JP4760025B2 - Pulse measuring device and pulse measuring circuit - Google Patents
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Description
所定周期で発光する発光素子の光を受光素子で受光し、この受光した光を電気信号に変換して出力する脈拍センサを身体に装着させた状態で前記脈拍センサから出力される電気信号に基づいて脈拍を測定する脈拍測定装置及び脈拍測定回路に関する。 Based on the electrical signal output from the pulse sensor in a state in which the pulse sensor that receives the light of the light emitting element that emits light at a predetermined period is received by the light receiving element, converts the received light into an electrical signal, and outputs the electrical signal The present invention relates to a pulse measuring device and a pulse measuring circuit for measuring a pulse.
従来から、赤外線発光素子と受光素子とから構成される脈拍センサを身体に装着して血流の変化を観測することにより、脈拍数を測定する脈拍測定装置が存在する。これらの脈拍測定装置に係る発明として、測定時に脈拍センサが装着されているか否かを判定する発明が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a pulse measuring device that measures a pulse rate by attaching a pulse sensor composed of an infrared light emitting element and a light receiving element to a body and observing a change in blood flow. As inventions related to these pulse measuring devices, there is known an invention for determining whether or not a pulse sensor is attached at the time of measurement.
例えば、脈拍センサが皮膚に接触しているか否かを検出することにより脈拍センサの着脱を判定し、脈拍センサが皮膚に接触してない場合に、脈拍センサの駆動を停止する発明(例えば、引用文献1参照)や、指等が金属の電極に乗せられたか否かを判断して脈拍測定回路の動作を制御するとともに、測定された脈拍の検出状態をバーグラフ表示することにより、脈拍センサの状態を視認可能とする発明(例えば、引用文献2参照)がある。
現在、脈拍測定装置は、治療目的等として医療機関で利用される他に、健康維持や、運動状態を把握するために広く家庭にも普及し、利用されている。家庭での利用形態は種々考えられるが、例えば使用者がウォーキングやジョギング等の運動中に脈拍数を測定し、測定された脈拍数に基づいて運動量を調整するといった利用形態がある。 Currently, pulse measuring devices are widely used in homes for the purpose of maintaining health and grasping exercise states, in addition to being used in medical institutions for therapeutic purposes and the like. Various usage forms at home are conceivable. For example, there is a use form in which the user measures the pulse rate during exercise such as walking or jogging, and adjusts the amount of exercise based on the measured pulse rate.
しかし、通常の脈拍測定装置は、ウォーキング等の身体が動作している最中の脈拍数の測定を目的とした装置ではない。したがって、使用者が運動前の静止時に脈拍センサを装着した後に、ウォーキング等の運動を開始すると、運動中に脈拍センサが身体から外れてしまったり、脈拍センサの装着位置がずれてしまう場合があり、正しく脈拍数が測定できない場合があった。 However, a normal pulse measuring device is not a device intended for measuring the pulse rate while the body is operating such as walking. Therefore, if the user wears a pulse sensor at rest before exercise and starts exercise such as walking, the pulse sensor may be detached from the body during exercise or the position of the pulse sensor may be shifted. In some cases, the pulse rate could not be measured correctly.
また、正しく装着されている場合であっても、ウォーキング等で移動している最中に、直射日光が照射される場所や、木漏れ日の当たる場所等で計測すると、受光素子の受光量が変化してしまい、正しく脈拍数を測定できない場合があった。したがって、運動中に脈拍センサが外れなくとも、正しく測定されているか否かを使用者が定期的に確認する必要があった。 In addition, even if it is worn correctly, the amount of light received by the light receiving element will change if it is measured in places where it is exposed to direct sunlight or where it is exposed to sunlight while it is moving, such as walking. In some cases, the pulse rate could not be measured correctly. Therefore, even if the pulse sensor does not come off during exercise, it is necessary for the user to periodically check whether the measurement is correctly performed.
また、脈拍センサは装着されているが、計測可能な位置からずれた為に正しい測定ができずに不正な測定値が表示されているといった場合もあるため、使用者は定期的な確認を余儀なくされていた。 In addition, there is a case where a pulse sensor is attached, but an incorrect measurement value is displayed because a correct measurement cannot be performed due to deviation from a measurable position, so the user has to check regularly. It had been.
そこで、上記課題に鑑み本発明は、脈拍検出部を有する脈拍センサの身体の装着に対する変更を使用者に促すことのできる脈拍測定装置及び脈拍測定回路を提供することを目的とするものである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a pulse measuring device and a pulse measuring circuit that can prompt the user to change the body of the pulse sensor having a pulse detecting unit.
以上の課題を解決するために、請求項1に記載された発明の脈拍測定装置は、
所定周期で発光する発光素子(例えば、図5の発光ダイオードLED)の光を受光素子(例えば、図5のフォトダイオードPD)で受光し、この受光した光を電気信号に変換して出力する脈拍センサを身体に装着させた状態で前記脈拍センサから出力される電気信号に基づいて脈拍を計測する脈拍測定装置において、
前記変換された電気信号を前記発光素子の発光する周期でサンプリングすると共にこのサンプリングされた電気信号の電圧値を保持するサンプルホールド手段(例えば、図5のサンプルホールド回路SH)と、
このサンプルホールド手段によって保持された電気信号の電圧値を前記サンプリングと同じ周期でデジタル信号に変換する第1のデジタル変換手段(例えば、図5の第1A/D変換回路部22)と、
前記サンプルホールド手段によって出力された信号からノイズ信号を除去するノイズ除去手段(例えば、図5のコンデンサC16、抵抗24)と、
このノイズ除去手段によってノイズが除去された信号をデジタル信号に変換する第2のデジタル変換手段(例えば、図5の第2A/D変換回路部24)と、
前記第1のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号と前記第2のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号とに基づいて前記脈拍センサの装着状態に変更が生じたか否かを判定する装着状態判定手段(例えば、図3のCPU10;図8のステップA14)と、
この装着状態判定手段によって判定された結果に基づいて、前記脈拍センサの装着状態の変更を促すための報知を行う報知手段(例えば、図3のCPU10;図8のステップA34、図3の音声出力手段80)と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the pulse measuring device of the invention described in
A pulse that receives light of a light emitting element (for example, the light emitting diode LED in FIG. 5) that emits light at a predetermined period by a light receiving element (for example, the photodiode PD in FIG. 5), converts the received light into an electric signal, and outputs the electrical signal. In a pulse measurement device that measures a pulse based on an electrical signal output from the pulse sensor in a state where the sensor is attached to the body,
Sample-and-hold means (for example, the sample-and-hold circuit SH in FIG. 5) that samples the converted electric signal at a light emission period of the light-emitting element and holds the voltage value of the sampled electric signal;
First digital conversion means (for example, the first A / D
Noise removing means (for example, capacitor C16,
Second digital conversion means (for example, the second A / D
Wearing state determination for determining whether or not there is a change in the wearing state of the pulse sensor based on the digital signal converted by the first digital conversion unit and the digital signal converted by the second digital conversion unit Means (for example,
Based on the result determined by the mounting state determination unit, notification unit (for example, the
It is characterized by providing.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の脈拍測定装置において、
前記脈拍センサの装着状態に変更が生じたと判定される際の前記第1のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値と前記第2のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値との変動状態に対応するメッセージを記憶する記憶手段(例えば、図3のROM30;図7(a)の第1状態報知音声データ302)を更に備え、
前記報知手段は、前記第1のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値と前記第2のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値とに基づいて前記記憶手段から前記メッセージを抽出して出力する(例えば、図3のCPU10;図8のステップA34)ことを特徴とする。
The invention according to
The voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion means and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion means when it is determined that a change has occurred in the mounting state of the pulse sensor Storage means (for example,
The notification means extracts the message from the storage means based on the voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion means and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion means. (For example,
請求項3に記載された発明の脈拍測定回路は、
所定周期で発光する発光素子(例えば、図5の発光ダイオードLED)の光を受光素子(例えば、図5のフォトダイオードPD)で受光し、この受光した光を電気信号に変換して出力する脈拍センサを備え、この脈拍センサから出力される電気信号に基づいて脈拍を計測する脈拍測定回路において、
前記変換された電気信号を前記発光素子の発光する周期でサンプリングすると共にこのサンプリングされた電気信号の電圧値を保持するサンプルホールド回路(例えば、図5のサンプルホールド回路SH)と、
このサンプルホールド回路によって保持された電気信号の電圧値を前記サンプリングと同じ周期でデジタル信号に変換する第1のデジタル変換回路(例えば、図5の第1A/D変換回路部22)と、
前記サンプルホールド回路によって出力された信号からノイズ信号を除去するノイズ除去回路(例えば、図5のコンデンサC16、抵抗24)と、
このノイズ除去回路によってノイズが除去された信号をデジタル信号に変換する第2のデジタル変換回路(例えば、図5の第2A/D変換回路部24)と、
前記第1のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号と前記第2のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号とに基づいて前記脈拍センサの装着状態に変更が生じたか否かを判定する装着状態判定回路(例えば、図3のCPU10;図8のステップA14)と、
この装着状態判定回路によって判定された結果に基づいて、前記脈拍センサの装着状態の変更を促すための報知を行う報知回路(例えば、図3のCPU10;図8のステップA34、図3の音声出力手段80)と、
を備えることを特徴とする。
The pulse measuring circuit of the invention described in
A pulse that receives light of a light emitting element (for example, the light emitting diode LED in FIG. 5) that emits light at a predetermined period by a light receiving element (for example, the photodiode PD in FIG. 5), converts the received light into an electric signal, and outputs the electrical signal. In a pulse measurement circuit that includes a sensor and measures a pulse based on an electrical signal output from the pulse sensor,
A sample-and-hold circuit (for example, the sample-and-hold circuit SH in FIG. 5) that samples the converted electrical signal at a light emission period of the light-emitting element and holds a voltage value of the sampled electrical signal;
A first digital conversion circuit (for example, the first A / D
A noise removing circuit (for example, a capacitor C16 and a
A second digital conversion circuit (for example, the second A / D
Wearing state determination for determining whether or not there is a change in the wearing state of the pulse sensor based on the digital signal converted by the first digital conversion circuit and the digital signal converted by the second digital conversion circuit A circuit (for example,
Based on the result determined by the mounting state determination circuit, a notification circuit (for example, the
It is characterized by providing.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の脈拍測定回路において、
前記脈拍センサの装着状態に変更が生じたと判定される際の前記第1のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値と前記第2のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値との変動状態に対応するメッセージを記憶する記憶回路(例えば、図3のROM30;図7(a)の第1状態報知音声データ302)を更に備え、
前記報知回路は、前記第1のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値と前記第2のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値とに基づいて前記記憶回路から前記メッセージを抽出して出力すること(例えば、図3のCPU10;図8のステップA34)ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the pulse measurement circuit according to the third aspect ,
The voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion circuit and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion circuit when it is determined that the wearing state of the pulse sensor has changed. A storage circuit (for example,
The notification circuit extracts the message from the storage circuit based on the voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion circuit and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion circuit (For example,
請求項1に記載された発明によれば、第1のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号と、第2のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号とに基づいて、脈拍センサの装着状態を判定し、判定した結果に基づいて脈拍センサの装着状態の変更を促すための報知を行うことができる。このため、この報知を通じて、使用者自身によって脈拍センサを装着し直すこと等により、脈拍測定を正確に行うことが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the wearing state of the pulse sensor is determined based on the digital signal converted by the first digital conversion means and the digital signal converted by the second digital conversion means. And based on the determined result, the alerting | reporting for prompting the change of the mounting state of a pulse sensor can be performed. For this reason, it is possible to accurately measure the pulse by reattaching the pulse sensor by the user himself / herself through this notification.
また、請求項3に記載された発明によれば、第1のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号と、第2のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号とに基づいて、脈拍センサの装着状態を判定し、判定した結果に基づいて脈拍センサの装着状態の変更を促すための報知を行うことができる。このため、この報知を通じて、使用者自身によって脈拍センサを装着し直すこと等により、脈拍測定を正確に行うことが可能となる。
According to the invention described in
請求項2に記載された発明によれば、第1のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値と、第2のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値に基づいて、メッセージを抽出して出力することができる。
According to the invention described in
請求項4に記載された発明によれば、第1のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値と、第2のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値に基づいて、メッセージを抽出して出力することができる。
According to the invention described in
以下、本発明を耳装着型の脈拍測定装置1に適用した場合の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment when the present invention is applied to an ear-mounted
〔第1実施形態〕
[1.1 構成]
[1.1.1 外観構成]
図1は、耳装着型の脈拍測定装置1を示した図であり、(a)は脈拍測定装置1の正面図であり、(b)は脈拍測定装置1の斜視図である。なお、説明における方向は、脈拍測定装置1を装着した使用者にとっての方向とする。具体的には、脈拍測定装置1を装着した場合の顔面側(図1(a)の奥側、(b)の左下側、図2の左側)を前、後頭部側(図1(a)の手前側、(b)の右上側、図2の右側)を後とし、左耳側を左、右耳側を右、上を上、下を下とする。また、左右のアーム部112R、112Lが近接する方向、すなわち頭部の中央に向けた方向を内側方向とし、その逆を外側方向とする。
[First Embodiment]
[1.1 Configuration]
[1.1.1 External configuration]
FIG. 1 is a diagram showing an ear-mounted
脈拍測定装置1は、本体部100と、右アーム部112Rと、左アーム部112Lと、スピーカ部である右ドライバユニット110R及び左ドライバユニット110Lと、脈拍センサ部106(イヤークリップ)とを備えて構成される。右アーム部112Rは、本体部100の右上端部で内側方向に付勢するように支持されている。また、左アーム部112Lは、本体部100の左上端部で内側方向に付勢するように支持されている。また、本体部100には、ディスプレイ102と、各種スイッチが備えられている。
The
右アーム部112Rの先端部には、右ドライバユニット110Rを支持する右ドライバユニット支持部114Rが設けられている。また、左アーム部112Lの先端部には、左ドライバユニット110Lを支持する左ドライバユニット支持部114Lが設けられている。また、右ドライバユニット支持部114Rの右側面には、脈拍報知スイッチS1が配設されており、左ドライバユニット支持部114Lの左側面には、ラジオ選局スイッチS2が配設されている。
A right driver
脈拍センサ部106は、耳介の一部である耳朶に挟着可能なクリップを有し、脈拍を光学的に検出するための脈拍センサが挟着面に配設されている。脈拍センサ部106は、本体部100の左側面からケーブル108を介して電気的に接続されている。また、使用者が脈拍センサ部106を使用しないときには、突起部122に脈拍センサ部106を挟着・係止させる。
The
使用者は、脈拍測定装置1を装着するために、右ドライバユニット110Rと左ドライバユニット110Lとが離間する方向へ右アーム部112Rと左アーム部112Lとを把持して広げる。そして、後頭部140側から頭部を回り込むようにして、脈拍測定装置1を移動させ、右ドライバユニット110Rを右耳の耳孔に、左ドライバユニット110Lを左耳の耳孔に挿入して、脈拍測定装置1を装着する。
In order to wear the
このとき、右アーム部112Rと左アーム部112Lとを介して右ドライバユニット110Rと左ドライバユニット110Lとに伝達される付勢力により、当該右ドライバユニット110Rと左ドライバユニット110Lとが耳孔内の方向(内側方向)に押圧される。また、図2のように、本体部100の背面(本体部100の前方側の面)が後頭部140の下方に当接されて、本体部100の姿勢が保持される。
At this time, due to the urging force transmitted to the
このような脈拍測定装置1では、以下のような効果が得られる。まず、右ドライバユニット110Rが右耳の耳孔に、左ドライバユニット110Lが左耳の耳孔内に挿入され、右アーム部112R及び左アーム部112Lを通じて伝達された付勢力で頭部の内側方向に押圧されることで、右ドライバユニット110R及び左ドライバユニット110Lは、確実に耳孔内に挿入される。このため、各ドライバユニットは、頭部の動きに対して抜けにくくなり、安定した装着感が得られる。
In such a
また、右耳の耳孔に挿入される右ドライバユニット110Rと、左耳の耳孔に挿入される左ドライバユニット110Lとを結ぶ直線が本体部100が上下方向に揺動する揺動軸となり得るが、脈拍測定装置1の揺動軸の軸方向へのズレは抑制される。
In addition, a straight line connecting the
また、本体部100の内部にはバッテリー等の電源部や各種制御回路が内蔵されているため、本体部100は、脈拍測定装置1の大部分の重量を占め、ある程度の重量物となる。このため本体部100は、その自重と揺動軸との関係から後頭部140の下方付近に当接される。従って、脈拍測定装置1は、本体部100が後頭部140の下方付近に当接した安定した姿勢で保持され、使用者が運動中であったとしても、揺動軸の回転方向への揺動が抑制される。
In addition, since the power source unit such as a battery and various control circuits are built in the
また、頭部への当接箇所が、左右の耳孔及び後頭部140の3カ所であるため、従来のヘッドホンのように頭部を覆い囲むような閉塞感が軽減され、快適な装着感が得られる。
In addition, since there are three places of contact with the head, the left and right ear holes and the back of the
また、右アーム部112Rは右耳の耳介の外側から、左アーム部112Lは左耳の耳介の外側から頭部に圧接される。従って、右耳の耳介の付け根部分に右アーム部112Rが、左耳の耳介の付け根部分に左アーム部112Lが掛からないため、脈拍測定装置1の装着時に、眼鏡を着用することができる。
The
また、本体部100の左側面に接続された脈拍センサ部106は左耳の耳朶を挟着することで係止される。従って、脈拍測定装置1は使用者の頭部への装着で装着が完結するため、ケーブル108が使用者の運動の障害となりにくい。
Further, the
また、脈拍センサ部106が挟着・係止されているのが左耳(左側)であるのに対し、脈拍報知スイッチS1は右ドライバユニット支持部114R上(右側)に配設されている。これにより、脈拍数等の測定結果を聞くための脈拍報知スイッチS1の操作という脈拍測定装置1の右側に対する操作が、左側の脈拍センサ部106の脈拍検出に与える影響を低減することができる。
The
[1.1.2 内部構成]
次に、脈拍測定装置1の内部構成について説明する。図3は、脈拍測定装置1のブロック図である。同図に示すように、脈拍測定装置1は、CPU(Central Processing Unit)10と、脈拍検出回路部20と、第1A/D変換回路部22と、第2A/D変換回路部24と、ROM(Read Only Memory)30と、RAM(Random Access Memory)40と、ラジオ受信回路部50と、入力部60と、表示部70と、音声出力部80とを備えて構成されている。
[1.1.2 Internal configuration]
Next, the internal configuration of the
[1.1.2(a) 脈拍検出回路部・A/D変換回路部]
脈拍検出回路部20は、脈拍を検出するための回路部であり、図1の脈拍センサ部106を含む回路部である。図1に示すように、脈拍センサ部106がクリップによって使用者の耳朶に挟着されると、クリップの挟着面に設けられた脈拍センサが、使用者の耳に当接することによって脈拍を検出する。
[1.1.2 (a) Pulse detection circuit unit / A / D conversion circuit unit]
The pulse
ここで、脈拍センサは、発光ダイオード等の発光素子と、フォトトランジスタ等の受光素子とを備えて構成されており、発光素子から耳に向けて光が出射され、耳を透過或いは反射した光を受光素子が受光することにより、耳朶の局所的な容積の時間変動(容積脈波)を検出し、検出結果に応じた電気信号をアナログ信号で出力する。 Here, the pulse sensor is configured to include a light emitting element such as a light emitting diode and a light receiving element such as a phototransistor. Light is emitted from the light emitting element toward the ear, and light transmitted through or reflected by the ear is reflected. When the light receiving element receives the light, the temporal variation (volume pulse wave) of the local volume of the earlobe is detected, and an electrical signal corresponding to the detection result is output as an analog signal.
また、第1A/D変換回路部22及び第2A/D変換回路部24は、脈拍検出回路部20から入力されたアナログの電気信号をデジタルのデータ信号に変換する回路部である。
The first A / D
具体的には、脈拍検出回路部20に、CPU10から一定周期のパルス信号ct1及びパルス信号ct2が入力され、入力されたパルス信号ct1、ct2に基づいて脈拍検出回路部20が駆動して脈拍検出が成される。そして、検出された脈拍に応じて信号S1が第1A/D変換回路部22に、信号S2が第2A/D変換回路部24に出力される。信号S1は、第1A/D変換回路部22によりデータ信号P1に変換され、CPU10に出力される。また、信号S2は、第2A/D変換回路部24によりデータ信号P2に変換され、CPU10に出力される。そして、CPU10は、入力されたデータ信号P1及びP2に基づいて脈拍センサ部106の装着状態を判定する。
Specifically, a pulse signal ct1 and a pulse signal ct2 having a constant period are input from the
<脈拍センサ部の装着状態の判定方法>
次に、CPU10が、データ信号P1及びP2に基づいて脈拍センサ部の装着状態を判定する方法について説明する。CPU10は、データ信号P1及びP2に基づき、脈拍センサ部の状態を「正常に測定」「検出された脈拍が弱い」「脈拍センサが非装着である」の何れかとして判定する。
<Determining how the pulse sensor is attached>
Next, a method in which the
図4は、各信号の波形と装着状態との関係を説明するための図である。上段にデータ信号P1の波形の概形例を、下段にデータ信号P2の波形の概形例を示す。各グラフとも、横軸が時間軸、縦軸が電圧である。また、各グラフにおける二点鎖線は中間電位を表しており、本実施形態においては、データ信号P1の中間電位を0.6[V]、データ信号P2の中間電位を1.5[V]としている。なお、図4のグラフにおける時間軸の尺度は、各グラフにより異なる。また、前記中間電位の値は、実際には脈拍測定装置の脈拍検出回路の構成によって決められる値であり、0.6[V]と1.5[V]に限定されるものではない。 FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the waveform of each signal and the mounting state. An example of the outline of the waveform of the data signal P1 is shown in the upper stage, and an example of an outline of the waveform of the data signal P2 is shown in the lower stage. In each graph, the horizontal axis represents the time axis and the vertical axis represents the voltage. The two-dot chain line in each graph represents an intermediate potential. In the present embodiment, the intermediate potential of the data signal P1 is 0.6 [V] and the intermediate potential of the data signal P2 is 1.5 [V]. Yes. Note that the scale of the time axis in the graph of FIG. 4 varies depending on each graph. The value of the intermediate potential is actually a value determined by the configuration of the pulse detection circuit of the pulse measuring device, and is not limited to 0.6 [V] and 1.5 [V].
まず、「正常に測定」と判定される信号波形について説明する。データ信号P1はほぼ中間電位を示しており、階段状に変化する波形となっている。階段状に変化する、すなわち電位が所定時間置きに変化するのは、CPU10から出力される一定周期のパルス信号ct1、ct2によって断続的に脈拍の検出がなされる為である。また、データ信号P2は、中間電位を中心として、およそ1V程度の振幅ののこぎり波である。
First, a signal waveform determined to be “normally measured” will be described. The data signal P1 has a substantially intermediate potential and has a waveform that changes stepwise. The reason why it changes stepwise, that is, the potential changes every predetermined time is because the pulse is intermittently detected by the pulse signals ct1 and ct2 having a constant period output from the
「検出された脈拍が弱い」と判定される信号波形は、データ信号P1がほぼ中間電位と同じ一定電圧の出力であり、データ信号P2は中間電位を中心としてわずかに振幅している。 The signal waveform determined as “the detected pulse is weak” is that the data signal P1 is an output having a constant voltage that is substantially the same as the intermediate potential, and the data signal P2 has a slight amplitude centering on the intermediate potential.
「脈拍センサが非装着である」と判定される信号波形は、データ信号P1が脈拍検出回路部20の電源電圧(この場合3V)と同じ一定電圧の出力であり、データ信号P2は中間電位と同じ一定電圧の出力である。
The signal waveform determined as “the pulse sensor is not attached” is that the data signal P1 is an output of a constant voltage that is the same as the power supply voltage (in this case, 3 V) of the pulse
そして、CPU10は、第1A/D変換回路部22から入力されたデータ信号P1及び第2A/D変換回路部24から入力されたデータ信号P2に基づいて、脈拍センサ部106の状態を判定する。
Then, the
まず、データ信号P1の電圧値が中間電位付近で若干変動しており、且つデータ信号P2の電圧値が中間電位を中心としておよそ1V程度の振幅ののこぎり波であると判断された場合、CPU10は脈拍センサ部106が脈拍の検出可能な状態である、すなわち「正常に脈拍が検出されている」状態であると判定する。
First, when it is determined that the voltage value of the data signal P1 slightly fluctuates in the vicinity of the intermediate potential, and the voltage value of the data signal P2 is a sawtooth wave having an amplitude of about 1 V around the intermediate potential, the
一方、データ信号P1の電圧値がほぼ中間電位で一定であり、且つデータ信号P2の電圧値が中間電位付近であると判断された場合、CPU10は脈拍センサ部106が装着されているが「検出された脈拍が弱い」状態であると判定する。また、データ信号P1の出力が3[V](=Vdd)と判断された場合、CPU10は脈波センサ部106が非装着の状態であると判定する。このように、CPU10は、データ信号P1及びデータ信号P2の電圧値に基づいて、脈拍センサ部106の状態を判定することが可能となる。
On the other hand, when it is determined that the voltage value of the data signal P1 is substantially constant at the intermediate potential and the voltage value of the data signal P2 is close to the intermediate potential, the
<脈拍検出回路部の構成>
つづいて、脈拍検出回路部20の回路構成について図5を参照して説明する。図5は、脈拍検出回路部20と、第1A/D変換回路部22と、第2A/D変換回路部24との回路構成を示す図である。脈拍検出回路部20は、発光ダイオードLEDと、フォトダイオードPDと、サンプルホールド回路SHと、オペアンプOPと、定電流回路BTと、トランジスタTR1、TR3と、抵抗R12、R14、R16、R18、R20、R22、R24、R26と、コンデンサC10、C12、C14、C16と、を備えて構成される。
<Configuration of pulse detection circuit>
Next, the circuit configuration of the pulse
定電流回路BTは、発光ダイオードLEDを発光させるための電流を流す電流源である。発光ダイオードLEDは、所定の電流が流れると光を出射する発光素子であり、カソードに定電流回路BTが接続され、アノードに電源電圧Vddが印加される。 The constant current circuit BT is a current source that supplies a current for causing the light emitting diode LED to emit light. The light emitting diode LED is a light emitting element that emits light when a predetermined current flows, the constant current circuit BT is connected to the cathode, and the power supply voltage Vdd is applied to the anode.
フォトダイオードPDは、受光量に応じた電流を流す受光素子であり、アノードがコンデンサC10の一端及び抵抗R12の一端に接続され、カソードに電源電圧Vddが印加される。また、抵抗R12は、一端がフォトダイオードPDのアノード及びコンデンサC10の一端に接続され、他端が接地されている。以下、フォトダイオードPDのアノードと、抵抗R12の一端と、コンデンサC10の一端との接続点をノードN4とし、ノードN4の信号を信号S4とする。 The photodiode PD is a light receiving element that passes a current corresponding to the amount of light received, and has an anode connected to one end of the capacitor C10 and one end of the resistor R12, and a power supply voltage Vdd is applied to the cathode. The resistor R12 has one end connected to the anode of the photodiode PD and one end of the capacitor C10, and the other end grounded. Hereinafter, a connection point between the anode of the photodiode PD, one end of the resistor R12, and one end of the capacitor C10 is referred to as a node N4, and a signal at the node N4 is referred to as a signal S4.
コンデンサC10は、直流成分除去用のコンデンサであり、一端が抵抗R12の一端及びフォトダイオードPDのアノードに、他端が抵抗R14の一端及びトランジスタTR1のベース端子に接続されている。また、抵抗R14は、一端がコンデンサC10の他端及びトランジスタTR1のベース端子に接続され、他端が接地されている。 The capacitor C10 is a capacitor for removing a DC component, and has one end connected to one end of the resistor R12 and the anode of the photodiode PD, and the other end connected to one end of the resistor R14 and the base terminal of the transistor TR1. The resistor R14 has one end connected to the other end of the capacitor C10 and the base terminal of the transistor TR1, and the other end grounded.
トランジスタTR1は、pnp形のトランジスタであり、ベース端子がコンデンサC10の他端及び抵抗R14の一端に、エミッタ端子が抵抗R16の一端及びサンプルホールド回路SHの一端に接続され、コレクタ端子が接地されている。抵抗R16は、一端がトランジスタTR1のエミッタ端子及びサンプルホールド回路SHの一端に接続されており、他端に電源電圧Vddが印加される。以下、トランジスタTR1のエミッタ端子と、抵抗R16の一端と、サンプルホールド回路SHの一端との接続点をノードN3とし、ノードN3の信号を信号S3とする。 The transistor TR1 is a pnp transistor, and has a base terminal connected to the other end of the capacitor C10 and one end of the resistor R14, an emitter terminal connected to one end of the resistor R16 and one end of the sample hold circuit SH, and a collector terminal grounded. Yes. The resistor R16 has one end connected to the emitter terminal of the transistor TR1 and one end of the sample hold circuit SH, and the other end to which the power supply voltage Vdd is applied. Hereinafter, a connection point between the emitter terminal of the transistor TR1, one end of the resistor R16, and one end of the sample hold circuit SH is referred to as a node N3, and a signal at the node N3 is referred to as a signal S3.
サンプルホールド回路SHは、CPU10から入力されるパルス信号ct2の立ち下がりに同期して、ノードN3の電圧値をサンプルホールドする回路であり、一端がトランジスタTR1のエミッタ端子及び抵抗R16の一端に、他端がコンデンサC12の一端及びトランジスタTR3のベース端子に接続されている。ここで、コンデンサC12はサンプリングされた電圧値をホールドするためのコンデンサである。また、抵抗R16とコンデンサC12とでローパスフィルタが構成される。従って、サンプルホールド回路SHからは、抵抗R16とコンデンサC12とで高周波成分が除去された低周波成分の信号が出力される。
The sample hold circuit SH is a circuit that samples and holds the voltage value of the node N3 in synchronization with the falling edge of the pulse signal ct2 input from the
トランジスタTR3は、npn形のトランジスタであり、ベース端子にサンプルホールド回路SHの他端及びコンデンサC12の一端が、エミッタ端子に抵抗R18の一端及びコンデンサC14の一端が接続され、コレクタ端子に電源電圧Vddが印加される。また、抵抗R18は、一端にトランジスタTR3のエミッタ端子及びコンデンサC14の一端が接続され、他端が接地されている。以下、サンプルホールド回路SHの他端と、コンデンサC12の一端と、トランジスタTR3のベース端子との接続点をノードN1とする。 The transistor TR3 is an npn-type transistor. The other end of the sample and hold circuit SH and one end of the capacitor C12 are connected to the base terminal, one end of the resistor R18 and one end of the capacitor C14 are connected to the emitter terminal, and the power supply voltage Vdd is connected to the collector terminal. Is applied. The resistor R18 has one end connected to the emitter terminal of the transistor TR3 and one end of the capacitor C14, and the other end grounded. Hereinafter, a connection point between the other end of the sample hold circuit SH, one end of the capacitor C12, and the base terminal of the transistor TR3 is referred to as a node N1.
コンデンサC14は、直流成分を除去するためのもので、一端がトランジスタTR3のエミッタ端子及び抵抗R18の一端に、他端が抵抗R20の一端、抵抗R22の一端及びオペアンプOPの非反転端子に接続されている。また、抵抗R20は、一端がコンデンサC14の他端、抵抗R22の一端及びオペアンプOPの非反転端子に接続され、他端に電源電圧Vddが印加される。また、抵抗R22は、一端がコンデンサC14の他端、抵抗R20の一端及びオペアンプOPの非反転端子に接続され、他端が接地されている。 The capacitor C14 is for removing a DC component, and one end is connected to the emitter terminal of the transistor TR3 and one end of the resistor R18, and the other end is connected to one end of the resistor R20, one end of the resistor R22, and the non-inverting terminal of the operational amplifier OP. ing. Also, one end of the resistor R20 is connected to the other end of the capacitor C14, one end of the resistor R22, and the non-inverting terminal of the operational amplifier OP, and the power supply voltage Vdd is applied to the other end. The resistor R22 has one end connected to the other end of the capacitor C14, one end of the resistor R20, and the non-inverting terminal of the operational amplifier OP, and the other end is grounded.
オペアンプOPは、非反転端子がコンデンサC14の他端、抵抗R20の一端及び抵抗R22の一端に、反転端子がコンデンサC16の一端、抵抗R24の一端及び抵抗R26の一端に、出力端子がコンデンサC16の他端及び抵抗R24の他端に接続されている。さらに、出力端子は、第2A/D変換回路部24に接続されている。また、コンデンサC16は一端がオペアンプOPの反転端子、抵抗R24の一端及び抵抗R26の一端と接続され、他端がオペアンプOPの出力端子及び抵抗R24の他端に接続されている。抵抗R24は一端がオペアンプOPの反転端子、コンデンサC16の一端及び抵抗R26の一端と接続され、他端がオペアンプOPの出力端子及びコンデンサC16の他端と接続されている。抵抗R26は一端がオペアンプOPの反転端子、抵抗R24の一端及びコンデンサC16の一端と接続されている。これらオペアンプOP、コンデンサC16、抵抗R24及び抵抗R26により、非反転増幅回路が構成され、オペアンプOPの非反転端子から入力された信号が増幅されて出力端子から出力される。ここで、コンデンサC16と抵抗R24は、ノイズを除去するフィルタを構成している。以下、オペアンプOPの出力端子と、コンデンサC16の他端と、抵抗R24の他端との接続点をノードN2とする。
The operational amplifier OP has a non-inverting terminal at the other end of the capacitor C14, one end of the resistor R20 and one end of the resistor R22, an inverting terminal at one end of the capacitor C16, one end of the resistor R24 and one end of the resistor R26, and an output terminal of the capacitor C16. The other end and the other end of the resistor R24 are connected. Further, the output terminal is connected to the second A / D
また、第1A/D変換回路部22は、ノードN1の電圧を信号S1として入力し、デジタル値に変換してデータ信号P1として出力する回路部であり、第2A/D変換回路部24は、オペアンプOPの出力電圧であるノードN2の電圧を信号S2として入力し、デジタル値に変換してデータ信号P2として出力する回路部である。
The first A / D
<脈拍検出回路部の動作>
脈拍検出回路部20の動作について説明する。図6(1)はパルス信号ct1の波形を、(2)はパルス信号ct2の波形を、(3)はノードN4の電圧を表す信号S4の波形を示している。また同図(4)はノードN3の電圧を表す信号S3の波形を点線で、ノードN1の電圧を表す信号S1の波形を実線で示し、(5)はノードN2の電圧を表す信号S2の波形をそれぞれ示している。尚、各波形は特徴部分を明瞭となるようにした概略波形であり、横軸は共通な時間軸、縦軸は信号レベル(電圧)を示す。
<Operation of pulse detection circuit>
The operation of the pulse
パルス信号ct1は、ON期間(例えば、t10〜t20)が、例えば、約30μ秒で、周期が、例えば、約3830μ秒のパルス波である。パルス信号ct1のパルス周期を以下、断続発光周期という。パルス信号ct1がONの間、定電流回路BTから発光ダイオードLEDに所定の電流が出力され、発光ダイオードLEDから光が出射される。発光ダイオードLEDから出射された光は、フォトダイオードPDで受光される。フォトダイオードPDは、受光した光量に応じて、電流を変化させる。 The pulse signal ct1 is a pulse wave having an ON period (for example, t10 to t20) of, for example, about 30 μsec and a period of, for example, about 3830 μsec. Hereinafter, the pulse period of the pulse signal ct1 is referred to as an intermittent light emission period. While the pulse signal ct1 is ON, a predetermined current is output from the constant current circuit BT to the light emitting diode LED, and light is emitted from the light emitting diode LED. The light emitted from the light emitting diode LED is received by the photodiode PD. The photodiode PD changes the current according to the received light quantity.
図6(3)は、信号S4の電圧を表した波形である。タイミングt10において、パルス信号ct1がONとなることにより、発光ダイオードLEDから光が出射され始め、フォトダイオードPDによる受光が開始される。すると、フォトダイオードPDによる電流変化に応じて信号S4の電圧が変化し、発光ダイオードLEDの発光及びフォトダイオードPDの受光が終了するタイミングt20までの間、波形が変化する。 FIG. 6 (3) shows a waveform representing the voltage of the signal S4. At timing t10, the pulse signal ct1 is turned ON, whereby light begins to be emitted from the light emitting diode LED, and light reception by the photodiode PD is started. Then, the voltage of the signal S4 changes according to the current change by the photodiode PD, and the waveform changes until the timing t20 when the light emission of the light emitting diode LED and the light reception of the photodiode PD are completed.
続いて、コンデンサC10により直流成分が除去され、トランジスタTR1及び抵抗R16の働きによりノードN3の電位は、ノードN4の電位と比較して所定電圧分引き上げられる。このときの信号S3の波形を示したのが図6(4)の点線である。信号S4と比較し、電圧が引き上げられている。 Subsequently, the DC component is removed by the capacitor C10, and the potential of the node N3 is raised by a predetermined voltage compared to the potential of the node N4 by the action of the transistor TR1 and the resistor R16. The dotted line in FIG. 6 (4) shows the waveform of the signal S3 at this time. Compared with the signal S4, the voltage is increased.
サンプルホールド回路SHは、CPU10から入力されるパルス信号ct2の立ち上がりタイミングでサンプリングし、立ち下がりタイミングで電圧を保持(ホールド)する。そして、次回のサンプリングまで、電圧を保持しつづける。ここで、パルス信号ct2の周期は、例えば、タイミングt20からタイミングt40までの約3830μ秒(ON期間は約15μ秒)である。以下、この周期をサンプリング周期という。また、パルス信号ct1の立ち下がりタイミングと、パルス信号ct2の立ち下がりタイミングとが一致するように、パルス信号ct1と、パルス信号ct2との出力がCPU10により制御されている。
The sample hold circuit SH samples at the rising timing of the pulse signal ct2 input from the
例えば、タイミングt20において、信号S3がサンプリングされ、タイミングt40までホールドされる。また、タイミングt40において、信号S3の電圧がサンプリングされ、タイミングt60までホールドされる。即ち、信号S1は、パルス信号ct2の立ち下がりタイミングで変動し、次のパルス信号ct2の立ち下がりタイミングまでは一定の波形となる。 For example, at timing t20, the signal S3 is sampled and held until timing t40. At timing t40, the voltage of the signal S3 is sampled and held until timing t60. That is, the signal S1 changes at the falling timing of the pulse signal ct2, and has a constant waveform until the falling timing of the next pulse signal ct2.
信号S1が示すノードN1の電圧は、トランジスタTR3及び抵抗R18の働きにより、トランジスタTR1及び抵抗R16によって引き上げられる前の電圧に戻される。さらに、コンデンサC14の働きにより交流成分が取り出され、オペアンプOPを含む増幅回路部により増幅されて信号S2として出力される。 The voltage of the node N1 indicated by the signal S1 is returned to the voltage before being pulled up by the transistor TR1 and the resistor R16 by the action of the transistor TR3 and the resistor R18. Further, an AC component is extracted by the action of the capacitor C14, amplified by an amplifier circuit unit including an operational amplifier OP, and output as a signal S2.
[1.1.2(b) ROM・RAM]
ROM30は、各種初期設定、ハードウェアの検査、あるいは必要なプログラムのロード等を行うための初期プログラムを格納する読み出し専用メモリである。CPU10は、脈拍測定装置1の電源投入時においてこの初期プログラムを実行することにより、脈拍測定装置1の動作環境を設定する。
[1.1.2 (b) ROM / RAM]
The
また、ROM30は、ラジオ受信処理、各種設定処理、各種通信処理等の脈拍測定装置1の動作に係る各種プログラムや、脈拍測定装置1の備える種々の機能を実現するためのプログラム等を格納すると共に、第1状態報知音声データ302と、第1脈拍報知音声データ304と、第1脈拍測定プログラム306と、脈拍間隔検出プログラム308とを格納する。
The
第1状態報知音声データ302は、図7(a)に示すように、データ信号P1、P2それぞれの電圧条件と報知音声データとが対応づけて記憶されているテーブルである。例えば、データ信号P1が電源電圧Vddであり、データ信号P2が中間電位(1.5[V])である場合の条件に対応づけて、報知音声データ「イヤークリップを装着して下さい」が記憶されている。また、データ信号P1が中間電位(0.6[V])であり、データ信号P2が中間電位(1.5[V])である場合の条件に対応づけて、報知音声データ「イヤークリップをチェックして下さい」が記憶されている。
As shown in FIG. 7A, the first state notification
第1脈拍報知音声データ304は、図7(b)に示すように、脈拍数の条件と、報知音声データとが対応づけて記憶されているテーブルである。脈拍数が「30未満又は180以上」の場合の条件に対応づけて、報知音声データ「脈拍が測定範囲になるような運動をして下さい」が記憶されている。また、脈拍数が「200以上」の場合の条件に対応づけて、報知音声データ「ノイズの発生源を避けて使用して下さい」が記憶されている。
As shown in FIG. 7B, the first pulse notification
RAM30は、CPU10が実行する各種プログラムや、これらのプログラムの実行にかかるデータ等を一時的に保持する随時書き込み可能なメモリである。
The
[1.1.2(c) CPU]
CPU10は、入力される指示に応じて所定のプログラムに基づいた処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送を行う中央演算処理装置である。具体的には、CPU10は、入力部60から入力される操作信号に応じてROM30に格納されたプログラムを読み出し、当該プログラムに従って処理を実行する。そして、表示制御信号を適宜表示部70に出力して処理結果を表示させる。
[1.1.2 (c) CPU]
The
さらに、CPU10は、本実施形態において、ROM30の第1脈拍測定プログラム306に従った第1脈拍測定処理(図8参照)を実行すると共に、脈拍間隔検出プログラム308に従った脈拍間隔検出処理(図9参照)をサブルーチンとして実行する。
Furthermore, in this embodiment, the
具体的には、CPU10は、第1脈拍測定処理において、データ信号P1及びデータ信号P2から、脈拍が正常に検出されているか否かを判定する。ここで、脈拍が正常に検出されている場合には、検出された脈拍から脈拍数を算出し、算出された脈拍数を報知する。また、脈拍が正常に検出されていない場合には、データ信号P1及びP2に基づいて脈拍センサ部106の状態を判定し、判定した結果に応じて報知音声を出力する。
Specifically, the
[1.1.2(d) ラジオ受信回路部]
ラジオ受信回路部50は、ラジオ放送を受信する公知の回路部であり、使用者により設定された放送局(周波数)の電波を受信し、音声信号を復調する。
[1.1.2(e) 入力部、表示部、音声出力部等]
入力部60は、図1に示す電源スイッチS6等をはじめとする各種スイッチに相当し、押下されたスイッチの信号をCPU10に出力する。この入力部60により、処理の実行などを指示する制御命令の入力手段が実現される。
[1.1.2 (d) Radio receiving circuit section]
The radio
[1.1.2 (e) Input unit, display unit, audio output unit, etc.]
The
表示部70は、CPU10から出力される表示信号に基づいて各種画面を表示するものであり、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、図1に示すディスプレイ102に相当する。
The
音声出力部80は、CPU10が出力する音声信号に従って、音を出力するものであり、スピーカ、イヤホン等により構成される。この音声出力部80は、図1に示す左ドライバユニット110L、右ドライバユニット110Rに相当する。
The
[1.2 処理の流れ]
[1.2.1 第1脈拍測定処理]
まず、第1脈拍測定処理について説明する。第1脈拍測定処理は、CPU10がROM30に格納されている第1脈拍測定プログラム306を読み出して実行する処理である。
[1.2 Process flow]
[1.2.1 First pulse measurement process]
First, the first pulse measurement process will be described. The first pulse measurement process is a process in which the
まず、CPU10は、発光素子を断続的に発光させる(ステップA10)。具体的には、パルス周期を断続発光周期(例えば、3830μ秒)とし、ON期間を、例えば、30μ秒とするパルス信号ct1を出力する。続いて、CPU10は、第1タイマによるカウントを開始する(ステップA12)。
First, the
CPU10は、データ信号P1及びデータ信号P2に基づき、現在脈拍が正常に検出されているか否かを判定する(ステップA14)。具体的には、CPU10は、データ信号P1の電圧値が中間電位付近で若干変動しており、且つデータ信号P2の電圧値が中間電位を中心としておよそ1V程度の振幅ののこぎり波と判断される場合に、「正常に脈拍が検出されている」と判定する。
The
CPU10は、脈拍が正常に検出されていると判定した場合(ステップA14;Yes)、第2タイマのカウントを停止し、第2タイマがカウントした値をクリアする(ステップA16)。
When determining that the pulse is normally detected (step A14; Yes), the
続いて、CPU10は脈拍間隔検出処理(図9)を実行し、データ信号P2に基づいて脈拍の間隔を検出する(ステップA18)。そして、CPU10は、検出された脈拍の間隔から脈拍数を算出する(ステップA20)。
Subsequently, the
ステップA20において算出された脈拍数が「30以上180未満」の範囲である場合には、正常な範囲(以下、適宜「正常範囲」という。)と判定する(ステップA22)。そして、第1タイマによりカウントされている値が一定時間を経過している場合には(ステップA26;Yes)、ステップA20において算出された脈拍数を報知する(ステップA28)。ここで、CPU10が脈拍数を報知する方法としては、脈拍数を表示部70に表示させる方法でも良いし、音声出力部80から音声出力させる方法でも良い。
When the pulse rate calculated in step A20 is in the range of “30 or more and less than 180”, it is determined as a normal range (hereinafter referred to as “normal range” as appropriate) (step A22). And when the value counted by the 1st timer has passed the fixed time (step A26; Yes), the pulse rate calculated in step A20 is alert | reported (step A28). Here, as a method for the
一方、ステップA22において算出された脈拍数が正常範囲にないと判定した場合(ステップA22;No)、CPU10は、脈拍数に対応する報知音声データを第1状態報知音データ302から読み出し、音声出力部80から音声出力させる(ステップA24)。例えば、算出された脈拍数が「20」の場合、図7(a)の第1状態報知音データ302における条件「30未満」を満たす。したがって、CPU10は、報知音声データ「脈拍が測定範囲になるような運動をして下さい」を読み出し、音声出力部80から音声出力させる。また、算出された脈拍数が「240」の場合、第1状態報知音データ302における条件「200以上」を満たす。したがって、CPU10は、報知音声データ「ノイズの発生源を避けて使用して下さい」を読み出し、音声出力部80から音声出力させる。
On the other hand, when it is determined that the pulse rate calculated in step A22 is not in the normal range (step A22; No), the
また、ステップA14において、データ信号P1及びP2に基づき正常に脈拍が検出されていないと判定された場合(ステップA14;No)、CPU10は、第2タイマがカウント中か否かを判定する(ステップA30)。ここで、第2タイマがカウント中でないと判定された場合には(ステップA30;No)、CPU10は第2タイマによるカウントを開始する(ステップA32)。
In Step A14, when it is determined that the pulse is not normally detected based on the data signals P1 and P2 (Step A14; No), the
続いて、CPU10は、データ信号P1及びP2の電圧値が満足する条件を第1状態報知音声データ302から判別し、満足する条件に対応する報知音声データに従った報知音声を、音声出力部80から出力させる(ステップA34)。例えば、CPU10は、データ信号P1の電圧値が3[V](Vdd)、データ信号P2の電圧値が1.5[V]の場合、図7(a)の第1状態報知音声データ302の上段の条件を満足する。このため、CPU10は報知音声データ「イヤークリップを装着して下さい」を読み出し、音声出力部80から報知音声を出力させる。
Subsequently, the
また、CPU10は、データ信号P1の電圧値が0.6[V]、データ信号P2の電圧値が1.5[V]の場合、図7(a)の第1状態報知音声データ302の下段の条件を満足する。このため、CPU10は報知音声データ「イヤークリップをチェックして下さい」を読み出し、音声出力部80から報知音声を出力させる。
Further, when the voltage value of the data signal P1 is 0.6 [V] and the voltage value of the data signal P2 is 1.5 [V], the
続いて、第2タイマのカウント時間が一定時間を経過していない場合には(ステップA36;No)、ステップA14に処理を移行する。また、第2タイマのカウント時間が一定時間を経過している場合には(ステップA36;Yes)、CPUは、パルス信号ct1の出力を中止することにより、発光素子(発光ダイオードLED)の発光を停止させる(ステップA38)。そして、第1脈拍測定処理を終了する。 Subsequently, when the count time of the second timer has not passed the predetermined time (step A36; No), the process proceeds to step A14. Further, when the count time of the second timer has passed a certain time (step A36; Yes), the CPU stops the output of the pulse signal ct1, thereby causing the light emitting element (light emitting diode LED) to emit light. Stop (step A38). Then, the first pulse measurement process is terminated.
[1.2.2 脈拍間隔検出処理]
続いて、脈拍間隔検出処理について図9及び図10を参照して説明する。脈拍間隔検出処理は、CPU10がROM30に格納された脈拍間隔検出プログラム308を読み出して実行する処理である。
[1.2.2 Pulse interval detection processing]
Next, the pulse interval detection process will be described with reference to FIGS. The pulse interval detection process is a process in which the
CPU10は、データ信号P2が時間的に変化する中で、例えば、連続する16個の電圧値の合計を随時算出していく(ステップB10)。図10に示す「a0、a1、a2、a3、…」はデータ信号P2の連続する電圧値を示したものである。ここで、a0からa15までの連続する16個の電圧値の合計をb0とする。同様に、a1からa16までの連続する16個の電圧値の合計をb1とする。以降も同様である。
While the data signal P2 changes with time, the
続いて、CPU10は、前々回に算出した合計と、前回算出した合計と、今回算出した合計とに基づいて、現在のデータ信号P2が波形の変化点であるか否かを判定する(ステップB12)。例えば、図10に示した、b0、b1、b2に基づき、現在の値(b2)が波形の変化点であるか否かを判定する。
Subsequently, the
そして、波形の変化点であると判定された場合には、前回判定された変化点から、今回判定された変化点までの間が脈拍の周期として測定される(ステップB14)。 When it is determined that the waveform is a change point, the period from the change point determined last time to the change point determined this time is measured as the pulse period (step B14).
[1.3 効果]
このように、第1実施形態によれば、脈拍検出回路部20から出力されるデータ信号P1及びP2に基づいて、脈拍が正常に検出されているか否かを判定することができる。また、脈拍が正常に検出されていない場合には、脈拍センサ部106の装着状態に応じた報知音声を出力することができる。
[1.3 Effect]
As described above, according to the first embodiment, it is possible to determine whether or not the pulse is normally detected based on the data signals P1 and P2 output from the pulse
また、正常に検出された脈拍に基づいて脈拍数を算出した場合に、算出した脈拍数が正常範囲内に収まっていない場合にも、音声出力部80から脈拍数に対応する報知音声を出力することができる。さらに、一定時間以上脈拍が検出されない場合には、発光素子の発光を停止することにより、消費電力を抑えることが可能となる。
In addition, when the pulse rate is calculated based on the normally detected pulse, the notification output corresponding to the pulse rate is output from the
〔第2実施形態〕
次に、本発明を適用した第2実施形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment to which the present invention is applied will be described.
[2.1 構成]
図11は、第2実施形態における脈拍測定装置1のブロック図である。同図に示すように、脈拍測定装置1は、CPU10と、脈拍検出回路部20と、第2A/D変換回路部24と、ROM32と、RAM40と、ラジオ受信回路部50と、入力部60と、表示部70と、音声出力部80とを備えて構成されており、以下、第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
[2.1 Configuration]
FIG. 11 is a block diagram of the
脈拍検出回路部20は、図12に示すように、第1実施形態における脈拍検出回路部20と同一の構成である。ここで、第2実施形態における脈拍検出回路部20からCPU10に出力される信号は、データ信号P2のみである。
As shown in FIG. 12, the pulse
データ信号P2は、第2A/D変換回路部24において、脈拍検出回路部20から出力されたアナログの信号S2がデジタル化された信号である。具体的には、第2A/D変換回路部24が、信号S2の最小電圧0[V]をデジタル値「0」に、信号S2の最大電圧3[V]をデジタル値「1023」に変換することで、データ信号P2を生成する。
The data signal P2 is a signal obtained by digitizing the analog signal S2 output from the pulse
ROM32は、図3に示した第1実施形態のROM30と比較すると、第1状態報知音声データ302を第2状態報知音声データ320に、第1脈拍測定プログラム306を第2脈拍測定プログラム322に置き換えた構成である。
Compared with the
第2状態報知音声データ320は、図13に示すように、データ信号P2の変動量と報知音声データとが対応づけて記憶されているテーブルである。例えば、データ信号P2の変動量「0」に対応づけて報知音声データ「イヤークリップを装着して下さい」が記憶されている。また、データ信号P2の変動量「1以上10以下」に対応づけて報知音声データ「イヤークリップをチェックして下さい」が記憶されている。
As shown in FIG. 13, the second state notification
ここで、データ信号P2の変動量とは、デジタル信号に変換されたデータ信号P2の振幅値のことを言う。例えば、データ信号P2のデジタル値の最小値が「450」、最大値が「550」のとき、変動量は「100」となる。 Here, the fluctuation amount of the data signal P2 refers to the amplitude value of the data signal P2 converted into a digital signal. For example, when the minimum value of the digital value of the data signal P2 is “450” and the maximum value is “550”, the variation amount is “100”.
第2脈拍測定プログラム322は、本実施形態における第2脈拍測定処理(図14参照)を実現するためのプログラムであり、CPU10が第2脈拍測定プログラムを実行することで、第2脈拍測定処理が実現される。具体的には、データ信号P2の値から、脈拍が正常に検出可能か否か判定する。具体的には、データ信号P2の変動量が、例えば、「11」以上である場合には脈拍が正常に検出可能と判定する。そして、変動量が「11」以上の場合には、データ信号P2から脈拍間隔を検出し、検出された脈拍間隔から脈拍数を算出する。また、変動量が「11」未満の場合には、データ信号P2の変動量から脈拍センサ部106の状態を判定し、判定した結果に応じた報知音声を出力する。
The second
[2.2 処理の流れ]
次に、第2実施形態における脈拍測定装置1の動作について図を参照して説明する。図14は、第2脈拍測定処理に係る脈拍測定装置1の動作を説明するためのフローチャートである。ここで、第2脈拍測定処理におけるステップD16からD28までの処理は、図8に示した第1脈拍測定処理のステップA16からA28までの処理と同一の処理であるため、その説明を省略する。
[2.2 Process flow]
Next, operation | movement of the
まず、CPU10は、発光素子を断続的に発光させる(ステップD10)。具体的には、パルス周期を断続発光周期(3830μ秒)とし、ON期間を30μ秒とするパルス信号ct1を出力する。続いて、CPU10は、第1タイマによるカウントを開始する(ステップD12)。
First, the
続いて、CPU10は、データ信号P2の変動量が「11」以上であるか否かを判定する(ステップD14)。データ信号P2の変動量が「11」以上である場合、CPU10は、ステップD16〜D28を実行する。
Subsequently, the
データ信号P2の変動量が「11」未満の場合(ステップD14;No)、CPU10は第2タイマがカウント中か否かを判定する(ステップD30)。ここで、第2タイマがカウント中でないと判定された場合には(ステップD30;No)、CPU10は第2タイマによるカウントを開始する(ステップD32)。
When the fluctuation amount of the data signal P2 is less than “11” (step D14; No), the
CPU10は、データ信号P2の変動量に対応する報知音声データを第2状態報知音声データ320から読み出し、読み出された報知音声データにしたがった報知音声を、音声出力部80から出力させる(ステップD34)。例えば、CPU10は、データ信号P2の変動量が「0」場合、図13の第2報知音声データ320から報知音声データ「イヤークリップを装着して下さい」を読み出し、音声出力部80から報知音声を音声出力させる。
The
第2タイマのカウント時間が一定時間経過していない場合には(ステップD36;No)、ステップD14に処理を移行する。また、第2タイマのカウント時間が一定時間経過している場合には(ステップD36;Yes)、CPU10は、パルス信号ct1の出力を中止することにより、発光素子(発光ダイオードLED)の発光を停止させる(ステップD38)。そして、第2脈拍測定処理を終了する。
If the count time of the second timer has not elapsed (step D36; No), the process proceeds to step D14. If the count time of the second timer has elapsed (step D36; Yes), the
[2.3 効果]
このように、第2実施形態によれば、脈拍検出回路部20から出力される信号が、データ信号P2一つの場合でも、データ信号P2の変動量に基づいて脈拍が正常に検出されているか否かを判定することができる。また、脈拍が正常に検出されていない場合には、脈拍センサ部106の装着状態に応じた報知音声を出力することができる。
[2.3 Effects]
Thus, according to the second embodiment, whether or not the pulse is normally detected based on the fluctuation amount of the data signal P2 even when the signal output from the pulse
〔変形例〕
なお、上述した実施形態では、耳装着型の装置に適用する例を説明したが、本発明の適用可能な製品がこれに限定されるものではない。例えば、脈拍センサを耳朶ではなく指等の他の部位に装着することとしても良いことは勿論である。また、脈拍測定装置にラジオ機能を備えるものとして説明したが、音楽再生装置を備えることとしてもよい。
[Modification]
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an ear-mounted device has been described. However, a product to which the present invention is applicable is not limited to this. For example, the pulse sensor may be mounted on other parts such as a finger instead of the earlobe. In addition, although the pulse measurement device has been described as having a radio function, a music playback device may be provided.
1 脈拍測定装置
10 CPU
20 脈拍検出回路
22 第1A/D変換回路部
24 第2A/D変換回路部
30、32 ROM
302 第1状態報知音声データ
304 第1脈拍報知音声データ
306 第1脈拍測定プログラム
308 脈拍間隔検出プログラム
320 第2脈拍報知音声データ
322 第2脈拍測定プログラム
40 RAM
50 ラジオ受信回路部
60 入力部
70 表示部
80 音声出力部
100 本体部
106 脈拍センサー部
110L 左ドライバユニット
110R 右ドライバユニット
112L 左アーム部
112R 右アーム部
1
20
302 First state notification
50 Radio receiving
Claims (4)
前記変換された電気信号を前記発光素子の発光する周期でサンプリングすると共にこのサンプリングされた電気信号の電圧値を保持するサンプルホールド手段と、
このサンプルホールド手段によって保持された電気信号の電圧値を前記サンプリングと同じ周期でデジタル信号に変換する第1のデジタル変換手段と、
前記サンプルホールド手段によって出力された信号からノイズ信号を除去するノイズ除去手段と、
このノイズ除去手段によってノイズが除去された信号をデジタル信号に変換する第2のデジタル変換手段と、
前記第1のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号と前記第2のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号とに基づいて前記脈拍センサの装着状態に変更が生じたか否かを判定する装着状態判定手段と、
この装着状態判定手段によって判定された結果に基づいて、前記脈拍センサの装着状態の変更を促すための報知を行う報知手段と、
を備えることを特徴とする脈拍測定装置。 Based on the electrical signal output from the pulse sensor in a state in which the pulse sensor that receives the light of the light emitting element that emits light at a predetermined period is received by the light receiving element, converts the received light into an electrical signal, and outputs the electrical signal In the pulse measuring device that measures the pulse,
Sample and hold means for sampling the converted electrical signal at a light emission period of the light emitting element and holding a voltage value of the sampled electrical signal;
First digital conversion means for converting the voltage value of the electrical signal held by the sample hold means into a digital signal at the same cycle as the sampling;
Noise removing means for removing a noise signal from the signal output by the sample and hold means;
Second digital conversion means for converting a signal from which noise has been removed by the noise removal means into a digital signal;
Wearing state determination for determining whether or not there is a change in the wearing state of the pulse sensor based on the digital signal converted by the first digital conversion unit and the digital signal converted by the second digital conversion unit Means,
Based on the result determined by the mounting state determination unit, a notification unit that performs notification for prompting a change in the mounting state of the pulse sensor;
A pulse measuring device comprising:
前記報知手段は、前記第1のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値と前記第2のデジタル変換手段によって変換されたデジタル信号の電圧値とに基づいて前記記憶手段から前記メッセージを抽出して出力することを特徴とする請求項1記載の脈拍測定装置。 The voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion means and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion means when it is determined that a change has occurred in the mounting state of the pulse sensor Storage means for storing a message corresponding to the fluctuation state of
The notification means extracts the message from the storage means based on the voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion means and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion means. The pulse measuring device according to claim 1, wherein the pulse measuring device outputs the pulse.
前記変換された電気信号を前記発光素子の発光する周期でサンプリングすると共にこのサンプリングされた電気信号の電圧値を保持するサンプルホールド回路と、
このサンプルホールド回路によって保持された電気信号の電圧値を前記サンプリングと同じ周期でデジタル信号に変換する第1のデジタル変換回路と、
前記サンプルホールド回路によって出力された信号からノイズ信号を除去するノイズ除去回路と、
このノイズ除去回路によってノイズが除去された信号をデジタル信号に変換する第2のデジタル変換回路と、
前記第1のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号と前記第2のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号とに基づいて前記脈拍センサの装着状態に変更が生じたか否かを判定する装着状態判定回路と、
この装着状態判定回路によって判定された結果に基づいて、前記脈拍センサの装着状態の変更を促すための報知を行う報知回路と、
を備えることを特徴とする脈拍測定回路。 A light-receiving element that receives light from a light-emitting element that emits light at a predetermined period is provided, and a pulse sensor that converts the received light into an electric signal and outputs the electric signal is provided. In the pulse measurement circuit,
A sample-and-hold circuit that samples the converted electrical signal at a light emission period of the light-emitting element and holds a voltage value of the sampled electrical signal;
A first digital conversion circuit that converts the voltage value of the electrical signal held by the sample and hold circuit into a digital signal in the same cycle as the sampling;
A noise removing circuit for removing a noise signal from the signal output by the sample and hold circuit;
A second digital conversion circuit for converting a signal from which noise has been removed by the noise removal circuit into a digital signal;
Wearing state determination for determining whether or not there is a change in the wearing state of the pulse sensor based on the digital signal converted by the first digital conversion circuit and the digital signal converted by the second digital conversion circuit Circuit,
Based on the result determined by the mounting state determination circuit, a notification circuit that performs notification for prompting a change in the mounting state of the pulse sensor;
A pulse measurement circuit comprising:
前記報知回路は、前記第1のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値と前記第2のデジタル変換回路によって変換されたデジタル信号の電圧値とに基づいて前記記憶回路から前記メッセージを抽出して出力することを特徴とする請求項3記載の脈拍測定回路。 The voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion circuit and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion circuit when it is determined that the wearing state of the pulse sensor has changed. A storage circuit for storing a message corresponding to the fluctuation state of
The notification circuit extracts the message from the storage circuit based on the voltage value of the digital signal converted by the first digital conversion circuit and the voltage value of the digital signal converted by the second digital conversion circuit 4. The pulse measurement circuit according to claim 3 , wherein the pulse measurement circuit outputs the pulse.
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