lukumäärä tietyssä aikaikkunassa. Analysoimalla mittausdataa saadaan luuston tietyn osan luumassan kehitysennuste.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle liikuntasuoritteen aiheuttaman luumassan ke-5 hitysennusteen määrittämiseksi ja esittämiseksi, jossa menetelmässä liikkuvan henkilön mukanaan kantamalla kiihtyvyystietoa mittaavalla anturiyksiköllä mitataan jatkuvasti liikkuvan henkilön kehon tukielimien kokemia kiihtyvyysmaksimeja, on tunnusomaista se, että menetelmä käsittää - vaiheen, jossa luokiteltuja kiihtyvyysmaksimeja verrataan normaaliväestöstä mi· 10 tattuun vertailutietoon - vaiheen, jossa todetaan, ovatko liikkuvan henkilön luokitellut kiihtyvyysmittaustu-lokset vertailutietoa suuremmat vai pienemmät, sekä -vaiheen, jossa mainitun vertailun perusteella esitetään luumassan kehitysarvio liikkuvalle henkilölle.

15

Keksinnön mukaiselle anturiyksikölle, joka käsittää prosessointiyksikön ja ainakin yhden kiihtyvyysanturin ja joka anturiyksikkö on järjestetty käytettäväksi liikkuvan henkilön liikuntasuoritteen aiheuttaman luumassan muutoksen ennustamisessa, on tunnusomaista se, että prosessointiyksikkö on järjestetty vertaamaan liikkuvan 20 henkilön luokiteltuja kiihtyvyysanturin mittaustietoja normaaliväestöstä mitattuihin vertailutietoihin ja että prosessointiyksikkö on järjestetty muodostamaan vertailun ·*·*. tuloksesta luumassan kehitysarvio, joka esitetään liikkuvalle henkilölle.

• · ·· • » « · · ··. Keksinnön mukaiselle tietokoneohjelmatuotteelle on tunnusomaista se, että tieto- t ·· "... 25 koneohjelmatuote käsittää: "f - tietokoneohjelmavälineet liikkuvasta henkilöstä kiihtyvyysanturilla mitattujen kiih- • · * tyvyysmaksimien luokittelemiseksi kiihtyvyystasoluokkiin :·*·: -tietokoneohjelmavälineet luokiteltujen kiihtyvyysmaksimitietojen vertaamiseksi normaaliväestöstä mitattuun vertailutietoon ...T 30 - tietokoneohjelmavälineet vertailun tekemiseksi liikkuvan henkilön ja vertailutie- :***: don välillä siitä, ovatko liikkuvan henkilön luokitellut kiihtyvyysmittaustulokset suu- . ]·. remmat vai pienemmät kuin käytetty vertailutieto • · · X! -tietokoneohjelmavälineet luumassan kehitysennusteen muodostamiseksi suori- **;·' tetun vertailun perusteella, sekä 35 - tietokoneohjelmavälineet muodostetun ennusteen esittämiseksi liikkuvalle henki- :***: lölle.

··* 118951 5

Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Henkilö kantaa mukanaan keveää anturiyk-5 sikköä, joka mittaa ja rekisteröi henkilöön päivittäisen- tai harjoiteliikunnan aikana kohdistuvat tukieiimiä kuormittavat kiihtyvyydet. Kiihtyvyydellä tarkoitetaan tässä yhteydessä joko liikenopeuden kasvua tai sen pienenemistä, joista jälkimmäistä usein kutsutaan myös hidastuvuudeksi. Kiihtyvyyksistä mitataan hetkelliset maksimiarvot, kiihtyvyyspiikkien muoto ja niiden lukumäärä tietyssä aikaikkunassa. 10 Tietyssä aikaikkunassa mitattujen kiihtyvyystietojen perusteella lasketaan ennuste tietyn luuston osan luumassan kehitykselle. Jos henkilö haluaa kasvattaa luumassaa jossain luuston tietyssä kohdassa, voidaan analyysi suorittaa juuri haluttua luustonosaa parhaiten kuvaavilla parametreillä. Tarvittaessa anturiyksikkö pystyy esittämään tekemänsä ensimmäisen analyysin tulokset. Kiihtyvyyden mittaustiedot 15 tallentuvat ainakin väliaikaisesti anturiyksikön elektroniseen osaan. Keksinnön mukainen menetelmä ja laitejärjestely on tarkoitettu ohjaamaan henkilöä tekemään oman henkilökohtaisen tavoitteensa kannalta oikeanlaista liikuntaa.

Keksinnön etuna on, että henkilön liikunnan aikana kokemien tukieiimiä kuormitta-20 vien kiihtyvyyksien mittaustiedoista voidaan tehdä ennuste tietyn luustonosan luumassan kehitykselle.

•« · • « · • · ··/ Lisäksi keksinnön etuna on, että henkilö saa niin halutessaan käyttöönsä ajan- • ·· !. tasaiset tiedot, joiden pohjalta hän voi seurata ja ohjata liikuntansa määrää ja 25 kuormittavuutta pitäen mielessä tietty luustonsa osa.

• · • · ··« ··.: Lisäksi keksinnön etuna on, että henkilön käytettävissä on koko ajan eri liikuntala- *· jikohtaiset suoritusmäärät, joita voidaan tarvittaessa käyttää henkilökohtaisen lisä* liikuntasuosituksen laatimisessa.

·:· 30 ····

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan , \t oheisiin kuviin, joissa • · · ··· *·φ • · **;·* kuva 1 esittää esimerkinomaisesti tekniikan tason mukaisen luumassan arvi- 35 oinnissa käytettävän laitejärjestelyn osia, ··· • · • · ··· kuva 2 esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaiseen laitejärjestelyyn kuuluvaa henkilön mukanaan kantamaa anturiyksikköä, 118951 6 kuvat 3 a-f esittävät kiihtyvyyksien mittaustuloksien ja luumassan kehityksen suhteita luuston eri osissa, sekä kuva 4 esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön mukaista laitejärjes-5 telyä hyödyntävää tukielimiin kohdistuvien kiihtyvyyksien mittaus- ja analyysimenetelmää.

Kuva 1 on selitetty tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.

10 Kuvassa 2 on esitetty eräs edullinen keksinnön mukaisen anturiyksikön 11 suoritusmuoto. Anturiyksikkö 11 käsittää edullisesti energialähteen 24 kuten pariston tai akun. Anturiyksikön 11 sisältämät sähköiset elementit saavat toimintaansa tarvitseman energian tästä energialähteestä 24. Kiihtyvyysantureita 21 on anturiyksi-kössä 11 ainakin yksi. Käyttämällä useampia antureita 21 voidaan tarvittaessa mi-15 tata kiihtyvyyksiä kahdessa tai kolmessa ulottuvuudessa. Yksittäisen kiihtyvyysanturin mittausalue on edullisesti ±12 g:tä.

Anturiyksikössä 11 mitattuja kiihtyvyyksiä voidaan analysoida eri tavoin. Eräitä esimerkinomaisia edullisia tapoja on esitetty kuvan 3 selityksen yhteydessä. Yksi 20 mahdollinen tapa luumassan kehittymisen arvioinnissa, on käyttää tietyllä kiihty-vyystasolla mitattujen kiihtyvyysmaksimien havaintokertojen lukumäärää (N) jos-..... sain soveliaassa aikaikkunassa. Mittauksessa käytettävä kiihtyvyystasoluokan le- |. ** veys on edullisesti luokkaa 0,3 g. Jos aikaikkuna on verraten lyhyt, sekunteja, voi- " daan anturiyksikön 11 tuottamista kiihtyvyysmittaustiedoista saada myös selville • · 25 se, mitä liikuntalajia henkilö on suorittanut. Tätä tietoa voidaan myös hyödyntää arvioitaessa sitä, miten liikunta on kehittänyt luumassaa luuston eri osissa. Tämän tiedon perusteella henkilölle voidaan laatia sovelias lisällikuntasuositus.

• * · • « • * ···

Kiihtyvyysanturin 21 mittaustiedot välitetään anturiyksikön 11 prosessointiyksik- ·:· 30 köön (CPU, Central Processing Unit) 22, joka käsittää lisäksi edullisesti tietyn .***. määrän prosessointiyksikön 22 käytössä olevaa muistia keksinnön mukaisten, eri- ·. laisten ohjelmallisten sovelluksien ja suoritettujen kiihtyvyysmittaustulosten tallen- » · *“*;* tamiseksi. Prosessointiyksikkö 22 suorittaa edullisesti mitattujen kiihtyvyystietojen analyysin sen muistiin tallennetulla, tiettyyn harjoitteeseen soveltuvan ohjelmalli-35 sen sovelluksen mukaisilla ensimmäisillä analyysivälineillä.

• • aa • · • ·

Prosessointiyksikkö 22 on yhteydessä myös tiedonsiirtokomponenttiin 23. Tämän tiedonsiirtokomponentin avulla on muodostettavissa tiedonsiirtoyhteys solukkover- 118951 7 kon päätelaitteeseen 13, yhteys 12a. Tiedonsiirtokomponentti 23 tukee edullisesti ainakin yhtä tiedonsiirtomenetelmää. Eräitä edullisia tiedonsiirrossa hyödynnettäviä menetelmiä ovat infrapunatekniikka (IR), Bluetooth-tekniikka, WLAN-tekniikka sekä erilaiset solukkoverkoissa käytettävät aika- tai koodijakoiset tiedonsiirtotek-5 nilkat.

Anturiyksikkö 11 käsittää edullisesti myös ilmaisinvälineet 25 esimerkiksi käyttö-kertakohtaista ensimmäisen analyysin tuloksen ilmaisemista varten. Ilmaisinväli-neiden avulla on mahdollista viestittää anturiyksikön 11 käyttäjälle esimerkiksi yk-10 sinkertaisina ON/OFF-tyyppisinä viesteinä, onko tehty liikuntasuorite asetetun tavoitteen mukainen jokin tietty aikaväli huomioiden. Ilmaisinvälineet 25 voivat olla esimerkiksi erivärisiä ledejä. Jos liikuntasuoritteen tavoite täyttyy, tietyn värinen le-di palaa. Vaihtoehtoisesti ilmaisinvälineet 25 voivat käsittää palkinmuotoisen näytön, jonka pituus tai kasvaminen osoittaa liikuntasuoritteen tuloksen verrattuna 15 asetettuihin tavoitteisiin. Ilmaisinvälineillä 25 esitettävä tieto voi olla käyttökerta-kohtaista tai tietyltä aikaväliltä kumuloitunutta tietoa. Käyttäjä voi edullisesti muokata tiedon esittämistavan omaa liikuntaansa parhaiten tukevaksi.

Keksinnön mukainen anturiyksikkö 11 voi olla myös osa jotain toista laitetta, jota 20 seurannan kohteena oleva henkilö kantaa mukanaan. Yksi esimerkki tällaisesta laitteesta, johon keksinnön mukainen anturiyksikkö 11 voidaan integroida, on so- ... lukkoverkoissa käytettävä päätelaite (13). Tällöin päätelaitteeseen (13) on asen- » · · I, ·’ nettu keksinnön mukaisen toiminnan aikaansaamiseksi ainakin yksi kiihtyvyysan- • · ; *' turi ja keksinnön mukaiset menetelmävaiheet toteuttava ohjelmallinen sovellus.

: ’** 25 • · ·

Varsinainen tarkempi analyysi voidaan tarvittaessa suorittaa myöhemmin haluttu-na ajankohtana esimerkiksi palvelimessa 14 sen tietokantaan 16 anturista 11 siir-rettyjen tietojen pohjalta. Palvelimessa 14 suoritettu analyysi antaa tarkemman kuvan henkilön asettaman tavoitteen saavuttamisesta, koska sen tekemiseen käyte-30 tään myös aiemmin palvelimeen 14 tallennettuja henkilön liikkumista kuvaavia his- .*·*··, toriatietoja.

« · • · ·

Taulukossa 1 ja siihen liittyvissä kuvissa 3a-f on esitetty kuvaajien avulla se, mil- ··· lainen korrelaatio mitattujen kiihtyvyyksien ja tietyn luustonosan luumassan kehi- 35 tyksen välillä on tutkimuksissa havaittu. Kuviin 3a-f on piirretty myös tilastollista )··’, merkittävyyttä kuvaavat rajat p<0,05 (tilastollisesti merkittävä) ja p<0,01 (tilastolli- *** sesti erittäin merkittävä).

118951 8

Taulukko 1 perustuu 80 naiselle (ikä 35-40) tehtyyn 12 kuukautta kestäneeseen seurantaan. Puolet kohderyhmästä ohjattiin tehostettuun liikuntaan ja toinen puoli toimi vertailuryhmänä. Taulukko 1 on jaettu neljään eri kiihtyvyysalueeseen 0,3-1,7 g, 1,9-3,3 g, 3,6-5,7 g ja 6,1-9,3 g. Kukin kiihtyvyysalue on lisäksi jaettu mit-5 tausta varten noin 0,3 g suuruisiin mittausluokkiin. Liikunta-aktiivisuuden ja luu-massan kehityksen välinen yhteys on laskettu lineaarisella regressioanalyysillä.

Taulukko 1 Liikunnan vaikutus luuntiheyteen: 'Mittauskohde 10.3-1.7 11.9-3.3 13.6-5.7 16.1-9.3

Reisiluun kaula__ns__ns__0.391** 0.394**

Sarvennoinen__ns__ns__0.410** 0.451**

Wardin alue I ns I ns 10.356* 10.414** 10

Termi ”ns” tarkoittaa taulukossa 1, että ei ole havaittua korrelaatiota, merkki * tarkoittaa tilastollisesti merkittävää korrelaatiota (p < 0.05) ja ** tarkoittaa erittäin merkittävää korrelaatiota (p < 0.01).

15 Kuvissa 3a-f on esitetty esimerkkejä saman tutkimuksen tiedoista piirrettyjä korrelaatiokäyriä luuston eri kohdista. Käyrät on saatu siten, että tutkimuksessa paljon liikkuvien koehenkilöiden kokemia eri kiihtyvyystasojen sisältämien kiihtyvyyspiikkien lukumääriä (N) on suhteutettu kontrolliryhmästä mitattuun :v. keskiarvoon.

• t .. * 20 Kuvassa 3a on esitetty reisiluun kaulasta mitatun luuntiheyden kehityksen korre- I. " laatio mitattuihin kiihtyvyyspulssien suhteellisiin määriin eri kiihtyvyystasoilla. Ku- • · vassa 3b on esitetty vastaava käyrä reisiluun ns. Wardin alueelta mitattuna ja :···: kuvassa 3c vastaava lannerangan nikaman L1 korrelaatiokäyrä. Kuvassa 3d on ...T esitetty vastaava käyrä sääriluun yläosan kuoriluun määrälle. Kuvissa 3e ja 3f on 25 esitetty kantaluun vastaava käyrä kahdella eri mittausmenetelmällä mitattuna. Kuvassa 3e on käytetty ultraäänen vaimenemista kantaluussa ja kuvan 3f mittaus- ··· menetelmässä on käytetty ultraäänen nopeutta kantaluussa.

• · · • · • * • · ·. Taulukon 1 ja kuvien 3a-f perusteella on yleisesti todettavissa, että matalan kiihty- * * * *·:.* 30 vyyden alueella, alle 2g, ei ole huomattavissa selkeää korrelaatiota kiihtyvyysmit- *···: tausten ja luumassan kehityksen välillä. Kantaluuhun ja sääriluuhun näyttää kehit- tyvän luumassaa jo varsin pienillä kiihtyvyysarvoilla (alle 2g) kun taas reisiluun yläosan ja lannenikaman kohdalla tarvitaan selvästi suurempia kiihtyvyyden maksimiarvoja (3-9 g), jotta kehitys olisi toivotun suuntaista.

118951 9

Ihmisen normaalissa päivittäisessä liikunnassa syntyy kiihtyvyyksiä, jotka ovat luokiteltavissa matalan kiihtyvyystason kiihtyvyyksiksi (alle 2g). Tehostettua liikuntaa harrastava henkilö tarvitsee niin muodoin lähinnä tiedon siitä, onko suuremman kiihtyvyystason kiihtyvyyksiä saavutettu vai ei. Tällöin hän tarvitsee tiedon lähinnä 5 kiihtyvyysalueelle 3-9 g tulleista mittausarvoista. Kun tämä mittaustulos suhteutetaan väestön keskimääräiseen mittaustulokseen, on tästä vertailusta laskettavissa mittauksen kohteena olevalle henkilölle ennuste hänen luumassansa kehityksestä.

Henkilön liikunnan suhteutus vertailuväestöön voidaan tehdä esimerkiksi seuraa-10 villa tavoilla. Yksi mahdollisuus on tehdä suora vertailu henkilön mittaustulosten, kiihtyvyyspulssien lukumäärä (N kpl) kiihtyvyystasoluokittain verrattuna samaa sukupuolta olevien ja saman ikäisten henkilöiden vastaaviin mittaustuloksiin. Tällöin tämä vertailuryhmä ei harrasta tehostettua liikuntaa.

15 Mitattuja kiihtyvyyspiikkejä voidaan analysoida myös niiden muodon perusteella. Tällöin arvioinnissa on mahdollista käyttää hyväksi pelkän piikkien lukumäärän (N) lisäksi tai asemesta kiihtyvyyspiikin leveyttä, kiihtyvyyspiikin pinta-alaa, kiihtyvyys-piikin pinta-alan neliötä, kiihtyvyyspiikin nousuaikaa tai kiihtyvyyspiikin nousukalte-vuutta. Näitä parametreja hyödyntäen voidaan tarkentaa luumassaennusteen tark-20 kuutta.

Toinen mahdollinen tapa luumassan kehitysennusteen tekemiselle on laskea mit- : V taustuloksista laadittavan kiihtyvyystasokuvaajan määräämä pinta-ala edullisesti ·· : *·· välillä 3-9 g. Muuttujina tässä kuvaajassa ovat kiihtyvyysmaksimiluokat (x-akseli) f·.. 25 ja tietyn kiihtyvyysmaksimiluokan esiintymiskertojen suhteellinen lukumäärä (y- akseli). Kuvaajasta laskettua pinta-alaa verrataan sen jälkeen vastaavan normaa- ··· liväestön mittauksista saatuun pinta-alaan. Mikäli liikkuvan henkilön kuvaajasta ···· .*··. laskettu pinta-ala ylittää tietyn raja-arvon (normaaliväestön tulos), on suoritetulla liikunnalla luumassaa kasvattava vaikutus.

. 30 ···

Kolmas mahdollinen ennustustapa on se, että mitatut kiihtyvyyspiikkien lukumää-**;·* rät (N) tietyssä kiihtyvyystasoluokassa muutetaan logaritmiseksi (log(N)), jolloin kiihtyvyystasoluokkien kuvaajaksi voidaan matemaattisesti sovittaa suora y=ax+b. Vakioita a ja b verrataan suoraan, joka on saatu saman ikäisen ja samaa suku-./ 35 puolta olevaan normaaliväestön mittaustuloksista. Normaaliväestö ei harrasta te- hiostettua liikuntaa. Mikäli seurannassa olevan henkilön vakiot a ja b ylittävät tietyt • ***** normaaliväestön perusteella lasketut raja-arvot on henkilön suorittamalla liikunnal la ollut luumassan kehityksen suhteen positiivinen vaikutus.

118951 10

Kuvassa 4 on esitetty esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön mukaisen menetelmän sisältämiä päävaiheita. Selityksen yhteydessä käytetään hyväksi myös kuvien 1-3f yhteydessä selitettyjä seikkoja. Menetelmän avulla on muodostettavissa indikaatio siitä, onko henkilön liikunnalla saavutettu asetettu luumassan kehitys-5 tavoite vai ei.

Kiihtyvyyksien mittaustiedon kerääminen aloitetaan vaiheessa 41. Periaatteessa mittaus on tämän jälkeen jatkuvasti toiminnassa. Tämä on mahdollista, koska mittauksen kohteena oleva henkilö 19 varustaa itsensä keksinnön mukaisella antu-10 riyksiköllä 11. Anturiyksikkö 11 kerää vaiheessa 42 jatkuvasti henkilön liikkuessa erilaisia tietoja hänen kohdistuvista kiihtyvyyksistä, niiden absoluuttisista arvoista, kiihtyvyyspulssien muodosta, toistumisfrekvenssistä ja lukumäärästä.

Vaiheessa 43 mitatut kiihtyvyystiedot luokitellaan. Keksinnön mukainen kiihtyvyys-15 tiedon luokittelu voidaan tehdä joko koko mittauksen ajan tai tietyn ajan jälkeen. Kiihtyvyysmaksimien kiihtyvyystiedon luokittelu voidaan tehdä esimerkiksi maksimista mitatun kiihtyvyystason perusteella. Tällöin luokitteluvälinä voidaan edullisesti käyttää 0,3 g:tä. Tällä menettelyllä saadaan selville tietylle kiihtyvyysalueelle sattuvien kiihtyvyysmaksimien lukumäärä (N), jota sitten käytetään luumassan ke-20 hitysarvion tekemisessä.

Luokittelussa voidaan tarvittaessa hyödyntää edellä kuvatun luokittelun lisäksi tai • · asemesta myös mitattujen kiihtyvyyspiikkien leveyttä, kiihtyvyyspiikkien pinta-alaa, j\ kiihtyvyyspiikkien pinta-alan neliötä, kiihtyvyyspiikkien nousuaikaa tai kiihtyvyys- [··.. 25 piikkien nousukaltevuutta.

• · • I* ··· ·;.*! Vaiheessa 43 luokiteltu kiihtyvyystieto, joista on esitetty esimerkkejä kuvien 3a-f • · *···* yhteydessä, käsitellään soveliaalla analyysialgoritmilla. Suoritetun analyysin tulos ta verrataan vaiheessa 44 soveliaaseen vertailutietoon, joka on saatu normaalivä-30 estöä tutkimalla. Mikäli vertailun tulos on se, että liikunta on ollut riittävää, anne-·*...*·* taan siitä ilmoitus henkilölle. Ilmoitus voi olla joko ON/OFF tyyppinen yksinkertai- . !*. nen ilmoitus, tai se voidaan viestittää myös jonkin viestintälaitteen kautta välitettä- • · · vänä sanomana äänen, tekstin tai kuvan muodossa.

• · • » » : *·· 35 Jos vaiheessa 45 vertailu antaa negatiivisen tuloksen, se tarkoittaa sitä, että hen- kilon liikunta-aktiviteetit eivät ole olleet riittäviä. Tällöin henkilölle annetaan vaiheessa 48 lisäliikuntakehotus. Tämä kehotus 48 voi edullisesti pitää sisällään myös esimerkin siitä millaista liikuntaa ja kuinka paljon olisi tarpeen suorittaa. Tä 118951 11 mä on mahdollista, koska tiettyjen liikuntamuotojen tiedetään kuormittavan eri tavalla luustoa.

Antoipa vaiheen 45 vertailu kumman lopputuloksen tahansa, jatkuu kiihtyvyysmit-5 taustiedon keräys vaiheessa 47. Käytännössä prosessi palaa takaisin vaiheeseen 42. Se kuinka usein vaihe 45 toistuu, voi olla mittauksen kohteen henkilökohtaisesti päätettävissä. Se voi tapahtua muutaman tunnin välein, päivittäin, viikoittain tai kuukausittain.

10 Tämä aika voi määräytyä myös henkilön mukanaan kantaman anturiyksikön 11 muistin 22 koon perusteella. Kun anturiyksikön 11 muisti 22 alkaa täyttyä, kannattaa vertailu 45 viimeistään tehdä. Vertailun 45 tulokset voidaan tämän jälkeen siirtää soveliaan tiedonsiirtoyhteyden 12a, 12b kautta tiedonkäsittelykyvyltään suurempaan laitteeseen kuten palvelimeen 14 ja siinä tietokantaan 16, johon näin 15 menetellen kerätään henkilökohtaista liikuntatietoa. Tämän tiedon perustella voidaan tehdä uusi, tarkennettu arvio henkilön luumassan kehityksessä pitemmän ajanjakson aikana.

Mittaustietojen tarkempi toinen analysointi suoritetaan siten edullisesti palvelimes- 20 sa 14 toisilla analyysivälineillä. Ne käyttävät hyväksi tietokantaan 16 tallennettuja sekä henkilökohtaisia tietoja että yleisiä tiettyjä henkilöryhmiä koskevia tietoja.

:***: Henkilökohtaiset tiedot pitävät sisällään kaikki aiemmin tallennettujen liikuntatieto- :**·„ jen analyysitulokset. Mikäli tästä tarkennetusta analyysistä nähdään, että henkilön on hyvä suorittaa tietynlaista lisäliikuntaa oman tavoitteensa saavuttamiseksi, siitä !···. 25 voidaan laatia hänelle suositus.

• · «·· ···

Edellä kuvatut keksinnön mukaiset menetelmävaiheet voidaan edullisesti toteuttaa • · ***** kahdella erillisellä ohjelmallisella sovelluksella. Ensimmäinen ohjelmallinen sovel lus on tallennettu anturiyksikköön (11) ja toinen palvelimeen (14). Anturiyksikköön ···*:* 30 (11) tallennettua ensimmäistä ohjelmallista sovellusta voidaan hyödyntää myös • · · erillisenä. Jos halutaan toteuttaa liikkuvan henkilön pitkäaikaisseuranta, tarvitaan . .·. myös palvelimella (14) oleva toinen ohjelmallinen sovellus.

··· ··♦ • · • · '·* Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisia edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei : *** 35 rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin. Selityksessä esitetyt kiihtyvyystietojen mitta- ··· uskohteet ovat vain esimerkkejä keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiskohteista. Keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.

Claims (16)

118951 12

1. Menetelmä liikkuvan henkilön (19) liikuntasuoritteen aiheuttaman, yhtä luus-tonosaa koskevan luumassan kehitysennusteen määrittämiseksi ja esittämiseksi, 5 joka menetelmä käsittää - vaiheen (42), jossa liikkuvan henkilön (19) mukanaan kantamalla kiihtyvyystietoa mittaavalla anturiyksiköllä (11) mitataan jatkuvasti liikkuvan henkilön kehon tukie-limien kokemia kiihtyvyysmaksimeja, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi 10 - kiihtyvyysmittaustietojen luokitteluvaiheen (43), jossa tietyltä ajanjaksolta maini tut anturiyksikön (11) mittaamat kiihtyvyysmaksimit luokitellaan, joka luokitteluvai-he (43) käsittää - mittausta edeltävänä tapahtumana kiihtyvyysmittausalueen ylä- ja alarajan määrittelyn tutkittavan luustonosan perusteella sekä 15. määritellyn kiihtyvyysmittausalueen jakamisen kiihtyvyystasoluokkiin sekä - sen, että mittauksen aikana jokainen mitattu kiihtyvyysmaksimi luokitellaan johonkin kiihtyvyystasoluokkaan jolloin luokiteltu maksimi lisää oman kiihty-vyystasoluokkansa esiintymislukumäärää (N) yhdellä - vaiheen (44), jossa mittauksen jälkeen luokiteltuja kiihtyvyystasoluokkien sisältö-20 jä verrataan normaaliväestöstä mitattuun vertailutietoon - vaiheen (45), jossa todetaan, ovatko liikkuvan henkilön (19) luokitellut kiihtyvyys- • · · : tasoluokkien sisällöt vertailutietoa suuremmat vai pienemmät, sekä - vaiheen (46, 48), jossa mainitun vertailun perusteella esitetään yhtä luustonosaa koskeva luumassan kehitysarvio liikkuvalle henkilölle (19). :***: 25 • · ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiihtyvyys- !···. maksimien mittausalue on +0,3 g:n ja +12 g:n välinen alue ja että siihen kuuluvan * m yhden kiihtyvyystasoluokan leveys on luokkaa 0,3 g. * · t · · *:!:* 30

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erikseen va- • · **;*’ littujen kiihtyvyystasoluokkien sisältämiä kiihtyvyysmaksimien esiintymiskertalu- kumääriä (N) verrataan normaaliväestöstä mitattuihin vastaaviin esiintymisluku-määriin ja että tämän vertailun tuloksesta lasketaan liikkuvan henkilön (19) luuston φ · · ... yhden osan luumassan kehitysennuste. • · * . : . 35

• · · ** " 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerätyistä esiintymiskertojen lukumääristä (N) muodostetaan kuvaaja, jonka argumenttina ovat kiihtyvyysluokat ja funktiona kiihtyvyystasoluokkien esiintymiskertojen suh- 13 118951 teelliset lukumäärät ja jonka funktion kuvaajan määräämä pinta-ala kahden kiihty-vyystason välillä määritetään ja että määritettyä pinta-alaa verrataan normaaliväestön mittauksista saatuun vastaavaan pinta-alaan ja että vertailun tuloksesta muodostetaan ennuste liikkuvan henkilön (19) yhden luustonosan luumassan kehi-5 tyksestä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerätyistä eri kiihtyvyystasoluokille kuuluvista esiintymiskertojen lukumääristä (N) muodostetaan kuvaaja, jonka argumenttina ovat kiihtyvyystasoluokat ja funktiona kiihtyvyys- 10 tasoluokkien esiintymiskertojen lukumäärien logaritmi (log(N)), joka logaritmifunktio sovitetaan suoraksi y=ax+b, jonka funktion vakioita a ja b verrataan normaaliväestön mittauksista saadun vastaavan suoran vastaaviin vakioihin a ja b ja että vertailun tuloksesta muodostetaan ennuste liikkuvan henkilön (19) yhden luustonosan luumassan kehityksestä. 15

6. Anturiyksikkö käytettäväksi (11) liikkuvan henkilön (19) liikuntasuoritteen yhdessä luustonosassa aiheuttaman luumassan muutoksen ennustamisessa, joka anturiyksikkö käsittää - ainakin yhden kiihtyvyysanturin (21) henkilön kokemien kiihtyvyysmaksimien jät-20 kuvatoimiseksi mittaamiseksi, tunnettu siitä, että anturiyksikkö käsittää lisäksi • · · • \: - prosessointiyksikköön (22) kuuluvat välineet mitattujen kiihtyvyysmaksimien luo- kittelemiseksi kiihtyvyystasoluokkiin, joilla välineillä on järjestetty {*·.. - määriteltäväksi mittausta edeltävänä tapahtumana kiihtyvyysmittausalueen ·*": 25 ylä-ja alaraja tutkittavan luustonosan perusteella « * · -määriteltäväksi yksittäinen kiihtyvyystasoluokka jakamalla mainittu kiihty-vyysmittausalue kiihtyvyystasoluokkiin sekä • φ - mittauksen aikana luokiteltavaksi jokainen mitattu kiihtyvyysmaksimi johon- . . kin kiihtyvyystasoluokkaan, jolloin jokainen luokiteltu maksimi on järjestetty li- • « · 30 säämään oman kiihtyvyystasoluokkansa esiintymislukumäärää (N) yhdellä • « *·«* - prosessointiyksikköön (22) kuuluvat välineet, jotka on järjestetty vertaamaan liik- kuvan henkilön (19) luokiteltuja kiihtyvyystasomaksimeja normaaliväestöstä mitat- :***· tuihin vertailutietoihin sekä • · · - prosessointiyksikköön (22) kuuluvat välineet, jotka on järjestetty muodostamaan *;* ] 35 vertailun tuloksesta ainakin yhtä luustonosaa koskeva luumassan kehitysarvio, jo- *· ” ka esitetään liikkuvalle henkilölle (19). 118951 14

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että kiihty-vyysmaksimien mittausalue on +0,3 g:n ja +12 g:n välinen alue ja että siihen kuuluvan yhden kiihtyvyystasoluokan leveys on luokkaa 0,3 g.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että erikseen valittujen kiihtyvyystasoluokkien sisältämiä kiihtyvyysmaksimien esiintymiskertalu-kumääriä (N) on järjestetty verrattavaksi normaaliväestöstä mitattuihin vastaaviin esiintymislukumääriin ja että tämän vertailun tuloksesta on järjestetty laskettavaksi liikkuvan henkilön (19) yhden luustonosan luumassan kehitysennuste. 10

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että kerätyistä esiintymiskertojen lukumääristä (N) on järjestetty muodostettavaksi kuvaaja, jonka argumenttina ovat kiihtyvyysluokat ja funktiona kiihtyvyystasoluokkien esiintymiskertojen lukumäärät (N) ja jonka funktion kuvaajan määräämä pinta-ala kahden 15 kiihtyvyystason välillä on järjestetty määritettäväksi ja että määritetty pinta-ala on järjestetty verrattavaksi normaaliväestön mittauksista saatuun vastaavaan pinta-alaan ja että vertailun tuloksesta on järjestetty laskettavaksi ennuste liikkuvan henkilön (19) yhden luustonosan luumassan kehityksestä.

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että kerätyistä eri kiihtyvyystasoluokille kuuluvista esiintymiskertojen lukumääristä (N) on järjes- • V tetty muodostettavaksi kuvaaja, jonka argumenttina ovat kiihtyvyystasoluokat ja :**·.. funktiona kiihtyvyystasoluokkien esiintymiskertojen lukumäärien logaritmi (log(N)), joka logaritmifunktio on järjestetty sovitettavaksi suoraksi y=ax+b, jonka funktion * .**·. 25 vakiot a ja b on järjestetty verrattavaksi normaaliväestön mittauksista saatuun vas- taavaan suoran vastaaviin vakioihin a ja b ja että vertailun tuloksesta on järjestetty "··, laskettavaksi ennuste liikkuvan henkilön (19) yhden luustonosan luumassan kehi- *** tyksestä. • · • ·

11. Patenttivaatimuksien 6-10 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että yhtä luustonosaa koskeva luumassan kehitysarvio on järjestetty ilmaistavaksi anturiyk-sikköön kuuluvilla ilmaisinvälineillä (25) joko käyttökertakohtaisena tai kumulatiivi- • · .···. sena arviona. • · • · · * ·«· • *;* ] 35

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että ilmaisin- :.**i välineet käsittävät ON-OFF -tyyppisen ilmaisimen, jossa ON-tila ilmaisee liikunta- suoritteen käyttökertakohtaisen tavoitteen täyttyneen ja OFF-tila ilmaisee liikunta-suoritteen tavoitteen jääneen täyttymättä. 118961 15

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että ilmaisin (25) on toteutettu kahdella ledillä, joista toisen palaminen merkitsee ON-tilaa ja toisen palaminen OFF-tilaa.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että ilmaisin- välineenä (25) on järjestetty käytettäväksi liikuntasuoritteen mukaan kasvavaksi järjestetty osoitinjärjestely.

15. Patenttivaatimuksen 6 mukainen anturiyksikkö, tunnettu siitä, että anturiyk-10 sikkö (11) on osa solukkopuhelinverkon päätelaitetta (13).

16. Tiedonsiirtovälineellä oleva tietokoneohjelmatuote yhtä luustonosaa koskevan luumassan kehitysarvion muodostamiseksi ja esittämiseksi, tunnettu siitä, että tietokoneohjelmatuote käsittää 15. tietokoneohjelmavälineet liikkuvasta henkilöstä (19) kiihtyvyysanturilla (21) mitat tujen kiihtyvyysmaksimien luokittelemiseksi kiihtyvyystasoluokkiin, joilla välineillä on järjestetty - määriteltäväksi mittausta edeltävänä tapahtumana kiihtyvyysmittausalueen ylä- ja alaraja tutkittavan luustonosan perusteella 20 -määriteltäväksi yksittäinen kiihtyvyystasoluokka jakamalla mainittu kiihty- vyysmittausalue kiihtyvyystasoluokkiin sekä : V - mittauksen aikana luokiteltavaksi jokainen mitattu kiihtyvyysmaksimi johon- • 1·· kiri kiihtyvyystasoluokkaan, jolloin jokainen luokiteltu maksimi on järjestetty li- säämään oman kiihtyvyystasoluokkansa esiintymislukumäärää (N) yhdellä 25 -tietokoneohjelmavälineet luokiteltujen kiihtyvyysmaksimitietojen vertaamiseksi .:· normaaliväestöstä mitattuun vertailutietoon ···· .···. -tietokoneohjelmavälineet vertailun tekemiseksi liikkuvan henkilön ja vertailutie don välillä siitä, ovatko liikkuvan henkilön luokitellut kiihtyvyysmittaustulokset suu- • Vt remmat vai pienemmät kuin käytetty vertailutieto 30 -tietokoneohjelmavälineet yhtä luustonosaa koskevan luumassan kehitysennus- *·;’ teen muodostamiseksi suoritetun vertailun perusteella sekä - tietokoneohjelmavälineet muodostetun ennusteen esittämiseksi liikkuvalle henki-lölle. • · · • · iti • » · · • · · • 1 · • · 16