JP2001292971A - 脈拍数計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁ノイズ環境への悪影響要素がなく、また、
装脱着が簡単に行なえるとともに、使用者の好みや都
合、運動内容、運動時の着衣等によって変化する多様な
装着態様に柔軟に対応できる構成でもって、脈拍数を確
実に測定して、その測定結果を運動中の使用者に見やす
く表示させることができる脈拍数計を提供する。 【解決手段】脈拍センサ２を額部に接触状態でバンド装
着させて脈拍検出を行なわせるヘッドユニット１と、脈
拍数を数値表示する表示手段を手首付近にバンド装着さ
せる手首ユニット５を有するとともに、上記ヘッドユニ
ット１は、上記脈拍センサ２とともに、その脈拍センサ
２が検出した脈拍を計数して単位時間あたりの脈拍数を
測定する測定手段と、測定された脈拍数を非電磁性で有
指向性の空間伝播信号によって上記額部の前方へ送信す
る無線送信手段を備え、上記手首ユニット５は、上記数
値表示手段とともに、上記ヘッドユニット１側から送信
された空間伝播信号を受信して上記数値表示手段に表示
させる無線受信手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は人体の脈拍数を測定
して表示する脈拍数計、とくに運動中の人が身体に装着
して使用する携帯型のものに関し、たとえば、マラソン
や登山等の運動をしている人が自己の脈拍数をモニター
管理するのに利用して有効なもの関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、マラソンや登山等の運動をし
ている人が、その運動のペースを加減するため、あるい
はその運動が度を過ぎることによる健康へ差し障りを防
ぐために、自己の脈拍数をモニター管理することは重要
なのである。そこで、運動中の人が自己の脈拍数をモニ
ター管理できるようにすることを目的とした携帯型の脈
拍数計が、従来から種々提案され提供されている。

【０００３】この種の脈拍数計は、たとえば特開平９−
１０１８３号公報に記載されているように、脈拍センサ
を人体の体表面に接触装着させるセンサ側部分と、その
脈拍センサの検出に基づいて測定された脈拍数を数値表
示する表示側部分との２つのユニットに分けて構成され
る。センサ側部分と表示側部分を別ユニットで構成する
のは、次のような理由による。すなわち、センサ側部分
は脈拍を検出するために、脈拍センサを人体の体表面た
とえば胸部等の皮膚面に直接接触させて装着する必要が
ある。このため、センサ側部分は衣類の下に隠れてしま
うことが多い。他方、表示側部分は運動中でも容易に視
認できるようにするため、たとえば袖の上からでも装着
できる腕バンドに取り付けるなどして、センサ側部分と
は別体にする必要がある。つまり、脈拍検出の条件と脈
拍数表示の条件を共に最適化させるためには、センサ側
部分と表示側部分を互いに別体に構成する必要がある。
そこで、たとえば上記公報に記載されたもの（腕装着型
脈波計測装置）では、センサ側部分を指（人差指）には
めて装着する指輪形式に構成する一方、表示側部分を手
首に装着する腕バンド形式に構成している。両部分は、
検出信号等を伝送するための可撓性信号コード（あるい
はケーブル）で相互接続されている。これにより、指に
直接接触する状態で装着されたセンサで脈拍を検出し、
この検出に基づいて測定された単位時間あたりの脈拍数
を腕バンドの表示側部分にて視認できるようにしてあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の脈拍数計には次のような問題のあることが本発
明者によってあきらかにされた。すなわち、上述した従
来の脈拍数計（特開平９−１０１８３号公報）では、セ
ンサ側部分と表示側部分が可撓性のコードで繋がれてい
るため、表示側部分の装着状態の多様性と自由度がその
コードに拘束されて著しく阻害されるという問題があっ
た。たとえば、腕バンド形式に構成された表示側部分
は、身体への装着部位が手首から下腕にかけての範囲に
ほぼ特定されるが、その場合でも、その装着には、使用
者の好みや都合、運動内容、運動時の着衣の種類等によ
って多種多様な態様が生じる。たとえば、手首よりも腕
側に装着したい場合や、装着する手の左右を随時交代さ
せたい場合もある。このように表示側部分は腕バンド形
式であっても、その装着の態様は非常に多様であって、
その多様な装着態様に柔軟に対応できることが使いやす
さの条件になる。しかし、上記コードはその多様な装着
態様を阻害してしまう。この阻害要因を排除するために
上記コードを長くすることが考えられるが、コードを長
くすると、今度は、その長さが余った場合に、その余り
部分が邪魔になって使用感が損ねられるという問題が生
じる。

【０００５】そこで、本発明者は、上記コードによる問
題を解消するために、センサ側部分と表示側部分間の信
号伝達を微弱電波による無線伝送によって行なわせるこ
とを検討した。これによれば、表示側部分は信号コード
による拘束から解放されて、使用者の好みや都合等によ
る装着態様の多様化に柔軟に対応することができる。し
かし、この場合は、微弱電波とはいえ、センサ側部分は
その使用中に電磁波を放射するため、周辺の電磁ノイズ
環境に何等かの悪影響を及ぼす懸念が生じる。この場
合、その電磁ノイズ環境への悪影響には、混信や飛び込
みノイズ等の直接的な障害だけではなく、たとえば周辺
の背景ノイズレベルを上昇させたりすること、いわゆる
電磁環境のクリーン度に対する影響も含まれる。

【０００６】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、電磁ノイズ環境への悪影響要素がなく、
また、装脱着が簡単に行なえるとともに、使用者の好み
や都合、運動内容、運動時の着衣等によって変化する多
様な装着態様に柔軟に対応できる構成でもって、脈拍数
を確実に測定して、その測定結果を運動中の使用者に見
やすく表示させることができる脈拍数計を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の手段は、
人体の体表面に接触装着された脈拍センサによって検出
される脈拍を計数して単位時間あたりの脈拍数を測定
し、この測定結果を数値表示する脈拍数計において、上
記脈拍センサを額部に接触状態でバンド装着させて脈拍
検出を行なわせるヘッドユニットと、脈拍数を数値表示
する表示手段を手首付近にバンド装着させる手首ユニッ
トを有するとともに、上記ヘッドユニットは、上記脈拍
センサとともに、その脈拍センサが検出した脈拍を計数
して単位時間あたりの脈拍数を測定する測定手段と、測
定された脈拍数を非電磁性で有指向性の空間伝播信号に
よって上記額部の前方へ送信する無線送信手段を備え、
上記手首ユニットは、上記数値表示手段とともに、上記
ヘッドユニット側から送信された空間伝播信号を受信し
て上記数値表示手段に表示させる無線受信手段を備えて
いることを特徴とする脈拍数計である。上記手段によれ
ば、ヘッドユニットと手首ユニットの両ユニットは、た
とえば超音波や赤外光のような非電磁性の空間伝播信号
により、周辺に電磁ノイズを放射することなく無線連結
されている。また、その２つのユニットは、衣服を脱い
だりする面倒を伴うことなく、脈拍の検出を確実に行な
える部位（額部）と、運動中の使用者が視認しやすい部
位（手首付近）とに、それぞれ簡単かつ迅速に装着する
ことができる。さらに、使用者が手首ユニットの表示手
段を見る際には、その使用者の視覚方向（視野方向）
と、超音波や赤外光等の有指向性の空間伝播信号の送信
方向とが共に、その手首ユニットの方を向くようになる
ため、その手首ユニットの表示手段には、使用者が見た
時点で常に最新の脈拍数データが表示されるようにな
る。これにより、電磁ノイズ環境への悪影響要素がな
く、また、装脱着が簡単に行なえるとともに、使用者の
好みや都合、運動内容、運動時の着衣等によって変化す
る多様な装着態様に柔軟に対応できる構成でもって、脈
拍数を確実に測定して、その測定結果を運動中の使用者
に見やすく表示させることができる。

【０００８】第２の手段は、第１の手段において、前記
無線送信手段と無線受信手段は、空間伝播信号として超
音波の送受信を行うように構成されていることを特徴と
する脈拍数計である。この場合、超音波信号は電磁ノイ
ズ環境的にクリーンな空間伝播信号であるが、その指向
性が強いため、通常は、運動者の手首のように動いてい
る場所への信号伝達には向いていない。しかし、本発明
では、使用者が表示を見る際に、その信号の送信方向が
視覚方向とともに受信位置の方向を向くという特異条件
が形成されることにより、脈拍数の測定結果を確実かつ
高能率に送受信させることができる。

【０００９】第３の手段は、第１または第２の手段にお
いて、前記無線送信手段と無線受信手段は、空間伝播信
号として赤外線の送受信を行うように構成されているこ
とを特徴とする脈拍数計である。この場合、空間伝播信
号としての赤外線は、超音波信号と同様、電磁ノイズ環
境的にクリーンな空間伝播信号であるとともに、その超
音波信号よりもさらに指向性が強いが、この場合も、本
発明では、使用者が表示を見る際に、その信号の送信方
向が視覚方向とともに受信位置の方向を向くという特異
条件が形成されることにより、脈拍数の測定結果を確実
かつ高能率に送受信させることができる。さらに、空間
伝播信号としての赤外線は単位時間に伝送できるデータ
量が格段に大きく、これにより、ヘッドユニットと手首
ユニット間の無線連結状態は非常に確実なものとするこ
とができる。

【００１０】第４の手段は、第１から第３のいずれかの
手段において、前記ヘッドユニット側の脈拍センサは、
額部の皮下に向けて赤外光を照射する発光手段と、その
赤外光が額部皮下で散乱して人体外部へ漏出する散乱光
を検出する受光手段とを有するとともに、その受光手段
が検出する散乱光に脈拍信号が含まれるように上記発光
手段と受光手段が配置されていることを特徴とする脈拍
数計である。これにより、運動中の装着感を損なわない
軽量かつ小型な構成でもって、額部からの脈拍検出を確
実に行なわせることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面を参照しながら説明する。なお、各図間において、
同一符号は同一あるいは相当部分を示すものとする。図
１は本発明による脈拍数計の外観および使用の状態を概
略斜視図によって示す。同図に示すように、本発明によ
る脈拍数計はヘッドユニット１と手首ユニット５とによ
って構成される。ヘッドユニット１の本体部分はヘッド
バンド１１を用いて構成されている。このヘッドバンド
１１の額部に相当する部分には、脈拍センサや無線送信
部などを組み込んだ検出側ユニット１２が取り付けられ
ている。なお、上記ヘッドバンド１１は、たとえばテニ
ス等のスポーツで使用されるものと同じものを用いて構
成することができる。手首ユニット５の本体部分は伸縮
式あるいは長さ調節可能な腕バンド５１を用いて構成さ
れている。この腕バンド５１には、無線受信部６やデジ
タル数値表示器７などを組み込んだ表示側ユニット５２
が取り付けられている。

【００１２】図２は上記検出側ユニット１２の構成を分
解斜視図と断面図によって示す。同図において、検出側
ユニット１２は、ヘッドバンド１１に取り付けるため
に、その外形状はＵ字状クリップ止め具をなしている。
同図の（Ａ）はその検出側ユニット１２の裏側つまり額
に接触する側、（Ｂ）はその反対の表側、（Ｃ）はヘッ
ドバンド１１に取り付けた状態をそれぞれ示す。上記検
出側ユニット１２には、脈拍センサ２、回路ユニット
（基板）３、内部接続線４１、超音波振動子４２および
超音波ホーン４３などが設けられている。脈拍センサ２
は、上記検出ヘッド１２の裏側に設けられた発光素子２
１と受光素子位２２によって構成される。発光素子２１
は額部の皮下に向けて赤外光を照射し、受光素子２２は
その赤外光が額部皮下で散乱して人体外部へ漏出する散
乱光を検出する。この場合、両素子２１，２２は、受光
素子２２が検出する散乱光に脈拍信号が含まれるような
位置関係で配置されている。

【００１３】回路ユニット（基板）３は、図３に示すよ
うに、発光駆動回路３１、脈拍検出回路３２、計数およ
びコード化回路３３、超音波送信回路３４などにより構
成される。同図において、符号１０は額表皮面を示す。
発光駆動回路３１は発光素子２１をパルス状に駆動して
発光させる。脈拍検出回路３２は、上記発光素子２１の
発光駆動に同期して受光素子２２からの受光信号を検出
するとともに、その受光信号に含まれる脈拍信号を周波
数フィルタリングやレベル弁別などの処理によって抽出
する。計数おびコード化回路３３は、その脈拍信号の計
数またはその脈拍信号の間隔を一定周期のパルス信号で
計数することにより、単位時間あたりの脈拍数を測定す
るとともに、その測定結果（脈拍数）をデジタル２進符
号列にコード化する。超音波送信回路３４は、コード化
された脈拍数データで位相変調された送信信号を生成す
るとともに、その送信信号で超音波振動子４２を駆動す
るドライブ動作を行う。この超音波振動子４２の駆動に
より発生された超音波信号は、超音波ホーン４３によっ
て特定方向へ集中的に放射される。ここで、超音波振動
子４２および超音波ホーン４３は、図２に示すように、
上記検出側ユニット１２の表側にて、額の前方へ超音波
を放射するように取り付けられている。以上のようにし
て、上記ヘッドユニット１には、額部に接触装着されて
脈拍検出を行う脈拍センサ２とともに、その脈拍センサ
２が検出した脈拍を計数して単位時間あたりの脈拍数を
測定する測定手段と、測定された脈拍数を非電磁性で有
指向性の空間伝播信号である超音波信号によって上記額
部の前方へ送信する無線送信手段が構成されている。

【００１４】図４は上記表示側ユニット５２の構成をブ
ロック回路図によって示す。同図において、表示側ユニ
ット５２は、超音波振動子６１、受信回路６２、復調お
よび表示駆動回路６３、表示器７などが組み込まれてい
る。ここで、超音波振動子６１はヘッドユニット１側か
ら送信された超音波信号を受信して電気的信号に変換す
る。受信回路６２はその受信信号を周波数弁別などの雑
音除去処理を行ないながら所定レベルまで増幅する。こ
の増幅された受信信号はデコードおよび表示駆動回路６
３にて、元のコード化脈拍数信号に復調された後、表示
駆動信号にコード変換されて表示器７に与えられる。こ
れにより、ヘッドユニット１側にて検出および測定され
た脈拍数が表示器７に数値表示される。なお、表示器７
のタイプはとくに限定されないが、消費電力の少ない液
晶タイプが内蔵電池（図示省略）の消耗を少なくする上
で望ましい。表示方式についてはセグメントとドットマ
トリックスの２方式が良く知られているが、そのどちら
も使用可能である。以上のようにして、上記手首ユニッ
ト５には、上記ヘッドユニット１側から送信された超音
波信号による空間伝播信号を受信して数値表示手段に表
示させる無線受信手段が構成されている。

【００１５】上述のように構成された脈拍数計では、ヘ
ッドユニット１と手首ユニット５の両ユニットを非電磁
性の空間伝播信号である超音波によって無線連結させる
構成としたことにより、電磁ノイズ環境に悪影響を及ぼ
す懸念がない。また、その２つのユニット１と５は、衣
服を脱いだりする面倒を伴うことなく、脈拍の検出を確
実に行なえる部位（額部）と、運動中の使用者が視認し
やすい部位（手首付近）とに、それぞれ簡単かつ迅速に
装着することができる。さらに、使用者が手首ユニット
５の表示器７を見る際には、その使用者の視覚方向（視
野）と、超音波や赤外光等の有指向性の空間伝播信号の
送信方向とが共に、その手首ユニットの方を向くように
なる。したがって、その手首ユニット５の表示器７に
は、使用者が見た時点で常に最新の脈拍数データが表示
されるようになる。これにより、電磁ノイズ環境への悪
影響要素がなく、また、装脱着が簡単に行なえるととも
に、使用者の好みや都合、運動内容、運動時の着衣等に
よって変化する多様な装着態様に柔軟に対応できる構成
でもって、脈拍数を確実に測定して、その測定結果を運
動中の使用者に見やすく表示させることができる。

【００１６】非電磁性の空間伝播信号として超音波を使
用した場合、その超音波信号は電磁ノイズ環境的にクリ
ーンな空間伝播信号であるが、その指向性が強いため、
通常は、運動者の手首のように動いている場所への信号
伝達には向いていない。しかし、本発明では、使用者が
表示を見る際に、その信号の送信方向が視覚方向ととも
に受信位置の方向を向くという特異条件が形成されるこ
とにより、脈拍数の測定結果を確実かつ高能率に送受信
させることができる。

【００１７】脈拍センサ２は、上述したように、額部の
皮下に向けて赤外光を照射する発光素子２１と、その赤
外光が額部皮下で散乱して人体外部へ漏出する散乱光を
検出する受光素子２２を使用するとともに、その受光素
子２２が検出する散乱光に脈拍信号が含まれるように両
素子２１と２２を配置して構成されるが、これにより、
運動中の装着感を損なわない軽量かつ小型な構成でもっ
て、額部からの脈拍検出を確実に行なわせることができ
る。

【００１８】上述した本発明の実施形態では、非電磁性
の空間伝播信号として超音波信号を使用する構成とした
が、その空間伝播信号として赤外光を使用する構成も可
能である。この場合、空間伝播信号としての赤外光は、
超音波信号と同様、電磁ノイズ環境的にクリーンな空間
伝播信号であるとともに、その超音波信号よりもさらに
指向性が強いが、この場合も、本発明では、使用者が表
示を見る際に、その信号の送信方向が視覚方向とともに
受信位置の方向を向くという特異条件が形成されること
により、脈拍数の測定結果を確実かつ高能率に送受信さ
せることができる。さらに、空間伝播信号としての赤外
光は単位時間に伝送できるデータ量が格段に大きく、こ
れにより、たとえばヘッドユニットと手首ユニット間で
のデータ伝送にエラーが生じても、その修復（再送によ
るリカバリ）を瞬時に行なうことができるなど、両者間
の無線連結状態をさらに確実なものとすることができ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明
は、脈拍センサを額部に接触状態でバンド装着させて脈
拍検出を行なわせるヘッドユニットと、脈拍数を数値表
示する表示手段を手首付近にバンド装着させる手首ユニ
ットを有するとともに、上記ヘッドユニットは、上記脈
拍センサとともに、その脈拍センサが検出した脈拍を計
数して単位時間あたりの脈拍数を測定する測定手段と、
測定された脈拍数を非電磁性で有指向性の空間伝播信号
によって上記額部の前方へ送信する無線送信手段を備
え、上記手首ユニットは、上記数値表示手段とともに、
上記ヘッドユニット側から送信された空間伝播信号を受
信して上記数値表示手段に表示させる無線受信手段を備
えたことにより、電磁ノイズ環境への悪影響要素がな
く、また、装脱着が簡単に行なえるとともに、使用者の
好みや都合、運動内容、運動時の着衣等によって変化す
る多様な装着態様に柔軟に対応できる構成でもって、脈
拍数を確実に測定して、その測定結果を運動中の使用者
に見やすく表示させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による脈拍数計の外観および使用の状態
を示す概略斜視図である。

【図２】ヘッドユニットに取り付けられる検出側ユニッ
トの構成を示す分解斜視図および断面図である。

【図３】検出側ユニットに組み込まれる回路部の構成を
示すブロック回路図である。

【図４】手首ユニットに設けられる表示側ユニットの構
成を示すブロック回路図である。

【符号の説明】

１ ヘッドユニット １０ 額表皮面 １１ ヘッドバンド １２ 検出側ユニット ２ 脈拍センサ ２１ 発光素子 ２２ 受光素子 ３ 回路ユニット ３１ 発光駆動回路 ３２ 脈拍検出回路 ３３ 計数およびコード化回路 ３４ 超音波送信回路 ４１ 内部接続線 ４２ 超音波振動子 ４３ 超音波ホーン ５ 手首ユニット ５１ 腕バンド ５２ 表示側ユニット ６ 無線受信部 ６１ 超音波振動子 ６２ 受信回路 ６３ 復調および表示駆動回路 ７ 数値表示器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体の体表面に接触装着された脈拍セン
   サによって検出される脈拍を計数して単位時間あたりの
   脈拍数を測定し、この測定結果を数値表示する脈拍数計
   において、 上記脈拍センサを額部に接触状態でバンド装着させて脈
   拍検出を行なわせるヘッドユニットと、脈拍数を数値表
   示する表示手段を手首付近にバンド装着させる手首ユニ
   ットを有するとともに、 上記ヘッドユニットは、上記脈拍センサとともに、その
   脈拍センサが検出した脈拍を計数して単位時間あたりの
   脈拍数を測定する測定手段と、測定された脈拍数を非電
   磁性で有指向性の空間伝播信号によって上記額部の前方
   へ送信する無線送信手段を備え、 上記手首ユニットは、上記数値表示手段とともに、上記
   ヘッドユニット側から送信された空間伝播信号を受信し
   て上記数値表示手段に表示させる無線受信手段を備えて
   いることを特徴とする脈拍数計。
2. 【請求項２】 前記無線送信手段と無線受信手段は、空
   間伝播信号として超音波の送受信を行うように構成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の脈拍数計。
3. 【請求項３】 前記無線送信手段と無線受信手段は、空
   間伝播信号として赤外線の送受信を行うように構成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の脈拍数計。
4. 【請求項４】 前記ヘッドユニット側の脈拍センサは、
   額部の皮下に向けて赤外光を照射する発光手段と、その
   赤外光が額部皮下で散乱して人体外部へ漏出する散乱光
   を検出する受光手段とを有するとともに、その受光手段
   が検出する散乱光に脈拍信号が含まれるように上記発光
   手段と受光手段が配置されていることを特徴とする請求
   項１から３のいずれかに記載の脈拍数計。