JP5119654B2 - 腕装着型生体情報計測機器 - Google Patents

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Description

本発明は、腕装着型生体情報計測機器に関する。
従来、脈拍等の生体に関する情報を計測する機器として腕装着型生体情報計測機器が知られている。この腕装着型生体情報計測機器は、表示部や入力スイッチを有した腕時計型の装置(以下、「装置本体」という)と、手指に装着され、脈波等の生体情報を検出するためのセンサである生体情報計測用センサとを有しており、この装置本体と、生体情報計測用センサがケーブルを介して接続されている。
ユーザがこの腕装着型生体情報計測機器を利用して脈拍の計測を開始するときは、装置本体を腕に装着し、生体情報計測用センサを人差し指又は親指に装着した後、装置本体の入力スイッチを操作して、脈拍の計測を開始する。脈拍の計測が開始されると、生体情報計測用センサが脈波を検出してその脈波に係る信号を装置本体に送信し、装置本体に内蔵されたCPUがその脈波を分析して脈拍数を算出し、その脈拍数を表示部に表示する。
この種の腕装着型生体情報計測機器は、生体情報計測用センサが人差し指又は親指に装着されるべく構成されているのが一般的である。左腕に専用的に装着される腕装着型生体情報計測機器を例にとり具体的に述べると、装置本体の外周面のうち、装置本体の中心点を端点として腕時計における3時方向に伸びる半直線と、中心点を端点として6時方向に伸びる半直線で囲まれたエリアにおける外周面(すなわち、人差し指及び親指に最も近い外周面)からケーブルが延出する構成となっており、人差し指又は親指に生体情報計測用センサを装着したときに、最も装着性が高くなるような構成となっているのが一般的である(例えば特許文献1参照)。
特許第3516357号
しかしながら、人差し指や親指は、他の指と比較して、頻繁に使用する指であり、生体情報計測用センサを人差し指又は親指に装着したまま日常生活を営んだり、運動したりした場合、この生体情報計測用センサが邪魔になりやすく、継続して生体情報の計測を行うような場合に、煩わしいと感じられることがあった。
また、人差し指や親指は頻繁に使用する指であるため、必然的にケーブルの屈曲回数が多くなり、屈曲に伴うノイズが発生しやすいという問題があった。
さらに、屈曲によるケーブルの損傷に備えてケーブルを太く設計すると、腕装着型生体情報計測機器の収納性や、装着したときの装着感を向上させにくくなるという新たな課題が生じ得る。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、日常生活中や運動中においても邪魔になることなく、かつ、ユーザが違和感を覚えることなく、継続して生体情報を計測でき、さらに、ノイズの発生を抑え、収納性及び装着感を向上した腕装着型生体情報計測機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、表示部と、入力スイッチとを有した装置本体と、前記装置本体に設けられ、前記装置本体をユーザの腕に装着するためのリストバンドと、ユーザの手指に装着され、生体情報を検出する生体センサユニットと、前記装置本体と生体センサユニットとを通信可能に接続するケーブルとを有し、前記表示部が設けられた面を正面として平面視したときの仮想平面上に、前記装置本体の中央部を通り、腕時計における3時−9時方向に延在する第1の座標軸と、前記装置本体の中央部を通り、6時−12時方向に延在する第2の座標軸とを仮定したときに、前記第1の座標軸と前記第2の座標軸との交点を端点として前記第1の座標軸上を装着者の指先方向に伸びる第1の半直線と、前記交点を端点として前記第2の座標軸上を12時方向に伸びる第2の半直線とによって規定される第1の象限に対応する前記装置本体の周縁部から前記ケーブルが延出していることを特徴とする腕装着型生体情報計測機器を提供する。
この構成によれば、前記ケーブルは、前記装置本体の周縁部のうち、薬指及び小指に最も近い箇所に形成されている周縁部から延出しているため、前記生体センサユニットを薬指又は小指の根元に装着した場合、前記ケーブルの長さが短くて済み、かつ、前記ケーブルのたるみや、ゆるみ等を防止できる。
ここで、前記装置本体は、ケーブル貫通孔を有し、前記ケーブルは、前記ケーブル貫通孔を貫通されて、一端が前記装置本体の内部において制御基板と接続してもよい。
この構成によれば、前記装置本体及び前記ケーブルが、コネクタを介して接続されていないため、腕装着型生体情報計測機器に防水機能を付加しやすい。
また、前記装置本体の正面以外の面に、前記入力スイッチ及び前記ケーブル貫通孔を設け、前記正面における前記表示部以外の箇所に機能説明部を設けるようにしてもよい。
この構成によれば、前記表示部の面積を大きくすることができると共に、前記正面のデザインをシンプルにすることができる。
また、前記表示部は、ドットマトリクス表示可能なドットマトリクス表示領域を有し、前記ケーブルが、前記第1の象限に対応する前記装置本体の周縁部のうち、前記第1の座標軸に沿って前記指先方向に向かう側の周縁部から延出しているときに、前記ドットマトリクス表示領域が、前記ケーブルの延出部から前記第1の座標軸に沿って前記指先方向とは逆方向に向かう位置に設けられているようにしてもよい。
この構成によれば、前記ドットマトリクス表示領域に表示された内容が、前記ケーブルから送られてきたデータに基づいて出力されていることを感覚的に理解しやすく、また、表示内容を目で追いやすい。
また、前記装置本体は、生体情報の計測の開始及び停止を指示するためのメインスイッチを有し、前記メインスイッチは、前記装置本体の周縁部のうち、6時方向側に位置する周縁部に設けられているようにしてもよく、さらに、前記メインスイッチを他のスイッチと比較して大きく形成したり、また、前記メインススイッチの色を他のスイッチと異なる色で形成したりしてもよい。
この構成によれば、ユーザは、前記メインスイッチが重要なスイッチであることを感覚的に理解しやすい。
また、前記装置本体は、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとをさらに有し、前記第1のスイッチは、前記装置本体の周縁部のうち、前記第2の半直線と、前記交点を端点として前記第1の座標軸上を前記指先方向とは逆方向に伸びる第3の半直線とによって規定される第2の象限に対応する周縁部に設けられ、前記第2のスイッチは、前記装置本体の周縁部のうち、前記第3の半直線と、前記交点を端点として前記第2の座標軸上を6時方向に伸びる第4の半直線とによって規定される第3の象限に対応する周縁部に設けられ、前記第3のスイッチは、前記第1の半直線と、前記第4の半直線とによって規定される第4の象限に対応する周縁部に設けられているようにしてもよい。
この構成によれば、各スイッチが離れて設置されているため、指の大きな人が誤ってスイッチを同時に2つ押圧してしまうというようなことがなく、操作性の向上を図ることができる。
また、前記第一のスイッチは、数値設定の際は、数値を上昇させるカウトアップキーとして機能し、前記第二のスイッチは、数値設定の際は、数値を下降させるカウントダウンキーとして機能し、第三のスイッチは、セットアップに係る指示を行うためのセットアップキーとして機能するようにしてもよい。
この構成によれば、前記装置本体を装着した際に、ユーザから見て第1のスイッチが第2のスイッチの上部にあるように見えるため、第1のスイッチが数値を上昇させるスイッチであり、第2のスイッチ2が数値を下降させるスイッチであるということを感覚的に理解しやすい
また、前記第1のスイッチは、数値設定以外のときは、前記表示部をライトアップするためのスイッチとして機能し、前記第2のスイッチは、数値設定以外のときは、脈拍数等の測定結果を前記表示部に表示するためのスイッチとして機能するようにしてもよい。
この構成によれば、腕装着型生体情報計測機器に設けるべきスイッチの個数を抑えることができるため、操作性の向上が図れる。
また、前記装置本体は、充電用端子を有し、前記充電用端子は、前記装置本体の周縁部のうち、前記第1の座標軸に沿って前記指先方向とは逆方向に向かう位置にある周縁部に設けられ、前記充電用端子を介した充電中に、前記表示部は、表示領域のうち、前記充電用端子に近い側に、充電の状態を表示するようにしてもよい。
この構成によれば、専用のクレードルと前記装置本体を接続する際、前記リストバンドや前記ケーブルが邪魔になることなく接続することができ、また、前記充電用端子に近い箇所に充電の状態が表示されるため、この表示が充電の状態を表していることを感覚的に理解しやすく、例えば、マニュアル等を参照して何を表しているのかを調べる必要がない。
また、前記装置本体は、通信用端子を有し、前記通信用端子は、前記装置本体の周縁部のうち、前記第1の座標軸に沿って前記指先方向とは逆方向に向かう位置にある周縁部に設けられ、前記通信用端子を介した通信中に、前記表示部は、表示領域のうち、前記通信用端子に近い側に、通信の状態を表示するようにしてもよい。
この構成によれば、専用のクレードルと前記装置本体を接続する際、前記リストバンドや前記ケーブルが邪魔になることなく接続することができ、また、前記通信用端子に近い箇所に通信の状態が表示されるため、この表示が通信の状態を表していることを感覚的に理解しやすく、例えば、マニュアル等を参照して何を表しているのかを調べる必要がない。
また、前記生体センサユニットは、装着者の薬指又は小指に装着されることを特徴としている。
この構成によれば、薬指及び小指は、他の指と比較して指を動かす機会が少ないため、前記生体センサユニットを薬指及び小指に装着することにより、前記ケーブルの屈曲回数を減少させることができる。前記ケーブルの屈曲回数が多い場合、屈曲によるケーブルの損傷に備えて、前記ケーブルを太く設計する必要があるが、上述の理由により屈曲回数が少ないため、前記ケーブルを細く設計することができ、収納性、装着感を向上することができる。さらに、前記生体センサユニットを装着した指の動きは、ノイズの発生原因となるが、薬指又は小指は、他の指と比較して指の動きが少ないため、前記生体センサユニットを薬指又は小指に装着することにより、指の動きに起因するノイズの発生を抑えることができる。
また、前記生体センサユニットは、脈波を検出可能に構成されており、前記装置本体は、演算部と、記憶部とを有し、前記演算部は、前記生体センサユニットが検出した脈波を基に脈拍数を算出し、前記記憶部は、前記脈拍数を記憶し、前記表示部は、前記脈拍数を表示するようにしてもよい。
この構成によれば、ユーザが、脈拍数の測定を行い、その脈拍数を簡単に参照することができる。
また、前記装置本体は、体動レベルを検出する体動センサを有し、脈拍数の測定中、体動レベルを監視し、所定のレベルを超えた体動レベルを検出したときに、脈拍数の測定を中断し、体動レベルが所定のレベル以下となると、脈拍数の測定を再開してもよい。さらに、所定のレベルを超えた体動レベルを検出したときに、脈拍数の前記記憶部への記憶、及び、脈拍数の前記表示部への表示を禁止し、体動レベルが所定のレベル以下となると、脈拍数の前記記憶部への記憶、及び、脈拍数の前記表示部への表示を再開してもよい。
この構成によれば、非常に激しい体動があった場合等、検出した脈波に信頼性がないときは、この脈波に基づいた脈拍数を記憶せず、また、表示部に表示しない。このため、信頼性の高い脈拍数の記録のみを記憶部に記憶することができ、また、精度の高い脈拍数のみが表示部に表示される。したがって、ユーザは、日常生活中や運動中でも正しい脈拍数を参照することが可能あり、また、例えば記憶部に記憶されている脈拍数に係るデータを外部機器に出力して利用する場合に、信頼性のあるデータを利用することができる。
また、前記生体センサユニットは、発光波長領域が300nm〜700nm間での範囲にある発光部と、受光波長領域が700nm以下の受光部とを有するようにしてもよい。
この構成によれば、外光に含まれる光のうち、波長領域が700nm以下の光は、指を導光体として前記受光部にまで到達しない一方、300nm以下の光は、皮膚表面でそのほとんどが吸収されるため、外光の影響を受けることなく脈波の検出を行うことができる。
本発明の腕装着型生体情報計測機器は、生体情報計測用センサを使用頻度の低い薬指又は小指に装着して用いるのに適した構造となっているため、日常生活中や運動中においても邪魔になることなく、かつ、ユーザが違和感を覚えることなく継続して生体情報を計測することができると共に、ケーブルの屈曲回数が少なくなるため、ケーブルの屈曲によるノイズの発生を抑えることができ、かつ、ケーブルを細く設計できるため、収納性及び装着感を向上することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1(A)は、本実施形態に係る左腕装着型生体情報計測機器1Aの外観構成を、その使用の態様と共に示す図であり、図1(B)は、右腕装着型生体情報計測機器1Bの外観構成を、その使用の態様と共に示す図である。左腕装着型生体情報計測機器1Aとは、左腕に専用的に装着され、脈拍やピッチ等の生体に関する情報を計測する機器である。同様に、右腕装着型生体情報計測機器1Bとは、右腕に専用的に装着され、脈拍やピッチ等の生体に関する情報を計測する機器であり、左腕装着型生体情報計測機器1Aと同等の機能を有している。以下、図1(B)において図1(A)に示す構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、以下の説明において、左腕装着型生体情報計測機器1A及び右腕装着型生体情報計測機器1Bは腕時計形とし、これらの機器は、当該機器の腕時計における3時−9時方向が、腕の延在方向の軸に沿った状態で装着されているものとする。
図1(A)に示すように、左腕装着型生体情報計測機器1Aは、入力スイッチであるスイッチS1、S31、S32、S4を有した腕時計形の装置本体2と、この装置本体2に設けられ、腕時計における12時方向からユーザの腕に巻きついて6時−12時方向で固定されるリストバンド3と、ユーザの小指に装着され、ユーザの生体情報を検出する生体センサユニット4とを有しており、装置本体2と生体センサユニット4が、装置本体2の外周面から延出したケーブル5を介して接続され、これらの間で各種信号の送受信が可能な構成となっている。なお、装置本体2とリストバンド3は、図1(A)では別々の部材であるが、一体構造であってもよい。また、入力スイッチS1、S31、S32、S4は、装置本体2表面から突出している。入力スイッチS1、S31、S32、S4は、押圧式の機機接点だけでなく、静電式のものでも、タッチ式スイッチでもよい。
ここで、図1(A)と図1(B)とを比較すると分かるように、左腕装着型生体情報計測機器1Aと右腕装着型生体情報計測機器1Bとは、ケーブル5が延出している位置、及び、スイッチS1,S31,S32,S4の位置について、腕に対する相対的な位置が同じになるように構成されている。これを踏まえ、以下、本実施の形態として、図1(A)に示す左腕装着型生体情報計測機器1Aについて説明する。
図2は、左腕装着型生体情報計測機器1Aの装置本体2の構成を模式的に示す図である。この図に示すように、装置本体2の正面に形成された正面部15は、腕の軸方向の辺H1の方が、腕の周方向の辺H2より長い構成となっている。この正面部15は、各種情報が表示される表示部6と、この表示部6の周辺に設けられたスイッチ機能説明部7,8,9,10とを有している。
表示部6は、表示部6における12時方向に位置し、脈波の波形やピッチの波形、動作モードのアナウンス等をグラフィック表示するドットマトリクス表示領域6Aと、表示部6における6時方向に位置し、時刻、脈拍数、ピッチ、及び、後述する充電パラメータ、通信状態パラメータ等の情報をセグメント表示するセグメント表示領域6Bとを有している。
スイッチ機能説明部7は、スイッチS1の機能を簡潔に説明するためのスイッチ機能説明部であり、「セットアップ」の文字が記されている。同様に、スイッチ機能説明部8には、「UP/ライト」の文字が記されており、スイッチ機能説明部9には、「DOWN/結果表示」の文字が記されており、スイッチ機能説明部10には、「開始/停止」の文字が記されている。
また、装置本体2の内部には、ピッチを求めるための体動センサ11と、ケーブル5が接続された制御基板16が内蔵されている。
図3は、装置本体2の部位を説明するための図である。
この図に示すように、装置本体2の周縁部の3時方向には周縁部G1が、12時方向には周縁部G2が、9時方向には周縁部G3が、6時方向には周縁部G4がそれぞれ形成されている。また、周縁部G1は、周縁部G1の中央部G1Oに対し12時方向側に形成された周縁部G11と、中央部G1Oに対し6時方向側に形成された周縁部G12とを有しており、周縁部G3は、周縁部G3の中央部G3Oに対し12時方向側に形成された周縁部G31と、中央部G3Oに対し6時方向側に形成された周縁部G32とを有している。
また、図3に示すように、装置本体2の正面部15を平面視したときの仮想平面において、正面部15のほぼ中央位置に形成された中央部Oを通り3時−9時方向に延在する座標軸としてX軸が、また、中央部Oを通り6時−12時方向に延在する座標軸としてY軸が定義されている。
さらに、中央部Oを端点としてX軸上を3時方向に伸びる半直線T1と、中央部Oを端点としてY軸上を12時方向に伸びる半直線T2とによって第1象限が規定されている。同様に、半直線T2と、中央部Oを端点としてX軸上を9時方向に伸びる半直線T3とによって第2象限が規定され、半直線T3と、中央部Oを端点としてY軸上を6時方向に伸びる半直線T4とによって第3象限が規定され、半直線T1と、半直線T4とによって第4象限が規定されている。
ここで、便宜上、装置本体2における第1象限に対応する部分をエリアE1と区分けする。同様に、第2象限に対応する部分をエリアE2と、第3象限に対応する部分をエリアE3と、第4象限に対応する部分をエリアE4と区分けする。このとき、表示部6は、図3に示すように、中央部Oを含み、さらに、エリアE1〜エリアE4にまたがった状態で配置されている。
図2及び図3に示すように、エリアE1に属する周縁部G11にケーブル貫通孔12が形成されており、このケーブル貫通孔12からケーブル5の一端が延出している。
また、エリアE4に属する周縁部G12には、セットアップの開始指示や動作モードの変更指示を行うためのスイッチS1が設けられている。このスイッチS1は、周縁部G12から突出した状態となっており、図2に示す破線矢印Y1の方向に押圧されたときに作動する。
エリアE2に属する周縁部G31には、時刻や上限脈拍数等の各種数値設定時にカウントアップキーとして機能し、数値設定以外のときは、表示部6をライトアップするためのスイッチとして機能するスイッチS31が設けられている。
エリアE3に属する周縁部G32には、各種数値設定時にカウントダウンキーとして機能し、数値設定以外のときは、脈拍数等の測定結果を表示部6に表示するためのスイッチS32が設けられている。ユーザは、例えば、時刻を設定する際は、スイッチS1を押圧することによって、動作モードを時刻セットアップモードにした後、スイッチS31,S32を選択的に押圧して時刻の設定を行う。
スイッチS31,S32は、周縁部G3から突出した状態となっており、破線矢印Y3の方向に押圧されたときに作動する。
エリアE3及びエリアE4に属する周縁部G3の略中央、スイッチS31とスイッチS32の間には、充電用端子13及び通信用端子14が設けられており、装置本体2が、専用のクレードル(不図示)に装着されたとき、これらの端子を介して装置本体2と専用クレードルが接続される構成となっている。
装置本体2が専用クレードルに装着された際に、装置本体2は、充電用端子13を介して電力の供給を受け、装置本体2に内蔵されている充電池(不図示)の充電を行う。また、専用クレードルにパーソナルコンピュータ等の外部機器が接続されている場合、装置本体2は、通信用端子14を介して、外部機器と通信を行うことができる。
本実施形態においては、周縁部G3に充電用端子13及び通信用端子14を設けているため、専用クレードルと装置本体2を接続する際、リストバンド3やケーブル5が邪魔になることなく接続することができる。
エリアE3及びエリアE4に属する周縁部G4の略中央には、脈拍やピッチ等の生体情報の計測を開始/停止するためのスイッチS4が設けられている。このスイッチS4は、周縁部G4から突出した状態となっており、破線矢印Y4の方向に押圧されたときに作動する。このスイッチS4を押圧すれば、脈拍の計測やピッチの計測等の左腕装着型生体情報計測機器1Aの基本的な機能を実行することができるため、スイッチS4は、装置本体2に設けられたスイッチの中で、最も重要かつ頻繁に押圧されるスイッチである。したがって、他のスイッチよりも目立たせるべく、スイッチS4は、比較的大きく形成されており、さらに、他のスイッチとは異なる色で形成されている。これにより、ユーザは、スイッチS4が重要なスイッチであることを感覚的に理解しやすい。さらに、スイッチS4は、周縁部G4という場所的に最もユーザが操作しやすい箇所に設けられている。
図4は、生体センサユニット4の構成を模式的に示す図である。この図に示すように、生体センサユニット4は、脈波を検出するための脈波検出機構40と、この脈波検出機構40の両側に配置されたアース電極41と、脈波検出機構40をユーザの指に固定するためのセンサ固定用バンド42とを有しており、センサ固定用バンド42がユーザの指の根元に巻き回されている。なお、センサ固定用バンド42は、脈波検出機構40に覆い被さった状態で巻き回されており、脈波検出機構40に侵入する外光を遮断している。
脈波検出機構40は、ケーブル5が接続された回路基板43と、この回路基板43に実装された、発光波長領域が300nm〜700nmまでの範囲にあるLED44と、回路基板に実装された、受光波長領域が700nm以下のフォトトランジスタ45と、上面を塞ぐガラス板46とを有している。脈波検出機構40は、LED44から血管に向けて光を照射し、血管から反射してきた光をフォトトランジスタ45にて受光することにより脈波を検出している。この脈波の検出にあたって、本実施形態では、発光波長領域が300nm〜700nmまでの範囲にあるLED44と、回路基板に実装された、受光波長領域が700nm以下のフォトトランジスタ45とを用いている。これにより、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45にまで到達しない一方、300nm以下の光は、皮膚表面でそのほとんどが吸収されるため、外光の直射の影響を受けることなく脈波の検出を行うことができる。
また、脈波は、アース電位を基準電位として検出されているが、本実施形態では、アース電極41を脈波検出機構40の両側に設けることにより、脈波検出部位の一定位置において生体アース電位を設定し、アース電極の電位の安定化を図っている。また、センサ固定用バンド42は、導電性部材により形成されており、アース電極41,41と接続されている。このため、センサ固定用バンド42は、脈波検出機構40へのノイズの侵入を防止するシールド部材として兼用されている。
上述したように、生体センサユニット4は、ユーザの指の根元に装着されるが、本実施形態に係る生体センサユニット4は、指の中でも、特に、ユーザの小指又は薬指の根元に装着される。これにより、以下の効果がある。
図1及び図2に示すように、ケーブル5は、装置本体2のエリアE1〜エリアE4のうち、薬指及び小指に最も近いエリアE1に属する周縁部G11から延出しているため、生体センサユニット4を薬指又は小指の根元に装着した場合、ケーブル5の長さが短くて済み、かつ、ケーブル5のたるみや、ゆるみ等を防止できる。さらに、左腕装着型生体情報計測機器1Aを装着したまま、右手の指で装置本体2の各スイッチを押圧する際、右手の指は、ケーブル5と交差することなく、各スイッチを押圧することが可能なため、操作中に誤ってケーブル5を引っ張ってしまい、ノイズが発生したり、ケーブル5を切断してしまったりすることがない。
また、日常生活において、薬指及び小指は、他の指と比較して指を動かす機会が少ない。したがって、生体センサユニット4を薬指及び小指に装着することにより、ケーブル5の屈曲回数を減少させることができる。ケーブル5の屈曲回数が多い場合、屈曲によるケーブルの損傷に備えて、ケーブル5を太く設計する必要があるが、本実施形態に係るケーブル5は、上述の理由により屈曲回数が少ないため、ケーブル5を細く設計することができ、収納性、装着感を向上することができる。加えて、親指先端と中指を無意識に接触させる動作(たとえば、指笛を発生させる動作)によって、ケーブルが損傷するのを防止できる。
さらに、生体センサユニット4を装着した指の動きは、体動によるノイズの発生原因となるが、薬指又は小指は、他の指と比較して指の動きが少ないため、生体センサユニット4を薬指又は小指に装着することにより、体動によるノイズの発生を抑えることができる。
図5は、左腕装着型生体情報計測機器1Aの機能的構成を示すブロック図である。この図において、CPU50は、左腕装着型生体情報計測機器1Aの各部の動作を制御する他、生体センサユニット4からの信号に基づく脈拍数演算処理や、体動センサ11からの信号に基づくピッチ演算処理等の各種演算処理を実行する制御・演算手段として機能するものである。ROM51は、例えばEEPROM等の書き換え可能なメモリであり、CPU50によって実行される制御プログラムや、検出した脈拍数に係る脈拍数データ、後述する体動監視フラグ等の各種データを記憶する。RAM52は、CPU50のワークエリアとして用いられ、CPU50による演算結果や各種データを一時的に記憶する。クロック回路53は、所定周波数(例えば32.768kHz)のクロック信号を出力する発振回路54と、発振回路54からのクロック信号を分周して1Hzのクロック信号をCPU50に出力する分周回路55とを備えており、CPU50は、1Hzのクロック信号に基づき、計時処理を行う。入力部56は、上述したスイッチS1,S31,S32,S4に対応するものであり、ユーザの各スイッチ操作に応じた信号をCPU50に出力する。表示部6は、上述したようにドットマトリクス表示領域6Aとセグメント表示領域6Bとを有し、CPU50の制御の下、各種情報を表示する。通信部57は、CPU50の制御の下、通信用端子を介して接続された外部機器と、データの送受信を行う。
脈波信号増幅回路58は、生体センサユニット4が検出した脈波に係る信号を増幅して脈波波形整形回路59及びA/D変換回路60に出力する。脈波波形整形回路59は、脈波信号増幅回路58が出力した脈波信号を整形し、CPU50に出力する。
体動信号増幅回路61は、体動センサ11が検出した体動に係る信号を増幅して体動波形整形回路62及びA/D変換回路に出力する。体動波形整形回路62は、体動信号増幅回路61が出力した体動信号を整形し、CPU50に出力する。
A/D変換回路60は、脈波信号増幅回路58が出力した脈波信号、及び、体動信号増幅回路61が出力した体動信号をA/D変換し、CPU50に出力する。
次いで、左腕装着型生体情報計測機器1Aの動作について説明する。
図6は、左腕装着型生体情報計測機器1Aの動作を示すフローチャートである。
本実施形態に係る左腕装着型生体情報計測機器1Aは、ユーザが激しく動作するなどして、信頼性の高い脈拍測定を行うことができないときは脈拍測定を行わない、という機能を備えている。以下、図6を参照して、この機能の実行時における左腕装着型生体情報計測機器1Aの動作について説明する。
CPU50は、ユーザによってスイッチS4が操作され、脈拍測定開始指示がなされたことを検出すると(ステップSA1)、A/D変換回路60に制御信号を送信し、体動信号のA/D変換を行わせ、変換された体動信号を取得する(ステップSA2)。CPU50は、ステップSA2にて取得した体動信号を分析し、脈拍測定が可能であるか否かを判断する。すなわち、脈拍測定が可能な体動のレベル(現在の体動のレベルが、この脈拍測定可能体動レベルを超えていない場合は正常に脈拍を測定することができ、このレベルを超えている場合は脈拍の測定を不可とする)を予め設定しておき、体動信号から求めた現在の体動のレベルが、この脈拍測定可能体動レベルを超えているか否かを判断する(ステップSA3)。脈拍測定が不可能な場合(ステップSA3:NO)、CPU50は、A/D変換回路60に制御信号を送信し、体動信号のA/D変換を停止すると共に、体動信号の取得を停止し(ステップSA4)、ステップSA12へ移行する。
一方、脈拍測定が可能な場合(ステップSA3:YES)、CPU50は、ROM51に記憶されている体動監視フラグをリセットする(ステップSA5)。体動監視フラグとは、上記脈拍測定可能体動レベルを超えた体動のレベルをCPU50が検知したか否かを判断するためのフラグである。CPU50は、体動信号が入力されている間は、絶えず、現在の体動のレベルと脈拍測定可能体動レベルを比較しており、脈拍測定可能体動レベルを超えた体動のレベルを検知した場合、この体動監視フラグをセットする。
ステップSA5において体動監視フラグをリセットした後、CPU50は、A/D変換回路60に制御信号を送信し、脈波信号のA/D変換を行わせ、変換された脈波信号を取得する(ステップSA6)。さらに、CPU50は、取得した脈波信号を高速フーリエ変換処理によって周波数分析を行い、脈波成分を抽出し、この脈波成分から脈拍数を算出する(ステップSA7)。
ステップSA7において脈拍数を算出した後、CPU50は、体動監視フラグがセットされているか否かを判断する(ステップSA8)。ここで行っている判断は、ステップSA6及びステップSA7の処理を実行中に、脈拍測定可能体動レベルを超える体動のレベルを検出したか否かの判断である。
体動監視フラグがセットされている場合(ステップSA8:YES)、CPU50は、脈拍数のROM51への記憶、及び、脈拍数の表示部6への表示を禁止し、A/D変換回路60に制御信号を送信し、脈波信号のA/D変換を停止すると共に、脈波信号の取得を停止し(ステップSA11)、ステップSA12へ移行する。
一方、体動監視フラグがセットされていない場合(ステップSA8:NO)、CPU50は、ステップSA7で算出した脈拍数を、現在時刻と共に、ROM51に記憶する(ステップSA9)。さらに、CPU50は、表示部6のドットマトリクス表示領域6Aに脈波の波形をグラフィック表示すると共に、脈拍数をセグメント表示領域6Bにセグメント表示する(ステップSA10)。
ここで、図7は、表示部6に脈拍数及び脈波の波形を表示した際の表示態様の一例を示す図である。この図に示すように、表示部6において、ドットマトリクス表示領域6Aに脈波の波形が表示され、直近の脈拍数がセグメント表示領域に表示されており、表示部6を見ることにより、ユーザは、現在の脈拍数及び、脈波の経緯を簡単に参照することができる。また、ケーブル5の延長線上に脈波の波形が表示されているため、この波形が、ケーブル5から送られてきたデータを基とした脈波の波形であることを感覚的に理解しやすく、また、データを目で追いやすい。
表示部6への表示後(ステップSA10)、CPU50は、A/D変換回路60に制御信号を送信し、脈波信号のA/D変換を停止すると共に、脈波信号の取得を停止し(ステップSA11)、ステップSA12へ移行する。
ステップSA12において、CPU50は、ユーザによってスイッチS4が操作され、脈拍測定停止指示がなされたか否かを判断する(ステップSA12)。脈拍測定停止指示があった場合(ステップSA12:YES)、CPU50は、脈拍測定を終了する。脈拍測定停止指示がなされていない場合(ステップSA12:NO)、CPU50は、ステップSA2へ移行し、再び脈拍の測定を行う。
このように、脈拍数の測定の際、CPU50は、脈拍測定可能体動レベル以上の体動レベルを検出したときは、脈拍測定が不可能とみなし、脈拍数のROM51への記憶、及び、脈拍数の表示部6への表示を行わない。このため、信頼性の高い脈拍数の記録のみをROM51に記憶することができ、また、精度の高い脈拍数のみが表示部6に表示される。したがって、ユーザは、日常生活中や運動中、表示部6を参照することにより正しい脈拍数を参照することができ、また、例えばROM51に記憶されている脈拍数に係るデータを専用のクレードルを介してパーソナルコンピュータに出力し、処理する際、信頼性の高いデータのみを出力し、処理することができる。
以上、脈拍測定時における左腕装着型生体情報計測機器1Aの動作について説明したが、本実施形態に係る左腕装着型生体情報計測機器1Aは、体動センサが検知した体動信号を基に、ピッチを算出し、算出したピッチをセグメント表示領域6Bに表示し、さらに、体動信号の波形をドットマトリクス表示領域6Aに表示する機能を有しているが、その説明は割愛する。
次いで、左腕装着型生体情報計測機器1Aの充電時及び通信時における動作について図8を用いて説明する。
図8(A)は、充電中の装置本体2の表示部6を示す図である。ユーザは、左腕装着型生体情報計測機器1Aの充電を行う際は、装置本体2を専用のクレードルに装着すると共に、充電用端子13と、専用クレードルに設けられているクレードル側充電用端子とを接続する。充電用端子13とクレードル側端子が接続されると、自動的に、装置本体2に内蔵されている充電池(不図示)の充電が開始される。
充電中は、図7(A)に示すように、セグメント表示領域6B内の9時方向に充電パラメータ71が表示され、現在充電がどれだけ完了しているかを示すと共に、ドットマトリクス表示領域6Aに「Charge」の文字をグラフィック表示し、充電中であることを明示する。上記充電パラメータ70は、充電用端子13に近い箇所に表示されているため、このパラメータが充電の状態を表していることを感覚的に理解しやすく、例えば、マニュアル等を参照して何を表しているのかを調べる必要がない。
図8(B)は、通信中の装置本体2の表示部6を示す図である。ユーザは、左腕装着型生体情報計測機器1Aと、パーソナルコンピュータ等の外部機器との間でデータの送受信を行う際は、専用のクレードルと外部機器とを通信可能に接続した後、専用クレードルに装置本体2を装着すると共に、通信用端子14とクレードルに設けられているクレードル側通信用端子とを接続することにより、左腕装着型生体情報計測機器1Aと外部機器とを通信可能な状態にする。ここで、外部機器をパーソナルコンピュータとした場合において、左腕装着型生体情報計測機器1Aとパーソナルコンピュータとの間でやり取りするデータには、ROM51に記憶されている脈拍数に係るデータや、ピッチに係るデータ等がある。パーソナルコンピュータは、上記のデータを受信すると、これらを記憶、蓄積し、ユーザの指示の下、統計を取る処理を行ったり、詳細に分析しその分析結果をユーザに提示する処理を行ったりする。
通信中は、図8(B)に示すように、セグメント表示領域6B内の9時方向に通信状態パラメータ72が表示され、現在の通信状態をパラメータ表示すると共に、ドットマトリクス表示領域6Aに「LINK」の文字をグラフィック表示し、通信中であることを明示する。上記通信状態パラメータ72は、通信用端子14に近い箇所に表示されているため、このパラメータが現在の通信状態を表していることを感覚的に理解しやすく、マニュアル等を参照して何を表しているのかを調べる必要がない。
このように、本実施の形態によれば、生体センサユニット4が、他の指と比較して指を動かす機会が少ない薬指又は小指に装着されるため、日常生活中に、生体センサユニット4が邪魔になることなく、継続して生体情報を計測することができる。
また、腕装着型生体情報計測機器は、日常生活中のみならず各種運動中においても、継続して使用できることが求められる。本実施形態に係る左腕装着型生体情報計測機器1Aでは、物を投げる動作や、ものをつかむ動作等の運動中頻繁に発生する動作において、最も使用しない指である小指や薬指に生体センサユニット4が装着されるため、生体センサユニット4及びこれに接続されたケーブル5が運動中邪魔になることがなく、かつ、ノイズの発生を極力抑えることができる。また、上述したように、信頼性の低い脈拍数は、表示部6に表示されないため、ユーザは、運動中であっても正しい脈拍数を参照することができる。さらには、各スイッチS1,S31,S32,S4が離れて配置されているため、運動中の体がぶれる状況においても、所望のスイッチを確実に押圧することができる。
また、本実施の形態によれば、装置本体2は、辺H1の方が、辺H2より長い構成となっているため、腕に装着したときのフィット感を維持したまま、表示部6の面積を大きくすることができる。表示部6の面積を大きくすることにより、表示内容も大きくすることができ、年配者や目の悪い人にとっても使いやすい左腕装着型生体情報計測機器1Aを提供することができる。
また、本実施の形態によれば、各スイッチやケーブル貫通孔12等を装置本体2の正面部15に設けていないため、表示部6の面積を大きくすることができると共に、正面部15のデザインをシンプルにすることができる。
また、本実施の形態によれば、装置本体2及びケーブル5が、コネクタを介して接続されていないため、左腕装着型生体情報計測機器1Aに防水機能を付加しやすい。具体的には、防水機能を有したまま、装置本体2及びケーブル5をコネクタを介して接続できるようにする場合、構造的に大きく複雑なものとなってしまうが、本実施形態では、コネクタを介して接続しないため、装置本体2を小型、薄型に維持したまま、防水機能を付加することができる。これにより、ユーザは、左腕装着型生体情報計測機器1Aを装着したまま、水中ウォーキングやアクアビクス、水泳等の運動を行うことができる。
また、本実施の形態によれば、各スイッチが離れて設置されているため、指の大きな人が誤ってスイッチを同時に2つ押圧してしまうというようなことがなく、操作性の向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、装置本体2は、各種数値設定時にカウントアップキーとして機能するスイッチS31がエリアE2に属する周縁部G31に、カウントダウンキーとして機能するスイッチS32がエリアE3に属する周縁部G32に設けられているため、装置本体2を装着した際に、ユーザから見てスイッチS31がスイッチS32の上部にあるように見える。このため、スイッチS31が数値を上昇させるスイッチであり、スイッチS32が数値を下降させるスイッチであるということを感覚的に理解しやすい。さらに、これらのスイッチS31,S32は、それぞれ、ライトアップのためのスイッチ、及び、結果表示をするためのスイッチを兼ねているため、これらのスイッチを改めて設ける必要が無く、操作性の向上を図ることができる。
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上述した実施の形態において、ケーブル5は、装置本体2のエリアE1に属する周縁部G11に形成されたケーブル貫通孔12から延出しているが、ケーブル5が延出する箇所はこの箇所に特定されず、エリアE1の属する周縁部の任意の箇所から延出させることが可能である。すなわち、装置本体2を左腕に装着し、生体センサユニット4を薬指又は小指に装着した際に、装着性が損なわれない箇所からケーブル5を延出させることが可能である。
図9は、本実施の形態の変形例を説明するための図であり、装置本体2を裏から見た図である。
この図に示すように、装置本体2の裏面に、ケーブル貫通孔12と、ケーブル5を案内するための案内溝17とを設け、ケーブル貫通孔12から延出したケーブル5がこの案内溝17を通り、装置本体2から延出する構成としてもよい。この構成において、案内溝17の出口18をエリアE1に属する周縁部G11に、出口19をエリアE2に属する周縁部G31に設けることにより、ユーザは、ケーブル5が装置本体2から延出する位置を選択的に決定することができる。この構成によれば、例えば、装置本体2を左腕に装着する際は、ケーブル5を出口18から延出させ、装置本体2を右腕に装着する際は、ケーブル5を出口19から延出させることにより、装置本体2を装着する腕が変わっても、装着性を維持しつつ、生体センサユニット4を薬指、又は、小指に装着することができる。
また、上述した実施の形態において、スイッチS1、S31、S32、S4は、それぞれ、周縁部G12、G31、G32、G4に設けられているが、スイッチが設けられる箇所はこれに限らない。具体的に述べると、スイッチS1は、エリアE4に属する周縁部の任意の箇所に設けてもよく、同様に、スイッチS31は、エリアE2に属する周縁部の任意の箇所に、スイッチS32は、エリアE3に属する周縁部の任意の箇所に、スイッチS4は、周縁部G4における任意の箇所に設けてもよい。
また、例えば、上述した実施の形態において、スイッチS1は、破線矢印Y1に押圧したときに作動する構成となっているが、押圧方向は、この方向に限らず任意に設計が可能である。
また、本実施形態では、生体情報として脈拍数及びピッチを算出し、表示部に表示しているが、生体情報はこれに限らず酸素飽和度を算出するようにしてもよい。その際、脈波検出機構40は、発光波長領域の異なる2つのLEDを有するようにする等、酸素飽和度を算出するために必要な生体情報を取得可能な構成とする。
また、左腕装着型生体情報計測機器1Aが有する機能は、本実施形態に挙げた機能にとどまらない。例えば、ユーザが、予め、入力部56操作して、上限脈拍数を設定しておき、算出した脈拍数が、設定した上限脈拍数を超えた場合、ドットマトリクス表示領域6Aにアラームを出すような機能等も有している。
また、本実施形態では、所定のレベル以上の体動レベルがあったとき、つまり、算出した脈拍数の信頼性が一定より低いときは、脈拍数を表示部6に表示することを禁止しているが、これを、脈拍数の信頼性が低いときは、表示している脈拍数の信頼性が低い旨の表示と共に脈拍数を表示する構成としてもよい。
さらに、本実施形態では、所定のレベル以上の体動レベルがあったとき、つまり、算出した脈拍数の信頼性が一定より低いときは、脈拍数のROM51への記憶を禁止しているが、これを、信頼性が低い旨の情報を付加してROM51に記憶する構成としてもよい。この構成によれば、ROM51に記憶されている脈拍数を使用して処理を行う場合に、付加された情報を参照することにより、信頼性の低い脈拍数の使用/不使用を選択して処理を実行できる。
また、本実施形態では、ケーブル5の一端がケーブル貫通孔12を貫通し直接制御基板16と接続されているため、ケーブル5は、装置本体2から脱着不可能な構成となっている。しかし、ケーブル5と装置本体2の接続状態はこれに限らず、コネクタ等を介して脱着可能に構成されていてもよい。
(A)は、本実施形態に係る左腕装着型生体情報計測機器を使用の態様と共に示す図であり、(B)は、本実施形態に係る左腕装着型生体情報計測機器を使用の態様と共に示す図である。 腕装着型生体情報計測機器の装置本体の構成を模式的に示す図である。 装置本体の各部位を説明するための図である。 生体センサユニットの構成を模式的に示す図である。 腕装着型生体情報計測機器の機能的構成を示すブロック図である。 腕装着型生体情報計測機器の動作を示すフローチャートである。 脈拍数計測時における表示部の表示内容を示す図である。 (A)は、充電時における表示部の表示内容を示す図であり、(B)は、通信時における表示部の表示内容を示す図である。 腕装着型生体情報計測機器の変形例を説明するための図である。
符号の説明
1A…左腕装着型生体情報計測機器、2…装置本体、3…リストバンド、4…生体センサユニット、5…ケーブル、6…表示部、7、8、9、10…スイッチ機能説明部、11…体動センサ、12…ケーブル貫通孔、13…充電用端子、14…通信用端子、15…正面部、16…制御基板、40…脈波検出機構、41…アース電極、42…センサ固定用バンド、43…回路基板、44…LED、45…フォトトランジスタ、71…充電パラメータ、72…通信状態パラメータ、E1、E2、E3、E4…エリア、S1、S31、S32、S4…スイッチ、T1、T2、T3、T4…半直線

Claims (8)

  1. 表示部と、入力スイッチとを有した装置本体と、
    前記装置本体に設けられ、前記装置本体をユーザの腕に装着するためのリストバンドと、
    ユーザの薬指又は小指に装着され、生体情報を検出する生体センサユニットと、
    前記装置本体と生体センサユニットとを通信可能に接続するケーブルとを有し、
    前記表示部が設けられた面を正面として平面視したときの仮想平面上に、前記装置本体の中央部を通り、腕時計における3時−9時方向に延在する第1の座標軸と、前記装置本体の中央部を通り、6時−12時方向に延在する第2の座標軸とを仮定したときに、
    前記第1の座標軸と前記第2の座標軸との交点を端点として前記第1の座標軸上を装着者の指先方向に伸びる第1の半直線と、前記交点を端点として前記第2の座標軸上を12時方向に伸びる第2の半直線とによって規定される第1の象限に対応する前記装置本体の周縁部から、前記指先方向へ向かって前記ケーブルを延出させ、
    前記表示部における前記ケーブルの延長線上に延在して形成され、ドットマトリクス表示可能なドットマトリクス表示領域を設け、
    前記生体センサユニットにより検出された生体情報に基づく情報を、前記ドットマトリクス表示領域に表示する
    ことを特徴とする腕装着型生体情報計測機器。
  2. 前記装置本体は、ケーブル貫通孔を有し、
    前記ケーブルは、前記ケーブル貫通孔を貫通されて、一端が前記装置本体の内部において制御基板と接続されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の腕装着型生体情報計測機器。
  3. 前記装置本体の正面以外の面に、入力スイッチ及び前記ケーブル貫通孔を設け、前記正面における前記表示部以外の箇所に機能説明部を設けた
    ことを特徴とする請求項2に記載の腕装着型生体情報計測機器。
  4. 前記装置本体は、生体情報の計測の開始及び停止を指示するためのメインスイッチを有し、
    前記メインスイッチは、前記装置本体の周縁部のうち、6時方向側に位置する周縁部に設けられている
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の腕装着型生体情報計測機器。
  5. 前記装置本体は、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとをさらに有し、
    前記第1のスイッチは、前記装置本体の周縁部のうち、前記第2の半直線と、前記交点を端点として前記第1の座標軸上を前記指先方向とは逆方向に伸びる第3の半直線とによって規定される第2の象限に対応する周縁部に設けられ、
    前記第2のスイッチは、前記装置本体の周縁部のうち、前記第3の半直線と、前記交点を端点として前記第2の座標軸上を6時方向に伸びる第4の半直線とによって規定される第3の象限に対応する周縁部に設けられ、
    前記第3のスイッチは、前記第1の半直線と、前記第4の半直線とによって規定される第4の象限に対応する周縁部に設けられている
    ことを特徴とする請求項4に記載の腕装着型生体情報計測機器。
  6. 前記第一のスイッチは、数値設定の際は、数値を上昇させるカウトアップキーとして機能し、
    前記第二のスイッチは、数値設定の際は、数値を下降させるカウントダウンキーとして機能し、
    第三のスイッチは、セットアップに係る指示を行うためのセットアップキーとして機能する
    ことを特徴とする請求項5に記載の腕装着型生体情報計測機器。
  7. 前記装置本体は、充電用端子を有し、
    前記充電用端子は、前記装置本体の周縁部のうち、前記第1の座標軸に沿って前記指先方向とは逆方向に向かう位置にある周縁部に設けられ、
    前記充電用端子を介した充電中に、前記表示部は、表示領域のうち、前記充電用端子に近い側に、充電の状態を表示する
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の腕装着型生体情報計測機器。
  8. 前記装置本体は、通信用端子を有し、
    前記通信用端子は、前記装置本体の周縁部のうち、前記第1の座標軸に沿って前記指先方向とは逆方向に向かう位置にある周縁部に設けられ、
    前記通信用端子を介した通信中に、前記表示部は、表示領域のうち、前記通信用端子に近い側に、通信の状態を表示する
    ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の腕装着型生体情報計測機器。
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