JPH09122090A

JPH09122090A - 無拘束脈拍計

Info

Publication number: JPH09122090A
Application number: JP7284734A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Mori; 堅太郎森; Riichi Shiga; 利一志賀
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 1997-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】操作性、装着性、視認性、省電力性等に配慮
した無拘束脈拍計を提供することである。【解決手段】計測値を表示するＬＣＤ１１を有すると
共に、ＬＣＤ１１を手の甲に位置決めするためのバンド
１２を有する脈拍計本体１３と、脈拍計本体１３に一体
に設けられて指から脈拍を検知する脈波センサ１４とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間の脈拍を無拘
束で計測する無拘束脈拍計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の無拘束脈拍計は、例えば腕時計や
歩数計に取付けられた脈波センサに指を当てて脈拍を計
測するものであり、脈拍数を測定する場合は、立ち止ま
って計測している。又、立ち止まらずに脈拍を計測でき
るものとして、脈波センサを耳に装着するようになって
いるものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】腕時計や歩数計に脈波
センサを設けたものでは、脈波センサに指先等を当てる
必要があるため、ジョギング等の運動中に計測する場合
には腕の振りによる動きが大きく、立ち止まらないと計
測し難い。このため、ジョギング等の運動中に脈拍を計
測する場合、そのつど運動を中断しなければならない。

【０００４】一方、脈波センサを耳に装着するもので
は、本体から脈波センサまでの長さのリード線が必要で
あり、その長めのリード線の取扱いが煩雑であるばかり
か、リード線により身体の動きが拘束され、例えばジョ
ギング中にリード線に手等を引っ掛けて脈波センサが耳
から外れてしまうなどの問題がある。しかも、耳から脈
波を検出するため、一般に脈波センサは光電式センサで
あり、この種の無拘束脈拍計は長時間連続して使用する
必要があることから、光電式センサでは電池寿命が短い
という欠点がある。

【０００５】他方、腕時計型の脈拍計で指先にサック形
の光電脈波センサを装着して使用するものもあるが、リ
ード線により指の動きが妨げられ、取扱いが煩雑であ
り、拘束性も強い。その上、本体を腕時計型としている
ため、腕時計を外して装着する必要があるだけでなく、
脈拍計に時計機能を内蔵する必要がある。又、一般にジ
ョギング時等に使用する腕時計はストップウォッチ機能
やラップ機能等の特殊な機能を持ったものが多く、この
ため腕時計型の場合、そのような運動管理を目的とした
時計機能を内蔵すると、それだけコスト高になる。

【０００６】又、腕時計をしている腕とは反対の腕に脈
拍計を装着することも考えられるが、操作が煩雑にな
り、拘束性も高くなることに加えて、脈拍計と腕時計の
表示内容を同時に見ることができない。このように、従
来の無拘束脈拍計には実用的に数多くの問題点がある。
従って、本発明は、このような種々の問題点に着目して
なされたもので、操作性、装着性、視認性、省電力性等
に配慮した無拘束脈拍計を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の無拘束脈拍計は、計測値を表示する表示部
を有すると共に、この表示部を手に位置決めするための
装着手段を有する脈拍計本体と、この脈拍計本体に一体
に設けられて指から脈拍を検知する脈波センサとを備え
ることを特徴とする。

【０００８】この無拘束脈拍計は、装着手段により手に
装着するもので、装着状態では、脈拍計本体の表示部が
手に位置決めされると共に、脈波センサが指に位置決め
される。従って、脈波センサで指から検出された脈拍信
号は、リード線を介さずに脈拍計本体に入力され、脈拍
計本体で脈拍数等が算出され、その脈拍数等が脈拍計本
体の表示部に表示される。この脈拍計によると、脈波セ
ンサが脈拍計本体に一体に設けられているので、腕時計
を嵌めた腕の手に脈拍計をそのまま装着して腕時計と併
用することができる。

【０００９】又、請求項２によれば、脈拍計本体に腕の
動きを検出するための加速度センサを設けることで、腕
の動き（振り）の有無に応じて脈拍の計測・表示等を制
御することができる。請求項３〜５によれば、例えば、
加速度センサにより腕の振りが検出されたとき、表示部
が計測値を表示しないようにしたり、加速度センサによ
り腕の振りの停止が検出されたとき、表示部が計測値を
表示するようにしたり、或いは加速度センサにより腕の
振りが検出されている間、脈拍の計測を間引くようにす
ることが可能となる。又、請求項６によれば、脈拍数を
測定する時間間隔を設定する脈拍数測定間隔設定手段を
設けることで、被測定者が自由に脈拍測定の時間間隔を
調整できるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。その一実施形態に係る無拘束脈拍計を図
１に示す。この脈拍計１０は、脈拍数等の計測値を表示
する表示部（例えばＬＣＤ）１１を有すると共に、表示
部１１を手の甲に位置決めするための装着手段としての
バンド１２を有する脈拍計本体１３と、この脈拍計本体
１３に一体に設けられた脈波センサ１４とを備える。

【００１１】脈拍計本体１３の表示部１１は、バンド１
２によって手に装着した状態で手の甲の中央付近に位置
決めされ、表示部１１の表示が見易いようになってい
る。又、表示部１１には電源スイッチ１５が設けられて
いる。なお、脈拍計本体１３の厚さは、装着時に手の甲
に違和感を感じないように薄く形成するのが好ましい。
特に表示部１１は薄い方が望ましい。

【００１２】脈波センサ１４は、ここでは装着時に人差
し指の根元に位置決めされるように脈拍計本体１３（即
ちバンド１２）に一体に設けられている。脈波センサ１
４としては、発光素子と受光素子で構成されたもの、歪
みゲージ等が示される。別の実施形態に係る無拘束脈拍
計を図２に示す。この脈拍計１０’は、基本的に図１の
脈拍計１０と同じ構成であり、装着手段がグローブ１
２’である点のみが異なる。

【００１３】装着手段がバンド１２やグローブ１２’の
いずれであっても、脈拍計本体１３を装着したときに脈
波センサ１４が指（人差し指）の根元に適度な押圧力で
圧接されるようにするのが望ましい。即ち、脈波センサ
１４を設けてある本体部分の周囲の長さを調節できるよ
うにしておくのがよい。この場合の調節機構を図３に例
示する。図３の（ａ）では、脈波センサ１４が設けられ
た本体部分に切れ込みを入れ、その一端を面ファスナ２
１付きのベルト状に形成し、面ファスナ２１によって当
該部分の周囲長さを調節する。図３の（ｂ）では、脈波
センサ１４が設けられた本体部分に切れ込みを入れ、そ
の切れ込みを入れた部分の両端をゴムやバネ等の伸縮性
部材２２で接続したものである。図３の（ｃ）では、脈
波センサ１４にゴムバンド等の伸縮性部材２３を取付
け、この伸縮性部材２３を脈拍計本体１３に一体に接合
したものである。いずれの場合も、被測定者の指（人差
し指）の太さによらず、脈波センサ１４が指の根元に適
度にフィットし、脈拍の検知が確実に行われる。

【００１４】又、表示部１１に電源スイッチ１５のみを
設けてあるが、図４において、例えば脈拍数を測定する
時間間隔を設定する機能を付加するために、電源スイッ
チ１５の他に、測定間隔セットスイッチ（脈拍数測定間
隔設定手段）１６を設けてもよい。この場合、表示部１
１を見ながらスイッチ１６を操作して、時間間隔を任意
に設定できるようにするのが便利である。

【００１５】上記のような無拘束脈拍計の回路の一例を
図５のブロック図に示す。この例では、脈波センサ１４
の他に、腕の動きを検出するための加速度センサ１７
と、腕の動きにより発電する発電ユニット１８とが備え
られている。電源スイッチ１５のＯＮ，ＯＦＦは、電源
３２が接続された電源回路３１を介してＣＰＵ３０に入
力されるようになっている。又、発電ユニット１８によ
り発電された電気は電源回路３１に供給される。

【００１６】加速度センサ１７からの出力は、増幅回路
３３を経て、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタル信号に変換さ
れ、ＣＰＵ３０に取り込まれる。脈波センサ駆動回路３
５は、ＣＰＵ３０の指令により脈波センサ１４を駆動す
る。例えば脈波センサ１４が発光素子及び受光素子で構
成されている場合、脈波センサ駆動回路３５は発光素子
を発光させる。脈波センサ１４からの出力は、フィルタ
３６によりノイズ、ドリフトが除去され、増幅回路３７
を介してＡ／Ｄ変換器３８によりデジタル信号に変換さ
れ、ＣＰＵ３０に取り込まれる。

【００１７】ＣＰＵ３０からの表示データ（脈拍数等）
は、ＬＣＤ駆動回路３９を介し、ＬＣＤ１１に表示され
る。なお、ＣＰＵ３０は、後述するフローチャートのプ
ログラムに従い実行される。又、脈拍数を測定する時間
間隔を設定する測定間隔セットスイッチ１６を設ける場
合、その信号はＣＰＵ３０に取り込まれる。次に、上記
のように構成した無拘束脈拍計の動作例を説明する。上
記脈拍計の動作は色々考えられるが、下記の〜の３
通りについて説明する。腕が停止している（腕の動きがない）ときのみ脈拍数
を測定・表示する場合この処理を図６のフロー図に示す。電源スイッチ１５が
ＯＮにされると、まず脈拍計を装着した腕が停止してい
るかどうかを加速度センサ１７の出力により判断する。
ここでは、例えば図９に示すように、加速度センサ１７
の出力Ａが或る閾値（絶対値）Ｔｈよりも小さいときに
腕が停止しており、閾値Ｔｈ以上であるときに腕が振ら
れている（動いている）と判断する〔ステップ（以下、
ＳＴと略す）１１〕。腕が停止したと判断するまでＳＴ
１１で待機する。

【００１８】腕が停止したと判断すると、ＣＰＵ３０は
脈波センサ駆動回路３５に指令を送り、脈波センサ１４
を駆動する。脈波センサ１４から得られた脈波信号に対
しては、図１０において、脈波のピークを検出し、ピー
ク間の時間間隔Δｔを測定する（ＳＴ１２）。そして、
測定されたピーク間隔Δｔの逆数に６０を乗ずることに
より、１分間の脈拍数を算出する（ＳＴ１３）。しかし
ながら、脈拍数の精度を上げるために、実際にはピーク
間隔が複数回測定されるまで待機し、複数のピーク間隔
の平均値の逆数に６０を乗ずることにより、１分間の脈
拍数を算出する。例えば図１０に示された例では、脈拍数＝［１／｛（Δｔ₁＋Δｔ₂＋Δｔ₃）／３｝］
×６０となる。

【００１９】算出した脈拍数はＬＣＤ１１によって表示
し（ＳＴ１４）、次いで脈波センサ駆動回路３５を停止
させて脈波測定を停止し（ＳＴ１５）、再びＳＴ１１に
戻る。そして、電源スイッチ１５をＯＦＦにすることに
より動作が終了する。この動作により、腕の動きが止ま
ったときのみ脈拍を測定・表示することができる。脈拍数を常時測定し、腕の動きがないときのみ脈拍数
を表示する場合この処理を図７のフロー図に示す。電源スイッチ１５を
ＯＮにすると、前記と同様にＣＰＵ３０は脈波センサ駆
動回路３５に指令を送り、脈波センサ１４を駆動する。
そして、脈波のピークを検出し、ピーク間の時間間隔Δ
ｔを測定する（ＳＴ２１）。得られたピーク間隔の逆数
に６０を乗ずることで、１分間の脈拍数を算出する（Ｓ
Ｔ２２）。実際には、前述したように脈拍数の精度を向
上させるために複数のピーク間隔を求め、それらの平均
値の逆数に６０を乗ずるのが好ましい。

【００２０】続いて、加速度センサ１７の出力を調べ、
その出力Ａが或る閾値Ｔｈよりも小さければ腕が停止し
ていると、閾値Ｔｈ以上であれば腕が振られていると判
断する（ＳＴ２３）。このＳＴ２３で、腕が振られてい
ると判断した場合にはＳＴ２１に戻り、腕が停止してい
ると判断した場合には脈拍数を表示し（ＳＴ２４）、Ｓ
Ｔ２１に戻る。ここでも、電源スイッチ１５をＯＦＦに
すれば動作が終了する。

【００２１】この動作により、腕の動きが止まったとき
のみ脈拍数を表示することができる。脈拍数を測定する時間間隔を設定する場合即ち、脈拍数を測定する時間間隔を任意に設定し、その
時間間隔毎に脈拍数を算出し、腕が停止したときのみ脈
拍数を表示する場合についての処理を図８のフロー図に
示す。まず、電源スイッチ１５をＯＮにし、脈拍数を測
定する時間間隔Ｔ（ｓ）を設定する（ＳＴ３１）。次の
ＳＴ３２でタイマをリセット（ｔ＝０）し、ＣＰＵ３０
は脈波センサ駆動回路３５に指令を送り、脈波センサ１
４を駆動し、脈波のピークを検出し、ピーク間の時間間
隔Δｔを測定する（ＳＴ３３）。

【００２２】得られたピーク間の間隔に基づいて１分間
の脈拍数を算出する（ＳＴ３４）。勿論、前記と同様
に、脈拍数の精度を上げるには複数のピーク間隔の平均
値を利用する。脈拍数算出後、脈波センサ駆動回路３５
を停止させる（ＳＴ３５）。次いで、加速度センサ１７
の出力Ａが或る閾値Ｔｈよりも小さいか否かを判断する
（ＳＴ３６）。出力Ａが閾値Ｔｈよりも小さい場合、即
ち腕が停止していると判断した場合、脈拍数を表示し
（ＳＴ３７）、ＳＴ３８に進む。出力Ａが閾値Ｔｈ以上
である場合、即ち腕が振られていると判断した場合、脈
拍数を表示しないでＳＴ３８に進む。

【００２３】ＳＴ３８では、タイマの時間ｔ（ｓ）とＳ
Ｔ３１で設定した測定時間間隔Ｔ（ｓ）とを比較し、タ
イマの時間ｔが測定時間間隔Ｔより小さいときはＳＴ３
６に進み、測定時間間隔Ｔ以上のときはＳＴ３２に戻
る。このＳＴ３８の処理により、脈拍数算出後、測定時
間間隔Ｔが経過するまで脈拍数表示の待機となり、時間
間隔Ｔ内に腕が停止しなければ、次の脈拍数の算出に移
行し、時間間隔Ｔ内に腕が停止すれば、算出した脈拍数
を表示する。勿論、電源スイッチ１５をＯＦＦにすれ
ば、動作が終了する。

【００２４】この動作により、被測定者の好みに応じて
自由に測定時間を間引くことができ、より一層の省電力
が可能となる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の無拘束脈拍計は、以上説明した
ように構成されるので、下記の効果を有する。（１）請求項１によれば、表示部と装着手段を有する脈
拍計本体に脈波センサを一体に設けてあるので、装着手
段で脈拍計本体を手に装着すれば、自ずと脈波センサが
計測部位に位置決めされ、計測部位に対する脈波センサ
の位置決めが容易であり、誰でも簡便且つ確実に脈拍を
計測することができる。（２）装着手段により脈拍計本体を手に装着する構成と
してあるので、腕時計を装着している腕の手に腕時計を
外すことなく脈拍計を装着して、腕時計と脈拍計を併用
することができ、取扱いが簡便であると同時に装着性も
良い。又、脈拍計と腕時計との一体化も容易である。更
に、腕時計と脈拍計を併用することで、時計と脈拍を同
時に視認できる。（３）請求項２によれば、脈拍計本体に腕の動きを検出
するための加速度センサを設けることで、腕の動き（振
り）の有無に応じて脈拍の計測・表示等を制御すること
ができる。請求項３，４によれば、例えば、ジョギング
等の運動中に脈拍を確認しようと腕の振りを停止した場
合、その腕の振りの停止を加速度センサにより検出し
て、その検出時にだけ脈拍数を表示するようにすること
ができる。従って、不必要なときは脈拍数が表示されな
いため、電池寿命を大幅に延ばすことができる。（４）請求項６によれば、脈拍数を測定する時間間隔を
設定する脈拍数測定間隔設定手段を設けることで、被測
定者が自由に脈拍測定の時間間隔を調整できるようにな
る。（５）請求項７によれば、発電手段を内蔵することで、
より一層、電池の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る無拘束脈拍計を手に装着した
状態を示す図である。

【図２】別の実施形態に係る無拘束脈拍計を手に装着し
た状態を示す図である。

【図３】脈拍計本体に脈波センサを一体に設けた部分の
周囲の長さを調節する機構を示す図である。

【図４】脈拍計本体の表示部の形態例を示す図である。

【図５】無拘束脈拍計の回路の一例を示すブロック図で
ある。

【図６】無拘束脈拍計の動作の一例を示すフロー図であ
る。

【図７】無拘束脈拍計の動作の別例を示すフロー図であ
る。

【図８】無拘束脈拍計の動作の更に別例を示すフロー図
である。

【図９】加速度センサを用いて腕の動きの有無を検出す
る場合を説明する図である。

【図１０】脈波センサの脈波信号からピーク間の時間間
隔を測定する場合を説明する図である。

【符号の説明】

１０，１０’ 無拘束脈拍計１１表示部１２，１２’ バンド，グローブ（装着手段）１３脈拍計本体１４脈波センサ１６測定間隔セットスイッチ（脈拍数測定
間隔設定手段）１７加速度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】計測値を表示する表示部を有すると共に、
この表示部を手に位置決めするための装着手段を有する
脈拍計本体と、この脈拍計本体に一体に設けられて指か
ら脈拍を検知する脈波センサとを備えることを特徴とす
る無拘束脈拍計。
【請求項２】前記脈拍計本体は、腕の動きを検出するた
めの加速度センサを有することを特徴とする請求項１記
載の無拘束脈拍計。
【請求項３】前記加速度センサにより腕の動きが検出さ
れたとき、前記表示部は計測値を表示しないことを特徴
とする請求項２記載の無拘束脈拍計。
【請求項４】前記加速度センサにより腕の動きの停止が
検出されたとき、前記表示部は計測値を表示することを
特徴とする請求項２記載の無拘束脈拍計。
【請求項５】前記加速度センサにより腕の動きが検出さ
れている間、脈拍の計測を間引くことを特徴とする請求
項２記載の無拘束脈拍計。
【請求項６】脈拍数を測定する時間間隔を設定する脈拍
数測定間隔設定手段を備えることを特徴とする請求項１
又は請求項２記載の無拘束脈拍計。
【請求項７】発電手段を備えることを特徴とする請求項
１又は請求項２記載の無拘束脈拍計。