JP4739054B2 - 生体情報測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、心拍数等の複数の生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。
従来から、心拍数等の複数の生体情報を測定する装置が開発されており、心拍を測定して消費カロリーを計算するようにした心拍測定装置も開発されている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献２には、運動者の心拍数や移動速度を測定する装置が開示されている。前記特許文献２に記載された装置は、心拍検出や加速度検出を行うための複数の検出部を異なる筐体に収容した構成となっているため、小型化が困難になるという問題がある。
この問題を解決するために、前記複数の検出部を一の筐体に収容することが考えられる。
この場合、複数の検出部に対して一つの電源（電池）から電源供給を行うと、利用者の歩行動作と心拍信号は非同期で発生するため、歩行検出動作と心拍検出動作は、同時に行われる可能性が高く、同時に稼動すると各動作電流が重なって、電源（電池）はより大きな電流供給能力が必要となってしまう。
また、特許文献２には、運動者の心拍数や移動速度を測定する装置が開示されている。前記特許文献２に記載された装置は、心拍検出や加速度検出を行うための複数の検出部を異なる筐体に収容した構成となっているため、小型化が困難になるという問題がある。
この問題を解決するために、前記複数の検出部を一の筐体に収容することが考えられる。
この場合、複数の検出部に対して一つの電源（電池）から電源供給を行うと、利用者の歩行動作と心拍信号は非同期で発生するため、歩行検出動作と心拍検出動作は、同時に行われる可能性が高く、同時に稼動すると各動作電流が重なって、電源（電池）はより大きな電流供給能力が必要となってしまう。
実際、コイン型の一次電池などでは最大ピーク電流の制限を越えてしまう場合があり、より大型のものやより高価な電池を採用する必要が生じたり、あるいは電源供給を分けるために複数の電源から供給させるように構成する必要が生じたり、結果として構成が大きくなりコストや形状面で不利になることが一般的である。
二つのセンシング動作が同時に行われることは、それだけ消費電流の積算量も大きくなり、電池を搭載した装置においては、装置の電池寿命が短くなってしまう。
二つのセンシング動作が同時に行われることは、それだけ消費電流の積算量も大きくなり、電池を搭載した装置においては、装置の電池寿命が短くなってしまう。
本発明は、複数の生体情報を測定する生体情報測定装置において、消費電流の最大値を小さくすることを課題としている。
本発明によれば、第１生体信号が入力される第１生体信号入力手段と、第２生体信号が入力される第２生体信号入力手段と、前記第１、第２生体信号入力手段によって検出した生体信号に基づく生体情報を算出する生体情報算出手段と、少なくとも前記第１、第２生体信号入力手段に駆動電力を供給して駆動するための１つの電源手段と、前記第１、第２生体信号入力手段の一方を駆動している間は他方は駆動しないようにして、前記第１、第２生体信号入力手段を同時には駆動しないように前記電源手段を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする生体情報測定装置が提供される。
制御手段は、第１、第２生体信号入力手段の一方を駆動している間は他方は駆動しないようにして、前記第１、第２生体信号入力手段を同時には駆動しないように電源手段を制御する。
制御手段は、第１、第２生体信号入力手段の一方を駆動している間は他方は駆動しないようにして、前記第１、第２生体信号入力手段を同時には駆動しないように電源手段を制御する。
ここで、前記生体情報算出手段は、前記第１、第２生体信号入力手段の駆動時間中に検出した第１、第２生体信号に基づいて非駆動時間における第１、第２生体信号を推定することにより、前記生体情報を算出するように構成してもよい。
また、前記第１生体信号入力手段には前記生体信号として歩行に関する信号が入力され、前記第２生体信号入力手段には前記生体信号として心拍に関する信号が入力され、前記生体情報算出手段は、前記第１生体信号入力手段からの信号に基づいて歩数を算出し、前記第２生体信号入力手段からの信号に基づいて心拍数を算出するように構成してもよい。
また、前記第１生体信号入力手段には前記生体信号として歩行に関する信号が入力され、前記第２生体信号入力手段には前記生体信号として心拍に関する信号が入力され、前記生体情報算出手段は、前記第１生体信号入力手段からの信号に基づいて歩数を算出し、前記第２生体信号入力手段からの信号に基づいて心拍数を算出するように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記歩行検出手段と前記心拍検出手段の駆動を交互に行うように前記電源手段を制御する場合、前記歩行検出手段を駆動する時間が、前記心拍検出手段を駆動する時間よりも長くなるように前記電源手段を制御するように構成してもよい。
また、前記第１、第２生体信号入力手段を収容する１つの筐体を備えて成るように構成してもよい。
また、前記第２生体信号入力手段は受信手段を有し、前記第２生体信号を検出して前記受信手段に無線送信する送信手段を備えて成るように構成してもよい。
また、前記第１、第２生体信号入力手段を収容する１つの筐体を備えて成るように構成してもよい。
また、前記第２生体信号入力手段は受信手段を有し、前記第２生体信号を検出して前記受信手段に無線送信する送信手段を備えて成るように構成してもよい。
本発明によれば、複数の生体情報を測定する生体情報測定装置において、消費電流の最大値を小さくすることが可能になる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る生体情報測定装置のブロック図であり、腕時計型の生体情報測定装置である。
図１において、生体情報測定装置は、歩行を検出して各歩行に対応する歩行パルス信号を出力する歩行検出部１、心拍を検出して各心拍に対応する心拍パルス信号を出力する心拍検出部２、制御部３、開閉スイッチによって構成された開閉部４、５、表示部６、表示切換やデータ入力などを行う入力部７、電池によって構成された電源８を備えている。
図１において、生体情報測定装置は、歩行を検出して各歩行に対応する歩行パルス信号を出力する歩行検出部１、心拍を検出して各心拍に対応する心拍パルス信号を出力する心拍検出部２、制御部３、開閉スイッチによって構成された開閉部４、５、表示部６、表示切換やデータ入力などを行う入力部７、電池によって構成された電源８を備えている。
歩行検出部１は、第１生体信号入力手段を構成し、歩行を検出して各歩行に対応する歩行信号を出力する歩行信号入力部９、歩行信号のノイズを低減すると共に波形整形して前記歩行パルス信号を出力する歩行信号検出回路１０を備えている。
心拍検出部２は、第２生体信号入力手段を構成し、心拍を検出して各心拍に対応する心拍信号を出力する心拍信号入力部１１、心拍信号のノイズを低減すると共に波形整形して前記心拍パルス信号を出力する心拍信号検出回路１２を備えている。
歩行検出部１及び心拍検出部２は、１つの筐体内に収容されている。
尚、制御部３は制御手段を構成し、演算部１３は生体情報算出手段を構成し、記憶部１４は記憶手段を構成している。
心拍検出部２は、第２生体信号入力手段を構成し、心拍を検出して各心拍に対応する心拍信号を出力する心拍信号入力部１１、心拍信号のノイズを低減すると共に波形整形して前記心拍パルス信号を出力する心拍信号検出回路１２を備えている。
歩行検出部１及び心拍検出部２は、１つの筐体内に収容されている。
尚、制御部３は制御手段を構成し、演算部１３は生体情報算出手段を構成し、記憶部１４は記憶手段を構成している。
図２〜図７は、本第２の実施の形態の処理を示すフローチャートであり又、図８は、その説明図である。以下、図１〜図７を用いて本実施の形態の動作を説明する。
先ず、制御部３は、開閉部４をオンにして（ステップＳ２１）、電源８から歩行検出部１に駆動電力を供給して（電源オン）、歩行検出部１を駆動する（ステップＳ２２）。歩行検出部１は歩行を検出して、各歩行に対応する歩行パルス信号（図８参照。本例は歩行ピッチが６０歩／分である。）を、歩行に関する信号として出力する（ステップＳ２３、Ｓ２４）。
先ず、制御部３は、開閉部４をオンにして（ステップＳ２１）、電源８から歩行検出部１に駆動電力を供給して（電源オン）、歩行検出部１を駆動する（ステップＳ２２）。歩行検出部１は歩行を検出して、各歩行に対応する歩行パルス信号（図８参照。本例は歩行ピッチが６０歩／分である。）を、歩行に関する信号として出力する（ステップＳ２３、Ｓ２４）。
演算部１３は、歩行パルス信号を計数して累積の歩数を算出し、順次、該算出した歩数のデータを記憶部１４に記憶し（ステップＳ２５）、該記憶した歩数データを表示部６に表示する（ステップＳ２６）。
前記歩行測定を所定時間（本例では１５秒）行う（ステップＳ２７）。前記所定時間経過すると、演算部１３は、前記所定時間に測定した歩数から平均歩行ピッチＡを算出して記憶部１４に記憶する（ステップＳ２８）。その後、制御部３は、開閉部４をオフにすることによって、電源８から歩行検出部１への駆動電力供給を停止する（ステップＳ２９）。
前記歩行測定を所定時間（本例では１５秒）行う（ステップＳ２７）。前記所定時間経過すると、演算部１３は、前記所定時間に測定した歩数から平均歩行ピッチＡを算出して記憶部１４に記憶する（ステップＳ２８）。その後、制御部３は、開閉部４をオフにすることによって、電源８から歩行検出部１への駆動電力供給を停止する（ステップＳ２９）。
次に、制御部３は開閉部５をオン状態にして（ステップＳ３１）、電源８から心拍検出部２に駆動電力を供給して（電源オン）、心拍検出部２を駆動する（ステップＳ３２）。心拍検出部２は、心拍を検出して各心拍に対応する心拍パルス信号（図８参照。本例は心拍数が１２０ＢＰＭである。）を、心拍に関する信号として出力する（ステップＳ３３、Ｓ３４）。演算部１３は、心拍パルス信号の間隔を計測して心拍数を算出し、記憶部１４に記憶した後（ステップＳ３５）、該記憶した心拍数のデータを表示部６に表示する（ステップＳ３６）。
前記心拍測定を、歩行測定時間よりも短い所定時間（本例では５秒）行う（ステップＳ３７）。前記所定時間経過すると、演算部１３は、前記所定時間に計測した心拍から心拍数Ｃを推定値（本例では１２０ＢＰＭである。）として算出して該心拍数データＣを記憶部１４に記憶した後（ステップＳ３８）、前記心拍数Ｃに基づいて、前記所定時間における消費カロリーを演算して、累積消費カロリーに加算して現在までの総消費カロリーを算出する（ステップＳ３９）。消費カロリー計算方法としては、前記特許文献１記載の方法を採用することができる。
その後、制御部３は、開閉部５をオフにすることによって、電源８から心拍検出部２への駆動電力供給を停止する（ステップＳ４０）。
その後、制御部３は、開閉部５をオフにすることによって、電源８から心拍検出部２への駆動電力供給を停止する（ステップＳ４０）。
次に、制御部３は、開閉部４をオン状態にして（ステップＳ４１）、電源８から歩行検出部１に駆動電力を供給して（電源オン）、歩行検出部１を駆動する（ステップＳ４２）。歩行検出部１は、歩行を検出して各歩行に対応する歩行パルス信号を出力する（ステップＳ４３、Ｓ４４）。演算部１３は、歩行パルス信号を計数して累積の歩数を算出して、順次、記憶部１４に記憶する（ステップＳ４５）。
次に、演算部１３は、複数回の歩行パルス信号間隔を計測し、歩行ピッチＢを算出する（ステップＳ４６）。次に、演算部１３は、非計測時間（直前に心拍検出部２が駆動されて歩行検出部１が非駆動であった時間（５秒間））に歩行したと推定される推定歩数値（本例では５歩である。）を算出する（ステップＳ４７）。このとき、前記推定歩行値は、推定値の精度を向上させるために、（（歩行ピッチＡ＋歩行ピッチＢ）／２）×（５秒／６０秒）によって算出する。演算部１３は、前記推定歩数値を累積歩数値に加算して、現時点における累積歩数を算出する（ステップＳ４８）。
次に、演算部１３は、複数回の歩行パルス信号間隔を計測し、歩行ピッチＢを算出する（ステップＳ４６）。次に、演算部１３は、非計測時間（直前に心拍検出部２が駆動されて歩行検出部１が非駆動であった時間（５秒間））に歩行したと推定される推定歩数値（本例では５歩である。）を算出する（ステップＳ４７）。このとき、前記推定歩行値は、推定値の精度を向上させるために、（（歩行ピッチＡ＋歩行ピッチＢ）／２）×（５秒／６０秒）によって算出する。演算部１３は、前記推定歩数値を累積歩数値に加算して、現時点における累積歩数を算出する（ステップＳ４８）。
歩行検出部１は、歩行を検出して各歩行に対応する歩行パルス信号を出力する（ステップＳ５１、Ｓ５２）。演算部１３は、歩行パルス信号を計数して累積の歩数を算出して、順次、該累積歩数のデータを記憶部１４に記憶し（ステップＳ５３）、該記憶した歩数データを表示部６に表示する（ステップＳ５４）。
前記歩行測定を所定時間（本例では１５秒）行う（ステップＳ５５）。前記所定時間経過すると、演算部１３は、前記所定時間に測定した歩数から平均歩行ピッチＡを算出して記憶部１４に記憶する（ステップＳ５６）。その後、制御部３は、開閉部４をオフにすることによって、電源８から歩行検出部１への駆動電力供給を停止する（ステップＳ５７）。
前記歩行測定を所定時間（本例では１５秒）行う（ステップＳ５５）。前記所定時間経過すると、演算部１３は、前記所定時間に測定した歩数から平均歩行ピッチＡを算出して記憶部１４に記憶する（ステップＳ５６）。その後、制御部３は、開閉部４をオフにすることによって、電源８から歩行検出部１への駆動電力供給を停止する（ステップＳ５７）。
次に、制御部３は開閉部５をオンにして（ステップＳ６１）、電源８から心拍検出部２に駆動電力を供給して（電源オン）、心拍検出部２を駆動する（ステップＳ６２）。心拍検出部２は、心拍を検出して各心拍に対応する心拍パルス信号を出力する（ステップＳ６３、Ｓ６４）。演算部１３は、心拍パルス信号の間隔を計測して心拍数Ｄを算出して、記憶部１４に記憶する（ステップＳ６５）。
次に、演算部１３は、非計測時間（直前に歩行検出部１が駆動されて心拍検出部２が非駆動であった時間（５秒間））中の推定される推定心拍数を算出する（ステップＳ６６）。このとき、前記推定心拍数は、推定値の精度を向上させるために、（心拍数Ｃ＋心拍数Ｄ）／２によって算出する。演算部１３は、ステップＳ３９と同様にして、前記推定心拍数に基づいて非計測時間中の消費カロリーを算出し、累積消費カロリーに加算して現在までの累積消費カロリーを算出する（ステップＳ６７）。
次に、演算部１３は、非計測時間（直前に歩行検出部１が駆動されて心拍検出部２が非駆動であった時間（５秒間））中の推定される推定心拍数を算出する（ステップＳ６６）。このとき、前記推定心拍数は、推定値の精度を向上させるために、（心拍数Ｃ＋心拍数Ｄ）／２によって算出する。演算部１３は、ステップＳ３９と同様にして、前記推定心拍数に基づいて非計測時間中の消費カロリーを算出し、累積消費カロリーに加算して現在までの累積消費カロリーを算出する（ステップＳ６７）。
次に、心拍検出部２は、心拍を検出して各心拍に対応する心拍パルス信号を出力する（ステップＳ７１、Ｓ７２）。演算部１３は、心拍パルス信号の間隔を計測して心拍数を算出して、記憶部１４に記憶した後（ステップＳ７３）、該記憶した心拍数のデータを表示部６に表示する（ステップＳ７４）。
前記心拍測定を所定時間（本例では５秒）行う（ステップＳ７５）。前記所定時間経過すると、演算部１３は、前記所定時間に計測した心拍から心拍数Ｃを推定値として算出して該心拍数データＣを記憶部１４に記憶し（ステップＳ７６）、該心拍数データＣを基に、前記所定時間における消費カロリーを演算して、累積消費カロリーに加算して現在までの累積消費カロリーを算出する（ステップＳ７７）。その後、制御部３は、開閉部５をオフにすることによって、電源８から心拍検出部２への駆動電力供給を停止した後、ステップＳ４１へ戻り（ステップＳ７８）、前記処理を繰り返す。
前記心拍測定を所定時間（本例では５秒）行う（ステップＳ７５）。前記所定時間経過すると、演算部１３は、前記所定時間に計測した心拍から心拍数Ｃを推定値として算出して該心拍数データＣを記憶部１４に記憶し（ステップＳ７６）、該心拍数データＣを基に、前記所定時間における消費カロリーを演算して、累積消費カロリーに加算して現在までの累積消費カロリーを算出する（ステップＳ７７）。その後、制御部３は、開閉部５をオフにすることによって、電源８から心拍検出部２への駆動電力供給を停止した後、ステップＳ４１へ戻り（ステップＳ７８）、前記処理を繰り返す。
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る生体譲歩測定装置のブロック図で、図１と同一部分には同一符号を付している。
前記第１の実施の形態においては、歩行検出部１と心拍検出部２を同一筐体に収容するように構成したが、本第２の実施の形態では、心拍検出部を２つの構成要素に分け、心拍検出部の一部を歩行検出部と同一の筐体に収容して共通電源によって駆動すると共に、他の構成要素を別電源として無線によって接続するように構成している。
前記第１の実施の形態においては、歩行検出部１と心拍検出部２を同一筐体に収容するように構成したが、本第２の実施の形態では、心拍検出部を２つの構成要素に分け、心拍検出部の一部を歩行検出部と同一の筐体に収容して共通電源によって駆動すると共に、他の構成要素を別電源として無線によって接続するように構成している。
即ち図９において、心拍検出送信部９１は、心拍を検出して各心拍に対応する心拍信号を出力する心拍信号入力部１１、心拍信号のノイズを低減すると共に波形整形して心拍パルス信号を出力する心拍信号検出回路１２及び前記心拍パルス信号を、心拍に関する信号として無線送信する送信部９３を備えている。また、第２生体信号入力手段を構成する心拍受信部９２は、心拍検出送信部９１からの心拍パルス信号を無線によって受信し、処理部３側に出力する受信部９４を備えている。尚、受信部９４は受信手段を構成し、心拍検出送信部９１は送信手段を構成している。
歩行検出部１及び心拍受信部９２は１つの筐体に収容され、腕に装着して使用される。心拍検出送信部９１は別の筐体に収容され、被測定者の胸に装着して使用される。
処理部３は、開閉部４、５を開閉制御することによって、電源８から時分割的に歩数検出部１、心拍受信部９２へ駆動電力を供給して駆動することにより、前記第１の実施の形態と同様にして、歩数や心拍数を測定する。
歩行検出部１及び心拍受信部９２は１つの筐体に収容され、腕に装着して使用される。心拍検出送信部９１は別の筐体に収容され、被測定者の胸に装着して使用される。
処理部３は、開閉部４、５を開閉制御することによって、電源８から時分割的に歩数検出部１、心拍受信部９２へ駆動電力を供給して駆動することにより、前記第１の実施の形態と同様にして、歩数や心拍数を測定する。
以上述べたように、前記各実施の形態によれば、歩行検出部１と心拍検出部２、あるいは、歩行検出部１と心拍受信部９２の２つの生体信号入力手段を、同時に動作させることがなく、動作電流が重なることない。このため最大消費電流が小さくなり、電源として、最大出力電流性能の低いコイン型一次電池等を使用することが可能になる。
また、歩行検出部１と心拍検出部２の二つを、各同時に動作させることがなく、生体情報測定装置稼動時間において総電流消費量を低く抑えることが可能になる。したがって、電源として、容量の小さいコイン型一次電池等を使用することが可能になる。
また、歩行検出部１と心拍検出部２の二つを、各同時に動作させることがなく、生体情報測定装置稼動時間において総電流消費量を低く抑えることが可能になる。したがって、電源として、容量の小さいコイン型一次電池等を使用することが可能になる。
また、変動量の小さい心拍数の計測時間を短く、変動量の大きな歩数の計測時間を長くとることで、非測定時間中のデータを適切に推定することが可能になり、各生体情報の検出精度の総合的な性能を高めることが可能になる。
尚、前記実施の形態では、測定する生体情報として、歩数と心拍の例で説明したが、複数の生体情報を測定するように構成すればよく、脈拍等の他の生体情報を測定するようにしてもよい。
尚、前記実施の形態では、測定する生体情報として、歩数と心拍の例で説明したが、複数の生体情報を測定するように構成すればよく、脈拍等の他の生体情報を測定するようにしてもよい。
歩数、心拍、脈拍等の複数の生体情報を測定する生体情報測定装置に適用可能である。
１・・・第１生体信号入力手段を構成する歩行検出部
２・・・第２生体信号入力手段を構成する心拍検出部
３・・・制御手段を構成する制御部
４、５・・・開閉部
６・・・表示部
７・・・入力部
８・・・電源
９・・・歩行信号入力部
１０・・・歩行信号検出回路
１１・・・心拍信号入力部
１２・・・心拍信号検出回路
１３・・・生体情報算出手段を構成する演算部
１４・・・記憶手段を構成する記憶部
９１・・・送信手段を構成する心拍検出送信部
９２・・・第２生体信号入力手段を構成する心拍受信部
９３・・・送信部
９４・・・受信手段を構成する受信部
２・・・第２生体信号入力手段を構成する心拍検出部
３・・・制御手段を構成する制御部
４、５・・・開閉部
６・・・表示部
７・・・入力部
８・・・電源
９・・・歩行信号入力部
１０・・・歩行信号検出回路
１１・・・心拍信号入力部
１２・・・心拍信号検出回路
１３・・・生体情報算出手段を構成する演算部
１４・・・記憶手段を構成する記憶部
９１・・・送信手段を構成する心拍検出送信部
９２・・・第２生体信号入力手段を構成する心拍受信部
９３・・・送信部
９４・・・受信手段を構成する受信部
Claims (5)
- 第１生体信号が入力される第１生体信号入力手段と、
第２生体信号が入力される第２生体信号入力手段と、
前記第１、第２生体信号入力手段によって検出した生体信号に基づく生体情報を算出する生体情報算出手段と、
少なくとも前記第１、第２生体信号入力手段に駆動電力を供給して駆動するための１つの電源手段と、
前記第１、第２生体信号入力手段の一方を駆動している間は他方は駆動しないようにして、前記第１、第２生体信号入力手段を同時には駆動しないように前記電源手段を制御する制御手段を備えて成り、
前記生体情報算出手段は、前記第１、第２生体信号入力手段の駆動時間中に検出した第１、第２生体信号に基づいて非駆動時間における第１、第２生体信号を推定することにより、前記生体情報を算出することを特徴とする生体情報測定装置。 - 前記第１生体信号入力手段には前記生体信号として歩行に関する信号が入力され、前記第２生体信号入力手段には前記生体信号として心拍に関する信号が入力され、
前記生体情報算出手段は、前記第１生体信号入力手段からの信号に基づいて歩数を算出し、前記第２生体信号入力手段からの信号に基づいて心拍数を算出することを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。 - 前記制御手段は、前記歩行検出手段と前記心拍検出手段の駆動を交互に行うように前記電源手段を制御する場合、前記歩行検出手段を駆動する時間が、前記心拍検出手段を駆動する時間よりも長くなるように前記電源手段を制御することを特徴とする請求項２記載の生体情報測定装置。
- 前記第１、第２生体信号入力手段を収容する１つの筐体を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の生体情報測定装置。
- 前記第２生体信号入力手段は受信手段を有し、
前記第２生体信号を検出して前記受信手段に無線送信する送信手段を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の生体情報測定装置。
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