JPS61106131A - 脈泊測定器 - 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〕 本発明は脈拍測定器に関するものであり、更に詳しくは
測定表示ｆ直の安定化を図った脈拍測定器に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、自分の健康管理のために運動２行なっている人が
急増している。一方、健康維持同上を目的とした運動教
室や運動指導書が急速に増えており、それらによると、
運動をして効果を上げるためには運動中の脈拍を測定し
、その人の最大脈拍数の７０％から８０％前後の脈拍数
を維持できるような強度の運動をしなげればならないと
指導されている。このような背景のもとで、近年脈拍計
性の腕時計が市販されはじめた。しかるに前記脈拍計付
腕時計は、その脈拍検出方式としては、時計ケースの上
面に装着されている光電検出式か又は、心電位検出式の
脈拍センサーの上に指を載せることによって、指先の血
流変化や電位変化を検出するケース検出方式を採用して
おり、又前記脈拍センサーにて検出した信号より脈拍数
を測定する方式としては、特開昭５９−９１３８９号の
ごとく、１分間に発生する検出信号をカウントして脈拍
数とする直接カウント方式と特開昭５８−３０６９４号
のごとく、検出信号の２〜１０パルス間の時間々隔を測
定し、この測定値から１分間当りの脈拍数に換算する周
期換算方式がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記する従来の脈拍数測定方式にはそれぞ
れ問題があり、これが従来の脈拍測定器を使いにくいも
のとしていた。

すなわち前者の直接カウント方式は、１回の測定に、１
分間もか、かるため測定表示値の安定度は得られるが、
反面測定時間かかつ・り丁ぎて連続測定に適さないとい
う欠点があり、又後者の周期換算方式は、２〜１０パル
ス間隔のサンプリング測定であるため、測定時間が短く
連続測定には適す。

るが、反面サンプリング測定の常として１回ごとの測定
値が変動するため測定表示ｒ直がバラライてしまい、何
を測定してるのか解らなくなるという欠点があった。

本発明の目的は上記欠点を解決し、測定時間の短い周期
換算方式を採用し、且つ測定表示値の安定化を図った脈
拍測定器を提供することにある。

〔問題点乞解決するための手段〕

本発明の脈拍測定器は脈拍検出部、該振拍検出部によっ
て検出された脈拍信号より脈拍数を測定する測定部、該
測定部による測定データを予め定められ１こ設定値と比
較し、設定値の範囲内の測定データのみを出力するデー
タ選択手段、該データ選択手段より出力される測定デー
タを記憶する記憶部、該記憶部に記憶された複数の測定
データを１グループとし、このグループの平均（直ヲ算
出する算出手段、該算出手段によって算出された平均値
を脈拍数として表示するための表示装置を備えたことを
特徴とする。

〔実施例〕

以下図面により本発明の実施例を詳述する。

第１図は、本発明の脈拍測定器を概念的に理解するため
のブロック線図であり、１は、人体より脈拍を検出し、
センサパルスＰを出力する脈拍検出部、２はセンサパル
スＰの周期を測定して脈拍数の測定データＤＡを出力す
る脈拍測定部、６は、測定データＤＡ’４記憶するため
のデータ記憶部であり、複数の測定データを１グループ
として記憶するための４組のメモＩＪ　Ａ、　Ｂ、　Ｃ
，Ｌ）が設けられている。

４は平均値算出回路であり、前記データ記憶部６に於け
るグループ単位の複数の測定データｌ）Ａの平均値を算
出し、端子Ｑに出力する。

５は前記測定データＤＡの安定度を判定するための安定
度判定部であり、前記平均値算出回路４にて平均値算出
を行なった複数の測定データＤＡについての分散値を算
出する分散１直算出回路６、予め定められた分散値の基
準となる基準信号を発生する基準信号発生回路７及び、
前記分散Ｉ［算出回路６によって算出された分散値と、
基準４ｇ号発生回路７よりの基準信号とを比較し、分散
（ＦｊＬが基準値より小ならば、端子Ｇに信号を出力し
、そうでなければ、端子Ｎに信号を出力する比較回路８
とにより構成されている。

９は表示装置、１０は表示制御回路であり該表示制御回
路１０は、前記比較回路８の端子Ｇに信号が出力された
時、すなわち分散値が基準値より小さいという判定結果
が出ると、その時の平均値算出回路４の出力データを脈
拍数として表示装置９に表示する。

次に上記構成よりなる脈拍測定器の動作を説明する。使
用者が脈拍センサを身体にセットすることにより脈拍検
出部１によって検出された脈拍信号はセンサパルスＰと
して脈拍測定部２に供給され、脈拍測定部２は、入力さ
れるセンサパルスＰの周期測定を行なうことにより測定
データｌ）Ａを連続的に出力する。そしてデータ記憶部
６は脈拍測定部２より供給される測定データＤＡを、ま
ず第１グループとしてメモリＡに対して連成的に記憶さ
せていき、メモＩＪ　Ａの記憶容量分だけのデータが記
憶されると１回目のデータ記憶を終了し、平均値及び分
散値の算出動作を開始する。

すなわち平均値算出回路４は、メモＩＪ　Ａに記憶され
た全測定データの平均値を算出して端子Ｑに出力し、又
分散値算出回路６はメモＩＪ　Ａに記憶された全測定デ
ータについての分散値を算出して端子Ｑに出力する。次
に比較回路８が算出された分散値と基準信号とを比較し
、分散値が基準値より小さければ（脈拍検出部での検出
状態が安定で、センサパルスＰの周期が安定している場
合）、Ｇ端子に信号を出力することにより表示制御回路
１０−を制御して前記平均値算出回路４の出方信号を、
安定した脈拍データとして表示装置９に表示する。この
ように検出信号が安定している場合には、前記のごとく
メモ＋７　Ａへのデータ記憶、平均値及び分散値の算出
、脈拍データ表示の繰返しにより、最も短い測定時間で
の脈拍連続測定が行なわれる。

しかし脈拍測定に於いては上記のような安定した連続測
定が行なわれることは稀であり、身体からの脈拍信号出
力が不安定であったり、センサーと身体との接触状態や
°、外部雑音等の影響によってセンサパルスＰの周期が
不安定になる場合の方が多いのが実状である。

次に上記のごとくセンサパルスＰの周期が不安定な場合
の動作について説明する。

１回目の測定については前述のごとくメモＩＪ　Ａを１
グループとして平均値及び分散値が算出されるが、メモ
ＩＪ　Ａに記憶された各測定データＩＪＡ間のバラツキ
が太きいため、分散値算出回路６によって算出された分
散値が基準値より大きくなるため比較回路８の端子Ｇに
は信号が出力されず、したがって平均値算出回路４によ
って算出された脈拍データは表示されない。一方比較回
路８の端子Ｎに信号が発生することによりデータ記憶部
３がデータ記憶動作を再開し、メモυＢに対して測定デ
ータＤＡを連続的に記憶させていき、メモリＢの記憶容
量分だけのデータが記憶されると、２回目のデータ記憶
を終了し、平均値及び分散値の算出動作を開始する。こ
の２回目の算出動作に於いては、メモＩＪ　Ａに記憶さ
れた第１グループの測定データＤＡと、メモリＢに記憶
された第２グループの測定データＤＡを加え合わせた２
倍のデータ数について行なわれる。

すなわち平均値算出回路４と分散１直算出回路６とは、
メモリＡ及びメモＩ７１３の両グループの記憶データに
対して平均値及び分散値を算出することになる。そして
安定度判定部５が分散値に対する判定動作を開始するが
、この２回目の測定では基準信号発生回路５かも出力さ
れる基準信号は、データ数が増加したことに対応して変
更するよう構成されており、比較回路８は、この変更さ
れた基準（直と分散値とを比較して端子Ｇ又は端子Ｎに
信号を出力する。そして端子ＧＫ傷信号出力された場合
には表示制御回路１０が制御されて算出された平均値が
表示装置９に表示されるが、再度端子Ｎに信号が出力さ
れるとデータ記憶部６が３回目のデータ記憶動作を開始
し、メモリＣに対して測定データｌ）Ａを記憶する。そ
してデータ記憶が終了すると３回目の算出動作としてメ
モリＡ、メモ＋）　Ｂ、メモＩＪ　Ｃの各測定データＤ
Ａを加え合わせた３倍のデータに対して平均値及び分散
値の算出が行なわれ、その分散値は基準信号発生回路７
より出力される。更に変更された基準信号と比較され、
その結果に従って表示制御又は再測定動作のいずれかが
行なわれる。

上記のごとく本発明に於ける脈拍測定は、検出信号が安
定していてサンプリング動作に於ける記憶データの分散
値が小さい場合には、短時間にて１回の測定を終了し、
又検出信号が不安定で記憶データの分散値が大きい場合
は、データ数を増加して統計的処理を行なうことによっ
て測定表示値を安定化している。

次に第２図により本発明の脈拍測定器の具体的構成を説
明する。第２Ｎは第１図に示す脈拍測定器の具体的構成
を示すブロック線図であり、脈拍検出部１は、ホトカプ
ラを用いた脈拍センサ２０、脈拍センサ２０によって検
出された微小な脈拍信号を増巾するための増巾回路２１
、増巾回路２１によって増巾された信号を波形成形して
センサパルスＰを出力する波形成形回路２２により構成
されており、又脈拍測定部２は、センサパルスＰを入力
し、１パルス毎に測定を開始する開始信号ＳＴと測定を
終了する終了信号ＳＰとを出力する周期ゲート回路２６
、前記開始信号Ｓ　Ｔと終了信号ＳＰによって制御され
ることによりセンサパルスＰの時間々隔を測定するだめ
の周期カウンタ２４とにより構成されている。

２５はデータ選択回路であり、前記周期カウンタ２４の
測定データＤＡを入力するラッチ回路２６、データとし
て採用可能な脈拍数の上下限値に対応する測定データＤ
Ａの上下限値を記憶した基準回路２７、前記ラッチ回路
２６にラッチされた測定値ＤＡと基準回路２７に設定さ
れている上下限値とを比較する比較回路２８、該比較回
路２８より前記測定値ＤＡが範囲内に入っている場合に
出力されるゲート信号Ｓｇによって開閉されるゲート２
９とにより構成されており、前記周期カウンタ２４から
測定終了パルスＰｅが供給されることによってデータ選
択動作を開始する。

すなわちパルスＰｅが供給されるとラッチ回路２６が測
定データＤＡをラッチすると同時に比較回路２８が、ラ
ッチ回路２６にラッチされた測定データＤＡと基準回路
２７に設定されている上下限値とを比較し、測定データ
ＤＡが上下限の範囲に入っているとゲート信号Ｓｇを出
力してゲート２９を開き、ランチ回路２６のデータを有
効データυＡとして出力する。前記上下限値は、通常の
脈拍数として存在しない値（例えば３０〜２００）が設
定されているので、このデータ選択回路を通すことによ
り測定データＤＡから外部雑音や検出ミスによる不良デ
ータを除去している。

データ記憶部３を構成している各メモＩＪＡ、Ｂ。

Ｃ，Ｄは、それぞれ５個のメモＩＪＡ、〜Ａ６．８１〜
Ｂ、、Ｃ，〜Ｃ，，Ｄ、〜Ｄ、を有し、各メモリの最終
段Ａ３、Ｂ６、Ｃ６、Ｄ、よりデータ記憶終了パルスＰ
ｍが出力されるよう構成されている。６０と６１はデー
タ記憶部６へのデータの入出力を制御する入力制御回路
及び出力制御回路であり、後述する測定回数制御回路６
２より供給される指定信号８１〜Ｓ４と、制御信号発生
回路３６より供給される各制御信号に従ってデータ記憶
部乙の各メモリに対してデータの書込、続出しを行なう
。

又、出力制御回路３１は、指定記憶部３１ａを備えてい
る。測定回数制御回路３２は、クロック端子Ｃ１リセッ
ト端子Ｒと４個の指定端子ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を有
し、クロック端子Ｃへノ入力信号によって８１〜Ｓ４を
循環指定するとともに、リセット端子Ｒへの入力信号に
よってＳ指定状態に復帰する。安定度判定部５を構成す
る努散Ｉ［算出回路６は、制御端子Ｃに供給される演算
指令信号により、入力端子Ｉに供給される測定データを
読込んで分散値を算出し、端子Ｑに出力する。

又基準信号発生回路７は前記測定回数制御回路３２より
の指定信号８１〜Ｓ４に従って異る基準信号を発生し、
端子Ｑｓに出力し、さらに比較回路８は分散値算出回路
６の算出値と基準信号発生回路７よりの基準信号を比較
し、判定結果に従って端子ＧにパルスＰｇを発生するか
又は端子ＮにパルスＰｍを出力する。

平均値算出回路４は、制御端子Ｃに供給される演算指令
信号により、入力端子■に供給される測定データを読込
んで、その平均値を算出し端子Ｑに出力する。又、前記
表示装置９には、３桁の数字表示パターンよりなる脈拍
数表示部９ａと、ハート形のパターンを有する測定マー
ク９ｂと、Ｘ印の測定不能、マーク９Ｃとを備えている
。さらに前記表示制御回路１０は制御端子Ｃに対して比
較回路８から印加される信号Ｐｇをランチ信号として端
子Ｉにに供給される脈拍数の平均値を記憶し、表示信号
として端子Ｑに出力する。４０は表示駆動回路であり、
端子Ｉ、、Ｉ２、Ｉ、に供給される各信号により、端子
Ｑを介して前記表示装置９の各表示部を駆動するもので
ある。

すなわち端子１１に供給されるセンサパルスＰによって
測定マーク９ｂを点滅させることにより、脈拍の検出が
確実に行なわれていることを表示し、又、＆１１１子Ｉ
２に供給される脈拍数の平均値を脈拍数表示部９ａに３
桁の数字にて表示し、さらに端子Ｉ、に供給される信号
によって測定不能マーク９Ｃを点灯させる。４１はＡＮ
Ｄゲート、４２はＯＲゲート、４６は測定開始のための
電源投入時にリセット信号を発生するイニシャライズ回
路である。

次に上記構成よりなる脈拍測定器の動作を前記制御信号
発生回路６６の動作にもとすいて説明する。

まず測定を開始するために、電源スイツチ手段（図示せ
ず）を動作させて脈拍測定器に電源を供給すると前記イ
ニシャライズ回路４６より発生した信号が０１（ゲート
４２を通過し、リセットパルスＰｒとして平均値算出回
路４、分散値算出回路６、測定回数制御回路６２、制御
信号発生回路６６及びデータ記憶部６をそれぞれリセッ
トする。

この結果、平均値算出回路４と分散値算出回路６は待機
状態に、測定回数制御回路６２は、Ｓ１復帰状態に、デ
ータ記憶部６はオールクリア状態に、それぞれ設定され
、又制御信号発生回路６６は、端子ＯＩからの入力制御
信号Ｐｉのみが出力されて入力制御回路３０を動作状態
に設定し、クロック信号端子ＣＬは待機状態に設定され
る。この状態より使用者が脈拍センサ２０に指先をセッ
トすると、その脈拍信号は増巾器２１で増巾された後、
波形成形回路２２によりセンサパルスＰに成形され脈拍
測定部２と表示駆動回路４０に供給される。

そして表示、駆動回路４０は、表示装置９の測定マーク
９ｂをセンサパルスＰの周期にて点灯させることにより
脈拍測定中であることを表示する。

又脈拍測定部２は、センサパルスＰを入力した周期ゲー
ト回路２６より交互に出力されるスタート信号Ｓｔとス
トップ信号Ｓｐにより周期カウンタ２４が動作し、１回
の測定終了ごとに測定データＤＡと測定終了パルスＰｅ
を出力し、データ選択回路２５に供給する。データ選択
回路／２５は、測定終了信号Ｐｅによって測定データＤ
Ａをラッチ回路２６にラッチ記憶するとともに、このラ
ンチされた測定データＤＡと、基準回路２７に設定され
た上下限値とを比較回路２８によって比較し、測定デー
タＬ）Ａの値が上下限値の範囲内にあれば、比較回路２
８よりゲート信号Ｓｇが出力されてゲート２９を開くと
ともに制御信号発生回路６６の入力端子１１に供給され
る。

この結果、制御信号発生回路３６は、クロック端子ＣＬ
、　よりデ〜り記憶部６に対し℃一連の書込クロック５
Ｊｉを供給する。そしてこの時、前記入力制御回路６０
は、入力制御信号Ｐｉによって動作状態に設定されると
ともに、Ｓ１端子の指定によってメモリＡへの書込モー
ドとなっているため、前記ゲート２９を通過した測定デ
ータＤＡは薔込りロソクグ１によってメモリＡ１に書込
まれる。そして次の測定によってデータ選択回路２５よ
り次のゲート信号Ｓｇが出力されると、書込クロック劇
ｌによってメモリＡ１に記憶されているデータをメモリ
Ａ２に転送するとともに新しい測定データＤＡをメモリ
Ａ１に書込む。

以下、同様にしてデータの転送、曹込みにより５個のデ
ータが、メモリＡ１〜Ａ、に記憶されると、メモリＡ、
にデータが記憶されたことを検出してデータ記憶終了パ
ルスＰｍが発生し、制御信号発生回路６６の入力端子Ｉ
２に供給される。

この結果、制御信号発生回路３６は、出力端子０１０入
力制御信号Ｐｉを停止するとともに出力端子０２より出
力制御回路３１に対して出力制御信号ＰＯを供給し、さ
らにクロック端子ＣＬ２よりデータ記憶部３に対して一
連の読出クロックｐｏを供給する。そして出力制御回路
６１が出力制御信号Ｐｏによって動作状態に設定される
とともに端子Ｓ１の指定によってメモリＡの読出モード
となっているため、読出クロック劇・０によってメモＩ
ＪＡ、〜Ａ、の記憶データが読出され、前記平均値算出
回路４及び分散値算出回路６に入力され、る。そして前
記制御信号発生回路６６は、読出クロック９６０の終了
と同時に出力端子０２の出力制御信号Ｐｏを停止し、又
出力端子０３より演算指令信号Ｐｃを発生して平均値算
出回路４と分散値算出回路６の制御端子Ｃに供給するこ
とにより、それぞれ、平均値と分散値の算出が行なわれ
ろ。

そして上記演算動作により分散値算出回路６の出力端子
Ｑに分散値が出力されると比較回路８によって前記基準
信号発生回路７かもの１回目の基準ｆ直と比較され、そ
の結果、端子Ｇ又はＮに信号Ｐｇ又はＰｍが出力される
ことは前述の通りである。

上記判定以後の動作を、分散頃が基準値より小さい場合
と大きい場合とに分けて説明する。

まず分散値が基準値より小さい場合について説明すると
、この場合は測定データＤＡのバラツキゲ小さいので、
比較回路８のＧ端子より信号Ｐｇが出力されることによ
り表示制御回路１０が、前記平均（ｖＬ算出回路４の算
出値をラッチし、表示駆動回路４０を介して表示装置９
の脈拍数表示部９ａに脈拍数として表示する。同時に信
号ＰｇがＯ負ゲート４２を通過してリセットパルスＰｒ
となり、平均値算出回路４、分散（［ｓ出回路６、測定
回数制御回路６２、出力制御回路６１を構成する指定記
憶部３１ａ、制御信号発生回路６６、データ記憶部６を
すべてリセットすることにより、１回の測定を終了する
。そして制御信号発生回路３６がリセットされることに
より、再び出力される入力制御信号Ｐｉによって入力制
御回路６０が動作状態に復帰し、改めて測定を開始する
。

次に分散値が基準値より大きい場合について説明すると
、この場合は測定データＤＡのバラツキが大きいので、
比較回路８ＯＮ端子より信号Ｐｍが出力され、制御信号
発生回路６３の入力端子■３に供給されるとともに、測
定回数制御回路６２の端子Ｃに供給されることにより指
定端子をＳ、からＳ２に切換える。

そしてこの指定端子の３２への切換によって基準信号発
生回路７は２番目の基準信号を出力し、又入力制御回路
６０は、メモリＢへの書込モードに設定され、さらに出
力制御回路６１は、指定記憶部３１ａがＳｌ及びＳ２の
指定を記憶することによって、メモリＡとメモリＢの連
続読出モードに設定される。又前記制御信号発生回路６
３は、端子■、に対する信号Ｐｍの入力によって出力端
子０１に入力制御信号Ｐ１を出力し、２回目の測定デー
タ書込動作を開始することによりデータ選択回路２５よ
り出力される測定データＤＡをメモＩＪ　Ｂに対して順
次書込んでいく。

そしてメモリＢ、にデータが記憶されることによって発
生するデータ記憶終了パルスＰｍが制御信号発生回路に
供給されると前述のごとく、出力制御回路３１が制御さ
れて記憶データの読出しが行なわれるが、２回目の読出
し動作は指定記憶部３１ａによってメモリＡとメモリＢ
が指定されているため、平均値算出回路４及び分散値算
出回路６には、メモＩＪ　ＡとメモリＢの記憶データの
合計、すなわち１０個のデータが入力され、それぞれ１
０個のデータについての平均値及び分散値が算出される
。そして分散値算出回路６による算出値は、基準信号発
生回路７より出力される２番目の基準値て比較され、分
散値が小さければ、前述と同様に算出された平均値をラ
ンチ表示して測定を終了する。

しかし２回目の判定動作に於いても分散値が大きくて信
号Ｐｍが出力した場合には、測定回数制御回路６２の指
定端子を８２からＳ、に切換えることにより３回目の測
定としてメモリＣへのデータ書込及びメモＩＪＡ、Ｂ、
Ｃの１５個のデータについての演算及び判定動作が行な
われる。同様にして本実施例では４回迄測定可能だが４
回目の測定に於いても分散値が大きくて信号Ｐｍが出力
されるとこの信号Ｐｍは、測定回数制御回路６２の指定
端子Ｓ４によってＯＮされたＡＮＤゲート４１を通過し
て、表示駆動回路４０の入力端子■３に供給されること
により表示装置９の測定不能マーク９Ｃを点灯して、測
定者に対し、センサパルスが不安定で測定不能であるこ
とを知らせるとともに、前記信号ＰｍがＯＲゲート４２
を通過することによってリセットパルスＰｒとなり、各
回路をリセットする。

この結果、各回路がすべて初期状態に復帰し、改めて１
回目の測定を開始する。

本発明に於ける脈拍測定器は、上記する一連の動作を繰
返すことによって測定表示値の安定化を達成するもので
あるが、１回の脈拍測定に於ける測定の繰返し回数は、
実施例に示した４回に限定されるものではなく、必要に
応じて適当な繰返し回数を設定するものである。又本実
施例では、測定データのバラツキを判定するための分散
値として、所謂統計学上の分散値を使用したが、これに
限定されるものではなく、バラツキの判定に有効な、す
べての算出値を含むものである。

さらに本発明の構成は、実施例に示した専用ロジック構
成に限定されるものではなく、プログラムされたマイコ
ンシステムも当然含むものである。

二発明の効果〕 上記のごとく本発明は、脈拍数の測定データをまずデー
タ選択手段を通すことによって異常値を除去し、残った
正常データのみをメモリに一定数記憶させた後、この一
定数のデータの平均値を算出して脈拍数の表示値として
いるので、サンプリング測定の宿命ともいえるデータの
バラツキに対しても常に安定した脈拍数の表示須を得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脈拍測定器の概略を示すブロック線１
”Ｑｌ、第２図は第１図の詳細を示すブロック線図であ
る。 １・・・・・・脈拍検出部、 ２・・・・・・脈拍測定部、 ６・・・・・・データ記憶部、 ４・・・・・・平均値算出回路、 ５・・・・・・安定度判定部、 ６・・・・・・分散値算出回路、 ２５・・・・・・データ選択回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 脈拍検出部、該脈拍検出部によって検出された脈拍信号
   より脈拍数を測定する測定部、該測定部による測定デー
   タを予め定められた設定値と比較し、設定値の範囲内の
   測定データのみを出力するデータ選択手段、該データ選
   択手段より出力される測定データを記憶する記憶部、該
   記憶部に記憶された複数の測定データを１グループとし
   、このグループの平均値を算出する算出手段、該算出手
   段によって算出された平均値を脈拍数として表示するた
   めの表示装置を備えたことを特徴とする脈拍測定器。