JP2803745B2 - 脈拍検出機能付携帯電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明はジョギングウォッチ等の脈拍機能付携帯電
子機器に関する。 ［従来技術およびその問題点］ 従来、脈拍計付ジョギングウォッチとしては、胸部に
脈拍センサーを設け、走行中、脈拍計測値が予め設定し
た値よりも大きくなるとアラーム音を発生するようにし
たものが開発され、実用化されている。しかしこの種の
ものは脈拍の計測値がある一定値（設定値）を越えた時
にアラーム音を発生するだけで、その際、走行中にどの
ように対処するかの目安までも与えるものではない。 ところで、高齢化社会へ向けて体力維持のためのスポ
ーツとしてジョギングが流行しているが、その際、高齢
者は走り方に充分注意が必要であり、適正さを欠けると
体に異常をきたす。そのため、体力向上のための効率的
な運動の目安としてある脈拍値の範囲内でジョギングす
るのが良いとされている。 ［発明の目的］ この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、ジョギング中における使用者の
脈拍数のわずかな変動があっても一定のピッチのペース
音を報知して、使用者が予め設定したピッチのペース音
を目標に走行するとともに、ゆとりをもった自然体でか
つ安定した状態でジョギングすることができる人間工学
的に優れた電子機器を提供しようとするものである。 ［発明の要点］ この発明は上述した目的を達成するために、予め設定
されているペース数に従ってペース音を報知し、入力さ
れた任意の幅のある脈拍数の最高脈拍数と最小脈拍数と
を記憶し、検出された脈拍数がこの任意の幅の脈拍数の
範囲から外れない限り、設定されたペース数を保持し、
検出された脈拍数がこの任意の幅の脈拍数の範囲から外
れたときは、設定されたペース数を変更させるようにし
た点を要旨とするものである。 ［実施例］ 以下、この発明を図面に示す一実施例に基づいて具体
的に説明する。 実施例の構成 第２図はこの発明を適用した脈拍計付ジョギングウォ
ッチの外観平面図である。 この第２図、第１図及び第８図に示されているよう
に、この実施例に係る脈拍計付ジョギングウォッチは、
ペース数を記憶するためのペース数記憶手段を構成する
RAM16内のP1レジスタと、このP1レジスタに記憶されて
いるペース数に従ってペース音を報知するための報知手
段を構成する報音部22と、脈拍数を検出するための脈拍
検出手段を構成する脈拍検出センサー７と、任意の幅の
ある脈拍数の最高脈拍数と最小脈拍数とを入力する脈拍
数入力手段を構成するスイッチSA、SBと、このスイッチ
SA、SBから入力された任意の幅のある脈拍数の予め定め
られた最高脈拍数及び最小脈拍数を記憶するための脈拍
数記憶手段を構成するRAM16内のＡレジスタおよびＢレ
ジスタと、予め定められた時間毎に脈拍検出センサー７
で検出された脈拍数がＡレジスタに記憶されている最高
脈拍数を超えたか否かを判別するための第１の判別手段
を構成するROM14、命令デコーダ15、演算部17、アドレ
ス制御部19等；第８図のステップT42と、予め定められ
た時間毎に脈拍検出センサー７で検出された脈拍数がＢ
レジスタに記憶されている最小脈拍数未満となったか否
かを判別するための第２の判別手段を構成するROM14、
命令デコーダ15、演算部17、アドレス制御部19等；第８
図のステップT43と、演算部17等の判別の結果、脈拍検
出センサー７で検出された脈拍数が最高脈拍数を超えた
と判別したときは、P1レジスタに記憶されているペース
数を、予め定められた数分減少したペース数に変更して
記憶する一方で、演算部17等の判別の結果、脈拍検出セ
ンサー７で検出された脈拍数が最小脈拍数未満となった
と判別したときは、P1レジスタに記憶されているペース
数を、予め定められた数分増加したペース数に変更して
記憶するための変更記憶制御手段を構成するROM14、命
令デコーダ15、演算部17、アドレス制御部19等；第８図
のステップT46、T49とを具備している。 以下、この実施例の構成を詳細に説明する。 第２図に示すように、時計ケースの上面部には表示部
１が設けられている。表示部１はセグメント電極構造の
液相表示素子によって構成され、第３図に示すように、
上中下の表示部に夫々分けられている。上段表示部２は
時、分、秒、1/100秒をデジタル表示するデジタル表示
体2Aと、印刷形成されたモード名、即ち時計モード名
「時計」、ジョギングモード名「JOG」、予め設定され
る最高、最小脈拍セットモード名「PULSE」に夫々対応
して設けられたモード支持体2B等を有している。また、
中段表示部３は上段表示部２の表示時間がスピリット時
間であることを明示する「SPLITΔ」表示体3Aと、下段
表示部４の表示内容がジョギングのペース（歩数／分）
であることを明示するSTEP/MIN表示体3Bを有している。
また、下段表示部４は時、分、秒、1/100秒をデジタル
表示可能な表示体4A等を有している。 また、時計ケースの上面および両側部にはプッシュボ
タン式の各種のスイッチSA、SB、S1、S2、S3が配設され
ている。これらスイッチは第４図に示す如く機能する。
即ち、スイッチS3は、基本時計モード、ジョギングモー
ド、タイマーモード、アラームモード、基本時計モード
……にサイクリックに順次切替る為のモード切替スイッ
チとして機能する。またスイッチS2は例えばジョギング
モードでスイッチS2が操作されると、ジョギングのペー
ス数あるいは最高、最小脈拍数のセットモードに切替る
セットモード切替スイッチとして機能し、またこのセッ
トモードにおいてスイッチS2が操作されるとセットモー
ドを解除して元のジョギングモードに復帰させる。その
他、基本時計モードにおいてスイッチS2が操作されると
時刻修正モード、あるいはアラームモードにおいてスイ
ッチS2が操作されるとアラーム設定モードに切替る。し
かして、ペース数あるいは最高、最小脈拍数セットモー
ドにおいて、スイッチS1が操作されるとその操作回数に
応じたペース数（歩数／分）が設定され、また、スイッ
チSAが操作されると最高脈拍数、スイッチSBが操作され
ると最小脈拍数がその操作回数に応じて設定される。ま
た、ジョギングモードにおいてスイッチSAはジョギング
のスタート／ストップスイッチとして機能し、またスイ
ッチSBはスプリット／リセットスイッチとして機能す
る。 また、時計ケースの一側部には指サック５がコード６
を介して着脱自在に接続されている。この指サック５の
内部には脈拍検出センサー７が設けられている。このセ
ンサー７はLED等の発光素子とフォトトランジスタ等の
受光素子を用いて発光素子の光を指に照射させ、その反
射光が受光素子に入射することにより血液の脈拍に伴な
う血量変化を受光量の変化として検出するもので、これ
によって得られた光電脈波に基づいて脈拍数が測定され
る。 次に、このジョギングウォッチの回路構成を第１図に
基づいて説明する。この電子腕時計は８ビット並列処理
のマイクロプログラム制御方式で動作するものである。
発振器11から常時出力される32.768KHzのクロック信号
は、分周回路12で分周され、タイミング信号発生回路13
に与えられる。このタイミング信号発生回路13は各種の
タイミング信号をROM（リードオンリメモリ）14等に供
給する。 ROM14はこの電子腕時計の全ての動作を制御するマイ
クロプログラムを記憶し、マイクロ命令OP、DO、NAを並
列的に出力する。ここでマイクロ命令OPは命令デコーダ
15に入力され、この命令デコーダ15はこれを解読してRA
M（ランダムアクセスメモリ）16のR/W入力端子にデータ
の読み込み、書き込み指令として与え、また、演算部17
のＳ入力端子に演算命令として与え、更にペースメーカ
ー回路部18のＳ入力端子に動作指令として与える。ま
た、マイクロ命令DOはデータバスを介してRAM16のAddr
入力端子にアドレスデータとして入力されると共に、演
算部17のDI2入力端子に数値データとして入力され、更
にペースメーカー回路部18およびアドレス制御部19に入
力される。また、マイクロ命令NAはアドレス制御部19に
入力されるネクストアドレスデータで、このアドレス制
御部19から出力されるアドレスデータは、ROM14のAddr
入力端子に与えられる。 命令デコード15からは報音発生指令および停止指令を
夫々出力してSR型フリップフロップ（SR−FF）20のＳお
よびＲ入力端子に与え、SR−FF20をセット、リセットさ
せる。このSR−FF20のＱ出力はアラーム回路21に駆動信
号とし与え、報音部（スピーカあるいは圧電素子）22か
らアラーム音等を発生させる。 RAM16は置数レジスタ、演算レジスタ等を有する構成
で、計時処理、キー入力処理、演算処理、ジョギング処
理等において利用され、命令デコーダの制御下でデータ
の書き込みおよび読み出し動作を実行し、そしてRAM16
のDO出力端子から読み出されたデータは演算部17のDI1
入力端子およびペースメーカ回路部18に与えられると共
に表示制御部（デコーダ）25を介して表示部１に表示さ
れる。演算部17は命令デコーダ15からの演算指令にした
がって各種の演算を実行するもので、そのDO出力端子か
らの演算結果データは、RAM16のDI入力端子に与えら
れ、RAM16に読み込まれる。また、演算部17はジャッジ
演算実行の際に、その演算結果のデータの有無を示す信
号およびキャリー発生有無信号を夫々出力してアドレス
制御部19に与え、ROM14のアドレスを変換させ、これに
よって例えば1/32秒毎に１回づつ割り込みで計時処理を
実行させる。また演算部17のDI3入力端子には脈拍検出
センサー７で検出された光電脈波を脈拍に応じた信号に
変換する脈拍検出制御回路23の出力が与えられている。
また、入力部24から操作スイッチに対応して出力される
キーコードは演算部17のDI2入力端子に与えられる。 第５図はRAM16のの主要構成図を示している。RAM16は
計時データ、システム制御用データと他、使用者が任意
に設定することができるメモリ領域を有している。即
ち、RAM16の１行目M₁には基本時計の時刻記憶レジスタ
が設けられ、２行目M₂にはジョギング計測レジスタN₃、
N₂、N₁……が設けられている。ここで、ジョギング計測
レジスタN₁は１秒桁、N₂は10秒桁、N₃は１分桁を計測す
るレジスタである。また３行目にはジョギング用の各種
のレジスタＪ、J₀、S₀、S₁、P_Iが設けられており、Ｊは
ジョギングモードフラッグ、J₀はスタートフラッグ、S₀
はジョギング開始からの１分経過フラッグ、S₁は10秒経
過フラッグがセットされ、またP_Iにはジョギングのペー
ス数がセットされる。更に、４行目M₄には予め設定され
る最高脈拍数を記憶するレジスタＡ、最小脈拍数を記憶
するレジスタＢ、計測脈拍数が記憶されるレジスタＸの
他、計測脈拍数が予め設定されている最高、最小脈拍数
の範囲外になったことを示す警告音フラッグレジスタRS
が設けられている。その他、RAM16にはアラーム時刻や
タイマーの計測時間等が記憶される。 実施例の動作 先ず、第６図を参照して全体動作の概要を説明する。
ステップT1では計時処理あるいはキー処理要求があるま
で待機状態（HALT）となる。いま、計時タイミングにな
ると、次のステップT2に進み、計時処理プログラムが指
定されて計時処理が開始される。この処理はRAM16内の
基本時刻データに所定単位データを加算して現在時刻を
求め、これをRAM16内の時刻記憶レジスタに転送するこ
とによって行なわれる。そして、次のステップT3ではＪ
レジスタの内容が調べられる。いま、スイッチS3の操作
でジョギングモードの選定したものとすると、Ｊレジス
タにはジョギングモードフラッグ“1"がセットされてい
る。したがって、ジョギングモードにおいては、後述す
るジョギング処理（ステップT4）が実行されてステップ
T5での表示処理後、ステップT1に戻るが、ジョギングモ
ードでなければそのまま表示処理（ステップT5）が実行
されたのちステップT1に戻る。 また何らかのスイッチが操作されると、それに応じた
キー処理プログラムが指定されて、操作スイッチに対応
したキー処理（ステップT6）が実行され、そして表示処
理（ステップT5）後、ステップT1に戻る。いま、ジョギ
ングモードにおいて、ペース数や最高、最小脈拍数をセ
ットするものとすると、スイッチS2を操作してセットモ
ードに切替えたのちにペース数の設定であればスイッチ
S3、最高脈拍数の設定であればスイッチSA、最小脈拍数
の設定であればスイッチSBを操作する。すると、上記、
キー処理によってRAM16内のP₁レジスタにはペース数、
Ａレジスタには最高脈拍数、Ｂレジスタには最小脈拍数
が設定されることになる。このようにしてジョギング前
に予め必要な各種データを設定したのち、ジョギングを
開始するにはスイッチSAを操作する。すると、このスイ
ッチSA操作に伴ってRAM16内のJ₀レジスタにはスタート
フラッグ“1"がセットされることになる。ここで、第９
図（Ｂ）はペース数セット時の表示状態、同図（Ｃ）は
最高脈拍数セット時の表示状態を示し、同図（Ｂ）にお
いては「145歩（毎分）」のペース数、同図（Ｃ）にお
いては「180」の最高脈拍数がセットされたことを示し
ている。この表示を確認しながらセットを行うことによ
り所望の値をセットすることができる。なお、第９図
（Ｂ）、（Ｃ）においてその上段表示部２の右端にはセ
ットマーク「Ｓ」が表示されている。一方、予め設定さ
れる最小脈拍数も第９図（Ｃ）に示すように表示される
ので、これを目視しながらセットを行なえば所望の値を
セットすることができる。一方、第９図（Ａ）はジョギ
ング開始後の表示内容を示し、上段表示部２にはスプリ
ット時間、または中段表示部３には上段表示部２の表示
内容を示す「SPLITΔ」、更に下段表示部４にはジョギ
ングを開始してからの経過時間が表示されている。 第７図は第６図で示したジョギング処理（ステップT
4）の具体的内容を説明する為のフローチャートであ
る。 先ず、ステップT4−１でJ₀レジスタにスタートフラッ
グ“1"がセットされているかが調べられる。いま、ジョ
ギングモードでスイッチSAが操作されてジョギングを開
始したものとすると、J₀レジスタにはスタートフラッグ
“1"がセットされているので、以降のジョギング処理に
進むが、スタートフラッグ“1"がセットされていなけれ
ば、ジョギング処理は実行されない。しかして、次のス
テップT4−２ではジョギング開始後１秒経過したかが調
べられる。いま、ジョギング開始後１秒経過していれば
N₁レジスタ（１秒単位を計測するジョギング計測レジス
タ）の値を＋１するインクリメント処理（ステップT4−
３）が実行される。この結果、次のステップT4−４で、
N₁レジスタの値が「10」、即ち、ジョギング開始後10秒
経過したとすれば、次のステップT4−５に進み、N₁レジ
スタの内容がクリアされると同時に、N₂レジスタ（10秒
単位を計測するジョギング計測レジスタ）の値を＋１す
るインクリメント処理が実行される。そして、次のステ
ップT4−T6ではジョギング開始後10秒経過したことを示
す為にS₁レジスタに10秒経過フラッグ“1"がセットされ
る。その後、N₂レジスタの値が「６」か、即ち、60秒経
過したかが調べられ（ステップT4−７）、60秒経過する
と、次のステップT4−８に進み、N₂レジスタの内容がク
リアされると共に、N₃レジスタ（１分単位を計測するジ
ョギング計測レジスタ）の値を＋１するインクリメント
処理が実行される。そしてジョギング開始後60秒経過し
たことを示す為にS₀レジスタに１分経過フラッグがセッ
トされる（ステップT4−９）。 このようにジョギング開始と共に、ジョギング計測レ
ジスタN₁、N₂、N₃の値を更新して１秒桁、10秒桁、１分
桁の計測時間が順次求められ、そしてジョギング開始後
１分経過すると上位桁の計測時間が上述と同様にして求
められる（ステップT4−10）。そして、次のステップT4
−11ではS₀レジスタに１分経過フラッグかセットされて
いるかが調べられ、１分経過フラッグがセットされてい
れば、次のステップT4−12でS₁レジスタに10秒経過フラ
ッグがセットされているかが調べられる。その結果、10
秒経過フラッグがセットされていれば後述するペースコ
ントロール処理（ステップT4−13）が実行される。した
がって、このペースコントロール処理は、ジョギング開
始後１分経過してから10秒毎に実行されることになる。
これはジョギング開始後しばらくの間、走行が安定して
いないことに起因し、走行が安定してからペースコント
ロール処理が実行されることになる。 第８図は、第７図で示したペースコントロール処理
（ステップT4−13）の具体的内容を説明する為のフロー
チャートである。先ず、このフローに入ると、脈拍検出
センサー７で検出された光電脈波が脈拍検出制御回路23
で脈拍に応じた信号に変換されて演算部17に取り込ま
れ、これによって得られた脈拍（pulse）がRAM16内のＸ
レジスタ（置換レジスタ）にセットされる（ステップT4
1）。次に、予めＡレジスタに設定されている最高脈拍
数とＸレジスタに転送された計測脈拍数との大小が比較
され（ステップT42）、その結果、計測脈拍数が最高脈
拍数よりも小さければ、次のステップT43に進み、計測
脈拍数とＢレジスタに予め設定されている最小脈拍数と
の大小が比較され、その結果、計測脈拍数が最小脈拍数
よりも大きければステップT50に進み、R_Sレジスタに警
告音処理フラッグがセットされているかが調べられる。
このR_Sレジスタには計測脈拍数が最高、最小脈拍数の範
囲外となったときに警告音処理フラッグ“1"がセットさ
れるもので、いま、警告音処理中ではないときは、ペー
スメーカー音処理（ステップT51）が実行される。この
ペースメーカ音処理はRAM16のP₁レジスタに予め設定さ
れているペース数にしたがってペース音を発生させるも
ので、命令デコーダ15からの制御信号にしたがってSR−
FF20をセット、リセットさせることにより報音させる。 次に、計測脈拍数が最高、最小脈拍数の範囲外、例え
ば、最大脈拍数を越えたものとすると、ステップT42で
そのことが検出されてステップT47に進み、警告表示
（高すぎる）が行なわれる第９図（Ｄ）はこの場合の具
体例を示し、同図（Ｃ）に示す如く、予め使用者が最高
脈拍数として「180」を設定したものとすると計測脈拍
数が「185」となり計測値が最高脈拍数を越えると、そ
のことを明示する「Ｈ」表示が行なわれることになる。
このような警告表示後、次のステップT48に進み、R_Sレ
ジスタに警告音処理フラッグ“1"がセットされる。そし
て、P_Iレジスタの値から「５」が減算される（ステップ
T49）。次で、ステップT50に進み、R_Sレジスタの内容が
調べられるが、いま、R_Sレジスタに“1"がセットされて
いるので、次のステップT52に進み、警告音処理が行な
われ、その後、R_Sレジスタの内容がクリアされる（ステ
ップT53）。このように使用者が予め設定しておいた脈
拍の最高値（Ａ）より計測値が大きくなった場合には、
P_Iレジスタ内のペース数が「５」、即ち５歩（毎分）減
算されると共に警告音が発生される。しかして、この警
告音の発生で走行ペースを変えることにより計測値が最
高値（Ａ）以下となると、上述の如く減算されたペース
数にしたがってペース音が発生される（ステップT5
1）。また、使用者が予め設定しておいた脈拍の最小値
（Ｂ）よりも計測値が小さくなったものとすると、ステ
ップT43でそのことが検出されてステップT44に進み、警
告表示（低すぎる）が行なわれる。この警告表示も第４
図（Ｄ）と同様であるが、この場合のシンボル表示とし
ては「Ｌ」が表示される。そして、R_Sレジスタに警告音
処理フラッグ“1"がセットされたのち、R_Iレジスタの値
が「５」加算される（ステップT45、T46）。そして次の
ステップT50でR_Sレジスタの内容が調べられるが、いま
の場合にはR_Sレジスタに“1"がセットされているので警
告音処理（ステップT52）、R_Sレジスタのクリア処理
（ステップT53）が順次実行される。このように使用者
が予め設定しておいた脈拍の最小値（Ｂ）よりも計測値
が小さくなった場合には、P_Iレジスタ内のペース数が５
歩（毎分）加算されると共に警告音が発生される。しか
して、この警告にしたがって走行ペースを変え、これに
より計測値が最小値（Ｂ）を越えると、上述の如く加算
されたペース数にしたがってペース音が発生される（ス
テップT51）。 なお、上記実施例ではジョギングに使用した場合を例
に挙げたが、その他のトレーニングにも使用可能であ
る。 ［発明の効果］ この発明は以上詳細に説明したように、予め設定され
ているペース数に従ってペース音を報知し、入力された
任意の幅のある脈拍数の最高脈拍数の最小脈拍数とを記
憶し、検出された脈拍数がこの任意の幅の脈拍数の範囲
から外れない限り、設定されたペース数を保持し、検出
された脈拍数がこの任意の幅の脈拍数の範囲から外れた
ときは、設定されたペース数を変更させることにより、
ジョギング中における使用者の脈動数のわずかな変動が
あっても一定のピッチのペース音を報知して、使用者が
予め設定したピッチのペース音を目標に走行するととも
に、ゆとりをもった自然体でかつ安定した状態でジョギ
ングをすることができる。

【図面の簡単な説明】 図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はこの発明を
適用した脈拍計付ジョギングウォッチの回路構成図、第
２図はその外観図、第３図は表示部の構成図、第４図は
スイッチ機能を説明する為の図、第５図は第１図で示し
たRAMの構成図、第６図は全体動作の概要を示すジェネ
ラルフローチャート、第７図は第６図で示したジョギン
グ処理の具体的内容を説明する為のフローチャート、第
８図は第７図で示したペースコントロール処理の具体的
内容を説明する為のフローチャート、第９図（Ａ）〜
（Ｄ）は表示状態図である。 ７……脈拍検出センサー、14……ROM、15……命令デコ
ーダ、16……RAM、17……演算部、18……ペースメーカ
回路部、19……アドレス制御部、22……報音部、23……
脈拍検出制御回路。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．設定されたペース数を記憶するペース数記憶手段
   と、 このペース数記憶手段に記憶されているペース数に従っ
   てペース音を報知する報知手段と、 脈拍数を検出する脈拍検出手段と、 任意の幅のある脈拍数の最高脈拍数と最小脈拍数とを入
   力する脈拍数入力手段と、 この脈拍数入力手段から入力された前記任意の幅のある
   脈拍数の最高脈拍数と最小脈拍数とを記憶する脈拍数記
   憶手段と、 予め定められた時間毎に前記脈拍検出手段で検出された
   脈拍数が前記脈拍数記憶手段に記憶されている最高脈拍
   数を超えたか否かを判別する第１の判別手段と、 予め定められた時間毎に前記脈拍検出手段で検出された
   脈拍数が前記脈拍数記憶手段に記憶されている最小脈拍
   数未満となったか否かを判別する第２の判別手段と、 前記第１の判別手段の判別の結果、前記脈拍検出手段で
   検出された脈拍数が前記最高脈拍数を超えたと判別した
   ときは、前記ペース数記憶手段に記憶されているペース
   数を、予め定められた数分減少したペース数に変更して
   記憶する一方で、前記第２の判別手段の判別の結果、前
   記脈拍検出手段で検出された脈拍数が前記最小脈拍数未
   満となったと判別したときは、前記ペース数記憶手段に
   記憶されているペース数を、予め定められた数分増加し
   たペース数に変更して記憶する変更記憶制御手段と、 を具備していることを特徴とする脈拍検出機能付携帯電
   子機器。