JP3717107B2 - 脈拍計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体の一部に装着して脈拍を計測する脈拍計に関し、より詳細には、雑音を除去し、正確な脈拍数を得ることの出来る脈拍計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の脈拍計の雑音の除去に関する技術として、脈波センサにより検出された脈波成分と雑音成分とを含んだ混合信号から、体動センサにより検出された雑音信号によって雑音成分のみを除去し、脈波信号のみを抽出して脈拍数とするものが開示されている（特開平７−２２７３８３公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
雑音は発生の原因・時間・間隔などの発生の状況・状態が多様である。上述の技術は、体が動くと血液中の血液量が変化することにより発生する体動に起因する雑音成分のみを除去するものであり、多様な雑音成分のうち特定の雑音成分しか除去することが出来ないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題点を解決することを目的とするもので、多様な雑音成分を除去する脈拍計を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の脈拍計は、身体の脈拍を計測する脈拍計において、パルス幅評価範囲に基づき対象パルス幅を評価し、前記パルス幅評価範囲に対応した前記対象パルス幅の処理操作をするパルス幅安定検出手段と、前記パルス幅安定検出手段よりも後段に、パルス間隔評価範囲に基づき対象パルス間隔を評価し、前記パルス間隔評価範囲に対応した前記対象パルス間隔の処理操作をするパルス間隔安定検出手段とを備えたことを特徴とする。これによると、脈拍のパルス幅の正規な信号と認められる信号のみを抽出して後段に伝達し、脈拍のパルス間隔の正規な信号と認められる信号のみを抽出し、雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去できる。
【０００６】
また、前記パルス幅評価範囲は、基準パルス幅からの差に応じて設定されている複数段階の範囲であり、前記対象パルス幅の処理操作は、基準パルス幅データの更新、基準パルス幅データの不更新、一拍分のパルスデータの補完、対象パルス幅データの破棄のいずれかであり、前記パルス間隔評価範囲は、基準パルス間隔からの差に応じて設定されている複数段階の範囲であり、前記対象パルス間隔の処理操作は、基準パルス間隔データの更新、基準パルス間隔データの不更新、一拍分のパルスデータの削除、一拍分のパルスデータの補完、対象パルス間隔データの破棄のいずれかであることを特徴とする。これによると、脈拍のパルス幅の誤差影響度が小さく正規な信号と認められる信号のみを抽出して後段に伝達し、脈拍のパルス間隔の誤差影響度が小さく正規な信号と認められる信号のみを抽出し、より雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去できる。
【０００７】
また、前記パルス間隔安定検出手段よりも後段に、対象脈拍数と基準脈拍数とを比較し、対象脈拍数の基準脈拍数に対する差を評価する脈拍数比較評価手段とを備えたことを特徴とする。これによると、基準脈拍数に対して異常な変化である対象脈拍数を捉えることになり、パルス幅安定検出手段とパルス間隔安定検出手段とでの雑音の除去漏れも防ぐことができる。
【０００８】
また、前記脈拍数比較評価手段は、対象脈拍数が多い場合には基準脈拍数との比較評価範囲が狭くなり、対象脈拍数が少ない場合には基準脈拍数との比較評価範囲が広くなることを特徴とする。これによると、対象脈拍数と基準脈拍数との関係における評価に重みが付くので、より基準脈拍数に対して異常な変化である対象脈拍数を捉えることになり、雑音のパルス幅安定検出手段とパルス間隔安定検出手段とでの雑音の除去漏れもより防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず初めに、本発明の脈拍計の構成について図１及び図２を用いて詳述する。
【００１０】
図１は本発明の脈拍計の一例を表す外観図である。本発明の脈拍計は、携帯可能な装置本体１と、身体の検出部位に装着して血流の変化量を光電式や圧電式などにより検出するセンサ部２と、装置本体１とセンサ部２とを接続するリード線３とを有する。装置本体１には、電源投入や表示モードの切り替えや時間設定等のためのスイッチからなる入力部４と、計測結果等の表示をする表示部５とが設けられている。
【００１１】
図２は本発明の脈拍計の電気ブロック図である。センサ部２を駆動するためのセンサ駆動回路６と、センサ部２からの脈拍信号を増幅する増幅回路７と、この増幅回路７から出力された脈拍信号に対して電気的雑音を除去するためのフィルタ回路８と、このフィルタ回路８から出力されたアナログ信号をデジタルなパルス信号に変換するＡ／Ｄ変換回路９とが設けられ、Ａ／Ｄ変換回路９からのパルス信号は演算制御を行うＣＰＵ１３に取り込まれる。そして、このＣＰＵ１３は、Ａ／Ｄ変換回路９からのパルス信号のパルス幅を安定検出するパルス幅安定検出手段１４と、このパルス幅安定検出手段１４からのパルス信号のパルス間隔を安定検出するパルス間隔安定検出手段１５と、このパルス間隔安定検出手段１５からのパルス信号を脈拍数として算出後に比較評価する脈拍数比較評価手段１６とを有する。そして、脈拍数比較評価手段１６後の結果は、表示部５を駆動する表示駆動回路１２を通り表示される。また、パルス幅安定検出やパルス間隔安定検出する段階において必要であるパルス幅評価範囲やパルス間隔評価範囲等の各種データ等を記憶する記憶装置１０と、入力部４により電源投入されると各部に電力供給をする電源装置１１とがＣＰＵ１３に接続し制御されることにより全体を構成する。
【００１２】
次に、本発明の脈拍計の動作処理について図３乃至図９を用いて詳述する。なお、本実施の形態の脈拍計は、単に雑音を除去する機能を備えて脈拍数を表示するだけでなく、時計表示、消費カロリー表示、脂肪燃焼量表示も可能なものである。
【００１３】
図３は全体の処理手順を示すフローチャートである。まず初めに、電源用の入力部４をオンするとＣＰＵ１３は初期化され（ステップＳ１）、現在の時刻を表示部５に表示する（ステップＳ２）。ここで、時刻を変更する場合には、切替用の入力部４をオンせずに（ステップＳ３）、設定用の入力部４をオンする（ステップＳ１０）。そして、選定用の入力部４により時刻を合わせ（ステップＳ１１）、設定用の入力部４を再度オンすると時間設定が確定され、時計表示モードに戻る（ステップＳ１２）。
【００１４】
時計表示モード（ステップＳ２）において、切替用の入力部４をオンすると（ステップＳ３）、消費カロリー表示モードに進み、計測により消費されたカロリーを表示する（ステップＳ４）。ここで、条件設定の入力や変更をする場合には、切替用の入力部４をオンせずに（ステップＳ５）、設定用の入力部４をオンする（ステップＳ１３）。そして、選定用の入力部４により性別・年齢・体重などの個人条件を入力し（ステップＳ１４）、設定用の入力部４を再度オンすると条件設定が確定され、カロリー表示モードに戻る（ステップＳ１５）。
【００１５】
カロリー表示モード（ステップＳ４）において、切替用の入力部４をオンすると（ステップＳ５）、脂肪燃焼量表示モードに進み、計測により燃焼した脂肪量を表示する（ステップＳ６）。
【００１６】
脂肪燃焼量表示モード（ステップＳ６）において、切替用の入力部４をオンすると（ステップＳ７）、脈拍表示モードに進み、計測された脈拍数を表示する（ステップＳ８）。そして、この脈拍表示モードにおいて、切替用の入力部４をオンすると、時計表示モードに戻る（ステップＳ９）。
【００１７】
次に、図３における脈拍表示モード（ステップＳ８）のサブルーチンについて図４を用いて詳述する。図４は脈拍表示モードの処理手順を示すフローチャートである。図３の脈拍表示モード（ステップＳ８）で計測用の入力部４をオンすると（ステップＳ２１）、被計測者が安静時、すなわち、身体に運動等の負荷が加わっていない平常状態時の脈拍数を計測し（ステップＳ２２）、表示部５に安静時脈拍数を表示する（ステップＳ２３）。そして、ＣＰＵ１３は、この安静時に検出した脈拍パルスから基準パルス幅Ｐ、基準パルス間隔Ｒ、基準脈拍数ＨＲ０を記憶装置１０にメモリする（ステップＳ２４）。
【００１８】
そして、被計測者が運動時、すなわち、身体に運動等の負荷を加えた非平常状態時に移るときに、再度計測用の入力部４をオンすると（ステップＳ２５）、運動時の脈拍数を計測し（ステップＳ２６）、表示部５に運動時脈拍数を表示する（ステップＳ２７）。そして、図３のカロリー表示モード（ステップＳ４）や脂肪燃焼量表示モード（ステップＳ６）へ表示切替したときに、例えば図１０の表示例に示すような表示をする消費カロリーや図１１の表示例に示すような表示をする脂肪燃焼量を算出する（ステップＳ２８）。ここで更に計測をするための入力部４をオンすると（ステップＳ２９）、このサブルーチンを抜ける。
【００１９】
次に、図４における運動時脈拍数計測（ステップＳ２６）のサブルーチンについて図５を用いて詳述する。図５は運動時脈拍数計測の処理手順を示すフローチャートである。まず、運動時の脈拍パルスを検出する（ステップＳ３１）。
【００２０】
そして、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス幅評価範囲に基づき、運動時のパルス幅、すなわち、対象パルス幅を評価し、パルス幅評価範囲に対応した対象パルス幅の処理操作をし、安定したパルス幅を得るパルス幅安定検出処理をパルス幅安定検出手段１４にて行う（ステップＳ３２）。そして、パルス幅安定検出処理の評価が正常範囲でない場合（ステップＳ３３）には、図１２のエラーマークの表示例に示すようなエラーマーク２１を表示部５に表示し（ステップＳ４２）、パルス検出（ステップＳ３１）に戻り、その後の処理を繰り返す。
【００２１】
パルス幅安定検出処理の評価が正常範囲である場合（ステップＳ３３）には、パルス間隔時間から脈拍数を算出し、通常人間の脈拍数の正常とされている範囲であるかを判定する（ステップＳ３４）。そして、この判定結果が正常範囲でない場合（ステップＳ３５）には、図１３のエラーマークの表示例に示すようなエラーマークを表示部５に表示し（ステップＳ４３）、その後にパルスの検出がなければ、エラーマークの表示を繰り返す（ステップＳ４４）。また、その後に脈拍パルスの検出があれば、パルス幅安定検出（ステップＳ３２）に戻り、その後の処理を繰り返す（ステップＳ４４）。
【００２２】
パルス間隔時間から算出した脈拍数が正常範囲である場合（ステップＳ３５）には、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス間隔評価範囲に基づき、運動時のパルスの間隔、すなわち、対象パルス間隔を評価し、パルス間隔評価範囲に対応した対象パルス間隔の処理操作をし、安定したパルス間隔を得るパルス間隔安定検出処理をパルス幅安定検出手段１５にて行う（ステップＳ３６）。そして、パルス間隔安定検出処理の評価が正常範囲でない場合（ステップＳ３７）には、図１２のエラーマークの表示例に示すようなエラーマークを表示部５に表示し（ステップＳ４２）、パルス検出（ステップＳ３１）に戻り、その後の処理を繰り返す。
【００２３】
パルス間隔安定検出処理の評価が正常範囲である場合（ステップＳ３７）には、パルス間隔安定検出後のデータから対象脈拍数ＨＲ１を算出し、記憶装置１０にメモリする（ステップＳ３８）。そして、対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０とを比較して正常範囲であるかを脈拍数比較評価手段１６にて判定する（ステップＳ３９）。
【００２４】
対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０との比較判定結果が正常範囲でない場合（ステップＳ４０）には、評価範囲を含んだ脈拍数ＨＲ０±Ｘを対象脈拍数ＨＲ１として書き換え（ステップＳ４５）、この書き換えられた対象脈拍数ＨＲ１が通常人間の脈拍数の正常とされている下限脈拍数４０拍／分から上限脈拍数２２０拍／分までの範囲内であるかを判断する。そして、正常範囲外である場合には、エラーマークの表示（ステップＳ４３）に移る（ステップＳ４６）。
【００２５】
また、対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０との比較判定結果が正常範囲である場合（ステップＳ４０）や評価範囲を含んだ脈拍数ＨＲ０±Ｘに書き換えられた対象脈拍数ＨＲ１が通常人間の脈拍数の正常範囲内である場合には（ステップＳ４６）、対象脈拍数ＨＲ１を基準脈拍数ＨＲ０へメモリし（ステップＳ４１）、このサブルーチンを抜ける。
【００２６】
次に、図５におけるパルス幅安定検出（ステップＳ３２）のサブルーチンについて図６を用いて詳述する。図６はパルス幅安定検出の処理手順を示すフローチャートである。まず、検出されたパルスの幅を対象パルス幅Ｐｘとしてメモリする（ステップＳ５１）。
【００２７】
次に、この対象パルス幅Ｐｘを基準パルス幅Ｐと比較し、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５２）。そして、パルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐである場合には、パルス幅Ｐｘを正常範囲外と判定、対象パルス幅Ｐｘデータを破棄し（ステップＳ５９）、このサブルーチンを抜ける。
【００２８】
パルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５３）。そして、パルス幅評価範囲０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐである場合には、対象パルス幅Ｐｘを正常範囲内と判定し（ステップＳ６１）、このサブルーチンを抜ける。
【００２９】
パルス幅評価範囲０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５４）。そして、パルス幅評価範囲０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐである場合には、移動平均によりこの対象パルス幅Ｐｘを含んだ基準パルス幅Ｐにデータを更新し（ステップＳ６０）、正常範囲内と判定し（ステップＳ６１）、このサブルーチンを抜ける。なお、基準パルス幅Ｐを更新する理由は、脈圧の大小に応じてパルス幅も変化するため、更新しないで一定の値としていると誤差を生じることによる。
【００３０】
パルス幅評価範囲０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５５）。そして、パルス幅評価範囲１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐである場合には、対象パルス幅Ｐｘを正常範囲内と判定し（ステップＳ６１）、このサブルーチンを抜ける。
【００３１】
パルス幅評価範囲１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲２Ｐ≦Ｐｘ＜３Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５６）。そして、パルス幅評価範囲２Ｐ≦Ｐｘ＜３Ｐでない場合には、３Ｐ≦Ｐｘと判定し（ステップＳ５７）、更に正常範囲外と判定、対象パルス幅Ｐｘデータを破棄し（ステップＳ５８）、このサブルーチンを抜ける。
【００３２】
パルス幅評価範囲２Ｐ≦Ｐｘ＜３Ｐである場合には、図１４に示すように対象パルス幅Ｐｘを基準パルス幅Ｐで減じた幅のところで分割することにより一拍分のパルスデータを補完し、この時のパルス間隔をＲｘ１、Ｒｘ２とする（ステップＳ６２）。
【００３３】
そして、この時のパルス間隔Ｒｘ１を基準パルス間隔Ｒと比較し、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒでない場合（ステップＳ６３）には、正常範囲外と判定し（ステップＳ５８）、このサブルーチンを抜ける。また、パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．２５Ｒである場合（ステップＳ６３）には、脈拍数を算出し、表示を更新し、表示部５に表示する（ステップＳ６４）。また、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜０．７５Ｒ及び１．２５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒである場合（ステップＳ６３）には、脈拍数を算出し、表示の更新を行わない（ステップＳ６４）。
【００３４】
その後、パルス間隔Ｒｘ２を基準パルス間隔Ｒと比較し、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒでない場合（ステップＳ６５）には、正常範囲外と判定し（ステップＳ５８）、このサブルーチンを抜ける。また、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒである場合（ステップＳ６５）には、正常範囲内と判定し（ステップＳ６６）、このサブルーチンを抜ける。
【００３５】
次に、図５におけるパルス間隔時間評価（ステップＳ３４）のサブルーチンについて図７を用いて詳述する。図７はパルス間隔時間の評価の処理手順を示すフローチャートである。パルス幅安定検出（ステップＳ３２）において、パルス幅が正常範囲である（ステップＳ３３）場合には、対象パルス間隔の時間αを記憶装置１０にメモリする（ステップＳ７１）。そして、この時の対象パルス間隔時間αが脈拍数４０拍／分に相当するときの時間より小さいかを判断し（ステップＳ７２）、脈拍数４０拍／分に相当するときの時間より小さくない場合には、対象パルス間隔時間αは、正常範囲外と判定し（ステップＳ７５）、このサブルーチンを抜ける。
【００３６】
脈拍数４０拍／分に相当するときの時間より小さい場合には、対象パルス間隔時間αが脈拍数２２０拍／分に相当するときの時間より大きいかを判断し（ステップＳ７３）、脈拍数２２０拍／分に相当するときの時間より大きくない場合には、対象パルス間隔時間αを正常範囲外と判定し（ステップＳ７５）、このサブルーチンを抜ける。また、脈拍数２２０拍／分に相当するときの時間より大きい場合には、対象パルス間隔時間αを正常範囲内と判定し（ステップＳ７４）、このサブルーチンを抜ける。
【００３７】
次に、図５におけるパルス間隔安定検出（ステップＳ３６）のサブルーチンについて図８を用いて詳述する。図８は脈拍パルス間隔安定検出の処理手順を示すフローチャートである。まず、対象パルス間隔Ｒｘをメモリする（ステップＳ８１）。
【００３８】
この対象パルス間隔Ｒｘを基準パルス間隔Ｒと比較し、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒであるかの判断をする（ステップＳ８２）。そして、パルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒである場合には、対象パルス間隔Ｒｘを計測エラーと判定し（ステップＳ９０）、更に正常範囲外と判定、対象パルス間隔Ｒｘデータを破棄し（ステップＳ８９）、このサブルーチンを抜ける。
【００３９】
パルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８３）。そして、パルス間隔評価範囲０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒである場合には、一拍削除が連続２回目に当たるかを判断し（ステップＳ９１）、当たらない場合には、図１５に示すように、一拍分のパルスデータ２２を削除し、パルス間隔Ｒｘ'を設定する（ステップＳ９３）。
【００４０】
そして、一拍分のパルスデータを削除した後のパルス間隔Ｒｘ'をＲｘに置き換えて、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒであるかを判断し、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒでない場合には、このサブルーチンを抜ける。また、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒである場合には、ステップＳ９７へ進む（ステップＳ９４）。一方、一拍削除が連続２回目に当たるかを判断し（ステップＳ９１）、当たる場合には、評価範囲を含んだパルス間隔Ｒ±３％に対象パルス間隔Ｒｘを書き換え、ステップＳ９７へ進む（ステップＳ９２）。
【００４１】
パルス間隔評価範囲０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒでない場合には（ステップＳ８３）、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８４）。そして、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒである場合には、ステップＳ９７へ進む。
【００４２】
パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜０．１．２５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８５）。そして、パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜０．１．２５Ｒである場合には、移動平均によりこの対象パルス間隔Ｒｘを含んだ基準パルス間隔Ｒを更新し（ステップＳ９５）、表示を更新することを可能な状態とし（ステップＳ９６）、ステップＳ９７へ進む。なお、基準パルス間隔Ｒを更新する理由は、心拍の間隔は常に変動しており一定間隔でないため、更新しないで一定の値としていると誤差を生じることによる。
【００４３】
パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜１．２５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８６）。そして、パルス間隔評価範囲１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒである場合には、ステップＳ９７へ進む。
【００４４】
ステップＳ９７では、対象パルス間隔Ｒｘを正常範囲と判定し、対象パルス間隔Ｒｘを記憶装置１０にメモリし（ステップＳ１００）、このサブルーチンを抜ける。
【００４５】
パルス間隔評価範囲１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８７）。そして、パルス間隔評価範囲１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒである場合には、一拍補完が連続２回目に当たるかを判断し（ステップＳ９８）、当たらない場合には、基準パルス間隔Ｒを対象パルス間隔Ｒｘへ代入することで一拍分のパルスデータを補完し、対象パルス間隔Ｒｘは正常範囲内と判定し（ステップＳ９９）、対象パルス間隔Ｒｘを記憶装置１０にメモリし（ステップＳ１００）、このサブルーチンを抜ける。当たる場合には、対象脈拍パルス間隔Ｒｘを正常範囲外と判定し（ステップＳ８９）、このサブルーチンを抜ける。
【００４６】
パルス間隔評価範囲１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒでない場合には、２．２５Ｒ≦Ｒｘであり計測エラーと判定し（ステップＳ８８）、更に対象パルス間隔Ｒｘを正常範囲外と判定、対象パルス間隔Ｒｘデータを破棄し（ステップＳ８９）、このサブルーチンを抜ける。
【００４７】
次に、図５における対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０との比較（ステップＳ３９）のサブルーチンについて図９を用いて詳述する。図９は対象脈拍数と基準脈拍数とを比較し評価する処理手順を示すフローチャートである。まず、対象脈拍数ＨＲ１が８０拍／分未満であるかを判断し（ステップＳ１１１）、８０拍／分未満である場合には、基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲Ｘを５％に設定する（ステップＳ１１３）。一方、８０拍／分未満でない場合には、対象脈拍数ＨＲ１が、８０拍／分以上１４０拍／分未満であるかを判断し（ステップＳ１１２）、８０拍／分以上１４０拍／分未満である場合には、基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲Ｘを３％に設定する（ステップＳ１１４）。また、８０拍／分以上１４０拍／分未満でない場合には、基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲Ｘを２％に設定する（ステップＳ１１５）。
【００４８】
その後、対象脈拍数ＨＲ１が基準脈拍数ＨＲ０よりも小さいかを比較する（ステップＳ１１６）。対象脈拍数ＨＲ１が基準脈拍数ＨＲ０よりも小さい場合には、比較評価範囲ＨＲ０−Ｘ≦ＨＲ１＜ＨＲ０であるかを判断し（ステップＳ１１７）、比較評価範囲ＨＲ０−Ｘ≦ＨＲ１＜ＨＲ０である場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲内と判定し（ステップＳ１１９）、このサブルーチンを抜ける。一方、比較評価範囲ＨＲ０−Ｘ≦ＨＲ１＜ＨＲ０でない場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲外と判定し（ステップＳ１２０）、このサブルーチンを抜ける。
【００４９】
また、対象脈拍数ＨＲ１が基準脈拍数ＨＲ０よりも小さくない場合には、比較評価範囲ＨＲ０≦ＨＲ１＜ＨＲ０＋Ｘであるかを判断し（ステップＳ１１８）、比較評価範囲ＨＲ０≦ＨＲ１＜ＨＲ０＋Ｘである場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲内と判定し（ステップＳ１２１）、このサブルーチンを抜ける。一方、比較評価範囲ＨＲ０≦ＨＲ１＜ＨＲ０＋Ｘでない場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲外と判定し（ステップＳ１２０）、このサブルーチンを抜ける。
【００５０】
以上に説明したように、パルス幅安定検出手段１４において、複数段階のパルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐ、０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐ、０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐ、１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐ、３Ｐ≦Ｐｘに基づいて、対象パルス幅Ｐｘを評価し、その結果に基づいて基準パルス幅Ｐを更新、基準パルス幅Ｐを不更新、一拍分のパルスデータを補完、対象パルス幅Ｐｘデータを破棄するといった多面的な処理操作をすることにより、脈拍のパルス幅の正規な信号と認められる信号のみを抽出して後段に伝達することができる。
【００５１】
また、パルス間隔安定検出手段１５において、複数段階のパルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒ、０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒ、０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒ、０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜１．２５Ｒ、１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒ、１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒ、２．２５Ｒ≦Ｒｘに基づいて、対象パルス間隔Ｒｘを評価し、その結果に基づいて基準パルス間隔Ｒを更新、基準パルス間隔Ｒを不更新、一拍分のパルスデータを削除、一拍分のパルスデータを補完、対象パルス間隔Ｒｘデータを破棄するといった多面的な処理操作をすることにより、脈拍のパルス間隔の正規な信号と認められる信号のみを抽出することができる。
【００５２】
したがって、本発明の実施の形態の脈拍計は、雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去できるものである。
【００５３】
更に、脈拍数比較評価手段１６において、対象脈拍数ＨＲ１が８０拍／分未満、８０拍／分以上１４０拍／分未満、１４０拍／分以上それぞれの場合に対応して基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲を５％、３％、２％として重みのついた評価することにより、基準脈拍数ＨＲ０に対して異常な変化である対象脈拍数を捉えることになり、パルス幅安定検出手段１４とパルス間隔安定検出手段１５とでの雑音の除去漏れも防ぐことができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の脈拍計は、パルス幅安定検出手段、パルス間隔安定検出手段により、雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去するので多様な雑音にも対応して正確に計測できる。更に、脈拍数比較評価手段により、パルス幅安定検出手段とパルス間隔安定検出手段とでの雑音の除去漏れも防ぐので更に多様な雑音にも対応してより正確に計測できる。そして、脈拍数を利用し算出する消費カロリーや脂肪燃焼量も正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脈拍計の一例を表す外観図である。
【図２】脈拍計の電気ブロック図である。
【図３】全体の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】脈拍表示モードの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】運動時脈拍数計測の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】パルス幅安定検出の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】パルス間隔時間の評価の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】脈拍パルス間隔安定検出の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】対象脈拍数と基準脈拍数とを比較し評価する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】消費カロリーの表示例である。
【図１１】脂肪燃焼量の表示例である。
【図１２】エラーマークの表示例である。
【図１３】エラーマークの表示例である。
【図１４】パルス幅安定検出手段における一拍分のパルスデータの補完についてのパルス図である。
【図１５】パルス間隔安定検出手段における一拍分のパルスデータの削除についてのパルス図である。
【符号の説明】
１ 装置本体
２ センサ部
３ リード線
４ 入力部
５ 表示部
６ センサ駆動回路
７ 増幅回路
８ フィルタ回路
９ Ａ／Ｄ変換回路
１０ 記憶装置
１１ 電源装置
１２ 表示駆動回路
１３ ＣＰＵ
１４ パルス幅安定検出手段
１５ パルス間隔安定検出手段
１６ 脈拍数比較評価手段
２１ エラーマーク
２２ パルスデータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体の一部に装着して脈拍を計測する脈拍計に関し、より詳細には、雑音を除去し、正確な脈拍数を得ることの出来る脈拍計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の脈拍計の雑音の除去に関する技術として、脈波センサにより検出された脈波成分と雑音成分とを含んだ混合信号から、体動センサにより検出された雑音信号によって雑音成分のみを除去し、脈波信号のみを抽出して脈拍数とするものが開示されている（特開平７−２２７３８３公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
雑音は発生の原因・時間・間隔などの発生の状況・状態が多様である。上述の技術は、体が動くと血液中の血液量が変化することにより発生する体動に起因する雑音成分のみを除去するものであり、多様な雑音成分のうち特定の雑音成分しか除去することが出来ないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題点を解決することを目的とするもので、多様な雑音成分を除去する脈拍計を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の脈拍計は、身体の脈拍を計測する脈拍計において、パルス幅評価範囲に基づき対象パルス幅を評価し、前記パルス幅評価範囲に対応した前記対象パルス幅の処理操作をするパルス幅安定検出手段と、前記パルス幅安定検出手段よりも後段に、パルス間隔評価範囲に基づき対象パルス間隔を評価し、前記パルス間隔評価範囲に対応した前記対象パルス間隔の処理操作をするパルス間隔安定検出手段とを備えたことを特徴とする。これによると、脈拍のパルス幅の正規な信号と認められる信号のみを抽出して後段に伝達し、脈拍のパルス間隔の正規な信号と認められる信号のみを抽出し、雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去できる。
【０００６】
また、前記パルス幅評価範囲は、基準パルス幅からの差に応じて設定されている複数段階の範囲であり、前記対象パルス幅の処理操作は、基準パルス幅データの更新、基準パルス幅データの不更新、一拍分のパルスデータの補完、対象パルス幅データの破棄のいずれかであり、前記パルス間隔評価範囲は、基準パルス間隔からの差に応じて設定されている複数段階の範囲であり、前記対象パルス間隔の処理操作は、基準パルス間隔データの更新、基準パルス間隔データの不更新、一拍分のパルスデータの削除、一拍分のパルスデータの補完、対象パルス間隔データの破棄のいずれかであることを特徴とする。これによると、脈拍のパルス幅の誤差影響度が小さく正規な信号と認められる信号のみを抽出して後段に伝達し、脈拍のパルス間隔の誤差影響度が小さく正規な信号と認められる信号のみを抽出し、より雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去できる。
【０００７】
また、前記パルス間隔安定検出手段よりも後段に、対象脈拍数と基準脈拍数とを比較し、対象脈拍数の基準脈拍数に対する差を評価する脈拍数比較評価手段とを備えたことを特徴とする。これによると、基準脈拍数に対して異常な変化である対象脈拍数を捉えることになり、パルス幅安定検出手段とパルス間隔安定検出手段とでの雑音の除去漏れも防ぐことができる。
【０００８】
また、前記脈拍数比較評価手段は、対象脈拍数が多い場合には基準脈拍数との比較評価範囲が狭くなり、対象脈拍数が少ない場合には基準脈拍数との比較評価範囲が広くなることを特徴とする。これによると、対象脈拍数と基準脈拍数との関係における評価に重みが付くので、より基準脈拍数に対して異常な変化である対象脈拍数を捉えることになり、雑音のパルス幅安定検出手段とパルス間隔安定検出手段とでの雑音の除去漏れもより防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず初めに、本発明の脈拍計の構成について図１及び図２を用いて詳述する。
【００１０】
図１は本発明の脈拍計の一例を表す外観図である。本発明の脈拍計は、携帯可能な装置本体１と、身体の検出部位に装着して血流の変化量を光電式や圧電式などにより検出するセンサ部２と、装置本体１とセンサ部２とを接続するリード線３とを有する。装置本体１には、電源投入や表示モードの切り替えや時間設定等のためのスイッチからなる入力部４と、計測結果等の表示をする表示部５とが設けられている。
【００１１】
図２は本発明の脈拍計の電気ブロック図である。センサ部２を駆動するためのセンサ駆動回路６と、センサ部２からの脈拍信号を増幅する増幅回路７と、この増幅回路７から出力された脈拍信号に対して電気的雑音を除去するためのフィルタ回路８と、このフィルタ回路８から出力されたアナログ信号をデジタルなパルス信号に変換するＡ／Ｄ変換回路９とが設けられ、Ａ／Ｄ変換回路９からのパルス信号は演算制御を行うＣＰＵ１３に取り込まれる。そして、このＣＰＵ１３は、Ａ／Ｄ変換回路９からのパルス信号のパルス幅を安定検出するパルス幅安定検出手段１４と、このパルス幅安定検出手段１４からのパルス信号のパルス間隔を安定検出するパルス間隔安定検出手段１５と、このパルス間隔安定検出手段１５からのパルス信号を脈拍数として算出後に比較評価する脈拍数比較評価手段１６とを有する。そして、脈拍数比較評価手段１６後の結果は、表示部５を駆動する表示駆動回路１２を通り表示される。また、パルス幅安定検出やパルス間隔安定検出する段階において必要であるパルス幅評価範囲やパルス間隔評価範囲等の各種データ等を記憶する記憶装置１０と、入力部４により電源投入されると各部に電力供給をする電源装置１１とがＣＰＵ１３に接続し制御されることにより全体を構成する。
【００１２】
次に、本発明の脈拍計の動作処理について図３乃至図９を用いて詳述する。なお、本実施の形態の脈拍計は、単に雑音を除去する機能を備えて脈拍数を表示するだけでなく、時計表示、消費カロリー表示、脂肪燃焼量表示も可能なものである。
【００１３】
図３は全体の処理手順を示すフローチャートである。まず初めに、電源用の入力部４をオンするとＣＰＵ１３は初期化され（ステップＳ１）、現在の時刻を表示部５に表示する（ステップＳ２）。ここで、時刻を変更する場合には、切替用の入力部４をオンせずに（ステップＳ３）、設定用の入力部４をオンする（ステップＳ１０）。そして、選定用の入力部４により時刻を合わせ（ステップＳ１１）、設定用の入力部４を再度オンすると時間設定が確定され、時計表示モードに戻る（ステップＳ１２）。
【００１４】
時計表示モード（ステップＳ２）において、切替用の入力部４をオンすると（ステップＳ３）、消費カロリー表示モードに進み、計測により消費されたカロリーを表示する（ステップＳ４）。ここで、条件設定の入力や変更をする場合には、切替用の入力部４をオンせずに（ステップＳ５）、設定用の入力部４をオンする（ステップＳ１３）。そして、選定用の入力部４により性別・年齢・体重などの個人条件を入力し（ステップＳ１４）、設定用の入力部４を再度オンすると条件設定が確定され、カロリー表示モードに戻る（ステップＳ１５）。
【００１５】
カロリー表示モード（ステップＳ４）において、切替用の入力部４をオンすると（ステップＳ５）、脂肪燃焼量表示モードに進み、計測により燃焼した脂肪量を表示する（ステップＳ６）。
【００１６】
脂肪燃焼量表示モード（ステップＳ６）において、切替用の入力部４をオンすると（ステップＳ７）、脈拍表示モードに進み、計測された脈拍数を表示する（ステップＳ８）。そして、この脈拍表示モードにおいて、切替用の入力部４をオンすると、時計表示モードに戻る（ステップＳ９）。
【００１７】
次に、図３における脈拍表示モード（ステップＳ８）のサブルーチンについて図４を用いて詳述する。図４は脈拍表示モードの処理手順を示すフローチャートである。図３の脈拍表示モード（ステップＳ８）で計測用の入力部４をオンすると（ステップＳ２１）、被計測者が安静時、すなわち、身体に運動等の負荷が加わっていない平常状態時の脈拍数を計測し（ステップＳ２２）、表示部５に安静時脈拍数を表示する（ステップＳ２３）。そして、ＣＰＵ１３は、この安静時に検出した脈拍パルスから基準パルス幅Ｐ、基準パルス間隔Ｒ、基準脈拍数ＨＲ０を記憶装置１０にメモリする（ステップＳ２４）。
【００１８】
そして、被計測者が運動時、すなわち、身体に運動等の負荷を加えた非平常状態時に移るときに、再度計測用の入力部４をオンすると（ステップＳ２５）、運動時の脈拍数を計測し（ステップＳ２６）、表示部５に運動時脈拍数を表示する（ステップＳ２７）。そして、図３のカロリー表示モード（ステップＳ４）や脂肪燃焼量表示モード（ステップＳ６）へ表示切替したときに、例えば図１０の表示例に示すような表示をする消費カロリーや図１１の表示例に示すような表示をする脂肪燃焼量を算出する（ステップＳ２８）。ここで更に計測をするための入力部４をオンすると（ステップＳ２９）、このサブルーチンを抜ける。
【００１９】
次に、図４における運動時脈拍数計測（ステップＳ２６）のサブルーチンについて図５を用いて詳述する。図５は運動時脈拍数計測の処理手順を示すフローチャートである。まず、運動時の脈拍パルスを検出する（ステップＳ３１）。
【００２０】
そして、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス幅評価範囲に基づき、運動時のパルス幅、すなわち、対象パルス幅を評価し、パルス幅評価範囲に対応した対象パルス幅の処理操作をし、安定したパルス幅を得るパルス幅安定検出処理をパルス幅安定検出手段１４にて行う（ステップＳ３２）。そして、パルス幅安定検出処理の評価が正常範囲でない場合（ステップＳ３３）には、図１２のエラーマークの表示例に示すようなエラーマーク２１を表示部５に表示し（ステップＳ４２）、パルス検出（ステップＳ３１）に戻り、その後の処理を繰り返す。
【００２１】
パルス幅安定検出処理の評価が正常範囲である場合（ステップＳ３３）には、パルス間隔時間から脈拍数を算出し、通常人間の脈拍数の正常とされている範囲であるかを判定する（ステップＳ３４）。そして、この判定結果が正常範囲でない場合（ステップＳ３５）には、図１３のエラーマークの表示例に示すようなエラーマークを表示部５に表示し（ステップＳ４３）、その後にパルスの検出がなければ、エラーマークの表示を繰り返す（ステップＳ４４）。また、その後に脈拍パルスの検出があれば、パルス幅安定検出（ステップＳ３２）に戻り、その後の処理を繰り返す（ステップＳ４４）。
【００２２】
パルス間隔時間から算出した脈拍数が正常範囲である場合（ステップＳ３５）には、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス間隔評価範囲に基づき、運動時のパルスの間隔、すなわち、対象パルス間隔を評価し、パルス間隔評価範囲に対応した対象パルス間隔の処理操作をし、安定したパルス間隔を得るパルス間隔安定検出処理をパルス幅安定検出手段１５にて行う（ステップＳ３６）。そして、パルス間隔安定検出処理の評価が正常範囲でない場合（ステップＳ３７）には、図１２のエラーマークの表示例に示すようなエラーマークを表示部５に表示し（ステップＳ４２）、パルス検出（ステップＳ３１）に戻り、その後の処理を繰り返す。
【００２３】
パルス間隔安定検出処理の評価が正常範囲である場合（ステップＳ３７）には、パルス間隔安定検出後のデータから対象脈拍数ＨＲ１を算出し、記憶装置１０にメモリする（ステップＳ３８）。そして、対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０とを比較して正常範囲であるかを脈拍数比較評価手段１６にて判定する（ステップＳ３９）。
【００２４】
対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０との比較判定結果が正常範囲でない場合（ステップＳ４０）には、評価範囲を含んだ脈拍数ＨＲ０±Ｘを対象脈拍数ＨＲ１として書き換え（ステップＳ４５）、この書き換えられた対象脈拍数ＨＲ１が通常人間の脈拍数の正常とされている下限脈拍数４０拍／分から上限脈拍数２２０拍／分までの範囲内であるかを判断する。そして、正常範囲外である場合には、エラーマークの表示（ステップＳ４３）に移る（ステップＳ４６）。
【００２５】
また、対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０との比較判定結果が正常範囲である場合（ステップＳ４０）や評価範囲を含んだ脈拍数ＨＲ０±Ｘに書き換えられた対象脈拍数ＨＲ１が通常人間の脈拍数の正常範囲内である場合には（ステップＳ４６）、対象脈拍数ＨＲ１を基準脈拍数ＨＲ０へメモリし（ステップＳ４１）、このサブルーチンを抜ける。
【００２６】
次に、図５におけるパルス幅安定検出（ステップＳ３２）のサブルーチンについて図６を用いて詳述する。図６はパルス幅安定検出の処理手順を示すフローチャートである。まず、検出されたパルスの幅を対象パルス幅Ｐｘとしてメモリする（ステップＳ５１）。
【００２７】
次に、この対象パルス幅Ｐｘを基準パルス幅Ｐと比較し、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５２）。そして、パルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐである場合には、パルス幅Ｐｘを正常範囲外と判定、対象パルス幅Ｐｘデータを破棄し（ステップＳ５９）、このサブルーチンを抜ける。
【００２８】
パルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５３）。そして、パルス幅評価範囲０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐである場合には、対象パルス幅Ｐｘを正常範囲内と判定し（ステップＳ６１）、このサブルーチンを抜ける。
【００２９】
パルス幅評価範囲０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５４）。そして、パルス幅評価範囲０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐである場合には、移動平均によりこの対象パルス幅Ｐｘを含んだ基準パルス幅Ｐにデータを更新し（ステップＳ６０）、正常範囲内と判定し（ステップＳ６１）、このサブルーチンを抜ける。なお、基準パルス幅Ｐを更新する理由は、脈圧の大小に応じてパルス幅も変化するため、更新しないで一定の値としていると誤差を生じることによる。
【００３０】
パルス幅評価範囲０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５５）。そして、パルス幅評価範囲１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐである場合には、対象パルス幅Ｐｘを正常範囲内と判定し（ステップＳ６１）、このサブルーチンを抜ける。
【００３１】
パルス幅評価範囲１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐでない場合には、パルス幅評価範囲２Ｐ≦Ｐｘ＜３Ｐであるかの判断をする（ステップＳ５６）。そして、パルス幅評価範囲２Ｐ≦Ｐｘ＜３Ｐでない場合には、３Ｐ≦Ｐｘと判定し（ステップＳ５７）、更に正常範囲外と判定、対象パルス幅Ｐｘデータを破棄し（ステップＳ５８）、このサブルーチンを抜ける。
【００３２】
パルス幅評価範囲２Ｐ≦Ｐｘ＜３Ｐである場合には、図１４に示すように対象パルス幅Ｐｘを基準パルス幅Ｐで減じた幅のところで分割することにより一拍分のパルスデータを補完し、この時のパルス間隔をＲｘ１、Ｒｘ２とする（ステップＳ６２）。
【００３３】
そして、この時のパルス間隔Ｒｘ１を基準パルス間隔Ｒと比較し、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒでない場合（ステップＳ６３）には、正常範囲外と判定し（ステップＳ５８）、このサブルーチンを抜ける。また、パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．２５Ｒである場合（ステップＳ６３）には、脈拍数を算出し、表示を更新し、表示部５に表示する（ステップＳ６４）。また、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜０．７５Ｒ及び１．２５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒである場合（ステップＳ６３）には、脈拍数を算出し、表示の更新を行わない（ステップＳ６４）。
【００３４】
その後、パルス間隔Ｒｘ２を基準パルス間隔Ｒと比較し、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒでない場合（ステップＳ６５）には、正常範囲外と判定し（ステップＳ５８）、このサブルーチンを抜ける。また、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ１＜１．５Ｒである場合（ステップＳ６５）には、正常範囲内と判定し（ステップＳ６６）、このサブルーチンを抜ける。
【００３５】
次に、図５におけるパルス間隔時間評価（ステップＳ３４）のサブルーチンについて図７を用いて詳述する。図７はパルス間隔時間の評価の処理手順を示すフローチャートである。パルス幅安定検出（ステップＳ３２）において、パルス幅が正常範囲である（ステップＳ３３）場合には、対象パルス間隔の時間αを記憶装置１０にメモリする（ステップＳ７１）。そして、この時の対象パルス間隔時間αが脈拍数４０拍／分に相当するときの時間より小さいかを判断し（ステップＳ７２）、脈拍数４０拍／分に相当するときの時間より小さくない場合には、対象パルス間隔時間αは、正常範囲外と判定し（ステップＳ７５）、このサブルーチンを抜ける。
【００３６】
脈拍数４０拍／分に相当するときの時間より小さい場合には、対象パルス間隔時間αが脈拍数２２０拍／分に相当するときの時間より大きいかを判断し（ステップＳ７３）、脈拍数２２０拍／分に相当するときの時間より大きくない場合には、対象パルス間隔時間αを正常範囲外と判定し（ステップＳ７５）、このサブルーチンを抜ける。また、脈拍数２２０拍／分に相当するときの時間より大きい場合には、対象パルス間隔時間αを正常範囲内と判定し（ステップＳ７４）、このサブルーチンを抜ける。
【００３７】
次に、図５におけるパルス間隔安定検出（ステップＳ３６）のサブルーチンについて図８を用いて詳述する。図８は脈拍パルス間隔安定検出の処理手順を示すフローチャートである。まず、対象パルス間隔Ｒｘをメモリする（ステップＳ８１）。
【００３８】
この対象パルス間隔Ｒｘを基準パルス間隔Ｒと比較し、記憶装置１０にあらかじめメモリされているパルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒであるかの判断をする（ステップＳ８２）。そして、パルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒである場合には、対象パルス間隔Ｒｘを計測エラーと判定し（ステップＳ９０）、更に正常範囲外と判定、対象パルス間隔Ｒｘデータを破棄し（ステップＳ８９）、このサブルーチンを抜ける。
【００３９】
パルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８３）。そして、パルス間隔評価範囲０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒである場合には、一拍削除が連続２回目に当たるかを判断し（ステップＳ９１）、当たらない場合には、図１５に示すように、一拍分のパルスデータ２２を削除し、パルス間隔Ｒｘ'を設定する（ステップＳ９３）。
【００４０】
そして、一拍分のパルスデータを削除した後のパルス間隔Ｒｘ'をＲｘに置き換えて、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒであるかを判断し、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒでない場合には、このサブルーチンを抜ける。また、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒである場合には、ステップＳ９７へ進む（ステップＳ９４）。一方、一拍削除が連続２回目に当たるかを判断し（ステップＳ９１）、当たる場合には、評価範囲を含んだパルス間隔Ｒ±３％に対象パルス間隔Ｒｘを書き換え、ステップＳ９７へ進む（ステップＳ９２）。
【００４１】
パルス間隔評価範囲０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒでない場合には（ステップＳ８３）、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８４）。そして、パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒである場合には、ステップＳ９７へ進む。
【００４２】
パルス間隔評価範囲０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜０．１．２５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８５）。そして、パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜０．１．２５Ｒである場合には、移動平均によりこの対象パルス間隔Ｒｘを含んだ基準パルス間隔Ｒを更新し（ステップＳ９５）、表示を更新することを可能な状態とし（ステップＳ９６）、ステップＳ９７へ進む。なお、基準パルス間隔Ｒを更新する理由は、心拍の間隔は常に変動しており一定間隔でないため、更新しないで一定の値としていると誤差を生じることによる。
【００４３】
パルス間隔評価範囲０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜１．２５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８６）。そして、パルス間隔評価範囲１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒである場合には、ステップＳ９７へ進む。
【００４４】
ステップＳ９７では、対象パルス間隔Ｒｘを正常範囲と判定し、対象パルス間隔Ｒｘを記憶装置１０にメモリし（ステップＳ１００）、このサブルーチンを抜ける。
【００４５】
パルス間隔評価範囲１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒでない場合には、パルス間隔評価範囲１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒであるかを判断する（ステップＳ８７）。そして、パルス間隔評価範囲１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒである場合には、一拍補完が連続２回目に当たるかを判断し（ステップＳ９８）、当たらない場合には、基準パルス間隔Ｒを対象パルス間隔Ｒｘへ代入することで一拍分のパルスデータを補完し、対象パルス間隔Ｒｘは正常範囲内と判定し（ステップＳ９９）、対象パルス間隔Ｒｘを記憶装置１０にメモリし（ステップＳ１００）、このサブルーチンを抜ける。当たる場合には、対象脈拍パルス間隔Ｒｘを正常範囲外と判定し（ステップＳ８９）、このサブルーチンを抜ける。
【００４６】
パルス間隔評価範囲１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒでない場合には、２．２５Ｒ≦Ｒｘであり計測エラーと判定し（ステップＳ８８）、更に対象パルス間隔Ｒｘを正常範囲外と判定、対象パルス間隔Ｒｘデータを破棄し（ステップＳ８９）、このサブルーチンを抜ける。
【００４７】
次に、図５における対象脈拍数ＨＲ１と基準脈拍数ＨＲ０との比較（ステップＳ３９）のサブルーチンについて図９を用いて詳述する。図９は対象脈拍数と基準脈拍数とを比較し評価する処理手順を示すフローチャートである。まず、対象脈拍数ＨＲ１が８０拍／分未満であるかを判断し（ステップＳ１１１）、８０拍／分未満である場合には、基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲Ｘを５％に設定する（ステップＳ１１３）。一方、８０拍／分未満でない場合には、対象脈拍数ＨＲ１が、８０拍／分以上１４０拍／分未満であるかを判断し（ステップＳ１１２）、８０拍／分以上１４０拍／分未満である場合には、基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲Ｘを３％に設定する（ステップＳ１１４）。また、８０拍／分以上１４０拍／分未満でない場合には、基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲Ｘを２％に設定する（ステップＳ１１５）。
【００４８】
その後、対象脈拍数ＨＲ１が基準脈拍数ＨＲ０よりも小さいかを比較する（ステップＳ１１６）。対象脈拍数ＨＲ１が基準脈拍数ＨＲ０よりも小さい場合には、比較評価範囲ＨＲ０−Ｘ≦ＨＲ１＜ＨＲ０であるかを判断し（ステップＳ１１７）、比較評価範囲ＨＲ０−Ｘ≦ＨＲ１＜ＨＲ０である場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲内と判定し（ステップＳ１１９）、このサブルーチンを抜ける。一方、比較評価範囲ＨＲ０−Ｘ≦ＨＲ１＜ＨＲ０でない場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲外と判定し（ステップＳ１２０）、このサブルーチンを抜ける。
【００４９】
また、対象脈拍数ＨＲ１が基準脈拍数ＨＲ０よりも小さくない場合には、比較評価範囲ＨＲ０≦ＨＲ１＜ＨＲ０＋Ｘであるかを判断し（ステップＳ１１８）、比較評価範囲ＨＲ０≦ＨＲ１＜ＨＲ０＋Ｘである場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲内と判定し（ステップＳ１２１）、このサブルーチンを抜ける。一方、比較評価範囲ＨＲ０≦ＨＲ１＜ＨＲ０＋Ｘでない場合には、対象脈拍数ＨＲ１を正常範囲外と判定し（ステップＳ１２０）、このサブルーチンを抜ける。
【００５０】
以上に説明したように、パルス幅安定検出手段１４において、複数段階のパルス幅評価範囲Ｐｘ＜０．２５Ｐ、０．２５Ｐ≦Ｐｘ＜０．７５Ｐ、０．７５Ｐ≦Ｐｘ＜１．２５Ｐ、１．２５Ｐ≦Ｐｘ＜２Ｐ、３Ｐ≦Ｐｘに基づいて、対象パルス幅Ｐｘを評価し、その結果に基づいて基準パルス幅Ｐを更新、基準パルス幅Ｐを不更新、一拍分のパルスデータを補完、対象パルス幅Ｐｘデータを破棄するといった多面的な処理操作をすることにより、脈拍のパルス幅の正規な信号と認められる信号のみを抽出して後段に伝達することができる。
【００５１】
また、パルス間隔安定検出手段１５において、複数段階のパルス間隔評価範囲Ｒｘ＜０．２５Ｒ、０．２５Ｒ≦Ｒｘ＜０．５Ｒ、０．５Ｒ≦Ｒｘ＜０．７５Ｒ、０．７５Ｒ≦Ｒｘ＜１．２５Ｒ、１．２５Ｒ≦Ｒｘ＜１．５Ｒ、１．５Ｒ≦Ｒｘ＜２．２５Ｒ、２．２５Ｒ≦Ｒｘに基づいて、対象パルス間隔Ｒｘを評価し、その結果に基づいて基準パルス間隔Ｒを更新、基準パルス間隔Ｒを不更新、一拍分のパルスデータを削除、一拍分のパルスデータを補完、対象パルス間隔Ｒｘデータを破棄するといった多面的な処理操作をすることにより、脈拍のパルス間隔の正規な信号と認められる信号のみを抽出することができる。
【００５２】
したがって、本発明の実施の形態の脈拍計は、雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去できるものである。
【００５３】
更に、脈拍数比較評価手段１６において、対象脈拍数ＨＲ１が８０拍／分未満、８０拍／分以上１４０拍／分未満、１４０拍／分以上それぞれの場合に対応して基準脈拍数ＨＲ０を基準とする評価範囲を５％、３％、２％として重みのついた評価することにより、基準脈拍数ＨＲ０に対して異常な変化である対象脈拍数を捉えることになり、パルス幅安定検出手段１４とパルス間隔安定検出手段１５とでの雑音の除去漏れも防ぐことができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の脈拍計は、パルス幅安定検出手段、パルス間隔安定検出手段により、雑音によって影響を及ぼすパラメータであるパルス幅とパルス間隔との両面から脈拍信号以外である雑音信号を除去するので多様な雑音にも対応して正確に計測できる。更に、脈拍数比較評価手段により、パルス幅安定検出手段とパルス間隔安定検出手段とでの雑音の除去漏れも防ぐので更に多様な雑音にも対応してより正確に計測できる。そして、脈拍数を利用し算出する消費カロリーや脂肪燃焼量も正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脈拍計の一例を表す外観図である。
【図２】脈拍計の電気ブロック図である。
【図３】全体の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】脈拍表示モードの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】運動時脈拍数計測の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】パルス幅安定検出の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】パルス間隔時間の評価の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】脈拍パルス間隔安定検出の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】対象脈拍数と基準脈拍数とを比較し評価する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】消費カロリーの表示例である。
【図１１】脂肪燃焼量の表示例である。
【図１２】エラーマークの表示例である。
【図１３】エラーマークの表示例である。
【図１４】パルス幅安定検出手段における一拍分のパルスデータの補完についてのパルス図である。
【図１５】パルス間隔安定検出手段における一拍分のパルスデータの削除についてのパルス図である。
【符号の説明】
１ 装置本体
２ センサ部
３ リード線
４ 入力部
５ 表示部
６ センサ駆動回路
７ 増幅回路
８ フィルタ回路
９ Ａ／Ｄ変換回路
１０ 記憶装置
１１ 電源装置
１２ 表示駆動回路
１３ ＣＰＵ
１４ パルス幅安定検出手段
１５ パルス間隔安定検出手段
１６ 脈拍数比較評価手段
２１ エラーマーク
２２ パルスデータ
Claims (5)
- 身体の脈拍を計測する脈拍計において、
パルス幅評価範囲に基づき対象パルス幅を評価し、前記パルス幅評価範囲に対応した前記対象パルス幅の処理操作をするパルス幅安定検出手段と、
前記パルス幅安定検出手段よりも後段に、パルス間隔評価範囲に基づき対象パルス間隔を評価し、前記パルス間隔評価範囲に対応した前記対象パルス間隔の処理操作をするパルス間隔安定検出手段と、
を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 前記パルス幅評価範囲は、基準パルス幅からの差に応じて設定されている複数段階の範囲であり、前記対象パルス幅の処理操作は、基準パルス幅データの更新、基準パルス幅データの不更新、一拍分のパルスデータの補完、対象パルス幅データの破棄を行い、
前記パルス間隔評価範囲は、基準パルス間隔からの差に応じて設定されている複数段階の範囲であり、前記対象パルス間隔の処理操作は、基準パルス間隔データの更新、基準パルス間隔データの不更新、一拍分のパルスデータの削除、一拍分のパルスデータの補完、対象パルス間隔データの破棄を行うことを特徴とする請求項１記載の脈拍計。 - 前記パルス間隔安定検出手段よりも後段に、対象脈拍数と基準脈拍数とを比較し、対象脈拍数の基準脈拍数に対する差を評価する脈拍数比較評価手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の脈拍計。
- 前記脈拍数比較評価手段は、対象脈拍数が多い場合には基準脈拍数との比較評価範囲が狭くなり、対象脈拍数が少ない場合には基準脈拍数との比較評価範囲が広くなることを特徴とする請求項３記載の脈拍計。
- 前記基準パルス幅からの差に応じて設定されている複数段階の範囲は、対象パルス幅をＰｘ、基準パルス幅をＰで示した場合に、Ｐｘ < ０．２５Ｐ、０．２５Ｐ≦Ｐｘ < ０．７５Ｐ、０．７５Ｐ≦Ｐｘ < １．２５Ｐ、１．２５Ｐ≦Ｐｘ < ２Ｐ、２Ｐ≦Ｐｘ < ３Ｐ、３Ｐ≦Ｐｘであり、前記基準パルス幅データの更新は、前記０．７５Ｐ≦Ｐｘ < １．２５Ｐである場合に行い、前記基準パルス幅データの不更新は、前記０．２５Ｐ≦Ｐｘ < ０．７５Ｐ又は前記１．２５Ｐ≦Ｐｘ < ２Ｐである場合に行い、前記一拍分のパルスデータの補完は、前記２Ｐ≦Ｐｘ < ３Ｐである場合に行い、前記対象パルス幅データの破棄は、前記Ｐｘ < ０．２５Ｐ又は前記３Ｐ≦Ｐｘである場合に行い、
前記基準パルス間隔からの差に応じて設定されている複数段階の範囲は、対象パルス間隔をＲｘ、基準パルス間隔をＲで示した場合に、Ｒｘ < ０．２５Ｒ、０．２５Ｒ≦Ｒｘ < ０．５Ｒ、０．５Ｒ≦Ｒｘ < ０．７５Ｒ、０．７５Ｒ≦Ｒｘ < １．２５Ｒ、１．２５Ｒ≦Ｒｘ < １．５Ｒ、１．５Ｒ≦Ｒｘ < ２．２５Ｒ、２．２５Ｒ≦Ｒｘであり、前記基準パルス間隔データの更新は、前記０．７５Ｒ≦Ｒｘ < １．２５Ｒである場合に行い、前記基準パルス間隔データの不更新は、前記０．５Ｒ≦Ｒｘ < ０．７５Ｒ又は前記１．２５Ｒ≦Ｒｘ < １．５Ｒである場合に行い、前記一拍分のパルスデータの削除は、前記０．２５Ｒ≦Ｒｘ < ０．５Ｒである場合に行い、前記一拍分のパルスデータの補完は、１．５Ｒ≦Ｒｘ < ２．２５Ｒである場合に行い、前記対象パルス間隔データの破棄は、前記Ｒｘ < ０．２５Ｒ又は前記２．２５Ｒ≦Ｒｘである場合に行うことを特徴とする請求項２記載の脈拍計。
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