JPH035173B2 - - 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が予
め設定した値になつた後には自動的に心拍音の発
生動作を停止させるものである。

（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。

従つてこの様な入装置を眠時等に使用すれば、
容易に緊張を解くことができるため、心地良く眠
らせることができる。

（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して、例えば入眠時等
に使用者の緊張を解いて心地良く眠らせ、さらに
使用者には眠つた後に装置の動作を停止させる様
な余計な必配を無くすことである。

（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
生周期を徐々に変化させ、この心拍音の発生周期
が予め設定した値以下になつた後には自動的に該
心拍音の発生動作を停止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。

心拍検出部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Ｎ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Ｎ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Ｑ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Ｏと本
装置の動作開始時から10秒間セツト状態となる
FF４８の出力Ｐとが供給されており、動作開始
後最初に出力Ｏ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
ウント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Ｒが供給されている。
切換ゲート５６には分周回路５９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、カウント回路５０及び後述す
る心拍信号発生回路８２の動作制御するための制
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FF３８及び４８のセ
ツト端子Ｓに供給される。

ここでFF３８の出力Ｌが「Ｈ」、出力Ｍ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Ｐ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Ｐを「Ｌ」としてアンドゲ
ート４４を閉じ、FF５８の出力Ｒ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FF７５のセツト端子Ｓにも供給
されている。このFF７５は演算回路８０からの
演算値が予め設定した値になつたことを記憶する
もので、その出力Ｉを反転された出力Ｄと共にア
ンドゲート７６に供給している。さらにこのアン
ドゲート７６には後述する追従監視回路９８から
の出力Ｖが供給されており、アンドゲート７６が
開状態であつて出力Ｖに単パルスが発生すると出
力Ｊにも単パルスが発生する。そして出力Ｊに単
パルスが発生すると、タイマ回路７８の動作が促
されて１分経過後に出力Ｋに単パルスを発生して
オアンドゲート７０に該単パルスを供給し、また
FF７５をリセツトする。

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・減算回能な回路であり、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、心
拍信号発生回路８２内の分周比変換器８４及び追
従監視回路９８内の比較回路１０２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Ｔはプログラマブ
ルカウンタ８６のリセツト端子Ｒに、出力Ｓ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Ｕ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
して一致した時に一致信号を出力Ｖに発生する。
ラツチ回路１００は出力Ｏが「Ｈ」に立ち上がる
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１
０２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Ｖに不一致信号としての単パルスを発生
し、前述のアンドゲート７６に供給する。

本実施例においては、前述の動作制御回路６０
及び追従監視回路９８によつ心拍音停止回路を構
成している。

以上の様に本実施例は構成されており、以下作
用を第３，４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Ｎは、
「Ｈ」から「Ｌ」に、出力Ｏ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。

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
Ｏ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る。

そして心拍信号発生回路８２では、演算回路８
０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。

無論カウント回路５０でのカウント動作は継続
されるため演算回路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。

以下同様に時間経過に伴つて心拍音の発生周期
は長くなつて行くことが理解される。

一方心拍測定回路２６は常時測定動作を行つて
おり、所定の検出信号が出力される毎にFF３０
の出力を反転し、出力Ｏ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t₄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、以後心拍音の発生周期は変化しなくなる。
と同時にFF７５がセツトされて出力Ｉが「Ｈ」
となるためアンドゲート７６が開状態となる。そ
の後時刻t₅において、心拍測定回路２６からの心
拍数と演算回路８０からの演算値とが一致すると
追従監視回路９８がこれを検出して出力Ｖに単パ
ルスを発生する。従つて開状態となつているアン
ドゲート７６を介して出力Ｊにも単パルスが発生
し、このためFF７５をリセツトすると共にタイ
マ回路７８の動作に促される。そして１分経過後
の時刻t₆になると、出力Ｋに発生する単パルスが
オアゲート７０を介して出力Ｅに発生し、FF３
８及び９２がリセツトされて心拍検出動作、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の内容もクリアされる。

一方時刻t₇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。そして時刻t₉
になると、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t₈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
t₉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５
２にはクロツク信号φ₁が供給され、演算回路８
０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t₉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」、分周比設定信号は「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t₁₀において、演算回路８０からの
演算値が「80」以上になると、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。

そして時刻t₁₁においては、鳴り止めスイツチ
１８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の内容もクリアされ。

（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を発生
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
と共に心拍音の発生周期に対応した演算値が予め
設定した値まで減少した後、特に本実施例では使
用者の心拍数が上記演算値と一致して使用者の精
神状態が完全に弛緩したことを感知した後に心拍
音発生動作を自動的に停止するため、確実に精神
状態を弛緩させることができるし、またせつかく
弛緩状態になつた使用者に心拍音発生動作を停止
しなければならない、という様な心配をかけさせ
ることが無く、従つて使用者を安心して入眠させ
ることが可能である。

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。

なお本実施例では本装置をアラーム時計に組込
んだものを説明したが、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る
ことは無論可能である。

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
とが可能であると共に、入眠時の際には使用者の
精神状態が弛緩した後に自動的に心拍音発生動作
を停止するため、使用者に余計な必配をかけさせ
ることを無くし、安心して眠らせることが可能で
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、該心拍数と前記心
   拍信号の所定時間あたりの心拍数が一致したとき
   に一致信号を出力する追従監視回路と、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
   信号を出力し、該動作終了信号発生後に前記一致
   信号を受けた時には停止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心拍測定回
   路からの所定時間あたりの心拍数を初期値として
   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とともに前記停止信号に
   応答して該心拍信号の出力を停止する心拍信号発
   生回路と、 を設けたことを特徴とする心拍音発生装置。