JP4515142B2

JP4515142B2 - 生体情報測定装置

Info

Publication number: JP4515142B2
Application number: JP2004138101A
Authority: JP
Inventors: 功雄谷藤
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: CN1692881B; JP2005318968A; US7429246B2; CN1692875A; US20050251058A1

Description

本発明は、心拍等の生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。

従来から、心拍、脈拍、歩数等の人の生体情報を測定する生体情報測定装置が開発されている。

例えば、生体情報測定装置の一種である心拍計は、心拍を検出して検出信号を出力する検出部や検出信号を音で報知する報知部等を有する心拍計本体を、チェストベルトで使用者の胸に圧接した状態で装着し、前記使用者の心拍等を音で報知するようにした心拍計が開発されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された心拍計では、チェストベルトで心拍計本体を胸に装着し、その上から洋服等を着るようにして装着することになるため、報知音が聞き取り難いという問題がある。

そこで、心拍計本体に送信機能を持たせると共に、受信機能および報知機能を有する腕時計用いて、前記心拍計本体からの心拍情報を前記腕時計で受信し、該心拍情報を前記腕時計の報知部で報知するようにしたものがある。この場合の通信方式としては、微弱電波による通信方式や、バースト送信波を用いて電磁誘導によって行う通信方式がある（特許文献２参照）。

微弱電波を用いた通信方式では、受信した心拍データから受信側で心拍を音で知らせる際、報音回路によるノイズ等の影響を殆ど受けないが、無線用集積回路（ＩＣ）やそれを制御する制御用ＩＣ、アンテナ等、受信機側の体積が大きくなるという問題や、消費電力が極めて大きくなるという問題があり又、高価になるという問題がある。

一方、電磁誘導を用いた通信方式では、通信に必要な部分はコイル及び波形成形回路のみのため、微弱電波方式に比べて体積や消費電力が小さくなり又、廉価になるという利点がある。

しかしながら、一般の報音回路は並列接続された昇圧コイル及び圧電ブザーをトランジスタで駆動するように構成されており、報音時に報音回路内の前記昇圧コイルから発せられるノイズが通信時の電磁誘導と干渉してしまうため、正確な報音又は正確な心拍受信ができないという問題がある。

また、電磁誘導方式は、外乱ノイズに弱く、受信したデータが本当に心拍なのかどうかを、心拍間の計測時間等で判断する等、ソフトウェアによるフィルタが必要となり、プログラムも複雑且つ困難で、大規模なものになるという問題がある。

また、心拍計に限らず、脈拍計や歩数計等の生体情報を測定する生体情報測定装置において、データの送受信を電磁誘導方式により行うと共に報知を行う場合には、前記同様の問題があった。
実開平７−１７２０２号公報（第１頁、第２頁）特開平５−７６５３０号公報（第２頁〜第４頁、図２〜図４、図７、図８）

本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、電磁誘導方式の生体情報測定装置において、データ受信動作と報知動作との間の干渉の発生を防止することを課題としている。

本発明によれば、周期的に発生する生体情報を検出し、バースト信号を用いて電磁誘導により送信する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段で検出した生体情報を電磁誘導によって受信する受信手段と、前記受信手段で前記生体情報に同期し報知する報知手段とを有する生体情報測定装置において、前記生体情報が発生する周期以下の所定期間、前記受信手段の受信動作を停止すると共に、前記受信手段が受信動作を停止している間に前記生体情報の受信を報知するように前記報知手段を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする生体情報測定装置が提供される。制御手段は、生体情報が発生する周期以下の所定期間、受信手段の受信動作を停止すると共に、前記受信手段が受信動作を停止している間に前記生体情報に同期し報知するように報知手段を制御する。

ここで、前記制御手段は、前記受信手段で受信した生体情報の周期の平均時間を算出し、該平均時間の所定割合を報知時間として算出する算出手段を有して成り、前記算出手段で算出した報知時間だけ前記報知手段が報知を行うように制御するように構成してもよい。

また、前記生体情報検出手段は前記生体情報として心拍又は脈拍を検出すると共に、前記算出手段は平均心拍時間又は平均脈拍時間の所定割合の時間を前記報知時間として算出し、前記制御手段は前記報知時間だけ前記報知手段が報知を行うように制御するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記受信手段の受信動作を停止する時間と、前記報知手段の報知時間とが同一になるように制御するように構成してもよい。

また、前記生体情報検出手段は前記生体情報を、バースト信号を用いて電磁誘導により前記受信手段に送信するように構成してもよい。

また、前記生体情報検出手段は前記生体情報として心拍、脈拍又は歩行を検出するように構成してもよい。

本発明によれば、報知動作とデータ送受信動作が重なることによる干渉の発生を防止することが可能になる。したがって、高精度な生体情報の測定が可能になる。

また、報知時間中は受信動作が停止しているため、その間に発生するノイズをマスクすることが可能になる。

また、生体情報の周期の平均時間の所定割合を報知時間とすることにより、使用者は音のみで生体情報の値や変動を大凡知ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態に係る生体情報測定装置について説明する。尚、本実施の形態では、生体情報測定装置として心拍計の例で説明する。

図１は、本実施の形態に係る心拍計の使用態様を示す図である。図１において、心拍の被測定者でもある心拍計の使用者１００の胸には皮膚に接するように、心拍検出部１０２が一体的に設けられたチェストベルト１０１が装着されている。また、使用者１００の腕には、腕時計機能を有する心拍報知部１０３が装着されている。心拍検出部１０２と心拍報知部１０３は電磁誘導によって信号の送受信が可能なように構成されている。尚、心拍検出部１０２は生体情報検出手段を構成している。

心拍計の詳細な動作は後述するが、心拍検出部１０２で検出した心拍情報は電磁誘導によって心拍報知部１０３に送信され、心拍報知部１０３は受信した心拍情報に基づいて平均心拍時間の算出等の処理を行い、平均心拍時間等の表示や報知等を行う。

図２は、心拍検出部１０２のブロック図である。図２において、心拍検出部１０２は、心拍を検出して心拍に対応する検出信号を出力する心電検出部２０１、心電検出部２０１からの検出信号を増幅し、矩形波に波形成形する波形成形部２０２、波形成形部２０２で波形成形した検出信号をバースト信号に変換する伝送波成形部２０３、伝送波成形部２０３からのバースト信号形式の検出信号を電磁誘導によって報知部１０３に送信する送信部２０４を備えている。

図３は、報知部１０３のブロック図である。図３において、報知部１０３は、心拍検出部１０２からのバースト信号形式の検出信号を電磁誘導で受信する受信手段としての受信部３０１、受信部３０１で受信したバースト信号形式の検出信号を矩形波信号に波形成形する波形成形部３０２、波形成形部３０２で波形成形された検出信号に基づいて平均心拍時間等を算出する算出手段としての計算処理部３０３、報音タイマ３０５を有すると共に報知部１０３の各構成要素を制御する制御部３０４、平均心拍時間等を表示する表示手段としての表示部３０６、音で報知を行う報知手段としての報音部３０７、各心拍の心拍時間を計測する心拍時間計測カウンタ３０８、心拍時間等を記憶する記憶手段としてのメモリ３０９を備えている。尚、計算処理部３０３、制御部３０４、報音タイマ３０５、心拍時間計測カウンタ３０８は制御手段を構成している。

報音部３０７は従来技術の欄で説明した報音回路と同じ構成のものであり、並列接続された昇圧コイル及び圧電ブザーをトランジスタで駆動するように構成されている。

受信部３０１の一部、計算処理部３０３、制御部３０４、報音タイマ３０５、心拍時間計測カウンタ３０８は中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成することが可能であり、前記ＣＰＵがメモリ３０９に予め記憶されているプログラムを実行することにより、後述する処理が行われる。図３は、前記ＣＰＵで実現される機能をブロック図で表したものである。

図４は、報知部１０３の処理を表すフローチャートであり、心拍検出部１０２からバースト信号形式の検出信号を電磁誘導によって受信し、平均心拍時間を算出して表示する処理を行うときのフローチャートである。

図５は、報知部１０３の処理を表すフローチャートであり、報知を行うときのフローチャートである。

図６は、本実施の形態に係る心拍計の動作を示すタイミング図である。

以下、図１〜図６を用いて、本実施の形態に係る心拍計の動作を詳細に説明する。

先ず、心拍の時間間隔である心拍時間の平均（平均心拍時間）を算出して表示するときの動作を説明する。

図２に示すように、心拍検出部１０２の心電検出部２０１は、心拍を検出する毎に、各心拍に対応する検出信号を出力する。波形成形部２０２は、心電検出部２０１からの検出信号を増幅して、矩形波に波形成形するして出力する。伝送波成形部２０３は、波形成形部２０２で波形成形した検出信号をバースト信号に変換して出力する。送信部２０４は、伝送波成形部２０３からのバースト信号形式の検出信号を電磁誘導によって報知部１０３に送信する。

報知部１０３では、先ず制御部３０４が受信部３０１に含まれる電磁誘導回路をイネーブルにして、受信部３０１が電磁誘導によって心拍検出部からの検出信号を受信可能な状態にする（図４のステップＳ４０１）。このとき、受信部３０１を受信可能な状態にするための処理として、例えば、受信部３０１に電源供給する。

次に、受信部３０１は、バースト信号形式の検出信号を受信したか否かを判断し（ステップＳ４０２）、受信したと判断した場合には波形成形部３０２が検出信号を矩形波に波形成形した後、計算処理部３０３が、今回受信した検出信号と前回受信した検出信号との間の時間間隔（心拍時間）を算出し、メモリ３０９に記憶していた最近の平均心拍時間と比較して、前記平均心拍時間に対する今回の心拍時間の変動率が２０％以内か否かを判断する（ステップＳ４０３）。

計算処理部３０３は、ステップＳ４０３において、変動率が２０％以内ではないと判断した場合には、今回取得した心拍時間のデータを廃棄してステップＳ４０２に戻る。これにより、ノイズが排除される。

計算処理部３０３は、ステップＳ４０３において、変動率が２０％以内であると判断した場合には、信号が心拍に対応する検出信号であると判断して、今回取得した１心拍時間のデータをメモリ３０９に保存した後（ステップＳ４０５）、メモリ３０９に記憶していた最近の２０拍分の心拍時間に加算して心拍数で除算することにより、平均心拍時間を算出する（ステップＳ４０６）。

次に、制御部３０４は、表示部３０６を制御して、前記平均心拍時間を表示部３０６に表示する（ステップＳ４０７）。

次に、制御部３０４は、心拍時間計測カウンタ３０８をリセットした後（ステップＳ４０８）、心拍時間計測カウンタ３０８を再スタートさせて（ステップＳ４０８）、ステップＳ４０２に戻る。心拍時間計測カウンタ３０８は再スタート時から改めて心拍時間の測定を開始し、該測定した心拍時間はステップＳ４０３等で使用される。

前記処理により、表示部３０５には、随時、最近の所定心拍数の平均心拍時間が表示されることになる。

次に、報知部１０３が音によって心拍情報の報知を行うときの動作を説明する。

心拍検出部１０２が前記のようにしてバースト信号形式の検出信号を電磁誘導によって報知部１０３に送信すると（図６（ａ）参照）、報知部１０３では、先ず制御部３０４が受信部３０１に含まれる電磁誘導回路をイネーブルにすることによって、電磁誘導によって心拍検出部１０２からの検出信号を受信部３０１で受信可能な状態にして（図５のステップＳ５０１）、心拍検出部１０２から検出信号の受信を開始する。受信部３０１を受信可能な状態にするための処理として、例えば、受信部３０１への電源供給がある。

次に、受信部３０１は、バースト信号形式の検出信号を受信したか否かを判断し（ステップＳ５０２）、受信したと判断した場合には波形成形部３０２で波形成形する（図６（ｃ）参照）。その後、計算処理部３０３は、今回受信した検出信号と前回受信した検出信号との間の時間（心拍時間）を算出し、今回取得した心拍時間のデータをメモリ３０９に保存する（ステップＳ５０３）。

次に、計算処理部３０３は、今回取得した心拍時間を、以前メモリ３０９に記憶していた最近の２０拍分の心拍時間に加算して心拍数で除算することによって、平均心拍時間を算出する（ステップＳ５０４）。

次に、制御部３０４は、表示部３０６を制御して、前記平均心拍時間を表示部３０６に表示する（ステップＳ５０５）。

次に、制御部３０４は、心拍時間計測カウンタ３０８をリセットした後（ステップＳ５０６）、心拍時間計測カウンタ３０８を再スタートさせる（ステップＳ５０７）。心拍時間計測カウンタ３０８は再スタート時から改めて心拍時間の測定を開始し、該測定した心拍時間はステップＳ５０３等で使用される。

次に、計算処理部３０３は、ステップＳ５０４で算出した平均心拍時間内で平均心拍時間の所定割合の時間（本実施の形態では８０％の時間）を算出する（ステップＳ５０８）。

制御部３０４は、前記平均心拍時間の８０％の時間を報音タイマ３０５にセットすると共に（ステップＳ５０９）、電磁誘導回路の動作を停止させることによって受信部３０１の受信動作を停止させる（ステップＳ５１０）。受信部３０１の受信動作を停止させるための処理として、例えば、受信部３０１への電源供給の停止がある。また、同時に制御部３０４は、報音部３０７を制御して報音部３０７から音による報知を開始させる（ステップＳ５１１）。

この状態で、制御部３０４は、報音タイマ３０５が前記平均心拍時間の８０％の時間を計時したか否か、即ち報音を終了するか否かを判断し（ステップＳ５１２）、報音タイマ３０５が前記平均心拍時間の８０％の時間を計時したと判断すると、報音部３０７に報音を停止させてステップＳ５０１に戻り、前記処理を繰り返す。

これにより、図６に示すように、報音部３０７は、各心拍に同期するタイミングで、１心拍時間の平均値の８０％の時間だけ音で報知する。この報知が行われている間は、受信部３０１の受信動作が停止されているので、心拍の報知動作と受信動作が干渉することを防止することが可能になる。また、心拍間おいて、最近の平均心拍時間の８０％の時間だけ音で報知するため、使用者は、平均値が変化すれば、心拍時間が変化していることも知ることができるため、使用者は音のみで心拍情報の値や変動を大凡知ることができる。また、各心拍の間にノイズが存在する場合でも、この間は受信部３０１の受信動作が停止しているため、ノイズをマスクすることが可能になり、ノイズの影響を受けずに高精度な心拍測定が可能になる。

尚、前記生体情報として脈拍又は歩行を検出するように構成してもよく、この場合、報音部３０７は、最近の脈拍周期の平均である脈拍の平均脈拍時間や最近の歩行周期の平均である平均歩行時間の所定割合の時間だけ報音するように構成する。

心拍計のみならず、脈拍計や歩数計等、人の心拍、脈拍、歩行等の周期的に発生する生体情報を測定する生体情報測定装置に適用可能である。

本発明の実施の形態に係る心拍計の使用態様を示す図である。本発明の実施の形態に使用する心拍検出部のブロック図である。本発明の実施の形態に使用する報知部のブロック図である。本発明の実施の形態における処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態における処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態における動作を示すタイミング図である。

符号の説明

１００・・・使用者
１０１・・・チェストベルト
１０２・・・生体情報検出手段としての心拍検出部
１０３・・・心拍報知部
２０１・・・心電検出部
２０２、３０２・・・波形成形部
２０３・・・伝送波成形部
２０４・・・送信部
３０１・・・受診手段としての受信部
３０３・・・制御手段を構成する算出手段としての計算処理部
３０４・・・制御手段を構成する制御部
３０５・・・制御手段を構成する報音タイマ
３０６・・・表示手段としての表示部
３０７・・・報知手段としての報音部
３０８・・・制御手段を構成する心拍時間計測カウンタ
３０９・・・記憶手段としてのメモリ

Claims

周期的に発生する生体情報を検出し、バースト信号を用いて電磁誘導により送信する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段で検出した生体情報を電磁誘導によって受信する受信手段と、前記受信手段で前記生体情報を受信したことを報知する報知手段とを有する生体情報測定装置において、
前記生体情報が発生する周期以下の所定期間、前記受信手段の受信動作を停止すると共に、前記受信手段が受信動作を停止している間に前記生体情報の受信を報知するように前記報知手段を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする生体情報測定装置。
前記制御手段は、前記受信手段で受信した生体情報の周期の平均時間を算出し、該平均時間の所定割合を報知時間として算出する算出手段を有して成り、前記算出手段で算出した報知時間だけ前記報知手段が報知を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。
前記生体情報検出手段は、前記生体情報として心拍又は脈拍を検出すると共に、
前記算出手段は、平均心拍時間又は平均脈拍時間の所定割合の時間を前記報知時間として算出し、
前記制御手段は、前記報知時間だけ前記報知手段が報知を行うように制御することを特徴とする請求項２記載の生体情報測定装置。
前記制御手段は、前記受信手段の受信動作を停止する時間と、前記報知手段の報知時間とが同一になるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の生体情報測定装置。
前記生体情報検出手段は前記生体情報として心拍、脈拍又は歩行を検出することを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。