JPH08317912A

JPH08317912A - 脈拍計

Info

Publication number: JPH08317912A
Application number: JP8036815A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Odagiri; 博之小田切; Hisaaki Yasukawa; 尚昭安川
Original assignee: Seiko Epson Corp; Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Epson Corp; Seiko Instruments Inc
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1996-12-03
Also published as: EP0733340A1; EP1506735A2; US5749366A; DE69634147T2; EP1506735B1; DE69634147D1; EP1506735A3; EP0733340B1; DE69638317D1

Abstract

(57)【要約】【課題】意識しないで連続的に脈拍数の測定が可能な
脈拍計を提供すること。【解決手段】体動検出手段１０１によって脈拍計測時
の体動レベルを検出し、体動レベル判定手段１０３によ
って脈拍計測が可能か否かを判定し、判定結果に応じ
て、計測した脈拍数データを選択的に脈拍数記憶手段１
０８に保持することにより、体動による脈拍計測値の乱
れを除去しながら、長時間連続的に脈拍を測定および記
録等を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続的に脈拍を測
定する脈拍計に関し、詳しくは体動による脈拍計測値の
乱れを除去しながら、長時間連続的に脈拍を測定および
記録等が可能な脈拍計に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウオーキングやジョギング等の手軽にで
きるスポーツにより自己の健康管理を行おうとする人々
が増加している。また、スポーツの場面以外でも日常の
脈拍を測定することで健康管理の指標にする人々が増加
して来ている中で、脈拍計は、それらの人々に広く利用
されている。

【０００３】図３は、従来の脈拍計の動作を示す機能ブ
ロック図である。脈拍検出手段３０１は、脈拍信号を検
出し、検出した脈拍信号を脈拍増幅手段３０２に出力す
る。脈拍増幅手段３０２は入力された脈拍信号を増幅し
波形整形して脈拍数演算手段３０４に出力する。脈拍数
演算手段３０４は、計時手段３０３から入力される基準
時間信号を基準として、脈拍増幅手段３０２から入力さ
れる脈拍の周期信号を一分当たりの脈拍数に換算する。

【０００４】表示手段３０５は、脈拍数演算手段３０４
で演算された脈拍数を表示すると共に、計時手段３０３
で計時されている時刻データも表示する。入力手段３０
６は、脈拍計測を行う時に操作されるスイッチであり、
その出力は脈拍検出制御手段３０７に接続される。脈拍
検出制御手段３０７は、入力手段３０６からの入力にし
たがって脈拍検出手段３０１、脈拍増幅手段３０２、脈
拍数演算手段３０４の動作・非動作を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の脈拍計
においては、使用者が脈拍計測を行いたい時、スイッチ
操作をして脈拍検出機能を動作させ、それまでの作業を
中断して意識して脈拍計測を行う必要があった。この様
に瞬間の脈拍数しか計れない理由として、運動時の脈を
捕らえるのが極めて難しい事が挙げられる。

【０００６】図４に安静時に心電波形と同時に指先で捕
らえた脈波波形を示す。安静時に於いては、心電波形よ
りやや送れて奇麗な脈波波形が得られている。脈波波形
を矩形波変換した波形も心電波形と同数発生している。
図では、７０拍／分の心電波形に対して、脈波波形を矩
形波変換した波形も同数の７０拍／分発生している。こ
れに対して、図５に腕の振りを１００回／分のストロー
クで行った運動時に得られた心電波形と脈波波形を示
す。心電波形は胸に電極を貼りつけて測定する為、運動
時においても安定した波形が得られている。その心電波
形に対して、脈波波形は乱れており矩形波変換した波形
の数も心電波形の数と合っていない。図の例では、心電
波形が１２０拍／分であるのに対して矩形波変換した波
形の数は９８拍／分となっている。

【０００７】この理由としては、心電波形と異なり、血
管の血流量の変化を見る脈拍計測では、運動によって血
管内の血流自体が変化してしまう為であると思われる。
この様に測定対象である血流そのものが変化してしまう
為、運動時の脈拍計測は極めて難しい。したがって、従
来から有る脈拍計は、意識して静止した状態だけでの測
定を前提として構成されている。

【０００８】しかしながら、脈拍数のような生体情報は
本来、無意識の内に採取した多数のデータに意味が有る
と言われている事からすると、従来の脈拍計は真に有用
なものとは言えなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の目的は、
意識しないで連続的に脈拍数の測定が可能な脈拍計を提
供することにある。さらに、得られた脈拍数の推移パタ
ーンから使用者の健康状態あるいは精神状態を判定可能
な脈拍計を提供するものである。さらにまた、脈拍が測
定不能となっていた期間の脈拍数データを推定する機能
を備えた脈拍計を提供するものである。

【００１０】上記目的を達成するため、本発明は、体動
センサにより体動を検出しアナログ電圧信号を出力する
体動検出手段と、体動検出手段の出力信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力
するデジタル信号に基づいて脈拍計測が可能か否かを判
定し、判定結果に応じた制御信号を出力する体動レベル
判定手段と、生体から脈拍を検出し脈拍の周期信号を出
力する脈拍検出手段と、脈拍検出手段の出力する脈拍の
周期信号を単位時間当たりの脈拍数データに換算する脈
拍数演算手段と、脈拍数演算手段の出力する脈拍数デー
タを体動レベル判定手段の出力する制御信号によって選
択的に保持する脈拍数記憶手段と、脈拍数記憶手段の出
力する脈拍数データを表示する表示手段と、脈拍数演算
手段と表示手段に所定のタイミング信号を出力するタイ
ミング信号発生手段とを有する構成とした。

【００１１】また上記構成に、現在時刻の時刻データを
計数する計時手段と、体動レベル判定手段からの制御信
号に基づいて脈拍検出手段と脈拍数演算手段の動作・非
動作を制御する脈拍検出制御手段と、脈拍検出制御手段
の出力が脈拍検出を許可している時に脈拍数演算手段の
出力する脈拍データと計時手段の時刻データとを脈拍数
記憶手段に記憶させる脈拍数記憶制御手段と、脈拍数記
憶手段の記憶内容を読み出すためのアドレスを制御する
読み出し制御手段と、読み出し制御手段を任意のタイミ
ングで制御する入力手段と、脈拍数記憶手段のデータと
計時手段の時刻データを表示する表示手段と、所定の間
隔で間欠的に体動検出手段とＡ／Ｄ変換手段を動作させ
る加速度検出・Ａ／Ｄ変換制御手段と、所定のタイミン
グ信号を加速度検出・Ａ／Ｄ変換制御手段と脈拍数演算
手段と計時手段と表示手段へ出力するタイミング発生手
段とをさらに備えた構成とした。

【００１２】そしてさらに、所定の脈拍数の参照推移パ
ターンを記憶するパターン記憶手段と、計測により脈拍
数記憶手段に記憶された脈拍数の実測推移パターンをパ
ターン記憶手段に記憶された参照推移パターンと比較す
るパターン比較手段と、パターン比較手段の比較結果か
ら脈拍数の実測推移パターンの特性を判定する比較結果
判定手段とを備えた構成とすることもできる。あるいは
また、体動レベル判定手段の出力が脈拍計測不能の時の
Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を記憶する体動レベル記憶手
段と、体動レベル記憶手段に記憶された体動レベルデー
タと脈拍数記憶手段に記憶された脈拍数データとから、
脈拍計測が不能の期間中の脈拍数データを推定する脈拍
数推定手段とを付け加えた構成とすることもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の基本的な構成を
示す機能ブロック図であり、脈拍検出と同時に体動レベ
ルを検出し、その体動レベルが所定の範囲内か否かを判
定することにより、正しい脈拍のみを記憶し、表示する
ものである。体動検出手段１０１は、腕の動きに比例し
たアナログ出力電圧信号をＡ／Ｄ変換手段１０２へ出力
する。Ａ／Ｄ変換手段１０２は体動検出手段１０１から
入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して体動
レベル判定手段１０３に出力する。電源１０４により動
作するタイミング信号発生手段１０５は、所定のタイミ
ング信号を脈拍数演算手段１０７と表示手段１０９に出
力する。脈拍検出手段１０６は、脈拍を検出してその周
期信号を脈拍数演算手段１０７へ出力する。脈拍数演算
手段１０７は、タイミング信号発生手段１０５からのタ
イミング信号を基準として、脈拍検出手段１０６から入
力される周期信号を１分当たりの脈拍数に換算して脈拍
数記憶手段１０８へ出力する。

【００１４】体動レベル判定手段１０３は、Ａ／Ｄ変換
手段１０２から入力される体動に比例したデジタル信号
の大きさから、脈拍が検出可能か否かを判定し、脈拍検
出が可能の時、脈拍数データを保持する為の保持信号を
脈拍数記憶手段１０８へ出力する。脈拍数記憶手段１０
８は、体動レベル判定手段１０３からの保持信号が有る
時の脈拍数演算手段１０７の出力を保持し、保持したデ
ータを表示手段１０９へ出力する。表示手段１０９は、
脈拍数記憶手段１０８で保持したデータを、タイミング
発生手段１０５から入力されるタイミング信号にしたが
って表示する。

【００１５】ここで、脈拍数記憶手段１０８の保持する
脈拍数データは、体動レベル判定手段１０３の出力する
保持信号が有るときだけ更新される。したがって、体動
レベルが低く脈拍が確実に計れる状態の、最新の脈拍数
データが常時、表示手段１０９に表示される様になる。

【００１６】図２は、図１で示した本発明の基本構成
に、さらに体動検出を所定の時間間隔で間欠的に動作さ
せる機能と、現在時刻の計時機能を付け加えたブロック
図であり、消費電力の低減とともに、脈拍数を記憶する
際に検出した時刻も一緒に記憶して、脈拍数の推移を確
認できるようにしたものである。電源２０１により動作
するタイミング信号発生手段２０２は、所定のタイミン
グ信号を脈拍数演算手段２０４、加速度検出・Ａ／Ｄ変
換制御手段２０３、計時手段２０５、表示手段（２１
２）へそれぞれ出力する。

【００１７】加速度検出・Ａ／Ｄ変換制御手段２０３
は、タイミング信号発生手段２０２からのタイミング信
号に基づいて体動検出手段２０６とＡ／Ｄ変換手段２０
７を間欠的に動作させる。体動検出手段２０６は、腕の
動きに比例したアナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換手段２０
７へ出力する。Ａ／Ｄ変換手段２０７は、体動検出手段
２０６の出力するアナログ電圧信号をデジタル信号に変
換して体動レベル判定手段２０８へ出力する。体動レベ
ル判定手段２０８は、Ａ／Ｄ変換手段２０７の出力する
デジタル信号の大きさに基づいて、脈拍検出が可能か否
かを判定し、制御信号を脈拍検出制御手段２０９と脈拍
数記憶制御手段２１０へ出力する。

【００１８】脈拍検出制御手段２０９は、体動レベル判
定手段２０８の出力する制御信号に基づいて、脈拍検出
が可能な時に脈拍検出手段２１１と脈拍数演算手段２０
４を動作させる。脈拍検出手段２１１は、脈拍を検出し
てその周期信号を脈拍数演算手段２０４へ出力する。脈
拍数演算手段２０４は、脈拍検出手段２１１から入力さ
れる脈拍の周期信号を、タイミング信号発生手段２０２
からのタイミング信号を基準として一分間当たりの脈拍
数データに変換して、脈拍数記憶制御手段２１０へ出力
する。

【００１９】計時手段２０５は、タイミング信号発生手
段２０２からのタイミング信号に基づいて計時を行い、
時刻データを脈拍数記憶制御手段２１０と表示手段２１
２へ出力する。脈拍数記憶制御手段２１０は、体動レベ
ル判定手段２０８の出力する制御信号が、脈拍計測が可
能であることを示している時に脈拍数演算手段２０４の
出力する脈拍データと計時手段２０５の出力する時刻デ
ータを脈拍数記憶手段２１３へ出力する。脈拍数記憶手
段２１３は、脈拍数記憶制御手段２１０から伝達される
脈拍データと時刻データを記憶するとともに最新の脈拍
データと時刻データを表示手段２１２へ出力する。

【００２０】入力手段２１４によって制御される読み出
し制御手段２１５は、脈拍記憶手段２１３に記憶されて
いる複数の脈拍データと時刻データのどれを読み出すか
を制御する。図２の機能ブロックでは、体動検出手段２
０６とＡ／Ｄ変換手段２０７が間欠的に動作し、体動レ
ベル判定手段２０８が脈拍の検出の可否を判定する。脈
拍検出が可能な時に、脈拍検出手段２１１と脈拍演算手
段２０４が動作して脈拍データを求める。求められた脈
拍データとその時刻が脈拍数記憶手段２１３に記憶され
る。この結果常時、最新の脈拍データが表示手段に表示
されるとともに、脈拍検出手段２１１や体動検出手段２
０６を間欠的に動作させることによって、低消費電力化
が実現できる。さらに入力手段２１４によって、脈拍数
の推移が確認できるとともに、過去の任意の脈拍データ
を表示手段２１２に表示する事も可能になる。

【００２１】図７は、図１で示した本発明の基本構成
に、体動検出を所定の時間間隔で間欠的に動作させる機
能と、現在時刻の計時機能を付け加えるとともに、さら
に脈拍数の参照推移パターンを予め記憶する機能を備え
たブロック図であり、得られた脈拍数の実測推移パター
ンと、予め記憶されている参照推移パターンを比較して
使用者の健康状態あるいは精神状態を判定するものであ
る。図中の機能ブロックの内、図２のものと同一機能の
ものは、そのブロック番号の下二桁を同一とし説明を一
部省略する。ここでは主として図７に於いて新たに追加
された機能ブロックについて説明する。

【００２２】パターン記憶手段７１６には、一般的な脈
拍数の参照推移パターンが数種類予め記憶されている。
また、このパターン記憶手段７１６には、使用者固有の
脈拍数の参照推移パターンを適宜書き込み記憶すること
もできる。そのパターン記憶手段７１６は、読み出し制
御手段７１５が指定するアドレスの時刻データと脈拍デ
ータをパターン比較手段７１７へ出力する。パターン比
較手段７１７は、脈拍数記憶手段７１３が出力するデー
タとパターン記憶手段７１６が出力するデータを比較
し、比較結果を比較結果判定手段７１８へ出力する。比
較結果判定手段７１８は、判定結果を表示手段７１２へ
出力する。

【００２３】図７の機能ブロックでは、パターン記憶手
段７１６に記憶されている脈拍数の参照推移パターン
と、脈拍数記憶手段７１３に記憶されている計測された
脈拍数の参照推移パターンとを比較し、その比較結果を
判定して判定結果を表示手段７１２で表示する事が出来
る。この実施形態では、体動レベルが比較的低く脈拍が
連続して検出できる状態の脈拍数の推移パターンが比較
の対象となるので、パターン記憶手段７１６に記憶して
おく推移パターンとしては、たとえば散歩等の軽い運動
や、睡眠中の推移パターンなどが適当である。パターン
記憶手段７１６に睡眠中の典型的な脈拍数の推移パター
ンを記憶しておく事で、睡眠の良否を判定する事も可能
になる。又、安静状態での脈拍数の推移パターンを記憶
しておく事で、脈拍数の推移パターンのゆらぎから精神
状態の安定度の判定評価を行うことも可能になる。

【００２４】図８は、図１で示した本発明の基本構成
に、体動検出を所定の時間間隔で間欠的に動作させる機
能と、現在時刻の計時機能を付け加えるとともに、さら
に体動レベルが所定の範囲を越えて脈拍が測定不能とな
った時の体動レベルを記憶する機能と、記憶された体動
レベルデータと部分的に得られた脈拍数データから、脈
拍が測定不能となっていた期間の脈拍数データを推定す
る機能を備えたブロック図であり、ジョギング等の比較
的激しい運動の際の脈拍数の推移パターンを体動レベル
データから推定するとか、さらに推定した脈拍数の推移
パターンと体動レベルデータから消費カロリー等の運動
に関するデータを推定できるものである。

【００２５】図８においても機能ブロックの内、図２の
ものと同一機能のものは、そのブロック番号の下二桁を
同一とし説明を一部省略する。ここでは主として図８に
おいて新たに追加された機能ブロックについて説明す
る。体動レベル記憶手段８１６は、体動レベル判定手段
８０８が脈拍検出が不能と判断した期間のＡ／Ｄ変換手
段８０７の出力信号を記憶する。脈拍数推定手段８１７
は、脈拍数記憶手段８１３から入力される脈拍計測が不
能になる直前の脈拍数と脈拍計測再開後の脈拍数と、体
動レベル記憶手段８１６に記憶されている体動レベルデ
ータとから、脈拍計測が不能であった期間中の脈拍数の
推移パターンを推定し、表示手段８１２に推定脈拍数を
出力する。この実施形態では、測定不能である運動中の
脈拍数の推移パターンを推定する事が出来る。また推定
した脈拍数を用いて、運動中の消費カロリーを計算で求
める事も可能になる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づ
いて詳しく説明する。（１）第一実施例図６は、本発明の脈拍計の第一の実施例を示すシステム
ブロック図である。電源６０４により動作するタイミン
グ信号発生回路６０５は、所定のタイミング信号をＡ／
Ｄコンバータ６０２と、カウンタ６０８と体動レベル判
定回路６０３と、表示装置６１１に出力する。体動セン
サ６０１は、腕の動きに比例したアナログ電圧信号をＡ
／Ｄコンバータ６０２へ出力する。

【００２７】Ａ／Ｄコンバータ６０２は、体動センサ６
０１の出力する腕の動きに比例したアナログ電圧信号
を、タイミング信号発生回路６０５からのタイミング信
号によってデジタル信号に変換して体動レベル判定回路
６０３へ出力する。体動レベル判定回路６０３は、Ａ／
Ｄコンバータ６０２の出力するデジタル信号の大きさが
所定の範囲内である場合に、タイミング信号発生回路６
０５から供給されるタイミング信号に基づいて保持信号
を脈拍数レジスタ６１０へ出力する。

【００２８】脈拍センサ６０６は生体から脈拍を検出し
て、脈拍信号を脈拍増幅回路６０７へ出力する。脈拍増
幅回路６０７は、脈拍センサ６０６から入力される微小
な電圧信号を増幅しパルス信号に整形してカウンタ６０
８へ出力する。カウンタ６０８は脈拍増幅回路６０７か
ら入力される脈拍の周期信号の一周期を、タイミング信
号発生回路６０５から入力されるクロック信号で数え、
数えた結果を脈拍数換算ＲＯＭ６０９へ出力する。

【００２９】例えば、カウンタのクロック信号が２５６
Ｈｚで脈拍増幅回路６０７の出力する脈拍信号の周期が
１Ｈｚであったとすると、カウンタ６０８のカウント値
は２５６になる。脈拍数換算ＲＯＭ６０９はカウンタ６
０８のカウント値を一分当たりの脈拍数に換算してレジ
スタ６１０へ出力する。前述の例の場合、脈拍数換算Ｒ
ＯＭ６０９は８ｂｉｔデータで６０を出力する。

【００３０】脈拍数レジスタ６１０は、脈拍数換算ＲＯ
Ｍ６０９の出力を、体動レベル判定回路６０３からの保
持信号によって保持し表示装置６１１へ出力する。この
保持信号は腕の動きが比較的に穏やかで確実に脈拍が検
出できる時だけ体動レベル判定回路６０３から出力され
る。したがって、脈拍数レジスタ６１０には、測定確実
な時の最新の脈拍データがいつも保持される。表示装置
６１１は、脈拍数レジスタ６１０の保持したデータをタ
イミング信号発生回路６０５からのタイミング信号に基
づいて表示する。

【００３１】図９は、体動センサの具体的回路例であ
る。加速度センサ９０１は体動、例えば腕の動きに比例
した電圧を発生する。加速度センサ９０１に並列に接続
される抵抗９０２は、加速度によって加速度センサ９０
１が発生する電荷を電圧に変換する抵抗である。抵抗９
０２と正電源の間に接続されるダイオード９０３は、落
下衝撃等による過電圧を正電源に逃がす為の保護ダイオ
ードである。同じく、抵抗９０２に並列に接続されるダ
イオード９０４も保護ダイオードである。

【００３２】ダイオード９０３のアノードとダイオード
９０４のカソードにゲート電極が接続されるＦＥＴ９０
５は、ドレインに接続される抵抗９０６とともに加速度
センサ９０１の出力インピーダンスを下げる。ＦＥＴ９
０５のドレインが体動センサの出力となる。第一実施例
では、このＦＥＴ９０５のドレインが直接Ａ／Ｄコンバ
ータに接続される形で説明したが、この出力電圧のレベ
ルによってはオペアンプ等の増幅回路が必要になること
が有る。この増幅回路は容易に実現出来るので説明は省
略した。

【００３３】図１０に脈拍センサの具体例を示す。正電
源にアノード電極が接続されたＬＥＤ１００１は、カソ
ードに接続された電流制限抵抗１００２を介して供給さ
れる電流によって、発光する。正電源にコレクタ電極が
接続されたホトトランジスタ１００３は、ＬＥＤ１００
１が生体に照射した反射光を受光して光電流を発生しエ
ミッタに接続された抵抗１００４に電流を流す。この電
流によって抵抗１００４に発生する電圧が脈拍センサの
出力になる。上記のように構成された脈拍計によれば、
体動レベルを常に監視することにより、正確な脈拍デー
タのみを保持し、体動の影響による不正確な脈拍データ
を除去できる。そのため使用者は、測定環境を意識せず
所定の時間間隔で連続的に脈拍データを得ることができ
る。

【００３４】（２）第二実施例図１１は、本発明の脈拍計の第二の実施例を示すシステ
ムブロック図である。図１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍによるワンチップマイコンで本発明を実現した場合の
実施例である。

【００３５】電源１１０１により動作する発振回路１１
０２は、その発振出力を計時の為の基準信号として分周
回路１１０３へ出力するとともに、演算のためのシステ
ムクロックとしてＣＰＵ１１０４へ出力する。分周回路
１１０３は、発振回路１１０２から入力される発振信号
を分周して必要な周波数信号を、Ａ／Ｄコンバータ１１
０５及びＣＰＵ１１０４、表示装置１１０６へ出力す
る。

【００３６】体動センサ１１０７は、ＣＰＵ１１０４か
らの動作許可信号に基づき腕の動きに比例したアナログ
電圧信号をＡ／Ｄコンバータ１１０５へ出力する。Ａ／
Ｄコンバータ１１０５は、体動センサ１１０７の出力す
るアナログ電圧信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ１
１０４へ出力する。

【００３７】脈拍センサ１１０８は、ＣＰＵ１１０４か
らの動作許可信号に基づき生体の脈拍信号を検出して、
脈拍信号を脈拍信号増幅回路１１０９へ出力する。脈拍
信号増幅回路１１０９は、ＣＰＵ１１０４からの動作許
可信号に基づいて脈拍センサ１１０８から入力される微
小な脈拍電圧信号を増幅するとともに、波形整形をして
脈拍の周期信号をＣＰＵ１１０４へ出力する。ＣＰＵ１
１０４はＲＯＭ１１１０にプログラムされた処理ステッ
プに従って以下に述べる処理を行う。

【００３８】第一には分周回路１１０３からの計時の為
の基準周波数信号を数えることで、現在時刻の計時処理
を行う。この時、ＣＰＵ１１０４に接続されるＲＡＭ１
１１１の一部は計時用のレジスタとして使われる。第二
には分周回路１１０３からの基準周波数信号をカウント
して定期的に体動センサ１１０７を動作させＡ／Ｄコン
バータ１１０５からのデジタル信号を読み取り、その時
のデジタル信号の大きさに基づいて脈拍検出が可能か否
かの判定を行う。

【００３９】第三には、脈拍検出が可能な時、脈拍セン
サ１１０８と脈拍信号増幅回路１１０９を動作させ、脈
拍信号増幅回路１１０９の出力する脈拍の周期を計数
し、その周期を一分当たりの脈拍数に換算する。第四に
は、脈拍数に換算したデータをＲＡＭ１１１１にストア
するとともに表示装置１１０６へ脈拍データを出力す
る。

【００４０】このようなＣＰＵの処理結果は、表示装置
１１０６で表示される。更に、入力回路１１１２からＣ
ＰＵ１１０４に入力される制御信号によって、ＲＡＭ１
１１１の任意のアドレスの脈拍数データと時刻データを
読み出し、表示装置１１０６で表示させる事が出来る。

【００４１】図１２に脈拍計測の動作フローを示し、図
１１と共にさらに詳細に説明する。脈拍計測状態が開始
（ＳＴＡＲＴ）すると、「タイマーカウント」（Ｓ１０
１）で分周回路１１０３からの例えば１Ｈｚ割り込みを
６０回カウントする。６０回のカウントを「タイムアッ
プ？」（Ｓ１０２）で確認すると「タイマーリセット」
（Ｓ１０３）でタイマーをリセットした後、「体動検
出」（Ｓ１０４）で体動センサ１１０７の動作を開始さ
せる。

【００４２】体動センサ１１０７を動作させた後、「Ａ
／Ｄコンバータレベルリード」（Ｓ１０５）でＡ／Ｄコ
ンバータ１１０５の出力信号を読み込む。読み込んだデ
ータＡＤが脈拍検出可能レベルＸを越えているか否かを
「ＡＤ＞Ｘ？」（Ｓ１０６）で判断する。データＡＤが
脈拍検出可能レベルＸより大きい場合、すなわち脈拍検
出が不能と判断した場合、「体動検出停止」（Ｓ１０
７）で体動センサ１１０７の動作を停止させる。体動セ
ンサ１１０７の動作を停止させた後、脈拍計測状態が終
了しているかどうかを「測定終了？」（Ｓ１１５）で確
認し、測定終了で有れば脈拍計測状態を「ＥＮＤ」（Ｓ
１１６）で終了させる。脈拍計測状態が継続している場
合は、再び「タイマーカウント」（Ｓ１０１）に戻り次
の測定に備えタイマーカウントを行う。

【００４３】「ＡＤ＞Ｘ？」（Ｓ１０６）で読み込んだ
データＡＤが脈拍検出可能レベルＸより小さい場合、す
なわち脈拍検出が可能と判断した場合は、脈拍計測中の
体動を監視する目的で、読み込みデータＡＤがＸを越え
た場合にセットするＲＡＭ１１１１内に有る体動監視フ
ラグを「体動監視フラグリセット」（Ｓ１０８）でリセ
ットする。体動監視フラグをリセットした後、「脈拍計
測」（Ｓ１０９）で脈拍センサ１１０８と脈拍信号増幅
回路１１０９の動作を開始させ、脈拍計測をスタートさ
せる。脈拍計測をスタートさせた後、ＣＰＵ１１０４に
入力されてくる脈拍の周期信号を一分当たりの脈拍数に
換算する脈拍数演算を「脈拍数演算」（Ｓ１１０）で行
う。「脈拍数演算」（Ｓ１１０）で脈拍数を求めた後、
脈拍計測中に脈拍計測が不能になるような激しい体動が
有ったか否かを「体動監視フラグセット？」（Ｓ１１
１）で確認する。

【００４４】図１２のフローチャート上には記載してい
ないが、ある周期でＡ／Ｄコンバータ１１０５のデータ
ＡＤを読み込み、脈拍検出可能レベルＸを越えていない
か監視し、越えた場合、ＲＡＭ１１１１にある体動監視
フラグをセットする処理が行われている。「体動監視フ
ラグセット？」（Ｓ１１１）でフラグがセットされてい
る事が確認されると、「脈拍検出回路停止」（Ｓ１１
４）で脈拍検出回路の動作が中止され、得られた脈拍デ
ータは廃棄される。

【００４５】その後、脈拍計測状態が続いているか否か
を「測定終了？」（Ｓ１１５）で判断し、測定終了の場
合は「ＥＮＤ」（Ｓ１１６）で測定を終了し、継続の場
合は「タイマーカウント」（Ｓ１０１）へ戻り次の測定
に備える。脈拍計測中に体動監視フラグがセットされて
いない事を「体動監視フラグセット？」（Ｓ１１１）で
確認した後は、「脈拍数記憶」Ｓ１１２で得られた脈拍
数データをＲＡＭ１１１１にストアする。ストアした
後、「脈拍数の表示」（Ｓ１１３）で表示装置１１０６
に脈拍数データを表示させる。この時、脈拍数と同時に
脈拍数データの得られた時刻を表示することも出来る。

【００４６】脈拍数データの表示を行った後、「脈拍検
出回路停止」（Ｓ１１４）で脈拍センサ１１０８と脈拍
信号増幅回路１１０９の動作は停止される。「脈拍検出
回路停止」（Ｓ１１４）を行った後、脈拍計測状態が継
続している場合は「タイマーカウント」（Ｓ１０１）へ
再び戻り、次の測定に備える。脈拍計測状態が終了した
場合は、「ＥＮＤ」（Ｓ１１６）で脈拍計測状態を終了
する。

【００４７】以上述べたのが本発明による脈拍計測の基
本動作である。この基本動作で測定した脈拍データを用
いて、さらに使用者にとって有用な情報を提供する構成
が実現できる。例えば、標準的な脈拍の参照推移パター
ンと計測した脈拍の実測推移パターンの比較から、健康
状態や精神状態の判定を行う事が可能である。標準的に
記憶された脈拍データは、図１１のシステムブロック図
の場合、ＲＡＭ１１１１又はＲＯＭ１１１０のどちらに
記憶されていても実測データと比較することが出来る。
使用者を特定しない一般的な参照推移パターンは、ＲＯ
Ｍ１１１０に固定的なデータとして記憶する。また、使
用者の個人の特性に合わせた参照推移パターンは、ＲＡ
Ｍ１１１１に適宜書き込み記憶することができ、また書
き換えも容易である。

【００４８】どちらにしても、記憶済みのデータと実測
データを比較し、ある範囲での整合性を見て判断する様
な処理をＲＯＭ１１１０にプログラミングすることで、
使用者の健康状態や精神の安定度を評価する事が可能に
なる。実測データと比較するデータとしては、脈拍計測
が不能とならない程度の軽い運動での脈拍数の参照推移
パターン、あるいは睡眠中の脈拍数の参照推移パターン
や、安静時の脈拍数の参照推移パターン等が考えられ
る。これらの参照推移パターンとの比較により、例えば
逆説睡眠（ＲＥＭ睡眠）の頻度や持続時間のような睡眠
の良否に関わる情報の判定評価を行うことが可能にな
る。また、安静状態での脈拍数の参照推移パターンを記
憶しておく事で、脈拍数の実測推移パターンのゆらぎか
ら精神状態の安定度の判定評価を行うことも可能にな
る。

【００４９】他の具体的な使用例としては、脈拍計測が
不能になる直前の脈拍数および脈拍計測再開後の脈拍数
と、脈拍が計測不能中の体動レベルデータから、計測不
能中の脈拍数の推移を推定する構成がある。このような
構成も、図１１のシステムブロック図の場合、ＲＯＭ１
１１０のプログラムを適宜変更することにより実現でき
る。図１３および図１４に脈拍が測定不能中の脈拍推移
を推定する処理の動作フローを示し、図１１と共に説明
する。図１３および図１４中の脈拍計測の動作フローの
中で、図１２で説明した動作フローと同一の処理ステッ
プについては、ステップ番号の下二桁に同じ番号を付し
て説明の一部を省略する。

【００５０】Ａ／Ｄコンバータ１１０５の出力信号を
「Ａ／Ｄコンバータレベルリード」（Ｓ２０５）で読み
込み、読み込んだデータＡＤが脈拍検出可能レベルを越
えているか否かを「ＡＤ〉Ｘ？」（Ｓ２０６）で判断す
る。データＡＤが脈拍検出可能レベルＸより大きい場
合、ある一定期間以上連続的に脈拍が計れなかった時間
を監視する目的で測定不能カウンタＮをカウントアップ
する（Ｓ２１１）。カウントアップした後、その時のＡ
／Ｄコンバータの出力レベル、例えば腕振りの強さに比
例した信号をＲＡＭ１１１１内に設けられた体動レベル
記憶レジスタにストアする（Ｓ２１２）。

【００５１】Ａ／Ｄコンバータの出力をストアした後、
ＲＡＭ１１１１内に時系列的に連続的に記憶されている
脈拍数データの最後のデータを読み出し、同じＲＡＭ１
１１１内に用意されている前回脈レジスタにストアする
（Ｓ２１３）。前回脈レジスタにストア後、「体動検出
停止」（Ｓ２２３）で体動センサ１１０７の動作を停止
させる。体動センサ１１０７の動作を停止させた後、脈
拍計測状態が終了しているかどうかを「測定終了」（Ｓ
２２４）で確認し、測定終了であれば脈拍計測状態を
「ＥＮＤ」（Ｓ２２５）で終了させる。脈拍計測状態が
続いている時は、次の測定の為に「タイマーカウント」
（Ｓ２０１）に戻り次のタイムアップを待つ。

【００５２】この様にデータＡＤが大きく脈拍計測が出
来ない時は、その時の体動、例えば腕振りの強さに比例
したデジタル信号がＲＡＭ１１１１内に設けられた体動
レベル記憶レジスタに連続的に記憶され、その周期はタ
イマーカウント時間になる。したがって、体動レベル記
憶レジスタのデータを見る事で、腕振りの強さが多い時
は身体の運動量も大きいという前提のもとに、運動の強
さと継続時間を知ることが出来る。

【００５３】次に脈拍検出が可能な状態の動作を説明す
る。「ＡＤ〉Ｘ？」（Ｓ２０６）で読み込んだデータＡ
Ｄが脈拍検出可能レベルＸより小さい場合は、脈拍計測
中の体動を監視する目的で、ＲＡＭ１１１１内に有る体
動監視フラグをリセット（Ｓ２０７）する。体動監視フ
ラグをリセットした後、「脈拍計測」（Ｓ２０８）で脈
拍センサ１１０８と脈拍信号増幅回路１１０９の動作を
開始させ、脈拍計測をスタートさせる。脈拍計測をスタ
ートさせた後、ＣＰＵ１１０４に入力されてくる脈拍の
周期信号を一分当たりの脈拍数に換算する脈拍数演算を
「脈拍数演算」（Ｓ２０９）で行う。

【００５４】脈拍数を求めた後、今得られた脈拍数の測
定中に脈拍計測が不能になる様な体動が有ったかどうか
を体動監視フラグでチェックする（Ｓ２１０）。脈拍計
測中に脈拍計測が不能になるような激しい体動が有った
場合、求めた脈拍数データは廃棄し、脈拍計測不能状態
での処理である測定不能カウンタＮをカウントアップす
る処理（Ｓ２１１）に飛び、以降の処理を行い次のタイ
ムアップを待つ。

【００５５】脈拍数の測定中に、測定が不能になるよう
な体動が無かった時は、得られた脈拍数データをＲＡＭ
１１１１に記憶する（Ｓ２１４）。ＲＡＭ１１１１にデ
ータを記憶させた後、同じくＲＡＭ１１１１内に設けら
れた最新脈レジスタに測定データをストアする（Ｓ２１
５）。最新脈レジスタにストア後、表示装置１１０６に
脈拍数データを表示する（Ｓ２１６）。表示後、測定不
能カウンタＮの値をチェックし今得られた脈拍数データ
の前に、ある一定期間以上測定不能が続いたかどうかを
確認する（Ｓ２１７）。本実施例の場合、一定期間に相
当するカウント値を１０に設定に、タイマー時間を一分
に設定しているので、１０分間測定不能が続いたかどう
かをチェックしている。測定不能カウンタＮのカウント
値が１０未満であった場合、測定不能カウンタＮをリセ
ットする（Ｓ２２１）。

【００５６】測定不能カウンタＮのカウント値が１０以
上の場合、最新脈レジスタに蓄えられた最新脈拍数デー
タと、連続的に脈拍数が測定不能になる前の脈拍数を記
憶している前回脈レジスタの前回脈拍数データと、測定
不能期間中の体動レベルを記憶している体動レベル記憶
レジスタのデータから、脈拍数の測定不能期間中の脈拍
数の推移を推定演算する（Ｓ２１８）。推定演算する場
合、本実施例には記載していないが画一的な推定だけで
は無く、個人差の特徴を表すパラメータをＲＡＭ１１１
１内に用意しておく事で、個人の特性を考慮した推定を
行う事も可能である。推定したデータはＲＡＭ１１１１
内に用意されている記憶領域にストアされる（Ｓ２１
９）。ストア後、測定不能カウンタＮはリセットする
（Ｓ２２０）。

【００５７】測定不能カウンタＮをリセットした後、脈
拍センサ、脈拍信号増幅回路１１０９からなる脈拍検出
回路の動作を停止させる（Ｓ２２２）。脈拍検出回路の
動作を停止させたのち脈拍計測状態が終了しているかど
うかを「測定終了」（Ｓ２２４）で確認し、測定終了で
有れば脈拍計測状態を「ＥＮＤ」（Ｓ２２５）で終了さ
せる。測定状態が継続する場合は、次の測定の為に「タ
イマーカウント」（Ｓ２０１）に戻り次のタイムアップ
を待つ。以上述べた様に、測定不能カウンタＮのカウン
ト値が１０以上の時だけ脈拍数の推移を推定演算する。
これは、あまり短い時間内の脈拍の推移を推定しても意
味が無いと考えられるからである。推定演算の対象とす
る時間は、測定不能カウンタＮのカウント値を変える事
で容易に変更可能である。

【００５８】このように、脈拍が測定不能中の推移を推
定する機能により、推定した脈拍数の推移パターンか
ら、運動中の消費カロリーを計算で求める事が可能にな
る。また、最高脈拍数の推定値から使用者の運動強度を
推定することも可能になる。

【００５９】図１５に本発明の脈拍計の外観を示す。セ
ンサの装着部分違いで二種類の外観図を示す。図１５
（Ａ）は指サック型のセンサ１５０１を使用した場合で
ありセンサの出力信号はケーブルで時計ヘッド１５０２
に接続される。図１５（Ｂ）は、手首のとう骨部分に圧
電マイク等のセンサ１５０３、１５０４を配置した場合
の外観図である。

【００６０】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明による脈拍
計によれば、体動検出手段により定期的に体動レベル、
例えば腕の動きを監視し、その動きが比較的に小さく、
脈拍計測が可能な時に脈拍計測を行わせる事で、断続的
ではあるが半日或いは一日というスパンで連続的な脈拍
データを得る事が可能となる。また腕の動きが大きく脈
拍計測が不能の期間中の脈拍数を、腕の動きに対応する
体動レベルから推定することにより、運動状態に関する
データをも得ることが可能となる。脈拍数のような生体
情報は、瞬間的なデータではあまり意味が無いと言われ
ているが、本発明によれば無意識の内に連続的に脈拍数
データを記録することが出来る真に役に立つ脈拍計を提
供できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】本発明の構成の一例を示す機能ブロック図であ
る。

【図３】従来の脈拍計の機能ブロック図である。

【図４】安静時の心電波形と脈波波形を示す図である。

【図５】運動時の心電波形と脈波波形を示す図である。

【図６】本発明の第一の実施例を示すシステムブロック
図である。

【図７】本発明の構成の他の例を示す機能ブロック図で
ある。

【図８】本発明の構成の他の例を示す機能ブロック図で
ある。

【図９】体動センサの具体的回路例を示す図である。

【図１０】脈拍センサの具体的回路例を示す図である。

【図１１】本発明の脈拍計の第二の実施例を示すシステ
ムブロック図である。

【図１２】脈拍計測の動作フローを示す図である。

【図１３】脈拍計測の他の動作フローの一部を示す図で
ある。

【図１４】脈拍計測の他の動作フローの一部を示す図で
ある。

【図１５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の脈拍計の
外観を示す図である。

【符号の説明】

１０１体動検出手段１０２Ａ／Ｄ変換手段１０３体動レベル判定手段１０４電源１０５タイミング信号発生手段１０６脈拍検出手段１０７脈拍数演算手段１０８脈拍数記憶手段１０９表示手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体動センサにより体動を検出しアナログ
電圧信号を出力する体動検出手段（１０１、２０６）
と、体動検出手段（１０１、２０６）の出力信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段（１０２、２０７）
と、Ａ／Ｄ変換手段（１０２、２０７）の出力するデジ
タル信号に基づいて脈拍計測が可能か否かを判定し、判
定結果に応じた制御信号を出力する体動レベル判定手段
（１０３、２０８）と、生体から脈拍を検出し脈拍の周
期信号を出力する脈拍検出手段（１０６、２１１）と、
脈拍検出手段（１０６、２１１）の出力する脈拍の周期
信号を単位時間当たりの脈拍数データに換算する脈拍数
演算手段（１０７、２０４）と、脈拍数演算手段（１０
７、２０４）の出力する脈拍数データを体動レベル判定
手段（１０３、２０８）の出力する制御信号によって選
択的に保持する脈拍数記憶手段（１０８、２１３）と、
脈拍数記憶手段（１０８、２１３）の出力する脈拍数デ
ータを表示する表示手段（１０９、２１２）と、脈拍数
演算手段（１０７、２０４）と表示手段（１０９、２１
２）に所定のタイミング信号を出力するタイミング信号
発生手段（１０５、２０２）とを有することを特徴とす
る脈拍計。
【請求項２】請求項１記載の脈拍計において、さら
に、現在時刻の時刻データを計数する計時手段（２０
５）と、体動レベル判定手段（２０８）からの制御信号
に基づいて脈拍検出手段（２１１）と脈拍数演算手段
（２０４）の動作・非動作を制御する脈拍検出制御手段
（２０９）と、脈拍検出制御手段（２０９）の出力が脈
拍検出を許可している時に脈拍数演算手段（２０４）の
出力する脈拍データと計時手段（２０５）の時刻データ
とを脈拍数記憶手段（２１３）に記憶させる脈拍数記憶
制御手段（２１０）と、脈拍数記憶手段（２１３）の記
憶内容を読み出すためのアドレスを制御する読み出し制
御手段（２１５）と、読み出し制御手段（２１５）を任
意のタイミングで制御する入力手段（２１４）と、脈拍
数記憶手段（２１０）のデータと計時手段（２０５）の
時刻データを表示する表示手段（２１２）と、所定の間
隔で間欠的に体動検出手段（２０６）とＡ／Ｄ変換手段
（２０７）を動作させる加速度検出・Ａ／Ｄ変換制御手
段（２０３）と、所定のタイミング信号を加速度検出・
Ａ／Ｄ変換制御手段（２０３）と脈拍数演算手段（２０
４）と計時手段（２０５）と表示手段（２１２）へ出力
するタイミング発生手段（２０２）とを有する脈拍計。
【請求項３】請求項２記載の脈拍計において、さら
に、所定の脈拍数の参照推移パターンを記憶するパター
ン記憶手段（７１６）と、計測により脈拍数記憶手段
（７１３）に記憶された脈拍数の実測推移パターンをパ
ターン記憶手段（７１６）に記憶された参照推移パター
ンと比較するパターン比較手段（７１７）と、パターン
比較手段（７１７）の比較結果から脈拍数の実測推移パ
ターンの特性を判定する比較結果判定手段（７１８）と
を備えた脈拍計。
【請求項４】請求項２記載の脈拍計において、さら
に、体動レベル判定手段（８０８）の出力が脈拍計測不
能の時のＡ／Ｄ変換手段（８０７）の出力信号を記憶す
る体動レベル記憶手段（８１６）と、体動レベル記憶手
段（８１６）に記憶された体動レベルデータと脈拍数記
憶手段（８１３）に記憶された脈拍数データとから、脈
拍計測が不能の期間中の脈拍数データを推定する脈拍数
推定手段（８１７）とを備えた脈拍計。