JP2004209157A - 脈拍報音装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】利用環境や利用者の肉体的な要因等で視力が不足する場合でも、利用者が自身の脈拍数を、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる、脈拍報音装置を提供する。
【解決手段】脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、ピッチ音生成部12へ送られる。ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。その後、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音は、出力部15を介して利用者に対して出力される。出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。
【選択図】 図1
【解決手段】脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、ピッチ音生成部12へ送られる。ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。その後、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音は、出力部15を介して利用者に対して出力される。出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運動中の利用者により好適に用いられる運動支援装置に係り、とりわけ、利用者の脈拍数をピッチ音やトーン出力音、音声メッセージ等により聴覚的に報知する脈拍報音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の運動支援装置として、利用者の心拍速度を測定する胸部センサと、この胸部センサの測定結果を受信する腕時計型受信器とを備え、利用者の心拍速度を腕時計型受信器の表示部を介して視覚的に報知する心拍速度測定装置が知られている(特許文献1参照)。
【0003】
また、利用者の脈拍数を検出する脈拍センサ部と、脈拍センサ部の測定結果に基づいて歩行ピッチ数を算出する歩行ピッチ数算出部と、歩行ピッチ数算出部により算出された歩行ピッチ数に基づいて歩行ピッチ音を出力する歩行ピッチ音出力部とを備え、利用者が無理のないテンポで適切な歩行を行うことができるよう、利用者の脈拍数に応じた最適な歩行ピッチ音を利用者に対して指示する運動ピッチ計が知られている(特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−365号公報
【特許文献2】
特開2002−126152号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来の心拍速度測定装置では、利用者の心拍速度が腕時計型受信器の表示部を介して視覚的に報知されるのみであるので、利用環境や利用者の肉体的な要因等で視力が不足する場合や、利用者が腕時計型受信器の表示部を見ることを忘れてしまったような場合には、運動時の心拍速度を利用者が認識することができないという問題がある。
【0006】
また、上記特許文献2に記載された従来の運動ピッチ計では、利用者に対して報知されるのはあくまでも歩行ピッチ音であるので、利用者は自身の脈拍数を直接的に知ることができず、また、脈拍数を間接的に知ろうとしても、脈拍数が上昇した際にピッチ音がゆっくりとなり、脈拍数が下降した際にピッチ音が速くなるというように、脈拍数とピッチ音との関係が通常の感覚には合致しないので、直感的な認識が困難であるという問題がある。
【0007】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、利用環境や利用者の肉体的な要因等で視力が不足する場合でも、利用者が自身の脈拍数を、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる、脈拍報音装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1の解決手段として、利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部と、前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成するピッチ音生成部と、前記ピッチ音生成部により生成されたピッチ音を利用者に対して出力する出力部とを備えたことを特徴とする脈拍報音装置を提供する。
【0009】
なお、上述した第1の解決手段においては、前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数に応じて前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御する出力音制御部をさらに備えることが好ましい。
【0010】
ここで、前記出力音制御部は、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに初めてピッチ音が出力されるように前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御したり、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときにピッチ音の出力状態が変化するように前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御したりすることが好ましい。また、前記出力音制御部は、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに前記出力部を介して脈拍数が異常であることを表す出力音を出力することが好ましい。
【0011】
また、上述した第1の解決手段においては、利用者の属性情報と脈拍数との関係を規定した脈拍数決定関数テーブルを保持し、入力された利用者の属性情報と前記脈拍数決定関数テーブルとに基づいて前記設定脈拍数を算出する演算処理部をさらに備えることが好ましい。
【0012】
さらに、上述した第1の解決手段においては、予め設定された一定の時間間隔で出力されるインターバル報知音を生成するインターバル報知音生成部と、前記インターバル報知音生成部により生成されたインターバル報知音を、前記ピッチ音生成部により生成されたピッチ音に合成するピッチ音合成部とをさらに備えることが好ましい。
【0013】
さらに、上述した第1の解決手段においては、予め設定された一定の時間間隔で間欠的にピッチ音が出力されるように、前記脈拍センサ部、前記ピッチ音生成部および前記出力部の少なくとも一つに供給される電源のオン/オフを制御する電源制御部をさらに備えることが好ましい。
【0014】
なお、上述した第1の解決手段において、前記脈拍センサ部、前記ピッチ音生成部および前記出力部は、利用者の頭部に取り付けられる筐体内に一体的に組み込まれていることが好ましい。また、前記筐体は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、前記脈拍センサ部は、利用者の耳たぶにおける血流量の変化に基づいて脈拍を検出する光学式センサであることが好ましい。
【0015】
本発明は、第2の解決手段として、利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部と、前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表す出力音を生成する出力音生成部と、前記出力音生成部により生成された出力音を利用者に対して出力する出力部とを備えたことを特徴とする脈拍報音装置を提供する。
【0016】
なお、上述した第2の解決手段においては、前記出力音生成部により生成される前記出力音は、脈拍数に応じて変化するトーン出力音、または脈拍数の値を表す音声メッセージであることが好ましい。
【0017】
また、上述した第2の解決手段においては、前記出力部を介して前記出力音が一定の時間間隔で出力されるよう前記出力音生成部を制御するタイマー部、または前記出力部を介して前記出力音が出力されるよう前記出力音生成部に対して外部から指示する操作部をさらに備えることが好ましい。
【0018】
なお、上述した第2の解決手段において、前記脈拍センサ部、前記出力音生成部および前記出力部は、利用者の頭部に取り付けられる筐体内に一体的に組み込まれていることが好ましい。また、前記筐体は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、前記脈拍センサ部は、利用者の耳たぶにおける血流量の変化に基づいて脈拍を検出する光学式センサであることが好ましい。
【0019】
本発明の第1の解決手段によれば、脈拍センサ部により利用者の脈拍を検出し、ピッチ音生成部及び出力部により、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる。また、利用者は、運動中継続的に利用者の脈拍に同期したピッチ音を聞き続けることができるので、運動中の心臓の状態を無意識のうちに意識することが可能となり、事故を未然に防止することができる。
【0020】
ここで、本発明の第1の解決手段によれば、ピッチ音合成部において、インターバル報知音生成部により生成されたインターバル報知音を、ピッチ音生成部により生成されたピッチ音に合成し、このようにして合成されたインターバル報知音付きのピッチ音を出力部を介して利用者に対して出力することにより、利用者は、あるインターバル報知音が聞こえてから次のインターバル報知音が聞こえるまでの間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0021】
また、本発明の第1の解決手段によれば、電源制御部において、一定のインターバル時間の間のみ電源の供給がなされ、続く一定のインターバル時間の間は電源の供給が遮断されるよう、脈拍センサ部等への電源のオン/オフを制御することにより、電源を常に供給し続ける場合に比べて消費電力を抑えることができ、バッテリー等の持続時間を延長させることができる。なお、この場合、一定のインターバル時間の間のみ電源を供給し、このインターバル時間の間のみ、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を出力部を介して利用者に対して出力するようにしているので、利用者は、そのインターバル時間の間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0022】
本発明の第2の解決手段によれば、脈拍センサ部により利用者の脈拍を検出し、出力音生成部及び出力部により、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表すトーン出力音や音声メッセージ等を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に確実に認識することができる。
【0023】
なお、本発明の第1及び第2の解決手段によれば、脈拍報音装置の各部が耳かけ式の筐体内に組み込まれているので、着脱等の取り扱いや保管等が容易であり、また、コード類等を一箇所に収めることで接触不良や断線等の発生を防止することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0025】
第1の実施の形態
まず、図1により、本発明による脈拍報音装置の第1の実施の形態について説明する。
【0026】
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る脈拍報音装置10Aは、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12及び出力部15を備えている。
【0027】
このうち、脈拍センサ部11は、利用者の脈拍を検出する測定装置であり、血流量の変化に基づいて脈拍を光学的に検出する光学式センサ等の各種の測定装置を用いることができる。
【0028】
ピッチ音生成部12は、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成するものであり、脈拍センサ部11から出力された検出信号を処理して脈拍信号を生成する信号処理回路13と、信号処理回路13により生成された脈拍信号を当該脈拍信号に同期したピッチ音(「ピッツ・ピッツ」や「ピー・ピー」と聞こえるようなもの)に変換する脈拍同期ピッチ音生成回路14とを有する。なお、ピッチ音生成部12の信号処理回路13には、信号処理回路13により生成された脈拍信号に同期して点滅発光等を行う発光部22が接続されている。
【0029】
出力部15は、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音を利用者に対して出力するものであり、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音を増幅する増幅回路16と、増幅回路16により増幅されたピッチ音を外部に向けて出力するスピーカー17とを有する。
【0030】
ここで、脈拍報音装置10Aは、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数に応じてピッチ音生成部12または出力部15を制御する出力音制御部18をさらに備えている。
【0031】
出力音制御部18は、ピッチ音生成部12の信号処理回路13から出力された信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分100拍)以上になったときに初めてピッチ音が出力されるようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16を制御する。
【0032】
また、出力音制御部18は、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分140拍)以上になったときにピッチ音の出力状態(ピッチ音の間隔や音程、音量等)が変化するようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16を制御するようにしたり、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに出力部15を介して脈拍数が異常であることを表す出力音(例えば「ミャクハク ガ アガリスギデス」というような音声メッセージ)を出力するようにしてもよい。
【0033】
なお、出力音制御部18で用いられる設定脈拍数は、利用者または製造者等が予め設定しておくことができる他、利用者の属性情報(年齢や性別等の固有の属性)に基づいて最適な設定脈拍数を利用者ごとに算出して設定することもできる。
【0034】
図1に示すように、利用者または製造者等が設定脈拍数を予め設定しておく場合には、出力音制御部18に接続された設定部19により設定脈拍数を設定するようにするとよい。
【0035】
一方、利用者の属性情報(年齢や性別等の固有の属性)に基づいて最適な設定脈拍数を利用者ごとに算出して設定する場合には、利用者の属性情報(年齢や性別等の属性)を入力する入力部20と、利用者の属性情報と脈拍数との関係を規定した脈拍数決定関数テーブルを保持する演算処理部21とを設け、演算処理部21において、入力部20により入力された利用者の属性情報と脈拍数決定関数テーブルとに基づいて、利用者に応じた最適な設定脈拍数を算出して設定するようにするとよい。
【0036】
なお、詳細には図示されていないが、図1に示す脈拍報音装置10Aの各部のうち電源の供給が必要である部分(脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)、出力部15(増幅回路16)、出力音制御部18、演算処理部21及び発光部22等)には、電源部33により電源が供給されるようになっている。
【0037】
ここで、図1に示す脈拍報音装置10Aは、図9に示すような外観構成をとり、図10に示すような状態で利用者の頭部(耳)に装着される。
【0038】
図9において、符号50は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、本体51と、本体51に固着された保持部52と、保持部52の上部に保持される耳かけ部53と、保持部52の下部に保持されるセンサーステイ54とを備えている。なお、耳かけ部53及びセンサーステイ54は、保持部52の延在軸を中心として回動自在に保持されており、保持部52内に設けられたバネ(図示せず)により本体51側へ付勢されている。また、耳かけ部53は、保持部52に対して上下方向に伸縮自在に移動することができるようになっている。
【0039】
図9に示す耳かけ式筐体50の本体51内には、図1に示す脈拍報音装置10Aのピッチ音生成部12、出力音制御部18及び演算処理部21の各機能を実現する電子基板(図示せず)が収容されている。また、本体51内には、電源部33としてのバッテリー(図示せず)が収容されている。
【0040】
また、センサーステイ54の先端部及びそれに対向する本体51の部分にはそれぞれ、脈拍センサ部11としての発光素子55及び受光素子56が互いに対向するように設けられている。なお、耳かけ式筐体50が利用者の耳に装着された状態では、発光素子55と受光素子56との間に耳たぶが配置された状態となり、耳たぶにおける血流量の変化に伴う赤外光の受光量の変化に基づいて脈拍を検出することができる。なお、発光素子55及び受光素子56の配置態様は、上述したようなものに限らず、発光素子55及び受光素子56をともに、センサーステイ54及び本体51のうちの一方の側に並んで配置するようにしてもよい。
【0041】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の裏側には、出力部15としての小型スピーカー(図示せず)が設けられている。
【0042】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の裏側には、設定部19としての4個のディップスイッチ(図示せず)が設けられている。なお、各ディップスイッチはそれぞれ「40」、「20」、「10」及び「5」の各値に対応しており、それぞれのディップスイッチのオン/オフを組み合わせることにより、100拍から5拍刻みで175拍までの脈拍数を設定することができるようになっている。
【0043】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の表側には、発光部22としてのLEDランプ57と、ワンタッチセンサースイッチ58とが設けられている。
【0044】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の側面には、電源部のオン/オフを切り替えるための電源スイッチ59と、USBポート60とが設けられている。
【0045】
なお、図9においては、入力部20に相当する部分が図示されていないが、耳かけ式筐体50の本体51の表側等に適宜入力ボタンを設けることができる。また、脈拍センサ部11以外の部分(入力部20等)は、耳かけ式筐体50から独立した外部機器に設けることも可能である。
【0046】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Aの作用について説明する。
【0047】
利用者は、まず、脈拍報音装置10Aを図9及び図10に示すような状態で耳に装着する。すなわち、脈拍報音装置10Aの耳かけ式筐体50において、耳かけ部53及びセンサーステイ54を保持部52内に設けられたバネ(図示せず)の付勢力に抗して本体51から離れるように押し拡げながら、耳かけ部53を耳の上部にかけ、かつ、センサーステイ54を耳たぶの裏側に配置する。また、必要に応じて、耳かけ部53を保持部52に対して上下方向に移動させ、センサーステイ54と利用者の耳たぶとの位置関係を調整する。ここで、耳かけ部53及びセンサーステイ54は本体51側へ付勢されているので、利用者の耳に装着した時点で利用者の耳が確実に挟み込まれ、安定的に装着される。
【0048】
この状態で、電源スイッチ59をオフからオンに切り替えると、センサーステイ54の先端部及びそれに対向する本体51の部分に設けられている脈拍センサ部11(発光素子55及び受光素子56)により、血流量の変化に基づいて利用者の脈拍が光学的に検出される。
【0049】
このようにして脈拍センサ部11により検出された検出信号は、図1に示すように、ピッチ音生成部12へ送られる。ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。
【0050】
その後、このようにしてピッチ音生成部12により生成されたピッチ音は、出力部15を介して利用者に対して出力される。すなわち、出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。また、発光部22により、ピッチ音生成部12の信号処理回路13により生成された脈拍信号に同期して点滅発光が行われる。
【0051】
なおこのとき、出力音制御部18においては、ピッチ音生成部12の信号処理回路13から出力された信号に基づいて脈拍数が算出され、この算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分100拍)以上になったときに初めてピッチ音が出力されるようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16が制御される。これにより、利用者の運動強度レベルが十分に上がった時点で初めてピッチ音が聞こえるようにすることができ、脈拍数の確認の必要性が乏しい低運動強度レベルでピッチ音が聞こえてくるという煩わしさを解消することができる。
【0052】
また、出力音制御部18においては、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分140拍)以上になったときにピッチ音の出力状態(ピッチ音の間隔や音程、音量等)が変化するようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16が制御されるようしたり、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに出力部15を介して脈拍数が異常であることを表す出力音(例えば「ミャクハク ガ アガリスギデス」というような音声メッセージ)が出力されるようにしてもよい。これにより、利用者の運動強度レベルが上がり過ぎたことを利用者に知らせることができ、脈拍数が適正な範囲内に収まるよう利用者に対して運動強度レベルの調整を促すことができる。
【0053】
なおこのとき、出力音制御部18で用いられる設定脈拍数は、出力音制御部18に接続された設定部19により利用者または製造者等が予め設定しておいたり、入力部20により入力された利用者の属性情報(年齢や性別等の固有の属性)に基づいて演算処理部21により最適な設定脈拍数を利用者ごとに算出して設定したりする。
【0054】
このように本発明の第1の実施の形態によれば、脈拍センサ部11により利用者の脈拍を検出し、ピッチ音生成部12及び出力部15により、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる。また、利用者は、運動中継続的に利用者の脈拍に同期したピッチ音を聞き続けることができるので、運動中の心臓の状態を無意識のうちに意識することが可能となり、事故を未然に防止することができる。
【0055】
また、本発明の第1の実施の形態によれば、脈拍報音装置10Aの各部が耳かけ式の筐体50内に組み込まれているので、着脱等の取り扱いや保管等が容易であり、また、コード類等を一箇所に収めることで接触不良や断線等の発生を防止することができる。
【0056】
なお、上述した第1の実施の形態においては、脈拍報音装置10Aの各部を耳かけ式の筐体50内に組み込むようにしたが、これに限らず、脈拍センサー部11以外の部分、あるいは脈拍センサー部11及び出力部15以外の部分を装置本体として独立させ、このような装置本体を腰や衣服のベルトやポケットに格納するようにしてもよい。また、図9及び図10に示すような耳かけ式の筐体50ではなく、利用者の両耳にセットするヘッドセット型の筐体(ステレオ用として市販されているヘッドホンに類似した形の筐体)内に組み込むようにしてもよい。
【0057】
第2の実施の形態
次に、図2により、本発明による脈拍報音装置の第2の実施の形態について説明する。なお、本発明の第2の実施の形態は、利用者の脈拍に同期したピッチ音とともに、一定の時間間隔でインターバル報知音を出力するようにした点を除いて、他は図1に示す第1の実施の形態と同様である。図2に示す第2の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図示はされていないが、図2に示す第2の実施の形態においても、図1に示す第1の実施の形態と同様に、出力音制御部18、設定部19、入力部20、演算処理部21及び発光部22を備えることが可能である。
【0058】
図2に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る脈拍報音装置10Bは、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12及び出力部15に加えて、インターバル報知音生成部23及びピッチ音合成回路(ピッチ音合成部)27を備えている。
【0059】
このうち、インターバル報知音生成部23は、予め設定された一定の時間間隔(例えば6秒)で出力されるインターバル報知音を生成するものであり、発振回路24と、発振回路24から出力された信号に基づいて一定の時間間隔を表すインターバル信号を生成するインターバル信号生成回路25と、インターバル信号生成回路25により生成されたインターバル信号を当該インターバル信号に同期したインターバル報知音に変換するインターバル報知音生成回路26とを有している。なお、インターバル報知音生成回路26により生成されるインターバル報知音としては、ピッチ音生成部12により生成されるピッチ音とは音程や音量等が異なるピッチ音を用いることができる。
【0060】
また、ピッチ音合成回路27は、インターバル報知音生成部23により生成されたインターバル報知音を、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音に合成するものである。
【0061】
なお、詳細には図示されていないが、図2に示す脈拍報音装置10Bの各部のうち電源の供給が必要である部分(脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)、出力部15(増幅回路16)、インターバル報知音生成部23(発振回路24、インターバル信号生成回路25及びインターバル報知音生成回路26)及びピッチ音合成回路27等)には、電源部33により電源が供給されるようになっている。
【0062】
ここで、図2に示す脈拍報音装置10Bの外観構成については、上述した第1の実施の形態と同様に、図9及び図10に示す構成をとることができる。なお、この場合、インターバル報知音生成部23及びピッチ音合成回路27の各機能については、図9に示す耳かけ式筐体50の本体51内に収容されている電子基板(図示せず)により実現される。
【0063】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Bの作用について説明する。
なお、脈拍報音装置10Bの装着の仕方等については、上述した第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0064】
図2に示す脈拍報音装置10Bにおいて、脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、ピッチ音生成部12へ送られる。
ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。
【0065】
一方、インターバル報知音生成部23においては、まず、インターバル信号生成回路25により、発振回路24から出力された信号に基づいて、予め設定された一定の時間間隔(例えば6秒)を表すインターバル信号が生成され、次いで、インターバル報知音生成回路26により、インターバル信号生成回路25により生成されたインターバル信号が当該インターバル信号に同期したインターバル報知音(ピッチ音等)に変換される。
【0066】
その後、ピッチ音合成回路27において、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音とインターバル報知音生成部23により生成されたインターバル報知音とが合成され、インターバル報知音付きピッチ音として出力部15を介して利用者に対して出力される。すなわち、出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音合成回路27から出力されたインターバル報知音付きピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたインターバル報知音付きピッチ音が外部に向けて出力される。
【0067】
このように本発明の第2の実施の形態によれば、ピッチ音合成回路27において、インターバル報知音生成部23により生成されたインターバル報知音を、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音に合成し、このようにして合成されたインターバル報知音付きのピッチ音を出力部15を介して利用者に対して出力するようにしているので、利用者は、あるインターバル報知音が聞こえてから次のインターバル報知音が聞こえるまでの間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0068】
第3の実施の形態
次に、図3及び図4により、本発明による脈拍報音装置の第3の実施の形態について説明する。なお、本発明の第3の実施の形態は、予め設定された一定の時間間隔で間欠的にピッチ音が出力されるように電源の供給を制御するようにした点を除いて、他は図1に示す第1の実施の形態と同様である。図3及び図4に示す第3の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図示はされていないが、図3及び図4に示す第3の実施の形態においても、図1に示す第1の実施の形態または図2に示す第2の実施の形態と同様に、出力音制御部18、設定部19、入力部20、演算処理部21、発光部22、インターバル報知音生成部23及びピッチ音合成回路27を備えることが可能である。
【0069】
図3に示すように、本発明の第3の実施の形態に係る脈拍報音装置10Cは、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12及び出力部15に加えて、電源制御部28を備えている。なお、電源制御部28は、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)及び出力部15(増幅回路16)と電源部33との間に設けられており、電源部33により脈拍センサ部11等へ供給される電源のオン/オフが制御されるようになっている。
【0070】
電源制御部28は、発振回路29と、2種類の時間情報(ピッチ音が出力される時間間隔を表すインターバル時間t1及びピッチ音が出力されない時間間隔を表すインターバル時間t2)を入力するためのプリセット入力部30とを有している。また、電源制御部28は、発振回路29から出力された信号とプリセット入力部30により入力されたインターバル時間t1,t2とに基づいて2種類のインターバル信号を交互に生成する交互インターバル信号生成回路31と、交互インターバル信号生成回路31により生成された2種類のインターバル信号に基づいて、電源部33により供給される電源のオン/オフのタイミングを決定する電源オン/オフ決定回路32とを有している。
【0071】
ここで、図3に示す脈拍報音装置10Cの外観構成については、上述した第1の実施の形態と同様に、図9及び図10に示す構成をとることができる。なお、この場合、電源制御部28の機能については、図9に示す耳かけ式筐体50の本体51内に収容されている電子基板(図示せず)により実現される。
【0072】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Cの作用について説明する。
なお、脈拍報音装置10Cの装着の仕方等については、上述した第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0073】
図3に示す脈拍報音装置10Cにおいて、脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、ピッチ音生成部12へ送られる。
ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。
【0074】
その後、このようにしてピッチ音生成部12により生成されたピッチ音は、出力部15を介して利用者に対して出力される。すなわち、出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。
【0075】
ここで、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)及び出力部15(増幅回路16)には電源部33から電源が供給されるが、その電源のオン/オフは電源制御部28により制御される。
【0076】
以下、図4により、このような電源制御部28の動作について説明する。
【0077】
図4に示すように、まず、プリセット入力部30により、2種類の時間情報が交互インターバル信号生成回路31に入力され、インターバル時間t1,t2として設定される(ステップ101)。
【0078】
この状態で、交互インターバル信号生成回路31は、電源オン/オフ決定回路32に対して電源をオフするための信号を送り、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)及び出力部15(増幅回路16)への電源の供給を遮断する(ステップ102)。
【0079】
次に、交互インターバル信号生成回路31において、まず、t=0と設定した後(ステップ103)、電源オン/オフ決定回路32に対して電源をオンするための信号を送り、脈拍センサ部11等への電源の供給を開始する(ステップ104)。
【0080】
その後、交互インターバル信号生成回路31は、発振回路29から出力された信号に基づいて時間tを計時し、時間tが予め設定されたインターバル時間t1となるまで、脈拍センサ部11等への電源の供給を維持する(ステップ105及び106)。
【0081】
そして、交互インターバル信号生成回路31は、時間tが予め設定されたインターバル時間t1となった時点で、電源オン/オフ決定回路32に対して電源をオフするための信号を送り、脈拍センサ部11等への電源の供給を遮断する(ステップ107)。
【0082】
その後、交互インターバル信号生成回路31は、発振回路29から出力された信号に基づいて時間tを計時し、時間tが予め設定された時間(インターバル時間t1とインターバル時間t2とを加えた時間)となるまで、脈拍センサ部11等への電源の供給の遮断を維持する(ステップ108及び109)。
【0083】
そして、交互インターバル信号生成回路31は、時間tが予め設定された時間(インターバル時間t1とインターバル時間t2とを加えた時間)となった時点で、ステップ103へ戻り、上述したステップ103乃至109の処理を繰り返す。
【0084】
このように本発明の第3の実施の形態によれば、電源制御部28において、一定のインターバル時間t1(例えば6秒)の間のみ電源の供給がなされ、続く一定のインターバル時間t2(例えば14秒)の間は電源の供給が遮断されるよう、脈拍センサ部11等への電源の供給を制御するようにしているので、電源を常に供給し続ける場合に比べて消費電力を抑えることができ、バッテリー等からなる電源部33の持続時間を延長させることができる。
【0085】
また、本発明の第3の実施の形態によれば、一定のインターバル時間t1(例えば6秒)の間のみ電源を供給し、このインターバル時間t1の間のみ、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を出力部15を介して利用者に対して出力するようにしているので、利用者は、そのインターバル時間t1の間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0086】
第4の実施の形態
次に、図5乃至図8により、本発明による脈拍報音装置の第4の実施の形態について説明する。なお、本発明の第4の実施の形態は、ピッチ音生成部の代わりに、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表すトーン出力音や音声メッセージ等を生成する出力音生成部を備えるようにした点を除いて、他は図1に示す第1の実施の形態と同様である。
図5に示す第4の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図示はされていないが、図5に示す第4の実施の形態においても、図1に示す第1の実施の形態、図2に示す第2の実施の形態または図3に示す第3の実施の形態と同様に、出力音制御部18、設定部19、入力部20、演算処理部21、発光部22、インターバル報知音生成部23、ピッチ音合成回路27及び電源制御部28を備えることが可能である。
【0087】
図5に示すように、本発明の第4の実施の形態に係る脈拍報音装置10Dは、利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部11と、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表す出力音を生成する出力音生成部35と、出力音生成部35により生成された出力音を利用者に対して出力する出力部15とを備えている。
【0088】
このうち、出力音生成部35は、脈拍センサ部11から出力された検出信号を処理して脈拍信号を生成する信号処理回路13と、信号処理回路13により生成された脈拍信号に基づいて出力音を生成する中央処理装置37と、中央処理装置37に接続されたROM38、RAM39及びリセット回路40を有している。
なお、中央処理装置37は、信号処理回路13により生成された脈拍信号のインターバル時間を算出する脈拍信号インターバル時間演算部37aと、脈拍信号インターバル時間演算部37aにより算出された脈拍信号のインターバル時間を移動平均等の手法により演算処理することにより脈拍数(単位時間あたりの平均脈拍数)を算出する脈拍数演算記憶部37bと、脈拍数演算記憶部37bにより算出された脈拍数に応じてピッチ音の長さや音程、音量等が変化するトーン出力音を生成するトーン信号生成部37cと、各種の初期設定を行うための環境設定部37dとを有している。
【0089】
ここで、出力音生成部35の中央処理装置37には、出力部15を介して出力音が一定の時間間隔で出力されるよう出力音生成部35の中央処理装置37を制御するタイマー部41が接続されている。ここで、タイマー部41は、発振回路42と、発振回路42から出力された信号に基づいて所定の時間に信号を出力するタイマー回路43とを有している。
【0090】
また、出力音生成部35の中央処理装置37には、外部機器(例えば対応プログラムがインストールされたパーソナルコンピュータ等)との間でデータのやりとりを行うためのインターフェース部44と、3つのポジション(P1,P2,P3)を有するメニュースイッチ45と、出力部15を介して出力音が出力されるよう出力音生成部35に対して外部から指示する操作部46とが接続されている。なお、インターフェース部44は、図9に示すUSBポート58に相当するものである。メニュースイッチ45は、図9に示す電源スイッチ59のポジション等を増やすことにより対応することができ、ポジションP1で「電源オフ」、ポジションP2で「測定開始」、ポジションP3で「出力音(トーン出力音や音声メッセージ等)の即時出力を繰り返す」という指示が与えられる。操作部46は、図9に示すワンタッチセンサスイッチ58に相当するものであり、ワンタッチセンサスイッチ58に触れる度に出力音(トーン出力音や音声メッセージ等)が出力される。
【0091】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Dの作用について説明する。
なお、脈拍報音装置10Dの装着の仕方等については、上述した第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0092】
図5に示す脈拍報音装置10Dにおいて、脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、出力音生成部35へ送られる。出力音生成部35においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、中央処理装置37により、信号処理回路13により生成された脈拍信号に基づいて脈拍数が算出され、この算出された脈拍数を表す出力音(脈拍数に応じて変化するトーン出力音や音楽、脈拍数の値を表す音声メッセージ等)が生成される。
【0093】
ここで、中央処理装置37においては、脈拍信号インターバル時間演算部37aにより、信号処理回路13により生成された脈拍信号のインターバル時間が算出され、次いで、脈拍数演算記憶部37bにより、この算出された脈拍信号のインターバル時間を移動平均等の手法により演算処理することにより脈拍数(単位時間あたりの平均脈拍数)が算出される。
【0094】
そして、トーン信号生成部37cにより、脈拍数演算記憶部37bにより算出された脈拍数に応じてピッチ音の長さや音程、音量等が変化するトーン出力音が生成される。
【0095】
ここで、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにより生成されるトーン出力音は、図6に示すようなトーン出力記号で表されるものであり、脈拍数に応じて異なるピッチ音(短音及び長音)を組み合わせることにより生成される。このようなピッチ音としては、一般的な中央処理装置で標準的に用いられるオーディオ出力のトーン信号を用いることができる。なお、図6に示すようなトーン出力記号を表すデータは、データテーブル等の形式でROM38に格納されており、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにおいて、脈拍数に応じたものが適宜呼び出されることにより、脈拍数に応じて変化する適切なトーン出力音が生成される。
【0096】
なお、図6に示す態様のトーン出力音は、最初の音が短音か長音かで、脈拍レベルが110以上か未満かが分かり、次の短音の数によりそれぞれの領域内での脈拍数の高低が分かるようになっているので、トーン出力音の意味が直感的に理解しやすく、かつ、覚えやすい。また、脈拍が高くなると、短音の数が増える、あるいは長音が追加される、というような形で、トーン出力音の変化を楽しみながら運動を続けることができる、という利点もある。
【0097】
ここで、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにより生成されるトーン出力音としては、図6に示すようなトーン出力記号で表されるものの他、任意のものを用いることができ、例えば、図7に示すような、一般的に良く知られたモールス信号を用いることも可能である。ただし、モールス信号に基づくトーン出力音は、一般的に、その意味を直感的に理解しにくく、また、覚えにくいという問題があり、また、全体の長さが長くなりやすいという問題もあるので、図6に示すような態様のものがより好ましい。
【0098】
なお、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにより生成されるトーン出力音は、利用者または製造者等が設定した時間ごとにタイマー部41による指示の下で出力部15の増幅回路16へ出力される他、操作部45により利用者が所定のスイッチ操作を行った時点で出力部15の増幅回路16へ出力される。
【0099】
出力部15においては、増幅回路16により、出力音生成部35の中央処理装置37から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。
【0100】
なお、以上においては、出力音生成部35の中央処理装置37において、脈拍数に応じてピッチ音の長さや音程、音量等が変化するトーン出力音を生成する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、脈拍数を表す音声メッセージ(例えば、「ミャクハク ハ ヒャクニジュウ デス」)を生成するようにしてもよい。この場合には、例えば、図7に示すような音声メッセージを表すデータがデータテーブル等の形式でROM38に格納され、中央処理装置37において、脈拍数に応じたものが適宜呼び出されることにより、脈拍数を表す適切な音声メッセージが生成される。
【0101】
なお、中央処理装置37の脈拍数演算記憶部37bにより算出された脈拍数は、脈拍数演算記憶部37bによりRAM39に記憶される。ここで、メニュースイッチ45により「測定開始」が指示された時点から一定時間(例えば72時間)のデータをRAM39に記憶させておき、インタフェース部44を介して外部機器から当該データを読み出すことにより、脈拍数の継続測定データを、外部機器のモニターに表示したり、外部機器の記憶装置に記憶したり、外部機器に接続された印刷装置やネットワーク装置等を用いて活用することが可能となる。 なお、上述した一定時間(例えば72時間)を越えるデータが記憶される場合には、古いデータから順次削除していくようにするとよい。
【0102】
このように本発明の第4の実施の形態によれば、脈拍センサ部11により利用者の脈拍を検出し、出力音生成部12及び出力部15により、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表すトーン出力音や音声メッセージ等を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に確実に認識することができる。
【0103】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、利用環境や利用者の肉体的な要因等で視力が不足する場合でも、利用者が自身の脈拍数を、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による脈拍報音装置の第1の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図2】本発明による脈拍報音装置の第2の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図3】本発明による脈拍報音装置の第3の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図4】図3に示す脈拍報音装置の電源制御部の動作を説明するためのフローチャート。
【図5】本発明による脈拍報音装置の第4の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図6】図5に示す脈拍報音装置により出力されるトーン出力音の一例を示す図。
【図7】図5に示す脈拍報音装置により出力されるトーン出力音の他の例を示す図。
【図8】図5に示す脈拍報音装置により出力される音声メッセージの一例を示す図。
【図9】本発明の第1乃至第4の実施の形態に係る脈拍報音装置の外観構成を示す図。
【図10】図9に示す脈拍報音装置を利用者が装着した様子を示す図。
【符号の説明】
10A,10B,10C,10D 脈拍報音装置
11 脈拍センサ部
12 ピッチ音生成部
15 出力部
18 出力音制御部
21 演算処理部
23 インターバル報知音生成部
27 ピッチ音合成回路(ピッチ音合成部)
28 電源制御部
35 出力音生成部
41 タイマー部
46 操作部
50 耳かけ式筐体
【発明の属する技術分野】
本発明は、運動中の利用者により好適に用いられる運動支援装置に係り、とりわけ、利用者の脈拍数をピッチ音やトーン出力音、音声メッセージ等により聴覚的に報知する脈拍報音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の運動支援装置として、利用者の心拍速度を測定する胸部センサと、この胸部センサの測定結果を受信する腕時計型受信器とを備え、利用者の心拍速度を腕時計型受信器の表示部を介して視覚的に報知する心拍速度測定装置が知られている(特許文献1参照)。
【0003】
また、利用者の脈拍数を検出する脈拍センサ部と、脈拍センサ部の測定結果に基づいて歩行ピッチ数を算出する歩行ピッチ数算出部と、歩行ピッチ数算出部により算出された歩行ピッチ数に基づいて歩行ピッチ音を出力する歩行ピッチ音出力部とを備え、利用者が無理のないテンポで適切な歩行を行うことができるよう、利用者の脈拍数に応じた最適な歩行ピッチ音を利用者に対して指示する運動ピッチ計が知られている(特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−365号公報
【特許文献2】
特開2002−126152号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来の心拍速度測定装置では、利用者の心拍速度が腕時計型受信器の表示部を介して視覚的に報知されるのみであるので、利用環境や利用者の肉体的な要因等で視力が不足する場合や、利用者が腕時計型受信器の表示部を見ることを忘れてしまったような場合には、運動時の心拍速度を利用者が認識することができないという問題がある。
【0006】
また、上記特許文献2に記載された従来の運動ピッチ計では、利用者に対して報知されるのはあくまでも歩行ピッチ音であるので、利用者は自身の脈拍数を直接的に知ることができず、また、脈拍数を間接的に知ろうとしても、脈拍数が上昇した際にピッチ音がゆっくりとなり、脈拍数が下降した際にピッチ音が速くなるというように、脈拍数とピッチ音との関係が通常の感覚には合致しないので、直感的な認識が困難であるという問題がある。
【0007】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、利用環境や利用者の肉体的な要因等で視力が不足する場合でも、利用者が自身の脈拍数を、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる、脈拍報音装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1の解決手段として、利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部と、前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成するピッチ音生成部と、前記ピッチ音生成部により生成されたピッチ音を利用者に対して出力する出力部とを備えたことを特徴とする脈拍報音装置を提供する。
【0009】
なお、上述した第1の解決手段においては、前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数に応じて前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御する出力音制御部をさらに備えることが好ましい。
【0010】
ここで、前記出力音制御部は、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに初めてピッチ音が出力されるように前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御したり、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときにピッチ音の出力状態が変化するように前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御したりすることが好ましい。また、前記出力音制御部は、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに前記出力部を介して脈拍数が異常であることを表す出力音を出力することが好ましい。
【0011】
また、上述した第1の解決手段においては、利用者の属性情報と脈拍数との関係を規定した脈拍数決定関数テーブルを保持し、入力された利用者の属性情報と前記脈拍数決定関数テーブルとに基づいて前記設定脈拍数を算出する演算処理部をさらに備えることが好ましい。
【0012】
さらに、上述した第1の解決手段においては、予め設定された一定の時間間隔で出力されるインターバル報知音を生成するインターバル報知音生成部と、前記インターバル報知音生成部により生成されたインターバル報知音を、前記ピッチ音生成部により生成されたピッチ音に合成するピッチ音合成部とをさらに備えることが好ましい。
【0013】
さらに、上述した第1の解決手段においては、予め設定された一定の時間間隔で間欠的にピッチ音が出力されるように、前記脈拍センサ部、前記ピッチ音生成部および前記出力部の少なくとも一つに供給される電源のオン/オフを制御する電源制御部をさらに備えることが好ましい。
【0014】
なお、上述した第1の解決手段において、前記脈拍センサ部、前記ピッチ音生成部および前記出力部は、利用者の頭部に取り付けられる筐体内に一体的に組み込まれていることが好ましい。また、前記筐体は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、前記脈拍センサ部は、利用者の耳たぶにおける血流量の変化に基づいて脈拍を検出する光学式センサであることが好ましい。
【0015】
本発明は、第2の解決手段として、利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部と、前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表す出力音を生成する出力音生成部と、前記出力音生成部により生成された出力音を利用者に対して出力する出力部とを備えたことを特徴とする脈拍報音装置を提供する。
【0016】
なお、上述した第2の解決手段においては、前記出力音生成部により生成される前記出力音は、脈拍数に応じて変化するトーン出力音、または脈拍数の値を表す音声メッセージであることが好ましい。
【0017】
また、上述した第2の解決手段においては、前記出力部を介して前記出力音が一定の時間間隔で出力されるよう前記出力音生成部を制御するタイマー部、または前記出力部を介して前記出力音が出力されるよう前記出力音生成部に対して外部から指示する操作部をさらに備えることが好ましい。
【0018】
なお、上述した第2の解決手段において、前記脈拍センサ部、前記出力音生成部および前記出力部は、利用者の頭部に取り付けられる筐体内に一体的に組み込まれていることが好ましい。また、前記筐体は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、前記脈拍センサ部は、利用者の耳たぶにおける血流量の変化に基づいて脈拍を検出する光学式センサであることが好ましい。
【0019】
本発明の第1の解決手段によれば、脈拍センサ部により利用者の脈拍を検出し、ピッチ音生成部及び出力部により、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる。また、利用者は、運動中継続的に利用者の脈拍に同期したピッチ音を聞き続けることができるので、運動中の心臓の状態を無意識のうちに意識することが可能となり、事故を未然に防止することができる。
【0020】
ここで、本発明の第1の解決手段によれば、ピッチ音合成部において、インターバル報知音生成部により生成されたインターバル報知音を、ピッチ音生成部により生成されたピッチ音に合成し、このようにして合成されたインターバル報知音付きのピッチ音を出力部を介して利用者に対して出力することにより、利用者は、あるインターバル報知音が聞こえてから次のインターバル報知音が聞こえるまでの間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0021】
また、本発明の第1の解決手段によれば、電源制御部において、一定のインターバル時間の間のみ電源の供給がなされ、続く一定のインターバル時間の間は電源の供給が遮断されるよう、脈拍センサ部等への電源のオン/オフを制御することにより、電源を常に供給し続ける場合に比べて消費電力を抑えることができ、バッテリー等の持続時間を延長させることができる。なお、この場合、一定のインターバル時間の間のみ電源を供給し、このインターバル時間の間のみ、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を出力部を介して利用者に対して出力するようにしているので、利用者は、そのインターバル時間の間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0022】
本発明の第2の解決手段によれば、脈拍センサ部により利用者の脈拍を検出し、出力音生成部及び出力部により、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表すトーン出力音や音声メッセージ等を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に確実に認識することができる。
【0023】
なお、本発明の第1及び第2の解決手段によれば、脈拍報音装置の各部が耳かけ式の筐体内に組み込まれているので、着脱等の取り扱いや保管等が容易であり、また、コード類等を一箇所に収めることで接触不良や断線等の発生を防止することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0025】
第1の実施の形態
まず、図1により、本発明による脈拍報音装置の第1の実施の形態について説明する。
【0026】
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る脈拍報音装置10Aは、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12及び出力部15を備えている。
【0027】
このうち、脈拍センサ部11は、利用者の脈拍を検出する測定装置であり、血流量の変化に基づいて脈拍を光学的に検出する光学式センサ等の各種の測定装置を用いることができる。
【0028】
ピッチ音生成部12は、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成するものであり、脈拍センサ部11から出力された検出信号を処理して脈拍信号を生成する信号処理回路13と、信号処理回路13により生成された脈拍信号を当該脈拍信号に同期したピッチ音(「ピッツ・ピッツ」や「ピー・ピー」と聞こえるようなもの)に変換する脈拍同期ピッチ音生成回路14とを有する。なお、ピッチ音生成部12の信号処理回路13には、信号処理回路13により生成された脈拍信号に同期して点滅発光等を行う発光部22が接続されている。
【0029】
出力部15は、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音を利用者に対して出力するものであり、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音を増幅する増幅回路16と、増幅回路16により増幅されたピッチ音を外部に向けて出力するスピーカー17とを有する。
【0030】
ここで、脈拍報音装置10Aは、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数に応じてピッチ音生成部12または出力部15を制御する出力音制御部18をさらに備えている。
【0031】
出力音制御部18は、ピッチ音生成部12の信号処理回路13から出力された信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分100拍)以上になったときに初めてピッチ音が出力されるようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16を制御する。
【0032】
また、出力音制御部18は、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分140拍)以上になったときにピッチ音の出力状態(ピッチ音の間隔や音程、音量等)が変化するようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16を制御するようにしたり、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに出力部15を介して脈拍数が異常であることを表す出力音(例えば「ミャクハク ガ アガリスギデス」というような音声メッセージ)を出力するようにしてもよい。
【0033】
なお、出力音制御部18で用いられる設定脈拍数は、利用者または製造者等が予め設定しておくことができる他、利用者の属性情報(年齢や性別等の固有の属性)に基づいて最適な設定脈拍数を利用者ごとに算出して設定することもできる。
【0034】
図1に示すように、利用者または製造者等が設定脈拍数を予め設定しておく場合には、出力音制御部18に接続された設定部19により設定脈拍数を設定するようにするとよい。
【0035】
一方、利用者の属性情報(年齢や性別等の固有の属性)に基づいて最適な設定脈拍数を利用者ごとに算出して設定する場合には、利用者の属性情報(年齢や性別等の属性)を入力する入力部20と、利用者の属性情報と脈拍数との関係を規定した脈拍数決定関数テーブルを保持する演算処理部21とを設け、演算処理部21において、入力部20により入力された利用者の属性情報と脈拍数決定関数テーブルとに基づいて、利用者に応じた最適な設定脈拍数を算出して設定するようにするとよい。
【0036】
なお、詳細には図示されていないが、図1に示す脈拍報音装置10Aの各部のうち電源の供給が必要である部分(脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)、出力部15(増幅回路16)、出力音制御部18、演算処理部21及び発光部22等)には、電源部33により電源が供給されるようになっている。
【0037】
ここで、図1に示す脈拍報音装置10Aは、図9に示すような外観構成をとり、図10に示すような状態で利用者の頭部(耳)に装着される。
【0038】
図9において、符号50は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、本体51と、本体51に固着された保持部52と、保持部52の上部に保持される耳かけ部53と、保持部52の下部に保持されるセンサーステイ54とを備えている。なお、耳かけ部53及びセンサーステイ54は、保持部52の延在軸を中心として回動自在に保持されており、保持部52内に設けられたバネ(図示せず)により本体51側へ付勢されている。また、耳かけ部53は、保持部52に対して上下方向に伸縮自在に移動することができるようになっている。
【0039】
図9に示す耳かけ式筐体50の本体51内には、図1に示す脈拍報音装置10Aのピッチ音生成部12、出力音制御部18及び演算処理部21の各機能を実現する電子基板(図示せず)が収容されている。また、本体51内には、電源部33としてのバッテリー(図示せず)が収容されている。
【0040】
また、センサーステイ54の先端部及びそれに対向する本体51の部分にはそれぞれ、脈拍センサ部11としての発光素子55及び受光素子56が互いに対向するように設けられている。なお、耳かけ式筐体50が利用者の耳に装着された状態では、発光素子55と受光素子56との間に耳たぶが配置された状態となり、耳たぶにおける血流量の変化に伴う赤外光の受光量の変化に基づいて脈拍を検出することができる。なお、発光素子55及び受光素子56の配置態様は、上述したようなものに限らず、発光素子55及び受光素子56をともに、センサーステイ54及び本体51のうちの一方の側に並んで配置するようにしてもよい。
【0041】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の裏側には、出力部15としての小型スピーカー(図示せず)が設けられている。
【0042】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の裏側には、設定部19としての4個のディップスイッチ(図示せず)が設けられている。なお、各ディップスイッチはそれぞれ「40」、「20」、「10」及び「5」の各値に対応しており、それぞれのディップスイッチのオン/オフを組み合わせることにより、100拍から5拍刻みで175拍までの脈拍数を設定することができるようになっている。
【0043】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の表側には、発光部22としてのLEDランプ57と、ワンタッチセンサースイッチ58とが設けられている。
【0044】
さらに、耳かけ式筐体50の本体51の側面には、電源部のオン/オフを切り替えるための電源スイッチ59と、USBポート60とが設けられている。
【0045】
なお、図9においては、入力部20に相当する部分が図示されていないが、耳かけ式筐体50の本体51の表側等に適宜入力ボタンを設けることができる。また、脈拍センサ部11以外の部分(入力部20等)は、耳かけ式筐体50から独立した外部機器に設けることも可能である。
【0046】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Aの作用について説明する。
【0047】
利用者は、まず、脈拍報音装置10Aを図9及び図10に示すような状態で耳に装着する。すなわち、脈拍報音装置10Aの耳かけ式筐体50において、耳かけ部53及びセンサーステイ54を保持部52内に設けられたバネ(図示せず)の付勢力に抗して本体51から離れるように押し拡げながら、耳かけ部53を耳の上部にかけ、かつ、センサーステイ54を耳たぶの裏側に配置する。また、必要に応じて、耳かけ部53を保持部52に対して上下方向に移動させ、センサーステイ54と利用者の耳たぶとの位置関係を調整する。ここで、耳かけ部53及びセンサーステイ54は本体51側へ付勢されているので、利用者の耳に装着した時点で利用者の耳が確実に挟み込まれ、安定的に装着される。
【0048】
この状態で、電源スイッチ59をオフからオンに切り替えると、センサーステイ54の先端部及びそれに対向する本体51の部分に設けられている脈拍センサ部11(発光素子55及び受光素子56)により、血流量の変化に基づいて利用者の脈拍が光学的に検出される。
【0049】
このようにして脈拍センサ部11により検出された検出信号は、図1に示すように、ピッチ音生成部12へ送られる。ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。
【0050】
その後、このようにしてピッチ音生成部12により生成されたピッチ音は、出力部15を介して利用者に対して出力される。すなわち、出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。また、発光部22により、ピッチ音生成部12の信号処理回路13により生成された脈拍信号に同期して点滅発光が行われる。
【0051】
なおこのとき、出力音制御部18においては、ピッチ音生成部12の信号処理回路13から出力された信号に基づいて脈拍数が算出され、この算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分100拍)以上になったときに初めてピッチ音が出力されるようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16が制御される。これにより、利用者の運動強度レベルが十分に上がった時点で初めてピッチ音が聞こえるようにすることができ、脈拍数の確認の必要性が乏しい低運動強度レベルでピッチ音が聞こえてくるという煩わしさを解消することができる。
【0052】
また、出力音制御部18においては、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数(例えば毎分140拍)以上になったときにピッチ音の出力状態(ピッチ音の間隔や音程、音量等)が変化するようにピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14または出力部15の増幅回路16が制御されるようしたり、算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに出力部15を介して脈拍数が異常であることを表す出力音(例えば「ミャクハク ガ アガリスギデス」というような音声メッセージ)が出力されるようにしてもよい。これにより、利用者の運動強度レベルが上がり過ぎたことを利用者に知らせることができ、脈拍数が適正な範囲内に収まるよう利用者に対して運動強度レベルの調整を促すことができる。
【0053】
なおこのとき、出力音制御部18で用いられる設定脈拍数は、出力音制御部18に接続された設定部19により利用者または製造者等が予め設定しておいたり、入力部20により入力された利用者の属性情報(年齢や性別等の固有の属性)に基づいて演算処理部21により最適な設定脈拍数を利用者ごとに算出して設定したりする。
【0054】
このように本発明の第1の実施の形態によれば、脈拍センサ部11により利用者の脈拍を検出し、ピッチ音生成部12及び出力部15により、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる。また、利用者は、運動中継続的に利用者の脈拍に同期したピッチ音を聞き続けることができるので、運動中の心臓の状態を無意識のうちに意識することが可能となり、事故を未然に防止することができる。
【0055】
また、本発明の第1の実施の形態によれば、脈拍報音装置10Aの各部が耳かけ式の筐体50内に組み込まれているので、着脱等の取り扱いや保管等が容易であり、また、コード類等を一箇所に収めることで接触不良や断線等の発生を防止することができる。
【0056】
なお、上述した第1の実施の形態においては、脈拍報音装置10Aの各部を耳かけ式の筐体50内に組み込むようにしたが、これに限らず、脈拍センサー部11以外の部分、あるいは脈拍センサー部11及び出力部15以外の部分を装置本体として独立させ、このような装置本体を腰や衣服のベルトやポケットに格納するようにしてもよい。また、図9及び図10に示すような耳かけ式の筐体50ではなく、利用者の両耳にセットするヘッドセット型の筐体(ステレオ用として市販されているヘッドホンに類似した形の筐体)内に組み込むようにしてもよい。
【0057】
第2の実施の形態
次に、図2により、本発明による脈拍報音装置の第2の実施の形態について説明する。なお、本発明の第2の実施の形態は、利用者の脈拍に同期したピッチ音とともに、一定の時間間隔でインターバル報知音を出力するようにした点を除いて、他は図1に示す第1の実施の形態と同様である。図2に示す第2の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図示はされていないが、図2に示す第2の実施の形態においても、図1に示す第1の実施の形態と同様に、出力音制御部18、設定部19、入力部20、演算処理部21及び発光部22を備えることが可能である。
【0058】
図2に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る脈拍報音装置10Bは、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12及び出力部15に加えて、インターバル報知音生成部23及びピッチ音合成回路(ピッチ音合成部)27を備えている。
【0059】
このうち、インターバル報知音生成部23は、予め設定された一定の時間間隔(例えば6秒)で出力されるインターバル報知音を生成するものであり、発振回路24と、発振回路24から出力された信号に基づいて一定の時間間隔を表すインターバル信号を生成するインターバル信号生成回路25と、インターバル信号生成回路25により生成されたインターバル信号を当該インターバル信号に同期したインターバル報知音に変換するインターバル報知音生成回路26とを有している。なお、インターバル報知音生成回路26により生成されるインターバル報知音としては、ピッチ音生成部12により生成されるピッチ音とは音程や音量等が異なるピッチ音を用いることができる。
【0060】
また、ピッチ音合成回路27は、インターバル報知音生成部23により生成されたインターバル報知音を、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音に合成するものである。
【0061】
なお、詳細には図示されていないが、図2に示す脈拍報音装置10Bの各部のうち電源の供給が必要である部分(脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)、出力部15(増幅回路16)、インターバル報知音生成部23(発振回路24、インターバル信号生成回路25及びインターバル報知音生成回路26)及びピッチ音合成回路27等)には、電源部33により電源が供給されるようになっている。
【0062】
ここで、図2に示す脈拍報音装置10Bの外観構成については、上述した第1の実施の形態と同様に、図9及び図10に示す構成をとることができる。なお、この場合、インターバル報知音生成部23及びピッチ音合成回路27の各機能については、図9に示す耳かけ式筐体50の本体51内に収容されている電子基板(図示せず)により実現される。
【0063】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Bの作用について説明する。
なお、脈拍報音装置10Bの装着の仕方等については、上述した第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0064】
図2に示す脈拍報音装置10Bにおいて、脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、ピッチ音生成部12へ送られる。
ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。
【0065】
一方、インターバル報知音生成部23においては、まず、インターバル信号生成回路25により、発振回路24から出力された信号に基づいて、予め設定された一定の時間間隔(例えば6秒)を表すインターバル信号が生成され、次いで、インターバル報知音生成回路26により、インターバル信号生成回路25により生成されたインターバル信号が当該インターバル信号に同期したインターバル報知音(ピッチ音等)に変換される。
【0066】
その後、ピッチ音合成回路27において、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音とインターバル報知音生成部23により生成されたインターバル報知音とが合成され、インターバル報知音付きピッチ音として出力部15を介して利用者に対して出力される。すなわち、出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音合成回路27から出力されたインターバル報知音付きピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたインターバル報知音付きピッチ音が外部に向けて出力される。
【0067】
このように本発明の第2の実施の形態によれば、ピッチ音合成回路27において、インターバル報知音生成部23により生成されたインターバル報知音を、ピッチ音生成部12により生成されたピッチ音に合成し、このようにして合成されたインターバル報知音付きのピッチ音を出力部15を介して利用者に対して出力するようにしているので、利用者は、あるインターバル報知音が聞こえてから次のインターバル報知音が聞こえるまでの間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0068】
第3の実施の形態
次に、図3及び図4により、本発明による脈拍報音装置の第3の実施の形態について説明する。なお、本発明の第3の実施の形態は、予め設定された一定の時間間隔で間欠的にピッチ音が出力されるように電源の供給を制御するようにした点を除いて、他は図1に示す第1の実施の形態と同様である。図3及び図4に示す第3の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図示はされていないが、図3及び図4に示す第3の実施の形態においても、図1に示す第1の実施の形態または図2に示す第2の実施の形態と同様に、出力音制御部18、設定部19、入力部20、演算処理部21、発光部22、インターバル報知音生成部23及びピッチ音合成回路27を備えることが可能である。
【0069】
図3に示すように、本発明の第3の実施の形態に係る脈拍報音装置10Cは、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12及び出力部15に加えて、電源制御部28を備えている。なお、電源制御部28は、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)及び出力部15(増幅回路16)と電源部33との間に設けられており、電源部33により脈拍センサ部11等へ供給される電源のオン/オフが制御されるようになっている。
【0070】
電源制御部28は、発振回路29と、2種類の時間情報(ピッチ音が出力される時間間隔を表すインターバル時間t1及びピッチ音が出力されない時間間隔を表すインターバル時間t2)を入力するためのプリセット入力部30とを有している。また、電源制御部28は、発振回路29から出力された信号とプリセット入力部30により入力されたインターバル時間t1,t2とに基づいて2種類のインターバル信号を交互に生成する交互インターバル信号生成回路31と、交互インターバル信号生成回路31により生成された2種類のインターバル信号に基づいて、電源部33により供給される電源のオン/オフのタイミングを決定する電源オン/オフ決定回路32とを有している。
【0071】
ここで、図3に示す脈拍報音装置10Cの外観構成については、上述した第1の実施の形態と同様に、図9及び図10に示す構成をとることができる。なお、この場合、電源制御部28の機能については、図9に示す耳かけ式筐体50の本体51内に収容されている電子基板(図示せず)により実現される。
【0072】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Cの作用について説明する。
なお、脈拍報音装置10Cの装着の仕方等については、上述した第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0073】
図3に示す脈拍報音装置10Cにおいて、脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、ピッチ音生成部12へ送られる。
ピッチ音生成部12においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、脈拍同期ピッチ音生成回路14により、信号処理回路13により生成された脈拍信号が当該脈拍信号に同期したピッチ音に変換される。
【0074】
その後、このようにしてピッチ音生成部12により生成されたピッチ音は、出力部15を介して利用者に対して出力される。すなわち、出力部15においては、まず、増幅回路16により、ピッチ音生成部12の脈拍同期ピッチ音生成回路14から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。
【0075】
ここで、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)及び出力部15(増幅回路16)には電源部33から電源が供給されるが、その電源のオン/オフは電源制御部28により制御される。
【0076】
以下、図4により、このような電源制御部28の動作について説明する。
【0077】
図4に示すように、まず、プリセット入力部30により、2種類の時間情報が交互インターバル信号生成回路31に入力され、インターバル時間t1,t2として設定される(ステップ101)。
【0078】
この状態で、交互インターバル信号生成回路31は、電源オン/オフ決定回路32に対して電源をオフするための信号を送り、脈拍センサ部11、ピッチ音生成部12(信号処理回路13及び脈拍同期ピッチ音生成回路14)及び出力部15(増幅回路16)への電源の供給を遮断する(ステップ102)。
【0079】
次に、交互インターバル信号生成回路31において、まず、t=0と設定した後(ステップ103)、電源オン/オフ決定回路32に対して電源をオンするための信号を送り、脈拍センサ部11等への電源の供給を開始する(ステップ104)。
【0080】
その後、交互インターバル信号生成回路31は、発振回路29から出力された信号に基づいて時間tを計時し、時間tが予め設定されたインターバル時間t1となるまで、脈拍センサ部11等への電源の供給を維持する(ステップ105及び106)。
【0081】
そして、交互インターバル信号生成回路31は、時間tが予め設定されたインターバル時間t1となった時点で、電源オン/オフ決定回路32に対して電源をオフするための信号を送り、脈拍センサ部11等への電源の供給を遮断する(ステップ107)。
【0082】
その後、交互インターバル信号生成回路31は、発振回路29から出力された信号に基づいて時間tを計時し、時間tが予め設定された時間(インターバル時間t1とインターバル時間t2とを加えた時間)となるまで、脈拍センサ部11等への電源の供給の遮断を維持する(ステップ108及び109)。
【0083】
そして、交互インターバル信号生成回路31は、時間tが予め設定された時間(インターバル時間t1とインターバル時間t2とを加えた時間)となった時点で、ステップ103へ戻り、上述したステップ103乃至109の処理を繰り返す。
【0084】
このように本発明の第3の実施の形態によれば、電源制御部28において、一定のインターバル時間t1(例えば6秒)の間のみ電源の供給がなされ、続く一定のインターバル時間t2(例えば14秒)の間は電源の供給が遮断されるよう、脈拍センサ部11等への電源の供給を制御するようにしているので、電源を常に供給し続ける場合に比べて消費電力を抑えることができ、バッテリー等からなる電源部33の持続時間を延長させることができる。
【0085】
また、本発明の第3の実施の形態によれば、一定のインターバル時間t1(例えば6秒)の間のみ電源を供給し、このインターバル時間t1の間のみ、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を出力部15を介して利用者に対して出力するようにしているので、利用者は、そのインターバル時間t1の間に聞こえてくるピッチ音の数を数えることにより、自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを定量的に把握することができる。
【0086】
第4の実施の形態
次に、図5乃至図8により、本発明による脈拍報音装置の第4の実施の形態について説明する。なお、本発明の第4の実施の形態は、ピッチ音生成部の代わりに、脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表すトーン出力音や音声メッセージ等を生成する出力音生成部を備えるようにした点を除いて、他は図1に示す第1の実施の形態と同様である。
図5に示す第4の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図示はされていないが、図5に示す第4の実施の形態においても、図1に示す第1の実施の形態、図2に示す第2の実施の形態または図3に示す第3の実施の形態と同様に、出力音制御部18、設定部19、入力部20、演算処理部21、発光部22、インターバル報知音生成部23、ピッチ音合成回路27及び電源制御部28を備えることが可能である。
【0087】
図5に示すように、本発明の第4の実施の形態に係る脈拍報音装置10Dは、利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部11と、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表す出力音を生成する出力音生成部35と、出力音生成部35により生成された出力音を利用者に対して出力する出力部15とを備えている。
【0088】
このうち、出力音生成部35は、脈拍センサ部11から出力された検出信号を処理して脈拍信号を生成する信号処理回路13と、信号処理回路13により生成された脈拍信号に基づいて出力音を生成する中央処理装置37と、中央処理装置37に接続されたROM38、RAM39及びリセット回路40を有している。
なお、中央処理装置37は、信号処理回路13により生成された脈拍信号のインターバル時間を算出する脈拍信号インターバル時間演算部37aと、脈拍信号インターバル時間演算部37aにより算出された脈拍信号のインターバル時間を移動平均等の手法により演算処理することにより脈拍数(単位時間あたりの平均脈拍数)を算出する脈拍数演算記憶部37bと、脈拍数演算記憶部37bにより算出された脈拍数に応じてピッチ音の長さや音程、音量等が変化するトーン出力音を生成するトーン信号生成部37cと、各種の初期設定を行うための環境設定部37dとを有している。
【0089】
ここで、出力音生成部35の中央処理装置37には、出力部15を介して出力音が一定の時間間隔で出力されるよう出力音生成部35の中央処理装置37を制御するタイマー部41が接続されている。ここで、タイマー部41は、発振回路42と、発振回路42から出力された信号に基づいて所定の時間に信号を出力するタイマー回路43とを有している。
【0090】
また、出力音生成部35の中央処理装置37には、外部機器(例えば対応プログラムがインストールされたパーソナルコンピュータ等)との間でデータのやりとりを行うためのインターフェース部44と、3つのポジション(P1,P2,P3)を有するメニュースイッチ45と、出力部15を介して出力音が出力されるよう出力音生成部35に対して外部から指示する操作部46とが接続されている。なお、インターフェース部44は、図9に示すUSBポート58に相当するものである。メニュースイッチ45は、図9に示す電源スイッチ59のポジション等を増やすことにより対応することができ、ポジションP1で「電源オフ」、ポジションP2で「測定開始」、ポジションP3で「出力音(トーン出力音や音声メッセージ等)の即時出力を繰り返す」という指示が与えられる。操作部46は、図9に示すワンタッチセンサスイッチ58に相当するものであり、ワンタッチセンサスイッチ58に触れる度に出力音(トーン出力音や音声メッセージ等)が出力される。
【0091】
次に、このような構成からなる脈拍報音装置10Dの作用について説明する。
なお、脈拍報音装置10Dの装着の仕方等については、上述した第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0092】
図5に示す脈拍報音装置10Dにおいて、脈拍センサ部11により利用者の脈拍が光学的に検出されると、その検出信号は、出力音生成部35へ送られる。出力音生成部35においては、まず、信号処理回路13により、脈拍センサ部11により検出された検出信号から脈拍信号が生成され、次いで、中央処理装置37により、信号処理回路13により生成された脈拍信号に基づいて脈拍数が算出され、この算出された脈拍数を表す出力音(脈拍数に応じて変化するトーン出力音や音楽、脈拍数の値を表す音声メッセージ等)が生成される。
【0093】
ここで、中央処理装置37においては、脈拍信号インターバル時間演算部37aにより、信号処理回路13により生成された脈拍信号のインターバル時間が算出され、次いで、脈拍数演算記憶部37bにより、この算出された脈拍信号のインターバル時間を移動平均等の手法により演算処理することにより脈拍数(単位時間あたりの平均脈拍数)が算出される。
【0094】
そして、トーン信号生成部37cにより、脈拍数演算記憶部37bにより算出された脈拍数に応じてピッチ音の長さや音程、音量等が変化するトーン出力音が生成される。
【0095】
ここで、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにより生成されるトーン出力音は、図6に示すようなトーン出力記号で表されるものであり、脈拍数に応じて異なるピッチ音(短音及び長音)を組み合わせることにより生成される。このようなピッチ音としては、一般的な中央処理装置で標準的に用いられるオーディオ出力のトーン信号を用いることができる。なお、図6に示すようなトーン出力記号を表すデータは、データテーブル等の形式でROM38に格納されており、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにおいて、脈拍数に応じたものが適宜呼び出されることにより、脈拍数に応じて変化する適切なトーン出力音が生成される。
【0096】
なお、図6に示す態様のトーン出力音は、最初の音が短音か長音かで、脈拍レベルが110以上か未満かが分かり、次の短音の数によりそれぞれの領域内での脈拍数の高低が分かるようになっているので、トーン出力音の意味が直感的に理解しやすく、かつ、覚えやすい。また、脈拍が高くなると、短音の数が増える、あるいは長音が追加される、というような形で、トーン出力音の変化を楽しみながら運動を続けることができる、という利点もある。
【0097】
ここで、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにより生成されるトーン出力音としては、図6に示すようなトーン出力記号で表されるものの他、任意のものを用いることができ、例えば、図7に示すような、一般的に良く知られたモールス信号を用いることも可能である。ただし、モールス信号に基づくトーン出力音は、一般的に、その意味を直感的に理解しにくく、また、覚えにくいという問題があり、また、全体の長さが長くなりやすいという問題もあるので、図6に示すような態様のものがより好ましい。
【0098】
なお、中央処理装置37のトーン信号生成部37cにより生成されるトーン出力音は、利用者または製造者等が設定した時間ごとにタイマー部41による指示の下で出力部15の増幅回路16へ出力される他、操作部45により利用者が所定のスイッチ操作を行った時点で出力部15の増幅回路16へ出力される。
【0099】
出力部15においては、増幅回路16により、出力音生成部35の中央処理装置37から出力されたピッチ音が増幅され、次いで、スピーカー17により、増幅回路16により増幅されたピッチ音が外部に向けて出力される。
【0100】
なお、以上においては、出力音生成部35の中央処理装置37において、脈拍数に応じてピッチ音の長さや音程、音量等が変化するトーン出力音を生成する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、脈拍数を表す音声メッセージ(例えば、「ミャクハク ハ ヒャクニジュウ デス」)を生成するようにしてもよい。この場合には、例えば、図7に示すような音声メッセージを表すデータがデータテーブル等の形式でROM38に格納され、中央処理装置37において、脈拍数に応じたものが適宜呼び出されることにより、脈拍数を表す適切な音声メッセージが生成される。
【0101】
なお、中央処理装置37の脈拍数演算記憶部37bにより算出された脈拍数は、脈拍数演算記憶部37bによりRAM39に記憶される。ここで、メニュースイッチ45により「測定開始」が指示された時点から一定時間(例えば72時間)のデータをRAM39に記憶させておき、インタフェース部44を介して外部機器から当該データを読み出すことにより、脈拍数の継続測定データを、外部機器のモニターに表示したり、外部機器の記憶装置に記憶したり、外部機器に接続された印刷装置やネットワーク装置等を用いて活用することが可能となる。 なお、上述した一定時間(例えば72時間)を越えるデータが記憶される場合には、古いデータから順次削除していくようにするとよい。
【0102】
このように本発明の第4の実施の形態によれば、脈拍センサ部11により利用者の脈拍を検出し、出力音生成部12及び出力部15により、脈拍センサ部11により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表すトーン出力音や音声メッセージ等を生成及び出力することにより、利用者に対して当該利用者の脈拍数を聴覚的に報知する。このため、利用者は、利用環境(夜間)や肉体的な要因等で視力が不足する場合であっても、利用者が自身の脈拍数すなわち有酸素運動強度レベルを、運動中に確実に認識することができる。
【0103】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、利用環境や利用者の肉体的な要因等で視力が不足する場合でも、利用者が自身の脈拍数を、運動中に継続的かつ直感的に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による脈拍報音装置の第1の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図2】本発明による脈拍報音装置の第2の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図3】本発明による脈拍報音装置の第3の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図4】図3に示す脈拍報音装置の電源制御部の動作を説明するためのフローチャート。
【図5】本発明による脈拍報音装置の第4の実施の形態の機能構成を示すブロック図。
【図6】図5に示す脈拍報音装置により出力されるトーン出力音の一例を示す図。
【図7】図5に示す脈拍報音装置により出力されるトーン出力音の他の例を示す図。
【図8】図5に示す脈拍報音装置により出力される音声メッセージの一例を示す図。
【図9】本発明の第1乃至第4の実施の形態に係る脈拍報音装置の外観構成を示す図。
【図10】図9に示す脈拍報音装置を利用者が装着した様子を示す図。
【符号の説明】
10A,10B,10C,10D 脈拍報音装置
11 脈拍センサ部
12 ピッチ音生成部
15 出力部
18 出力音制御部
21 演算処理部
23 インターバル報知音生成部
27 ピッチ音合成回路(ピッチ音合成部)
28 電源制御部
35 出力音生成部
41 タイマー部
46 操作部
50 耳かけ式筐体
Claims (17)
- 利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部と、
前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に同期したピッチ音を生成するピッチ音生成部と、
前記ピッチ音生成部により生成されたピッチ音を利用者に対して出力する出力部とを備えたことを特徴とする脈拍報音装置。 - 前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数に応じて前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御する出力音制御部をさらに備えたことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記出力音制御部は、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに初めてピッチ音が出力されるように前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御することを特徴とする、請求項2に記載の装置。
- 前記出力音制御部は、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときにピッチ音の出力状態が変化するように前記ピッチ音生成部または前記出力部を制御することを特徴とする、請求項2に記載の装置。
- 前記出力音制御部は、前記算出された脈拍数が予め設定された所定の設定脈拍数以上になったときに前記出力部を介して脈拍数が異常であることを表す出力音を出力することを特徴とする、請求項2に記載の装置。
- 利用者の属性情報と脈拍数との関係を規定した脈拍数決定関数テーブルを保持し、入力された利用者の属性情報と前記脈拍数決定関数テーブルとに基づいて前記設定脈拍数を算出する演算処理部をさらに備えたことを特徴とする、請求項3乃至5のいずれかに記載の装置。
- 予め設定された一定の時間間隔で出力されるインターバル報知音を生成するインターバル報知音生成部と、
前記インターバル報知音生成部により生成されたインターバル報知音を、前記ピッチ音生成部により生成されたピッチ音に合成するピッチ音合成部とをさらに備えたことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載の装置。 - 予め設定された一定の時間間隔で間欠的にピッチ音が出力されるように、前記脈拍センサ部、前記ピッチ音生成部および前記出力部の少なくとも一つに供給される電源のオン/オフを制御する電源制御部をさらに備えたことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の装置。
- 前記脈拍センサ部、前記ピッチ音生成部および前記出力部は、利用者の頭部に取り付けられる筐体内に一体的に組み込まれていることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の装置。
- 前記筐体は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、前記脈拍センサ部は、利用者の耳たぶにおける血流量の変化に基づいて脈拍を検出する光学式センサであることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
- 利用者の脈拍を検出する脈拍センサ部と、
前記脈拍センサ部により得られた脈拍信号に基づいて脈拍数を算出し、この算出された脈拍数を表す出力音を生成する出力音生成部と、
前記出力音生成部により生成された出力音を利用者に対して出力する出力部とを備えたことを特徴とする脈拍報音装置。 - 前記出力音生成部により生成される前記出力音は、脈拍数に応じて変化するトーン出力音であることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
- 前記出力音生成部により生成される前記出力音は、脈拍数の値を表す音声メッセージであることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
- 前記出力部を介して前記出力音が一定の時間間隔で出力されるよう前記出力音生成部を制御するタイマー部をさらに備えたことを特徴とする、請求項11乃至13のいずれかに記載の装置。
- 前記出力部を介して前記出力音が出力されるよう前記出力音生成部に対して外部から指示する操作部をさらに備えたことを特徴とする、請求項11乃至13のいずれかに記載の装置。
- 前記脈拍センサ部、前記出力音生成部および前記出力部は、利用者の頭部に取り付けられる筐体内に一体的に組み込まれていることを特徴とする、請求項11乃至15のいずれかに記載の装置。
- 前記筐体は利用者の耳に取り付けられる耳かけ式筐体であり、前記脈拍センサ部は、利用者の耳たぶにおける血流量の変化に基づいて脈拍を検出する光学式センサであることを特徴とする、請求項16に記載の装置。
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