JP2013128748A - 心拍計測装置、心拍計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ユーザ特有の心拍数に関する特有情報又は検出された心拍に関する情報が記憶される情報記憶部と、情報記憶部に記憶されている特有情報または心拍に関する情報に基づいて、ユーザの心拍計測状態が正常であるか否かを判定するための判定部と、情報記憶部に記憶されている特有情報に基づいて、ユーザの心拍数が正常値であるか否かを判定するための心拍数の閾値を算出する閾値算出部とを備え、特有情報には、ユーザの運動頻度と運動種目との少なくともいずれかが含まれる。
【選択図】図1
Description
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態による心拍計測システム1の構成を示すブロック図である。心拍計測システム1は、心拍計測装置100と、出力装置200とを備えている。図2は、心拍計測装置100の外観を示す図である。図に示すように、心拍計測装置100は、ユーザの胸部の全周に亘って装着されるように略環状に形成されている。心拍計測装置100は、ユーザの胸部にベルトによって装着され、一対の電極を身体の胸部(生体表面)に接触させることにより、心臓の鼓動に伴って発生する心電信号を検出し、検出した心電信号に基づいて心拍数を算出する。図3は、出力装置200の外観を示す図である。図に示すように、出力装置200は、腕時計型のものであって、ユーザの手首(腕)にベルトによって装着される。出力装置200は、ユーザの手首の全周に亘って装着されるように略環状に形成されている。
電源部110は、心拍計測装置100が備える各部に電力を供給する。
計測部120は、電極121と、電極122と、検出回路123と、制御部124とを備えており、一定時間毎にユーザの心拍数を計測し、計測した心拍数を出力する。
電極121と電極122とは、一対の電極であり、心臓の鼓動に伴って発生する心電信号を検出する。
検出回路123は、電極121と電極122とが検出した心電信号を、制御部124に出力する。
送信回路130は、計測部120が計測した心拍数を、アンテナ140を介して出力装置200に送信する。
アンテナ140は、無線通信を行い、出力装置200のアンテナ290に、計測部120が計測した心拍数を送信する。
電源部210は、出力装置200が備える装着部220以外の各部に電力を供給する。
入力部230は、ユーザからの操作入力を受付ける。例えば、入力部230は、ユーザ特有の心拍数に関する特有情報(あるいは、情報ともいう)の入力を受付け、入力された特有情報を制御部250の特有情報記憶部(情報記憶部)251に記憶させる。特有情報とは、例えば、ユーザの安静心拍数、最大心拍数、年齢、性別、身長、体重、運動頻度、運動種目など、ユーザの心拍数に関連があるユーザ特有の情報である。
制御部250は、出力装置200が備える各部を制御する。また、制御部250は、特有情報記憶部251と、閾値算出部252と、判定部253とを備えており、入力部230に入力された特有情報と、心拍計測装置100から送信された心拍数とに基づいて、心拍計測状態が正常でないことの種類として、心拍数が正常値であるか否かを判定する。
閾値算出部252は、特有情報記憶部251に記憶されている特有情報に基づいて、ユーザの心拍数が正常値であるか否かを判定するための心拍数の閾値を算出する。また、閾値算出部252は、特有情報記憶部251に記憶されている特有情報と、計測部120によって計測された心拍数とに基づいて、心拍数の閾値を算出する。例えば、閾値算出部252は、特有情報に最大心拍数が含まれていれば、その最大心拍数に基づいて、正常値である心拍数の上限閾値を算出し、その特有情報に安静心拍数が含まれていれば、その安静心拍数に基づいて、正常値である心拍数の下限閾値を算出する。また、閾値算出部252は、算出した閾値を、自身の記憶領域に記憶させる。
(a)の例では、現在心拍数を基準値とし、この基準値の所定倍(±25%)の値を閾値としている。例えば、制御部124によって算出された心拍数が120(bpm)である場合、閾値算出部252は、その心拍数の125%である150(bpm)を上限閾値とし、その心拍数の75%である90(bpm)を下限閾値として算出する。ただしこの場合、例えば制御部124によって算出された心拍数が170(bpm)である場合、その心拍数の125%である上限閾値は213(bpm)となる。ここで、一般的に最大心拍数は(220−年齢の値)であるといわれており、例えば20歳であれば最大心拍数は200(bpm)程度である。すなわち、213(bpm)という値は、その心拍数が正常であるか否かを判定する閾値としては妥当でない可能性が高い。
ここで、報知させる際、制御部250は、計測開始からの経過時間を考慮するようにしてもよい。例えば、ユーザが心拍計測装置100を装着した直後では、心拍計測装置100とユーザの肌とのなじみが悪く、心電信号が正常に検出できないことがあると考えられる。例えば、ユーザが発汗することなどにより心拍計測装置100が湿ってくると、心電信号が正常に検出できるようになってくることがあると考えられる。そこで、制御部250は、心拍計測装置100が心拍数の計測を開始してから一定期間(例えば、5分)の間は、ウォームアップ期間として、正常値でない心拍数が検出されても報知しないように制御する。すなわち、制御部250は、計測部120によってユーザの心拍数の計測が開始されると、自身が備える計時機能により、ウォームアップタイマの計測を開始し、一定期間を超えた後に計測された心拍数が、判定部253によって正常値でないと判定された場合、報知させる。あるいは、例えばウォームアップ期間中には報知を示すマークを表示させつつ、同時にウォームアップ中であることを示すマークを表示させることもできる。これにより、ウォームアップ中であるために心拍数が正常値でない可能性があることをユーザに知らせることができる。
ブザー260は、音を出力するスピーカである。例えば、ブザー260は、判定部253によって、心拍数が正常値でないと判定されると、報知音を出力する報知部である。
受信回路280は、心拍計測装置100から送信される心拍数を、アンテナ290を介して受信する。
アンテナ290は、無線通信を行い、心拍計測装置100のアンテナ140から、心拍計測装置100の計測部120が計測した心拍数を受信する。
検出回路123が、電極121と電極122とが検出した心電信号を出力すると、制御部124は、心電信号のパルス間隔に応じて、心拍数(1)を算出する(ステップS1)。制御部124は、算出した心拍数(1)を2倍し、心拍数(2)を算出する(ステップS2)。制御部124は、前回の心拍数と心拍数(1)との差の絶対値である差(1)を算出する(ステップS3)。また、制御部124は、前回の心拍数と心拍数(2)との差の絶対値である差(2)を算出する(ステップS4)。
ユーザが、心拍計測装置100(胸ベルト)を装着すると(ステップS11)、計測部120は、心電信号を検出し、心拍数を計測する(ステップS12)。心拍計測装置100の送信回路130は、計測部120が計測した心拍数を、アンテナ140を介して出力装置200に送信する。ユーザは、出力装置200(時計)を腕に装着し、入力部230に計測モードの開始命令を入力する。入力部230に計測モードの開始命令が入力されると(ステップS13)、制御部250は、ウォームアップタイマの計測を開始し(ステップS14)、表示部240にウォームアップ計測を開始したことを示すマークを表示させる(ステップS15)。
判定部253は、心拍計測装置100から受信した心拍数を、表示部240に表示させる(ステップS26)。
あるいは、腕時計タイプの出力装置200を用いずに、特有情報記憶部251と、閾値算出部252と、判定部253とを備えるPC(パーソナルコンピュータ)である出力装置に、心拍計測装置100が計測した心拍数を送信するようにしてもよい。この場合、例えば、PCである出力装置が閾値の算出や閾値と心拍数との比較等の処理を行い、処理結果をグラフ等にまとめて出力することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図9は、本実施形態による心拍計測システム1aの構成例を示すブロック図である。本実施形態による心拍計測システム1aと、図1に示す第1の実施形態による心拍計測システム1とで異なる点は、出力装置200に代えて出力装置200aを備える点である。また、本実施形態における心拍計測装置100は、検出した心電信号である心拍信号を出力装置200aに送信する。心拍信号は、心拍の拍動に同期した信号である。なお、本図において、図1に示す心拍計測システム1と同じ構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。出力装置200aは、心拍計測状態が正常でないことの種類として、装着不良と混信とを判別して、装着不良報知と混信報知とを行う。出力装置200aは、図1に示す出力装置200の制御部250に代えて制御部250aを備える。また、本実施形態における出力装置200aが備える特有情報記憶部251は、心拍に関する情報として、装着不良を判別するための閾値と、混信を判定するための閾値とを記憶する。制御部250aは、図1に示す制御部250の構成に加えて、異常検出部255を備える。また、制御部250aは、心拍計測装置100から受信した心拍信号に基づいて、心拍数を算出する。出力装置200aの他の構成は、図1に示す出力装置200の構成と同様である。
制御部250aが、心拍計測装置100から送信される心拍信号を受信し、受信した心拍信号を用いて心拍数を算出する(ステップS102)。受信後、ステップS103に進む。
判定部253は、閾値算出部252に記憶されている閾値を読み出し、制御部250aが算出した心拍数と、閾値算出部252から読み出した閾値とを比較する(ステップS103)。
判定部253が、心拍数が正常値でないと判定すると(ステップS104:YES)、制御部250aは、処理をステップS105に進める。一方、判定部253が、心拍数が正常値であると判定すると(ステップS104:NO)制御部250aは、処理をステップS110に進める。
制御部250aは、表示部240に心拍数が異常値であることを示すマークを表示させる(ステップS105)。
まず。装着不良検出部2551は、算出した最新の心拍数に対して直近X個の心拍数の平均値(移動平均値)を算出する(ステップS201)。続いて、装着不良検出部2551は、算出した移動平均値と最新の心拍数とを比較して、最新の心拍数が算出した移動平均値に対して所定の割合Yを超えるか否かを判定し、判定結果を記憶する(ステップS202)。そして、装着不良検出部2551は、ステップS202において記憶した判定結果に基づいて、直近のN2個の心拍数のうち、移動平均値に対し所定の割合Yを超える心拍数の頻度を算出する(ステップS203)。
まず、混信検出部2552は、アンテナ290を介して受信回路280が受信した心拍信号が連続してHighな状態が所定時間T以上続いているか否かを判定する(ステップS301)。混信検出部2552は、信号が連続してHighな状態が所定時間T以上続いている場合(ステップS301:Yes)、連続的な外部ノイズによる混信有りと判定する(ステップS304)。
あるいは、制御部250aは、ノイズの量に応じてマークの数を変化させてもよい。図16は、ノイズの量に応じたマークの表示例を示す図である。例えば、制御部250aは、ノイズが多いと判定された場合に、ノイズがあることを示すマークMを表示部240に3つ表示する(図16(a))。また、制御部250aは、ノイズが多くも少なくもないと判定された場合に、ノイズがあることを示すマークMを表示部240に2つ表示する(図16(b))。また、制御部250aは、ノイズが少ないと判定された場合に、ノイズがあることを示すマークを表示部240に1つ表示する(図16(c))。
このように、ノイズの量に応じてマークの表示を変更することにより、ユーザは、ノイズの量が多いか少ないかを知ることができる。
100 心拍計測装置
110 電源部
120 計測部
121 電極
122 電極
123 検出回路
124 制御部
130 送信回路
140 アンテナ
200 出力装置
210 電源部
220 装着部
230 入力部
240 表示部
250,250a 制御部
251 特有情報記憶部
252 閾値算出部
253 判定部
260 ブザー
270 照明
280 受信回路
290 アンテナ
255 異常検出部
2551 装着不良検出部
2552 混信検出部
Claims (20)
- ユーザ特有の心拍数に関する特有情報又は検出された心拍に関する情報が記憶される情報記憶部と、
前記情報記憶部に記憶されている前記特有情報または前記心拍に関する情報に基づいて、前記ユーザの心拍計測状態が正常であるか否かを判定するための判定部と、
を備えることを特徴とする心拍計測装置。 - 前記情報記憶部に記憶されている前記特有情報に基づいて、前記ユーザの心拍数が正常値であるか否かを判定するための心拍数の閾値を算出する閾値算出部、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の心拍計測装置。 - 前記ユーザの心拍数を計測する計測部を備え、
前記閾値算出部は、前記特有情報と、前記計測部によって計測された前記心拍数とに基づいて、前記閾値を算出する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の心拍計測装置。 - 前記閾値算出部は、前記特有情報と、一定時間毎に前記計測部によって複数回計測された心拍数の平均値とに基づいて、前記閾値を算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の心拍計測装置。 - 前記特有情報には、前記ユーザの運動頻度と運動種目との少なくともいずれかが含まれ、
前記閾値算出部は、前記ユーザの運動頻度と運動種目との少なくともいずれかに基づいて、前記心拍数の平均値を求める計測回数を算出し、当該計測回数に亘って計測された心拍数の平均値と、前記特有情報とに基づいて、前記閾値を算出する
ことを特徴とする請求項3または請求項4のいずれか1項に記載の心拍計測装置。 - 前記計測部は、前記ユーザからの心電信号のパルス間隔に応じて心拍数を算出し、算出した心拍数である第1の値および当該心拍数を整数倍した値である第2の値と、一定時間毎に前記計測部によって複数回計測された心拍数のうち、前回計測した心拍数とを比較し、前記第1の値と前記第2の値とのうち、前回計測した心拍数に近い値を、計測した心拍数として出力する
ことを特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の心拍計測装置。 - 前記特有情報には、前記ユーザの安静心拍数と最大心拍数との少なくともいずれかが含まれ、
前記閾値算出部は、前記特有情報に前記最大心拍数が含まれていれば、当該最大心拍数に基づいて、正常値である心拍数の上限閾値を算出し、前記特有情報に前記安静心拍数が含まれていれば、当該安静心拍数に基づいて、正常値である心拍数の下限閾値を算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の心拍計測装置。 - 前記判定部は、前記計測部が計測した前記心拍数と、前記閾値算出部が算出した前記閾値とを比較して、当該心拍数が正常値であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項3から請求項6までのいずれか1項に記載の心拍計測装置。 - 前記判定部によって、前記心拍数が正常値でないと判定されると、報知する報知部
を備えることを特徴とする請求項8に記載の心拍計測装置。 - 前記報知部は、前記計測部によって前記ユーザの心拍数の計測が開始された後、一定期間を超えた後に計測された心拍数が、前記判定部によって正常値でないと判定された場合、報知する
ことを特徴とする請求項9に記載の心拍計測装置。 - 前記特有情報の入力を受付け、入力された当該特有情報を前記情報記憶部に記憶させる入力部
を備えることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の心拍計測装置。 - 前記心拍計測装置は、当該心拍計測装置を前記ユーザの腕に装着するための装着部を備える
ことを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の心拍計測装置。 - 前記ユーザの心拍数を計測する計測部によって計測された前記心拍数から異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部によって異常が検出されると、報知する報知部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の心拍計測装置。 - 前記報知部は、
前記異常検出部によって検出された結果に基づいて、報知する情報を変更する
ことを特徴とする請求項13に記載の心拍計測装置。 - 前記異常検出部は、前記計測部によって複数回計測された心拍数に基づいて、当該心拍計測装置の装着不良を検出する
ことを特徴とする請求項13または14に記載の心拍計測装置。 - 前記異常検出部は、直近の所定期間における平均値に対し、所定の割合または値を超える信号が所定の頻度検出された場合に装着不良であると判定する
ことを特徴とする請求項15に記載の心拍計測装置。 - 心拍を示す信号を無線通信により受信する通信部を備え、
前記異常検出部は、前記通信部によって受信された複数の信号に基づいて、外部からのノイズによる混信を検出する
ことを特徴とする請求項13または14に記載の心拍計測装置。 - 前記異常検出部は、予め定められた値以上の心拍数が、予め定められた頻度より多く計測された場合に、外部からのノイズによる混信と判定する
ことを特徴とする請求項17に記載の心拍計測装置。 - 前記異常検出部は、前記通信部によって連続した信号が予め定められた時間以上受信された場合に、外部からの連続的なノイズによる混信と判定する
ことを特徴とする請求項17に記載の心拍計測装置。 - ユーザの心拍数を計測する心拍計測装置が、
ユーザ特有の心拍数に関する特有情報又は検出された心拍に関する情報を記憶するステップと、
前記特有情報または前記心拍に関する情報に基づいて、前記ユーザの心拍計測状態が正常であるか否かを判定するステップと、
を備えることを特徴とする心拍計測方法。
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