JPH06154177A - 脈拍計 - Google Patents
脈拍計Info
- Publication number
- JPH06154177A JPH06154177A JP4315299A JP31529992A JPH06154177A JP H06154177 A JPH06154177 A JP H06154177A JP 4315299 A JP4315299 A JP 4315299A JP 31529992 A JP31529992 A JP 31529992A JP H06154177 A JPH06154177 A JP H06154177A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- receiving element
- pulse
- light
- emitting element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 運動中の脈拍数計測を正確に行うことができ
るものとする。 【構成】 間隔が可変とされた挟着部材１１，１２に発
光素子２１と受光素子２２とを対向配置して挟着部材で
挟む人体部分における吸光量変動から脈拍を検出する脈
拍計において、発光素子２１と受光素子２２との間の距
離を測定する計測手段２３，２４と、この計測手段によ
って検出される距離に応じて上記受光素子による受光量
を補正する補正手段とを設けて、耳たぶのような人体の
脈拍計測部分の厚み変動による発光素子２１と受光素子
２２との間の間隔変化による影響を無くす。
るものとする。 【構成】 間隔が可変とされた挟着部材１１，１２に発
光素子２１と受光素子２２とを対向配置して挟着部材で
挟む人体部分における吸光量変動から脈拍を検出する脈
拍計において、発光素子２１と受光素子２２との間の距
離を測定する計測手段２３，２４と、この計測手段によ
って検出される距離に応じて上記受光素子による受光量
を補正する補正手段とを設けて、耳たぶのような人体の
脈拍計測部分の厚み変動による発光素子２１と受光素子
２２との間の間隔変化による影響を無くす。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は脈拍計、殊に自転車エル
ゴメータやトレッドミルなどの脈拍を計測しながら一定
の運動を行う際の脈拍測定用の脈拍計に関するものであ
る。
ゴメータやトレッドミルなどの脈拍を計測しながら一定
の運動を行う際の脈拍測定用の脈拍計に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】自転車エルゴメータは、図４に示すよう
に、ハンドル３０とサドル３１とペダル３２、ペダル３
２に所定負荷を加える負荷機構部３３、そしてコントロ
ーラ３４で構成されており、コントローラ３４には運動
者の脈拍を測定するための脈拍計１が接続され、脈拍数
に応じて運動の負荷を増減したり、計測された脈拍数と
消費カロリーとから最大酸素摂取量を推定したりするも
のであるが、ここで用いられる脈拍計１は、図５に示す
ように、軸１０で枢着された一対の挟着部材１１，１２
に、発光素子２１と受光素子２２とを対向配置したもの
として構成されており、挟着部材１１，１２によって運
動者の耳たぶを挟むようにして運動者に装着され、発光
素子２１から出力されて耳たぶを通じて受光素子２２に
入る４０００〜１００００Åの波長の光の血液中のヘモ
グロビンによる吸光量の変動により、脈拍を検出して脈
拍数を計測するようになっている。透過光量が脈拍と同
期して増減し、これに伴って受光素子２２に流れる電流
が増減することを利用しているものであり、これを図１
０に示すように、受光素子２２に直列に接続された抵抗
Ｒによって電流変化を電圧変化Ｖｓとしてとらえて、ハ
イパスフィルター３２によるノイズカット，ピークホー
ルド回路３４による脈拍信号の生成、アンプ３５による
増幅、コンパレータ３６によるパルス化を行い、マイク
ロコンピュータ３３でパルス間隔を測定することで脈拍
数を計算する。
に、ハンドル３０とサドル３１とペダル３２、ペダル３
２に所定負荷を加える負荷機構部３３、そしてコントロ
ーラ３４で構成されており、コントローラ３４には運動
者の脈拍を測定するための脈拍計１が接続され、脈拍数
に応じて運動の負荷を増減したり、計測された脈拍数と
消費カロリーとから最大酸素摂取量を推定したりするも
のであるが、ここで用いられる脈拍計１は、図５に示す
ように、軸１０で枢着された一対の挟着部材１１，１２
に、発光素子２１と受光素子２２とを対向配置したもの
として構成されており、挟着部材１１，１２によって運
動者の耳たぶを挟むようにして運動者に装着され、発光
素子２１から出力されて耳たぶを通じて受光素子２２に
入る４０００〜１００００Åの波長の光の血液中のヘモ
グロビンによる吸光量の変動により、脈拍を検出して脈
拍数を計測するようになっている。透過光量が脈拍と同
期して増減し、これに伴って受光素子２２に流れる電流
が増減することを利用しているものであり、これを図１
０に示すように、受光素子２２に直列に接続された抵抗
Ｒによって電流変化を電圧変化Ｖｓとしてとらえて、ハ
イパスフィルター３２によるノイズカット，ピークホー
ルド回路３４による脈拍信号の生成、アンプ３５による
増幅、コンパレータ３６によるパルス化を行い、マイク
ロコンピュータ３３でパルス間隔を測定することで脈拍
数を計算する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここにおいて、この種
の脈拍計では、静止状態の時にはきれいな脈拍パルスを
得ることができて、脈拍数も正確に計測することができ
るが、運動中には脈拍の周波数とほぼ同じ周波数のノイ
ズが生じて、これが原因で正確な脈拍数の計測ができな
いことがあった。
の脈拍計では、静止状態の時にはきれいな脈拍パルスを
得ることができて、脈拍数も正確に計測することができ
るが、運動中には脈拍の周波数とほぼ同じ周波数のノイ
ズが生じて、これが原因で正確な脈拍数の計測ができな
いことがあった。
【０００４】この原因として、耳たぶの揺れによる血管
の動きでスムーズな血流が乱されることが考えられる
が、これよりも重大な原因として、次の点が明らかにな
った。すなわち、運動中の体動によって、図１１(a)に
示す静止状態に対し、図１１(b)に示すように、耳たぶ
９における挟着部材１１，１２で挟まれる部分が太くな
ったり、図１１(c)に示すように細くなったりする状態
がランダムに生じるものであり、これが原因で発光素子
２１と受光素子２２との間隔が常に変動してしまう。こ
こにおいて、発光素子２１から受光素子２２に至る光量
は、図１２(a)に示すように、その間の距離の二乗に比
例することから、受光素子２２で受光される光量は、上
記ヘモグロビンによる吸光量以外に、この距離の影響も
受けてしまうものであり、静止状態では図１２(b)中の
レベルＬ１であるにもかかわらず、耳たぶ９が太くなっ
た時には、レベルＬ２に下がり、耳たぶ９が細くなった
時にはレベルＬ３まであがってしまう。この耳たぶ９の
厚み変動が、脈拍の周波数とほぼ同じ周波数のノイズの
原因になっていると考えられるものであり、この耳たぶ
９の厚み変動の影響が、本来ならば１拍の脈拍である期
間内に、脈拍パルスが２個生じて脈拍２拍として測定さ
れたり、脈拍パルスが打ち消されて脈拍として測定され
なかったりするのである。
の動きでスムーズな血流が乱されることが考えられる
が、これよりも重大な原因として、次の点が明らかにな
った。すなわち、運動中の体動によって、図１１(a)に
示す静止状態に対し、図１１(b)に示すように、耳たぶ
９における挟着部材１１，１２で挟まれる部分が太くな
ったり、図１１(c)に示すように細くなったりする状態
がランダムに生じるものであり、これが原因で発光素子
２１と受光素子２２との間隔が常に変動してしまう。こ
こにおいて、発光素子２１から受光素子２２に至る光量
は、図１２(a)に示すように、その間の距離の二乗に比
例することから、受光素子２２で受光される光量は、上
記ヘモグロビンによる吸光量以外に、この距離の影響も
受けてしまうものであり、静止状態では図１２(b)中の
レベルＬ１であるにもかかわらず、耳たぶ９が太くなっ
た時には、レベルＬ２に下がり、耳たぶ９が細くなった
時にはレベルＬ３まであがってしまう。この耳たぶ９の
厚み変動が、脈拍の周波数とほぼ同じ周波数のノイズの
原因になっていると考えられるものであり、この耳たぶ
９の厚み変動の影響が、本来ならば１拍の脈拍である期
間内に、脈拍パルスが２個生じて脈拍２拍として測定さ
れたり、脈拍パルスが打ち消されて脈拍として測定され
なかったりするのである。
【０００５】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは運動中の脈拍数計測を
正確に行うことができる脈拍計を提供するにある。
であり、その目的とするところは運動中の脈拍数計測を
正確に行うことができる脈拍計を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、間隔
が可変とされた挟着部材に発光素子と受光素子とを対向
配置して挟着部材で挟む人体部分における吸光量変動か
ら脈拍を検出する脈拍計において、発光素子と受光素子
との間の距離を測定する計測手段と、この計測手段によ
って検出される距離に応じて上記受光素子による受光量
を補正する補正手段とを備えていることに特徴を有して
いる。
が可変とされた挟着部材に発光素子と受光素子とを対向
配置して挟着部材で挟む人体部分における吸光量変動か
ら脈拍を検出する脈拍計において、発光素子と受光素子
との間の距離を測定する計測手段と、この計測手段によ
って検出される距離に応じて上記受光素子による受光量
を補正する補正手段とを備えていることに特徴を有して
いる。
【０００７】
【作用】本発明によれば、耳たぶのような人体部分の厚
み変動による発光素子と受光素子との間の間隔変化によ
る影響を無くすことができる。
み変動による発光素子と受光素子との間の間隔変化によ
る影響を無くすことができる。
【０００８】
【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、図１に示す実施例では、軸１０で枢着された一対
の挟着部材１１，１２の一端側に、発光素子２１と受光
素子２２とを対向配置するとともに、他端側にも発光素
子２３と受光素子２４とを対向配置している。ここで、
発光素子２１と受光素子２２とは前記従来例で述べたも
のと同じく、脈拍計測のためのものであり、発光素子２
３と受光素子２４とは発光素子２１と受光素子２２との
間の間隔を計測するためのものであり、各受光素子２
２，２４は、マイクロコンピュータ３０に接続されてい
る。そして受光素子２２による受光量は、脈拍変動分
と、耳たぶ９の厚み変動分とが合成された状態になって
いるわけであるが、受光素子２４による受光量は、耳た
ぶ９を間に介していないために、耳たぶ９の厚み変動に
伴う距離変化のみを反映していることから、受光素子２
２出力から計測された距離変化分を差し引くことで、脈
拍変動分のみを取り出し、Ｄ／Ａコンバータ３１、ハイ
パスフィルター３２、マイクロコンピュータ３３により
脈拍数の計測を行うのである。
ると、図１に示す実施例では、軸１０で枢着された一対
の挟着部材１１，１２の一端側に、発光素子２１と受光
素子２２とを対向配置するとともに、他端側にも発光素
子２３と受光素子２４とを対向配置している。ここで、
発光素子２１と受光素子２２とは前記従来例で述べたも
のと同じく、脈拍計測のためのものであり、発光素子２
３と受光素子２４とは発光素子２１と受光素子２２との
間の間隔を計測するためのものであり、各受光素子２
２，２４は、マイクロコンピュータ３０に接続されてい
る。そして受光素子２２による受光量は、脈拍変動分
と、耳たぶ９の厚み変動分とが合成された状態になって
いるわけであるが、受光素子２４による受光量は、耳た
ぶ９を間に介していないために、耳たぶ９の厚み変動に
伴う距離変化のみを反映していることから、受光素子２
２出力から計測された距離変化分を差し引くことで、脈
拍変動分のみを取り出し、Ｄ／Ａコンバータ３１、ハイ
パスフィルター３２、マイクロコンピュータ３３により
脈拍数の計測を行うのである。
【０００９】すなわち、軸１０で枢着された一対の挟着
部材１１，１２における軸１０から発光素子２１及び受
光素子２２までの距離と、軸１０から発光素子２３及び
受光素子２４までの距離とを等しくしておけば、耳たぶ
の厚み変動に伴って発光素子２１と受光素子２２との間
隔がＲ１からＲ１＋ｒになって図２(c)に示すように、
受光素子２２の出力電圧Ｖｓ１がＡ１からａ１になる
時、発光素子２３と受光素子２４との間隔はＲ２からＲ
２−ｒとなって受光素子２４の出力電圧Ｖｓ２が図２
(d)に示すように、Ａ２からａ２になるものであり、こ
の時、出力電圧は受光量に比例するとともに発光素子−
受光素子間距離の２乗に反比例することから、Ｒ１＝Ｒ
２の時の値をＲ０、この時の出力電圧Ｖｓ２をＡ０と
し、Ａ１，ａ１の脈拍による変動分を無視すると、 Ｒ１2 ・Ａ１＝（Ｒ１＋ｒ）2 ・ａ１ (1) Ｒ２2 ・Ａ２＝（Ｒ２−ｒ）2 ・ａ２＝Ｒ０2 ・Ａ０ (2) Ｒ１＋Ｒ２＝２Ｒ０ (3) となる。
部材１１，１２における軸１０から発光素子２１及び受
光素子２２までの距離と、軸１０から発光素子２３及び
受光素子２４までの距離とを等しくしておけば、耳たぶ
の厚み変動に伴って発光素子２１と受光素子２２との間
隔がＲ１からＲ１＋ｒになって図２(c)に示すように、
受光素子２２の出力電圧Ｖｓ１がＡ１からａ１になる
時、発光素子２３と受光素子２４との間隔はＲ２からＲ
２−ｒとなって受光素子２４の出力電圧Ｖｓ２が図２
(d)に示すように、Ａ２からａ２になるものであり、こ
の時、出力電圧は受光量に比例するとともに発光素子−
受光素子間距離の２乗に反比例することから、Ｒ１＝Ｒ
２の時の値をＲ０、この時の出力電圧Ｖｓ２をＡ０と
し、Ａ１，ａ１の脈拍による変動分を無視すると、 Ｒ１2 ・Ａ１＝（Ｒ１＋ｒ）2 ・ａ１ (1) Ｒ２2 ・Ａ２＝（Ｒ２−ｒ）2 ・ａ２＝Ｒ０2 ・Ａ０ (2) Ｒ１＋Ｒ２＝２Ｒ０ (3) となる。
【００１０】従って、マイクロコンピュータ３０におい
て、あらかじめＲ０，Ａ０を固有値として記憶してお
き、ついで耳たぶを挟んで静止している状態の時のＡ
１，Ａ２を測定して上記(2)式と(3)式からＲ２及びＲ１
を算出する。そして体動で距離が変化した時、受光素子
２４出力からａ２を検出し、(2)式より変動距離ｒを算
出する。また(1)式でａ１を算出できる。従って、ａ１
−Ａ１で距離変動による信号変動分を求めることがで
き、実際の受光素子２２の信号変動は、脈拍変動分と距
離変動分ａ１−Ａ１の合計であることから、ａ１−Ａ１
の値を差し引くことで、脈拍変動分のみを抽出すること
ができるわけである。なお、マイクロコンピュータ３０
による計算時間分の時間遅れが生じるが、パルス幅を広
くして数百μｓ程度にすれば、十分追従することができ
る。
て、あらかじめＲ０，Ａ０を固有値として記憶してお
き、ついで耳たぶを挟んで静止している状態の時のＡ
１，Ａ２を測定して上記(2)式と(3)式からＲ２及びＲ１
を算出する。そして体動で距離が変化した時、受光素子
２４出力からａ２を検出し、(2)式より変動距離ｒを算
出する。また(1)式でａ１を算出できる。従って、ａ１
−Ａ１で距離変動による信号変動分を求めることがで
き、実際の受光素子２２の信号変動は、脈拍変動分と距
離変動分ａ１−Ａ１の合計であることから、ａ１−Ａ１
の値を差し引くことで、脈拍変動分のみを抽出すること
ができるわけである。なお、マイクロコンピュータ３０
による計算時間分の時間遅れが生じるが、パルス幅を広
くして数百μｓ程度にすれば、十分追従することができ
る。
【００１１】一対の挟着部材１１，１２は図３(a)に示
すように交差するように枢着してもよく、また図３(b)
に示すように、一方の挟着部材１１から突設した複数本
のピン１５，１５に他方の挟着部材１２をスライド自在
に係合させるとともにばね１６，１６で付勢して、両挟
着部材１１，１２が平行移動するようにしてもよく、更
には図３(c)に示すように、枢着した一対の挟着部材１
１，１２の一端側に発光素子２１，２３及び受光素子２
２，２４を共に取り付けてもよい。図３(b)(c)に示した
実施例では、発光素子２１と受光素子２２との間隔が広
がる時、発光素子２３と受光素子２４との間隔も同じだ
け広がるために、前記補正のための計算がより簡単とな
る。
すように交差するように枢着してもよく、また図３(b)
に示すように、一方の挟着部材１１から突設した複数本
のピン１５，１５に他方の挟着部材１２をスライド自在
に係合させるとともにばね１６，１６で付勢して、両挟
着部材１１，１２が平行移動するようにしてもよく、更
には図３(c)に示すように、枢着した一対の挟着部材１
１，１２の一端側に発光素子２１，２３及び受光素子２
２，２４を共に取り付けてもよい。図３(b)(c)に示した
実施例では、発光素子２１と受光素子２２との間隔が広
がる時、発光素子２３と受光素子２４との間隔も同じだ
け広がるために、前記補正のための計算がより簡単とな
る。
【００１２】図６は上記のように構成した脈拍計１を自
転車エルゴメータに取り付けるにあたり、コントローラ
３４との間の接続コード１９が邪魔にならないように、
ハンドル３０の端末から引き出したり、サドル３１から
引き出したものを示しており、図７はハンドル３０の端
部を脈拍計１の収納部としたものを、図８はサドル３１
の内部を脈拍計１の収納部としたものを示している。図
中１８は接続コード１９の巻付け用ポストである。更に
図９に示すものは、上記接続コード１９を巻きとるコー
ドリール４０を設けて、コントローラ３４の内部にコン
トローラ４０を収容したりサドル３１内に収容したりし
たものを示している。必要に応じてコードリール４０を
コントローラ３４に取り付けることができるようにして
もよい。図中４１はコードリール４０における出力端子
である。
転車エルゴメータに取り付けるにあたり、コントローラ
３４との間の接続コード１９が邪魔にならないように、
ハンドル３０の端末から引き出したり、サドル３１から
引き出したものを示しており、図７はハンドル３０の端
部を脈拍計１の収納部としたものを、図８はサドル３１
の内部を脈拍計１の収納部としたものを示している。図
中１８は接続コード１９の巻付け用ポストである。更に
図９に示すものは、上記接続コード１９を巻きとるコー
ドリール４０を設けて、コントローラ３４の内部にコン
トローラ４０を収容したりサドル３１内に収容したりし
たものを示している。必要に応じてコードリール４０を
コントローラ３４に取り付けることができるようにして
もよい。図中４１はコードリール４０における出力端子
である。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明においては、発光素
子と受光素子との間の距離を測定する計測手段と、この
計測手段によって検出される距離に応じて上記受光素子
による受光量を補正する補正手段とを備えていることか
ら、耳たぶのような人体部分の厚み変動による発光素子
と受光素子との間の間隔変化による影響を無くすことが
できるものであり、このために運動中の脈拍計測を正確
に行うことができる。
子と受光素子との間の距離を測定する計測手段と、この
計測手段によって検出される距離に応じて上記受光素子
による受光量を補正する補正手段とを備えていることか
ら、耳たぶのような人体部分の厚み変動による発光素子
と受光素子との間の間隔変化による影響を無くすことが
できるものであり、このために運動中の脈拍計測を正確
に行うことができる。
【図１】(a)は一実施例の断面図、(b)は同上のブロック
回路図である。
回路図である。
【図２】(a)(b)は同上の動作説明図、(c)(d)は同上の出
力電圧の説明図である。
力電圧の説明図である。
【図３】(a)(b)は各々他の実施例の断面図、(c)は別の
実施例の斜視図である。
実施例の斜視図である。
【図４】自転車エルゴメータの一例の斜視図である。
【図５】同上で用いている従来の脈拍計の破断側面図で
ある。
ある。
【図６】(a)(b)は各々脈拍計の接続コードの引き出し形
態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
【図７】(a)(b)は脈拍計の収納形態の一例を示す斜視図
である。
である。
【図８】(a)(b)は脈拍計の他の収納形態を示す破断側面
図である。
図である。
【図９】(a)はコードリールの斜視図、(b)(c)はコード
リールの収納形態を示す説明図である。
リールの収納形態を示す説明図である。
【図１０】従来例のブロック回路図である。
【図１１】(a)(b)(c)は脈拍測定部分の厚み変動の説明
図である。
図である。
【図１２】(a)は発光素子−受光素子間距離と受光量と
の説明図、(b)は受光素子の出力電圧の説明図である。
の説明図、(b)は受光素子の出力電圧の説明図である。
１１，１２ 挟着部材 ２１ 発光素子 ２２ 受光素子 ２３ 発光素子 ２４ 受光素子
Claims (3)
- 【請求項１】 間隔が可変とされた一対の挟着部材に発
光素子と受光素子とを対向配置して挟着部材で挟む人体
部分における吸光量変動から脈拍を検出する脈拍計にお
いて、発光素子と受光素子との間の距離を測定する計測
手段と、この計測手段によって検出される距離に応じて
上記受光素子による受光量を補正する補正手段とを備え
ていることを特徴とする脈拍計。 - 【請求項２】 一対の挟着部材は軸で枢着されており、
一端側に発光素子と受光素子とが配設され、この一端側
が狭まる時に広がる他端側に計測手段が配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の脈拍計。 - 【請求項３】 一対の挟着部材は平行移動自在に連結さ
れていることを特徴とする請求項１記載の脈拍計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315299A JPH06154177A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 脈拍計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315299A JPH06154177A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 脈拍計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154177A true JPH06154177A (ja) | 1994-06-03 |
Family
ID=18063726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4315299A Withdrawn JPH06154177A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 脈拍計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06154177A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6496723B1 (en) | 1999-08-30 | 2002-12-17 | Denso Corporation | Method of obtaining information that corresponds to electrocardiogram of human body from pulse wave thereof |
| US7477924B2 (en) | 2006-05-02 | 2009-01-13 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Medical sensor and technique for using the same |
| US7483731B2 (en) | 2005-09-30 | 2009-01-27 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Medical sensor and technique for using the same |
| US7486979B2 (en) | 2005-09-30 | 2009-02-03 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Optically aligned pulse oximetry sensor and technique for using the same |
| US7499740B2 (en) | 2004-02-25 | 2009-03-03 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Techniques for detecting heart pulses and reducing power consumption in sensors |
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| US7555327B2 (en) | 2005-09-30 | 2009-06-30 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Folding medical sensor and technique for using the same |
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