JPS5810564Y2

JPS5810564Y2 - 心拍数計

Info

Publication number: JPS5810564Y2
Application number: JP17320680U
Authority: JP
Inventors: 関野繁
Original assignee: 日本光電工業株式会社
Priority date: 1980-12-04
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1983-02-26
Also published as: JPS5795104U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、心拍数計に関し、特に心拍数の上限値と下
限値とを簡便に設定しうるようにした心拍数計に関する
。

近年、健康に対する人々の自覚が高まり、所謂ジョギン
グやその他スポーツが盛んに行なわれている。

しかし、ややもすると心臓に負担をかけすぎて急死の原
因となることも多い。

また、運動としての刺激が少なすぎることもある。

そこで、心拍数計を用いれば、このような事故は防止で
きるばかりか適切な運動を指示できると考えられる。

心拍数計は現在のところ、心拍数を単に表示するものと
考えられており、前述のような健康管理のために心拍数
計を用いることは考えられていない。

本考案は、このような事情と心拍数が体格、体位、気温
、精神状態等により多少の変動はあるものの、年令に応
じて一定と考えられることに鑑みなされたもので、年令
をポリウムツマミで指示してやるだけで、簡便に心拍数
の上限値と下限値とを設定しうるようにした心拍数計を
提供することを目的とする。

本考案の説明の前にトレーニングゾーンという概念を説
明する。

第１図のように、横軸に年令を、縦軸に心拍数（単位；
回／分）を採って、各年令別に最大心拍数（これ以上心
拍数が増加すると危険な心拍数値）をプロットするとほ
ぼ直線Ａが得られる。

通常人間の心拍数は、最大心拍数の８７優程度までなら
ば、十分安全であり、かつ最大心拍数の７２φ以下なら
ば運動として不十分であるとされている。

そこで、直線Ａ上の心拍数の８７優の点をプロットする
と直線Ｂ、直線Ａ上の心拍数の７２％の点をプロットす
ると直線Ｃが各々得られる。

この２直線Ｂ、Ｃに狭まれた領域をトレーニングゾーン
と呼ぶ。

即ち、このトレーニングゾーンに心拍数があれば、ジョ
ギング等を行っている人は適切な運動を行っているとい
う訳である。

ここで、このトレーニングゾーンのある年令における上
限値と下限値とを夫々別個に心拍数計へ設定してもよい
が、このグラフから一人一人が値を求めて設定するのは
煩雑であり、不便なものである。

そこで、ある年令（図においては４５才を示す）におけ
るトレーニングゾーン内の上限の心拍数値Ｓ１と下限の
心拍数の値Ｓ２との比Ｓ２／Ｓ１はどの年令におい
ても一定である。

そこで、２本の抵抗を直列に接続し、その直列抵抗値と
一方の抵抗値の比をＳ２／Ｓ１としておき、これへ
可変の電圧を加えると抵抗へ入力される前の電圧と抵抗
の接続点における電圧との比はＳ２／Ｓ１となる。

したがって可変な電圧を変化させると、年令に応じたト
レーニングゾーン内の上限値と下限値とが設定できるこ
とになる。

以下、この理論を用いた心拍数計の実施例を図面を参照
して説明する。

第２図は、本考案の実施例を示す図である。

図において、符号１は電極群、２は入力回路、３は増幅
器、４は周波数−電圧変換回路、５は比較器、６は電圧
設定回路、９は音響発生回路、１０は発振回路、１１は
手動スイッチを示す。

電極群１は３つの電極ＩＡ、ＩＢ、ＩＣからなる。

電極１Ｂは基準の電極で、電極１人は６＋”の電極、電
極１Ｃは−”の電極である。

これらの電極１Ａ〜１Ｃは生体に装着され、電極ＩＡ−
１Ｂ間の心拍信号及び電極ＩＢ−ＩＣの心拍信号を採り
入れる役割をもつ。

入力回路２は、差動増幅器２Ｌ２２からなる。

差動増幅器２１は電極１Ａ−１８間から採り入れられた
心拍信号を、差動増幅器２２は電極ＩＢ−ＩＣ間から採
り入れられた心拍信号を夫々増幅するものである。

差動増幅器２１．２２から出力された信号は増幅器３で
さらに増幅されるように、差動増幅器２Ｌ２２の出力端
と増幅器３の入力端とが接続されている。

増幅器３の出力信号はＱＲ８信号（心拍同期信号）であ
って周波数−電圧変換回路４と音響発生回路９とに与え
られる。

周波数−電圧変換回路４は、ＱＲ８信号の周波数を基に
ＱＲ８信号を電圧レベルに変換するものである。

すなわち、被検者の心拍数が高くなるとＱＲ８信号の周
波数も高くなるので、周波数・−電圧変換回路４からの
出力電圧のレベルも高くなる。

比較器５は、第１の比較器５１と第２の比較器５２とか
らなり、第１の比較器５１は設定された上限の心拍数に
対応する電圧と、周波数−電圧変換回路４から出力され
た信号とを入力して比較し、もし周波数−電圧変換回路
４から出力された信号のレベルが高いと論理的に′Ｈｉ
ｇｈ ”の信号を出力する構成となっている。

また、第２の比較器５２は設定された下限の心拍数に対
応する電圧と、周波数−電圧変換回路４から出力された
信号とを入力して比較し、もし周波数−電圧変換回路４
から出力された信号のレベルが低いと論理的にＨｉｇｈ
”の信号を出力する構成となっている。

電圧設定回路６は２つの出力端子Ｘ、Ｙから電圧を夫々
第１の比較器５１、第２の比較器５２に与える回路であ
る。

この回路は、ツェナーダイオード６８でクランプされ、
抵抗６１を介して与えられる電源からの電圧を、ツェナ
ーダイオードと並列に接続された抵抗６２．６３及び可
変抵抗６７で分圧して電圧■Ｒを得る。

さらに可変抵抗６７から与えられる電圧ｖＲを抵抗６４
，６５，６６で分圧して２つの出力端子から２つの電圧
比■ｓ１／■ｓ２を一定とした２電圧ｖｓ０．Ｖｓ２を
出力する構成の回路となっている。

即ち、可変抵抗６Ｔから与えられる電圧ｖＲは抵抗６４
でその絶対値を下げられＶＳＩとなって出力端子Ｘから
出力される。

また、出力端子Ｙからは、抵抗６５．６６の値をＲ６５
ｔＲ６６とするならば、ＶＳ２＝ＶＳ１ ” Ｒａｅ
／（Ｒ６５＋Ｒ６６）で決さされる電圧が出力される
。

一’−ＶＳ２／Ｖｓ１＝Ｒ６（１／（Ｒ６５
＋Ｒ６６）したがってトレーニングゾーン（第１図）
のＳ２／Ｓ１の値を基に抵抗６５．６６の値に設定すれ
ばトレーニング用の心拍計となる。

さらに図示せぬが、可変抵抗のツマミの変化に応じて、
変化する電圧ｖｓ１．■ｓ２を基に予め年令を求めてお
いて、ツマミの指示を年令ごとに変化させるようにして
おく。

ただし、電圧設定回路６の形式は、これに限定されず、
可変抵抗から与えられる電圧ｖＲを分圧して２つの出力
端子Ｘ、Ｙから２つの電圧比ＶＳ２／ＶＳＩを一定とし
た２電圧■ｓ１．Ｖｓ２を出力する回路とする。

音響発生回路９はダイオード９１、９２、ＮＯＴ回路
９３、ＮＡＮＤ回路９４．９５、スピーカー９６とから
なる。

そして、ＮＡＮＤ回路９４の一方の入力端子には、ＮＯ
Ｔ回路９３を介して第２の比較器５２からの出力信号が
与えられ、他の入力端子には、抵抗１０１，１０２、Ｎ
ＯＴ回路１０３．１０４、コンデンサ１０５とで構成さ
れた通常の発振回路１０から３ｋｃ程度の発振信号が与
えられている。

ＮＡＮＤ回路９５の一方の入力端子には、ダイオード９
１を介して増幅器３から送られるＱＲ８信号、及びダイ
オード９２を介して第１の比較器５１から出力される信
号が与えられ、他方の入力端子には、ＮＡＮＤ回路９４
から出力された信号が入力される。

ＮＡＮＤ回路９５の出力信号はスピーカー９６に与えら
れる。

次に、心拍数計の動作について訣明する。

先ず、心拍数計を使用する者は、自己の年令に可変抵抗
のツマミの目盛を合せる。

例えば、４５才の人は「４５」にセットする。

すると、電圧設定回路６の出力端子Ｘからは心拍数（１
５２）に対応する電圧が出力端子Ｙからは心拍数（１２
６）に対応する電圧が夫々第１の比較器５１と第２の比
較器５２とに与えられる。

この電圧■ｓ１．■ｓ２をｖｓ２／ＶＳ、＝Ｓ
２．／Ｓ１としておけば、第１図のトレーニングゾー
ン内の年令に応じた上限下限心拍数に応じた電圧が得ら
れる。

次に、使用者は自己の心臓を体表面から囲むように電極
１Ａ〜１Ｃを装着する。

この後、ジョギング等を開始する。

すると、電極群１及び入力回路２内の第１及び第２の増
幅器２１．２２を介して得られた心拍信号は、増幅器３
で増幅され、さらに周波数−電圧変換回路４へ出力され
る。

周波数−電圧変換回路４からは、心拍数に比例した電圧
が出力される。

この電圧は、第１の比較器５１．第２の比較器５２へ与
えられる。

ここで、電圧設定回路６内の可変抵抗６７によって、設
定され、出力端子Ｘより出力された電圧■ｓ１より高い
電圧が比較器５に供給されると（即ち、上限の心拍数よ
り高い心拍数となると）、第１の比較器５１からは”Ｈ
ｉｇｈ”の信号が出力される。

この信号は、ダイオード９２を介してＮＡＮＤ回路９５
に供給される。

一方、第２の比較器５２は、その出力信号を”Ｌｏｗ”
としている。

しかし、発振回路１０は常に発振している。

そこで、ＮＡＭＤ回路９４の入力側にはＮＯＴ回路９３
を介して’ Ｈｉｇｈ ”の信号と、発振器１０から発
振信号とが与えられる。

このためＮＡＮＤ回路９４からは発振信号が得られ、こ
の発振信号はＮＡＮＤ回路９５へ至る。

この結果、ＮＡＮＤ回路９５には”Ｈｉｇｈ”の信号と
発振信号とが供給されるから、その出力は発振信号であ
って、この信号は、スピーカー９６へ伝わりブザー音を
発生させる。

次に、比較器５へ電圧設定回路６内の可変抵抗により設
定され、出力端子Ｙより出力された電圧ＶＳ２より低い
電圧が供給されると（即ち、下限の心拍数より低い心拍
数となると）、第２の比較器５２からＨｉｇｈ”の信号
が出力される。

この信号は、ＮＯＴ回路９３を介してＪＬｏｗＪの信号
としてＮＡＮＤ回路９４の入力端子の一方へ供給される
。

ＮＡＮＤ回路９４の入力端子の他方へは、発振回路１０
から発振信号が供給される。

このため、ＮＡＮＤ回路９４からはＨｉｇｈ”の信号が
出力され、ＮＡＮＤ回路９５へ至る。

方、第１の比較器５１からはＬｏｗ ”の信号が出力さ
れている。

そこで、ＮＡＮＤ回路９５には増幅器３からＱＲ８信号
がダイオード９１を介して与えられる。

この結果、ＮＡＮＤ回路９５には”Ｈｉｇｈ”の信号と
ＱＲ８信号が与えられていることになり、その出力信号
はＱＲ８信号を反転した波形となる。

この信号では、スピーカー９６を発音させるのに不十分
な程度の周波数しか得られず発音はなされない。

また、比較器５へ出力端子Ｘ、Ｙから出力される電圧■
ｓ１．■ｓ２の中間の電圧が供給されると（即ち、トレ
ーニングゾーン内の心拍数値となると）、第１及び第２
の比較器５１．５２から’Ｌｏｗ”の信号が出力される
。

このため、ＮＡＮＤ回路９４へは”Ｈｉｇｈ”の信号と
発振信号とが供給されるから、その出力は発振信号とな
ってＮＡＮＤ回路９５へ至る。

また、ＮＡＮＤ回路９５の他方の入力端子へはＱＲ８信
号が供給されているので、ＮＡＮＤ回路９５の出力端子
からはＱＲ８信号に発振信号が重畳した信号が出力され
スピーカー９６へ至る。

この信号によりスピーカー９６は心拍に同期して「ピッ
、ピッ」と発音する。

以上説明したように、本考案によれば、電圧設定回路６
から出力される電圧■ｓ１．■ｓ２の比が一定であるの
で、可変抵抗のツマミを年令にセットすることで、簡便
に上限値と下限値を設定できるものである。

この電圧の比をトレーニングゾーンの上限値、下限値の
比に設定すると、年令に応じて適切な運動量が確保でき
、運動の過多なときは連続音声により危険を知らせると
ともに、運動が不足しているときは、何ら音声の発生の
ない状態として不足を知らせる。

このように、身体の安全のために、優れた効果を有する
。

尚、以上の説明では、電圧の比を健康な人のトレーニン
グゾーン内の上限値と下限値との比を考えたが、これに
限らない。

例えば、リハビリテーション中の人（病気の種類により
異るが）のトレーニングゾーンを考えて、運動の過不足
の調整にも役立つであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トレーニングゾーンを説明する図、第２図は
本考案の実施例を示す回路図である。２・・・・・・入力回路、３・・・・・・増幅器、４・
・・・・・周波数電圧変換回路、５・・・・・・比較器
、６・・・・・・電圧設定回路、９・・・・・・音響発
生回路、１０・・・・・・発振回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）被検者から検出される心拍信号を入力する入力回
路と、該入力回路から送出される信号を増幅する増幅器
と、該増幅器から得られる心拍同期信号をその周波数に
応じた電圧に変換する周波数−電圧変換回路と、可変抵
抗から与えられる電圧を分圧して２つの出力端子から２
つの電圧比を一定とした２電圧を出力する電圧設定回路
と、該電圧設定回路から出力される電圧と前記周波数−
電圧変換回路から与えられる電圧を入力し、それらを比
較する比較器と、前記比較器から出力される信号のハイ
レベル、ローレベルの変化に制御されて、発振回路の出
力する信号で音を発生する音響発生回路とからなる心拍
数計。
（２）電圧設定回路から得られる電圧の比は、トレーニ
ングゾーンの上限値と下限値との比であることを特徴と
する実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の心拍数計
。
（３）電圧設定回路から得られる電圧を、可変抵抗のツ
マミで年令を指定して出力させることを特徴とする実用
新案登録請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の心
拍数計。