JPH035171B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は心拍の周期に同期した心拍音を発生さ
せた後に時間経過に伴つて心拍音の発生周期を変
化させる装置に関し、さらに使用者の好みによつ
て発生周期の変化率を設定可能としたものであ
る。

（従来技術） 従来より、例えば特開昭54−98651号に記載さ
れた様に、脈派検出装置によつて脈波、すなわち
心拍を検出し、この検出信号に対応した心拍音を
発生させる心拍測定装置が公知である。

ところで心拍数は通常状態では１分間に70〜80
回程度であり、睡眠時、精神の弛緩状態では１分
間に50〜60回程度に減少し、逆に興奮時、精神の
緊張状態などでは１分間に90〜100回程度に増加
することが知られており、また一定の音に集中す
るなどして、自己の心拍及び精神状態などをコン
トロールすることができると言われている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の心拍測定装置をさらに発展
させたものであり、その目的は、使用者の精神状
態を無理なくコントロールさせることのできる装
置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するために、心拍の
周期に同期した心拍音を発生した後、時間経過に
伴つて該心拍音の発生周期を使用者の設定した変
化率により変化させることを特徴とする。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。第１図は本発明に係る心拍音発生装置を
アラーム機能付時計に組合せた実施例である。

発振回路２、分周回路４、波形整形回路６、モ
ータ８、輪列１０及び指針表示１２によつて従来
から周知であるアナログ式時計が構成される。目
安機構１４は輪列１０内に組み込まれ、設定時刻
が到来した時に20分程度「Ｈ」となるアラーム開
始信号をアンドゲート１６に供給する。アンドゲ
ート１６は他に鳴り止めスイツチ１８の出力も供
給され、該スイツチ１８が閉状態の時にアラーム
開始信号が発生すると後述する心拍信号発生回路
７０から心拍信号が発音回路１９に供給される。
発音回路１９は心拍信号を心拍音に変換する回路
である。

心拍検出部２０は心拍を検出しかつ第２図に示
した様に、心拍に対応した検出信号を出力ａに出
力する装置であり、例えば光電脈波検出方式によ
るもので、発光ダイオードの発する赤外光を指先
にあて、血流によつて光量の変調された反射光、
透過光をホトトランジスタで検出する。そして心
拍検出部２０の出力ａは波形整形回路２２に供給
され、供給された検出信号は一定パルス幅の方形
波に整形されて出力ｂに出力される。

心拍数記憶回路２４は心拍検出部２０からの検
出信号を一定時間、ここでは１分間カウントしか
つ該カウント値を記憶する回路である。波形整形
回路２２を介した検出信号はアンドゲート２６を
介してカウンタ２８に供給されており、該アンド
ゲート２６が開状態のときにカウンタ２８にて検
出信号すなわち心拍数がカウントされる。アンド
ゲート２６の他方の入力端にはフリツプフロツプ
（以下FFと称す）３０の出力Ｇが供給され、該出
力Ｇが「Ｈ」のときにアンドゲート２６は開状態
になる。なお出力Ｇは心拍検出部２０にも供給さ
れており、出力Ｇが「Ｈ」のときのみ心拍検出部
２０の検出動作を有効とする。またFF３０の出
力Ｈはカウンタ２８のリセツト端子Ｒに供給され
ている。そしてFF３０のセツト端子Ｓには後述
する動作制御回路４８内のオアゲート５４の出力
Ｄが供給され、リセツト端子Ｒにはタイマ回路５
６の出力Ｅを遅延回路３２を介して供給してい
る。さらにラツチ回路３４にはカウンタ２８のカ
ウント値が供給されており、タイマ回路５６の出
力Ｅに単パルスが出力された時のカウント値を記
憶する。

可変発振回路３６は外部操作部材により発振周
波数が可変される回路であり、CR発振器３７、
外部操作部材を兼ねる可変抵抗器３８、CR発振
器３７の発振出力を分周回路３９から構成されて
いる。そして出力信号としては3/4〜1/4Hzの間で
変化するクロツク信号φ₁と、3/60〜1/60Hzの間
で変化するクロツク信号φ₂と、が出力される。

カウント回路４０は心拍数記憶回路２４のカウ
ント動作終了後から可変発振回路３６の出力信号
をカウントする回路である。カウンタ４１はアン
ドゲート４２から供給されるクロツク信号をカウ
ントするものであり、アンドゲート４２には切換
ゲート４４で選択されたクロツク信号と共にFF
４６の出力が供給されている。切換ゲート４４
には可変発振回路３６内の分周回路３９からのク
ロツク信号φ₁及びφ₂とが供給され、切換制御端
には出力Ｂが供給されている。そして出力Ｂが
「Ｈ」であればクロツク信号φ₁を、「Ｌ」であれ
ばクロツク信号φ₂を選択出力する。

動作制御回路４８は前記心拍数記憶回路２４及
びカウント回路４０の動作を制御するための制御
信号を出力する回路である。ワンシヨツト回路５
０及び５２から発生する単パルスは共にオアゲー
ト５４に供給され、該オアゲート５４の出力Ｄに
発生する単パルスは心拍数のカウントを開始させ
るための制御信号として前述の様にFF３０のセ
ツト端子Ｓに供給される。また上記出力Ｄに発生
する単パルスはタイマ回路５６の動作を開始さ
せ、１分経過後に出力Ｅに再び単パルスを発生さ
せる。この出力Ｅに発生する単パルスは前述の様
にカウンタ２８のカウント値をラツチ回路３４に
記憶させるため、心拍数のカウントを終了させる
ため、さらにはカウント回路４０でのカウント動
作を開始させるための制御信号としてラツチ回路
３４のプリセツト端、遅延回路３２及びFF４６
のセツト端子Ｓに供給される。そしてワンシヨツ
ト回路５０には出力Ａが、ワンシヨツト回路５２
には出力Ｂがそれぞれ供給されている。

またオアゲート５８には出力Ａを反転して供給
しており、該オアゲート５８の出力Ｃはカウンタ
４１をリセツトするための制御信号としてカウン
タ４１のリセツト端子Ｒに供給している。このオ
アゲート５８には後述するタイマ回路６０の出力
Ｌも供給されている。

さらに比較回路６２は後述する演算回路６８か
らの出力信号とエンコーダ６４のコード信号とを
比較する回路であり、出力Ｂが「Ｈ」の場合には
エンコーダ６４からのコード信号の値により演算
回路６８からの出力信号の値が大きくなつた時に
単パルスを出力Ｋに発生し、出力Ｂが「Ｌ」の場
合には逆に小さくなつた時に単パルスを出力Ｋに
発生する。そして本実施例では、エンコーダ６４
のコード信号は出力Ｂが「Ｈ」であれば「80」、
出力Ｂが「Ｌ」であれば「50」になる様に設定さ
れている。そして出力Ｋに発生する単パルスはカ
ウント回路４０のカウント動作を停止させるため
の制御信号としてFF４６のリセツト端子Ｒに供
給されている。また出力Ｋは出力Ｂを反転して供
給されたアンドゲート６６の他方の入力端に供給
されており、出力Ｂが「Ｌ」の場合には出力Ｋに
発生する単パルスによつてタイマ回路６０を動作
させ、１分経過後に出力Ｌに単パルスを発生させ
る。

演算回路６８は心拍数記憶回路２４に記憶され
た心拍数とカウント回路４０のカウント値とを加
算・減算回能な回路であり、出力Ｂが「Ｈ」であ
れば心拍数とカウント値とを加算し、出力Ｂが、
「Ｌ」であれば心拍数からカウント値を減算する。
そして演算回路６８の演算出力は周期設定信号と
して比較回路６２と心拍信号発生回路７０内の分
周比変換器７２に供給されている。

心拍信号発生回路７０は演算回路６８の演算出
力に対応した周期の心拍音を発生するための心拍
信号を発生する回路である。８ビツトで構成され
たプログラマブルカウンタ７４及び８段で構成さ
れた分周回路７６は分周回路４からのクロツク信
号φ₃（32768Hz）を分周するものであり、プログ
ラマブルカウンタ７４の分周比は分周比変換器７
２からの分周比設定信号によつて設定され、分周
回路７６の下位４ビツトの出力がアンドゲート７
８に供給される。分周比変換器７２は周期設定信
号を、該周期設定信号に対応した周期をカウント
するのに必要な分周比を設定するための分周比設
定信号に変換するものであり、両設定信号の関係
は次の関係で表わされる。すなわち周期設定信号
の値をN1、分周比設定信号の値をN2とすれば、
ほぼ N2＝32768Hz／256÷N1／60sec の関係で表わされる。この分周比設定信号は分周
回路４からのクロツク信号φ₄（１／４Hz）によつ
て、すなわち４秒毎にプログラマブルカウンタ７
４にプリセツトされる。上記クロツク信号φ₃，
φ₄はそれぞれアンドゲート８０，８２を介して
クロツク入力端φ、プリセツト端子PEに供給さ
れ、アンドゲート８０，８２にはFF８４の出力
Ｊも供給されている。またFF８４のセツト端子
Ｓには出力Ｅが、リセツト端子Ｒには出力Ｃがそ
れぞれ供給される。

一方アンドゲート７８の出力Ｍには周期設定信
号に対応したデユーテイ比１／16のパルス信号が
発生し、この出力Ｍはさらにアンドゲート８６に
供給される。そしてアンドゲート８６は他に分周
回路４からの可聴周波数信号φ₅（例えば2048Hz））
が供給され、心拍信号が発生される出力Ｎを発音
回路１９に供給している。

以上の様に本実施例は構成されており、以下本
実施例の作用を第３図のタイムチヤートを用いて
説明する。

時刻t₁において、鳴り止めスイツチ１８を閉じ
ると出力Ｃが「Ｌ」となるためカウンタ３８及び
FF８４のリセツトが解除される。またこれと同
時にワンシヨツト回路５０からの単パルスが出力
Ｄに発生し、FF３０がセツトされ出力Ｇが「Ｈ」
に、出力Ｈが「Ｌ」に反転されると共にタイマ回
路５６の動作が開始される。よつて心拍検出部２
０の検出動作が開始され、カウンタ２８にて波形
整形回路２２を介した検出信号のカウントが行わ
れる。

そして時刻t₁から１分経過後の時刻t₂になると
出力Ｅにタイマ回路５６からの単パルスが発生す
るためラツチ回路３４にカウンタ２８のカウント
値、すなわち１分間の心拍数が記憶され、遅延回
路３２を介してFF３０がリセツトされ出力Ｇが
「Ｌ」に、出力Ｈが「Ｈ」に反転される。よつて
心拍検出部２０の検出動作が停止されると共にカ
ウンタ２８がリセツトされる。また時刻t₂におい
ては、出力Ｅに発生する単パルスによつてFF４
６をセツトしてカウント回路４０の動作を開始さ
せると共にFF８４をセツトして心拍信号発生回
路７０の動作を開始させる。すなわちカウント回
路４０においては出力Ｉが「Ｈ」に反転してカウ
ンタ４１のカウント動作が可能となり、この時出
力Ｂは「Ｌ」であるためクロツク信号φ₂のカウ
ントが行なわれる。

一方心拍信号発生回路７０においては出力Ｊが
「Ｈ」に反転してプログラマブルカウンタ７４の
動作が行なわれる。時刻t₂においては、カウンタ
４１のカウント値が「０」であるのでラツチ回路
３４に記憶された心拍数（例えば「70」）がその
まま周期設定信号として分周比変換器７２に供給
される。従つてプログラマブルカウンタ７４には
「110」の分周比がプリセツトされ、これはよつて
出力Ｍには約0.86秒周期のパルス信号が発生す
る。この結果出力Ｎには同様に0.86秒周期で心拍
信号が発生し、これが発音回路１９にて心拍音に
変換される。

ところで演算回路６８は、出力Ｂが「Ｌ」であ
るためラツチ回路３４の心拍数からカウンタ４１
のカウント値を減算する様に作用し、例えばクロ
ツク信号φ₂が1/30Hzに設定されていれば、分周
比設定信号の値は30秒毎に大きくなつていくこと
になる。さらにプログラマブルカウンタ７４は４
秒毎にププリセツト動作を行なうため、分周比が
大きくなれば出力Ｍに発生するパルス信号の発生
周期が長くなり、同様に心拍音の発生周期も長く
なつていく。例えば時刻t₂より５分経過した後で
はカウンタ４１のカウント値は「10」となつてお
り、周期設定信号は「60」、分周比設定信号は
「128」となるため出力Ｍに発生するパルス信号の
周期は１秒となり、同様に心拍音の発生周期も１
秒となる。以下同様に心拍音の発生周期は徐々に
長くなることが理解される。

また可変抵抗器３８の操作によりクロツク信号
φ₂の発生周波数を可変でき、該周波数を低くす
ればカウンタ４１のカウント動作が遅くなるため
心拍音の発生周期が長くなつていく変化率が小さ
くなり、該周波数を高くすれば逆に変化率が大き
くなることが容易に理解される。

そして時刻t₃において、周期設定信号がエンコ
ーダ６４からの信号、ここでは出力Ｂが「Ｌ」で
あるため「50」より小さくなると、出力Ｋに単パ
ルスが発生してFF４６がリセツトされ、出力Ｉ
が「Ｌ」に反転されるためカインタ４１のカウン
ト動作が停止される。と同時にアンドゲート６６
が開状態であるためタイマ回路６０の動作が開始
されタイマ回路６０の動作が行なわれている期間
は同じ周期で心拍音が発生される。そして時刻t₃
から１分経過した時刻t₄になると、出力Ｌに発生
するタイマ回路６０からの単パルスが出力Ｃに発
生し、FF８４がリセツトされて心拍信号発生回
路７０の動作が停止されるため心拍音の発生も停
止される。また同時にカウンタ４１のカウント値
もクリアされる。

一方時刻t₅において設定時刻が到来すると、目
安機構１４からのアラーム開始信号によつて出力
Ｂが「Ｈ」となり、出力Ｄにワンシヨツト回路５
２からの単パルスが発生する。従つて時刻t₁〜時
刻t₂での動作と同様に、１分間の心拍数がカウン
トされ、ラツチ回路３４に記憶される。そして時
刻t₆において、出力Ｅに発生した単パルスによつ
て時刻t₂の時と同様にカウント回路４０及び心拍
信号発生回路７０の動作が開始される。ラツチ回
路３４に記憶された心拍数が、例えば「50」であ
るとすれば、時刻t₆においては分周比設定信号が
「154」となるため出力Ｍには約1.2秒周期のパル
ス信号が発生する。またこの時出力Ｂは「Ｈ」で
あるためカウンタ４１にはクロツク信号φ₁が供
給され、演算回路６８は、ラツチ回路３４に記憶
された心拍数とカウンタ４１のカウント値を加算
するように作用する。そして、例えばクロツク信
号φ₁が1/2Hzに設定されているとすれば、分周比
設定信号の値は２秒毎に小さくなつていくことに
なる。さらにプログラマブルカウンタ７４は４秒
毎にプリセツト動作を行なうため、分周比が小さ
くなれば出力Ｍに発生するパルス信号及び心拍音
の発生周期が短かくなつて行く。例えば時刻t₆よ
り30秒経過した後ではカウンタ３８のカウント値
は「15」となつており、周期設定信号は「65」、
分周比設定信号は「118」となるため出力Ｍに発
生するパルス信号の周期は約0.92秒となり、同様
に心拍音の発生周期も約0.92秒となる。以下同様
に心拍音の発生周期は徐々に短かくなることが理
解される。

無論可変抵抗器３８の操作によりクロツク信号
φ₁の発生周波数を低くすればカウンタ４１のカ
ウント動作が遅くなるため心拍音の発生周期が短
かくなる変化率が小さくなり、発生周波数を高く
すれば逆に変化率が大きくなる。

そして時刻t₇において、周期設定信号がエンコ
ーダ６４からの信号、ここでは出力Ｂが「Ｈ」で
あるため「80」より大きくなると、出力Ｋに単パ
ルスが発生してFF４１がリセツトされ、出力Ｉ
が「Ｌ」に反転されるためカウンタ４１のカウン
ト動作が停止される。よつて以後周期設定信号は
変らないため、心拍音の発生周期も一定のまま保
持される。そして時刻t₈において鳴り止めスイツ
チ１８を開くと出力Ｃが「Ｈ」となり、FF８４
がリセツトされて心拍信号発生回路７０の動作が
停止されるため心拍音の発生も停止される。また
同時にカウンタ４１もリセツトされる。

（発明の効果） この様に本実施例によれば、本発明に係る心拍
音発生装置をアラーム機能付時計に組合せ、アラ
ームをセツトした後には心拍の周期に同期した心
拍音を発生した後時間経過に伴つて心拍音の発生
周期を長くすることにより、使用者の心拍を徐々
に少なくして精神状態を弛緩させる様に作用する
ため、使用者に心地良い眠気を誘うことができ
る。また設定時刻が到来した時には心拍の周期に
同期した心拍音を発生した後時間経過に伴つて心
拍音の発生周期を短かくすることにより、使用者
の心拍を徐々に多くして精神状態を通常の状態に
させる様に作用するため快適な目覚めを誘うこと
ができる。

さらに本実施例においては、外部操作部材を兼
ねる可変抵抗器３８の操作によつて心拍音の発生
周期を長くする変化率及び短かくする変化率を自
由に設定できるため、心拍の個人差や使用時の体
調などに合わせて精神状態をコントロールするこ
とができる。

なお本発明に係る心拍音発生装置では、鳴り止
めスイツチ１８の代わりに外部スイツチを設けて
独立に動作させても良いし、可変発振回路３６に
おいてはCR発振器３７の発振周波数を可変抵抗
器３８によつてクロツク信号φ₁及びφ₂を可変し
たが、プログラマブル分周器を用いて分周比を外
部より設定する構成としても良い。

以上の説明の様に本発明によれば、心拍の周期
に同期した心拍音を発生させ、さらに該心拍音の
発生周期を時間経過に伴ない、しかも使用者の設
定した変化率によつて変化させることにより、精
神状態を徐々に弛緩させたり、緊張させたり、あ
るいは通常状態に近づけることができ、使用者の
精神状態を無理なくコントロールすることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る心拍音発生装置を適用し
たアラーム機能付時計を示すブロツク回路図。第
２図、第３図は第１図の動作を示すタイムチヤー
ト。 １４……目安機構、１６……アンドゲート、１
８……鳴り止めスイツチ、１９……発音回路、２
０……心拍検出部、２４……心拍数記憶回路、３
６……可変発振回路、４０……カウント回路、４
８……動作制御回路、６８……演算回路、７０…
…心拍信号発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 心拍を検出してその検出信号を出力する心拍
   検出部と、該検出信号を心拍信号として音に変換
   する発音回路と、 を有する心拍音発生装置において、 少なくとも２種の外部信号を入力し、第１の外
   部信号の入力または第１の外部信号が入力されて
   いるときには第２の外部信号の入力に応答して動
   作開始信号を出力し、第２の外部信号に応答して
   予め設定された所定時間あたりの心拍数の上限ま
   たは下限の設定値を可変させるとともに前記心拍
   信号の所定時間あたりの心拍数が該上限または下
   限の設定値より大きくまたは小さくなつたときに
   は動作終了信号を出力する動作制御回路と、前記
   動作開始信号を受けてから一定時間前記検出信号
   をカウントして初期心拍数として記憶する心拍数
   記憶回路と、出力周波数を任意に可変出来る可変
   発振回路と、前記心拍数記憶回路のカウント動作
   終了後から前記動作終了信号発生時まで前記可変
   発振回路の基準信号をカウントするカウント回路
   と、前記初期心拍数と前記カウント回路のカウン
   ト値とを前記第２の外部信号に応答して一定時間
   毎に加算または減算する演算回路と、前記基準信
   号の周期毎に前記演算回路の演算した所定時間あ
   たりの心拍数に対応した周期の心拍信号を前記発
   音回路に出力する心拍信号発生回路と、 を設けたことを特徴とする心拍音発生装置。