專(zhuān)利名稱(chēng)：放松指導(dǎo)裝置和生物反饋指導(dǎo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)進(jìn)行放松訓(xùn)練的使用者提供合適指導(dǎo)的放松指導(dǎo)裝置，和涉及當(dāng)這種訓(xùn)練利用生物反饋來(lái)進(jìn)行時(shí)對(duì)使用者提供合適指導(dǎo)的生物反饋指導(dǎo)裝置。
過(guò)去對(duì)自主神經(jīng)機(jī)能失調(diào)的藥物治療是對(duì)患者開(kāi)鎮(zhèn)定藥、用于調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)的藥物、維生素B1、B12等。然而近幾年，對(duì)包括自主神經(jīng)機(jī)能失調(diào)的一些疾病的治療已引入了所謂自體訓(xùn)練方法(參見(jiàn)“實(shí)用自體訓(xùn)練”，Yuji Sasaki著，Sogen出版社出版，或“心理療法講義三種實(shí)用自體訓(xùn)練”，Yuji Sasaki編輯，Nippon-Bunka-Kaga ku-Sya出版社出版)。
早在1930年德國(guó)發(fā)展起來(lái)的自體訓(xùn)練方法與放松(心理放松)和催眠密切相關(guān)。除了用于上述疾病的治療外，這些技術(shù)也已被廣泛地用于提高在校生的注意力，作為工中雇員訓(xùn)練的一部分，等等。從臨床效果來(lái)看，自體訓(xùn)練方法通過(guò)對(duì)不同的器官起作用，在治療心理的和焦慮性神經(jīng)官能癥方面，也是有益的，這些病癥包括心臟神經(jīng)官能癥，自主神經(jīng)機(jī)能失調(diào)，刺激性結(jié)腸綜合癥和換氣過(guò)度等等。
自體訓(xùn)練方法包括六個(gè)方面手和腳的重量感覺(jué)，手和腳的溫度敏感程度，心臟調(diào)節(jié)能力、呼吸、腹部溫度敏程度、前額上冷的敏程度。通過(guò)以漸進(jìn)的方式進(jìn)行這些訓(xùn)練，受試者可以進(jìn)入一種放松和低度覺(jué)醒的狀態(tài)。例如在手和腳的溫度感知訓(xùn)練中，受試者默默地對(duì)自己重復(fù)說(shuō)“我的手和腳很溫暖”。
這種訓(xùn)練不但對(duì)上述各種疾病的治療有效，而且有益于，諸如從積累的疲勞中恢復(fù)，通過(guò)自我控制降低敵意，在學(xué)習(xí)和工作中提高效率、減輕生理或心理疼痛、提高對(duì)自身價(jià)值的認(rèn)識(shí)，這是由于訓(xùn)練導(dǎo)致的更深入的內(nèi)省和更專(zhuān)注的心理而造成的。另外，這些技術(shù)也可用于所謂“自我暗示”和其它緊張管理技術(shù)，以防止自主神經(jīng)太活躍。這些技術(shù)可以由使用者偶而為之，進(jìn)行較短的一段時(shí)間，如一兩分鐘，并且可在任何地點(diǎn)任何時(shí)間來(lái)進(jìn)行。而且，溫度感知訓(xùn)練具有抗緊張效果，因而可降低由緊張?jiān)斐傻陌Y狀。
其它處理方法包括使用生理現(xiàn)象的生物反饋，也已被普遍采用了(參見(jiàn)，“用于臨床的生物反饋原理和應(yīng)用”，John V.Basmajian編輯)。在這類(lèi)治療方法中，受試者(用戶(hù))對(duì)諸如肌肉緊張、皮膚溫度、脈搏等通常在神志清醒狀態(tài)不注意的各種身體信息有察覺(jué)，因此受試者能學(xué)習(xí)控制人體內(nèi)的這些反應(yīng)。例如，在利用肌肉緊張狀態(tài)的治療中，使用肌電圖(EMG)檢測(cè)肌肉活躍性，并將其轉(zhuǎn)換成可播放給用戶(hù)的音頻信號(hào)。
生物反饋可提供以下從上述自體訓(xùn)練不能得到的效果。即，受試者或指導(dǎo)訓(xùn)練的第三者能確定受試者體內(nèi)的電流條件，即能夠?qū)崟r(shí)看見(jiàn)受試者的肌電圖中活躍性的增/減。另外，由于可以測(cè)量心理指標(biāo)，能很容易地評(píng)價(jià)訓(xùn)練效果。另外，通過(guò)在獲得超出預(yù)期的效果時(shí)提醒使用者，它可用于鼓舞使用者。而且，由于目標(biāo)很容易理解，使用者能夠進(jìn)行這些訓(xùn)練而不需額外負(fù)擔(dān)(指消極集中(Passive concentration))。
例如，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)卦S公開(kāi)No.4-200440中揭示了一種使用生物反饋的方法。在該文獻(xiàn)揭示的技術(shù)中，對(duì)生理信息設(shè)定目標(biāo)值，測(cè)量使用者的生理數(shù)據(jù)并與目標(biāo)值相比，根據(jù)比較的結(jié)果提供提示，顯示比較結(jié)果中的轉(zhuǎn)變。在該文獻(xiàn)揭示的技術(shù)中，當(dāng)前測(cè)量的生理信息的極大值可以設(shè)為下次測(cè)量的目標(biāo)值。
另外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)卦S公開(kāi)No.59-232380中揭示了另一種利用生物反饋的裝置。該裝置控制對(duì)多個(gè)使用者的訓(xùn)練，并可以確定整個(gè)組的進(jìn)展。即，從多個(gè)使用者中提取第一和第二特定頻率成分的脈搏波，根據(jù)訓(xùn)練者(指導(dǎo)者)的指示，使用者一起被提示關(guān)于第一特定頻率成分的信息，然后向每個(gè)使用者獨(dú)立地提示關(guān)于第二特定頻率成分的信息。
然而上述自體訓(xùn)練方法的問(wèn)題在于使用者不能立即知道當(dāng)前的身體狀態(tài)。結(jié)果，例如在進(jìn)行手和腳的溫度感知訓(xùn)練中，不可能確定訓(xùn)練是否已產(chǎn)生實(shí)際效果，因此手指實(shí)際變暖了。換句話說(shuō)，至少使用者不可能定量地知道他當(dāng)前的身體狀況。
因此，即使訓(xùn)練比使用者預(yù)期地更有效果，使用者不知道該效果，因此在上述的自體訓(xùn)練方法中不可能期待獲得希望繼續(xù)訓(xùn)練或減少退出傾向的好處。另外，很難對(duì)總是高度緊張的使用者灌輸消極集中的概念。因此，在必須在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)以階段方式進(jìn)行訓(xùn)練的情況下，使用者在開(kāi)始階段可能不知道如何使肌肉很好地放松。
另外，生物反饋也有缺點(diǎn)。即，患者或使用者太容易依賴(lài)于所述的裝置，或者使用者很難抓住為達(dá)到放松狀態(tài)必須完成的具體反應(yīng)。在患者極度焦慮的情況下，肌肉放松可能對(duì)處于焦慮反應(yīng)的自主神經(jīng)的活躍性沒(méi)有任何影響。
在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)卦S公開(kāi)No.4-200440向受試者提示當(dāng)前生理信息和設(shè)定的目標(biāo)值之間的比較結(jié)果，以及這種比較的結(jié)果的轉(zhuǎn)變。然而比較結(jié)果依賴(lài)于設(shè)定的目標(biāo)值。即，目標(biāo)值完全隨人的不同而不同。然而，由于在設(shè)定這些值時(shí)沒(méi)有提供多個(gè)目標(biāo)值，比較結(jié)果的意義變得模棱兩可。例如，如果目標(biāo)值設(shè)得低，則使用者可能被告知訓(xùn)練有效果。反過(guò)來(lái)，如果目標(biāo)值設(shè)得高，使用者可能被告知訓(xùn)練不產(chǎn)生任何效果。因此，即使選用當(dāng)前測(cè)得的生理信息的極大值并將其設(shè)為下次測(cè)量的目標(biāo)值，正如該參考文獻(xiàn)中所述，也只可能確定下次測(cè)量時(shí)的訓(xùn)練效果比當(dāng)前測(cè)量是否有提高。因此，使用者不可能知道他當(dāng)前的生理狀態(tài)，或者是如何改變。
因此，該參考文獻(xiàn)中的技術(shù)與上述已有技術(shù)的自體訓(xùn)練情況存在相同的問(wèn)題。
另一方面，日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)卦S公開(kāi)No.59-232380只向使用者提示其當(dāng)前生理狀況。然而，對(duì)該狀況的評(píng)估由指導(dǎo)者處理，因此使用者無(wú)法得知。
因此，該參考文獻(xiàn)中的技術(shù)與上述的已有技術(shù)的自體訓(xùn)練情況存在相同的問(wèn)題。
從前面的討論可以得知，即使使用者用各種行為來(lái)放松，使用者不可能借助已有技術(shù)來(lái)確認(rèn)他是否確實(shí)已進(jìn)入放松狀態(tài)，或確認(rèn)他當(dāng)前的生理狀態(tài)。而且在使用生物反饋時(shí)也會(huì)遇到這些相同類(lèi)型的問(wèn)題。
本發(fā)明的構(gòu)思考慮了前述問(wèn)題，其第一個(gè)目的是提供能夠快速簡(jiǎn)易地確認(rèn)放松狀態(tài)的放松指導(dǎo)裝置，以及在放松訓(xùn)練中提供合適的指導(dǎo)。
另外，本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供在實(shí)施生物反饋訓(xùn)練時(shí)能夠快速簡(jiǎn)易地確認(rèn)獲得的效果的生物反饋指導(dǎo)裝置，以及在訓(xùn)練過(guò)程中提供合適的指導(dǎo)。
為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明的第一個(gè)特征在于提供了一個(gè)第一判斷裝置和一個(gè)第一提示裝置，第一判斷裝置基于從受試者的身體上的兩個(gè)或多個(gè)不同位置按時(shí)間提取表示生理狀態(tài)的指標(biāo)來(lái)判斷受試者身體的放松狀態(tài)，第一提示裝置用于向受試者提供相應(yīng)于第一判斷裝置確定的放松狀態(tài)的指導(dǎo)。
為達(dá)到上述第二個(gè)目的，本發(fā)明的第二個(gè)特征在于提供了用于從人體上提取表示生理狀態(tài)的指標(biāo)的提取裝置；一個(gè)基于從提取裝置提取的指標(biāo)以提供提示的第三提示裝置；一個(gè)基于在兩個(gè)或多個(gè)不同位置上按時(shí)間由提取裝置提取的標(biāo)志來(lái)判斷生理狀態(tài)的第二判斷裝置；向受試者提供相應(yīng)于由第二判斷裝置確定的生理狀態(tài)指導(dǎo)的第四提示裝置；由第三提示裝置提示的標(biāo)志表達(dá)的人體控制狀態(tài)。
上述第一個(gè)特征的結(jié)果是使受試者有可能獲得合適的指導(dǎo)以進(jìn)入放松狀態(tài)。
上述第二個(gè)特征的結(jié)果是使受試者有可能獲得合適的指導(dǎo)以利用生物反饋進(jìn)行自體訓(xùn)練。


圖1A是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的放松指導(dǎo)裝置的功能結(jié)構(gòu)的方框圖；圖1B是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的放松指導(dǎo)裝置的功能結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的放松指導(dǎo)裝置的電學(xué)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3表示RR間隔與心電圖之間的關(guān)系；圖4表示心電圖與脈搏波形之間的關(guān)系；圖5A表示RR間隔的變化與含有該變化的頻率成分之間的關(guān)系；圖5B表示對(duì)RR間隔的變化的譜分析的結(jié)果；圖6表示將上述裝置與一手表合并在一起時(shí)的一種配置，其中脈搏波傳感器附在使用者手指的根部；圖7表示將上述裝置與一手表合并在一起且脈搏波傳感器附在使用者指尖上的一種配置。
圖8表示將上述裝置與一手表合并在一起且脈搏波傳感器與受試者的徑向動(dòng)脈相接觸的一種配置；圖9表示將上述裝置與一手表合并在一起且脈搏波傳感器放在手表表面上的一種配置；圖10A表示裝有上述裝置的手表；圖10B表示與上述裝置實(shí)現(xiàn)光通信的外部裝置；圖11是表示前述裝置和外部裝置中的發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的方框圖12是表示作為訓(xùn)練結(jié)果的放松狀態(tài)的進(jìn)展的RR50值的變化的圖；圖13表示前述裝置內(nèi)的顯示器的一個(gè)例子；圖14表示前述裝置內(nèi)的顯示器的一個(gè)例子；圖15表示前述裝置內(nèi)的顯示器的一個(gè)例子；圖16表示指標(biāo)的變化速率的測(cè)量值和目標(biāo)值顯示在模擬手表上的一個(gè)例子；圖17表示指標(biāo)的變化速率的測(cè)量值和目標(biāo)值顯示在模擬手表上的一個(gè)例子；圖18A和18B表示用于測(cè)量脈搏波的優(yōu)選配置，在圖18A中受試者是坐著的，在圖18B中受試者是站著的；圖19表示脈搏波的幅值用作表示生理信息指標(biāo)的一種設(shè)計(jì)；圖20表示在該設(shè)計(jì)中與量級(jí)判斷部分有關(guān)的有效位數(shù)與移動(dòng)指示量和增益控制量之間的關(guān)系；圖21表示使用集總參數(shù)模型以確定電路狀態(tài)參數(shù)的結(jié)構(gòu)；圖22A是表示模擬人體的動(dòng)脈系統(tǒng)的集總四參數(shù)模型結(jié)構(gòu)的電路圖；圖22B是表示集總五參數(shù)模型的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖23表示人體中心的血管阻抗Rc和畸變d之間的修正；圖24表示人體周邊血管阻抗Rp和畸變d之間的修正；圖25表示血液的感抗L和畸變d之間的修正；圖26表示柔順性C和畸變d之間的修正；圖27表示一次心跳的脈搏波形和特征該波形的波形參數(shù)之間的關(guān)系；圖28是表示參數(shù)提取部分的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖29是表示存儲(chǔ)在該參數(shù)提取部分中的波形參數(shù)中的脈搏波形的一個(gè)例子的圖；圖30表示在該參數(shù)提取部分中的峰值信息存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)內(nèi)容；圖31是表示頻率分析儀的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖32表示波形變化的時(shí)序；圖33是表示參數(shù)提取部分的操作的時(shí)序圖；圖34是用來(lái)解釋頻率分析儀中的高速再生器的操作的圖；圖35是解釋高速再生器的操作的圖36是解釋高速再生器和正弦波發(fā)生器的工作的圖；圖37是表示用于實(shí)施脈搏波形的小波轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖38是表示小波轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖39是表示小波轉(zhuǎn)換器中的波形整形部分的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖40A至40E是表示小波轉(zhuǎn)換器的工作的時(shí)序圖；圖41表示從單次心跳的脈搏波獲得的脈搏波分析數(shù)據(jù)；圖42表示在該裝置作成項(xiàng)圈形狀時(shí)的外部結(jié)構(gòu)；圖43表示在該裝置作成一副眼鏡時(shí)的外部結(jié)構(gòu)；圖44表示在該裝置作成小型卡形狀時(shí)的外部結(jié)構(gòu)；圖45A表示在該裝置作成步程計(jì)形狀時(shí)的外部結(jié)構(gòu)；圖45B表示安裝該裝置的一種配置。
現(xiàn)參照附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案<1.第一實(shí)施方案>
現(xiàn)在說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的放松指導(dǎo)裝置。圖1A是表示該裝置的功能結(jié)構(gòu)的原理圖。
在圖中，生理信息提取器101從使用者Y提取表示其生理狀態(tài)的指標(biāo)；存儲(chǔ)部分102按時(shí)間順序存儲(chǔ)所提取的指標(biāo)；判斷部分103將由生理信息提取器102提取的當(dāng)前指標(biāo)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分102中的以前提取的指標(biāo)相比較，并確定當(dāng)前指標(biāo)是否表示比先前指標(biāo)表示的放松狀態(tài)有改善；提示部分104對(duì)使用者提示該確定的結(jié)果和放松的程度。
<1-1表示生理狀態(tài)的指標(biāo)的提取>
在詳細(xì)解釋優(yōu)選實(shí)施方案之前，首先解釋表示生理狀態(tài)的指標(biāo)。為方便起見(jiàn)，該實(shí)施方案使用脈搏波中的漲落(變化)例如LF、HF、LF/HF和RR50作為這些指標(biāo)。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于這些。請(qǐng)注意除上述指標(biāo)以外，下面還將解釋其它指標(biāo)。
在心電圖中，一次心搏的R波和下一次心搏的R波之間的間隔稱(chēng)為RR間隔。該RR間隔是一個(gè)數(shù)值，用作人體自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能的指標(biāo)。這就是說(shuō)，RR間隔是一個(gè)表示人體生理狀態(tài)的指標(biāo)。圖3表示心搏和從心電圖的心搏的波形中獲得的RR間隔。從圖中可以得知，在心電圖中所測(cè)得結(jié)果的分析揭示RR間隔隨時(shí)間改變。
另一方面，在諸如徑向動(dòng)脈等邊緣位置處測(cè)得的血壓的變化定義為每次心搏從心臟的收縮到舒張?jiān)谘獕荷系淖兓?，并?duì)應(yīng)于心電圖中RR間隔的變化。圖4表示心電圖和血壓之間的關(guān)系。從圖中可以得知，一次心搏的每個(gè)收縮和舒張過(guò)程中的血壓可作為動(dòng)脈血壓的極大值，和每個(gè)RR間隔的緊接該極大值之前的極小值測(cè)量。
通過(guò)對(duì)心搏或血壓中的變化進(jìn)行頻譜分析，可以知道，該變化是由多個(gè)頻率的波組成。這可以分成以下三種類(lèi)型的變化分量。
1.與呼吸一致的變化的HF(高頻)分量；2.變化周期約為10秒的LF(低頻)分量；3.隨比測(cè)量極限更低的頻率變化的趨勢(shì)。
為獲得這些分量，對(duì)每個(gè)測(cè)量的脈搏波獲得相鄰脈搏波之間的RR間隔，并用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)所獲得的RR間隔的離散值進(jìn)行插值。在插值后的曲線上進(jìn)行FFT(快速傅里葉變換)運(yùn)算，隨后進(jìn)行頻譜分析。結(jié)果，有可能選取變化分量作為頻率軸的峰值。圖5A表示所測(cè)量的脈搏波間隔中的變化的波形和當(dāng)變化的波形被分成上述的三種頻率成分時(shí)每個(gè)變化成分的波形。圖5B表示對(duì)圖5A所示的脈搏波間隔中的變化的波形的頻譜分析結(jié)果。
從該圖中可知，峰值明顯地位于約0.07Hz和0.25Hz的兩個(gè)頻率處。前一頻率值是LF分量，后者是HF分量。趨勢(shì)(trend)分量不能從圖中讀出，因?yàn)樗跍y(cè)量的極限以下。
LF分量與交感神經(jīng)系的活躍性有關(guān)。該分量的幅值越大，緊張的程度越高。另一方面，HF分量與副交感神經(jīng)系的活躍性有關(guān)。該分量的幅值越大，受試者的狀態(tài)越放松。
LF和HF分量的幅值將隨受試者的不同而變化。因此，考慮到這一點(diǎn)，LF/HF的比值，即LF與HF分量的幅值比，可用于評(píng)估受試者的狀態(tài)。大的LF/HF說(shuō)明緊張程度增加，小的LF/HF說(shuō)明越放松。
RR50被定義為在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段(如一分鐘)測(cè)量脈搏波時(shí)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)連續(xù)心跳的RR間隔的脈搏波間隔的絕對(duì)值變化50ms或更多的次數(shù)。RR50的值越大，受試者越放松，RR50的值越小，受試者越緊張。在日?；顒?dòng)過(guò)程中，RR50的值小于10次/分鐘，在睡覺(jué)時(shí)為30次/分鐘。RR50與使用者的放松狀態(tài)之間存在著一定關(guān)系。受試者是否放松的閾值是約15次/分鐘的RR50值，如果RR50的值超過(guò)這個(gè)值，就認(rèn)為受試者處于放松狀態(tài)。
嚴(yán)格地講，RR50的“R”表示心搏的R波。脈搏波的峰值對(duì)應(yīng)于此R波。因此，RR50也可稱(chēng)作PP50。然而為了下面的解釋?zhuān)@里使用了更普遍的術(shù)語(yǔ)RR50。
<1-2第一實(shí)施方案的具體結(jié)構(gòu)>
現(xiàn)在將解釋實(shí)現(xiàn)圖1A中所示的功能的結(jié)構(gòu)。圖2表示該結(jié)構(gòu)的方框圖。
在該圖中，CPU(中央處理單元)1是用于控制裝置中各部分的一個(gè)電路，它對(duì)應(yīng)于圖1A所示的生理信息提取器101和判斷部分103。CPU1的功能將由描述操作的各章節(jié)詳細(xì)解釋。
由CPU1執(zhí)行的控制程序和各種控制數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)在ROM(只讀存儲(chǔ)器)2。另外，ROM2也存儲(chǔ)大量語(yǔ)音消息模型以便通過(guò)語(yǔ)音指導(dǎo)使用者。
如下面的解釋?zhuān)S機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM3存儲(chǔ)脈搏波信號(hào)波形，表示放松程度的指標(biāo)、測(cè)量這些指標(biāo)時(shí)的時(shí)間等，并被用作在測(cè)量指標(biāo)時(shí)檢測(cè)到指標(biāo)隨時(shí)間增加的檢測(cè)的次數(shù)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。此外，在CPU1進(jìn)行計(jì)算時(shí)RAM3用作運(yùn)算區(qū)域。RAM3對(duì)應(yīng)于圖1A中的存儲(chǔ)部分102。
操作器4根據(jù)使用者操作的按鍵進(jìn)行顯示。操作器4檢測(cè)按鍵的操作，將操作的按鍵類(lèi)型與一中斷信號(hào)一起轉(zhuǎn)送到總線。下面將討論按鍵的具體功能。
脈搏波傳感器5是一光學(xué)傳感器，例如附在使用者的手指上。脈搏波傳感器5包括發(fā)光二極管和使用光晶體管等的光傳感器，如圖6所示。在該結(jié)構(gòu)中，從發(fā)光二極管發(fā)出的光通過(guò)，例如，指尖中的血管反射后由光傳感器接收，并經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，以獲得作為結(jié)果的脈搏波檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)考慮信噪比時(shí)，可以使用發(fā)藍(lán)光的二極管。
A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器6對(duì)脈搏波傳感器5檢測(cè)的脈搏波信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，且將此結(jié)果送到總線。
聲源7由揚(yáng)聲器7等形成，對(duì)使用者提供各種與身體感覺(jué)有關(guān)的提示。關(guān)于提示的方式可考慮如下所述的各種配置。因此，聲源7代表提示裝置的一個(gè)例子。
聲波控制器8是一個(gè)用于由CPU1從ROM2讀出產(chǎn)生具體報(bào)警或語(yǔ)音消息的驅(qū)動(dòng)電路。顯示器10用于顯示與CPU1形成的顯示信息一起的各種消息或圖形。因此，聲源7和顯示器10對(duì)應(yīng)于圖1A所示的提示部分104。顯示控制電路11從CPU1讀取顯示信息，轉(zhuǎn)換為適用于顯示器10的格式，并控制顯示器10的顯示。
定時(shí)器12具有普通記時(shí)功能。其輸出用作測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)的測(cè)量時(shí)鐘時(shí)間。此外，定時(shí)器12也在由CPU1預(yù)設(shè)的時(shí)鐘時(shí)間或在由CPU1預(yù)設(shè)的一個(gè)時(shí)段過(guò)去之后通過(guò)總線向CPU1發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)。這時(shí)，還提供中斷信號(hào)是由于CPU1預(yù)設(shè)的前一類(lèi)型還是后一類(lèi)型而形成的信息。
加速傳感器13是一個(gè)檢測(cè)使用者身體運(yùn)動(dòng)的身體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器，用于確定使用者的身體是否在移動(dòng)。
A/D轉(zhuǎn)換器14將加速傳感器13輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將此信號(hào)輸出到總線。
I/O接口15是用于與裝置外部部件，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)之間發(fā)送或接收各種信息的聯(lián)絡(luò)裝置。如下所述，它附有LED或光晶體管。發(fā)送的信息包括由裝置完成的各種測(cè)量的結(jié)果，從外部裝置發(fā)送到本發(fā)明裝置的用于自體訓(xùn)練的目標(biāo)值等。下面將更詳細(xì)地描述該信息以及與個(gè)人計(jì)算機(jī)的連接的具體方案。
<1-3>第一實(shí)施方案的外部結(jié)構(gòu)接下來(lái)說(shuō)明根據(jù)該配置的放松指導(dǎo)裝置的外部結(jié)構(gòu)。由于必須連續(xù)測(cè)量使用者的生理信息，該裝置優(yōu)選地具有可由使用者每日方便地穿戴的結(jié)構(gòu)，例如是便攜裝置或附件。盡管可以有很多種結(jié)構(gòu)，這里給出的例子是含有某些手表功能的裝置，如圖6至圖9所示。下面將討論其它配置，注意前述圖中所示的與圖2相同的這些部件用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)注。
圖6所示為第一種配置方案，其中該裝置裝在手表中。該圖中，在手表主體的兩側(cè)有按鍵21、22，它們形成圖2中操作機(jī)構(gòu)的一部分。
按鍵21由使用者按下以開(kāi)始或結(jié)束放松狀態(tài)的測(cè)量。按鍵22用于在裝置的各種模式之間切換，例如切換到通訊模式以便經(jīng)由I/O接口15與外部裝置之間發(fā)送或接收各種測(cè)量的結(jié)果。
電纜25電連接到與A/D轉(zhuǎn)換器6一起裝在手表20內(nèi)的脈搏波傳感器5上。
圖7表示第二種配置方案，其中該裝置裝在手表里。如圖所示，在此方案中，脈搏波傳感器5附著在指尖上，測(cè)量指尖的體積變化(plethysmogram)。除上述光學(xué)裝置以外，壓力脈動(dòng)波傳感器可以作為檢測(cè)指尖體積變化的裝置。
圖8表示第三種配置方案，其中該裝置被裝在手表里。如圖所示，在此方案中，脈搏波傳感器5裝在手表20的表面。在此方案中，包含發(fā)光二極管28和光晶體管29的脈搏波傳感器5裝在顯示器10的6點(diǎn)鐘方向。發(fā)光二極管28和光晶體管29嵌入裝置中，因此只有它們的頭部從外部可以看見(jiàn)。
按第三方案，發(fā)光二極管28和光晶體管29之間有一隔板30以使發(fā)光二極管28發(fā)出的光不會(huì)直接照到光晶體管29上。應(yīng)注意在此方案中測(cè)量脈搏的原理與第一和第二配置方案中的相同。然而，當(dāng)在此方案中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須小心操作以使未帶手表的手上的手指尖覆蓋發(fā)光二極管28和光晶體管29。
圖9表示第四個(gè)配置方案，其中該裝置裝在手表里。如圖所示，在此方案中，脈搏波是在徑向動(dòng)脈處檢測(cè)。脈搏波傳感器5由壓敏型傳感器形成，例如畸變測(cè)量器(distortion gauge)。脈搏波傳感器5附在緊固件26的表面，緊固件26以滑動(dòng)的方式安裝在表帶27上。當(dāng)手表戴在手腕上時(shí)，脈搏波傳感器5以適當(dāng)?shù)膲毫吭趶较騽?dòng)脈上。從脈搏波傳感器5兩端的端子(未畫(huà)出)上獲得表示徑向動(dòng)脈波形的脈搏波信號(hào)。該脈搏波信號(hào)經(jīng)由嵌在表帶27內(nèi)的信號(hào)線(未畫(huà)出)送到裝在手表20的主體內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器6上。
因此，如上所述，有多種方案可供參考將裝置裝在手表內(nèi)?，F(xiàn)在描述其它含有手表的實(shí)施方案。
<1-4外部裝置的結(jié)構(gòu)>
接下來(lái)，參照?qǐng)D10描述與根據(jù)本發(fā)明的放松指導(dǎo)裝置之間發(fā)送或接收信息的外部裝置。如圖10B所示，外部裝置包括裝置主體50、顯示器51、鍵盤(pán)52、打印機(jī)53等。除了以下各點(diǎn)以外，與它等同的通用個(gè)人計(jì)算機(jī)。
即、裝置主體50內(nèi)裝有用于通過(guò)光信號(hào)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的發(fā)送控制器和接收控制器(圖中未畫(huà)出)。發(fā)送控制器含有發(fā)送光信號(hào)的LED54，接收控制器含有接收光信號(hào)的光晶體管55。LED54和光晶體管55都是使用近紅外區(qū)的器件(例如，中心波長(zhǎng)為940nm)。LED54和光晶體管55經(jīng)用于光通信傳輸窗57完成光通信，傳輸窗57位于裝置主體50的前面，通過(guò)一可見(jiàn)光斬光濾光片56阻擋可見(jiàn)光。
如圖10A所示，用于與外部裝置通信的通信連接器58以可自由拆卸的方式裝在手表20的6點(diǎn)鐘方向，它等同于本實(shí)施方案的放松指導(dǎo)裝置。在這種情況下，當(dāng)沒(méi)有與外部裝置通信時(shí)，移去通信連接器58，裝上具有大約等同形狀的連接器封套(未畫(huà)出)。在使用個(gè)人計(jì)算機(jī)的情況下，LED59、光晶體管60和用于光通信的接口電路(未畫(huà)出)裝在通信連接器58里，它們構(gòu)成了圖2所示的I/O接口15。
當(dāng)如上所述進(jìn)行光通信時(shí)，如果不能確定哪個(gè)裝置產(chǎn)生信息，因此由一個(gè)裝置接收的信息可能被錯(cuò)誤地發(fā)到另一。因此，當(dāng)用于光通信的接口電路(未畫(huà)出)和個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的光學(xué)接口發(fā)送和接收信息時(shí)，使用識(shí)別信息來(lái)確定信息由哪個(gè)裝置發(fā)出。因此，個(gè)人計(jì)算機(jī)和用于光通信的接口電路(未畫(huà)出)中含有在圖11中所示的發(fā)送器70。
在圖11中，從CPU1或個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)出的各種通信信息加載在圖中所示的總線上。A/D轉(zhuǎn)換器71以固定的時(shí)間間隔將總線發(fā)送的信息采樣并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。識(shí)別數(shù)解碼器72解碼識(shí)別數(shù)以識(shí)別哪個(gè)裝置發(fā)送光信號(hào)。當(dāng)信息在裝置之外發(fā)送時(shí)，此識(shí)別數(shù)與上述信息一起包含在光信號(hào)中。由于每個(gè)裝置中的識(shí)別數(shù)解碼器72解碼的識(shí)別數(shù)依賴(lài)于在該裝置的裝載(shipment)時(shí)間上的設(shè)置而不同，對(duì)所有的裝置賦予一個(gè)唯一的數(shù)，例如手表主體，個(gè)人計(jì)算機(jī)等。
控制器73是控制發(fā)送器70中所有部件的電路。發(fā)送器74包括用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)光信號(hào)的LED75的驅(qū)動(dòng)電路。通過(guò)驅(qū)動(dòng)LED75，由控制器73形成的發(fā)送數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后發(fā)送到外面。
實(shí)際上，可以用導(dǎo)線將本發(fā)明的裝置與外部裝置連起來(lái)，或者可以如上所述的使用無(wú)線電或光通信進(jìn)行無(wú)線通信。
<1-5第一實(shí)施方案的工作>
接下來(lái)描述具有上述結(jié)構(gòu)的放松指導(dǎo)裝置的工作。
當(dāng)裝置的電源接通時(shí)，脈搏波傳感器5開(kāi)始檢測(cè)脈搏波。獲得的脈搏波信號(hào)被A/D轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出到總線。
之后，當(dāng)使用者按下手表20上的按鍵21時(shí)裝置開(kāi)始測(cè)量以確定使用者的放松狀態(tài)。同時(shí)，使用者進(jìn)行作為自體訓(xùn)練“放松訓(xùn)練”以達(dá)到放松狀態(tài)。
此處可應(yīng)用的最簡(jiǎn)單的放松訓(xùn)練方法是讓使用者閉上他的眼，在他的當(dāng)前位置保持安靜。然而也可考慮如下所述的其它方法。
首先，如果可能，使用者應(yīng)進(jìn)入獨(dú)自呆著的位置。然后使用者應(yīng)使該位置舒適且盡可能少地移動(dòng)，并讓他的眼睛慢慢合上。眼睛合上后，使用者可以集中注意力并移去與身體接觸的，使他分散注意力的手表或其它附件。為了進(jìn)一步提高放松訓(xùn)練的效率，優(yōu)選地，使用者坐在椅子上或躺在床上。
第二，如果上述第一種方法沒(méi)有產(chǎn)生任何效果，則使用者可以重復(fù)地默念某個(gè)預(yù)定的單詞，同時(shí)閉上眼睛。該單詞應(yīng)具有積極的含義和促進(jìn)的圖象如“快樂(lè)”、“和平”、“愛(ài)”或“友好”。該單詞的其它可接受的例子包括喜愛(ài)的物體、數(shù)字或人的名字，或一行喜愛(ài)的詩(shī)或箴言。單詞的長(zhǎng)度優(yōu)選地與呼吸的節(jié)奏相匹配，由3至4聲組成。
第三，使用者也可考慮聽(tīng)α波的音樂(lè)，經(jīng)典的或巴洛克的，或者具有1/f漲落的音樂(lè)。這時(shí)，也可以使用共鳴音樂(lè)(body sonic)。
第四，使用者可以試著想象適于放松的色彩。這時(shí)，冷色比暖色優(yōu)選，天藍(lán)色、藍(lán)綠色、綠色和黃綠色都是理想的顏色。
第五，使用者可以使用有利用于放松的氣味。優(yōu)選的氣味有香木味、玫瑰香味、菊花香味、迷迭香味等。這時(shí)，可以提供一發(fā)射芳香的香精油的裝置，因而使用者直接由這些油產(chǎn)生的霧所籠罩。
第六，使用者可以觀看具有1/f漲落分量的圖案或圖片。
另一方面，操作機(jī)構(gòu)4檢測(cè)何時(shí)使用者按下手表20的按鍵21，并向CPU1輸出一個(gè)中斷信號(hào)。結(jié)果，CPU1識(shí)別測(cè)量的開(kāi)始，設(shè)置定時(shí)器12以在一固定的時(shí)間間隔產(chǎn)生一中斷信號(hào)并在一段固定的時(shí)間過(guò)去后產(chǎn)生另一個(gè)中斷信號(hào)。前一個(gè)時(shí)段是用于測(cè)量表示生理狀態(tài)的指標(biāo)的時(shí)間間隔。相反，后一個(gè)時(shí)段是直到測(cè)量結(jié)束的時(shí)間間隔，并且是直到使用者注意到即使經(jīng)過(guò)相當(dāng)?shù)呐笏圆荒苓_(dá)到足夠放松的狀態(tài)的時(shí)段。在此實(shí)施方案中，該時(shí)段約3至5分鐘。
然后，當(dāng)在一固定的時(shí)間間隔期內(nèi)定時(shí)器12報(bào)告一個(gè)中斷時(shí)，CPU1在RAM3中對(duì)給定的時(shí)間段存儲(chǔ)脈搏波信號(hào)，然后基于存儲(chǔ)的脈搏波信號(hào)計(jì)算每個(gè)生理狀態(tài)的指標(biāo)。即為了從脈搏波波形提取極大值點(diǎn)，CPU1首先對(duì)脈搏波波形進(jìn)行時(shí)間求導(dǎo)，通過(guò)確定時(shí)間導(dǎo)數(shù)為零的時(shí)鐘時(shí)間確定波形中的拐點(diǎn)處的全部時(shí)鐘時(shí)間。其次，CPU1從拐點(diǎn)周?chē)牟ㄐ蔚男甭?即時(shí)間導(dǎo)數(shù)值)確定每個(gè)拐點(diǎn)是極大值還是極小值。例如，對(duì)于給定的拐點(diǎn)，CPU1計(jì)算拐點(diǎn)前一特定時(shí)段內(nèi)波形斜率的滑動(dòng)平均值。如果此滑動(dòng)平均值為正，則拐點(diǎn)是極大值，而如果它是負(fù)的，則拐點(diǎn)是極小值。
接下來(lái)，CPU1確定緊接在每個(gè)提取的極大值前面的極小值。極大值和極小值處的脈搏波幅值從RAM3中讀出，并確定之間的差值。如果該差值超過(guò)預(yù)定值，則該極大值處的時(shí)鐘時(shí)間定義為脈搏波的峰值。在對(duì)提取的全部脈搏波波形都進(jìn)行這一峰值檢測(cè)過(guò)程后，基于這些峰值發(fā)生的時(shí)鐘時(shí)間計(jì)算兩個(gè)相鄰脈搏波峰值之間的時(shí)間間隔(相應(yīng)于兩次心搏間的RR間隔)。
CPU1從獲得的脈搏波間隔順序地確定相鄰脈搏間隔的時(shí)間差。接下來(lái)，檢查這些時(shí)間差的每一個(gè)以確認(rèn)時(shí)間差是否超過(guò)50ms，計(jì)數(shù)超過(guò)50ms的時(shí)間差的固定數(shù)目，并設(shè)置為RR50。
在使用LF和HF分量作為表示生理狀態(tài)的情況下，由于所獲得的脈搏波間隔的值沿時(shí)間軸是離散的，圖5A中的曲線是通過(guò)在相鄰RR間隔之間進(jìn)行插值獲得。然后通過(guò)在插值的曲線上進(jìn)行FFT處理獲得圖5B的譜。然后以與處理脈搏波形相同的方式，利用峰值鑒別來(lái)確定極大值和譜中與前述極大值相對(duì)應(yīng)的頻率。在低頻區(qū)域內(nèi)獲得的極大值定義為L(zhǎng)F分量，在高頻區(qū)域內(nèi)獲得的極大值為HF分量。進(jìn)而獲得這些分量的幅值和計(jì)算幅值比LF/HF。
依這種方法計(jì)算每個(gè)指標(biāo)。然而這些指標(biāo)不是全都對(duì)確定身體的放松狀態(tài)是必要的。
CPU1將計(jì)算的RR50值與當(dāng)前測(cè)量的從定時(shí)器12中讀出的時(shí)鐘時(shí)間一起存儲(chǔ)在RAM3中。如果存儲(chǔ)的RR50不是在使用者按下按鍵21后獲得的第一個(gè)RR50，CPU1比較當(dāng)前RR50是否比前一個(gè)測(cè)量所獲得的RR50有所增加(即，CPU1判定使用者是否進(jìn)入更放松的狀態(tài))。如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前RR50增加了，CPU1向使用者提示該效果。由于這時(shí)使用者的眼睛為了有利于放松是閉上的，在這種情況下，有必要提供不依賴(lài)于視力的某種裝置來(lái)提示使用者。因此，CPU1可以通過(guò)聲源7播放一段不會(huì)干擾使用者的放松訓(xùn)練的樂(lè)曲。
此外，CPU1判斷使用者是否處于足夠放松的狀態(tài)。進(jìn)行該判斷的理由是相信對(duì)于放松狀態(tài)有一固定的極限。即，一旦使用者足夠地放松，在放松上不會(huì)超過(guò)這一點(diǎn)有進(jìn)一步的提高，RR50值的改變也將飽和。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果達(dá)到了這一飽和狀態(tài)，則可以認(rèn)為使用者已達(dá)到足夠放松的狀態(tài)。
在圖12中，RR50值隨使用者的繼續(xù)訓(xùn)練而增大，并顯示了飽和狀態(tài)。該圖是基于對(duì)60個(gè)測(cè)試對(duì)象獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在圖中，橫軸表示從訓(xùn)練開(kāi)始經(jīng)過(guò)的時(shí)間，縱軸表示按一分鐘時(shí)間間隔獲得的RR50值。從圖中可見(jiàn)，在訓(xùn)練開(kāi)始1分30秒后，RR50值達(dá)到15次/分鐘，在這一范圍中認(rèn)為使用者處于放松狀態(tài)。RR50值在訓(xùn)練開(kāi)始約4分鐘后飽和。
為檢測(cè)這一飽和狀態(tài)，CPU1將每次測(cè)量的當(dāng)前RR50值與前一測(cè)量中測(cè)得的RR50值相比較，并判斷當(dāng)前RR50值是否增加。如果當(dāng)前RR50值增加，則CPU1將送給RAM3的計(jì)數(shù)增加+1，并檢查新的計(jì)數(shù)值是否超過(guò)某個(gè)特定的值。進(jìn)行這一過(guò)程是為了避免不正確的判斷，即只憑RR50值不再改變就認(rèn)為使用者處于放松狀態(tài)中，甚至使用者的放松狀態(tài)從測(cè)量開(kāi)始起根本就沒(méi)有改善。這時(shí)，如果計(jì)數(shù)值低于特定的值，則CPU1不進(jìn)行RR50飽和狀態(tài)的檢查，并等待從定時(shí)器12在一特定的時(shí)間間隔時(shí)的中斷報(bào)告。
相反，如果計(jì)數(shù)值超過(guò)一特定值，則CPU1從RAM3讀出在過(guò)去一特定時(shí)間過(guò)程中計(jì)算的RR50值，并檢查RR50值的改變是否在某一特定的范圍內(nèi)。
應(yīng)注意，這里的特定值是指用于判斷放松狀態(tài)的閾值，且是根據(jù)使用的指標(biāo)設(shè)置的。例如，如果使用RR50作為指標(biāo)，則閾值是15次/分鐘。另外，這里所說(shuō)的特定的范圍是用于判斷指標(biāo)是否處于飽和狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。同樣，特定的范圍也根據(jù)指標(biāo)而設(shè)置?？紤]到測(cè)量誤差，當(dāng)目前的計(jì)算值與過(guò)去的計(jì)算值之間的改變?cè)?10％到+10％之間時(shí)，認(rèn)為RR50處于飽和狀態(tài)。
在這種類(lèi)型變化的判斷中，在特定范圍以外的值說(shuō)明使用者并未足夠地放松。因此，同計(jì)數(shù)值沒(méi)有超出特定值的情況一樣，CPU1仍等待來(lái)自定時(shí)器12的中斷。依此方式，當(dāng)放松狀態(tài)不充分時(shí)，重復(fù)執(zhí)行上述操作。
相反，如果RR50值在特定范圍以?xún)?nèi)，則提示使用者他已處于足夠放松的狀態(tài)。由于這時(shí)使用者的眼睛是閉上的，可以通過(guò)一段樂(lè)曲向使用者提示這一事實(shí)，該樂(lè)曲與向使用者提示他處于放松狀態(tài)的過(guò)渡期時(shí)使用的樂(lè)曲不同。同時(shí)，CPU1釋放定時(shí)器12的設(shè)置，并總結(jié)測(cè)量結(jié)果。
之后，當(dāng)使用者按下按鍵21時(shí)，CPU1基于剛剛執(zhí)行的測(cè)量量化放松程度上的提高，并提示使用者放松的程度。
可以考慮用下述方法計(jì)算放松的程度。即，可以使用基于指標(biāo)的當(dāng)前值中的變化和指標(biāo)的日常值之間的比值的方法。在這種情況下，RR50值在過(guò)去一段特定時(shí)間間隔上的各個(gè)測(cè)量起始時(shí)刻處獲得，并存貯在RAM3中與用于存貯在測(cè)量過(guò)程中存貯計(jì)算的RR50值的地方不同的地方。計(jì)算這些在過(guò)去特定時(shí)間間隔上存貯的RR50值的平均值，并定義為RR50的日常值。在這種情況下，在測(cè)量過(guò)程中最后獲得的RR50值與該平均值相比較。增大或減小的倍數(shù)(倍增因子)被視為使用者的放松程度。那么，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，希望測(cè)量每天都進(jìn)行。
然而，即使使用者被如圖13的條形圖或圖14的扇形圖取得信息，他也很難直接把握住所說(shuō)倍增因子的意義。因此，可以在如圖15所示對(duì)表示放松程度的倍增因子賦予一個(gè)級(jí)別后再提示使用者。即，如果倍增因子G小于1.0，則其級(jí)別為“0”，如果倍增因子G等于或大于1.0但小于1.2，其級(jí)別為“1”。如果倍增因子G等于或大于1.2但小于1.4，其級(jí)別為“2”。如果因子G等于或大于1.4但小于1.6，其級(jí)別為“3”。如果因子G等于或大于1.6，其級(jí)別為“4”。換句話說(shuō)，級(jí)別越高，放松程度越高。另外，如果在顯示器10中使用對(duì)應(yīng)于這些級(jí)別的臉圖(face chart)，則使用者能夠直接得知他的放松程度。
向使用者提示關(guān)于倍增因子或級(jí)別值的細(xì)節(jié)也是可以的。例如，如果級(jí)別值是“0”，可以向使用者提供一條消息，如“放松程度沒(méi)有改進(jìn)”，而如果級(jí)別值是“1”，可以向使用者提供一條消息，如“放松程度有一較小的改進(jìn)”。類(lèi)似地，在級(jí)別值為“2”時(shí)，使用者可以收到諸如“放松程度有改進(jìn)”的消息，在級(jí)別值為“3”時(shí)收到如“放松狀態(tài)有顯著改善”的消息。最后，在級(jí)別值為“4”時(shí)，使用者將收到諸如“放松程度有非常大的改進(jìn)”的消息。
由于作為這一提示的結(jié)果，使用者能夠馬上確認(rèn)當(dāng)前訓(xùn)練的效果，所以該訓(xùn)練對(duì)使用者很有吸引力，使他們希望繼續(xù)練下去。
應(yīng)注意圖15中賦值的級(jí)別只是作為例子提供的。
下述內(nèi)容可以考慮作為評(píng)估訓(xùn)練效果的方法。即，可以基于剛剛計(jì)算的指標(biāo)與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值之間的變化的程度來(lái)評(píng)估。為此，目標(biāo)值被通過(guò)外部裝置(見(jiàn)圖10B)、按鍵21、22等設(shè)置在RAM3中。當(dāng)使用外部裝置設(shè)置目標(biāo)值時(shí)，則在鍵盤(pán)52輸入的用于目標(biāo)值的設(shè)置信息經(jīng)由LED54作為近紅外光向外發(fā)射，并如圖2所示經(jīng)由手表20上的光晶體管送到I/O接口15。然后CPU1將該信息存貯在RAM3中。在利用按鍵21、22完成設(shè)置的情況中，CPU1直接將操作機(jī)構(gòu)4表示的值存貯在RAM3中。
一旦完成了測(cè)量，CPU1將獲得的變化率與預(yù)設(shè)的目標(biāo)值相比較，并響應(yīng)這一比較的結(jié)果提示使用者。有各種方案可考慮用作這一比較的結(jié)果。例如，一種優(yōu)選的方案是，相對(duì)于用于變化率的目標(biāo)值的倍增因子被如圖15所示賦予一個(gè)級(jí)別，響應(yīng)該級(jí)別值提示使用者。小于1.0的倍增因子說(shuō)明當(dāng)前變化速率沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)值。因此，向使用者提供諸如“未達(dá)到目標(biāo)值”的消息時(shí)，以激勵(lì)他繼續(xù)加強(qiáng)訓(xùn)練。
依此方式，作為提示的結(jié)果，有可能定量評(píng)估當(dāng)前訓(xùn)練相對(duì)于目標(biāo)值的效果。還應(yīng)注意的是圖15所示的級(jí)別賦值只是作為例子給出。
另一方面，一旦已經(jīng)過(guò)了預(yù)置的停止時(shí)間，定時(shí)器12產(chǎn)生一個(gè)中斷，因?yàn)樵谠擖c(diǎn)不能期待達(dá)到合適的放松狀態(tài)，即使使用者繼續(xù)進(jìn)行放松訓(xùn)練。CPU1提示使用者測(cè)量已經(jīng)被停止，并釋放定時(shí)器12中的設(shè)置，因此測(cè)量被自動(dòng)中止。收到該提示后，使用者在等待一個(gè)短的時(shí)間后又可以開(kāi)始測(cè)量。
作為依此方式實(shí)行放松訓(xùn)練的結(jié)果，不但能提示使用者他是否已進(jìn)入放松狀態(tài)，而且能在他達(dá)到此狀態(tài)時(shí)或者他不太可能達(dá)到這一狀態(tài)時(shí)快速地提示使用者。
正如這里所用的，變化率表示按當(dāng)前計(jì)算的指標(biāo)與指標(biāo)的日常值或預(yù)置的目標(biāo)值的變化程度。然而，也可以用變化率來(lái)表示當(dāng)前計(jì)算的指標(biāo)值與當(dāng)前測(cè)量開(kāi)始前計(jì)算的指標(biāo)值的變化。如果是后一種情形，則有可能在測(cè)量中實(shí)時(shí)地確認(rèn)放松程度的變化。
在這種情況中，也可以采用一種只向使用者提示放松程度的方案。然而，更優(yōu)選的是還包括一種專(zhuān)門(mén)指導(dǎo)使用者的提示裝置，使得他能改善放松程度。例如，一種可考慮的方案是指導(dǎo)使用者減慢深呼吸，并在放松程度未得到改善時(shí)提供為此目的的專(zhuān)用定時(shí)器。在這種情況下，如果深呼吸的次數(shù)對(duì)應(yīng)于倍增因子或級(jí)別值，測(cè)量過(guò)程中的放松程度可被容易地提高到所期望的程度。這時(shí)有必要在這種情況下測(cè)量使用者的呼吸率。由于上述HF分量對(duì)應(yīng)于呼吸，所以通過(guò)呼吸率可以確定其頻率確定。例如，在圖5A所示的例子中，HF分量是0.25Hz，因此呼吸率是15次/分鐘。因此，可以通過(guò)提示使用者以比確定的呼吸速率更低的速率進(jìn)行深呼吸來(lái)促進(jìn)他的放松狀態(tài)。
可以通過(guò)顯示器10或裝在手表里的裝置的聲源7來(lái)完成上述提示。然而也可采用以下方案需要的數(shù)據(jù)經(jīng)由I/O接口15送到圖10所示的外部裝置，由外部裝置做出放松的程度的判定。
當(dāng)通過(guò)外部裝置判斷放松程度時(shí)，使用者使用手表20上的按鍵22并設(shè)置該裝置處于數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。然后CPU1讀出與測(cè)量時(shí)間一起存貯在RAM3中的RR50值，并順序地將它們送到I/O接口15。結(jié)果，與測(cè)量時(shí)間有關(guān)的RR50值被轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，由裝在通信連接器58上的LED59轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)通信窗口57和光晶體管55傳輸后送到外部裝置中的個(gè)人計(jì)算機(jī)。然后裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)中的微處理器將測(cè)量結(jié)果存貯在內(nèi)部的RAM或硬盤(pán)上。因此，通過(guò)操作個(gè)人計(jì)算機(jī)，醫(yī)生或其它指導(dǎo)者能明確使用者放松狀態(tài)的過(guò)程，并獲得關(guān)于放松程度的指導(dǎo)。當(dāng)通過(guò)外部裝置確定放松程度時(shí)，對(duì)應(yīng)于該放松程度的指導(dǎo)可由個(gè)人計(jì)算機(jī)或操作外部裝置的指導(dǎo)者(例如醫(yī)生)提供。
另外，當(dāng)通過(guò)外部裝置確定放松程度時(shí)，可采用的一種方法是向手表發(fā)送與由外部裝置確定的放松程度相對(duì)應(yīng)的指示。這種類(lèi)型的一個(gè)方案在當(dāng)手表中的裝置與外部裝置分開(kāi)一段距離時(shí)有效。該裝置可以具有的一個(gè)方案是其中指示直接從外部裝置接收，或者，其中所接收的控制信息響應(yīng)于放松程度且根據(jù)該控制信息將指示提示使用者。
(2第二實(shí)施方案)下面描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的生物反饋指導(dǎo)裝置。
前述第一個(gè)實(shí)施方案的重點(diǎn)在于一旦使用者達(dá)到放松狀態(tài)時(shí)提示使用者。相應(yīng)地，第二實(shí)施方案又向前發(fā)展了一步。即，在本方案中，當(dāng)使用者進(jìn)行放松訓(xùn)練時(shí)，向使用者提示當(dāng)前指標(biāo)值和基于此指標(biāo)而達(dá)到的放松程度。由于對(duì)其生理狀態(tài)的改進(jìn)保持了解，使用者能在較短的時(shí)期內(nèi)達(dá)到較深的放松狀態(tài)。
為實(shí)現(xiàn)此實(shí)施方案，首先假定使用者進(jìn)行所謂自體訓(xùn)練的訓(xùn)練類(lèi)型。下面給出自體訓(xùn)練的一個(gè)例子，本實(shí)施方案的生物反饋指導(dǎo)裝置是基于它而提出的。
通常，人體自主神經(jīng)系統(tǒng)能夠由人體周邊上的脈搏波的變化充分地表達(dá)。因此，在周邊上連續(xù)地測(cè)量脈搏波，且向使用者提示從脈搏波漲落和當(dāng)前指標(biāo)值獲得的放松程度。相應(yīng)地，使用者可以營(yíng)造有利于更好地放松的環(huán)境或做出建議。這對(duì)自主神經(jīng)系統(tǒng)有影響，使使用者能更進(jìn)一步改善他的放松狀態(tài)。這種生理循環(huán)即是上述的生物反饋。生物反饋的效果如上所述的已被證實(shí)，并已發(fā)現(xiàn)可有效地作為臨床試驗(yàn)的一種方案。
圖1B是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的生物反饋指導(dǎo)裝置的功能結(jié)構(gòu)的方框圖。該圖所示的裝置和圖1A的第一實(shí)施方案之間的差別在于提供了提示部件105，以向使用者Y提示由生理信息提取器101提取的指標(biāo)。使用者Y根據(jù)放松程度以及提示部件104提示的判定結(jié)果并根據(jù)提示部件105提示的當(dāng)前指標(biāo)值進(jìn)行自體訓(xùn)練。
<2-1第二實(shí)施方案的具體結(jié)構(gòu)>
從圖1B中可知，根據(jù)本實(shí)施方案的生物反饋指導(dǎo)裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)際上通過(guò)向圖1A的裝置增加提示部件105形成。提示部件104和105可以共享圖2中的聲源7和顯示器10。為此，根據(jù)此實(shí)施方案的生物反饋指導(dǎo)裝置的結(jié)果與根據(jù)第一實(shí)施方案的放松指導(dǎo)裝置幾乎相同，只是由CPU1執(zhí)行的處理過(guò)程不同。
<2-2第二實(shí)施方案的操作>
現(xiàn)在描述上面方案的生物反饋指導(dǎo)裝置的操作。首先，當(dāng)實(shí)施自體訓(xùn)練時(shí)，對(duì)每個(gè)訓(xùn)練段設(shè)定訓(xùn)練時(shí)間的上限值和訓(xùn)練目標(biāo)值(在下面將詳細(xì)說(shuō)明的RR50中的變化率)在本實(shí)施方案中，由醫(yī)生或其他指導(dǎo)者從外部裝置設(shè)置這些值。即，指導(dǎo)者用鍵盤(pán)52(見(jiàn)圖10B)輸入用于設(shè)置上限值和目標(biāo)值的命令，在本例中外部裝置是裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的微處理器，它將設(shè)置信息送到手表20中。然后該信息經(jīng)由LED54以近紅外光的形式發(fā)射到外面，并經(jīng)由手表20中的光晶體管送到圖2所示的I/O接口15。然后CPU1采集轉(zhuǎn)發(fā)的信息并存儲(chǔ)在RAM3中。
應(yīng)注意也可以通過(guò)操作裝置主體上的開(kāi)關(guān)21、22來(lái)設(shè)置上限值和目標(biāo)值，而不用外部裝置。
然后，當(dāng)使用者按下按鍵21時(shí)，CPU1檢測(cè)到這個(gè)動(dòng)作為自體訓(xùn)練開(kāi)始并設(shè)置定時(shí)器12以在特定的時(shí)間間隔產(chǎn)生一個(gè)中斷。在對(duì)應(yīng)于訓(xùn)練持續(xù)期的上限值的時(shí)間過(guò)去之后，如上所述，CPU1還設(shè)置定時(shí)器12產(chǎn)生另一個(gè)中斷。
按下按鍵21后，使用者的重點(diǎn)在于放松，并開(kāi)始自體訓(xùn)練，對(duì)放松提出建議等。
當(dāng)裝置主體的電源接通之后，脈搏波檢測(cè)器5檢測(cè)到的脈搏波信號(hào)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器6輸出。當(dāng)定時(shí)器12在固定的時(shí)間間隔報(bào)告一個(gè)中斷時(shí)，CPU1拾取從A/D轉(zhuǎn)換器6讀出的脈搏波信號(hào)并存儲(chǔ)在RAM3中。根據(jù)與實(shí)施方案1相同的程度計(jì)算RR50，并將其與測(cè)量的時(shí)鐘時(shí)間一起存儲(chǔ)在RAM3中。然后為向使用者提示獲得的RR50值，CPU1產(chǎn)生一個(gè)基于RR50值的語(yǔ)音消息，為從ROM2讀出的消息信息構(gòu)成模型，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到聲源控制器8。結(jié)果，以由表示生理信息的當(dāng)前的RR50值的聲源7發(fā)出聲音的形式提示使用者。
結(jié)果，使用者知道他剛剛聽(tīng)到的RR50值已經(jīng)達(dá)到變大了。結(jié)果，達(dá)到了生物反饋。當(dāng)示出了生物反饋效果，使用者的狀況，隨脈搏波間隔中的漲落變大而改進(jìn)，因而RR50值逐漸增加。
相反，當(dāng)生物反饋未產(chǎn)生任何效果時(shí)，使用者的放松狀態(tài)保持不變或者已惡化到更緊張的狀態(tài)。因此，RR50值不變或有一較小的的降低。因此，通過(guò)聆聽(tīng)從聲源7發(fā)出的RR50值的增大或減小，使用者可以實(shí)時(shí)地確認(rèn)他自己的放松狀態(tài)，并用它作為自體訓(xùn)練的目標(biāo)。
另一方面，在每欠測(cè)量的時(shí)間，CPU1使用在過(guò)去某個(gè)具體時(shí)間間隔過(guò)程中測(cè)量的RR50值，它包括至少前一次測(cè)量的和當(dāng)前的RR50值，并計(jì)算兩個(gè)值之間的變化趨勢(shì)。然后CPU1確定當(dāng)前RR50值是否向緊張程度增加的方向變化，并提示使用者這一判定的結(jié)果。
然后，CPU1重復(fù)地進(jìn)行處理以在已設(shè)置在定時(shí)器12中的特定時(shí)間間隔處將RR50值提示使用者。使用者根據(jù)這種提示繼續(xù)自體訓(xùn)練。在這一過(guò)程重復(fù)進(jìn)行中，有可能由于一段對(duì)應(yīng)于自體訓(xùn)練的上限值的時(shí)間過(guò)去而讓定時(shí)器12報(bào)告一個(gè)中斷。它的發(fā)生是由于自體訓(xùn)練進(jìn)行得不是很好，表示即使自體訓(xùn)練再繼續(xù)下去也不太可能產(chǎn)生任何效果。因而，CPU1提示使用者結(jié)束自體訓(xùn)練。使用者響應(yīng)該提示，中止自體訓(xùn)練。
當(dāng)自體訓(xùn)練如上所述不能產(chǎn)生任何效果時(shí)，CPU1向使用者提供特定的指示以從訓(xùn)練中產(chǎn)生效果。作為這些指示的一個(gè)例子是可以指導(dǎo)使用者進(jìn)行第一實(shí)施方案中詳細(xì)描述的各種放松訓(xùn)練。然而通過(guò)依此方式進(jìn)行單一練習(xí)形式的放松訓(xùn)練，使用者不可能知道他的努力的效果，但在本實(shí)施方案中使用了生物反饋的自體訓(xùn)練方法的情況下卻可以知道。因此，在實(shí)施CPU1指導(dǎo)的指示之后，使用者通過(guò)依與上述相同的次序用生物反饋再起動(dòng)自體訓(xùn)練能夠知道這些指導(dǎo)的效果。
在沒(méi)有提示停止自體訓(xùn)練的情況下，當(dāng)使用者又按下按鍵21以結(jié)束訓(xùn)練時(shí)，CPU1檢測(cè)這一操作并終止進(jìn)程。
然后，CPU1起動(dòng)進(jìn)程以計(jì)算作為剛剛進(jìn)行的自主訓(xùn)練結(jié)果的RR50的變化率。即從存儲(chǔ)在RAM3中的信息中，CPU1讀出訓(xùn)練剛開(kāi)始后獲得的RR50值，訓(xùn)練剛結(jié)束前立即獲得的RR50值和在測(cè)量RR50時(shí)的時(shí)鐘時(shí)間。然后CPU1基于測(cè)量的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間計(jì)算凈訓(xùn)練時(shí)間，并根據(jù)以下方程計(jì)算指標(biāo)(在此是RR50值)的變化率。然后將結(jié)果存儲(chǔ)在RAM3中。
指標(biāo)(RR50)的變化率＝(自體訓(xùn)練結(jié)束時(shí)的指標(biāo)值-自體訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)的指標(biāo)值)÷訓(xùn)練時(shí)間。
通過(guò)計(jì)算這一變化率，生物反饋的效果可被量化。即，變化率表示每單位時(shí)間內(nèi)指標(biāo)的變化程度(以及放松狀態(tài))。該值越大，使用者進(jìn)入放松狀態(tài)越快，生物反饋的效果產(chǎn)生得越快。
除了上述的進(jìn)程之外，CPU1可以借助于與第一實(shí)施方案相同的程序?qū)ψ泽w訓(xùn)練產(chǎn)生的效果賦予一個(gè)級(jí)別，并將其顯示給使用者。例如如果計(jì)算的級(jí)別是“0”，則CPU1向使用者提供上述的各種指示，并提示使用者一旦他進(jìn)入放松狀態(tài)后再試一下自體訓(xùn)練。
CPU1將RR50的變化率與每個(gè)訓(xùn)練段的末尾測(cè)量的時(shí)鐘時(shí)間一起存儲(chǔ)在RAM3中。同時(shí)，CPU1以圖表形式顯示RR50隨時(shí)間的變化率(趨勢(shì)，并顯示在顯示器10上。結(jié)果，如果在使用者每天進(jìn)行自體訓(xùn)練的基礎(chǔ)上RR50值變大，則使用者知道自體訓(xùn)練產(chǎn)生效果了。另外，當(dāng)使用者觀看該增大的程度時(shí)，他能直接了解其放松狀態(tài)提高得有多快。相反，如果RR50值的變化速率是平的或下降的，則使用者知道其自體訓(xùn)練的效果不令人滿意。
另外，有關(guān)該趨勢(shì)信息的數(shù)據(jù)可送到外部裝置，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)。這時(shí)，使用者利用手表20上的按鍵22把裝置設(shè)置成處于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式。結(jié)果，CPU1讀出存儲(chǔ)在RAM3中的趨勢(shì)信息并送到I/O接口15。趨勢(shì)信息被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，從附在通信連接器58上的LED59發(fā)出，并通過(guò)通信窗口57和光晶體管55轉(zhuǎn)發(fā)到外部裝置中的個(gè)人計(jì)算機(jī)。然后個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的微處理器將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在內(nèi)部RAM或硬盤(pán)中。結(jié)果，醫(yī)生或其他指導(dǎo)者通過(guò)操作個(gè)人計(jì)算機(jī)能明確使用者自體訓(xùn)練的過(guò)程，并能設(shè)置作為對(duì)使用者日常活動(dòng)的醫(yī)囑部份的訓(xùn)練的目標(biāo)。
當(dāng)自體訓(xùn)練在每日的基礎(chǔ)上重復(fù)進(jìn)行時(shí)，即使訓(xùn)練繼續(xù)，在RR50的變化率的變化也將慢慢消失。即已達(dá)到飽和狀態(tài)。該狀態(tài)可視為目標(biāo)已達(dá)到。因此，為檢測(cè)該狀態(tài)，在每個(gè)訓(xùn)練段結(jié)束時(shí)，CPU1比較自體訓(xùn)練開(kāi)始前設(shè)置的目標(biāo)值和對(duì)于RR50值的變化率的實(shí)際測(cè)量值。如果測(cè)量值超過(guò)目標(biāo)值，則期望的目標(biāo)值視為已達(dá)到，并向使用者發(fā)送一個(gè)提示，例如“自體訓(xùn)練已獲得足夠的效果，保持當(dāng)前狀態(tài)?！碑?dāng)使用者的身體在移動(dòng)時(shí)，RR50的變化率的測(cè)量結(jié)果將包括由此移動(dòng)造成的改變分量，以及生物反饋造成的改變分量。因此，由于使用者的移動(dòng)造成的影可以脈搏波的變化中推測(cè)。為此，預(yù)先在使用者上施加一訓(xùn)練負(fù)載，并測(cè)量身體運(yùn)動(dòng)的節(jié)律和脈搏波之間的相關(guān)性。
在自主訓(xùn)練時(shí)，由加速傳感器13檢查幅度輸出，而身體運(yùn)動(dòng)的節(jié)律由獲得以上特定值的輸出幅度的時(shí)間周期計(jì)算。此外，由A/D轉(zhuǎn)換器6讀出的脈搏波存入RAM3。所存儲(chǔ)的脈搏波被分成搏動(dòng)單元，且當(dāng)檢測(cè)到身體運(yùn)動(dòng)時(shí)計(jì)算脈率。然后，從測(cè)量的脈率，人體運(yùn)動(dòng)節(jié)律和脈率間的關(guān)系，可以計(jì)算由于自主訓(xùn)練在脈率上引起的變化分量，且在引用該值后可以修正作為提示的結(jié)果。
當(dāng)使用者進(jìn)行自體訓(xùn)練時(shí)，CPU1經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器14讀出加速傳感器13的輸出，并判斷該值是否在特定值(例如，0.1G)之上。然后CPU1通過(guò)語(yǔ)音“有身體運(yùn)動(dòng)”/“沒(méi)有身體運(yùn)動(dòng)”向使用者提示身體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的結(jié)果。
關(guān)于身體運(yùn)動(dòng)存在或不存在，更具體地，例如使用者的胳膊移動(dòng)也視為存在身體運(yùn)動(dòng)。因此，在鍛煉時(shí)，步行或圍著房間走動(dòng)，使用者當(dāng)然被認(rèn)為是在移動(dòng)。為在沒(méi)有身體運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行自體訓(xùn)練，下述方案是可行的。例如，如果使用者在室內(nèi)，他應(yīng)走入有一桌子或一椅子的房間。然后使用者可以如圖18A坐在椅子上，將戴著手表的胳膊放在桌子上，并小心以不讓手移動(dòng)。
雖然上述方案很理想，但它不會(huì)總能實(shí)現(xiàn)，例如當(dāng)使用者在戶(hù)外時(shí)。這時(shí)，例如如果使用者在運(yùn)動(dòng)，停止運(yùn)動(dòng)并使呼吸回到正常。類(lèi)似地，如果使用者在行走，則停止該活動(dòng)。然后，例如，使用者保持如圖18B所示的位置，并用另一只手按手表上的按鍵并使戴手表的手盡可能不動(dòng)以進(jìn)行必要的操作。在使用者完成這些操作時(shí)進(jìn)行自體訓(xùn)練。
在裝置為項(xiàng)圈或眼鏡的形狀的情況下，如下所述，其上裝有脈搏波傳感器，他可以坐在椅子上或站著，只要使用者盡可能不動(dòng)。
在這里所述的第二實(shí)施方案中，使用者基于由CPU1獲得的表示生理放松程度的指標(biāo)，他就可以利用生物反饋進(jìn)行自體訓(xùn)練。另外，評(píng)估產(chǎn)生的指標(biāo)的改變程度可以作為一種結(jié)果，并向使用者提示該結(jié)果。因此，使用者很容易了解利用生物反饋的自體訓(xùn)練產(chǎn)生了什么效果。此外，即使在使用生物反饋進(jìn)行自體訓(xùn)練時(shí)沒(méi)有諸如醫(yī)生的專(zhuān)家在場(chǎng)，使用者自己也能評(píng)估這些結(jié)果。
<3表示生理狀態(tài)指標(biāo)的其它例子>
前述實(shí)施方案使用RR50作為表示生理狀態(tài)的指標(biāo)，且該指標(biāo)的改變程度用于評(píng)估放松狀態(tài)。然而，也可以使用HF分量以達(dá)此目的。而且，LF分量和幅值比LF/HF等同于RR50和HF分量，除了它們的值隨放松狀態(tài)的增加而變小以外。因此使用者的重點(diǎn)在于在自體訓(xùn)練過(guò)程中使這些值變小。
從前述實(shí)施方案中的脈搏波形漲落獲得的指標(biāo)被用作表示生理狀態(tài)的指標(biāo)。然而，本發(fā)明當(dāng)然不限于此。即下述其它例子也可用作表示生理狀態(tài)的指標(biāo)。
<3-1邊緣部分的血流(脈搏波幅值)>
通常，自主神經(jīng)系統(tǒng)的狀態(tài)可用邊緣部分的血流很好地表示。體溫由流過(guò)血管的血量控制，血流量增大時(shí)體溫增大。
因此，使用者可以營(yíng)造一個(gè)有利于放松的環(huán)境或做出建議以使指尖或其它邊緣部分的體溫增大，同時(shí)連續(xù)測(cè)量邊緣部分的血流量的改變并觀察從測(cè)量獲得的結(jié)果。結(jié)果，自主活動(dòng)與血流量增大時(shí)邊緣部分的體溫的增加聯(lián)系起來(lái)。
下面是一個(gè)通過(guò)了解邊緣部分的血流狀態(tài)的方法的例子，即，使用根據(jù)本發(fā)明第一或第二實(shí)施方案的脈搏波傳感器5，光從形成血中血紅細(xì)胞的傳感器的LED(發(fā)光二極管)發(fā)出。血紅細(xì)胞中的細(xì)紅蛋白吸收特定波長(zhǎng)的光，而未被吸收的光則被反射回來(lái)。如果反射光由構(gòu)成脈搏波傳感器的光接收元件接收，則獲得了反射光的量(即由脈搏波傳感器檢測(cè)的脈搏波信號(hào))和血流量之間的相關(guān)性。因此，通過(guò)觀察獲得的脈搏波形幅度的變化，有可能檢測(cè)邊緣部分的血流狀態(tài)的相對(duì)變化。
因此，可以獲得與圖2所示的實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)等同的使用脈搏波形的幅值作為表示生理狀態(tài)的指標(biāo)的結(jié)構(gòu)。然而，由于只檢測(cè)脈搏波形幅度中的變化的結(jié)構(gòu)就已足夠，與使用RR50作為指標(biāo)的情況相比，由CPU1執(zhí)行的處理負(fù)擔(dān)被減輕了。
諸如圖19的結(jié)構(gòu)也是可以接受的，其中專(zhuān)門(mén)檢測(cè)脈搏波在幅度上的變化。該圖中的結(jié)構(gòu)與圖2所示的結(jié)構(gòu)的不同之處在于位于脈搏波傳感器5后面的A/D轉(zhuǎn)換器6被替換為放大器1901、電平判斷部件1902、和增益控制器1903。相應(yīng)地，下面將解釋這些不同點(diǎn)。
在圖19中，如CPU1所示，電平判斷部件1902對(duì)從放大器1901輸出的信號(hào)執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換，并在一特定的時(shí)段上存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)(即脈搏波信號(hào))。因此，電平判斷部件包括一個(gè)圖中未示出的存儲(chǔ)器。電平判斷部件1903從存儲(chǔ)的脈搏波信號(hào)中確定最大信號(hào)值，在測(cè)量過(guò)程中計(jì)算“脈搏波幅值”，然后計(jì)算當(dāng)脈搏波幅值波被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字時(shí)的“有效位數(shù)”。因此可以理解，脈搏波幅值越大，有效位數(shù)越大。在圖中，電平判斷部件以7位量化模擬信號(hào)。如圖20所示，有效位數(shù)可以是1位到7位，但本發(fā)明當(dāng)然不限于此。
電平判斷部件1902基于計(jì)算的有效位數(shù)計(jì)算“移動(dòng)指示量”和“增益控制量”。移動(dòng)指示量是必需的位數(shù)，因此通過(guò)左移脈搏波信號(hào)的值有效位數(shù)可以是滿偏的(full-scale)(7位)，在脈搏波信號(hào)的有效位數(shù)較小的情況下。因此，可通過(guò)從固定值“7”中減去有效位數(shù)來(lái)計(jì)算移動(dòng)指示量。另一方面，增益控制量是對(duì)應(yīng)于該左移的倍增因子，從圖中可清楚地看出，可通過(guò)將移動(dòng)指示量作為基數(shù)為2的冪來(lái)計(jì)算增益控制量。
應(yīng)注意到，上述脈搏波幅值，有效位數(shù)、移動(dòng)指示量和增益控制量均可從總線讀出。因此，CPU1可在任何時(shí)間從總線拾取這些值。脈搏波幅值的真值考慮了由電平判斷部件1902計(jì)算的脈搏波幅值和增益控制量(移動(dòng)指示量)，并通過(guò)用后者來(lái)除前者而獲得。
電平判斷部件1902還被設(shè)計(jì)用來(lái)只在采集脈搏波信號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻計(jì)算移動(dòng)指示量和增益控制量。然后這些量被保持在電平判斷部件1902中直到下次采集為止，并被讀入總線。電源剛接通后的這些量的值被設(shè)置，使得增益控制量為“1”。這等價(jià)于由電平判斷部件1902來(lái)起動(dòng)脈搏波信號(hào)的采集時(shí)的情況。
增益控制器1903根據(jù)電平判斷部件1902輸出的增益控制量來(lái)控制放大器1901的放大倍數(shù)。
在這種類(lèi)型的方案中，當(dāng)脈搏波傳感器5開(kāi)始采集脈搏波時(shí)，所獲得的脈搏波信號(hào)在放大器1901處被放大，并輸入電平判斷部件1902，然而如上所述，當(dāng)電源接通時(shí)，放大器的放大倍數(shù)被設(shè)置為“1”。
電平判斷部件1902將放大器1901輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并順序地將該值寫(xiě)入內(nèi)部存儲(chǔ)器。電平判斷部件1902通過(guò)在一固定的時(shí)期內(nèi)執(zhí)行寫(xiě)的操作而存儲(chǔ)脈搏波形。然后從存儲(chǔ)的脈搏波形中，電平判斷部件提取具有最大信號(hào)值的脈搏波形，作為脈搏波幅值計(jì)算并確定脈搏波幅值的有效位數(shù)。這里，假定計(jì)算的有效位數(shù)為2，電平判斷部件計(jì)算的移動(dòng)指示量為5位。增益控制量為32位。結(jié)果，增益控制器1903將放大器1901的放大倍數(shù)改變?yōu)?2，因此，從電平判斷部件1902中A/D轉(zhuǎn)換器的放大器1901輸出的值接近滿偏。
另一方面，CPU1讀出電平判斷部件1902計(jì)算的脈搏波幅值和移動(dòng)指示量并將其與從定時(shí)器12中讀出的時(shí)間一起存貯在RAM3中。移動(dòng)指示量的位數(shù)“5”被送到顯示器控制器11，且在顯示器10上顯示移動(dòng)指示量的值。換句話說(shuō)，將移動(dòng)指示量的值作為脈搏波形的幅值的變化提供給使用者。
CPU1通過(guò)與實(shí)施方案1和2中確定變化率相同的方式進(jìn)行處理來(lái)確定在脈搏波幅值上的改變。其結(jié)果是即使使用脈搏波的幅值作為表示生理信息的指標(biāo)，也可以確定放松程度和使用生物反饋的自體訓(xùn)練的效果。
<3-2循環(huán)狀態(tài)參數(shù)>
如上所述，由于在邊緣部分的血流量與脈搏波形之間存在緊密的關(guān)系，如果知道了循環(huán)系統(tǒng)(包括邊緣部分)的狀態(tài)，則有可能在某種程度上估計(jì)脈搏波中的變化。為了知道循環(huán)狀態(tài)，必須測(cè)量諸如血管的柔順性和粘滯阻力等循環(huán)狀態(tài)參數(shù)。這時(shí)，需要測(cè)量主動(dòng)脈的接近部分和導(dǎo)管插入主動(dòng)脈的位置處的血壓波形和血流率。為此目的，可以使用將導(dǎo)管插入主動(dòng)脈的直接測(cè)量法或使用超聲波的間接測(cè)量法。然而，前一種方法是創(chuàng)傷性的，后一種方法需要訓(xùn)練。而且，兩種方法都要用大的設(shè)備來(lái)完成測(cè)量。
本發(fā)明人已提出過(guò)一種方法，其中循環(huán)狀態(tài)參數(shù)使用模擬動(dòng)脈系統(tǒng)工況的電模型來(lái)近似計(jì)算(參見(jiàn)日本專(zhuān)利申請(qǐng)平6-205747標(biāo)題脈搏波分析儀，或PCT/JP96/03211標(biāo)題用于測(cè)量生理狀態(tài)的裝置)。
圖22A表示集總的四參數(shù)模型，圖22B表示集總的五參數(shù)模型。具體地說(shuō)，集總的五參數(shù)模型使用一電路來(lái)模擬集總的四參數(shù)模型中使用的四個(gè)參數(shù)，即，由于主動(dòng)脈系統(tǒng)中央處的血液引起的感抗；由于主動(dòng)脈系統(tǒng)中央處的血液粘滯性引起的血管阻抗(粘滯阻抗)；邊緣部分血管的柔順性(粘滯性)；和邊緣部分處的血管阻抗(粘滯阻抗)；以及主動(dòng)脈柔順性；這些參數(shù)對(duì)判斷循環(huán)系統(tǒng)的工況有幫助。
這些參數(shù)和構(gòu)成集總的參數(shù)模型的元件之間的關(guān)系如下電容Cc主動(dòng)脈柔順性(cm5/dyn)電阻Rc在動(dòng)脈系統(tǒng)中央處由于血液粘滯引起的血管阻抗(dyn.s/cm5)電感L在動(dòng)脈系統(tǒng)中央處的血液慣性(dyn.s2/cm5)電容C在動(dòng)脈系統(tǒng)的邊緣處的血管柔順性(cm5/dyn)電阻Rp在動(dòng)脈系統(tǒng)的邊緣處由于血液粘滯性引起的血管阻抗(dyn.s/cm5)流經(jīng)電路各部分的電流i、ip、ic和is對(duì)應(yīng)于血流量(cm5/s)。電流i對(duì)應(yīng)于在主動(dòng)脈處的血流量，電流is對(duì)應(yīng)于從左心室泵出的血流量。輸入電壓e對(duì)應(yīng)于左心室的壓力(dyn/cm2)，而電壓V1對(duì)應(yīng)于主動(dòng)脈的接端部分處的血壓(dyn/cm2)。電容C的端電壓Vp對(duì)應(yīng)于徑向動(dòng)脈處的血壓(dyn/cm2)。另外，二極管D對(duì)應(yīng)于主動(dòng)脈閥。在對(duì)應(yīng)于收縮期的時(shí)期，二極管D導(dǎo)通(閥打開(kāi))，在對(duì)應(yīng)于舒張期的時(shí)期二極管D則斷開(kāi)(閥關(guān)閉)。
這些技術(shù)的詳細(xì)解釋由上述參考文獻(xiàn)覆蓋。然而，簡(jiǎn)單地說(shuō)，它為集總參數(shù)模型提供對(duì)應(yīng)于受試者主動(dòng)脈的接端部分處的血壓波形的電信號(hào)。然后，每個(gè)元件的值是，基于由圖21中的每搏沖擊量測(cè)量器2101測(cè)量的每搏量確定使得響應(yīng)波形與由脈搏波檢測(cè)器2102檢測(cè)的徑向動(dòng)脈波形一致。此外，如果相應(yīng)于每搏沖擊量測(cè)量器2101的結(jié)構(gòu)加到圖2的結(jié)構(gòu)上，處理可由CPU1執(zhí)行。
由于動(dòng)脈系統(tǒng)邊緣處的粘滯性和血管柔順性引起的血管阻抗被認(rèn)為與邊緣部分的血流量密切相關(guān)。因此，當(dāng)CPU1判定作為表示生理狀態(tài)的指標(biāo)的柔順性C和電阻Rp的變化的結(jié)果時(shí)，就可以確定放松程度和使用生物反饋的自體訓(xùn)練的結(jié)果。還有一種可接受的方案是當(dāng)使用者進(jìn)行使用生物反饋的自體訓(xùn)練時(shí)確定循環(huán)狀態(tài)參數(shù)并向其提示。
<3-2-1脈搏波形的畸變>
在圖21所示的方案中，當(dāng)計(jì)算每個(gè)循環(huán)狀態(tài)參數(shù)值時(shí)，必須檢測(cè)使用者的每搏沖擊量和徑向動(dòng)脈波形。這比較麻煩，因而是一個(gè)問(wèn)題。因而循環(huán)狀態(tài)參數(shù)是基于徑向動(dòng)脈波形通過(guò)把重點(diǎn)在主動(dòng)脈壓力變化上推導(dǎo)，并用畸變表示波形的形狀。
在這種情況下，CPU1確定徑向動(dòng)脈波形每次心搏的平均波形，然后通過(guò)對(duì)平均波形進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)來(lái)完成傅里葉分析。然后，基波的幅值A(chǔ)1，二次諧波的幅值A(chǔ)2，三次諧波的幅值A(chǔ)3…直到n次諧波的幅值A(chǔ)n都可從該分析結(jié)果的頻譜中獲得。這里，n(自然數(shù))的值優(yōu)選地在考慮了諧波幅值的大小而確定?；谶@些幅值，然后，由下面的等式定義的畸變d由CPU1計(jì)算。
接下來(lái)，從獲得的畸變d估計(jì)循環(huán)狀態(tài)參數(shù)。進(jìn)行該估計(jì)的基礎(chǔ)是徑向動(dòng)脈波形的畸變d和每個(gè)循環(huán)狀態(tài)參數(shù)之間存在相關(guān)性。即，預(yù)先對(duì)一些受試者測(cè)試循環(huán)狀態(tài)參數(shù)和畸變d，并推導(dǎo)畸變d和循環(huán)狀態(tài)參數(shù)之間的相關(guān)方程。圖23-26畫(huà)出了測(cè)量的畸變和循環(huán)狀態(tài)參數(shù)Rc、Rp、L和C之間的相關(guān)的例子。主動(dòng)脈柔順性Cc沒(méi)有表示在這些圖中，然而，關(guān)于其相關(guān)方程可用與其它四個(gè)參數(shù)相同的方式獲得。CPU1使用相應(yīng)的相關(guān)方程從畸變d計(jì)算循環(huán)狀態(tài)參數(shù)Rc、Rp、L、C和Cc。
作為本方案的結(jié)果，可以刪掉圖21所示結(jié)構(gòu)的每搏量測(cè)量器2101。
<3-3脈搏波形的差異>
為了知道包括邊緣部分的循環(huán)狀態(tài)參數(shù)，重點(diǎn)可以放在脈搏波本身，以及上述的循環(huán)狀態(tài)參數(shù)上。因而，將從限定脈搏波形狀的波形參數(shù)對(duì)使用者放松程度的確認(rèn)和使用生物反饋的自體訓(xùn)練的效果作一個(gè)審查。在審查脈搏波形狀時(shí)，有兩種方法可供考慮。第一種審查脈搏波形的時(shí)域，第二種審查脈搏波形的頻域。下面講述每種審查方法。
<3-3-1時(shí)域>
首先，使用脈搏波形的時(shí)域分析結(jié)果，進(jìn)行確定諸如放松程度等效果的審查。通常，脈搏波的一次心搏的波形具有如圖27所示的形狀。血壓由縱軸表示，時(shí)間由橫軸表示。下面描述限定脈搏波波形形狀的波形參數(shù)。
1.時(shí)間t6，與連續(xù)的心搏相關(guān)的連續(xù)波形中上升開(kāi)始處之間的時(shí)段(在以后的敘述中，波形中的這一上升開(kāi)始時(shí)間稱(chēng)為“脈搏波起始時(shí)間”)2.在脈搏波中順序出現(xiàn)的極大值P1、極小值P2、極大值P3、極小值P4和極大值P5處的血壓值y1-y53.消逝時(shí)間t1-t5，代表從脈搏波起始直到各個(gè)點(diǎn)P1至P5分別出現(xiàn)經(jīng)過(guò)的各個(gè)時(shí)間。
為了計(jì)算波形參數(shù)，應(yīng)提取與前述各個(gè)極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)相關(guān)的稱(chēng)為“峰值信息”的信息。下面將描述的波形提取存儲(chǔ)器從所采集的脈搏波形中提取峰值信息。由于峰值信息的細(xì)節(jié)與波形提取存儲(chǔ)器的操作和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其解釋將在描述電路結(jié)構(gòu)時(shí)做出。
<3-3-1-1波形提取存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)>
現(xiàn)參照?qǐng)D28描述波形提取存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。假設(shè)波形提取存儲(chǔ)器180受微計(jì)算機(jī)181的控制。應(yīng)注意，本方案可以用硬件實(shí)現(xiàn)。然而，基于圖2的方案，用軟件也能實(shí)現(xiàn)相同功能的結(jié)構(gòu)。
在圖28中，182是根據(jù)固定的循環(huán)采樣時(shí)鐘φ將從脈搏波傳感器5輸出的脈搏波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，標(biāo)號(hào)183表示低通濾波器，它從A/D轉(zhuǎn)換器182順序輸出的數(shù)字信號(hào)中去掉超過(guò)特定截止頻率的分量，并將結(jié)果順序地輸出作為波形值W。
標(biāo)號(hào)184表示由RAM形成的波形存儲(chǔ)器，它順序地存儲(chǔ)經(jīng)由低通濾波器183輸出的波形值W。標(biāo)號(hào)191表示波形值尋址計(jì)數(shù)器，它在微計(jì)算機(jī)181輸出一START指示開(kāi)始采集脈搏波的時(shí)段過(guò)程中開(kāi)始計(jì)數(shù)采樣時(shí)鐘φ計(jì)數(shù)。波形值尋址計(jì)數(shù)器191輸出計(jì)數(shù)結(jié)果作為波形值地址ADR1，波形值W將被寫(xiě)到該地址上。該波形值地址ADR1用微計(jì)算機(jī)181監(jiān)測(cè)。標(biāo)號(hào)192表示一選擇器。當(dāng)微計(jì)算機(jī)181沒(méi)有輸出選擇信號(hào)S1時(shí)，選擇器192選擇由波形值尋址計(jì)數(shù)器191輸出的波形值地址，ADR1，并將選定的波形值地址ADR1送到波形存儲(chǔ)器184的地址輸入端。相反，當(dāng)選擇信號(hào)S1由微計(jì)算機(jī)181輸出時(shí)，選擇器192選擇由微計(jì)算機(jī)181輸出的讀出地址ADR4，并將選定的地址ADR4送到波形存儲(chǔ)器184的地址輸入端。
圖中的標(biāo)號(hào)201表示一微分電路，它計(jì)算從低能濾波器183順序輸出的波形值W的時(shí)間微分。202是過(guò)零檢測(cè)電路，它在由于波形值W是極大值或極小值而使波形值的時(shí)間微分為0時(shí)輸出過(guò)零檢測(cè)脈沖Z。更精密地，過(guò)零檢測(cè)電路202還用于檢測(cè)圖29中的脈搏波形的峰值P1、P2……。當(dāng)對(duì)應(yīng)于這些峰值的波形值W被輸入時(shí)，輸出過(guò)零檢測(cè)脈沖Z。
203是峰值尋址計(jì)數(shù)器。峰值尋址計(jì)數(shù)器203計(jì)數(shù)過(guò)零檢測(cè)脈沖Z，而微計(jì)算機(jī)181輸出一START指示開(kāi)始收集脈搏波。然后峰值尋址計(jì)算器輸出作為峰值地址ADR2計(jì)數(shù)結(jié)果。
204是滑動(dòng)平均計(jì)算電路，它計(jì)算到目前時(shí)間點(diǎn)從微分電路201輸出的過(guò)去固定數(shù)目的波形值W的時(shí)間微分的平均值。計(jì)算的結(jié)果作為斜率信息SLP輸出，表示到目前時(shí)間點(diǎn)的脈搏波斜率。
205表示用于存儲(chǔ)下述的峰值信息的峰值信息存儲(chǔ)器。下面將更詳細(xì)地解釋峰值信息。即詳細(xì)說(shuō)明下列關(guān)于圖30所示的峰值信息。
1.波形值地址ADR1波形值地址ADR1是當(dāng)從低通濾波器183輸出的波形值W是極大值或極小值時(shí)從波形值尋址計(jì)數(shù)器191輸出的寫(xiě)地址。換句話說(shuō)，它是在波形存儲(chǔ)器184中用于與極大值或極小值相對(duì)應(yīng)的波形值W的寫(xiě)地址。
2.峰值類(lèi)型B/T峰值類(lèi)型是表示將被寫(xiě)到波形值地址ADR1上的波形值W是極大值T(Top)還是極小值B(Bottom)的信息。
3.波形值W它是對(duì)應(yīng)于極大值或極小值的波形值。
4.搏動(dòng)信息STRK搏動(dòng)信息是從前一個(gè)峰值到相關(guān)峰值的波形值的改變量。
5.斜率信息SLP它是直到相關(guān)峰值的固定數(shù)目的過(guò)去波形值的時(shí)間微分的滑動(dòng)平均值。
<3-3-1-2波形提取存儲(chǔ)器的操作>
現(xiàn)在單獨(dú)解釋在微計(jì)算機(jī)181的控制下波形提取存儲(chǔ)器180的操作。
<3-3-1-2-1波形和峰值信息的收集>
當(dāng)微計(jì)算機(jī)181輸出-START指示開(kāi)始收集波形時(shí)，波形值尋址計(jì)數(shù)器191和峰值尋址計(jì)數(shù)器203停止被復(fù)位。
結(jié)果，通過(guò)波形值尋址計(jì)數(shù)器191起動(dòng)采樣時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)值經(jīng)由選擇器192送到波形存貯器184作為波形值地址ADR1。從人體檢測(cè)到的脈搏波信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器182，并根據(jù)采樣時(shí)鐘φ順序地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。然后這些轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)由低通濾波器183順序地輸出作為波形值W。依此方式輸出的波形值W順序地送到波形存儲(chǔ)器184，并寫(xiě)入由目前時(shí)間點(diǎn)的波形值地址ADR1限定的存儲(chǔ)器區(qū)域。作為前述操作的結(jié)果，對(duì)應(yīng)于徑向動(dòng)脈波形的連續(xù)的波形值被存貯在波形存儲(chǔ)器184中。該連續(xù)的波形值W如圖29所示。
與前述操作平行，峰值信息的檢測(cè)和寫(xiě)入峰值信息存貯器205按下述方法進(jìn)行。
首先，從低通濾波器183輸出的波形值W的時(shí)間微分由微分電路201計(jì)算，然后輸入過(guò)零檢測(cè)電路202和滑動(dòng)平均值計(jì)算電路204?；瑒?dòng)平均值計(jì)算電路204計(jì)算每次收到波形值W的時(shí)間微分時(shí)過(guò)去特定數(shù)目的時(shí)間微分的平均值(即滑動(dòng)平均值)，并將計(jì)算結(jié)果輸出作為斜率信息SLP。當(dāng)波形值W上升或達(dá)到極大值時(shí)，輸出的斜率信息SLP是一個(gè)正值。相反地，當(dāng)波形值W下降或到達(dá)極小值時(shí)，輸出的斜率信息SLP是一個(gè)負(fù)值。
例如，當(dāng)對(duì)應(yīng)于圖29中的極大值P1的波形值W從低通濾波器183輸出時(shí)，微分電路201輸出0作為時(shí)間微分，過(guò)零檢測(cè)電路202輸出過(guò)零檢測(cè)脈沖Z。
結(jié)果，微計(jì)算機(jī)在該時(shí)間點(diǎn)采集波形地址ADR1、波形值W、峰值地址ADR2、斜率信息SLP，波形地址ADR1是波形值尋址計(jì)數(shù)器191的計(jì)數(shù)值，峰值地址ADR2是值峰尋址計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(這里ADR2＝0)。另外，當(dāng)輸出過(guò)零檢測(cè)脈沖Z時(shí)，峰值尋址計(jì)數(shù)器203的計(jì)數(shù)值A(chǔ)DR2為1。
微計(jì)算機(jī)181基于采集的斜率信息SLP的符號(hào)產(chǎn)生峰值類(lèi)型B/T。在這種情況下，當(dāng)輸出極大值P1的波形值時(shí)，則在該時(shí)間點(diǎn)輸出正的斜率信息。結(jié)果，微計(jì)算機(jī)將峰值信息的值B/T設(shè)置為對(duì)應(yīng)于極大值的一個(gè)值。微計(jì)算機(jī)181不加修改地表示作為寫(xiě)地址ADR3的從峰值尋址計(jì)數(shù)器203拾取的峰值地址ADR2(這里ADR2＝0)，并把波形值W、其波形地址ADR1、峰值類(lèi)型B/T以及作為第一次峰值信息的斜率信息SLP寫(xiě)入峰值信息存儲(chǔ)器205。在寫(xiě)第一次峰值信息時(shí)，并沒(méi)有產(chǎn)生或?qū)懭霙_擊信息STRK，因?yàn)椴淮嬖谇耙淮畏逯敌畔ⅰ?br> 例如，當(dāng)對(duì)應(yīng)于圖29中極小值P2的波形值W被順序地由低通濾波器183中輸出時(shí)，過(guò)零檢測(cè)脈沖Z以與上述相同的方式輸出，且寫(xiě)地址ADR1波形值W，峰值地址ADR2(＝1)和斜率信息(＜0)由微計(jì)算機(jī)181拾取。
然后以與上述相同的方式，微計(jì)算機(jī)181基于斜率信息SLP判斷峰值類(lèi)型B/T(在這里是B)。然后微計(jì)算機(jī)181讀出比峰值地址ADR2小1的地址并作為地址ADR3送到峰值信息存貯器205。然后讀出記錄的第一次寫(xiě)下的波形值W。然后，微計(jì)算機(jī)181計(jì)算在當(dāng)前時(shí)間從低通濾波器183拾取的波形值W和從峰值信息存貯器205中讀取的第一次拾取的波形值W之間的差，由此獲得搏動(dòng)信息STRK。這樣獲得的峰值類(lèi)型B/T和搏動(dòng)信息STRK作為第二次峰值信息寫(xiě)入峰值信息存貯器205中對(duì)應(yīng)于峰值地址ADR3＝1的記錄區(qū)域，一同寫(xiě)入的其它信息有波形值地址ADR1，波形值W和斜率信息SLP。然后在檢測(cè)到峰值P3、P4…時(shí)進(jìn)行相同的操作。
一旦特定的時(shí)間段經(jīng)過(guò)之后，微計(jì)算機(jī)181停止輸出波形采集指令START，并終止波形值W和峰值信息的采集。
<3-3-1-2-2脈搏波形分類(lèi)處理>
微計(jì)算機(jī)181執(zhí)行從存儲(chǔ)在峰值信息存儲(chǔ)器205中的對(duì)應(yīng)于在一次心搏波形上進(jìn)行波形參數(shù)采集的信息的各種信息中逐一登記的處理。
首先，從峰值信息存儲(chǔ)器205順序讀出對(duì)應(yīng)于每個(gè)峰值P1、P2…的斜率信息SLP和搏動(dòng)信息STRK。其次，從每個(gè)搏動(dòng)信息STRK中挑選出對(duì)應(yīng)于正斜率的搏動(dòng)信息(即對(duì)應(yīng)的斜率信息SLP是正的)。然后從該搏動(dòng)信息中選出特定數(shù)目的極大值。然后，對(duì)應(yīng)于平均值的搏動(dòng)信息從選定的搏動(dòng)信息中選出，而且獲得了其波形參數(shù)將被提取的一次心搏的脈搏波的上升部分(例如，由圖29的符號(hào)STRKM表示的上升部分)的搏動(dòng)信息。然后，獲得該斜率信息的峰值地址前面的峰值地址(即在點(diǎn)P6的峰值地址，其波形參數(shù)將被提取的一次心搏的脈搏波的開(kāi)始處)。
<3-3-1-2-3波形參數(shù)的提取>
微計(jì)算機(jī)181通過(guò)參考對(duì)應(yīng)于存貯在峰值信息存儲(chǔ)器205中的一次心搏的脈搏波的每個(gè)峰值信息計(jì)算每個(gè)波形參數(shù)。該過(guò)程可進(jìn)行如下。
1.血壓值y1-y5對(duì)應(yīng)于峰P7-P11的波形值被分別定義為y1-y5。
2.時(shí)間t1對(duì)應(yīng)于峰P6的波形地址從對(duì)應(yīng)于峰值P7的波形地址中減去。將該結(jié)果乘以采樣時(shí)鐘周期φ來(lái)計(jì)算t1。
3.時(shí)間t2-t6同上述t1的情況一樣，t2-t6基于每個(gè)相應(yīng)峰的波形地址中的差計(jì)算。
此外，以此方式獲得的每個(gè)波形參數(shù)存儲(chǔ)在微計(jì)算機(jī)181內(nèi)的緩沖存儲(chǔ)器中?；谶@些波形參數(shù)，CPU1確定其中的變化作為生理狀態(tài)的指標(biāo)。結(jié)果，有可能確認(rèn)放松程度和使用生物反饋的自體訓(xùn)練的效果。例如，相鄰脈搏波的峰P1之間的間隔是前述的RR間隔，因此，有可能不依賴(lài)于FFT處理就獲得該RR50間隔，并確認(rèn)放松程度。
<3-3-2頻域>
然后，使用脈搏波形的頻域分析結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)放松程度的審查。相信從脈搏波形的頻率分析獲得的頻譜，或更具體地，頻譜的幅度和相位有利于作為脈搏波形的特征信息。
FFT(快速傅里葉變換)和類(lèi)似技術(shù)是實(shí)施波形頻率分析的常用方法，因此首先被考慮用作實(shí)施波形頻率分析的方法。形成脈搏波波形的各個(gè)波不具有相同的形狀，而且隨時(shí)間改變。此外，每個(gè)波的波長(zhǎng)并不固定。在這種情況下在實(shí)施FFT時(shí)，要使用一種方法，其中通過(guò)將表現(xiàn)為這類(lèi)無(wú)序(chaotic)運(yùn)動(dòng)的脈搏波視為具有極長(zhǎng)周期的波形而實(shí)施FFT。
當(dāng)使用FFT時(shí)，可以獲得更詳細(xì)的脈搏波譜但計(jì)算量將變得相當(dāng)大。因此，為了在使用中能快速獲得隨時(shí)間產(chǎn)生的脈搏波頻譜，本發(fā)明人研制了下述的頻率分析器。對(duì)脈搏波形進(jìn)行頻率分析的這種頻率分析器是用于提取欲獲得的頻譜的幅度和相位的一種頻譜檢測(cè)電路。頻率分析器由微計(jì)算機(jī)181控制，并與波形提取存儲(chǔ)器180同步工作以高速檢測(cè)脈搏波頻譜。
<3-3-2-1頻率分析器的結(jié)構(gòu)>
現(xiàn)在參照?qǐng)D31說(shuō)明頻率分析器的結(jié)構(gòu)。這里假定波形提取存儲(chǔ)器180由微計(jì)算機(jī)181控制。應(yīng)注意，該方案可用硬件實(shí)現(xiàn)。然而，基于圖2的方案，等同功能的結(jié)構(gòu)也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。
圖31是詳細(xì)表示頻率分析器210的方框圖。頻率分析器210經(jīng)由微計(jì)算機(jī)181接收每次心搏的脈搏波的波形值WD。所接收的波形值WD以高速重復(fù)再生。頻率分析是在每次心搏時(shí)進(jìn)行，以計(jì)算構(gòu)成脈搏波的頻譜。此外，頻率分析器210按時(shí)間段計(jì)算形成脈搏波的每個(gè)頻譜，從波形的基本波譜開(kāi)始，隨后是二次諧波譜，以此類(lèi)推。
當(dāng)微計(jì)算機(jī)181向頻率分析器210輸出一次心搏的脈搏波的初始波形值WD時(shí)，同步信號(hào)SYNC和該次心搏包含的波形WD的數(shù)目N也被輸出，且選擇信號(hào)S2被切換。另外，當(dāng)微計(jì)算機(jī)181輸出一個(gè)心搏的波形值WD時(shí)，隨著波形值WD的傳送從0改變到N-1的寫(xiě)地址ADR5也順序地輸出。
緩沖存儲(chǔ)器211和212用來(lái)存儲(chǔ)以此方式從微計(jì)算機(jī)181輸出的波形值WD。
分配器213將經(jīng)由微計(jì)算機(jī)181送來(lái)的脈搏波的波形值WD根據(jù)選擇信號(hào)S2輸出到緩沖存儲(chǔ)器211或212。
選擇器214根據(jù)選擇信號(hào)S2選擇緩沖存儲(chǔ)器211或212，由所選的存儲(chǔ)器輸出的波形值WH輸出到下面將說(shuō)明的高速再生器220上。
選擇器215和216根據(jù)選擇信號(hào)S2選擇由高速再生器220產(chǎn)生的讀地址ADR6(下面將解釋)或?qū)懙刂稟DR5，并將選中的地址送到每個(gè)緩沖存儲(chǔ)器211和212上。
在上述分配器213的切換中，選擇器214-216之間的切換基于選擇信號(hào)S2控制。結(jié)果，在數(shù)據(jù)被寫(xiě)入緩沖存儲(chǔ)器211的過(guò)程中，數(shù)據(jù)從緩沖存儲(chǔ)器212中讀出并送到高速再生器220中。類(lèi)似地，在數(shù)據(jù)被寫(xiě)入緩沖存儲(chǔ)器212的過(guò)程中，數(shù)據(jù)從緩沖存儲(chǔ)器211中讀出并送到高速再生器220中。
高速再生器220從緩沖存儲(chǔ)器211和212中讀出對(duì)應(yīng)于每次心搏的波形值。高速再生器220在0到N-1的范圍內(nèi)改變讀出的地址ADR6(這里N是被讀出的波形值的數(shù)目)。更具體地，在對(duì)應(yīng)于給定心搏的每個(gè)波形值WD被寫(xiě)入一個(gè)緩沖存儲(chǔ)的過(guò)程中，高速再生器220產(chǎn)生一讀地址ADR6。對(duì)應(yīng)于給定心搏的前一次的心搏的所有波形值WD從另一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器中多次讀出。在這種情況下，讀出地址ADR6的產(chǎn)生被控制，使得對(duì)應(yīng)于一次心搏所有波形值WD都在固定的時(shí)間周期內(nèi)讀出。用于讀出對(duì)應(yīng)于一次心搏的所有波形值的時(shí)間周期可以根據(jù)被檢測(cè)的頻譜的階數(shù)而改變。例如，在分別檢測(cè)基波譜、二次諧波譜、三次諧波譜…時(shí)，相應(yīng)的時(shí)間周期分別為T(mén)、2T、3T…。此外，高速再生器220還包含插值器，對(duì)從緩沖存儲(chǔ)器211或212讀出的波形值WH進(jìn)行插值，并輸出插值后的波形值WH作為固定的樣本頻率m/T的波形值(這里m是一個(gè)特定的常數(shù))。
正弦波發(fā)生器221是頻率可變的波形發(fā)生器，它順序地輸出對(duì)應(yīng)于待檢測(cè)的頻譜的階數(shù)的周期為T(mén)、2T、3T、4T、5T和6T的正弦波。正弦波發(fā)生器221由微計(jì)算機(jī)181控制。
帶通濾波器222是一個(gè)其通帶的中心頻率是一個(gè)特定值，1/T帶通濾波器。
頻譜檢測(cè)器223基于帶通濾波器222的輸出電平檢測(cè)脈搏波的每個(gè)頻譜的幅值H1-H6，并基于帶通濾波器222的檢測(cè)信號(hào)的相位和正弦波發(fā)生器221輸出的正弦波的相位之間的差檢測(cè)每個(gè)譜的相位Q1Q6。
<3-3-2-2頻率分析器的操作>
如上所述，頻率分析器210通過(guò)將其操作與波形提取存儲(chǔ)器180相耦合以高速檢測(cè)波形頻譜。因此，微計(jì)算機(jī)180和波形提取存儲(chǔ)器180的操作將在下面解釋。
<3-3-2-2-1波形分類(lèi)>
如在波形提取存儲(chǔ)器180的操作這一段所述(3-3-1-2)，當(dāng)微計(jì)算機(jī)181輸出波形采集指令START時(shí)，進(jìn)行波形及其峰值信息的采集。所采集的波形存儲(chǔ)在波形存儲(chǔ)器184中，而峰值信息存儲(chǔ)在波形提取存儲(chǔ)器180內(nèi)的峰值信息存儲(chǔ)器205中。
當(dāng)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于極小值點(diǎn)P2的沖擊信息時(shí)，如果峰值信息中的搏動(dòng)信息超過(guò)特定值時(shí)，即搏動(dòng)值足夠大以致于可認(rèn)為它對(duì)應(yīng)于波形中的上升(參見(jiàn)圖29中的STRKM)，則微計(jì)算機(jī)181執(zhí)行下述操作。即，在這種情況下，微計(jì)算機(jī)181從峰值信息存儲(chǔ)器205中讀出作為搏動(dòng)的起始點(diǎn)的極小值的波形地址(例如，參見(jiàn)圖29的STRKM的起始點(diǎn)P6)，并將該波形地址寫(xiě)入微計(jì)算機(jī)181內(nèi)的移位寄存器。之后，對(duì)檢測(cè)的峰P3、P4…實(shí)施相同的操作。
<3-3-2-2-2波形傳輸>
與前述操作平行，微計(jì)算機(jī)181從波形提取存儲(chǔ)器180內(nèi)的波形存儲(chǔ)器184順序地讀出波形值，且將這些波形作為波形數(shù)據(jù)WD發(fā)送到頻率分析器210。如圖33所示，選擇信號(hào)S1隨時(shí)鐘切換，而波形存儲(chǔ)器184與選擇信號(hào)S1的切換同步地在寫(xiě)和讀模式之間切換。
然而，在圖32中，當(dāng)對(duì)應(yīng)于給定心搏的心搏部分的脈搏波Wn的波形值輸入到波形存儲(chǔ)器184，當(dāng)輸入時(shí)對(duì)應(yīng)于該心搏的脈搏波的初次極小值時(shí)，產(chǎn)生過(guò)零檢測(cè)脈沖Z。波形值地址ADR1＝Ao被寫(xiě)入峰值信息存儲(chǔ)器205(參見(jiàn)圖33)。相應(yīng)地，當(dāng)極大值(地址Al)被輸入波形提取存儲(chǔ)器180，也產(chǎn)生過(guò)零檢測(cè)脈沖Z(見(jiàn)圖33)。當(dāng)該極大值和前一個(gè)極小值(地址Ao)之間的搏動(dòng)是上述的一個(gè)特定值時(shí)，則極小值地址Ao被寫(xiě)入微計(jì)算機(jī)181內(nèi)的移位寄存器。這樣寫(xiě)入的波形地址在兩次心搏之后從移位寄存器順序地輸出，并被微計(jì)算機(jī)181拾取作為將被頻率分析器210發(fā)送的心搏部分的波形值WD的初始地址。換句話說(shuō)，在圖32中，當(dāng)對(duì)應(yīng)于給定心博的波形Wn的極大值的地址Wn被寫(xiě)入移位地址時(shí)，從移位寄存器中輸出先前寫(xiě)入移位寄位器中的在當(dāng)前心搏的2個(gè)心搏前的脈搏波Wn-2的起始地址(即，起始極小值地址)，并用微計(jì)算機(jī)181檢測(cè)。
這時(shí)，微計(jì)算機(jī)181參考移位寄存器的內(nèi)容，獲得脈搏波Wn-2的起始極小值的波形地址和下一個(gè)脈搏波Wn-1的起始極小值的波形地址之間的差異。換句話說(shuō)，微計(jì)算機(jī)181獲得包含在一個(gè)心搏部分的脈搏波Wn-1中的波形值的數(shù)目N。該結(jié)果與同步信號(hào)SYNC一起輸出到頻率分析器210。例如，選擇信號(hào)S2通過(guò)分配器213和選擇器214-216之間的內(nèi)部聯(lián)接(如圖31中的實(shí)線所示)在時(shí)間上隨同步信號(hào)SYNC切換。
微計(jì)算機(jī)181從脈搏波Wn-Z的起始極小值波形地址順序增大讀出地址ADR4，并經(jīng)由選擇器192將結(jié)果送到波形存儲(chǔ)器184。讀地址ADR4的改變比寫(xiě)地址ADR1快(例如，快兩倍)。這樣使得對(duì)應(yīng)于脈搏波Wn-1的前一個(gè)脈搏波Wn-2的所有波形值能夠在與脈搏波Wn之前的心搏相關(guān)的脈搏波Wn+1的極大值輸入到波形提取存儲(chǔ)器180之前被讀出。與脈搏波Wn在波形存儲(chǔ)器184中的存儲(chǔ)平行，兩次心搏前的脈搏波Wn-2的波形值WD由微計(jì)算機(jī)181從波形存儲(chǔ)器184讀出，發(fā)送到頻率分析器210，并經(jīng)由分配器213送到緩沖存儲(chǔ)器211。隨著波形值WD被順序地送到緩沖存儲(chǔ)器211，寫(xiě)地址ADR5同步地從0順序增大到N-1，并經(jīng)由選擇器215送到緩沖存儲(chǔ)器211。結(jié)果，對(duì)應(yīng)于脈搏波Wn-2的每個(gè)波形值WD被存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器211的地址為ON-1的每個(gè)記錄區(qū)域。
<3-3-2-2-3高速再生>
與上述操作平行，高速再生器220輸出讀地址ADR6，并經(jīng)由選擇器ADR6送到緩沖存儲(chǔ)器212。結(jié)果，對(duì)應(yīng)在脈沖波Wn-2之前的心搏的脈搏波Wn-3的每個(gè)波形值WD從緩沖存儲(chǔ)器212中讀出并經(jīng)由選擇器214以高速再生器拾取。
在緩沖存儲(chǔ)器212中的對(duì)應(yīng)脈搏波Wn-3的每個(gè)波形值WD，以比在緩沖存儲(chǔ)器211中存儲(chǔ)每個(gè)對(duì)應(yīng)脈搏波Wn-2的速度更快的速度，被重復(fù)地讀出多次。在這種情況下，控制讀地址ADR6增大的速度，使得對(duì)應(yīng)脈搏波Wn-3的所有波形值WD能在固定的時(shí)間周期T內(nèi)讀出。換句話說(shuō)，如圖34所示，當(dāng)從緩沖存儲(chǔ)器212被讀出的波形值WD的數(shù)目是一個(gè)較大的值N1時(shí)，高速再生器以高速增加讀地址ADR6。相反，如圖35所示，當(dāng)從緩沖存儲(chǔ)器212被讀出的波形值WD的數(shù)目是較小的值N2時(shí)，高速再生器220以低速增大讀地址ADR6。因此，在固定的時(shí)間周期T內(nèi)，讀地址ADR6從0改變到N1-1或從0改變到N2-1。依此方式順序讀出的波形值WD在高速再生器220中被插值計(jì)算，成為具有固定采樣頻率m/T的波形值，然后被送到帶通濾波器222。
<3-3-2-2-4頻譜檢測(cè)>
帶通濾波器從接收的波形值的時(shí)序數(shù)據(jù)中選擇頻率為1/T的信號(hào)，使該信號(hào)通過(guò)到達(dá)頻譜檢測(cè)器223。
如圖36所示，正弦波發(fā)生器221產(chǎn)生頻率為T(mén)的正弦波，并送到頻率檢測(cè)器223。頻譜檢測(cè)器223檢測(cè)幾個(gè)波的帶通濾波器222的輸出信號(hào)電平，并輸出代表值作為脈搏波Wn-3的基波譜的幅度H1。頻譜檢測(cè)器223還在幾個(gè)波上檢測(cè)帶通濾波器222的輸出信號(hào)的相位和從正弦波發(fā)生器221輸出的正弦波的相位之間的差，并輸出作為脈搏波Wn-3的基波譜的相位Q1的代表值。例如，對(duì)每個(gè)代表值，計(jì)算對(duì)應(yīng)于基波譜輸出前的每個(gè)波的相位差和輸出信號(hào)電平的滑動(dòng)平均值。在檢測(cè)基波譜時(shí)，高速再生器220設(shè)置讀地址ADR6的增加速度為，例如， ，因此能夠在固定的時(shí)間周期2T內(nèi)讀出所有脈搏波Wn-3的波形值，重復(fù)讀出對(duì)應(yīng)脈搏波Wn-3的波形值WH，將波形值送給帶通濾波器222(見(jiàn)圖36)。從包含波形值WH的時(shí)序數(shù)據(jù)中，頻率為1/T的這些信號(hào)，即這些信號(hào)對(duì)應(yīng)脈搏波Wn-3的二次諧波，它們通過(guò)帶通濾波器222并被送到頻譜檢測(cè)器223。結(jié)果，頻譜檢測(cè)器223檢測(cè)并輸出脈搏波Wn-3的二次諧波的幅值H2。正弦波發(fā)生器221產(chǎn)生周期為2T的正弦波并將它們送到頻譜檢測(cè)器223(見(jiàn)圖36)。結(jié)果，頻譜檢測(cè)器223輸出脈搏波Wn-3的基波譜的相位Q2。
之后，在檢測(cè)基波譜時(shí)，讀地址ADR6的增大速度順序地從1/3、1/4、1/5和1/6切換，而與此一致，正弦波發(fā)生器221產(chǎn)生的正弦波的周期順序地從3T、4T、5T和6T切換。頻譜檢測(cè)器223通過(guò)與上述相同的操作輸出3至6階高次諧波譜的幅值H3-H6和相位Q3-Q6。每個(gè)這樣獲得的脈搏波Wn-3的頻譜由微計(jì)算機(jī)181拾取。微計(jì)算機(jī)181使用時(shí)鐘φ的周期τ和對(duì)應(yīng)脈搏波Wn-3的波形值WD的數(shù)目N計(jì)算基波的頻率f＝1/(Nτ)，并與前述波譜一起輸出該結(jié)果。
然后，當(dāng)脈博波Wn后的一次心搏的脈搏波Wn+1開(kāi)始增大且起始極大值被輸入波形提取存儲(chǔ)器180，微計(jì)算機(jī)181產(chǎn)生一同步信號(hào)SYNC，并且包含在脈搏波Wn-2的波形值WD的數(shù)目N被輸出。此外，選擇信號(hào)S2隨著分配器213和選擇器214-216之間的內(nèi)部連接成為圖31中的虛線所示的被反相。與脈搏波Wn+1在波形存儲(chǔ)器184中的存儲(chǔ)平行，微計(jì)算機(jī)181從波形存儲(chǔ)器184讀出兩次心搏前的脈搏波Wn-1的波形值WD，并發(fā)送到頻率分析器210。從那里，波形值WD經(jīng)由分配器213順序地送到緩沖存儲(chǔ)器212。
與此操作平行，由高速再生器220從緩沖存儲(chǔ)器211讀出對(duì)應(yīng)一個(gè)心搏前的脈搏波Wn-2的每個(gè)波形值WD，并由高速再生器220插值然后作為波形值WH輸出。把對(duì)脈搏波Wn-3進(jìn)行的相同的處理施加給脈搏波Wn-2的波形值WH，以獲得其頻譜。
相應(yīng)地，對(duì)每個(gè)順序到達(dá)的脈搏波實(shí)施與上述等同的操作，因而獲得每個(gè)脈搏波的連續(xù)頻譜。換句話說(shuō)，獲得了對(duì)應(yīng)這些心搏中的每一個(gè)的參數(shù)幅值H1-H6和相位Q1-Q6。其中，已知生理?xiàng)l件的改變被Q4很好地表達(dá)了。因而，CPU1能確定這種改變可以作為表示生理信息的指標(biāo)，并確認(rèn)放松程度和使用生物反饋的自體訓(xùn)練的效果。
<3-4小波轉(zhuǎn)換>
前述實(shí)施方案通過(guò)把脈搏波傳感器5來(lái)的脈搏波的進(jìn)行FFT變換確定脈搏波中的改變。然而，本發(fā)明不限于使用FFT。例如，也可以在進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換后在每個(gè)頻域使用脈搏波的分析結(jié)果，以獲得脈搏波形中的改變。
現(xiàn)在描述一種對(duì)從脈搏波傳感器5來(lái)的脈搏波進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可通過(guò)用圖37的結(jié)構(gòu)代替圖1中的生理信息提取器101來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在圖37中，小波轉(zhuǎn)換器700對(duì)來(lái)自脈搏波傳感器5輸出的脈搏波信號(hào)MH實(shí)施常規(guī)小波轉(zhuǎn)換，并產(chǎn)生脈搏波分析數(shù)據(jù)MKD。
其中時(shí)間頻率分析時(shí)，通常，信號(hào)同時(shí)地在時(shí)域和頻域兩方面進(jìn)行分析，小波是信號(hào)部分被提取的單元。小波轉(zhuǎn)換說(shuō)明在這些單元中被提取的信號(hào)的每個(gè)部分的大小。作為定義小波轉(zhuǎn)換的基本函數(shù)。時(shí)間和頻率都被區(qū)域化的函數(shù)ψ(x)被引入作為母小波(mother wavelet)。這里，下述函數(shù)定義了使用函數(shù)f(x)的母小波ψ(x)的小波轉(zhuǎn)換。(wψf)(b,a)=∫-∞∞1aψ(x-ba)f(x)dx……(1)]]>在方程(1)中，b是變換母小波ψ(x)時(shí)使用的參數(shù)，a是定標(biāo)時(shí)使用的參數(shù)。因此，方程(1)中的小波ψ((x-b)/a)是在只用b轉(zhuǎn)換母小波ψ(x)且只用a對(duì)它定標(biāo)時(shí)獲得的小波。由于母小波ψ(x)的寬度響應(yīng)定標(biāo)參數(shù)a而延伸，ya對(duì)應(yīng)于頻率。下面更詳細(xì)地描述小波轉(zhuǎn)換器700的結(jié)構(gòu)。
頻率校正器800對(duì)脈搏波分析數(shù)據(jù)MKD實(shí)施頻率校正。當(dāng)比較從不同頻區(qū)來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，有必要對(duì)應(yīng)上述方程(1)的頻率對(duì)[1/a1/2]項(xiàng)的作用進(jìn)行校正。頻率校正器800就用于此目的。即頻率校正器800通過(guò)用系數(shù)a1/2乘以小波數(shù)據(jù)WD產(chǎn)生校正的脈搏波數(shù)據(jù)MKD。結(jié)果，有可能基于每個(gè)相應(yīng)的頻率進(jìn)行校正，使得每頻率上的能量密度成為常數(shù)。
<3-4-1小波轉(zhuǎn)換器>
接下來(lái)參照?qǐng)D38描述小波轉(zhuǎn)換器700的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
從脈搏波傳感器5來(lái)的脈搏波形MH送到波形整形器710和A/D轉(zhuǎn)換器720。波形整形器710與脈搏波MH同步產(chǎn)生時(shí)鐘CK和控制信號(hào)CS。圖39表示波形整形器710的方框圖。在該圖中振鈴濾波器711具有中間頻率為2.2Hz，通帶為0.8-3.5Hz的高Q值。脈搏波的基波成分通常在0.8-3.5Hz范圍內(nèi)。因此當(dāng)脈搏波MH經(jīng)過(guò)振鈴濾波器7n時(shí)，基波分量被提取了。例如，當(dāng)圖40A所示的脈搏波MH經(jīng)過(guò)振鈴濾波器711時(shí)，獲得了圖40B所示的正弦波。
然后，過(guò)零檢測(cè)電路712形成比較部件或類(lèi)似物，通過(guò)比較巨電平(grand level)與振鈴濾波器711的輸出信號(hào)產(chǎn)生矩形波。該矩形波與心搏同步。例如，如果振鈴濾波器712的輸出信號(hào)如圖40B所示，則過(guò)零檢測(cè)電路712的輸出信號(hào)如圖40C所示。
比較部件713、環(huán)路濾波器714、壓控振蕩電路715和分頻電路716構(gòu)成一種PLL(鎖相環(huán))。當(dāng)過(guò)零檢測(cè)電路的輸出信號(hào)作為一個(gè)輸出送到比較部件713，且分頻電路716的輸出信號(hào)作為另一個(gè)輸入送到比較部件713時(shí)，比較部件713輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差的誤差信號(hào)。當(dāng)誤差信經(jīng)由環(huán)路濾波器714送到壓控振蕩電路715時(shí)，壓控振蕩電路715輸出一個(gè)時(shí)鐘CK。時(shí)鐘CK在分頻電路716分成1/8s，且反饋回比較部件713作為另一個(gè)輸入。在這種情況下，如圖40D所示，時(shí)鐘CK的頻率與過(guò)零檢測(cè)電路712輸出的信號(hào)的頻率相比大8倍。之后，時(shí)鐘CK在分頻電路717中分為一半，并輸出作為控制信號(hào)CS，如圖40E所示。
現(xiàn)在返回去解釋圖38，脈搏波MH由A/D轉(zhuǎn)換器720轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器730和第二存儲(chǔ)器740中?？刂菩盘?hào)CS直接送到第一存儲(chǔ)器730的寫(xiě)使能端，控制信號(hào)CS經(jīng)反相器750反相后送到第二存儲(chǔ)器740的寫(xiě)使能端。結(jié)果，第一和第二存儲(chǔ)器730、740以時(shí)鐘周期單位交替地存儲(chǔ)脈搏波形MH。
微處理器760選擇從第一和第二存儲(chǔ)器730和740交替地讀出的脈搏波數(shù)據(jù)MD，并將該數(shù)據(jù)送到基本函數(shù)形成器W。脈搏波數(shù)據(jù)MD在第一存儲(chǔ)器730的寫(xiě)間隔從第二存儲(chǔ)器740讀出，然后在第一存儲(chǔ)器730的讀時(shí)間內(nèi)寫(xiě)入第二存儲(chǔ)器740。
然后，基本函數(shù)形成器W被設(shè)計(jì)用來(lái)計(jì)算上述方程(1)?；竞瘮?shù)形成器W以時(shí)鐘CK提供的時(shí)鐘周期進(jìn)行這個(gè)處理?；竞瘮?shù)形成器W包括記錄母小波ψ(x)的基本函數(shù)記錄器W1、轉(zhuǎn)換定標(biāo)參數(shù)a的定標(biāo)轉(zhuǎn)換器W2，緩沖存儲(chǔ)器W3、進(jìn)行變換的平行變換器W4和乘法器W5。應(yīng)注意，存儲(chǔ)在基本函數(shù)記錄器W1中的母小波ψ(x)可以使用各種合適類(lèi)型的小波，包括Gabor小波、Mexican hat小波、Harr小波、Meyer小波、Shannon小波等等。
當(dāng)母小波ψ(x)從基本函數(shù)記錄器W1中讀出時(shí)，定標(biāo)參數(shù)a的轉(zhuǎn)換由定標(biāo)轉(zhuǎn)換器W2進(jìn)行。定標(biāo)參數(shù)a對(duì)應(yīng)于周期，因此，a越大，母小波沿時(shí)間軸延伸越遠(yuǎn)。在這種情況下，記錄在基本函數(shù)記錄器W1中的母小波ψ(x)的數(shù)據(jù)量是固定的，因此a變大時(shí)，單位時(shí)間的數(shù)據(jù)量降低了。定標(biāo)轉(zhuǎn)換器W2進(jìn)行插值以修正它，并當(dāng)a變得更小的通過(guò)剔除處理產(chǎn)生函數(shù)ψ(x/a)。該數(shù)據(jù)在緩沖存儲(chǔ)器W3中存儲(chǔ)一次。
然后，平行變換器W4在對(duì)應(yīng)變換參數(shù)b的定時(shí)處從緩沖存儲(chǔ)器W3中讀出函數(shù)ψ(x/a)，對(duì)函數(shù)ψ(x/a)進(jìn)行平行轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生函數(shù)ψ(x-b/a)。
然后，乘法器W5通過(guò)將變量1/a1/2、函數(shù)ψ(x-b/a)與脈搏波數(shù)據(jù)MD相乘來(lái)進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生脈搏波分析數(shù)據(jù)MKD。在本例中，脈搏波分析數(shù)據(jù)MDK被分成8個(gè)頻區(qū)OHz-0.5Hz、0.5Hz-1.0Hz、1.0Hz-1.5Hz、1.5Hz-2.0Hz、2.0Hz-2.5Hz、2.5Hz-3.0Hz、3.0Hz-3.5Hz、3.5Hz-4.0Hz，并輸出?；竞瘮?shù)形成器W如上所述在時(shí)鐘周期進(jìn)行計(jì)算處理。由于時(shí)鐘頻率被設(shè)為8倍的脈搏波MH的基波頻率，每次心搏產(chǎn)生的脈搏波分析數(shù)據(jù)MKD成為如圖41所示的數(shù)據(jù)M11-M88。
脈搏波分析數(shù)據(jù)MKD的校正由頻率校正器800執(zhí)行，并作為校正后的脈搏波數(shù)據(jù)MKD’即表示生理狀態(tài)的指標(biāo)送到圖1所示的判斷部件103和存儲(chǔ)部件102中。
注意，圖38至圖41所示的用于小波轉(zhuǎn)換的的結(jié)構(gòu)只是作為例子。此外，該元件的結(jié)構(gòu)可基于所使用的生理狀態(tài)的指標(biāo)而確定。例如，如果指標(biāo)是脈搏波的幅值，則圖中所示的結(jié)構(gòu)是可行的。然而，如果包含時(shí)間軸，例如RR50，則可以使用一種在固定的間隔執(zhí)行小波轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，不用確定波形整形器710的心搏計(jì)時(shí)，并確定數(shù)據(jù)M18出現(xiàn)的間隔。在這種情況下指定數(shù)據(jù)M18的原因在于這樣由于在脈搏波形的每次心搏的尖峰易于確定在該上升區(qū)域何處表示高頻成分的數(shù)據(jù)變大。
<4其它實(shí)施例>
現(xiàn)在描述本發(fā)明的其它實(shí)施例。
<4-1項(xiàng)鏈型>
除了上述的手表以外，可以考慮其它各種便攜裝置。例如，本發(fā)明的裝置可以與一個(gè)附件合并在一起，例如圖42所示的項(xiàng)鏈。圖中，31是由海綿狀防震材料做成的傳感器盤(pán)。脈搏波傳感器5附在傳感器盤(pán)31的中間以便與皮膚表面接觸。當(dāng)使用者戴上項(xiàng)鏈時(shí)，傳感器5與頸部后表面上的皮膚接觸，以測(cè)量脈搏波。在圖42中，裝置的關(guān)鍵元件被植入中空的卷筒(broach)型的盒體32中。脈搏波傳感器5和盒體5都附到鏈33上，并經(jīng)由嵌入鏈33的導(dǎo)線(未畫(huà)出)而電連接。
<4-2眼鏡>
作為便攜裝置的另一個(gè)例子，本發(fā)明的裝置可以與一付眼鏡合并在一起，如圖43所示。在這種方案中，該實(shí)施例的裝置的主體附在鏡框的柄41上。裝置的主體分成盒42a和盒42b，它們經(jīng)由嵌入在柄41中的導(dǎo)線電連接。導(dǎo)線也可沿柄的外側(cè)延伸。
液晶面板44附在盒42a的透鏡側(cè)43的整個(gè)表面上。反射鏡45以特定的角度固定在這一橫向表面的邊緣上。用于包含光源(未示出)的液晶面板44的驅(qū)動(dòng)電路裝在盒42a中。從光源發(fā)出的光穿過(guò)液晶面板44，在反射鏡45反射以入射到眼鏡的鏡片43上。因此，該方案的鏡片43對(duì)應(yīng)于圖2中的顯示器10。
該裝置的主要元件裝入盒42b。脈搏波傳感器5裝在盤(pán)46中。通過(guò)夾住盤(pán)46之間的耳垂，能將脈搏波傳感器固定到位。
<4-3卡片型>
作為另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的裝置可以做成卡片型，如圖44所示。例如，這種形狀的裝置放在受試者襯衣的左上口袋中。脈搏波傳感器5附在使用者左手食指的根部和第二關(guān)節(jié)之間，例如以與圖6所示的手表情況相同的方式。脈搏波傳感器5經(jīng)由導(dǎo)線31與裝在盒內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器6電連接。
<4-4計(jì)步器>
作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，例如，可以考慮圖45A所示的計(jì)步器。這種計(jì)步器裝置的主體附在受試者的腰帶上，如圖45B所示。同卡片型裝置的情況相同，本實(shí)施例中的脈搏波傳感器5附在左手食指的根部和第二關(guān)節(jié)之間。在這種情況下，連接裝置主體和脈搏波傳感器的導(dǎo)線33優(yōu)選地縫在衣服里，以不妨礙使用者的活動(dòng)。
<5用于提示的其它方案>
前述實(shí)施方案1和2使用依賴(lài)使用者的聽(tīng)覺(jué)的聲源7，以便向使用者提示表示生理狀態(tài)的指標(biāo)。然而，還有許多用于提示的其它方案也可被考慮。
因?yàn)槭褂谜叩难劬κ情]上的，提示的裝置必須依賴(lài)視覺(jué)以外的其它感覺(jué)。
因此，可用的一種方法是通過(guò)將各種提示轉(zhuǎn)換成合成的語(yǔ)音用聲源7提示使用者。例如，諸如RR50的數(shù)值或級(jí)別必須不加修飾地讀給使用者。類(lèi)似地，在運(yùn)動(dòng)超過(guò)特定值的情況下，必須用合成語(yǔ)音提示使用者。也可以提供一個(gè)機(jī)構(gòu)，由它演奏一段已被預(yù)置對(duì)應(yīng)于提示內(nèi)容的樂(lè)曲。
還可以考慮利用使用者的嗅覺(jué)的一種方法，其中對(duì)裝置提供了一個(gè)能發(fā)出香味或類(lèi)似物的機(jī)構(gòu)。發(fā)出的香味類(lèi)型根據(jù)要傳送的提示而變化。
最后，可以考慮使用一種依賴(lài)于使用者的觸覺(jué)的方法，它通過(guò)旋轉(zhuǎn)一個(gè)偏心棒向使用者傳達(dá)振動(dòng)而發(fā)出振動(dòng)警報(bào)。在這種情況下，振動(dòng)的頻率或強(qiáng)度根據(jù)要傳達(dá)的提示而變化。
提示包括a)指標(biāo)正在上升，b)已達(dá)到足夠放松的狀態(tài)、c)停止測(cè)量，所有的都發(fā)生在使用者自體訓(xùn)練的過(guò)程中。因此，可以在a)發(fā)生的情況下使用聽(tīng)覺(jué)發(fā)出提示，在b)發(fā)生的情況下使用嗅覺(jué)發(fā)出提示，等等。另外，音調(diào)、鐘聲、和嘟嘟聲可以分別用于提示a)至c)。
<6改進(jìn)>
除了上述第一和第二實(shí)施方案以外，各種表示生理狀態(tài)的指標(biāo)和裝置的配置方案可以進(jìn)行如下改進(jìn)。
<6-1脈搏波傳感器，加速傳感器>
脈搏波傳感器5可以是光學(xué)、壓力或推進(jìn)式傳感器形式，只要它能與便攜裝置或附件結(jié)合在一起。此外，脈搏波傳感器5的安裝位置沒(méi)有特別的限制。甚至，只要它可與便攜裝置合并在一起，任何方案都是可接受的。
類(lèi)似地，加速傳感器13可以附在人體的任何位置。
<6-2設(shè)置目標(biāo)值>
在前述第一和第二實(shí)施方案中，自體訓(xùn)練的上限和目標(biāo)值從外部裝置設(shè)置。然而，本發(fā)明不限于此。例如，使用者可利用操作機(jī)構(gòu)4在醫(yī)生或其它指導(dǎo)者的指導(dǎo)下自己進(jìn)行設(shè)置。
<6-3模擬顯示裝置>
自體訓(xùn)練后使用者張開(kāi)眼睛后，可以使用模擬方式在手表上顯示測(cè)量值和目標(biāo)值，以表示生理狀態(tài)中的改變。
即如圖16所示，使用了時(shí)針1601、分針1602、秒針1603，用于表示生理狀態(tài)的指標(biāo)中的變化的目標(biāo)值和測(cè)量值分別由時(shí)針1601和分針1602表示。在圖16所示的情況下，當(dāng)指針按順時(shí)針?lè)较虮或?qū)動(dòng)時(shí)表示指標(biāo)中的變化增大。在該圖所示的例子中，時(shí)針1601比分針1602更靠近6點(diǎn)位置，說(shuō)明測(cè)量值仍未達(dá)到目標(biāo)值。使用時(shí)針1601、分針1602和秒針1603之外的其它指針的方案也是可以接受的。
例如，可用單獨(dú)一個(gè)指針表示目標(biāo)值和測(cè)量值之間的關(guān)系，只要這些值之間的關(guān)系是清楚的。圖17表示這種方案的一個(gè)例子。如圖所示，在顯示表面1604上有用于表示指標(biāo)的測(cè)量值和目標(biāo)值之間的差的小指針1605。顯示表面上的12點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)于目標(biāo)值，而小指針1605表示測(cè)量值。即，當(dāng)目標(biāo)值被定義為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，用小指針1605的位置表示測(cè)量值。因此，如果測(cè)量值和目標(biāo)值一致，則小指針位于12點(diǎn)位置。如果測(cè)量值超過(guò)目標(biāo)值，例如，則小指針1605位于1點(diǎn)位置。如果測(cè)量值小于目標(biāo)值，例如，則小指針位于11點(diǎn)位置。
小指針1605的運(yùn)動(dòng)可與上述相反。在本例中，時(shí)針1601、分針1602和秒針1603都用于表示時(shí)間。
權(quán)利要求
1一種放松指導(dǎo)裝置，其特征在于含有一個(gè)第一判斷裝置，用于基于在兩個(gè)或多個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)從人體提取的生理狀態(tài)的指標(biāo)判斷生理放松的狀態(tài)；和一個(gè)第一提示裝置，對(duì)由第一判斷裝置確定的放松狀態(tài)提供指導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放松指導(dǎo)裝置，特征在于第一判斷裝置確定提取的指標(biāo)是否有提高以表明一種更放松的狀態(tài)；和第一提示裝置在判斷裝置的結(jié)果是肯定的時(shí)提供一個(gè)提示說(shuō)明人體已進(jìn)入更放松的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的放松指導(dǎo)裝置，特征在于第一判斷裝置確定提取的指標(biāo)是否提高到表明一種更放松的狀態(tài)，和，之后，指標(biāo)中的改變是否在特定范圍內(nèi)；和第一提示裝置在第一判斷裝置的結(jié)果是肯定的時(shí)提供一個(gè)提示說(shuō)明人體已進(jìn)入更放松的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的放松指導(dǎo)裝置，特征在于如果在預(yù)定的時(shí)間持續(xù)期過(guò)去后如果第一判斷裝置的結(jié)果仍是負(fù)的，第一提示裝置提供一個(gè)提示說(shuō)明人體不可能進(jìn)入放松狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的放松指導(dǎo)裝置，特征在于含有一計(jì)算裝置，用于計(jì)算由提取裝置提取的指標(biāo)中改變的程度；和第一判斷裝置根據(jù)計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度確定人體的放松狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的放松指導(dǎo)裝置，特征在于響應(yīng)由計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度的大小，第一判斷裝置確定多個(gè)階段中的人體放松狀態(tài)；和能提供多種指示的第一提示裝置，響應(yīng)第一判斷裝置確定的放松程度提供一個(gè)指示。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了預(yù)先記錄目標(biāo)值的目標(biāo)值記錄裝置；比較裝置，比較計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度和記錄在目標(biāo)值記錄裝置中的目標(biāo)值；和第二提示裝置，響應(yīng)比較裝置的比較結(jié)果提供指導(dǎo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的放松指導(dǎo)裝置，特征在于如果計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)值記錄裝置中記錄的目標(biāo)值，第二提示裝置提供一個(gè)指導(dǎo)以促進(jìn)放松狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了設(shè)置在外部裝置上用于接收信息的接收裝置；和用于將接收裝置接收的信息記錄在目標(biāo)值記錄裝置中作為目標(biāo)值的目標(biāo)值設(shè)置裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了用于從人體提取生理狀態(tài)的指標(biāo)的提取裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了第一記錄裝置，用于隨時(shí)間記錄提取裝置提取的指標(biāo)；和第一判斷裝置用第一記錄裝置記錄的指標(biāo)確定人體的放松狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了隨時(shí)間記錄由提取裝置提取的指標(biāo)的第一記錄裝置；和發(fā)送由第一記錄裝置提取的指標(biāo)的發(fā)送裝置。
13.一種生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于含有從人體提取生理狀態(tài)的指標(biāo)的提取裝置；基于提取裝置提取的指標(biāo)提供提示的第三提示裝置；基于在兩個(gè)或更多個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)從提取裝置提取的指標(biāo)確定生理狀態(tài)的第二判斷裝置；和提供關(guān)于由第二判斷裝置確定的生理狀態(tài)的指導(dǎo)的第四提示裝置；其中人體控制由第三提示裝置提示的指標(biāo)表示的生理狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于提供了計(jì)算提取裝置提取的指標(biāo)中的改變程度的計(jì)算裝置；和第二判斷裝置基于計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度確定生理狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于第二提示裝置響應(yīng)計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度的大小按多個(gè)階段確定放松程度；和能提供多種指示的第四提示裝置，響應(yīng)第二判斷裝置確定的放松狀態(tài)的階段，提供一個(gè)指示。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于其中含有預(yù)先記錄目標(biāo)值的目標(biāo)值記錄裝置；比較裝置，比較計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度和記錄在目標(biāo)值記錄裝置中的目標(biāo)值，和第五提示裝置，響應(yīng)比較裝置的比較結(jié)果提供指導(dǎo)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于如果計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)值記錄裝置中記錄的目標(biāo)值，第五記錄裝置提供指導(dǎo)以達(dá)到目標(biāo)值。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于其中含有接收設(shè)置在外部裝置中的信息的接收裝置；和目標(biāo)值設(shè)置裝置，用于將接收裝置接收的信息記錄在目標(biāo)值記錄裝置中作為目標(biāo)值。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于其中含有第二記錄裝置，順序地記錄計(jì)算裝置計(jì)算的改變程度；和第六提示裝置，用于提供關(guān)于第二記錄裝置記錄的改變程度中隨時(shí)間的改變的提示。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于其中含有第一記錄裝置，隨時(shí)間記錄由提取裝置提供的指標(biāo)；和發(fā)送裝置，發(fā)送第一記錄裝置提取的指標(biāo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20之一的生物反饋指導(dǎo)裝置，特征在于其中含有檢測(cè)身體運(yùn)動(dòng)的身體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置；和第七提示裝置，提供關(guān)于身體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置檢測(cè)的身體運(yùn)動(dòng)的結(jié)果的提示。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至19中的一個(gè)權(quán)利要求的生物反饋指導(dǎo)裝置或放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了檢測(cè)人體脈搏波的脈搏波檢測(cè)裝置；提供了分析裝置，對(duì)脈搏波檢測(cè)裝置檢測(cè)脈搏波實(shí)施關(guān)于隨相鄰脈搏波的時(shí)間間隔的改變的頻譜分析；和將從分析裝置獲得的頻譜成分的幅值或這樣獲得的兩個(gè)或多個(gè)幅值的比值用作生理狀態(tài)的指標(biāo)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至19中的一個(gè)權(quán)利要求的生物反饋指導(dǎo)裝置或放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了檢測(cè)人體脈搏波的脈搏波檢測(cè)裝置；和脈搏波檢測(cè)裝置檢測(cè)的脈搏波形中的相鄰脈搏波之間的時(shí)間微分超過(guò)特定值的次數(shù)被用作表示生理信息的指標(biāo)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至19中的一個(gè)權(quán)利要求的生物反饋指導(dǎo)裝置或放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了檢測(cè)人體脈搏波的脈搏波檢測(cè)裝置；和脈搏波檢測(cè)裝置檢測(cè)的脈搏波形的幅值被用作表示生理信息的指標(biāo)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至29中的一個(gè)權(quán)利要求的生物反饋指導(dǎo)裝置或放松指導(dǎo)裝置，特征在于提供了檢測(cè)人體中的脈搏波的脈搏波檢測(cè)裝置；和脈搏波檢測(cè)裝置檢測(cè)的一個(gè)心跳的脈搏波形的微分被用作表示生理信息的指標(biāo)。
全文摘要
為使使用者能簡(jiǎn)單快速地確定其身體放松狀態(tài),該裝置具有;用于從使用者Y提取表示生理狀態(tài)的指標(biāo)的生理信息提取器101;用于存儲(chǔ)所提取的指標(biāo)的存儲(chǔ)部件102;用于分析存儲(chǔ)的指標(biāo)隨時(shí)間的變化并基于指標(biāo)判斷使用者的狀態(tài)是否向更放松的狀態(tài)改進(jìn)的判斷部件103;和提示部件104,該部件用于在上述判斷結(jié)果是肯定性的時(shí)提供一個(gè)身體朝更放松的狀態(tài)前進(jìn)的提示。
文檔編號(hào)A61M21/02GK1199347SQ9719115
公開(kāi)日1998年11月18日 申請(qǐng)日期1997年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月9日
發(fā)明者天野和彥, 上馬場(chǎng)和夫, 石山仁 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社