JP3558428B2

JP3558428B2 - Biological information measurement device

Info

Publication number: JP3558428B2
Application number: JP27323895A
Authority: JP
Inventors: 求早川; 千秋中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2015-10-20
Also published as: JPH09113653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサが検出した脈波や体動などの波形信号に対して周波数分析を行い、この周波数分析の結果に基づいて脈拍数やピッチなどを計測するための周期・周波数計測装置に関するものである。更に詳しくは、センサが検出した波形信号に乱れが発生するようなときに行うデータ処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
脈波や体動などをセンサによって検出し、検出した波形信号に基づいて、脈拍数やピッチなどを計測する脈拍計やピッチ計では、波形信号をデジタル信号化した後、周波数分析を行い、そのスペクトルから脈波成分や体動成分を抽出し、それに演算を施して脈拍数やピッチなどを求める方法が案出されている。かかる方法では、周波数分析を行うために多くのデータが必要であり、脈拍数を計測する場合には、たとえば、１６秒間に得られた１２８点のデータに周波数分析が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来の脈拍計などにおいて、脈拍数などを表示する液晶表示装置においてバックライトを点灯したときに電源電圧が変動すると、センサが検出した波形信号に乱れが発生するので、周波数分析結果から脈拍数を正確に求めることができない。従って、異常がおさまった時点から改めて１６秒間かけて１２８点のデータを取り直す必要があるので、その間、エラー表示のままになっており、使い勝手がわるいという問題点がある。
【０００４】
かかる問題点に鑑みて、本発明の課題は、センサ手段によって検出された波形信号に乱れが発生するようなときでも、脈拍数やピッチなどといった周期・周波数の計測結果を表示することができ、使い勝手のよい周期・周波数計測装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明の生体情報計測装置は、脈波や体動などの時間的変化を検出するセンサ手段と、前記センサ手段が検出した波形信号に周波数分析を行い、前記周波数分析結果に基づいて脈拍数やピッチなどの生体情報を求めるデータ処理手段と、前記データ処理手段が求めた前記生体情報を表示装置に表示する表示制御手段とを有する生体情報計測装置において、前記波形信号の乱れの原因となるような、外部操作による重負荷の割り込み動作が開始されるか否かを監視する割り込み動作監視手段と、前記重負荷の割り込み動作が開始されるときに前記データ処理手段に入力されるべきダミー信号を発生するダミー信号発生手段と、前記生体情報計測装置が前記生体情報を計測中であって、かつ、前記割り込み動作監視手段の監視結果において前記重負荷の割り込み動作が開始されると判断したときに、前記波形信号の一部に代えて前記ダミー信号を前記データ処理手段に所定の時間入力する入力信号切換手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
本願発明において、前記重負荷の割り込み動作は、前記表示装置としての液晶表示装置において外部操作により設定されるバックライトの点灯、または報知音の発生等の動作であることを特徴とする。
【０００７】
また本願発明の生体情報計測装置は、脈波や体動などの時間的変化を検出するセンサ手段と、前記センサ手段が検出した波形信号に周波数分析を行い、前記周波数分析結果に基づいて脈拍数やピッチなどの生体情報を求めるデータ処理手段と、前記データ処理手段が求めた前記生体情報を表示装置に表示する表示制御手段とを有する生体情報計測装置において、前記波形信号の乱れの原因となるような、外部操作による重負荷の割り込み動作が開始されるか否かを監視する割り込み動作監視手段と、前記重負荷の割り込み動作が開始されるときに前記データ処理手段に入力されるべきダミー信号を発生するダミー信号発生手段と、前記生体情報計測装置が前記生体情報を計測中であって、かつ、前記割り込み動作監視手段の監視結果において前記重負荷の割り込み動作が開始されると判断したときに、前記波形信号の一部に代えて前記ダミー信号を前記データ処理手段に所定の時間入力する入力信号切換手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また本願発明において、前記表示制御手段は、前記波形信号を前記表示装置にグラフィック表示しているときに、前記波形信号の一部に代えて前記ダミー信号が前記データ処理手段に入力されたときには前記ダミー信号に基づく波形を前記表示装置に表示するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また本願発明において、前記ダミー信号は、一定の直流信号あるいは前記脈波信号とは周波数が大きく異なる交流信号であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて、本発明の一実施例を説明する。
【００１１】
（全体構成）
図１は、本例の腕装着型脈波計測装置の全体構成を示す説明図である。
【００１２】
図１において、本例の腕装着型脈波計測装置１（周期・周波数計測装置）は、腕時計構造を有する装置本体１０と、この装置本体１０に接続されるケーブル２０と、このケーブル２０の先端側に設けられた脈波検出用センサユニット３０（センサ手段）とから大略構成されている。装置本体１０には、腕時計における１２時方向から腕に巻きついてその６時方向で固定されるリストバンド１２が設けられ、このリストバンド１２によって、装置本体１０は、腕に着脱自在である。脈波検出用センサユニット３０は、センサ固定用バンド４０によって遮光されながら人差し指の根元に装着されている。このように、脈波検出用センサユニット３０を指の根元に装着すると、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０は、ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の温度が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較的低下しない。従って、指の根元に脈波検出用センサユニット３０を装着すれば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈拍数などを正確に計測できる。
【００１３】
（装置本体の構成）
図２は、本例の腕装着型脈波計測装置の装置本体を、リストバンドやケーブルなどを外した状態で示す平面図、図３は、腕装着型脈波計測装置を３時の方向からみた側面図である。
【００１４】
図２において、装置本体１０は、樹脂製の時計ケース１１（本体ケース）を備えており、この時計ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、脈拍数などの脈波情報などを表示する液晶表示装置１３（表示装置）が構成されている。この液晶表示装置１３には、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報をグラフィック表示可能である。
【００１５】
時計ケース１１の内部には、脈波検出用センサユニット３０による検出結果（脈波信号）に基づいて脈拍数の変化などを液晶表示装置１３で表示するために、この表示装置に対する制御や検出信号に対する信号処理などを行なう制御部５が構成されている。制御部５には、計時回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイム、スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可能である。
【００１６】
時計ケース１１の外周部及び表面部には、時刻合わせ、モードの切換、ラップタイムや脈波情報の計測を開始する旨の外部操作などを行うためのボタンスイッチ１１１〜１１７が構成されている。
【００１７】
腕装着型脈波計測装置１の電源は、時計ケース１１に内蔵されているボタン形の電池５９であり、ケーブル２０は、電池５９から脈波検出用センサユニット３０に電力を供給するとともに、脈波検出用センサユニット３０の検出結果を時計ケース１１の制御部５に入力している。
【００１８】
腕装着型脈波計測装置１では、その機能を増やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要があるが、装置本体１０には、腕に装着されるという制約があるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２時の方向に向けては拡大できない。そこで、本例では、装置本体１０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース１１を用いてある。但し、リストバンド１２は、３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リストバンド１２からみると、腕時計における９時の方向に大きな張出部分１０１を有するが、かかる大きな張出部分は３時の方向にはない。従って、横長の時計ケース１１を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、また、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけることがない。
【００１９】
時計ケース１１の内部において、電池５９に対して９時の方向には、ブザー用（報知音発生用）の偏平な圧電素子５８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリストバンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５８とを面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型化できるとともに、図３に示すように、裏面部１１９に電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池５９を簡単に交換できる。
【００２０】
（装置本体の腕への装着構造）
図３において、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するための連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部１０６が形成されている。
【００２１】
装置本体１０の６時の方向において、裏面部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５°の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわち、リストバンド１２によって装置本体１０を左の手首Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首Ｌの上面部Ｌ１に密着する一方、回転止め部１０８は、橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。この状態で、装置本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じにある一方、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａの方向に、また、装置本体１０を矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０はそれ以上不必要にずれない。また、裏面部１１９及び回転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本体１０の回転を規制するだけであるため、腕が細くても、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接するので、回転止め効果が確実に得られる一方、腕が太くても窮屈な感じがない。
【００２２】
（脈波検出用センサユニットの構成）
図４は、本例の脈波検出用センサユニットの断面図である。
【００２３】
図４において、脈波検出用センサユニット３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏蓋３０２が被されることによって、内側に部品収納空間３００が構成されている。部品収納空間３００の内部には、回路基板３５が配置されている。回路基板３５には、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電子部品が実装されている。脈波検出用センサユニット３０には、ブッシュ３９３によってケーブル２０の端部が固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５のパターン上にはんだ付けされている。ここで、脈波検出用センサユニット３０は、ケーブル２０が指の根元側から装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることになり、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォトトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このように配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届きにくいという効果がある。
【００２４】
脈波検出用センサユニット３０では、センサ枠３６の上面部分（実質的な脈波信号検出部）にガラス板からなる透光板３４によって光透過窓が形成され、この透光板３４に対して、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このため、透光板３４の外側表面３４１（指表面との接触面／センサ面）に指表面を密着させると、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発するとともに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。ここで、透光板３４の外側表面３４１と指表面との密着性を高める目的に、透光板３４の外側表面３４１は、その周囲部分３６１から突出している構造になっている。
【００２５】
本例では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピークを有し、その発光波長領域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥＤ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタを用いてあり、その素子自身の受光波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。
【００２６】
このように構成した脈波検出用センサユニット３０を、図５に示すように、センサ固定用バンド４０（図５には図示を省略してある。）によって指の根元に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が強くなるので、反射光強度の変化を検出すれば、脈拍数などを計測できる。
【００２７】
本例では、発光波長領域が３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ３１と、受光波長領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲のフォトトランジスタ３２とを用いてあり、その重なり領域である約３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基づいて生体情報を表示する。かかる脈波検出用センサユニット３０を用いれば、外光が指の露出部分にあたっても、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受光部）にまで到達しない。その理由は、外光に含まれる波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾向にあるため、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われていない指の部分に照射されても、点線Ｘで示すように、指を通ってフォトトランジスタ３２まで届かない。これに対し、８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤと、シリコン系のフォトトランジスタとを用いると、その受光波長範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲に及ぶ。この場合には、図５に矢印Ｙで示すように、指を導光体として受光部にまで容易に届いてしまうような１μｍの波長の光による検出結果に基づいて脈波を検出することになるので、外光の変動に起因する誤検出が起こりやすい。
【００２８】
また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。その理由として、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が、従来の検出光である波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きいため、血量変化に感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高いと考えられる。
【００２９】
なお、図５において、３８は、透光板３４の周りに配置されている人体アース用端子である。
【００３０】
（装置本体と脈波検出用センサユニットとの接続構造）
図１及び図３に示したように、装置本体１０の６時の方向において、回転止め部１０８として延設されている部分の表面側には、コネクタ部７０が構成され、そこには、ケーブル２０の端部に構成されたコネクタピース８０を着脱できるようになっている。従って、コネクタピース８０をコネクタ部７０から外せば、腕装着型脈波計測装置１を通常の腕時計やストップウォッチとして用いることができる。但し、ケーブル２０及び脈波検出用センサユニット３０を装置本体１０のコネクタ部７０で外した状態で用いるときには、コネクタ部７０を保護する目的に、所定のコネクタカバーを装着する。このコネクタカバーとしては、コネクタピース８０と同じ構成のものを用いることができる。但し、コネクタカバーには、電極部などが不要である。
このように構成したコネクタ構造では、コネクタ部７０が利用者からみると手前側にあり、操作が簡単である。また、コネクタ部７０は、装置本体１０から３時の方向に張り出さないので、利用者は、ランニング中に手首を自由に動かすことができるとともに、ランニング中に転んでも手の甲がコネクタ部７０にぶつからない。
【００３１】
コネクタ部７０とコネクタピース８０とによって構成されたコネクタ部分での電気的な接続は、図６に示すとおりである。
【００３２】
図６において、装置本体１０の側に構成されているコネクタ部７０には、端子７５１〜７５６（第１の端子群）が構成されており、これらの端子７５１〜７５６に対応して、コネクタピース８０には、電極部８３１〜８３６（第２の端子群）が構成されている。そのうち、端子７５２は、電極部８３２を介してＬＥＤ３１に第２の駆動電圧ＶＤＤの供給するためのプラス端子、端子７５３は、電極部８３３を介してＬＥＤ３１のマイナス電位とされる端子、端子７５４は、電極部８３４を介してフォトトランジスタ３２のコレクタ端子に駆動用の定電圧ＶＲＥＧを供給するための端子、端子７５１は、電極部８３１を介してフォトトランジスタ３２のエミッタ端子からの信号が入力される端子である。
【００３３】
端子７５５は、電極部８３５を介してコネクタピース８０をコネクタ部７０に装着したか否かを検出するための信号が入力される端子であり、コネクタピース８０をコネクタ部７０に装着すると、その旨の信号がコネクタ部７０を介して装置本体１０の制御部５に入力されているようになっている。従って、コネクタピース８０とコネクタ部７０との間において、電極／端子がオープン状態になっているか否かを検出することが可能である。
【００３４】
電極部８３６は、脈波検出用センサユニット３０において人体アース用端子３８を介して人体にアースを落としており、端子７５６と電極部８３６とが電気的に接続したとき、ＶＤＤをグランド線とすることによって、電極部８３１〜８３６をシールドするようになっている。
【００３５】
コネクタピース８０では、ＬＥＤ３１の端子間（電極部８３２、８３３の間）に対して、第１のキャパシタＣ１、及び第１のスイッチＳＷ１が介挿されている。このスイッチＳＷ１は、コネクタピース８０をコネクタ部７０から外したときに閉状態になって、ＬＥＤ３１に対して第１のキャパシタＣ１を並列接続させ、コネクタピース８０をコネクタ部７０に装着したときに開状態になる。同様に、フォトトランジスタ３２の端子間（電極部８３１、８３４）に対しては、第２のキャパシタＣ２、及び第２のスイッチＳＷ２が介挿されている。このスイッチＳＷ２も、コネクタピース８０をコネクタ部７０から外したときに閉状態になって、フォトトランジスタ３２に対して第２のキャパシタＣ２を並列接続させ、コネクタピース８０をコネクタ部７０に装着したときに開状態になる。従って、コネクタピース８０をコネクタ部７０から外したときに、静電気によって高い電位にあるものが電極部８３１、８３２、８３３、８３４に触れても、その電荷は、第１及び第２のキャパシタＣ１、Ｃ２に蓄積されるので、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、破損しない。また、コネクタピース８０をコネクタ部７０に装着すれば、自動的に脈波信号を検出可能な状態になる。
【００３６】
（制御部の全体構成）
図７は、本例の腕装着型脈波計測装置の装置本体の内部に構成されている制御部の説明図である。なお、図７では、ＣＰＵに予め格納されているプログラムに基づいて行われる処理を機能ブロック図で示してある。
【００３７】
図７において、制御部５のうち、脈波検出用センサユニット３０からの入力結果に基づいて脈拍数などを求めるデータ処理部５５には、脈波検出用センサユニット３０からケーブル２０を介して入力された信号をオペアンプからなる脈波信号増幅回路５５０で増幅した後、Ａ／Ｄ変換回路５５１（脈波信号変換部）がデジタル信号に変換して、入力信号切換部５６０を介して脈波データ記憶部５５２に出力するようになっている。脈波データ記憶部５５２は、デジタル信号に変換された脈波信号を記憶しておくＲＡＭである。ここで、脈波信号は、図８（ａ）に模式的に示すような波形信号である。周波数分析部５５３は、脈波データ記憶部５５２に記憶されている信号を読み出してそれに周波数分析（高速フーリエ変換）を行ない、図８（ｂ）に示すようなスペクトル（周波数分析結果）を脈波成分抽出部５５４に出力するようになっている。脈波成分抽出部５５４は、周波数分析部５５３の出力信号から脈波成分（図８（ｂ）に示す線スペクトルＳＰ）を抽出して脈拍数演算部５５５に出力し、脈拍数演算部５５５は、脈波成分の周波数より脈拍数を演算し、その結果を表示制御部５３によって液晶表示装置１３に表示するようになっている。
【００３８】
表示制御部５３には、脈波データ記憶部５５２に記憶されている脈波データに基づいて、脈波信号の原波形を液晶表示装置１３においてグラフィック表示（スイープ表示）するための波形データ変換部５３０、およびスイープ表示処理部５３４が構成されている。また、波形データ変換部５３０には、脈波信号のレベルを監視する振幅レベル監視部５３２と、振幅レベル監視部５３２での監視結果に基づいて波形データに変換するときの増幅率を多段階に切り換える波形データ増幅部５３３が構成されている。振幅レベル監視部５３２での監視結果において、波形信号の振幅が小さいときには、波形信号をより大きな増幅率で増幅して、脈波信号の原波形を液晶表示装置１３において適正な大きさでグラフィック表示するためである。但し、後述するように、利用者は、脈波信号の原波形をみて脈波検出用センサユニット３０の指への装着状態を確認するので、表示制御部５３は、このときの増幅レベルも液晶表示装置１３に表示するようになっている。
【００３９】
さらに、制御部５には、割り込み動作を制御する割り込み動作制御部５７０が構成され、割り込み動作制御部５７０は、ボタンスイッチ１１１〜１１７に所定の外部操作があったときに液晶表示装置１３のバックライトを点灯させるための制御と、ブザー音を発生させるための制御とを行っている。また、ゲインの調整も割り込み動作制御部５７０を介して行われている。ここで、割り込み動作制御部５７０には、かかる割り込み動作が開始されるか否かを監視するための割り込み動作監視部５７１が構成されている。
【００４０】
さらに、本例では、コネクタ部７０／コネクタピース８０における電極部／端子間の接続状態を間欠的に監視する異常監視部５８０が構成されており、この異常監視部５８０は、電極部／端子間において１度だけオープン状態にあると判断したときには、一時的オープン（疑似オープン）と判断し、連続して２度オープン状態にあると判断したときには、完全なオープン状態にあると断定するように構成されている。
【００４１】
このように構成したデータ処理部５５において、たとえば、液晶表示装置１３においてＥＬバックライトを点灯した時には、それが点灯している４秒の間、電源電圧が変動するので、図９（ａ）に期間ｔ１〜ｔ２で示すように、脈波信号として検出した信号が異常に変動し、図９（ｂ）に示すように、周波数分析（高速フーリエ変換）を行った後のスペクトルには、脈波信号成分である線スペクトルＳＰ以外にも、大きな線スペクトルが多数出現する。同様に、アラーム報音時には、１秒の間、電源電圧が低下して脈波信号として検出した信号が異常に変化する。また、ボタンスイッチ１１１〜１１７を介してゲインを調整したときにも、図９（ａ）に期間ｔ１〜ｔ２で示すように、脈波信号が異常に変化し、図９（ｂ）に示すように、周波数分析を行った後のスペクトルには、脈波信号成分である線スペクトルＳＰ以外にも、大きな線スペクトルが多数出現する。さらに、コネクタ部７０／コネクタピース８０において電極部／端子間が完全にオープン状態にあるときはともかく、衝撃などによって一時的なオープン状態が発生したときも、図９（ａ），（ｂ）の期間ｔ１〜ｔ２のように、脈波信号として検出した信号が異常に変化する。このような場合に、従来のように、脈波信号を特定、抽出できないとして、異常が解消してから改めて１６秒間かけて１２８点のデータを取り直すと、データを表示できない状態が長時間続く。
【００４２】
そこで、本例では、データ処理部５５には、ダミー信号発生部５６２が構成されており、脈波信号が大きく乱れると予測されたときに、入力信号切換部５６０は、Ａ／Ｄ変換回路５５１から出力されたデータに代えて、ダミー信号発生部５６２から出力されたダミー信号（データ列）を脈波データ記憶部５５２に出力するようになっている。すなわち、割り込み動作監視部５７１による監視結果から、脈波信号の乱れの原因となるような割り込み動作がこれから開始されると判断したとき、ダミー信号発生部５６２は、図１０（ａ）に期間ｔ１〜ｔ２（信号が異常に変化する期間）に示すように、ダミー信号Ｄを所定の時間だけ出力し、入力信号切換部５６０は、Ａ／Ｄ変換回路５５１から出力されたデータに代えて、ダミー信号発生部５６２から出力されたダミー信号Ｄを所定の時間だけ脈波データ記憶部５５２に出力するようになっている。また、異常監視部５８０がコネクタ部７０／コネクタピース８０で一時的オープン状態が発生し、脈波信号が大きく乱れると予測したときにも、ダミー信号発生部５６２は、ダミー信号Ｄを所定の時間だけ出力し、入力信号切換部５６０は、Ａ／Ｄ変換回路５５１から出力されたデータに代えて、ダミー信号発生部５６２から出力されたダミー信号Ｄを所定の時間だけ脈波データ記憶部５５２に出力するようになっている。ここで、ダミー信号Ｄは、０Ｖの直流信号として図１０（ａ）に示してあるが、その他の直流信号でもよい。
【００４３】
このように構成すると、液晶表示装置１３においてＥＬバックライトを点灯したとき、ブザー音を発生させたとき、ゲインを調整したとき、コネクタ部７０／コネクタピース８０において一時的なオープンが発生したときのいずれの場合も、図９（ａ），および図１０（ａ）の期間ｔ１〜ｔ２について、異常に変動するデータの代わりに、一定の直流信号に相当するデータ列が所定の期間入力される。従って、かかる信号に周波数分析を行うと、図１０（ｂ）に示すように、ノイズに相当する小さな線スペクトルは出現するものの、大きな線スペクトルは、ダミー信号Ｄに相当する０Ｈｚの位置と、脈拍数に対応する周波数の位置とに出現するだけである。このため、周波数分析結果から脈拍数を求める際に、脈波信号成分に相当する線スペクトルＳＰを簡単に特定・抽出できるので、表示制御部５３は、脈拍数を液晶表示装置１３に表示し続けることができる。
【００４４】
さらに、上記の原因によって、脈波信号として検出した信号が乱されたときには、表示制御部５３は、脈波信号の原波形を表示することができないが、それでも、かかる異常が発生した時間は、脈波信号の空白をダミー信号で埋めているため、液晶表示装置１３には、ダミー信号に対応する一定の表示が行われるので、乱された波形を表示しなくてすむ。
【００４５】
なお、ダミー信号発生部５６２については、直流信号からなるダミー信号を脈波データ記憶部５５２に出力しなくとも、脈波信号と周波数が大きく異なる交流信号をダミー信号として出力した場合でも、周波数分析結果から脈拍数を求めることに支障がない。
【００４６】
さらに、ダミー信号発生部５６２については、割り込み動作監視部５７１または異常監視部５８０による監視結果から脈波信号が検出できなくなると判断されたときにＡ／Ｄ変換回路５５１から直前に出力された信号を出力してもよい。この場合には、周波数分析結果から脈拍数を求めても大きな誤差がなく、また、脈波信号の空白を略同じダミー信号で埋めたことになるため、液晶表示装置１３に不自然な波形を表示しなくてすむ。
【００４７】
（腕装着型脈波計測装置の基本動作）
図１１には、腕装着型脈波計測装置１で行われる各モード、及びそのときの液晶表示装置１３における表示内容を模式的に表してある。
【００４８】
図１１において、ステップＳＴ１１は、時計モードであり、第１のセグメント表示領域１３１に１９９４年１２月６日、月曜日である旨が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には、現在時刻が午後１０時０８分５９秒である旨が表示されている。ドット表示領域１３４には、現在のモードが時計モードであるとして「ＴＩＭＥ」と表示されている。但し、後述するとおり、ドット表示領域１３４において「ＴＩＭＥ」と表示されているのは、この時計モードが選択された直後の数秒間だけである。なお、第３のセグメント表示領域１３３には、何も表示されていない。
【００４９】
本例の腕装着型脈波計測装置１では、時計モードのときに２時方向にあるボタンスイッチ１１１を押すと、たとえば１時間経過した時にアラーム音を発生させることができ、このアラームの発生時刻は、任意に設定可能である。また、１１時方向にあるボタンスイッチ１１３を押すと、液晶表示装置１３のＥＬバックライトが３秒間点灯し、しかる後に、自動的に消灯するようになっている。
【００５０】
このモードから４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、ランニングモード（ステップＳＴ１２）に切り換わる。このモードは、腕装着型脈波計測装置１をストップウォッチとして使用するときのモードである。ランニングモードでは、計測を開始する前（待機状態）において、第１のセグメント表示領域１３１に現在時刻が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には、スタート前であるから、「０：００′：００″：００」と表示されている。ドット表示領域１３４には、ランニングモードである旨の案内として「ＲＵＮ」と２秒間だけ表示した後、グラフィックが切り換わる。
【００５１】
このモードから４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、ラップタイムのリコールモード（ステップＳＴ１３）に切り換わる。このモードは、腕装着型脈波計測装置１を用いて過去に計測したラップタイムやスプリットタイムを読みだすモードである。ラップタイムのリコールモードでは、第１のセグメント表示領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には現在時刻が表示されている。ドット表示領域には、リコールモードである旨の案内として「ＬＡＰ／ＲＥＣＡＬＬ」と２秒間だけ表示され、次に、最新のラップ毎の脈拍数の推移が表示される。
【００５２】
このモードから４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、脈波計測結果のリコールモード（ステップＳＴ１４）に切り換わる。このモードは、腕装着型脈波計測装置１を用いて過去に計測した脈拍数の時間的変化を読みだすモードである。また、本例の腕装着型脈波計測装置１では、装置本体１０に加速度センサを利用して、マラソン時のピッチの時間的変化を計測する機能を設けてあるため、このモードでは、過去に計測したピッチの時間的変化を読みだすこともできる。脈波計測結果のリコールモードでは、第１のセグメント表示領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には現在時刻が表示されている。ドット表示領域１３４には、「ＲＥＳＵＬＴ／ＲＥＣＡＬＬ」と２秒間だけ表示され、次に、平均脈拍数の時間的変化を表すグラフが表示される。
【００５３】
このモードから、再度、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、矢印Ｐ１で示すように、時計モード（ステップＳＴ１１）に戻る。また、ステップＳＴ１２〜ＳＴ１４において、入力がない状態が１０分間継続したときも、矢印Ｐ２で示すように、時計モード（ステップＳＴ１１）に自動的に戻る。この時計モードに戻ったときには、第１のセグメント表示領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３２に現在時刻が表示される。
【００５４】
本例では、時計モードが選択されたとき、ドット表示領域１３４には、図１２（ａ）に拡大して示すように、時計モードに戻ったとして「ＴＩＭＥ」と表示されるが、この案内表示は、図１２（ｂ）に示すように、２秒後に自動的に消え、時計モードの通常状態（ステップＳＴ１５）となる。この時計モードの通常状態では、ドット表示領域１３４に何も表示されない状態のままである。この時計モードにおいて、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を一段だけ引き出すと、時刻や日付の修正モードに切り換わる。このように、時刻モードに戻ったときには、ドット表示領域１３４において、時計モードが選択されことを案内する「ＴＩＭＥ」との表示を２秒間だけ行い、２秒後にはこの案内表示を自動的に消去して、時計モードの通常状態とする。すなわち、ユーザにモードの案内を行うのに必要最小限の時間だけドット表示し、そこが消えていること自身が時計モードの通常状態である旨のモード表示とすることによって、省電力化を図ってある。
【００５５】
（脈拍計としてのランニングモード）
本例の腕装着型脈波計測装置１では、いずれの状態からも、コネクタ部７０に対してコネクタピース８０を装着すると、図６を参照して説明したように、その旨の信号が制御部５に自動的に入力される結果、図１１に矢印Ｐ３で示すように、ランニングモードに移る。このランニングモードでは、まず、コネクタ部７０に対してコネクタピース８０を装着するという外部操作によって、図１３（ａ）に示すように、液晶表示装置の第１のセグメント表示領域１３１に現在時刻が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には、「０：００′：００″：００」と表示され、ドット表示領域１３４には、「ＲＵＮ」と２秒間だけ表示される。また、第３のセグメント表示領域１３３でハートのマークが点滅して、脈拍計としてのランニングモードに切り換わったことを表示する。このモードの切り換えによって、データ処理部５５に電力が供給され、また、脈波信号変換部５５１を構成するＡ／Ｄ変換器に対しては、動作周期の設定などといった初期化処理が行われる。
【００５６】
この初期化処理が開始されて２秒後に、初期の脈拍数を計測するための脈波信号の取り込みが行われる。そして、脈拍数の初期値が計測された以降、時間の計測を開始するようにと、装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイッチ１１７が押されるまで待機状態となる。
【００５７】
この待機状態では、ドット表示領域１３４には、図１３（ｂ）に示すように、脈波信号の原波形がグラフィック表示される。ここで表示される原波形は、最新のデータである。なお、第３のセグメント表示領域１３２には、初期の脈拍数「７５」が表示される。
【００５８】
このように、脈波信号の原波形をグラフィック表示するときには、脈波信号の波形が所定の振幅となるように増幅されているので、その増幅レベルは、第１のセグメント領域１３１において、レベル「２」である旨の表示ＭＭが行われる。このため、脈波信号の原波形は、液晶表示装置１３において適正な大きさでグラフィック表示されるので、利用者は、脈波信号の原波形をみるとともに、このときの増幅レベルも考慮して、脈波検出用センサユニット３０の指への装着状態を確認できる。
【００５９】
このとき、たとえば、液晶表示装置１３でＥＬのバックライトを点灯すると、電源電圧が低下するので、脈波信号を正確に検出できない。そこで、本例では、新たに計測した脈波信号の原波形をグラフィック表示するのに代えて、図７を参照して説明したように、ダミー信号発生部５６２から出力されたダミー信号に基づく波形をグラフィック表示する。
【００６０】
この状態から、マラソンをスタートすると同時に、装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイッチ１１７を押すと、時間の計測が開始されるとともに、脈拍数の計測が継続される。
【００６１】
これらの計測結果は、図１３（ｃ）に示すように、まず、第２のセグメント表示領域１３２に経過時間が表示され、ドット表示領域１３４には、脈拍数の時間的変化がグラフィック表示される。さらに、第３のセグメント表示領域１３３には、ドット表示領域１３４に表示されたグラフの縦軸の目盛りを表す数値「１５０」「１７２」、及び横軸のフルスケールを表す「３ｈｒ」が表示される。また、第３のセグメント表示領域１３３には、現在の脈拍数、トレーニング中の実績から設定された脈拍数の目標値なども表示される。そのうちに、脈拍数が所定の範囲にまで到達すると、脈拍数は、予め設定された値に対する差としてグラフィック表示される。
【００６２】
この間に８時方向にあるボタンスイッチ１１４を押すと、ドット表示領域１３４にピッチの時間的変化が表示され、再び、８時方向にあるボタンスイッチ１１４を押すと、ドット表示領域１３４に脈拍数の時間的変化が表示される状態に戻る。また、所定の通過点を通るとき、装置本体１０表面の下側に位置するボタンスイッチ１１６を押すと、そのときのラップタイムが第１のセグメント表示領域１３１に表示される。
【００６３】
ゴールに到着すると同時に装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイッチ１１７を押すと、ピッチ、及び時間の計測が停止し、ドット表示領域１３４には、「ＣＯＯＬＩＮＧ／ＤＯＷＮ」と表示される。この状態から２分経過すると、ドット表示領域１３４には、ゴールした以降の脈拍数の時間的変化が脈拍回復特性としてグラフィック表示される。
【００６４】
（実施例の主な効果）
以上説明したように、本例の腕装着型脈波計測装置１では、液晶表示装置１３においてＥＬバックライトを点灯したとき、ブザー音を発生させたとき、ゲインを調整したとき、コネクタ部７０／コネクタピース８０において一時的オープンが発生したときなど、脈波信号として検出した信号が異常に変化するときには、所定の時間だけ、周波数分析結果からの脈波信号の特定・抽出に支障のないダミー信号が入力されることになる。それ故、周波数分析結果から脈拍数を求めることに支障がなく、表示制御部５３は、脈拍数を液晶表示装置１３に表示し続けることができるので、エラー表示が出にくく、使い勝手がよい。また、かかるときでも、ダミー信号に基づいて原波形を液晶表示装置１３にグラフィック表示するので、乱れた波形を表示しなくて済む。
【００６５】
（その他の実施例）
なお、本例では、生体から脈波信号を検出するにあたって、指から検出したが、手首の回りでもよく、その場所には限定がない。また、検出方法についても、光学的に検出する方法の他に、圧力センサなどを利用したものでもよい。
【００６６】
また、本例では、脈波信号から脈拍数を求め、それを表示する場合について説明したが、体動を加速度センサ（センサ手段）などによって検出し、その検出結果に周波数分析を行ってピッチを計測するピッチ計において、体動信号を検出できない時間だけダミー信号に基づく処理を行ってもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る周期・周波数計測装置では、重負荷時など信号の検出に支障が生じるときには、検出信号に基づく処理に代えて、ダミー信号に基づく処理を行うことに特徴を有する。従って、本発明によれば、検出信号が乱れるときでも、周波数分析結果から目的の信号を特定・抽出するのに支障のないダミー信号が入力されるので、周波数分析結果から脈拍数やピッチなどを求め続けることができる。それ故、表示装置に脈拍数やピッチなどを表示するのに支障がなく、エラー表示が出にくいので、使い勝手がよい。
【００６８】
また、検出信号が乱れる期間は、ダミー信号に基づいて表示装置に原波形をグラフィック表示し続けるので、乱れた波形を表示しなくて済む。
【００６９】
特に、ダミー信号として直前の信号を用いた場合には、表示される脈波や体動の波形が不自然に変化しないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る腕装着型脈波計測装置の全体構成、及び使用状態を示す説明図である。
【図２】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体の平面図である。
【図３】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体を腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。
【図４】図１に示す腕装着型脈波計測装置に用いた脈波検出用センサユニットの断面図である。
【図５】図１に示す腕装着型脈波計測装置に用いた脈波検出用センサユニットを指に装着した状態を示す説明図である。
【図６】図１に示す腕装着型脈波計測装置のコネクタ部における電気的な接続関係を示す説明図である。
【図７】図１に示す腕装着型脈波計測装置の制御部の機能を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は、正常な脈波信号を模式的に示す波形図、（ｂ）は、それを周波数分析したときのスペクトルである。
【図９】（ａ）は、重負荷時に脈波信号として検出した信号が乱れたことを模式的に示す波形図、（ｂ）は、それを周波数分析したときのスペクトルである。
【図１０】（ａ）は、脈波信号として検出した信号が乱れた期間、ダミー信号を出力したときの波形図、（ｂ）は、それを周波数分析したときのスペクトルである。
【図１１】図１に示す腕装着型脈波計測装置のモード切換部の機能を説明するために、腕装着型脈波計測装置の各モードを示す説明図である。
【図１２】（ａ）は、図１１に示すモードのうち時計モードが選択されたときの案内表示を示す説明図、（ｂ）は、この案内表示が消えた状態を示す説明図である。
【図１３】（ａ）は、図１１に示すモードのうち脈拍計としてのランニングモードに切り換わったときの表示内容を示す説明図、（ｂ）は、このモードにおいて計測を開始する前の表示内容を示す説明図、（ｃ）は、このモードにおいて計測を開始した後の表示内容を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・腕装着型脈波計測装置（周期・周波数計測装置）
５・・・制御部
１０・・・装置本体
１２・・・リストバンド
１３・・・液晶表示装置（表示部）
２０・・・ケーブル
３０・・・脈波検出用センサユニット
３１・・・ＬＥＤ
３２・・・フォトトランジスタ
５３・・・表示制御部
５５・・・データ処理部
７０・・・コネクタ部
８０・・・コネクタピース
５５３・・・周波数分析部
５６０・・・入力信号切換部
５６２・・・ダミー信号発生部
５７１・・・割り込み動作監視部
５８０・・・異常監視部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a period / frequency measuring device for performing frequency analysis on a waveform signal such as a pulse wave or body motion detected by a sensor and measuring a pulse rate or a pitch based on a result of the frequency analysis. It is. More specifically, the present invention relates to a data processing technique to be performed when disturbance occurs in a waveform signal detected by a sensor.
[0002]
[Prior art]
A pulse meter or a pitch meter that detects a pulse wave or body movement with a sensor and measures the pulse rate or pitch based on the detected waveform signal converts the waveform signal into a digital signal, and then performs a frequency analysis. A method has been devised in which a pulse wave component and a body motion component are extracted from a spectrum, and a calculation is performed on the extracted component to obtain a pulse rate and a pitch. In such a method, a large amount of data is required for performing the frequency analysis. When measuring the pulse rate, for example, the frequency analysis is performed on the data of 128 points obtained in 16 seconds.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, in a conventional pulse meter or the like, if the power supply voltage fluctuates when a backlight is turned on in a liquid crystal display device that displays a pulse rate or the like, a waveform signal detected by the sensor is disturbed. The pulse rate cannot be determined accurately. Therefore, since it is necessary to collect 128 points of data again for 16 seconds from the time when the abnormality has subsided, the error display remains during that time, and there is a problem that the usability is poor.
[0004]
In view of such a problem, an object of the present invention is to display a measurement result of a period or frequency such as a pulse rate or a pitch even when disturbance occurs in a waveform signal detected by a sensor unit, An object of the present invention is to provide a user-friendly period / frequency measuring device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the biological information measuring device of the present invention includes a sensor unit that detects a temporal change such as a pulse wave and a body movement, and performs a frequency analysis on a waveform signal detected by the sensor unit. In a biological information measuring device having data processing means for obtaining biological information such as a pulse rate and a pitch based on an analysis result and display control means for displaying the biological information obtained by the data processing means on a display device, the waveform Interrupt operation monitoring means for monitoring whether an interrupt operation of a heavy load is started by an external operation, which causes signal disturbance; and the data processing means when the interrupt operation of the heavy load is started Dummy signal generating means for generating a dummy signal to be input to the biological information measuring device, while the biological information measuring device is measuring the biological information, and the interrupt operation monitoring Input signal switching means for inputting the dummy signal instead of a part of the waveform signal to the data processing means for a predetermined time when it is determined in the monitoring result of the stage that the interrupting operation of the heavy load is started. It is characterized by having.
[0006]
In the present invention, the heavy load interruption operation is an operation such as turning on a backlight set by an external operation or generating a notification sound in the liquid crystal display device as the display device.
[0007]
Further, the biological information measuring device of the present invention includes a sensor unit for detecting a temporal change such as a pulse wave and a body motion, a frequency analysis on a waveform signal detected by the sensor unit, and a pulse rate based on the frequency analysis result. In a biological information measuring device having data processing means for obtaining biological information such as pitch and pitch, and display control means for displaying the biological information obtained by the data processing means on a display device, the waveform signal may be disturbed. Interrupt operation monitoring means for monitoring whether an interrupt operation of a heavy load is started by an external operation, and a dummy signal to be input to the data processing means when the interrupt operation of the heavy load is started Generating a dummy signal, and the biological information measuring device is measuring the biological information, and the monitoring result of the interrupt operation monitoring means Input signal switching means for inputting the dummy signal to the data processing means for a predetermined time instead of a part of the waveform signal when it is determined that the heavy load interrupt operation is started, I do.
[0008]
Further, in the present invention, the display control means, when the waveform signal is graphically displayed on the display device, the dummy signal is input to the data processing means instead of a part of the waveform signal. A waveform based on a dummy signal is displayed on the display device.
[0009]
In the invention of the present application, the dummy signal is a constant DC signal or an AC signal whose frequency is significantly different from that of the pulse wave signal.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the overall configuration of the arm-mounted pulse wave measurement device of the present example.
[0012]
In FIG. 1, an arm-mounted pulse wave measuring device 1 (period / frequency measuring device) of the present embodiment includes a device main body 10 having a wristwatch structure, a cable 20 connected to the device main body 10, and a distal end of the cable 20. And a pulse wave detection sensor unit 30 (sensor means) provided on the side. The device main body 10 is provided with a wristband 12 that is wound around the wrist from the 12 o'clock direction of the wristwatch and fixed at the 6 o'clock direction. The wristband 12 allows the device main body 10 to be detachably attached to the wrist. The pulse wave detection sensor unit 30 is attached to the base of the index finger while being shielded from light by the sensor fixing band 40. In this way, when the pulse wave detection sensor unit 30 is attached to the base of the finger, the length of the cable 20 can be reduced, so that the cable 20 does not become an obstacle during running. When the body temperature distribution from the palm to the fingertip is measured, when the temperature is cold, the temperature at the fingertip drops significantly, whereas the temperature at the base of the finger does not drop relatively. Therefore, if the pulse wave detection sensor unit 30 is attached to the base of the finger, the pulse rate and the like can be accurately measured even when running outdoors on a cold day.
[0013]
(Configuration of the device body)
FIG. 2 is a plan view showing the main body of the wrist-mounted pulse wave measuring device of the present embodiment with a wristband, a cable, and the like removed, and FIG. It is the side view seen.
[0014]
In FIG. 2, the device main body 10 includes a watch case 11 (body case) made of resin. On the front side of the watch case 11, in addition to the current time and date, pulse wave information such as pulse rate and the like are provided. Is configured as a liquid crystal display device 13 (display device). The liquid crystal display device 13 includes a first segment display area 131 located on the upper left side of the display surface, a second segment display area 132 located on the upper right side, and a third segment display area 133 located on the lower right side. , And a dot display area 134 located at the lower left side. Various kinds of information can be graphically displayed in the dot display area 134.
[0015]
Inside the watch case 11, control and detection signals for the display device are displayed on the liquid crystal display device 13 in order to display changes in pulse rate and the like on the liquid crystal display device 13 based on the detection result (pulse wave signal) by the pulse wave detection sensor unit 30. A control unit 5 that performs signal processing and the like on the control signal is configured. Since the control unit 5 also includes a clock circuit, the normal time, the lap time, the split time, and the like can be displayed on the liquid crystal display device 13.
[0016]
Button switches 111 to 117 for performing time adjustment, mode switching, external operation for starting measurement of lap time and pulse wave information, and the like are formed on the outer peripheral portion and the surface portion of the watch case 11.
[0017]
The power source of the wrist-worn pulse wave measuring device 1 is a button-shaped battery 59 built in the watch case 11, and the cable 20 supplies power from the battery 59 to the pulse wave detecting sensor unit 30. The detection result of the wave detection sensor unit 30 is input to the control unit 5 of the watch case 11.
[0018]
In the arm-mounted pulse wave measuring apparatus 1, it is necessary to increase the size of the apparatus main body 10 as its function is increased. However, since the apparatus main body 10 has a restriction of being mounted on an arm, the apparatus main body 10 has a limitation. Cannot be enlarged in the direction of 6 o'clock and 12 o'clock in the wristwatch. Therefore, in the present embodiment, a horizontally long watch case 11 whose length in the directions of 3 o'clock and 9 o'clock is longer than the length in the directions of 6 o'clock and 12 o'clock is used as the main body 10 of the device. However, since the wristband 12 is connected at a position biased toward the 3 o'clock direction, the wristband 12 has a large overhang portion 101 in the 9 o'clock direction when viewed from the wristband 12. The part is not in the 3 o'clock direction. Therefore, instead of using the horizontally long watch case 11, the wrist can be bent freely, and the back of the hand does not hit the watch case 11 even if it falls.
[0019]
Inside the watch case 11, a flat piezoelectric element 58 for a buzzer (for generating a notification sound) is arranged in the direction of 9 o'clock with respect to the battery 59. Since the battery 59 is heavier than the piezoelectric element 58, the position of the center of gravity of the apparatus main body 10 is at a position deviated in the direction of 3 o'clock. Since the wristband 12 is connected to the side where the center of gravity is deviated, the apparatus main body 10 can be stably mounted on the arm. Further, since the battery 59 and the piezoelectric element 58 are arranged in the plane direction, the apparatus main body 10 can be made thinner, and by providing the battery cover 118 on the back surface portion 119 as shown in FIG. The battery 59 can be easily replaced.
[0020]
(Structure of mounting the device body on the arm)
In FIG. 3, a connecting portion 105 for holding a stop shaft 121 attached to an end of the wristband 12 is formed in the direction of the twelve o'clock of the watch case 11. In the direction of 6 o'clock of the watch case 11, the wristband 12 wrapped around the arm is folded back at an intermediate position in the length direction, and a receiving portion 106 to which a fastener 122 for holding the intermediate position is attached is formed. Have been.
[0021]
In the 6 o'clock direction of the device main body 10, a portion from the rear surface portion 119 to the receiving portion 106 is integrally formed with the watch case 11 to form a rotation stopper 108 that forms an angle of about 115 ° with the rear surface 119. ing. That is, when the main body 10 is mounted on the upper surface L1 (the back of the hand) of the left wrist L (arm) by the wristband 12, the back surface 119 of the watch case 11 is moved to the upper surface L1 of the wrist L. , While the rotation stopper 108 abuts against the side surface portion L2 where the radius R is located. In this state, the back surface portion 119 of the device main body 10 feels as if straddling the radius R and the ulna U, while the back portion 119 between the rotation stopping portion 108 and the back surface portion 119 and the rotation stopping portion 108 touches the radius R. I feel like touching. As described above, since the rotation stopper 108 and the back surface 119 form an anatomically ideal angle of about 115 °, the apparatus main body 10 is moved in the direction of arrow A, and the apparatus main body 10 is moved in the direction of arrow A. Even if it tries to rotate in the direction of B, the apparatus main body 10 does not further shift unnecessarily. Further, since the rotation of the apparatus main body 10 is only restricted at two places on one side around the arm by the back surface portion 119 and the rotation stopping portion 108, even if the arm is thin, the back surface portion 119 and the rotation stopping portion 108 are surely attached to the arm. Because it is in contact with, the anti-rotation effect is reliably obtained, but it does not feel cramped even if the arm is thick.
[0022]
(Configuration of sensor unit for pulse wave detection)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the pulse wave detection sensor unit of the present example.
[0023]
In FIG. 4, the sensor unit 30 for pulse wave detection has a back cover 302 on the back side of the sensor frame 36 as a case body, thereby forming a component storage space 300 inside. The circuit board 35 is disposed inside the component storage space 300. On the circuit board 35, the LED 31, the phototransistor 32, and other electronic components are mounted. An end of the cable 20 is fixed to the pulse wave detection sensor unit 30 by a bush 393, and each wiring of the cable 20 is soldered on a pattern of each circuit board 35. Here, the pulse wave detection sensor unit 30 is attached to the finger such that the cable 20 is pulled out from the base of the finger toward the apparatus body 10. Therefore, the LED 31 and the phototransistor 32 are arranged along the length direction of the finger, of which the LED 31 is located at the tip of the finger and the phototransistor 32 is located at the base of the finger. Such an arrangement has an effect that external light hardly reaches the phototransistor 32.
[0024]
In the sensor unit 30 for pulse wave detection, a light transmitting window is formed by a light transmitting plate 34 made of a glass plate on the upper surface portion (substantial pulse wave signal detecting unit) of the sensor frame 36. , The LED 31 and the phototransistor 32 have the light emitting surface and the light receiving surface facing the light transmitting plate 34, respectively. For this reason, when the finger surface is brought into close contact with the outer surface 341 (the contact surface with the finger surface / sensor surface) of the light transmitting plate 34, the LED 31 emits light toward the finger surface, and the phototransistor 32 operates as follows. The light reflected from the finger side of the light emitted by the LED 31 can be received. Here, the outer surface 341 of the light transmitting plate 34 has a structure protruding from its surrounding portion 361 in order to enhance the adhesion between the outer surface 341 of the light transmitting plate 34 and the finger surface.
[0025]
In this example, an InGaN-based (indium-gallium-nitrogen-based) blue LED is used as the LED 31, and its emission spectrum has an emission peak at 450 nm, and its emission wavelength range is from 350 nm to 600 nm. It is in. In this example, a GaAsP-based (gallium-arsenic-phosphorus-based) phototransistor is used as the phototransistor 32 corresponding to the LED 31 having such light emission characteristics, and the light receiving wavelength region of the device itself is the main sensitivity region. Is in the range from 300 nm to 600 nm, and there is also a sensitivity region below 300 nm.
[0026]
As shown in FIG. 5, the pulse wave detection sensor unit 30 configured as described above is attached to the base of the finger by a sensor fixing band 40 (not shown in FIG. 5). When light is emitted from the LED 31 toward the finger, the light reaches a blood vessel, and a part of the light is absorbed by hemoglobin in blood and a part of the light is reflected. Light reflected from a finger (blood vessel) is received by the phototransistor 32, and a change in the amount of received light corresponds to a change in blood volume (pulse wave of blood). That is, when the blood volume is large, the reflected light becomes weak, while when the blood volume becomes small, the reflected light becomes strong. Therefore, if a change in the reflected light intensity is detected, the pulse rate and the like can be measured.
[0027]
In this example, the LED 31 whose emission wavelength range is in the range of 350 nm to 600 nm and the phototransistor 32 whose reception wavelength range is in the range of 300 nm to 600 nm are used, and the overlapping region is about 300 nm to about 600 nm. , Ie, biological information is displayed based on the detection result in the wavelength region of about 700 nm or less. When the pulse wave detection sensor unit 30 is used, even when external light hits the exposed portion of the finger, light having a wavelength region of 700 nm or less among the light included in the external light is converted to the phototransistor 32 (light receiving) by using the finger as a light guide. Part). The reason is that light having a wavelength region of 700 nm or less included in external light tends to hardly pass through a finger, and therefore, even if external light is applied to a part of the finger not covered with the sensor fixing band 40, As shown by the dotted line X, the light does not reach the phototransistor 32 through the finger. On the other hand, when an LED having an emission peak near 880 nm and a silicon-based phototransistor are used, the light receiving wavelength range extends from 350 nm to 1200 nm. In this case, as shown by an arrow Y in FIG. 5, a pulse wave is detected based on a detection result of a light having a wavelength of 1 μm, which can easily reach a light receiving portion using a finger as a light guide. Therefore, erroneous detection due to a change in external light is likely to occur.
[0028]
Also, since pulse wave information is obtained using light in a wavelength region of about 700 nm or less, the S / N ratio of a pulse wave signal based on a change in blood volume is high. The reason is that hemoglobin in blood has an absorption coefficient for light having a wavelength of 300 nm to 700 nm which is several times to about 100 times or more larger than the absorption coefficient for light having a wavelength of 880 nm, which is conventional detection light. It is considered that the detection rate (S / N ratio) of the pulse wave based on the change in the blood volume is high because the change in the blood volume is highly sensitive.
[0029]
In FIG. 5, reference numeral 38 denotes a human body grounding terminal arranged around the light transmitting plate 34.
[0030]
(Connection structure between the device body and the sensor unit for pulse wave detection)
As shown in FIGS. 1 and 3, in the 6 o'clock direction of the device main body 10, a connector portion 70 is formed on a surface side of a portion extended as the rotation stopping portion 108, and a cable portion is provided therein. The connector piece 80 formed at the end of the connector 20 can be attached and detached. Therefore, if the connector piece 80 is detached from the connector part 70, the arm-mounted pulse wave measuring device 1 can be used as a normal wristwatch or stopwatch. However, when the cable 20 and the sensor unit 30 for detecting a pulse wave are used in a state where the connector unit 70 of the apparatus main body 10 is detached, a predetermined connector cover is attached for the purpose of protecting the connector unit 70. As the connector cover, one having the same configuration as the connector piece 80 can be used. However, the connector cover does not require electrodes or the like.
In the connector structure configured as described above, the connector section 70 is located on the near side as viewed from the user, and the operation is simple. In addition, since the connector 70 does not protrude from the apparatus main body 10 in the direction of 3 o'clock, the user can freely move the wrist during the running, and the back of the hand hits the connector 70 even when falling during the running. Absent.
[0031]
The electrical connection at the connector part constituted by the connector part 70 and the connector piece 80 is as shown in FIG.
[0032]
In FIG. 6, terminals 751 to 756 (first terminal group) are configured in a connector section 70 configured on the side of the apparatus main body 10, and connector pieces corresponding to these terminals 751 to 756 are provided. At 80, electrode portions 831 to 836 (second terminal group) are configured. Among them, the terminal 752 is a plus terminal for supplying the second drive voltage VDD to the LED 31 via the electrode unit 832, the terminal 753 is a terminal which is set to the minus potential of the LED 31 via the electrode unit 833, and the terminal 754 is And a terminal 751 for supplying a driving constant voltage VREG to the collector terminal of the phototransistor 32 via the electrode portion 834, and a terminal 751 to which a signal from the emitter terminal of the phototransistor 32 is input via the electrode portion 831. Terminal.
[0033]
The terminal 755 is a terminal to which a signal for detecting whether or not the connector piece 80 is attached to the connector section 70 via the electrode section 835 is input. Is input to the control unit 5 of the apparatus main body 10 via the connector unit 70. Therefore, it is possible to detect whether or not the electrode / terminal is open between the connector piece 80 and the connector section 70.
[0034]
The electrode portion 836 is grounded to the human body via the human body grounding terminal 38 in the pulse wave detection sensor unit 30. When the terminal 756 and the electrode portion 836 are electrically connected, VDD is used as a ground line. Thereby, the electrode portions 831 to 836 are shielded.
[0035]
In the connector piece 80, the first capacitor C1 and the first switch SW1 are interposed between the terminals of the LED 31 (between the electrode portions 832 and 833). The switch SW1 is closed when the connector piece 80 is detached from the connector section 70, connects the first capacitor C1 to the LED 31 in parallel, and opens when the connector piece 80 is mounted on the connector section 70. State. Similarly, a second capacitor C2 and a second switch SW2 are interposed between the terminals (electrode portions 831 and 834) of the phototransistor 32. The switch SW2 is also closed when the connector piece 80 is removed from the connector section 70, and the second capacitor C2 is connected in parallel to the phototransistor 32, and when the connector piece 80 is mounted on the connector section 70. To open. Therefore, when the connector piece 80 is detached from the connector portion 70, even if a high-potential object touches the electrode portions 831, 832, 833, and 834 due to static electricity, the electric charge is transferred to the first and second capacitors C1, Since the light is stored in C2, the LED 31 and the phototransistor 32 are not damaged. When the connector piece 80 is attached to the connector section 70, a state in which a pulse wave signal can be automatically detected is established.
[0036]
(Overall configuration of control unit)
FIG. 7 is an explanatory diagram of a control unit configured inside the device main body of the arm-mounted pulse wave measuring device of the present example. Note that FIG. 7 is a functional block diagram illustrating processing performed based on a program stored in the CPU in advance.
[0037]
In FIG. 7, a data processing unit 55 for obtaining a pulse rate or the like based on an input result from the pulse wave detection sensor unit 30 of the control unit 5 receives an input from the pulse wave detection sensor unit 30 via the cable 20. The amplified signal is amplified by a pulse wave signal amplifying circuit 550 composed of an operational amplifier, and then converted into a digital signal by an A / D conversion circuit 551 (pulse wave signal conversion unit). The data is output to the storage unit 552. The pulse wave data storage unit 552 is a RAM that stores a pulse wave signal converted into a digital signal. Here, the pulse wave signal is a waveform signal as schematically shown in FIG. The frequency analysis unit 553 reads out the signal stored in the pulse wave data storage unit 552, performs frequency analysis (fast Fourier transform) on the signal, and converts the spectrum (the frequency analysis result) shown in FIG. The data is output to the component extraction unit 554. The pulse wave component extraction unit 554 extracts a pulse wave component (the line spectrum SP shown in FIG. 8B) from the output signal of the frequency analysis unit 553 and outputs the extracted pulse wave component to the pulse rate calculation unit 555. The pulse rate is calculated from the frequency of the pulse wave component, and the result is displayed on the liquid crystal display device 13 by the display control unit 53.
[0038]
The display control unit 53 includes a waveform data conversion unit for graphic display (sweep display) of the original waveform of the pulse wave signal on the liquid crystal display device 13 based on the pulse wave data stored in the pulse wave data storage unit 552. 530 and a sweep display processing unit 534. Further, the waveform data conversion unit 530 includes an amplitude level monitoring unit 532 that monitors the level of the pulse wave signal, and an amplification factor when converting the waveform data into waveform data based on the monitoring result of the amplitude level monitoring unit 532 in multiple stages. A switching waveform data amplifier 533 is configured. As a result of the monitoring by the amplitude level monitoring unit 532, when the amplitude of the waveform signal is small, the waveform signal is amplified with a larger amplification factor, and the original waveform of the pulse wave signal is graphically displayed on the liquid crystal display device 13 in an appropriate size. To do that. However, as will be described later, the user confirms the state of attachment of the pulse wave detection sensor unit 30 to the finger by looking at the original waveform of the pulse wave signal. The information is displayed on the display device 13.
[0039]
Further, the control unit 5 is provided with an interrupt operation control unit 570 for controlling an interrupt operation. The interrupt operation control unit 570 operates the back of the liquid crystal display device 13 when a predetermined external operation is performed on the button switches 111 to 117. Control for turning on the light and control for generating a buzzer sound are performed. The adjustment of the gain is also performed via the interrupt operation control unit 570. Here, the interruption operation control unit 570 includes an interruption operation monitoring unit 571 for monitoring whether or not the interruption operation is started.
[0040]
Further, in this example, an abnormality monitoring unit 580 that intermittently monitors the connection state between the electrode unit / terminal of the connector unit 70 / connector piece 80 is configured. Is determined to be a temporary open (pseudo open) when it is determined to be in the open state only once, and is determined to be in the completely open state when it is determined to be in the open state twice in succession. Have been.
[0041]
In the data processing unit 55 configured as described above, for example, when the EL backlight is turned on in the liquid crystal display device 13, the power supply voltage fluctuates for 4 seconds while the EL backlight is turned on. As shown in the period t1 to t2, the signal detected as the pulse wave signal abnormally fluctuates, and as shown in FIG. 9B, the spectrum after the frequency analysis (fast Fourier transform) has been performed. Many large line spectra appear in addition to the line spectrum SP which is a signal component. Similarly, when an alarm is sounded, the power supply voltage drops for one second, and the signal detected as a pulse wave signal changes abnormally. Also, when the gain is adjusted via the button switches 111 to 117, the pulse wave signal abnormally changes as shown by periods t1 to t2 in FIG. 9A, and as shown in FIG. 9B. In addition, in the spectrum after the frequency analysis, many large line spectra appear in addition to the line spectrum SP which is the pulse wave signal component. 9 (a) and 9 (b), when a temporary open state occurs due to an impact or the like, regardless of whether the electrode section / terminal between the connector section 70 / connector piece 80 is completely open. The signal detected as the pulse wave signal changes abnormally as in the period t1 to t2. In such a case, if the pulse wave signal cannot be specified and extracted as in the related art, and if 128 points of data are collected again over 16 seconds after the abnormality is resolved, the state in which the data cannot be displayed continues for a long time.
[0042]
Therefore, in this example, the data processing unit 55 includes a dummy signal generation unit 562, and when the pulse wave signal is predicted to be significantly disturbed, the input signal switching unit 560 operates the A / D conversion circuit 551. The dummy signal (data sequence) output from the dummy signal generation unit 562 is output to the pulse wave data storage unit 552 instead of the data output from. That is, when it is determined from the monitoring result by the interrupt operation monitoring unit 571 that an interrupt operation that causes disturbance of the pulse wave signal is to be started, the dummy signal generation unit 562 sets the period t1 in FIG. To t2 (a period during which the signal abnormally changes), the dummy signal D is output for a predetermined time, and the input signal switching unit 560 replaces the data output from the A / D conversion circuit 551 with the dummy signal. The dummy signal D output from the signal generator 562 is output to the pulse wave data storage 552 for a predetermined time. Also, when the abnormality monitoring unit 580 predicts that a temporary open state occurs in the connector unit 70 / connector piece 80 and the pulse wave signal is greatly disturbed, the dummy signal generation unit 562 outputs the dummy signal D for a predetermined time. The input signal switching unit 560 outputs the dummy signal D output from the dummy signal generation unit 562 to the pulse wave data storage unit 552 for a predetermined time instead of the data output from the A / D conversion circuit 551. Output. Here, the dummy signal D is shown in FIG. 10A as a DC signal of 0 V, but may be another DC signal.
[0043]
With this configuration, when the EL backlight is turned on in the liquid crystal display device 13, when a buzzer sound is generated, when the gain is adjusted, and when the temporary opening occurs in the connector section 70 / connector piece 80, In any case, in the periods t1 to t2 in FIGS. 9A and 10A, a data string corresponding to a constant DC signal is input for a predetermined period instead of the data that abnormally fluctuates. Therefore, when a frequency analysis is performed on such a signal, as shown in FIG. 10B, a small line spectrum corresponding to noise appears, but a large line spectrum corresponds to the 0 Hz position corresponding to the dummy signal D and the pulse rate. It only appears at the frequency location corresponding to the number. Therefore, when the pulse rate is obtained from the frequency analysis result, the line spectrum SP corresponding to the pulse wave signal component can be easily specified and extracted, and the display control unit 53 continues to display the pulse rate on the liquid crystal display device 13. be able to.
[0044]
Further, when a signal detected as a pulse wave signal is disturbed due to the above-described cause, the display control unit 53 cannot display the original waveform of the pulse wave signal. Since the blank of the pulse wave signal is filled with the dummy signal, a constant display corresponding to the dummy signal is performed on the liquid crystal display device 13, so that the disturbed waveform need not be displayed.
[0045]
Note that the dummy signal generator 562 does not output a dummy signal composed of a DC signal to the pulse wave data storage unit 552, but performs frequency analysis even when an AC signal having a frequency greatly different from that of the pulse wave signal is output as a dummy signal. There is no problem in obtaining the pulse rate from the result.
[0046]
Further, regarding the dummy signal generation unit 562, the signal output immediately before from the A / D conversion circuit 551 when it is determined from the monitoring result by the interrupt operation monitoring unit 571 or the abnormality monitoring unit 580 that the pulse wave signal cannot be detected. May be output. In this case, even if the pulse rate is obtained from the frequency analysis result, there is no large error, and since the blank of the pulse wave signal is filled with substantially the same dummy signal, an unnatural waveform is displayed on the liquid crystal display device 13. No need to display.
[0047]
(Basic operation of arm-mounted pulse wave measuring device)
FIG. 11 schematically shows each mode performed by the arm-mounted pulse wave measuring device 1 and the display contents on the liquid crystal display device 13 at that time.
[0048]
In FIG. 11, step ST11 is a clock mode, in which the first segment display area 131 displays Monday, December 6, 1994, and the second segment display area 132 displays the current time in the afternoon. It is displayed that the time is 10:08:59. In the dot display area 134, “TIME” is displayed as the current mode is the clock mode. However, as will be described later, “TIME” is displayed in the dot display area 134 only for a few seconds immediately after this watch mode is selected. Nothing is displayed in the third segment display area 133.
[0049]
In the wrist-worn pulse wave measuring apparatus 1 of this example, when the button switch 111 in the 2 o'clock direction is pressed in the clock mode, an alarm sound can be generated when, for example, one hour has elapsed. Can be arbitrarily set. When the button switch 113 at 11 o'clock is pressed, the EL backlight of the liquid crystal display device 13 is turned on for 3 seconds, and then automatically turned off.
[0050]
When the button switch 112 in the 4 o'clock direction is pressed from this mode, the mode is switched to the running mode (step ST12). This mode is a mode when the arm-mounted pulse wave measuring device 1 is used as a stopwatch. In the running mode, the current time is displayed in the first segment display area 131 before the measurement is started (standby state), and the current time is displayed in the second segment display area 132 before the start. 0:00 ": 00" is displayed. After displaying "RUN" for two seconds in the dot display area 134 as a guide to the running mode, the graphic is switched.
[0051]
When the button switch 112 in the 4 o'clock direction is pressed from this mode, the mode switches to the lap time recall mode (step ST13). This mode is a mode in which lap times and split times measured in the past using the arm-mounted pulse wave measuring device 1 are read. In the lap time recall mode, the date is displayed in the first segment display area 131, and the current time is displayed in the second segment display area 132. In the dot display area, "LAP / RECALL" is displayed for 2 seconds as a guide to the recall mode, and then the latest pulse rate transition for each lap is displayed.
[0052]
When the button switch 112 in the direction of 4 o'clock is pressed from this mode, the mode is switched to the recall mode (step ST14) of the pulse wave measurement result. This mode is a mode for reading out a temporal change of a pulse rate measured in the past using the arm-mounted pulse wave measuring device 1. Further, in the arm-mounted pulse wave measuring device 1 of the present embodiment, the device body 10 is provided with a function of measuring a temporal change in pitch during a marathon using an acceleration sensor. The temporal change of the measured pitch can also be read out. In the recall mode of the pulse wave measurement result, the date is displayed in the first segment display area 131, and the current time is displayed in the second segment display area 132. In the dot display area 134, "RESULT / RECALL" is displayed for only 2 seconds, and then a graph showing the temporal change of the average pulse rate is displayed.
[0053]
When the button switch 112 in the direction of 4 o'clock is pressed again from this mode, the mode returns to the clock mode (step ST11) as shown by the arrow P1. Also, in steps ST12 to ST14, even when there is no input for 10 minutes, the mode automatically returns to the clock mode (step ST11) as indicated by the arrow P2. When returning to the clock mode, the date is displayed in the first segment display area 131, and the current time is displayed in the second segment display area 132.
[0054]
In this example, when the clock mode is selected, “TIME” is displayed in the dot display area 134 as returning to the clock mode, as shown in an enlarged view in FIG. 12A. Disappears automatically after 2 seconds, as shown in FIG. 12B, and enters the normal state of the clock mode (step ST15). In the normal state of the clock mode, nothing is displayed in the dot display area 134. In this clock mode, when the button switch 112 in the direction of 4 o'clock is pulled out one step, the mode is switched to the time and date correction mode. As described above, when returning to the time mode, the display of "TIME" indicating that the clock mode is selected is displayed for two seconds in the dot display area 134, and the guidance display is automatically erased after two seconds. Then, the normal state of the clock mode is set. That is, power is saved by displaying a dot for a minimum time necessary to guide the user to the mode, and displaying that the disappearance of the dot itself is the normal state of the clock mode. It is.
[0055]
(Running mode as pulse meter)
In the arm-mounted pulse wave measuring apparatus 1 of this example, when the connector piece 80 is attached to the connector section 70 from any state, as described with reference to FIG. As a result of the automatic input to 5, the mode shifts to the running mode as shown by the arrow P3 in FIG. In the running mode, the current time is first displayed on the first segment display area 131 of the liquid crystal display device by an external operation of attaching the connector piece 80 to the connector section 70, as shown in FIG. In the second segment display area 132, "0: 00 ': 00": 00 is displayed, and in the dot display area 134, "RUN" is displayed for two seconds. Further, the heart symbol blinks in the third segment display area 133 to indicate that the mode has been switched to the running mode as a pulse meter. By this mode switching, power is supplied to the data processing unit 55, and an initialization process such as setting an operation cycle is performed on the A / D converter constituting the pulse wave signal conversion unit 551.
[0056]
Two seconds after the initialization process is started, a pulse wave signal for measuring an initial pulse rate is captured. After the initial value of the pulse rate is measured, the apparatus is in a standby state until the button switch 117 located on the upper surface of the apparatus main body 10 is pressed so as to start measuring time.
[0057]
In this standby state, the original waveform of the pulse wave signal is graphically displayed in the dot display area 134 as shown in FIG. The original waveform displayed here is the latest data. Note that an initial pulse rate “75” is displayed in the third segment display area 132.
[0058]
As described above, when the original waveform of the pulse wave signal is graphically displayed, the waveform of the pulse wave signal is amplified so as to have a predetermined amplitude. 2 is displayed. For this reason, the original waveform of the pulse wave signal is graphically displayed in an appropriate size on the liquid crystal display device 13, so that the user sees the original waveform of the pulse wave signal and also considers the amplification level at this time. Thus, the user can check the state of attachment of the pulse wave detection sensor unit 30 to the finger.
[0059]
At this time, for example, when the EL backlight is turned on in the liquid crystal display device 13, the power supply voltage is reduced, so that the pulse wave signal cannot be accurately detected. Therefore, in the present embodiment, instead of displaying the original waveform of the newly measured pulse wave signal graphically, as described with reference to FIG. 7, the waveform based on the dummy signal output from the dummy signal generation unit 562 is used. Is displayed graphically.
[0060]
In this state, when the marathon is started and the button switch 117 located above the surface of the apparatus main body 10 is pressed at the same time, time measurement is started and pulse rate measurement is continued.
[0061]
As shown in FIG. 13C, these measurement results first display the elapsed time in the second segment display area 132 and graphically display the temporal change of the pulse rate in the dot display area 134. . Further, in the third segment display area 133, numerical values “150” and “172” indicating the vertical scale of the graph displayed in the dot display area 134 and “3hr” indicating the full scale of the horizontal axis are displayed. You. In the third segment display area 133, a current pulse rate, a target value of the pulse rate set from the results during training, and the like are also displayed. Meanwhile, when the pulse rate reaches a predetermined range, the pulse rate is graphically displayed as a difference from a preset value.
[0062]
During this time, when the button switch 114 at the 8 o'clock direction is pressed, the temporal change of the pitch is displayed in the dot display area 134. When the button switch 114 at the 8 o'clock direction is pressed again, the pulse rate It returns to the state where the temporal change is displayed. When a button switch 116 located below the surface of the apparatus main body 10 is pressed when passing through a predetermined pass point, the lap time at that time is displayed in the first segment display area 131.
[0063]
When the button switch 117 located on the upper surface of the apparatus main body 10 is pressed at the same time when the user arrives at the goal, the measurement of the pitch and the time is stopped, and “COOLING / DOWN” is displayed in the dot display area 134. Two minutes after this state, the temporal change of the pulse rate after the goal is graphically displayed in the dot display area 134 as pulse recovery characteristics.
[0064]
(Main effects of the embodiment)
As described above, in the arm-mounted pulse wave measuring apparatus 1 of the present embodiment, when the EL backlight is turned on in the liquid crystal display device 13, when the buzzer sound is generated, when the gain is adjusted, the connector 70 / When a signal detected as a pulse wave signal abnormally changes, such as when a temporary open occurs in the connector piece 80, a dummy signal that does not hinder the identification and extraction of the pulse wave signal from the frequency analysis result for a predetermined time. Will be input. Therefore, there is no problem in obtaining the pulse rate from the frequency analysis result, and the display control unit 53 can continue to display the pulse rate on the liquid crystal display device 13, so that error display is less likely to occur and the usability is good. Even in such a case, the original waveform is graphically displayed on the liquid crystal display device 13 based on the dummy signal, so that a distorted waveform need not be displayed.
[0065]
(Other Examples)
In this example, when detecting the pulse wave signal from the living body, the pulse wave signal is detected from the finger, but may be around the wrist, and the location is not limited. As for the detection method, a method using a pressure sensor or the like may be used in addition to the method of optically detecting.
[0066]
Also, in this example, the case where the pulse rate is obtained from the pulse wave signal and displayed is described. In the pitch meter to be measured, the processing based on the dummy signal may be performed only during a time when the body motion signal cannot be detected.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, the cycle / frequency measurement device according to the present invention is characterized in that when trouble occurs in signal detection such as during heavy load, processing based on a dummy signal is performed instead of processing based on a detection signal. Have. Therefore, according to the present invention, even when the detection signal is disturbed, a dummy signal that does not hinder the identification and extraction of the target signal from the frequency analysis result is input. You can keep seeking. Therefore, there is no problem in displaying the pulse rate, the pitch, and the like on the display device, and it is difficult to display an error.
[0068]
Further, during the period in which the detection signal is disturbed, the original waveform is continuously displayed on the display device based on the dummy signal, so that the distorted waveform need not be displayed.
[0069]
In particular, when the immediately preceding signal is used as the dummy signal, there is an advantage that the displayed pulse wave or body motion waveform does not unnaturally change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall configuration and a use state of an arm-mounted pulse wave measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a device main body of the arm-mounted pulse wave measuring device shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory view when the device main body of the arm-mounted pulse wave measuring device shown in FIG. 1 is viewed from the 3 o'clock direction of the wristwatch.
FIG. 4 is a sectional view of a pulse wave detection sensor unit used in the arm-mounted pulse wave measuring device shown in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which a pulse wave detection sensor unit used in the arm-mounted pulse wave measuring device shown in FIG. 1 is attached to a finger.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an electrical connection relationship in a connector section of the arm-mounted pulse wave measuring device shown in FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing functions of a control unit of the arm-mounted pulse wave measuring device shown in FIG.
FIG. 8A is a waveform diagram schematically showing a normal pulse wave signal, and FIG. 8B is a spectrum obtained by frequency-analyzing the signal.
FIG. 9A is a waveform diagram schematically showing that a signal detected as a pulse wave signal under heavy load is disturbed, and FIG. 9B is a spectrum when the frequency is analyzed.
FIG. 10A is a waveform diagram when a dummy signal is output during a period in which a signal detected as a pulse wave signal is disturbed, and FIG. 10B is a spectrum when the frequency is analyzed.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing each mode of the arm-mounted pulse wave measuring device to explain the function of the mode switching unit of the arm-mounted pulse wave measuring device shown in FIG. 1;
12A is an explanatory diagram showing a guidance display when a clock mode is selected from the modes shown in FIG. 11, and FIG. 12B is an explanatory diagram showing a state in which the guidance display has disappeared.
13A is an explanatory diagram showing display contents when the mode is switched to a running mode as a pulse meter in the mode shown in FIG. 11, and FIG. 13B is a display before starting measurement in this mode. FIG. 4C is an explanatory diagram showing the contents, and FIG. 4C is an explanatory diagram showing the display contents after the measurement is started in this mode.
[Explanation of symbols]
1 ... Wrist-mounted pulse wave measuring device (period / frequency measuring device)
5 ... Control unit
10 ・・・ Device main body
12 ・・・ Wristband
13 ... Liquid crystal display (display unit)
20 ... Cable
30 ... Pulse wave detection sensor unit
31 ・・・ LED
32 ... Phototransistor
53 ・・・ Display control unit
55 Data processing unit
70 ··· Connector
80 ... connector piece
553: Frequency analysis unit
560... Input signal switching unit
562... Dummy signal generation unit
571: Interrupt operation monitoring unit
580 ・・・ Abnormality monitor

Claims

Sensor means for detecting a temporal change such as a pulse wave or body movement, and data processing for performing frequency analysis on a waveform signal detected by the sensor means and obtaining biological information such as a pulse rate or a pitch based on the frequency analysis result Means, a biological information measuring device having a display control means for displaying the biological information determined by the data processing means on a display device,
Interrupt operation monitoring means for monitoring whether an interrupt operation of a heavy load by an external operation is started, which causes the disturbance of the waveform signal,
Dummy signal generating means for generating a dummy signal to be input to the data processing means when the heavy load interrupt operation is started;
When the biological information measuring device is measuring the biological information, and when it is determined that the interrupting operation of the heavy load is started in the monitoring result of the interrupting operation monitoring means, a part of the waveform signal Input signal switching means for inputting the dummy signal to the data processing means for a predetermined time,
A biological information measuring device comprising:

In claim 1,
The biological information measuring device, wherein the heavy load interrupting operation is an operation such as turning on a backlight set by an external operation or generating a notification sound in the liquid crystal display device as the display device.

Sensor means for detecting a temporal change such as a pulse wave or body movement, and data processing for performing frequency analysis on a waveform signal detected by the sensor means and obtaining biological information such as a pulse rate or a pitch based on the frequency analysis result Means, a biological information measuring device having a display control means for displaying the biological information determined by the data processing means on a display device,
Abnormality monitoring means for monitoring whether or not a temporary open of the sensor means and the display device has occurred, which causes the disturbance of the waveform signal,
Dummy signal generating means for generating a dummy signal to be input to the data processing means when the temporary open has occurred,
When the biological information measuring device is measuring the biological information, and when it is determined that the temporary open has occurred in the monitoring result of the abnormality monitoring means, the dummy signal instead of a part of the waveform signal Input signal switching means for inputting a signal to the data processing means for a predetermined time;
A biological information measuring device comprising:

In any one of claims 1 to 3,
The display control unit is configured to display the waveform based on the dummy signal when the waveform signal is graphically displayed on the display device and the dummy signal is input to the data processing unit instead of a part of the waveform signal. Is displayed on the display device.

In any one of claims 1 to 4,
The biological information measuring device according to claim 1, wherein the dummy signal is a constant DC signal or an AC signal having a frequency significantly different from that of the pulse wave signal.