JPH035172B2 - - 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、さらに使用者の心拍数の変
化に対応して心拍音の発生周期を変化させるもの
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、心拍音の発
生周期を所定量だけ変化させ、その後は使用者の
心拍の周期が一致する毎に心拍音の発生周期を所
定量だけ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
８２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。

心拍検出回路２０は心拍を検出しかつ該心拍に
対応した検出信号を発生するものであり、心拍検
出部２２及び波形整形回路２４から構成される。
心拍検出部２２は、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。そして波
形整形回路２４は心拍検出部２２からの信号を一
定パルス幅の方形波に整形し、検出信号として出
力する。これらの出力波形を第２図に示す。

心拍測定回路２６は上述の検出信号が一定数出
力される毎に該検出信号の周期を測定し、該周期
より１分間に発生する心拍数を得るものである。
カウンタ２８には出力Ｂに出力される検出信号が
供給され、一定数（例えば「４」）をカウントす
ると、桁上げ信号によりフリツプフロツプ（以下
FFと称す）３０の出力を反転させる。このFF３
０の出力Ｌは分周回路４からのクロツク信号φ₃
（10KHz）と共にアンドゲート３２に供給されて
おり、もし出力Ｌが「Ｈ」であればクロツク信号
φ₃が周期カウンタ３４に供給されることになる。
そしてFF３０の出力は検出信号が４回出力され
る毎に反転するため、周期カウンタ３４は検出信
号が４回出力された期間だけ基準信号φ₃をカウ
ントすることになり、このカウント値が検出信号
が４回出力されるのにかかる時間を表わすことに
なる。そして演算回路３６が上記周期カウンタ３
４の出力信号から１回の心拍に要する時間を求
め、さらにこれを１分間に発生する心拍数に換算
する。

初期値設定回路４２は心拍測定回路２６からの
最初の心拍数を記憶する回路であり、アンドゲー
ト４４の出力が立ち上がつた時に演算回路３６の
出力信号がラツチ回路４６に記憶される。すなわ
ちアンドゲート４４にはFF３０の出力Ｍと本装
置の動作開始時から10秒間セツト状態となるFF
４８の出力Ｎとが供給されており、動作開始後最
初に出力Ｍが「Ｈ」に反転した時に演算回路３６
の出力信号がラツチ回路４６に記憶される。

カウント回路５０は初期値設定回路４２の記憶
動作後にカウント動作を開始する回路である。カ
ウンタ５２はアンドゲート５４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５４には切換ゲート５６で選択されたクロツ
ク信号と共にFF５８の出力Ｐが供給されている。
切換ゲート５６には分周回路４からのクロツク信
号φ₁（１／４Hz）とクロツク信号φ₂（１Hz）とが
供給され、切換制御端には出力Ｄが供給されてい
る。そして出力Ｄ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６０は前記心拍測定回路２６、初
期値設定回路４２及びカウント回路５０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６２及び６４から発生する単パ
ルスは共にオアゲート６６に供給され、該オアゲ
ート６６の出力Ｆ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FF
３８及び４８のセツト端子Ｓとに供給される。

ここでFF３８の出力Ｊが「Ｈ」、出力Ｋが
「Ｌ」となり、心拍検出回路２０の検出動作が開
始されると共に心拍測定回路２６の測定動作も開
始される。さらにFF４８の出力Ｎが「Ｈ」とな
り、アンドゲート４４を開状態とする。

また上記出力Ｆに発生する単パルスはタイマ回
路６８の動作を促し、10秒経過後に再び単パルス
を出力Ｇに発生する。この出力ＧはFF４８のリ
セツト端子ＲとFF５８のセツト端子Ｓとに供給
され、FF４８の出力Ｎを「Ｌ」としてアンドゲ
ート４４を閉じ、FF５８の出力Ｐを「Ｈ」とし
てカウント回路５０のカウント動作を開始させ
る。そしてワンシヨツト回路６２には出力Ｃが、
ワンシヨツト回路６４には出力Ｄがそれぞれ供給
されている。

またオアゲート７０には出力Ｃを反転して供給
しており、該オアゲート７０の出力Ｅはカウンタ
５２をリセツトするための制御信号としてカウン
タ５２のリセツト端子Ｒと、心拍検出回路２０及
び心拍測定回路２６の動作を停止するための制御
信号としてFF３８のリセツト端子Ｒと、に供給
されている。

さらに比較回路７２は後述する演算回路８０か
らの出力信号とエンコーダ７４のコード信号とを
比較する回路であり、出力Ｄが「Ｈ」の場合には
エンコーダ７４からのコード信号の値により演算
回路８０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Ｈに発生し、出力Ｄが「Ｌ」の場
合には逆に小さくなつた時に単パルスを出力Ｈに
発生する。そして本実施例では、エンコーダ７４
のコード信号は出力Ｄが「Ｈ」であれば「80」、
出力Ｄが「Ｌ」であれば「50」になる様に設定さ
れている。そして出力Ｈに発生する単パルスはカ
ウント回路５０のカウント動作を停止させるため
の制御信号としてFF５８のリセツト端子Ｒに供
給されている。また出力Ｈは出力Ｄを反転して供
給されたアンドゲート７６の他方の入力端に供給
されており、出力Ｄが「Ｌ」の場合には出力Ｈに
発生する単パルスによつてタイマ回路７８を動作
させ、１分経過後に出力Ｉに単パルスを発生して
オアゲート７０に該単パルスを供給する。

演算回路８０は初期値設定回路４２に記憶され
た心拍数とカウント回路５０のカウント値とを加
算・減算可能な回路であり、出力Ｄが「Ｈ」であ
れば心拍数とカウント値とを加算し、出力Ｄ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８０の演算値は比較回路７２と心
拍信号発生回路８２内の分周比変換器８４に供給
されている。

心拍信号発生回路８２は演算回路８０の演算値
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８６及び８段で構成され
た分周回路８８は分周回路４からのクロツク信号
φ₄（32768Hz）を分周するものであり、プログラ
マブルカウンタ８６の分周比は分周比変換器８４
からの分周比設定信号によつて設定され、分周回
路８８の下位４ビツトの出力がアンドゲート９０
に供給される。分周比変換器８４は演算回路８０
の演算値を、該演算値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、両者の関係は次の
関係で表わされる。すなわち演算値の値を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。

FF９２は心拍信号発生回路８２の動作を開始
あるいは終了させるもので、セツト端子Ｓには出
力Ｇが、リセツト端子Ｒには出力Ｅが供給されて
いる。そして該FF９２の出力Ｒはプログラマブ
ルカウンタ８６のリセツト端子Ｒに、出力Ｑはク
ロツク信号φ₄と共にアンドゲート９４を介して
プログラマブルカウンタ８６のクロツク入力φに
供給されている。

一方アンドゲート９０の出力には周期設定信号
に対応したデユーテイ比１／16のパルス信号が発
生し、この出力はさらにアンドゲート９６に供給
される。そしてアンドゲート９６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Ｓを発音回路
１９に供給している。

そして追従監視回路９８は演算回路８０からの
演算値と心拍測定回路２６からの心拍数とを比較
して不一致の場合にはカウント回路５０のカウン
ト動作を一致するまで停止させる回路である。ラ
ツチ回路１００は出力Ｍが「Ｈ」立ち上がる毎に
演算回路３６からの心拍数を記憶し、該記憶値を
比較回路１０２に供給している。比較回路１０２
には他に演算回路８０からの演算値も供給され、
両者の比較を行なう。そして両者が一致すると出
力Ｔに、不一致後一定時間まで「Ｈ」となる一致
信号を出力し、該出力Ｔを出力Ｄと共にオアゲー
ト１０４に供給し、さらに該オアゲート１０４の
出力Ｕをカウント回路５０内のアンドゲート５４
に供給している。従つて出力Ｄが「Ｈ」の状態で
は出力Ｕも「Ｈ」となるためアンドゲート５４が
常時開状態となつており、このためカウント回路
５０のカウント動作は停止されることはない。し
かし出力Ｄが「Ｌ」の状態では演算回路８０から
の演算値と心拍測定回路２６からの心拍数とが一
致した時の一致信号のみによつて出力Ｕが「Ｈ」
となり、このため上記演算値と心拍数が不一致の
場合はカウント回路５０のカウント動作が停止さ
れることになる。

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、第４図に基づいて説明す
る。

時刻t₁において、鳴り止めスイツチ１８を閉じ
ると出力Ｅが「Ｌ」となるためカウンタ５２、
FF３８及び９２のリセツトが解除され、またワ
ンシヨツト回路６２からの単パルスが出力Ｆに発
生し、FF３８及び４８をセツトする。よつて心
拍検出回路２０及び心拍測定回路２６の動作が開
始される。

時刻t₂において、心拍検出回路２０より所定の
検出信号が出力されると、FF３０の出力Ｌは、
「Ｈ」から「Ｌ」に、出力Ｍは「Ｌ」から「Ｈ」
に反転するため周期カウンタ３４のカウント動作
が停止すると共に、該カウンタ３４のカウント値
に基づいて換算された１分間に発生する心拍数が
ラツチ回路４６及び１００に記憶される。なおこ
の時点ではカウンタ５２のカウント値は「０」で
あるため、演算回路８０からの演算値とラツチ回
路１００からの心拍数は一致し、このため出力Ｔ
及びＵは「Ｈ」となつている。

そして時刻t₁より10秒後である時刻t₃になる
と、タイマ回路６８より出力Ｇに単パルスが出力
されるため、FF４８がリセツトされて以後出力
Ｍが「Ｈ」に立ち上がつてもラツチ回路４６の内
容は変えられない。またFF５８及び９２がセツ
トされるため、カウント回路５０及び心拍信号発
生回路８２の動作が開始される。ここでは出力Ｄ
が「Ｌ」であるためカウンタ５２にはクロツク信
号φ₂が供給される。そしてカウンタ５２にクロ
ツク信号φ₂が供給されると、演算回路８０に演
算値は減算されることになり、このためラツチ回
路１００からの心拍数とは不一致となる。従つて
不一致となつた時から一定時間（例えば１〜２
秒）経過後には、時刻t₄に示す様に、出力Ｔ及び
Ｕが「Ｌ」に反転し、この結果カウント回路５０
のカウント動作は停止されることになる。

また心拍信号発生回路８２では、演算回路８０
の演算値に対応した周期の心拍信号を発生する。
例えば演算値が「70」であるとすれば、これは分
周比変換器８４により「110」に変換されてプロ
グラマブルカウンタ８６にプリセツトされる。従
つて出力Ｓには0.86秒周期の心拍信号が発生さ
れ、この結果同周期にて発音回路１９により心拍
音が発生されることになる。

一方心拍測定回路２６は常時測定動作を行なつ
ており、所定の検出信号が出力される毎にFF３
０の出力を反転し、出力Ｍが「Ｈ」に立ち上がる
毎に最新の心拍数がラツチ回路１００に記憶され
る。そして時刻t₅に示す様に、演算回路８０から
の演算値とラツチ回路１００からの心拍数とが一
致すると、出力Ｔ及びＵが「Ｈ」となつてカウン
ト回路５０のカウント動作が再開される。このた
めカウンタ５２のカウント値は増加し、逆に演算
回路８０からの演算値は減少することになり、再
び心拍数とは不一致となる。従つて出力Ｔ及びＵ
は一定時間後にまた「Ｌ」となつてしまい、この
間カウント回路５０のカウント動作が行なわれる
ことになる。

よつて演算回路８０からの演算値は当然減少し
ており、このため心拍信号発生回路８２から発生
される心拍信号の発生周期は長くなる。例えば演
算値が「60」であるとすれば、プログラマブルカ
ウンタ８６には「128」の分周比が設定され心拍
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。

以下同様に使用者の心拍数が演算回路８０から
の演算値と一致する毎に心拍音の発生周期は長く
なつて行く。

そして時刻t₆において、演算回路８０からの演
算値が「50」以下になると、比較回路７２の出力
Ｈに単パルスが出力されるためFF５８がリセツ
トされてカウント回路５０のカウント動作が停止
される。このため以後は心拍音の発生周期は変化
しない。そして出力Ｈの単パルスによつてタイマ
回路７８の動作も促されており、１分経過後の時
刻t₇においては、FF３８及び９２をリセツトし、
心拍検出動作、心拍測定動作及び心拍音発生動作
を停止し、またカウンタ５２の内容もクリアして
おく。

一方時刻t₈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
Ｄが「Ｈ」となり、出力Ｆにワンシヨツト回路６
４からの単パルスが発生する。従つて時刻t₁〜時
刻t₂における動作と同様にして、初期値設定回路
４２の初期の心拍数が記憶される。なお時刻t₈に
おいては、出力Ｔ及びＵもすでに「Ｈ」となるた
め、以後追従監視回路９８の動作は無効となるこ
とが理解される。

そして時刻t₁₀においては、出力Ｇにタイマ回
路６８からの単パルスが出力され、カウント回路
５０及び心拍信号発生回路８２の動作が開始され
る。時刻t₉において初期値設定回路４２に記憶さ
れた心拍数が、例えば「50」であるとすれば、時
刻t₁₀においては分周比設定信号が「154」となる
ため出力Ｓには約1.2秒周期の心拍信号が発生す
る。またこの時出力Ｄは「Ｈ」であるためカウン
タ５２にはクロツク信号φ₁が供給され、演算回
路８０は初期値設定回路４２に記憶された心拍数
とカウンタ５２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。従つて
プログラマブルカウンタ８６にプリセツトされる
分周比が小さくなれば、出力Ｓに発生する心拍信
号の発生周期及び発音回路１９から発生される心
拍音の発生周期が短かくなつて行く。例えば時刻
t₁₀より30秒経過した後ではカウンタ５２のカウ
ント値は「15」となつており、演算回路８０から
の演算値は「65」、分周比設定信号「118」となる
ため出力Ｓ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。

そして時刻t₁₁において、演算回路８０からの
演算値が「80」以上になると、比比較回路７２の
出力Ｈに単パルスが出力されるためFF５８がリ
セツトされてカウント回路５０のカウント動作が
停止される。このため以後は心拍音の発生周期は
変化しない。

そして時刻t₁₂において、鳴り止めスイツチ１
８を開くと出力Ｅが「Ｈ」となるためFF３８及
び９２がリセツトされ、心拍検出動作、心拍測定
動作及び心拍音発生動作が停止され、またカウン
タ５２の内容もクリアする。

（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使用者の心拍のよりも若
干周期の長い心拍音を発生させ、該心拍音の周期
に使用者の心拍が追従した時に再び心拍音の周期
を若干長くすることにより、使用者の心拍を無理
なく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状の
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。

なお本実施例では設定時刻到来時には追従監視
回路９８の動作を無効としたが、この動作を有効
とすることは無論可能であり、出力Ｔを直接アン
ドゲート５４に供給すればよい。

以上の説明の様に本発明によれば、使用者の心
拍を徐々に、しかも確実に変えさせることがで
き、しいては使用者の精神状態を無理なく弛緩さ
せたり、緊張させたりすることができる。

【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図及び第４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……心拍検出回路、２６……心拍測定回路、４
２……初期値設定回路、６０……動作制御回路、
８０……演算回路、８２……心拍信号発生回路、
９８……追従監視回路。

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
   検出回路と、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、 前記検出信号に基づいて所定時間あたりの心拍
   数を測定する心拍測定回路と、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、前記動作開始信号に応
   答して前記心拍測定回路からの心拍周期を初期値
   として記憶する初期値設定回路と、前記初期値設
   定回路の記憶動作後から前記動作終了信号発生時
   まで基準信号をカウントするカウント回路と、前
   記初期値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、を有し、さらに前記演算した所定時間あたり
   の心拍数と前記心拍測定回路の出力する所定時間
   あたりの心拍数とが一致したときに前記カウンタ
   回路を動作させる一致信号を出力する追従監視回
   路と、 を設けたことを特徴とする心拍音発生装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、動作制御回
   路は動作終了信号発生の一定時間後に停止信号を
   出力し、該停止信号に応答して心拍信号発生回路
   は発音回路への心拍信号の出力を停止することを
   特徴とする心拍音発生装置。