JP2018050743A - 電子機器及び着脱検知プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な電子機器及び着脱検知プログラムを提供すること。【解決手段】生体Bに向けて光Liを発光する発光素子２４と、光Liの反射光Lrを受光し、反射光Lrの光量を示す光量信号SLを出力する受光素子２５と、発光素子２４を制御することにより、第１の期間T1においては発光素子２４を第１の発光パターンで発光させ、第２の期間T2においては発光素子２４を第２の発光パターンで発光させる制御部３７と、発光素子２４が第１の発光パターンで発光しているときに、光量信号SLに基づいて生体Bの脈拍数を算出する算出部５３と、発光素子２４が第２の発光パターンで発光しているときに、光量信号SLに基づいて生体Bに自装置が装着されているか否かを判定する判定部５１とを有する電子機器による。【選択図】図１６

Description

本発明は、電子機器及び着脱検知プログラムに関する。

近年、ユーザの生体情報を取得するためのバイタルセンシングバンドが普及しつつある。バイタルセンシングバンドは、ユーザの腕に装着して使用される小型の電子機器であり、ユーザの生体情報として例えば脈拍数を計測する。

そのバイタルセンシングバンドが取得した生体情報に基づいてユーザが危険な状態に置かれているかどうかを判断することで、ユーザの見守り活動を行うことができる。

但し、そのバイタルセンシングバンド等の電子機器は、小型化を進めるという点で改善の余地がある。

特開２０１５−１６２１５号公報

一側面によれば、小型化が可能な電子機器及び着脱検知プログラムを提供することを目的とする。

一側面によれば、生体に向けて光を発光する発光素子と、前記光の反射光を受光し、前記反射光の光量を示す光量信号を出力する受光素子と、前記発光素子を制御することにより、第１の期間においては前記発光素子を第１の発光パターンで発光させ、第２の期間においては前記発光素子を第２の発光パターンで発光させる制御部と、前記発光素子が前記第１の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて生体の脈拍数を算出する算出部と、前記発光素子が前記第２の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体に自装置が装着されているか否かを判定する判定部とを有する電子機器が提供される。

一側面によれば小型化を実現することができる。

図１は、検討に使用した電子機器の模式図である。 図２は、検討に使用した電子機器が備える脈拍センサの断面図である。 図３は、受光素子の出力値のグラフを模式的に示す図である。 図４は、明所においてユーザが身体から電子機器を外した場合における受光素子の出力値のグラフを模式的に示す図である。 図５は、本実施形態に係る電子機器の全体構成図である。 図６は、本実施形態に係る電子機器の本体の斜視図である。 図７は、本実施形態に係る電子機器が備える脈拍センサとその周囲の断面図である。 図８は、本実施形態に係る電子機器のハードウェア構成図である。 図９は、本実施形態に係る電子機器が備える制御部の制御内容について説明するためのグラフである。 図１０は、本実施形態に係る発光素子の発光強度と、受光素子の光量信号の各々の時間変化を示すグラフである。 図１１は、本実施形態における第１の発光パターンを示すグラフである。 図１２は、本実施形態において第１の発光パターンで発光素子を発光させた場合に受光素子から出力される光量信号の波形を示すグラフである。 図１３は、本実施形態における着脱判定処理について説明するためのフローチャートである。 図１４は、本実施形態において、明所において身体に電子機器が装着されているのか否かを判定する際に使用する脈波データの模式図である。 図１５は、本実施形態において、暗所において身体に電子機器が装着されているのか否かを判定する際に使用する脈波データの模式図である。 図１６は、本実施形態に係るプロセッサの機能を示す機能構成図である。 図１７は、本実施形態に係る総合処理部の指示について説明するための模式図である。 図１８は、本実施形態の第１例に係る着脱検知方法を模式的に示す図である。 図１９（ａ）は、本実施形態の第１例において取得される脈波データの一例を示す図であり、図１９（ｂ）は、本実施形態の第１例において作成される連続した一つのグラフを示す図である。 図２０は、本実施形態の第１例に係る着脱検知方法について説明するためのフローチャートである。 図２１は、本実施形態の第２例に係る着脱検知方法を模式的に示す図である。 図２２は、本実施形態の第２例において、運動強度に大きな増減があったか否かを判定するときの基準について模式的に示す図である。 図２３は、本実施形態の第２例に係る着脱検知方法について説明するためのフローチャートである。 図２４は、本実施形態の第３例に係る着脱検知方法を模式的に示す図である。 図２５は、本実施形態の第３例に係る着脱検知方法について説明するためのフローチャートである。

本実施形態について説明する前に、本願発明者が検討した電子機器について説明する。

図１は、その検討に使用した電子機器の模式図である。

この電子機器１は、ユーザの脈拍数を計測するためのバイタルセンシングバンドであって、ユーザの腕に装着される本体２と、その本体２には設けられた第１及び第２の脈拍センサ３、４とを有する。

図２は、これらの脈拍センサ３、４の断面図である。

図２に示すように、各脈拍センサ３、４は、発光素子６と受光素子７とを備えており、これら発光素子６と受光素子７が樹脂製の凸レンズ８内に収容される。

実使用下においては、その凸レンズ８をユーザの腕Bに密着させる。そして、この状態で発光素子６が腕Bに向けて光L_iを照射し、腕Bで反射した光L_iの反射光L_rを受光素子７が受光する。

光L_iは、腕Bの皮膚を透過して血管内のヘモグロビンに吸収される緑色光や近赤外線光である。ユーザの脈に同期してそのヘモグロビンの量も脈動するため、反射光L_rの強度はユーザの脈と同じ周期で脈動することになる。

図３は、受光素子７の出力値のグラフを模式的に示す図である。

受光素子７の出力値は反射光L_rの強度に応じた値となる。そのため、図３に示すように、その出力値のグラフはユーザの脈と同じ周期で変動することになる。そして、一分間当たりのグラフのピーク数をカウントすることにより、ユーザの脈拍数を算出することが可能となる。

但し、電子機器１がユーザの身体から外されている場合であっても、外部のノイズ光が受光素子７に入射することにより、図３におけるのと類似のグラフが得られてしまうことがある。そのようなノイズ光としては、例えば、フリッカ現象を起こしている蛍光灯の光がある。

このように受光素子７がノイズ光を拾ってしまうと、得られたグラフが生体の脈を反映したものなのか否かの判断がつかない。

そこで、この例では、第１の脈拍センサ３を利用して上記のように脈拍数を算出すると共に、第２の脈拍センサ４を利用して電子機器１がユーザの身体に装着されているか否かを検出する。

図４は、明所においてユーザが身体から電子機器１を外した場合における、第２の脈拍センサ４の受光素子７の出力値のグラフを模式的に示す図である。

図４に示すように、この場合には第２の脈拍センサ４の受光素子７に外部の明るい外光が入射するため、グラフの形状は外光を反映したほぼ平坦な形になると共に、予め定めておいた閾値I₀をそのグラフが超える。

よって、受光素子７の出力値が閾値I₀を超えているか否かを判断することにより、電子機器１がユーザの身体に装着されているか否かを判断することが可能となる。

しかしながら、このように電子機器１に二つの脈拍センサ３、４を設けたのでは電子機器１を小型化するのが難しくなる。更に、二つの脈拍センサ３、４によって電子機器１のコストが高くなるという不都合も生じる。

以下、本実施形態について説明する。

（本実施形態）
[全体構成]
図５は、本実施形態に係る電子機器の全体構成図である。

この電子機器２０は、ユーザ等の生体の脈拍数を測定するためのバイタルセンシングバンドであって、本体２１と、自装置をユーザの腕Bに装着するためのバンド２２とを備える。

図６は、本体２１の斜視図である。

図６に示すように、本体２１には一つの脈拍センサ２３が設けられる。また、本体２１の側部には、脈波の測定を停止するためのボタン２１ａが設けられる。

図７は、脈拍センサ２３とその周囲の断面図である。

図７に示すように、脈拍センサ２３は、発光素子２４、受光素子２５、及び凸レンズ２６を備える。

このうち、発光素子２４は、ヘモグロビンによって吸収される波長の光L_iをユーザの腕Bに向けて発光するLED(Light Emitting Diode)である。そのような光L_iとしては、例えば近赤外線や波長が５７５nm程度の緑色光がある。

また、受光素子２５は、腕Bで反射した光L_iの反射光L_rを受光し、その反射光L_rの光量を示す光量信号S_Lを出力するPD(Photo Diode)である。

そして、凸レンズ２６は、ユーザの腕Bに密着すると共に、前述の発光素子２４と受光素子２５を内側に収容する。

[ハードウェア構成]
図８は、電子機器２０のハードウェア構成図である。

図８に示すように、この電子機器２０は、相互に接続された脈拍センサ２３、記憶部３１、メインメモリ３２、補助記憶部３３、通信部３４、運動センサ３５、及びプロセッサ３６を有する。

このうち、脈拍センサ２３は、前述の発光素子２４と受光素子２５を制御するための制御部３７を備える。

制御部３７は、発光素子２４と受光素子２５を制御する制御IC(Integrated Circuit)である。なお、その制御内容については後述する。

一方、記憶部３１は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性のストレージであり、本実施形態に係る着脱検知プログラム４０を記憶する。

なお、その着脱検知プログラム４０をコンピュータが読み取り可能な記録媒体４１に記録させておき、プロセッサ３６に記録媒体４１の着脱検知プログラム４０を読み取らせるようにしてもよい。

そのような記録媒体４１としては、例えばCD-ROM(Compact Disc - Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の物理的な可搬型記録媒体がある。また、フラッシュメモリ等の半導体メモリやハードディスクドライブを記録媒体４１として使用してもよい。これらの記録媒体４１は、物理的な形態を持たない搬送波のような一時的な媒体ではない。

更に、公衆回線、インターネット、及びLAN(Local Area Network)等に接続された装置に着脱検知プログラム４０を記憶させておき、プロセッサ３６が着脱検知プログラム４０を読み出して実行するようにしてもよい。

また、メインメモリ３２は、DRAM(Dynamic RAM)等のようにデータを一時的に記憶するハードウェアであって、その上に前述の着脱検知プログラム４０が展開される。

補助記憶部３３は、着脱検知プログラム４０の実行時に使用する変数を格納するためのNAND型のフラッシュメモリである。

そして、通信部３４は、近距離無線通信のインターフェースであって、近距離無線通信により自装置と携帯端末とを接続する。そのような近距離無線通信の規格としては例えばBLE(Bluetooth Low Energy：登録商標)がある。また、接続先の携帯端末の一例としてはスマートフォンが挙げられる。

通信部３４は、その携帯端末を介して自装置を不図示のサーバに接続し、自装置が計測した脈拍数をそのサーバに通知する。これにより、管理者の指揮下でユーザが作業をしているときに、管理者がそのサーバにアクセスすることにより、管理者がユーザの健康状態を把握することができる。

運動センサ３５は、ユーザが行っている運動の強度を取得し、その強度を示す運動強度信号S_Aをプロセッサ３６に出力する。この例では、加速度センサを運動センサ３５として使用する。

プロセッサ３６は、自装置の各部を制御したり、メインメモリ３２と協働して着脱検知プログラム４０を実行したりするCPU(Central Processing Unit)等のハードウェアである。

[制御部３７の制御内容]
次に、上記した制御部３７の制御内容について説明する。

図９は、制御部３７の制御内容について説明するためのグラフである。

そのグラフの横軸は経過時間を表し、縦軸は発光素子２４に供給する電流I_Sの値を示す。

図９に示すように、制御部３７は、発光素子２４に供給する電流I_Sの値と、その電流I_Sの通電時間T_Cとを制御する。また、その電流I_Sは、予め定められた２５msec程度の周期T_Sで周期的に発光素子２４に供給される。

なお、通電時間T_C以外の期間においては、制御部３７は発光素子２４に電流I_Sを供給しない。これにより、常に発光素子２４に電流I_Sを供給する場合と比較して発光素子２４における消費電力を低減することができる。

以下では、上記した電流I_Sの値、通電時間T_C、及び周期T_Sの組み合わせを発光素子２４の発光条件とも呼ぶ。

通電時間T_Cの制御方法も特に限定されない。この例では、最小の通電時間T_C0を制御部３７に予め設定しておく。そして、制御部３７は、最小の通電時間T_C0の整数倍となるように通電時間T_Cを設定する。

最小の通電時間T_C0は、例えば２２μsec程度である。そして、これを整数倍して得られる１×２２μsec、２×２２μsec、４×２２μsec、８×２２μsecが通電時間T_Cとなる。

図１０は、このように制御したときの発光素子２４の発光強度と、受光素子２５の光量信号S_Lの各々の時間変化を示すグラフである。

図１０の上側のグラフに示すように、発光素子２４が発光する周期は前述の周期T_Sと同一になる。そして、発光素子２４が光L_iを発光している発光時間は前述の通電時間T_Cと同一になる。

また、この例では、図１０の下側のグラフに示すように、受光素子２５がオン状態になるオン期間を前述の通電時間T_Cと周期T_Sに同期させる。これにより、受光素子２５は、オン期間においてのみ反射光L_rを蓄積し、その蓄積量に応じた値の光量信号S_Lを各々のオン期間の終了時に出力する。

図１０の例では、各々のオン期間の終了時に出力される光量信号S_Lを符号S_L1、S_L2、S_L3、…で表している。また、その光量信号S_Lは、制御部３７を介してプロセッサ３６に出力される。

[発光パターン]
制御部３７の制御下における発光素子２４の発光パターンは、第１の発光パターンと第２の発光パターンとに分けられる。以下に、これらについて説明する。

＜第１の発光パターン＞
第１の発光パターンは、脈拍センサ２３がユーザの脈波をサンプリングするときの発光パターンである。

図１１は、第１の発光パターンを示すグラフであって、その横軸は経過時間を示し、縦軸は発光素子２４の発光強度を示す。

図１１に示すように、第１の発光パターンは、前述の図１０の例と同じ発光パターンである。この場合は、発光素子２４の発光周期は前述の２５msec程度の周期T_Sである。そして、発光素子２４の発光時間は、前述の最小の通電時間T_C0の整数倍である。

図１２は、第１の発光パターンで発光素子２４を発光させた場合に受光素子２５から出力される光量信号S_Lの波形を示すグラフである。そのグラフの横軸は経過時間を表し、縦軸は光量信号S_Lを表す。

以下では、このように光量信号S_Lと経過時間とを対応付けたグラフのことを脈波データD_Sとも呼ぶ。

図１２に示すように、脈波データD_Sの波形は、生体の脈波と同じ周期で変化する。なお、受光素子２５がオン状態になるタイミングは、前述のように発光素子２４に通電を行う周期T_Sに同期しているため、この波形を取得するサンプリング周期はT_Sとなる。

また、この例では脈波データD_Sの波形から生体の心拍数を算出するための算出期間T_E(sec)を設定する。この場合、算出期間T_E内における波形のピークの個数kを求め、式n＝k×６０／T_Eに従って個数kを６０秒当たりの個数nに換算すると、その個数nが脈拍数Nとなる。

そして、その算出期間T_Eの終了時刻t_iごとに脈拍数nを算出することにより、全ての時刻における脈拍数Nを得ることができる。

＜第２の発光パターン＞
第２の発光パターンは、電子機器２０がユーザの身体に装着されているか否かを調べる着脱センサとして脈拍センサ２３を使用する場合の発光パターンである。

このように脈拍センサ２３を着脱センサとして機能させるために、本実施形態では電子機器２０に以下の着脱判定処理を行わせる。

そこで、第２の発光パターンについて説明するために、着脱判定処理について説明する。

図１３は、着脱判定処理について説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、制御部３７が発光素子２４の発光条件を設定する。ここでは、発光素子２４に供給する電流I_Sの値を０Aに設定すると共に、その通電時間T_Cを１×２２μsecに設定する。

このように電流I_Sの値を０Aにすることで発光素子２４は消灯する。但し、通電時間T_Cは１×２２μsecであって０secではないため、受光素子２５はその時間（１×２２μsec）だけ反射光L_rを蓄積し、その蓄積量に応じた値の光量信号S_Lを出力することになる。

次に、ステップＳ２に移り、前述の周期T_Sで受光素子２５が反射光L_rを受光することにより脈波データD_Sをサンプリングする。

続いて、ステップＳ３に移り、サンプリングを開始してからの経過時間tが消灯期間T_OFFを経過したか否かを判定する。

消灯期間T_OFFは、発光素子２４を消灯させておく期間であり、この例では５００msecとする。

ここで、経過していない（ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ１からやり直す。

一方、経過した（ＹＥＳ）と判定した場合には、明所において身体に電子機器２０が装着されているか否かを以下のように判定する。

図１４は、その判定の際に使用する脈波データD_Sの模式図である。

図１４に示すように、明所においてユーザが身体から電子機器２０を外すと、周囲の外光が受光素子２５に入るため、ステップＳ１で発光素子２４を消灯しても脈波データD_Sにおけるグラフの各点は大きい値となる。

一方、このように明所でユーザの身体に電子機器２０が装着されており、かつ発光素子２４が消灯していると、周囲の外光が受光素子２５に入り難くなるため、脈波データD_Sにおけるグラフの各点は小さい値となる。

そこで、この例では明所において身体に電子機器２０が装着されているか否かの目安となる第１の光量閾値L_T1を光量信号S_Lに設定する。そして、光量信号S_Lが第１の光量閾値L_T1を超えた場合には身体に電子機器２０が装着されていないと判定し、光量信号S_Lが第１の光量閾値L_T1を超えていない場合には身体に電子機器２０が装着されていると判定する。

再び図１３を参照する。

ステップＳ４においては、消灯期間T_OFFにおける光量信号S_Lが第１の光量閾値L_T1を超えているか否かを判定する。

ここで、超えている（ＹＥＳ）と判定される場合には、ステップＳ５に移り、明所において身体に電子機器２０が装着されていないと判定する。

一方、超えていない（ＮＯ）と判定された場合には、ユーザの身体から電子機器２０が装着されていないにも関わらず、電子機器２０の周囲が暗いために光量信号S_Lが第１の光量閾値L_T1を超えなかった可能性がある。

そこで、この場合にはステップＳ６に移り、制御部３７が発光素子２４の発光条件を設定する。ここでは、発光素子２４に供給する電流I_Sの値を４４mAに設定すると共に、その通電時間T_Cを１×２２μsecに設定する。

これにより、発光素子２４は、通電時間T_Cにおいて２００Lux程度の光L_iを発光し、かつ周期T_Sでその発光を繰り返す。

次に、ステップＳ７に移り、発光素子２４の発光に同期して受光素子２５が反射光L_rを受光することにより脈波データD_Sをサンプリングする。

続いて、ステップＳ８に移り、ステップＳ７を最初に行ってからの経過時間tが発光期間T_ONを経過したか否かを判定する。

発光期間T_ONは、発光素子２４を発光させておく期間であり、この例では５００msecとする。

ここで、経過していない（ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ６からやり直す。

一方、経過した（ＹＥＳ）と判定した場合には、暗所において身体に電子機器２０が装着されているか否かを以下のように判定する。

図１５は、その判定の際に使用する脈波データD_Sの模式図である。

この脈波データD_Sは、発光素子２４を発光させて得られたデータである。よって、身体に電子機器２０が装着されている場合には、その発光素子２４の光L_iが身体で反射し、その反射光L_rが受光素子２５で受光されるため、脈波データD_Sにおけるグラフの各点は反射光L_rの強度に相当する大きな値となる。

一方、暗所において身体に電子機器２０が装着されていない場合には、発光素子２４の光L_iが身体で反射することはなく、電子機器２０の周囲に光L_iが拡散してしまう。よって、この場合には受光素子２５が反射光L_rを受光しないため、脈波データD_Sにおけるグラフの各点は小さな値となる。

そこで、この例では暗所において身体に電子機器２０が装着されているか否かの目安となる第２の光量閾値L_T2を光量信号S_Lに設定する。そして、光量信号S_Lが第２の光量閾値L_T2を超えた場合には身体に電子機器２０が装着されていると判定し、光量信号S_Lが第２の光量閾値L_T2を超えていない場合には身体に電子機器２０が装着されていないと判定する。

このとき、発光素子２４の光L_iの強度が強いほどユーザが電子機器２０を装着しているときの光量信号S_Lが大きくなる。また、このように光L_iの強度を強くしても、ユーザが電子機器２０を装着していないときには身体によって光L_iが反射されないため光量信号S_Lは小さい値を維持する。

よって、発光素子２４の光L_iの強度をなるべく強くすることにより、暗所においてユーザが電子機器２０を装着しているか否かを光量信号S_Lに基づいて明確に弁別することができるようになる。

再び図１３を参照する。

ステップＳ９においては、発光期間T_ONにおける光量L_Aが第２の光量閾値L_T2を超えているか否かを判定する。

ここで、超えている（ＹＥＳ）と判定される場合には、ステップＳ１０に移り、暗所において身体に電子機器２０が装着されていると判定する。

一方、超えていない（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ１１に移り、暗所において身体に電子機器２０が装着されていないと判定する。

以上により、着脱判定処理の基本ステップを終了する。

前述の発光素子２４の第２の発光パターンは、この着脱判定処理を実行する際の発光パターンであって、発光素子２４が消灯している消灯期間T_OFF（ステップＳ１〜Ｓ３）を有する。

また、消灯期間T_OFFにおいて着脱の判定ができない場合には、第２の発光パターンは、発光期間T_ON（ステップＳ６〜Ｓ８）も有する。

[機能構成]
次に、前述のプロセッサ３６（図８参照）の機能構成について説明する。

図１６は、プロセッサ３６の機能を示す機能構成図である。

図１６に示すように、プロセッサ３６は、着脱判定部５１、脈拍センサ制御部５２、脈拍数算出部５３、運動センサ制御部５４、運動強度変化検知部５５、及び総合処理部５６を有する。

これらの各部は、プロセッサ３６がメインメモリ３２と協働して着脱検知プログラム４０を実行することにより実現される。

このうち、着脱判定部５１は、発光素子２４が図１３のフローチャートに従って第２の発光パターンで発光しているときに、図１３の着脱判定処理を行うことにより、自装置がユーザの身体に装着されているか否かを判定する。

脈拍センサ制御部５２は、受光素子２５の光量信号S_Lを制御部３７を介して受け取り、その光量信号S_Lを総合処理部５６に通知する。

更に、脈拍センサ制御部５２は、総合処理部５６の制御に基づいて、発光素子２４の発光条件を制御部３７（図８参照）に通知する。その発光条件は、図９に示したように、電流I_Sの値、通電時間T_C、及び周期T_Sの組み合わせである。

脈拍数算出部５３は、総合処理部５６から通知される脈波データD_Sに基づいて生体の脈拍数をリアルタイムに算出し、算出した脈拍数を総合処理部５６に通知する。

その脈拍数の算出方法は特に限定されない。この例では、図１２に示したように脈拍数算出部５３が算出期間T_E内における波形のピークの個数kを求め、式n＝k×６０／T_eに従って脈拍数Nを算出する。

運動センサ制御部５４は、運動センサ３５の運動強度信号S_Aを取得し、それを運動強度変化検知部５５に通知する。

運動強度変化検知部５５は、通知された運動強度信号S_Aに基づいてユーザが行っている運動の強度に大きな変化があったか否かを判定し、その判定結果を総合処理部５６に通知する。その判定方法の詳細については後述する。

総合処理部５６は、脈拍センサ制御部５２から通知された光量信号S_Lに基づいて脈波データD_Sを作成し、その脈波データD_Sを脈拍数算出部５３に通知する。

更に、総合処理部５６は、着脱判定部５１に対して着脱の判定を指示したり、脈拍数算出部５３に対して脈拍数の算出を指示したりする。

図１７は、その指示について説明するための模式図である。

図１７に示すように、この例では、脈拍センサ２３が動作している時間を時分割することにより第１の期間T₁と第２の期間T₂とを設ける。

このうち、第１の期間T₁は、総合処理部５６が脈拍数算出部５３に対して脈拍数の算出を指示する期間である。この第１の期間期間T₁においては、発光素子２４が第１の発光パターンで発光し、総合処理部５６によって脈波データD_Sがサンプリングされる。

一方、第２の期間T₂は、総合処理部５６が着脱判定部５１に対して着脱の判定を指示する期間である。この第２の期間期間T₂においては、発光素子２４が第２の発光パターンで発光し、プロセッサ３６が図１３の着脱判定処理を行う。

なお、第２の期間期間T₂の継続時間は、図１３の着脱判定処理に要する時間に等しく、その時間は点灯期間T_ON（ステップＳ６〜Ｓ８）を設けるか否かにより異なる。点灯期間T_ONを設けない場合には、第２の期間期間T₂の継続時間は、消灯期間T_OFF（ステップＳ１〜Ｓ３）の５００msecに略等しい。また、点灯期間T_ONを設ける場合には、第２の期間期間T₂の継続時間は、消灯期間T_OFFの５００msecと点灯期間T_ONの５００msecとを合わせた１secに略等しい。

これらの期間T₁、T₂を開始するタイミングには様々な例がある。以下では、各例に係る着脱検知方法ついて説明する。

[第１例]
図１８は、第１例に係る着脱検知方法を模式的に示す図である。

本例では、制御部３７が、第１の期間T₁の長さを予め固定する。

第１の期間T₁の長さは特に限定されない。但し、第１の期間T₁が短すぎると脈拍数の算出精度が悪化するおそれがあるので、本実施形態では脈拍数の基準時間である６０secに近い５９secを第１の期間T₁の長さとする。

また、本例では第１の期間T₁と第２の期間T₂を交互に繰り返して設けることにより、制御部３７が発光素子２４に対して第１の発光パターンによる発光と第２の発光パターンによる発光とを交互に繰り返させる。

図１９（ａ）は、本例において取得される脈波データD_Sの一例を示す図である。

図１９（ａ）に示すように、脈波のサンプリングは第１の期間T₁においてのみ行われ、第２の期間T₂においては脈波のサンプリングは行われない。その結果、第２の期間T₂においては脈波データD_Sが欠落することになる。

そこで、この例では、図１９（ｂ）に示すように、総合処理部５６が複数の第１の期間T₁における脈波データD_Sのグラフを繋ぐことにより、連続した一つのグラフを作成する。

そして、このグラフに基づき、脈拍数算出部５３が、図１２で説明した方法に従って脈拍数を算出する。

なお、そのグラフの第２の期間T₂に相当する部分においては脈波のピークが欠落しているが、第２の期間T₂の長さは前述のように５００msec〜１secと短いため、ピークの欠落に起因して脈拍数の算出精度が落ちるのを抑制することができる。

図２０は、本例に係る着脱検知方法について説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ２１において、ユーザがボタン２１ａ（図６参照）を押下したかどうかを総合処理部５６が判定する。前述のように、ボタン２１ａは、脈波の測定を停止するために使用される。

ここで、押下された（ＹＥＳ）と判定した場合には、脈波を測定する必要がないので処理を終える。

一方、押下されていない（ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ２２に移り、制御部３７が発光素子２４の発光条件を設定する。ここでは、発光素子２４に供給する電流I_Sの値を２２mAに設定すると共に、その通電時間T_Cを１×２２μsecに設定する。これにより、発光素子２４は、１００Lux程度の照度の光を前述の周期T_Sで発光することになる。

次に、ステップＳ２３に移り、前述の周期T_Sで受光素子２５が反射光L_rをサンプリングすることにより第１の期間T₁を開始する。そして、受光素子２５から出力された光量信号S_Lに基づいて、総合処理部５６が脈波データD_Sをサンプリングする。

続いて、ステップＳ２４に移り、脈拍数算出部５３が、総合処理部５６から通知された脈波データD_Sに基づいて、最新の時刻における脈拍数を算出する。

次に、ステップＳ２５に移り、総合処理部５６が、ステップＳ２３を最初に行ってからの経過時間tが第１の期間T₁が経過したか否かを判定する。

ここで、経過していない（ＮＯ）と判定した場合にはステップＳ２２からやり直す。

一方、経過した（ＹＥＳ）と判定した場合には第１の期間T₁を終了し、ステップＳ２６に移る。

ステップＳ２６は、図１３の着脱判定処理であって、その処理の開始により第２の期間T₂が開始し、処理が終了すると第２の期間T₂が終了する。

その着脱判定処理のステップＳ６（図１３参照）で設定した電流I_S（４４mA）は、ステップＳ２２で設定した第１の発光パターンにおける電流I_S（２２mA）よりも大きい。そのため、第２の発光パターンにおける発光素子２４の発光強度は、第１の発光パターンにおける発光素子２４の発光強度よりも強くなる。これにより、図１５を参照して説明したように、暗所における着脱を明確に弁別することが可能となる。

なお、この着脱判定処理の各ステップは、図１６の各部が協働して行われる。例えば、総合処理部５６は、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ８、Ｓ９の各判定を行う。更に、総合処理部５６は、制御部３７を介してステップＳ１、Ｓ６の発光条件を設定したり、ステップＳ２、Ｓ７における脈波データD_Sのサンプリングを行ったりする。

また、着脱判定部５１は、ステップＳ５、Ｓ１０、Ｓ１１の各判定を行う。

これらについては、後述の第２例と第３例でも同様である。

以上により、本例に係る着脱検知方法の基本ステップを終了する。

上記した本例によれば、図１８に示したように、脈拍センサ２３が動作している時間を時分割することにより、第１の期間T₁では脈拍数の算出を行い、第２の期間T₂では着脱の判定を行う。そのため、一つの脈拍センサ２３のみで脈拍数の算出と着脱の判定とを行うことができ、これら二つの機能を実装するために二つの脈拍センサ２３を電子機器２０に設ける必要がない。

その結果、電子機器２０の小型化を図ることが可能になると共に、二つの脈拍センサ２３を設ける場合と比較して電子機器２０の製造コストを低減することができる。

また、本例のように第１の期間T₁と第２の期間T₂とを交互に繰り返して設けることにより、ユーザが電子機器２０を装着しているか否かの判定を周期的に行うことができる。

[第２例]
第１例では第１の期間T₁と第２の期間T₂とを交互に繰り返した。

前述のように第２の期間T₂においては着脱の検知が行われるが、運動センサ３５（図８参照）が運動強度の大きな変化を捉えたときには、ユーザが電子機器２０を装着して運動を行っている蓋然性が高いため、第２の期間T₂を設けて着脱の検知を行う必要性に乏しい。

そこで、本実施形態では以下のように必要に応じて第２の期間T₂を省く。

図２１は、第２例に係る着脱検知方法を模式的に示す図である。

図２１に示すように、第１の期間T₁においてユーザの運動強度が大きく増大した場合を想定する。この場合には、本例では制御部３７は第１の期間T₁が終了しても第２の期間T₂を設けずに、総合処理部５６が引き続き予め定められた規定期間T_Rだけ脈波のサンプリングを行う。

これにより、図１９（ａ）の例とは異なり、第２の期間T₂において脈波データD_Sが欠落しない。その結果、脈波データD_Sの欠落に起因して脈拍数の算出精度が落ちることがない。

第２の期間T₂を設けるか否かは、前述のように運動強度に大きな増減があったか否かを基準にして判定される。

図２２は、その基準について模式的に示す図である。

図２２の横軸は経過時間を示し、その縦軸は運動センサ３５が出力する運動強度信号S_Aである。

図２２の例では、予め定められた時間間隔Δtの間において運動強度がΔMだけ増加している。その増加量ΔMが大きい場合にはユーザが電子機器２０を装着した状態で運動を行っている蓋然性が高いと判定できる。その判定の基準としてこの例では増加量ΔMに強度閾値M_thを設ける。そして、増加量ΔMが強度閾値M_thを超えている（M_th＜ΔM）場合にユーザが電子機器２０を装着していると判定し、増加量ΔMが強度閾値M_thを超えていない（ΔM≦M_th）場合にユーザが電子機器２０を装着していないと判定する。

なお、時間間隔Δtは特に限定されないが、この例では５sec〜１５sec程度とする。

図２３は、本例に係る着脱検知方法について説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ３１において、ユーザがボタン２１ａ（図６参照）を押下したかどうかを総合処理部５６が判定する。

ここで、押下された（ＹＥＳ）と判定した場合には、脈波を測定する必要がないので処理を終える。

一方、押下されていない（ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ３２に移り、制御部３７が発光素子２４の発光条件を設定する。

ここでは、発光素子２４に供給する電流I_Sの値を２２mAに設定すると共に、その通電時間T_Cを１×２２μsecに設定する。これにより、第１例と同様に、発光素子２４は１００Lux程度の照度の光を前述の周期T_Sで発光する。

次に、ステップＳ３３に移り、発光素子２４の発光と同期して受光素子２５が反射光L_rをサンプリングすることにより、第１の期間T₁を開始する。そして、受光素子２５から出力された光量信号S_Lに基づいて、総合処理部５６が脈波データD_Sをサンプリングする。

続いて、ステップＳ３４に移り、脈拍数算出部５３が、脈波データD_Sに基づいて、最新の時刻における脈拍数を算出する。

次に、ステップＳ３５に移り、直近の時間間隔Δtにおける運動強度の増加量ΔMを算出する。増加量ΔMの算出は、運動センサ３５から通知された運動強度信号S_Aに基づいて運動強度変化検知部５５が行う。

そして、運動強度変化検知部５５は、その増加量ΔMが強度閾値M_thを超えているか否かを判定する。

ここで、超えている（ＹＥＳ）と判定した場合には、運動強度変化検知部５５は、増加量ΔMが強度閾値M_thを超えた旨を総合処理部５６に通知する。この通知を受けた総合処理部５６は、ステップＳ３６においてサンプリングフラグに「１」を設定する。

サンプリングフラグは、増加量ΔMが強度閾値M_thを超えたか否かを示す変数であり、例えば補助記憶部３３に記憶される。なお、サンプリングフラグのデフォルト値は「０」である。

一方、ステップＳ３５において超えていない（ＮＯ）と判定された場合にはステップＳ３７に移る。

そのステップＳ３７においては、総合処理部５６が、ステップＳ３３を最初に行ってからの経過時間tが第１の期間T₁を経過したか否かを判定する。

ここで、経過していない（ＮＯ）と判定した場合にはステップＳ３２からやり直す。

一方、経過した（ＹＥＳ）と判定した場合には第１の期間T₁を終了し、ステップＳ３８に移る。

ステップＳ３８においては、総合処理部５６が、サンプリングフラグが「１」であるか否かを判定する。

ここで、サンプリングフラグが「１」ではない（ＮＯ）と判定された場合には、強度閾値M_thを超えるような大きな運動をユーザが行っていないため、ユーザが身体から電子機器２０を外している可能性がある。

よって、この場合にはステップＳ３９に移り、前述の着脱判定処理（図１３参照）を行う。これにより、着脱判定処理のための第２の期間T₂が開始することになる。なお、第２の期間T₂は、この着脱判定処理を終えたときに終了する。

一方、ステップＳ３８においてサンプリングフラグが「１」であると判定された場合には、第１の期間T₁において強度閾値M_thを超えるような大きな運動をユーザが行っており、ユーザが電子機器２０を装着している蓋然性が高い。

よって、この場合には着脱判定処理を行う必要性に乏しく、むしろ運動中のユーザの脈波をサンプリングするのが好ましい。

そこで、この場合にはステップ４０に移り、まず制御部３７が発光素子２４の発光条件を設定する。

ここでは、発光素子２４に供給する電流I_Sの値を２２mAに設定すると共に、その通電時間T_Cを１×２２μsecに設定する。これにより、発光素子２４は１００Lux程度の照度の光を周期T_Sで発光する。

次に、ステップＳ４１に移り、発光素子２４の発光と同期して受光素子２５が反射光L_rをサンプリングすることにより、前述の規定期間T_R（図２１参照）を開始する。そして、受光素子２５から出力された光量信号S_Lに基づいて、総合処理部５６が脈波データD_Sをサンプリングする。

続いて、ステップＳ４２に移り、脈拍数算出部５３が、脈波データD_Sに基づいて、最新の時刻における脈拍数を算出する。

そして、ステップＳ４３に移り、総合処理部５６が、最初にステップＳ４１を行ってからの経過時間tが規定期間T_Rを経過したか否かを判定する。

ここで、経過していない（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ４０からやり直す。

一方、経過した（ＹＥＳ）と判定された場合には、規定期間T_Rを終了してステップＳ４４に移る。

そのステップＳ４４においては、総合処理部５６がサンプリングフラグを「０」にリセットする。

以上により、本例に係る着脱検知方法の基本ステップを終了する。

上記した本例によれば、運動センサ３５（図８参照）が運動強度の大きな変化を捉えたときには第２の期間T₂を省いて引き続き脈波のサンプリングを行う。そのため、第２の期間T₂において脈波データD_Sが欠落せず、脈波データD_Sの欠落に起因して脈拍数の算出精度が落ちるのを抑制することができる。

[第３例]
ユーザが身体から電子機器２０を外しているときは、電子機器２０で算出する脈拍数も少なくなる。これを利用して本例では以下のように着脱判定処理のための第２の期間T₂を開始する。

図２４は、第３例に係る着脱検知方法を模式的に示す図である。

図２４に示すように、本例では、第１の期間T₁において脈拍数Nが予め定めておいた脈拍数閾値N_thよりも低くなった時点で制御部３７が総合処理部５６の制御下で第１の期間T₁を終了させ、着脱判定のための第２の期間T₂を開始する。その第２の期間T₂においては、第１例や第２例と同様に、制御部３７が発光素子２４に対して第２のパターンで発光させる。

脈拍数閾値N_thは、ユーザが電子機器２０を外しているか否かの基準となる脈拍数であって、人間の脈拍数の最小値である４０／分程度の値を採用し得る。

本例では、脈拍数Nがその脈拍数閾値N_thよりも低くなってユーザが電子機器２０を外した蓋然性が高い場合にのみ第２の期間T₂を設けるため、それ以外の場合には第１の期間T₁における脈波のサンプリングが中断されない。これにより、周期的に第２の期間T₂を設ける第１例とは異なり、第２の期間T₂において脈波データD_Sが欠落するのを抑制することができる。

図２５は、本例に係る着脱検知方法について説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ５１において、ユーザがボタン２１ａ（図６参照）を押下したかどうかを総合処理部５６が判定する。

ここで、押下された（ＹＥＳ）と判定した場合には、脈波を測定する必要がないので処理を終える。

一方、押下されていない（ＮＯ）と判定した場合にはステップＳ５２に移る。

ステップＳ５２においては、総合処理部５６が、脈拍数Nが脈拍数閾値N_thよりも低いか否かを判定する。その判定においては、総合処理部５６は、脈拍数算出部５３から通知された最新の脈拍数Nを採用する。

ここで、脈拍数Nは脈拍数閾値N_thよりも低くない（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ５３に移る。

ステップＳ５３においては、制御部３７が発光素子２４の発光条件を設定する。

ここでは、発光素子２４に供給する電流I_Sの値を２２mAに設定すると共に、その通電時間T_Cを１×２２μsecに設定する。これにより、発光素子２４は１００Lux程度の照度の光を周期T_Sで発光する。

次に、ステップＳ５４に移り、発光素子２４の発光と同期して受光素子２５が反射光L_rをサンプリングすることにより第１の期間T₁が開始する。そして、受光素子２５の光量信号S_Lに基づいて、総合処理部５６が脈波データD_Sをサンプリングする。

続いて、ステップＳ５５に移り、脈拍数算出部５３が、脈波データD_Sに基づいて、最新の時刻における脈拍数Nを算出する。

このようにして算出した脈拍数Nは、次にステップＳ５２を行うときに脈拍数閾値N_thと比較するのに使用される。

一方、ステップＳ５２において脈拍数Nは脈拍数閾値N_thよりも低くい（ＹＥＳ）と判定された場合には、前述のようにユーザが身体から電子機器２０を外している可能性がある。

よって、この場合にはステップＳ５６に移り、前述の着脱判定処理（図１３参照）を行う。これにより、脈波を取得するための第１の期間T₁が終了するのと同時に、着脱判定処理のための第２の期間T₂が開始する。

以上により、本例に係る着脱検知方法の基本ステップを終了する。

上記した本例によれば、脈拍数Nが脈拍数閾値N_thよりも低くなった場合にのみ第２の期間T₂を設けるため、それ以外の場合には第１の期間T₁における脈波のサンプリングが中断されず、第２の期間T₂において脈波データD_Sが欠落するのを抑制できる。

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１） 生体に向けて光を発光する発光素子と、
前記光の反射光を受光し、前記反射光の光量を示す光量信号を出力する受光素子と、
前記発光素子を制御することにより、第１の期間においては前記発光素子を第１の発光パターンで発光させ、第２の期間においては前記発光素子を第２の発光パターンで発光させる制御部と、
前記発光素子が前記第１の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体の脈拍数を算出する算出部と、
前記発光素子が前記第２の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体に自装置が装着されているか否かを判定する判定部と、
を有する電子機器。

（付記２） 前記制御部は、前記第１の期間の長さを予め固定すると共に、前記発光素子に対して、前記第１の発光パターンによる発光と前記第２の発光パターンによる発光とを交互に繰り返させることを特徴とする付記１に記載の電子機器。

（付記３） 前記生体が行っている運動の強度を取得し、前記強度を示す運動強度信号を出力する運動センサを更に有し、
前記制御部は、前記運動強度信号が強度閾値を超えている場合には、前記第２の期間を設けずに、前記発光素子を前記第１の発光パターンで発光させ続けることを特徴とする付記１に記載の電子機器。

（付記４） 前記制御部は、前記算出部が算出した前記脈拍数が脈拍数閾値よりも低いときに、前記第１の期間を終了して前記第２の期間を開始して、前記発光素子を前記第２の発光パターンで発光させることを特徴とする付記１に記載の電子機器。

（付記５） 前記第２の発光パターンは、前記第１の発光パターンよりも前記光の強度が強いことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の電子機器。

（付記６） 前記第２の発光パターンは、前記発光素子が消灯している消灯期間を有し、
前記判定部は、
前記消灯期間における前記光量信号が第１の光量閾値を超えている場合に、前記生体から自装置が装着されていないと判定することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の電子機器。

（付記７） 前記第２の発光パターンは、前記発光素子が発光している発光期間を有し、
前記判定部は、
前記消灯期間における前記光量信号が前記第１の光量閾値を超えていない場合であって、前記発光期間における前記光量信号が第２の光量閾値を超えているときに、前記生体に自装置が装着されていると判定することを特徴とする付記６に記載の電子機器。

（付記８） 前記判定部は、
前記消灯期間における前記光量信号が前記第１の光量閾値を超えていない場合であって、前記発光期間における前記光量信号が第２の光量閾値を超えていないときに、前記生体に自装置が装着されていないと判定することを特徴とする付記７に記載の電子機器。

（付記９） 生体に向けて光を発光する発光素子と、前記光の反射光を受光し、前記反射光の光量を示す光量信号を出力する受光素子とを備えた電子機器に、
第１の期間においては前記発光素子を第１の発光パターンで発光させ、第２の期間においては前記発光素子を第２の発光パターンで発光させ、
前記発光素子が前記第１の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体の脈拍数を算出し、
前記発光素子が前記第２の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体に自装置が装着されているか否かを判定する
処理を実行させるための着脱検知プログラム。

１、２０…電子機器、２、２１…本体、３…第１の脈拍センサ、４…第２の脈拍センサ、６、２４…発光素子、８…凸レンズ、７、２５…受光素子、２１ａ…ボタン、２３…脈拍センサ、２６…凸レンズ、３１…記憶部、３２…メインメモリ、３３…補助記憶部、３４…通信部、３５…運動センサ、３６…プロセッサ、３７…制御部、４０…着脱検知プログラム、４１…記録媒体、５１…着脱判定部、５２…脈拍センサ制御部、５３…脈拍数算出部、５４…運動センサ制御部、５５…運動強度変化検知部、５６…総合処理部。

Claims (5)

1. 生体に向けて光を発光する発光素子と、
   前記光の反射光を受光し、前記反射光の光量を示す光量信号を出力する受光素子と、
   前記発光素子を制御することにより、第１の期間においては前記発光素子を第１の発光パターンで発光させ、第２の期間においては前記発光素子を第２の発光パターンで発光させる制御部と、
   前記発光素子が前記第１の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体の脈拍数を算出する算出部と、
   前記発光素子が前記第２の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体に自装置が装着されているか否かを判定する判定部と、
   を有する電子機器。
2. 前記制御部は、前記第１の期間の長さを予め固定すると共に、前記発光素子に対して、前記第１の発光パターンによる発光と前記第２の発光パターンによる発光とを交互に繰り返させることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記生体が行っている運動の強度を取得し、前記強度を示す運動強度信号を出力する運動センサを更に有し、
   前記制御部は、前記運動強度信号が強度閾値を超えている場合には、前記第２の期間を設けずに、前記発光素子を前記第１の発光パターンで発光させ続けることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
4. 前記制御部は、前記算出部が算出した前記脈拍数が脈拍数閾値よりも低いときに、前記第１の期間を終了して前記第２の期間を開始して、前記発光素子を前記第２の発光パターンで発光させることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
5. 生体に向けて光を発光する発光素子と、前記光の反射光を受光し、前記反射光の光量を示す光量信号を出力する受光素子とを備えた電子機器に、
   第１の期間においては前記発光素子を第１の発光パターンで発光させ、第２の期間においては前記発光素子を第２の発光パターンで発光させ、
   前記発光素子が前記第１の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体の脈拍数を算出し、
   前記発光素子が前記第２の発光パターンで発光しているときに、前記光量信号に基づいて前記生体に自装置が装着されているか否かを判定する
   処理を実行させるための着脱検知プログラム。

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