JP3033603B2

JP3033603B2 - 脈拍検出装置

Info

Publication number: JP3033603B2
Application number: JP2409141A
Authority: JP
Inventors: 成敏南
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 2000-04-17
Anticipated expiration: 2015-04-17
Also published as: JPH04231933A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、脈拍を検出する脈拍検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特に近年において、健康管理に対
する認識が高まりつつあり、このため常時携帯可能で任
意の時に容易に使用できるような小型の脈拍検出装置が
要望されている。このような要望に応えるものとして、
例えば、腕時計にあってはＬＥＤ及びホトトランジスタ
を組み込んで脈拍を検出し、その検出した脈拍数を表示
するものが知られている。また、心臓から互いに反対位
置にある対表面、例えば左手首と右手指先から電位信号
を検出する２個の電極を組み込んで心電波を検出し、そ
の検出した心電波に基づいて脈拍数を表示することも考
えられている。

【０００３】

【従来技術の問題点】上記のようにして得られる脈拍デ
ータは上記いずれの測定方法によっても、雑音信号（ノ
イズ）が混入したり、その逆に正常な信号を検出し損な
う場合が多い。それにも係わらず、そまま測定が実行さ
れて、その誤った測定に基づく脈拍データや血圧データ
が表示されるため、精度が低くなるという問題があっ
た。

【０００４】このような問題は、例えば、ＬＥＤ及びホ
トトランジスタを組み込んだものにおいては、右手指先
の爪側から差し込んでくる外部の光がノイズとなり易
く、また、冬場において指先が冷えすぎているとき等で
は脈流が微弱すぎて検出し難くなることが原因となって
起こるものである。また、同様の問題は２個の電極を組
み込んだ心電波の検出においては、電極に対する指先等
の接触具合が不適切であると、人体がアンテナとなって
誘導されるＡＣ電源等からのノイズが混入し易くなり、
これを避けるため検出感度を下げると、心電波が極めて
微弱なものであるため検出し難くなるということから起
こる。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、どのような環境下においても
精度よく脈拍を検出できる脈拍検出装置を提供すること
にある。

【０００６】

【発明の要点】本発明は、上記目的を達成するために、
心電波を検出する心電波検出手段と、脈拍を検出する脈
拍検出手段と、前記心電波検出手段で検出された心電波
の間隔時間を計測する心電波間隔時間計測手段と、前記
脈拍検出手段で検出された脈拍の間隔時間を計測する脈
拍間隔時間計測手段と、前記心電波間隔時間計測手段で
計測された心電波間隔時間と前記脈拍間隔時間計測手段
で計測された脈拍間隔時間が一致又は近似するか否かを
判定する判定手段と、この判定手段により一致又は近似
すると判定された際に所定時間当たりの脈拍データを算
出する脈拍データ演算手段とを具備したこを特徴とす
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明の一実施例に係る電
子腕時計の外観図である。同図において、腕時計ケース
１は電気的に非伝導性の合成樹脂等から成っており、そ
の正面部には、中央よりやや１２時方向側に設けられ横
に長方形をなすＬＣＤ（液晶表示装置）３と、そのＬＣ
Ｄ３を被っている時計ガラス２と、中央よりやや６時方
向側に設けられている心電波（心電図Ｒ波）検出電極４
ａを有している。

【０００８】心電波検出電極４ａは腕時計ケース１の正
面部に対して凹面を形成しており、その凹面を形成して
いる心電波検出電極４ａの中心部には、ＬＥＤ（発光ダ
イオード）７、仕切６、及びホトトランジスタ５が、夫
々頭部のみを外部に現わして埋設されている。そしてＬ
ＥＤ７の発する光りが直接ホトトランジスタ５に入力し
ないよう仕切６でさえぎる形に配置されている。

【０００９】腕時計ケース１の側面部には、押釦型のス
イッチＳ１およびスイッチＳ２が設けられていて、表示
モードの切り換え等の操作を行なうようになっている。
図２は、上記腕時計のホトトランジスタ５を通り１２時
６時方向に平行な縦断面図である。同図に示すように、
時計ガラス２はパッキング１１により腕時計ケース１に
固定されている。腕時計ケース１の裏面部は，心電波検
出電極４ａと対の電極を構成する心電波検出電極４ｂ
（裏蓋４ｂ）により被われている。

【００１０】また、腕時計ケース１の内部には、後述す
る電子回路を有する回路基板８が中層部に配設されてお
り、その回路基板８に、前記ＬＣＤ３がインタ−コネク
タ９を介して接続され、また、前記心電波検出電極４
ａ、４ｂ、ＬＥＤ７、仕切６、及びホトトランジスタ５
が螺旋伝導部材１０、１０、・・・を介して接続されて
いる。

【００１１】図３は、上記腕時計の内部回路を示すブロ
ック図である。同図において、ＲＯＭ１２は、システム
をコントロールするためのマイクロプログラムや、各種
演算のための数値等のデータを内蔵する固定メモリであ
る。

【００１２】キー入力部１３は、図１で説明したスイッ
チＳ１、Ｓ２等を備えており、各キーの操作信号を制御
部１４に出力する。制御部１４は、マイクロプロセッサ
等のＣＰＵから成っており、ＲＯＭ１２に内蔵されてい
るプログラムに基ずいて、システム全体をコントロール
する。又、制御部１４は、キー入力部１３からの入力信
号が、脈拍データの表示を指示する信号であるときは、
動作信号ａを出力して、後述する心電波検出部１５ａを
起動し、さらに他の動作信号ｂを出力して、後述する脈
拍検出部１５ｂを起動する。又、後述する分周器１７か
ら入力する計時タイミング信号に基ずいて計時処理を行
なう。

【００１３】心電波検出部１５ａは、図１で説明した心
電波検出電極４ａ、４ｂを有しており、例えばその心電
波検出電極４ａの凹面部に当てがわれた右手指先と、心
電波検出電極４ｂに接触している左手首とから心電波
（心電図Ｒ波）を検出して、その検出したＲ波信号を、
制御部１４に出力する。

【００１４】また、脈拍検出部１５ｂは、図１で説明し
たホトトランジスタ５、仕切６、及びＬＥＤ７を有して
おり、前記心電波検出電極４ａの凹面部に当てがわれた
右手指先の血管の血液の脈流を感知して、脈拍を検出
し、その検出した脈拍データを制御部１４に出力する。
この脈流の感知・検出は、血液中のヘモグロビンが光を
良く吸収する性質を利用しており、即ち、ＬＥＤ７から
発した光が、前記指先の皮膚表面を透過したのち反射さ
れてホトトランジスタ５に入力するまでの間に、血流中
のヘモグロビンから受けた吸収作用により、指先を流れ
る血流の量に逆比例して減光することを利用して脈拍を
検出している。これは、指先を脈流が通過した時は血流
の量は多く、その分ＬＥＤ７から出た光りは多く吸収さ
れるため反射光は少なくなり、ホトトランジスタ５に入
力する光量は脈拍に対応して減増する波動を描く。この
入力反射光の減増はホトトランジスタ５により電圧信号
に変換されて、その変換された電圧信号が前記脈拍デー
タとして制御部１４に出力されるものである。

【００１５】制御部１４は、心電波検出部１５ａから入
力する心電波信号と、脈拍検出部１５ｂから入力する脈
拍データとに基づいて脈波速度と脈拍数を算出して、そ
の脈波速度データと脈拍数データとをデコ−ダ・ドライ
バ部２０に出力する。

【００１６】デコーダ・ドライバ部２０は、制御部１４
から入力する前記信号に基づいて表示駆動信号をデコー
ドして、表示部２１に出力する。表示部２１は、図１に
説明したＬＣＤ３を有しており、デコーダ・ドライバ部
２０から入力する上記表示駆動信号に基づいて、所定の
表示を行なう。

【００１７】発信器１６は一定周期のクロック信号を生
成し、分周器１７に出力する。分周器１７は、特に図示
しない分周回路とタイミングジェネレータから成ってお
り、計時信号と、各部を時系列にコントロールするタイ
ミング信号とを制御部１４に出力する。

【００１８】ＲＡＭ１９は、ランダム・アクセス・メモ
リであり、後述する図４に示すように、所定のデータを
記憶する各レジスタにより構成されている。次に、図４
に上記ＲＡＭ１９の主要な内部構成を示し、各レジスタ
の機能又は記憶するデータを説明する。表示レジスタ３
１は、表示部２１のＬＣＤ３に表示する表示データを記
憶する。

【００１９】現在時刻レジスタ３２は、前記分周タイミ
ング部１７から出力される信号に基づいて計時された現
在時刻を記憶する。レジスタＭは、後述する図７に示す
３種の基本表示モードに対応するフラグレジスタであ
り、スイッチＳ1操作によって順次「１」加算され、時
計モードでは「０」を、脈拍測定モードでは「１」を、
血圧測定モードでは「２」を記憶し、「２」で「１」加
算されると再び「０」に戻るレジスタである。

【００２０】レジスタＦは、Ｍ＝２（レジスタＭの値が
「２」）の血圧測定モードにおいて、測定実行モ−ドで
は「０」を、データ設定モードでは「１」を記憶する。
レジスタＧは、血圧測定中には「１」を記憶する。

【００２１】レジスタＮは、心電波（Ｒ波）の測定開始
で「０」にリセットされ、最初のＲ波検出で「１」にセ
ットされるフラグレジスタである。レジスタＬは、脈拍
の測定開始で「０」にリセットされ、Ｒ波検出後の最初
の脈拍検出で「１」をセットされるフラグレジスタであ
る。

【００２２】レジスタＴＴＲは、安静時の時間差データ
を記憶する。レジスタＰＲは、安静時の脈拍データを記
憶する。レジスタＳＲは、安静時の最高血圧データを記
憶する。

【００２３】レジスタＤＲは、安静時の最低血圧データ
を記憶する。レジスタＴＴＥは、運動直後の時間差デー
タを記憶する。レジスタＰＥは、運動直後の脈拍データ
を記憶する。

【００２４】レジスタＳＥは、運動直後の最高血圧デー
タを記憶する。レジスタＤＥは、運動直後の最低血圧デ
ータを記憶する。レジスタＭＰは、測定された脈拍デー
タを記憶する。

【００２５】レジスタＭＳは、測定後の演算により得ら
れた最高血圧データを記憶する。レジスタＭＤは、同じ
く最低血圧データを記憶する。レジスタＴ0 は、検出さ
れた心電波と次に検出された心電波間との時間間隔を計
時するタイマである。

【００２６】レジスタＴ1 は、検出された脈拍と次に検
出された脈拍との時間間隔を計時するタイマである。レ
ジスタＴ2 は、検出された心電波とその心電波に対応し
て検出された脈拍との時間差を計時するタイマである。

【００２７】レジスタＬ0 は、後述する最高血圧と脈波
伝導速度（上記心電波と脈拍との時間差）との関係を示
す二つの定数を記憶する。レジスタＬ1は、後述する最
低血圧と脈波伝導速度及び脈拍との関係を示す二つの定
数を記憶する。

【００２８】血圧データの入力この実施例においては、最高血圧値及び最低血圧値を測
定して表示するようになっているが、これらの血圧値は
実際に血管の圧力を測定して得ているのではなく、以下
の如きアルゴリズムより得ている。即ち、図５は縦方向
に血圧値（血圧データ）を、横方向に脈波伝導速度（時
間差データ）をとって表される最高血圧値の特性を示す
斜線図であるが、斜線Ａは、運動直後に測定された最高
血圧値ＳＥとその最高血圧測定時の脈波伝導速度ＴＴＥ
とで示される点５−１と、安静時に測定された最高血圧
値ＳＲとその最高血圧測定時の脈波伝導速度ＴＴＲとで
示される点５−２とを結んで得られる。同一人物が他の
状態時（安静時又は運動直後以外の時）に最高血圧と脈
波伝導速度を測定して、その測定された最高血圧と脈波
伝導速度とによって示される点を同図上に記載すると、
それらの点は全てこの斜線Ａ近傍に収束することが知ら
れている。従って、初めに上記のように安静時及び運動
直後の最高血圧値と脈波伝導速度を測定して上記斜線Ａ
の定数を記録しておけば、その後は脈波伝導速度を測定
するのみで、その時の最高血圧値が演算により得られる
ものである。例えば測定した脈波伝導速度がＴ2 であっ
た場合、その斜線Ａ上の点５−３から対応する血圧値Ｍ
Ｓを求めることができ、この値がそのときの最高血圧値
である。

【００２９】上記斜線Ａは一次式ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂ
は定数）で表すことが出来、上記定数ａ及びｂは、基準
データとして他の正確な血圧計により測定された運動時
及び安静時の最高血圧値を入力し且つその最高血圧測定
時に脈拍と心電波とから得られる脈波伝導速度（時間差
データ）を測定することにより、制御部１４により算出
され、ＲＡＭ１９のレジスタＬ0 内の２つの記憶領域
に、それぞれ記憶されるようになっている。そして、こ
の入力及び測定をした後は上記脈波伝導速度Ｔ2 を測定
しさえすれば、そのＴ2 を、上記一次式のｘに代入して
演算することにより、ｙ即ち最高血圧値ＭＳを算出して
求めることができるものである。

【００３０】次に、図６に示す斜線Ｂは、縦方向に血圧
値を、横方向に脈波伝導速度×脈拍データ（１分間の脈
拍数）で示される値をとって表される最低血圧値の特性
を示す斜線図である。この斜線Ｂは、安静時に測定され
た最低血圧値ＤＲとその最低血圧測定時の脈波伝導速度
と脈拍データとを積算した値ＴＴＲ×ＰＲとで示される
点６−１と、運動直後に測定された最低血圧値ＤＥとそ
の最低血圧測定時の脈波伝導速度と脈拍データとを積算
した値ＴＴＥ×ＰＥとで示される点６−２とを結んで得
られる。最高血圧の場合と同様に、同一人物が他の状態
時に最低血圧を測定し、その測定された最低血圧とその
時の脈拍及び脈波伝導速度とによって示される点を同図
上に記載すると、それらの点は全てこの斜線Ｂ近傍に収
束することが知られている。従って、初めに他の正確な
血圧計を用いて上記のように安静時及び運動直後の最低
血圧を測定して入力し、また、その最低血圧測定時の脈
拍及び脈波伝導速度を測定して上記特性を示す斜線Ｂを
示す一次式を記録しておけば、その後は脈拍と心電波を
測定するのみで、その脈拍と心電波の測定から得られる
脈波伝導速度Ｔ2 と脈拍ＭＰを積算した値Ｔ2 ×ＭＰに
より、対応する斜線Ｂ上の点６−３を求めることがで
き、その斜線Ｂ上の点６−３から対応する最低血圧値Ｍ
Ｄを求めることができる。

【００３１】ところで、上記斜線Ｂもまた一次式ｙ＝ｍ
ｘ＋ｎ（ｍ，ｎは定数）で表すことが出来、それら定数
ｍ及びｎは、上記基準データとして別に測定された最低
血圧値の入力とその最低血圧測定時に測定された脈拍と
心電波とから得られる脈波伝導速度に基づいて制御部１
４により算出され、ＲＡＭ１９のレジスタＬ1 内の２つ
の記憶領域にそれぞれ記憶される。そして、上記脈波伝
導速度と脈拍を積算した値Ｔ2 ×ＭＰを上記一次式のｘ
に代入して演算することにより、ｙ即ち最低血圧値ＭＤ
を算出して求めることが出来るものである。

【００３２】以上の構成において、まず、図１に示した
スイッチＳ1 、Ｓ2 により設定される表示モードの切替
えについて説明しておく。図７に示すように、スイッチ
Ｓ1 の操作により後述する如く、レジスタＭの値が
「０」→「１」→「２」→「０」と循環して切り換わり
そのレジスタＭの値に対応して、同図のＭ＝０の時計モ
ードの表示、Ｍ＝１の脈拍測定モードの表示、Ｍ＝２の
血圧測定モードの表示、再び時計モードの表示と表示が
切り換わる。

【００３３】上記時計モードの表示においては、例えば
図１に示す如く、現在時刻「日曜日２月２５日１２時４
５分２３秒」が、ＬＣＤ３に表示される。上記、脈拍測
定モードの表示においても、特に図示しないが測定され
た脈拍データがＬＣＤ３に表示される。

【００３４】また、図７のＭ＝２で示す血圧測定モード
においては、他のスイッチ、例えばスイッチＳ2 による
キー入力によって、レジスタＦの値が「０」と「１」と
交互に切り替わり、このレジスタＦの値に応じて表示モ
ードが更に切り換わるものであり、レジスタＦ＝０のと
きは測定実行モードの表示、Ｆ＝１のときはデータ設定
モードの表示となるものである。

【００３５】上記Ｆ＝１のデータ設定モードの表示のと
きには、図５、図６で説明した安静時と運動直後の最
高、最低血圧値のデータ入力、及びその測定時に心電波
検出部１５ａと脈拍検出部１５ｂにより測定された血圧
データの設定等が行われるものである。そして、この場
合は、実際に血管の圧力を測定して得る正確な最高、最
低血圧値のデータ入力を行うようになっている。

【００３６】次に、以上の各表示モードにおいて、制御
部１４の制御により行なわれる時刻及び脈拍データの表
示、その表示のための各測定処理の動作を、図８乃至図
１０に示すフローチャ−トを用いて説明する。

【００３７】図８は、プログラム全体の流れを示すゼネ
ラルフローチャートである。計時及び血圧測定処理まず、所定周期の計時信号が分周タイミング部１７から
出力される毎に行われる処理につき述べる。

【００３８】図８の、ステップＳＡ１のＨＡＬＴ状態に
おいて、キー入力部１３からのキー入力がなされると後
述するステップＳＡ９に進み、一方、分周タイミング部
１７から計時信号が入力されるとステップＳＡ２に進
む。ステップＳＡ２では、時刻計数処理を行なって、得
られた現在時刻データをＲＡＭ１９の現在時刻レジスタ
３２に記憶する。そして、次のステップＳＡ３で、レジ
スタＧの値が「１」（以後、Ｇ＝１の如くに記載）であ
るか否か判別する。そして、Ｇ＝１であれば、ステップ
ＳＡ４に進んで、Ｍ＝１又は２の表示モードにおける血
圧測定（脈拍測定も含む）中であるか否かを判別するた
めに、先ず、レジスタＭの値が「１」であるか否か判別
する。そして、Ｍ＝１であれば、図７に示した脈拍測定
モードであるので、ステップＳＡ５に進んで、詳しくは
後述する脈拍測定処理を行った後、ステップＳＡ８に進
み、レジスタＭ、Ｆの値に応じた表示モードにおける表
示処理を行なって、ステップＳＡ１に戻る。

【００３９】上記ステップＳＡ４で、Ｍ＝１でなければ
ステップＳＡ６に進み、Ｍ＝２で且つＦ＝０、即ち図７
に示した血圧測定モードの内の測定実行モードとなって
いるかを判別する。測定実行モードとなっていれば、こ
れも詳しくは後述する脈拍、血圧測定処理を実行した
後、上記ステップＳＡ８の表示処理を行って、ステップ
ＳＡ１に戻る。

【００４０】また、上記ステップＳＡ６で、Ｍ＝２で且
つＦ＝０でなければ、Ｆ＝１であり図７に示したデータ
設定モードの表示となって、この場合は測定処理は行わ
ないものであるので直ちに上記ステップＳＡ８に進む。
また、上記ステップＳＡ３でＧ＝１でなければ血圧デー
タの測定中ではないので直ちに上記ステップＳＡ８に進
む。

【００４１】これにより、所定周期の計時タイミング毎
に、計時が行われて現在時刻データがＲＡＭ１９の現在
時刻レジスタ３２に記憶され、その現在時刻が図１に示
したＬＣＤ３に表示される。また、Ｍ＝１の脈拍測定モ
ードの時は脈拍の測定が行われ、Ｍ＝２で且つＦ＝０の
血圧測定の測定実行モードでは脈拍、血圧測定処理が行
われて、上記レジスタＭ、Ｆの値に応じた表示処理が実
行される。

【００４２】表示モードの切換え処理次に、図７で示したスイッチＳ1 の操作による表示モー
ドの切換え処理につき説明する。

【００４３】ステップＳＡ１のＨＡＬＴ状態において、
キー入力部１３からのキー入力があると、制御部１４
は、ステップＳＡ９に進み、そのキー入力がスイッチＳ
1 のキー入力であるか否か判別する。スイッチＳ1 のキ
ー入力であるときは、図７に示した如く時計モード、脈
拍測定モード、血圧測定モードと順次巡回する切り換え
が指示されているものであり、従ってこの場合はステッ
プＳＡ１０に進み、レジスタＭの値に「１」加算して次
の表示モードに切り換える。続いてステップＳＡ１１に
進んで、上記レジスタＭの「１」加算して切り換えた値
を参照し、Ｍ＝１となっていれば図７に示した時計モー
ドから脈拍測定モードに切り替わったのであり、然して
この場合はステップＳＡ１３に進み、血圧測定（脈拍測
定も含む）を行うためにＧ＝１を設定して、前記ステッ
プＳＡ８に進む。

【００４４】また、上記ステップＳＡ１１でＭ＝１でな
ければステップＳＡ１２に進み、Ｍ＝２で且つＦ＝０で
あるか否か判別する。Ｍ＝２で且つＦ＝０であれば、図
７に示した脈拍測定モードから血圧測定モードに切り換
わったものであり、この場合もステプＳＡ１３に進ん
で、Ｇ＝１を設定した後、前記ステップＳＡ８に進む。
また、上記ステップＳＡ１２で、Ｍ＝２で且つＦ＝０で
なければ、図７に示したＭ＝２で且つＦ＝１のデータ設
定モードか或いはＭ＝０の時計モードの表示に切り替わ
ったのであり、この場合は血圧測定は行わないのでＧ＝
１を設定することなく直ちにステップＳＡ８に進む。

【００４５】これにより、スイッチＳ1 を入力操作する
度に、レジスタＭの値が「０」→「１」→「２」→
「０」と切り換わり、そのレジスタＭの値に基づいて、
表示モードが図７に示した時計モード、脈拍測定モー
ド、血圧測定モードと順次巡回して切り換わり、脈拍測
定モード又は血圧測定モードが選択されたときはレジス
タＧに「１」がセットされて、後に詳しく説明する脈拍
・血圧測定処理が実行される。

【００４６】その他のキー処理上記ステップＳＡ９で、キー入力がスイッチＳ1 のキー
入力でないときは、ステップＳＡ１４に進み、スイッチ
Ｓ2 等スイッチＳ1 以外のスイッチによるキー入力に基
づいて、処理が行われる。この処理では、特に図示しな
いが、Ｍ＝１におけるレジスタＦの値の切り換え処理、
図７のデータ設定モードにおける図５及び図６で説明し
た安静時、運動直後の最高、最低血圧値のデータ入力、
設定及びそのデータ入力の際測定した脈拍、脈波速度デ
ータの設定、時計モードにおける時刻、アラーム等の設
定等の処理を行うものである。

【００４７】Ｒ波と脈拍の時間的相互関係本実施例においては、脈拍の測定を、心電波（Ｒ波）検
出と指先における血流変化（脈拍）検出の双方で行って
いる。これは上記いずれか一方のみによる測定では、上
記Ｒ波又は脈拍を常に誤りなく検出できる訳ではないた
めに、双方を同時に測定して、その測定値を照合して一
致（又は近似）を確認することにより正確な脈拍を測定
しようとするものである。この場合の脈拍とＲ波との時
間的な関係を示したものが図１１である。

【００４８】図１１は、上からタイマＴ１、脈拍、Ｒ
波、タイマＴ０、タイマＴ２、レジスタＮ及びレジスタ
Ｌである。同図において、時刻Ｔ−１でＲ波ｒ−１が検
出されるとタイマＴ０、Ｔ２が同時にスタートする。次
に、少し後れて時刻Ｔ−１′で、上記Ｒ波ｒ−１発生時
に送出された脈流による脈拍ｍ−１が検出されると、タ
イマＴ１がスタートし、タイマＴ２が停止する。このタ
イマＴ２が示す経過時間ｔ2 が脈波の遅れ時間、即ち脈
波伝導速度である。時刻Ｔ−２で、次のＲ波ｒ−２が正
常に検出されてタイマＴ０が停止し、更に時刻Ｔ−２′
でそのＲ波に対応する脈拍ｍ−２も正常に検出されてタ
イマＴ１が停止したとき、タイマＴ０により計時された
経過時間ｔ0 と、タイマＴ１による計時時間ｔ１とは殆
ど一致する。そしてこのような場合は脈拍が正しく測定
されたと判断して、上記経過時間ｔ0 又はｔ1 （脈拍の
間隔時間）から脈拍（６０秒間の脈拍数、即ち６０／
（ｔ0 又はｔ1 秒））を算出する。

【００４９】一方、時刻Ｔ−３でＲ波ｒ−３が検出され
て再びタイマＴ０、Ｔ２がスタートし、また時刻Ｔ−
３′で脈拍ｍ−３も正常に検出されてタイマＴ１がスタ
ートしても、次の正常な脈拍ｍ−４が来るよりも前の時
刻Ｔ−４でノイズ（雑音信号）ｍ−４´を検出した場合
も、前記同様タイマＴ１が停止する。そのタイマＴ１に
よって計時された時間ｔ1'とタイマＴ０が計時している
時間ｔ0'とを照合すれば、双方の値は大きく異なってく
るので、この場合は、脈拍が正しく測定されていないと
判断して、上記各タイマ、各レジスタをリセットして再
度測定を繰り返す。また、この場合、タイマＴ２により
計時された時間ｔ2'は正しい測定時間ではあるが、脈拍
そのものが正しく測定されなかったためこの時間データ
ｔ2'を後述する他の血圧データの算出には使用しないよ
うにするものである。また、この図１１ではＲ波が全て
正常に検出されたように図示してあるが、実際の測定で
はＲ波も脈拍と同様に正常に検出されないことがある。
この場合、あるべきＲ波が検出されない時はレジスタＮ
が「１」とならないためタイマＴ１が始動せず、従って
脈拍の間隔時間が「０」判定されて上記脈拍の算出はな
されず、各タイマ、各レジスタをリセットして再度測定
を繰り返す。また、Ｒ波が無いはずの所でノイズによる
信号が検出されたときは次の正常なＲ波とのタイマＴ０
による計時時間が正常より短くなるため、タイマＴ１に
よる脈拍の計時時間と一致せず、この場合も上記同様再
度測定を繰り返す。

【００５０】図９は、上述した測定のための判定基準に
基づいて、図８のステップＳＡ５で行われる脈拍測定処
理の詳細なフローチャートである。同図ステップＳＢ１
においてＲ波を検出すると、ステップＳＢ２に進んで、
Ｎ＝０即ち測定開始後最初のＲ波であるか否か判別す
る。最初のＲ波であれば、次のＲ波検出までの時間を計
時するためにステップＳＢ３でタイマＴ０をスタートさ
せ、さらに最初のＲ波が検出されたことを示すためにス
テップＳＢ４でＮ＝１にセットして処理を終わる。次の
Ｒ波を検出すると、ステップＳＢ２では上記Ｎ＝１であ
ることにより、検出されたＲ波が２度目のＲ波であると
判別し、ステップＳＢ５に進んでタイマＴ０を停止させ
る。

【００５１】これにより、最初にＲ波を検出してから次
にＲ波を検出するまでの時間がタイマＴ０により計測さ
れる。上記ステップＳＢ１で、Ｒ波が検出されないとき
はステップＳＢ６で脈拍を検出したか否か判別し、脈拍
を検出していればステップＳＢ７に進んで、更にＮ＝１
で且つＬ＝０即ち最初のＲ波が検出されていて且つその
Ｒ波に対応する最初の脈拍がまだ検出されていないかを
判別する。最初の脈拍がまだ検出されていなければ、こ
の脈拍が最初に検出された脈拍であるため、次の脈拍検
出までの時間を計測するためにステップＳＢ８でタイマ
Ｔ１をスタートさせ、さらに最初の脈拍が検出されたこ
とを示すためにステップＳＢ９でＬ＝１にセットして処
理を終わる。２回目の脈拍を検出すると、上記最初の検
出でＬ＝１がセットされていることにより、ステップＳ
Ｂ７からステップＳＢ１０に移行し、タイマＴ１を停止
させる。

【００５２】これにより、最初に脈拍を検出すると、Ｒ
波が既に検出されていればタイマＴ１が始動し次の脈拍
までの時間が計測される。上記ステップＳＢ１０に続い
て、ステップＳＢ１１でタイマＴ０による計測時間ｔ0
とタイマＴ１による計測時間ｔ0 とを照合し、ほぼ一致
していれば、ステップＳＢ１２に進んで脈拍（６０秒間
の脈拍数）の演算を行い、算出した脈拍データをＲＡＭ
１９のレジスタＭＰに格納する。この脈拍データは後に
表示処理において読み出されてＬＣＤ３で表示される。
続いてステップＳＢ１３でＧ＝１にセットして測定終了
を設定した後、ステップＳＢでタイマＴ０、Ｔ１、レジ
スタＬ、Ｎを夫々「０」にリセットして処理を終了す
る。上記ステップＳＢ１１で計測時間ｔ0 、ｔ1 が近似
しておらず大きく離れていれば、図１１で説明した如く
正しく測定がなされなかったのであり、この場合は測定
を再度行うために直ちに上記ステップＳＢ１４のリセッ
ト処理に進む。また、上記ステップＳＢ６で脈拍が検出
されなければ直ちに処理を終わる。

【００５３】これにより、Ｒ波の測定時間と脈拍の測定
時間とが近似したときに脈拍データが算出されてＲＡＭ
１９のレジスタＭＰに記憶され測定が終了するが、近似
しないときは測定が再開される。

【００５４】次に、上述と同様の判定基準に基づいて、
図８のステップＳＡ７で行われる脈拍、血圧測定処理の
詳細を、図１０に示すフローチャートを用いて説明す
る。同図ステップＳＣ１においてＲ波を検出すると、ス
テップＳＣ２に進んで、レジスタＮを参照し、測定開始
後最初のＲ波であるか否か判別する。そしてＮ＝０即ち
最初のＲ波であれば、次のＲ波検出までの時間を計測す
るためにステップＳＣ３でタイマＴ０をスタートさせ、
さらに脈波の遅れ時間を計測するためにステップＳＣ４
でタイマＴ２もスタートさせた後、ステップＳＣ５で最
初のＲ波が検出されたことを示すためにＮ＝１にセット
して処理を終わる。次のＲ波の検出では、ステップＳＣ
２で上記Ｎ＝１即ち検出されたＲ波が２度目のＲ波であ
ることを判別し、ステップＳＣ６でタイマＴ０を停止さ
せる。

【００５５】これにより、最初にＲ波を検出してから次
にＲ波を検出するまでの時間がタイマＴ０により計測さ
れる。また、最初のＲ波の検出でタイマＴ２がスタート
する。

【００５６】上記ステップＳＣ１で、Ｒ波が検出されな
いときはステップＳＣ７で脈拍を検出したか否か判別
し、脈拍を検出していればステップＳＣ８に進んで、更
にＮ＝１で且つＬ＝０即ち最初のＲ波が検出されていて
且つそのＲ波に対応する最初の脈拍がまだ検出されてい
ないかを判別する。最初の脈拍がまだ検出されていなけ
れば、この脈拍が最初の脈拍であり、それ故次の脈拍検
出までの時間を計測するためにステップＳＣ９でタイマ
Ｔ１をスタートさせ、次に、ステップＳＣ１０でタイマ
Ｔ２を停止させて脈波の遅れ時間計測を終了し、続い
て、ステップＳＣ１１で最初の脈拍が検出されたことを
示すためにＬ＝１にセットして処理を終了する。次に脈
拍を検出したときは、上記最初の検出でＬ＝１にセット
されていることにより、２度目の脈拍を検出したことを
判別してステップＳＣ８からステップＳＣ１２に進み、
タイマＴ１を停止させて脈拍間隔時間計測を終了し、次
のステップＳＣ１３に進む。尚、上記ステップＳＣ７で
脈拍を検出しなかった場合は直ちに処理を終了する。

【００５７】これにより、最初に脈拍を検出すると、Ｒ
波が既に検出されていればタイマＴ１が始動し次の脈拍
までの時間の計測が開始される。また、Ｒ波に対する脈
拍の遅れ時間（脈波伝導速度）がタイマＴ２によって計
測される。

【００５８】上記ステップＳＣ１２に続いて、ステップ
ＳＣ１３でタイマＴ０による計測時間ｔ0 とタイマＴ１
による計測時間ｔ0 とを照合し、ほぼ一致していれば、
ステップＳＣ１４に進んで脈拍の演算を行い、算出した
脈拍データをＲＡＭ１９のレジスタＭＰに格納する。続
いてステップＳＣ１５に進み、上記ＲＡＭ１９のレジス
タＭＰに記憶されている脈拍データと、図５、図６で説
明したＲＡＭ１９のレジスタＬ0 ，Ｌ1 に記憶されてい
る定数とに基づいて演算を行い、算出した最高、最低血
圧データを夫々ＲＡＭ１９のレジスタＭＳ、ＭＤに格納
する。然るのちステップＳＣ１６に進み、Ｇ＝１にセッ
トして測定終了を設定した後、ステップＳＣ１７でタイ
マＴ０、Ｔ１、レジスタＬ、Ｎを夫々「０」にリセット
して処理を終了する。上記ステップＳＣ１３で計測時間
ｔ0 、ｔ1 が近似しておらず大きく離れていれば、正し
く測定がなされなかったのであり、この場合は測定を再
度行うために直ちに上記ステップＳＣ１７のリセット処
理に進む。

【００５９】これにより、Ｒ波の測定時間と脈拍の測定
時間とが近似したときに脈拍データが算出され、その脈
拍データと、同時に測定された脈波伝導速度データとに
基づいて、ＲＡＭ１９のレジスタＬ0 ，Ｌ1 に記憶され
ている定数を用いた演算により最高、最低血圧データが
算出される。

【００６０】上記のように本実施例では、Ｒ波間の時間
と脈拍間の時間の双方を同時に測定して比較しており、
これにより、ノイズを取り込んだ時や検出ミスが起きた
時には双方の時間が大きく食い違うため測定ミスを判定
出来る。そして、上記双方の測定時間が一致（近似）し
たときのみ有効な測定データとして取り扱うようにして
いるため精度のよい脈拍データを算出できる。

【００６１】また、上述した判定基準とは別に、図１３
に示すように、通常、正常に脈拍が検出された場合の脈
拍間の時間ｔ−ａは、０．３秒〜２秒の範囲にあるもの
であることから、これより短い時間ｔ−ｂで信号ｍ−ａ
が検出された場合は、ノイズであると判定でき、一方こ
れより長い時間ｔ−ｃで検出された場合は、途中で正常
な脈拍ｍ−ｃの検出ミスがあったと判定できるものであ
る。

【００６２】この判定基準を更に加えて測定を行う他の
実施例について次に説明する。図１２に示すフローチャ
ートは、図９のフローチャートの破線ＳＤ０で示すステ
ップＳＢ１１、ＳＢ１２及びＳＢ１３の処理に代えて、
上記新たな判定基準に基づいて測定時間の正誤を判定し
た後、その判定による正しい測定時間データに基づいて
脈拍データを算出するものである。これを、下記に説明
する。

【００６３】図１２のステップＳＤ１において、タイマ
Ｔ１の測定時間が０．３秒より長く且つ２秒より短い
か、即ち正常な脈拍時間の範囲内であるか否かを判別す
る。正常な脈拍時間の範囲内にあれば、ステップＳＤ２
に進んで、更に、タイマＴ０の測定時間とタイマＴ１の
測定時間を比較して近似であるか、即ちいずれか一方に
測定ミス又はノイズ混入がないかを判別する。近似であ
れば双方とも測定ミス又はノイズ混入がないものと判定
でき、それ故、ステップＳＤ３に進んでタイマＴ１の測
定時間データに基づいて脈拍データの算出を行ってその
算出した脈拍データをＲＡＭ１９のレジスタＭＰに格納
した後、ステップＳＤ４に進んでＧ＝０にセットして測
定終了を設定し、図９のステップＳＢ１４に進む。上記
ステップＳＤ２で、双方近似でなければ直ちに上記ステ
ップＳＢ１４に進む。

【００６４】これにより、先ず、タイマＴ１による脈拍
（脈波）の測定時間が所定の範囲内（０．３〜２秒）に
あれば、タイマＴ０によるＲ波の測定時間とも近似であ
ることを確認の上で、この測定された脈拍時間に基づい
て脈拍データが算出される。上記脈拍の測定時間とＲ波
の測定時間が近似でなければ脈拍の測定時間による脈拍
データの算出は行われない。

【００６５】次に、上記ステップＳＤ１で、正常な脈拍
時間の範囲内になければ。ステップＳＤ５に進み、今度
はタイマＴ０による測定時間が０．３秒より長く且つ２
秒より短いか、即ち正常なＲ波発生時間の範囲内である
か否かを判別する。正常なＲ波発生時間の範囲内であれ
ば、ステップＳＤ６に進んで、このタイマＴ０による測
定時間に基づいて、脈拍データを算出してＲＡＭ１９の
レジスタＭＰに格納の後、前記ステップＳＤ４に進む。
また、上記ステップＳＤ５で、正常なＲ波発生時間の範
囲内でなければ、脈拍、Ｒ波ともに正常に測定されたか
ったのであり、それ故、ステップＳＤ７に進んで、ブザ
ー報音、警告表示等のエラー処理を行ってステップＳＤ
４に進む。

【００６６】これにより、正常な時間範囲内でＲ波が検
出された時は、脈拍時間が例え正常な時間範囲内になく
ても、上記正常とされるＲ波の測定時間に基づいて脈拍
データが算出される。また、脈拍、Ｒ波ともに正常な時
間範囲内に測定されたかった場合には、ブザー音、警告
表示等でエラー報知がなされる。

【００６７】尚、上記実施例ではタイマＴ₀，Ｔ₁の時
間データによって検出が正しく行われたか否かを判別し
ているが、例えば、夫々の脈拍データを算出してから比
較してほぼ同一であれば正しいと判断させるようにして
もよい。また上記２つの実施例では電子腕時計に適用し
た例について述べたが、装置自体は腕時計タイプであっ
て、時計機能を備えていない脈拍測定専用の機器であっ
てもよい。また、電子手帳機能やスケジューラ機能等他
の機器にも組み込むことが出来るのもで、例えば血圧計
等に組み込む等、種々応用が考えられる。更に、血流に
よる脈拍の検出はＬＥＤとホトトランジスタを用いて行
ったが、例えば圧力センサ等を用いてもよいものであ
る。

【００６８】また、第２実施例では、最初の検出から次
の検出までの正常な時間範囲を０．３〜２秒としている
が、これに限定されることなく、通常時の測定には長め
の時間帯例えば 0.9〜2.1 秒を、運動時の測定では短め
の時間帯例えば 0.2〜0.8 秒を設定するようにしてもよ
い。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、心電波間隔時間計測手
段で計測された心電波間隔時間と脈拍間隔時間計測手段
で計測された脈拍間隔時間とが一致又は近似するか否か
を判定して、一致又は近似すると判定された際に所定時
間当たりの脈拍データを算出するようにしたので、簡単
な回路で正確な脈拍データが得られるか否かを判別で
き、そして、心電波と脈拍とが共に正常に検出されたと
きの脈拍データのみを算出して表示するので、正確な脈
拍データを容易に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる腕時計の外観図であ
る。

【図２】上記腕時計の心電波検出電極を通って１２時６
時方向に平行な縦断面図である。

【図３】上記腕時計の内部構成のブロック図である。

【図４】上記ブロック図のＲＡＭの内部構成図である。

【図５】脈波伝導速度と最高血圧値との関係を示す図で
ある。

【図６】脈波伝導速度及び脈拍と最低血圧値との関係を
示す図である。

【図７】各基本表示モードを説明する図である。

【図８】ゼネラルフローチャートである。

【図９】ゼネラルフローチャートの脈拍測定処理の詳細
を示すフローチャートである。

【図１０】ゼネラルフローチャートの脈拍、血圧測定処
理の詳細を示すフローチャートである。

【図１１】脈拍とＲ波の時間関係を説明する図である。

【図１２】第２実施例のフローチャートである。

【図１３】第２実施例の判定基準を説明する図である。

【符号の説明】

１腕時計ケース３ＬＣＤ（液晶表示装置）４ａ、４ｂ心電波検出電極５ホトトランジスタ７ＬＥＤ（発光ダイオード）１４制御部１２ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１３キー入力部１５ａ心電波検出部１５ｂ脈拍検出部１７分周タイミング部１６発信器１９ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２０デコーダ・ドライバ部２１表示部Ｓ１，Ｓ２スイッチ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】心電波を検出する心電波検出手段と、脈拍を検出する脈拍検出手段と、前記心電波検出手段で検出された心電波の間隔時間を計
測する心電波間隔時間計測手段と、前記脈拍検出手段で検出された脈拍の間隔時間を計測す
る脈拍間隔時間計測手段と、前記心電波間隔時間計測手段で計測された心電波間隔時
間と前記脈拍間隔時間計測手段で計測された脈拍間隔時
間が一致又は近似するか否かを判定する判定手段と、この判定手段により一致又は近似すると判定された際に
所定時間当たりの脈拍データを算出する脈拍データ演算
手段と、を具備したことを特徴とする脈拍検出装置。