JP6123603B2

JP6123603B2 - 心拍計、心拍計測方法及び心拍計測プログラム

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Publication number: JP6123603B2
Application number: JP2013193700A
Authority: JP
Inventors: 大沢　俊弘; 俊弘大沢
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: JP2015058165A

Description

本発明は、心拍計、心拍計測方法及び心拍計測プログラムに関する。

従来、胸部に装着される心拍計、いわゆるハートレートモニターでは、取得した心電波形から、所定波形（例えばＲ波）の周期を検出し、その周期に基づいて心拍数を算出するようになっている。

ところで、心拍計が胸部に対して正規の向きでも正規の向きに対して上下逆向きでも装着可能であると、心拍計を正規の向きでなく上下逆向きに装着してしまう場合がある。この場合、心拍計が胸部に装着される向きが正規の向きである場合と、上下逆向きである場合とでは、心拍計が取得する心電波形は互いに反転された波形となる。より具体的には、心拍計が正規の向きに装着された場合に高電圧側にピークを有する正のＲ波を含む心電波形が取得される場合、逆向きに装着された場合には低電圧側にピークを有する負のＲ波を含む心電波形が検出されてしまう。

そのため、近年の心拍計では、心拍計の装着向きが上下逆向きであっても心拍数を算出できるようにするために、正のＲ波を含む心電波形で所定波形の検出に用いる閾値と、負のＲ波を含む心電波形で所定波形の検出に用いる閾値とをそれぞれ用意しておき、心電波形から心拍数を算出するにあたっては、始めに心電波形が正のＲ波を含む波形なのか、負のＲ波を含む波形なのかを判定し、この判定結果に応じて該当の閾値を用いて所定波形の検出を行うようになっている（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、正逆何れの態様の心電波形に基づいても心拍数を算出することができる。

特開２００８−２０６７０４号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、正のＲ波を含む心電波形から所定波形の検出を行う処理と、負のＲ波を含む心電波形から所定波形の検出を行う処理とをそれぞれ用意しておく必要があり、全体として処理が複雑化してしまう。

本発明の課題は、心拍計の胸部に対する装着の向きに関わらず、従来と比較して簡素な処理で心拍数を算出することのできる心拍計、心拍計測方法及び心拍計測プログラムを提供することである。

以上の課題を解決するため、本発明は、心拍計において、
ユーザの胸部に装着されたときに当該ユーザの心電波形を取得する心拍センサと、
前記心拍センサが前記心電波形の取得を開始してからの経過時間をカウントするカウント部と、
前記心電波形に基づいて心拍数の算出を行う心拍数算出部と、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形を反転させる波形反転部と、
を備え、
前記心拍センサがユーザの胸部に装着されたときに該心拍センサが取得する前記心電波形は、高電圧側にピークを有する第１のＲ波を含む第１態様の心電波形と低電圧側にピークを有する第２のＲ波を含む第２態様の心電波形のいずれか一方を含み、
前記心拍数算出部は、前記心電波形が前記第１態様の心電波形を含んでいるとき、当該心電波形に対して前記心拍数の算出を行ない、
前記カウント部による前記経過時間が設定時間以上になったときに、前記心拍数算出部により前記心拍数が算出されたか否かを判定し、前記心拍数算出部により前記心拍数が算出されないと判定した場合に、それ以降に前記心拍センサによって取得される前記心電波形を反転させるとともに、前記波形反転部により前記心電波形が反転された反転心電波形に対して前記心拍数算出部により前記心拍数の算出を行うことを特徴とする。

本発明によれば、心拍計の胸部に対する装着の向きに関わらず、従来と比較して簡素な処理で心拍数を算出することができる。

心拍計が装着された状態を示す図である。心拍計本体の外観図である。心拍計の概略構成を示すブロック図である。心拍数算出処理の流れを示すフローチャートである。波形検出処理の流れを示すフローチャートである。（ａ）は第１態様の心電波形を示す図であり、（ｂ）は第２態様の心電波形を示す図である。変形例における心拍数算出処理の流れを示すフローチャートである。変形例における心拍数算出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態の一例を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

［１．外観構成］
図１は、本実施の形態における心拍計（ハートレートモニター）１を示す平面図である。

この図に示すように、心拍計１は、ランニングなどの運動を行うユーザの心拍数を計測するものであり、心拍計本体２と、モニタ装置５とを備えている。

心拍計本体２は、ユーザの胸部に装着されて心拍数を計測するものであり、図２に示すように、帯状のバンド２１と、平板状の筐体２０とを備えている。

バンド２１は、伸縮性を有しており、筐体２０の両側面に係合されることで、当該筐体２０とで環状をなしている。これにより、バンド２１は、心拍計１がユーザの胸部に装着されたときに、当該胸部を締め付けて、筐体２０を胸部に密着させるようになっている。

このバンド２１の内側面（胸部側の面）のうち、筐体２０に隣接する領域には、電極２１０，２１１が配設されている。
これらの電極２１０，２１１は、後述の心拍センサ３０に接続されており、心拍センサ３０は、この電極２１０と電極２１１との間に誘導される電圧を心電波形に対応する電圧として取得する。

筐体２０は、上下の向きを有しており、下面にスイッチ２００を有するとともに、外側面（胸部とは反対側の面）の下部にＬＥＤ２０１を有している。このうち、スイッチ２００は、心拍計１を起動するために操作されるメインスイッチである。また、ＬＥＤ２０１は、心拍計１が起動状態にあること等を示すようになっている。

以上の筐体２０は、心拍計１が胸部に装着されるときに、上下方向に正しい向きに向けられた状態（以下、上向き状態とする。図２（ａ）参照）と、上下方向に反対向きに向けられた状態（以下、下向き状態とする。図２（ｂ）参照）と、の何れの装着状態でも胸部に当接可能となっている。

モニタ装置５は、ユーザの手首に装着されて心拍数の計測結果を表示するものであり、ディスプレイ５０を備えている。このディスプレイ５０は、７セグメントディスプレイ等を含んで構成されている。

［２．機能構成］
図３は、本実施の形態における心拍計１の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、心拍計１のモニタ装置５は、表示部５１と、通信モジュール５２とを備えて構成されている。

表示部５１は、上述のディスプレイ５０を備えており、通信モジュール５２から送信される表示信号に基づいて各種情報をディスプレイ５０に表示するようになっている。

通信モジュール５２は、心拍計本体２における後述の通信モジュール３１との間で無線通信を行うとともに、当該通信モジュール３１から受信した信号を表示部５１に送信するようになっている。本実施の形態においては、無線通信の方式として、例えばブルートゥース（Bluetooth（登録商標））やワイファイ（WiFi；wireless fidelity（登録商標））等の各種の方式が用いられる。なお、上記においては通信モジュール５２が無線通信を行うとしたが、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等の通信ケーブルを介した各種の有線通信を行うものであってもよい。

また、心拍計１の心拍計本体２は、筐体２０の内部に心拍センサ３０と、通信モジュール３１と、カウンタ３２と、フラッシュメモリ３３と、作業用メモリ３４と、センサデータ保存用メモリ３５と、制御部３８等とを備えて構成されている。

このうち、心拍センサ３０は、上述の電極２１０，２１１を介してユーザの心電波形を取得するものである。この心拍センサ３０では、筐体２０の胸部に対する装着状態が上向き状態であるか下向き状態であるかに応じて、心臓に対する電極２１０，２１１の位置が左右で逆転する。このため、装着状態が異なると、心拍センサ３０の胸部に対する装着向きが異なり、異なる態様の心電波形が取得されることとなる。より具体的には、この心拍センサ３０では、後述の図６に示すように、筐体２０の胸部に対する装着状態が上向き状態であるか下向き状態であるかに応じて、取得される心電波形は、高電圧側にピークを有し波形中心電圧に対して正の電圧値のＲ波（以下、正のＲ波とする）を含む心電波形（以下、第１態様の心電波形とする。図６（ａ）参照）を含む波形と、低電圧側にピークを有し波形中心電圧に対して負の電圧値のＲ波（以下、負のＲ波とする）を含む心電波形（以下、第２態様の心電波形とする。図６（ｂ）参照）を含む波形との間で、切り替わることとなる。なお、本実施の形態においては、筐体２０の装着状態が上向き状態であると、心拍センサ３０が取得する心電波形は第１態様の心電波形を含む波形となり、筐体２０の装着状態が下向き状態であると、心拍センサ３０が取得する心電波形は第２態様の心電波形を含む波形となることとして説明する。但し、特異な心臓の被験者に心拍計１が装着される場合などには、筐体２０の装着状態が上向き状態であるときに心電波形が第２態様の心電波形を含む波形となり、筐体２０の装着状態が下向き状態であるときに心電波形が第２態様の心電波形を含む波形となることもある。

通信モジュール３１は、モニタ装置５における通信モジュール５２との間で無線通信を行うようになっている。なお、通信モジュール３１は通信モジュール５２との間で有線通信を行うものであってもよい。
カウンタ３２は、心拍センサ３０が心電波形の取得を開始してからの経過時間をカウントするようになっている。

フラッシュメモリ３３は、心拍計１の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、制御部３８の作業領域として機能するメモリである。本実施の形態においては、フラッシュメモリ３３は、心拍計測プログラム３３０等を記憶している。この心拍計測プログラム３３０は、後述の心拍数算出処理（図４参照）を制御部３８に実行させるためのプログラムである。

作業用メモリ３４は、制御部３８の作業領域として機能するメモリであり、本実施の形態においては、心拍波形の電圧値（信号値）を反転させるためのフラグ（以下、反転実行フラグ３４０とする）のＯＮ／ＯＦＦを記憶するようになっている。

センサデータ保存用メモリ３５は、心拍センサ３０により取得された心電波形や、当該心電波形から算出される心拍数を記憶するメモリである。このセンサデータ保存用メモリ３５は、心拍センサ３０により取得された心電波形でのＳ波のピーク値とＪ波のピーク値との差分値Ｖ１（図６（ａ）参照）と、Ｒ波のピーク値とＳ波のピーク値との差分値Ｖ２（図６（ａ）参照）と、心電波形の周期Ｔの値と、心拍数の値と、をそれぞれ蓄積記憶するようになっている。

制御部３８は、心拍計１の各部を中央制御する。具体的には、制御部３８は、フラッシュメモリ３３に記憶されている各種プログラムの中から指定されたプログラムを展開し、展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。

［動作］
続いて、心拍計１によって実行される心拍数算出処理について、図面を参照しつつ説明する。

図４は、心拍数算出処理の動作を説明するためのフローチャートである。なお、この心拍数算出処理は、スイッチ２００がＯＮにされると、フラッシュメモリ３３から心拍計測プログラム３３０が読み出されて適宜展開される結果、当該心拍計測プログラム３３０と制御部３８との協働によって実行される。

図４に示すように、心拍数算出処理においては、まず制御部３８は、カウンタ３２によりカウントされた経過時間ｔを「０」にリセットした後、経過時間ｔのカウントを開始させ（ステップＳ１）、心拍センサ３０による心電波形のサンプリングを実行する（ステップＳ３）。なお、本実施の形態においては、サンプリングは例えば２００Ｈｚの周波数で行われる。

次に、制御部３８は、反転実行フラグ３４０がＯＮになっているか否かを判定し（ステップＳ５）、ＯＮになっていない、つまりＯＦＦになっていると判定した場合（ステップＳ５；Ｎｏ）には後述のステップＳ９に移行する。なお、本実施の形態においては、反転実行フラグ３４０は、スイッチ２００がＯＮにされた直後のデフォルト状態ではＯＦＦに設定されている。

一方、ステップＳ５において反転実行フラグ３４０がＯＮになっていると判定した場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、取得された心電波形を反転する反転処理を実行する（ステップＳ７）。これにより、以降に取得される心電波形は反転されるため、図６（ｂ）に示すような第２態様の心電波形は、図６（ａ）に示すような第１態様の心電波形に変換されることとなる。

次に、制御部３８は、取得された心電波形から第１態様の心電波形を検出するための波形検出処理を行う（ステップＳ９）。

具体的には、図５，図６（ａ）に示すように、この波形検出処理においてまず制御部３８は、正のＲ波を心電波形から検出したか否かを判定する（ステップＵ１）。

そして、このステップＵ１において心電波形から正のＲ波を検出しなかったと判定した場合（ステップＵ１；Ｎｏ）には、制御部３８は、波形検出処理を終了する。

一方、ステップＵ１において心電波形から正のＲ波を検出したと判定した場合（ステップＵ１；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、低電圧側にピークを有し波形中心電圧に対して負の電圧値のＳ波（以下、負のＳ波とする）を心電波形から検出したか否か、及び、Ｒ波にピークとＳ波のピークとの間の時間Ｔ１が第１の条件を満たすか否かを判定する（ステップＵ３）。このとき制御部３８は、２００Ｈｚの周波数で連続してサンプリングされた５つの電圧値（信号値）をＲ波の付近やＳ波の付近から順次抽出し、当該５つの電圧値内で３番目にサンプリングされた電圧値の絶対値が最も大きい場合に、当該３番目の電圧値をＲ波やＳ波のピーク値とし、ピーク間の時間Ｔ１が２０msecから３０msecの時間範囲内であるか否かを第１の条件として用いている。ここで、本実施の形態においてはサンプリング周波数が２００Ｈｚであり、サンプリングの周期が５msecであるので、上記の第１の条件は（サンプリングの周期）×４≦Ｔ１≦（サンプリングの周期）×６を意味し、換言すれば、Ｒ波のピークとＳ波のピークとの間に４個以上、６個以下のサンプリング値が存在することを意味する。但し、このような第１の条件に用いられる数値は、他の値でも良い。この第１の条件は一般的な人の心電波形におけるＲ波とＳ波の時間間隔の平均的な値に基づいて設定されているものであり、ノイズ等により生じた上記の時間範囲より短い近接したピークを有する波形や上記の時間範囲より長い時間間隔のピークを有する波形をＲ波やＳ波と誤検出しないようにするために設定されている条件である。

そして、このステップＵ３において心電波形から負のＳ波を検出しなかったか、或いは、負のＳ波を検出したものの、Ｒ波のピークとＳ波のピークとの間の時間Ｔ１が第１の条件を満たさないと判定した場合（ステップＵ３；Ｎｏ）には、制御部３８は、波形検出処理を終了する。

一方、ステップＵ３において心電波形から負のＳ波を検出し、かつ、Ｒ波のピークとＳ波のピークとの間の時間Ｔ１が第１の条件を満たすと判定した場合（ステップＵ３；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、高電圧側にピークを有するＪ波（以下、正のＪ波とする）を心電波形から検出したか否か、及び、Ｓ波とＪ波とのピーク間の時間Ｔ２が第２の条件を満たすか否かを判定する（ステップＵ５）。このとき制御部３８は、上述のステップＵ３と同様に、２００Ｈｚの周波数で連続してサンプリングされた５つの電圧値（信号値）をＳ波の付近やＪ波の付近から順次抽出し、当該５つの電圧値内で３番目にサンプリングされた電圧値の絶対値が最も大きい場合に、当該３番目の電圧値をＳ波やＪ波のピーク値とし、ピーク間の時間Ｔ２が２０msecから３０msecの時間範囲内であるか否かを第２の条件として用いている。但し、このような第２の条件に用いられる数値は、他の値でも良い。この第２の条件も一般的な人の心電波形におけるＳ波とＪ波の時間間隔の平均的な値に基づいて設定されているものであり、ノイズ等により生じた上記の時間範囲より短い近接したピークを有する波形や上記の時間範囲より長い時間間隔のピークを有する波形をＪ波と誤検出しないようにするために設定されている条件である。

そして、このステップＵ５において心電波形から正のＪ波を検出しなかったか、或いは、正のＪ波を検出したものの、Ｓ波のピークとＪ波のピークとの間の時間Ｔ２が第２の条件を満たさないと判定した場合（ステップＵ５；Ｎｏ）には、制御部３８は、波形検出処理を終了する。

一方、ステップＵ５において心電波形から正のＪ波を検出し、かつ、Ｓ波のピークとＪ波のピークとの間の時間Ｔ２が第２の条件を満たすと判定した場合（ステップＵ５；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、センサデータ保存用メモリ３５に記憶された直近の所定数（例えば１０個）のＳ波のピーク値とＪ波のピーク値との差分値Ｖ１（Ｓ波とＪ波の差分値）の平均値Ｖ１_aveを算出するとともに、新たに取得された心電波形でのＳ波とＪ波の差分値Ｖ１を検出し、Ｖ１≧Ｖ１_ave×０．７であるか否かを判定する（ステップＵ７）。また、このとき制御部３８は、新たに検出されたＳ波とＪ波の差分値Ｖ１をセンサデータ保存用メモリ３５に蓄積記憶させる。なお、センサデータ保存用メモリ３５に記憶されているＳ波とＪ波の差分値Ｖ１の数が上記の所定数に満たない場合は、その時点でセンサデータ保存用メモリ３５に記憶されている数の差分値Ｖ１の平均値を平均値Ｖ１_aveとして用いる。

そして、このステップＵ７においてＶ１≧Ｖ１_ave×０．７でないと判定した場合（ステップＵ７；Ｎｏ）には、制御部３８は、波形検出処理を終了する。

一方、ステップＵ７においてＶ１≧Ｖ１_ave×０．７以上であると判定した場合（ステップＵ７；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、センサデータ保存用メモリ３５に記憶された直近の所定数（例えば１０個）のＲ波のピーク値とＳ波のピーク値との差分値Ｖ２（Ｒ波とＳ波の差分値）の平均値Ｖ２_aveを算出するとともに、新たに取得された心電波形でのＲ波とＳ波の差分値Ｖ２を検出し、Ｖ２≧Ｖ２_ave×０．７であるか否かを判定する（ステップＵ９）。また、このとき制御部３８は、新たに検出されたＲ波とＳ波の差分値Ｖ２をセンサデータ保存用メモリ３５に蓄積記憶させる。なお、センサデータ保存用メモリ３５に記憶されているＲ波とＳ波の差分値Ｖ２の数が上記の所定数に満たない場合は、その時点でセンサデータ保存用メモリ３５に記憶されている数の差分値Ｖ２の平均値を平均値Ｖ１_aveとして用いる。

そして、このステップＵ９においてＶ２≧Ｖ２_ave×０．７でないと判定した場合（ステップＵ９；Ｎｏ）には、制御部３８は、波形検出処理を終了する。

一方、ステップＵ９においてＶ２≧Ｖ２_ave×０．７であると判定した場合（ステップＵ９；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、取得された心電波形から第１態様の心電波形が検出されたと判断し（ステップＵ１１）、波形検出処理を終了する。

以上の波形検出処理が終了したら、図４に示すように、次に制御部３８は、波形検出処理において第１態様の心電波形が検出されたか否かを判定し（ステップＳ１１）、検出されなかったと判定した場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）には、後述のステップＳ１９に移行する。

また、ステップＳ１１において第１態様の心電波形が検出されたと判定した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、取得された心電波形における所定の波形（例えばＲ波）の周期Ｔを算出し、算出した周期Ｔの値をセンサデータ保存用メモリ３５に蓄積記憶させる（ステップＳ１３）。

次に、制御部３８は、周期Ｔが算出されたか否かを判定し（ステップＳ１５）、算出されなかったと判定した場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）には、後述のステップＳ１９に移行する。

また、ステップＳ１５において周期Ｔが算出されたと判定した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、算出された周期Ｔに基づいて心拍数を算出し、モニタ装置５に出力させるとともに、センサデータ保存用メモリ３５に記憶させる（ステップＳ１７）。なお、このとき心拍数が算出できない場合には、制御部３８は、センサデータ保存用メモリ３５に記憶された前回の心拍数を、新たに算出された心拍数としてモニタ装置５に出力させるとともに、センサデータ保存用メモリ３５に記憶させる。また、周期に基づいて心拍数を算出するには、例えば以下の式（１）を用いることができる。

心拍数（ＢＰＭ）＝６０[sec]／周期[sec]・・・（１）
なお、上記の式（１）で用いる周期の値として、センサデータ保存用メモリ３５に所定数（例えば１０個）以上の数の周期Ｔの値が記憶されている場合には、直近の所定数の周期の値の平均値を用い、センサデータ保存用メモリ３５に記憶されている周期Ｔの数が上記所定数に満たない場合は、その時点でセンサデータ保存用メモリ３５に記憶されている数の周期の値の平均値を用いる。

次に、制御部３８は、カウンタ３２によりカウントされた経過時間ｔが予め設定された設定時間以上であるか否かを判定し（ステップＳ１９）、設定時間未満であると判定した場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）には、上述のステップＳ３に移行する。ここで、設定時間は例えば２〜４秒程度に設定される。この設定時間は心電波形のＲ波、Ｓ波、Ｊ波を複数回検出することができる時間に設定される。

また、ステップＳ１９において経過時間ｔが設定時間以上であると判定した場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、カウンタ３２による経過時間ｔのカウントを停止させる（ステップＳ２１）。

次に、制御部３８は、上述のステップＳ１７で心拍数が新たに算出されて出力されたか否かを判定し（ステップＳ２３）、出力されたと判定した場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）には、反転実行フラグ３４０のＯＮ／ＯＦＦを現状のまま維持して（ステップＳ２５）、上述のステップＳ３に移行する。以降、心拍計１が外されない限り、逐次、心拍数が算出されて出力されることとなる。

また、ステップＳ２３において心拍数が出力されなかった、つまり新たに算出できなかったと判定した場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）には、制御部３８は、心拍センサ３０によって取得された心電波形が第２態様の心電波形を含む波形であるとし、反転実行フラグ３４０のＯＮ／ＯＦＦを変更して（ステップＳ２７）、上述のステップＳ３に移行する。これにより、図６（ｂ）に示すような第２態様の心電波形が上述のステップＳ７で反転され、図６（ａ）に示すような第２態様の心電波形に変換されることとなる。

以上、本実施の形態の心拍計１によれば、図４に示したように、第１態様の心電波形における所定の波形（本実施の形態においては正のＲ波）の周期が算出されて心拍数が算出され、心拍数が算出されない場合には、心拍センサ３０によって取得された心電波形が反転されるので、第２態様の心電波形が取得された場合には、当該第２態様の心電波形が第１態様の心電波形に変換され、第１態様の心電波形における波形周期が算出されて心拍数が算出される。従って、従来と異なり、第１態様の心電波形から所定波形の検出を行う処理と、第２態様の心電波形から所定波形を検出する処理とをそれぞれ用意しておく必要が無いため、心電波形が第１態様の心電波形を含む波形であるか第２態様の心電波形を含む波形であるかに関わらず、すなわち心拍センサ３０の装着向きに関わらず、従来と比較して簡素な処理で心拍数を算出することができる。

また、図４のステップＳ１１〜Ｓ１７等に示したように、第１態様の心電波形が検出されない場合には、心拍数の算出が行われないので、取得された心電波形が反転されることとなる。従って、第２態様の心電波形が取得された場合に、当該第２態様の心電波形を確実に第１態様の心電波形に変換して心拍数を算出することができる。

また、図５のステップＵ１〜Ｕ３等に示したように、取得された心電波形で正のＲ波と、負のＳ波とが検出され、かつ、Ｒ波のピークとＳ波のピークとの間の時間Ｔ１が第１の条件（本実施の形態においては２０msec≦Ｔ≦３０msec）を満たす場合にのみ、当該取得された心電波形から第１態様の心電波形が検出されたと判定されるので、ノイズによる波形をＲ波やＳ波として誤検出してしまうのを防止し、第１態様の心電波形が検出されたか否かを正確に判定することができる。

また、図５のステップＵ３〜Ｕ５等に示したように、取得された心電波形で、正のＪ波が検出され、かつ、Ｓ波のピークとＪ波のピークとの間の時間Ｔ２が第２の条件（本実施の形態においては２０msec≦Ｔ２≦３０msec）を満たす場合にのみ、当該取得された心電波形から第１態様の心電波形が検出されたと判定されるので、ノイズによるピーク波形をＪ波として誤検出してしまうのを防止し、第１態様の心電波形が検出されたか否かを正確に判定することができる。

また、図５のステップＵ７等に示したように、直近の所定数（本実施の形態においては１０個）のＳ波のピーク値とＪ波のピーク値との差分値の平均値Ｖ１_aveが算出され、取得された心電波形でのＳ波のピーク値とＪ波のピーク値との差分値がＶ１_ave×０．７以上である場合にのみ、当該取得された心電波形から第１態様の心電波形が検出されたと判定されるので、ノイズによるピーク波形をＳ波やＪ波として誤検出してしまうのを防止し、第１態様の心電波形が検出されたか否かを正確に判定することができる。

また、図５のステップＵ９等に示したように、直近の所定数（本実施の形態においては１０個）のＲ波のピーク値とＳ波のピーク値との差分値の平均値Ｖ２_aveが算出され、取得された心電波形でのＲ波のピーク値とＳ波のピーク値との差分値がＶ２_ave×０．７以上である場合にのみ、当該取得された心電波形から第１態様の心電波形が検出されたと判定されるので、ノイズによるピーク波形をＳ波やＪ波として誤検出してしまうのを防止し、第１態様の心電波形が検出されたか否かを正確に判定することができる。

また、図４のステップＳ１９等に示したように、心拍センサ３０が心電波形の取得を開始してからカウントされた経過時間が設定時間以上になった場合に、心拍が算出されたか否かが判定される。この設定時間は２〜４秒に設定されて、心電波形のＲ波、Ｓ波、Ｊ波を２〜５回程度の複数回検出することができるため、心拍数の測定精度を高めることができる。

＜変形例＞
続いて、上記の実施形態の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

（変形例（１））
上述の図３に示すように、本変形例（１）における心拍形１Ａは心拍計本体２Ａを備えており、心拍計本体２Ａのフラッシュメモリ３３Ａは心拍計測プログラム３３０Ａを記憶している。

この心拍計測プログラム３３０Ａは、後述の心拍数算出処理（図７参照）を制御部３８に実行させるためのプログラムである。

続いて、心拍形１Ａの動作について、図面を参照しつつ説明する。
図７は、本変形例（１）における心拍数算出処理の動作を説明するためのフローチャートである。

この図に示すように、本変形例（１）における心拍算出処理では、上記実施形態における心拍算出処理におけるステップＳ２７の処理とステップＳ３の処理との間に、ステップＳ２９〜Ｓ３０の処理を行って経過時間のカウントをリスタートさせるようになっている。

即ち、ステップＳ２７の処理が終了したら、制御部３８は、カウンタ３２によりカウントされた経過時間ｔを「０」にリセットし（ステップＳ２９）、経過時間ｔのカウントを改めて開始させた後（ステップＳ３１）、上述のステップＳ３に移行する。

以上、本変形例（１）の心拍計１Ａによれば、上記実施形態における心拍計１と同様の効果を得ることができるとともに、図７のステップＳ２３〜Ｓ３１等に示したように、心拍が算出されないと判定された場合に、以降に取得される心電波形が反転されるとともに、経過時間のカウントがリスタートされる。これにより、心拍計１Ａを動作させてから装着する場合に対応することができ、装着していない間においては、カウントされた経過時間が設定時間（２〜４秒程度）以上になる毎に、心拍が算出されないと判定されて、経過時間のカウントがリスタートされることとなる。そして、心拍計１Ａが上向き状態で装着されると、第１態様の心電波形における所定の波形の周期が算出されて心拍数が算出される。一方、心拍計１Ａが下向き状態で装着されると、心拍数が算出されずに経過時間のカウントがリスタートされ、以降に取得された心電波形が反転されるので、カウントされた経過時間が改めて設定時間以上になると、取得された第２態様の心電波形が反転されて第１態様の心電波形に変換され、第１態様の心電波形における波形周期が算出されて心拍数が算出される。以上から、本変形例（１）では、心拍計１Ａを動作させてから装着する場合であっても、心電波形が第１態様の心電波形を含む波形であるか第２態様の心電波形を含む波形であるかに関わらず、従来と比較して簡素な処理で心拍数を算出することができる。

（変形例（２））
上述の図３に示すように、本変形例（２）における心拍形１Ｂは心拍計本体２Ｂを備えており、心拍計本体２Ｂのフラッシュメモリ３３Ｂは心拍計測プログラム３３０Ｂを記憶している。

この心拍計測プログラム３３０Ｂは、後述の心拍数算出処理（図８参照）を制御部３８に実行させるためのプログラムである。

続いて、心拍形１Ｂの動作について、図面を参照しつつ説明する。
図８は、本変形例（２）における心拍数算出処理の動作を説明するためのフローチャートである。

この図に示すように、本変形例（２）における心拍算出処理では、上記変形例（１）における心拍算出処理におけるステップＳ１７の処理とステップＳ１９の処理との間に、ステップＳ５１〜Ｓ５７の処理を行って経過時間のカウントをリスタートさせるようになっている。

即ち、ステップＳ１７の処理が終了したら、制御部３８は、センサデータ保存用メモリ３５に記憶された直近の２つの心拍数が一致するか否か、つまり、心拍数が新たに算出できたか否かを判定し（ステップＳ５１）、一致しないと判定した場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）には、上述のステップＳ１９に移行する。

一方、ステップＳ５１において直近の２つの心拍数が一致すると判定した場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、カウンタ３２による経過時間ｔのカウントが実行中であるか否か、つまり、上述のステップＳ２１でカウントが停止されていないか否かを判定する（ステップＳ５３）。

そして、このステップＳ５３において経過時間ｔのカウントが実行中であると判定した場合（ステップＳ５３；Ｙｅｓ）には、制御部３８は、上述のステップＳ１９に移行する。

一方、ステップＳ５３において経過時間ｔのカウントが実行中でないと判定した場合（ステップＳ５３；Ｎｏ）には、制御部３８は、カウンタ３２によりカウントされた経過時間ｔを「０」にリセットし（ステップＳ５５）、経過時間ｔのカウントを改めて開始させた後（ステップＳ５７）、上述のステップＳ１９に移行する。

以上、本変形例（２）の心拍計１Ｂによれば、上記変形例における心拍計１Ａと同様の効果を得ることができるとともに、図８のステップＳ５１〜Ｓ５７等に示したように、直近の２つの心拍数が一致するか否かが判定されることで、心拍数が新たに算出できたか否かが判定され、直近の心拍数が一致すると判定された場合には経過時間のカウントがリスタートされる。これにより、心拍計１Ｂを動作させて装着した後、一旦外し、その後に再度装着する場合に対応することができ、心拍計１Ｂが外されたときには、心拍数が新たに算出できずに、直近の心拍数が一致すると判定されるため、経過時間のカウントがリスタートされる。以降、心拍計１Ｂが外されたままの状態であるときには、カウントされた経過時間が設定時間（２〜４秒程度）以上になる毎に、心拍が算出されないと判定されて、経過時間のカウントがリスタートされることとなる。
そして、心拍計１Ｂが上向き状態で装着されると、第１態様の心電波形における所定の波形の周期が算出されて心拍数が算出される。一方、心拍計１Ｂが下向き状態で装着されると、心拍数が算出されずに経過時間のカウントがリスタートされ、以降に取得された心電波形が反転されるので、カウントされた経過時間が改めて設定時間以上になると、取得された第２態様の心電波形が反転されて第１態様の心電波形に変換され、第１態様の心電波形における波形周期が算出されて心拍数が算出される。
以上から、心拍計１Ｂを動作させて装着した後、一旦外し、その後に再度装着する場合であっても、心電波形が第１態様の心電波形を含む波形であるか第２態様の心電波形を含む波形であるかに関わらず、従来と比較して簡素な処理で心拍数を算出することができる。

なお、上記の実施の形態における心拍計１の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明における情報処理装置は、関数電卓、電子辞書、携帯電話、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ゲーム機などの電子機器全般に適用可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。

以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
ユーザの胸部に装着されたときに当該ユーザの心電波形を取得する心拍センサと、
前記心電波形に基づいて心拍数の算出を行う心拍数算出部と、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形を反転させる波形反転部と、
を備え、
前記心拍センサがユーザの胸部に装着されたときに該心拍センサが取得する前記心電波形は、高電圧側にピークを有する第１のＲ波を含む第１態様の心電波形と低電圧側にピークを有する第２のＲ波を含む第２態様の心電波形のいずれか一方を含み、
前記心拍数算出部は、前記心電波形が前記第１態様の心電波形を含んでいるとき、当該心電波形に対して前記心拍数の算出を行ない、前記心電波形が前記第２態様の心電波形を含んでいるとき、前記波形反転部により前記心電波形が反転された反転心電波形に対して前記心拍数の算出を行うことを特徴とする心拍計。
＜請求項２＞
請求項１記載の心拍計において、
前記心拍数算出部は、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたか否かを判定する心電波形判定部を有し、
前記心電波形判定部により前記心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定されたとき、前記心拍数の算出を行うことを特徴とする心拍計。
＜請求項３＞
請求項２記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形で、前記第１のＲ波と、低電圧側にピークを有するＳ波とが検出され、かつ、前記第１のＲ波のピークと前記Ｓ波のピークとの間の時間が２０msec〜３０msecである場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
＜請求項４＞
請求項３記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形で、高電圧側にピークを有するＪ波が検出され、かつ、前記Ｓ波のピークと前記Ｊ波のピークとの間の時間が２０msec〜３０msecである場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
＜請求項５＞
請求項４記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、更に、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形での前記Ｓ波のピーク値と前記Ｊ波のピーク値との差分値を第１電圧として蓄積記憶する第１の記憶部を有し、
前記第１の記憶部に記憶された直近の所定数の前記第１電圧の平均値を第１の平均値として算出し、前記心拍センサによって取得された前記心電波形で前記Ｓ波と前記Ｊ波とが検出され、前記Ｓ波のピーク値と前記Ｊ波のピーク値との差分値が前記第１の平均値の７０％以上である場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
＜請求項６＞
請求項４または５記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、更に、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形での前記第１のＲ波のピーク値と前記Ｓ波のピーク値との差分値を第２電圧として蓄積記憶する第２の記憶部を有し、
前記第２の記憶部に記憶された直近の所定数の前記第２電圧の平均値を第２の平均値として算出し、前記心拍センサによって取得された前記心電波形で前記第１のＲ波と前記Ｓ波とが検出され、前記第１のＲ波のピーク値と前記Ｓ波のピーク値との差分値が前記第２の平均値の７０％以上である場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
＜請求項７＞
請求項１〜６の何れか一項に記載の心拍計において、
前記心拍センサが前記心電波形の取得を開始してからの経過時間をカウントするカウント部を備え、
前記波形反転部は、
前記カウント部によりカウントされた経過時間が、前記第１態様の心電波形又は前記第２態様の心電波形を２個以上含む設定時間以上になったときに、前記心拍数算出部により心拍が算出されたか否かを判定することを特徴とする心拍計。
＜請求項８＞
請求項７記載の心拍計において、
前記波形反転部は、
前記心拍数算出部により心拍が算出されないと判定した場合に、以降に前記心拍センサによって取得された前記心電波形を反転させるとともに、前記カウント部による経過時間のカウントをリスタートさせる第１のリスタート部を有することを特徴とする心拍計。
＜請求項９＞
請求項８記載の心拍計において、
前記心拍数算出部は、逐次、心拍数を算出し、
当該心拍計は、
前記心拍数算出部により算出された心拍数のうち、少なくとも直近で算出された２つの心拍数を記憶するとともに、前記心拍数算出部により心拍数が算出されない場合には、前回算出された心拍数を、新たに算出された心拍数として記憶する心拍数記憶部と、
前記心拍数記憶部により記憶された直近の２つの心拍数が一致するか否かを判定する心拍一致検知部と、
前記心拍一致検知部により直近の２つの心拍数が一致すると判定された場合に前記カウント部による経過時間のカウントをリスタートさせる第２のリスタート部と、
を備えることを特徴とする心拍計。
＜請求項１０＞
ユーザの胸部に装着されて心拍数を計測する心拍計における心拍計測方法において、
前記心拍計は、ユーザの胸部に装着されたときに当該ユーザの心電波形を取得し、取得する前記心電波形が、高電圧側にピークを有する第１のＲ波を含む第１態様の心電波形と低電圧側にピークを有する第２のＲ波を含む第２態様の心電波形のいずれか一方を含む心拍センサを備え、
前記心拍センサが取得した前記心電波形が前記第１態様の心電波形を含んでいるとき、当該心電波形に対して前記心拍数の算出を行い、
前記心電波形が前記第２態様の心電波形を含んでいるとき、前記心電波形を反転させた反転心電波形を生成し、当該反転心電波形に対して前記心拍数の算出を行う、
ことを特徴とする心拍計測方法。
＜請求項１１＞
ユーザの胸部に装着されて心拍数を計測する心拍計としてのコンピュータで実行される心拍計測プログラムにおいて、
前記心拍計は、ユーザの胸部に装着されたときに当該ユーザの心電波形を取得し、取得する前記心電波形が、高電圧側にピークを有する第１のＲ波を含む第１態様の心電波形と低電圧側にピークを有する第２のＲ波を含む第２態様の心電波形のいずれか一方を含む心拍センサを備え、
当該心拍計測プログラムは、
前記心拍計に、
前記心拍センサが取得した前記心電波形が前記第１態様の心電波形を含んでいるときに、当該心電波形に基づいて前記心拍数の算出を行わせ、
前記心電波形が前記第２態様の心電波形を含んでいるとき、前記心電波形を反転させた反転心電波形を生成させ、当該反転心電波形に対して前記心拍数の算出を行わせる、
ことを特徴とする心拍計測プログラム。

１，１Ａ，１Ｂ心拍計
２０筐体
３０心拍センサ
３２カウンタ
３５センサデータ保存用メモリ
３８制御部

Claims

ユーザの胸部に装着されたときに当該ユーザの心電波形を取得する心拍センサと、
前記心拍センサが前記心電波形の取得を開始してからの経過時間をカウントするカウント部と、
前記心電波形に基づいて心拍数の算出を行う心拍数算出部と、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形を反転させる波形反転部と、
を備え、
前記心拍センサがユーザの胸部に装着されたときに該心拍センサが取得する前記心電波形は、高電圧側にピークを有する第１のＲ波を含む第１態様の心電波形と低電圧側にピークを有する第２のＲ波を含む第２態様の心電波形のいずれか一方を含み、
前記心拍数算出部は、前記心電波形が前記第１態様の心電波形を含んでいるとき、当該心電波形に対して前記心拍数の算出を行ない、
前記カウント部による前記経過時間が設定時間以上になったときに、前記心拍数算出部により前記心拍数が算出されたか否かを判定し、前記心拍数算出部により前記心拍数が算出されないと判定した場合に、それ以降に前記心拍センサによって取得される前記心電波形を反転させるとともに、前記波形反転部により前記心電波形が反転された反転心電波形に対して前記心拍数算出部により前記心拍数の算出を行うことを特徴とする心拍計。
請求項１記載の心拍計において、
前記心拍数算出部は、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたか否かを判定する心電波形判定部を有し、
前記心電波形判定部により前記心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定されたとき、前記心拍数の算出を行うことを特徴とする心拍計。
請求項２記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形で、前記第１のＲ波と、低電圧側にピークを有するＳ波とが検出され、かつ、前記第１のＲ波のピークと前記Ｓ波のピークとの間の時間が２０msec〜３０msecである場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
請求項３記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形で、高電圧側にピークを有するＪ波が検出され、かつ、前記Ｓ波のピークと前記Ｊ波のピークとの間の時間が２０msec〜３０msecである場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
請求項４記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、更に、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形での前記Ｓ波のピーク値と前記Ｊ波のピーク値との差分値を第１電圧として蓄積記憶する第１の記憶部を有し、
前記第１の記憶部に記憶された直近の所定数の前記第１電圧の平均値を第１の平均値として算出し、前記心拍センサによって取得された前記心電波形で前記Ｓ波と前記Ｊ波とが検出され、前記Ｓ波のピーク値と前記Ｊ波のピーク値との差分値が前記第１の平均値の７０％以上である場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
請求項４または５記載の心拍計において、
前記心電波形判定部は、更に、
前記心拍センサによって取得された前記心電波形での前記第１のＲ波のピーク値と前記Ｓ波のピーク値との差分値を第２電圧として蓄積記憶する第２の記憶部を有し、
前記第２の記憶部に記憶された直近の所定数の前記第２電圧の平均値を第２の平均値として算出し、前記心拍センサによって取得された前記心電波形で前記第１のＲ波と前記Ｓ波とが検出され、前記第１のＲ波のピーク値と前記Ｓ波のピーク値との差分値が前記第２の平均値の７０％以上である場合に、当該取得された心電波形から前記第１態様の心電波形が検出されたと判定することを特徴とする心拍計。
請求項１記載の心拍計において、
前記心拍数算出部は、逐次、前記心拍数を算出し、
前記心拍数算出部により算出された前記心拍数のうち、少なくとも直近で算出された２つの心拍数を記憶し、前記心拍数算出部により前記心拍数が算出されない場合には、前回算出された心拍数を、新たに算出された心拍数として記憶する心拍数記憶部を有し、
前記心拍数記憶部により記憶された直近の２つの心拍数が一致するか否かを判定し、
直近の２つの心拍数が一致すると判定された場合に前記カウント部による経過時間のカウントをリスタートさせることを特徴とする心拍計。
ユーザの胸部に装着されて心拍数を計測する心拍計における心拍計測方法において、
前記心拍計は、ユーザの胸部に装着されたときに当該ユーザの心電波形を取得し、取得する前記心電波形が、高電圧側にピークを有する第１のＲ波を含む第１態様の心電波形と低電圧側にピークを有する第２のＲ波を含む第２態様の心電波形のいずれか一方を含む心拍センサを備え、
前記心拍センサが取得した前記心電波形が前記第１態様の心電波形を含んでいるとき、当該心電波形に対して前記心拍数の算出を行い、
前記心拍センサが前記心電波形の取得を開始してからの経過時間をカウントし、前記経過時間が設定時間以上になったときに、前記心拍数が算出されたか否かを判定し、前記心拍数が算出されていないと判定したとき、前記心電波形を反転させた反転心電波形を生成し、当該反転心電波形に対して前記心拍数の算出を行う、
ことを特徴とする心拍計測方法。
ユーザの胸部に装着されて心拍数を計測する心拍計としてのコンピュータで実行される心拍計測プログラムにおいて、
前記心拍計は、ユーザの胸部に装着されたときに当該ユーザの心電波形を取得し、取得する前記心電波形が、高電圧側にピークを有する第１のＲ波を含む第１態様の心電波形と低電圧側にピークを有する第２のＲ波を含む第２態様の心電波形のいずれか一方を含む心拍センサを備え、
当該心拍計測プログラムは、
前記心拍計に、
前記心拍センサが取得した前記心電波形が前記第１態様の心電波形を含んでいるときに、当該心電波形に基づいて前記心拍数の算出を行わせ、
前記心拍センサが前記心電波形の取得を開始してからの経過時間をカウントし、前記経過時間が設定時間以上になったときに、前記心拍数が算出されたか否かを判定し、前記心拍数が算出されていないと判定したとき、前記心電波形を反転させた反転心電波形を生成させ、当該反転心電波形に対して前記心拍数の算出を行わせる、
ことを特徴とする心拍計測プログラム。