JP6010982B2 - Biological information measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、生体情報検出用電気光学装置を備えた生体情報測定装置に関する。 The present invention relates to a biological information measuring apparatus provided with an electro-optical device for detecting biological information.
従来、脈拍、脈波などの生体情報を測定する機能を有する腕時計が知られている。腕時計底部には光電センサーが設けられ、脈拍に同期して起こる血管の拡張による赤血球の数の変化を光電脈波として検出することで脈拍や脈波を検出するものである。(例えば、非特許文献1、及び非特許文献2参照。)この光電脈波の強度は個人差や、装着条件、あるいは装着部の運動状態により大きく変動する。必要な信号レベルを得るためには、所定の押圧で体表に接触するよう装着することが有効であると分かっている。これを実現する従来技術として腕時計の体表接触面に圧力センサーを設け、脈拍計の装着時当該センサーの値が所定の値になるよう利用者に通知し最適な装着状態になるよう促すという方法がある。(例えば、特許文献1参照。) Conventionally, a wristwatch having a function of measuring biological information such as a pulse and a pulse wave is known. A photoelectric sensor is provided at the bottom of the wristwatch, and detects a pulse or a pulse wave by detecting a change in the number of red blood cells due to the expansion of blood vessels that occurs in synchronization with the pulse as a photoelectric pulse wave. (For example, refer nonpatent literature 1 and nonpatent literature 2.) The intensity | strength of this photoelectric pulse wave is fluctuate | varied greatly with an individual difference, mounting conditions, or the movement state of a mounting part. In order to obtain the required signal level, it has been found effective to wear it so as to contact the body surface with a predetermined pressure. As a conventional technique for realizing this, a pressure sensor is provided on the contact surface of the wristwatch of the wristwatch, and when the pulse meter is worn, the user is notified that the value of the sensor will be a predetermined value, and the user is encouraged to be in an optimal wearing state. There is. (For example, refer to Patent Document 1.)
しかしながら特許文献1の従来の装着技術では、光電センサーとは、別に圧力センサーを実装するする必要があり光電センサーと皮膚の接触部の圧力を直接検出することはできないために最適値との誤差が生じ易く、また小型化実装や低コスト化の制限となるという課題があった。さらに手首の形状や内部構造の非対称性などによって腕の突起部がベルト張力を大きくするなどのため、バンド部材やケース体の各部に配置された圧力センサーの値が必ずしも光電センサーと皮膚の接触圧力を正しく反映しない場合もあり、最適な押圧で光電センサーを皮膚に接触させることが保証されていないという課題があった。また一般的には、光電脈波の最大振幅そのものを最大にするという装着法も可能であるが、振幅は、装着部の状態に応じて変わるため装着するごとに最適値を探す必要がありこれも腕時計装着時の利用者の利便性を損なうものである。 However, in the conventional mounting technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary to mount a pressure sensor separately from the photoelectric sensor, and the pressure between the photoelectric sensor and the skin cannot be directly detected. There is a problem that it is likely to occur and becomes a limitation of downsizing and cost reduction. Furthermore, because the arm protrusion increases belt tension due to wrist shape and internal structure asymmetry, etc., the pressure sensor values placed on each part of the band member and case body are not necessarily the contact pressure between the photoelectric sensor and the skin. May not be correctly reflected, and there is a problem that it is not guaranteed that the photoelectric sensor is brought into contact with the skin with an optimal pressure. In general, it is possible to wear a method that maximizes the maximum amplitude of the photoelectric pulse wave itself, but the amplitude changes depending on the state of the wearing part, so it is necessary to find the optimum value every time it is worn. However, the convenience of the user when wearing a wristwatch is impaired.
本発明は、最適な装着条件を簡単に実現するという課題を解決することを目的としたものであり、簡単な装着法で生体情報をより安定して取得できる生体情報測定装置を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problem of easily realizing an optimal wearing condition, and to realize a biological information measuring device that can acquire biological information more stably by a simple wearing method. Objective.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る生体情報測定装置は、装置本体を手首に装着するバンド機構を備えた生体情報測定装置であって、前記バンド機構を介して伝達された張力が前記装置本体の前記手首に対する押圧変化となって生ずる脈波形で、装着条件で異なる押圧によって得られるいくつかの異なる該脈波形の波形変化の特徴をパラメーター化するパラメーター化手段と、前記パラメーター化手段の前記パラメーターより装着パラメーター列を作成し、該装着パラメーター列の中から最適な装着条件に応じた最適パラメーター値を選択する最適パラメーター選択手段と、前記最適パラメーター値に基づいてバンド張力を設定する張力設定手段と、を有することを特徴とする。 Application Example 1 The biological information measurement device according to this application example is a biological information measurement device including a band mechanism for attaching the device main body to a wrist, and the tension transmitted through the band mechanism is the device main body. Parameterizing means for parameterizing the characteristics of the waveform changes of several different pulse waveforms obtained by different pressing under the wearing conditions, and the parameter of the parameterizing means An optimum parameter selecting means for creating an attachment parameter row and selecting an optimum parameter value corresponding to an optimum attachment condition from the attachment parameter row; and a tension setting means for setting a band tension based on the optimum parameter value; It is characterized by having.
本適用例によれば、利用者がバンド機構により装置本体を手首に装着する場合、光電センサーからは、皮膚直下の細動脈の脈動が装置による手首表面への押圧に応じた振幅の脈波信号として検出される。最適な装着条件とは脈波検出感度が最大となる条件であって、即ち、脈波信号振幅が最大となる条件である。この最適条件を常に実現することが測定値の信頼性及び安定性にとって最も重要である。本適用例では、押圧に対する光電脈波信号の振幅の変化特性を最適パラメーター値を含む一連の装着パラメーター列として保持し、測定したパラメーターと保持されている最適パラメーター値とを比較することで、最適な装着条件を実現できるよう利用者がバンドの張力を制御することができる。 According to this application example, when the user wears the apparatus main body on the wrist by the band mechanism, the pulse wave signal having an amplitude corresponding to the pulsation of the arteriole directly under the skin is pressed from the photoelectric sensor to the wrist surface. Detected as The optimum wearing condition is a condition in which the pulse wave detection sensitivity is maximized, that is, a condition in which the pulse wave signal amplitude is maximized. Always realizing this optimum is most important for the reliability and stability of the measured values. In this application example, the characteristics of the change in the amplitude of the photoelectric pulse wave signal with respect to the pressure are stored as a series of wearing parameter sequences including the optimal parameter values, and the measured parameters are compared with the optimal parameter values that are stored. The user can control the tension of the band so as to realize various wearing conditions.
[適用例2]上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記パラメーターは、脈波の一周期内における脈波振幅及び信号継続時間と周期の比であるデューティー比とからなる数値の組であり、前記最適パラメーター値は、押圧に対する脈波振幅とデューティー比との組の中で押圧変化に対し最大振幅をもつ周期におけるパラメーターであることを特徴とする。 Application Example 2 In the biological information measuring apparatus according to the application example, the parameter is a set of numerical values including a pulse wave amplitude in one cycle of the pulse wave and a duty ratio that is a ratio of the signal duration and the cycle. The optimum parameter value is a parameter in a cycle having a maximum amplitude with respect to a pressure change in a set of a pulse wave amplitude and a duty ratio with respect to the pressure.
本適用例によれば、押圧により変わる光電脈波信号の特徴は、一拍周期内における脈波振幅及び信号継続時間と周期の比であるデューティー比とからなる一組の数値として特徴付けられる。前記デューティー比は血管内圧と血管に印加される血管外圧、即ち前記押圧から生成される血管への外部圧力のみにより決まることが医学的に認知されている。したがって押圧の間接的測定の変わりに前記デューティー比を用いることで光電脈波センサーと皮膚との接触状態が直接的に検出できることになる。前記デューティー比を検出し最適条件と比較することで装着する度に変化する張力や、それにより生成される押圧など誤差の多いパラメーターに基づくことなく最適条件を決定することができる。これにより装着条件の安定性を向上させることができる。 According to this application example, the characteristic of the photoelectric pulse wave signal that changes due to pressing is characterized as a set of numerical values including a pulse wave amplitude within one beat period and a duty ratio that is a ratio of the signal duration and the period. It is medically recognized that the duty ratio is determined only by the intravascular pressure and the extravascular pressure applied to the blood vessel, that is, the external pressure applied to the blood vessel generated from the pressing. Therefore, the contact state between the photoelectric pulse wave sensor and the skin can be directly detected by using the duty ratio instead of the indirect measurement of the pressure. By detecting the duty ratio and comparing it with the optimum condition, the optimum condition can be determined without being based on a parameter with many errors such as a tension that changes every time the wearer is attached or a pressure generated thereby. As a result, the stability of the mounting conditions can be improved.
[適用例3]上記適用例に記載の生体情報測定装置において、脈拍を検出する過程で前記パラメーター化手段の前記パラメーターと前記最適パラメーター値との乖離状態を検出する乖離状態検出手段と、前記乖離状態検出手段の出力に基づいて使用者に測定の可否或いは前記バンド機構の締め具合の情報を表示する装着状態表示手段と、を有することを特徴とする。 Application Example 3 In the biological information measuring device according to the application example described above, a divergence state detection unit that detects a divergence state between the parameter of the parameterization unit and the optimum parameter value in the process of detecting a pulse, and the divergence It is characterized by comprising wearing state display means for displaying information on whether or not measurement is possible or how tight the band mechanism is based on the output of the state detection means.
本適用例によれば、通常の脈拍検出の過程において常にデューティー比を測定し、使用開始時、あるいは定期的に行われる校正において取得した利用者自身の血管物性に基づいて現状の装着状態が最適値とどの程度乖離しているかを判断しその情報を利用者に提供することができる。これにより利用者は、バンド機構を用いて必要な張力調整を行い測定の安定度、あるいは測定データの確実度を常に最適状態に保つことができる。 According to this application example, the duty ratio is always measured during the normal pulse detection process, and the current wearing state is optimal based on the user's own blood vessel physical properties acquired at the start of use or periodically during calibration. It is possible to determine how much the value deviates from the value and provide the information to the user. Thus, the user can adjust the necessary tension by using the band mechanism and always keep the stability of measurement or the certainty of measurement data in the optimum state.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の本実施形態では、生体情報測定装置の一例として腕時計型脈拍計を挙げて説明する。さらに以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度は実際とは異なるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a wristwatch type pulsometer will be described as an example of the biological information measuring device. Furthermore, in the following drawings, the scale of each layer and each member is different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized.
図1は、本実施形態に係る腕時計型脈拍計を示す正面図であり、図2は、腕時計型脈拍計を示す底面図である。また図3は、腕時計型脈拍計を手首上部に装着した状態を示す図である。さらに図4は、図3に示す腕時計型脈拍計のA断面に沿う模式断面図である。
まず、本実施形態の脈拍計としての腕時計型脈拍計100の概略構成について説明する。
FIG. 1 is a front view showing a wristwatch type pulse meter according to the present embodiment, and FIG. 2 is a bottom view showing the wristwatch type pulse meter. FIG. 3 is a view showing a state in which a wristwatch type pulse meter is attached to the upper part of the wrist. Furthermore, FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along the A cross section of the wristwatch type pulsometer shown in FIG.
First, a schematic configuration of a wrist watch type pulse meter 100 as a pulse meter of the present embodiment will be described.
腕時計型脈拍計100は、手首300に装着される装置本体としてのケース体104及び手首300にケース体104を固定するためのバンド機構200から構成される。 The wristwatch type pulsometer 100 includes a case body 104 as a device main body attached to the wrist 300 and a band mechanism 200 for fixing the case body 104 to the wrist 300.
ケース体104は直方体状に形成され、樹脂などの材料から形成されており、その内部には、時計機能を実現する時計計時部130と脈波信号を処理する光電脈波処理部131が設けられている。光電脈波処理部131には光電センサー部120が接続されている。ケース体104の上部開口部には時計ガラス103が設けられており、その直下には装着状態表示手段として表示部102が配置されている。 The case body 104 is formed in a rectangular parallelepiped shape and is made of a material such as a resin. A clock timing unit 130 that realizes a clock function and a photoelectric pulse wave processing unit 131 that processes a pulse wave signal are provided therein. ing. A photoelectric sensor unit 120 is connected to the photoelectric pulse wave processing unit 131. A watch glass 103 is provided in an upper opening of the case body 104, and a display unit 102 is disposed immediately below the watch glass 103 as a mounting state display unit.
図5は、本実施形態に係る腕時計型脈拍計100のバンド機構を示す図である。図5を用いて利用者が加える張力と光電センサー部120が手首上部301を押し付ける押圧との関係をさらに説明する。利用者がバンド部材202の先端に加える締付け力F1は、バンド折り返し201を経由してバンド部材202の張力f1へ変化し、手首300に沿ったバンド部材202を経てケース体104に印加される締付け力F2となる。この締付け力F2の手首300中心方向の分力が最終的に光電センサー部120が手首300に加える押圧F3となる。手首300は人体の手首であり、橈骨303或いは尺骨302の大きさや形状、或いは配置など個人差が大きく、バンド部材202が手首300と接触する部分の角度等を一意的に決定することはできない。またバンド部材202には、尺骨動脈304や橈骨動脈305の脈動に起因する張力変動も重畳する。このことは、締付け力F1と押圧F3との関係を一意的に決めることができないことを示しており、押圧F3に依存する光電脈波信号(後述)を締付け力F1により決めることができないことを示している。 FIG. 5 is a diagram showing a band mechanism of the wristwatch type pulsometer 100 according to the present embodiment. The relationship between the tension applied by the user and the pressure with which the photoelectric sensor unit 120 presses the upper wrist 301 will be further described with reference to FIG. The tightening force F1 applied to the tip of the band member 202 by the user changes to the tension f1 of the band member 202 via the band turn 201, and is applied to the case body 104 via the band member 202 along the wrist 300. Force F2. The component force in the center direction of the wrist 300 of the tightening force F2 finally becomes the press F3 that the photoelectric sensor unit 120 applies to the wrist 300. The wrist 300 is a wrist of a human body, and there are large individual differences such as the size, shape, or arrangement of the radius 303 or the ulna 302, and the angle of the portion where the band member 202 contacts the wrist 300 cannot be uniquely determined. The band member 202 is also superposed with a variation in tension caused by the pulsation of the ulnar artery 304 and the radial artery 305. This indicates that the relationship between the clamping force F1 and the pressure F3 cannot be uniquely determined, and that a photoelectric pulse wave signal (described later) that depends on the pressure F3 cannot be determined by the clamping force F1. Show.
ここで光電センサー部120による脈波検出の仕組みについて説明すると、血中ヘモグロビンは、ある波長帯の光に強い吸収スペクトルをもっている。皮膚直下の細動脈網306は脈拍に従って容積が変動しているため、体積あたりの血中ヘモグロビンの濃度も脈拍に従い変動する。ヘモグロビンに吸収され易い光を手首300に照射すると照射波の一部はヘモグロビンにより吸収され、残りは血液中の様々な物質により散乱され、その一部は反射波として再び手首表面上で検出される。またこの反射波はヘモグロビンの少ないときに多く観測され、ヘモグロビンが多いと少なく観測される。すなわち反射波は容積変動と逆の位相をもつ強度変動として観測される。したがって反射光の強度変動を電気信号に変換することで脈拍に連動した脈波形(光電脈波)を検出することができる。 Here, the mechanism of pulse wave detection by the photoelectric sensor unit 120 will be described. Blood hemoglobin has an absorption spectrum strong against light in a certain wavelength band. Since the volume of the arteriole network 306 directly under the skin varies according to the pulse, the blood hemoglobin concentration per volume also varies according to the pulse. When the wrist 300 is irradiated with light that is easily absorbed by hemoglobin, a part of the irradiation wave is absorbed by the hemoglobin, the rest is scattered by various substances in the blood, and a part thereof is detected as a reflected wave on the wrist surface again. . Also, this reflected wave is often observed when there is little hemoglobin, and it is observed when there is a lot of hemoglobin. That is, the reflected wave is observed as an intensity fluctuation having a phase opposite to that of the volume fluctuation. Therefore, the pulse waveform (photoelectric pulse wave) linked to the pulse can be detected by converting the intensity fluctuation of the reflected light into an electric signal.
図6に本実施形態における光電センサー部120の構造を示す。
図6は、図2に示す光電センサー部120の内部構成及び動作説明図である。これは図4の断面図において光電センサー部120を拡大したものである。光電センサーケース124内に発光部121及び受光部122を取り付けたセンサー基板123が備えられており、この光電センサーケース124は、さらにケース体104に取り付けられている。光電センサーケース124の下部は照射光603や、微弱な反射光604を検出するために開口しており、また物理的及び化学的に外界から障害されないよう保護ガラス125によって保護されている。この構成において照射光603が照射され皮膚境界面620を経由し皮膚表層部621に到達する。照射光603は、細動脈網306内の脈動に起因するヘモグロビンの増減による吸収量の差からその一部が散乱され、さらにまたその一部が反射光604として受光部122で検出されることになる。
FIG. 6 shows the structure of the photoelectric sensor unit 120 in this embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the internal configuration and operation of the photoelectric sensor unit 120 shown in FIG. This is an enlarged view of the photoelectric sensor unit 120 in the cross-sectional view of FIG. A sensor substrate 123 having a light emitting unit 121 and a light receiving unit 122 attached thereto is provided in the photoelectric sensor case 124, and the photoelectric sensor case 124 is further attached to the case body 104. The lower part of the photoelectric sensor case 124 is opened to detect the irradiation light 603 and the weak reflected light 604, and is protected by a protective glass 125 so as not to be physically and chemically obstructed from the outside. In this configuration, the irradiation light 603 is irradiated and reaches the skin surface layer portion 621 through the skin boundary surface 620. A part of the irradiation light 603 is scattered from the difference in the amount of absorption due to the increase or decrease in hemoglobin due to the pulsation in the arteriole network 306, and a part of the irradiation light 603 is detected by the light receiving unit 122 as reflected light 604. Become.
<腕時計の内部構成>
次に腕時計型脈拍計100の内部構成について説明する。
図7は、本実施形態に係る腕時計型脈拍計100を示す内部回路図である。図7に示すよう腕時計型脈拍計100内部には各種の演算などを行うCPU701、CPU701の作業領域、あるいは装着状態を判定する数値パラメーターなどを格納するRAM703、腕時計型脈拍計100がもつ機能を実現するために必要なプログラムなどが記憶されたROM704、利用者が操作指示入力等を行うための入力部702、発信回路部705から発信される所定の周波数のクロック信号を分周し年月日、時刻を計数しCPU701に出力する計時回路部706、また光電センサー部120、さらに計時情報や脈拍情報を表示し、必要に応じて利用者に各種指示をするための表示部102が配置されており、CPU701と接続されている。また各部は電源回路730からの電力により駆動されている。
<Internal configuration of watch>
Next, the internal configuration of the wrist watch type pulse meter 100 will be described.
FIG. 7 is an internal circuit diagram showing the wrist watch type pulsometer 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the wristwatch-type pulsometer 100 has various functions such as a CPU 701, a work area of the CPU 701, a RAM 703 for storing numerical parameters for determining the wearing state, and the functions of the wristwatch-type pulsometer 100. ROM 704 storing a program necessary for performing the operation, an input unit 702 for a user to input an operation instruction, a clock signal of a predetermined frequency transmitted from the transmission circuit unit 705 divides the date, A time counting circuit unit 706 for counting time and outputting it to the CPU 701, a photoelectric sensor unit 120, and a display unit 102 for displaying time measuring information and pulse information and giving various instructions to the user as required are arranged. Are connected to the CPU 701. Each unit is driven by power from the power supply circuit 730.
図8は、図2に示す光電センサー部120の回路構成図である。
光電センサー部120について、図7、図8を用いて説明すると、光電センサー部120は、腕時計型脈拍計内部の動作により発生する動作ノイズの影響を防ぐため、電源回路730より腕時計内部700とは、異なる電力系統として電源線731及び接地線732を用いて駆動される。発光部121は発光制御部801により制御され、発光光量が常に等しくなるよう制御される。さらに発光制御部は、発光制御信号線711経由でCPU701に接続され、脈拍計測が必要な場合だけ発光するように制御される。例えば電力消費を抑えるために間歇的に発光するようにも制御される。また受光部122は受光制御部802により最適な感度になるよう制御され、受光制御信号線712により計測が必要な場合のみ動作するようCPU701から制御されている。受光部122及び受光制御部802で検出された反射波は、光電脈波信号線713経由で光電脈波処理部131に接続される。光電脈波処理部131において光電脈波信号は、増幅回路部710で所定の信号レベルに増幅された後、フィルター回路部714で必要周波数成分のみを取り出し、さらにADC718によりデジタル化されCPU701にデータとして取り込まれる。CPU701に取り込まれたデータは、RAM703に記憶され脈拍数の計測等CPU701の処理に用いられる。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of the photoelectric sensor unit 120 shown in FIG.
The photoelectric sensor unit 120 will be described with reference to FIG. 7 and FIG. 8. The photoelectric sensor unit 120 is separated from the wristwatch interior 700 by the power supply circuit 730 in order to prevent the influence of operation noise generated by the operation inside the wristwatch type pulsometer. The power line 731 and the ground line 732 are driven as different power systems. The light emitting unit 121 is controlled by the light emission control unit 801 and is controlled so that the amount of emitted light is always equal. Further, the light emission control unit is connected to the CPU 701 via the light emission control signal line 711, and is controlled to emit light only when pulse measurement is necessary. For example, it is controlled to emit light intermittently in order to reduce power consumption. The light receiving unit 122 is controlled by the light receiving control unit 802 so as to have an optimum sensitivity, and the light receiving control signal line 712 controls the CPU 701 to operate only when measurement is necessary. The reflected wave detected by the light receiving unit 122 and the light receiving control unit 802 is connected to the photoelectric pulse wave processing unit 131 via the photoelectric pulse wave signal line 713. In the photoelectric pulse wave processing unit 131, the photoelectric pulse wave signal is amplified to a predetermined signal level by the amplification circuit unit 710, and then only a necessary frequency component is taken out by the filter circuit unit 714, and further digitized by the ADC 718 and is stored as data in the CPU 701. It is captured. Data taken into the CPU 701 is stored in the RAM 703 and used for processing of the CPU 701 such as pulse rate measurement.
図9は、本実施形態に係る腕時計型脈拍計100のメモリーの構成を示す図である。具体的には、図9は、図7のRAM703及びROM704の内部構成を示したものであり、RAM703は装着パラメーター列記憶領域751、最適パラメーター記憶領域752、波形記憶領域753、及び作業領域754から構成される。またROM704内には、CPU701の動作を制御するシステムプログラム746、乖離状態検出プログラム745、最適値選択プログラム744、脈拍計数プログラム743、最適パラメーター選択プログラム742、パラメーター化プログラム741、などが格納されている。 FIG. 9 is a diagram showing a memory configuration of the wristwatch type pulsometer 100 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 9 shows the internal configuration of the RAM 703 and ROM 704 of FIG. 7. The RAM 703 includes a mounting parameter row storage area 751, an optimum parameter storage area 752, a waveform storage area 753, and a work area 754. Composed. The ROM 704 stores a system program 746 for controlling the operation of the CPU 701, a deviation state detection program 745, an optimum value selection program 744, a pulse counting program 743, an optimum parameter selection program 742, a parameterization program 741, and the like. .
パラメーター化手段としてのパラメーター化部721は、CPU701にパラメーター化プログラム741がロードされ実行することで光電脈波処理部131からの光電脈波信号から得られる脈波信号の特徴をパラメーター化する機能を有する。パラメーター化部721は、バンド機構200を介して伝達された張力が腕時計型脈拍計100の手首300に対する押圧変化となって生ずるいくつかの異なる脈波形の波形変化の特徴をパラメーター化する。 The parameterization unit 721 as parameterization means has a function of parameterizing the characteristics of the pulse wave signal obtained from the photoelectric pulse wave signal from the photoelectric pulse wave processing unit 131 by loading and executing the parameterization program 741 on the CPU 701. Have. The parameterizing unit 721 parameterizes the characteristics of the waveform changes of several different pulse waveforms that occur as the tension transmitted via the band mechanism 200 becomes a pressure change on the wrist 300 of the wristwatch type pulse meter 100.
最適パラメーター選択手段としての最適パラメーター選択部722は、CPU701に最適パラメーター選択プログラム742がロードされ実行することで、押圧に応じ変わる光電脈波信号のパラメーターをパラメーター化部721の出力として取り込む。最適パラメーター選択部722は、パラメーター化部721のパラメーターより装着パラメーター列を作成する。最適パラメーター選択部722は、装着パラメーター列の中から最適な装着条件に応じた最適パラメーター値を選択する。 The optimum parameter selection unit 722 as the optimum parameter selection unit loads the parameter of the photoelectric pulse wave signal that changes according to the pressing as the output of the parameterization unit 721 by loading and executing the optimum parameter selection program 742 in the CPU 701. The optimum parameter selection unit 722 creates a wearing parameter string from the parameters of the parameterization unit 721. The optimal parameter selection unit 722 selects an optimal parameter value corresponding to the optimal mounting condition from the mounting parameter string.
張力設定手段は、ケース体104に接続され手首300に装着するためのバンド部材202と、バンド折り返し201、バンド固定部203、及び最適値選択部723からなる。利用者が腕時計型脈拍計100を装着する場合にバンド部材202に必要な張力を与えると、最適値選択部723は、脈拍を検出する過程でパラメーター化部721のパラメーターと最適パラメーター値との乖離状態を検出する。これに従って利用者はバンド部材202の張力を修正し、最適値になった時点でバンド固定部203により最適値を維持する。また最適値選択部723は、CPU701にROM704から最適値選択プログラム744がロードされ、実行することで機能するものである。 The tension setting means includes a band member 202 connected to the case body 104 and attached to the wrist 300, a band return 201, a band fixing unit 203, and an optimum value selection unit 723. When a user applies a necessary tension to the band member 202 when wearing the wristwatch-type pulsometer 100, the optimum value selection unit 723 deviates between the parameter of the parameterization unit 721 and the optimum parameter value in the process of detecting the pulse. Detect state. In accordance with this, the user corrects the tension of the band member 202 and maintains the optimum value by the band fixing unit 203 when the optimum value is reached. The optimum value selection unit 723 functions by loading and executing the optimum value selection program 744 from the ROM 704 to the CPU 701.
また現在の脈波信号のパラメーター化部721のパラメーターと最適パラメーター値との乖離を検出する乖離状態検出手段としての乖離状態検出部724は、CPU701にROM704から乖離状態検出プログラム745がロードされ実行されることで機能する。 Also, a divergence state detection unit 724 serving as a divergence state detection unit that detects a divergence between the parameter of the current pulse wave signal parameterization unit 721 and the optimum parameter value is loaded into the CPU 701 from the ROM 704 and the divergence state detection program 745 is executed. It works.
<脈拍計測>
図10は、本実施形態に係る通常動作時の光電脈波信号例を示す図である。即ち、光電センサー部120及び光電脈波処理部131によって処理されCPU701で取得されRAM703の波形記憶領域753に保存されたデータをプロットした光電脈波信号例である。脈拍計測においてCPU701は、ROM704の脈拍計数プログラム743を起動する。脈拍計数プログラム743によりCPU701は、前記データからなるデータ列を逐次比較し増加から減少に移る点、即ち、極大となる点を求め頂点901を決定する。同時に時計計時部130よりその時点の時刻t1を決定し頂点情報とともにRAM703に記録する。光電脈波信号は、さらに減少し底部911で最小となった後再び増加に転ずる。底部911の時刻s1も同様に記録される。以下同様に次に再び増加から減少に転ずる点を頂点902、その時刻をt2、減少から増加に転ずる点を底部912、以下同様に頂点903及び時刻tn、底部913、その時刻sn−1、底部914、その時刻snを決定し、波形記憶領域753に記録する。
こうして得られRAM703に記録された時刻列t1,t2,…,tnより脈拍計数プログラム743は、(n−1)個の時刻の差を平均処理したものとして平均脈拍間隔を計算する。さらに脈拍計数プログラム743は、平均脈拍間隔の逆数演算により脈拍数を算出する。この脈拍数はRAM703の作業領域754に保存され、同時に脈拍数表示110のように表示部102に現時点の脈拍数として表示される。
<Pulse measurement>
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a photoelectric pulse wave signal during normal operation according to the present embodiment. That is, this is an example of a photoelectric pulse signal obtained by plotting data processed by the photoelectric sensor unit 120 and the photoelectric pulse wave processing unit 131 and acquired by the CPU 701 and stored in the waveform storage area 753 of the RAM 703. In pulse measurement, the CPU 701 activates a pulse counting program 743 in the ROM 704. The pulse counting program 743 causes the CPU 701 to sequentially compare the data strings made up of the data and determine the vertex 901 by determining the point where the increase or decrease occurs, that is, the maximum point. At the same time, the time t1 at that time is determined from the clock timing unit 130 and recorded in the RAM 703 together with the vertex information. The photoelectric pulse wave signal further decreases, reaches a minimum at the bottom 911, and then starts increasing again. The time s1 at the bottom 911 is recorded in the same manner. In the same manner, the point at which the next transition from increasing to decreasing is again the vertex 902, the time is t2, the point at which the transition is decreasing to increasing is the bottom 912, and so on, similarly the vertex 903 and the time tn, the bottom 913, the time sn-1, 914, the time sn is determined and recorded in the waveform storage area 753.
From the time sequences t1, t2,..., Tn obtained in this way and recorded in the RAM 703, the pulse counting program 743 calculates an average pulse interval on the assumption that (n−1) time differences are averaged. Furthermore, the pulse counting program 743 calculates the pulse rate by reciprocal calculation of the average pulse interval. This pulse rate is stored in the work area 754 of the RAM 703 and simultaneously displayed as the current pulse rate on the display unit 102 like the pulse rate display 110.
さて図10は代表的な光電脈波の例であるが、実際の装置では個人差や、締付け力F1が不十分である場合など装着状態によって光電脈波信号が所定の強度以下になり脈拍を計測できない場合が発生する。これを改善するため締付け力F1、さらには押圧F3を積極的に利用して信号強度を強める方法が提案されている。これについて管法則を示す図11を用いて説明する。
一般に動脈は管法則に従うことが医学的に認知されている。
図11は、本実施形態に係る血管の従う管法則の説明図である。言い換えると、図11は、横軸が血管の内部と外部の圧力差、本適用例でいえば血圧と押圧の差を横軸としてそのときの体積を縦軸としてグラフ化したものである。図11によれば、同一の脈拍TP1,TP2,TP3,TP4に対して体積変動はそれぞれV1,V2,V3,V4であり、同じ圧力変動に対して血管内外の圧力差が異なる場合には体積変動は大きく異なることが分かる。血圧の変動は、一拍ごとにはほぼ同じであり、脈拍変動に対する血管の容積変動は押圧に大きく依存することを意味している。光電脈波信号の例では、押圧は血管の体積変動を通じヘモグロビン数の変動となり光電脈波信号の信号強度に大きな影響を与えることになる。つまり管法則、図11によれば押圧を加えることで、非加圧の場合に比較して、より大きな光電脈波信号を採れ、装置の信頼性及び安定性の向上を図ることができる。
FIG. 10 shows a typical example of a photoelectric pulse wave. However, in an actual apparatus, the photoelectric pulse wave signal becomes less than a predetermined intensity depending on individual wearing conditions or when the fastening force F1 is insufficient. The case where it cannot measure occurs. In order to improve this, a method has been proposed in which the tightening force F1 and further the pressing F3 are positively used to increase the signal strength. This will be described with reference to FIG.
In general, it is medically recognized that arteries obey tube law.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a pipe rule that a blood vessel follows according to the present embodiment. In other words, FIG. 11 is a graph in which the horizontal axis is the pressure difference between the inside and the outside of the blood vessel, in this application example, the difference between blood pressure and pressure is the horizontal axis, and the volume at that time is the vertical axis. According to FIG. 11, the volume fluctuation is V1, V2, V3, V4 for the same pulse TP1, TP2, TP3, TP4, respectively, and the volume is different when the pressure difference inside and outside the blood vessel is different for the same pressure fluctuation. It can be seen that the fluctuation is very different. The change in blood pressure is almost the same for each beat, which means that the change in volume of the blood vessel with respect to the pulse fluctuation greatly depends on the pressure. In the example of the photoelectric pulse wave signal, the pressing changes the number of hemoglobin through the blood vessel volume fluctuation, which greatly affects the signal intensity of the photoelectric pulse wave signal. That is, according to the tube law, FIG. 11, by applying a pressure, a larger photoelectric pulse wave signal can be taken compared to the case of no pressure application, and the reliability and stability of the apparatus can be improved.
<パラメーター化部>
図12は、本実施形態に係る血管に対する外部圧力と脈拍との関係を模式的に示す図である。図12においては、説明を簡単にするため図11の管法則は無視して考えることとする。基本脈拍列1101において血管の体積変化を模式的に三角形の連続として表現する。この基本脈拍列1101に直線的に変化する押圧変化1102が加わったとすると、押圧変化1102の下側の部分では、力の差から血管の体積変化は起こらず、血管の体積は脈拍列1103のように変化する。図12から押圧と一拍周期中の信号と無信号の比(T1 1/T1 2)と(Tn 1/Tn 2)とは互いに反比例することが分かる。
<Parameterization part>
FIG. 12 is a diagram schematically showing the relationship between the external pressure on the blood vessel and the pulse according to the present embodiment. In FIG. 12, to simplify the explanation, the tube law of FIG. 11 is ignored. In the basic pulse train 1101, the volume change of the blood vessel is schematically expressed as a continuous triangle. If a pressure change 1102 that linearly changes is added to the basic pulse train 1101, the volume of the blood vessel does not change due to the difference in force in the lower part of the pressure change 1102, and the volume of the blood vessel is similar to the pulse train 1103. To change. From FIG. 12, it can be seen that the ratio (T 1 1 / T 1 2) and (T n 1 / T n 2 ) of the signal during the period of one press and one beat and no signal are inversely proportional to each other.
実際の血管では、この脈拍列1103に対し図11で示される管法則が作用するため脈拍の振幅、即ち、信号強度は押圧に従って変化することになるが、押圧が同じ場合には、一拍周期内の信号デューティー比は一定である。即ち、デューティー比は押圧のみで決まりその他の装着条件には無関係である。このことから、押圧を直接測らなくても比Tn 1/Tn 2を計測することで押圧の光電脈波信号に対する影響度を定量化することができる。 In an actual blood vessel, the tube law shown in FIG. 11 acts on this pulse train 1103, so the amplitude of the pulse, that is, the signal intensity changes according to the pressure. The signal duty ratio is constant. That is, the duty ratio is determined only by pressing and is not related to other mounting conditions. From this, it is possible to quantify the influence of the pressure on the photoelectric pulse wave signal by measuring the ratio T n 1 / T n 2 without directly measuring the pressure.
パラメーター化部721は、比Tn 1/Tn 2が押圧により一意的に決まることを用いて光電脈波信号をパラメーター化するものである。パラメーター化部721は、通常の脈拍計数処理において脈拍計数プログラム743が起動される場合、腕時計型脈拍計100を初めて使用するときなどの押圧変化に対する最適パラメーター値を選択する場合、あるいは、利用者が腕時計型脈拍計100を装着する場合、のそれぞれで機能する。
図7、図13を用いて本実施形態におけるパラメーター化部721の動作を説明する。
図13は、本実施形態に係る装着時又は最適装着条件を探すときの光電脈波信号例を示す図である。パラメーター化部721は、時計計時部130からの信号に基づき一定の時間間隔τで光電脈波信号線713からADC718を通じて光電脈波信号をデジタル的に取得する。パラメーター化部721は、波形記憶領域753に保存されたデータからなるデータ列を逐次比較し光電脈波信号が減少から増加に移る点、すなわち極小となる点を求め底部B0を決定する。同時に時計計時部130よりその時点の時刻S0を決定しRAM703の作業領域754に記録する。光電脈波信号は、さらに増加し頂点P1で極大となった後再び減少に転ずる。頂点P1における波高値A1、その時刻T1も同様に作業領域754に記録される。さらに引き続き減少から増加に転ずる点を底部B1とし同様にその時刻S1を作業領域754に記録する。パラメーター化部721は、作業領域754に記録されたデータから式(1)により当該1拍周期におけるデューティー比D1を算定することができる。
D1=(T1−S0)/(S1−S0) …(1)
さらにパラメーター化部721は、デューティー比D1と、既に記録された波高値A1とを一対として、パラメーター755(図14参照)として作業領域754に記録する。
図14は、本実施形態に係る腕時計型脈拍計100のパラメーターの構成を示す図である。
The parameterization unit 721 parameterizes the photoelectric pulse wave signal using the fact that the ratio T n 1 / T n 2 is uniquely determined by pressing. The parameterizing unit 721 selects an optimum parameter value for a pressure change such as when the pulse counting program 743 is started in a normal pulse counting process, when the wristwatch type pulse meter 100 is used for the first time, or when the user selects When the wristwatch-type pulsometer 100 is worn, each functions.
The operation of the parameterization unit 721 in this embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a photoelectric pulse wave signal when mounting according to the present embodiment or when searching for optimal mounting conditions. The parameterizing unit 721 digitally acquires the photoelectric pulse wave signal from the photoelectric pulse wave signal line 713 through the ADC 718 at a constant time interval τ based on the signal from the clock timing unit 130. The parameterizing unit 721 sequentially compares the data strings made up of data stored in the waveform storage area 753 to determine the point where the photoelectric pulse wave signal shifts from increase to increase, that is, the point where it becomes the minimum, and determines the bottom B0. At the same time, the time S0 is determined by the clock timing unit 130 and recorded in the work area 754 of the RAM 703. The photoelectric pulse wave signal further increases, reaches a maximum at the apex P1, and then starts decreasing again. The peak value A1 at the apex P1 and the time T1 are similarly recorded in the work area 754. Further, the point where the decrease continues to increase is the bottom B1, and similarly, the time S1 is recorded in the work area 754. The parameterization unit 721 can calculate the duty ratio D1 in the one-beat cycle from the data recorded in the work area 754 using Equation (1).
D1 = (T1-S0) / (S1-S0) (1)
Further, the parameterization unit 721 records the duty ratio D1 and the already recorded peak value A1 as a pair in the work area 754 as a parameter 755 (see FIG. 14).
FIG. 14 is a diagram showing a parameter configuration of the wristwatch-type pulse meter 100 according to the present embodiment.
<最適パラメーター選択部>
管法則によれば細動脈網306が同一の圧力変動に対し、最大の体積変動を生ずるのは血圧と押圧の差が0の付近である。医学的には、このときの血圧値は平均血圧付近であると認知されている。したがって細動脈網306の平均血圧に等しい押圧が加わったとき光電脈波信号の振幅は最大となり、最適な装着状態となる。押圧を変化させながら光電脈波信号を測定し、パラメーター化部721により一拍周期内の振幅と、デューティー比からなるパラメーター755を測定し、そのデータ列を記録するとともに、最大振幅時のデューティー比を最適デューティー比として記憶しておき、測定ごとのデューティー比を比較することで測定条件の評価ができる。
<Optimum parameter selection section>
According to the pipe law, the arterial network 306 produces the largest volume fluctuation for the same pressure fluctuation when the difference between the blood pressure and the pressure is near zero. Medically, it is recognized that the blood pressure value at this time is around the average blood pressure. Therefore, when a pressure equal to the average blood pressure of the arteriole network 306 is applied, the amplitude of the photoelectric pulse wave signal is maximized and an optimal wearing state is obtained. The photoelectric pulse wave signal is measured while changing the pressure, the parameterization unit 721 measures a parameter 755 composed of the amplitude and duty ratio within one beat period, records the data string, and the duty ratio at the maximum amplitude. Can be stored as the optimum duty ratio, and the measurement conditions can be evaluated by comparing the duty ratio for each measurement.
本実施形態における最適パラメーター選択部722の動作を図7、図13、図14を参照しながら各部の動作を説明する。最適パラメーター選択部722は、利用者が腕時計型脈拍計100を初めて使用する場合、あるいは、利用者が必要に応じてスイッチ105を押下し入力部702を接続することでCPU701に最適パラメーター選択部722を機能させるよう指示することで機能する。最適パラメーター選択部722が機能するとCPU701は、表示部102を通じて利用者に最適パラメーター選択モードに入ったことを知らせ、同時に加圧指示表示106を点灯し加圧を指示する。加圧指示表示106が点灯すると利用者は、手首上部301の使用説明書などで推奨された位置に腕時計型脈拍計100を置き、バンド機構200のバンド固定部203を引き上げることでケース体104に押圧F3を発生させる。同時に最適パラメーター選択部722は、パラメーター化部721をさらに機能させパラメーター755を取得する。
こうして図13において押圧O1に対するパラメーターとして波高値A1及びデューティー比D1からなる組を得、一番目のパラメーターであることを示す添字”1”とともに装着パラメーター列756として装着パラメーター列記憶領域751に格納する。これにより最適パラメーター選択部722は第一番目の脈波の計測を終了する。
The operation of the optimum parameter selection unit 722 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. The optimum parameter selection unit 722 is connected to the CPU 701 when the user uses the wristwatch-type pulse meter 100 for the first time, or when the user presses the switch 105 and connects the input unit 702 as necessary. It works by instructing it to work. When the optimum parameter selection unit 722 functions, the CPU 701 notifies the user through the display unit 102 that the optimum parameter selection mode has been entered, and at the same time turns on the pressurization instruction display 106 to instruct pressurization. When the pressurization instruction display 106 is turned on, the user places the wristwatch-type pulsometer 100 at a position recommended in the instruction manual for the upper wrist 301 and lifts the band fixing portion 203 of the band mechanism 200 to the case body 104. Press F3 is generated. At the same time, the optimum parameter selection unit 722 further functions the parameterization unit 721 to acquire the parameter 755.
In this way, in FIG. 13, a set of the peak value A1 and the duty ratio D1 is obtained as a parameter for the pressure O1, and stored in the mounting parameter column storage area 751 as a mounting parameter column 756 together with the subscript “1” indicating the first parameter. . Thereby, the optimal parameter selection unit 722 ends the measurement of the first pulse wave.
最適パラメーター選択部722は再度加圧表示指示を点灯し第2番目の計測を開始する。利用者は、バンド機構200のバンド固定部203を引き上げる力を増やすことで押圧を強くする。最適パラメーター選択部722は、さらにパラメーター化部721を機能させ改めて底部B1を検出し、頂点P2、その時刻T2、その波高値A2を検出する。最適パラメーター選択部722は、波高値が所定のレベルであれば加圧レベル表示107をさらに一つ追加表示し、底部B2の時刻S2を計測することによって式(1)と同様の計算で第2回目の計測において押圧O2の基でのデューティー比D2、波高値A2を得て2番目の測定を示す恭字”2”とともに装着パラメーター(2,D2,A2)として装着パラメーター列記憶領域751に格納する。これにより2回目の計測を終了する。
同様な計測を10回繰り繰り返すことで波高値A1及びデューティー比D1の組から波高値A10及びデューティー比D10の組まで10個の装着パラメーター列を得ることができる。
The optimum parameter selection unit 722 turns on the pressure display instruction again and starts the second measurement. The user increases the pressure by increasing the force for lifting the band fixing portion 203 of the band mechanism 200. The optimum parameter selection unit 722 further functions the parameterization unit 721 to detect the bottom B1 again, and detects the vertex P2, its time T2, and its peak value A2. If the peak value is a predetermined level, the optimum parameter selection unit 722 additionally displays one pressurization level display 107, and measures the time S2 of the bottom B2 to calculate the second by the same calculation as in the equation (1). In the second measurement, the duty ratio D2 based on the pressure O2 and the peak value A2 are obtained and stored in the mounting parameter string storage area 751 as the mounting parameter (2, D2, A2) together with the letter “2” indicating the second measurement. To do. This completes the second measurement.
By repeating the same measurement 10 times, it is possible to obtain 10 mounting parameter strings from the set of the peak value A1 and the duty ratio D1 to the set of the peak value A10 and the duty ratio D10.
最適パラメーター選択部722は、こうして得られた装着パラメーター列の中から各振幅値A1,A2,…,A10の値を比較し最も振幅が大きくなる押圧を最適パラメーター値として決定し最適パラメーター記憶領域752に格納する。図13の例では頂点P5が最適装着条件であり最適パラメーター値は(5,D5,A5)である。 The optimum parameter selection unit 722 compares the values of the amplitude values A1, A2,..., A10 from the thus obtained mounting parameter strings, determines the pressure with the largest amplitude as the optimum parameter value, and decides the optimum parameter storage area 752 To store. In the example of FIG. 13, the vertex P5 is the optimum mounting condition, and the optimum parameter value is (5, D5, A5).
なお計測過程において、波高値Aが所定のレベル以下であれば最適パラメーター選択部722は、加圧指示表示106を点滅し所定のレベルまで押圧を引き上げるよう利用者に指示し、また波高値Aが所定のレベル以上であれば、減圧指示表示108を点滅し所定のレベルに押圧を減らすよう利用者に指示をする。計測は波高値が所定のレベルに設定された後行われることを付記しておく。 In the measurement process, if the crest value A is below a predetermined level, the optimum parameter selection unit 722 instructs the user to blink the pressurization instruction display 106 and raise the pressure to a predetermined level. If it is above the predetermined level, the decompression instruction display 108 blinks and the user is instructed to reduce the pressure to the predetermined level. It should be noted that the measurement is performed after the peak value is set to a predetermined level.
<腕時計の装着>
最適パラメーター選択部722により装着パラメーター列が決定された後、腕時計型脈拍計100は、脈拍計として利用者の通常の使用が可能となる。本実施形態により利用者が腕時計型脈拍計100を装着する装着法を各部の動作に基づき説明する。
腕時計型脈拍計100を装着する場合利用者は、スイッチ109を押下し入力部702を通じCPU701に装着開始を指示する。これにより最適値選択部723が機能を開始し加圧指示表示106を点滅する。利用者は同時に使用説明書などで推奨され、最適条件の決定過程で置いた手首上部位置に腕時計型脈拍計100を置き、さらに張力設定手段の一部であるバンド固定部203を上方に引上げ徐々に締付け力F1を増やしながら締付け力F2を増やしていく。最適値選択部723は、パラメーター化部721をさらに機能させ脈波計測を開始する。この過程を繰り返すことで最適値選択部723は、(A1’,D1’),(A2’,D2’)…なるパラメーター列を得る。波高値A1’,A2’,…は、人体の状態や装着部位の微妙な違いによって異なるが、図12の説明の通りデューティー比D1’,D2’,…は、最適条件のデューティー比D1,D2,…のどれかに等しい値をとる。利用者が加圧指示表示106の指示により締付け力F2を増やしていくことで最適値選択部723は、デューティー比D1’,D2’,…を取得し、図13の例では、デューティー比がデューティー比D5と同じ値になると押圧O5が最適になったと判断する。ここで最適値選択部723は、加圧指示表示106の点滅を止め、利用者はバンド固定部203でバンドを固定する。このようにして利用者は最適な脈波信号が得られる状態でバンドを固定することができる。
<Wristwatch installation>
After the wearing parameter string is determined by the optimum parameter selection unit 722, the wristwatch-type pulse meter 100 can be used normally by the user as a pulse meter. A wearing method in which the user wears the wristwatch-type pulse meter 100 according to the present embodiment will be described based on the operation of each part.
When wearing the wristwatch-type pulse meter 100, the user presses the switch 109 and instructs the CPU 701 to start wearing through the input unit 702. As a result, the optimum value selection unit 723 starts its function and the pressurization instruction display 106 blinks. At the same time, the user is recommended in the instruction manual, etc., puts the wrist watch type pulsometer 100 at the upper wrist position set in the process of determining the optimum conditions, and further gradually lifts the band fixing portion 203 as a part of the tension setting means upward. While increasing the tightening force F1, the tightening force F2 is increased. The optimum value selection unit 723 further causes the parameterization unit 721 to function and starts pulse wave measurement. By repeating this process, the optimum value selection unit 723 obtains a parameter sequence of (A1 ′, D1 ′), (A2 ′, D2 ′). The crest values A1 ′, A2 ′,... Vary depending on subtle differences in the state of the human body and the wearing site. However, as explained in FIG. 12, the duty ratios D1 ′, D2 ′,. Takes a value equal to one of. The optimum value selection unit 723 acquires the duty ratios D1 ′, D2 ′,... When the user increases the tightening force F2 according to the instruction of the pressurization instruction display 106. In the example of FIG. When the value is the same as the ratio D5, it is determined that the pressure O5 is optimal. Here, the optimum value selection unit 723 stops the pressurization instruction display 106 from blinking, and the user fixes the band with the band fixing unit 203. In this way, the user can fix the band in a state where an optimal pulse wave signal is obtained.
<計測レベル算出>
本実施形態では通常の脈拍測定において、測定の安定性を検出し利用者に対し装着条件の改善を促すこともできる。これについて内部動作に基づく説明をする。
通常の装着時は、脈拍計数プログラム743が起動し同時に乖離状態検出部724も機能している。脈拍計数プログラム743は、一拍周期ごとにさらにパラメーター化部721を機能させ周期のデューティー比を決定し、さらに乖離状態検出部724は、デューティー比と最適パラメーター記憶領域752に格納されているパラメーターのデューティー比、例えば、図13の例では、デューティー比D5とを比較し、ほぼ等しければ最適な装着が維持されていると判断する。デューティー比がデューティー比D5より小さい場合は押圧が少ないと判断でき、表示部102は、加圧指示表示106を用いてこれを点滅し利用者に知らせる。またデューティー比がデューティー比D5より大きい場合は、表示部102は、減圧指示表示108を用いてこれを点滅し利用者に改善を求めることができる。表示部102は、乖離状態検出部724の出力に基づいて利用者に測定の可否或いはバンド機構200の締め具合の情報を表示する。
<Measurement level calculation>
In the present embodiment, in normal pulse measurement, the stability of the measurement can be detected to prompt the user to improve the wearing conditions. This will be described based on the internal operation.
During normal wearing, the pulse counting program 743 is activated, and the deviation state detection unit 724 also functions at the same time. The pulse counting program 743 further functions the parameterization unit 721 for each beat cycle to determine the duty ratio of the cycle, and the divergence state detection unit 724 further sets the duty ratio and parameter stored in the optimum parameter storage area 752. The duty ratio, for example, in the example of FIG. 13, is compared with the duty ratio D5, and if it is substantially equal, it is determined that the optimum mounting is maintained. When the duty ratio is smaller than the duty ratio D5, it can be determined that the pressure is low, and the display unit 102 blinks using the pressurization instruction display 106 to notify the user. When the duty ratio is larger than the duty ratio D5, the display unit 102 can blink the display using the decompression instruction display 108 and can ask the user for improvement. The display unit 102 displays information about whether measurement is possible or how the band mechanism 200 is tightened based on the output of the deviation state detection unit 724.
以上述べたように、本実施形態の腕時計型脈拍計100によれば、以下の効果を得ることができる。
手首上部と腕時計底面の間に圧力センサーを配置し腕時計型脈拍計の装着状態をモニターする方法と比較し、光電センサー部の状態と手首との装着状態を光電脈波信号のディーティ比としてパラメーター化することで光電センサーの装着場所での状態を直接的に数値として把握し、さらにこれを利用者に提供することでより信頼性の高い、安定性のある装着法を提供できる。また、通常の脈拍計測の計測よりも押圧による光電脈波信号の変化を正確に把握でき利用者に正しいフィードバックをすることで測定の精度の向上に寄与できる。さらに圧力センサー及びその付加回路などが不要でありより小型の実装や、部品費の低減に寄与できる。
As described above, according to the wristwatch type pulse meter 100 of the present embodiment, the following effects can be obtained.
Compared with the method of placing a pressure sensor between the upper wrist and the bottom of the watch to monitor the wearing state of the wrist watch type pulse meter, the state of the photoelectric sensor and the wearing state of the wrist are parameterized as the duty ratio of the photoelectric pulse wave signal By doing so, it is possible to directly grasp the state of the photoelectric sensor at the place where it is mounted as a numerical value, and to provide this to the user, thereby providing a more reliable and stable mounting method. In addition, the change in the photoelectric pulse wave signal due to pressing can be accurately grasped compared to the normal pulse measurement measurement, and correct feedback to the user can contribute to an improvement in measurement accuracy. Furthermore, a pressure sensor and its additional circuit are not required, which can contribute to smaller mounting and reduction of component costs.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した本実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below.
(変形例)
図15は、本変形例に係る腕時計型脈拍計を示す装着断面図である。上記実施形態では、図4のように光電センサーが腕時計型脈拍計100と手首上部301との間に配置された構成として説明したが、本発明はこの構成に限定するものではない。以下本変形例に係る腕時計型脈拍計1300について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。本変形例ではバンド機構に移動部1303を設け、移動部1303に光電センサー部120を配置し、さらにバンド部材202に沿って光電センサーを駆動するための信号線束1304を設けたことを特徴とする。本実施形態では、腕時計型脈拍計100と手首上部301と間に光電センサーが配置されることで、手首サイズの違いはある程度緩和される。一方バンドに光電センサーを装着すると手首サイズの違いにより最適位置に光電センサー部120を配置できるとは限らない。本変形例においては、光電センサー部120を移動できるようにすることで様々な手首サイズに応じて最適なセンサー位置を選択できるようになっている。一般に人体においては、体表直下の細動脈分布は体側より体内側の方が多いことが知られている。手首部における光電脈波信号計測では、センサー接触面直下の細動脈網306の量が光電脈波信号検出に大きな影響をもつため手首上部301よりも手首内側部の方がより大きな光電脈波信号が検出できる。したがって光電センサーをバンド機構内に設けることは光電センサーの性能向上に有効であるが、バンド機構はサイズが限定されており、従来の方法では最適な装着条件の設定及び維持が非常に困難であった。本実施形態により限定バンド機能内に光電センサーを装着し、さらに最適な装着法を提供することが可能となった。
(Modification)
FIG. 15 is a mounting cross-sectional view showing a wristwatch type pulsometer according to this modification. In the embodiment described above, the photoelectric sensor is described as being configured between the wrist watch type pulse meter 100 and the wrist upper part 301 as shown in FIG. 4, but the present invention is not limited to this configuration. Hereinafter, a wristwatch type pulse meter 1300 according to this modification will be described. In addition, about the same component as the said embodiment, the same number is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted. In this modification, a moving unit 1303 is provided in the band mechanism, the photoelectric sensor unit 120 is disposed in the moving unit 1303, and a signal line bundle 1304 for driving the photoelectric sensor is provided along the band member 202. . In this embodiment, the photoelectric sensor is arranged between the wristwatch-type pulse meter 100 and the wrist upper part 301, so that the difference in wrist size is alleviated to some extent. On the other hand, if a photoelectric sensor is attached to the band, the photoelectric sensor unit 120 may not be arranged at an optimal position due to a difference in wrist size. In the present modification, by allowing the photoelectric sensor unit 120 to move, an optimal sensor position can be selected according to various wrist sizes. In general, in the human body, it is known that the distribution of arterioles directly below the body surface is greater on the inside of the body than on the body side. In photoelectric pulse wave signal measurement at the wrist, the amount of the arteriole network 306 immediately below the sensor contact surface has a great influence on the detection of the photoelectric pulse wave signal, so that the photoelectric pulse wave signal at the wrist inner side is larger than the wrist upper part 301. Can be detected. Therefore, providing the photoelectric sensor in the band mechanism is effective for improving the performance of the photoelectric sensor, but the band mechanism is limited in size, and it is very difficult to set and maintain optimum mounting conditions by the conventional method. It was. According to the present embodiment, it is possible to mount a photoelectric sensor within the limited band function and provide a more optimal mounting method.
以上述べたように、本変形例に係る腕時計型脈拍計1300によれば、光電センサーを手首内側部分に設置でき、上記実施形態によるサイズ限定された装着部位での装着条件の最適化という効果とともに小型でしかも信頼性及び安定性のある脈拍計を提供できる。 As described above, according to the wristwatch-type pulsometer 1300 according to the present modification, the photoelectric sensor can be installed on the inner side of the wrist, and the effect of optimizing the wearing condition at the wearing part limited in size according to the above embodiment is provided. A pulse meter that is small and reliable and stable can be provided.
100…腕時計型脈拍計 102…表示部(装着状態表示手段) 103…時計ガラス 104…ケース体 105…スイッチ 106…加圧指示表示 107…加圧レベル表示 108…減圧指示表示 109…スイッチ 110…脈拍数表示 120…光電センサー部 121…発光部 122…受光部 123…センサー基板 124…光電センサーケース 125…保護ガラス 130…時計計時部 131…光電脈波処理部 200…バンド機構 201…バンド折り返し 202…バンド部材(張力設定手段) 203…バンド固定部(張力設定手段) 300…手首 301…手首上部 302…尺骨 303…橈骨 304…尺骨動脈 305…橈骨動脈 306…細動脈網 603…照射光 604…反射光 620…皮膚境界面 621…皮膚表層部 700…腕時計内部 701…CPU 702…入力部 703…RAM 704…ROM 705…発振回路部 706…計時回路部 710…増幅回路部 711…発光制御信号線 712…受光制御信号線 713…光電脈波信号線 714…フィルター回路部 718…ADC 721…パラメーター化部(パラメーター化手段) 722…最適パラメーター選択部(最適パラメーター選択手段) 723…最適値選択部(張力設定手段) 724…乖離状態検出部(乖離状態検出手段) 730…電源回路 731…電源線 732…接地線 741…パラメーター化プログラム 742…最適パラメーター選択プログラム 743…脈拍計数プログラム 744…最適値選択プログラム 745…乖離状態検出プログラム 746…システムプログラム 751…装着パラメーター列記憶領域 752…最適パラメーター記憶領域 753…波形記憶領域 754…作業領域 755…パラメーター 756…装着パラメーター列 801…発光制御部 802…受光制御部 901〜903…頂点 911〜914…底部 1101…基本脈拍列 1102…押圧変化 1103…脈拍列 1300…腕時計型脈拍計 1303…移動部 1304…信号線束。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Wrist-type pulse meter 102 ... Display part (wearing state display means) 103 ... Watch glass 104 ... Case body 105 ... Switch 106 ... Pressurization instruction display 107 ... Pressurization level display 108 ... Decompression instruction display 109 ... Switch 110 ... Pulse Number display 120 ... Photoelectric sensor part 121 ... Light emitting part 122 ... Light receiving part 123 ... Sensor substrate 124 ... Photoelectric sensor case 125 ... Protective glass 130 ... Clock timing part 131 ... Photoelectric pulse wave processing part 200 ... Band mechanism 201 ... Band folding 202 ... Band member (tension setting means) 203 ... Band fixing part (tension setting means) 300 ... Wrist 301 ... Upper wrist 302 ... Ulna 303 ... Radius 304 ... Ulna artery 305 ... Radial artery 306 ... Arteriole network 603 ... Irradiation light 604 ... Reflection Light 620 ... Skin interface 621 ... Skin Surface layer part 700 ... Wristwatch interior 701 ... CPU 702 ... Input part 703 ... RAM 704 ... ROM 705 ... Oscillation circuit part 706 ... Timer circuit part 710 ... Amplification circuit part 711 ... Light emission control signal line 712 ... Light reception control signal line 713 ... Photoelectric pulse Wave signal line 714 ... Filter circuit part 718 ... ADC 721 ... Parameterization part (parameterization means) 722 ... Optimal parameter selection part (optimum parameter selection means) 723 ... Optimal value selection part (tension setting means) 724 ... Deviation state detection part (Deviation state detection means) 730 ... Power supply circuit 731 ... Power supply line 732 ... Ground line 741 ... Parameterization program 742 ... Optimal parameter selection program 743 ... Pulse count program 744 ... Optimal value selection program 745 ... Deviation state detection program 746 ... System Program 751 ... Mounting parameter string storage area 752 ... Optimum parameter memory area 753 ... Waveform memory area 754 ... Working area 755 ... Parameter 756 ... Mounting parameter string 801 ... Light emission control part 802 ... Light reception control part 901-903 ... Vertex 911-914 ... bottom 1101 ... basic pulse train 1102 ... pressure change 1103 ... pulse train 1300 ... wristwatch type pulse meter 1303 ... moving part 1304 ... signal line bundle.
Claims (11)
前記センサー部が配置されたケース部と、
前記ケース部の前記利用者への装着状態を調整するバンド機構と、
前記脈波信号を取得し、前記脈波信号に基づいて前記装着状態に対応する前記脈波信号の振幅及びデューティー比を算出するパラメーター化部と、
前記振幅に基づいて最適な装着状態を選択する装着状態選択部と、
前記最適な装着状態との乖離状態を、前記最適な装着状態における前記デューティー比に基づいて検出する乖離状態検出部と、
を備えることを特徴とする生体情報測定装置。 A sensor unit for outputting a user's pulse wave signal;
A case part in which the sensor part is arranged;
A band mechanism for adjusting the mounting state of the case part to the user;
A parameterization unit that obtains the pulse wave signal and calculates the amplitude and duty ratio of the pulse wave signal corresponding to the wearing state based on the pulse wave signal;
A wearing state selection unit that selects an optimum wearing state based on the amplitude;
A deviation state detection unit that detects a deviation state from the optimum wearing state based on the duty ratio in the optimum wearing state;
A biological information measuring device comprising:
前記パラメーター化部は、前記バンド機構によって設定された複数の装着状態において前記振幅及び前記デューティー比を算出し、
前記装着状態選択部は、前記複数の装着状態に対応する複数の前記振幅に基づいて最適な装着状態を選択することを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 1,
The parameterization unit calculates the amplitude and the duty ratio in a plurality of wearing states set by the band mechanism,
The biological information measuring device, wherein the wearing state selecting unit selects an optimum wearing state based on a plurality of the amplitudes corresponding to the plurality of wearing states.
前記乖離状態検出部は、現在の装着状態における前記デューティー比と、前記最適な装着状態における前記デューティー比との差に基づいて、前記乖離状態を検出することを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 1 or 2,
The divergence state detection unit detects the divergence state based on a difference between the duty ratio in the current wearing state and the duty ratio in the optimum wearing state.
前記バンド機構は、前記ケース部に接続され、
バンド部と、バンド固定部とを備えることを特徴とする生体情報測定装置。 In the biological information measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The band mechanism is connected to the case portion,
A biological information measuring device comprising a band part and a band fixing part.
前記バンド機構は、バンド折り返し部を備えることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 4,
The biological information measuring device, wherein the band mechanism includes a band folding portion.
前記装着状態の調整を開始するための入力を受け付ける入力部を備え、
前記入力部が前記入力を受け付けると、装着状態選択部は、前記振幅に基づいて最適な装着状態を選択することを特徴とする生体情報測定装置。 In the biological information measuring device according to any one of claims 1 to 5,
An input unit for receiving an input for starting adjustment of the wearing state;
When the input unit accepts the input, the wearing state selection unit selects an optimum wearing state based on the amplitude.
前記装着状態を表示する表示部を備えることを特徴とする生体情報測定装置。 In the biological information measuring device according to any one of claims 1 to 6,
A biological information measuring device comprising a display unit for displaying the wearing state.
前記表示部は、前記脈波信号の前記振幅に基づいて判定された装着状態を表す表示を行うことを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 7,
The biological information measuring apparatus, wherein the display unit performs display indicating a wearing state determined based on the amplitude of the pulse wave signal.
前記表示部は、前記乖離状態検出部の出力に基づいて前記脈波信号検出の可否、あるいは前記バンド機構の締め具合に関する情報を表示することを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 7 or 8,
The biometric information measuring apparatus, wherein the display unit displays information on whether or not the pulse wave signal can be detected or on the tightness of the band mechanism based on the output of the deviation state detection unit.
前記表示部は、前記脈波信号に基づいて算出された脈拍数を表示することを特徴とする生体情報測定装置。 In any one of Claims 7-9,
The biological information measuring device, wherein the display unit displays a pulse rate calculated based on the pulse wave signal.
前記最適な装着状態は、前記脈波信号の前記振幅が最大となる装着状態であることを特徴とする生体情報測定装置。 In the biological information measuring device according to any one of claims 1 to 10,
The biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein the optimum wearing state is a wearing state in which the amplitude of the pulse wave signal is maximized.
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