(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈波や体動を計測するセンサ手段と、該センサ手段の前回までの計測値に基づいて所定の基準値を設定するとともに、該基準値に対する上限幅および下限幅で規定されるウインド内に前記センサ手段の今回の計測値が入っているか否かを判定するウインド判定手段と、該ウインド判定手段の判定結果において前記センサ手段の今回の計測値が前記ウインド外にあるときには該計測値に所定の補正を行った値を前記基準値として前記センサ手段の次回の計測値に対するウインドを補正するウインド補正手段とを有することを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ウインド補正手段は、前記ウインド判定手段の判定結果において、今回の計測値が前記ウインドの上限値を上回ったときには今回の計測値を大きな値に補正した値を前記基準値とし、今回の計測値が前記ウインドの下限値を下回ったときには今回の計測値を小さな値に補正した値を前記基準値としてウインドの補正を行うように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項３】
請求項１または２において、さらに、前記ウインド判定手段の判定結果において、前記センサ手段の今回の計測値がウインド内にあるときには該計測値に基づいて脈拍数やピッチなどの状態値を算出し、前記センサ手段の今回の計測値がウインド外にあるときには該計測値に前記ウインド補正手段が補正を行って得た前記基準値に基づいて脈拍数やピッチなどの状態値を算出する演算手段と、該演算手段が算出した脈拍数やピッチなどの状態値を表示する表示手段とを有することを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項において、前記上限幅と前記下限幅とが等しいことを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項５】
体動を計測する体動検出用センサ手段と、脈波を計測する脈波検出用センサ手段と、該脈波検出用センサ手段および前記体動検出用センサ手段のうちの一方のセンサ手段の前回までの計測値に基づいて所定の基準値を設定するとともに、該基準値に対する上限幅および下限幅で規定されるウインド内に前記一方のセンサ手段の今回の計測値が入っているか否かを判定するウインド判定手段と、他方のセンサ手段の計測値の変化を監視する変化監視手段と、前記変化監視手段の監視結果に基づいて前記一方のセンサ手段の今回または次回の計測値に対するウインドを補正するウインド補正手段とを有することを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項６】
請求項５において、前記一方のセンサ手段は、前記脈波検出用センサ手段であり、前記他方のセンサ手段は、前記体動検出用センサ手段であり、前記変化監視手段は、前記体動検出用センサ手段の計測値に基づいて体動の変化を監視する体動変化監視手段であることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項７】
請求項６において、前記ウインド補正手段は、前記ウインド判定手段の判定結果において前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が大きくなっているときには前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値を大きな値に補正した値を前記基準値とし、前記ウインド判定手段の判定結果において前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が小さくなっているときには前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値を小さな値に補正した値を前記基準値とすることにより、前記脈波検出用センサ手段の次回の計測値に対するウインドの補正を行うように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項８】
請求項７において、さらに、前記ウインド判定手段の判定結果において、前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド内にあるときには該計測値に基づいて脈拍数を算出し、前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあるときには該計測値に前記ウインド補正手段が補正を行って得た前記基準値に基づいて脈拍数を算出する脈拍数演算手段と、該脈拍数演算手段が算出した脈拍数を表示する表示手段とを有することを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項９】
請求項７または８において、前記ウインド補正手段は、前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値に対し、前記体動変化監視手段の監視結果に基づいて求めた体動の変化度合いに応じた量の補正を行うように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかの項において、前記上限幅と前記下限幅とが等しいことを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１１】
請求項６において、前記ウインド補正手段は、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が大きくなったときには前記上限幅を広くする第１の補正を行い、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が小さくなったときには前記下限幅を広くする第２の補正を行うことにより、前記脈波検出用センサ手段の今回または次回の計測値に対するウインドを補正するように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では体動が大きくなった直後に前記上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに前記上限幅を該補正前の上限幅に戻していくことを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では体動が大きくなった直後に前記下限幅を狭くし、前記第２の補正では体動が小さくなった直後に前記上限幅を狭くするように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれかの項において、前記ウインド補正手段は、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が大きくなり、かつ、前記脈波検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも小さいときに前記第１の補正を行い、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が小さくなり、かつ、前記脈波検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも大きいときに前記第２の補正を行うように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１５】
請求項５において、前記一方のセンサ手段は、前記体動検出用センサ手段であり、前記他方のセンサ手段は、前記脈波検出用センサ手段であり、前記変化監視手段は、前記脈波検出用センサ手段の計測値に基づいて脈拍の変化を監視する脈拍変化監視手段であることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記ウインド補正手段は、前記ウインド判定手段の判定結果において前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記脈拍変化監視手段の監視結果において脈拍が早くなっているときには前記体動検出用センサ手段の今回の計測値を大きな値に補正した値を前記基準値とし、前記ウインド判定手段の判定結果において前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が遅くなっているときには、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値を小さな値に補正した値を前記基準値とすることにより、前記体動検出用センサ手段の次回の計測値に対するウインドの補正を行うように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１７】
請求項１６において、さらに、前記ウインド判定手段の判定結果において、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド内にあるときには該計測値に基づいてピッチを算出し、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあるときには該計測値に前記ウインド補正手段が補正を行って得た前記基準値に基づいてピッチを算出するピッチ演算手段と、該ピッチ演算手段が算出したピッチを表示する表示手段とを有することを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、前記ウインド補正手段は、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値に対し、前記脈拍変化監視手段の監視結果に基づいて求めた脈拍の変化度合いに応じた量の補正を行うように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項１９】
請求項１６ないし１８のいずれかの項において、前記上限幅と前記下限幅とが等しいことを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項２０】
請求項１５において、前記ウインド補正手段は、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が早くなったときには前記上限幅を広くする第１の補正を行い、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が遅くなったときには前記下限幅を広くする第２の補正を行うことにより、前記体動検出用センサ手段の今回または次回の計測値に対するウインドを補正するように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項２１】
請求項２０において、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では脈拍が早くなった直後に前記上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに前記上限幅を該補正前の上限幅に戻していくことを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１において、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では脈拍が早くなった直後に前記下限幅を狭くし、前記第２の補正では脈拍が遅くなった直後に前記上限幅を狭くするように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【請求項２３】
請求項２０ないし２２のいずれかの項において、前記ウインド補正手段は、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が早くなり、かつ、前記体動検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも小さいときに前記第１の補正を行い、前記脈拍変化監視手段の監視結果において脈拍が遅くなり、かつ、前記体動検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも大きいときに前記第２の補正を行うように構成されていることを特徴とする周期・周波数計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ手段が検出した脈波信号や体動信号に基づいて脈拍数やピッチを求める周期・周波数計測装置に関するものである。更に詳しくは、脈拍数やピッチに対するウインドの適正化技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
脈波や体動などをセンサ手段で計測し、この計測値に基づいて脈拍数やピッチなどを求めると、計測中に生じた異常によって、表示した脈拍数やピッチに異常値が現れることがある。かかる異常値も含めて体調などを判断したときには、判断を誤ってしまう。そこで、かかる計測装置では、前回の計測値、あるいは特公昭６３−３４７３１号公報に示されたように、直前に計測された数回分の計測値の平均値を基準値とする一方、この基準値に対して一定の係数を乗じて上限値および下限値を設定し、この下限値から上限値までの範囲内（ウインド内）に今回の計測結果が入っているか否かによって、計測値が正常が異常かを判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、前回までの計測値（基準値）に対して一定の係数を乗じた値を上限値および下限値とするウインドを設定しただけでは、安静時などといった体動の変化が小さいときには、正常値と異常値とを略正確に判別できるが、運動開始時には、脈拍数の変化が大きいため、この変化にウインドの補正が追従できないという問題点がある。たとえば、図１８において、横軸を経過時間とし、縦軸を脈拍数として、運動開始前後における脈拍数の時間的推移を折れ線Ｐで示すと、運動開始以前（時刻ｔ１以前）には、脈拍数の変化にウインドの補正が追従するが、運動開始直後（時刻ｔ１の直後）には、脈拍数の増加が著しいため、この変化にウインドの補正が追従できない。従って、このときの計測値は、正常値であっても異常値として除去されてしまうので、その値は、表示されないだけでなく、かかる異常値との判定が続く限り、ウインドがいつまでも補正されないことになる。
【０００４】
逆に、ウインドをむやみに広げて脈拍数の変化に対する応答性だけを追求すると、本来の異常値を除去するという目的から逸脱してしまう。
【０００５】
このような問題点は、脈拍数と同様な変化をみせる走行ピッチを計測する装置でも同様である。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、脈拍数やピッチなどが大きく変化する場合でも、かかる変化にウインドを追従させることにより、適正なウインド判定を行うことのできる周期・周波数計測装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る周期・周波数計測装置では、脈波や体動を計測するセンサ手段と、該センサ手段の前回までの計測値（前回の計測値自身、または前回の計測までに得られた複数の計測値）に基づいて所定の基準値を設定するとともに、該基準値に対する上限幅および下限幅で規定されるウインド内に前記センサ手段の今回の計測値が入っているか否かを判定するウインド判定手段と、該ウインド判定手段の判定結果において前記センサ手段の今回の計測値が前記ウインド外にあるときには該計測値に所定の補正を行った値を前記基準値として前記センサ手段の次回の計測値に対するウインドを補正するウインド補正手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明の周期・周波数計測装置では、脈波や体動などの周期・周波数信号が所定の範囲（ウインド）を外れたときに、ウインドの基準値を変化させていくことによって上記課題を解決したものであり、脈波や体動の周期・周波数などに急激な変動が生じた場合に、直ちに異常信号として排除して無視するのではなく、その計測値に基づいてウインドを適正に補正する。従って、脈波や体動などの大きな変化にウインドが追従するので、適正なウインド判定を行うことができる。
【０００９】
本発明において、前記ウインド補正手段は、前記ウインド判定手段の判定結果において、今回の計測値が前記ウインドの上限値を上回ったときには今回の計測値を大きな値に補正した値を前記基準値とし、今回の計測値が前記ウインドの下限値を下回ったときには今回の計測値を小さな値に補正した値を前記基準値としてウインドの補正を行うように構成されていることが好ましい。
【００１０】
このように構成すると、信号の周期・周波数に急激な変動が生じた場合に、その信号のウインドからの外れ具合（上限値を上回ったか、あるいは下限値を下回ったか）に基づいてウインド補正手段によってウインドをずらして次回の計測を継続する。従って、周期・周波数が大きく変化した場合でも、ウインドの追従性がよいので、適正なウインド判定を行うことができる。
【００１１】
本発明において、さらに、前記ウインド判定手段の判定結果において、前記センサ手段の今回の計測値がウインド内にあるときには該計測値に基づいて脈拍数やピッチなどの状態値を算出し、前記センサ手段の今回の計測値がウインド外にあるときには該計測値に前記ウインド補正手段が補正を行って得た前記基準値に基づいて脈拍数やピッチなどの状態値を算出する演算手段と、該演算手段が算出した脈拍数やピッチなどの状態値を表示する表示手段とが構成されていることがある。
【００１２】
ここで、前記上限幅と前記下限幅とを等しく設定することがあり、この場合には、前記基準値は、ウインドの中心値に相当する。
【００１３】
本発明の別の形態に係る周期・周波数計測装置では、体動を計測する体動検出用センサ手段と、脈波を計測する脈波検出用センサ手段と、該脈波検出用センサ手段および前記体動検出用センサ手段のうちの一方のセンサ手段の前回までの計測値（前回の計測値自身、または前回の計測までに得られた複数の計測値）に基づいて所定の基準値を設定するとともに、該基準値に対する上限幅および下限幅で規定されるウインド内に前記一方のセンサ手段の今回の計測値が入っているか否かを判定するウインド判定手段と、他方のセンサ手段の計測値の変化を監視する変化監視手段と、前記変化監視手段の監視結果に基づいて前記一方のセンサ手段の今回または次回の計測値に対するウインドを補正するウインド補正手段とを有することを特徴とする。すなわち、別のセンサ手段での計測値に基づいて、ウインドの補正を行うことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記一方のセンサ手段を前記脈波検出用センサ手段とすると、周期・周波数計測装置は、脈拍計として構成され、このように構成した場合には、前記他方のセンサ手段は、前記体動検出用センサ手段であり、前記変化監視手段は、前記体動検出用センサ手段の計測値に基づいて体動の変化を監視する体動変化監視手段である。また、後述するように、その逆とすれば、周期・周波数計測装置は、ピッチ計として構成される。
【００１５】
本発明では、前記ウインド補正手段は、前記ウインド判定手段の判定結果において前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が大きくなっているときには前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値を大きな値に補正した値を前記基準値とし、前記ウインド判定手段の判定結果において前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が小さくなっているときには前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値を小さな値に補正した値を前記基準値とすることにより、前記脈波検出用センサ手段の次回の計測値に対するウインドの補正を行うように構成することができる。
【００１６】
このように構成すると、体動の変化に基づいて、脈拍の上昇基調、もしくは下降基調を予測してウインドの基準値を補正する方向や補正する量を最適化できる。従って、走行の初め、終わり、ピッチの大きな変動時など、脈拍変化が過渡的に大きいときでも、その変化に適正に追従するようにウインドを補正できる。
【００１７】
本発明では、さらに、前記ウインド判定手段の判定結果において、前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド内にあるときには該計測値に基づいて脈拍数を算出し、前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあるときには該計測値に前記ウインド補正手段が補正を行って得た前記基準値に基づいて脈拍数を算出する脈拍数演算手段と、該脈拍数演算手段が算出した脈拍数を表示する表示手段とを構成することがある。
【００１８】
本発明では、前記ウインド補正手段は、前記脈波検出用センサ手段の今回の計測値に対し、前記体動変化監視手段の監視結果に基づいて求めた体動の変化度合いに応じた量の補正を行うように構成されていることが好ましい。
【００１９】
この場合にも、前記上限幅と前記下限幅とを等しく設定することがあり、このように設定すると、前記基準値は、ウインドの中心値に相当する。
【００２０】
本発明において、別のウインド補正手段としては、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が大きくなったときには前記上限幅を広くする第１の補正を行い、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が小さくなったときには前記下限幅を広くする第２の補正を行うことにより、前記脈波検出用センサ手段の今回または次回の計測値に対するウインドを補正するように構成することができる。
【００２１】
このように構成すると、体動と脈拍の変化とを実際のパターンに合わせて、体動が大きくなって脈拍が早くなるはずのときには、第１の補正として、脈拍数に対するウインドの上限幅を広くし、体動が小さくなって脈拍が遅くなるはずのときには、第２の補正として、脈拍数に対するウインドの下限幅を広くすることになるので、脈拍数が大きく変化するときでも、その変化にウインドの補正が十分に追従する。それ故、ウインド判定を適正に行うことができる。
【００２２】
この場合には、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では体動が大きくなった直後に前記上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに前記上限幅を該補正前の上限幅に戻していくことが好ましい。
【００２３】
また、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では体動が大きくなった直後に前記下限幅を狭くし、前記第２の補正では体動が小さくなった直後に前記上限幅を狭くするように構成することが好ましい。
【００２４】
さらに、前記ウインド補正手段は、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が大きくなり、かつ、前記脈波検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも小さいときに前記第１の補正を行い、前記体動変化監視手段の監視結果において体動が小さくなり、かつ、前記脈波検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも大きいときに前記第２の補正を行うように構成されていることが好ましい。
【００２５】
本発明において、上記とは逆に、前記一方のセンサ手段を前記体動検出用センサ手段とすると、周期・周波数計測装置は、ピッチとして構成される。この場合には、前記他方のセンサ手段は、前記脈波検出用センサ手段であり、前記変化監視手段は、前記脈波検出用センサ手段の計測値に基づいて脈拍の変化を監視する脈拍変化監視手段である。
【００２６】
このような場合でも、前記ウインド補正手段は、前記ウインド判定手段の判定結果において前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記脈拍変化監視手段の監視結果において脈拍が早くなっているときには前記体動検出用センサ手段の今回の計測値を大きな値に補正した値を前記基準値とし、前記ウインド判定手段の判定結果において前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあって、かつ、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が遅くなっているときには、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値を小さな値に補正した値を前記基準値とすることにより、前記体動検出用センサ手段の次回の計測値に対するウインドの補正を行うように構成することができる。
【００２７】
このように構成すると、脈拍の変化に基づいて、ピッチの上昇基調、もしくは下降基調を予測してウインドの基準値を補正する方向や補正する量を最適化できる。従って、走行の初めや終わりなど、ピッチの変化が過渡的に大きいときでも、その変化に適正に追従するようにウインドを補正できる。
【００２８】
また、前記ウインド判定手段の判定結果において、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド内にあるときには該計測値に基づいてピッチを算出し、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値がウインド外にあるときには該計測値に前記ウインド補正手段が補正を行って得た前記基準値に基づいてピッチを算出するピッチ演算手段と、該ピッチ演算手段が算出したピッチを表示する表示手段とを構成することが好ましい。
【００２９】
また、前記ウインド補正手段は、前記体動検出用センサ手段の今回の計測値に対し、前記脈拍変化監視手段の監視結果に基づいて求めた脈拍の変化度合いに応じた量の補正を行うように構成されていることが好ましい。
【００３０】
この場合にも、前記上限幅と前記下限幅とを等しく設定することがあり、このように設定すると、前記基準値は、ウインドの中心値に相当する。
【００３１】
本発明において、別の前記ウインド補正手段は、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が早くなったときには前記上限幅を広くする第１の補正を行い、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が遅くなったときには前記下限幅を広くする第２の補正を行うことにより、前記体動検出用センサ手段の今回または次回の計測値に対するウインドを補正するように構成することができる。
【００３２】
このように構成すると、体動と脈拍の変化とを実際のパターンに合わせて、脈拍が早くなってピッチが高まるはずのときには、第１の補正として、ピッチに対するウインドの上限幅を広くし、脈拍が遅くなってピッチが下がるはずのときには、第２の補正として、ピッチに対するウインドの下限幅を広くすることになるので、ピッチが大きく変化するときでも、その変化にウインドの補正が十分に追従する。それ故、ウインド判定を適正に行うことができる。
【００３３】
この場合には、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では脈拍が早くなった直後に前記上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに前記上限幅を該補正前の上限幅に戻していくことが好ましい。
【００３４】
また、前記ウインド補正手段は、前記第１の補正では脈拍が早くなった直後に前記下限幅を狭くし、前記第２の補正では脈拍が遅くなった直後に前記上限幅を狭くするように構成されていることが好ましい。
【００３５】
さらに、前記ウインド補正手段は、前記脈波変化監視手段の監視結果において脈拍が早くなり、かつ、前記体動検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも小さいときに前記第１の補正を行い、前記脈拍変化監視手段の監視結果において脈拍が遅くなり、かつ、前記体動検出用センサ手段の前回または今回の計測値が所定の値よりも大きいときに前記第２の補正を行うように構成されていることが好ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて、本発明の一実施例を説明する。
【００３７】
［実施例１］
（全体構成）
図１は、本例の周期・周波数計測装置の構成を示す説明図である。
【００３８】
図１において、本例の周期・周波数計測装置１（脈拍計／携帯用脈波計測装置）は、腕時計構造を有する装置本体１０と、この装置本体１０に接続されるケーブル２０と、このケーブル２０の先端側に設けられた脈波検出用センサユニット３０（脈波計測用センサ手段）とから大略構成されている。ケーブル２０の先端側にはコネクタピース８０が構成されており、コネクタピース８０は、装置本体１０の６時の側に構成されているコネクタ部７０に対して着脱自在である。装置本体１０には、腕時計における１２時方向から腕に巻きついてその６時方向で固定されるリストバンド１２が設けられ、このリストバンド１２によって、装置本体１０は、腕に着脱自在である。脈波検出用センサユニット３０は、センサ固定用バンド４０によって遮光されながら人差し指の根元から指関節までの間に装着されている。このように、脈波検出用センサユニット３０を指の根元に装着すると、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０は、ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の温度が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較的低下しない。従って、指の根元に脈波検出用センサユニット３０を装着すれば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈拍数（状態値）などを正確に計測できる。
【００３９】
（装置本体の構成）
図２は、本例の周期・周波数計測装置の装置本体を、リストバンドやケーブルなどを外した状態で示す平面図、図３は、この周期・周波数計測装置を３時の方向からみた側面図である。
【００４０】
図２において、装置本体１０は、樹脂製の時計ケース１１（本体ケース）を備えており、この時計ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、走行時や歩行時のピッチ、及び脈拍数などの脈波情報などを表示するＥＬバックライト付きの液晶表示装置１３（表示装置）が構成されている。液晶表示装置１３には、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報をグラフィック表示可能である。
【００４１】
時計ケース１１の内部には、脈波検出用センサユニット３０が計測した脈波信号に基づいて脈拍数の変化などを求めるとともに、それを液晶表示装置１３で表示するために、各種の制御やデータ処理を行う制御部５が構成されている。制御部５には、計時回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイム、スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可能である。
【００４２】
時計ケース１１の外周部には、時刻合わせや表示モードの切換などの外部操作を行うためのボタンスイッチ１１１〜１１５が構成されている。また、時計ケースの表面には、大きめのボタンスイッチ１１６、１１７が構成されている。
【００４３】
周期・周波数計測装置１には、時計ケース１１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９を搭載してあり、ケーブル２０は、電池５９から脈波検出用センサユニット３０に電力を供給するとともに、脈波検出用センサユニット３０の検出結果を時計ケース１１の制御部５に入力している。
【００４４】
装置本体１０には、加速度センサ９１を利用して、体の動きを体動信号として検出する体動センサ装置９０（体動検出用センサ手段）も内蔵されている。
【００４５】
周期・周波数計測装置１では、その機能を増やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要があるが、装置本体１０には、腕に装着されるという制約があるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２時の方向に向けては拡大できない。そこで、装置本体１０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース１１を用いてある。但し、リストバンド１２は、３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リストバンド１２からみると、腕時計における９時の方向に大きな張出部分１０１を有するが、かかる大きな張出部分は３時の方向にはない。従って、横長の時計ケース１１を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、また、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけることがない。
【００４６】
時計ケース１１の内部において、電池５９に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリストバンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５８とを面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型化できるとともに、図３に示すように、裏面部１１９に電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池５９を簡単に交換できる。
【００４７】
（装置本体の腕への装着構造）
図３において、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するための連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の６時の方向には受け部１０６が構成され、この受け部１０６には、腕に巻かれたリストバンド１２の長さ方向の途中位置を保持するための留め具１２２が取り付けられている。
【００４８】
装置本体１０の６時の方向において、裏面部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５°の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわち、リストバンド１２によって装置本体１０を左の手首Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首Ｌの上面部Ｌ１に密着する一方、回転止め部１０８は、橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。この状態で、装置本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じにある一方、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌの周りを不必要にずれない。また、裏面部１１９及び回転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本体１０の回転を規制するだけであるため、腕が細くても、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接するので、回転止め効果が確実に得られる一方、腕が太くても窮屈な感じがない。
【００４９】
（脈波検出用センサユニットの構成）
図４は、本例の脈波検出用センサユニットの断面図である。
【００５０】
図４において、脈波検出用センサユニット３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏蓋３０２が被されることによって、内側に部品収納空間３００が構成されている。部品収納空間３００の内部には、回路基板３５が配置されている。回路基板３５には、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電子部品が実装されている。脈波検出用センサユニット３０には、ブッシュ３９３によってケーブル２０の端部が固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５のパターン上にはんだ付けされている。ここで、脈波検出用センサユニット３０は、ケーブル２０が指の根元側から装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることになり、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォトトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このように配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届きにくいという効果がある。
【００５１】
脈波検出用センサユニット３０では、センサ枠３６の上面部分にガラス板からなる透光板３４によって光透過窓が形成され、この透光板３４に対して、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このため、透光板３４の外側表面３４１に指表面を密着させると、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発するとともに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。ここで、透光板３４の外側表面３４１は、指表面との密着性を高める目的に、周囲部分３６１から突出している構造になっている。
【００５２】
本例では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピークを有し、その発光波長領域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥＤ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタを用いてあり、その素子自身の受光波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。
【００５３】
このように構成した脈波検出用センサユニット３０を、センサ固定用バンド４０によって指の根元に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が強くなるので、反射光強度の変化を脈波信号として光学的に検出すれば、の検出結果から脈拍数などを計測できる。
【００５４】
本例では、発光波長領域が３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ３１と、受光波長領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲のフォトトランジスタ３２とを用いてあり、その重なり領域である約３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基づいて生体情報を表示する。かかる脈波検出用センサユニット３０を用いれば、外光が指の露出部分にあたっても、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受光部）にまで到達しない。その理由は、外光に含まれる波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾向にあるため、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われていない指の部分に照射されても、指を通ってフォトトランジスタ３２まで届かないからである。これに対し、８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤと、シリコン系のフォトトランジスタとを用いると、その受光波長範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲に及ぶ。この場合には、指を導光体として受光部にまで容易に届いてしまうような１μｍの波長の光による検出結果に基づいて脈波を検出することになるので、外光の変動に起因する誤検出が起こりやすい。
【００５５】
また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。その理由として、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が、従来の検出光である波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きいため、血量変化に感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高いからと考えられる。
【００５６】
（制御部の構成）
図５には、各センサおよび制御部５の構成を示してあり、脈波検出用センサユニット３０では、ＬＥＤ３１から発した光が生体内に照射されて、反射光には血管の容積変化に応じた変調がかかり、この光変化をフォトトランジスタ３２により電流変化に変換した後、コレクタ抵抗によって電圧出力（脈波信号）を得るようになっている。脈波検出用センサユニット３０の後段には、交流増幅器（１段目）、ローパスフィルタ（２段目）、矩形波に変換するためのシュミットトリガーコンパレータ（３段目）からなる３段構成の脈波信号増幅回路５１１が構成され、この増幅回路の後段には脈波周期計測カウンタ５１２が構成されている。脈波周期計測カウンタ５１２は、基準クロック５５０を時間標準として脈波信号増幅回路５１１からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントして、そのカウンタ値ＫをＣＰＵ５５Ａに出力するようになっている。
【００５７】
ＣＰＵ５５Ａは、やはり基準クロック５５０を基本クロックとして動作しており、ＲＡＭ５６２を演算記憶用に用いながら、ＲＯＭ５６１に格納されているプログラムに基づいて演算処理を行い、演算結果（脈拍数）を液晶表示装置１３に表示させるようになっている。
【００５８】
図６は、ＣＰＵ５５Ａの機能を示すブロック図であり、この図からわかるように、脈波検出用センサユニット３０の出力は、脈波信号増幅回路５１１によって検出・増幅され、周期測定手段である脈波周期計測カウンタ５１２では、その周期が測定される。この脈波周期計測カウンタ５１２の出力は、まず、ＣＰＵ５５Ａに構成されたウインド判定部５５１（ウインド判定手段）によって所定のウインド内に入っているかどうかが判定される。ここで、ウインドは、前回の計測値から設定された基準値に対するある一定の上限幅とある一定の下限幅とによって規定され、本例では、上限幅と下限幅が等しいので、基準値はウインドの中心値に相当する。
【００５９】
このウインド判定結果において、脈波周期計測カウンタ５１２の今回の出力（今回の計測値）がウインド内に入っているときは、この値は、そのまま脈拍数演算部５５４（脈拍数演算手段）に送られる。脈拍数演算部５５４では、脈波周期計測カウンタ５１２の出力周期を脈拍数に換算し、ここで求められた値は、液晶表示装置１３において脈拍数として表示される。
【００６０】
これに対して、脈波周期計測カウンタ５１２の今回の出力（今回の計測値）がウインド内に入っていないときは、ウインド補正部５５３Ａ（ウインド補正手段）  において補正された値が脈拍数演算部５５４に送られる。従って、脈拍数演算部５５４では、脈波周期計測カウンタ５１２からの出力をウインド補正部５５３Ａにおいて補正した値を脈拍数に換算するので、この値が液晶表示装置１３において脈拍数として表示される。
【００６１】
また、脈波周期計測カウンタ５１２の今回の出力（今回の計測値）がウインド内に入っていないときは、この値は、ウインド補正部５５３Ａにおいて補正される結果、ウインド補正部５５３Ａは、次回の計測結果に対するウインドの中心値を補正することになる。
【００６２】
図７に示す制御フローを参照して、本例における計測結果の処理方法を詳しく説明する。
【００６３】
まず最初に、次回のウインド判定用の中心値となる所定値Ｓｏｌｄ  を、脈波周期計測カウンタ５１２から取り込んだカウンタ値Ｋから求める（ステップＳＴ６０１）。ここから、本計測が始まり、再度、脈波周期計測カウンタ５１２のカウンタ値Ｋを再び取り込むことにより、脈波の周期Ｓを求めた後に（ステップＳＴ６０２）、ウインド判定部５５１により、ウインド判定の基準値Ｓｏｌｄ  の−２０％なる下限値Ｌｏｗと、基準値Ｓｏｌｄ  の＋２０％なる上限値Ｈｉｇｈとを求める（ステップＳＴ６０３、ステップＳＴ６０４）。但し、脈波周期と脈拍数とはディメンジョンが異なるため、上限値Ｈｉｇｈは、脈拍数に対するウインドとしては、下限値に対応し、下限値Ｌｏｗは、脈拍数に対するウインドとしては、上限値に対応する。
【００６４】
次に、今回計測した周期Ｓが下限値Ｌｏｗと上限値Ｈｉｇｈとで決まるウインド内に入るか、はみ出るかを判定する（ステップＳＴ６０５、ステップＳＴ６０６）。かかる処理がウインド判定部５５１（ウインド判定手段）に相当する。
【００６５】
ここで、脈波の周期Ｓがウインド幅よりはみ出た場合であって、しかも、小さい方向にはみ出た場合にはウインド判定の基準値Ｓｏｌｄ  （中心値）の−２％なる値を次回の基準値Ｓｏｌｄ  とする（ステップＳＴ６０７）。これに対して、周期Ｓがウインド幅よりはみ出た場合であって、しかも、大きい方向にはみ出た場合にはウインド判定の基準値Ｓｏｌｄ  の＋２％なる値を次回の基準値Ｓｏｌｄ  とする（ステップＳＴ６０８）。
【００６６】
このようにして、ウインド補正部５５３Ａ（ウインド補正手段）としては、今回の計測値に対するウインド判定結果に基づいて基準値Ｓｏｌｄ  を補正するので、後述するように、次回の計測値に対するウインドの補正を行うになる。
【００６７】
次に、周期Ｓがウインド内にある場合には、この周期Ｓをそのまま脈拍数演算用変数Ｔに代入し（ステップＳＴ６０９）、平均周期Ｓがウインド幅よりはみ出たときは、補正された基準値Ｓｏｌｄ  を脈拍数演算用変数Ｔに代入する（ステップＳＴ６１０）。次に、ステップＳＴ６１１では、脈拍数演算用変数Ｔが脈拍数Ｍに変換される。かかる処理が脈拍数演算部５５４（脈拍数演算手段）に相当する。
【００６８】
次に、ステップＳＴ６１２では、次回のウインド判定のための基準値Ｓｏｌｄ  に脈拍数演算用変数Ｔが代入される結果、次回の計測値に対するウインドの補正が行われることになる。
【００６９】
続いて、ステップＳＴ６１３では、液晶表示装置１３での脈拍数表示命令が出力され、液晶表示装置１３において脈拍数Ｍが表示される。
【００７０】
ここまでを１サイクルとして、再び、ステップＳＴ６０２以降の処理が繰り返され、次の計測および表示を行う。
【００７１】
図８には、このような処理方法を用いて、運動時のような急激な脈拍数変動をともなう条件下で脈拍数を計測した例を示す。図８では、横軸が経過時間であり、縦軸は脈拍数である。ここで、Ｍｎ（ｎは整数）は、脈拍数の毎回の計測値であり、平均脈拍周期演算ルーチンによって求めた脈波の周期Ｓｎを脈拍数に換算した値である。
【００７２】
まず、初期値Ｍ０によって、次回のウインドの基準値Ｓｏｌｄ  （中心値）とウインド幅（図の上下方向の矢印で示された範囲）が決まる。図８では、ディメンジョンを合わせるため、周期Ｓｎ、基準値Ｓｏｌｄ  を脈拍数に換算した値Ｍｎ、Ｍｏｌｄ  で表してある。
【００７３】
次に、計測値Ｍ１が値Ｍｏｌｄ  を中心とするウインド内におさまれば、そのまま計測値Ｍ１を表示する。また、計測値Ｍ１から次回のウインドの基準値（ウインド中心値）を設定する。それ以降に計測した値Ｍ２も、同様である。この例では、計測値Ｍ２と計測値Ｍ３とを得る間に、運動を開始したため、脈拍数が急に上がった場合を想定している。
【００７４】
ここで、ウインドからはみ出た値Ｍ３が計測されたときは、ここでのウインドの基準値Ｍｏｌｄ  を上昇する様に補正して、補正した値を表示する。また、この補正した値を次回のウインドの基準値（ウインド中心値）に設定する。計測値Ｍ４、計測値Ｍ５、計測値Ｍ６も同様に、ウインドからはずれているが、ウインドの基準値Ｍｏｌｄ  が徐々に補正されていくので、計測値Ｍ７を得たときには、この計測値Ｍ７は、ウインド内におさまることになる。従って、それ以降、脈拍数が急激に変動しない限り、真の脈拍数（Ｍｎがウインド幅におさまったとき）を表示できることになる。
【００７５】
このようなパターン以外で、脈拍数が変動することも考えられるが、通常の場合、脈拍数の下限は３０〜１００拍／分程度、上限は１５０〜２４０拍／分程度であり、一定の範囲内にあるので、ウインドの基準値（中心値）の補正が脈拍数の変化に追いつかないということが無く、いずれ適正なゾーンにおさまることになる。従って、脈拍数が急激に変動したときは、一時的には誤差を含む表示を行うことになるが、誤表示をしたままロックされてしまうと言うことが無く、誤差を含む表示を行う期間を最小限におさえることが可能となる。それ故、本例によれば、周期計測において異常値を除去するということと、急激な計測値変化にウインドを追従させることとを両立できる。
【００７６】
なお、ウインドからはずれた計測値が得られたときには、「エラー」表示をして、真の脈拍数かそうでないのかを明示的に知らしめるということももちろん可能である。また、本例では、脈拍数を求めたが、ピッチを求めるのに用いることができ、この場合には、脈波検出用センサユニット３０での計測結果に代えて、体動センサ装置９０での計測結果に対して同様な処理を行えばよい。
【００７７】
［実施例２］
本例の周期・周波数計測装置は、実施例１と同様に構成されているため、実施例１と共通する部分には同じ符合を付してそれらの説明を省略する。
【００７８】
本例の周期・周波数計測装置１では、各センサおよび制御部５が図９に示すように構成されている。脈波検出用センサユニット３０では、ＬＥＤ３１から発した光が生体内に照射されて、反射光には血管の容積変化に応じた変調がかかり、この光変化をフォトトランジスタ３２により電流変化に変換した後、コレクタ抵抗によって電圧出力（脈波信号）を得るようになっている。脈波検出用センサユニット３０の後段には、脈波信号増幅回路５１１が構成され、この増幅回路の後段には、脈波周期計測カウンタ５１２が構成されている。脈波周期計測カウンタ５１２は、基準クロック５５０を時間標準として脈波信号増幅回路５１１からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントして、そのカウンタ値ＫをＣＰＵ５５Ｂに出力するようになっている。
【００７９】
また、本例では、体動センサ装置９０も設けられており、この体動センサ装置９０には、体動センサとなる加速度センサ９１、放電抵抗、およびＦＥＴよりなるプリアンプより構成されている。体動センサ装置９０の後段にも、交流増幅器、ローパスフィルタ、矩形波に変換するためのシュミットトリガーコンパレータからなる体動信号増幅回路５２１が構成され、この増幅回路の後段には、体動周期計測カウンタ５２２が構成されている。体動周期計測カウンタ５２２も、基準クロック５５０を時間標準として体動信号増幅回路５２１からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントして、そのカウンタ値ＴをＣＰＵ５５Ｂに出力するようになっている。
【００８０】
ＣＰＵ５５Ｂは、やはり基準クロック５５０を基本クロックとして動作しており、ＲＡＭ５６２を演算記憶用に用いながら、ＲＯＭ５６１に格納されているプログラムに基づいて演算処理を行い、演算結果（脈拍数）を液晶表示装置１３に表示させるようになっている。
【００８１】
図１０は、ＣＰＵ５５Ｂの機能を示すブロック図である。脈波検出用センサユニット３０の出力は、脈波信号増幅回路５１１によって検出・増幅され、脈波周期計測カウンタ５１２によってその周期が測定される。この脈波周期計測カウンタ５１２の出力は、ＣＰＵ５５Ｂに構成されているウインド判定部５５１によってウインド内に入っているかどうかが判定される。ここで、ウインドは、前回の計測結果から設定された基準値に対するある一定の上限幅とある一定の下限幅とによって規定され、本例では、上限幅と下限幅が等しいので、基準値はウインドの中心値に相当する。
【００８２】
このウインド判定において、今回の計測値がウインド内に入っているときはそのまま脈拍数演算部５５４に送られる。これに対して、今回の計測値がウインド内に入っていないときは、今回の計測値は、ウインド補正部５５３Ｂ（ウインド補正手段）によって補正される。
【００８３】
かかる構成は実施例１と同様であるため、実施例１と共通する部分の詳細な説明を省略するが、本例の特徴点は、体動を検出してその変化量を測定することにより、ウインド補正部５５３Ｂにおいて、今回の計測値をどのように補正すべきかを決定することである。
【００８４】
すなわち、体動センサ装置９０の出力は、体動信号増幅回路５２１で検出・増幅され、体動周期計測カウンタ５２２によってその周期が測定される。この周期に基づいて、体動の変化の傾向を求め、その値を体動変化監視部５５２Ｂ（体動変化監視手段／変化傾向記憶手段）に記憶させ、ここに記憶されている変化の傾向に基づいて、ウインド補正部５５３Ｂは、ウインドの中心値となるべき基準値をどの程度大きくするのか、あるいはどの程度小さくするのかを判断する。
【００８５】
図１１に示す制御フローを参照して、本例における計測結果の処理方法を説明する。
【００８６】
まず最初に、次回のウインド判定用の中心値となる値Ｓｏｌｄ  を、脈波周期計測カウンタ５１２から取り込んだカウンタ値Ｋより求める（ステップＳＴ９０１）。ここから、本計測が始まり、再び、周期計測カウンタ５１２のカウンタ値Ｋを取り込むことにより周期Ｓを求める（ステップＳＴ９０２）。
【００８７】
次に、体動変化監視部５５２Ｂ（体動変化監視手段）として体動周期の変化傾向を求める。この処理では、まず、体動周期計測カウンタ５２２のカウント値ＴをＳＭに取り込む（ステップＳＴ９０３）。次に、ＲＡＭ５６２に記憶されている直近の体動周期３点（ＳＭｎ、ＳＭｎ−１、ＳＭｎ−２）を、ここで取り込んだＳＭからの３点に更新する（ステップＳＴ９０４、ステップＳＴ９０５、ステップＳＴ９０６）。次に、時系列に変化しているＳＭｎ−２〜ＳＭｎ  の各点間の差分を求め、さらに各差分の総和であるＤｅｆｆを求める（ステップＳＴ９０７）。
【００８８】
次に、Ｄｅｆｆの値に基づいて、表１に示す変換テーブルから補正量ｕｐ、ｄｏｗｎを求める（ステップＳＴ９０８）。
【００８９】
【表１】
0003610148.tif 000002
【００９０】
ここで、Ｄｅｆｆの値が正の時は、体動変化は上昇基調、すなわち、走行ピッチが早くなることを表しており、それにともない心臓負担が高くなるので、脈拍が上昇基調となる場合が多い。そこで、表１からわかるように、Ｄｅｆｆが正の側で、その絶対値が増大するにともなって、補正量ｕｐを大きめに設定してある。また、Ｄｅｆｆの値が負の時は、走行ピッチが遅くなるか、あるいは走行停止状態となることを表しており、それにともない心臓負担も低くなるので、脈拍が下降基調となる場合が多い。そこで、表１からわかるように、Ｄｅｆｆが負の側で、その絶対値が増大するにともなって、補正量ｄｏｗｎを大きめに設定している。
【００９１】
このように設定しておくことによって、ウインド判定部５５１（ウインド判定手段）としての処理（ステップＳＴ９０９、ステップＳＴ９１０、ステップＳＴ９１１、ステップＳＴ９１２）において、脈拍数がウインドから外れ、かつ、ウインドの下方向に外れた場合には、ステップＳＴ９１３において、次回のウインド判定用の基準値Ｓｏｌｄ  （中心値）を補正するが、このときには、脈拍数の下降具合を予測した値ｄｏｗｎに基づいて適切な補正を行う。これに対して、上方向に外れたときには、ステップＳＴ９１４において、次回のウインド判定用の基準値Ｓｏｌｄ  （中心値）を、脈拍数の上昇具合を予測した値ｕｐに基づいて補正する。かかる処理の結果、後述するとおり、次回の計測値に対する基準値Ｓｏｌｄ  が補正されるので、かかる処理は、ウインド補正部５５３Ｂ（ウインド補正手段）に相当する。
【００９２】
脈拍数演算部５５４（脈拍数演算手段）としての処理（ステップＳＴ９１５、ステップＳＴ９１６、ステップＳＴ９１７）では、実施例１と同様に、ウインド判定部５５１での判定処理を経てきた周期Ｓ、あるいはウインド補正部５５３Ｂでの補正処理によって補正された値Ｓｏｌｄ  を１分間あたりの脈拍数Ｍに変換する（ステップＳＴ９１７）。更に、ステップＳＴ９１８では、次回のウインドの基準値として脈拍数演算用変数Ｊ（周期）を変数Ｓｏｌｄ  に代入する。
【００９３】
続いて、求めた脈拍数Ｍを表示し、しかる後に、次の計測に移る（ステップＳＴ９１９）。
【００９４】
このように、本例では、体動の変化に基づいて、脈拍数の上昇基調、あるいは下降基調を予測することによって、ウインド補正部５５３Ｂにおいてウインドの基準値（中心値）を補正する方向および補正する量を最適化しているので、走行の開始時、終了時、またはピッチが大きく変動する時など、脈拍が一時的に大きく変化するときでも、脈拍数の計測を応答性よく行うことができる。
【００９５】
［実施例３］
実施例２では、脈拍値を表示する際に、体動周期の変化傾向を求めてウインドから外れたときの補正量を最適化していたが、本例では、その逆に、脈波周期の変化傾向により、体動周期（例えば、走行ピッチ）がウインドから外れたときの補正量を最適化する。すなわち、体動周期の変化傾向においても、脈拍周期の変化傾向との相関があることを利用したものであり、脈拍数が上昇基調にあるときは走行ピッチも上昇基調にあり、脈拍数が下降基調にあるときは走行ピッチも下降基調にあることが多いという点に着目したものである。
【００９６】
かかる処理を行うための構成は、図１２にブロック図で示すように、ピッチ（体動）を計測するための部分と、脈波周期（脈拍数）とを計測するための部分とを入れ換えただけであるため、それらの構成については、簡単に説明する。また、本例で行う処理の内容は、図１１に示したフローチャートにおいて、ピッチ（体動）に対する処理と、脈波周期（脈拍数）に対する処理とを入れ換えただけであるため、それらの内容については、説明を省略する。
【００９７】
図１２において、本例では、体動センサ装置９０の出力を体動信号増幅回路５２１にて増幅した後に、エッジ間周期を体動周期計測カウンタ５２２にて測定する。同様に、脈波検出用センサユニット３０の出力を脈拍信号増幅回路５１１にて増幅した後にエッジ間周期を脈波周期計測カウンタ５１２にて測定する。次に脈拍周期の変化傾向を、ＣＰＵ５５Ｃに構成した脈拍変化監視部５５２Ｃ（脈拍変化監視手段）によって演算し、記憶する。体動周期計測カウンタ５２２によって今回求められた周期は、ウインド判定部５５１でのウインド判定により、異常値であるか正常値であるかの判定を行い、ウインド内に体動周期が収まっていれば、今回計測した体動周期が正常値であるとして、そのままピッチ演算部５７４（ピッチ演算手段）においてピッチに換算する。
【００９８】
これに対して、今回計測した体動周期がウインドから外れていれば、ウインド補正部５５３Ｃ（ウインド補正手段）において、次回のウインド判定用の基準値（中心値）の補正を行う。ここで、今回の計測値に対する補正の量は、体動変化監視部５５２Ｃでの監視結果に基づいて最適化される。また、ピッチ演算部５７４では、補正された基準値をピッチに換算する。
【００９９】
このようにしてピッチ演算部５７４にて求められたピッチは液晶表示装置１３にて表示される。
【０１００】
［実施例４］
本例の周期・周波数計測装置は、基本的な部分が実施例１と同様であるため、共通する部分には同じ符合を付してそれらの説明を省略する。
【０１０１】
（制御部の構成）
図１３に示すように、本例の周期・周波数計測装置１においても、各センサおよび制御部５の構成は、実施例３と同様である。すなわち、脈波検出用センサユニット３０では、ＬＥＤ３１から発した光が生体内に照射されて、反射光には血管の容積変化に応じた変調がかかり、この光変化をフォトトランジスタ３２により電流変化に変換した後、コレクタ抵抗によって電圧出力（脈波信号）を得るようになっている。脈波検出用センサユニット３０の後段には、交流増幅器、ローパスフィルタ、矩形波に変換するためのシュミットトリガーコンパレータからなる脈波信号増幅回路５１１が構成され、この増幅回路の後段には、脈波周期計測カウンタ５１２が構成されている。脈波周期計測カウンタ５１２は、基準クロック５５０を時間標準として脈波信号増幅回路５１１からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントして、そのカウンタ値ＫをＣＰＵ５５Ｄに出力するようになっている。
【０１０２】
また、本例でも、体動センサ装置９０が構成されており、この体動センサ装置９０の後段には、交流増幅器、ローパスフィルタ、矩形波に変換するためのシュミットトリガーコンパレータからなる体動信号増幅回路５２１と、体動周期計測カウンタ５２２とが構成されている。体動周期計測カウンタ５２２も、基準クロック５５０を時間標準として体動信号増幅回路５２１からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントして、そのカウンタ値ＴをＣＰＵ５５Ｄに出力するようになっている。
【０１０３】
ＣＰＵ５５Ｄの機能については、図１４にブロック図で示してあり、ＣＰＵ５５Ｄには、脈波検出用センサユニット３０の前回の検出結果に基づいて、所定の基準値を設定するとともに、この基準値に対する上限幅および下限幅で規定される脈拍数に対する実質的なウインド内に脈波検出用センサユニット３０の今回の検出結果が入っているか否かを判定するウインド判定部５５１と、ウインド判定部５５１の判定結果において、脈波検出用センサユニット３０の今回の検出結果がウインド内にあるときには、この検出結果に基づいて脈拍数を算出する脈拍数演算部５５４とが構成されている。
【０１０４】
また、ＣＰＵ５５Ｄには、体動センサ装置９０の検出結果に基づいて体動が大きくなったか小さくなったかを監視する体動変化監視部５５２Ｄ（体動変化監視手段）と、この体動変化監視部５５２Ｄの監視結果において、体動が大きくなったときには、ウインドの上限幅を広くする第１の補正を行い、それ以降、体動変化監視部５５２Ｄの監視結果において、体動が小さくなったときには下限幅を広くする第２の補正を行うウインド補正部５５３Ｄ（ウインド補正手段）とが構成されている。
【０１０５】
ここで、ウインド補正部５５３Ｄは、第１の補正では、体動が大きくなった直後に上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに上限幅を補正前の上限値に戻していくように構成されている。また、ウインド補正部５５３Ｄは、第１の補正では体動が大きくなった直後に下限幅を狭くし、第２の補正では体動が小さくなった直後に上限幅を狭くするように構成されている。さらに、ウインド補正部５５３Ｄは、体動変化監視部５５２Ｄの監視結果において体動が大きくなったと判断し、かつ、前回または今回計測した脈拍数が所定の値よりも小さいときに第１の補正を行い、それ以降、体動変化監視部５５２Ｄの監視結果において体動が小さくなったと判断し、かつ、前回または今回計測した脈拍数が所定の値よりも大きいときに第２の補正を行うように構成されている。
【０１０６】
（ウインド判定および補正の処理）
ＲＯＭ５６１には、脈拍数演算部５５４、ウインド判定部５５１、ウインド補正部５５３Ｄ、および体動変化監視部５５２Ｄに対応するプログラムが格納されており、その制御フローは、図１５に示すとおりである。
【０１０７】
まず、今回のウインドの基準値Ｓｏｌｄ  を脈波周期計測カウンタ５１２からカウンタ値Ｋ（前回の計測値）として取り込んで求めるとともに、脈波周期のウインド設定などに用いる各変数を初期化する（ステップＳＴ１）。すなわち、脈波周期に対するウインドの幅を設定するための変数Ｒｕｎを「０」とし、脈波周期に対するウインドの上限値（脈波周期と脈拍数とはディメンジョンが異なるため、脈拍数に対するウインドとしては、下限値に対応する。）を規定するための係数Ｒｍａｘを「１．２」とし、脈波周期に対するウインドの下限値（脈波周期と脈拍数とはディメンジョンが異なるため、脈拍数に対するウインドとしては、上限値に対応する。）を規定するための係数Ｒｍｉｎを「０．８」とする。
【０１０８】
次に、ウインドを初期設定するために、前回の計測値を代入した基準値Ｓｏｌｄ  に「１．２」の係数Ｒｍａｘを乗じてウインドの上限値を設定し、基準値Ｓｏｌｄ  に「０．８」の係数Ｒｍｉｎを乗じてウインドの下限値を設定する（ステップＳＴ２、ステップＳＴ３）。すなわち、ウインドは、前回の計測値を基準値として±２０％の範囲に設定される。
【０１０９】
これから本計測が始まり、脈波周期計測カウンタ５１２のカウンタ値Ｋを取り込むことにより今回計測した脈波周期Ｓを得る（ステップＳＴ４）。
【０１１０】
次に、体動変化監視部５５２Ｄとして、体動周期の変化傾向を求める。それには、まず、体動周期計測カウンタ５２２のカウンタ値Ｔを、ピッチに換算した値としてＳＭに取り込むとともに、ＲＡＭ５６２に記憶されている直近３点分（ＳＭｎ  、ＳＭｎ−１  、ＳＭｎ−２  ）を、今回取り込んだＳＭを含む３点に更新する（ステップＳＴ５）。次に、時系列に変化しているＳＭｎ  からＳＭｎ−２  までの差分を求め、さらに差分の総和である変数Ｄｅｆｆを求める（ステップＳＴ６）。
【０１１１】
次に、ウインドを設定するための変数Ｒｕｎが「０」であるか否か判断する（ステップＳＴ７）。大きな体動があって、すでに、ウインドの上限値および下限値が補正されているか否かを確認するためである。
【０１１２】
ここで、変数Ｒｕｎが「０」であれば、体動周期の変化傾向を判定するための変数Ｄｅｆｆが正側のしきい値ＳＭｔｈ（ＳＭｔｈは、正の数である。）以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ８）。変数Ｄｅｆｆが正側のしきい値ＳＭｔｈよりも大きければ、体動が大きくなったことを意味するからである。
【０１１３】
ステップＳＴ８において、変数Ｄｅｆｆが正であっても、その絶対値がしきい値ＳＭｔｈ以下であれば、体動変化がないか、あるいは小さく、ピッチがほとんど変化しないので、心臓負荷に大きな変化がない。従って、脈波周期（脈拍数）は大きく変動しないはずなので、初期設定したウインドのままで判定を行う。すなわち、ウインド判定部５５１として、今回計測した脈波周期Ｓが下限値Ｌｏｗより小さいか否かを判断し（ステップＳＴ９）、また、今回計測した脈波周期Ｓが上限値Ｈｉｇｈより大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。すなわち、今回計測した脈波周期Ｓがウインドに入っているか否かを判断する。
【０１１４】
ここで、今回計測した脈波周期Ｓがウインドに入っていると判断した場合には、脈拍数演算部５５４として、今回計測した脈波周期Ｓを脈拍数演算用変数Ｊに代入した後（ステップＳＴ１１）、脈拍数Ｍを算出する（ステップＳＴ１２）。次に、ウインドの基準値Ｓｏｌｄ  に脈拍数演算用変数Ｊを代入した後（ステップＳＴ１３）、すなわち、今回計測した脈波周期Ｓを基準値Ｓｏｌｄ  に代入した後、求めた脈拍数Ｍを液晶表示装置１３に表示し（ステップＳＴ１４）、しかる後に、次の４秒間の脈波計測結果に対する処理を行い、再び、脈波周期計測カウンタのカウンタ値Ｋを取り込むことにより脈波周期Ｓを得る（ステップＳＴ４）。
【０１１５】
これに対して、ステップＳＴ９、またはステップＳＴ１０において、今回計測した脈波周期Ｓがウインドに入っていないと判断した場合には、今回計測した脈波周期Ｓではなく、ウインドの基準値Ｓｏｌｄ  、すなわち、前回の脈波周期を脈拍数演算用変数Ｊに代入した後（ステップＳＴ１５）、この値に基づいて、脈拍数Ｍを算出する（ステップＳＴ１２）。次に、ウインドの基準値Ｓｏｌｄ  に脈拍数演算用変数Ｊを代入した後（ステップＳＴ１３）、すなわち、前回計測した脈波周期をそのまま基準値Ｓｏｌｄ  に代入した後、求めた脈拍数Ｍを液晶表示装置１３に表示する（ステップＳＴ１４）。しかる後に、次の４秒間の脈波計測結果に対する処理を行い、再び、脈波周期計測カウンタのカウンタ内容Ｋを取り込むことにより脈波周期Ｓを求める（ステップＳＴ４）。
【０１１６】
一方、ステップＳＴ８で、体動の変化傾向を判定するための変数Ｄｅｆｆが正側のしきい値ＳＭｔｈよりも大きくて、かつ、ステップＳＴ１６で、脈波周期Ｓが脈拍数が１２０拍／分のときの脈波周期Ｓ１２０  よりも大きいと判断したときには、すなわち、脈拍数が１２０拍／分以下であることが確認できたときには、ウインド補正部５５３Ｄとして、変数Ｒｕｎを「１」だけ繰り上げた後（ステップＳＴ１７）、表１に示すテーブルデータより、変数Ｒｕｎが「１」のときのウインドの上限値を規定するための係数Ｒｍａｘ、およびウインドの下限値を規定するための係数Ｒｍｉｎを求める（ステップＳＴ１８）。
【０１１７】
しかる後に、ウインドの上限値Ｈｉｇｈを新たに求め、さらに、ウインドの下限値Ｌｏｗを新たに求める（ステップＳＴ１９、ステップＳＴ２０）。
【０１１８】
次に、今回計測した脈波周期Ｓが新たにウインド内に入っているか否かを判断する（ステップＳＴ９、ステップＳＴ１０）。しかる後に、ステップＳＴ１１からステップＳＴ１５までの処理を行う。
【０１１９】
このようにして最初のウインド補正を行った後は、変数Ｒｕｎが「１」であり、「０」でないので、ステップＳＴ２１で変数Ｒｕｎが「４」であるか否かを判断し、変数Ｒｕｎが「４」でない場合には、ステップＳＴ２２で変数Ｒｕｎが「５」であるか否かを判断する。ここで、変数Ｒｕｎが「５」でなければ、変数Ｒｕｎを「１」だけ繰り上げた後（ステップＳＴ１７）、表１に示すテーブルデータより、変数Ｒｕｎが「２」のときのウインドの上限値を規定するための係数Ｒｍａｘ、およびウインドの下限値を規定するための係数Ｒｍｉｎを求める（ステップＳＴ１８）。
【０１２０】
しかる後に、ウインドの上限値Ｈｉｇｈを新たに求め、さらに、ウインドの下限値Ｌｏｗを新たに求める（ステップＳＴ１９、ステップＳＴ２０）。
【０１２１】
次に、今回計測した脈波周期Ｓが新たにウインド内に入っているか否かを判断する（ステップＳＴ９、ステップＳＴ１０）。しかる後に、ステップＳＴ１１からステップＳＴ１５までの処理を行う。
【０１２２】
かかる処理は、変数Ｒｕｎが「４」になるまで行われ、その都度、変数Ｒｕｎを「１」だけ繰り上げるので（ステップＳＴ１７）、テーブルデータより、新たな係数Ｒｍａｘ、および係数Ｒｍａｘを求め（ステップＳＴ１８）、ウインドの補正を行う（ステップＳＴ１９、ステップＳＴ２０）。
【０１２３】
このようにして、ウインド補正部５５３Ｄにおいて、体動が大きくなった直後に上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに上限幅を補正前の上限値に戻していく処理が第１の補正である。
【０１２４】
また、変数Ｒｕｎが「４」になった以降は、脈拍数が高いレベルのままで推移するはずなので、変数Ｒｕｎが「４」のときの係数Ｒｍａｘ、および係数Ｒｍｉｎに基づくウインド判別を行う（ステップＳＴ１９、ステップＳＴ２０）。
【０１２５】
但し、ステップＳＴ２３において、体動の変化傾向を判定するための変数Ｄｅｆｆが負側のしきい値−ＳＭｔｈ以下であれば、体動が下降基調、すなわち、ピッチが遅くなることを表しており、それに伴い、心臓負荷が小さくなるので、脈拍数は下降基調となる。この場合には、ステップＳＴ２４において、脈波周期Ｓが脈拍数が１５０拍／分のときの脈波周期Ｓ１５０  よりも小さいかを確認し、すなわち、脈拍数が１５０拍／分より大きいことを確認し、脈拍数が１５０拍／分より大きいと確認できれば、変数Ｒｕｎを「１」だけ繰り上げて「５」とした後（ステップＳＴ１７）、表２に示すテーブルデータより、変数Ｒｕｎが「５」のときのウインドの上限値を規定するための係数Ｒｍａｘ、およびウインドの下限値を規定するための係数Ｒｍｉｎを求める（ステップＳＴ１８）。
【０１２６】
しかる後に、ウインドの上限値Ｈｉｇｈを新たに求め、さらに、ウインドの下限値Ｌｏｗを新たに求める（ステップＳＴ１９、ステップＳＴ２０）。
【０１２７】
次に、今回計測した脈波周期Ｓが新たにウインド内に入っているか否かを判断する（ステップＳＴ９、ステップＳＴ１０）。しかる後に、ステップＳＴ１１からステップＳＴ１５までの処理を行う。
【０１２８】
（ウインド補正の内容）
このような処理を行うにあたって、本例では、テーブルデータの係数Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎは、表２に示すように設定されている。ここで、係数Ｒｍａｘは、脈波周期のウインド上限幅を設定する性質のものであるから、脈拍数のウインド下限幅を設定することになる。逆に、係数Ｒｍｉｎは、脈波周期のウインド下限幅を設定する性質のものであるから、脈拍数のウインド上限幅を設定することになる。
【０１２９】
【表２】
0003610148.tif 000003
【０１３０】
すなわち、表２および図１６（ａ）に示すように、最初は、変数Ｒｕｎは「０」であり、脈波周期の下限幅を前回の計測値に対して＋２０％に設定する一方、脈波周期の上限幅を前回の計測値に対して−２０％に設定する。脈拍数で表現すれば、脈波数の上限幅を前回の計測値に対して＋２０％に設定する一方、脈波数の下限幅を前回の計測値に対して−２０％に設定する。
【０１３１】
それ以降、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように、体動が大きくなったときには、それ以降の最初の４秒間は、変数Ｒｕｎは「１」であり、脈波周期の下限幅を前回の計測値に対して＋８０％にまで広くする一方、脈波周期の上限幅を前回の計測値に対して−１０％にまで狭くする。脈拍数で表現すれば、脈波数の上限幅を前回の計測値に対して＋８０％に広げる一方、脈波数の下限幅を前回の計測値に対して−１０％にまで狭くする。
【０１３２】
そして、次の４秒間は、変数Ｒｕｎは「２」であり、脈波周期の下限幅を前回の計測値に対して＋６０％にする一方、脈波周期の上限幅を前回の計測値に対して−１０％にする。脈拍数で表現すれば、脈波数の上限幅を前回の計測値に対して＋６０％にする一方、脈波数の下限幅を前回の計測値に対して−１０％にする。
【０１３３】
そして、次の４秒間は、変数Ｒｕｎは「３」であり、脈波周期の下限幅を前回の計測値に対して＋４０％にする一方、脈波周期の上限幅を前回の計測値に対して−１０％にする。脈拍数で表現すれば、脈波数の上限幅を前回の計測値に対して＋４０％にする一方、脈波数の下限幅を前回の計測値に対して−１０％にする。
【０１３４】
それ以降は、変数Ｒｕｎは「４」であり、脈波周期の下限幅を前回の計測値に対して＋２０％にする一方、脈波周期の上限幅を前回の計測値に対して−１０％にし、このウインド幅のままで計測を継続する。脈拍数で表現すれば、脈波数の上限幅を前回の計測値に対して＋２０％にする一方、脈波数の下限幅を前回の計測値に対して−１０％にする。
【０１３５】
このように、変数Ｒｕｎが「１」、「２」、「３」、「４」のときに行う補正が第１の補正である。
【０１３６】
但し、それ以降、体動が小さくなったときには、変数Ｒｕｎは「５」であり、脈波周期の下限幅を前回の計測値に対して＋１０％にする一方、脈波周期の上限幅を前回の計測値に対して−６０％にする。脈拍数で表現すれば、脈波数の上限幅を前回の計測値に対して＋１０％にする一方、脈波数の下限幅を前回の計測値に対して−６０％にする。
【０１３７】
このように、変数Ｒｕｎが「５」のときに行う補正が第２の補正である。
【０１３８】
（実施例４の効果）
以上のとおり、ウインド補正部５５３Ｄは、体動と脈拍の変化とを実際のパターンに合わせて、体動が大きくなって脈拍が早くなるはずのときには、第１の補正として、ウインドの上限幅を広くし、体動が小さくなって脈拍が遅くなるはずのときには、第２の補正として、ウインドの下限幅を広くする。従って、脈拍数が大きく変化するときでも、その変化にウインドが追従するので、ウインド判定を適正に行うことができる。また、第１の補正として、ウインドの上限幅を広くする代わりに下限幅を狭め、第２の補正として、ウインドの下限幅を広くする代わりに上限幅を狭めるので、ウインド判定の精度が高い。
【０１３９】
また、第１の補正において、実際の変化のパターンに合わせて、体動が大きくなった直後に上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに上限幅を補正前の上限値に戻していくように構成してあり、ウインドを不必要に広くしないので、ウインド判定を適正に行うことができる。
【０１４０】
さらに、第１の補正としてウインドの上限幅を広くする際に、脈拍が遅いレベルにあることを確認し、第２の補正としてウインドの下限幅を広くする際には、脈拍が遅いレベルにあることを確認しているので、ウインドを誤って補正することがない。
【０１４１】
（体動変化監視部の別の構成）
なお、体動変化監視部５５２Ｄにおいて体動の変化を監視するにあたっては、本例では、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すようにピッチが変化することを利用したが、体動の変化があったとき、体動センサ装置９０から出力される信号の振幅も、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように変化することから、体動センサ装置９０から出力される信号の振幅の変化に基づいて体動変化があったことを認識し、ウインドの補正を行ってもよい。
【０１４２】
［実施例５］
なお、実施例４では、脈拍計において、計測した脈拍数に対するウインドをピッチが早くなるか遅くなるかによって補正したが、それとは逆に、ピッチ計において、計測したピッチに対するウインドを脈拍が早くなるか遅くなるかによって補正してもよい。このような場合には、ウインドの補正のために処理の内容は、図１５に示すフローチャートにおいて、ピッチ（体動）と脈波周期（脈拍数）とを入れ換えるとともに、ウインドの上限幅および下限幅を所定の条件に設定すればよいだけであるため、説明を省略するが、かかる処理を行うための制御部などは、図１７に示すように構成される。
【０１４３】
図１７において、周期・周波数計測装置には、まず、脈波信号を検出する脈波検出用センサユニット３０と、このユニットから出力される脈波信号を増幅する脈波信号増幅回路５１１と、この増幅回路からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントする脈波周期計測カウンタ５１２とを設ける。また、体動信号を検出する体動センサ装置９０と、このセンサ装置から出力される体動信号を増幅する体動信号増幅回路５２１と、この増幅回路からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントする体動周期計測カウンタ５２２とを設ける。さらに、体動センサ装置９０の前回の検出結果に基づいて、所定の基準値を設定するとともに、この基準値に対する上限幅および下限幅で規定されるピッチに対するウインド内に体動センサ装置９０の今回の検出結果が入っているか否かを判定するウインド判定部５５１と、ウインド判定部５５１の判定結果において、体動センサ装置９０の今回の検出結果がウインド内にあるときには、この検出結果に基づいてピッチを算出するピッチ演算部５７４とを構成する。
【０１４４】
また、ＣＰＵ５５Ｅには、脈波検出用センサユニット３０の検出結果に基づいて脈拍が早くなったか遅くなったかを監視する脈拍変化監視部５５２Ｅ（脈拍変化監視手段）と、この脈拍変化監視部５５２Ｅの監視結果において、脈拍が早くなったときには、ピッチに対するウインドの上限幅を広くするとともに下限幅を狭くする第１の補正を行い、それ以降、脈拍変化監視部５５２Ｅの監視結果において、脈拍が遅くなったときには、第１の補正を行った後の下限幅を広くするとともに、第１の補正を行った後の上限幅を狭くする第２の補正を行うウインド補正部５５３Ｅ（ウインド補正手段）とを構成する。このように構成すると、ピッチの変化パターンに合わせて、第１の補正ではウインドの上限幅を広くする代わりに下限値を狭め、第２の補正では、ウインドの下限幅を広くする代わりに上限値を狭めるので、ウインド判定を適正に行うことができる。
【０１４５】
ここで、ウインド補正部５５３Ｅは、第１の補正では、脈拍が早くなった直後に上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに上限幅を補正前の上限値に戻していくように構成してもよい。このように構成すると、ウインドの上限幅を広くする補正を、実際のピッチの変化パターンに合わせることができ、ウインドを不必要に広くしないので、ウインド判定を適正に行うことができる。
【０１４６】
また、ウインド補正部５５３Ｅは、脈拍変化監視部５５２Ｅの監視結果において脈拍が早くなったと判断し、かつ、前回または今回計測したピッチが所定の値よりも小さいときに第１の補正を行い、それ以降、脈拍変化監視部５５２Ｅの監視結果において脈拍が遅くなったと判断し、かつ、前回または今回計測したピッチが所定の値よりも大きいときに第２の補正を行うように構成してもよい。このように構成すると、ウインドの上限幅を広くする際には、ピッチが遅いレベルにあり、ウインドの下限幅を広くする際には、ピッチが早いレベルにあることを確認することになるので、ウインドを誤って補正することを防止できる。
【０１４７】
［脈波データ処理部の別の構成］
なお、脈拍数の計測にあたっては、脈波信号増幅回路５１１からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントする代わりに、脈波検出用センサユニット３０から出力されたアナログ信号をオペアンプで増幅した後、サンプルホールド回路を介してＡ／Ｄコンバータに出力し、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換された脈波データに周波数分析としての高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理）を行ない、そのスペクトルから脈拍数を計測してもよい。また、ピッチを計測、監視するにあたっても、体動信号増幅回路５２１からの出力矩形波のエッジ間の時間をカウントする代わりに、体動センサ装置９０から出力されたアナログ信号をオペアンプで増幅した後、サンプルホールド回路を介してＡ／Ｄコンバータに出力し、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換された脈波データに周波数分析としての高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理）を行ない、そのスペクトルからピッチを計測してもよい。
【０１４８】
上述した実施例においては、周期測定手段（脈拍あるいは体動）は周期信号（脈拍あるいは体動）の周期を求めるようにしているが、周期の逆数である周波数を求めるようにしてもよい。周期と周波数は一義的に対応する関係にあるので、演算処理のしやすさなどを考慮していずれか都合の良い方を選択して利用することが可能である。
【０１４９】
また、直前に計測した１回の計測値を今回の計測値（脈拍数やピッチ）と扱ってもよく、今回まで数回計測した値の平均値を今回の計測値（脈拍数やピッチ）と扱ってもよい。
【０１５０】
さらに、実施例４、５では、今回の計測値に対するウインド判定の前にウインドの補正を行っているため、ウインド補正部５５３Ｄ、５５３Ｅは、今回の計測値に対するウインドを補正しているが、かかる構成に代えて、今回の計測値に対するウインド判定の後にウインドの補正を行ってもよい。この場合には、ウインド補正部５５３Ｄ、５５３Ｅは、次回の計測値に対するウインドを補正することになる。
【０１５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る周期・周波数計測装置では、ウインド判定手段による異常値除去と、急激な周期変動に対する応答性とを両立させるためのウインド補正手段を設けたことに特徴を有する。従って、本発明によれば、計測の信頼性と、運動時における正確な計測との両立が可能である。
【０１５２】
特に、体動変化監視手段（脈拍変化監視手段）の監視結果に基づいて脈拍（あるいは体動）の上昇基調、もしくは下降基調を予測することによって、ウインドの基準値を補正する量を最適化した場合には、走行の初め、終わり、ピッチの大きな変動時に、脈拍（あるいは体動）変化が過渡的に大きくても、その変化に適正に追従するようにウインドを補正できる。それ故、適正なウインド判定を行うことができる。その結果、運動状態における脈拍計測、走行ピッチ計測の信頼性を高めたことの効果は大きく、スポーツ科学の面で、安全かつ効率的なトレーニングを可能とした脈拍計やピッチ計の提供ができる。
【０１５３】
本発明において、体動と脈拍の変化とを実際のパターンに合わせて、体動が大きくなって脈拍が早くなるはずのときには、第１の補正として、脈拍数に対するウインドの上限幅を広くし、体動が小さくなって脈拍が遅くなるはずのときには、第２の補正として、脈拍数に対するウインドの下限幅を広くした場合には、脈拍数が大きく変化するときでも、その変化にウインドの補正が十分に追従するので、ウインド判定を適正に行うことができる。
【０１５４】
また、第１の補正において、体動が大きくなった直後に上限幅を最も広くし、それ以降、時間経過とともに上限幅を補正前の上限値に戻していくように構成した場合には、実際の変化のパターンにより合わせてウインドを補正できるので、ウインド判定を適正に行うことができる。
【０１５５】
さらに、第１の補正として、ウインドの上限幅を広くする代わりに下限幅を狭め、第２の補正として、ウインドの下限幅を広くする代わりに上限幅を狭めた場合には、ウインド判定を適正に行うことができる。
【０１５６】
さらにまた、第１の補正としてウインドの上限幅を広くする際に、脈拍が遅いレベルにあることを確認し、第２の補正としてウインドの下限幅を広くする際には、脈拍が早いレベルにあることを確認する場合には、ウインドを誤って補正することを防止できる。
【０１５７】
逆に、ピッチを計測する際に、脈拍の変化に合わせてピッチに対するウインドを上記と同様に補正した場合にも、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る周期・周波数計測装置の全体構成、及び使用状態を示す説明図である。
【図２】図１に示す周期・周波数計測装置の装置本体の平面図である。
【図３】図１に示す周期・周波数計測装置の装置本体を腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。
【図４】図１に示す周期・周波数計測装置に用いたセンサユニットの断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る周期・周波数計測装置のセンサおよび制御部の構成を示す説明図である。
【図６】図５に示す周期・周波数計測装置の制御部に用いたＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図７】図５に示す周期・周波数計測装置において行う脈拍計測に対するウインド補正の処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】図５に示す周期・周波数計測装置において行うウインド補正の原理および内容を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例２に係る周期・周波数計測装置のセンサおよび制御部の構成を示す説明図である。
【図１０】図９に示す周期・周波数計測装置の制御部に用いたＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図１１】図９に示す周期・周波数計測装置において行う脈拍計測に対するウインド補正の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例３に係る周期・周波数計測装置の制御部に用いたＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る周期・周波数計測装置のセンサおよび制御部の構成を示す説明図である。
【図１４】図１３に示す周期・周波数計測装置の制御部に用いたＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図１５】図１３に示す周期・周波数計測装置において行う脈拍計測に対するウインド補正の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１３に示す周期・周波数計測装置において行うウインド補正の原理および内容を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施例５に係る周期・周波数計測装置の制御部に用いたＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図１８】従来のウインド補正方法の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１・・・周期・周波数計測装置（脈拍計／ピッチ計）
５・・・制御部
１０・・・装置本体
１３・・・液晶表示装置（表示部手段）
３０・・・脈波検出用センサユニット（脈波検出用センサ手段）
３１・・・ＬＥＤ
３２・・・フォトトランジスタ
５５Ａ〜Ｅ・・・・ＣＰＵ
９０・・・体動センサ装置（体動検出用センサ手段）
５１１・・・脈波信号増幅回路
５１２・・・脈波周期計測カウンタ
５２１・・・体動信号増幅回路
５２２・・・体動周期計測カウンタ
５５１・・・ウインド判定部（ウインド判定手段）
５５２Ｂ、Ｄ・・・体動変化監視部（体動変化監視手段）
５５２Ｃ、Ｅ・・・脈拍変化監視部（脈拍変化監視手段）
５５３Ａ〜Ｅ・・・ウインド補正部（ウインド補正手段）
５５４・・・脈拍数演算部（脈拍数演算手段）
５７４・・・ピッチ演算部（ピッチ演算手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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