JP5341072B2 - 脈拍計付き携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話に代表される携帯端末に関し、特に、脈拍計を備えた携帯端末に関する。

最近、メタボリックシンドロームという言葉が新聞紙上等を賑わしていることに代表されるように、特に、中高年層の間に健康志向が強くなっており、自転車エルゴメータ等のトレーニング機器を利用した運動やジョギング等が盛んに行われている。そして、このような運動を行う際には、自分の体調に十分注意する必要があることも言われており、例えば、脈拍等をチェックしながら運動による自分の体への負荷をモニタし、過度な運動にならないようにコントロールすることが良いと言われている。

このような状況を背景に、場所、時間を選ばずに手軽に自分の脈拍を測ることができる脈拍計が要請され、携帯可能な脈拍計が提案されている。脈拍計には種々のタイプがあるが、最近、赤外線等の発光・受光を行うフォトインタラプタを脈拍センサとして利用したものが提案されており、小型の携行可能な脈拍計として使用されるに至っている。

特許文献１には、フォトインタラプタを備え、脈拍数の測定をも可能にした携帯可能な生体電気インピーダンス測定装置が開示されている。

図２４は、この生体電気インピーダンス測定装置の概略を示す図である。図２４において、２４５は測定装置を構成するメインボディであり、メインボディ２４５の表面には表示部２４６、複数の電極よりなる電極群２４７の外、反射型フォトインタラプタとして知られている発光素子及び受光素子を組み込んだセンサ２４８が設けられている。

この生体電気インピーダンス測定装置によれば、前記電極群２４７に指先等を当て、生体のインピーダンス等を測定して体脂肪率等を測定することが可能である外、前記センサ２４８を用いて脈拍数の測定が可能である。フォトインタラプタを用いた脈拍数の計測は既に知られており詳細な説明は省くが、概略は以下のとおりである。

先ず、センサ２４８の部分に被験者の指先を接触させた後、発光素子から赤外線を発生させてこれを指先の血管に当てる。次いで、血管からの反射光を受光素子によって受け、脈拍に応じた血管中の血流量の変化等を検知し、これに基づいて脈拍数を算出する。実際の測定では、センサ２４８に被験者の指先を接触させ暫くの間保持することによって行われる。

特許文献２には、自転車エルゴメータ等の運動機器に装備される光学式の脈拍センサが開示されている。図２５は、この特許文献２に開示された耳朶狭着型の脈拍センサを示す図である。図において、２５０は耳朶を挟むことができるようにした狭着部材であり、この狭着部材の先端部には発光素子と受光素子よりなるフォトインタラプタから構成されたセンサ２５１が設けられている。この例では、センサ２５１として透過型フォトインタラプタを使用しているが、脈拍計としての動作原理は特許文献１に示された技術と同様である。センサ２５１にはコード２５２が接続されており、コード２５２を介して図示されていない本体部分にセンサ２５１からの出力が送られる。本体部分では、センサからの出力を用いて既知の方法で脈拍を計算し、図示されていない表示装置にその結果を表示する。

日本国公開特許公報「特開2001-276012号公報（公開日：公開日 平成１３年１０月９日） 日本国公開特許公報「特開平8-66378号公報（公開日：公開日 平成８年３月１２日）

上記特許文献１に記載の脈拍計は、小型で携帯に便利であり、必要なときに自分の脈拍を計測でき、従って、このような脈拍計を携帯することにより、自分の体調をモニタしながら過度な負荷とならないように運動をコントロールできる。

しかしながら、実際に上記特許文献１に記載の脈拍計を使用して脈拍数を計測しようとすると、簡単には安定した計測ができず、使用に際してかなりの慣れが要求されるという課題を有している。さらに、この特許文献１に記載の脈拍計では、小型で容易に携帯可能ではあるが、運動に出かける際にうっかり携行することを忘れてしまって、実際に脈拍を計測しようとしたときに脈拍計が無いことに気づく等の課題があった。

上記特許文献２に記載の脈拍計は、耳朶を挟み込んで測定するタイプであるため、比較的安定した測定が出来るが、センサ部分とセンサからの出力を用いて脈拍数を計算する本体部分を別体で構成している等、特に、携帯することを意図しているものではない。更には、耳朶を挟み込むものであるため、使用に際し違和感を覚えるような人もいるという課題を有している。また、センサ部分がかなり大きくなり、できるだけ小型になるように要請される携帯端末等に設けるには適さないという課題を有している。

本発明者は、上記特許文献１に記載のような脈拍計において、測定に際してかなりの慣れが必要であることの理由について種々の解析を行った結果、安定した測定を行うためには、発光素子と受光素子からなる脈拍検出用の光センサ、例えばフォトインタラプタ等を用いたセンサ部分と指先との間に、特定の範囲内の力が加わることが必要であること、及び、加わる力が特定の範囲内で安定していることが必要であることを見出した。

また、現在、常時携帯するものの代表として、携帯電話等の携帯端末が極めて広く普及しており、ほとんどの人がどこへ出かけるにも必ずこれら携帯端末を携行しているという状況にあるが、これら携帯端末の重量が、センサを設ける位置と携帯端末の保持方法を工夫することにより、安定した脈拍数の計測を実現するのに好適であることを見出した。

本発明は、上述の従来技術の課題及び本発明者等の知見に鑑みて成されたものであり、常時携行することが多い携帯端末に脈拍計を装着すると共に、安定して脈拍を計測することを可能とした脈拍計付き携帯端末を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明では、内部に電子装置が組み込まれた本体と、前記本体の一方の面側に設けられた表示部又は操作部を有する携帯端末にであって、前記本体の他方の面の一端部側に発光素子及び受光素子よりなる脈拍検出用のセンサを設けると共に、前記センサ部分と前記本体の裏面他端部側とで携帯端末を下から保持した場合に、センサ部分にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重となるようにセンサを配置している。

この発明によれば、本体の他方の面側の一端部側に設けられたセンサ部分に指先を当て、他端部側を手の平側で支える２点又は３点支持とすることができるため、携帯端末を安定して保持しながら、指先部分に安定的な測定に必要な重さを加えることが出来る。その結果、指先部分とセンサ部分とが安定して接触することなり、短時間で容易に且つ正確に脈拍数の計測が可能となる。また、常時携帯することが多い携帯端末に脈拍計を装着したので、外出する時などにも脈拍計を忘れることが少なく、どこででも必要なときに脈拍数を知ることが出来る。

上述の課題を解決するために、本願の別の発明では、電子装置が組み込まれる本体を、一方の面に表示部を有する第１筐体と、一方の面に操作部を有する第２筐体と、前記第１筐体と第２筐体とを、前記表示部を有する面と前記操作部を有する面とが相対するように折り畳み可能に連結する連結部とで構成した携帯端末であって、前記第２筐体の他方の面で且つ連結部側である一端部側に発光素子及び受光素子よりなる脈拍検出用のセンサを設けると共に、前記センサ部分と前記第２筐体の他端部側とで携帯端末を下から保持した場合に、センサ部分にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重となるようにセンサを配置している。

この発明によれば、上述の効果の外、比較的重い折り畳み型の携帯端末において、折り畳んだままの状態で脈拍計を使用することができるためその利便性が高まる。

上述の課題を解決するために、本願の更に別の発明では、携帯端末が、更に、３次元加速度センサと、脈拍センサ軸保存部と、脈拍センサ向き判別部とを有しており、脈拍を測定する際に、前記３次元加速度センサにより検出された携帯端末の姿勢に関する情報と、前記脈拍センサ軸保存部からの脈拍センサ軸情報とによって、脈拍センサが重力方向に向いているか否かを判定して、携帯端末が正しい姿勢であるか否かを報知することを特徴としている。

これによれば、誤った姿勢での脈拍の測定を防ぐことができ、脈拍数に関する誤った情報を伝えるリスクを減少することができる。

本発明の他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の実施の形態１の脈拍計付き携帯電話の構成を示す図である。 実施の形態１の携帯電話を使用して、簡単且つ安定して脈拍数を測定する方法を説明するための図である。 実施の形態１の携帯電話を使用して脈拍数を計測する際の携帯電話保持状況を示した図である。 脈拍計のセンサに用いられる反射型フォトインタラプタの構成を示す図である。 脈拍計の構成を示すブロック図である。 脈拍計のセンサ部分にかかる力とセンサ出力の状態を示す図である。 本発明の実施の形態２の脈拍計付き携帯電話の構成を示す図である。 実施の形態２の携帯電話を使用して、簡単且つ安定して脈拍数を計測する方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態３の脈拍計付き携帯電話の構成を示す図である。 本発明の実施の形態４の脈拍計付き携帯電話の構成を示す図である。 本発明の実施の形態５の脈拍計付き携帯電話の構成を示す図である。 本発明の実施の形態６の脈拍計付き携帯電話の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態７の脈拍計付き携帯機器の構成の主要部を示すブロック図である。 ３次元加速度センサの動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態７において、正確な脈拍数の計測に必要な条件を説明するための図である。 本発明の実施の形態７において、正確な脈拍数の計測に必要な条件を説明するための図である。 スライド型の携帯電話における脈拍数計測の状況を説明するための図である。 折畳み型携帯電話を開いて使用した場合における脈拍数計測の状況を説明するための図である。 折畳み型携帯電話を閉じて使用した場合における脈拍数計測の状況を説明するための図である。 脈拍数の計測に際して携帯機器の姿勢が正しい姿勢であるか否かを検出する場合の第１の脈拍数計測フローを示す図である。 脈拍数の計測に際して携帯機器の姿勢が正しい姿勢であるか否かを検出する場合の第２の脈拍数計測フローを示す図である。 脈拍数の計測に際して携帯機器の姿勢が正しい姿勢であるか否かを検出する場合の第３の脈拍数計測フローを示す図である。 脈拍数の計測に際して携帯機器の姿勢が正しい姿勢であるか否かを検出する場合の第４の脈拍数計測フローを示す図である。 従来の脈拍計の構成を示す図である。 従来の脈拍計のセンサ部分を示す図である。

本発明の実施の形態を説明する前に、まず、図４、図５を用いて、発光素子及び受光素子よりなる脈拍センサを用いた脈拍計の概要を説明し、更に、図６を用いて、本発明者等が見出した発光素子及び受光素子よりなる脈拍センサ利用の脈拍計において脈拍を安定的に測定するために必要な条件について説明する。

図４は、発光素子及び受光素子よりなる脈拍センサの構造の概略と脈拍数を計測する際の指先位置を模式的に示した図である。図４において、４０は、発光素子及び受光素子よりなる脈拍センサ全体を示しており、このセンサ部４０は、ケーシング４１と、該ケーシング４１中に収容された発光素子４２、受光素子４３とを有している。発光素子４２には赤外線を発光する発光ダイオード等が用いられ、受光素子４３にはフォトトランジスタ等が用いられる。なお、図４は、センサ部４０と指４４とを模式的に示したものであり、実際の寸法関係を示すものではない。また、図４は、発光素子４２、受光素子４３及び指４４の配置状態を限定するものでもなく、例えば、発光素子４２と受光素子４３の位置が逆のもの等、種々の変形があってもよい。センサ部４０中の発光素子４２、受光素子４３の大きさも実際の寸法関係を示すものではない。センサ部４０には、いわゆる反射型フォトインタラプタと称されている光センサが利用できる。

脈拍数の計測に際しては、指先４４をセンサ部４０の前部に置き、発光素子４２から指先に向けて赤外線を発射させ、指先からの赤外線の反射光を受光素子４３によって受光させる。心臓の鼓動に対応して血管中の血流量が変化し、更には血液中のヘモグロビン量が変化するが、この変化が赤外線の反射光量の変化として受光素子４３によって検出されることになる。

図５は、センサ部４０からの出力を用いて脈拍数を計数する制御部の概要を示す図である。図５において、５０は制御部全体を示しており、センサ部４０からのデータを受けるデータ取得部５１と、取得したデータから脈拍を算出する脈拍算出部５２から構成される。センサ部４０からのデータを受けて脈拍算出部５２が脈拍数を計算し、これを確定した時点で報知部５３を介してその旨を報知する。さらに、この脈拍算出部で算出された脈拍数は表示部５３により表示される。報知部はＬＥＤ、バイブレータ等から構成され、視覚的、聴覚的或いは触覚的に報知するものが用いられる。センサ部４０からのデータによって脈拍を計数することは既に公知であり、その詳細は省略する。

次に、本発明者等が見出した発光素子と受光素子よりなる光センサ利用の脈拍計において脈拍を簡単且つ安定的に測定するために必要な条件について説明する。

図６は、図４に示されたセンサ部４０を用いて脈拍数を計測する際に、指先４４とセンサ部４０との間の力を種々に変えた場合の測定結果を示した図であり、指先とセンサとの間の力を夫々１０ｇ重、３０ｇ重、５０ｇ重、１００ｇ重、１５０ｇ重、２００ｇ重、２５０ｇ重、３００ｇ重に設定した場合の脈波を示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は秒単位で表した時間であり、縦軸はセンサを構成する受光素子からの出力電圧を表わしている。より具体的には、縦軸は、受光素子からの出力電圧を、ADコンバータを介して「０」から「−４０９５」の値に変換した特性データ値として示している。

指先とセンサ間に１００ｇ重の力が働いている場合のグラフを参照すると、極めて安定した脈波出力が得られていることが判る。この脈波出力は、心臓の鼓動に対応した血管中の血液量の変化に応じており、この出力の１分間におけるピークの数を数えることにより脈拍数が計測できる。そして、このように安定した出力が得られる場合は、通常３秒〜１０秒程度の時間、指先をセンサ部分に当接することで正確な脈拍数が得られる。１５０ｇ重のグラフを参照すると、１００ｇ重の場合に比較して出力の山が僅かに小さくなっているが、１００ｇ重の場合同様、安定した出力となっており、安定した且つ正確な脈拍数の計測が可能である。

一方、１０ｇ重の力の場合を参照すると、その脈波出力はかなり乱れており、ほとんど脈拍と関連したような出力は得られていない。このような脈波出力からは脈拍数の計測は不可能である。３０ｇ重の力の場合には、多少脈拍と関連したような出力が得られてはいるが、全体的に安定しておらず、このような出力からは正確な脈拍数の計測は不可能であった。

５０ｇ重のグラフを参照すると、計測の初期（０秒から２秒にかけての期間）に脈波出力の乱れがあるものの、それを除けば、安定した出力が得られている。この場合には、測定者によって結果を得るまでの時間に多少の差異があり、且つ１００ｇ重の場合に比較して計測結果を得るまでに多少余分な時間はかかるが、脈拍数の計測自体は可能であった。２００ｇ重のグラフを参照すると、脈波出力が１５０ｇ重の場合に比較してピーク値が小さくなっており、しかも途中（５秒から８秒にかけての期間）に出力波形の乱れた箇所がある。しかしながら、５０ｇ重の場合と同様、この場合にも脈拍数の計測自体は可能であった。

指先とセンサ間の力を、更に２５０ｇ重に増加させると、より一層脈波出力が潰れた形となり、しかも波形の乱れが増してくるため、脈拍数の正確な計測はもはや不可能になった。３００ｇ重の場合には、グラフからも明らかなとおり、ほとんど識別できるような出力が得られていない。

指先に一定の重さのものを載せた場合、原理的には一定の重さそのものが指先にかかるだけであり、指先にかかる力自体が変動することはあり得ないことになる。しかしながら、実際には指先の僅かな揺れ等によって携帯端末自体の保持状態が変わり、それに従って指先にかかる力が変化する。指先にかかる力が小さい場合は、その影響が大きく、本発明の発明者等の実験では、５０ｇ重未満の力の場合には実用的な意味での測定は不可能であった。逆に、指先にかかる重さが重過ぎると、血管中の血液の流れが阻害され計測が不可能となる。

以上述べたとおり、本発明者等の実験では、５０ｇ重から２００ｇ重の範囲であれば脈拍計に対して格別な慣れ等の必要もなく短時間で容易且つ正確な脈拍数の計測が可能であったが、５０ｇ重未満或いは２００ｇ重を超えた場合には実用的な意味での計測が不可能であった。また、グラフからも明らかなように、特に、指先にかかる力が１００ｇ重から１５０ｇ重の間であれば、センサからはきわめて安定した脈波出力が得られることとなり、この場合には、更に、短時間で容易且つ正確な脈拍数の計測が可能であった。

これは、１００ｇ重の力が加わるような場合に、指先の動き等により保持状態が変わったとしても５０ｇ重より小さい側に振れることは稀であり、また、１５０ｇ重の力が加わっている場合に、指先の動き等により保持状態が変わったとしても２００ｇ重を超えて振れることはほとんど無いということによるものと考えられる。

この発明は、本発明の発明者等が見出した上述の脈拍数の容易且つ正確な計測に必要な条件を考慮し、更に、常時携帯されることが多い携帯電話に代表される携帯端末の重量に着目してなされたものであり、携帯端末の特定位置にセンサを設けると共に、携帯端末自体の重量を利用することによって短時間で容易且つ正確な計測を可能とした脈拍計付き携帯端末を提供するものである。

〔実施の形態１〕
以下に、本発明に従った実施の形態１を説明する。尚、以下の説明では、本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。

図１は、本発明に従った脈拍計付きの携帯端末の一例を示しており、特に、携帯端末として折畳み型の携帯電話を用いた例を示す図である。図１中（ａ）及び（ｂ）は、いずれも、折畳み型の携帯電話を開いた状態の斜視図であり、図１中（ａ）は携帯電話を表側から見た図、図１中（ｂ）は携帯電話を裏側から見た図である。

図１中（ａ）及び（ｂ）において、１０は折畳み型の携帯電話の全体を示しており、この携帯電話１０は、第１筐体１と第２筐体２とこれら二つの筐体を折畳み可能に連結する連結部３を有している。

第１筐体１の内面側（折り畳たまれた際に第２筐体と接する側）には、液晶表示装置等から構成される第１表示部４が設けられ、更に携帯電話として使用する際のスピーカ９が設けられている。第１筐体１の外面側には同じく液晶表示装置等により構成される第２表示部５が設けられている外、この例では、更に、写真撮影用のカメラ１１、操作用キー群１２が設けられている。操作用キー群１２は主としてカメラ１１を使用する際の操作部として機能するが、キーの働きを切り替えて本発明に従って設けられる脈拍計を含む各種機能の操作部としても使用可能である。

第２筐体２の内面側（折り畳たまれた際に第１筐体と接する側）には、携帯電話として使用する際に必要な操作部としての入力用キー群６及び各種の操作用キー群７が設けられており、更にマイク８が設けられている。これら入力用キー群６、操作用キー群７等は、操作用キー群１２と同様、その働きを切り替えることによって他の機能、例えば、脈拍を測定する際の操作用にも使用可能である。第２筐体の外面側であって、該第２筐体の上端部、即ち、連結部３に近い端部には、この発明に従って、更に、脈拍検出用に使用される発光素子及び受光素子よりなるセンサ１５が設けられている。このセンサには、反射型フォトインタラプタと称されている光センサが利用できる。

図面からも読み取れるが、センサ１５は、第２筐体２の上端部の平面部分に設けられている。このような構成によれば、センサ１５部分に指先を当てた場合、触感により携帯電話の保持状態即ち傾きの状況がわかり易くなり、その結果、後で図２及び図３と共に説明するように脈拍数の測定に際し携帯電話をほぼ水平に保持した場合、傾きによる指先への力のかかり方のばらつきを抑えることができる。

図２は、図１に示した脈拍計付きの折畳み型携帯電話を使用して脈拍数を計測する際の概要を説明するための模式図である。図２中（ａ）は、折り畳み型携帯電話を開いた状態で使用する場合を示しており、携帯電話の重量が比較的軽い場合に好適に適用されるものである。図２中（ｂ）は、折り畳み型携帯電話を折り畳んだ状態で使用する場合を示しており、携帯電話の重量が重い場合に好適に適用される。各図において、図１と同じ部分には同じ番号を付与しているので、各部分の説明は省略するが、いずれの図においてもセンサ１５が第２筐体２の先端部、即ち連結部３に近い側に設けられていることがわかる。

脈拍計付きの折畳み型携帯電話を開いた状態で使用する場合には、図２中（ａ）に示すとおり、携帯電話１０の第２筐体２の外面側下端部である点Ａを下から手の平で支え、同じく第２筐体２の外面側上端部である点Bの位置に設けられたセンサ１５部分を下から支える。即ち、指２４の先端部をセンサ１５に下から当接させて、携帯電話１０をほぼ水平状態になるように保持する。第１筐体１、第２筐体２の重量がほぼ同じであれば、携帯電話が開かれた状態であると、この状態での携帯電話の重心位置は開いた状態の中心部分Ｃになる。

従って、この点Ｃ部分にセンサ１５を設けておけば、指先部分で携帯電話のほぼ全重量を支えることとなり、指先とセンサ間に働く力は携帯電話のほぼ全重量分になる。しかも、センサに対して指先部分を自分の意思で押さえつける場合と異なり、単に、携帯電話の全重量が重さとして指先にかかるものであるため、指先とセンサ間に働く力は、理想的にはその変動がゼロになる。しかも、脈拍数の計測に際して携帯電話を保持する状態が、メールを読む時、或いはメールを打つときの携帯電話の保持状態とほとんど変わらず、格別な慣れ等を必要としない。

脈拍数の計測結果が得られるまでには、暫くの間、一定状態で携帯電話を保持しておくことが必要になる。保持状態が通常の携帯電話使用時と変わらないことは、誰でも使用できるという観点からきわめて重要なファクタとなる。特に、この脈拍計の使用者として高年齢の人が多いことを想定した場合に重要となる。なお、図５の説明と共に述べたが、センサからのデータを受けて脈拍算出部が脈拍数を計算し、これを確定した時点でブザー等により報知することが好ましい。また、脈拍の測定中、装置が正常に働いている場合に、脈拍に同期して断続的な「ピー」音を発生させることもできる。こうすることによって被験者に確かに測定中であるとの安心感を与えることができる。

現在の折畳み型携帯電話の重さは、１００ｇ〜１５０ｇ程度のものが多い。この重量範囲の携帯電話の重さがそのまま指先に加わる力になるとすれば、これは図６と共に説明した安定して脈拍数を計測する際に必要な力の範囲に収まっており、従って、多くの折畳み型の携帯電話において、脈拍計のセンサを連結部付近に設けることによって安定した脈拍数の測定が可能となる。

センサを重点位置Cよりも更にAに近い側に設け、破線で示すセンサ１６とした場合には、A側の端部が浮き上がらないように上下両方から狭持する必要があるが、指先B部分により重い重量をかけることが出来る。即ち、携帯端末の重さが軽い場合には、限界はあるものの、このようにセンサ位置を調整することにより指先にかかる重量を一定の範囲内で調整することが可能である。

上述の例では、携帯端末の重量が１００ｇから１５０ｇである場合で説明したが、この範囲を超えていても、図６と共に説明したとおり、例えば、５０ｇから２００ｇの重さであれば、指先に５０ｇ重から２００ｇ重の範囲の力を加えることができ、したがって、センサ位置を連結部付近に設けることのみで短時間で容易且つ正確な計測を可能とする脈拍計付きの携帯端末を提供することができる。

上述のとおり脈拍計を使用する際には、携帯端末を手のひらに乗せ、その裏側に設けられている受光素子を有するセンサ部分に指先を当てることとなるため、外来光の影響が比較的少なくなり、正確な測定が可能となる。また、センサの露出部分の大きさを例えば、１センチ以内にして、指先よりも小さく構成すれば、計測時にセンサ全面を指先で塞ぐことができるため、外来光の影響を更に小さくできる。

この場合、センサ部分が携帯端末の裏面側になり、何処に指先を当てればよいかがわかりにくい。そこで、特に図示していないが、センサ周辺に指先をガイドするための指先ガイドを設けることが好ましい。指先ガイドとしては、センサの全周或いは一部、又はセンサ近傍に設けた突起、凹み等で良い。また、突起、凹みに代えて、手ざわり感の異なる材質部分を設けても良い。

更にまた、携帯端末に脈拍データを蓄えておくこともでき、長期間のデータを分析することにより決め細やかな健康管理が可能となる。更に、第１表示部４上に脈拍計の操作方法を表示させれば、本体表面上に設けられた操作用のキーを使用し、前記第１表示部を見ながら脈拍計を操作できるため、誰でも容易に脈拍数の計測が可能となる。

大型の液晶画面を備えた全重量が２００ｇを超えるような比較的重い携帯電話等の場合には、折り畳んだ状態で脈拍計として使用するように設計できる。図２中（ｂ）は、この場合の例を示している。図２中（ｂ）において、センサ１５の設置位置は、図２中（ａ）で示した設置位置より折り畳んだ場合の重心位置C点に近づけて設けている。これは、携帯電話の重量が出来るだけ多く指先部分Bにかかるように配慮した結果であるが、もちろん、指先にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重の範囲に設計できるのであれば、例えば、破線で示すセンサ１７としても良い。

指２４の先端部とセンサ１５との間にかかる力は、携帯電話全体の重量と、保持部部分Ａと指先部分Ｂまでの距離ａと、保持部分Ａから携帯電話の重心位置Ｃまでの距離ｂとの関係を調整することにより所望の値に設計できる。ａがｂの２倍である場合には、全重量が２００ｇの携帯端末であれば、指先には約１００ｇ重の力がかかることとなる。この値は、図６と共に説明した安定的な計測に必要な条件を満たす数値である。いずれにしても、指先部分にかかる力は携帯端末の重量によって決まる一定の値であり、自分の意思で押し付ける場合と異なり、理想的にはその変動はゼロとなる。

上述の例では、携帯端末の重量が特に２００ｇである場合で説明したが、これに限定されることなく、図６と共に説明したとおり、指先とセンサ間に働く力が５０ｇ重から２００ｇ重の範囲に設定できる重さであれば本発明を適用できることは言うまでもない。そして、センサ１５の設置位置を調整して、指先にかかる力を１００ｇ重から１５０ｇ重の範囲に設定すれば、より好ましいことは図６と共に説明したとおりである。

図３は、本発明を適用した脈拍計付きの折畳み型の携帯電話を使用して、実際に脈拍数を測定する場合を示した模式図である。図３中（ａ）及び（ｂ）は、開いた状態で使用する場合を示しており、図３中（ａ）は正面側から見た状態、図３中（ｂ）はその際の裏面側の状態を示している。また、図３中（ｃ）は折り畳んだ状態での使用状況を示している。なお、図３中（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、図１と同じ部分には同じ番号を付与しているので、各部分の詳細な説明は省略する。

図３中（ｂ）から明らかなように脈拍数の計測に際しては、指２４の先端部をセンサ１５位置に当てておくことが必要であり、更に、図３中（ａ）に示すように携帯電話の端部Ａ側を保持する手の平側点Ａとセンサ位置に当てた指先との２点保持とすることが好ましい。この保持方法は、図３中（ａ）から見てわかるとおり、実際には携帯電話をメール等で使用する場合とほぼ同じであり、従って、脈拍計の使用に際して格別の慣れ等は必要ではない。脈拍計の操作には入力用キー群６を用い、計測結果を第１表示部４に表示させる。また、図５と共に説明したとおり、脈拍数の測定中、脈拍に同期した断続的な「ピー」音を出して正常に動作していることを報知し、更には、測定結果が出た時に適宜の方法でその旨を報知することが望ましい。

図３中（ｃ）に示すとおり、折り畳んだ状態で使用する場合にも、図示していないが携帯電話１０の裏面側に設けられたセンサ部分に指先をあて、携帯電話の端部Ａ側を保持して行う。脈拍計の操作には操作用キー群１２を用い、計測結果を第２表示部５に表示させる。この場合にも携帯電話の保持方法は、折り畳み型携帯電話において折り畳んだ状態で第２表示部５の表示を確認する際の保持方法とほぼ同じであり、従って、脈拍計の使用に際して格別の慣れ等は必要ではない。

〔実施の形態２〕
以下に、本発明に従った実施の形態２を説明する。尚、実施の形態１の場合と同様、以下の説明では、本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。

図７、図８は、本発明の実施の形態２を説明するための図であり、携帯端末としてストレートタイプの携帯電話を用いた例である。図７中（ａ）はストレートタイプの携帯電話の表面側を示しており、図７中（ｂ）は裏面側を示している。図７中（ａ）及び（ｂ）において、７０はストレートタイプ携帯電話の全体を示している。この携帯電話７０の表面側に表示部７４と操作部としてのキー群７６が設けられており、裏面側で該携帯電話７０の上端部には反射型フォトインタラプタを利用した脈拍計用のセンサ７５が設けられている。その他、携帯電話として必要なマイク、スピーカ等も設けられているが、ここでは省略している。

図８は、このストレート型の脈拍計付き携帯電話を利用して脈拍を計測する際の様子を模式的に示した図である。この場合は、図２中（ｂ）で示した折畳み型の脈拍計付き携帯電話を折り畳んだ状態で使用した場合とほぼ同様であるが、ストレート型の携帯電話においては、通常、折り畳んだ状態の折畳み型携帯電話の長さよりも長いため、センサ７５の設置位置の自由度が大きくなる。即ち、脈拍数を計測する際に、携帯電話を持ち難くすることなく、センサ位置をより重心Cに近づけることも可能である。また、携帯電話の内部構成要素の配置を工夫して、重心位置を出来るだけセンサ７５側が設けられた端部に近くなるようにすれば、センサをその端部に近い側に設置することができ、測定時の携帯電話の保持が容易になる。

この実施の形態２の場合も、携帯電話７０の全体の重量と、携帯電話の下端部Ａからセンサ７５までの距離ａと、下端部Ａから携帯電話の重心位置Ｃまでの距離ｂとを用いてセンサ７５部分の指先に５０ｇ重から２００ｇ重の力がかかるように設定する。携帯電話が非常に軽い場合には、センサ位置を重心位置Ｃよりもさらに下端部Ａ側に寄せても良い。この場合には、下端部Ａ側で、携帯電話を浮き上がらないように抑えることが必要になるが、より大きい力がセンサ部分にかかることになる。更に、折り畳み型携帯電話の場合と同様、多少の変動が起こりうることを考慮してセンサ部分にかかる力を１００ｇ重から１５０ｇ重の間に設定すれば、より安定した計測が可能であり、より短時間で容易且つ正確な計測が可能となる。

〔実施の形態３〕
以下に、本発明に従った実施の形態３を説明する。尚、実施の形態１の場合と同様、以下の説明では、本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。

図９は、本発明をスライド型の携帯電話に適用した例を示している。図９において、９１はスライド型携帯電話の本体を構成する第１筐体であり、９２は同じくスライド型携帯電話の本体を構成する第２筐体である。第１筐体９１、第２筐体９２は、図示のとおり上下に重ねられた形でお互いに矢印Ａのようにスライド可能に結合されている。第１筐体９１には表示部９４が設けられており、第２筐体９２の上面には操作部としてのキー群９３が設けられている。

図９では隠れて見えないが、第２筐体９２の裏面で前側の端部９５側に、この発明に従って脈拍計用のセンサが設けられる。このセンサ位置を調整して、脈拍数を測定する際に、該センサ部分と前記第２筐体９２の後側の端部９６側を下から保持した場合にセンサ部分にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重となるようにする。特に、この力が１００ｇ重から１５０ｇ重であれば更に良好な結果が得られる。この場合、図９に示すとおり第１筐体９１をスライドさせ、全長を長くして測定する場合には、センサ位置が携帯電話の重心位置近くになるため比較的軽い携帯電話に適用できる。重い携帯電話の場合には、図２中（ｂ）で説明した折り畳み型の携帯電話を折り畳んで使用する場合と同様、スライドさせない状態で測定するように設計すれば良い。

〔実施の形態４〕
以下に、本発明に従った実施の形態４を説明する。尚、実施の形態１の場合と同様、以下の説明では、本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。

図１０は、本発明を２軸ヒンジ型の携帯電話に適用した例を示している。図１０において、１０１は、２軸ヒンジ型の携帯電話の本体を構成する第１筐体であり、１０２は、同じく２軸ヒンジ型の携帯電話の本体を構成する第２筐体である。この第１筐体１０１、第２筐体１０２は、２軸ヒンジと称される連結部１０３によって連結されている。連結部１０３は、１０５で示した軸を中心に矢印Ａで示すように回動可能であり、更に、軸１０５に対して直角な軸１０６を中心に矢印Ｂで示すとおり回動可能である。なお、１０４は、第１筐体１０１に設けられた表示部である。

この携帯電話は、通常の折り畳み型の携帯電話と同様表示部１０４を第２筐体１０２側に向けた状態で折り畳むことができ、また、表示部１０４を上になるようにして折り畳むこともできる。更に、図１に示した状態と同様、表示部１０４と操作部１０９が上になるように開いて使用することもできる。

図１０では隠れて見えないが、第２筐体１０２の裏面で前側の端部１０７側に、この発明に従って脈拍計用のセンサが設けられる。このセンサ位置を調整して、脈拍数を測定する際に、該センサ部分と前記第２筐体１０２の後側の端部１０８側を下から保持した場合にセンサ部分にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重となるようにする。特に、この力が１００ｇ重から１５０ｇ重であれば更に良好な結果が得られる。

携帯電話の重量が軽い場合には、図１に示すような開いた状態で測定するようにセンサ位置を設定すればよく、また、比較的重い携帯電話の場合は、折り畳んだ状態で測定するようにセンサ位置を設定すればよい。

〔実施の形態５〕
以下に、本発明に従った実施の形態５を説明する。尚、実施の形態１の場合と同様、以下の説明では、本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。

図１１は、本発明を、表示部自体が回動可能とされた携帯電話に適用した例を示している。図１１において、１１１は本実施例の携帯電話の本体を構成する第１筐体であり、１１２は、同様に本実施例の携帯電話の本体を構成する第２筐体である。折り畳み型の携帯電話と同様、第１筐体１１１と第２筐体１１２は軸１１５の周りに矢印Ａで示すように回動可能である。

この実施例では、更に、第１筐体１１１上に第３筐体１１３が、矢印Ｂで示すように回動可能にして取り付けられる。これら第１筐体１１１、第２筐体１１２、第３筐体１１３が本実施例の携帯電話の本体を構成している。

第３筐体１１３には表示部１１４が設けられており、この表示部１１４を第１筐体１１１上に縦方向に重ねた位置にセットして使用することが可能であり、更に、表示部１１４を横方向に長くなる位置にセットして使用することも可能である。通常、携帯電話としては前者の状態で使用され、ＴＶ機能を利用したＴＶ視聴時或いはネット参照時等には後者の状態で使用される。

図１１では隠れて見えないが、第２筐体１１２の裏面で前側の端部１１７側に、この発明に従って脈拍計用のセンサが設けられる。このセンサ位置を調整して、脈拍数を測定する際に、該センサ部分と前記第２筐体１１２の後側の端部１１８側を下から保持した場合にセンサ部分にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重となるようにする。特に、この力が１００ｇ重から１５０ｇ重であれば更に良好な結果が得られる。

携帯電話が軽い場合には、開いて測定することを想定してセンサ位置を決め、携帯電話が重い場合は、閉じた状態で測定することを想定してセンサ位置を決めることができる。

〔実施の形態６〕
以下に、図１２を用いて本発明の実施の形態６を説明する。この場合も、実施の形態１の場合と同様、以下の説明では、本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。

図１２は、本発明に従った携帯端末の機能面からの構成を示すブロック図であり、携帯電話機能の外、各種の機能が追加された携帯端末の構成を示している。

図１２において、１２２は本発明に従った携帯端末全体の制御を司る主制御装置であり、CPUを含むマイコンで構成される。１２１は携帯端末を携帯電話として用いる際の電波の送受を司る無線部、１２３は同じく携帯端末を携帯電話として用いる際の通話を制御する通話制御部である。これら無線部１２１、通話制御部１２３は、スピーカ１２４、マイク１２５、表示部１３２、操作入力部１３３、データ格納部１３４等と共に携帯端末を通常の携帯電話として使用する際に用いられる。携帯電話としての動作については既に周知であり、ここではこれらの説明は省く。

図１２に示される携帯端末には、この発明に従った脈拍計を含む脈拍取得部１２８の外、レンズ１２７及びカメラ制御部１２６等によって構成されるカメラ部１２０、周知のGPS受信機等を含むGPS部１２９、周知の歩数計を含む歩数計測部１３０、通常のＴＶ機能を有する共にＴＶ電話としての機能を有するＴＶ受信部１３１が備えられる。

カメラ部１２０、GPS部１２９、歩数計測部１３０、ＴＶ受信部１３１等の具体的構成、動作は既に公知であり、その詳細は省くが、各部分の制御は主制御部１２２によってなされ、各部分の操作は操作入力部１３３からの操作によって行われ、各部分の動作状態等の表示には表示部１３２が用いられる。

このような構成の携帯端末によれば、携帯端末が有する通信機能を利用して、計測した脈拍数及び図６に示した脈波の波形を含む脈拍情報を病院等の医療サービス機関、自宅のパソコン或いは特定個人の携帯電話等に送付することができる。病院等に脈拍情報を送った場合には医師等との相談をしながらの運動管理が可能であり、また、パソコン等に脈拍情報を送付しておけば、長期間に渡るデータの記録が極めて容易となることから、長期的観点からの健康管理が容易になる。

この実施の形態では、携帯端末は、更に、歩数計測部１３０、GPS部１２９を有している。これらの機能を有する携帯端末によれば、脈拍数及び図６に示した脈波データを含む脈拍情報、歩数データ、位置情報、日時情報が容易に得られることなり、通信機能を利用してこれら情報を含むより有用な情報を医療サービス機関、自宅のパソコン或いは特定個人の携帯電話等に送付できる。

例えば、「何月何日何時に、○○公園でウォーキングしたとき（即ち運動時）の歩数と脈拍数」、「何月何日何時に家にいたとき（即ち安静時）の脈拍数」を送ることができる。これらの安静時の脈拍数と運動時の脈拍数とを結び付ければ、いわゆる運動強度の適否の判断にも用いることができる。ここでは詳細な説明は省略するが、運動強度とは、安静時の脈拍数に比較して運動後の脈拍数が何パーセント増の脈拍数になったかによって求められる数値であり、運動管理に用いられている数値である。一般的には、運動強度が５０％から６０％レベルの運動から始めて、７０％レベル程度を超えない範囲で運動することが良いといわれているが、本実施例に示した携帯端末によれば、これらの数値を睨んだ、医師等の専門家と相談しながらのきめ細かな運動管理が可能となる。

また、ＧＰＳ機能を利用すれば、どこからどこまでを歩いたのか等の詳細な運動状況をも記録することができ、運動量の詳細な検討の外、後から楽しみながら運動状況を確認できる。このような楽しみ方ができることは継続的な運動への動機付けともなる。なお、GPS機能を省き、脈拍計以外では歩数計のみを搭載した携帯端末としても、歩数と関連付けた健康管理が可能であり、有効性は高い。

なお、歩数計として３次元加速度センサを利用すれば、携帯機器本体をポケットやカバン等にその姿勢を意識することなく入れておくだけで、正確な歩数の計測が出来る。また、次の実施の形態７で述べるとおり、この３次元加速度センサを、正確な脈拍数の計測を行うための有効な手段として用いることができる。

この実施の形態では、更に、ＴＶ（テレビ）の視聴を可能とすると共にＴＶ（テレビ）電話としての機能を含むＴＶ受信部１３１を備えている。この場合には、ＴＶ電話機能を使って相手と会話しながらリアルタイムに脈拍情報を送り、相手端末に表示させることができる。もちろん、センサは携帯端末の裏側にあり、しかも裏側を下から支える形で脈拍を測定できるので、例えば、通話中の２人が同じ放送を見ながら相手の脈拍情報を取得し、お互いに「ここで感動しているんだ！」等の情報を交換することができ、また、お互いの脈波情報の類似性から相性度を出すなどの遊びにも使える。なお、ＴＶ電話を利用していなくとも相手に対して脈拍情報を送り、相手端末に表示させることもできることは言うまでもない。

以上述べたとおり、この実施の形態によれば、これまでの運動結果を見ながらの専門家からのアドバイスを含む決め細やかな運動管理が可能となる外、遊びの要素をも加えることができる等楽しみながらの運動管理が可能になり、継続的な運動を行うための動機付けにも有効に働く。

〔実施の形態７〕
本発明の実施の形態７を図１３から図２３を用いて説明する。この場合も、実施の形態１等の場合と同様、以下の説明では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲が以下の実施の形態及び図面に限定されるものではない。

図１３は本発明の実施の形態７を説明するためのブロック図であり、図１４は実施の形態７において用いる３次元加速度センサの動作の概要を模式的に示す図であり、図１５、図１６は正確な脈拍の測定に必要な条件を説明する図である。また、図１７から図１９は種々のタイプの携帯電話を脈拍計として使用する際の使用状況を示す図であり、図２０から図２３は脈拍を計測する場合のフローを示す図である。

始めに、図１５を用いて、「発光素子及び受光素子を有するフォトインタラプタよりなる脈拍センサ」を備えた携帯機器を用いて脈拍数の測定を行う場合の測定状況を説明する。図１５中（ａ）は正しい状態で脈拍数の測定を行っている場合を示しており、図１５中（ｂ）、図１５中（ｃ）は何れも好ましくない状態で測定している状況を示している。また、図１５中（ｄ）は、正しい測定状況における脈拍センサ１５２と指１５５との位置関係を模式的に示した図である。

図１５中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）において、１５０は携帯機器本体を示しており、例えば、図７、図８に示したような所謂ストレートタイプの携帯電話である。１５１は前記携帯機器本体１５０の表面側（各種の入力キーを有する側）に設けられた表示部であり、１５２は前記携帯器機器本体１５０の裏面側に設けられたフォトインタラプタよりなる脈拍センサである。また、１５３は脈拍センサ１５２を構成するフォトインタラプタの発光方向を示すための脈拍センサ軸であり、１５４はフォトインタラプタの発光方向である。

本発明においては、脈拍センサ１５２の脈拍センサ軸１５３を、図１５中（ｄ）に示すとおり発光素子と受光素子の中央部を貫通しており、フォトインタラプタの発光方向１５４と平行で且つ同じ方向の軸として定義している。また、１５６は太陽を示しており、図１５においては、この携帯機器本体１５０に設けられた脈拍計を日中の屋外で使用していると想定している。また、Gは重力方向である。

図１５中（ａ）に示すように、携帯機器本体１５０に設けられた脈拍センサ１５２が下方向（重力方向G）に向かうように前記携帯機器本体１５０の姿勢を保ち、指１５５がこの携帯機器本体１５０の重量を受けるような状態で脈拍を測定すれば、指先には携帯機器本体１５０のほぼ全重量がかかることになる。既に述べたとおり、指１５５にかかる重量が５０ｇ重から２００ｇ重の範囲にあれば正しい測定結果が得られることになる。この場合、脈拍センサ軸１５３は重力方向Ｇと一致しており、指１５５との位置関係は、図１５中（ｄ）に示すような位置関係となっている。更に、この場合、太陽１５６の光は携帯機器本体１５０の表面側から下方向に向かっているが、この太陽１５６からの光は携帯機器の本体１５０によって遮られてフォトインタラプタより成る脈拍センサ１５２に直射光として入射することはない。従って、外部光による測定誤差をも最小限に収めることができる。

これに対して、図１５中（ｂ）に示すように、図１５中（ａ）の場合とは逆に、携帯機器本体１５０に設けられた脈拍センサ１５２が上側（太陽側）に向くような状態で脈拍の測定を行うと、脈拍センサ１５２に対して指１５５を押し当てるような状態での測定となる。既に説明したとおり、自分の意思で押し当てた場合、押し付ける力は必ずしも一定せず、得られる測定結果については、信頼性に欠けるものとなる。また、太陽１５６からの直射光が脈拍センサ１５２に直接入力する危険性もあり、この点からも測定の信頼性が劣るものとなる。

図１５中（ｃ）に示すように、携帯機器本体１５０を重力方向Gに対して寝かせた状態（横にした状態）で保持した場合も、図１５中（ｂ）の場合と同様、測定結果は信頼性に欠けるものとなる。即ち、脈拍センサ１５２にかかる力は、自分の意思によって決まるものであり、安定性に欠ける。また、太陽１５６からの光が脈拍センサ１５２に直接入射するリスクもあり、この点からも好ましいものではない。

以上から明らかなように、正しい脈拍の測定結果を得るためには、脈拍測定時に、脈拍センサが向く方向と指とが正しい位置関係になるように、即ち、脈拍センサ１５２の脈拍センサ軸１５３が重力方向を向くように携帯機器本体１５０をセットすることが必要となる。そのため、この実施の形態７では、携帯機器本体１５０の姿勢を検出し、脈拍センサの設置位置との関係で、脈拍計測時における携帯機器本体の姿勢が正しい計測を可能とする姿勢であるか否かを検出し、正しくない場合にその旨を報知する、或いは、正しい姿勢で測定を行った場合にその旨を報知することとしている。

図１４中（ａ）及び（ｂ）は、３次元加速度センサによって携帯機器本体１５０の姿勢を検出する原理を説明するための図である。先ず、図１４中（ａ）及び（ｂ）を用いて、３次元加速度センサの出力特性について説明する。図１４中（ａ）はＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の加速度を検出する３次元加速度センサ１４０を模式的に示したものであり、図１４中（ｂ）は、３次元加速度センサ１４０のＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向出力を示したものである。

図１４中（ａ）において、Ｚ軸方向を重力の方向に合わせて３次元加速度センサ１４０が設置されているとすると、各軸方向に対応する３次元加速度センサ１４０の出力は、図１４中（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向出力、Ｙ軸方向出力共に、ほぼ「０」で一定であるが、Ｚ軸方向の出力は、「１Ｇ」（重力加速度と同一）で一定となる。なお、図１４中（ｂ）において、横軸は時間である。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の加速度成分が分れば、重力方向に対する３次元加速度センサの姿勢が求められ、従って、３次元加速度センサ１４０の携帯機器本体１５０への取り付け位置を予め確定しておけば、携帯機器自体の姿勢を知ることができる。なお、図１４において、論理的にはゼロであるべきＹ軸方向に僅かな出力が見られるが、これは何らかの誤差のためと考えられる。いずれにしても、姿勢の判別に支障のあるものではない。

フォトインタラプタより構成される脈拍センサ１５２は、図１５中（ｄ）に示したとおり、脈拍数の計測時にフォトインタラプタの発光方向が重力方向Ｇに向けられていることが好ましい。従って、例えば、３次元加速度センサ１４０のＺ軸方向を脈拍センサ軸１５３方向に揃えて携帯機器本体１５０に取り付けておけば、脈拍測定時に、３次元加速度センサ１４０のＺ軸方向が重力方向を示しているか否かを検出することによって、正しい状態で携帯機器が保持されているか否かを検出できる。

正確な脈拍の計測のためには、脈拍センサ軸１５３が正しく重力方向に向いていることが好ましいことは述べたが、多少の変動があっても所定の範囲以内であれば正確な測定ができる。

図１６中（ａ）及び（ｂ）はその状況を説明するための図である。図１６中（ａ）は、脈拍センサ１５２を有する携帯機器本体１５０を重力方向Gに対してΘ度だけ傾けた場合の状況を示しており、図１６中（ｂ）は、以下に説明する測定によって得られた携帯機器本体１５０を傾けた際の脈拍計の出力状況を示す図である。

実際の携帯機器を用いた測定は以下のとおりである。
（１）脈拍計を実装した携帯電話（重さ１１９ｇの試作機を使用）を１５度刻みで傾け、角度毎に脈拍数を１０回測定。
（２）脈拍は都度変化するため、次の２台を比較機として同時に測定。

比較機１：脈拍計を実装した携帯電話をΘ＝０度の状態にして測定。

比較機２：パルスオキシメータ（指先や耳に挟みこんで脈拍数と酸素飽和度を測定する医療器具）を使用して測定。（コニカミノルタセンシング（株）製 PULSOX−３００ｉを使用）

図１６中（ｂ）において、線分（１）は傾きを変化させた携帯電話と比較機１との脈拍数の差異を示しており、線分（２）は傾きを変化させた携帯電話と比較機２との脈拍数の差異を示している。また、線分（３）は、比較機１と比較機２との差異を示している。
比較機１、比較機２による脈拍数の測定は、前記「脈拍計を実装した携帯電話」を「特定角度」に傾けて測定する毎に行っているが、既に説明したとおり比較機１、比較機２を「特定角度」に傾けて測定しているわけではない。即ち、図１６中（ｂ）のＸ軸の「傾き（度）」は、前記「脈拍計を実装した携帯電話」の傾きを１５度づつ変更して「脈拍数を測定した際の角度」を示しており、「比較機１と比較機２の差を示す線分（３）」を求める際に、比較機１、比較機２を実際にその角度に傾けたことを示している訳ではない。線分（３）より明らかなように、比較機１、比較機２の出力は測定期間中安定していることが分る。差異は、いずれも１０回測定分の合計数で記載している。

比較機１と比較機２との間でも最大１０拍（１０回の計測の合計）程度の誤差があるが、これは測定方法の差や出力タイミングの差に基づくものと考えられ、止むを得ないものと考えられる。然しながら、傾きを変えて測定した場合は、６０度付近から明らかに測定が安定していないことを示している。安定した測定は、多少の誤差を考慮して０度〜４５度以内であることが好ましい。この角度範囲は、実際には、携帯電話の重さによっても多少の変動があるが、主として携帯機器を安定的に保持できるか否かによって左右されるものと考えられ、６０度まで傾けても計算上では５０ｇ重以上の力がかかる重い携帯電話であっても、測定結果の信頼性の観点から最大４５度程度に留めておくことが好ましい。

また、携帯電話の全重量が軽くて、傾けた場合に指先にかかる力が５０ｇ重以下となる場合には、傾きの角度が４５度以内であっても安定した計測は不可能になる。携帯電話の全重量は、携帯電話の設計時点で把握できる量であり、また、脈拍センサを設ける位置との関係で、どこまで傾けた場合に指先にかかる力が５０ｇ重以下になるかも予め計算できる。従って、４５度以内に傾けた場合、指先にかかる力が５０ｇ重以下になるような携帯電話の場合には、予め、何度までの傾斜が許されるかの許容範囲を記憶させておくことが好ましい。

図１３は、図１４、図１５、図１６と共に説明した知見に基づいてなされた、本発明の実施の形態７に係る携帯端末の主要部のブロック図であり、脈拍測定時に正しい計測結果が得られるか否かを被測定者に報知できる脈拍計付き携帯端末に関するものである。

図１３において、１３０は携帯端末の脈拍計測部に関する制御部を示しており、データ取得部１３４、脈拍測定制御・算出部１３５、脈拍センサ向き判別部１３６を有している。また、１３１はフォトインタラプタ等より構成された脈拍センサ部であり、１３２は３次元加速度センサである。３次元加速度センサには、従来公知のセンサを用いることができる。

１３３は脈拍センサ軸保存部であり、脈拍センサが加速度センサの３軸の内、どの軸に向けて配置されているかを保存している。既に、図１４と共に説明したとおり、３次元加速度センサ１４０は、Ｘ軸方向（図１４の左右方向）、Ｙ軸方向（図１４の前後方向）、Ｚ軸方向（図１４の上下方向）の３軸方向の加速度を検出することができる。また、３軸方向の加速度から任意方向の加速度を計測できる。

例えば、「脈拍センサ軸１５３」と「３次元加速度センサ１４０のＺ軸方向」とが一致するように、夫々のセンサが携帯機器に取り付けられているとすれば、この脈拍センサ軸保存部１３３には、「Ｚ軸」と記録される。この場合には、脈拍センサ軸保存部１３３に記録されたＺ軸と脈拍センサ軸１５３の向きは一致するので、「Ｚ軸」の値を脈拍センサ軸１５３の向きとして捉え、重力方向との比較に用いる。

１３７は表示部・報知部であり、脈拍数の計測結果を表示し、或いは携帯機器が測定時に正しい姿勢で保持されているか否かを報知する。大きな液晶画面を表示部・報知部１３７に利用できる場合には、使用者が誤った姿勢で脈拍の測定を行った時、或いは、脈拍測定のボタン押し下げを行った時等に正しい保持姿勢を画像によって表示し、使用者が容易に正しい保持姿勢を知ることが出来るようにすることもできる。

脈拍数を計測する際には、図示していないボタン等により脈拍数の計測開始指示を行い、指先を脈拍センサ部１３１に当てる。もちろん指先を脈拍センサ部１３１に当てながら脈拍数の計測開始を指示しても良い。データ取得部１３４では脈拍センサ部１３１からのデータを取得してこれを脈拍測定制御・算出部１３５に送り、ここで脈拍数の算出が行われる。結果は、表示部・報知部１３７に送られることになる。

一方、加速度センサ部１３２からは加速度センサが検出した姿勢情報、即ち、携帯端末本体１５０の姿勢情報が脈拍センサ向き判別部１３６に送られてくる。脈拍センサ向き判別部１３６では、予め保存されていた脈拍センサ軸保存部１３３からの情報と、加速度センサ部１３２からの情報を基に、脈拍センサの向きが正しい方向に向いているか否かを判定し、その判定結果を表示部・報知部１３７に送る。実際の計測に際して、使用者に脈拍センサの向きが正しいか否かを報知するタイミング、報知する方法等は種々考えられるが、詳細は図１７〜図２３を用いて後で説明する。

図１７は、スライド型の携帯電話における脈拍計の使用状況を示しており、図１８は、折畳み型携帯電話の開いた状態における脈拍計の使用状況を示しており、図１９は、折畳み型の携帯電話の閉じた状態における脈拍計の使用状況を示している。なお、図１７、図１８、図１９において、図１５、図１６と同じ番号が付与されている部材は、図１５、図１６で説明した部材と同一の部材であるため、詳細な説明は省く。

スライド型の携帯電話においては、図１７中（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、スライド型携帯電話本体１７０の表示部１７１を上にして、スライド型携帯電話本体１７０の表示部１７１とは逆の面に設けられた脈拍センサ１５２に、下から指１５５を当てる形で脈拍数の計測を行う。この場合、図１７中（ｂ）から明らかなように、重力方向Ｇと脈拍センサ軸１５３とは同一の方向となっている。そして、この場合には、表示部１７１を利用して、正しい姿勢で計測を行っている旨の表示を行う。図面では「OK」の表示を行っている。

図１７中（ｃ）及び（ｄ）に示すような状態で脈拍数の計測を行う場合には、携帯電話本体１７０が正しい姿勢になっていないことから、携帯電話本体１７０の表示部１７１が設けられた側と逆の面に設けられた警告灯１７２（赤のランプ等）を点滅等して、使用者に正しい使用方法でないことを知らせる。警告音で報知しても良い。なお、この場合、図１７中（ｄ）から明らかなように、重力方向Ｇと脈拍センサ軸１５３とは逆方向となっていることがわかる。

折畳み型の携帯電話の場合、図１８中（ａ）及び（ｂ）に示す状態で脈拍数の計測を行っている場合には、折畳み型の携帯電話本体１８０を正しい姿勢に保って計測していることから、表示部１８１でその旨を報知する。図１８中（ａ）では、「ＯＫ」の表示を行っている。なお、この場合にも図１８中（ｂ）から明らかなように重力方向Ｇと脈拍センサ軸１５３とは同一方向となっている。

図１８（ｃ）及び（ｄ）に示す状態で脈拍数の計測を行っている場合には、携帯電話本体１８０を正しい姿勢に保っていないことから、例えば、第２の表示部１８２等により、その旨の報知を行う。図１８中（ｃ）では「ＮＧ」の表示を行っている。なお、この場合、図１８中（ｄ）から明らかなように、重力方向Ｇと脈拍センサ軸１５３とは逆方向となっていることがわかる。

図１９は、折畳み型の携帯電話を折り畳んで使用する場合を示している。この場合、図１９中（ａ）及び（ｂ）に示す状態で脈拍数の計測を行っている時には、折畳み型の携帯電話本体１８０を正しい姿勢に保って計測していることから、第２表示部１８２でその旨を報知する。図１９中（ａ）では「ＯＫ」の表示を行っている。この場合、図１９中（ｂ）から明らかなように、重力方向Ｇと脈拍センサ軸１５３は同一方向となっている。

図１９中（ｃ）及び（ｄ）に示す状態で脈拍数の計測を行っている場合には、携帯電話本体１８０を正しい状態にしていないことから、例えば、携帯電話本体１８０の第２の表示部１８２側に設けた警告灯１８３等により、その旨の報知を行う。なお、この場合、図１９中（ｄ）から明らかなように、重力方向Ｇと脈拍センサ軸１５３とは逆方向となっていることがわかる。

次に、図２０〜図２３を用いて、使用者に脈拍センサの向きが正しいか否かを報知するタイミング等を含めた脈拍数計測フローを説明する。なお、以下の説明では、何れも、３次元加速度センサのＺ軸が重力方向を向いているときに、脈拍センサが正しい方向（即ち、脈拍センサ軸１５３が重力方向に一致している）に向けられていることを前提にしている。

図２０を参照して、第１の脈拍数計測フローを説明する。ステップ１（以後、Ｓ１という）において、脈拍測定ボタンが押されると、３次元加速度センサがオンになり（Ｓ２）、加速度センサ値（即ち、加速度センサの向き）が取得される（Ｓ３）。次に、３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致しているか否かが判定され（Ｓ４）、一致している場合には脈拍数の測定が行なわれ（Ｓ５）、結果が表示部に表示される。３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致していない場合にはその旨の警告がなされ（Ｓ６）、脈拍数の計測は行われない。

図２１を参照して、第２の脈拍数計測フローを説明する。この場合には、脈拍測定ボタンが押されると（Ｓ１）、先ず、脈拍測定が開始され（Ｓ２）、次いで、加速度センサ値（即ち、加速度センサの向き）が取得される（Ｓ３）。更に、３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致しているか否かが判定され（Ｓ４）、一致している場合には脈拍数の測定が行なわれ、測定の結果が表示部に表示される（Ｓ５）。３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致していない場合には、脈拍数の測定は中止される（Ｓ６）。

図２２を参照して、第３の脈拍数計測フローを説明する。この場合には、脈拍測定ボタンが押されると（Ｓ１）、先ず、脈拍測定が開始され（Ｓ２）、次いで加速度センサ値（即ち、加速度センサの向き）が取得される（Ｓ３）。更に、３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致しているか否かが判定され（Ｓ４）、一致している場合には脈拍数の測定が行なわれ、測定結果が表示部に表示される（Ｓ５）。３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致していない場合には、一致していない旨の警告が出され（Ｓ６）、脈拍数測定情報は削除される。

図２３を参照して、第４の脈拍数計測フローを説明する。この場合には、脈拍測定ボタンが押されると（Ｓ１）、先ず、脈拍測定が開始され（Ｓ２）、次いで、加速度センサ値（即ち、加速度センサの向き）が取得される（Ｓ３）。更に、３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致しているか否かが判定され（Ｓ４）、一致している場合には脈拍数の算出が行なわれ、測定結果が表示部に表示される（Ｓ５）。一致していない場合には、不適時測定を表わすフラグが設定され（Ｓ６）、不適時測定である旨の表示と共に脈拍数が表示される（Ｓ５）。

以上の説明では、「３次元加速度センサのＺ軸が重力方向と一致しているか否かが判定され」と述べているが、図１６と共に説明したとおり、正確に一致していない場合でもある程度の範囲内（０度から４５度以内）であれば、正しい脈拍数の測定が行われるのであるから、「一致しているか否か」は、「許容範囲以内にあるか否か」と読みかえることができる。

また、既に述べたとおり、安定した脈拍数の計測のためには、指先に５０ｇ重以上の力がかかることが必要であるから、携帯電話の全重量が軽くて、０度から４５度に傾けた時に脈拍センサにかかる力が５０ｇ重以下となる携帯電話では、前記「許容範囲」は、更に、「傾けたときの脈拍センサにかかる力が少なくとも５０ｇ重以下とならない角度範囲」となる。

携帯電話の全重量と脈拍センサを設ける位置が分れば、どの角度迄傾斜させたとき脈拍センサにかかる力が５０ｇ重以下になるか予め計算しておくことができる。この場合、図１３に示す脈拍センサ向き判別部１３６内に、この「予め計算によって求められた許容範囲の角度」を保存する「許容範囲角度保存部」を設けておき、脈拍センサの向きが正しい方向に向いているかの判定時に、この情報をも考慮することとしておけば良い。

以上に述べた実施の形態では、通信機能を有する携帯端末即ち携帯電話を一例にして説明しているが、本願発明は、携帯電話に限られることなく、通信機能を有していない他のＰＤＡのような携帯端末にも適用可能である。また、各機能を必要に応じて選択的に搭載した脈拍計付きの携帯端末とすることも可能であり、全ての機能が搭載されている必要はない。

また、以上に述べた実施の形態では主に携帯電話の筐体の縦方向（長手方向）におけるセンサの位置について説明したが、横方向（短手方向）においてはほぼ重心位置に配置することが好ましい。これにより、センサを指先で支える際に短手方向への携帯電話のふらつきを軽減できる。特に一般的と思われる図３中（ｂ）の保持方法においては、センサの位置から短手方向の側面に向かう位置は手で保持されないため、安定した脈拍測定を行うためにはセンサを短手方向の重心位置に配置することが有用である。通常、短手方向の中点付近が短手方向の重心位置となる。

また、前段落における縦方向、横方向は、表示部に表示する文字やグラフ（特に計測結果を表わす文字やグラフ）の上下の方向が縦方向、左右の方向が横方向であると定義しても良い。以上に述べた実施の形態の携帯電話においては、指先をセンサの位置に置く際に指をある程度伸ばすことで指の腹の部分で測定することができる。指の腹の部分では余分な力が加わりにくくぶれが小さい為、より安定した測定ができる。その状態で携帯電話を保持した場合、指先の向く方向が上となるように文字、絵、グラフを表示することによりその表示内容を視認しやすくなる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以上に述べたとおり、本願の発明では、内部に電子装置が組み込まれた本体と、前記本体の一方の面に設けられた表示部及又は操作部を有する携帯端末であって、前記本体の他方の面の一端部側に発光素子及び受光素子よりなる脈拍検出用のセンサを設けると共に、前記センサ部分と前記本体の裏面他端部側とで携帯端末を下から保持した場合に、センサ部分にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重となるようにセンサを配置したことを特徴としている。

また、本願の別の発明では、電子装置が組み込まれる本体を、一方の面に表示部を有する第１筐体と、一方の面に操作部を有する第２筐体と、前記第１筐体と第２筐体とを、前記表示部を有する面と前記操作部を有する面とが相対するように折り畳み可能に連結する連結部とで構成した携帯端末であって、前記第２筐体の他方の面で且つ連結部側である一端部側に発光素子及び受光素子よりなる脈拍検出用のセンサを設けると共に、前記センサ部分と前記第２筐体の他端部側とで携帯端末を下から保持した場合に、センサ部分にかかる力が５０ｇ重から２００ｇ重となるようにセンサを配置したことを特徴としている。

本願の更に別の発明では、携帯端末が、更に、３次元加速度センサと、脈拍センサ軸保存部と、脈拍センサ向き判別部とを有しており、脈拍を測定する際に、前記３次元加速度センサにより検出された携帯端末の姿勢に関する情報と、前記脈拍センサ軸保存部からの脈拍センサ軸情報とによって、脈拍センサが重力方向に向いているか否かを判定して、携帯端末が正しい姿勢であるか否かを報知することを特徴としている。

これにより、常時携帯することに対して支障が無く、しかも誰でも短時間で容易且つ正確に計測できる脈拍計を備えた種々のタイプの携帯端末を提供することができる。

発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

本発明によれば、常時携帯することが可能で簡単且つ安定した計測を可能とした脈拍計付き携帯端末が提供される。運動時に自己の脈拍数を知ることは適切な運動を行う上できわめて重要であり、脈拍計を有する携帯端末の利用価値は高い。

１ 第１筐体
２ 第２筐体
３ 連結部
４ 第１表示部
５ 第２表示部
６ 入力用キー群
７ 操作用キー群
８ マイク
９ スピーカ
１１ カメラ
１２ 操作用キー群
１５ 反射型フォトインタラプタより成るセンサ
２４ 指
４０ 反射型フォトインタラプタ（センサ）
４２ 発光素子
４３ 受光素子
１５０ 携帯機器本体
１５１ 表示部
１５２ 脈拍センサ
１５３ 脈拍センサの軸
１５５ 指
１５６ 太陽
１７０ スライド式の携帯電話本体
１７１ スライド式の携帯電話表示部
１７２ 警告灯
１８０ 折畳み型携帯電話本体
１８１ 折畳み携帯電話の表示部
１８２ 第２の表示部
１８３ 警告灯

Claims (10)

1. 内部に電子装置が組み込まれた本体と、前記本体の一方の面に設けられた表示部又は操作部を有する携帯端末であって、
   前記本体の他方の面に受光素子を有する脈拍検出センサを設け、重量が２００ｇ重以下であり、
   前記携帯端末は、
   前記携帯端末の姿勢を検出する姿勢検出センサと、
   前記姿勢検出センサが検出した前記携帯端末の姿勢に基づいて前記脈拍検出センサの向きが重力方向か否かを判断し、前記判断の結果に応じて情報の報知又は脈拍の検出を制御する制御部とを有することを特徴とする携帯端末。
2. 重量が５０ｇ重以上であることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
3. 前記脈拍検出センサが設けられた面と同じ面に設けられた第２の表示部をさらに備えており、
   前記制御部は、前記脈拍検出センサの向きが前記重力方向ではないと判断したとき、正しい使用方法ではない旨を前記第２の表示部により報知することを特徴とする請求項１または２に記載の携帯端末。
4. 前記姿勢検出センサは３次元加速度センサであり、
   前記携帯端末は、前記携帯端末の本体に対する脈拍センサ軸の方向を記憶している脈拍センサ軸保存部を有し、
   前記制御部は、前記脈拍検出センサによって脈拍を測定する際に、前記姿勢検出センサにより検出された前記携帯端末の本体の姿勢に関する情報と、前記脈拍センサ軸保存部からの脈拍センサ軸情報とによって、脈拍センサ軸が重力方向に向いているか否かを判定して携帯端末が正しい姿勢であるか否かを報知することを特徴とする請求項１または２に記載の携帯端末。
5. 前記制御部は、前記脈拍センサ軸の方向が重力方向に対して０度から４５度の範囲にあ
   り、且つ、傾けた際に前記脈拍検出用のセンサ部分にかかる力が５０ｇ重以上である範囲にあるときに、前記携帯端末の姿勢が正しい姿勢であると判定することを特徴とする請求項４に記載の携帯端末。
6. 前記脈拍検出センサを、前記他方の面における前記携帯端末の重心位置に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の携帯端末。
7. 前記本体は第１の筐体及び第２の筐体を含む複数の筐体からなり、
   前記第２の筐体に対する前記第１の筐体の位置を変えることにより、前記脈拍検出センサを前記他方の面における前記携帯端末の重心位置に近づけることができることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の携帯端末。
8. 前記脈拍検出センサは発光素子を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の携帯端末。
9. 前記脈拍検出センサを、前記本体の前記他方の面の一端部側に設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の携帯端末。
10. 測定部を備える携帯端末を用いて指先から脈拍を測定する脈拍測定方法であって、
    上記測定部は、受光素子を有する脈拍検出センサを備え、
    上記携帯端末の重量は２００ｇ以下であり、
    上記脈拍検出センサと上記指先とが向き合うようにして上記測定部を上記指先に載せた状態で、上記脈拍を測定し、
    前記携帯端末は、前記携帯端末の姿勢を検出する姿勢検出センサを備え、
    前記姿勢検出センサが検出した前記携帯端末の姿勢に基づいて前記脈拍検出センサの向きが重力方向か否かを判断し、前記判断の結果に応じて情報の報知又は脈拍の検出を制御することを特徴とする脈拍測定方法。
    

Images