JPH035170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は心拍の周期に対応したテンポにてメロ
デイを発生させ、さらに該メロデイのテンポを時
間経過に伴つて変化させる装置に関する。

（従来技術） 従来より、例えば特開昭54−98651号に記載さ
れた様に、脈波検出装置によつて脈波、すなわち
心拍を検出し、この検出信号に対応した心拍音を
発生させる心拍測定装置が公知である。

ところで心拍数は通常状態では１分間に70〜80
回程度であり、睡眠時、精神の弛緩状態では１分
間に50〜60回程度に減少し、逆に興奮時、精神の
緊張状態などでは１分間に90〜100回程度に増加
することが知られており、また一定の音に集中す
るなどして、自己の心拍及び精神状態などをコン
トロールすることができると言われている。

また心拍は曲のテンポによつても強く作用され
るものであり、その効果は心拍音の様な単音を聴
く場合よりもはるかに大きい。

（発明の目的） 本発明は上記従来の心拍測定装置を用い、使用
者の精神状態を無理なくコントロールさせること
のできる装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は上記目的を達成するために、心拍の周
期に対応したテンポにてメロデイを発生した後、
時間経過に伴つて該メロデイのテンポを変化せる
ことを特徴とする。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。第１図は本発明に係る心拍対応メロデイ
発生装置をアラーム機能付時計に組合せた実施例
である。

発振回路２、分周回路４、波形整形回路６、モ
ータ８、輪列１０及び指針表示１２によつて従来
から周知であるアナログ式時計が構成される。目
安機構１４は輪列１０内に組み込まれ、設定時刻
が到来した時に20分程度「Ｈ」となるアラーム開
始信号をアンドゲート１６に供給する。アンドゲ
ート１６は他に鳴り止めスイツチ１８の出力も供
給され、該スイツチ１８が閉状態の時にアラーム
開始信号が発生すると後述するメロデイ信号発生
回路７０からメロデイ信号が発音回路１０２に供
給される。発音回路１０２はメロデイ信号をメロ
デイ音に変換する回路である。

心拍検出部２０は心拍を検出しかつ検出時に第
２図に示した様な検出信号を出力ａに出力する装
置であり、例えば光電脈波検出方式によるもの
で、発光ダイオードの発する赤外光を指先にあ
て、血流によつて光量の変調された反射光、透過
光をホトトランジスタで検出する。そして心拍検
出部２０の出力ａは波形整形回路２２に供給さ
れ、供給された検出信号は一定パルス幅の方形波
に整形されて出力ｂに出力される。

心拍数記憶回路２４は心拍検出部２０からの検
出信号を一定時間、ここでは１分間カウントしか
つ該カウント値を記憶する回路である。波形整形
回路２２を介した検出信号はアンドゲート２６を
介してカウンタ２８に供給されており、該アンド
ゲート２６が開状態のときにカウンタ２８にて検
出信号すなわち心拍数がカウントされる。アンド
ゲート２６の他方の入力端にはフリツプフロツプ
（以下FFと称す）３０の出力Ｇが供給され、該出
力Ｇが「Ｈ」のときにアンドゲート２６は開状態
になる。なお出力Ｇは心拍検出部２０にも供給さ
れており、出力Ｇが「Ｈ」のときのみ心拍検出部
２０の検出動作を有効とする。またFF３０の出
力Ｈはカウンタ２８のリセツト端子Ｒに供給され
ている。そしてFF３０のセツト端子Ｓには後述
する動作制御回路４８内のオアゲート５４の出力
Ｄが供給され、リセツト端子Ｒにはタイマ回路５
６の出力Ｅを遅延回路３２を介して供給してい
る。さらにラツチ回路３４にはカウンタ２８のカ
ウント値が供給されており、タイマ回路５６の出
力Ｅに単にパルスが出力された時のカウント値を
記憶する。

カウント回路３６は心拍記憶回路２４のカウン
ト動作終了後から一定のカウント動作を行なう回
路である。カウンタ３８はアンドゲート４０から
供給されるクロツク信号をカウントするものであ
り、アンドゲート４０には切換ゲート４２で選択
されたクロツク信号と共にFF４４の出力Ｉが供
給されている。切換ゲート４２には分周回路４の
１Hz信号をさらに分周する分周回路４６のクロツ
ク信号φ₁（1/2Hz）とクロツク信号φ₂（1/30Hz）と
が供給され、切換制御端には出力Ｂが供給されて
いる。そして出力Ｂが「Ｈ」であればクロツク信
号φ₁「Ｌ」であればクロツク信号φ₂を選択出力す
る。

動作制御回路４８は前記心拍数記憶回路２４及
びカウント回路３６の動作を制御するための制御
信号を出力する回路である。ワンシヨツト回路５
０及び５２から発生する単パルスは共にオアゲー
ト５４に供給され、該オアゲート５４の出力Ｄに
発生する単パルスは心拍数のカウントを開始させ
るための制御信号として前述の様にFF３０のセ
ツト端子Ｓに供給される。また上記出力Ｄに発生
する単パルスはタイマ回路５６の動作をを開始さ
せ、１分経過後に出力Ｅに再び単パルスを発生さ
せる。この出力Ｅに発生する単パルスは前述の様
にカウンタ２８のカウント値をラツチ回路３４に
記憶させるため、心拍数のカウントを終了させる
ため、さらにはカウント回路３６でのカウント動
作を開始させるため、制御信号としてラツチ回路
３４のプリセツト端、遅延回路３２及びFF４４
のセツト端子Ｓに供給される。そしてワンシヨツ
ト回路５０には出力Ａが、ワンシヨツト回路５２
には出力Ｂがそれぞれ供給されている。

またオアゲート５８には出力Ａを反転して供給
しており、該オアゲート５８の出力Ｃはカウンタ
３８をリセツトするための制御信号としてカウン
タ３８のリセツト端子Ｒに供給している。このオ
アゲート５８には後述するタイマ回路６０の出力
Ｌも供給されている。

さらに比較回路６２は後述する演算回路６８か
らの出力信号とエンコーダ６４のコード信号とを
比較する回路であり、出力Ｂが「Ｈ」の場合には
エンコーダ６４からのコード信号の値により演算
回路６８からの出力信号の値が大きくなつた時に
単パルスを出力Ｋに発生し、出力Ｂが「Ｌ」の場
合には逆に小さくなつた時に単パルスを出力Ｋに
発生する。そして本実施例では、エンコーダ６４
のコード信号は出力Ｂが「Ｈ」であれば「80」、
出力Ｂが「Ｌ」であれば「50」になる様に設定さ
れている。そして出力Ｋに発生する単パルスはカ
ウント回路３６のカウント動作を停止させるため
の制御信号としてFF４４のリセツト端子Ｒに供
給されている。また出力Ｋは出力Ｂを反転して供
給されたアンドゲート６６の他方の入力端に供給
されており、出力Ｂが「Ｌ」の場合には出力Ｋに
発生する単パルスによつてタイマ回路６０を動作
させ、１分経過後に出力Ｌに単パルスを発生させ
る。

演算回路６８は心拍数記憶回路２４に記憶され
た心拍数とカウント回路３６のカウント値とを加
算、減算可能な回路であり、出力Ｂが「Ｈ」であ
れば心拍数とカウント値とを加算し、出力Ｂが、
「Ｌ」であれば心拍数からカウント値を減算する。
そして演算回路６８の演算出力（８ビツトのコー
ド信号）はテンポ設定信号として比較回路６２と
メロデイ信号発生回路７０内の分周比変換器９６
に供給されている。

メロデイ信号発生回路７０は演算回路６８の演
算出力に対応したテンポにてメロデイを発生する
ためのメロデイ信号を発生する回路である。

発振回路７２からのクロツク信号（約4.19M
Hz）はプログラマブルカウンタ７４にて所定の音
階周波数まで分周され、この音階周波数はROM
７６から読み出さされた音階データによつて設定
される。ROM７６からはアドレスカウンタ７８
のカウント値に対応した番地の音階データが読み
出され、アドレスカウンタ７８は音符長カウンタ
８０からの出力信号によつて順次歩進される。ま
た音符長カウンタ８０も第５図に示すROM７６
から読み出された音符長データによつてカウント
する長さが設定される。

そしてプログラマブルカウンタ７４から出力さ
れる音階周波数信号はアドレスカウンタ８２に供
給され、波形ROM８４に予め記憶されたアナロ
グ波形のサンプリングデータが順次読み出され
る。このサンプリングデータはＤ−Ａコンパータ
８６にてアナログ波形に復調され、発音回路１０
２にて音に変換されることになる。また音階長カ
ウンタ８０からの出力信号によつてエンベロープ
回路８８の動作が行なわれ、Ｄ−Ａコバータ８６
の出力信号に減衰作用を与え、さらに分周回路９
０からの低周波信号をプログラマブルカウンタ７
４の最下位ビツトに供給することにより、音階周
波数を変動させてビブラート効果を与えることに
より、自然音や楽器音に近い音を発生させる様に
構成している。

一方音符長カウンタ８０にはプログラマブルカ
ウンタ９２の出力信号がクロツク信号として供給
されており、該カウンタ９２に設定される分周比
によつて音符長カウンタ８０がカウントする音符
長、すなわち曲のテンポが可変されることが理解
される。プログラマブルカウンタ９２のクロツク
入力φにはアンドゲート９４を介して分周回路９
０からクロツク信号φ₃（8192Hz）が、データ入力
端には分周比変換器９６から分周比設定信号がそ
れぞれ供給されている。分周比変換器９６はテン
ポ設定信号を、該テンポ設定信号に対応したテン
ポをカウントするのに必要な分周比を設定するた
めの分周比設定信号（８ビツトのコード信号）に
変換するものであり、両設定信号の関係は次の関
係で表わされる。すなわちテンポ設定信号の値を
N1、分周比設定信号の値をN2とすれば、ほぼ N2＝8192Hz／64÷N1／60sec の関係で表わされる。ここで定数「64」は４分音
符長をカウントするために音階符長カウンタ８０
に設定される分周比である（第５図参照）。この
分周比設定信号はアンドゲート９８を介した分周
回路９０からのクロツク信号φ₁（1/4Hz）によつ
て、すなわち４秒毎にプログラマブルカウンタ９
２にプリセツトされる。上記アンドゲート９４及
び９８にはFF１００の出力Ｊが供給されており、
該FF１００が出力Ｅの信号によつてセツトされ
た時からメロデイ信号発生回路７０の動作が開始
され、出力Ｃの信号によつてリセツトされた時に
動作を停止する。

以上の様に本実施例は構成されており、以下本
実施例の作用を第４図のタイムチヤートを用いて
説明する。

時刻t₁において、鳴り止めスイツチ１８を閉じ
ると出力Ｃが「Ｌ」となるためカウンタ３８及び
FF８４のリセツトが解除される。またこれと同
時にワンシヨツト回路５０からの単パルスが出力
Ｄに発生し、FF３０がセツトされ出力Ｇが「Ｈ」
に、出力Ｈが「Ｌ」に反転されると共にタイマ回
路５６の動作が開始される。よつて心拍検出部２
０の検出動作が開始され、カウンタ２８にて波形
整形回路２２を介した検出信号のカウントが行な
われる。

そして時刻t₁から１分経過後の時刻t₂になると
出力Ｅにタイマ回路５６からの単パルスが発生す
るためラツチ回路３４にカウンタ２８のカウント
値、すなわち１分間の心拍数が記憶され、遅延回
路３２を介してFF３０がリセツトされ出力Ｇが
「Ｌ」に、出力Ｈが「Ｈ」に反転される。よつて
心拍検出部２０の検出動作が停止されると共にカ
ウンタ２８がリセツトされる。また時刻t₂におい
ては、出力Ｅに発生する単パルスによつてFF４
４をセツトしてカウント回路３６の動作を開始さ
せると共にFF１００をセツトしてメロデイ信号
発生回路７０の動作を開始させる。すなわちカウ
ント回路３６においては出力Ｉが「Ｈ」に反転し
てカウンタ３８のカウント動作が可能となり、こ
の時出力Ｂは「Ｌ」であるためクロツク信号φ₂
のカウントが行なわれる。従つてカウンタ３８の
カウント値は30秒間に１の割合で加算されること
になる。一方メロデイ信号発生回路７０において
は、時刻t₂ではカウンタ３８のカウント値が
「０」であるのでラツチ回路３４に記憶された心
拍数（例えば「70」）がそのままテンポ設定信号
として分周比変換器９６に供給される。従つてプ
ログラマブルカウンタ９２には「110」の分周比
がプリセツトされ、これによつて音符長カウンタ
８０は約74.47Hzのクロツク信号にて音符長をカ
ウントすることになる。この結果メロデイのテン
ポは１分間に４分音符が70個の速さになる。

ところで演算回路６８は、出力Ｂが「Ｌ」であ
るためラツチ回路３４の心拍数からカウンタ３８
のカウント値を減算する様に作用し、このためテ
ンポ設定信号及び分周比設定信号は30秒毎に小さ
くなつていくことが理解される。さらにプログラ
マブルカウンタ９２は４秒毎にプリセツト動作を
行なうため、分周比設定信号が小さくなれば出力
信号の発生周期が長くなり、これによつてメロデ
イのテンポは徐々に遅くなつて行く。例えば時刻
t₂より５分経過した後ではカウンタ３８のカウン
ト値は「10」となつており、テンポ設定信号は
「60」，分周比設定信号「128」となるためプログ
ラマブルカウンタ９２の出力信号は64Hzとなり、
この結果メロデイのテンポは１分間に４分音符が
60個の速さになる。

そして時刻t₃において、テンポ設定信号がエン
コーダ６４からの信号、ここでは出力Ｂが「Ｌ」
であるため「50」より小さくなると、出力Ｋに単
パルスが発生してFF４４がリセツトされ、出力
Ｉが「Ｌ」に反転されるためカウンタ３８のカウ
ント動作が停止される。と同時にアンドゲート６
６が開状態であるためタイマ回路６０の動作が開
始されタイマ回路６０の動作が行なわれている期
間は同じテンポでメロデイが発生される。そして
時刻t₃から１分経過した時刻t₄になると、出力Ｌ
に発生するタイマ回路６０からの単パルスが出力
Ｃに発生し、FF１００がリセツトされてメロデ
イ信号発生回路７０の動作が停止されるためメロ
デイの発生も停止される。また同時にカウンタ３
８のカウント値もクリアされる。

一方時刻t₅において設定時刻が到来すると、目
安機構１４からのアラーム開始信号によつて出力
Ｂが「Ｈ」となり、出力Ｄにワンシヨツト回路５
２からの単パルスが発生する。従つて時刻t₁〜時
刻t₂での動作と同様に、１分間の心拍数がカウン
トされ、ラツチ回路３４に記憶される。そして時
刻t₆において、出力Ｅに発生した単パルスによつ
て時刻T₂の時と同様にカウント回路３６及びメ
ロデイ信号発生回路７０の動作が開始される。ラ
ツチ回路３４に記憶された心拍数が、例えば
「50」であるとすれば、時刻t₆においては分周比
設定信号が「154」となるため、音符長カウンタ
８０は約53.19Hzのクロツク信号にて音符長をカ
ウントすることになる。この結果メロデイのテン
ポは１分間に４分音符が50個の速さになる。

またこの時出力Ｂは「Ｈ」であるためカウンタ
３８にはクロツク信号φ₁が供給され、演算回路
６８は、ラツチ回路３４に記憶された心拍数とカ
ウンタ３８のカウント値を加算するように作用す
る。従つてカウンタ３８のカウント値は２秒間に
１の割合で加算されるため、テンポ設定信号及び
分周比設定信号は２秒毎に大きくなつて行くこと
が理解される。そしてプログラマブルカウンタ９
２は４秒毎にプリセツト動作を行なうため、分周
比設定信号が大きくなれば出力信号の発生周期が
短くなり、これによつてメロデイのテンポは徐々
に早くなつて行く。例えば時刻t₆より30秒経過し
た後ではカウンタ３８のカウント値は「15」とな
つており、テンポ設定信号は「65」、分周比設定
信号は「118」となるためプログラマブルカウン
タ９２の出力信号は約69.42Hzとなり、この結果
メロデイのテンポは１分間に４分音符が65個の速
さになる。

そして時刻t₇において、テンポ設定信号がエン
コーダ６４からの信号、ここでは出力Ｂが「Ｈ」
であるため「80」より大きくなると、出力Ｋに単
パルスが発生してFF４４がリセツトされ、出力
Ｉが「Ｌ」に反転されるためカウンタ３８のカウ
ント動作が停止される。よつて以後テンポ設定信
号は変化しないため、メロデイのテンポも一定の
まま保持される。そして時刻t₈において鳴り止め
スイツチ１８を開くと出力Ｃが「Ｈ」となり、
FF１００がリセツトされてメロデイ信号発生回
路７０の動作が停止されるためメロデイの発生も
停止される。また同時にカウンタ３８もリセツト
される。

この様に本実施例によれば、本発明に係る心拍
対応メロデイ発生装置をアラーム機能付時計に組
合せ、アラームをセツトした後には心拍のテンポ
に同期したメロデイを発生した後30秒毎にメロデ
イのテンポを遅くすることにより、使用者の心拍
を徐々に少なくして精神状態を弛緩させる様に作
用するため、使用者に心地良い眠気を誘うことが
できる。また設定時刻が到来した時には心拍のテ
ンポに同期したメロデイを発生した後４秒毎にメ
ロデイのテンポを早くすることにより、使用者の
心拍を徐々に多くして精神状態を通常の状態にさ
せるように作用するため快適な目覚めを誘うこと
ができる。

なお本発明に係る心拍対応メロデイ発生装置で
は、鳴り止めスイツチ１８の代わりに外部スイツ
チを設けて独立に動作させることが可能であり、
さらに切換スイツチを設けて該スイツチの切換信
号にて発生周期を長くするか短かくするかを切換
えることも可能である。

（発明の効果） 以上の説明の様に本発明によれば、心拍のテン
ポに同期したメロデイを発生させ、さらに該メロ
デイのテンポを時間経過に伴つて変化させること
により、精神状態を徐々に弛緩させたり、緊張さ
せたり、あるいは通常状態に近づけることがで
き、使用者の精神状態を無理なくコントロールす
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る心拍対応メロデイ発生装
置を適用したアラーム機能付時計を示すブロツク
回路図。第２図、第４図は第１図の動作を示すタ
イムチヤート。第３図はメロデイ信号発生回路を
詳細に示したブロツク回路図。第５図は音符長カ
ウンタに設定される音符長データを示した図。 １４……目安機構、１６……アンドゲート、１
８……鳴り止めスイツチ、２０……心拍検出部、
２４……心拍数記憶回路、３６……カウント回
路、６８……演算回路、７０……メロデイ信号発
生回路、１０２……発音回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 心拍を検出してその検出信号を出力する心拍
   検出部と、該検出信号を心拍信号として音に変換
   する発音回路と、 を有する心拍対応メロデイ発生装置において、
   少くとも２種の外部信号を入力し、第１の外部信
   号の入力または第１の外部信号が入力されている
   ときには第２の外部信号の入力に応答して動作開
   始信号を出力し、第２の外部信号に応答して予め
   設定された所定時間あたりの心拍数の上限または
   下限の設定値を可変させるとともに前記心拍信号
   の所定時間あたりの心拍数が該上限または下限の
   設定値より大きくまたは小さくなつたときには動
   作終了信号を出力する動作制御回路と、前記動作
   開始信号を受けてから一定時間前記検出信号をカ
   ウントして初期心拍数として記憶する心拍数記憶
   回路と、前記心拍数記憶回路のカウント動作終了
   後から前記動作終了信号発生時まで基準信号をカ
   ウントするカウント回路と、前記初期心拍数と前
   記カウント回路のカウント値とを前記第２の外部
   信号に応答して一定時間毎に加算または減算する
   演算回路と、該演算回路の演算した所定時間あた
   りの心拍数に対応したテンポのメロデイを心拍信
   号として前記発音回路に出力するメロデイ信号発
   生回路と、 を設けたことを特徴とする心拍対応メロデイ発
   生装置。