FI94589C

FI94589C - Menetelmä ja laite fyysisen kunnon mittaamiseen

Info

Publication number: FI94589C
Application number: FI924117A
Authority: FI
Inventors: Ulla Kaarina Sepponen
Original assignee: Increa Oy
Priority date: 1992-09-15
Filing date: 1992-09-15
Publication date: 1995-10-10
Also published as: ATE172858T1; DE69321968T2; DE69321968D1; EP0660685A1; JPH08501234A; FI924117A; FI94589B; WO1994006348A1; FI924117A0; US5620003A; EP0660685B1; AU4963193A

Description

1 - 94589

MENETELMÄ JA LAITE FYYSISEN KUNNON MITTAAMISEEN

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite henkilön sydämen toimintaa ja fyysistä kuntoa kuvaavien suureiden kuten sydämen sykkeeseen ja henkilön painoon sekä sydänveren-5 kierron kuntoon liittyviin iskutilavuuteen ja minuuttitila-vuuteen verrannollisten suureiden mittaamiseen ja henkilön kuntoa kuvastavan indeksin laskemiseen mittaustulosten pohjalta.

Sydämen syketaajuus eli lyöntitaajuus HR, jonka yksikkö on io lyöntiä minuutissa, mitattuna lepo- ja erilaisissa rasitus-tiloissa antaa kuvan mm. tutkittavan henkilön ruumiillisesta kunnosta. HR nousee paitsi henkisen ja ruumiillisen rasituksen myös erilaisten sairaustilojen, kuten esimerkiksi kuumeen johdosta. Levossa hyväkuntoisen HR on tyypilli-15 sesti alhaisempi kuin huonokuntoisen HR.

Sydämen toiminnan arvioinnissa HR:n mittaus antaa vain hyvin pintapuolista tietoa. Tärkeää on myös tietää sydämen iskutilavuus SV, Jonka yksikkö on litra, ja minuuttitila-vuus CO, jonka yksikkö on litraa minuutissa. CO saadaan äo esimerkiksi kertomalla HR ja keskimääräinen SV keskenään.

Tunnettua on mitata HR rekisteröimällä sydämen sähköistä toimintaa, nk. EKG signaalia, josta tunnistetaan esimerkiksi nk. QRS-kompleksit. HR saadaan mittaamalla peräkkäisten QRS-kompleksien välinen aika, jonka käänteisarvo antaa 25 HR:n. Tähän perustuvia laitteita urheilijoille ja kuntoilijoille valmistaa esim. Polar Electro OY, Suomi. Näiden laitteiden haittana on, että ne vaativat elektrodien kiinnittämisen kehoon. EKG signaali ei myöskään anna mitään tietoa SV:stä tai CO:sta.

30 Tunnettua on lisäksi mitata HR käyttämällä hyväksi kehon sähköisen impedanssin ja valonläpäisevyyden muutoksia. Valon 'läpäisevyyttä voidaan mitata mm. korvalehdestä ja 2 . 94589 sormesta. Valonläpäisevyyteen perustuvaa HR:n mittauslaitetta urheilijoille valmistaa mm. Casio Computer Inc., Japani. Tällaisten menetelmien haittana on, että tarvittava anturi on saatava hyvään valoyhteyteen tutkittavan henkilön 5 kehon kanssa. Heikkokuntoisilla henkilöillä tai kylmässä tilassa esim. sormen tai korvan verenkierto voi olla niin heikko, ettei tarvittavaa signaalia saada näkyviin. Etäis-verenkierron aiheuttamat valoläpäisevyysmuutokset eivät sisällä informaatiota SV:stä tai CO:sta. Impedanssimuutok-io seen perustuvat mittarit vaativat puolestaan useiden elektrodien kiinnittämistä kehoon.

Ballistokardiografia-laitteistossa tutkittava henkilö makaa herkällä alustalla ja sydämen toiminnasta aiheutuvat mekaaniset värähdykset rekisteröidään. SV ja CO arvot voidaan is periaatteessa laskea värähdysten amplitudista. Käytännössä tulosten absoluuttitarkkuus on osoittautunut huonoksi, mutta saman henkilön eri mittaukset ovat suhteellisen hyvin vertailukelpoisia. Menetelmän hankaluutena on mm. järjestää riittävän herkkä potilasvuode, jotta mittaustulokset saa-20 täisiin riittävän tarkoiksi.

Tunnettua on lisäksi sijoittaa tutkittavan henkilön alle alusta, jonka pietsosähköiseen signaalin tai jonkin muun sähköisen suureen avulla saadaan mitattua henkilön HR. Nämä mittaukset eivät anna tietoa henkilön CO tai SV arvoista.

25 Tunnetuilla menetelmillä ja laitteilla ei pystytä yksinkertaisesti mittaamaan HR, SV ja CO arvoja, eikä muodostamaan yksinkertaisia indeksejä henkilön kunnon seuraamiseksi.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan tunnetun tekniikan puutteet eliminoida ja toteuttaa laitteita, jotka HR: n äo lisäksi antavat tietoa SV ja CO arvoista ja henkilön painosta G. Keksinnön mukaisilla menetelmillä ja laitteilla mitattujen suureiden avulla voidaan muodostaa indeksilukuja R, joiden avulla henkilön kunnon kehittymistä voidaan seurata. Tämän toteuttamiseksi on keksinnön mukaiselle 3 - 94589 menetelmälle ja siihen perustuville laitteille tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimusten tunnus-merkkiosissa.

Keksinnön tärkeimpiä etuja ovat käytön yksinkertaisuus ja 5 toteutuksen huokeus sekä etenkin keksinnön mukaisten menetelmien ja vastaavien laitteiden antama informaatio henkilön ruumiillisesta kunnosta, painosta ja sydämen toiminnasta.

Keksintöä on havainnollistettu oheisilla piirroksilla, 10 joista - Kuva 1 esittää kaaviomaisesti verenkiertojärjestelmään sydämen toiminnasta syntyviä voimia - Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen laitteen lohkokaaviota - Kuva 3 esittää kahta eri anturiratkaisua 15 - Kuva 4 esittää keksinnön mukaisen laitteen digitaalisen signaalikäsittelyelektroniikan lohkokaaviota - Kuva 5 esittää erästä keksinnön mukaista laitetta päältä ja sivusta katsottuna

Kuvassa IA on esitetty kaavamaisesti ihmisen verenkier-20 tojärjestelmän ne osat, jotka ovat keksinnön toiminnan ymmärtämisen kannalta oleellisia. Henkilön P sydämen H vasen kammio pumppaa jokaisella lyöntikerralla verivir-tapulssin aorttaan AO, mikä aiheuttaa veren virtauksen BF muutoksen. Verivirta kääntyy aortan kaaressa AC, mikä 25 puolestaan aiheuttaa kuvan IB osoittamalla tavalla P:n päähän päin suuntautuneen voiman FO. Kuvassa 1C on esitetty graafisesti BF:n muutokset ja niitä vastaavat painon G muutokset ajan t funktiona.

Kuva 2 esittää keksinnön mukaista laitetta, jossa henkilö so P seisoo mittausalustalla S, joka on tuntoelementtien L, esimerkiksi jousien avulla ripustettu kehikkoon F. Alustaan S on kiinnitetty muunnoselementtivälineet T, esimerkiksi venymäliuska-anturi tai pietsosähköinen kide, joka rekisteröi S:n liikkeet, jotka riippuvat P:n painosta ja L:n 4 94589 joustosta. On huomattava, että samanlainen signaali saadaan mikäli henkilö asemoidaan istumaan S:lie,johon on järjestetty esimerkiksi tuolin kaltainen teline. Istuma-asento sopii mm. heikkokuntoisille tai vammaisille henkilöille tai 5 haluttaessa tehdä pitkäaikaisrekisteröintiä. T:n antosig-naali vahvistetaan vahvistimella A, jonka anto on siten riippuvainen P:n painosta G ja se voidaan näyttää näytössä Dl. A: n antosignaali johdetaan derivaattoriin D, jonka antosignaalista pulssinmuokkaaja X synnyttää jokaista P:n io painon nopeaa muutosta vastaavan pulssin, joka johdetaan laskuriin C, jonka ulostulosta saadaan HR, joka näytetään näytössä D2. X:ään voi olla liitettynä myös havaitun pulssin indikaattori, äänimerkki tai valosignaali tai molemmat. Voidaan myös ajatella järjestelyä, jossa käyttäjä voi 15 halutessaan valita merkkisignaalin laadun ja voimakkuuden tai kytkeä sen kokonaan pois. Integroimalla A:n antosignaa-lin muutoksia integraattorilla I saadaan iskutilavuuteen SV verrannollinen tulos ja kertomalla tämä HR:llä kertojalla M saadaan minuuttitilavuuteen CO verrannollinen tulos, joka 20 näytetään näytössä D3.

T voi koostua useammasta erillisestä anturista. Useamman anturin avulla voidaan vähentää esim. seisovan henkilön huojunnan aiheuttamaa vaihtelua. Istuvan henkilön tutkimiseen tarkoitettuun laitteistoon voi kuulua tuolimainen 25 mittausalusta ja sen alla neljä painoanturia, joiden signaalit summataan. Edelleen voi olla edullista käyttää • useampaa anturia siten, että ensimmäinen anturi rekisteröi lähinnä henkilön painoa ja toinen anturi henkilön painon muutoksia. Kaavamaisesti tällaisia anturikytkentää on 30 kuvattu kuvassa 3. Kuvan 3a tapauksessa potilaan painoon verrannollinen voima G' vaikuttaa tuntoelementtiin L, johon on kiinnitetty muunnoselementti Ttt, joka voi olla esimer- • · : kiksi venymäliuska-anturi. Tyypillisesti tällainen anturi sisältää kaksi elementtiä, joiden resistanssi muuttuu 35 vastakkaiseen suuntaan tuntoelementin L taipuessa voiman G' vaikutuksesta. Nämä elementit on kytketty vahvistimeen A„, jonka antosignaali Sw on verrannollinen voimaan G’. Nykyisissä kylpyhuonevaaoissa on käytössä kytkentä, jossa muun- -. 94589 5 noselementin Tw ohjaamana muutetaan oskillaattorin taajuutta ja tätä taajuutta käytetään painon johtamiseksi. Tällainen ratkaisu, sekä sähköinen että mekaaninen, on mm. Hanson Hi-Tech (Bathroom scale, model 881) vaa'assa, val-5 mistäja Hanson Industries Limited, Irlanti. Mikäli tällai nen toteutus halutaan säilyttää, on edullista käyttää toisia anturivälineitä painon muutosten rekisteröintiin. Nämä anturivälineet voivat perustua toiseen periaatteeseen kuin painon G keskiarvoa rekisteröivät välineet. Tällainen io toinen anturiratkaisu on kaavamaisesti esitetty kuvassa 3b. Anturi TB sijoitetaan esimerkiksi mittausalustalle S siten, että henkilön paino G vaikuttaa siihen suoraan tai epäsuorasti. Eräs edullinen anturin TB toteutustapa on käyttää pietsosähköisiä materiaaleja. Pietsosähköisiä keraamisia 15 komponentteja valmistaa mm. N. V. Philips Gloeilampenfa-brieken, Eindhoven, Hollanti. Näiden sovelluksia on kuvattu mm. julkaisussa Piezoelectric Ceramic, Designer's Guide, Philips Component Division 1989. Anturi TB on edullista toteuttaa nun. käyttämällä kahdesta pietsosähköisestä keraa-20 misesta elementistä koostuvaa kappaletta (piezoelectric bimorph). Tällaisen elementin etuna on suhteellisen matala sähköinen ja mekaaninen impedanssi, mikä tekee sen erityisen sopivaksi suhteellisten matalataajuisten suureiden rekisteröintiin. Kuvatun kaltainen pietsosähköinen anturi 25 voidaan sijoittaa kuvassa 3a esitettyyn tapaan taipuvaan tuntoelementiin L ja johtaa saatava signaali vahvistimeen A„, jonka antosignaali SB johdetaan signaalinkäsittelyelekt-roniikalle.

Toinen tapa käyttää pietsosähköisiä materiaalia on sijoit-30 taa alustaan S kerros pietsosähköisiä materiaalia, kuten esimerkiksi PVDF-kalvoa, jollaista valmistaa mm. Pennwalt Corp., PA, U.S.A. ja markkinoi sitä tuotemerkillä Kynar Piezo Film.

Kuvio 2 esittää vain erästä keksinnön mukaisen laitteen 35 lohkokaaviota. Esimerkiksi CO:n verrannollinen suure saadaan tarkemmin keskiarvostamalla SV: n ja HR: n arvoja. Tällöin laitteeseen on sisällytettävä vastaavat välineet β 94589 tätä varten. Kuntoa kuvastavan indeksin laskemiseksi voidaan esimerkiksi muuntaa em. tulokset digitaaliseen muotoon ja laskea niistä haluttu indeksi mikroprosessorilla. Tällöin laitteeseen on sisällytettävä tarvittavat välineet 5 tätä varten. Tarvittavia A/D muuntimia valmistaa esimerkiksi Motorola Inc., USA ja Linear Technology Corp., USA ja sopivia mikroprosessoreita mm. Motorola Inc., USA ja Intel Corp., USA. Saatu tulos tai tulokset voidaan tallettaa muistiin ja käyttää sitten myöhemmin vertailulukuna henkilö lön kunnon kehittymistä arvioitaessa. Tallennusvälineenä voi olla esimerkiksi puolijohdemuisti tai magneetti-, optinen- tai magneto-optinenlevy, magneettinauha tai nk. älykortti tai jopa reikäkortti tai -nauha. Sopivaa mikro-prosessorikokonaisuutta, joka on yhteensopiva nk. IBM PC 15 laitteiden kanssa valmistaa esimerkiksi Dover Electronics Manufacturing West, USA. Laitteen tyyppi on ESP8680 ja siihen on saatavissa tarvittavat liitäntävälineet. Luonnollisesti sarjatuotannossa on laitteelle suunniteltava oma ratkaisunsa, joka on tuotannollisesti edullinen.

20 Kuvan 2 mukaisen toteutuksen sijasta voidaan keksintö toteuttaa käyttämällä hyväksi anturista tulevan signaalin spektri-informaatiota. Muunnosvälineiden T ja vahvistimen A jälkeen muutetaan signaali digitaaliseksi ja se muunnetaan esimerkiksi käyttäen FFT algoritmia tai nk. autore-25 gressiivisiä algoritmeja (Autoregressiivisiä algoritmeja ja • muita analyysimenetelmiä, jotka soveltuvat käyttöön kun signaalista otettujen näytteiden määrä on pieni on kuvattu mm. viitteessä: Kay et ai: Proceedings of IEEE, voi. 69, no. 11, 1981). Tämä voidaan tehdä kätevästi mainitussa PC 30 laitteistossa, mutta myöskin on saatavissa dedikoituja signaalikäsittelypiirejä. Tuloksena syntyvä spektri sisäl-• tää voimakkaan sydämen toimintataajuutta (so. HR) vastaavan piikin ja tämän kerrannaisia. Yksinkertainen ohjelma etsii sopivalta HR alueelta maksimin, joka silloin on kulloinen-35 kin HR. Sopiva spektrin alue on 0.5 - 4 Hz, mikä vastaa lyöntitaajuuksia 30 - 240 lyöntiä/minuutissa. Tämä menetelmä on nopea ja sitä ei helposti häiritse henkilön liikkeet.

7 - 94589

Signaalin jaksollisuutta voidaan tutkia myös korrelaatiofunktiota käyttäen. Tällaisia ratkaisuja on käytetty Jaksollisten signaalin analyysissä ja kuvattu mm. jäljempänä mainitussa viitteessä Oppenheim ja Schafer kappale: 11 5 "Fourier analysis of signals using the discrete Fourier transform", sisältäen kappaleen 11.7 "Spectrum analysis of random signals using estimates of the autocorrelation sequence".

Spektrilaskentaa ja signaalikäsittelyyn liittyviä seikkoja 10 on käsitelty lukuisissa julkaisuissa, joista tässä mainitaan vain Proakis J.G. ja Manolakis D.G.: Introduction to digital signal processing, Macmillan Publishing Company, New York, 1988 sekä Oppenheim A.V. ja Schafer R.W.: Discrete-Time Signal Processing, Prentice-Hall International is Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1989.

Laitteistossa voidaan soveltaa monia tunnettuja ratkaisuja, joiden pääperiaatteita on kuvattu esimerkiksi julkaisussa Tompkins W.J. ja Webster J.G.: Design of microcomputer-based medical instrumentation, Prentice-Hall Inc, Englewood 20 Cliffs, New Jersey, 1981.

Kuvassa 4 on esitetty lohkokaavio laitteelle jossa anturista tuleva signaali STR, joka on mahdollisessa esivahvisti-messa vahvistettu, johdetaan suodattimeen F, siitä A/D-25 muuntimeen ADC ja sen jälkeen prosessoriin DSP, jonka tulokset johdetaan näyttöön DD. Suodatin F on kaistanpäästö suodatin, joka sydämen toimintaa analysoitaessa poistaa taajuudet, joissa merkittävää informaatiota ei ole tai joissa on esim. henkilön huojunnasta johtuvia häiritseviä 30 signaaleja. Tehdyissä kokeissa on edulliseksi taajuusalueeksi havaittu 6 - 15 Hz, jos halutaan rekisteröidä HR. Edullista on, että suodatin poistaa mahdollisimman tehokkaasti matalataajuiset (< 0.5 Hz) komponentit. Suodatin F voidaan toteuttaa analogisena tai ainakin osa suodatuksesta 35 voidaan suorittaa digitaalisesti prosessorin DSP avulla.

8 94589

Anturiratkaisuissa voidaan soveltaa monia tunnettuja periaatteita. Koska mitattavana suureena on henkilön paino G, joka on pääasiassa henkilön massan ja maan vetovoiman kiihtyvyyden synnyttämä voima, painon muutokset, jotka 5 johtuu sydämen toiminnasta voidaan rekisteröidä usealla tavalla. Edellä on pääasiassa kuvattu pietsosähköisiä ja pietsoresistiivisiä anturielementtejä. On tunnettua mitata voiman muutoksia tuntoelementtien avulla siten, että tun-toelementtien muodon muutoksia (muutosten määrää, muutosno-io peutta) mitataan kapasitiivisilla, induktiivisilla, optisilla ja akustisilla menetelmillä. Näitä periaatteita on kuvattu mm. julkaisuissa: Allocca J.A. ja Stuart A.: Transducers: Theory and Application, Reston Publishing Company Inc., Reston, 1984 sekä Cobbold R.S.C.: Transducers for 15 Biomedical Measurements, John Wiley & Sons, New York, 1974. Tunnettuja anturiperiaatteita yhdistelemällä voidaan keksinnön mukaisia laitteistoja toteuttaa usealla eri tavalla. Anturiperiaatteiden valintaan vaikuttavat mm. valmistuskustannukset, tarkkuusvaatimukset ja tehonkulutus. Yksinker-20 täisissä nk. kylpyhuonelaitteissa on varsin todennäköistä, että edullisimmat anturit ovat pietsoresistiivisiä tai pietsosähköisiä. Painon G muutosten rekisteröinnissä piet-sosähköinen anturi antaa voimakkaan signaalin, joka toisaalta riippuu mm. ympäristön lämpötilasta. Kuitenkin 25 ratkaisu voi olla edullinen, mikäli halutaan rekisteröidä vain HR.

Tulokset ja lasketut indeksit tai yhteenveto tuloksista ja lasketuista indekseistä voidaan tulostaa paperille numeerisesti sekä myös graafisesti käyrien muodossa ja siten antaa 30 henkilölle havainnollinen kuva hänen kehityksestään. Laitteeseen voidaan myös järjestää merkkisignaali, valo tai ääni, joka ilmoittaa sydämen sykkeen havaitsemisesta. Tämä voidaan liittää, kuten aikaisemmin on mainittu pulssinmuok-kaajaan. Laitteeseen voidaan sisällyttää tai se voi olla 35 liitettävissä tarvittavaan tulostusvälineeseen, esimerkiksi matriisi- tai laser-kirjoittimeen. Sopivia tulostimia valmistaa esimerkiksi Canon Inc, Japani.

9 94589

Esimerkiksi kunnon seuraamiseen voidaan käyttää mm. seuraa-villa tavoilla laskettuja indeksejä R: R * c/(HR*G), tai R * l/(HR * G) s missä c on henkilön SV:hen tai CO:n verrannollinen luku, joka johdetaan mittaustuloksista. Edullista on käyttää SV:n ja CO:n, samoin kuin HR:n arvoina useamman sydämen lyönnin ajan otettuja keskiarvoja. Kuntoharjoituksen seurauksena sydämen levossa mitattu HR laskee ja SV nousee suhteellisen io nopeasti, mutta painon muutokset tapahtuvat yleensä hitaasti. Henkilön kunnon kohotessa ja em. tavoin laskettu R nousee nopeasti ja osoittaa pelkkää painoa herkemmin kehityksen suunnan. R:ää voidaan käyttää siten laihdutusdieettien ja kunto-ohjelmien tukena. Nopeasti parantuvaa kuntoa is osoittava indeksi parantaa huomattavasti harjoittelu- ja dieettimotivaatiota.

Edellä on kuvattu vain eräs yksinkertainen tapa laskea mitatuista suureista kunnon kehittymistä osoittava indeksi R. Indeksin R kaavaan voidaan sisällyttää esim. tavoitepai-20 no, jolloin indeksin R kehittyminen ja lähestyminen tavoitetta kohden näkyvät selvästi. Samoin eri suureille voidaan antaa eri painoarvoja riippuen harjoitus- tai laihdutusohjelman tavoitteesta.

Signaalin käsittelyn monipuolisuudesta riippuen lasketut 25 indeksit R voivat olla henkilökohtaisia vertailukuja, jolloin eri henkilöiden indeksejä ei voida suoraan verrata. Mikäli signaalikäsittely on riittävän monipuolista ja henkilön asemointi tehdään huolella voidaan johtaa indeksejä ja mittaustuloksia, joita voidaan käyttää eri henkilöi-30 den keskinäiseen vertailuun. Asemoinnissa voi olla apuna esimerkiksi tuolimainen mittausalusta, jonka selkänojaa voidaan kallistella ja näin hakea maksimaalinen sydämen toiminnasta johtuva painon muutos. Tämä siitä syystä, että 10 94589 eri henkilöiden aortan kaaren suunta on erilainen.

Keksintöä voidaan soveltaa mm. kotikäyttöisissä (kylpyhuone )vaaoissa. Yksinkertaisimmillaan tällainen vaaka näyttäisi henkilön painon G ja HR:n. Tällaista vaakaa varten on 5 kehitettävissä asiakaskohtainen integroitu piiri. Näyttöjen ei tarvitse olla erilliset vaan HR ja paino voivat automaattisesti vuorotella näytössä tai näyttö voidaan valita esim erillisellä kytkimellä, kauko-ohjauksella tms. Eräs tällainen laite on kuvattu kuvassa 5. Kuvassa 5a laite on io päältä katsottuna. Kehyksessä F on mittausalusta S. Anturi-ratkaisu vaikuttaa rakenteen toteutukseen. Näytössä DD on esimerkin mukaisesti osoittimet HR ja W näytöille. Nämä voivat olla esim. valodiodeja (LED). Jos esim. HR valodiodi loistaa, osoittaa näyttö sydämen syketaajuutta HR. Kuvassa 15 5b laite on sivulta nähtynä. Mekaaninen toteutus voi olla samanlainen kuin em. Hanson vaa'assa. Mainitun kaltaisen vaihtoehtoisen näytön etuina ovat sen huokeus ja tilan säästö. Näytön numeroiden tulee olla riittävän suuret, jotta ne voidaan vaivatta lukea. Näyttö voi olla myös 20 varren päässä tai tieto voi välittyä erilliseen näyttöyk-sikköön langattomasta esim. infrapuna- tai matalampitaajuisia sähkömagneettisia aaltoja käyttäen (induktiivinen tai radioyhteys). Tällainen etänäyttö voi olla edullinen, koska henkilön ei tarvitse kumartua näyttöä lukiessaan. Kumartu-25 minen muuttaa rintakehän asentoa ja pienentää mahdollisesti mitattavia SV ja CO arvoja.

Kehittyneemmät keksinnön mukaiset laitteet laskevat henkilön kuntoindeksejä ja voivat näyttää CO:n ja SV:n verrannollisia suurearvoja. Tällaisia laitteita voi käyttää 30 kuntoilijat, urheilijat ja niitä voi olla kodeissa, kylpylöissä, kuntosaleissa jne. Yleisökäyttöön tarkoitetut laitteet voidaan varustaa kolikkolaitteella tai esim. kortinlukijalla käytön kontrolloimiseksi.

Vaativammassa käytössä on tutkittavan henkilön asemointiin 35 kiinnitettävä enemmän huomiota ja hyvä ratkaisu on tuoli- - 94589 11 mainen mittausalusta, jonka alla on useampi kuin yksi anturi (esimerkiksi 3 tai 4 kpl). Telineessä voi olla kallistettava selkänoja sekä tukia, joiden avulla henkilö saadaan toistuvasti samaan asentoon. Selkänojassa ja muissa 5 tuissa on oltava asteikot tms., joiden lukemat merkitään ylös tai talletetaan laitteen muistiin tulevia mittauksia varten. Nämä tuet voivat olla motorisoituja ja moottoreita voi ohjata laitteen tietokone, esimerkiksi henkilöidenti-teettitunnuksen perusteella mittausasentoihin. io Luonnollisesti keksinnön mukaista menetelmää ja vastaavia laitteita voidaan käyttää kaikenlaisissa psykofyysisissä testeissä, sairauksien hoidon seuraamisessa jne.

Sydämen SV:n ja CO:n seuraaminen on todettu edulliseksi mm. eteisvärinän hoidon ja ohitusleikkauksen vaikutuksen seu-15 raamisessa. Samoin voidaan ajatella SV:n ja CO:n muutoksien avulla voitavan arvioida sydämen vajaatoiminnan hoitoa. Keksinnön mukaisella menetelmällä ja siihen pohjautuvilla laitteilla tämä tapahtuu vaivattomasti ja edullisesti.

Edellä on kuvattu vain joitakin keksinnön mukaisia toteu-20 tusmuotoja. Keksinnöstä on mahdollista toteuttaa monia muunnoksia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims

1. Menetelmä henkilön kuntoon ja sydämen toimintaan liittyvien suureiden, kuten esimerkiksi painon (G), syketaajuuteen (HR), sydämen iskutilavuuteen (SV) ja minuuttitilavuu- 5 teen (CO) verrannollisten suureiden mittaamiseen tunnettu siitä, että henkilö asemoidaan mittausalus-talle (S) siten, että sydämen lyönnin aiheuttamaa veren virtauspulssia vastaa henkilön painon (G) muutos, joka rekisteröidään ja rekisteröidyistä painon muutoksista 10 johdetaan informaatiota henkilön sydämen toiminnasta, kuten esimerkiksi isku- , minuuttitilavuudesta (SV, CO) ja sydämen lyöntitiheydestä (HR).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että henkilö seisoo mittausalustalla 15 (S).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että henkilö istuu mittausalustalla (S).

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mene-20 telmä tunnettu siitä, että siinä lasketaan painon (G) muutosten taajuusspektri.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että siinä lasketaan painon (G) muutosten korrelaatiofunktio.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mene telmä tunnettu siitä, että lyöntitaaj uuteen (HR), isku- (SV) ja minuuttitilavuuteen (CO) verrannollisten suureiden laskemiseksi käytetään painon (G) muutosten aikaintegraaliin verrannollisia suureita.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mene- 13 94589 telmä tunnettu siitä, että siinä rekisteröidään henkilön paino (G).

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että mittaustuloksia hyväksi- 5 käyttäen lasketaan henkilön fyysistä kuntoa kuvaava indeksi (H).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että henkilön kuntoa kuvastava indeksi (R) sisältää riippuvuuden henkilön painoon (G). io

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että henkilön kuntoa kuvastava indeksi (R) sisältää riippuvuuden henkilön sydämen lyöntitaa-j uuteen (HR).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen menetelmä is tunnettu siitä, että henkilön kuntoa kuvastava indeksi (R) sisältää riippuvuuden henkilön sydämen iskutila-vuuteen (SV).

12. Laite henkilön kuntoon ja sydämen toimintaan verrannol-20 listen suureiden, kuten esimerkiksi painon (G), syketaajuuteen (HR), sekä sydämen iskutilavuuteen (SV) ja minuut-titilavuuteen (CO) verrannollisten suureiden mittaamiseen tunnettu siitä, että siihen kuuluu mittausalusta (S) jolle henkilö asemoidaan siten, että sydämen lyönnin aihe- 25 uttamaa veren virtauspulssia vastaa henkilön painon (G) muutos, välineet tämän painon muutoksen rekisteröimiseksi (T, L) sekä välineet henkilön sydämen toimintaan liittyvien suureiden johtamiseksi rekisteröityä painon muutosta hyväksikäyttäen. äo

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite tunnettu siitä, että siihen kuuluu mittausalusta (S), jolle henkilö asettuu seisomaan. 14 94589

12 94589

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite tun,nettu siitä, että siihen kuuluu mittausalusta (S), jolle henkilö asettuu istumaan.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 14 mukainen laite 5 tunnettu siitä, että muunnosvälineet (T) sisältävät anturivälineitä, kuten esimerkiksi nk. venymäliuska, joiden sähköinen impedanssi on järjestetty muuttuvaksi henkilön painosta (G) ja sen muutoksista riippuen.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 15 mukainen laite 10 tunnettu siitä, että muunnosvälineet (T) sisältävät välineitä, kuten esimerkiksi nk. pietsosähköinen kide tai muovikalvo, jotka synnyttävät sähkömotorisen voiman, jonka suuruus riippuu henkilön painosta (G).

17. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 16 mukainen laite 15 tunnettu siitä, että se sisältää vahvistinvälineet (A) ja suodatusvälineet (F, FBP) henkilön sydämen toimintaan liittyviin painon (G) muutoksiin verrannollisen signaalin johtamiseksi muunnosvälineiden (T) antosignaalista.

18. Patenttivaatimuksen 12 - 17 mukainen laite 20 tunnettu siitä, että siihen kuuluvat välineet (I, DSP) painon (G) muutosten aikaintegraaliin verrannollisten suureiden laskemiseksi.

19. Patenttivaatimuksen 12 - 18 mukainen laite tunnettu siitä, että siihen kuuluvat välineet (DSP) 25 painon (G) muutosten taajuusspektrin laskemiseksi.

20. Patenttivaatimuksen 12 - 19 mukainen laite tunnettu siitä, että siihen kuuluvat välineet (DSP) painon (G) muutosten korrelaatiofunktion laskemiseksi.

21. Patenttivaatimuksen 12 - 20 mukainen laite 30 tunnettu siitä, että siihen kuuluvat välineet (DSP) henkilön kuntoa kuvastavan indeksin (R) laskemiseksi. • 94589 15

22. Patenttivaatimuksen 12 - 21 mukainen laite tunnettu siitä, että siihen kuuluvat välineet mittaustulosten ja laskettujen, kuntoa kuvastavien indeksien (R) tallentamiseksi.

23. Patenttivaatimuksen 12 - 22 mukainen laite tunnettu siitä, että siihen kuuluvat välineet mittaustulosten ja laskettujen, kuntoa kuvastavien indeksien (R) tulostamiseksi esimerkiksi paperille numeerisessa tai graafisessa muodossa.

24. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 23 mukainen laite tunnettu siitä, että muunnosvälineet (T) sisältävät useita anturivälineitä.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen laite tunnettu Siitä, että osa muunnosvälineiden (T) anturivälineistä 15 rekisteröivät erityisesti painoa (G) ja osa anturivälineistä rekisteröivät erityisesti painon (G) muutoksia.

26. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 25 mukainen laite tunnettu siitä, että erityisesti painon (G) muutoksia rekisteröivät anturivälineet ovat nk. pietsosähköisiä 20 antureita, kuten esimerkiksi pietsosähköinen kide tai muovikalvo.

27. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 26 mukainen laite tunnettu siitä, että siinä on näyttövälineet (Dl, D2, D3, DD), kuten esimerkiksi elektroluminesenssi-, valo- 25 diodi-, nestekide- tai katodisädeputkinäyttö.

28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen laite, jota voidaan käyttää kuten nk. kylpyhuonevaakaa tunnettu siitä, että siinä on näyttövälineet (Dl, D2, DD) henkilön painon (G) ja sydämen lyöntitaajuuden (HR) näyttämiseksi.

29. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 28 mukainen laite tunnettu siitä, että siinä on välineet laitteen ie - 94589 käytön kontrolloimiseksi, kuten esimerkiksi kolikko- tai kortinlukulaite.

30. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 29 mukainen laite tunnettu siitä, että siinä on välineet painon muu- s toksen rekisteröinnin osoittamiseksi, kuten esimerkiksi valo- tai äänimerkkilaite.

31. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 30 mukainen laite tunnettu siitä, että siinä on välineet henkilön asemoinnin toistettavuuden parantamiseksi, kuten esimerkik- io si selkä- ja käsituet. 17 94589