JPS63150048A - 心拍計 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、携帯可能な心拍計に関するものである。

心拍数は運動強度を良く現すことが知られ、安全且つ科
学的な運動あるいは訓練を行うためには、心拍数を計る
ことが常識となりつつある。このような心拍計としては
、腕時計に心拍計を組み込んだ機器が開発されていた。

このような心拍計に適用される心拍数を検出する方法と
しては大別して２つある。１つけ光電式容積脈波方法で
あり、光センサで末梢動脈血の脈動を検出するものであ
る。

他の１つは心電位検出方法であり、心臓筋肉の収縮をコ
ントロールする心電位を体表面上で検出するものである
。上記心電位検出方式は検出に殆ど電力を必要としない
ので、上記腕時計に心拍計を組み込んだ機器などに適し
た心拍数の検出方法であると言える。

しかし、従来のこの種の心拍計においては、単に心拍数
を測定して表示するのみであり、この心拍数を測定した
使用者は、自分で運動強度がどの程度で体の状態がどの
ようになったかを判定しなければならず、この測定した
心拍数に基づいて自とは難しい問題があった。従って、
心拍数は測定したが、どのようにこの測定された心拍数
を利用すればよいかが分からず、宝の持ち腐れとなる場
合が多かった。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、使用者に適度の運動強度を知らせる
ことができる心拍計を提供することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明は、被検者の心拍数を測定する測定手段と、上記
測定値と可変自在な所定心拍数とを比較する比較手段と
、上記比較手段の比較結果を表示する表示手段とを備え
、自己に適した運動状態にあるときの心拍数を比較手段
の所定心拍数として設定しておくことにより、表示手段
により運動強度が過度になり過ぎいていないかなどの表
示を行い、使用者に適度な運動状態を知らせることがで
きるようにしたものである。

（実施例１） 本実施例の心拍計はたとえば使用者の歩数を計測する万
歩計程度の大きさであり、第４図に示すように腰ベルト
８に着脱自在に装着して携帯するようにしたものである
。本実施例の心拍計Ａは心拍数を検出する方式として、
検出に殆ど電力を必要としない点から、心臓筋肉の収縮
をフントロールする心電位を体表面上で検出する心電位
検出方式を採用している。このように心拍計Ａを腰ベル
ト８に装着する場合には使用者Ｂの使い勝手により左右
いずれの腰にでも心拍計Ａを装着することができる。な
お、本実施例では腰ベルト８に装着するタイプの心拍計
Ａについて以下に説明するが、上着あるいはズボンのポ
ケットに収納するようにしても勿論構わない。

本実施例の心拍計の外観を第１図に示す。この心拍計は
、心拍数などを表示する表示器４を備えた表示器本体１
と、この表示器本体１の表示面を覆う開閉自在な蓋体２
とがらなり、指を当てることにより心拍数を検出する検
出電極板３を上記蓋体２の内面に設けである。なお、本
実施例では計測結果に基づく様々な表示を表示器４にて
行うようにしてあり、また心拍計だけでなく万歩計ある
いはストップワすツチとしても用いることができるよう
にしである。そこで、本実施例の表示器４には、心拍数
などをディジタル数値で表示する心拍数表示部４０、心
拍に同期して点滅する心拍同期マーク４２、運動強度の
過度を示す運動強度表示部（以下、ニコニコベースイン
ジケータと呼））４コ、及１心拍計の使用モードを示す
モード指示部４．を備えている。さらに、心拍計を本末
の心拍数の計測に用いるモードと、万歩計として用いる
モードとに切り換えるモードスイッチ７、（なお、この
モードスイッチ７□では、歩行及び走行の場合に分けて
歩数の計測を行うことができるように、万歩計として使
用する場合のモードが２個ある。）、上記ニコニコベー
スインノケータ４．にて運動強度を表示するために必要
なデータを入力する年令置数キー７□９年令人カキ−７
３、及びストップワオッチとして使用する場合の繰作キ
ー７、とを備えている。ここで、モード指示部４．は表
示器４の表示面の下方に刻印された使用モードを示すマ
ークを矢印で示すようになっており、モードスイッチ７
、を押すことにより、順次横方向に矢印が移動するよう
にしである。なお、モードスイッチ７Ｉにより切り換え
られたモードによって、上記年令置数キーフコ１年令人
カキ−７３は別の繰作スイッチとして動作し、たとえば
年令置数キー７よけカロリー表示などに心拍数表示部４
、を切り換えるスイッチとして、また年令人カキ−７３
はストップワ↑フチのリセットキーとして用いられる。

蓋体２は表示器本体１の表示面側が開口された箱状に形
成され、この蓋体２の内底面に２枚の検出電極板３を並
設して装着しである。この検出電極板３は表示器本体１
の内部に収納された回路に接続されている。この蓋体２
の表面には第２図に示すように使用者の腰ベルト８に心
拍計を装着するための一対の７ツク状のベル）９着部６
を備えている。このベルト装着部６．の−ｌ＠部は蓋体
２に沿って表示器本体１の下面に至るＬ字状に形成し、
先端をＵ字状に曲成しである。表示器本体１の下面には
第２図（ｂ）に示す一対の膨出部１ａを間隔をおいて突
設し、この膨出部ｌａ開に連結棒８を架設しである。そ
して、この連結棒８にベルト装着部６の固定端の先端部
を係合することによりヒンノ止めし、蓋体２を表示器本
体１に回動自在に取り付けである。このベルト装着部６
の他端部は下方に曲成し、先端部の中央が蓋体２の外面
側に曲がったく字状に形成してあり、この曲成部に相当
する蓋体２の表面を膨出し、腰ベルト８にしっかりと心
拍計を装着できるようにしである。このように本実施例
ではフック状のベルト装着部６としであることで心拍計
を腰に装着するための特別のベルトなどを必要とせずに
装着でき、しかもベルト装着部６の他端部の先端を外側
に折り曲げであるから、この折り曲げ部分と蓋体２表面
との開を案内部としてどのような厚みのベルトにも取り
外し自在に固定できる。また、蓋体２の上部の上記ベル
ト装着部６の中央には蓋体２を表示器本体１に装着した
ときに蓋体２が開かないようにするばね性を有する開閉
７ツク５を設けてあり、この開閉７ツク５は表示器本体
１の上面の突起１ｂに先端部を圧接するようにして蓋体
２の被着状態を保持するようになっている。そして、こ
の開閉７ツク５の先端は表示器本体１の上面との開に隙
間を形成するように折り曲げて、蓋体２を開くときに容
易に開閉７ツク５を外すことができるようにしである。

なお、この開閉７ツク５は導電性を有する金属若しくは
導電性を有する物質にて形成するか、あるいは導電性を
有する塗料を塗布して形成しである。つまり、開閉７ツ
ク５と表示器本体１の内部の回路の基準電位（例えばア
ース）とを接続することにより、使用者が心拍数を計測
するために蓋体２を開閉したとき、この開閉７γり５を
介して人体あるいは衣服などに帯電された静電気を放電
できるようにするためである。

本実施例の心拍計の回路構成を第３図に従って説明する
。但し、回路構成及び後述する動作の説明においては心
拍計本末の構成及び動作についてのみ説明し、他の付加
的な機能（歩数計測、消費カロリー計測、ストップワオ
ッチ）の構成及び動作などについては説明を省略する。

本実施例では、検出電極板３夫々に指Ｃが接触されたと
きに、この雨検出電極板３間に発生する心電位信号を静
電気保護回路１０を介して取り込んで心電位信号に含ま
れた直流成分を除去する直流カット部１１と、この直流
カット部１１出力を増幅する増幅回路１２と、増幅回路
１２出力に含まれた心電位信号以外の信号である商用電
源周波数ノイズあるいは筋電位信号を除去するフィルタ
１３と、フィルタ１３出力に生じる詳細は後述するＱ−
Ｒ−８波を整流して直流電圧に変換するＱ−Ｒ−３波整
流回路１４と、このＱ−Ｒ−！３［！流回路１４出力と
デート電位発生回路１５出力である基準電圧とを比較し
て基準電圧以上であるとき出力を生じるコンパレータ１
６と、この心拍が入力される毎に周期的に生じるコンパ
レータ１６出力をデート信号としこのデート信号間の間
隔をクロック発生回路１８出力であるクロック信号に基
づいてカウントするカウンタ２０と、カウンタ２０出力
から１分画たりの心拍数を算出する演算回路１９と、こ
の演算回路１９出力を増幅して表示器４を駆動するドラ
イバ２１とからなる。なお、本実施例では上記表示器４
の他に演算回路１９による心拍に関する測定結果に基づ
いて使用者の状態などを音にて報知するブザー２３も備
えている。また、被検者の心拍数を測定する測定手段、
及び上記測定値と可変自在な所定心拍数とを比較する比
較手段とを演算回路１９などを含むＣＰＵ１７にて構成
し、この比較手段としてのＣＰＵ１７による比較結果を
表示する表示手段を表示器４の表示部４３にて枯成しで
ある。

以下、本実施例の使用方法及ゾ回踏動作などについて説
明する。第４図に示すように使用者Ｂは腰ベルト８にベ
ルト装着部６にて心拍計Ａを装着する。なお、１４図に
示すように蓋体２を閉じた状態で、歩数計測、消費カロ
リー計測、ストップワオッチなどを動作させることは可
能である。つまり、上述のような心拍数の測定以外のモ
ードでは通常は蓋体２を閉じて使用されるため、検出電
極板３が露呈せず、従９て人体や衣服などに帯電された
静電気−二よる入力回路の破壊は起こらない。

しかし、ストップワオッチとして用いる場合には、蓋体
２を開けて使用する場合があり、また何等かの理由で静
電気が印加される場合があることを考慮して上記静電気
保護回路１０を備えている。そして、通常の生活の合間
、例えば通勤時の信号待ちや、ホームでの電車待ちの合
間に自分の心拍数を計る場合、腰ベルト８に心拍計を装
着したときに上方に位置する開閉７ツク５を押し上げ、
表示器本体１の上面の突起１１）に弾接している開閉７
フク５による蓋体２の閉成力を解除して蓋体２を開ける
。このように蓋体２を開けるときには常に、開閉７ツク
５を指Ｃなどで触れることになる。この開閉７ツク５は
導電性を有し、しかも表示器本体１の内部回路の基準電
位点に接続されているから、人体や衣服に帯電された静
電気がこの開閉７ツク５から内部回路の基準電位点へと
放電され、このため静電気により内部入力回路が破壊さ
れることがない。蓋体２を開いた後には、モードスイッ
チ７、を押して心拍数の測定モードに切り換える。

つまり、第１図の表示器４の表示面の下部のハートマー
ク上にモード指示部４．の矢印が来るようにモードスイ
ッチ７Ｉを押圧繰作する。そして、心拍測定モードにな
っていることを確認した後に、使用者は蓋体２を開けて
指Ｃを雨検出電極板３に当てる。この心拍数の測定状態
を第５図に示す。

なお、ｖＪ５図においては人さし指にて検出電極板３に
触れているが、この指である必要は勿論なく、また同時
に２本の指で触れても構わない。

ここで、心拍の検出方法について簡単に説明する。一般
に人体の左右の腕の間に誘起される心電位信号は第６図
に示すようなＰ波、Ｑ−Ｒ−３波、Ｔ波より構成され、
これらの披が周期的に現れる。

このうちＱ−Ｒ−３波の電位が最も大きく、人により差
異はあるが、約０　、２　ｍＶ程度の信号として現れる
。従って、このＱ−Ｒ−８波検出が一般に行われており
、本発明もこの心拍検出方法を採用しているものである
。

上述のようにして指Ｃを検出電極板３に当てて上述のよ
うな心電位信号が得られたとすると、この心電位信号は
静電気保護回路１０を介して直流カット部１１に入力さ
れる。なお、上述したように通常は開閉７ツク５にて静
電気が放電されるが、上記静電気保護回路１０は念のた
めに挿入しである。直流カット部１１で心電位信号の直
流成分がカットされる。つまり、主に両手の電荷のアン
バランスによる基線の振れを防止するために、この直流
カット部１１が設けられている。この直流カット部１１
出力は増幅回路１２にて増幅される。しかし、検出電極
板３にて検出された上記心電位信号には商用電源周波数
ノイズ（５０Ｈｚ、あるいは６０Ｈｚ）、あるいは筋電
位信号などを含んでいる。

このため、増幅回路１２出力をフィルタ１３を通すこと
により、商用電源周波数ノイズ、あるいは筋電位信号な
どを除去する。このフィルタ１３は通常ローパスフィル
タやバンドパスフィルタなどの組み今わせで構成される
。このようにして抽出された心電位信号、主にＱ−Ｒ−
６波はＱ−Ｒ−８波畝祷副肱Ｉ　Ａｌ−デｎ各しＲＩ＋
−１”ナヒ知宥倍蛍匡に変換され、コンパレータ１６に
てデート電位発生回路１５にて発生される基準電圧と比
較される。

そして、Ｑ−Ｒ−８波整流回路１４出力が基準電圧以上
であるときに、コンパレータ１６出力が生じる。このフ
ンパレータ１６出力はカウンタ２０のデート信号として
用いられる。つまり、心拍が検出される毎に周期的に生
じる上記フンパレータ１６出力であるデート信号間の間
隔をクロック発生回路１８のクロック信号に基づいてカ
フントするのである。このカウンタ２０出力は演算回路
（ＡＬＵ）１９にて１分当たりの心拍数に換Ｗ、され、
さらにこの演算回路１９では上記換算した心拍数を順次
加算することにより平均値を求める、所謂８心拍移動平
均化法などで処理を行う。このようにして得られた１分
当たりの心拍数は一定の表示間隔で表示用のドライバ２
１を介して表示器４の心拍数表示部４１に表示する。な
お、表示器４の心拍数同期マーク４□では上記コンパレ
ータ１６出力であるデート信号に従って点滅制御される
。

以上は回路構成に基づいた概略動作の説明であったが、
次に第７図乃至第９図のソフト上の７０−チャートに従
ってニコニコベースインジケータ４、の動作を説明する
。なお、その前にこのニコニコベースインジケータ４．
なるものが如何なるものかを説明しておく。

従来より健康度の尺度として、単位体重当たりの最大酸
素摂取ｉｉ　（Ｖ　Ｏ、ｗａｘ／　ｗｔ）が使えること
が知られている。このＶＯ２ｗａｘ／ｗＬはもともとは
全身持久性（スタミナ）の指標としてマラソン選手達の
能力を示す重要なものさしであり、心臓、血管、血液、
及１呼吸器官など身体外から酸素を身体内に取り込み、
骨格筋や心筋に運搬する役割の系統（酸素運搬系）と、
運ばれてきた酸素を筋肉で糖や脂肪を燃焼（Ｒ化的分解
）するために消費する役割の系統（酸素消費）の総括的
な働きを示すものであった。第１０図は心拍数と最大酸
素摂取量との関係を示す図である。なお、年令と心拍数
との関係は次の式で表すことができる。

ＨＲｍａｘ＝−０，６５ＸＡＧＥ＋２１０．０ＨＲｍａ
ｘ：最大心拍数、ＡＧＥ：年令ところで、健康づくりを
するためには個人個人の能力に合った運動処方せんを作
成しなければならない。この運動処方せんは運動強度と
週当たりの時間から構成され、運動強度を判定するため
には心拍数（体への負担度）と主観的尺度（心への負担
度）を用いる方法が手軽で確実である。これに基づいて
、＠１康づくりをするためには以下の２条件を満たすこ
とが必要である。

Ａ：運動の強さが過度にならないこと、Ｂ：目標健康度
に到達するために必要な運動強度と週当たりの時間が判
明し ていること 以上、２つの条件を満たしている運動が、最大酸素摂取
量の５０％に相当する強度のニコニコベースの運動であ
る。

下表は運動強度を最大酸素摂取量に対する百分率で表し
た際の年齢階級別に示したニコニコベースの運動での［
運動中の１分間の心拍数］を示す。

以上がニコニコベースの運動の説明であるが、本実施例
ではこの学説に基づいて以下に示すようにしてニコニコ
ペースを使用者に知らせることができるようにしたもの
である。まず、第７図に示すように使用者はモード切換
キー７、を１回押す。

これにより、表示器本体１の内部回路は心拍数測定モー
ドに切り換わる。心拍数測定モードの７０−チャートを
第８図に示す。そして、年令人カキ−７、にて年令が入
力されない場合には、上述の回路動作にて説明したよう
にして心拍数を求めて表示器４の心拍数表示δ４４１に
心拍数を表示する。

このとき、上記年令人カキ−７３にて年令を入力しなか
ったということは、既に予め年令が設定しであるという
ことであるから、この予め設定しであるメモリ部（図示
せず）から年令を読み出す。そして、このメモリ部から
読み出された年令は、第３図中の破線にて示す演算回路
１９などを内蔵するＣＰＵ１７の内部メモリに記憶しで
ある上記表１を使って、ニコニコペースの運動強度に相
当するターゲット心拍数に変換され、演算回路１９では
測定した心拍数とこの換算したターゲット心拍数との差
（ｂ＝測定心拍数−ターゲット心拍数）を求め、この差
すに基づいてニコニコベースインジケータ４．にて３レ
ベルの段階表示を行う。上記差すが所定範囲（−ａ≦ｂ
≦ａ１例えばａ＝１０拍／分）以内であれば、ニコニコ
ベースインノケータ４３内のＯＫマークを点滅させ、左
右の上昇あるいは下降を示す矢印マークを点灯して、使
用者にターゲット心拍数の範囲内であることを知らせる
。勿論、上述の表示方法以外に、例えばＯＫマークを点
灯し、左右の矢印マークを点滅させるという方法でも良
く、要はどの状態であるかを分かるようにすればどのよ
うな表示方法でも枯わない。そして、差すがａ以上であ
る場合には、測定心拍数がターゲット心拍数以下である
ので、下降した矢印マークを点滅し、他のマークを点灯
する。また、差すがａ以下である場合には、測定心拍数
がターデッド心拍数以上であるので、上昇した矢印マー
クを点滅し、他のマークを、α灯する。なお、上述の説
明においてはニコニコペースインシケータ４．を用いた
が、ブザー２３の断続音の高低、あるいは間隔でニフニ
フベースを使用者に報知するようにしても良い。

次に年令を入力する場合、あるいは年令を変更する場合
について第９図に従って説明する。このように年令を入
力する場合などは、第８図において年令入カキ−７３が
押され、この場合には第９図に示す年令入力ルーチンＤ
に入る。この場合には、まず現在設定しである年令を読
み出して、表示器４の心拍数表示部４１に年令を表示す
る。この状態で年令置数キー７□を押すと、この心拍数
表示部４．に表示してあった表示が消去され、新たに年
令置数キー７、にて入力された年令が心拍数表示部４１
に表示される。使用者はこの年令に誤りがあれば、再度
年令置数キー７２を押すことで設定をやり直すことがで
きる。そして、正しく設定された場合には年令人カキ−
７、を押すことで、新たに設定された年令を上記ＣＰＵ
１７の内部メモリに書き込み、心拍数表示部４．の年令
表示を消去したのち、年令入力ルーチンＤを終了し、上
述した通常の心拍数測定モードに戻る。

このように本実施例の心拍計は腰ベルト８にベルト装着
部６にて装着するようにしであるので、心拍計を装着し
ていることを目立ちにくくでき、しかも着脱も容易にな
る。また、検出電極板３を蓋体２の内面に設けであるか
ら、衣類のこすれや摩擦にて使用者の体に帯電された静
電気による放′Ｋｉ電流が検出電極板３を介して表示器
本体１の内部入力回路に流れず、従って心拍計の内部入
力回路が静電気により破壊されることを防止でき、しか
も表示器本体１から蓋体２を開けるときに使用者の指Ｃ
が触れる開閉７ツク５にて静電気を放電するようにしで
あるので、さらに確実に静電破壊を防止できる。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、被検者の心拍数を測定する測定
手段と、上記測定値と可変自在な所定心拍数とを比較す
る比較手段と、上記比較手段の比較結果を表示する表示
手段とを備えているので、自己に適した運動状態にある
ときの心拍数を比較手段の所定心拍数として設定してお
くことにより、表示手段により運動強度が過度になり過
ぎいていないかなどの表示を行うことができごこれによ
り適度な運動状態を使用者に知らせることができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の外観斜視図、第２図輸）は
同上の蓋体を開いた状態の正面図、同図（ｂ）は同上の
側面図、第３図は同上の回路構成を示すブロック図、＃
Ｓ４図は同上を腰ベルトに装着した状態を示す説明図、
ｆ：ｔｆＪＳ図は同上を腰ベルトに装着し心拍数を測定
している状態を示す説明図、ｆ：ｔＳ６図は心電位信号
の波形を示す説明図、第７図乃至第９図は同上の動作を
示す７０−チャート、第１０図は運動強度と心拍数との
関係を示すグツ７である。　　１は表示器本体、２は蓋
体、３は検出電極板、４は表示器、４．はニコニコベー
スインジケータである。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 ４３…ニコニコベース インジケータ か６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検者の心拍数を測定する測定手段と、上記測定
   値と可変自在な所定心拍数とを比較する比較手段と、上
   記比較手段の比較結果を表示する表示手段とを備えて成
   ることを特徴とする心拍計。
2. （２）上記表示手段が比較手段の比較結果に夫々に対応
   する表示部を備え、上記比較手段の表示結果を３段階で
   表示して成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の心拍計。
3. （３）上記表示手段による表示を断続音にて行って成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の心拍計。