JPH09113309A

JPH09113309A - 計測装置

Info

Publication number: JPH09113309A
Application number: JP7270397A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Nakamura; 千秋中村; Motomu Hayakawa; 求早川
Original assignee: Seiko Epson Corp; Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Epson Corp; Seiko Instruments Inc
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-05-02
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: JP3420409B2

Abstract

(57)【要約】【課題】脈拍数やピッチなどがウインドから外れるほ
ど大きく変化した場合でも、正常値か異常値かを応答よ
く見極めできる計測装置を提供すること。【解決手段】腕装着型脈波計測装置では、脈波検出用
センサユニットの検出信号から求めた脈拍数のうち前回
正常値とされた計測値に基づいて今回の計測値が正常値
か異常値かを判定するためのウインドＷを設定する。こ
のウインドＷに今回計測した脈拍数が入っている否かに
よって、今回の脈拍数が正常値か異常値かをウインド判
定するが、この判定結果において、ウインドＷの外にあ
るから異常値と判定された場合でも、計測値Ｍ８のよう
に、３回目の異常値については正常値であるとウインド
判定結果を補正して、表示などといった処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサが検出した
脈波信号や体動信号に基づいて脈拍数やピッチなどを求
める計測装置に関するものである。更に詳しくは、計測
した脈拍数やピッチが正常値か異常値かの判定技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】脈波や体動などをセンサで計測し、この
計測データに基づいて脈拍数やピッチなどを求めると、
計測中に生じた異常によって、センサの検出結果に異常
値が現れることがある。かかる異常値も含めて体調など
を判断したときには、判断を誤ってしまう。そこで、従
来の計測装置では、計測した複数点の脈拍数などを昇順
または降順に並べ、そのうち、大きい値および小さい値
を１つあるいは２つすて、残った値の平均値を液晶表示
装置などを表示している。ここで、新たに脈拍数が所定
の数だけ計測されると、これらの値についても同じ処理
を行うようになっている。かかる平均値は、いわゆる移
動平均値であり、表示された結果には、ノイズなどに起
因する異常値が入りにくいという利点がある。

【０００３】しかしながら、移動平均を用いる方法で
は、脈拍数の計測のように比較的長い時間をかけて１つ
の値を計測する場合には、複数のデータ、しかも実際に
平均値の演算に用いないデータまでも計測する必要があ
るので、表示の応答性が低いとともに、異常値を確実に
除去できないという問題点がある。

【０００４】そこで、前回の計測値、あるいは直前に計
測された数回分の計測値の平均値を基準値とする一方、
この基準値に対して一定の係数を乗じて上限値および下
限値を設定し、この下限値から上限値までの範囲内（ウ
インド内）に今回の計測結果が入っているか否かによっ
て、計測値が正常が異常かを判定する方法が用いられる
ことがある。この方法では、今回の計測値がウインド内
に入っているときだけ計測値を表示するので、表示の応
答性が向上するとともに、異常値が表示されることを防
止できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようなウインド判定に基づく表示方法は、安静時などと
いった体動の変化がほとんどない場合には、正常値と異
常値とを正確に判別できるが、運動開始時には、脈拍数
の変化が大きいため、この変化にウインドの補正が追従
できないという問題点がある。たとえば、図１０におい
て、横軸を経過時間とし、縦軸を脈拍数として、運動開
始前後における脈拍数の時間的推移を折れ線Ｐで示す
と、運動開始以前（時刻ｔ１以前）には、脈拍数の変化
にウインドの補正が追従するが、運動開始直後（時刻ｔ
１の直後）には、脈拍数の増加が著しいため、この変化
にウインドの補正が追従できない。従って、このときの
計測値は、正常値であってもウインド外にある以上、異
常値として除去されてしまうので、かかる値は、いつま
で経っても表示されないだけでなく、ウインドのレベル
もいつまで経っても補正されないことになる。このよう
な問題点は、脈拍数と同様な変化をみせる走行ピッチを
計測する装置でも同様である。

【０００６】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
脈拍数やピッチなどがウインドから外れるほど大きく変
化した場合でも、正常値か異常値かを応答よく見極めで
きる計測装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る計測装置では、センサ手段の検出信号
から求めた計測値のうち前回正常値とされた計測値また
は該計測値を含む複数の計測値に基づいて今回の計測値
が正常値か異常値かを判定するためのウインドを設定す
るウインド設定手段と、該ウインド設定手段が設定した
ウインド内に今回の計測値が入っているか否かを確認
し、今回の計測値が前記ウインド内にあるときには該計
測値は正常値であると判定し、前記ウインドから外れて
いるときには該計測値は異常値であると判定するウイン
ド判定手段と、該ウインド判定手段の判定結果において
今回の計測値が前記ウインド外にあっても、今回の計測
まで異常値がウインドの上限を越えたままあるいはウイ
ンドの下限を下回ったまま所定の回数続いた場合には、
今回の計測値は正常値であると前記ウインド判定手段の
判定結果を補正する判定結果補正手段と、前記ウインド
判定手段の判定または前記判定結果補正手段による補正
によって正常値とされた今回の計測値を表示部に表示す
るための表示制御手段とを有することを特徴とする。

【０００８】本発明では、今回の計測値が前記ウインド
判定手段によって異常値であると判定され、かつ、該判
定結果が前記判定結果補正手段によって補正されなかっ
たときには、前記表示制御手段は、今回の計測値が異常
値であった旨を前記表示部に表示するように構成されて
いることが好ましい。

【０００９】本発明に係る計測装置では、さらに、前記
計測値のうち正常値を記憶しておく記憶手段を有し、前
記表示制御手段は、外部操作に基づいて、前記記憶手段
に記憶されている正常な計測値を前記表示部に表示する
ように構成されていることが好ましい。

【００１０】本発明において、前記記憶手段は、前記計
測値のうち異常値もその旨の判定結果とともに記憶する
ように構成され、前記表示制御手段は、外部操作に基づ
いて、前記記憶手段に記憶されている正常値および異常
値を前記表示部に表示するように構成されていることが
好ましい。

【００１１】本発明において、前記センサ手段は、たと
えば、脈波を検出するための脈波検出用センサであり、
この場合には、該センサの検出信号に基づいて求められ
る計測値を脈拍数とすることができる。

【００１２】本発明において、前記センサ手段は、たと
えば、体動を検出するための体動検出用センサであり、
この場合には、該センサの検出信号に基づいて求められ
る計測値をピッチとすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図面に基づいて、本発明の一実施
例を説明する。

【００１４】（全体構成）図１は、本例の携帯用脈波計
測装置の構成を示す説明図である。

【００１５】図１において、本例の携帯用脈波計測装置
１（脈拍計／周期・周波数計測装置）は、腕時計構造を
有する装置本体１０と、この装置本体１０に接続される
ケーブル２０と、このケーブル２０の先端側に設けられ
た脈波検出用センサユニット３０とから大略構成されて
いる。ケーブル２０の先端側にはコネクタピース８０が
構成されており、このコネクタピース８０は、装置本体
１０の６時の側に構成されているコネクタ部７０に対し
て着脱自在である。装置本体１０には、腕時計における
１２時方向から腕に巻きついてその６時方向で固定され
るリストバンド１２が設けられ、このリストバンド１２
によって、装置本体１０は、腕に着脱自在である。脈波
検出用センサユニット３０は、センサ固定用バンド４０
によって遮光されながら人差し指の根元から指関節まで
の間に装着されている。このように、脈波検出用センサ
ユニット３０を指の根元に装着すると、ケーブル２０が
短くて済むので、ケーブル２０は、ランニング中に邪魔
にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測
すると、寒いときには、指先の温度が著しく低下するの
に対し、指の根元の温度は比較的低下しない。従って、
指の根元に脈波検出用センサユニット３０を装着すれ
ば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈拍数
（状態値）などを正確に計測できる。

【００１６】（装置本体の構成）図２は、本例の携帯用
脈波計測装置の装置本体を、リストバンドやケーブルな
どを外した状態で示す平面図、図３は、携帯用脈波計測
装置を３時の方向からみた側面図である。

【００１７】図２において、装置本体１０は、樹脂製の
時計ケース１１（本体ケース）を備えており、この時計
ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、走
行時や歩行時のピッチ、及び脈拍数などの脈波情報など
を表示するＥＬバックライト付きの液晶表示装置１３
（表示装置）が構成されている。液晶表示装置１３に
は、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領
域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域
１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１
３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構
成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報
をグラフィック表示可能である。

【００１８】時計ケース１１の内部には、脈波検出用セ
ンサユニット３０が計測した脈波信号（状態信号）に基
づいて脈拍数の変化などを求めるとともに、それを液晶
表示装置１３で表示するために、各種の制御やデータ処
理を行う制御部５が構成されている。制御部５には、計
時回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイ
ム、スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可
能である。

【００１９】また、装置本体１０には、加速度センサ９
１を利用して体の動きを体動信号として検出する体動セ
ンサ装置９０も内蔵されており、制御部５は、体動セン
サ装置９０の検出した体動信号に基づいてピッチを求
め、それを液晶表示装置１３に表示することも可能であ
る。

【００２０】さらに、本例の腕装着型脈波計測装置１で
は、後述するとおり、今回の計測結果を含む計測値（脈
拍数およびピッチ）から平均値を求め、その値を液晶表
示装置１３に表示するとともに、今回の計測結果を含む
計測値について最大値を求め、その値も液晶表示装置１
３に表示するようになっている。但し、これらの最大値
および平均値は、計測値のうち正常値のみを用いて求め
られるようになっている。また、計測された結果のう
ち、正常値は記憶されるようになっており、外部操作に
基づいて、計測値を液晶表示装置に表示し、再現できる
ようになっている。

【００２１】時計ケース１１の外周部には、時刻合わ
せ、表示モードの切り換えなどの外部操作を行うための
ボタンスイッチ１１１〜１１５が構成されている。ま
た、時計ケースの表面には、大きめのボタンスイッチ１
１６、１１７が構成されている。

【００２２】携帯用脈波計測装置１には、時計ケース１
１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９を搭載し
てあり、ケーブル２０は、電池５９から脈波検出用セン
サユニット３０に電力を供給するとともに、脈波検出用
センサユニット３０の検出結果を時計ケース１１の制御
部５に入力している。

【００２３】携帯用脈波計測装置１では、その機能を増
やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要があ
るが、装置本体１０には、腕に装着されるという制約が
あるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２
時の方向に向けては拡大できない。そこで、装置本体１
０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及
び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計
ケース１１を用いてある。但し、リストバンド１２は、
３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リスト
バンド１２からみると、腕時計における９時の方向に大
きな張出部分１０１を有するが、かかる大きな張出部分
は３時の方向にはない。従って、横長の時計ケース１１
を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、ま
た、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけることが
ない。

【００２４】時計ケース１１の内部において、電池５９
に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５
８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較
して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向
に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリスト
バンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安
定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５
８とを面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型
化できるとともに、図３に示すように、裏面部１１９に
電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池
５９を簡単に交換できる。

【００２５】（装置本体の腕への装着構造）図３におい
て、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド
１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するた
めの連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の
６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ
方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置
を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部
１０６が形成されている。

【００２６】装置本体１０の６時の方向において、裏面
部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１
１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５°
の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわ
ち、リストバンド１２によって装置本体１０を右の手首
Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように
装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首
Ｌの上面部Ｌ１に密着する一方、回転止め部１０８は、
橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。この状態で、装置
本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じ
にある一方、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲
部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに
当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と
裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的
な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは
矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌ
の周りを不必要にずれない。また、裏面部１１９及び回
転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本
体１０の回転を規制するだけであるため、腕が細くて
も、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接
するので、回転止め効果が確実に得られる一方、腕が太
くても窮屈な感じがない。

【００２７】（脈波検出用センサユニットの構成）図４
は、本例の脈波検出用センサユニットの断面図である。

【００２８】図４において、脈波検出用センサユニット
３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏
蓋３０２が被されることによって、内側に部品収納空間
３００が構成されている。部品収納空間３００の内部に
は、回路基板３５が配置されている。回路基板３５に
は、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電
子部品が実装されている。脈波検出用センサユニット３
０には、ブッシュ３９３によってケーブル２０の端部が
固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５の
パターン上にはんだ付けされている。ここで、脈波検出
用センサユニット３０は、ケーブル２０が指の根元側か
ら装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り
付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジス
タ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることにな
り、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォ
トトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このよ
うに配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届き
にくいという効果がある。

【００２９】脈波検出用センサユニット３０では、セン
サ枠３６の上面部分にガラス板からなる透光板３４によ
って光透過窓が形成され、この透光板３４に対して、Ｌ
ＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光
面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このた
め、透光板３４の外側表面３４１に指表面を密着させる
と、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発するとと
もに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した
光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。
ここで、透光板３４の外側表面３４１は、指表面との密
着性を高める目的に、周囲部分３６１から突出している
構造になっている。

【００３０】本例では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ
系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用
いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピ
ークを有し、その発光波長領域は、３５０ｎｍから６０
０ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥ
Ｄ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３
２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）の
フォトトランジスタを用いてあり、その素子自身の受光
波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍ
までの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域があ
る。

【００３１】このように構成した脈波検出用センサユニ
ット３０を、センサ固定用バンド４０によって指の根元
に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を
照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビ
ンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指
（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３
２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液
の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、
反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が
強くなるので、反射光強度の変化を脈波信号として光学
的に検出すれば、の検出結果から脈拍数などを計測でき
る。

【００３２】本例では、発光波長領域が３５０ｎｍから
６００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ３１と、受光波長領
域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲のフォトトラ
ンジスタ３２とを用いてあり、その重なり領域である約
３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわ
ち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基
づいて生体情報を表示する。かかる脈波検出用センサユ
ニット３０を用いれば、外光が指の露出部分にあたって
も、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下
の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受
光部）にまで到達しない。その理由は、外光に含まれる
波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾
向にあるため、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われ
ていない指の部分に照射されても、指を通ってフォトト
ランジスタ３２まで届かないからである。これに対し、
８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤと、シリコ
ン系のフォトトランジスタとを用いると、その受光波長
範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲に及
ぶ。この場合には、指を導光体として受光部にまで容易
に届いてしまうような１μｍの波長の光による検出結果
に基づいて脈波を検出することになるので、外光の変動
に起因する誤検出が起こりやすい。

【００３３】また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を
利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく
脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。その理由として、血液中の
ヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまで
の光に対する吸光係数が、従来の検出光である波長が８
８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００
倍以上大きいため、血量変化に感度よく変化するので、
血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高いから
と考えられる。

【００３４】（制御部の構成）図５には、各センサおよ
び制御部５の構成を示してあり、脈波検出用センサユニ
ット３０では、ＬＥＤ３１から発した光が生体内に照射
されて、反射光には血管の容積変化に応じた変調がかか
り、この光変化をフォトトランジスタ３２により電流変
化に変換した後、コレクタ抵抗によって電圧出力（脈波
信号）を得るようになっている。脈波検出用センサユニ
ット３０の後段には、交流増幅器、ローパスフィルタ、
矩形波に変換するためのシュミットトリガーコンパレー
タからなる脈波信号増幅回路５１１が構成され、この増
幅回路の後段には、脈波周期計測カウンタ５１２が構成
されている。脈波周期計測カウンタ５１２は、基準クロ
ック５５０を時間標準として脈波信号増幅回路５１１か
らの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントして、その
カウンタ値ＫをＣＰＵ５５に出力するようになってい
る。

【００３５】また、本例では、体動センサ装置９０も設
けられており、この体動センサ装置９０には、体動セン
サとなる加速度センサ９１、放電抵抗、およびＦＥＴよ
りなるプリアンプより構成されている。体動センサ装置
９０の後段には、交流増幅器、ローパスフィルタ、矩形
波に変換するためのシュミットトリガーコンパレータか
らなる体動信号増幅回路５２１が構成され、この増幅回
路の後段には、体動周期計測カウンタ５２２が構成され
ている。体動周期計測カウンタ５２２も、基準クロック
５５０を時間標準として体動信号増幅回路５２１からの
出力矩形波のエッジ間の時間をカウントして、そのカウ
ンタ値ＴをＣＰＵ５５に出力するようになっている。

【００３６】ＣＰＵ５５は、やはり基準クロック５５０
を基本クロックとして動作しており、ＲＡＭ５０２を演
算記憶用に用いながら、ＲＯＭ５０１に格納されている
プログラムに基づいて演算処理を行い、演算結果（脈拍
数）を液晶表示装置１３に表示させるようになってい
る。

【００３７】（脈波データ処理部のウインド判定）ＣＰ
Ｕ５５の脈波データ処理部の機能については、図６にブ
ロック図で示してあり、脈波検出用センサユニット３０
の今回の検出結果から脈拍数を演算する脈拍数演算部５
５１と、脈拍数演算部５５１で求めた脈拍数のうち正常
値と判定された前回の計測値を基準値とするとともに、
この基準値に対する上限幅および下限幅で規定される脈
拍数に対するウインドを設定するウインド設定部５５４
と、このウインド内に今回計測した脈拍数が入っている
か否かを判定するウインド判定部５５２（ウインド判定
手段）と、ウインド判定部５５２の判定結果において、
今回の計測値がウインド内にあるときには、この計測値
を正常値として液晶表示装置１３にリアルタイムで表示
するための表示制御部５００（表示制御手段）とが構成
されている。

【００３８】また、ＣＰＵ５５には、ウインド判定部５
５２の判定結果において、今回の計測値がウインド外に
あっても今回の計測まで異常値が３回続いた場合には、
今回の計測値は正常値であるとウインド判定部５５２の
判定結果を補正する判定結果補正手部５５３が構成され
ている。すなわち、前回の正常値に基づいて設定したウ
インドからみると、今回の計測値がウインド外にあった
としても、ノイズの影響によって異常値が３回も続くの
は不自然であり、たとえば安静状態から運動を開始した
ため、脈拍数が実際に大きく変化したのでウインドから
外れているだけで、今回の計測値は、むしろ正常値であ
る確率の方が高いからである。

【００３９】従って、表示制御部５００は、ウインド判
定部５５２の判定結果において、今回の計測値がウイン
ド内にあるときだけでなく、判定結果補正部５５３での
再判定結果において今回の計測値がウインド外にあって
も今回の計測まで異常値が３回続いているから、今回の
計測値は正常値であるとウインド判定部５５２の判定結
果が補正された場合にも、この計測値を液晶表示装置１
３にリアルタイムで表示するようになっている。

【００４０】但し、表示制御部５００は、ウインド判定
部５５２の判定結果において今回の計測値がウインド外
にあるので今回の計測値は異常値であると判定し、か
つ、判定結果補正部５５３での再判定結果において今回
まで異常値が１回または２回しか続いていない場合に
は、今回の計測値は異常値であるとして、その旨の表示
としてのバー表示「−−」を行うようになっている。

【００４１】また、判定結果補正手部５５３がウインド
判定部５５２の判定結果を補正するのは、３回の計測値
のいずれもがウインドの上限値を越えた場合、または３
回の計測値のいずれもがウインドの下限値を下回った場
合だけである。すなわち、異常値が３回続いた場合で
も、ウインドの上限値を越えた異常値と、ウインドの下
限値を下回った異常値とが交互に出現しても、判定結果
補正手部５５３は、ウインド判定部５５２の判定結果を
補正しないように構成されている。それ故、この場合
も、表示制御部５００は、今回の計測値は異常値である
として、その旨のバー表示「−−」を行うようになって
いる。このような場合までウインド判定部５５２の判定
結果を補正すると、計測精度が大きく犠牲になるからで
ある。

【００４２】ここで、ウインド判定部５６２または判定
結果補正部５６３において、正常値と判定された脈拍数
の計測値は、ＲＡＭ５０２に記憶されるようになってお
り、外部操作によってその旨の指示があったときには、
表示制御部５００は、これらの計測値を液晶表示装置１
３において再現できるようになっている。

【００４３】さらに、脈波データ処理部には、ＲＡＭ５
０２に記憶されている今回計測された正常値、およびそ
れ以前に計測された正常値から平均値を求め、それをＲ
ＡＭ５０２に記憶させる平均値演算部５５５と、ＲＡＭ
５０２に記憶されている今回計測された正常値、および
それ以前に計測された正常値についての最大値を求め、
それをＲＡＭ５０２に記憶させる最大・最小値演算部５
５６とが構成されている。ここで、脈拍数の場合には、
通常、最大値に関心があるので、最大・最小値演算部５
５６は、脈拍数の最大値だけを求めるようになってい
る。また、表示制御部５００は、平均値演算部５５５お
よび最大・最小値演算部５５６が求めた平均値および最
大値をリアルタイムで液晶表示装置１３に表示可能であ
るとともに、外部操作に基づいて、ＲＡＭ５０２に記憶
されている平均値および最大値を液晶表示装置１３の後
で表示することも可能である。

【００４４】（体動データ処理部のウインド判定）図７
にブロック図で示すように、制御部５に構成されている
体動データ処理部には、体動検出用センサ装置９０の今
回の検出結果からピッチを演算するピッチ演算部５６１
と、ピッチ演算部５６１で求めたピッチのうち正常値と
判定された前回の計測値を基準値とするとともに、この
基準値に対する上限幅および下限幅で規定されるピッチ
に対するウインドを設定するウインド設定部５６４と、
このウインド内に今回計測したピッチが入っているか否
かを判定するウインド判定部５６２（ウインド判定手
段）とが構成されている。ここで、表示制御部５００
は、ウインド判定部５６２の判定結果において、今回の
計測値がウインド内にあるときには、この計測値を正常
値として液晶表示装置１３にリアルタイムで表示するよ
うに構成されている。

【００４５】また、ＣＰＵ５５には、ウインド判定部５
６２の判定結果において、今回の計測値がウインド外に
あっても今回の計測まで異常値が３回続いた場合には、
今回の計測値は正常値であるとウインド判定部５６２の
判定結果を補正する判定結果補正手部５６３が構成され
ている。すなわち、前回の正常値に基づいて設定したウ
インドからみると、今回の計測値がウインド外にあった
としても、ノイズの影響によって異常値が３回も続くの
は不自然であり、たとえばマラソン中にピッチを実際に
大きく変化させたのでウインドから外れているだけで、
今回の計測値は、むしろ正常値である確率の方が高いか
らである。

【００４６】従って、表示制御部５００は、ウインド判
定部５６２の判定結果において、今回の計測値がウイン
ド内にあるときだけでなく、判定結果補正部５６３での
再判定結果において今回の計測値がウインド外にあって
も今回の計測まで異常値が３回続いているから、今回の
計測値は正常値であるとウインド判定部５６２の判定結
果が補正された場合にも、この計測値を液晶表示装置１
３にリアルタイムで表示するようになっている。

【００４７】但し、表示制御部５００は、ウインド判定
部５６２の判定結果において、今回の計測値がウインド
外にあるので今回の計測値は異常値であると判定され、
かつ、判定結果補正部５６３での再判定結果において今
回まで異常値が１回または２回しか続いていない場合に
は、今回の計測値は異常値であるとして、その旨の表示
としてのバー表示「−−」を行うように構成されてい
る。

【００４８】また、判定結果補正手部５６３がウインド
判定部５６２の判定結果を補正するのは、３回の計測値
のいずれもがウインドの上限値を越えた場合、または３
回の計測値のいずれもがウインドの下限値を下回った場
合だけである。すなわち、異常値が３回続いた場合で
も、ウインドの上限値を越えた異常値と、ウインドの下
限値を下回った異常値とが交互に出現しても、判定結果
補正手部５６３は、ウインド判定部５６２の判定結果を
補正しないように構成されている。それ故、この場合
も、表示制御部５００は、今回の計測値は異常値である
として、その旨のバー表示「−−」を行うようになって
いる。このような場合までウインド判定部５６２の判定
結果を補正すると、計測精度が大きく犠牲になるからで
ある。

【００４９】さらに、体動データ処理部には、ＲＡＭ５
０２に記憶されている今回計測された正常値、およびそ
れ以前に計測された正常値から平均値を求め、それをＲ
ＡＭ５０２に記憶させる平均値演算部５６５と、ＲＡＭ
５０２に記憶されている今回計測された正常値、および
それ以前に計測された正常値についての最大値を求め、
それをＲＡＭ５０２に記憶させる最大・最小値演算部５
６６とが構成されている。ここで、脈拍数の場合と違っ
て、ピッチの場合には、最大値および最小値の双方に関
心があるので、最大・最小値演算部５６６は、ピッチの
最大値および最小値の双方を求めるようになっている。
また、表示制御部５００は、平均値演算部５６５および
最大・最小値演算部５６６が求めた平均値および最大値
をリアルタイムで液晶表示装置１３に表示可能であると
ともに、外部操作に基づいて、ＲＡＭ５０２に記憶され
ている平均値および最大値を液晶表示装置委１３に後で
表示することも可能である。

【００５０】（ウインド判定および補正の処理）ＲＯＭ
５０１には、脈拍数演算部５５１、ピッチ演算部５６
１、ウインド設定部５５４、５６４、ウインド判定部５
５２、５６２、および判定結果補正部５５３、５６３に
対応するプログラムが格納されており、その制御フロー
を以下に説明する。但し、脈波検出用センサユニット３
０の検出信号から脈拍数を求め、それにウインド判定す
る等の処理と、体動検出用センサ装置９０の検出信号か
らピッチを求め、それにウインド判定する等の処理と
は、基本的には同じ処理である。従って、脈波数に対す
る処理についてのみ、その制御フローを図８に示すとと
もに、以下に説明し、ピッチに対する処理については、
図示および説明を省略する。

【００５１】まず、ステップＳＴ１で、検出された脈波
信号から脈波周期計測カウンタ５１２がカウンタ値Ｋを
求め、処理が開始される。

【００５２】ステップＳＴ２で、まず、脈波周期計測カ
ウンタ５１２が求めたカウンタ値Ｋから今回の脈拍数Ｍ
cuを求める。かかる処理は、脈拍数演算部５５１として
の処理に相当する。

【００５３】次に、ステップＳＴ３で、今回の脈拍数Ｍ
cuと、前回の脈拍数Ｍbeに２０拍／分を加算した値とを
比較する。かかる処理は、ウインド判定部５５２として
の処理に相当する。本例では、前回正常値とされた計測
値（脈拍数）に対して±２０拍／分の範囲をウインドと
するので、その上限を設定するためである。この処理
は、ウインド設定部５５４としての処理に相当する。

【００５４】その結果、今回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍
数Ｍbeに２０拍／分を加算した値よりも小さい場合に
は、今回の脈拍数Ｍcuは、正常値である可能が高いとし
て、ステップＳＴ４で、今回の脈拍数Ｍcuと、前回の脈
拍数Ｍbeから２０拍／分を減算した値とを比較する。本
例では、前回正常値とされた計測値（脈拍数）に対して
±２０拍／分の範囲をウインドとするので、その下限を
設定するためである。

【００５５】その結果、今回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍
数Ｍbeから２０拍／分を減算した値よりも大きい場合に
は、ウインド判定において、今回の脈拍数Ｍcuは、ウイ
ンド内に入っていると判定できる。すなわち、ウインド
判定の結果、今回の脈拍数Ｍcuは、正常値であると判定
する。

【００５６】従って、今回の脈拍数Ｍcuについては、正
常値として、ステップＳＴ５からステップＳＴ９までの
処理を行う。すなわち、ステップＳＴ５では、前回の脈
拍数Ｍbeに今回の脈拍数Ｍcuを代入し、次に、ステップ
ＳＴ６では、上限異常カウンタＹmax を０とおくととも
に、下限異常カウンタＹmin を０とおく。次に、ステッ
プＳＴ７では、今回の脈拍数Ｍcuを表示するとともに、
ＲＡＭ５０２に記憶する。この処理のうち、表示処理
は、表示制御部５００としての処理に相当する。しかる
後に、ステップＳＴ８では、今回の脈拍数Ｍcuを含め
て、これまで正常値と判定された全脈拍数の計測値から
全平均Ｍave を求めるとともに、ＲＡＭ５０２に記憶す
る。これらの処理は、平均値演算部５５５としての処理
に相当する。また、ステップＳＴ９では、今回の脈拍数
Ｍcuを含めて、これまで正常値と判定された全脈拍数の
計測値から最大値Ｍmax を求めるとともに、ＲＡＭ５０
２に記憶する。これらの処理は、最大・最小値演算部５
５６としての処理に相当する。そして、ステップＳＴ１
０で、１回の計測値に対する処理を終了する。

【００５７】これに対して、ステップＳＴ３で、今回の
脈拍数Ｍcuと、前回の脈拍数Ｍbeに２０拍／分を加算し
た値とを比較した結果、今回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍
数Ｍbeに２０拍／分を加算した値よりも大きい場合に
は、ステップＳＴ１１で、上限異常カウンタＹmax が２
であるか否かを判定する。その結果、上限異常カウンタ
Ｙmax が２でない場合には、ステップＳＴ１２で、上限
異常カウンタＹmax の値を１だけ繰り上げるとともに、
下限異常カウンタＹmin を０とおく。しかる後に、ステ
ップＳＴ１３で、バー表示「−−」によるエラー表示を
行い、今回の計測値に対する処理を終了する。従って、
ステップＳＴ６で行われる上限異常カウンタＹmax およ
び下限異常カウンタＹmin の初期化、ステップＳＴ７で
行われる今回の脈拍数Ｍcuの表示・データ記憶、ステッ
プＳＴ８で行われる全平均Ｍave の演算・データ記憶、
およびステップＳＴ９で行われる最大値Ｍmax の演算・
データ記憶は、いずれも行われない。それ故、異常値を
含むデータに基づく平均値や最大値の演算が行われない
ので、それらの表示内容が正確であるとともに、無駄な
処理を伴う負荷を低減できる。

【００５８】これらのステップＳＴ１１からステップＳ
Ｔ１３までの処理は、ステップＳＴ３において、今回の
脈拍数Ｍcuと、前回の脈拍数Ｍbeに２０拍／分を加算し
た値とを比較した結果、今回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍
数Ｍbeに２０拍／分を加算した値よりも大きい場合に
は、ステップＳＴ１１で、上限異常カウンタＹmax が２
であると判断されるまで行われる。

【００５９】このステップＳＴ１１で、上限異常カウン
タＹmax が２であると判断された場合には、ステップＳ
Ｔ５からステップＳＴ１０までの処理を行う。すなわ
ち、ステップＳＴ３およびステップＳＴ４で、今回の計
測値が正常値であると判断された場合と同じ処理が行わ
れる。すなわち、今回の計測値がウインド外にあって
も、今回の計測までにウインドの上限を上回るような異
常値が３回続いたので、今回の計測値は正常値である
と、ウインド判定結果を補正する。かかる処理は、判定
結果補正部５６３としての処理に相当する。

【００６０】一方、ステップＳＴ３で、今回の脈拍数Ｍ
cuと、前回の脈拍数Ｍbeに２０拍／分を加算した値とを
比較した結果、今回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍数Ｍbeに
２０拍／分を加算した値よりも小さいと判断されても、
ステップＳＴ４で、今回の脈拍数Ｍcuと、前回の脈拍数
Ｍbeから２０拍／分を減算した値とを比較した結果、今
回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍数Ｍbeから２０拍／分を減
算した値よりも小さいと判断された場合には、ステップ
ＳＴ１４で、下限異常カウンタＹmin が２であるか否か
を判定する。その結果、下限異常カウンタＹmin が２で
ない場合には、ステップＳＴ１５で、下限異常カウンタ
Ｙmin の値を１だけ繰り上げるとともに、上限異常カウ
ンタＹmax を０とおく。しかる後に、ステップＳＴ１６
で、バー表示「−−」によるエラー表示を行い、今回の
計測値に対する処理を終了する。

【００６１】これらのステップＳＴ１４からステップＳ
Ｔ１６までの処理は、ステップＳＴ３において、今回の
脈拍数Ｍcuと、前回の脈拍数Ｍbeに２０拍／分を加算し
た値とを比較した結果、今回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍
数Ｍbeに２０拍／分を加算した値よりも小さいと判断さ
れ、かつ、ステップＳＴ４で、今回の脈拍数Ｍcuと、前
回の脈拍数Ｍbeから２０拍／分を減算した値とを比較し
た結果、今回の脈拍数Ｍcuが前回の脈拍数Ｍbeから２０
拍／分を減算した値よりも小さいと判断された場合に
は、ステップＳＴ１４で、下限異常カウンタＹmin が２
であると判断されるまで行われる。従って、ステップＳ
Ｔ６で行われる上限異常カウンタＹmax および下限異常
カウンタＹmin の初期化、ステップＳＴ７で行われる今
回の脈拍数Ｍcuの表示・データ記憶、ステップＳＴ８で
行われる全平均Ｍave の演算・データ記憶、およびステ
ップＳＴ９で行われる最大値Ｍmax の演算・データ記憶
は、いずれも行われない。

【００６２】このステップＳＴ１４で、下限異常カウン
タＹmin が２であると判断された場合には、ステップＳ
Ｔ５からステップＳＴ１０までの処理を行う。すなわ
ち、ステップＳＴ３およびステップＳＴ４で、今回の計
測値が正常値であると判断された場合と同じ処理が行わ
れる。すなわち、今回の計測値がウインド外にあって
も、今回の計測までにウインドの下限を下回るような異
常値が３回続いたので、今回の計測値は正常値である
と、ウインド判定結果を補正する。かかる処理は、判定
結果補正部５６３としての処理に相当する。

【００６３】なお、本例では、同様な処理をピッチの計
測結果にも行っているが、かかる処理の内容は、基本的
には、図８に示すフローチャートにおいて、脈拍数に代
えてピッチについてウインド判定や判定結果への補正を
行えばよいので、その説明は省略する。

【００６４】（実施例の主な効果）以上説明したよう
に、本例に係る腕装着型脈波計測装置１では、ウインド
判定部５５２において、今回計測した脈拍数Ｍcuがウイ
ンドＷ内に入っている否かによって正常値か異常値かを
ウインド判定するとともに、正常値に基づいてウインド
を設定しなおす。従って、図９に示す計測結果におい
て、脈拍数の計測値Ｍ１，Ｍ２のように、計測値がウイ
ンドＷ内で変化するたびに、ウインドがシフトしてい
く。従って、ウインドＷからはずれた脈拍数の計測値Ｍ
３，Ｍ４のように、ノイズに起因する異常値が出現して
も、これらの計測値は、そのまますてられ、正常な計測
値Ｍ５が出現するまで、表示も記憶もされない。

【００６５】但し、本例では、ウインド判定結果におい
て、今回の脈拍数Ｍcuが異常値と判定された場合でも、
判定結果補正部５５３は、かかる異常値がたとえば３回
続いた場合には、今回の計測値は正常値であるとウイン
ド判定結果を補正する。従って、図９に示す計測結果に
おいて、ウインドＷから外れた脈拍数の計測値Ｍ６，Ｍ
７のように、ノイズに起因する異常値が２回出現したと
き、これらの計測値は、そのまますてられるが、同じウ
インドＷから外れた計測値が出現しても、３回目に出現
した脈拍数の計測値Ｍ８は、正常値として判定されるの
で、ウインドＷから外れた計測値Ｍ６，Ｍ７の分だけエ
ラー表示されるだけで、計測値Ｍ８は、液晶表示装置１
３に表示される。それ故、脈拍数がウインドＷから外れ
るほど大きく変化した場合でも、正常値か異常値かを応
答よく見極めできる。また、計測値Ｍ８に基づいてウイ
ンドＷが再設定されるので、それ以降の脈拍数の正常な
計測値Ｍ９は、計測値Ｍ５に基づいて設定されたウイン
ドＷによればウインドＷ外にあるとして異常値と見做さ
れがちであるが、正常値として正しく判定され、表示さ
れる。

【００６６】（別の実施例）本例では、計測値のうち、
正常値と判定された計測値のみをＲＡＭ５０２に記憶さ
せたが、異常値についてもその判定結果とともに、ＲＡ
Ｍ５０２に記憶させてもよい。このように構成すると、
計測が終了した後、ＲＡＭ５０２が記憶している全ての
計測値を再現し、各計測値が本当に異常値であったのか
正常値であったのかを改めて確認することができる。

【００６７】本例では、異常値が３回続いた場合にウイ
ンド判定結果を補正したが、その回数については、計測
装置などに求められる性能などに応じて最適な条件に設
定されるべき性質のものであり、本例の値に限定されな
い。

【００６８】同様に、本例では、脈波検出用センサユニ
ット３０の検出信号から求めた脈拍数のうち前回正常値
とされた計測値を基準にその±２０拍／分の範囲をウイ
ンドと設定したが、その上限幅および下限幅について
は、計測装置などに求められる性能などに応じて最適な
条件に設定されるべき性質のものであり、本例の値に限
定されない。

【００６９】本例では、脈波検出用センサユニット３０
の検出信号から求めた脈拍数のうち前回正常値とされた
計測値を基準にウインドを設定したが、今回正常値と判
断された計測値、およびそれ以前に正常値と判断された
計測値からなる複数の計測値に基づいて、ウインドを設
定してもよい。

【００７０】また、本例では、脈拍数に対して設定した
が、計測値とウインドとのディメンジョンが同じであれ
ば、それを演算する前のカウンタ値Ｔの時点でウインド
判定してもよい。

【００７１】本例では、脈拍数の計測にあたっては、脈
波信号増幅回路５１１からの出力矩形波のエッジ間の時
間をカウントし、そのカウント値から脈拍数を求めた
が、それに代えて、脈波検出用センサユニット３０から
出力されたアナログ信号をオペアンプで増幅した後、サ
ンプルホールド回路を介してＡ／Ｄコンバータに出力
し、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換され
た脈波データに周波数分析としての高速フーリエ変換
（ＦＦＴ処理）を行ない、そのスペクトラムから脈拍数
を計測してもよい。また、ピッチを計測、監視するにあ
たっても、体動信号増幅回路５２１からの出力矩形波の
エッジ間の時間をカウントする代わりに、体動センサ装
置９０から出力されたアナログ信号をオペアンプで増幅
した後、サンプルホールド回路を介してＡ／Ｄコンバー
タに出力し、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル信号に
変換された脈波データに周波数分析としての高速フーリ
エ変換（ＦＦＴ処理）を行ない、そのスペクトラムから
ピッチを計測してもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る計測
装置では、今回の計測値が正常値か異常値かをウインド
判定するとともに、今回の計測値が異常値と判定された
場合でも、かかる異常値がたとえば３回続いた場合に
は、今回の計測値は正常値であるとウインド判定結果を
補正することに特徴を有する。従って、本発明によれ
ば、計測値がウインド外にあっても正常値であると判断
できるので、計測値が正常値のままウインド外まで大き
く変化した場合でも、正常値か異常値かを優れた応答性
をもって判断し、表示できる。

【００７３】計測値のうち、正常値だけでなく、異常値
についてもその判定結果とともに、記憶しておき、記憶
している全ての計測値を再現できるようにした場合に
は、各計測値が本当に異常値であったのか正常値であっ
たのかを改めて確認することができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る腕装着型脈波計測装置
の全体構成、及び使用状態を示す説明図である。

【図２】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体の
平面図である。

【図３】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体を
腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。

【図４】図１に示す腕装着型脈波計測装置に用いたセン
サユニットの断面図である。

【図５】図１に示す腕装着型脈波計測装置のセンサおよ
び制御部の構成を示す説明図である。

【図６】図５に示す制御部に用いたＣＰＵのうち、脈拍
数の計測値に対するデータ処理の機能を説明するための
ブロック図である。

【図７】図５に示す制御部に用いたＣＰＵのうち、ピッ
チの計測値に対するデータ処理の機能を説明するための
ブロック図である。

【図８】図１に示す腕装着型脈波計測装置において行う
脈拍数に対するウインド判定、およびその判定結果に対
する補正のための処理を説明するためのフローチャート
である。

【図９】図１に示す腕装着型脈波計測装置において行う
脈拍数に対するウインド判定、およびその判定結果に対
する補正のための処理の内容を示す説明図である。

【図１０】従来のウインド補正方法の問題点を説明する
ための説明図である。

【符号の説明】

１・・・腕装着型脈波計測装置５・・・制御部１０・・・装置本体１３・・・液晶表示装置（表示部）３０・・・脈波検出用センサユニット（センサ手段）３１・・・ＬＥＤ３２・・・フォトトランジスタ５５・・・・ＣＰＵ９０・・・体動センサ装置（センサ手段）５０１・・・ＲＯＭ５０２・・・ＲＡＭ（記憶手段）５１１・・・脈波信号増幅回路５１２・・・脈波周期計測カウンタ５２１・・・体動信号増幅回路５２２・・・体動周期計測カウンタ５００・・・表示制御部５５１・・・脈拍数演算部５５２、５６２・・・ウインド判定部５５３、５６３・・・判定結果補正部５５４、５６４・・・ウインド設定部５５５、５６５・・・平均値演算部５５６、５６６・・・最大・最小演算部５６１・・・ピッチ演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサ手段の検出信号から求めた計測値
のうち前回正常値とされた計測値または該計測値を含む
複数の計測値に基づいて今回の計測値が正常値か異常値
かを判定するためのウインドを設定するウインド設定手
段と、該ウインド設定手段が設定したウインド内に今回
の計測値が入っているか否かを確認し、今回の計測値が
前記ウインド内にあるときには該計測値は正常値である
と判定し、前記ウインドから外れているときには該計測
値は異常値であると判定するウインド判定手段と、該ウ
インド判定手段の判定結果において今回の計測値が前記
ウインド外にあっても、今回の計測まで異常値がウイン
ドの上限を越えたままあるいはウインドの下限を下回っ
たまま所定の回数続いた場合には、今回の計測値は正常
値であると前記ウインド判定手段の判定結果を補正する
判定結果補正手段と、前記ウインド判定手段の判定また
は前記判定結果補正手段による補正によって正常値とさ
れた今回の計測値を表示部に表示するための表示制御手
段とを有することを特徴とする計測装置。
【請求項２】請求項１において、今回の計測値が前記
ウインド判定手段によって異常値であると判定され、か
つ、該判定結果が前記判定結果補正手段によって補正さ
れなかったときには、前記表示制御手段は、今回の計測
値が異常値であった旨を前記表示部に表示するように構
成されていることを特徴とする計測装置。
【請求項３】請求項１または２において、さらに、前
記計測値のうち正常値を記憶しておく記憶手段を有し、
前記表示制御手段は、外部操作に基づいて、前記記憶手
段に記憶されている正常値を前記表示部に表示するよう
に構成されていることを特徴とする計測装置。
【請求項４】請求項３において、前記記憶手段は、前
記計測値のうち異常値もその旨の判定結果とともに記憶
するように構成され、前記表示制御手段は、外部操作に
基づいて、前記記憶手段に記憶されている正常値および
異常値を前記表示部に表示するように構成されているこ
とを特徴とする計測装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかの項におい
て、前記センサ手段は、脈波を検出するための脈波検出
用センサであり、該センサの検出信号に基づいて求めら
れる計測値は、脈拍数であることを特徴とする計測装
置。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれかの項におい
て、前記センサ手段は、体動を検出するための体動検出
用センサであり、該センサの検出信号に基づいて求めら
れる計測値は、ピッチであることを特徴とする計測装
置。