JPS61106129A - 心拍音発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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同期した心拍音を発生させた後に
時間経過に伴って心拍音の発生周期を変化させる装置に
関し、さらに使用者の心拍数の変化に対応して心拍音の
発生周期を変化させるものである。

（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、脈派検出装置によって脈派、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全コントロールすることができると
言われている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の心拍測定装置をさらに発展させたも
のであり、その目的は、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にあ
る。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は上記問題点を解決するために、心拍の周期に同
期した心拍音を発生した後、心拍音の発生周期を所定量
だけ変化させ、その後は使用者の心拍の周期が一致する
毎に心拍音の発生周期全所定量だけ変化させること全特
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全説明する。

第１図は本発明に係る心拍音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。

廃振回路２１分周回路４．波形整形回路６．モータ８２
輪列１０及び指針表示１２によっ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ッチ１８の
出力も供給され、該スイッチ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心拍信号発生回路８２
から心拍信号が発音回路１９に供給される。

発音回路１９は心拍信号を心拍音に変換する回路である
。

心拍検出回路２０は心拍を検出しかつ該心拍に対応した
検出信号を発生するものであり、心拍検出部２２及び波
形整形回路２４から構成される。

心拍検出部２２は、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
によって光量の変調された反射光、透過晃ヲホトトラン
ジスタで検出する。そして波形整形回路２４は心拍検出
部２２からの信号を一定パルス幅の方形波に整形し、検
出信号として出力する。これらの出力波形を第２図に示
す。

心拍測定回路２６は上述の検出信号が一定数出力される
毎に該検出信号の周期を測定し、該周期より１分間に発
生する心拍数を得るものである０カウンタ２８には出力
Ｂに出力される検出信号が供給され、一定数（例えばｒ
４Ｊ）’ｔカウントすると、惜上げ信号によりフリップ
フロップ（以下ＦＦと称す）３０の出力を反転させる。

このＦＦ３０の出力りは分周回路４からのクロック信号
φ３（１０ＫＨｚ）と共にアンドゲート３２に供給され
ており、もし出力りがｒＨＪであればクロック信号φ３
が周期カウンタ３４に供給されることになる。そしてＦ
Ｆ３０の出力は検出信号が４回出力される毎に反転する
ため、周期カウンタ３４は検出信号が４回出力された期
間だけ基準信号φ、をカウントすることになり、このカ
ウント値が検出信号が４回出力されるのにかかる時間を
表わすことになる。そして演算回路３６が上記周期カウ
ンタ３４の出力信号から１回の心拍に要する時間を求め
、さらにこれを１分間に発生する心拍数に換算する。

初期値設定回路４２は心拍測定回路２６からの最初の心
拍数を記憶する回路であり、アンドゲート４４の出力が
立ち上がった時に演算回路３６の出力信号がランチ回路
４６に記憶される。すなわちアンドゲート４４にはＦＦ
３０の出力Ｍと本装間 置の動作開始時から１０秒場セット状態となるＦＦ４８
の出力Ｎとが供給されており、動作開始後最初に出力Ｍ
が「Ｈ」に反転した時に演算回路３６の出力信号がラッ
チ回路４６に記憶される。

カウント回路５０は初期値設定回路４２の記憶動作後に
カウント動作を開始する回路である。カウンタ５２はア
ンドゲート５４から供給されるクロック信号をカウント
するものであり、アンドゲート５４には切換ゲート５６
で選択されたクロック信号と共にＦＦ５８の出力Ｐが供
給されている。

切換ゲート５６には分周回路４からのクロック信号φ１
（１／　４　Ｈｚ　）とクロック信号φ２（ＩＨｚ）と
が供給され、切換制御端には出力りが供給されている。

そして出力りが「Ｈ」であればクロック信号φ＋ｅｒＬ
」であればクロック信号φ２を選択出力する。

動作制御回路６０は前記心拍測定回路２６．初期値設定
回路４２及びカウント回路５０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。

ワンショット回路６２及び６４から発生する単パルスは
共にオアゲート６６に供給され、鴎オアゲート６６の出
力Ｆに発生する単パルスは心拍数のカラントラ開始させ
るための制御信号としてＦＦ３８及び４８のセット端子
Ｓとに供給される。

ここでＦＦ３８の出力Ｊが「Ｈ」、出力ＫがｒｌＪとな
り、心拍検出回路２０の検出動作が開始されると共に心
拍測定回路２６の測定動作も開始される。さらにＦＦ４
８の出力ＮがｒＨ」となり、アンドゲート４４を開状態
とする。

また上記出力Ｆに発生する単パルスはタイマ回路６８の
動作を促し、１０秒経過後に再び単パルス全出力Ｇに発
生する。この出力ＧはＦＦ４８のリセット端子ＲとＦＦ
５８のセント端子Ｓとに供給され、ＦＦ４８の出力Ｎｋ
　ｒ　Ｌ　Ｊとしてアンドゲート４４を閉じ、ＦＦ５８
の出力ＰをｒＨＪとしてカウント回路５００力ウント動
作を開始させる。そしてワンショット回路６２には出力
Ｃが、ワンショット回路６４には出力り力ｉそれぞれ供
給されている。

またオアゲート７０には出力Ｃ’ｒ反転して供給してお
り、該オアゲート７０の出力Ｅはカウンタ５２をリセッ
トするための制御信号としてカウンタ５２のリセット端
子Ｒと、心拍検出回路２０及び心拍測定回路２６の動作
全停止するための制御信号としてＦＦ３８のリセット端
子Ｒと、に供給されている。

さらに比較回路７２は後述する演算回路８０からの出力
信号とエンコーダ７４のコード信号とを比較する回路で
あり、出力りが「Ｈ」の場合にはエンコーダ７４からの
コード信号の値より演算回路８０からの出力信号の値が
犬きくなった時に単パルスを出力Ｈに発生し、出力りが
ｒＬＪの場合には逆に小さくなった時に単パルスを出力
Ｈに発生する。そして本実施例では、エンコーダ７４の
コード信号は出力りが「ＨＪであればｒ　８０　Ｊ。

出力りがｒＬＪであれば「５０」になる様に設定されて
いる。そして出力Ｈに発生する琳パルスはカウント回路
５０のカウント動作を停止させるための制御信号として
Ｆ’Ｆ５８のリセ７）端子ＲＩＣ供給されている。また
出力Ｈは出力Ｄｔ−反転して供給されたアンドゲート７
６の他方の入力端に供給されており、出力りが「Ｌ」の
場合には出力Ｈに発生する単パルスによってタイマ回路
７８を動作させ、１分経過後に出カニに単パルスを発生
してオアゲート７０に該単パルスを供給する。

演算回路８０は初期直設定回路４２に記憶された心拍数
とカウント回路５０のカウント値とを加算・減算可能な
回路であり、出力りが「Ｈ」であれば心拍数とカウント
値とを加算し、出力りが、「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８０の演算値は比較回路７２と心拍信号
発生回路８２内の分周比変換器８４に供給されている。

心拍信号発生回路８２は演算回路８０の演算値に対応し
た周期の心拍音を発生するための心拍信号を発生する回
路である。８ピツトで構成されたプログラマブルカウン
タ８６及び８段で構成された分周回路８８は分周回路４
からのクロック信号φ、（３２７６８Ｈ２）を分周する
ものであシ、プログラマブルカウンタ８６の分周比は分
周比変換器８４からの分周比設定信号によって設定され
、分周回路８８の下位４ピツトの出力がアンドゲート９
０に供給される。分周比変換器８４は演算回路８０の演
算値を、該演算値に対応した周期をカウントするのに必
要な分周比全設定するための分周比設定信号に変換する
ものであり、両者の関係は次の関係で表わされる。すな
わち演算値の値をＮｌ、分周比設定信号の値ｅＮ２とす
れば、はぼ３２７６８Ｈｚ　　　　　Ｎｌ の関係で表わされる。

ＦＦ９２は心拍信号発生回路８２の動作を開始あるいは
終了させるもので、セット端子Ｓには出力Ｇが、リセッ
ト端子Ｒには出力Ｅが供給されている。そして該ＦＦ９
２の出力Ｒはプログラマブルカウンタ８６のリセット端
子Ｒに、出力Ｑはクロック信号φ４と共にアンドゲート
９４を介してプログラマブルカウンタ８６のクロック人
力φに伊、給されている。

一方アンドゲート９０の出力には周期設定信号に対応し
たデユーティ比１／１６のパルス信号が発生し、この出
力はさらにアンドゲート９６に供給される。そしてアン
ドゲート９６は他に分周回路４からの可聴周波数信号φ
、（例えば２０４８Ｈｚ）が供給され、心拍信号が発生
される出力Ｓ’ｔ−発音回路１９に供給している。

そして追従監視回路９８は演算回路８０からの演算値と
心拍測定回路２６からの心拍数と全比較して不一致の場
合にはカウント回路５００力ウント動作を一致するまで
停止させる回路である。ラッチ回路１００は出力Ｍが「
Ｈ」に立ち上がる毎に演算回路３６からの心拍数を記憶
し、該記憶１直を比較回路１０２゛に供給している。比
較回路１０２には他に演算回路８０からの演算値も供給
され、両者の比較を行なう。そして両者が一致すると出
力Ｔに、不一致後一定時間まで「Ｈ」となる一致信号を
出力し、該出力Ｔｅ出力りと共にオアゲート１０４に供
給し、さらに該オアゲート１０４の出力Ｕｔ−カウント
回路５０内のアンドゲート５４に供給している。従って
出力りが「Ｈ」の状態では出力ＵもｒＨＪとなるためア
ンドゲート５４が常時開状態となっており、このためカ
ウント回路５０のカウント動作は停止されることはない
。しかし出力りが「Ｌ」の状態では演算回路８０からの
演算値と心拍測定回路２６からの心拍数とが一致した時
の一致信号のみによって出力Ｕが「Ｈ」となり、このた
め手記演算値と心拍数が不一致の場合はカウント回路５
０のカウント動作が停止されることになる。

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３．第４図に基づいて説明する。

時刻ｔ１において、鳴り止めスイッチ１８を閉じると出
力Ｅが「Ｌ」となるためカウンタ５２゜ＦＦ３８及び９
２のリセットが解除され、またワンショット回路６２か
らの琳パルスが出力Ｆに発生し、ＦＦ３８及び４８をセ
ットする。よって心拍検出回路２０及び心拍測定回路２
６の動作が開始される。

時刻ｔ２において、心拍検出回路２０より所定の検出信
号が出力されると、ＦＦ３０の出力りは、「Ｈ」から「
Ｌ」に、出力ＭはｒＬＪから「Ｈ」に反転するため周期
カウンタ３４のカウント動作が停止すると共に、該カウ
ンタ３４のカウント値に基づいて換算された１分間に発
生する心拍数がラッチ回路４６及び１００に記憶される
。なおこの時点ではカウンタ５２のカウント値は「０」
であるため、演算回路８０からの演算値とラッチ回路１
００からの心拍数は一致し、このため出力Ｔ及びＵば「
Ｈ」となっている。

そして時刻ｔ１より１０秒後である時刻ｔ３になると、
タイマ回路６８より出力Ｇに単パルスが出力されるため
、ＦＦ４８がリセットされて以後出力ＭがｒＪに立ち上
がってもランチ回路４６の内容は変えられない。またＦ
Ｆ５８及び９２がセットされるため、カウント回路５０
及び心拍信号発生回路８２の動作が開始される。ここで
は出力りがｒＬＪであるためカウンタ５２にはクロック
信号φ２が供給される。そしてカウンタ５２にクロック
信号φ２が供給されると、演算回路８０の演算値は減算
されることになり、このためラッチ回路１００からの心
拍敗走は不一致となる。従って不一致となった時から一
定時間（例えば１〜２秒）経過後には、時刻り、に示す
様に、出力Ｔ及びＵが「Ｌ」に反転し、この結果カウン
ト回路５０のカウント動作は停止されることになる。

また心拍信号発生回路８２では、演算回路８０の演算値
に対応した周期の心拍信号を発生する。

例えば演算値が「７０」であるとすれば、これは分局比
変換器８４によりｒｌｌＯＪに変換されてプログラマブ
ルカウンタ８６にプリセットされる。

従って出力Ｓには０．８６秒周期の心拍信号が発生され
、この結果同周期にて発音回路１９により心拍音が発生
されることになる。

一方心拍測定回路２６は常時測定動作を行なっており、
所定の検出信号が出力される毎にＦＦ３０の出力を反転
し、出力Ｍが「Ｈ」に立ち上がる毎に最新の心拍数がラ
ンチ回路１００に記憶される。

そして時刻ｔ、に示す様に、演算回路８０からの演算値
とラッチ回路１００からの心拍数とが一致すると、出力
Ｔ及びＵが「Ｈ」となってカウント回路５０のカウント
動作が再開される。このためカウンタ５２のカウントａ
は増加し、逆に演算回路８０からの演算値は減少するこ
とになり、再び心拍数とは不一致となる○従って出力Ｔ
及びＵは一定時間後にまたｒＬＪとなってしまい、この
間カウント回路５０のカウント動作が行なわれることに
なる。

よって演算回路８０からの演算値は当然減少しており、
このため心拍信号発生回路８２から発生される心拍信号
の発生周期は長くなる。例えば演算（直が「６０」であ
るとすれば、プログラマブルカウンタ８６にはｒ１２８
Ｊの分周比が設定され心拍信号の周期は１秒となり、同
様に心拍音の発生周期も１秒となる。

以下同様に使用者の心拍数が演算回路８０からの演算値
と一致する毎に心拍音の発生周期は長くなって行く。

そして時刻ｔ６において、演算回路８０からの演算値が
「５０」以下になると、比較回路７２の出力Ｈに単パル
スが出力されるためＦＦ５８かりセットされてカウント
回路５０のカウント動作が停止される。このため以後は
心拍音の発生周期は変時側ｔ、においでは、ＦＦ３８及
び９２をリセットし、心拍検出動作、心拍測定動作及び
心拍音発生動作を停止し、またカウンタ５２の内容もク
リアしておく。

一方時刻ｔ８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って出力りがｒＨ」と
なり、出力Ｆにワンショット回路６４からの単パルスが
発生する。従って時刻ｔ、〜時刻ｔ２における動作と同
様にして、初期値設定回路４２に初期の心拍数が記憶さ
れる。なお時刻ｔ８においては、出力Ｔ及びＵもすでに
「Ｈ」となるため、以後追従監視回路９８の動作は無効
となることが理解される。

そして時刻ｔｌｏにおいては、出力Ｇにタイマ回路６８
からの単パルスが出力され、カウント回路５０及び心拍
信号発生回路８２の動作が開始される。

時刻ｔ０において初期値設定回路４２に記憶された心拍
数が、例えば「５０」であるとすれば、時刻ｔｌｏにお
いては分周比設定信号がｒ１５４Ｊとなるため出力ＳＫ
は約１．２秒周期の心拍信号が発生する。またこの時出
力りは「Ｈ」であるためカウンタ５２にはクロック信号
φ１が供給され、演算回路８０は初期値設定回路４２に
記憶された心拍数とカウンタ５２のカウント値を加算す
るように作用する。そして、例えばクロック信号φ、が
１／２Ｈｚに設定されているとすれば、分周比設定信号
の値は２秒毎に小さくなっていくことになる。従ってプ
ログラマブルカウンタ８６にプリセットされる分周比が
小さくなれば、出力Ｓに発生する心拍信号の発生周期及
び発音回路１９から発生される心拍音の発生周期が短か
くなって行く。例えば時刻ｔｌｏより３０秒桶過した後
ではカウンタ５２のカウント値は「１５」となっており
、演算回路８０からの演算値はｒ６５Ｊ、分周比設定信
号ばｒｌ１８Ｊとなるため出力Ｓに発生するパルス信号
の周期は約０．９２秒となり、同様に心拍音の発生周期
も約０．９２秒となる。以下同様に心拍音の発生周期は
徐々に短かくなることが理解される０ そして時１刻ｔ１１において、演算回路８０からの演算
値が「８０」以上になると、比較回路７２の出力Ｈに単
パルスが出力されるためＦＦ５８かりセットされてカウ
ント回路５０のカウント動作が停止される。このため以
後は心拍音の発生周期は変化しない。

そして時刻ｔ１２において、鳴り止めスイッチ１８を開
くと出力ＥがｒＨＪとなるためＦＦ３８及び９２がリセ
ットされ、心拍検出動作、心拍測定動作及び心拍音発生
動作が停止され、またカウンタ５２の内容もクリアする
。

（発明の効果） この様に本実施例によれば、本発明に係る心拍音発生装
置をアラーム機能付時計に組合せ、アラームをセントし
た後には使用者の心拍よりも若干周期の長い心拍音を発
生させ、該心拍音の周期に使用者の心拍が追従した時に
再び心拍音の周期を若干長くすることにより、使用者の
心拍を無理なく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金誘うことが
できる。また設定時刻が到来した時には心拍の周期に同
期した心拍音を発生した後時間経過に伴って心拍音の発
生周期を短かぐすることにより、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様に作用するた
め・央適な目覚めを誘うことができる。

なお本実施例では設定時刻到来時には追従監視回路９８
の動作を無効としたが、この動作を有効とすることは無
論可能であり、出力Ｔを直接アンドゲート５４に供給す
ればよい。

以上の説明の様に本発明によれば、使用者の心拍を徐々
に、しかも確実に変えさせることができ、しいては使用
者の精神状態を無理なく弛緩させたり、緊張させたりす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る心拍音発生装置を適用したアラー
ム機能付時計を示すブロック回路図。 第２図、第３図及び第４図は第１図の動作を示すタイム
チャート。 １４・・・目安機構、　　　　１６・・・アンドゲート
、１８・・鳴り止めスイッチ、１９・・・発音回路、２
０・・・心拍検出回路、　　２６・・・心拍測定回路、
４２・・・初期値設定回路、６０・・・動作制御回路、
８０・・演算回路、 ８２・・心拍信号発生回路、 ９８・・・追従監視回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 心拍を検出しかつ該心拍に対応した検出信号を出力する
   心拍検出回路と、前記検出信号に基づいて一定時間内で
   の心拍数を繰り返し得る心拍測定回路と、前記心拍測定
   回路からの最初の心拍数を記憶する初期値設定回路と、
   前記初期値設定回路の記憶動作後にカウント動作を開始
   するカウント回路と、前記初期値設定回路の記憶値とカ
   ウント回路のカウント値とを加算・減算可能な演算回路
   と、前記演算回路の演算値に対応した周期の心拍音を発
   生するための心拍信号を発生する心拍信号発生回路と、
   該心拍信号を心拍音に変換する発音回路と、を有し、さ
   らに前記演算回路からの演算値と心拍測定回路からの心
   拍数とを比較して不一致の場合には前記カウント回路の
   カウント動作を一致するまで停止させる追従監視回路を
   設けたことを特徴とする心拍音発生装置。