JP2009131297A - Pulse measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば腕などに装着して脈拍の検出を行う脈拍測定装置に関する。 The present invention relates to a pulse measuring device that is mounted on, for example, an arm and detects a pulse.
従来、腕などに装着して光学的に脈拍の検出を行う脈拍測定装置が知られている(例えば、特許文献1,2)。このような脈拍測定装置では、脈拍検出部に発光素子と受光素子とを設け、発光素子により皮膚下に光を出射するとともに、その反射光を受光素子で受けて、この受光量の変化により脈拍を検出するように構成されている。皮膚下に透過された光は、血液により反射されて受光部に入射するため、受光部により脈拍を示す信号が出力される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a pulse measuring device that is attached to an arm or the like and optically detects a pulse is known (for example,
また、特許文献1,2には、脈拍検出部を凸状に形成し、脈拍検出部を皮膚に食い込ませることで、安定した脈拍測定を行う技術が開示されている。
従来の脈拍測定装置は、安静な状態で脈拍測定が行われることを前提に開発されており、運動時でも安定的に脈拍の測定を行えるように構成されたものは無かった。 Conventional pulse measurement devices have been developed on the premise that pulse measurement is performed in a resting state, and there has been no device that can stably measure a pulse even during exercise.
運動時には、血圧の変動や測定部位の血流量の変化により脈波信号の強度が変化するとともに、脈波信号に体動に起因するノイズが混入されるため、安静時と同様の条件では、安定的な脈拍の検出は難しかった。 During exercise, the intensity of the pulse wave signal changes due to fluctuations in blood pressure and blood flow at the measurement site, and noise due to body movement is mixed into the pulse wave signal, so stable under the same conditions as at rest Detection of a typical pulse was difficult.
また、運動時に脈拍測定を行う場合には、ユーザによって異なる運動がなされることが想定され、また、同一の運動であっても、ユーザにより血圧の変動や血流量の変化などは一定しないため、脈拍測定の条件をユーザごとに異ならせて設定しないと、運動時に安定的な脈拍測定を行うのは難しいと考えられた。 In addition, when performing pulse measurement during exercise, it is assumed that different exercises are performed depending on the user, and even with the same exercise, fluctuations in blood pressure and changes in blood flow are not constant by the user, Unless the pulse measurement conditions were set differently for each user, it was considered difficult to perform stable pulse measurement during exercise.
この発明の目的は、運動中でも安定的に脈拍測定を行うことのできる脈拍測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pulse measuring device capable of stably measuring a pulse even during exercise.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、
凸状に形成され光学的に脈拍を検出する脈拍検出部を備え、この脈拍検出部が装置本体の一面に突出した状態に配置されるとともに、この脈拍検出部を皮膚表面に接触させて脈拍の測定を行う脈拍測定装置において、
前記脈拍検出部の突出量を電動により増減可能な突出量変更手段と、
加速度の検出を行う加速度検出手段と、
脈拍数と加速度レベルとに対応する脈拍検出部の突出量を記憶するデータテーブルと、
前記突出力変更手段による脈拍検出部の突出量の変更制御を行う制御手段とを備え、
前記データテーブルは、脈拍数による区分と、加速度の時間的な平均を表わす加速度レベルによる区分とで、複数の記憶領域に区分され、
前記制御手段は、
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数を測定できた場合に、この脈拍数および前記加速度検出手段の検出に基づく加速度レベルに対応する前記データテーブルの記憶領域に、前記脈拍検出部の現在の突出量を示すデータを格納し、
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数の測定が不能となった場合に、直近に測定されていた脈拍数と、直近に測定されていた加速度レベルとに対応する前記データテーブルの記憶領域を確認し、前記突出量を示すデータが格納されている場合に、この突出量のデータを読み出して、前記突出量変更手段により前記脈拍検出部の突出量をこれに合わせることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
A pulse detection unit that is formed in a convex shape and optically detects a pulse is disposed in a state where the pulse detection unit protrudes from one surface of the apparatus main body, and the pulse detection unit is brought into contact with the skin surface to detect the pulse. In a pulse measuring device that performs measurement,
A protrusion amount changing means capable of electrically increasing or decreasing the protrusion amount of the pulse detection unit;
Acceleration detection means for detecting acceleration;
A data table for storing the amount of protrusion of the pulse detector corresponding to the pulse rate and the acceleration level;
Control means for performing change control of the protrusion amount of the pulse detection unit by the protrusion output changing means,
The data table is divided into a plurality of storage areas by a division by pulse rate and a division by acceleration level representing a temporal average of acceleration,
The control means includes
When the pulse rate can be measured based on the detection of the pulse detection unit, the current protrusion of the pulse detection unit is stored in the storage area of the data table corresponding to the pulse rate and the acceleration level based on the detection of the acceleration detection means. Store data showing quantity,
When measurement of the pulse rate becomes impossible based on the detection of the pulse detection unit, the storage area of the data table corresponding to the latest measured pulse rate and the most recently measured acceleration level is confirmed. And when the data which show the said protrusion amount are stored, the data of this protrusion amount are read, and the protrusion amount of the said pulse detection part is united with this by the said protrusion amount change means.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の脈拍測定装置において、
前記制御手段は、
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数の測定が不能となった場合で、直近に測定されていた脈拍数と、直近に測定されていた加速度レベルとに対応する前記データテーブルの記憶領域に、前記突出量のデータが格納されていなかった場合に、
前記データテーブルの脈拍数の区分および加速度レベルの区分を、値が大きくなる方向へ順次ずらして、前記突出量のデータが格納されている記憶領域を探索し、
データが格納されている記憶領域が見つかったら、この突出量のデータを読み出して、前記突出量変更手段により前記脈拍検出部の突出量をこれにあわせることを特徴としている。
The invention according to
The control means includes
In the case where the measurement of the pulse rate is disabled based on the detection of the pulse detection unit, in the storage area of the data table corresponding to the pulse rate measured most recently and the acceleration level measured most recently, When the protrusion amount data is not stored,
By sequentially shifting the pulse rate classification and acceleration level classification of the data table in the direction in which the value increases, the storage area in which the protrusion amount data is stored is searched,
When a storage area in which data is stored is found, the protrusion amount data is read out, and the protrusion amount of the pulse detection unit is adjusted by the protrusion amount changing means.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の脈拍測定装置において、
前記制御手段は、
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数の測定が不能となった場合で、直近に測定されていた脈拍数が不明である場合に、前記突出量変更手段により前記脈拍検出部の突出量を増加させながら、脈拍の検出が可能となる突出量を探索することを特徴としている。
The invention according to
The control means includes
When the pulse rate cannot be measured based on the detection of the pulse detection unit, and the pulse rate measured most recently is unknown, the protrusion amount of the pulse detection unit is increased by the protrusion amount changing means. It is characterized by searching the amount of protrusion which makes it possible to detect the pulse.
本発明に従うと、測定された加速度レベルと脈拍数とに応じて、脈拍検出が可能となった脈拍検出部の突出量を示すデータが、データテーブルに登録されていくので、このデータテーブルを使用して脈拍検出部の突出量の調整を行うことで、ユーザに合った条件で運動中でも安定的に脈拍の測定を行うことが出来るという効果がある。 According to the present invention, according to the measured acceleration level and pulse rate, data indicating the amount of protrusion of the pulse detector that can detect the pulse is registered in the data table. By adjusting the protrusion amount of the pulse detection unit, there is an effect that the pulse can be stably measured even during exercise under conditions suitable for the user.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態の脈拍測定装置の内部構成を示すブロック図、図2はこの脈拍測定装置の内部機構を示す断面図、図3は、脈拍検出部6の突出量を変化させる突出量変更機構を示す分解斜視図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a pulse measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an internal mechanism of the pulse measuring device, and FIG. It is a disassembled perspective view which shows the protrusion amount change mechanism to be made.
この実施の形態の脈拍測定装置1は、手首Aにはめて脈拍測定を行う腕時計型の測定装置であり、図1に示すように、脈拍測定に関する種々の表示を行う表示部5aと、表示部5aを駆動する表示駆動用のドライバ41と、音の出力を行う報音部42と、温度検出を行う例えばサーミスタなどの温度検出部43と、後述の脈拍検出部6(図2参照)に設けられる光学素子部(発光素子6aと受光素子6b)と、発光素子6aの駆動制御や受光素子6bからの信号入力処理を行う光学検出制御部44と、脈拍検出部6の突出量を増減させるモータ53と、脈拍検出部6の突出量の増減量(例えば駆動ギヤ53aの回転量)を検出するエンコーダなどの回転量検出部30と、モータ53をサーボ制御する凸量制御部52を備えている。また、制御プログラムを実行して装置の全体的な制御を行うマイクロコンピュータなどの制御部45と、制御データや制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)46と、制御部45に作業用のメモリ空間を付与する記憶手段としてのRAM(Random Access Memory)47と、例えば表示部5aの周辺などに図示略の複数の操作キーを有しユーザからの操作指令を入力するキー入力部48と、カウンタを有し計時を行う時計回路51と、時計回路に所定周波数のクロック信号を供給する発振器49および分周回路50と、加速度を検出する加速度検出部56を備えている。上記構成のうち、モータ53、回転量検出部30および凸量制御部52により突出量変更手段が構成され、加速度検出部56により加速度検出手段が構成され、制御部45により制御手段が構成されている。
The
また、図2に示すように、この脈拍測定装置1は、装置の各機能構成が搭載される本体部1aと、本体部1aのバンド接続部9に接続されて人の手首Aに巻かれるバンド2とから構成されている。本体部1aには、上述の各構成や、電力を供給する電池55が搭載されとともに、その下面側には突出する状態に配置された脈拍検出部6が設けられている。また、この脈拍検出部6の突出量を変化させる突出量変更機構20も設けられている。
As shown in FIG. 2, the
脈拍検出部6は、凸状の形成された透光部材6cと、透光部材6cの内側に設けられた発光ダイオードなどの発光素子6aと、透光部材6cの内側に設けられたフォトダイオードなどの受光素子6b等から構成される。
The
突出量変更機構20は、図3にも示すように、脈拍検出部6を露出させる穴8aが形成された調整板8と、本体部1aに軸回転可能な状態で固定される複数のねじ部材24,24と、これらねじ部材24,24を回転駆動する駆動ギヤ53a,53aと、ねじ部材24,24に対応する位置で調整板8に設けられた複数の円筒部23,23等から構成される。ねじ部材24,24の上側には、駆動ギヤ53a,53aと噛み合うピニオンギア24a,24aが設けられ、ねじ部材24,24の下側には、雄ねじ24b,24bが設けられている。また、円筒部23,23の内側には上記雄ねじ24b,24bと螺合する雌ねじ23a,23aが形成されている。そして、モータ53により駆動ギヤ53a,53が回転駆動されることで、ねじ部材24,24が軸回転し、それにより雄ねじ24b,24bと雌ねじ23a,23aが螺合して調整板8が上下に変位するようになっている。
As shown in FIG. 3, the protrusion
脈拍検出部6は本体部1aの裏窓4に固定されている一方、本体部1aの裏窓4に対して調整板8が上下方向に変位することで、脈拍検出部6が調整板8の穴8aから突出する量が増減されるようになっている。調整板8は手首の表面Hに常に当接された状態にされるので、上記調整板8の変位によって、脈拍検出部6の皮膚への食い込み量が深くなったり浅くなったり変化する。なお、調整板8の変位量は1センチ未満程度であるため、調整板8の変位によりバンド2の圧力はさほど変化することはない。
While the
ここで、光学的な脈拍検出の原理について説明する。 Here, the principle of optical pulse detection will be described.
図4と図5には、脈拍検出部6の突出量が小さい場合と適度な場合での脈拍検出の作用の違いを説明する図を示す。
FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams for explaining the difference in the action of pulse detection when the amount of protrusion of the
手首Aの皮膚Hの下には、表層部に毛細血管組織F1があり、それより下に細動脈や細静脈の組織F2がある。毛細血管の血液は、血流速度が遅く血圧や脈動がほぼ消失しているのに対して、細動脈の血液は血圧が消失しておらず、脈動時に血管の容積変化も比較的大きい。図4に示すように、脈拍検出部6が皮膚に食い込んでいない状態では、発光素子6aの光は毛細血管組織F1の血液で反射され、細静脈や細動脈の組織F2まで届きにくい。そのため、受光素子6bの信号には脈動を表わす信号が多く含まれない。また、体が動くことに由来する血管の容積変化がノイズとなって信号に表われ易くなる。
Below the skin H of the wrist A, there is a capillary tissue F1 in the surface layer portion, and there are arteriole and venule tissue F2 below it. Capillary blood has a slow blood flow velocity and almost no blood pressure or pulsation, whereas arteriole blood does not lose blood pressure, and the volume change of the blood vessel is relatively large during pulsation. As shown in FIG. 4, in a state where the
一方、図5に示すように、脈拍検出部6が皮膚に食い込んだ状態では、毛細血管組織F1が押されてその血液が周囲に押し退けられる。また、細動脈や細静脈の組織F2では、脈拍検出部6の食い込みにより押されることで血液が周囲に押し退けられるが、脈動時には細動脈に血流が流れ込むことでその血管容積を増そうと作用する。そのため、脈拍検出部6の押圧が適度であるときには、発光素子6aの光が細静脈や細動脈の組織F2まで良く届くとともに、脈動に伴う細動脈の容積変化が大きく生じ(図5中に細動脈を記号J2で示す)、これが光の反射量となって受光素子6bの検出信号によく表われる。また、体が動くことに由来するノイズも相対的に減少する。
On the other hand, as shown in FIG. 5, in a state where the
他方、脈拍検出部6をあまり多く食い込ませ、細動脈の血圧よりも強い力で細動脈や細静脈の組織F2を押圧してしまうと、脈動による細動脈J2の容積変化があまり生じなくなってしまい、脈動を表わす信号強度が相対的に低下すると考えられる。
On the other hand, if the
従って、安静時など体動が小さいときには脈拍検出部6の突出量が小さい状態でも脈拍検出が可能となるが、身体運動中など体動が大きくなってくると体動に起因するノイズの量が増えて、脈拍検出部6の突出量が最適な状態にないと脈拍検出が困難な状態となる。例えば、身体運動中には細動脈や細静脈の血流量が増加し、この点では脈拍の検出に有利な条件となる一方、非動脈時に細静脈の血管に体動による容積変化が大きく生じ、これがノイズとなって表われると考えられる。従って、非動脈時の細動脈の血液を測定部位から適宜排除できる程度に上記突出量を調整できれば、脈拍検出が安定的に行えると考えられる。
Therefore, when the body motion is small, such as at rest, the pulse can be detected even when the amount of protrusion of the
図6には、RAM46に格納されるデータ項目の一部を表わしたメモリ構成図を示す。
FIG. 6 shows a memory configuration diagram showing a part of data items stored in the
図1のRAM46には、脈拍の測定を行うため、或いは、運動中に脈拍検出部6を適度な突出量に調整するために、種々のデータを格納する複数の記憶部471〜479が構築される。例えば、脈拍数測定時の経過時間が計時される脈拍数測定時間カウンタ記憶部471、現在の脈拍検出部6の突出量を一時的に記憶する現在凸量一時記憶部472、脈拍検出部6の突出量を段階的に大きくしていく場合の変動幅が格納される凸量調整幅記憶部473、脈拍検出部6の突出量を変更する際に突出量をどの位置まで変位させるかその目標値を記憶させる凸量調整目標値記憶部474、目標値と現在の突出量との残差が格納される凸量調整目標残差値記憶部475、残差の符号(正の向きか負の向きか)が格納される凸量調整目標残差±記憶部476、加速度の時間平均(時間平均的なレベル)を算出するのに加速度の検出時間をカウントする加速度検出時間カウンタ記憶部477、一定時間内の加速度の検出値がn個分記憶されていく加速度値記憶部478、加速度の時間平均の区分である加速度レンジの算出結果を記憶する加速度レンジ算出結果記憶部479、脈拍検出部6の突出量を調整する処理時間をカウントするカウンタ記憶部480、加速度レンジと脈拍数レンジとで区分されたN×n個の記憶領域を有する凸量記憶部481、直近に設定されていた加速度レンジと脈拍数レンジとを記憶する直近レンジ記憶部482等が構築される。このうち、凸量記憶部481により次のデータテーブルDT1が構成される。
In the
図7には、上記凸量記憶部481により構築されるデータテーブルDT1の説明図を示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the data table DT1 constructed by the convex
凸量記憶部481は、図7のデータテーブルDT1を構成するものである。凸量記憶部481には、2個のインデックスで識別されるN×n個の記憶領域が設けられ、このうち第1のインデックスにより加速度の時間平均を示すレベル区分(加速度レンジと呼ぶ)が示され、第2のインデックスにより脈拍数の区分(脈拍数レンジと呼ぶ)が示される。各記憶領域には、加速度レンジおよび脈拍数レンジに対応して、脈拍数の測定が可能であったときの脈拍検出部6の突出量を示すデータが格納されるようになっている。すなわち、第1の加速度レンジと第1の脈拍数レンジに対応する記憶領域に、或る凸量データが格納されている場合には、脈派測定装置1の加速度の時間平均が第1の加速度レンジの区分に含まれるときに、前記凸量データに対応する脈拍検出部6の突出量で脈拍検出が可能であって、そのときに測定された脈拍数が第1の脈拍数レンジの区分に含まれることが示される。
The convex
脈拍数レンジは、例えば、1分間に0〜50回の脈拍数を第1脈拍数レンジ、51〜100回を第2脈拍数レンジ、101〜150回を第3脈拍数レンジ、151〜200回を第4脈拍数レンジというように、インデックス番号が大きくなるに従って、そのレンジに含まれる脈拍数が大きくなるように設定されている。また、加速度レンジも同様に、例えば、加速度レベルが加速度の単位で0〜25を第1加速度レンジ、26〜50を第2加速度レンジ、51〜75を第3加速度レンジ、76〜100を第4加速度レンジというように、インデックス番号が大きくなるに従って、その区分に含まれる加速度レベルが大きくなるように設定されている。 The pulse rate range is, for example, 0 to 50 pulse rates per minute in the first pulse rate range, 51 to 100 times in the second pulse rate range, 101 to 150 times in the third pulse rate range, and 151 to 200 times. The fourth pulse rate range is set so that the pulse rate included in the range increases as the index number increases. Similarly, in the acceleration range, for example, the acceleration level is 0 to 25 in the first acceleration range, 26 to 50 is the second acceleration range, 51 to 75 is the third acceleration range, and 76 to 100 is the fourth acceleration unit. As the acceleration range, the acceleration level included in the section is set to increase as the index number increases.
また、図1のROM46には、制御部45が実行する制御プログラムとして、運動中であっても脈拍検出部6を最適な突出量に調整して脈拍数の測定を行う脈拍測定プログラム461が格納されている。
Further, the
次に、脈拍測定装置1の動作について説明する。
Next, the operation of the
この実施形態の脈拍測定装置1においては、ユーザがキー入力部48から脈拍測定の開始指令を入力した場合に、次のような脈拍測定処理が実行されるようになっている。すなわち、脈拍測定処理が開始されると、先ず、脈拍検出部6において光の出射と反射光の受光がなされて脈波信号が検出される。そして、それにより、脈拍数の測定を行う。また、この脈拍数の測定と並行して加速度検出部56により加速度の検出が行われ、所定時間(例えば1秒〜10秒)ごとの加速度の時間平均が算出される。そして、脈拍数の測定に成功した場合には、図7のデータテーブルDT1のうち、その時点における加速度レベル(加速度の時間平均)の算出値、および、脈拍数の測定値に基づき、これらに対応する加速度レンジと脈拍数レンジの記憶領域に脈拍検出部6の突出量のデータを格納する。
In the
このような処理が繰り返されることにより、上記のデータテーブルDT1に、ユーザの脈拍数と加速度レベルから示される各運動状態において、脈拍検出が可能となった脈拍検出部6の突出量のデータが登録されていく。
By repeating such processing, the data of the amount of protrusion of the
また、脈拍測定中に、脈拍の検出が不能になった場合には、脈拍検出部6の突出量を所定量ずつ増加させるか、或いは、検出不能となる直前の脈拍数が把握されている場合には、上記のデータテーブルDT1から適宜な加速度レンジと脈拍数レンジの突出量データが読み出されて、これに脈拍検出部6の突出量が合わせられる。
Further, when pulse detection becomes impossible during pulse measurement, the protrusion amount of the
このような処理により、ユーザの運動状態が変化して脈拍の検出が不能な状態となった場合でも、過去に登録されたデータテーブルDT1の突出量データに基づいて、脈拍検出部6の突出量を速やかに脈拍検出が可能な突出量に変化させて、脈拍測定を続けることが可能となる。
By such processing, even when the user's exercise state changes and the pulse cannot be detected, the amount of protrusion of the
以下、フローチャートに基づいて上記の脈拍測定処理の詳細を説明する。 The details of the pulse measurement process will be described below based on the flowchart.
図8には、制御部45により実行される脈拍測定処理のフローチャートを示す。
In FIG. 8, the flowchart of the pulse measurement process performed by the
ユーザがキー入力を行って脈拍測定処理が開始されると、先ず、光学検出制御部44により脈拍検出部6を介して脈派信号を検出し、この検出値をAD変換してメモリに保存する(ステップS1)。また、加速度検出部56により加速度の検出を行って、この検出値をAD変換してメモリに保存する(ステップS2)。そして、加速度の時間平均が算出可能な所定時間(例えば10秒など)が経過したかを判別し(ステップS3)、経過してなければステップS1に戻る。これらステップS1〜S3のループ処理により、例えば所定時間分(例えば10秒間分)の加速度データと脈派信号データがメモリに格納される。
When the user performs key input and the pulse measurement process is started, first, the optical
所定時間が経過して、次のステップに移行すると、先ず、上記メモリに格納された所定時間分の加速度データに基づき加速度の平均値や積分値を計算して、この計算値を現在の加速度レンジとする(ステップS4)。続いて、上記メモリに格納した所定時間分の脈派信号データを参照し、脈派信号の2つのピーク間の時間から脈拍数を算出する(ステップS5)。 When the predetermined time has elapsed and the process proceeds to the next step, first, an average value or integral value of acceleration is calculated based on the acceleration data for a predetermined time stored in the memory, and the calculated value is used as the current acceleration range. (Step S4). Subsequently, by referring to the pulse signal data for a predetermined time stored in the memory, the pulse rate is calculated from the time between two peaks of the pulse signal (step S5).
次いで、ステップS5の脈拍数の算出処理により脈拍数の算出に成功したか否かの判別を行って(ステップS6)、成功していればすればステップS10に移行するが、正常な脈派信号が得られないなどにより脈拍数の算出に成功していなければステップS7に移行する。 Next, it is determined whether or not the pulse rate has been successfully calculated by the pulse rate calculation process in step S5 (step S6), and if successful, the process proceeds to step S10. If the pulse rate has not been successfully calculated because, for example, cannot be obtained, the process proceeds to step S7.
その結果、脈拍数の算出に成功してステップS10に移行したら、表示部59に脈拍数の表示を行って(ステップS10)、直近に測定されていた脈拍数と加速度レベルとを示す直近脈拍数データおよび直近加速度レベルデータとして、ステップS4,S5で取得した算出データを当てはめる(ステップS11)。そして、上記データテーブルDT1中のこの直近脈拍数データと直近加速度レベルデータに対応する記憶領域に、現在の脈拍検出部6の突出量を示す凸量データを格納する(ステップS12)。
As a result, when the calculation of the pulse rate is successful and the process proceeds to step S10, the pulse rate is displayed on the display unit 59 (step S10), and the latest pulse rate indicating the pulse rate and acceleration level that have been measured most recently is displayed. The calculation data acquired in steps S4 and S5 is applied as the data and the latest acceleration level data (step S11). Then, convex amount data indicating the current protrusion amount of the
次いで、測定開始から測定終了までを表わす所定時間(例えば1時間)を経過したか否かを判別し(ステップS13)、経過していなければステップS1に戻って、ステップS1からの処理を繰り返すが、この所定時間を経過していれば、アラーム音の出力と測定終了の表示を行って(ステップS14,S15)、この脈拍数測定処理を終了する。 Next, it is determined whether or not a predetermined time (for example, 1 hour) from the start of measurement to the end of measurement has elapsed (step S13). If not, the process returns to step S1 and the processing from step S1 is repeated. If the predetermined time has elapsed, an alarm sound is output and measurement completion is displayed (steps S14 and S15), and the pulse rate measurement process is terminated.
一方、ステップS6の判別処理で、正常な脈派信号が得られず脈拍数の算出に成功しなかった場合には、ステップS7に移行して、現在の凸量(脈拍検出部6の突出量)が最大であるか否かの判別(ステップS7)、続いて、算出された現在の加速度レベルが上限を超えているか否かの判別(ステップS8)を行う。そして、凸量が最大であるか、或いは、加速度レベルが上限を超えている場合には、脈拍数の測定が不可能であるとしてエラー表示を行い(ステップS16)、この脈拍数測定処理を終了する。一方、凸量が最大でなく、且つ、加速度レベルも上限を超えていなければ、図7のデータテーブルDT1を用いた凸量調整処理(ステップS9)を行って、再び、再びステップS1からの処理を繰り返す。 On the other hand, if the normal pulse signal is not obtained in the determination process in step S6 and the pulse rate is not calculated successfully, the process proceeds to step S7, where the current convex amount (the amount of protrusion of the pulse detector 6) is determined. ) Is the maximum (step S7), and then it is determined whether the calculated current acceleration level exceeds the upper limit (step S8). If the convex amount is maximum or the acceleration level exceeds the upper limit, an error display is made indicating that the pulse rate cannot be measured (step S16), and the pulse rate measurement process is terminated. To do. On the other hand, if the convex amount is not the maximum and the acceleration level does not exceed the upper limit, the convex amount adjustment process (step S9) using the data table DT1 of FIG. 7 is performed, and the process from step S1 is performed again. repeat.
上記の脈拍数測定処理のうち、ステップS12を含むステップS1〜S13の繰り返し処理により、図7のデータテーブルDT1に加速度レンジや脈拍数レンジに対応した凸量(脈拍検出部6の突出量)データが格納されていくようになっている。また、ステップS7〜S9を含む繰り返し処理によって、例えばユーザの運動状態が変化して脈拍検出が不能となった場合に、脈拍検出部6の突出量が自動的に変位されて脈拍検出が可能な状態に調整されるようになっている。
Of the above-described pulse rate measurement processing, convex amount (protrusion amount of the pulse detection unit 6) data corresponding to the acceleration range and the pulse rate range is stored in the data table DT1 of FIG. 7 by repeating processing of steps S1 to S13 including step S12. Are going to be stored. In addition, when the user's motion state changes and the pulse detection becomes impossible by the iterative process including steps S7 to S9, for example, the amount of protrusion of the
図9には、図8のステップS9の凸量調整処理のサブルーチン処理のフローチャートを示す。 FIG. 9 shows a flowchart of a subroutine process of the convex amount adjustment process in step S9 of FIG.
脈拍の測定が不可能でこのサブルーチン処理に移行したら、先ず、図8のステップS11の処理で以前に設定されている直近脈拍数データと直近加速度レベルデータを参照し(ステップS21)、直近脈拍数データがあるか否を判別する(ステップS22)。この判別処理は、測定開始から脈拍数が全く算出できていない状態でこの凸量調整処理に移行した場合に、それを判別するためのものである。そして、直近脈拍数データがない場合には、図7のデータテーブルDT1(凸量テーブル)に基づく調整ができないので、現在の脈拍検出部6の突出量を所定幅だけ増加した値を凸量調整値として決定し(ステップS27)、続くステップS28に移行する。
If it is impossible to measure the pulse and the process proceeds to this subroutine, first, the latest pulse rate data and the latest acceleration level data previously set in step S11 of FIG. 8 are referred to (step S21), and the latest pulse rate is determined. It is determined whether or not there is data (step S22). This discrimination processing is for discriminating when the shift is made to the convex amount adjustment processing in a state where the pulse rate has not been calculated from the start of measurement. If there is no latest pulse rate data, adjustment based on the data table DT1 (convex amount table) in FIG. 7 cannot be performed, so the value obtained by increasing the current pulse amount of the
一方、ステップS22の判別処理で直近脈拍数データが有ると判別された場合には、図7のデータテーブルDT1(凸量テーブル)の参照位置を決定するため、直近脈拍数データに対応する脈拍数レンジを決定し(ステップS23)、次いで、直近加速度レンジデータから加速度レンジを決定する(ステップS24)。そして、後述する凸量テーブル参照処理によりデータテーブルDT1から凸量調整値を参照する(ステップS25)。凸量調整値を参照する処理を行ったら、凸量調整値を取得できたか確認し(ステップS26)、取得できていれば次のステップS28に移行するが、取得できていなければ、現在の凸量(脈拍検出部6の突出量)を所定幅だけ増加した値を凸量調整値として決定して(ステップS27)、ステップS28に移行する。 On the other hand, if it is determined in step S22 that the latest pulse rate data is present, the pulse rate corresponding to the latest pulse rate data is determined to determine the reference position of the data table DT1 (convex amount table) in FIG. A range is determined (step S23), and then an acceleration range is determined from the latest acceleration range data (step S24). Then, the convex amount adjustment value is referred from the data table DT1 by a convex amount table reference process described later (step S25). After performing the process of referring to the convex amount adjustment value, it is confirmed whether the convex amount adjustment value has been acquired (step S26). If it has been acquired, the process proceeds to the next step S28. A value obtained by increasing the amount (the protruding amount of the pulse detecting unit 6) by a predetermined width is determined as a convex amount adjustment value (step S27), and the process proceeds to step S28.
ステップS28に移行したら、順次、凸量制御部52を作動させて脈拍検出部6の突出量を決定された凸量調整値に合わせる処理(ステップS28)、アラーム音を出力する処理(ステップS29)、1段階の凸量調整の完了を示す表示処理(ステップS30)を行って、この凸量調整処理を終了する。
When the process proceeds to step S28, the convex
上記の処理のうち、ステップS22の分岐処理でステップS25の凸量テーブル参照処理に移行された場合には、図7のデータテーブルDT1から適宜な凸量データがないか参照される。一方、ステップS22の分岐処理でステップS27の凸量調整値決定処理に移行された場合や、データテーブルDT1から適宜な凸量データが取得できなかった場合には、脈拍検出部6の突出量が少しずつ増加されるようになっている。データテーブルDT1から適宜な凸量データが取得できない場合でも、ステップS27,S28の脈拍検出部6の突出量を増加させる処理と、図8のステップS1〜5の処理が繰り返されことで、脈拍の検出が可能になるまで突出量が段階的に大きくなって、脈拍検出が可能な突出量が探索されるようになっている。
Among the processes described above, when the branch process of step S22 is shifted to the convex amount table reference process of step S25, the data table DT1 of FIG. 7 is referred to for appropriate convex amount data. On the other hand, when the branching process of step S22 is shifted to the convexity adjustment value determination process of step S27, or when appropriate convexity data cannot be obtained from the data table DT1, the protrusion amount of the
図10には、図9のステップS25の凸量テーブル参照処理のサブルーチン処理のフローチャートを、図11には、この凸量テーブル参照処理で参照されるデータテーブルDT1中の記憶領域の順番を説明する図を示す。 FIG. 10 is a flowchart of a subroutine process of the convex amount table reference process in step S25 of FIG. 9, and FIG. 11 is a diagram illustrating the order of storage areas in the data table DT1 referred to in the convex amount table reference process. The figure is shown.
凸量テーブル参照処理に移行したら、先ず、図7のデータテーブルDT1(凸量テーブル)から直前のステップ(図9のステップS23,S24)で決定された脈拍数レンジと加速度レンジに対応するデータの参照を行う(ステップS41,S42)。そして、これら脈拍数レンジおよび加速度レンジに対応するデータテーブルDT1中の記憶領域に突出量データ(図中、凸量データと記す)が有るか否かを確認する(ステップS43)。 After shifting to the convex amount table reference process, first, data corresponding to the pulse rate range and acceleration range determined in the immediately preceding step (steps S23 and S24 in FIG. 9) from the data table DT1 (convex amount table) in FIG. Reference is made (steps S41 and S42). Then, it is confirmed whether or not there is protrusion amount data (denoted as convex amount data in the drawing) in the storage area in the data table DT1 corresponding to the pulse rate range and acceleration range (step S43).
その結果、突出量データがあれば、この突出量を現在の運動状況で脈拍検出が可能となる脈拍検出部6の凸量調整値として決定し(ステップS44)、テーブル参照が済んだことを示すアラーム音の出力と表示出力とを行って(ステップS45,S46)、このサブルーチン処理を終了する。
As a result, if there is protrusion amount data, this protrusion amount is determined as the convex amount adjustment value of the
一方、ステップS43の判別処理で、データテーブルDT1の指定の記憶領域に凸量データが格納されていないと判別された場合には、ステップS47〜S51により、データテーブルDT1の参照先のレンジを1つ変更する処理を行う。すなわち、図11に示すように、直前に参照した記憶領域(例えば領域a)が、加速度レンジの最大レンジでない場合には、脈拍数レンジを変化させずに加速度レンジを1つ増加した記憶領域(例えば領域b)のレンジに変更する(ステップS47,S48)。また、直前に参照した記憶領域(例えば領域d)が、加速度レンジの最大レンジであった場合には、加速度レンジが最小で脈拍数レンジを1つ増加した記憶領域(例えば領域e)のレンジに変更する(ステップS47,S49〜S51)。 On the other hand, if it is determined in the determination process in step S43 that no convex amount data is stored in the designated storage area of the data table DT1, the range of the reference destination of the data table DT1 is set to 1 in steps S47 to S51. Process to change. That is, as shown in FIG. 11, when the storage area referred to immediately before (for example, area a) is not the maximum range of the acceleration range, the storage area (in which the acceleration range is increased by one without changing the pulse rate range) For example, the range is changed to the range b) (steps S47 and S48). In addition, when the storage area (for example, the area d) referred to immediately before is the maximum range of the acceleration range, the storage area (for example, the area e) in which the acceleration range is minimum and the pulse rate range is increased by one. Change (steps S47, S49 to S51).
そして、このように参照先のレンジを変更したら、再びステップS43に戻って、データテーブルDT1中の上記変更後の加速度レンジと脈拍数レンジに対応する記憶領域に突出量データが登録されているか否かを確認し、ステップS43からの処理を繰り返す。 When the reference range is changed in this way, the process returns to step S43 again, and whether or not the protrusion amount data is registered in the storage area corresponding to the changed acceleration range and pulse rate range in the data table DT1. Is confirmed, and the processing from step S43 is repeated.
このステップS43,S47〜S51の繰返し処理により、直近に測定されていた加速度レンジと脈拍数レンジに近い範囲で過去に脈拍測定の可能であった突出量データがある場合に、この突出量データがデータテーブルDT1から読み出されるようになっている。 If there is protrusion amount data that can be measured in the past in the range close to the acceleration range and the pulse rate range that have been measured most recently by the repetition processing of steps S43 and S47 to S51, the protrusion amount data is It is read from the data table DT1.
すなわち、図11に示すように、データテーブルDT1の直近に設定された加速度レンジと脈拍数レンジに対応する記憶領域aに突出量データが未登録で、他の記憶領域fに突出量データが登録されているような場合、ステップS43,S47〜S49のレンジ変更の処理が繰りかえされることで、記憶領域a→b→c→d→e→fと参照領域が変更されて、突出量データの登録された記憶領域fに到達する。そして、この記憶領域fから突出量データが読み出されるようになっている。 That is, as shown in FIG. 11, the protrusion amount data is not registered in the storage area a corresponding to the acceleration range and the pulse rate range set in the immediate vicinity of the data table DT1, and the protrusion amount data is registered in the other storage area f. In such a case, the storage area a → b → c → d → e → f and the reference area are changed by repeating the range changing process in steps S43 and S47 to S49, and the protrusion amount data The registered storage area f is reached. The protrusion amount data is read from the storage area f.
他方、データテーブルDT1の参照先のレンジが、脈拍数レンジと加速度レンジの両方とも最大であった場合には、ステップS47,S49の判別処理でステップS52に移行し、レンジの変更は不可能であるとして凸量調整値として値が無いことを示す“NULL”データを代入する(ステップS52)。そして、テーブル参照の完了を示すアラーム音の出力と表示出力とを行って(ステップS45,S46)、このサブルーチン処理を終了する。 On the other hand, if the reference range of the data table DT1 is the maximum for both the pulse rate range and the acceleration range, the process proceeds to step S52 in the discrimination process of steps S47 and S49, and the range cannot be changed. “NULL” data indicating that there is no value as a convex amount adjustment value is substituted (step S52). Then, an alarm sound indicating the completion of the table reference and a display output are performed (steps S45 and S46), and this subroutine processing is terminated.
そして、上述した図9の凸量調整処理において、読み出された突出量データに基づき、脈拍検出部6の突出量が変更されて、再び脈拍測定が可能な状態になったり、それでもなお脈拍測定が不能な状態であれば、再び、同様の処理が繰り返されて、迅速に脈拍測定が可能な状態まで脈拍検出部6の突出量が調整されるようになっている。
Then, in the convex amount adjustment process of FIG. 9 described above, the protrusion amount of the
以上のように、この実施の形態の脈拍測定装置1によれば、身体運動で発生する体動の強さが加速度レベルとなって表われる点、ならびに、運動を続けて脈拍数が変化した場合に体表層の血流量や血圧が変化して脈拍検出に最適な脈拍検出部6の突出量が変化する点を利用して、脈拍検出部6の突出量を加速度レベルと脈拍数とに応じた量に自動的に調整することで、様々な身体運動中においても連続的に脈拍測定を行うことが可能になっている。
As described above, according to the
また、脈拍検出部6の突出量のデータは、ユーザが測定を繰り返すことで、ユーザに応じた突出量のデータがデータテーブルに登録されていくようになっているので、ユーザごとに異なる運動がなされたり、同一の運動をしてもユーザごとに脈動の状態が異なるようになったりした場合でも、ユーザごとに適した調整が行われるようになっている。
Moreover, since the data of the protrusion amount of the
また、データテーブルに現在の状況に応じた突出量のデータが登録されていない場合には、現在の状況に近い状況の突出量データが読み出されたり、或いは、脈拍数が未測定の段階であって、データテーブルを参照できないような場合には、脈拍検出部6の突出量を段階的に変化させて脈拍測定が可能なところを探し出すようにされるので、身体運動を中段することなく、様々な身体運動中の脈拍測定を行うことが可能となる。
In addition, when the data of the protrusion amount corresponding to the current situation is not registered in the data table, the protrusion amount data of the situation close to the current situation is read, or the pulse rate is not yet measured. If the data table cannot be referred to, the amount of protrusion of the
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、加速度レベルは、例えば、加速度を表わす信号をサンプリングし、このサンプリングデータを所定時間分平均した値としても良いし、或いは、加速度の信号をサンプリングし、そのピーク値を複数抽出してそれらの平均した値としても良い。また、データテーブルDT1における加速度レンジや脈拍数レンジのレンジ幅は適宜な値に変更可能であるし、また、中央のレンジでは小さいレンジ幅とし、上限や下限に近いレンジでは大きなレンジ幅に設定するなど、各レンジの幅を異ならせるように設定しても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the acceleration level may be a value obtained by sampling a signal representing acceleration and averaging the sampling data for a predetermined time, or sampling an acceleration signal and extracting a plurality of peak values thereof. An average value may be used. Further, the range width of the acceleration range and the pulse rate range in the data table DT1 can be changed to an appropriate value, and a small range width is set in the center range, and a large range width is set in the range close to the upper limit and the lower limit. For example, the width of each range may be set differently.
また、上記実施形態では、脈拍数の測定処理中に測定した脈拍数を表示出力させるように説明したが、測定した脈拍数を履歴として時間とともに多数記憶させておき、後からこれを読み出せるような構成としても良い。また、表示部を装置と別体に設けたり、脈拍検出部6の突出量を増減させる機構として、脈拍検出部6自体を変位させる構造を採用するようにしても良い。その他、実施形態に示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
In the above embodiment, the pulse rate measured during the pulse rate measurement process has been described as being displayed and output. However, a large number of measured pulse rates are stored as a history with time so that they can be read later. It is good also as a simple structure. In addition, a structure in which the
1 脈拍測定装置
1a 本体部
2 バンド
5a 表示部
6 脈拍検出部
6a 発光素子
6b 受光素子
6c 透光部材
20 突出量変更機構
30 回転量検出部
42 報音部
43 温度検出部
45 制御部
46 ROM
47 RAM
48 キー入力部
53 モータ
55 電池
56 加速度検出部
DESCRIPTION OF
47 RAM
48
Claims (3)
前記脈拍検出部の突出量を電動により増減可能な突出量変更手段と、
加速度の検出を行う加速度検出手段と、
脈拍数と加速度レベルとに対応する脈拍検出部の突出量を記憶するデータテーブルと、
前記突出力変更手段による脈拍検出部の突出量の変更制御を行う制御手段とを備え、
前記データテーブルは、脈拍数による区分と、加速度の時間的な平均を表わす加速度レベルによる区分とで、複数の記憶領域に区分され、
前記制御手段は、
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数を測定できた場合に、この脈拍数および前記加速度検出手段の検出に基づく加速度レベルに対応する前記データテーブルの記憶領域に、前記脈拍検出部の現在の突出量を示すデータを格納し、
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数の測定が不能となった場合に、直近に測定されていた脈拍数と、直近に測定されていた加速度レベルとに対応する前記データテーブルの記憶領域を確認し、前記突出量を示すデータが格納されている場合に、この突出量のデータを読み出して、前記突出量変更手段により前記脈拍検出部の突出量をこれに合わせることを特徴とする脈拍測定装置。 A pulse detection unit that is formed in a convex shape and optically detects a pulse is disposed in a state where the pulse detection unit protrudes from one surface of the apparatus main body, and the pulse detection unit is brought into contact with the skin surface to detect the pulse. In a pulse measuring device that performs measurement,
A protrusion amount changing means capable of electrically increasing or decreasing the protrusion amount of the pulse detection unit;
Acceleration detection means for detecting acceleration;
A data table for storing the amount of protrusion of the pulse detector corresponding to the pulse rate and the acceleration level;
Control means for performing change control of the protrusion amount of the pulse detection unit by the protrusion output changing means,
The data table is divided into a plurality of storage areas by a division by pulse rate and a division by acceleration level representing a temporal average of acceleration,
The control means includes
When the pulse rate can be measured based on the detection of the pulse detection unit, the current protrusion of the pulse detection unit is stored in the storage area of the data table corresponding to the pulse rate and the acceleration level based on the detection of the acceleration detection means. Store data showing quantity,
When measurement of the pulse rate becomes impossible based on the detection of the pulse detection unit, the storage area of the data table corresponding to the latest measured pulse rate and the most recently measured acceleration level is confirmed. When the data indicating the protrusion amount is stored, the protrusion amount data is read out, and the protrusion amount of the pulse detector is adjusted to the protrusion amount by the protrusion amount changing means. .
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数の測定が不能となった場合で、直近に測定されていた脈拍数と、直近に測定されていた加速度レベルとに対応する前記データテーブルの記憶領域に、前記突出量のデータが格納されていなかった場合に、
前記データテーブルの脈拍数の区分および加速度レベルの区分を、値が大きくなる方向へ順次ずらして、前記突出量のデータが格納されている記憶領域を探索し、
データが格納されている記憶領域が見つかったら、この突出量のデータを読み出して、前記突出量変更手段により前記脈拍検出部の突出量をこれにあわせることを特徴とする請求項1記載の脈拍測定装置。 The control means includes
In the case where the measurement of the pulse rate is disabled based on the detection of the pulse detection unit, in the storage area of the data table corresponding to the pulse rate measured most recently and the acceleration level measured most recently, When the protrusion amount data is not stored,
By sequentially shifting the pulse rate classification and acceleration level classification of the data table in the direction in which the value increases, the storage area in which the protrusion amount data is stored is searched,
2. The pulse measurement according to claim 1, wherein when the storage area in which data is stored is found, the protrusion amount data is read out, and the protrusion amount of the pulse detecting unit is adjusted to the protrusion amount by the protrusion amount changing means. apparatus.
前記脈拍検出部の検出に基づき脈拍数の測定が不能となった場合で、直近に測定されていた脈拍数が不明である場合に、前記突出量変更手段により前記脈拍検出部の突出量を増加させながら、脈拍の検出が可能となる突出量を探索することを特徴とする請求項1又は2に記載の脈拍測定装置。 The control means includes
When the pulse rate cannot be measured based on the detection of the pulse detection unit, and the pulse rate measured most recently is unknown, the protrusion amount of the pulse detection unit is increased by the protrusion amount changing means. The pulse measurement device according to claim 1, wherein a protrusion amount that enables detection of a pulse is searched for.
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-
2007
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