(57)【要約】【課題】  接触不良という問題を大幅に減少させ、測定の確実性を上昇させた二接触端子式心拍リズム測定装置を提供する。【解決手段】  二つの接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂと、増幅及びノイズフィルター回路２０と、波形変換回路３０と、処理及び出力回路４１を備える。そのうちの二つの接触端子１０は導電性を有し、かつ測定対象の両手または両足に接触する。増幅及びノイズフィルター回路２０は二つの接触端子１０の間に測定して得た電圧信号により、脈動の部分を増幅し、ノイズをろ過除去し、波形変換回路３０は増幅及びノイズフィルター回路２０の出力信号を方形波に変換し、処理及び出力回路４０は波形変換回路３０の出力信号を受け、特定のプログラムで演算処理し、出力信号の波峰が発生する平均リズムを算出し、リズム値を表示ユニットに出力することで表示する。【選択図】    図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し、測定対象の両手または両足に接触する二つの接触端子と、
二つの接触端子の間に測定して得た電圧信号により、脈動の部分を増幅し、ノイズをろ過除去する増幅及びノイズフィルター回路と、
増幅及びノイズフィルター回路の出力信号を方形波に変換する波形変換回路と、
波形変換回路の出力信号を受け、特定のプログラムで演算処理し、出力信号の波峰が発生する平均リズムを算出し、リズム値を表示ユニットに出力することで表示する処理及び出力回路とを備えることを特徴とする二接触端子式心拍リズム測定装置。
【請求項２】
同時接触センサーを有することで、二つの接触端子が測定対象の両手または両足に同時接触したか否かを探知し、探知結果が接触有りとなる場合、処理及び出力回路がそのリズム値を出力することを特徴とする請求項１に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置。
【請求項３】
同時接触センサーは、二つの接触端子の上に配置される二つの赤外線発射受信機と、二つの赤外線発射受信器が同時に触発されたか否かを検知する検知回路とを有することを特徴とする請求項２に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置。
【請求項４】
赤外線発射受信機は、接触端子の外形輪郭の中央に配置されることを特徴とする請求項３に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置。
【請求項５】
接触端子の外形輪郭の中央には、赤外線発射受信機を配置するための開口を有することを特徴とする請求項４に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置。
【請求項６】
同時接触センサーは、二つの接触端子の上に配置される二つの薄膜スイッチと、二つの薄膜スイッチが同時に触発されたか否かを検知する検知回路とを有することを特徴とする請求項２に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置。
【請求項７】
同時接触センサーは、二つの接触端子の上に配置される二つの微動スイッチと、二つの微動スイッチが同時に触発されたか否かを検知する検知回路とを有することを特徴とする請求項２に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置。
【請求項８】
処理及び出力回路はマイクロプロセッサ（Micro  processor）であることを特徴とする請求項１に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、人体特性センサーに関し、詳しく言えば、二つの接触端子により測定対象の両手または両足に接触することで人体の心拍リズムを測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
心拍リズム測定の技術及び装置は、医学保健の領域において既に普及して、そして近年、運動器材や娯楽器材や家庭用品や身の回り品などに広汎に適用されている。よく見掛けられている使用例は、ジョギングマシン、ボディービル用サイクルマシンなどの運動器材のハンドルバーにセンサーを設置することで、いつでも使用者に運動中の心拍リズムを知らせ、運動状況を把握させることである。また、周知の体重計に心拍センサーを増設することで、体重を測定すると同時に心拍リズムを知ることもよく見かけられている使用例である。
【０００３】
周知の技術では、人体の心拍リズムを測定する基本原理は、人体を電気抵抗値、固定の生物電気抵抗と考え、心拍ごとに人体の電圧信号が一つの脈動を生じることで心拍発生を知りリズムを測定することである。一般の周知の心拍リズム測定装置は、身体との間に一定距離をおく二つの部位（通常両手または両足）に電圧を適当にかけ、前述の二種の信号を増幅、比較することで、脈動信号の発生リズム（即ち心拍リズム）を求めるものであった。そして、前述のような周知の心拍リズム測定装置は、一般的に四つの接触端子（四接触端子式）を配置し、両手（または両足）でそれぞれの二つの接触端子に接触する方法で、測定しようとする使用者に接触させる（または踏ませる）ものである。例えば、アメリカ合衆国特許第５３３７７５３号案に掲示された技術が典型的な例である。詳しく言えば、前述の装置は、トレーニングマシンに適用する場合、ハンドルバーの左端及びハンドルバーの右端に適当な距離で接触端子を配置することで、左手及び右手に握らせ接触させ、体重計に適用する場合、ペダルの左半分及び右半分に二つの接触端子を配置することで、左足と右足に踏ませ接触させる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５３３７７５３号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の周知の測定装置を使用する場合、左手（または左足）が二つの端子、右手（または右足）が他の二つの端子に同時接触しないと、回路が人体の電圧信号を正確に測定できない。このような手（または足）で二つの端子に同時接触する感知方法は、手の裏または足の裏が平面状ではないため、二つの端子に同時接触するには、片手（足）がかなり力を入れたり、しっかり踏んだりしなければならない。すると、感知作業に不便なことになり、作業の進行（運動）に影響を与えるという問題が発生する。またセンサー部分の端子の輪郭を凹弧状に設計することで、非平面の平の裏で使用することを可能にするが、このような方法は体の大きさが異なる測定対象（体の大きい大人から小さい児童まで）に対応できないと考えられる。
【０００６】
また、測定対象の片手（また片足）が二つの端子に同時接触しなかった、例えばあまり手をしっかり握らず、そのうちの一つの接触端子にしか接触しなかった場合、未接触の他端子上の空気が測定され抵抗となってしまうことで、偽数値（false  value）が形成され、そして測定して得た心拍振幅が偽数値に干渉され、図1に示すように乱れる、即ち回路に誤読が発生する。
【０００７】
したがって本考案の目的は、接触不良という問題を大幅に減少させ、測定の確実性を上昇させた心拍リズム測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために本考案の請求項に記載の二接触端子式心拍リズム測定装置は、二つの接触端子と、増幅及びノイズフィルター回路と、波形変換回路と、処理及び出力回路を備える。そのうちの二つの接触端子は導電性を有し、かつ測定対象の両手または両足に接触し、増幅及びノイズフィルター回路は二つの接触端子の間に測定して得た電圧信号により、脈動の部分を増幅し、ノイズをろ過除去し、波形変換回路は増幅及びノイズフィルター回路の出力信号を方形波に変換し、処理及び出力回路は波形変換回路の出力信号を受け、特定のプログラムで演算処理し、出力信号の波峰が発生する平均リズムを算出し、リズム値を表示ユニットに出力することで表示する。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は周知の構造で測定して得た心拍の振幅を示す図である。
図２は本考案の実施例の構成ユニットを示す図である。
図３は本考案の実施例による心拍リズム測定のステップを示す図である。
図４は本考案の実施例で測定して得た心拍の振幅を示す図である。
図５は本考案の実施例をトレーニングマシンに適用した構造を示す図である。
図６は図５の６−６線に沿う断面図である。
【００１０】
図２に示すように、本考案の実施例による二接触端子式心拍リズム測定装置は、下記のものを備える。
二つの接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂは、導電性を有し、かつ使用者（測定対象）の両手または両足に接触する。つまり使用者が正確に接触する場合、まるで二つの接触端子１０Ａ、１０Ｂの間に生物電気抵抗が連接するような状態を呈する。
【００１１】
増幅及びノイズフィルター回路２０は二つの接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂの間に所定の電圧をかける（電流が人体を流れるため）と同時に、二つの接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂ間の一組の電気抵抗信号を測定し、信号中の心拍が発生する脈動の部分（即ちＲ波部分）を増幅し、ノイズをろ過除去するものである。
【００１２】
波形変換回路３０は、増幅及びノイズフィルター回路２０により処理された出力波形を所定の幅の方形波に変換するものである。
【００１３】
処理及び出力回路４０は、マイクロプロセッサであって、波形変換回路３０の出力信号を受け、特定のプログラムで演算処理し、出力信号の波峰が発生する平均リズム（即ち心拍リズム）を算出し、リズム値を表示ユニット（図中未表示）に出力することで表示するものである。前述の表示装置は本考案の標的ではないため、周知の液晶画面またはＬＥＤ数字表示装置またはＬＥＤマトリックスなどの数字表示装置で前述のリズムを表示することも可能である。
【００１４】
同時接触センサー５０は、二つの接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂが測定対象の両手または両足に同時接触したか否かを感知し、そして感知結果が接触有りとなる場合、処理及び出力回路４０がそのリズム値を前述の表示ユニットに出力し、感知結果が接触無しとなる場合、感知せず警告信号を出力する。実際、接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂの上に赤外線センサーまたは薄膜スイッチまたは微動スイッチなどのセンサーを配置し、また特定の回路で二つのセンサーが同時に触発されたか否かを判断し、そして判断した結果に従い、他の回路（図に示すのは増幅及びノイズフィルター２０）をコントロールする。
【００１５】
上述のセンサー５０を配置する目的は、使用前または使用中、測定対象の両手または両足が気付かず接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂを離した場合、回路が空気中の電気抵抗から干渉され、誤読を生じると同時に錯誤または無意義の数値を出力することを避けることにある。
【００１６】
上述の構造の構成により、本考案の実施例による二接触端子式心拍リズム測定法のステップは図３に示す通りである。
（ａ）両手で接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂを握る。
（ｂ）同時接触センサー５０で両手が接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂに同時接触したか否かを感知する。
（ｃ）同時接触センサー５０で感知した結果、両手が同時接触しなかったとなる場合、測定せず警告信号を出力する。
（ｄ）同時接触センサー５０で感知した結果、両手が同時接触したとなる場合、所定の電圧をかけると同時に、二つの接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂの間の電気抵抗信号を測定する。本実施例は同時接触センサー５０を配置するものであるため、図４に示すように、回路が空気中の電気抵抗から干渉され、誤読を生じることが免れられる。
（ｅ）増幅及びノイズフィルター回路２０で上述の信号を増幅すると同時にノイズをろ過除去する。
（ｆ）波形変換回路３０で増幅及びノイズフィルター回路２０により処理された出力波形を所定の幅の方形波に変換する。
（ｇ）処理及び出力回路４０で波形変換回路３０の出力信号を受け、特定のプログラムで演算処理し、出力信号中の心拍リズム部分を算出し、リズム値を表示ユニット（図中未表示）に出力することで表示する。
【００１７】
図５は本考案の前述実施例をトレーニングマシンに適用した構造を示す図である。本使用例は、トレーニングマシンの左ハンドルバー７２の表面に楕円形板の第一接触端子１０Ａ、トレーニングマシンの右ハンドルバー７４の表面に楕円形板の第二接触端子１０Ｂを配置すると同時に、前述の増幅及びノイズフィルター回路２０と、波形変換回路３０と、処理及び出力回路４０を一つの回路板６０に整合する。また接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂの楕円形板の中央位置に開口１１Ａ、開口１１Ｂを形成し、開口１１Ａ、開口１１Ｂの中にそれぞれの赤外線発射受信機５２Ａ、赤外線発射受信機５２Ｂ（ほかのセンサー使用可能）を配置し、かつ回路板６０内に感知回路を配置し、前述の同時接触センサー５０を共同構成することで、使用者の両手が接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂに確実に接触したか否かを感知し、また処理及び出力回路４０の出力端を表示ユニット７６に連接することである。従って、使用者が運動する場合、両手で二つのハンドルバー７２、ハンドルバー７４の接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂの部位を握ると、本考案の実施例の測定装置が前述の原理によりその心拍リズムを測定し、表示ユニット７６により測定して得たリズムを表示する。
【００１８】
上述の同時接触センサー５０についての詳しい説明は下記の通りである。図６に示すように、赤外線発射受信機５２Ａ、赤外線発射受信機５２Ｂは楕円形の接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂの中央の開口１１Ａ、開口１１Ｂの中に配置され、赤外線発射受信機５２Ａ、赤外線発射受信機５２Ｂは発射端と受信端を有する。本実施例では、発射端と受信端が同じ箇所に位置付けられるため、Ｐ点で表示される。測定対象が両手で接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂを握ると、赤外線発射受信機５２Ａ、赤外線発射受信機５２Ｂは無害な不可視光の光束Ｌを生じ、発射端は光束Ｌの最初始点となる。受信機は光束Ｌが障害物にあたる（光束Ｌを測定対象の手の裏に放射する）と回折する時の収集点となり、同時接触センサー５０により発射端と受信端のエネルギーの変化を検知することで、測定対象と発射端Ｐの間の距離（光エネルギーの消耗量）を知り、測定対象の手の裏が接触端子１０Ａ、接触端子１０Ｂに同時接触したか否かを判断する。また赤外線発射受信機５２Ａ、赤外線発射受信機５２Ｂにより検知されたエネルギーがすべて設定値の範囲内である場合、心拍リズム測定を開始する。また赤外線発射受信機５２Ａ、赤外線発射受信機５２Ｂによりエネルギーの変化を検知する場合、検知されたエネルギーが設定値の範囲内を超えると、心拍リズムを測定することなく警告信号が発生し、測定対象が測定位置を正確な位置に調整すれば、測定を開始する。
【００１９】
本考案の実施例による二接触端子式心拍リズム測定装置の長所は次の通りである。
本考案の実施例の構造は、周知の四接触端子式心拍測定装置と異なり、測定対象が使用する場合、手または足で単一端子に接触すればいいものであるため、確実に接触することが可能である。
【００２０】
測定対象の片手（または片足）が対応する端子に同時接触しなかった場合、すぐ反応され知らせるため、周知の構造においての未接触の他端子の上の空気が測定され抵抗となってしまうことで、偽数値（false  value）が形成されることはない。
本考案の実施例では、赤外線発射受信機を接触端子の外形輪郭の中央に配置することで、一番好ましい確認位置を形成し、測定の正確性を高めることが可能である。
【００２１】
本考案は、サイクルに関連する製品（体重計またはボディービル用サイクル）または手で握る道具に関連する製品（ボディービル用具のハンドルバーまたは人体測定用メーター）または前述以外の器具に適用可能である。
以上は本考案の比較的好ましい実施例に過ぎないため、本考案の明細書及び請求範囲に基づき、均等な変化及び修正をするのは本考案の請求範囲に属すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】周知の構造で測定して得た心拍の振幅を示す図である。
【図２】本考案の実施例による二接触端子式心拍リズム測定装置の構成ユニットを示す図である。
【図３】本考案の実施例による心拍リズム測定のステップを示す図である。
【図４】本考案の実施例により測定して得た心拍の振幅を示す図である。
【図５】本考案の実施例をトレーニングマシンに適用した構造を示す図である。
【図６】図５の６−６線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０Ａ  第一接触端子、１０Ｂ  第二接触端子、１１Ａ  開口、１１Ｂ  開口、２０  増幅及びノイズフィルター回路、３０  波形変換回路、４１  処理及び出力回路、５１  同時接触センサー、６１  回路板、７３  左ハンドルバー、７４  右ハンドルバー
【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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