JP2004237066A

JP2004237066A - 耳掛け式脈拍計

Info

Publication number: JP2004237066A
Application number: JP2003117924A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Shibuya; 正敏渋谷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: JP4087742B2

Abstract

【課題】脈拍を検出し、脈拍の状態を本人と周囲の人が分かるようにし、心拍数が急に変化した場合の呼吸方法を指示する。
【解決手段】耳朶に装着した脈拍センサーの信号に基づき、同センサーと同じ場所に装着した多色発光素子を脈拍の状態に基づき点滅し、脈拍数に応じて発光素子の点滅する色を変えるようにし、周囲の人がこの装置を装着している人の心拍状態が容易に認識できるようにする。また、脈拍センサーを装着している人が、脈拍の状態に基づいた音を聞けるようにし、脈拍数が決められた範囲を超えた場合は警報音を聞けるようにする。また、心拍数が急に上昇した場合は、息をはく時間を吸う時間より長くし、急に下降した場合は、息を吸う時間をはく時間より長くする呼吸方法を指示し、冷静さをとりもどしたり、居眠りを防止できるようにする。この装置は耳に掛けた状態で上記の機能を実現できるようにする。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、脈拍を検出し、脈拍を表示または出力する装置に関するものであり、心拍数が急変した時の対応を指示する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
心拍または脈拍を検出し表示する装置としては、特開平８−３１７９１２号や特開平２−７７２３４号に開示されているように、光を生体に照射し、その反射光または透過光の光量の変化から血液流の変化を検出し、その血液流の変化から脈拍を検出し、皮膚の電気抵抗の変化から体動を検出し、先に検出した脈拍を補正して出力または表示する装置がある。
【０００３】
また、特開２００１−１８９９９７号や特開平８−２５１６９８号や特開平５−１１５０９７号に開示されている耳掛け式補聴器のように電池で駆動される電子機器を耳介の裏に装着する技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
心拍または脈拍の状態は体調や感情の変化や緊張の度合に基づき変化し、脈拍数が異常に多くなった時や停止した時に、その人を介護する人や本人にその状態を緊急に知らせる装置が必要となる場合や、急に心拍数が上昇したために頭に血がのぼり冷静な判断を失いビジネスやスポーツの成果に良い結果を出せなくなるような時に、緊急に本人が冷静さを失いかけていることに気づかせ気を静める方法を指示する装置が必要となる場合や、急に心拍数が低下し脳に十分な血液が供給されなくなり居眠りをはじめたり、意識を失う恐れのある時に緊急に本人に居眠りまたは意識が薄れそうになっていることを気づかせ心拍数を上昇させる方法を指示してもらえる装置が必要となる場合があるが、従来の脈拍計のように数値で表示したり、特開平８−３１７９１２号や特開平２−７７２３４号に開示されているように脈拍数を表示する装置を手などに装着して、容易にその数値が見えない場合には、心拍または脈拍の状態の変化にいち早く気づかないという問題や大掛かりな装置になると常に携行できないなどの問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、従来から有り、携行性に優れた耳掛け式補聴器のケースと部品を利用して、そのケースの中に電池と電子回路基板を収納し、その電子回路基板に電気的に接続された脈拍センサーを耳朶に装着して脈拍を検出し、電子回路基板で脈拍の状態に応じて点滅し、かつ、脈拍数に基づいて発光色を変化するようにした多色発光体を耳朶に装着する脈拍センサーと同じ場所に設置して、本発明の耳掛け式脈拍計を装着している人の脈拍の状態を周囲の人がいつでも簡便にモニターできるようにし、また、前記電子回路基板で脈拍の状態をケースの中のスピーカに音として出力できるようにし、また、脈拍数が異常値を越えた場合や急に変化した場合や停止した場合には警報音や音声等をスピーカーに出力できるようにし、その音を本発明の耳掛け式脈拍計を装着している人が容易に聞けるようにする。
【０００６】
また、健康な状態であれば人間が息を吸い込んでいる間には肺の中の新鮮な酸素を体内に送るため、前後の息を吐き出している間よりも心拍数が上昇し、息を吐き出している時は肺の中の酸素の量が減少するため前後の息を吸い込んでいる間よりも心拍数が下降する特性がある。この特性を利用して、急激に脈拍数が上昇した場合には頭に血がのぼり冷静な判断を失うことがあるので「息を吸い込む時間よりも息を吐き出す時間を長くする」という呼吸方法を意味する音声または警報音を出力して、本発明の耳掛け式脈拍計を装着している人の心拍数が上昇するのを抑制し、急激に脈拍数が下降した場合には脳内の血液量が減少して眠くなったり意識が薄くなることがあるので、「息を吐き出す時間よりも息を吸い込む時間を長くする」という呼吸方法を意味する音声または警報音を出力して、本発明の耳掛け式脈拍計を装着している人の心拍数が下降するのを抑制できるようにする。
【０００７】
また、難聴者が使用する場合には、耳朶に装着する脈拍センサーと同じ場所にマイクロフォンを設けて、補聴器としての機能も持たせるようにする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の耳掛け式脈拍計は、耳朶部分に装着し該耳朶部分の血流量の変化を検出する脈拍検出素子と該脈拍検出素子の近傍に配置した多色発光素子とを一体に備えている耳朶クリップと、前記脈拍検出素子から検出した脈拍に従い前記多色発光素子を点滅し脈拍数に応じて前記多色発光素子の点滅させる色を変化させる機能を有する多色発光素子駆動機能と、前記多色発光素子駆動機能を具備し前記耳朶部分に近接して装着できるフック付きケースとを備えたことを特徴とするものであり、この発明により耳掛け式脈拍計を装着した人の脈拍の状態が耳朶部分に装着された耳朶クリップ上の多色発光素子の点滅状態と発光素子の色から容易にモニターすることができるようになるため、周囲の人がそれを装着している人の健康状態や心拍の状態の観察が容易にできるようになる
【０００９】
また、請求項２に記載の前記脈拍検出素子から検出した脈拍に従い第一の音源の音を変調増幅して、前記フック付きケース内に設置されたスピーカを鳴動させるスピーカ駆動機能と、前記スピーカの音を前記フック付きケースを装着している側の耳で聞くことができる機能とを有することにより、耳掛け式脈拍計を装着した人が自分自身の脈拍の動きを音として聞くことができるようになるため、脈拍が速くなった場合は、安静にするようにする等の健康管理できるようになる。
【００１０】
また、請求項３に記載の前記脈拍検出素子から検出した脈拍の脈拍数が第１の判定値より小さくなるか第２の判定値より大きくなる場合に、第二の音源の音または音声を変調増幅して前記のスピーカを鳴動させる機能を有することにより、脈拍数が異常に高くなった場合や低くなった場合には、安静をうながしたり覚醒のための警報音が発生することができるようになる。
【００１１】
また、請求項４に記載の前記脈拍検出素子から検出した脈拍の脈拍数の一定の時間毎の増加分が第３の判定値より大きくなる場合または該脈拍数の一定の時間毎の減少分の絶対値が第４の判定値より大きくなる場合に第二の音源の音または音声を変調増幅して、前記スピーカを鳴動させる機能を有することにより、脈拍数が急に上昇または下降した場合、この耳掛け式脈拍計を装着している人が容易に脈拍数の急な変化に気づくことができるようになる。
【００１２】
また、請求項５に記載の前記脈拍数の一定の時間毎の増加分が第３の判定値より大きくなる場合には、息を吸い込む時間よりも息を吐き出す時間を長くする呼吸方法を指示する意味の音または音声を前記第二の音源より発するか、または、該脈拍数の一定の時間毎の減少分の絶対値が第４の判定値より大きくなる場合には、息を吐き出す時間よりも息を吸い込む時間を長くする呼吸方法を指示する意味の音または音声を前記第二の音源より発する機能を有することにより、脈拍数が急に上昇した場合には、息を吸い込む時間よりも息を吐き出す時間を長くする呼吸方法に変更することにより脈拍の上昇を抑制し、脈拍数が急に減少した場合には、息を吐き出す時間よりも息を吸い込む時間を長くする呼吸方法に変更することにより脈拍の下降を抑制する効果をもたらすようにする。
【００１３】
また、請求項６に記載の前記耳朶クリップの中にマイクロフォンを設置し、該マイクロフォンが集音した音を増幅して前記のスピーカを鳴動させる機能を有することにより、難聴者が使用する場合には、耳朶に装着する脈拍センサーと同じ場所にマイクロフォンを設けて、補聴器としての機能も持たせることもでき、マイクロフォンとスピーカの位置が遠くなるためハウリングの問題が少なくなる効果もある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の耳掛け式脈拍計を具体化した実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の基本的なシステムブロック図であり、図４は本発明の基本的な部品構成図であり、図５は本発明に係る耳掛け式脈拍計の装着状態を示す図である。
【００１６】
脈拍を検出する脈拍センサー５００は、図５に示すように耳朶に装着し、図４に示すように耳朶クリップ１２内に、発光ダイオード等の発光素子１３とホトトランジスタ等の受光素子１４とを露呈して配置形成し、受光素子１４の電流の変化を図１の増幅フィルタ部５０１で電圧に変換するとともに、増幅、フィルタリングし、耳朶部分の血流量の変化に相当する値を電圧の変化として検出する。
【００１７】
増幅フィルタ部５０１の出力は脈拍に相当する電気信号であり、多色発光素子駆動部５０４に接続され、多色発光素子１５を耳朶部分の血流量の変化すなわち脈拍状態に応じて点滅する。
【００１８】
また、増幅フィルタ部５０１の出力は、Ｆ−Ｖコンバータ５０２に接続され、脈拍数を電圧値に換算し、その出力を電圧比較器５０３に接続し、設定された電圧値に応じて多色発光素子の発光させる色を選択するように多色発光素子駆動部５０４に制御信号を送る。
【００１９】
例えば、多色発光素子１５が緑、橙、赤の３色を発光する３色ＬＥＤであれば、発光素子内の赤色ＬＥＤのみに通電すると赤色を発光し、緑色ＬＥＤに通電すると緑色を発光し、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとに通電すると橙色を発光するように構成されている。
【００２０】
図２のタイムチャート図と、図３の脈拍数に対する出力の関係を示す図とに示すように、例えば脈拍数が１００（拍／分）未満であれば、３色ＬＥＤの色を緑色で発光するようにする。図３に示すように１００（拍／分）の時のＦ−Ｖコンバータ５０２の出力電圧がＶｂであれば、図１の電圧比較器５０３の中で、Ｆ−Ｖコンバータ５０２の出力電圧が設定電圧Ｖｂ以下の時、電圧比較器５０３は多色発光素子駆動部５０４の中で３色ＬＥＤの色を緑色で発光するような制御信号を多色発光素子駆動部５０４に送る。
【００２１】
同じようにして、脈拍数が１００（拍／分）以上、１４０（拍／分）未満であれば、３色ＬＥＤの赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤの両方に通電して橙色で発光し、脈拍数が１４０（拍／分）以上であれば、３色ＬＥＤを赤色で発光して、脈拍数に応じて３色ＬＥＤを点滅する。もちろん上記の電圧比較器の基準電圧は、使用する人の年齢等により変更できるようにしても良い。
【００２２】
図５の装着状態を示す図に示されるように耳朶部分に装着した耳朶クリップ１２の多色発光素子１５が装着している人の脈拍状態と同じテンポで点滅し、脈拍数が早くなるのに従って、点滅する色が変化するので、その色や点滅の早さ等から、装着している人の鼓動状態を知ることができるようになる。
【００２３】
次に、図１の増幅フィルタ部５０１の出力は、変調部Ａ５０６に接続され、第１の音源Ａ５０５の音を耳朶部分の血流量すなわち脈拍状態に応じて変調して、心臓の鼓動と同じテンポでスピーカ駆動部５０７を介して、スピーカ４を鳴動させる。スピーカ４の出力音は、図４に示すように導音管６とフック２内の音道７を経由して、図５の装着状態を示す図に示されるように耳穴の付近に達し、これを装着する人は、自分の脈拍状態のテンポを耳で聞くことができる。
【００２４】
また、電圧比較器５０３において、例えば、脈拍数が３０（拍／分）未満または１４０（拍／分）以上であれば、変調部Ｂ５０８の中のスイッチ回路をＯＮにして、第２の音源Ｂ５０７の音をスピーカ駆動部５０７を介して、スピーカ４を鳴動させ、装着する人に警報音を出力するように構成する。ここで、多色発光素子１５の色を赤色に切り換える判定値と同じ１４０（拍／分）以上としたが、この判定値は多色発光素子１５の色を赤色に切り換える判定値と異なっても良い。また、第２の音源Ｂ５０７の音は、「しっかりして」や「だいじょうぶですか」等の音声であってよく、意識が薄くなりつつある時の覚醒に役立つものであっても良い。
【００２５】
図１または図４に示されるモード切換スイッチ９は、電子回路の電源のＯＮ／ＯＦＦや、多色発光素子１５の点滅のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えるためのスイッチであり、音量ボリューム８は、スピーカ４の出力音量を調整するボリュームである。ただし、第２の音源Ｂ５０７の音を出力する場合は、この音量ボリューム８を介さずにスピーカ４を鳴動させるように構成しても良い。
【００２６】
図４は、本発明の基本的な部品構成図であるが、ケース１、フック２、電池３、スピーカ４、導音管６、音道７、音量ボリューム８、モード切換スイッチ９は、従来の耳掛け式補聴器と同じものであるが、ケース１内の電子回路基板５を従来の補聴器用の電子回路基板から図１または図６に示す電子回路基板５に変更し、従来の補聴器用のマイクロフォンが装着されていた部分にコネクタ１０を設けて、外部の耳朶クリップ１２に設置された発光素子１３と、受光素子１４と、多色発光素子１５と、マイクロフォン１６とをケーブル１１を介して電子回路基板５に電気的に接続する。
【００２７】
本発明に係る耳掛け式脈拍計を耳掛け式補聴器としての機能を持たせるのであれば、耳朶クリップ１２の中にマイクロフォン１６を設置して外部の音を集音できるようにし、図１の電子回路基板の中の増幅部５１０とスピーカ駆動部５０９を介してスピーカ４に増幅した音を出力できるように構成しても良い。
【００２８】
本発明に係る耳掛け式脈拍計は、図５の装着状態を示す図に示すように、耳朶クリップ１２は、弾性体等の力を用いて耳朶部分に取り付け、フック２を耳介上部に引っ掛け、ケース１を耳介の裏側と頭部の間に設置するようにして用いる。
【００２９】
上記の説明で、図１の電子回路はアナログ回路での実施例を示したが、図６に示すようなデジタル回路を用いて実施しても良い。例えば、増幅フィルタ部５０１の出力波形をパルス波形に整形するパルス整形器５１１に通し、図１のＦ−Ｖコンバータ５０２の代わりにクロック回路５１３から出力されるクロック信号を用い、パルス整形器５１１から出力されるパルスの周期を計測するパルス周期測定器５１２を設け、その出力である脈拍のパルス周期を図１の電圧比較器５０３の代わりにパルス周期比較器５１４を設けても同様の機能を実現できる。例えば、脈拍数が３０（拍／分）未満となった状態を判定する場合は、パルス周期比較器５１４において脈拍パルス周期が２秒を越えたことをもって判断することができる。ここで、脈拍パルス周期（秒）は６０を脈拍数で除した値として計算できる。また、すべての機能をマイクロプロセッサを用いて実行プログラムに基づき実施しても良い。また、耳介または耳朶に複数の電極を設けて、皮膚電気抵抗の変化から体動を検出して脈拍数や脈拍周期の値を補正するように構成しても良い。
【００３０】
次に、脈拍数が急に変化した場合に心拍数をコントロールするための呼吸方法を指示する機能の実施の形態を示す。
【００３１】
図７のシステムブロック図に示すように、図６のシステムブロック図に対して、クロック回路５１３の信号をパルス周期比較器５１４に入力し、パルス周期比較器５１４の出力を５０７の音源Ｂに入力するように回路を変更する。５１４のパルス周期比較器の内部のブロック図は図８に示すようにクロック回路５１３の信号をカウンタ６０１で分周して、その分周した周期を一定時間として、その一定時間毎にメモリ６０４にパルス周期測定器５１２の信号をセットするようにし、そのメモリ６０４にセットされた「前回のパルス周期」とパルス周期測定器５１２から出力される現在のパルス周期を演算器６０５で差をとり、その差分を「パルス周期の変化」として６０６のコンパレータ３のバッファにセットし、第３の判定値に相当するパルス周期（Ｐ３）と第４の判定値に相当するパルス周期（Ｐ４）とそれぞれ比較して一定時間の間に第３の判定値よりも脈拍数の増加分よりも大きければ５０７の音源Ｂより、「息を長くはいて」の音声が出力できるようにし、一定の時間の間に第４の判定値よりも脈拍数の減少分の絶対値が大きければ５０７の音源Ｂより、「息をゆっくりすって」の音声が出力できるようにして、それぞれの場合に５０８の変調部Ｂのスイッチング回路が接続状態になるようにして、それぞれの音声がスピーカ４より出力されるようにする。
【００３２】
図９のタイムチャート図は、心拍数が急に上昇した場合に音源Ｂより「息を長くはいて」という音声が出力され、心拍数が急に下降した場合に音源Ｂより「息をゆっくりすって」という音声が出力される例を示している。
【００３３】
上記の説明では、音声で出力する例を示したが、音色の異なるメロディで出力してもよく、同じ音色のブザー音で出力して、使用する人の判断で呼吸方法を変化させるようにしても良い。また、上記の説明でメモリ６０４にセットされた「前回のパルス周期」として、カウンタ６０１より一定の時間間隔ごとにサンプリングしたパルス周期測定器５１２の信号を用いる例を示したが、ＣＰＵを用いて、パルス周期測定器５１２の信号の移動平均値やフィルター処理した値を用いてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、本発明に係る耳掛け式脈拍計を装着した人の脈拍の状態が耳朶部分に装着された耳朶クリップ上の多色発光素子の点滅状態と多色発光素子の色から容易にモニターすることができるようになるため、周囲の人がそれを装着している人の健康状態や心拍の状態の観察が容易にできるようになる効果がある。
また、本発明に係る耳掛け式脈拍計を装着した人が自分自身の脈拍の動きを音として聞くことができるようになるため、脈拍が速くなった場合は、安静にするようにする等の健康管理の点で効果があり、また、脈拍数が異常に高くなった場合や停止した場合は、安静をうながしたり覚醒のための警報音が発生することができるようになる。
また、本発明に係る耳掛け式脈拍計を装着した人が自分自身の心拍数が急に上昇した場合には、「息を吸い込む時間より吐き出す時間を長くする」ように呼吸方法を指示されることにより、心拍数の上昇を抑制でき、心拍数の上昇を抑制することにより頭に血がのぼる状態を避けられようになり、心拍数が急に下降した場合には、「息を吐き出す時間より吸い込む時間を長くする」ように呼吸方法を指示されることにより心拍数の減少を抑制でき、心拍数の減少を抑制するこよにより脳内の血液量の減少を防止し、居眠り状態にはいることを避けられるようになる。
また、難聴者が使用する場合には、耳朶に装着する脈拍センサーと同じ場所にマイクロフォンを設けて、補聴器としての機能も持たせることもでき、マイクロフォンとスピーカの位置が遠くなるためハウリングの問題が少なくなる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耳掛け式脈拍計のシステムブロック図
【図２】本発明に係る耳掛け式脈拍計のタイムチャート図
【図３】本発明に係る耳掛け式脈拍計の脈拍数に対する出力の関係を示す図
【図４】本発明に係る耳掛け式脈拍計の部品構成図
【図５】本発明に係る耳掛け式脈拍計の装着状態を示す図
【図６】本発明に係る耳掛け式脈拍計の別の実施の形態でのシステムブロック図
【図７】本発明に係る耳掛け式脈拍計の心拍数変化抑制機能を持たせた場合のシステムブロック図
【図８】本発明に係る耳掛け式脈拍計のパルス周期比較器のブロック図
【図９】本発明に係る耳掛け式脈拍計の心拍数が急に変化した場合のタイムチャート図
【符号の説明】
１ケース
２フック
５電子回路基板
１０コネクタ
１１ケーブル
１２耳朶クリップ
１５多色発光素子
５００脈拍センサー
５０３電圧比較器
５０４多色発光素子駆動部
５１２パルス周期測定器
５１４パルス周期比較器
６０４パルス周期メモリ
６０５演算器
６０６コンパレータ３
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

耳朶部分に装着し該耳朶部分の血流量の変化を検出する脈拍検出素子と該脈拍検出素子の近傍に配置した多色発光素子とを一体に備えている耳朶クリップと、前記脈拍検出素子から検出した脈拍に従い前記多色発光素子を点滅し脈拍数に応じて前記多色発光素子の点滅させる色を変化させる機能を有する多色発光素子駆動機能と、前記多色発光素子駆動機能を具備し前記耳朶部分に近接して装着できるフック付きケースとを有することを特徴とする耳掛け式脈拍計。
前記脈拍検出素子から検出した脈拍に従い第一の音源の音を変調増幅して、前記フック付きケース内に設置されたスピーカを鳴動させるスピーカ駆動機能と、前記スピーカの音を前記フック付きケースを装着している側の耳で聞くことができる機能とを有することを特徴とする耳掛け式脈拍計。
前記脈拍検出素子から検出した脈拍の脈拍数が第１の判定値より小さくなるか第２の判定値より大きくなる場合に、第二の音源の音または音声を変調増幅して、前記スピーカを鳴動させる機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耳掛け式脈拍計。
前記脈拍検出素子から検出した脈拍の脈拍数の一定の時間毎の増加分が第３の判定値より大きくなる場合または該脈拍数の一定の時間毎の減少分の絶対値が第４の判定値より大きくなる場合に第二の音源の音または音声を変調増幅して、前記スピーカを鳴動させる機能を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の耳掛け式脈拍計。
前記脈拍数の一定の時間毎の増加分が第３の判定値より大きくなる場合には、息を吸い込む時間よりも息を吐き出す時間を長くする呼吸方法を指示する意味の音または音声を前記第二の音源より発するか、または、該脈拍数の一定の時間毎の減少分の絶対値が第４の判定値より大きくなる場合には、息を吐き出す時間よりも息を吸い込む時間を長くする呼吸方法を指示する意味の音または音声を前記第二の音源より発する機能を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の耳掛け式脈拍計。
前記耳朶クリップの中にマイクロフォンを設置し、該マイクロフォンが集音した音を増幅して前記のスピーカを鳴動させる機能を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の耳掛け式脈拍計。