JP2013183840A

JP2013183840A - 心拍測定装置及びその装着方法

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Publication number: JP2013183840A
Application number: JP2012049973A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Nishiyama; 弘樹西山
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-19
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Abstract

【課題】被測定者が不快な思いをすることなく、人体表面と電極との間の電気伝導性を十分に確保して、人体から正確な心電位信号を確実に取得することができる心拍測定装置及びその装着方法を提供する。
【解決手段】心拍測定装置１において、測定部１０にベルト２０を接続することにより、本体１１側のパイプ１７とベルト２０側のパイプ２４とが連通して、液体の供給可能状態となる。また、このとき同時に、本体１１側の接続端子１５とベルト２０側の接続端子２５とが電気的に接続して、心拍データの検出可能状態となる。さらに、測定部１０に設けられた押圧部１３を押圧することにより、タンク１２に貯留された液体がパイプ１７及びパイプ２４を介して電極３０に供給されて、人体表面と電極３０との間の電気抵抗を低下させ、電気伝導性が十分に確保された状態となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、心拍測定装置及びその装着方法に関し、特に、運動時に人体の胸部に装着して心拍データを測定する心拍測定装置及びその装着方法に関する。

近年、健康志向の高まりにより、日常的にランニングやウォーキング等の運動を行って健康状態を維持したり、健康状態を意識する人々が増加している。このような人々は、自らの健康状態や運動状態を数値やデータで測定したり、記録することに高い関心を示す傾向にある。例えば、携帯端末や腕時計、歩数計等の種々の測定端末を用いて、歩数や移動距離、脈拍、消費カロリー等を測定したり、記録することにより、自らの健康状態や運動状態を把握している。

このような測定端末の一例として、例えば特許文献１、２には、胸部に装着するベルト型の心拍測定装置が開示されている。この心拍測定装置は、概略、胸部に装着するためのベルトと、ベルトの内面にあって、胸部の皮膚に直接密着するように配置された一対の電極を含むセンサ部と、センサ部により検出される心電位信号に基づいて、心拍数を測定する心拍計又は心拍表示装置と、を備えた構成を有している。なお、特許文献１、２では、センサ部が設けられたベルトと、心拍数を測定する心拍計又は心拍表示装置と、が独立した別個の構成を有しているが、心拍計又は心拍表示装置がベルトに一体的に設けられたものも知られている。

特開昭５９−２２５０３７号公報特開平５−２１２１３６号公報

上述したような心拍測定装置は、運動中の心拍数を測定するために、被測定者の胸部に伸縮性のあるベルトを巻き付けて装着するように構成されている。このとき、ベルトの内面に設けられた電極が胸部に直接密着する状態となるが、人体から心電位信号を正確かつ確実に取得するためには、人体表面と電極との間に十分な電気伝導性が確保されている必要がある。そのため、心拍測定装置を装着する際には、一般に、水等で電極部分を濡らしたり、湿らせた状態で胸部に直接密着させる必要があった。

このような装着方法においては、特に冬場など、気温の低いときには、被測定者が予期せぬ冷たさや違和感を感じることになり、不快な思いをするという問題を有していた。なお、電極部分を濡らす際に、お湯等を用いて被測定者が不快に感じないようにすることも考えられる。この場合、被測定者が心拍測定装置を装着してから実際に運動を始めて、被測定者の発汗作用により電極部分が適度に濡れた状態になるまでの間に、水分が蒸発して乾燥してしまうと、上述したように、人体表面と電極との間の電気伝導性が十分に確保されなくなるため、人体から正確な心電位信号を取得することができないという問題を有していた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、被測定者が不快な思いをすることなく、人体表面と電極との間の電気伝導性を十分に確保して、人体から正確な心電位信号を確実に取得することができる心拍測定装置及びその装着方法を提供することを目的とする。

本発明に係る心拍測定装置の一様態は、人体に接触されて、心電位信号を検出する電極と、前記人体に巻き付けて、前記電極を前記人体に接触させるベルトと、前記ベルトの両端部に設けられたアタッチメントと、前記アタッチメントを介して前記ベルトに接続され、前記電極を介して検出される前記心電位信号に基づいて、心拍データを検出する心拍検出回路を有する測定部と、を備え、前記アタッチメントは、前記電極に電気的に接続された第１の端子と、前記電極まで延在する第１のパイプと、を有し、前記測定部は、前記心拍検出回路に接続された第２の端子と、所定の液体が貯留されたタンクと、前記タンクに接続された第２のパイプと、前記アタッチメントが着脱可能に接続される係合部と、を有し、前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記第１の端子と前記第２の端子とが電気的に接続されて、前記電極により前記心電位信号を検出可能な状態に設定するとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとが接続されて、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給可能な状態に設定する、ことを特徴とする。

本発明に係る心拍測定装置の装着方法の一様態は、人体に接触されて、心電位信号を検出する電極と、前記人体に巻き付けて、前記電極を前記人体に接触させるベルトと、前記ベルトの両端部に設けられたアタッチメントと、前記アタッチメントを介して前記ベルトに接続され、前記電極を介して検出される前記心電位信号に基づいて、心拍データを検出する心拍検出回路を有する測定部と、を備え、前記アタッチメントは、前記電極に電気的に接続された第１の端子と、前記電極まで延在する第１のパイプと、を有し、前記測定部は、前記心拍検出回路に接続された第２の端子と、所定の液体が貯留されたタンクと、前記タンクに接続された第２のパイプと、前記アタッチメントが着脱可能に接続される係合部と、を有し、前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記ベルトを前記人体に巻き付けて、前記電極及び前記測定部を前記人体に接触するように装着し、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続して、前記電極により前記心電位信号を検出可能な状態に設定するとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続して、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給可能な状態に設定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、被測定者が不快な思いをすることなく、人体表面と電極との間の電気伝導性を十分に確保して、人体から正確な心電位信号を確実に取得することができ、健康状態や運動状態を正確に把握することができる。

本発明に係る心拍測定装置の一実施形態を示す概略構成図である。一実施形態に係る心拍測定装置に適用される測定部の一例を示す概略構成図である。一実施形態に係る心拍測定装置に適用されるベルト及び電極の一例を示す概略構成図である。一実施形態に係る測定部に収納される電子回路の一構成例を示す機能ブロック図である。一実施形態に係る心拍測定装置の装着方法（その１）を示す概略図である。一実施形態に係る心拍測定装置の装着方法（その２）を示す概略図である。一実施形態に係る心拍測定装置の装着方法を示す要部断面図である。一実施形態に係る心拍測定装置における液体供給操作を示す概念図である。一実施形態に係る心拍測定装置における液体供給操作を示す要部断面図である。一実施形態に係る心拍測定装置において、心拍データ及び運動状態解析データを伝送する場合の構成例（その１）を示す概念図である。本実施形態に係る心拍測定装置において、心拍データ及び運動状態解析データを伝送する場合の構成例（その２）を示す概念図である。

以下、本発明に係る心拍測定装置及びその装着方法について、実施形態を示して詳しく説明する。
（心拍測定装置）
図１は、本発明に係る心拍測定装置の一実施形態を示す概略構成図である。ここで、図１（ａ）は、本実施形態に係る心拍測定装置を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る心拍測定装置を人体に装着した状態を示す概略図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る心拍測定装置１は、概略、測定部１０と、測定部１０に両端が着脱可能に接続された伸縮性を有するベルト２０と、ベルト２０の内面側（装着時の人体側）に設けられた一対の電極３０と、を有している。そして、心拍測定装置１は、図１（ｂ）に示すように、被測定者１００のウエア１１０の下の胸部に、ベルト２０を巻き付けるような状態で直接装着される。このとき、ベルト２０の内面に設けられた一対の電極３０が、被測定者１００の胸部の適切な位置に直接密着するように、心拍測定装置１の装着位置が調整される。なお、図１（ａ）、（ｂ）においては、図示を省略したが、ベルト２０には、被測定者１００の胸囲に合わせて、その長さを調節するためのアジャスタが設けられているものであってもよい。

以下、各構成について詳しく説明する。
図２は、本実施形態に係る心拍測定装置に適用される測定部の一例を示す概略構成図である。ここで、図２（ａ）は、本実施形態に係る測定部の斜視図であり、図２（ｂ）は、本実施形態に係る測定部の上面図（正面図）であり、図２（ｃ）は、本実施形態に係る測定部の断面図であり、図２（ｄ）は、本実施形態に係る測定部の下面図（背面図）である。なお、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示すIIＣ−IIＣ線（本明細書においては図中に示したローマ数字の「２」に対応する記号として便宜的に「II」を用いる）に沿った断面構造を示す図である。

測定部１０は、例えば図１、図２に示すように、概略、角部に丸みや面取りを施した直方体形状を有する本体１１と、可撓性を有するタンク１２と、タンク１２を押圧するための押圧部１３と、回路基板１４と、接続端子１５と、ベルト２０の両端のアタッチメント２１が係合する係合部１６と、タンク１２と係合部１６とを連通するパイプ１７と、制御弁１８と、が設けられている。

本体１１の対向する側部（図２（ｃ）の左右側面）には、後述するベルト２０の両端に設けられたアタッチメント２１が係合する、凹状の係合部１６が一対設けられている。また、本体１１の内部には、上記タンク１２と、回路基板１４と、接続端子１５と、パイプ１７と、制御弁１８と、が設けられ、本体１１の下面側に設けられた閉止蓋１１ｃにより閉止、収納されている。また、本体１１の上面には、タンク１２に付設された押圧部１３が露出するように開口部１１ｈが設けられている。閉止蓋１１ｃは、例えば熱伝導性の高い材質により形成され、図２（ｃ）に示すように、タンク１２に密着した状態で本体１１に取り付け固定されている。これにより、被測定者１００が心拍測定装置１を胸部に装着することにより、被測定者１００の体温が閉止蓋１１ｃを介して、タンク１２内やパイプ１７内の液体に伝わり、当該液体の温度を体温に近似する温度まで上昇させる（温める）ことができる。

タンク１２は、例えば軟質樹脂部材等により構成され、後述するベルト２０の内面側に設けられた電極３０を濡らすための液体が貯留される。タンク１２は、例えば図２（ｃ）に示すように、側面が蛇腹状に形成された円筒形状を有し、その上面には押圧部１３が設けられ、また、下面側の側面には係合部１６方向に延在する一対のパイプ１７が設けられている。また、タンク１２は、上述したように、被測定者１００が心拍測定装置１を胸部に装着した場合に、被測定者１００の体温により、内部に貯留されている液体の温度が、体温に近似する程度にまで良好に上昇する（温まる）ように、比較的容量を少なく設計することが好ましい。具体的には、後述する液体供給操作において、例えば１回の操作で供給される液体により、ベルト２０に設けられた電極３０を適度に濡らすことができる程度の量に設計される。ここで、タンク１２に貯留される液体は、詳しくは後述するが、電極３０が当該液体により濡れた状態、又は、湿った状態で、電極３０と人体の胸部との間で十分な電気伝導性を確保することができるように調整された液体が適用される。具体的には、塩素を含む水道水や、ナトリウム等の所定の濃度の電解質を含む電解液を適用することができる。また、当該液体は、被測定者１００が容易に入手することができる液体であることが好ましい。

押圧部１３は、図２（ｃ）に示すように、上記タンク１２の上面に設けられ、その一部が測定部１０の本体１１上面に設けられた開口部１１ｈから露出するように構成されている。これにより、被測定者１００が心拍測定装置１を胸部に装着した状態で、本体１１の上面に露出した押圧部１３を押圧することにより、タンク１２に外部から圧力が加わり、内部に貯留された液体がパイプ１７を介して押し出される。

回路基板１４は、少なくとも、後述するベルト２０に設けられた一対の電極３０により取得された電位の変動パターンである心電位信号に基づいて、被測定者１００の心拍数等の心拍を検出して心拍データとして保存し、また、所定の通信方式を用いて、この心拍データを外部機器に伝送する電子回路が設けられている。なお、測定部１０に収納される電子回路の構成及び機能については、詳しく後述する。

接続端子１５は、上記の回路基板１４に設けられた電子回路に電気的に接続され、本体１１に設けられた凹状の係合部１６内にその一部が露出するように設けられている。また、係合部１６は、詳しくは後述するが、ベルト２０の両端に設けられたアタッチメント２１が着脱可能なように接続される構成を有し、これにより、測定部１０に対してベルト２０が任意に取り付け、又は、取り外しされる。また、凹状の係合部１６の内部には上記接続端子１５が露出するとともに、タンク１２に連通するパイプ１７及び制御弁１８が露出するように設けられている。そして、係合部１６にベルト２０のアタッチメント２１が係合されることにより、回路基板１４が、上記接続端子１５を介してベルト２０に設けられた電極３０に電気的に接続されるとともに、タンク１２に貯留された液体を、パイプ１７及び制御弁１８を介してベルト２０に設けられた電極３０に供給可能な状態に設定される。なお、心拍測定装置１の装着方法については、詳しく後述する。

パイプ１７は、一端側が上記タンク１２の下面側の側面に接続され、他端側が上記係合部１６内に到達するように設けられ、タンク１２と係合部１６とが連通するように形成されている。また、制御弁１８は、パイプ１７の他端側であって、係合部１６内に露出するように設けられている。ここで、制御弁１８は、上記ベルト２０のアタッチメント２１が係合部１６に係合された状態でのみ弁が開いて開放状態となり、アタッチメント２１が係合部１６に係合されていない状態では弁が閉じて閉止状態を継続する。これにより、ベルト２０が測定部１０の本体１１に接続された状態、すなわち、心拍測定装置１が被測定者１００の胸部に装着された状態でのみタンク１２内の液体がパイプ１７を介して、ベルト２０に供給される。また、ベルト２０が測定部１０の本体１１に接続されていない状態では、制御弁１８が閉じているので、タンク１２内に貯留された液体が外部に漏出することはない。

図３は、本実施形態に係る心拍測定装置に適用されるベルト及び電極の一例を示す概略構成図である。ここで、図３（ａ）は、本実施形態に係るベルトの要部構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係るベルトの要部構成を示す上面（外面）図であり、図３（ｃ）は、本実施形態に係るベルトの要部構成を示す断面図であり、図３（ｄ）は、本実施形態に係るベルトの要部構成を示す下面（内面）図である。なお、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すIIIＣ−IIIＣ線（本明細書においては図中に示したローマ数字の「３」に対応する記号として便宜的に「III」を用いる）に沿った断面構造を示す図である。また、図３においては、図示の都合上、ベルトの一端側のみを示すが、他端側についても同等の構成を有している。

ベルト２０は、伸縮性を有する絶縁性の素材を有し、例えば図３に示すように、その両端（図では一端側のみ示す）に、各々、上記測定部１０に接続するためのアタッチメント２１と、当該アタッチメント２１の近傍に配置された電極３０と、が設けられている。

アタッチメント２１は、例えば樹脂部材等により構成され、ベルトの長手方向（延在方向；図面左方向）に突出する係止爪２２と、接続突部２３と、を有している。係止爪２２は、可撓性を有する形状を有し、ベルト２０の幅方向の側部（図３（ｂ）の上辺及び下辺）に沿って、略平行に突出するように一対設けられている。係止爪２２は、測定部１０にベルト２０を接続する際には、その先端部分を撓ませた状態で凹状の係合部１６に押し込まれ、当該先端部分が元に戻ろうとする復帰力により係合部１６に係止固定される。一方、測定部１０からベルト２０を取り外す際には、係止爪２２の先端部分を撓ませて係合部１６への係止を解除した状態で係合部１６からアタッチメント２１が引き抜かれる。

また、接続突部２３は、例えばアタッチメント２１の一対の係止爪２２間の領域に、当該係止爪２２と略平行な方向に突出し、電極３０に液体を供給するパイプ２４と、電極３０に電気的に接続された接続端子２５と、が設けられている。パイプ２４は、例えば軟質樹脂部材等により構成され、アタッチメント２１の接続突部２３の先端から電極３０の略中央付近まで延在するように設けられている。パイプ２４は、アタッチメント２１が係合部１６に係合された状態で、その先端部分が上記制御弁１８を押し広げて開放状態とするとともに、本体１１側のパイプ１７に接続されて連通する。このとき、パイプ１７とパイプ２４とは、制御弁１８を介して相互に密着して接続され、タンク１２からパイプ１７及びパイプ２４を介して液体が供給された場合であっても、当該接続部分から液体が外部に漏出することはない。

また、接続端子２５は、アタッチメント２１の接続突部２３の先端から電極３０方向に延在するように設けられ、後述する電極３０の一部である電極延在部３１に電気的に接続されている。接続端子２５は、アタッチメント２１が係合部１６に係合された状態で、係合部１６内に露出する上記接続端子１５に接触し、相互に電気的に接続される。

電極３０は、例えば導電性の織布やゴム、樹脂部材等を有し、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、絶縁性のベルト２０に内装されているとともに、被測定者１００の胸部の適切な位置に電極３０が露出するように構成されている。ここで、本実施形態においては、電極３０が被測定者１００の胸部に良好に密着するように、例えば図３（ｃ）に示すように、電極３０がベルト２０の内面側（図面下面側）の表面から胸部方向（図面下方向）に突出するように設けられている。これにより、電極３０は、周囲との短絡が防止されるとともに、被測定者１００の胸部に良好に密着する。なお、電極３０として、導電性のゴムや樹脂部材等を適用する場合には、本体１１のタンク１２から供給される液体が、電極３０と人体表面との間に流れ込むように、例えば微細な孔を設けた構成を有していることが好ましい。

また、ベルト２０に内装された電極３０は、その一部である電極延在部３１がベルト２０の端部方向（図面左方向）に延在し、アタッチメント２１の接続端子２５に電気的に接続されている。これにより、アタッチメント２１が係合部１６に係合された状態では、アタッチメント２１の接続端子２５と、本体１１の係合部１６内に露出した接続端子１５と、が電気的に接続されるので、ベルト２０の内面に露出する一対の電極３０は、接続端子２５及び接続端子１５を介して、本体１１内に収納された回路基板１４に電気的に接続される。

図４は、本実施形態に係る測定部に収納される電子回路の一構成例を示す機能ブロック図である。
測定部１０は、例えば図４に示すように、心拍検出回路１０１と、電源スイッチ１０２と、メモリ１０３と、通信回路１０４と、動作電源１０５と、中央演算装置（以下、ＣＰＵと記す）１０６と、ジャイロセンサ（角速度センサ）１０７と、加速度センサ１０８と、を備えている。

心拍検出回路１０１は、本体１１に設けられた接続端子１５、ベルト２０のアタッチメント２１に設けられた接続端子２５を介して、一対の電極３０に電気的に接続されている。心拍検出回路１０１は、被測定者１００の胸部に密着するように配置された一対の電極３０から、接続端子１５、２４を介して受信された電位の変動パターンである心電位信号から心拍数等の心拍を検出する。検出された心拍データは、メモリ１０３の所定の領域に保存される。

ジャイロセンサ１０７は、被測定者１００の運動中の動作方向の変化（角速度）を計測する。また、加速度センサ１０８は、被測定者１００の運動中の動作速度の変化の割合（加速度）を計測する。これらのセンサ１０７、１０８により計測された運動状態解析データは、上記の心拍検出回路１０１により検出された心拍データと関連付けられて、メモリ１０３の所定の領域に保存される。

電源スイッチ１０２は、動作電源１０５から供給される電源電圧を各構成に供給、又は、供給を遮断して、測定部１０の電源のオン、オフを制御する。本実施形態においては、図示を省略したが、電源スイッチ１０２として、例えば本体１１の上面や側部（外面）に設けたスライドスイッチやプッシュスイッチを適用することができる。また、電源スイッチ１０２の他の形態として、例えば、本体１１にベルト２０のアタッチメント２１を接続することにより（すなわち、心拍測定装置１を装着することにより）、電源がオンし、当該アタッチメント２１を本体１１から取り外すことにより、電源がオフするものであってもよい。さらに、電源スイッチ１０２の他の形態としては、例えば、本体１１に設けられた押圧部１３を押圧することにより、タンク１２から電極３０へ液体を供給すると同時に、又は、液体の供給開始後、適当な時間が経過した後（例えば数秒後）に電源がオンし、押圧部１３とは別に本体１１に設けられたオフスイッチを操作することにより、電源がオフするように構成されているものであってもよい。

メモリ１０３は、主に、心拍検出回路１０１により検出された心拍データや、ジャイロセンサ１０７及び加速度センサ１０８により計測された運動状態解析データを保存する不揮発性メモリを有する。また、メモリ１０３は、心拍検出回路１０１やジャイロセンサ１０７、加速度センサ１０８、メモリ１０３、通信回路１０４における各種機能を実行するためのプログラム（ソフトウェア）が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory；読み出し専用メモリ）を含むものであってもよい。ＣＰＵ１０６は、これらのプログラムに従って処理を実行することにより、心拍検出回路１０１やジャイロセンサ１０７、加速度センサ１０８、メモリ１０３、通信回路１０４の各種機能が実現される。なお、これらのプログラムは予めＣＰＵ１０６に組み込まれているものであってもよい。また、メモリ１０３を構成する不揮発性メモリ部分は、メモリカード等のリムーバブル記憶媒体を有し、測定部１０に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。

通信回路１０４は、心拍検出回路１０１により検出された心拍データや、ジャイロセンサ１０７及び加速度センサ１０８により計測された運動状態解析データを直接、あるいは、メモリ１０３に保存された心拍データや運動状態解析データを、測定部１０の外部に設けられた表示装置や分析装置等の外部機器に伝送する際のインターフェースとして機能する。ここで、通信回路１０４を介して外部機器に心拍データや運動状態解析データを伝送する手法としては、例えば各種の無線通信方式や赤外線通信方式、通信ケーブルを介した有線による通信方式等を適用することができる。なお、詳しくは後述するが、測定部１０から心拍データや運動状態解析データが伝送される表示装置や分析装置等の外部機器としては、例えば心拍測定装置専用の受信端末のほか、心拍データや運動状態解析データの解析用のソフトウェアが組み込まれた汎用の携帯電話機やマルチメディア機器、パーソナルコンピュータ等を適用することができる。

（心拍測定装置の装着方法）
次に、本実施形態に係る心拍測定装置の装着方法について説明する。
図５、図６は、本実施形態に係る心拍測定装置の装着方法を示す概略図である。図５は、本実施形態に係る測定部へのベルトの接続前の状態を示す詳細図であり、図５（ａ）は、上面図であり、図５（ｂ）は、断面図であり、図５（ｃ）は、下面図である。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶＢ−ＶＢ線（本明細書においては図中に示したローマ数字の「５」に対応する記号として便宜的に「Ｖ」を用いる）に沿った断面構造を示す図である。また、図６は、本実施形態に係る測定部へのベルトの接続後の状態を示す詳細図であり、図６（ａ）は、上面図であり、図６（ｂ）は、断面図であり、図６（ｃ）は、下面図である。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すVIＢ−VIＢ線（本明細書においては図中に示したローマ数字の「６」に対応する記号として便宜的に「VI」を用いる）に沿った断面構造を示す図である。また、図７は、本実施形態に係る心拍測定装置の装着方法を示す要部断面図である。図７（ａ）は、測定部へのベルトの接続前における要部断面図であり、図７（ｂ）は、測定部へのベルトの接続後の状態を示す要部断面図である。図８は、本実施形態に係る心拍測定装置における液体供給操作を示す概念図である。図９は、本実施形態に係る心拍測定装置における液体供給操作を示す要部断面図である。

上述したような構成を有する心拍測定装置１の装着方法は、概略、装着操作と、液体供給操作と、電源オン操作と、の一連の手順により実行される。まず、装着操作においては、図５、図６に示すように、測定部１０の係合部１６に、ベルト２０のアタッチメント２１が係合されることにより、測定部１０とベルト２０とが物理的に接続される。これにより、図１に示したように、被測定者１００のウエア１１０の下の胸部に、ベルト２０が巻き付けられて、測定部１０及び一対の電極３０が胸部の適切な位置に直接密着した状態で、心拍測定装置１が装着される。

この装着操作においては、具体的には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、アタッチメント２１の係止爪２２が係合部１６に係止されて固定される。また、このとき、アタッチメント２１の接続突部２３に設けられたパイプ２４の先端部分により、係合部１６内に露出する制御弁１８の弁１８ｖが押し広げられて開放状態に設定される。そして、本体１１側のパイプ１７とアタッチメント２１側のパイプ２４とが制御弁１８を介して密着して接続され、相互に連通した状態に設定される。また、このとき同時に、アタッチメント２１の接続突部２３に設けられた接続端子２５が、係合部１６内に露出する接続端子１５に電気的に接続される。

さらに、測定部１０が被測定者１００の胸部に密着した状態で、心拍測定装置１が装着されることにより、測定部１０の本体１１の閉止蓋１１ｃを介して、被測定者１００の体温がタンク１２やパイプ１７、２４内の液体に伝わり、液体の温度を体温近傍まで上昇させる。

次いで、液体供給操作においては、図８に示すように、測定部１０の本体１１に設けられた押圧部１３を被測定者１００がウエア１１０の上から押圧する（図中矢印参照）。これにより、本体１１のタンク１２内に貯留された液体の圧力が上昇し、図９に示すように、上記装着操作により相互に接続されたパイプ１７、２４を介して、ベルト２０の電極３０方向に液体が供給される（図中矢印参照）。なお、図９においては、図示の都合上、ベルトの一端側のみを示したが、他端側の電極３０についても同時に、タンク１２からパイプ１７、２４を介して液体が供給される。そして、電極３０に到達した液体は、導電性の織布やゴム、樹脂部材等からなる電極３０に浸透して、少なくとも被測定者１００の胸部に直接密着する電極３０の表面が適度に濡れた状態（又は湿った状態）となる。これにより、被測定者１００の胸部と電極３０との間の電気抵抗を低下させて、電気伝導性が十分に確保された状態になる。また、このとき、タンク１２から電極３０に供給される液体は、上記装着操作により被測定者１００の体温で適度に温められているため、電極３０に液体が浸透して被測定者１００の胸部表面に到達した場合であっても、被測定者１００が液体の冷たさや違和感を感じることを低減又は抑制することができる。

次いで、電源オン操作においては、被測定者１００が、例えば測定部１０の本体１１外面に設けられた電源スイッチ（図示を省略）を操作することにより、測定部１０の電源が投入（オン状態に設定）され、被測定者１００の心拍データの検出や、運動状態解析データの測定が開始される。すなわち、ベルト２０の内面側（装着時の人体側）に設けられ、被測定者１００の胸部に密着した一対の電極３０により検出された心電位信号に基づいて、回路基板１４に設けられた心拍検出回路１０１により心拍が検出されて、メモリ１０３に心拍データとして保存される。また、このとき同時に、ジャイロセンサ１０７及び加速度センサ１０８により計測された運動状態解析データが上記心拍データに関連付けられてメモリ１０３に保存される。

このように、本実施形態に係る心拍測定装置１の装着方法においては、測定部１０にベルト２０を接続することにより、本体１１側のパイプ１７とベルト２０側のパイプ２４とが連通して、液体の供給可能状態となる。また、このとき同時に、本体１１側の接続端子１５とベルト２０側の接続端子２５とが電気的に接続して、心拍データの検出可能状態となる。さらに、測定部１０に設けられた押圧部１３を押圧することにより、タンク１２に貯留された液体がパイプ１７及びパイプ２４を介して電極３０に供給されて、人体表面と電極３０との間の電気抵抗を低下させ、電気伝導性が十分に確保された状態となる。

したがって、本実施形態によれば、ベルト２０を胸部に巻き付けて心拍測定装置１を装着し、測定部１０の本体１１に設けられた押圧部１３を押圧する簡易な操作により、ベルト２０に設けられた電極３０を適度に濡らして、人体表面と電極３０との間の電気抵抗を低下させ、十分な電気伝導性を確保することができる。これにより、本実施形態によれば、被測定者の運動中の心電位信号を正確かつ確実に取得することができ、健康状態や運動状態を正確に把握することができる。なお、一般に運動中に限らず、人体の表面からは汗や水蒸気等が放出されるため、これらの水分により電極３０と被測定者１００の胸部との間の電気抵抗を低下させて、十分な電気伝導性を確保することができるので、本体１１の押圧部１３を押圧して電極３０に液体を供給して濡らす操作は、運動の開始前に一度だけ行えばよい。

また、本実施形態によれば、測定部１０の本体１１が胸部に密着した状態で心拍測定装置１が装着されるので、タンク１２内の液体が被測定者の体温により温められる。したがって、タンク１２から液体を電極３０に供給して濡らした場合であっても、被測定者が冷たさ等の不快感や違和感を感じることを低減又は抑制することができる。

（適用例）
上述した実施形態に示した心拍測定装置１は、検出された心拍データを、測定部１０の外部に設けられた機器により、表示、分析、保存等ができるように構成されているものであってもよい。

図１０は、本実施形態に係る心拍測定装置において、心拍データ及び運動状態解析データを無線方式により伝送する場合の構成例を示す概念図であり、図１１は、本実施形態に係る心拍測定装置において、心拍データ及び運動状態解析データをメモリカードにより伝送する場合の構成例を示す概念図である。

図１０に示す構成例においては、本実施形態に係る心拍測定装置１を装着した被測定者１００が身に付けている腕時計型やリストバンド型の専用受信端末１２０、あるいは、被測定者１００が携帯している携帯電話機やスマートフォン、マルチメディアプレーヤ等の汎用の携帯端末１３０に、測定部１０の心拍検出回路１０１により検出された心拍データや、ジャイロセンサ１０７及び加速度センサ１０８により計測された運動状態解析データ、あるいは、メモリ１０３に保存された心拍データや運動状態解析データが、通信回路１０４により所定の無線通信方式を用いて伝送される。

これによれば、運動中に取得された心拍データや運動状態解析データがリアルタイムで、あるいは、運動後すぐに専用受信端末１２０や携帯端末１３０に伝送されて、表示部に現在の心拍データや運動状態解析データ、あるいは、これらのデータに基づく分析データ等を表示することができる。なお、汎用の携帯端末１３０を利用して心拍データや運動状態解析データ、あるいは、分析データ等を表示する場合には、当該携帯端末１３０に予め心拍データや運動状態解析データの解析用のソフトウェア等が組み込まれている必要がある。

また、図１１に示す構成例においては、本実施形態に係る心拍測定装置１の測定部１０に設けられるメモリ１０３において、心拍データや運動状態解析データを保存する不揮発性メモリとして、メモリカード等のリムーバブル記憶媒体２００を適用し、当該リムーバブル記憶媒体２００を測定部１０から抜き取って、パーソナルコンピュータ１４０、あるいは、携帯電話機やスマートフォン、マルチメディアプレーヤ等の汎用の携帯端末１５０で読み込むことにより、心拍データや運動状態解析データが伝送される（取り込まれる）。

これによれば、専用の表示装置や解析装置を必要とすることなく、広く普及している汎用のパーソナルコンピュータ１４０や携帯端末１５０を利用して、心拍データや運動状態解析データ、あるいは、分析データ等を表示することができる。また、電力消費量の大きい通信回路を使用しない、もしくは、通信回路を必要としないので、電池寿命を大幅に長くすることができる。なお、この場合においても、パーソナルコンピュータ１４０や携帯端末１５０には、予め心拍データや運動状態解析データの解析用のソフトウェア等が組み込まれている必要がある。

なお、上述した実施形態においては、測定部１０の本体１１に凹状の係合部１６が設けられ、ベルト２０の両端部のアタッチメント２１に係止爪２２及び接続突部２３が突出するように設けられた構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態は、測定部１０の本体１１に係止爪及び接続突部が突出するように設けられ、ベルト２０の両端部のアタッチメント２１に凹状の係合部が設けられた構成を適用するものであってもよい。また、測定部１０にベルト２０を接続する際に用いる係止構造についても、上述した実施形態に示した係止爪や係合部を用いた構成に限定されるものではなく、他の係止構造を適用するものであってもよい。

また、上述した実施形態においては、測定部１０の本体１１に設けられたタンク１２として、側面が蛇腹状に形成された円筒形状の構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、球形やドーム形等の他の形状を有するものであってもよく、また、タンク１２の内部に液体を保持するスポンジ状の部材が収納されているものであってもよい。

また、上述した実施形態においては、測定部１０の本体１１に設けられたタンク１２への液体の補給方法について、特に示さなかったが、アタッチメント２１に設けられた接続突部２３と同等の先端形状を有するスポイト等を用いて、係合部１６内の制御弁１８の弁１８ｖを押し広げるように係合させて、パイプ１７を介してタンク１２内に液体を補給するものであってもよい。

また、上述した実施形態においては、心電位信号検出用の電極として、ベルト２０の内面側（装着時の胸部側）に設けられた一対の電極３０を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明に係る電極３０は、ベルト２０の内面側で被測定者１００の胸部の適切な位置に密着するように設けられていればよく、電極３０の数は１つでもよく３つ以上でもよく、電極３０の数は任意でよい。

また、上述した実施形態においては、測定部１０の構成として、心拍データを取得するための心拍検出回路１０１に加え、運動状態解析データを取得するためのジャイロセンサ１０７や加速度センサ１０８を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）センサ等、運動状態を解析するために有効な他のセンサを備えるものであってもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記）
請求項１に記載の発明は、
人体に接触されて、心電位信号を検出する電極と、
前記人体に巻き付けて、前記電極を前記人体に接触させるベルトと、
前記ベルトの両端部に設けられたアタッチメントと、
前記アタッチメントを介して前記ベルトに接続され、前記電極を介して検出される前記心電位信号に基づいて、心拍データを検出する心拍検出回路を有する測定部と、
を備え、
前記アタッチメントは、前記電極に電気的に接続された第１の端子と、前記電極まで延在する第１のパイプと、を有し、
前記測定部は、前記心拍検出回路に接続された第２の端子と、所定の液体が貯留されたタンクと、前記タンクに接続された第２のパイプと、前記アタッチメントが着脱可能に接続される係合部と、を有し、
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記第１の端子と前記第２の端子とが電気的に接続されて、前記電極により前記心電位信号を検出可能な状態に設定するとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとが接続されて、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給可能な状態に設定する、
ことを特徴とする心拍測定装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記測定部は、前記タンクに圧力を印加する圧力印加部を有し、前記タンクに圧力を印加することにより、前記第１のパイプ及び前記第２のパイプを介して、前記タンク内の前記液体が前記電極に供給されることを特徴とする請求項１記載の心拍測定装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記アタッチメントは、凸部形状を有し、前記測定部の前記係合部は、凹部形状を有し、
前記アタッチメントを、前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記係合部内で、前記第１の端子と前記第２の端子とが電気的に接続されるとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとが接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の心拍測定装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記測定部は、前記タンク内の前記液体の供給を制御する制御弁を有し、前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記制御弁が開放されて、前記第１のパイプと前記第２のパイプとが接続されて、前記タンク内の前記液体が前記電極に供給され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心拍測定装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記測定部は、前記人体の動作方向の変化を計測する角速度センサと、前記人体の動作速度の変化の割合を計測する加速度センサと、を有し、前記角速度センサ及び前記加速度センサにより前記人体の運動解析データを計測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心拍測定装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記液体は、前記測定部の前記係合部から、前記制御弁を開放することにより、前記タンクに接続された前記第２のパイプを介して前記タンク内に供給されることを特徴とする請求項４又は５記載の心拍測定装置である。

請求項７に記載の発明は、
人体に接触されて、心電位信号を検出する電極と、
前記人体に巻き付けて、前記電極を前記人体に接触させるベルトと、
前記ベルトの両端部に設けられたアタッチメントと、
前記アタッチメントを介して前記ベルトに接続され、前記電極を介して検出される前記心電位信号に基づいて、心拍データを検出する心拍検出回路を有する測定部と、
を備え、
前記アタッチメントは、前記電極に電気的に接続された第１の端子と、前記電極まで延在する第１のパイプと、を有し、
前記測定部は、前記心拍検出回路に接続された第２の端子と、所定の液体が貯留されたタンクと、前記タンクに接続された第２のパイプと、前記アタッチメントが着脱可能に接続される係合部と、を有し、
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記ベルトを前記人体に巻き付けて、前記電極及び前記測定部を前記人体に接触するように装着し、
前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続して、前記電極により前記心電位信号を検出可能な状態に設定するとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続して、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給可能な状態に設定する、
ことを特徴とする心拍測定装置の装着方法である。

請求項８に記載の発明は、
前記タンクに圧力を印加することにより、前記第１のパイプ及び前記第２のパイプを介して、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給することを特徴とする請求項７記載の心拍測定装置の装着方法である。

請求項９に記載の発明は、
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記タンク内の前記液体の供給を制御する制御弁を開放して、前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続して、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給することを特徴とする請求項７又は８記載の心拍測定装置の装着方法である。

請求項１０に記載の発明は、
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続して、前記測定部を前記人体に接触するように装着することにより、前記人体の体温により前記タンク内の前記液体の温度を上昇させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の心拍測定装置の装着方法である。

１心拍測定装置
１０測定部
１１本体
１２タンク
１３押圧部
１４回路基板
１５接続端子（第２の端子）
１６係合部
１７パイプ（第２のパイプ）
１８制御弁
２０ベルト
２１アタッチメント
２２係止爪
２３接続突部
２４パイプ（第１のパイプ）
２５接続端子（第１の端子）
３０電極
１００被測定者
１０１心拍検出回路
１０７ジャイロセンサ（角速度センサ）
１０８加速度センサ
１１０ウエア

Claims

人体に接触されて、心電位信号を検出する電極と、
前記人体に巻き付けて、前記電極を前記人体に接触させるベルトと、
前記ベルトの両端部に設けられたアタッチメントと、
前記アタッチメントを介して前記ベルトに接続され、前記電極を介して検出される前記心電位信号に基づいて、心拍データを検出する心拍検出回路を有する測定部と、
を備え、
前記アタッチメントは、前記電極に電気的に接続された第１の端子と、前記電極まで延在する第１のパイプと、を有し、
前記測定部は、前記心拍検出回路に接続された第２の端子と、所定の液体が貯留されたタンクと、前記タンクに接続された第２のパイプと、前記アタッチメントが着脱可能に接続される係合部と、を有し、
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記第１の端子と前記第２の端子とが電気的に接続されて、前記電極により前記心電位信号を検出可能な状態に設定するとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとが接続されて、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給可能な状態に設定する、
ことを特徴とする心拍測定装置。
前記測定部は、前記タンクに圧力を印加する圧力印加部を有し、前記タンクに圧力を印加することにより、前記第１のパイプ及び前記第２のパイプを介して、前記タンク内の前記液体が前記電極に供給されることを特徴とする請求項１記載の心拍測定装置。
前記アタッチメントは、凸部形状を有し、前記測定部の前記係合部は、凹部形状を有し、
前記アタッチメントを、前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記係合部内で、前記第１の端子と前記第２の端子とが電気的に接続されるとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとが接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の心拍測定装置。
前記測定部は、前記タンク内の前記液体の供給を制御する制御弁を有し、前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記制御弁が開放されて、前記第１のパイプと前記第２のパイプとが接続されて、前記タンク内の前記液体が前記電極に供給され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心拍測定装置。
前記測定部は、前記人体の動作方向の変化を計測する角速度センサと、前記人体の動作速度の変化の割合を計測する加速度センサと、を有し、前記角速度センサ及び前記加速度センサにより前記人体の運動解析データを計測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心拍測定装置。
前記液体は、前記測定部の前記係合部から、前記制御弁を開放することにより、前記タンクに接続された前記第２のパイプを介して前記タンク内に供給されることを特徴とする請求項４又は５記載の心拍測定装置。
人体に接触されて、心電位信号を検出する電極と、
前記人体に巻き付けて、前記電極を前記人体に接触させるベルトと、
前記ベルトの両端部に設けられたアタッチメントと、
前記アタッチメントを介して前記ベルトに接続され、前記電極を介して検出される前記心電位信号に基づいて、心拍データを検出する心拍検出回路を有する測定部と、
を備え、
前記アタッチメントは、前記電極に電気的に接続された第１の端子と、前記電極まで延在する第１のパイプと、を有し、
前記測定部は、前記心拍検出回路に接続された第２の端子と、所定の液体が貯留されたタンクと、前記タンクに接続された第２のパイプと、前記アタッチメントが着脱可能に接続される係合部と、を有し、
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記ベルトを前記人体に巻き付けて、前記電極及び前記測定部を前記人体に接触するように装着し、
前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続して、前記電極により前記心電位信号を検出可能な状態に設定するとともに、前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続して、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給可能な状態に設定する、
ことを特徴とする心拍測定装置の装着方法。
前記タンクに圧力を印加することにより、前記第１のパイプ及び前記第２のパイプを介して、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給することを特徴とする請求項７記載の心拍測定装置の装着方法。
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続することにより、前記タンク内の前記液体の供給を制御する制御弁を開放して、前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続して、前記タンク内の前記液体を前記電極に供給することを特徴とする請求項７又は８記載の心拍測定装置の装着方法。
前記アタッチメントを前記測定部の前記係合部に接続して、前記測定部を前記人体に接触するように装着することにより、前記人体の体温により前記タンク内の前記液体の温度を上昇させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の心拍測定装置の装着方法。