DE69410774T2

DE69410774T2 - Druckfühler, vorrichtung zur messung von druckschwingungen ausgerüstet mit einemderartigen fühler und gerät zur feststellung von pulswellen

Info

Publication number: DE69410774T2
Application number: DE69410774T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Amano
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2014-08-12
Also published as: JP3131841B2; HK1010061A1; EP0667515B1; EP0667515A4; EP0667515A1; DE69410774D1; US5704363A; WO1995004919A1

Description

Technischer Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor, welcher zum Erfassen von Impulsen durch Installation in eine Armbanduhr geeignet ist, einen Druckschwingungsdetektor zum Erfassen von Druckschwingungen unter Verwendung des Drucksensors und einen Pulsdetektor zum Erfassen des Pulses eines Patienten unter Verwendung des Drucksensors.

Stand der Technik

Das Wort "Puls" bezieht sich auf Wellen von Blut, das aus dem Herzen gepumpt worden ist und sich durch die Blutgefäße ausbreitet, und es ist bekannt, daß durch Erfassen dieser Pulse und Analysieren derselben es möglich ist, verschiedene Typen medizinischer Information zu erhalten. Beispielsweise kann aus den mathematischen Parametern (wie z.B. der maximale Punkt, der minimale Punkt oder Einsenkungspunkte) der Pulswellenform physischelpsychologischelnformation über einen Patienten erhalten werden, ferner kann ein Blutdruckwert, welcher eine positive Korrelation (eine proportionale Beziehung) zur Ausbreitungsgeschwindigkeit hat, bestimmt werden.
Als Sensoren zum Erfassen dieser Typen von Pulsen gab es bisher prinzipiell zwei Arten. Diese sind
(1) eine Art, in welcher die Fingerspitze eines Patienten mit Infrarotlicht bestrahlt worden ist und der reflektierte Anteil des Infrarotlichts (aufgrund des Bluts) gemessen wurde, und
(2) eine Art, bei welcher ein Drucksensor derart plaziert worden ist, daß auf eine Arterie des Patienten, beispielsweise die Radius-Arterie, Druck ausgeübt wurde und ein Meßsignal erhalten wurde. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der US-A-5131400 bekannt.
Die Art (1) arbeitet durch Anordnen einer Infrarotlicht emittierenden Diode und eines Photosensors in geeigneten Lichtemissions- und Erfassungsrichtungen.
In den vergangenen Jahren hat das Verlangen nach der Fähigkeit, den physikalischen und den psychologischen Zustand einer Person beruhend auf dem erfaßten Puls derselben in einfacher und genauer Weise zu diagnostizieren, zugenommen.
Um dieser Anforderung gerecht zu werden, ist ein Drucksensor zum Erfassen von Pulsen in einem Objekt, wie z.B. einer Armbanduhr, welche der Patient während seiner täglichen Aktivität trägt, und durch Hinzufügen einer Funktion zum Diagnostizieren seines physikalischen und psychologischen Zustands aus den erfaßten Pulsen vorgesehen.
Beim Vorsehen eines Sensors an einer Armbanduhr und dem Messen eines Pulses unter Verwendung der vorangehenden Arten (1) und (2) haben jedoch die folgenden Probleme bestanden. Diese sind:
(1) Bei der Form, bei welcher der Anteil der Infrarotreflexion von Blut gemessen wurde, mußte ein Bereich an der Oberfläche des Uhrengehäuses vorgesehen werden, um den Kontakt mit der Fingerspitze des Patienten zu ermöglichen. An der Oberfläche des Uhrengehäuses ist normalerweise ein Anzeigebereich vorgesehen, und es ist schwierig einen Bereich zum Erfassen von Impulsen in dem begrenzten Raum an einer Armbanduhr vorzusehen, so daß ein Problem darin bestand, daß eine ernsthafte Beschränkung der äußeren Gestaltung der Armbanduhr eingeführt wurde.
(2) Ferner müssen im Falle der Verwendung eines herkömmlichen Drucksensors des Stands der Technik der Meßbereich des Sensors und die Radius-Arterie in Kontakt gebracht werden. Die Art, Armbanduhren zu tragen, unterscheidet sich jedoch in Abhängigkeit vom Verwender, und die Variation der Position der Radius-Arterie ist ebenso groß. Daher bestand ein Problem darin, daß es schwierig war, den Meßbereich des Drucksensors mit jedermanns Radius-Arterie auszurichten.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Typ eines Drucksensors vorzusehen, mit welchem es möglich ist, Impulse zu erfassen, sowie einen Druckschwingungsdetektor vorzusehen, welcher den Drucksensor verwendet, und einen Pulsdetektor vorzusehen, bei welchem der Druckschwingungsdetektor verwendet wird, und welcher die vorangehenden Probleme löst und zusätzlich nahezu keine Auswirkung auf die äußere Ausgestaltung von Armbanduhren hat.
Daher ist die Erfindung 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie die verschiedenen Drücke an verschiedenen Positionen an einer flachen Oberfläche mißt, mit wenigstens drei Druckmeßmitteln versehen ist zum Ausgeben von Signalen beruhend auf den Drücken an jeder Position, und ein elastisches Element aufweist, welches an der vorangehend erwähnten flachen Oberfläche angebracht ist und eine konvexe Form aufweist, derart, daß die Bodenoberflächen die Meßpositionen der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel bedecken, und durch Pressen der freiliegenden Oberfläche des vorangehend erwähnten elastischen Elements in der Richtung der Oberfläche der Messung werden die Druckschwingungen an der vorangehend erwähnten Meßoberfläche erfaßt. Durch diese Erfindung breiten sich, wenn Druckschwingungen an der freiliegenden Oberfläche des elastischen Elements erzeugt werden, diese Druckschwingungen durch das elastische Element als elastische Wellen aus, werden mit dem inversen Quadrat der Ausbreitungsstrecke gedämpft und werden durch die jeweiligen Druckmeßmittel in die Druckschwingung wiedergebende Signale umgewandelt. Daher ist es möglich, den Druck als ein elektrisches Signal zu erfassen. Die Erfindung 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 1 - das vorangehend erwähnte elastische Element und die vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel durch eine elastische Haftschicht aneinander angebracht sind. Bei dieser Erfindung wird verhindert, daß kleine Schwingungen in dem elastischen Element das Druckmeßmittel direkt berühren, und die Genauigkeit der Messung wird erhöht.
Die Erfindung 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 1 - diese vier der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel aufweist, und die Positionen der Messung liegen auf zueinander orthogonalen Achsen bezüglich der Mitte der Bodenoberfläche des elastischen Elements bei gleichen Abständen von den vorangehend erwähnten Mitten der Bodenoberflächen. Bei dieser Erfindung sind die Positionen der Druckmessung symmetrisch bezüglich der Mitte oder Bodenoberfläche des elastischen Elements verteilt. Als Ergebnis daraus kann selbst dann, wenn der Erzeugungspunkt der Druckschwingungen sich bewegt, der Dämpfungseffekt des elastischen Elements hinsichtlich jedes Druckmeßmittels ausgeglichen werden. Ferner wird, wenn die Bewegungsrichtung des Druckschwingungspunktes durch den höchsten Punkt des elastischen Elements hindurchläuft und mit einer der Achsen der Meßpositionen ausgerichtet ist, der Übertragungsabstand der elastischen Wellen minimiert und es wird möglich, eine genauere Druckmessung durchzuführen.
Die Erfindung 4 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 1 - die vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Bei dieser Erfindung ist es möglich, die Halbleiterherstellungstechnologie zu verwenden, wodurch eine äußerst kleine und präzise Herstellung ermöglicht wird.
Die Erfindung 5 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 4 - unter der Bodenoberfläche des vorangehend erwähnten elastischen Elements hohle Kammern vorgesehen sind, welche sich in die verschiedenen Positionen der vorangehend erwähnten Oberfläche öffnen, wobei die vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel jeweils in einer entsprechenden hohlen Kammer aufgenommen sind und die Innendrücke der hohlen Kammern gemessen werden.
Die Erfindung 6 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 5 - die vorangehend erwähnten hohlen Kammern mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Bei diesen Erfindungen 5 und 6 können, ebenso wie bei der zweiten Erfindung, kleine Schwingungen in dem elastischen Element daran gehindert werden, daß sie direkt die Druckmeßmittel kontaktieren, und die Genauigkeit der Messung ist verbessert.
Die Erfindung 7 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 4 - unter der Bodenoberfläche des vorangehend erwähnten elastischen Elements hohle Kammern, welche sich in die verschiedenen Positionen der vorangehend erwähnten Oberfläche öffnen, und Druckübertragungswege, welche die jeweiligen Innendrücke der vorangehend erwähnten hohlen Kammern mit den vorangehend erwähnten Druckmeßmitteln verbinden, vorgesehen sind, und jedes der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel mißt den Innendruck eines entsprechenden Druckübertragungsweges.
Die Erfindung 8 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 7 - die vorangehend erwähnten hohlen Kammern und die vorangehend erwähnten Druckübertragungswege mit einer Flüssigkeit gefüllt sind.
Die Erfindung 9 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 7 - der vorangehend erwähnte Druckübertragungsweg einen starren Körper umfaßt. Bei diesen Erfindungen 7 bis 9 ist es möglich, die Druckmeßmittel ohne Berücksichtigung der Position, an welcher der Druck gemessen werden sollte, zu positionieren. Insbesondere wenn die Druckübertragungswege derart vorgesehen sind, daß sie zur Mitte der Oberfläche weisen, kann das Druckmeßmittel konzentriert werden, und eine Anzahl an Druckmeßmitteln kann auf einer Oberflächeneinheit auf dem Halbleitersubstrat gebildet werden, wodurch zur Kostenverringerung beigetragen wird.
Die Erfindung 10 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 1 - ein sehr elastisches Element mit einer Elastizität, welche höher als diejenige des vorangehend erwähnten elastischen Elements ist, auf die freiliegende Oberfläche des vorangehend erwähnten elastischen Elements beschichtet wird. Mit dieser Erfindung wird durch Beschichtung mit einem sehr elastischen Material die Ausbreitung elastischer Oberflächenwellen entlang der freiliegenden Oberfläche verringert, und die elastischen Wellen, welche sich in der Meßrichtung ausbreiten werden stärker, so daß es möglich ist, den Pegel des von den Druckmeßmitteln ausgegebenen Signals größer zu machen.
Die Erfindung 11 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 1 - Teile, welche aus einem sehr elastischen Material mit einer Elastizität größer als diejenige des vorangehend erwähnten Beschichtungsmaterials auf der freiliegenden Oberfläche des vorangehend erwähnten elastischen Elements verteilt sind. Bei dieser Erfindung wird die Erzeugung von Schwingungen an der freiliegenden Oberfläche des elastischen Elements dispersiv, da jedoch die Ausbreitung elastischer Oberflächenwellen entlang der freiliegenden Oberfläche durch Hinzufügung sehr elastischer Materialien verringert werden kann, können die sich in der Meßrichtung ausbreitenden elastischen Wellen größer gemacht werden und somit kann der Pegel des von jedem Druckmeßmittel ausgegebenen Signals vergrößert werden.
Die Erfindung 12 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 1 - jedes der vorangehend erwähnten drei Druckmeßmittel Signale, welche von dem Druck abhängen, beruhend auf einem gesetzten Vorspannsignal ausgeben, und sie ist mit einem Vorspannsignalmittel zum Setzen eines gleichen Vorspannsignals an jedem der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel versehen. Bei dieser Erfindung wird es aufgrund des gleichen Vorspannsignals möglich, die von den vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmitteln unter den gleichen Bedingungen ausgegebenen Signale zu vergleichen.
Die Erfindung 13 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 12 - das vorangehend erwähnte Vorspannsignalmittel ein Vorspannsignal für jedes der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel nur dann setzt, wenn ein Druck gemessen wird.
Die Erfindung 14 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 12 - das vorangehend erwähnte Vorspannsignalmittel zu einer Zeit immer ein Vorspannsignal für jedes der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel setzt.
Die Erfindung 15 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 12 - die vorangehend erwähnte Vorspannung ein Konstantstromimpuls ist. Bei diesen Erfindungen 13-15 wird der Betrieb jedes Druckmeßmittels intermittierend, und im Vergleich mit dem permanenten Setzen eines Vorspannsignals für jedes Druckmeßmittel wird der Stromverbrauch während der Druckmessung gesenkt.
Die Erfindung 16 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 12 - ein Wandlermittel ferner vorgesehen ist zum Umwandeln der Ausgangssignale von den vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmitteln in digitale Signale.
Die Erfindung 17 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 16 - das vorangehend erwähnte Wandlermittel eine Digitalwandlung durchführt, während das vorangehend erwähnte Vorspannsignalmittel ein Vorspannsignal für die vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel setzt.
Die Erfindung 18 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 16 - ferner ein Speichermittel vorgesehen ist zum Speichern wenigstens eines der durch das vorangehend erwähnte Wandlermittel gewandelten digitalen Signale. Mit diesen Erfindungen 16 bis 18 werden die Ausgangssignale von den vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmitteln effizient in digitale Signale umgewandelt, und daher sind verschiedene digitale Prozeduren möglich.
Die Erfindung 19 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 16 - die Meßoberfläche die Haut eines Patienten ist, und daß ein Puls von einer Arterie in der Umgebung des Orts, an dem das vorangehend erwähnte elastische Element gepreßt wird, als eine Druckschwingung durch wenigstens eines der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel erfaßt wird. Bei dieser Erfindung wird, wenn die freiliegende Oberfläche des elastischen Elements gegen den Patienten gepreßt wird, eine Druckschwingung an der freiliegenden Oberfläche des elastischen Elements durch einen in der Umgebung des Orts, wo dieses gepreßt worden ist, positionierten Puls erzeugt. Druckschwingungen aufgrund von Pulsen breiten sich durch das elastische Element als elastische Wellen aus, werden mit dem inversen Quadrat der Ausbreitungsstrecke gedämpft und werden durch die jeweiligen Druckmeßmittel in den Puls wiedergegebende Signale umgewandelt. Somit ist es möglich, den Puls eines Patienten zu messen.
Die Erfindung 20 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 19 - das vorangehend erwähnte elastische Element an einem Patienten durch ein um das Handgelenk des Patienten gewickeltes Band angebracht wird.
Die Erfindung 21 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 19 - die Arterie in der Umgebung des Orts, an dem das vorangehend erwähnte elastische Element gepreßt wird, die Radius-Arterie ist. Bei diesen Erfindungen 20 und 21 ist der Drucksensor immer um das Handgelenk des Patienten gewickelt, so daß es möglich ist, den Puls konstant zu messen.
Die Erfindung 22 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 19 - ein mathematische-Koordinaten-Berechnungsmittel vorgesehen ist zum Bestimmen der mathematischen Koordinaten für eine Wellenform einer Pulswelle, welche durch wenigstens eines der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmittel erfaßt wird. Bei dieser Erfindung ist es durch Bestimmung der mathematischen Koordinaten der Pulswellenform möglich, Daten zu sammeln, welche zum Erhalt des physikalischen Zustands des Patienten erforderlich sind.
Die Erfindung 23 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 22 - ferner ein Unterscheidungsmittel vorgesehen ist zum Unterscheiden des physikalischen Zustands des Patienten, beruhend auf den mathematischen Koordinaten, welche durch das vorangehend erwähnte mathematische-Koordinaten-Berechnungsmittel bestimmt werden.
Die Erfindung 24 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 23 - ferner ein erstes Anzeigemittel vorgesehen ist, welches den physikalischen Zustand des Patienten, welcher durch das vorangehend erwähnte Unterscheidungsmittel unterschieden wird, anzeigt. Bei diesen Erfindungen 23 und 24 ist es möglich, dem Patienten selbst seinen physikalischen Zustand zu zeigen.
Die Erfindung 25 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 22 - dann, wenn das vorangehend erwähnte mathematische-Koordinaten- Berechnungsmittel einen minimalen Wert für die Pulswellenform und ein drittes Maximum nach dem vorangehend erwähnten minimalen Wert erfaßt, das Pulswellenform-mathematische-Koordinaten-Berechnungsmittel ein Signal ausgibt, welches diesen wiedergibt. Bei dieser Erfindung ist es möglich, die Zeitperiode zu bestimmen, die zum Erhalten des physikalischen Zustands des Patienten erforderlich ist.
Die Erfindung 26 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 19 - diese ferner mit einem ersten Berechnungsmittel versehen ist zum Berechnen - nach jedem Ablauf einer gesetzten Zeitperiode - der Koordinaten des Druckschwingungspunktes, welcher an der freiliegenden Oberfläche des vorangehend erwähnten elastischen Elements durch den Puls von der in der Umgebung des Orts, an dem das vorangehend erwähnte elastische Element gepreßt worden ist, positionierten Arterie erzeugt wird, welcher auf die vorangehend erwähnte flache Oberfläche projiziert ist, aus Verhältnissen der jeweiligen Meßsignale von den vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmitteln, und mit einem zweiten Berechnungsmittel zum Bestimmen der Verschiebungsgeschwindigkeit der Koordinaten, welche durch das vorangehend erwähnte erste Berechnungsmittel bei jedem Ablauf einer gesetzten Zeitperiode bestimmt werden, und zum Ausgeben der Verschiebungsgeschwindigkeit als die Pulswellenausbreitungsgeschwindigkeit der betroffenen Arterie. Bei dieser Erfindung wird, wenn die freihegende Oberfläche des elastischen Elements auf einen Patienten gedrückt wird, eine Druckschwingung an der freiliegenden Oberfläche des elastischen Elements durch den Puls von der Arterie erzeugt, welche in der Umgebung des Orts, wo dieses gepreßt wird, positioniert ist. Diese Druckschwingung verschiebt sich mit der Ausbreitung der Pulsfront, so daß durch Bestimmung der Koordinaten des Druckschwingungspunkts an der freiliegenden Oberfläche, welcher auf eine flache Oberfläche projiziert ist, durch das erste Berechnungsmittel nach jedem Ablauf einer gesetzten Zeitperiode und durch Berechnung der Verschiebungsgeschwindigkeit der bestimmten Koordinaten durch das zweite Berechnungsmittel die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Pulsfront bestimmt werden kann.
Die Erfindung 27 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 26 - diese ferner mit einem ersten Zeitintervall-Steuerlregel-Mittel zum Bestimmen der Größe der vorangehend erwähnten Verschiebungsgeschwindigkeit und zum Ändern der Länge der vorangehenden gesetzten Zeitperiode versehen ist. Bei dieser Erfindung ist es möglich, die Koordinaten effizient zu berechnen, da das Intervall zum Bestimmen der Koordinaten in dem ersten Berechnungsmittel sich mit der Verschiebungsgeschwindigkeit der Koordinaten ändert.
Die Erfindung 28 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 26 - diese ferner mit einem zweiten Speichermittel zum vorhergehenden Speichern der Beziehung zwischen der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit und dem normalen Blutdruckwert, einem Setzmittel zum Setzen von persönlichen Daten des Patienten und einem Blutdruckwertberechnungsmittel zum Lesen des normalen Blutdruckwertes, welcher der ausgegebenen Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit zugeordnet ist, unter Berücksichtigung der gesetzten persönlichen Daten und zum Ausgeben des Blutdruckwertes des Patienten versehen ist.
Die Erfindung 29 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 28 - diese ferner mit einem zweiten Anzeigemittel versehen ist zum Anzeigen der Blutdruckinformation des Patienten, welche aus dem vorangehend erwähnten Blutdruckwertberechnungsmittel ausgegeben wird. Bei diesen Erfindungen 28 und 29 ist es möglich, die Blutdruckinformation des Patienten aus der bestimmten Pulsfrontaufbreitungsgeschwindigkeit zu erhalten.
Die Erfindung 30 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 19 - diese ferner mit einem ersten Berechnungsmittel versehen ist zum Bestimmen - nach jedem Ablauf einer gesetzten Zeitperiode - der Koordinaten des Druckschwingungspunktes, welcher an der freiliegenden Oberfläche des vorangehend erwähnten elastischen Elements durch den Puls von der Arterie, die in der Umgebung des Ortes, an dem das vorangehend erwähnte elastische Element gepreßt worden ist, positioniert ist, welcher auf die vorangehend erwähnte ebene Oberfläche projiziert ist, aus den Verhältnissen der jeweiligen Meßsignale von den vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckmeßmitteln, und mit einem dritten Anzeigemittel zum Auftragen und Anzeigen der Koordinaten, die nach jedem Ablauf einer gesetzten Zeitperiode durch das vorangehend erwähnte erste Berechnungs mittel bestimmt werden. Bei dieser Erfindung wird, wenn die freiliegende Oberfläche des elastischen Elements auf den Patienten gepreßt wird, eine Druckschwingung auf der freiliegenden Oberfläche des elastischen Elements durch den Puls von der Arterie erzeugt, die in der Umgebung des Orts positioniert ist, in dem dieses gepreßt wird. Diese Druckschwingung verschiebt sich mit der Ausbreitung der Pulsfront, so daß durch Bestimmung der Koordinaten des Druckschwingungspunkts an der freiliegenden Oberfläche, welche auf eine flache Oberfläche projiziert ist, durch das erste Berechnungsmittel nach jedem Ablauf einer gesetzten Zeitperiode und durch Auftragen und Anzeigen der bestimmten Koordinaten durch das Anzeigemittel es möglich ist, die Arterienposition anzuzeigen.
Die Erfindung 31 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 30 - diese ferner mit einem zweiten Zeitintervall-Steuer/Regel-Mittel versehen ist zum Unterscheiden der Größe der Verschiebungsgeschwindigkeit der vorangehend erwähnten Koordinaten und zum Ändern der Länge der vorangehend erwähnten gesetzten Zeitperiode. Bei dieser Erfindung wird das Intervall zum Bestimmen der Koordinaten gemäß der Verschiebungsgeschwindigkeit der Koordinaten verändert, so daß es möglich ist, die Position der Arterie präzise anzuzeigen.
Die Erfindung 32 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 30 - das vorangehend erwähnte dritte Anzeigemittel die Meßpositionen der vorangehend erwähnten wenigstens drei Druckanzeigemittel und die durch das erste Berechnungsmittel bestimmten Koordinaten vergleicht und anzeigt. Bei dieser Erfindung wird die Abweichung zwischen der Druckmeßposition und der Arterienposition angezeigt, wodurch es möglich wird, die beste Position zum Messen von Pulsen zu wissen.
Die Erfindung 33 ist dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 1 - eine kuppenförmige Ausnehmung in dem vorangehend erwähnten elastischen Element in einer Position vorgesehen ist, welche die Meßposition der vorangehend erwähnten Druckmeßmittel bedeckt.
Zusätzlich ist die Erfindung 34 dadurch gekennzeichnet, daß - bei gegebener Erfindung 33 - die vorangehend erwähnte kuppenförmige Ausnehmung, welche einen Bodendurchmesser 5 aufweist, in dem vorangehend erwähnten elastischen Element, welches einen Bodenradius r aufweist, derart vorgesehen ist, daß die folgende Beziehung erfüllt ist:
Bei diesen Erfindungen 33 und 34 kann das Druckmeßmittel den Druck leichter erfassen, da das Volumen des durch die kuppenartige Ausnehmung gebildeten Raums durch den auf das elastische Element ausgeübten Druck leicht veränderbar ist, und als Ergebnis daraus wird die Empfindlichkeit des Druckmeßmittels vergrößert.

EINFACHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In Figur 1 ist (a) ein teilweise weggeschnittenes schräges Ansichtsdiagramm, welches den Aufbau des Drucksensors 10 gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und (b) ist ein transparentes schräges Ansichtsdiagramm, welches den gleichen Aufbau zeigt.
Figur 2 ist ein weggeschnittenes Diagramm, welches eine vergrößerte Ansicht des Verbindungsabschnitts zwischen dem elastischen Gummikörper 1 und dem Halbleitersubstrat 2 des gleichen Drucksensors 10 zeigt.
Figur 3 ist ein Blockdiagramm, welches die Zusammensetzung nach Hinzufügen der Vorspannschaltung 60 zu dem gleichen Drucksensor 10 zeigt.
In Figur 4 sind (a)-(d) Zeitdiagramme, welche Beispiele eines Steuersignals T der Vorspannschaltung 60 zeigen, und (e)-(f) sind Diagramme, welche die Wellenformen des Konstantstromimpulses von der Vorspannschaltung 60 zeigen.
Figur 5 ist ein weggeschnittenes Diagramm wesentlicher Teile, welches das Pulsmeßverfahren des Drucksensors 10 erklärt.
Figur 6 ist ein einfaches Schrägansichtsdiagramm zum Erklären des Positionsmessungsverfahrens des Drucksensors 10.
In Figur 7 ist (a) ein Draufsichtsdiagramm, welches den Aufbau des Drucksensors 10 gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und (b) ist ein vergrößertes Diagramm in weggeschnittener Ansicht, welches den Aufbau des Verbindungsabschnitts zwischen dem elastischen Gummikörper 1 und dem Halbleitersubstrat 2 gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Figur 8 ist ein teilweise weggeschnittenes Schrägansichtsdiagramm des Aufbaus des Drucksensors 10 gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
Figur 9 ist teilweise weggeschnittenes Schrägansichtsdiagramm des Aufbaus des Drucksensors 10 gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
Figur 10 ist ein Schrägansichtsdiagramm, welches den äußeren Aufbau einer Armbanduhr 20 zeigt, die mit einer Puls-Management-Einrichtung, die den Drucksensor 10 verwendet, ausgestattet ist.
Figur 11 ist ein Blockdiagramm, welches den elektrischen Aufbau der Armbanduhr 20 zeigt.
In Figur 12 ist (a) ein Schrägansichtsdiagramm der Armbanduhr, wenn diese getragen wird, und (b) ist ein weggeschnittenes Diagramm, welches die gleiche Armbanduhr zeigt, wenn diese getragen wird.
In Figur 13 sind (a)-(c) Graphen, welche normale Pulswellenformen zeigen.
Figur 14 ist ein Draufsichtsdiagramm, welches ein Beispiel einer Anzeige eines Flüssigkristallanzeigefelds 21 auf der Armbanduhr 20 zeigt.
Figur 15 ist ein Schrägansichtsdiagramm, welches den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Figur 16 sind sowohl (a) als auch (b) Schrägansichtsdiagramme, welche modifizierte Formen des Drucksensors 10 zeigen.
In Figur 17 ist (a) ein vergrößertes weggeschnittenes Diagramm des Verbindungsabschnitts zwischen dem elastischen Kunststoffkörper 1', welcher mit einer kuppenartigen Ausnehmung versehen ist, und dem Halbleitersubstrat 2, und (b) ist ein weggeschnittenes Diagramm, welches die relativen Größen des elastischen Kunststoffkörpers 1' und der kuppenartigen Ausnehmung 7 zeigt.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

A: Drucksensor

Der Drucksensor gemäß dieser Erfindung erfaßt Druckschwingungen und berechnet ferner die Koordinaten des Punkts der Erzeugung dieser Druckschwingungen. In dieser Ausführungsform wird die Erfassung dieser Druckschwingungen bei der Messung eines Arterienpulses eines Patienten (insbesondere der Radius-Arterie) als ein Beispiel beschrieben; zusätzlich werden die Messung der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit und die Positionsanzeige der Arterie des Patienten (in diesem Fall der Radius-Arterie) beschrieben.
Die Figuren 1 (a) und (b) zeigen jeweils den Aufbau des Drucksensors gemäß dieser Ausführungsform in einem zum Teil weggeschnittenen Schrägansichtsdiagramm und eine Schrägansicht eines transparenten Diagramms.
Wie in diesen Diagrammen zu sehen, umfaßt der Drucksensor 10 Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; und einen halbsphärischen elastischen Gummikörper 1. Die Form des elastischen Gummikörpers 1 wird hier als eine perfekte Halbsphäre angenommen.
Die jeweiligen Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; sind an der Bodenoberfläche (flache Oberfläche) des elastischen Gummikörpers 1 vorgesehen, geben jeweilige Meßsignale mit Spannungen V&sub1;-V&sub4; aus, die proportional zu den erfaßten Drücken sind, und ihr jeweiliger Aufbau wird später beschrieben. Koordinanten (x, y) die an Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; - bei Annahme, daß der Radius des elastischen Gummikörpers r ist und die Mitte der Bodenoberfläche L der Ursprung (0, 0) ist - sind jeweils
(a, 0), (0, a), (-a, 0), (0, -a) ...(p)
(vorausgesetzt, daß r > a > 0).
Daher liegen die Koordinaten, an welchen die Drücke durch die Druckerfassungselemente S&sub1; bis S&sub4; gemessen werden sollten, auf der x- und der y-Achse der Bodenoberfläche L und sie sind jeweils mit gleichem Abstand a vom Ursprung angeordnet.
Als nächstes wird der Verbindungspunkt zwischen den Druckerfassungselementen und dem elastischen Gummikörper 1 mit dem Druckerfassungselement S&sub1; als ein Beispiel erklärt.
An der Bodenoberfläche L des elastischen Gummikörpers ist das Halbleitersubstrat 2 durch eine elastische Haftschicht 3 angebracht, und in dem Halbleitersubstrat 2 sind das Druckerfassungselement S&sub1; zum Erfassen des Drucks an der Meßposition Q&sub1; und die hohle Kammer 4&sub1;, welche sich zur Meßposition öffnet, ausgebildet. Dieses Druckerfassungselement S&sub1; umfaßt einen dünnen Abschnitt 5&sub1; (mit einer Dicke von ungefähr einigen 10 um), der als eine Membran verwendet wird, und einen Dehnungsmesser 6&sub1;, welcher an der Oberfläche dieses dünnen Abschnitts 5&sub1; ausgebildet ist.
Das Druckerfassungselement S&sub1; wird gemäß einem bekannten Halbleiterätzverfahrens hergestellt, und insbesondere wird der Dehnungsmesser 6&sub1; aus Piezowiderstandselementen gebildet (p-Typ-Widerstandsschichten), die durch Verwendung selektiver Diffusion von Verunreinigungen (wie z.B. Bor) gebildet werden. Wenn dieser Dehnungsmesser 6 gedehnt wird, dann ändert sich sein Widerstandswert in Abhängigkeit vom Wert der Belastung.
In der gleichen Art und Weise werden die Druckerfassungselemente S&sub2;-S&sub4; auf dem Halbleitersubstrat 2 gebildet, und der Widerstandswert ändert sich in Proportion zu den Drücken an den Meßpositionen Q&sub2;-Q&sub4;.
Bei dem Drucksensor 10 mit dem beschriebenen Aufbau breiten sich, wenn Druckschwingungen auf der haibkugelförmigen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 auftreten, diese Druckschwingungen durch den elastischen Gummikörper als elastische Wellen aus und erzeugen Schwingungen an den Meßpositionen Q und erzeugen Druckschwingungen innerhalb der hohlen Kammer 4. In diesem Fall wird der Dehnungsmesser 6 durch die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck der hohlen Kammer 4 und dem Außendruck, welcher durch die Umgebungsdruckfreigabeöffnung 7 kommt, gedehnt, und sein Widerstandswert ändert sich in Abhängigkeit von den Druckschwingungen.
An beiden Seiten der Dehnungsmesser 6&sub1;-6&sub4; sind durch Dampfabscheidung Aluminiumelektroden (nicht gezeigt) abgelagert zur Verbindung mit der äußeren Schaltung, es wird eine Widerstand/Spannung-Wandlung durch die zu erklärende Schaltung vorgenommen und diese Spannung wird als die Meßspannung V&sub1; in Proportion zu den Drücken an den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; ausgeben.
Wenn erforderlich, dann können die hohlen Kammern 4&sub1;-4&sub4; nicht einfach nur hohl sein, sondern sie können mit einer Flüssigkeit mit geringer Wärmeexpansionsrate gefüllt sein (wie z.B. Wasser oder Alkohol) oder mit einem Material mit flüssiger Form (wie z.B. Gelatine). Dabei können die an jedem der Meßpunkte Q&sub1;-Q&sub4; erzeugten Schwingungen durch jeweilige Dehnungsmesser 6&sub1;-6&sub4; mit geringen Verlustraten und höherer Genauigkeit in Meßsignale umgewandelt werden.
Als nächstes werden die elektrischen Verbindungen zwischen den Druckerfassungselementen S&sub1;-S&sub4; des Drucksensors 10 und die Vorspannung mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 erklärt. In Figur 3 sind die jeweiligen Dehnungsmesser 6&sub1;-6&sub4; als variable Widerstände mit dem gleichen Wert gezeigt.
Wie in Figur 3 gezeigt, sind die jeweiligen Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; entsprechenden Dehnungsmesser 6&sub1;-6&sub4; in Reihe geschaltet, und an beiden Seiten sind Ausgangselektroden 62 vorgesehen.
Dann werden beide Enden der Dehnungsmesser 6&sub1;-6&sub4; mit der Vorspannschaltung 60 verbunden. Diese Vorspannschaltung 60 umfaßt die Konstantstromschaltung 64, den Schalter 66 zum "An/Aus"-Schalten des Ausgangssignals von der Konstantstromschaltung 64 und die Schalt-Schaltung 68 zum Ändern des Schalters 66 auf "an", wenn das Steuersignal T in den Zustand "H" übergeht. Das heißt, wenn das Steuersignal T in den Zustand "H" übergeht, dann wird den Dehnungsmessern 6&sub1;-6&sub4; das Ausgangssignal der Konstantstromschaltung 64 aufgeprägt.
Wie vorangehend angegeben, ändert sich der Widerstandswert der Dehnungsmesser mit der Dehnung, und wenn der gleiche konstante Strom durch jeden Dehnungsmesser 61-64 hindurchläuft, dann sind die Spannungen V&sub1;-V&sub4; zwischen jeder Ausgangselektrode proportional zu den jeweiligen Drücken an den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; und sie werden die relativen Größen der jeweiligen Drücke anzeigen.
Als Wellenformmuster für das Steuersignal T können verschiedene Typen in Abhängigkeit von der Ausgestaltung und dem Einsatz der Vorrichtung zur Bearbeitung des Ausgangssignals des Drucksensors 10 in Betracht gezogen werden. Beispielsweise können als Steuersignale T ein Signal 70 (siehe Figur 4 a), welches immer in dem "H"-Zustand ist, unabhängig davon, ob eine Messung durchgeführt wird oder nicht, ein Impuls 72 (siehe Figur 4b), bei welchem der "H"-Zustand aus- und angeschaltet wird, unabhängig davon, ob eine Messung durchgeführt wird oder nicht, ein Signal 74 (siehe Figur 4c), welches während der Messung in dem "H"-Zustand ist, und ein Impuls 76 (siehe Figur 4d) ausgewählt werden, welcher in dem "H"-Zustand an ist und während der Messung aus ist (der ein eingestelltes Tastverhältnis aufweist).
In diesem Falle bezieht sich die Meßzeit auf die Zeitperioden zum Messen von Druckschwingungen.
Als eine Vorrichtung zur Bearbeitung des Ausgangssignals des Drucksensors 10 ist, wenn eine genaue Messung erforderlich ist, das Signal 70 für das Steuersignal T am besten geeignet. Wenn andererseits die verbrauchte Energie minimiert werden soll, dann ist das Impulssignal 76 das für das Steuersignal T am besten geeignete Signal. Wenn ferner bei dieser Bearbeitungsvorrichtung ein Kompromiß zwischen der Meßgenauigkeit und dem Energieverbrauch geschlossen werden soll, dann sind das Impulssignal 72 und das Signal 74 geeignet.
Dies hat die folgenden Gründe.
Da ein konstanter Strom durch die Dehnungsmesser 6&sub1;-6&sub4; fließt, wird etwas Wärme erzeugt. Aufgrund dessen besteht eine Temperaturdifferenz zwischen den Zeiten, zu welchen die Vorspannung eingestellt ist, und den Zeiten, zu welchen diese nicht eingestellt ist. Es besteht eine geringe Differenz der Widerstandswerte aufgrund dieser Temperaturdifferenz und dies wird zu einer Fehlerquelle während der Druckmessung. Wenn ein Signal 70 als das Steuersignal T verwendet wird, dann wird ein konstanter Strom selbst während der Zeiten durch die Dehnungsmesser 6&sub1; bis 6&sub4; geleitet, zu welchen keine Messung durchgeführt wird, so daß dann, wenn der Druck nach dem Ablauf einer eingestellten Zeitperiode gemessen wird und die Wärme ein Gleichgewicht erreicht, die Meßfehler aufgrund Temperaturdifferenzen äußerst klein gemacht werden.
Wenn andererseits ein Impulssignal 76 als das Steuersignal T verwendet wird, dann wird ein konstanter Strom nur während der Meßzeit durch die Dehnungsmesser 6&sub1;-6&sub4; gesandt, und die Wärmeerzeugung aufgrund des Stroms wird unterdrückt, während dies zu einem geringen Energieverbrauch beiträgt. In diesem Falle ist es dann, wenn jeweilige Teile (A/D-Wandler, Verstärker u.dgl.) der Meßsignalbearbeitungsvorrichtung des Drucksensors simultan zu dem Impulssignal betrieben wird, möglich, den Energieverbrauch weiter zu senken. Vorzugsweise sollte Strom durch diese Teile nur dann gesandt werden, wenn das Impulssignal 76 in dem "H"-Zustand ist.
Zusätzlich ist als eine Konstantsstromvorspannung ebenso eine Zusammensetzung möglich, bei welcher die Konstantstromschaltung einen Konstantstromimpuls (siehe Figur 4e) mit einem Intervall ausgibt, das ausreichend kürzer als das Impulssignal 72 oder 76 ist. In diesem Falle ist es selbstverständlich auch möglich, die Signale 70, 72, 74 oder 76 als das Steuersignal T zu kombinieren. Insbesondere wenn das Impulssignal 76 verwendet wird, wird die Vorspannung an den Dehnungsmessern 6&sub1;-6&sub4;, wie in Figur 4(f) gezeigt, für eine äußerst kurze Zeit eingestellt, und es ist möglich, die Wärmeerzeugung äußerst gering zu halten. Auch in diesem Falle wird es durch Betreiben der jeweiligen Teile der Meßsignalbearbeitungsvorrichtung des Drucksensors 10 simultan zu dem Konstantstromimpuls möglich, das Ausmaß der Wärmeerzeugung zu senken. Wenn ferner Strom durch diese Teile nur während der Zeit gesandt wird, während welcher die Vorspannung eingestellt ist, dann wird der Energieverbrauch äußerst klein.
Obgleich das Intervall des Vorspannsignals kurz genug sein muß, um auf Änderungen der Druckschwingungen anzusprechen (es muß das Abtasttheorem erfüllt werden), muß dieses innerhalb des durch die Ausgabevorrichtung handhabbaren Bereichs liegen.
Ferner ist es wünschenswert, daß die Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; auf dem gleichen Halbleitersubstrat 2 gebildet sind. Dies liegt daran, weil es mit der Halbleiterherstellungstechnologie einfach ist, Elemente auf einem einzigen Körper auszubilden und zu positionieren, und anstelle der Ausgestaltung und Positionierung der Druckerfassungselemente eines nach dem anderen ist dies in Anbetracht der Präzision und der Herstellung sinnvoller.
Zusätzlich ist es möglich, eine kuppenartige Ausnehmung an den Positionen, welche den Druckerfassungselementen S&sub1;-S&sub4; entsprechen, an dem elastischen Gummikörper 1 (siehe Figur 1), welcher vorangehend beschrieben worden ist, vorzusehen. Die Figur 17(a) zeigt ein Beispiel davon, in welchem kuppenförmige Ausnehmungen 7&sub1;-7&sub4; an den Positionen vorgesehen sind, welche die in Figur 2 erklärten hohlen Kammern 4&sub1;-4&sub4; des elastischen Gummikörpers 1 berühren. Die Figur 17(b) ist ein weggeschnittenes Diagramm des elastischen Gummikörpers 1', der mit den vorangehend erwähnten kuppenförmigen Ausnehmungen 7&sub1;-7&sub4; versehen ist. In dem Diagramm ist r der Radius der Bodenoberfläche des elastischen Gummikörpers 1', und 5 ist der Durchmesser von jeder der kuppenförmigen Ausnehmung 7&sub1;-7&sub4; Zusätzlich sind der Radius r des elastischen Gummikörpers 1' und der Durchmesser 5 der kuppenförmigen Ausnehmungen7&sub1;-7&sub4; derart eingestellt, daß sie die folgende Gleichung erfüllen:
Durch Vorsehen der kuppenartigen Ausnehmungen 7&sub1;-7&sub4;, wie die dargestellten, werden die Volumina der durch die Ausnehmungen 7&sub1;-7&sub4; und die hohlen Kammern 4&sub1;-4&sub4; gebildeten Räume aufgrund der Ausübung eines Drucks auf den elastischen Gummikörper 1' leicht änderbar, und der Druck wird leicht in eine Dehnung an den Dehnungsmessern 6 umgewandelt, wodurch die Gesamtempfindlichkeit des Drucksensors zunimmt.

A-1-1: Pulserfassung unter Verwendung des Drucksensors

Nachfolgend wird das Prinzip der Pulserfassung unter Verwendung des Drucksensors 10 mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau erklärt. Die Arterien, welche als die Subjekte für die vorliegende Erfindung verwendet werden, sind meistens die direkt unter der Haut verlaufenden.
Wie in Figur 5 gezeigt, wird angenommen, daß die halbsphärische Fläche des elastischen Gummikörpers 1 in der Umgebung der Arterie gepreßt wird (hier der Radius-Arterie 30 aus Gründen der Erklärung). In diesem Falle wird an dem Punkt Pn auf der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers eine Druckschwingung durch die Radius-Arterie 30 erzeugt, d.h. eine Schwingung wird durch einen Puls erzeugt. Hier wird der Punkt Pn als der Ursprung (Mitte) der Schwingung genommen. Die Schwingung breitet sich durch den elastischen Gummikörper 1 aus und wird als den Impuls wiedergebende elektrische Signale durch die Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; ausgegeben, d.h. als Meßsignale mit den Spannungen V&sub1;- V&sub4;.
Durch Durchlaufen einer Zeitserienprozedur vermittels des nachfolgend beschriebenen Verfahrens an den Spannungen V&sub1;-V&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; ist es möglich, die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit und die Position der Arterie zu bestimmen.

A-1-2: Koordinatenberechnung durch den Drucksensor

Nachfolgend wird zum Erklären der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeitsmessung und der Arterienpositionsmessung das Prinzip zum Berechnen der Koordinaten des Druckschwingungspunkts erklärt. Die Figur 6 ist ein Schrägansichtsdiagramm zum Erklären des Koordinatenberechnungsprinzips, und in diesem Diagramm ist der Drucksensor 10 der Figur 1 aus Gründen der Erklärung vereinfacht worden.
Wenn die halbsphärische Seite des elastischen Gummikörpers 1 in der Umgebung der Arterie gepreßt wird, so daß die Arterie 30 auf dessen Bodenoberfläche aufsteht, dann treten aufgrund des durch die Radius- Arterie 30 erzeugten Pulses zu einer Zeit t=n am Punkt Pn an der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 Schwingungen auf. Diese Schwingungen breiten sich durch den elastischen Gummikörper 1 aus, werden mit dem Quadrat der Ausbreitungsstrecke gedämpft und werden als Meßsignale, welche den Puls beschreiben und Spannungen V&sub1;- V&sub4; aufweisen, durch die Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; erfaßt.
Die Gleichung, welche die sphärische Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 beschreibt, ist wie folgt:
x² + y² + z² = r² ...(1)
(worin z > 0)
Daher kann bei Koordinaten (x, y, z) eines beliebigen Punkts Pn an der sphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 - bei Annehmen von dessen x- und y-Koordinaten als xn und yn - die Gleichung (1) wie folgt umgeschrieben werden:
Dann können die Abstände zwischen dem Punkt Pn und den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; unter Verwendung der Gleichung (2) und der Gleichung (p), welche die Koordinaten jedes Meßpunkts beschreibt, wie folgt ausgedrückt werden:
Als nächstes weisen, da die Schwingungen, welche an dem Punkt Pn erzeugt werden, mit dem Quadrat der Ausbreitungsstrecke durch den elastischen Gummikörper 1 gedämpft werden, die Werte der Spannungen V&sub1;-V&sub4; welche durch die Sensoren gemessen werden, eine inverse quadratische Beziehung zu den Abständen zwischen dem Punkt Pn und den Meßpositionen der entsprechenden Sensoren auf. Es ergeben sich daher die folgenden Gleichungen:
Dann werden aus der Gleichung (4) die Werte xn und yn der x- und y- Koordinaten des Punkts Pn wie folgt:
Auf diese Art und Weise ist es möglich, am Punkt Pn der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 dann, wenn Druckschwingungen aufgrund des Pulses auftreten, die Koordinatenwerte xn und yn des Punkts Pn aus den Meßspannungen V&sub1;-V&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;- S&sub4; zu bestimmen. Dies ist äquivalent zur Bestimmung der Koordinaten des Punkts Pn' (siehe Figur 6), welcher die rechtwinklige Projektion des Punkts Pn auf die Ebene der Meßpositionen der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; (die x-y-Ebene) ist, d.h. die Bodenoberfläche L des elastischen Gummikörpers 1.
In Gleichung (5) ist es möglich, den Koordinatenwert xn aus den Spannungen V&sub1; und V&sub3; der Druckerfassungselemente S&sub1; und S&sub3;, welche auf der x- Achse positioniert sind, und den Koordinatenwert yn aus den Spannungen V&sub2; und V&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub2; und S&sub4; zu bestimmen, welche auf der y-Achse positioniert sind, so daß gegenseitige Einflüsse auf die Berechnung der Koordinaten vermieden werden.
Wie man aus einer sorgfältigen Betrachtung der Gleichung (4) erkennt, sind nur die Spannungen von drei der Druckerfassungselementen S&sub1;-S&sub4; erforderlich, um die Koordinatenwerte xn und yn zu bestimmen, in einem derartigen Falle beeinflußt jedoch die Berechnung von einem der Koordinatenwerte den anderen Koordinatenwert.
Beispielsweise kann zum Berechnen der Koordinatenwerte xn und yn nur mit S&sub1;-S&sub3; zuerst der Koordinatenwert xn unter Verwendung von V&sub1; und V&sub3; berechnet werden; dann ist es, wenn der Koordinatenwert xn in Gleichung (4) verwendet wird, möglich, den Koordinatenwert yn aus der Spannung V&sub2; zu berechnen; ein derartiger Koordinatenwert yn würde jedoch von den Spannungen V&sub1;-V&sub3; abhängen, so daß dann, wenn es eine Differenz der Ausgabecharakteristik der Druckerfassungselemente gibt, eine genaue Koordinatenberechnung nicht möglich ist.
Die Gleichung (5) kann ebenso wie folgt umgeschrieben werden:
(worin K eine Konstante ist).
Daher können die zweidimensionalen Koordinaten (xn, yn) des Schwingungspunkts Pn leicht aus den Verhältnissen der Differenzen und Summen der Ausgangsspannungen V&sub1;-V&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; bestimmt werden. Dann ist es leicht, die Koordinaten zn aus der vorangehend erwähnten Gleichung (1) zu berechnen, wenn die Koordinaten (xn, yn) bestimmt sind.
in dieser Ausführungsform wird für die Gleichungen (1)-(5), welche zum Bestimmen der Koordinatenwerte xn und yn des Punkts Pn' verwendet werden, angenommen, daß der elastische Gummikörper 1 eine perfekte Halbsphäre ist, d.h. die Form ist diejenige einer Kugel, welche entlang einer Ebene geschnitten worden ist, die die Mitte enthält.
Wenn man jedoch die Empfindungen, die durch den Patienten während des Anbringens und Gebrauchs empfunden werden, berücksichtigt, dann sollte die Form des elastischen Gummikörpers 1 anstelle der vorangehenden Halbsphäre eine verkürzte konvexe Form sein, wie sie in Figur 16 (a) gezeigt ist.
Zusätzlich ist es aus dem Standpunkt der Herstellung schwierig, den Drucksensor 10 herzustellen, während diese Erfordernisse erfüllte sind, und, wie in den Figuren 16 (a) und (b) gezeigt (diese Diagramme zeigen extreme Beispiele), gibt es oftmals Abweichungen von der Mitte der Kugel.
Selbst in einem derartigen Falle, in welchem das Abweichungsausmaß innerhalb des zulässigen Bereichs zum Sicherstellen der Meßgenauigkeit liegt, ist es möglich, die Koordinatenwerte xn und yn durch Verwendung der Gleichung (5) als eine Näherung zu bestimmen.
Nachfolgend wird diese Näherung erklärt. Die Form des elastischen Gummikörpers 1 wird nun als eine genäherte Halbsphäre angenommen, welche aus einer perfekten Kugel mit einem Abstand Δz von der Mitte herausgeschnitten worden ist.
In diesem Falle sind die Koordinaten (X&sub1; y, z) der Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; - wenn der Radius des elastischen Gummikörpers 1 r ist und der Ursprung (0, 0, 0) ist - wie folgt:
Q&sub1; (a, 0, Δz)
Q&sub2; (0, a, Δz)
Q&sub3; (-a, 0, Δz)
Q&sub4; (0, -a, Δz).
Als Ergebnis daraus können die Quadrate der Abstände des Punkts Pn zu den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; in einer der Gleichung (3) entsprechenden Art und Weise bestimmt werden, und sie werden wie folgt:
vorausgesetzt, daß in diesen Gleichungen
Auch in diesem Falle haben, da die Schwingungen, welche am Punkt Pn erzeugt werden, mit dem Quadrat der Ausbreitungsstrecke durch den elastischen Gummikörper 1 gedämpft werden, die Werte der Spannungen V&sub1;-V&sub4;, welche an den Sensoren gemessen werden, eine inverse quadratische Beziehung zu den Abständen zwischen dem Punkt Pn und den Meßpositionen der entsprechenden Sensoren. Daher sind die Produkte der Quadrate der jeweiligen Abstände in der Gleichung (6) und der relevanten Ausgangsspannungen V&sub1;-V&sub4; gleich, und die Werte xn und yn der x- und y- Koordinaten von Pn werden wie folgt:
In Gleichung (8) kann (Δz)² ignoriert werden, wenn (Δz) in der z-Achsenrichtung ausreichend klein ist.
Ferner kann, wie man bei Untersuchung der Gleichung (8) erkennen kann, (zn Δz) ignoriert werden, wenn der Abstand a vom Ursprung zu dem Sensor im Bereich des Radius r so groß wie möglich gemacht wird.
Dadurch wird die Gleichung (8) effektiv gleich der Gleichung (5).
Auch in dieser Ausführungsform gehen zum Bestimmen der Koordinaten x und yn des Punkts Pn' die Spannungen V&sub1;-V&sub4; der Ausgangssignale in die Gleichung (5) ein, sie können jedoch ebenso durch das folgende Verfahren bestimmt werden.
Das heißt, es werden einige Standardschwingungen an der freiliegenden Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 erzeugt, die Beziehung zwischen den Koordinaten, an welchen die Schwingungen erzeugt worden sind und die Verhältnisse der Spannungen V&sub1;-V&sub4; werden vorangehend bestimmt und es wird eine Tabelle erstellt, welche diese Beziehung zeigt.
In der Praxis ist es zum Bestimmen der Koordinatenwerte x und y des Punkts Pn' möglich, die Koordinaten, welche den Verhältnissen der Spannungen V&sub1;-V&sub4; entsprechen, aus dieser Tabelle auszulesen.
Auf diese Art und Weise ist es nicht mehr erforderlich, daß der elastische Gummikörper 1 eine halbsphärische Form aufweist, es genügt, eine konvexe Form zu verwenden, welche leicht auf die Meßoberfläche gepreßt wird.

A-1-3: Die Berechnung der Verschiebungsvektorkomponente aufgrund des Drucksensors

Nachfolgend sei angenommen, daß zu der Zeit t = n + 1 (d.h. nach einer einzigen Periode des Abtasttakts) der Erzeugungspunkt der Druckschwingungen sich zu dem Punkt Pn + 1 als Ergebnis der Ausbreitung der Pulsfront durch die Radius-Arterie 30 verschoben hat. Auch in diesem Falle werden die Koordinatenwerte xn+1 und yn+1 des Punkts Pn+1', welcher die Projektion des Punkts Pn+1 auf die Ebene L ist, bestimmt.
Nachfolgend werden in entsprechender Art und Weise die Koordinatenwerte der Punkt Pn+2', Pn+3', ... zu den Zeiten t = n + 2, n ... bestimmt.
Da die Druckschwingungsquelle an der Halbkugel sich mit der Ausbreitung der Pulsfront durch die Radius-Arterie 30 verschiebt, wird durch Verbinden der Punkte der Druckschwingungsquellen durch die Koordinatenwerte ihrer rechtwinkligen Projektionen auf die Ebene L die Position der Radius-Arterie 30 bezüglich der Ebene L beschrieben.
Ferner ist es durch Subtrahieren der Koordinatenwerte, welche in der vorhergehenden Periode des Abtasttakts bestimmt wurden, von den bestimmten Koordinatenwerte, d.h. durch Bestimmen des folgenden:
xn+1 - xn
yn+1 - yn
möglich, die x- und y-Komponenten des Vektors zu bestimmen, welcher die Verschiebung des Blutstroms in der Arterie über eine einzige Abtastperiode hinweg beschreibt. Zusätzlich ist es durch Bestimmen der Größe dieser Komponenten, d.h. der Verschiebungsstrecken, und durch Dividieren der Periode des Abtasttakts ebenso möglich, die Geschwindigkeit des Verschiebungsvektors zur Zeit der Abtastung oder in äquivalenter Weise die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit zu berechnen. Die Gleichung zum Bestimmen dieser Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit, wobei die Frequenz des Abtasttakts als Fs angenommen wird, kann wie folgt geschrieben werden:

A-2: Weitere Ausführungsformen des Drucksensors

< Ausführungsform 2 >

Als nächstes wird der Drucksensor gemäß der Ausführungsform 2 beschrieben. Die Figur 7(a) ist ein einfaches Draufsichtsdiagramm zum Erklären des Aufbaus dieser Ausführungsform, und die Figur 7(b) ist ein weggeschnittenes Diagramm, bei Betrachtung entlang der x-Achse in Figur 7(a). In diesen Diagrammen sind für Teile, welche denjenigen in den Figuren 1 und 2 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen verwendet worden, und ihre Erklärung wird weggelassen.
Wie in diesen Diagrammen gezeigt, ist in dem Drucksensor 10 eine hohle Kammer 4&sub1; vorgesehen worden, welche sich zu der Meßposition Q&sub1; öffnet, und ferner ist eine hohle Röhre 81, welches sich zur Seitenwandung der hohlen Kammer 4&sub1; öffnet, in der Richtung zur Mitte der Oberfläche L langgestreckt ist und in Verbindung mit dem Halbleitersubstrat 2 steht. In entsprechender Art und Weise sind hohle Kammern 4&sub2;-4&sub4; an den Meßpositionen Q&sub2;-Q&sub4; vorgesehen, und die hohlen Röhren 8&sub2;-8&sub4; erstrecken sich in der Richtung zur Mitte der Oberfläche L. Auf dem Halbleitersubstrat 2 sind die Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; vorgesehen und sind mit den Enden der hohlen Röhren 8&sub1;-8&sub4;, welche sich in den vier Richtungen erstrecken, verbunden.
In diesem Falle wird es bevorzugt, die hohlen Kammern 4&sub1;-4&sub4; und die hohlen Röhren 8&sub1;-8&sub4; separat von dem Halbleitersubstrat 2 auszubilden, beispielsweise durch Herstellung derselben aus einem starren Körper 9, der aus einem harten Kunststoff oder Metall gebildet ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die auf dem Halbleitersubstrat 2 konzentrierten Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; ohne Berücksichtigung der Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; auszubilden, so daß es einen Vorteil darin gibt, daß in dem gleichen Oberflächenbereich die Anzahl an Druckerfassungselementen vergrößert werden kann, wodurch die Kosten gesenkt werden können.
Ferner ist es bei dieser Ausführungsform 2 ebenso möglich, die hohlen Kammern 4&sub1;-4&sub4; und die hohlen Röhren 8&sub1;-8&sub4; mit einer Flüssigkeit mit geringer Wärmeexpansionsrate oder mit einer Substanz in flüssiger Form zu füllen.
Für den Drucksensor 10 ist es ebenso möglich, Verformungsmesser an den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; an der Bodenoberfläche L anzubringen und die Verformung aufgrund der Schwingungen an diesen Positionen zu messen, da jedoch bei diesem Aufbau eine Verformung aufgrund geringer Änderungen auftritt, während der elastische Gummikörper niedergepreßt wird, wird ein Aufbau, in welchem die Messung der Druckwellen durch eine Anbringungsschicht 3 und eine hohle Kammer 4 durchgeführt wird, bevorzugt.
Zusätzlich war in der vorangehenden Ausführungsform die Anzahl der Druckerfassungselemente "4", wie vorangehend angegeben, ist es jedoch ebenso möglich, nur "3" zu verwenden. Dies ist ausreichend, solange die Meßpositionen der Druckerfassungselemente an der Bodenoberfläche der Halbkugel liegen, so daß die Abstände von den Meßpositionen der Druckerfassungselemente zu den Punkten auf der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers spezifiziert werden können.
Bei dem Drucksensor 10 gemäß den vorangehenden Ausführungsformen 1 und 2 breiten sich die elastischen Wellen aufgrund der Schwingungen am Punkt Pn nicht nur in den Richtungen der Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; sondern näherungsweise in alle Richtungen durch den elastischen Gummikörper 1 aus. Aus diesem Grund werden die an den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; erzeugten Drücke im Vergleich zur Größe der Schwingungen, welche am Punkt Pn erzeugt werden klein, und es besteht eine Tendenz daß die Spannungswerte V&sub1;-V&sub4; entsprechend kleiner werden. Daher besteht bei diesen Ausfiihrungsformen der Nachteil, daß das SIN-(Signallrauschen)-Verhältnis leicht verringert wird.
Ausführungsformen 3 und 4, welche das SIN-Verhältnis verbessern, werden nun erklärt.

< Ausführungform 3 >

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben experimentell bestätigt, daß dann, wenn ein Material 81 (beispielsweise harter Kunststoff oder Metall) mit geringerer Elastizität als der elastische Gummikörper 1 auf die halbsphärische Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 aufgebracht wird, wie in Figur 8 gezeigt, die sich aus den Druckerfassungselementen S&sub1;-S&sub4; ergebenden Ausgangsspannungen V&sub1;-V&sub4; vergleichsweise groß werden.
Dies liegt an der Tatsache, daß die elastischen Oberflächenwellen, welche sich entlang der Oberfläche der Halbkugel ausbreiten, durch das Vorhandensein des Materials 81 behindert werden, wodurch diese in Richtung zur Mitte des elastischen Gummikörpers gedrängt werden, was dann zu einer Zunahme des Drucks an den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; beiträgt und daher zur Zunahme der Ausgangsspannung der Druckerfassungselemente. Mit anderen Worten, der Transmissionskoeffizient, welcher die Ausbreitung der elastischen Wellen von der halbsphärischen Oberfläche zu der Meßposition beschreibt, ist verbessert worden.
Bei dieser Ausgestaltungsform besteht ferner der Vorteil, daß aufgrund der Beschichtung mit dem Material 81 der elastische Gummikörper 1 den Patienten nicht direkt berührt, so daß Abnahmen des Leistungsvermögens des elastischen Gummikörpers 1 aufgrund von Öl auf der Haut des Patienten vermieden werden können.

< Ausführungsform 4 >

Zusätzlich ist es, wie in Figur 9 gezeigt, möglich, eine Verteilung von Teilen 82 des Materials 81 auf der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 vorzusehen. Die Teile 82 können entweder in die halbsphärische Oberfläche eingesetzt werden oder an dieser angebracht werden (das Diagramm zeigt ein Beispiel, in welchem sie angebracht sind).
Dabei werden, bei Betrachtung des vorangehend erwähnten Transmissionskoeffizienten der elastischen Wellen, diejenigen, welche sich zu den Meßpositionen von den Teilen 82 bewegen, mehr verbessert als diejenigen, welche sich von der freiliegenden Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 zu den Meßpositionen bewegen, so daß die Schwingung Pn an der halbsphärischen Oberfläche automatisch an einer Position ausgewählt wird, wo ein Teil 82 festgesetzt worden ist. Aufgrund dessen besteht ein Problem darin, daß die Koordinatenwerte Pn auf all diejenigen Punkte verstreut werden, welche die Projektionen der Positionen der Teile 82 auf die Bodenoberfläche L sind, da jedoch die Ausgangsspannungen V&sub1;-V&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; zunehmen, ist dies für die Messung des Pulses letztendlich vorteilhaft.
Ferner kann dieses Problem durch die effizienten Plazierung einer großen Anzahl an Teilen 82 beseitigt werden.

B: Pulsmanagement (Pulsmessung, Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeitsmessung und Arterienpositionsanzeige)-Einrichtung

Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Pulsmanagementeinrichtung, welche den vorangehend beschriebenen Drucksensor 10 enthält, beschrieben. Diese Pulsmanagementeinrichtung wird in eine normale Uhr (zur Zeitanzeige) eingebaut, und führt mit dem Ausgangssignal von dem Drucksensor 10 eine Puismessung, Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeitsmessung und eine Arterienpositionsanzeige durch.

B-1: Äußerer Aufbau der Pulsmanagementeinrichtung

Die Figur 10 ist ein Schrägansichtsdiagramm des äußeren Aufbaus der Pulsmanagementeinrichtung. Wie in diesem Diagramm gezeigt, ist an der Fläche M der Armbanduhr 20 ein Punktmatrixform-Flüssigkristallanzeigefeld 21 vorgesehen, welches derartige Informationen, wie z.B. die momentane Zeit und die Position der Radius-Arterie anzeigt. In diesem Diagramm zeigt A die Blickrichtung des Flüssigkristallanzeigefelds 21.
Zusätzlich sind an der rechten Seite der Uhrfläche M Schalter 22&sub1; und 22&sub2; vorgesehen, und durch Drücken dieser Schalter entweder einzeln oder gleichzeitig können Funktionen ausgewählt werden oder verschiedene Einstellungen vorgenommen werden.
Ferner ist ein Paar von Bändern 23 vorgesehen, und an der Innenseite der Schnalle 24 an einem der Bänder 23 steht der elastische Gummikörper 1 des Drucksensors 10 hervor und das die Schnalle 24 aufweisende Band 23 umfaßt eine FPC (flexible gedruckte Schaltung)-Platte zum Abgeben der Ausgangssignale von dem Drucksensor 10, welche mit einem weichen Kunststoff beschichtet ist.

B-2: Elektrischer Aufbau der Pulsmanagementeinrichtung

Nachfolgend wird der elektrische Aufbau dieser Pulsmanagementeinrichtung mit Bezug auf Figur 11 beschrieben.
In dem Diagramm ist 11 ein A/D-Wandler, welcher gemäß dem Timing eines Takts CLK die Meßspannungen V&sub1;-V&sub4; der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; abtastet und A/D-wandelt. Im Detail gesagt tastet dieser AID-Wandler 11 die Meßspannungen V&sub1;-V&sub4; gemäß dem Timing des Takts CLK ab und hält diese und führt die A/D-Wandlung durch Umschalten dieser Spannungen der Reihe nach unter Verwendung eines Multiplexers mit einer ausreichend höheren Rate als dem Takt CLK durch. Dadurch ist, obgleich die Anzahl der zu wandelnden Spannungen "4" ist, wie bei V&sub1;-V&sub4; nur ein A/D-Wandler erforderlich. Dann werden die gewandelten Spannungen durch eine Schnittstelle (nicht gezeigt) und einen Bus zur CPU 12 geleitet.
13 ist ein ROM, in welchem Programme zum Durchführen von Berechnungen durch Verwendung der CPU 12 gespeichert sind, sowie Tabellen, welche die Beziehung zwischen der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit und dem Blutdruckwert zeigen. 14 ist ein RAM, in welchem verschiedene Datenberechnungskoordinaten gespeichert sind. 15 ist ein Zeitglied, welches zusätzlich zur Abgabe des Standardtakts φ zur CPU 12 nach dem Steuersignal 5 von der CPU 12 den Takt CLK durch Ändern der Periode des Standardtaks φ ausgibt.
16 ist eine LCD-Steuerschaltung, welche, beruhend auf von der CPU 12 durch den Bus gelieferte Daten ein Timingsignal und Anzeigedaten zum Anzeigen auf dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 erzeugt und diese zu der Orthogonal-Steuerschaltung 17 und zu der Parallel-Steuerschaltung 18 liefert. Die Orthogonal-Steuerschaltung 17 und die Parallel-Steuerschaltung 18 sind mit den Elektroden des Flüssigkristallanzeigefelds 21 verbunden, und die Orthogonal-Steuerschaltung 17 steuert die orthogonalen Elektroden, während die Parallel-Steuerschaltung die parallelen Elektroden steuert. Durch diese Schaltungen wird die Anzeige gemäß den von der CPU 12 gelieferten Daten an dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 durchgeführt.
25 ist eine Schaltschnittstelle, welche den Setzzustand der Schalter 22&sub1; und 22&sub2; in Figur 10 zur CPU 12 sendet.
Die CPU 12 zählt den Standardtakt φ und führt eine bekannte Uhrenfunktion durch, mißt den Puls als einen Abtastwert der Spannungen V&sub1;-V&sub4;, und wenn die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit gemessen wird oder die Arterienposition angezeigt wird, wird der Koordinatenwert xn und y gemäß der Gleichung (5) für jedes Timingsignal des Takts CLK bestimmt.
Zusätzlich befiehlt dann, wenn die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit gemessen wird oder die Arterienposition angezeigt wird, wenn der Verschiebungsvektor, d.h. die Verschiebungsgeschwindigkeit, größer als ein Setzwert ist, die CPU 12 gemäß einem Steuersignal 5 dem Zeitglied 15 die Dauer (Periode) des Takts CLK zu halbieren, und wenn die Verschiebungsgeschwindigkeit kleiner ist, dann befiehlt die CPU 12 gemäß einem Steuersignal S dem Zeitglied 15 die Dauer des Takts CLK zu verdoppeln.
Die anderen Aufgaben der CPU 12 werden nachfolgend beschrieben. Wenn eine Vorspannschaltung 60 (siehe Figur 3) zu dem Drucksensor 10 hinzugefügt wird, dann wird der Takt CLK zur Vorspannschaltung 60 gesandt, und an der Vorspannschaltung 60 werden Vorspannungen wie der Takt in den Dehnungsmessern 61-64 mit der gleichen Periode wie der Takt CLK gesetzt.

B-3: Die Aktionen der Pulsmanagementeinrichtungen

Nachfolgend werden die Aktionen der Pulsmanagementeinrichtungen gemäß dem vorangehenden Aufbau für jede Funktion erklärt. Wenn die Armbanduhr 20, welche die Pulsmanagementeinrichtung enthält, verwendet wird, wie in den Figuren 12 (a) und (b) gezeigt, um den elastischen Gummikörper 1, welche an der Schnalle 24 vorgesehen ist, in der Umgebung der Radius-Arterie 30 zu positionieren, dann wird die Armbanduhr an das linke Handgelenk des Patienten angelegt. Dies ist der normale Zustand der Verwendung der Armbanduhr.
In diesem Falle wird, wenn die Uhrenfunktion durch die Schalter 22&sub1; und 22&sub2; ausgewählt wird, die momentane Zeit an dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 angezeigt. Diese Uhrenanzeigemethode unterscheidet sich von denjenigen der Vergangenheit nicht, so daß ihre Erklärung hier weggelassen ist.

B-3-1: Während der Pulsmessung

Als nächstens werden während der Pulsmessung stattfindende Aktionen erklärt.
Wie vorangehend erwähnt, ändert sich dann, wenn der elastische Gummikörper 1 in der Umgebung der Radius-Arterie 30 des Patienten gepreßt wird, der Blutstrom in dieser Arterie, oder der Puls erzeugt Schwingungen, welche den Punkt Pn auf der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 als die Quelle aufweisen. Die Schwingungen breiten sich durch den elastischen Gummikörper 1 von dem Punkt Pn zu den Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; aus, werden zu Druckwellen in den hohlen Kammern 4&sub1;-4&sub4;, werden durch die Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; als Spannungen V&sub1;-V&sub4; gemessen, und diese Spannungen werden dann in digitale Signale umgewandelt. Als Ergebnis daraus wird der Puls in ein Streusignal umgewandelt, und dessen Analyseprozedur wird durch die CPU 12 durchgeführt. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, alle Spannungen V&sub1;-V&sub4; in digitale Werte umzuwandeln (nur wenn die Pulswellenform gemessen wird); es ist möglich, daß die CPU 12 diejenige mit dem höchsten Wert ermittelt und nur eine (oder mehrere) davon umwandelt.
Die normale Wellenform des Pulses ist in den Figuren 13 (a)-(c) gezeigt. Die Pulswellenform kann verschiedene Muster in Abhängigkeit von Unterschieden in dem physikalischen Zustand und dem Alter des Patienten aufweisen, alle Muster weisen jedoch einen minimalen Wert 40 (absolutes Minimum) direkt nach dem maximalen Wert 41 (absolutes Maximum) auf.
Die CPU 12 erstellt die ersten und zweiten Ableitungen des gemessenen Pulssignals und durch Betrachten der Signaländerungen in diesen differenzierten Signalen werden die mathematischen Koordinaten für eine Periode des Pulssignals der Reihe nach bestimmt (in der Abfolge minimaler Wert 40, maximaler Wert 41, zweiter minimaler Wert 42, zweiter maximaler Wert 43, dritter minimaler Wert 44 und dritter maximaler Wert 45). In entsprechender Art und Weise werden die mathematischen Koordinaten der nächsten Periode des Puissignals der Reihe nach bestimmt und werden von den entsprechenden mathematischen Koordinaten der vorhergehenden Periode subtrahiert, und die Differenzbeträge und Richtungen werden berechnet.
Danach wiederholt die CPU 12 diese Vorgänge, bestimmt die Entwicklung der mathematischen Koordinaten der Pulswellenformen und unterscheidet zwischen der physischen und der psychologischen Information des Patienten. Dann wird, nachdem diese Unterscheidung getroffen worden ist, diese auf dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 angezeigt.
Ferner ist es möglich, die Spannungen V&sub1;-V&sub4; (eine oder mehrere) in digitale Werte umzuwandeln und die Wellenform aus einigen vorab abgespeicheten Pulswellenformen auszuwählen, welche dem physischen Zustand des Patienten z.B. während Belastungs- oder Schmerzzeiten entsprechen, welche am besten dem einzigen Zyklus der in dem RAM 14 gespeicherten Pulswellenform entspricht, um somit den momentanen Zustand des Patienten zu bestimmen.
Wie voran angegeben worden ist, sind die Informationen, welche aus dem Puls erforderlich ist, zum größten Teil die mathematischen Koordinaten der Pulswellenform. Daher ist dann, wenn das Pulssignal einfach abgetastet wird, ein großer Anteil unnötiger Information enthalten. Ferner besteht, wie man in den Figuren 13 (a)-(c) erkennen kann, das Problem, daß um die mathematischen Koordinaten der Pulswellenform herum die Änderungen zwischenzeitlich stärker werden, was das Einstellen einer hohen Abtastrate erfordert und somit den Energieverbrauch erhöht. Insbesondere wenn der Aufbau derart ist, daß die Pulsmeßeinrichtung in eine Armbanduhr eingebaut ist, wie bei dieser Ausführungsform, besteht eine Beschränkung der Kapazität der Batterie, so daß dieses Problem nicht ignoriert werden kann.
Daher wird bei der Pulsmeßeinrichtung dann, wenn der minimale Wert 40 der Pulswellenform gemessen worden ist, die Abgabe von Elektrizität zu der Managementschaltung begonnen, und während die maximalen und minimalen Werte der Reihe nach gemessen werden, wird, nachdem die letzte Koordinate, welche erforderlich ist (z.B. das dritte Maximum 45 in Figur 13 (a)), gemessen worden ist, die Abgabe von Elektrizität zur Managementschaltung gestoppt. Hier bezieht sich Managementschaltung auf Schaltungen, welche sich von derjenigen zum Durchführen der Pulsmessung und zum Halten der Zeit unterscheiden. In diesem Falle kann der minimale Wert der Pulswellenform leicht gemessen werden, wenn verschiedene Perioden der Pulswellenform durch normales Abtasten bestimmt werden.
Gemäß diesem Aufbau wird nur die erste Hälfte jeder Periode der Pulswellenformen effektiv abgetastet, es kann jedoch die gesamte erforderliche Information erhalten werden, und es besteht der Vorteil, daß der Energieverbrauch abnimmt.
Ferner ist es während dieser Pulsmessung möglich, die abgetasteten Pulssignale der Reihe nach in den RAM 14 einzugeben, und beispielsweise das Signal an die Zeitachse anzupassen und eine Pulswellenform, wie diejenigen der Figur 13, auf dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 anzuzeigen. Durch Speichern des gemessenen Pulssignals im RAM 14 auf diese Art und Weise werden verschiedene Prozeduren möglich.

B-3-2: Während der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeitsmessung

Nachfolgend werden Vorgänge für den Fall beschrieben, in welchem die Funktion der Messung der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit durch die Schalter 22&sub1; und 22&sub2; ausgewählt worden ist und der Druck ausgeübt wird, um die Arterie auf die Bodenoberfläche L zu projezieren. Wie erklärt wird, liegt dies daran, daß dann, wenn das elastische Gummielement 1 so weit weg von der Arterie gepreßt wird, daß es nicht möglich ist, die Arterie auf die Bodenoberfläche L zu projizieren, die Position der Arterie nicht bestimmt werden kann.
Zunächst treten zu einer Zeit t = n, wenn der elastische Gummikörper 1 in der Umgebung der Radius-Arterie 30 des Patienten gepreßt wird, Schwingungen aufgrund des Pulses in der gleichen Art und Weise wie während der Pulsmessung auf, und elastische Wellen werden in dem elastischen Gummikörper 1 als Ergebnis dieser Schwingungen erzeugt. Diese elastischen Wellen werden als Druck durch die Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; gemessen, die Koordinatenwerte xn und yn der Projektion der Koordinaten der Schwingungsquelle auf die Bodenoberfläche L werden durch die CPU 12 beruhend auf der Gleichung (5) berechnet und werden vorübergehend im RAM 14 gespeichert.
Als nächstes bestimmt mit dem Timing des Takts CLK zur Zeit t = n + 1 die CPU 12 die Koordinatenwerte xn+1 und yn+1 aus der Gleichung (5), speichert diese Koordinatenwerte im RAM 14 und liest die Koordinatenwerte xn und yn aus. Dann wird unter Verwendung der Gleichung (9) die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit von der Zeit t = n zu t = n + 1 bestimmt.
In der gleichen Art und Weise bestimmt zur Zeit t = n + 2 die CPU 12 die Koordinatenwerte xn+2 und yn+2, speichert diese im RAM 14, liest die Koordinatenwerte xn+1 und yn+1 aus und bestimmt die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit von der Zeit t = n + 1 zur Zeit t = n + 2.
Danach bestimmt die CPU 12 kontiniuierlich die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit durch Wiederholen der gleichen Aktionen für jedes Timing des Takts CLK.
Wie vorangehend angegeben, weisen der Blutdruckwert und die Ausbreitungsgeschwindigkeit eine positive Korrelation auf, so daß durch Eingeben individueller Daten (Koeffizient), welche für den Patienten spezifisch sind, es möglich ist, den Blutdruckwert aus der bestimmten Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit zu berechnen. Die individuellen Daten können in einem Menüformat mit An-/Aus-Kombinationen der Schalter 22&sub1; und 22&sub2; gesetzt werden.
Dann können die bestimmte Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit oder der Blutdruckwert, welcher aus der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit bestimmt wird, an dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 angezeigt werden.

B-3-3: Während der Arterienpositionsanzeige

Als nächstens werden Aktionen für den Fall, wenn die Radius-Arterienpositionsanzeigefunktion durch die Schalter 22&sub1; und 22&sub2; ausgewählt ist, erklärt, wobei diese in den folgenden zwei Fällen {1} und {2} aufgeteilt werden.
{1} Wenn der elastische Gummikörper 1 derart gepreßt wird, daß die Arterie auf dessen Bodenoberfläche projiziert wird.
{2} Wenn der elastische Gummikörper 1 derart gepreßt wird, daß die Arterie nicht auf dessen Bodenoberfläche projiziert wird.

[Im Falle von {1}]

Zunächst treten auf der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 zur Zeit t = n in der gleichen Art und Weise wie während der Pulsmessung aufgrund des Pulses Schwingungen auf, und eine elastische Welle wird aufgrund der Schwingungen erzeugt. Diese elastischen Wellen werden als Druck durch die Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; erfaßt, die Koordinatenwerte x und yn der Projektion der Koordinaten der Schwingungsquelle auf die Bodenoberfläche L werden durch die CPU 12 beruhend auf der Gleichung (5) berechnet und werden vorübergehend im RAM 14 gespeichert.
Als nächstes bestimmt zur Zeit t = n + 1 als das Timing des Takts CLK die CPU 12 die Koordinatenwerte xn+1 und yn+1 aus der Gleichung (5) und speichert diese im RAM 14.
In gleicher Weise bestimmt nachfolgend für die Taktzeitpunkte t = n + 2, n+ 3, ... die CPU 12 die Koordinatenwerte (xn+2, yn+2), (xn+3, yn+3) aus der Gleichung (5) und speichert diese im RAM 14.
Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, sich auf die Druckwellen, welche dem maximalen Wert 41 (siehe Figur 13) des Pulssignais entsprechen, zu konzentrieren und die Koordinatenverschiebung dieser Druckwelle zu bestimmen. In diesem Falle werden die Schwingungen an der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 ebenso maximal und eine der Spannungen V&sub1;-V&sub4; ist am Punkt Pn maximal.
Daher ist es möglich, eine genaue Koordinatenberechnung durchzuführen, da Rauscheffekte vermindert werden können.
Als nächstes mißt die CPU 12 näherungsweise eine Periode des Pulssign als durch Abtasten der Spannungen V&sub1;-V&sub4;, liest die Koordinaten (xn+1, yn+1), (xn+2, yn+2), (xn+3, yn+3), ... aus dem RAM 14, bestimmt die gerade Linie 90 durch diese Koordinaten unter Verwendung einer kleinste Quadratepassung und zeigt die gerade Linie auf dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 an. Ein Beispiel dieses Typs einer Anzeige unter Verwendung des Flüssigkristallanzeigefelds 21 ist in Figur 14 gezeigt. Wenn man dieses Diagramm betrachtet, ist der Grund, daß die positive x-Achse nach links verläuft, daß der Drucksensor 10 in der Umgebung der Radius-Arterie 30 im Zustand der Figur 1 gepreßt worden ist und dann gedreht worden ist.
Wie vorangehend angegeben, verschiebt sich die Schwingungsquelle, welche auf der halbsphärischen Oberfläche des elastischen Gummikörpers 1 auftritt, entlang der Radius-Arterie 30, so daß die gerade Linie 90, welche die Projektion der Verschiebung der Schwingungsquelle auf die Bodenoberfläche L ist, die auf dem Flüssigkristallanzeigefeld 21 angezeigt wird, die Radius-Arterie 30 beschreibt.
In diesem Falle ist es durch Anzeigen der Plazierungsrichtung der Meßpositionen Q&sub1;-Q&sub4; auf dem Flüssigkristallanzeigefeld 21, d.h. durch Anzeigen der x- und y-Achsen unter Verwendung von Punktlinien, möglich, visuell die Positionsbeziehung zwischen der Radius-Arterie 30 und dem Drucksensor 10 zu zeigen.
Wenn sich die Radius-Arterie 30 und irgendeine der x- oder y-Achsen überlappen, dann ist der Drucksensor 10 in einer Position, in welcher der Puls am genauesten gemessen werden kann. Wenn sie in einer derartigen Positionsbeziehung sind, beispielsweise wenn der elastische Gummikörper derart gepreßt wird, daß die x-Achse und die Radius-Arterie 30 sich überlappen, dann wird der Abstand zwischen dem Druckerfassungselement S&sub1; (S&sub3;) so kurz wie möglich, und die Dämpfung aufgrund des elastischen Gummikörpers 1 wird minimiert. Als Ergebnis daraus wird die Spannung V&sub1; (V&sub3;) des Meßsignals des Druckerfassungselements S&sub1; (S&sub3;) maximal und die Rauscheffekte können minimal gemacht werden.
Dann, wenn die Positionsbeziehung zwischen der Radius-Arterie 30 und dem Drucksensor 10 visuell unterschieden werden kann, ist der Patient in der Lage, den Drucksensor 10 erneut zu positionieren, um diese Positionsbeziehung zu optimieren, und aufgrund dessen kann der Puls unter optimalen Bedingungen gemessen werden.
Dies ist möglich, wenn der Aufbau des Drucksensors 10 derart ist, daß er bezüglich der Schnalle 24 drehbar ist (siehe Figur 10).

[Im Falle von {2}]

Der Radius r des elastischen Gummikörpers 1 dieser Ausführungsform ist näherungsweise 2 mm, ferner wird bei der vorliegenden Erfindung angenommen, daß die Arterie nahe an den Oberflächenschichten der Haut des Patienten verläuft. Daher bewegt sich dann, wenn der elastische Gummikörper 1 an einer von der Arterie entfernten Position gepreßt wird, der Punkt Pn, welcher die Schwingungsquelle des Pulses aufgrund der Arterie ist, entlang der halbsphärischen Oberfläche (bei einer konstanten geringen Höhe) nahe der Bodenoberfläche L des elastischen Gummikörpers 1. Wenn die derart berechneten Koordinaten miteinander verbunden werden, dann ergibt sich eine Kurve, welche in ihrer Länge dem Radius des elastischen Gummikörpers 1 entspricht. Dies widerspricht der Tatsache, daß die Arterie eine näherungsweise gerade Linie ist. Im Gegensatz dazu ist es aus diesem Widerspruch möglich zu erkennen, daß die Arterie nicht auf die Bodenoberfläche L projiziert worden ist.
Bei dieser Arterienpositionsanzeigevorrichtung werden, wenn erkannt wird, daß die Arterie nicht auf die Bodenoberfläche L des elastischen Gummikörpers 1 projiziert worden ist, eine Warnung über diese Tatsache sowie die Richtung der Position der Arterie, an welcher der Druck ausgeübt werden sollte, welche aus der Kurve bestimmt wird, durch das Flüssigkristallanzeigefeld 21 angezeigt.
Zusätzlich gibt die CPU 12 ein Steuersignal 5 gemäß der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit V aus, welche durch die Gleichung (9) bestimmt wird, und steuert die Frequenz des Takts CLK im Zeitglied 15.
Das heißt, die CPU 12 erkennt, in welchem der folgenden Bereiche die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit liegt:
(0 ≤) V < VMIN ...(α)
VMIN ≤ V < VMAX ...(β)
VMAX ≤ V ...(γ)
Hier sind VMIN und VMAX vorangehend gesetzte Schwellenwerte. Dann wird ein Steuersignal 5 zum Zeitglied 15 gesandt, so daß dann, wenn die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit V im Bereich (α) ist, die momentane Taktperiode (Dauer) verdoppelt wird, wenn die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit V im Bereich (β) ist, die momentane Taktperiode oder Dauer beibehalten wird, und wenn die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit V im Bereich (γ) ist, die momentane Taktperiode oder Dauer halbiert wird.
Aufgrund dessen wird bei der vorliegenden Erfindung eine für die Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit geeignete Abtastrate gewählt.
Zusätzlich können bei der vorangehend erwähnten Pulsmanagementeinrichtung Unterschiede in den Ausgabecharakteristiken der Druckerfassungselemente S&sub1;-S&sub4; durch das folgende Verfahren beseitigt werden. Bei diesem Verfahren wird eine Technologie zum Bestimmen des Koordinatenwertes des Punkts Pn' aus den vorangehend erwähnten drei Druckerfassungselementen verwendet.
Zunächst werden durch Auswählen von drei Druckerfassungselementen aus den vieren die Koordinatenwerte xn und yn nur von diesen Druckerfassungselementen berechnet. Als nächstes wird eine andere Kombination der Druckerfassungselemente gewählt und die Koordinatenwerte xn und yn werden berechnet. Es gibt vier mögliche Kombinationen (= &sub4;C&sub3;) dieser drei Elemente in einer Gruppe von vieren, so daß ebenso mit den verbleibenden zwei Kombinationen die Koordinatenwerte xn und yn berechnet werden. Wenn die Ausgabecharakteristiken von allen Druckerfassungselementen S&sub1;- S&sub4; identisch sind, dann sollten die gemäß diesen vier Kombinationen unabhängig berechneten Koordinatenwerte xn und yn miteinander übereinstimmen. Wenn sie nicht übereinstimmen, dann kann man mit Sicherheit sagen, daß die Ausgabecharakteristiken verschieden sind, und wenn die berechneten Koordinatenwerte durch Modifizieren der Meßspannungen der berechneten Koordinaten zur Übereinstimmung gebracht werden, dann ist es möglich, die mangelnde Übereinstimmung zwischen den Ausgabecharakteristiken, welche sich aus individuellen Differenzen zwischen den Druckerfassungselementen ergeben, zu beseitigen und somit genauere Koordinatenwerte zu erhalten.
Diese Pulsmanagementeinrichtung weist einen derartigen Aufbau auf, daß der Puls der Radius-Arterie durch Anbringung derselben an einer Armbanduhr gemessen wird, selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen derartigen Aufbau beschränkt. Das heißt, der Aufbau muß nicht notwendigerweise derjenige einer Armbanduhr sein und der Aufbau kann zum Messen des Pulses einer anderen Arterie vorgesehen sein. Ein Beispiel eines derartigen Aufbaus ist in Figur 15 gezeigt.
In diesem Beispiel wird der Drucksensor in der Umgebung der Carotis- Arterie des Patienten durch das Band 51 gepreßt und das Meßsignal von dem Drucksensor 10 wird durch ein Kabel CB zu dem Hauptkörper S gesandt, dessen elektrischer Aufbau in Figur 11 gezeigt ist.
Ferner ist der Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verwendung beim Puls von Patienten beschränkt, er kann selbstverständlich als ein allgemeiner Drucksensor zum Messen von Druckschwingungen an irgendeinem Objekt verwendet werden.

Claims

1. Drucksensor (10), umfassend:

wenigstens drei Druckmeßmittel (S&sub1;-S&sub4;), welche an im Abstand liegenden Orten auf einer im allgemeinen flachen Oberfläche angebracht sind, um die Drücke an verschiedenen Positionen an der im allgemeinen flachen Oberfläche (2) zu messen und Signale (V&sub1;-V&sub4;) auszugeben, welche in Beziehung zu den Drücken an den Positionen stehen, gekennzeichnet durch ein elastisches Element, welches eine konvexe Oberfläche und eine Bodenoberfläche definiert, wobei die Bodenoberfläche des elastischen Elements an der im allgemeinen flachen Oberfläche angebracht ist und die Orte der wenigstens drei Druckmeßmittel (S&sub1;-S&sub4;) bedeckt, wobei die Anordnung derart ist, daß Druckschwingungen an einer Meßoberfläche durch Pressen eines freiliegenden Teils der konvexen Oberfläche des elastischen Elements auf die Meßoberfläche gemessen werden können.

2. Drucksensor (10) nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (1) und die wenigstens drei Druckmeßmittel (S&sub1;-S&sub4;) aneinander vermittels einer elastischen Haftschicht (3) angebracht sind.

3. Drucksensor (10) nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß vier Druckmeßmittel (S&sub1;-S&sub4;) vorgesehen sind, deren Meßpositionen auf orthogonalen Achsen liegen, welche sich in der Mitte der Bodenoberfläche des elastischen Elements schneiden, und bei gleichen Abständen (a) von der Mitte der Bodenoberfläche positioniert sind.

4. Drucksensor (10) nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens drei Druckmeßmittel (S&sub1;-S&sub4;) auf dem gleichen Halbleitersubstrat (2) ausgebildet sind.

5. Drucksensor nach Anspruch 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß unter der Bodenoberfläche des elastischen Elements hohle Kammern (41-44) vorgesehen sind, welche sich jeweils in eine andere Position der flachen Oberfläche öffnen, und daß jedes der wenigstens drei Druckmeßmittel (S&sub1;-S&sub4;) in einer der hohlen Kammern angeordnet ist, wobei diese die Innendrücke der hohlen Kammern messen.

6. Drucksensor nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jede der hohlen Kammern mit Flüssigkeit gefüllt ist.

7. Drucksensor nach Anspruch 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß unter der Bodenoberfläche des elastischen Elements vorgesehen sind: hohle Kammern (4&sub1;-4&sub4;), welche sich in verschiedene Positionen der flachen Oberfläche öffnen, und

Druckübertragungswege (8&sub1;-8&sub4;) zum Übertragen der Innendrücke der hohlen Kammern auf jedes der wenigstens drei Druckmeßmittel (S&sub1;- S&sub4;),

und wobei jedes der wenigstens drei Druckmeßmittel den Innendruck des zugeordneten Druckübertragungswegs mißt.

8. Drucksensor (10) nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jede der hohlen Kammern und jeder der Druckübertragungswege mit einer flüssigen Substanz gefüllt sind.

9. Drucksensor (10) nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragungswege starre Körper umfassen.

10. Drucksensor (10) nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Oberfläche des elastischen Elements mit einem Material (81) beschichtet ist, das eine geringere Elastizität aufweist als das elastische Element.

11. Drucksensor (10) nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß Teile (82) von Material mit geringerer Elastizität als das elastische Element auf der konvexen Oberfläche des elastischen Elements verteilt sind.

12. Drucksensor (10) nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch ein Vorspannsignal-Setzmittel (60) zum Setzen eines gleichen Vorspannsignals für jedes der wenigstens drei Druckmeßmittel (61-64).

13. Drucksensor (10) nach Anspruch 12, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannsignal-Setzmittel (60) nur während der Druckmessung Vorspannsignale zu jedem der wenigstens drei Druckmeßmittel sendet.

14. Drucksensor (10) nach Anspruch 12, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannsignal-Setzmittel (60) intermittierend Vorspannsignale zu jedem der wenigstens drei Druckmeßmittel sendet.

15. Drucksensor (10) nach Anspruch 12, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannsignal ein Konstantstromimpuls ist.

16. Druckschwingungsmeßeinrichtung, umfassend einen Drucksensor (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit einem Wandlermittel (11) zum Umwandeln von Ausgangssignalen von den wenigstens drei Druckmeßmitteln in digitale Signale versehen ist.

17. Druckschwingungsmeßeinrichtung, welche einen Drucksensor nach Anspruch 16 verwendet, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlermittel (11) Umwandelvorgänge in digitale Signale durchführt, wenn Vorspannsignale zu den wenigstens drei Druckmeßmitteln gesandt werden.

18. Druckschwingungsmeßeinrichtung, welche einen Drucksensor nach Anspruch 16 verwendet, ferner dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem ersten Speichermittel (14) zum Speichern von wenigstens einem der durch das Wandlermittel gewandelten digitalen Signale versehen ist.

19. Pulsmeßeinrichtung, welche die in Anspruch 16 beschriebene Druckschwingungsmeßeinrichtung verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche die Haut eines Patienten ist und daß ein Puls von einer Arterie (30), in deren Umgebung das elastische Element gepreßt ist, als Druckschwingungen durch wenigstens eines der drei Druckmeßmittel gemessen wird.

20. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element an dem Patienten durch ein Band (23) angebracht ist, das um das Handgelenk des Patienten gewickelt ist.

21. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 19, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Arterie (30), in deren Umgebung das elastische Element gepreßt ist, die Radius-Arterie ist.

22. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 19, ferner gekennzeichnet durch ein mathematische-Koordinaten-Berechnungsmittel zum Berechnen der mathematischen Koordinaten einer Wellenform eines durch wenigstens eines der wenigstens drei Druckmeßmittel gemessenen Pulses.

23. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 22, ferner gekennzeichnet durch ein Unterscheidungsmittel zum Unterscheiden des physikalischen Zustands des Patienten beruhend auf den durch das mathematische- Koordinaten-Berechnungsmittel berechneten mathematischen Koordinaten.

24. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein erstes Anzeigemittel zum Anzeigen des durch das Unterscheidungsmittel unterschiedenen physikalischen Zustands des Patienten.

25. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 22, ferner gekennzeichnet dadurch, daß das mathematische-Koordinaten-Berechnungsmittel ein Pulswellenform-mathematische-Koordinaten-Berechnungsmittel ist, welches nach Messung des minimalen Wertes der Pulswellenform und des dritten maximalen Wertes nach dem minimalen Wert ein Signal ausgibt.

26. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 19, ferner gekennzeichnet durch: ein erstes Berechnungsmittel zum Bestimmen - nach jedem Ablauf eines gesetzten Zeitintervalls - der Koordinaten der Projektion eines Druckschwingungspunktes, welcher auf einer freiliegenden Oberfläche des elastischen Elements durch einen Puls von einer Arterie, in deren Umgebung das elastische Element gepreßt ist, erzeugt wird, auf die flache Oberfläche aus den Verhältnissen der Meßsignale von den wenigstens drei Druckmeßmitteln, und

ein zweites Berechnungsmittel zum Bestimmen einer Verschiebungsgeschwindigkeit der nach jedem Ablauf eines gesetzten Zeitintervalls durch das erste Berechnungsmittel bestimmten Koordinaten, und ein Mittel zum Ausgeben der Verschiebungsgeschwindigkeit als eine Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit der Arterie.

27. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 26, ferner gekennzeichnet durch ein erstes Zeitintervall-Steuer/Regel-Mittel zum Ändern der Länge des gesetzten Zeitintervalls durch Unterscheiden der Größe der Verschiebungsgeschwindigkeit.

28. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 26, ferner gekennzeichnet durch ein zweites Speichermittel zum vorhergehenden Speichern einer Korrelation zwischen der Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit und einem normalen Blutdruck,

ein Setzmittel zum Setzen individueller Daten für den Patienten, und ein Blutdruckwertberechnungsmittel zum Lesen eines normalen Blutdrucks, welcher der ausgegebenen Pulsfrontausbreitungsgeschwindigkeit entspricht, und zum Ausgeben des Blutdruckwertes des Patienten durch Berücksichtigung der gesetzten individuellen Daten.

29. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 28, ferner gekennzeichnet durch ein zweites Anzeigemittel zum Anzeigen der durch das Blutdruckwertberechnungsmittel ausgegebenen Blutdruckinformation des Patienten.

30. Pulsmeßeinrichtung nach Anspruch 19, ferner gekennzeichnet durch ein erstes Berechnungsmittel (12) zum Bestimmen - nach jedem Ablauf eines gesetzten Zeitintervalls - der Koordinaten der Projektion eines Druckschwingungspunktes, welcher an einer freiliegenden Oberfläche des elastischen Elements durch einen Puls von einer Arterie, in deren Umgebung das elastische Element gepreßt ist, erzeugt wird, auf die flache Oberfläche aus Verhältnissen der Meßsignale von den wenigstens drei Druckmeßmitteln, und

ein drittes Anzeigemittel zum Auftragen und Anzeigen der nach jedem Ablauf eines gesetzten Zeitintervalis durch das erste Berechnungsmittel bestimmten Koordinaten.

31. Pulsmeßmittel nach Anspruch 30, ferner dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem zweiten Zeitintervall-Steuer/Regel-Mittel zum Ändern der Länge des Zeitintervalis durch Unterscheidung der Größe der Verschiebungsgeschwindigkeit der Koordinaten versehen ist.

32. Pulsmeßmittel nach Anspruch 30, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Anzeigemittel die Meßpositionen der wenigstens drei Meßmittel und die durch das erste Berechnungsmittel bestimmten Koordinaten vergleicht und anzeigt.

33. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kuppenartige Ausnehmungen (7&sub1;-7&sub4;) an Positionen vorgesehen sind, welche die Meßpositionen der Druckmeßmittel des elastischen Elements bedecken.

34. Drucksensor nach Anspruch 33, ferner dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Durchmesser der Bodenoberfläche der kuppenartigen Ausnehmung 5 ist und der Radius der Bodenoberfläche des elatischen Elements r ist, die kuppenartige Ausnehmung derart vorgesehen ist, daß die folgende Bedingung erfüllt ist: