JP3476979B2 - 携帯用電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池を電源とし、
かつ、負荷電流レベルの異なる２以上のモードで使用さ
れる携帯用電子機器に関するものであり、更に詳しく
は、該携帯用電子機器における電池寿命の監視技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯用電子機器では、電池の交換を容易
には行えない状況の中で使用することが多いにもかかわ
らず、電源として小型の電池しか搭載できないことか
ら、電池の端子電圧を常時監視することにより、電池の
寿命が尽きかけているか否かを利用者に早めに知らせる
ようになっている。かかる監視を行う目的に、携帯型計
測装置では、図１３に示すように、１０μＡ程度の電流
を抵抗ｒに流し、抵抗ｒの端子間電圧と基準電圧Ｖref
とをコンパレータＣo によって比較するようになってい
る。また、電池寿命をチェックするときの消耗を抑える
という観点から、スイッチング素子Ｔr をサンプリング
パルスＳP によってオン・オフさせながら、電池の端子
電圧を監視する方法が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、携帯用
電子機器の多機能化を図ったとき、たとえば、時刻情報
の計測モードに加えて、脈拍数の計測モードなどといっ
た複数のモードを有する携帯用電子機器を構成したと
き、従来のように１０μＡを通電したときの電池の端子
電圧だけから電池が寿命であるか否かを判断すると、時
刻情報の計測モードで電池寿命が十分であると表示され
ていても、脈拍数の計測モードで用いると機能しないこ
とがあるという問題点がある。これは、電池から取り出
す負荷電流の大きさによって電池の内部抵抗が大きく変
化することが原因で発生する。すなわち、電池から１０
μＡを取り出したときの端子電圧と、１０ｍＡを取り出
した時の端子電圧とが大きく異なるので、１０μＡを通
電したときの端子電圧が所定の電圧以上あるか否かを判
断しても、脈拍数の計測モードやＥＬバックライトの点
灯時のように負荷電流の大きいモードで機能するか否か
までは判断できないからである。

【０００４】かかる問題点に鑑みて、本発明の課題は、
電池を電源とし、かつ、負荷電流レベルの異なる２以上
のモードで用いる携帯用電子機器において、各モードで
の使用に電池電圧が対応できるか否かを正確に監視でき
る携帯用電子機器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の携帯用電子機器は、電池を電源とし、負荷
電流レベルの異なる複数のモードで使用される携帯用電
子機器において、前記複数のモードの内のいずれか１つ
のモードを選択する外部操作手段と、前記外部操作手段
によっていずれか１つのモードが実際に選択された時
に、当該モードで実際に使用した場合の実負荷の駆動が
可能かどうかを判定するための前記実負荷に近似した疑
似負荷手段の電流レベルで前記電池の端子電圧を監視す
る電池電圧監視手段とを有することを特徴とする。本発
明の携帯用電子機器によれば、電池の端子電圧の監視を
連続的には行わず、重負荷モードなどの１つのモードが
実際に選択された場合のみに行うので、低負荷モード時
における消費電力を削減し、長い電池寿命を確保するこ
とができ、かつ、外部操作手段の操作により実際に１つ
のモードが選択された時に当該モードにおける実負荷を
実際に駆動する前に実負荷の駆動が可能かどうかを疑似
負荷によって判定できる。

【０００６】また本発明の携帯用電子機器では、前記電
池電圧監視手段による監視結果が所定の電圧以下である
場合には、当該モードにおける駆動を禁止する駆動禁止
手段と、前記監視結果を利用者に知らせる報知手段とを
有することを特徴とする特徴とする。

【０００７】更に本発明の携帯用電子機器では、前記疑
似負荷手段は抵抗素子であることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図面に基づいて、本発明の一実施
例を説明する。

【０００９】（全体構成）図１は、本例の腕装着型脈波
計測装置の全体構成を示す説明図である。

【００１０】図１において、本例の腕装着型脈波計測装
置１（携帯用電子機器）は、腕時計構造を有する装置本
体１０と、この装置本体１０に接続されるケーブル２０
と、このケーブル２０の先端側に設けられたセンサユニ
ット３０（脈波信号検出部）とから大略構成されてい
る。装置本体１０には、腕時計における１２時方向から
腕に巻きついてその６時方向で固定されるリストバンド
１２が設けられ、このリストバンド１２によって、装置
本体１０は、腕に着脱自在である。センサユニット３０
は、センサ固定用バンド４０によって遮光されながら人
差し指の根元から指関節までの間に装着されている。こ
のように、センサユニット３０を指の根元に装着する
と、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０は、
ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先まで
の体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の温度
が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較的低
下しない。従って、指の根元にセンサユニット３０を装
着すれば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈
拍数などを正確に計測できる。

【００１１】（装置本体の構成）図２は、本例の腕装着
型脈波計測装置の装置本体を、リストバンドやケーブル
などを外した状態で示す平面図、図３は、腕装着型脈波
計測装置を３時の方向からみた側面図である。

【００１２】図２において、装置本体１０は、樹脂製の
時計ケース１１（本体ケース）を備えており、この時計
ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、脈
拍数などの脈波情報などをデジタル表示するＥＬバック
ライト付きの液晶表示装置１３（表示装置）が構成され
ている。この液晶表示装置１３には、表示面の左上側に
位置する第１のセグメント表示領域１３１、右上側に位
置する第２のセグメント表示領域１３２、右下側に位置
する第３のセグメント表示領域１３３、及び左下側に位
置するドット表示領域１３４が構成されており、ドット
表示領域１３４では、各種の情報をグラフィック表示可
能である。

【００１３】時計ケース１１の内部には、センサユニッ
ト３０による検出結果（脈波信号）に基づいて脈拍数の
変化などを液晶表示装置１３で表示するために、この表
示装置に対する制御や検出信号に対する信号処理などを
行なう制御部５が構成されている。制御部５には、計時
回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイム、
スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可能で
ある。

【００１４】時計ケース１１の外周部には、時刻合わせ
や表示モードの切り換えなどの外部操作を行うためのボ
タンスイッチ１１１〜１１５が構成されている。また、
時計ケースの表面には、大きめのボタンスイッチ１１
６、１１７が構成されている。

【００１５】腕装着型脈波計測装置１の電源は、時計ケ
ース１１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９で
あり、この電池５９の出力電圧３Ｖを昇圧回路によって
６Ｖにまで高めて、腕装着型脈波計測装置１の全ての構
成部分を駆動している。ケーブル２０は、電池５９から
センサユニット３０に電力を供給するとともに、センサ
ユニット３０の検出結果を時計ケース１１の制御部５に
入力している。

【００１６】腕装着型脈波計測装置１では、その機能を
増やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要が
あるが、装置本体１０には、腕に装着されるという制約
があるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１
２時の方向に向けては拡大できない。そこで、本例で
は、装置本体１０には、３時及び９時の方向における長
さ寸法が６時及び１２時の方向における長さ寸法よりも
長い横長の時計ケース１１を用いてある。但し、リスト
バンド１２は、３時の方向側に偏った位置で接続してい
るため、リストバンド１２からみると、腕時計における
９時の方向に大きな張出部分１０１を有するが、かかる
大きな張出部分は３時の方向にはない。従って、横長の
時計ケース１１を用いたわりには、手首を自由に曲げる
ことができ、また、転んでも手の甲を時計ケース１１に
ぶつけることがない。

【００１７】時計ケース１１の内部において、電池５９
に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５
８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較
して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向
に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリスト
バンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安
定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５
８とを面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型
化できるとともに、図３に示すように、裏面部１１９に
電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池
５９を簡単に交換できる。

【００１８】（装置本体の腕への装着構造）図３におい
て、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド
１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するた
めの連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の
６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ
方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置
を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部
１０６が形成されている。

【００１９】装置本体１０の６時の方向において、裏面
部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１
１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５°
の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわ
ち、リストバンド１２によって装置本体１０を左の手首
Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように
装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首
Ｌの上面部Ｌ１に密着する一方、回転止め部１０８は、
橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。この状態で、装置
本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じ
にある一方、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲
部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに
当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と
裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的
な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは
矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌ
の周りを不必要にずれない。また、裏面部１１９及び回
転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本
体１０の回転を規制するだけであるため、腕が細くて
も、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接
するので、回転止め効果が確実に得られる一方、腕が太
くても窮屈な感じがない。

【００２０】（センサユニットの構成）図４は、本例の
センサユニットの断面図である。

【００２１】図４において、センサユニット３０は、そ
のケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏蓋３０２が
被されることによって、内側に部品収納空間３００が構
成されている。部品収納空間３００の内部には、回路基
板３５が配置されている。回路基板３５には、ＬＥＤ３
１、フォトトランジスタ３２、その他の電子部品が実装
されている。センサユニット３０には、ブッシュ３９３
によってケーブル２０の端部が固定され、ケーブル２０
の各配線は、各回路基板３５のパターン上にはんだ付け
されている。ここで、センサユニット３０は、ケーブル
２０が指の根元側から装置本体１０の側に引き出される
ようにして指に取り付けられる。従って、ＬＥＤ３１及
びフォトトランジスタ３２は、指の長さ方向に沿って配
列されることになり、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端
側に位置し、フォトトランジスタ３２は指の根元の方に
位置する。このように配置すると、外光がフォトトラン
ジスタ３２に届きにくいという効果がある。

【００２２】センサユニット３０では、センサ枠３６の
上面部分（実質的な脈波信号検出部）にガラス板からな
る透光板３４によって光透過窓が形成され、この透光板
３４に対して、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２
は、それぞれ発光面及び受光面を透光板３４の方に向け
ている。このため、透光板３４の外側表面３４１（指表
面との接触面／センサ面）に指表面を密着させると、Ｌ
ＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発するとともに、
フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した光のう
ち指の側から反射してくる光を受光可能である。ここ
で、透光板３４の外側表面３４１と指表面との密着性を
高める目的に、透光板３４の外側表面３４１は、その周
囲部分３６１から突出している構造になっている。

【００２３】本例では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ
系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用
いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピ
ークを有し、その発光波長領域は、３５０ｎｍから６０
０ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥ
Ｄ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３
２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）の
フォトトランジスタを用いてあり、その素子自身の受光
波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍ
までの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域があ
る。

【００２４】このように構成したセンサユニット３０
を、図５に示すように、センサ固定用バンド４０（図５
には図示を省略してある。）によって指の根元に装着
し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を照射す
ると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビンによ
って光の一部が吸収され、一部が反射する。指（血管）
から反射してきた光は、フォトトランジスタ３２によっ
て受光され、その受光量変化が血量変化（血液の脈波）
に対応する。すなわち、血量が多いときには、反射光が
弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が強くなる
ので、反射光強度の変化を検出すれば、脈拍数などを計
測できる。

【００２５】本例では、発光波長領域が３５０ｎｍから
６００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ３１と、受光波長領
域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲のフォトトラ
ンジスタ３２とを用いてあり、その重なり領域である約
３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわ
ち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基
づいて生体情報を表示する。かかるセンサユニット３０
を用いれば、外光が指の露出部分にあたっても、外光に
含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指
を導光体としてフォトトランジスタ３２（受光部）にま
で到達しない。その理由は、外光に含まれる波長領域が
７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾向にあるた
め、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われていない指
の部分に照射されても、点線Ｘで示すように、指を通っ
てフォトトランジスタ３２まで届かないからである。こ
れに対し、８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤ
と、シリコン系のフォトトランジスタとを用いると、そ
の受光波長範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの
範囲に及ぶ。この場合には、図５に矢印Ｙで示すよう
に、指を導光体として受光部にまで容易に届いてしまう
ような１μｍの波長の光による検出結果に基づいて脈波
を検出することになるので、外光の変動に起因する誤検
出が起こりやすい。

【００２６】また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を
利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく
脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。その理由として、血液中の
ヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまで
の光に対する吸光係数が、従来の検出光である波長が８
８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００
倍以上大きいため、血量変化に感度よく変化するので、
血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高いから
と考えられる。

【００２７】なお、図５において、３８は、透光板３４
の周りに配置されている人体アース用端子である。

【００２８】（装置本体とセンサユニットとの接続構
造）図１及び図３に示したように、装置本体１０の６時
の方向において、回転止め部１０８として延設されてい
る部分の表面側には、コネクタ部７０が構成され、そこ
には、ケーブル２０の端部に構成されたコネクタピース
８０を着脱できるようになっている。従って、コネクタ
ピース８０をコネクタ部７０から外せば、腕装着型脈波
計測装置１を通常の腕時計やストップウォッチとして用
いることができる。但し、ケーブル２０及びセンサユニ
ット３０を装置本体１０のコネクタ部７０で外した状態
で用いるときには、コネクタ部７０を保護する目的に、
所定のコネクタカバーを装着する。このコネクタカバー
としては、コネクタピース８０と同じ構成のものを用い
ることができる。但し、コネクタカバーには、電極部な
どが不要である。 このように構成したコネクタ構造で
は、コネクタ部７０が利用者からみると手前側にあり、
操作が簡単である。また、コネクタ部７０は、装置本体
１０から３時の方向に張り出さないので、利用者は、ラ
ンニング中に手首を自由に動かすことができるととも
に、ランニング中に転んでも手の甲がコネクタ部７０に
ぶつからない。

【００２９】コネクタ部７０とコネクタピース８０とに
よって構成されたコネクタ部分での電気的な接続は、図
６に示すとおりである。

【００３０】図６において、装置本体１０の側に構成さ
れているコネクタ部７０には、端子７５１〜７５６（第
１の端子群）が構成されており、これらの端子７５１〜
７５６に対応して、コネクタピース８０には、電極部８
３１〜８３６（第２の端子群）が構成されている。その
うち、端子７５２は、電極部８３２を介してＬＥＤ３１
に第２の駆動電圧ＶＤＤの供給するためのプラス端子、
端子７５３は、電極部８３３を介してＬＥＤ３１のマイ
ナス電位とされる端子、端子７５４は、電極部８３４を
介してフォトトランジスタ３２のコレクタ端子に駆動用
の定電圧ＶＲＥＧを供給するための端子、端子７５１
は、電極部８３１を介してフォトトランジスタ３２のエ
ミッタ端子からの信号が入力される端子である。

【００３１】端子７５５は、電極部８３５を介してコネ
クタピース８０をコネクタ部７０に装着したか否かを検
出するための信号が入力される端子であり、コネクタピ
ース８０をコネクタ部７０に装着すると、その旨の信号
がコネクタ部７０を介して装置本体１０の制御部５に入
力されているようになっている。

【００３２】電極部８３６は、センサユニット３０にお
いて人体アース用端子３８を介して人体にアースを落と
しており、端子７５６と電極部８３６とが電気的に接続
したとき、ＶＤＤをグランド線とすることによって、電
極部８３１〜８３６をシールドするようになっている。

【００３３】コネクタピース８０では、ＬＥＤ３１の端
子間（電極部８３２、８３３の間）に対して、第１のキ
ャパシタＣ１、及び第１のスイッチＳＷ１が介挿されて
いる。このスイッチＳＷ１は、コネクタピース８０をコ
ネクタ部７０から外したときに閉状態になって、ＬＥＤ
３１に対して第１のキャパシタＣ１を並列接続させ、コ
ネクタピース８０をコネクタ部７０に装着したときに開
状態になる。同様に、フォトトランジスタ３２の端子間
（電極部８３１、８３４）に対しては、第２のキャパシ
タＣ２、及び第２のスイッチＳＷ２が介挿されている。
このスイッチＳＷ２も、コネクタピース８０をコネクタ
部７０から外したときに閉状態になって、フォトトラン
ジスタ３２に対して第２のキャパシタＣ２を並列接続さ
せ、コネクタピース８０をコネクタ部７０に装着したと
きに開状態になる。従って、コネクタピース８０をコネ
クタ部７０から外したときに、静電気によって高い電位
にあるものが電極部８３１、８３２、８３３、８３４に
触れても、その電荷は、第１及び第２のキャパシタＣ
１、Ｃ２に蓄積されるので、ＬＥＤ３１及びフォトトラ
ンジスタ３２は、破損しない。また、コネクタピース８
０をコネクタ部７０に装着すれば、自動的に脈波信号を
検出可能な状態になる。

【００３４】（制御部の全体構成）図７は、本例の腕装
着型脈波計測装置の装置本体の内部に構成されている制
御部の説明図である。

【００３５】図７において、制御部５には、２つのＩＣ
５０、５６が設けられている。図７では、制御部５が行
う動作は、そのＣＰＵに格納されているプログラムに基
づいて行われるので、その機能についてはブロック図と
して表してある。

【００３６】ＩＣ５６は、水晶発振子及び可変コンデン
サを備える発振回路からの信号に基づいて計時動作を行
う計時手段５６１と、計時情報を記憶するメモリ手段５
６３と、ボタンスイッチ１１１〜１１７の操作によって
腕装着型脈波計測装置１の機能を切り換えるモード切り
換え手段５１と、モード切り換え手段５１からの信号に
よって表示内容を時計表示や脈拍計表示に切り換える表
示制御手段５７と、モード切り換え時またはボタンスイ
ッチ１１１〜１１７の電池電圧検出操作によって電池５
９の端子電圧を監視する電池電圧監視手段５４と、電池
電圧監視手段５４の電圧監視結果によって、ＥＬバック
ライト等の重負荷の駆動を禁止する重負荷駆動禁止手段
６０と、液晶表示装置１３を駆動するための電圧を発生
する液晶表示用昇圧回路５６６と、液晶表示装置１３を
駆動する液晶表示用駆動回路５６２とから構成される。

【００３７】なお、装置本体１０の内部には、ブザー音
を発生するための圧電素子５８と、圧電素子５８をＩＣ
５６から駆動信号によって駆動する圧電素子駆動用昇圧
回路５８０と、液晶表示装置１３を照明するＥＬバック
ライト１３０と、ＥＬバックライト１３０を駆動するた
めの高い交流電圧をＩＣ５６の制御信号に基づいて発生
させるＥＬ駆動手段６１とを備える。

【００３８】（電池電圧監視手段の構成）本例の腕装着
型脈波計測装置１では、後述するとおり、負荷電流のレ
ベルが異なる２以上のモードで使用される。そのうち、
通常の時計モードで使用するときの負荷電流は、約１０
μＡであり、脈波計測モード（脈拍計としてのランニン
グモード）で使用するときの負荷電流は、約３００μＡ
であり、ＥＬバックライト１３０を点灯したときの負荷
電流は、約１２ｍＡである。かかる負荷電流のレベルが
モード間で大きく異なる電子機器であっても、本例で
は、電池５９の端子電圧がそれぞれのモードで使用でき
るレベルであるか否かを正確に監視できるように、各モ
ードで使用したときの負荷電流に対応する負荷電流レベ
ルでの電池５９の端子電圧を監視する電池電圧監視手段
５４が構成されている。

【００３９】図８に、電池電圧監視手段の機能ブロック
図を示す。

【００４０】電池電圧監視手段５４は、実際に各モード
で使用しているときの電池５９の端子電圧を計測するた
めに、モード切り換え手段５１からの信号に基づいてサ
ンプリングパルスを電圧検出器５４３に出力する電圧検
出器制御部５４１と、電圧検出器５４３から出力された
電池電圧の検出結果に基づいて、電池電圧が所定の電圧
値以上であるか否かを判定し、表示制御手段５７および
重負荷駆動禁止手段６０への制御信号を出力する電池寿
命判定部５４０と、モード切り換え手段５１からの制御
信号に基づいてＩＣ５６のポートを制御するポート制御
部５４２とから構成される。

【００４１】外部操作に基づいてＥＬバックライト１３
０を点灯すると、電圧検出器５４３は、電圧検出器制御
部５４１からのサンプリングパルスによって、負荷電流
が約１２ｍＡの条件下で電池５９の端子電圧を計測す
る。この計測結果に基づいて、電池寿命判定部５４０
が、電池５９の端子電圧が所定の電圧以下であると判断
したときには、ただちに重負荷駆動禁止手段６０へＥＬ
バックライト１３０の駆動を禁止する制御信号を出力す
るとともに、表示制御手段５７に対してＥＬバックライ
ト１３０が点灯不可能である旨を液晶表示装置１３（報
知手段）において表示するための制御信号を出力する。

【００４２】また、脈波計測モードに移行すると、電圧
検出器５４３は電圧検出器制御部５４１からのサンプリ
ングパルスに基づいて、負荷電流が約３００μＡ以下の
条件下で電池５９の端子電圧を計測することになる。こ
の条件下で、電池寿命判定部５４０が電池５９の端子電
圧が所定の電圧以下であると判断したとき、電池寿命判
定部５４０は、表示制御手段５７に液晶表示装置１３の
表示が１Ｈｚ点滅する制御信号を出力させ、脈波を検出
できない旨を表示する。

【００４３】通常の時計モードにおいて、電圧検出器５
４３は、ある一定の周期で発生させるサンプリングパル
スによって、負荷電流１０μＡの環境下で電圧検出器５
４３が電池５９の端子電圧を検出する。このとき、電池
５９の端子電圧が所定の電圧以下であると電池電圧判定
部５４０が判定すると、その旨の信号を表示制御手段５
７へ出力する。そのときの液晶表示装置１３での表示
を、たとえば、２Ｈｚ点滅するようにしておくことで、
使用者に電池交換を促すことができる。

【００４４】本発明において、電池電圧監視手段５４
は、実負荷を使用したときの電池寿命検出だけでなく、
実際の負荷を駆動したときと同じような負荷電流が流れ
る疑似的な負荷による電池寿命検出ができるように構成
されている。モード切り換え手段５１からの信号によ
り、ポート制御部５４２は、ＩＣ５６の外部と接続する
ポートＰＡ、ＰＢの開閉を制御する。ポートＰＡには、
ＥＬバックライト点灯時に消費する消費電流と同等な電
流が流れる抵抗５４５が接続されている。ポートＰＢに
は、脈波計測モードで消費する消費電流と同等な電流が
抵抗５４６が接続されている。ある外部操作によって、
ポートＰＡが開くと、実際にＥＬバックライト１３０を
点灯しなくても、ＥＬバックライト１３０を点灯したと
きとほぼ同じ消費電流を流すことができる。このとき、
電圧検出器制御部５４１が、電圧検出器５４３を動作さ
せることで電池５９がＥＬバックライトの駆動が可能か
どうかを判定することが可能となる。また、ある外部操
作によって、ポートＰＢが開くと、脈波計測モードと同
等な消費電流を流すことが可能であるため、実際に脈波
計測モードに移行しなくても、電池５９が脈波計測モー
ドに耐えられるか否かの判定を行うことができる。

【００４５】このような抵抗負荷に実際に電流を流して
電池電圧を検出することで、精度のよい電池寿命検出が
可能になるとともに、その検出レベルを任意に設定でき
るので、たとえば、ＥＬバックライト１３０の点灯がで
きなくなる直前を検出することや、脈波計測モードが機
能不能になる直前を検出することが可能となる。その結
果、実際の機能ができなくなる前に早めに電池５９の交
換を使用者に促す等のことが可能となる。

【００４６】また、図８に示す実施例では、抵抗負荷に
電流を流してその時の電池電圧を検出していたが、抵抗
負荷でなくても、消費電流を変化させることは可能であ
る。たとえば、ＩＣ５６がワンチップマイコンで構成さ
れている場合、ＩＣ５６の駆動周波数を高くするとか、
処理時間を延ばすことによっても、消費電流を変化させ
ることが可能である。これらの動作周波数および処理時
間を可変することで目標の消費電流レベルをつくって、
電池５９の電圧を計測することによって、電池寿命検出
を行うことも可能である。

【００４７】（電池交換に伴うモード切り換え動作）図
７からわかるように、電池５９の正電極、及び容量素子
５２８、５５８の端子に電気的に接続するライン５７１
と、ＩＣ５６との間には、電池有無検出用のスイッチ機
構５００が介挿されており、このスイッチ機構５００
は、電池５９の着脱動作に連動して開閉するようになっ
ている。すなわち、ＩＣ５６のモード切り換え手段５１
において、電池５９を交換のために取り外したとき、ス
イッチ機構５００が閉じ、スイッチ機構５００を介して
ライン５７１から所定の信号（容量素子５２８の端子電
圧）が入力されたときには、通常のモードから、装置本
体１０で行われる動作の一部を強制的に停止する省エネ
ルギーモードに切り換える動作を行うようになってい
る。この省エネルギーモードとして、モード切り換え手
段５１は、まず、圧電素子駆動用昇圧回路５８０への電
力供給を停止し、また、ＩＣ５０に対するクロック信号
の出力を停止し、さらに、液晶表示用昇圧回路５６６へ
の電力供給を停止し、それに加えて、液晶表示用駆動回
路５６２において、液晶表示装置１３に対するコモン電
圧とセグメント電圧とを同電位としてそこでの表示を完
全に停止する。かかる省エネルギーモードのときには、
計時動作の継続やメモリ手段５６３、５０１のバックア
ップに必要な電力は、容量素子５２８、５５８から供給
される。従って、電池５９を外した後でも、計時動作が
継続されているので、電池５９を交換した後には、時刻
合わせを行う必要がない。また、それまでメモリ手段５
６３、５０１に記憶されていたデータは、消失しない。

【００４８】なお、電池５９を装着すると、スイッチ機
構５００は、開状態になるため、信号が入力されなくな
る。但し、この状態でも、裏蓋１１８を取り付けない限
り、電池５９は電力供給を行わない。かかる状態を、電
圧検出器５４３が監視しているので、電池５９を装着し
た後、裏蓋１１８も取り付けられ、電池５９からの電力
供給が再開されて始めて、モード切り換え手段５１は、
省エネルギーモードから通常モードに復帰する。併せ
て、モード切り換え手段５１は、電圧検出器５４３が検
出した新たに装着した電池５９の端子電圧を液晶表示装
置１３にすぐに表示させる。

【００４９】（データ処理部の構成）ＩＣ５０には、セ
ンサユニット３０からの入力結果に基づいて脈拍数など
をもとめるデータ処理部５５が構成されており、データ
処理部５５は、脈拍数などの脈波情報をＩＣ５６に出力
することによって、かかる情報を液晶表示装置１３に表
示可能としている。

【００５０】すなわち、図９にデータ処理部の機能の一
部をブロック図で示すように、データ処理部５５では、
センサユニット３０からケーブル２０を介して入力され
た信号を脈波信号変換部５５１がデジタル信号に変換し
て脈波信号記憶部５５２に出力するようになっている。
脈波信号記憶部５５２は、デジタル信号に変換された脈
波データを記憶しておくＲＡＭである。脈波信号演算部
５５３は、脈波信号記憶部５５２に記憶されている信号
を読み出してそれに周波数分析を行ない、その結果を脈
波成分抽出部５５４に入力するようになっている。脈波
成分抽出部５５４は、脈波信号演算部５５３からの入力
信号から脈波成分を抽出して脈拍数演算部５５５に出力
し、この脈拍数演算部５５５は、入力された脈波の周波
数成分により脈拍数を演算し、その結果を液晶表示装置
１３に出力するようになっている。この動作を行うため
のクロック信号は、ＩＣ５６から出力されている。

【００５１】（モード切り換え手段の構成、動作）図７
に示したモード切り換え手段５１は、外部操作に基づい
て腕装着型脈波計測装置１を時計モード、ストップウォ
ッチモード、及び計時と併せて脈波情報の計測を行う脈
拍計モードに切り換える機能を有し、表示制御手段５７
は、そのときのモードに合わせて液晶表示装置１３での
表示内容を制御する。そこで、腕装着型脈波計測装置１
の動作を説明しながら、モード切り換え手段５１及び表
示制御手段５７の構成、動作を説明する。

【００５２】図１０には、腕装着型脈波計測装置１で行
われる各モード、及びそのときの液晶表示装置１３にお
ける表示内容を模式的に表してある。

【００５３】図１０において、ステップＳＴ１１では、
時計モードであり、第１のセグメント表示領域１３１
に、１９９４年１２月６日、月曜日である旨が表示さ
れ、第２のセグメント表示領域１３２には、現在時刻が
午後１０時０８分５９秒である旨が表示されている。ド
ット表示領域１３４には、現在のモードが時計モードで
あるとして「ＴＩＭＥ」と表示されている。但し、ドッ
ト表示領域１３４において「ＴＩＭＥ」と表示されてい
るのは、この時計モードが選択された直後の数秒間だけ
である。なお、第３のセグメント表示領域１３３には、
何も表示されていない。この状態における負荷電流は、
約１５０μＡである。

【００５４】本例の腕装着型脈波計測装置１では、時計
モードのときに２時方向にあるボタンスイッチ１１１を
押すと、たとえば１時間経過した時にアラーム音を発生
させることができ、このアラームの発生時刻は任意に設
定できる。また、１１時方向にあるボタンスイッチ１１
３を押すと、液晶表示装置１３のＥＬバックライト１３
０が３秒間点灯し、しかる後に、自動的に消灯するよう
になっている。このＥＬバックライト１３０が点灯した
ときの負荷電流は、約１２ｍＡである。

【００５５】このモードから４時の方向にあるボタンス
イッチ１１２を押すと、ランニングモード（ステップＳ
Ｔ１２）に切り換わる。このモードは、腕装着型脈波計
測装置１をストップウォッチとして使用するときのモー
ドである。ランニングモードでは、計測を開始する前
（待機状態）において、第１のセグメント表示領域１３
１に現在時刻が表示され、第２のセグメント表示領域１
３２には、「０：００′００″００」と表示されてい
る。ドット表示領域１３４には、ランニングモードであ
る旨の案内として「ＲＵＮ」と２秒間だけ表示された
後、グラフィックが切り換わる。

【００５６】このモードから４時の方向にあるボタンス
イッチ１１２を押すと、ラップタイムのリコールモード
（ステップＳＴ１３）に切り換わる。このモードは、腕
装着型脈波計測装置１を用いて過去に計測したラップタ
イムやスプリットタイムを読みだすモードである。ラッ
プタイムのリコールモードでは、第１のセグメント表示
領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領
域１３２には現在時刻が表示されている。ドット表示領
域１３４には、リコールモードである旨の案内として
「ＬＡＰ／ＲＥＣＡＬＬ」と２秒間だけ表示され、次
に、最新のラップ毎の脈拍数の推移が表示される。

【００５７】このモードから４時の方向にあるボタンス
イッチ１１２を押すと、脈波計測結果のリコールモード
（ステップＳＴ１４）に切り換わる。このモードは、腕
装着型脈波計測装置１を用いて過去に計測した脈拍数の
時間的変化を読みだすモードである。また、本例の腕装
着型脈波計測装置１では、装置本体１０に加速度センサ
を利用して、マラソン時のピッチの時間的変化を計測す
る機能を設けてあるため、このモードでは、過去に計測
したピッチの時間的変化を読みだすこともできる。脈波
計測結果のリコールモードでは、第１のセグメント表示
領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領
域１３２には現在時刻が表示されている。ドット表示領
域１３４には、「ＲＥＳＵＬＴ／ＲＥＣＡＬＬ」と２秒
間だけ表示された後、平均脈拍数の時間的変化を表すグ
ラフが表示される。

【００５８】このモードから、再度、４時の方向にある
ボタンスイッチ１１２を押すと、矢印Ｐ１で示すよう
に、時計モード（ステップＳＴ１１）に戻る。また、ス
テップＳＴ１２〜ＳＴ１４において、入力がない状態が
１０分間継続したときも、矢印Ｐ２で示すように、時計
モード（ステップＳＴ１１）に自動的に戻る。この時計
モードに戻ったときには、第１のセグメント表示領域１
３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３
２に現在時刻が表示される。

【００５９】本例では、時計モードが選択されたとき、
ドット表示領域１３４には、図１１（ａ）に拡大して示
すように、時計モードに戻ったとして「ＴＩＭＥ」と表
示されるが、この案内表示は、図１１（ｂ）に示すよう
に、２秒後に自動的に消え、時計モードの通常状態（ス
テップＳＴ１５）となる。この時計モードの通常状態で
は、ドット表示領域１３４に何も表示されない状態のま
まである。すなわち、ユーザにモードの案内を行うのに
必要最小限の時間だけドット表示し、そこが消えている
こと自身が時計モードの通常状態である旨のモード表示
とすることによって、省電力化を図ってある。それ故、
多機能である分だけ消費電力が大きいにもかかわらず、
電池５９の寿命が長い。また、ドット表示領域１３４
は、表示できる情報量が大きいが、第１ないし第３のセ
グメント表示領域１３１〜１３３に比較して消費電流が
大きいことから、ドット表示領域１３４においてモード
の案内表示を詳しく行う代わりに、そこでの表示時間を
必要最小限の数秒として、省電力化を図ってある。

【００６０】また、本例の腕装着型脈波計測装置１で
は、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１４のいずれの状態であっ
ても、コネクタ部７０に対してコネクタピース８０を装
着すると、図６を参照して説明したように、その旨の信
号が制御部５（モード切り換え手段５１）に自動的に入
力される結果、図１０に矢印Ｐ３で示すように、ランニ
ングモード（ステップＳＴ１２）に移る。このときのラ
ンニングモードは、ストップウォッチとして動作するだ
けでなく、ランニング中の脈拍数を計測できる脈拍計
（脈波計測モード）としてのランニングモードであるか
ら、第３のセグメント表示領域１３３には、ハートマー
クが表示される。このモードに移行すると、ＬＥＤ３１
が点灯することもあって、負荷電流は約３００μＡであ
る。

【００６１】脈拍計としてのランニングモードでは、図
１２（ａ）に示すように、まず、第１のセグメント表示
領域１３１に現在時刻が表示され、第２のセグメント表
示領域１３２には、「０：００′００″００」と表示さ
れ、ドット表示領域１３４には、「ＲＵＮ」と表示され
る。この状態から、初期設定のための所定時間が経過す
ると、図１２（ｂ）に示すように、ドット表示領域１３
４には、センサユニット３０によって検出された脈波の
原波形がグラフィック表示される。従って、ユーザー
は、脈波の原波形がある程度正確に表示されているか否
かによって、この機能が正常か否かを判別できる。この
状態が待機状態である。

【００６２】この状態から、マラソンをスタートすると
同時に、装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイ
ッチ１１７を押すと、経過時間の計測が開始されるとと
もに、脈拍数の計測が開始される。

【００６３】これらの計測結果は、図１２（ｃ）に示す
ように、まず、第２のセグメント表示領域１３２に経過
時間が表示され、ドット表示領域１３４には、脈拍数の
時間的変化がグラフィック表示される。なお、第３のセ
グメント表示領域１３３には、ドット表示領域１３４に
表示されたグラフの縦軸の目盛りを表す数値「１５０」
「１７２」、及び横軸のフルスケールを表す「３ｈｒ」
が表示される。また、第３のセグメント表示領域１３３
には、現在の脈拍数なども表示される。

【００６４】このようにしてマラソン中のラップタイム
やスプリットタイムなどと合わせて、脈拍数が計測され
る。計測結果は、所定の手順を経て、メモリ手段５０１
に記憶される。

【００６５】（実施例の主な効果）以上のとおり、本例
の腕装着型脈波計測装置１では、図７および図８を参照
して説明したように、電池電圧監視手段５４は、各モー
ドに実際に移行したときの電池５９の端子電圧を監視す
るため、電池５９の端子電圧が負荷電流によって変動す
るという性質があっても、各モードのそれぞれに対して
電池電圧が対応できるか否かを確実に確認できる。

【００６６】また、電池電圧監視手段５４は、外部操作
があったとき、ＩＣ５６のポートＰＡ、ポートＰＢを開
閉して、各モードで使用したときの負荷抵抗に相当する
抵抗素子５４５、５４６に電池５９の端子電圧を印加
し、そのときの端子電圧を監視することもできるように
なっている。このため、これから移行しようとするモー
ドの負荷電流に電池５９の端子電圧が対応できるか否か
を予め確認することができ、この確認結果は正確であ
る。

【００６７】（その他の実施例）本例では、電池電圧監
視手段５４として、各モードに実際に移行したときの端
子電圧を自動的に計測する方法と、各モードで使用した
ときの負荷抵抗に相当する抵抗素子５４５、５４６に電
池５９の端子電圧を印加して電池５９の端子電圧を外部
操作によって計測する方法の双方を用いたが、いずれか
一方のみを用いてもよい。

【００６８】また、各モードに実際に移行したときの電
池の端子電圧を自動的に計測したが、外部操作によって
かかる計測を行ってよい。一方、各モードで使用したと
きの負荷抵抗に相当する抵抗素子５４５、５４６を利用
して電池５９の端子電圧を計測する方法については、自
動的に行ってもよい。

【００６９】また、監視結果の報知については、外部操
作があった以降、計測を行い、その結果、電池の端子電
圧が十分に高い場合にはブザーを鳴らす方法を用いても
よい。

【００７０】さらに、本例の電池５９の監視方法につい
ては、脈拍計に限らず、携帯用気圧計や携帯用温度計な
どといった異なる負荷電流となる２以上のモードで使用
される携帯用電子機器であれば、いずれの携帯用電子機
器にも適用することができる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る携帯
用電子機器では電池電圧監視手段は、各モードで使用す
るときの負荷電流に対応する負荷電流レベルでの電池の
端子電圧を監視し、その監視結果を報知手段が知らせる
ことに特徴を有する。従って、本発明によれば、電源と
して用いた電池の出力電圧が負荷電流によって変動する
という性質があっても、各モードのそれぞれに対して電
池電圧が対応できるか否かを正確に監視できる。それ
故、利用者は、報知手段の報知結果から、各モードでの
使用に電池が耐え得るか否かを知ることができ、使い勝
手がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る腕装着型脈波計測装置
の全体構成、及び使用状態を示す説明図である。

【図２】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体の
平面図である。

【図３】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体を
腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。

【図４】図１に示す腕装着型脈波計測装置に用いたセン
サユニットの断面図である。

【図５】図１に示す腕装着型脈波計測装置に用いたセン
サユニットを指に装着した状態を示す説明図である。

【図６】図１に示す腕装着型脈波計測装置のコネクタ部
における電気的な接続関係を示す説明図である。

【図７】図１に示す腕装着型脈波計測装置の制御部、及
び電池電圧監視手段の機能を示すブロック図である。

【図８】図７に示す電池電圧監視手段の機能をさらに詳
しく説明するためのブロック図である。

【図９】図７に示す制御部に構成したデータ処理部の機
能を示すブロック図である。

【図１０】図１に示す腕装着型脈波計測装置のモード切
り換え手段の機能を説明するために、腕装着型脈波計測
装置の各モードを示す説明図である。

【図１１】（ａ）は、図１０に示すモードのうち時計モ
ードが選択されたときの案内表示を示す説明図、（ｂ）
は、この案内表示が消えた状態を示す説明図である。

【図１２】図１０に示すモードのうち脈拍計としてのラ
ンニングモードにおいて脈波を計測するときの表示の内
容を示す説明図である。

【図１３】一般的な電池電圧計測回路を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１・・・腕装着型脈波計測装置（携帯用電子機器） ５・・・制御部 １０・・・装置本体 １２・・・リストバンド １３・・・液晶表示装置（報知手段） ２０・・・ケーブル ３０・・・センサユニット（脈波信号検出部） ３１・・・ＬＥＤ ３２・・・フォトトランジスタ ４０・・・センサ固定用バンド（ユニット固定手段） ５１・・・モード切り換え手段 ５４・・・電池電圧監視手段 ５５・・・データ処理部 ５７・・・表示制御手段 ７０・・・コネクタ部 ８０・・・コネクタピース １１１〜１１７・・・ボタンスイッチ １３０・・・ＥＬバックライト １３１〜１３３・・・第１ないし第３のセグメント表示
領域 １３４・・・ドット表示領域 ５４０・・・電池寿命判定部 ５４１・・・電圧検出器制御部 ５４２・・・ポート制御部 ＰＡ、ＰＢ・・・ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−136818（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池を電源とし、負荷電流レベルの異な
   る複数のモードで使用される携帯用電子機器において、 前記複数のモードの内のいずれか１つのモードを選択す
   る外部操作手段と、 前記外部操作手段によっていずれか１つのモードが実際
   に選択された時に、当該モードで実際に使用した場合の
   実負荷の駆動が可能かどうかを判定するための前記実負
   荷に近似した疑似負荷手段の電流レベルで前記電池の端
   子電圧を監視する電池電圧監視手段とを有することを特
   徴とする携帯用電子機器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の携帯用電子機器におい
   て、 前記電池電圧監視手段による監視結果が所定の電圧以下
   である場合には、当該モードにおける駆動を禁止する駆
   動禁止手段と、前記監視結果を利用者に知らせる報知手
   段とを有することを特徴とする携帯用電子機器。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の携帯用電子機
   器において、 前記疑似負荷手段は抵抗素子であることを特徴とする携
   帯用電子機器。