(57)【要約】【課題】腕時計と腕の間に空気を密閉させたウレタンまたはゴム状のパットを挟み、人間の微弱な脈拍振動をパット内部の空気振動に変換し、圧電素子により空気振動を電気信号に変換し、脈拍数をカウントしようとすること。【解決手段】人体を伝播する微振動を検知できる距離内に配置され、人体の微振動を検知して空気振動に変換するエアーパットセンサー手段（１４）と、エアーパットセンサー（１４）の空気振動を電機信号に変換する微圧センサー手段（１５）が検知した人体微振動信号から人体の脈拍による微振動を選択するフィルター（１５）と、フィルター（１５）による選択された振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段と、前記振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段により並べられたパターンから数値を計数する手段と、前記計数する手段により計数された数値を脈拍数として表示手段と、を具備してなる脈拍計。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の脈拍数をカウントする脈拍計において、
人体を伝播する微振動を検知できる距離内に配置され、人体の微振動を検知して空気振動に変換するエアーパットセンサー手段と、
エアーパットセンサーの空気振動を電氣信号に変換する微圧センサー手段が検知した人体微振動信号から人体の脈拍による微振動を選択するフィルターと、
フィルターにより選択された振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段と、前記振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段により並べられたパターンから数値を計数する手段と、
前記計数する手段により計数された数値を脈拍数として表示手段と、
を具備してなる脈拍計。
【請求項２】
前記脈拍計は、可搬型であり、人体の腕部に装着自在であることを特徴とする請求項１に記載の脈拍計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、腕時計型脈拍計の脈拍カウント装置に関し、特に人間が安静時の脈拍をカウントする腕時計及び、その他の部位に装着した脈拍計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現状の腕時計型脈拍計は、多くの型式のものが世に出回っている。大半の脈拍計はＬＥＤとフォトダイオードの光センサー方式によるものであり、ＬＥＤを点灯させ指先を透過及び反射させて、指先を透過及び反射したＬＥＤの光量を受けるフォトダイオードの受光電流を電圧に変換し、その電圧の振幅で、脈拍数をカウントをする。
【特許文献１】
特開２００１−１４９３２６号
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記方式は、人間が時計に接続しているセンサーを指先に装着、または時計に内臓されているセンサーに指先を当てる等の動作をして、意識的に測定をしなければならない。またこの方式はＬＥＤを点灯させなければならないので消費電流が高く、いずれはＬＥＤが劣化して測定ができなくなる。
【０００４】
本発明は、上述のような従来の欠点を解消しようとするもので、その目的は、腕時計と腕の間に空気を密閉させたウレタンまたはゴム状のパットを挟み、人間の微弱な脈拍振動をパット内部の空気振動に変換し、圧電素子により空気振動を電気信号に変換し、脈拍数をカウントしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の如き発明の目的を達成するため、本願の請求項１に記載の発明は、人間の脈拍数をカウントする脈拍計において、人体を伝播する微振動を検知できる距離内に配置され、人体の微振動を検知して空気振動に変換するエアーパットセンサー手段と、エアーパットセンサーの空気振動を電氣信号に変換する微圧センサー手段が検知した人体微振動信号から人体の脈拍による微振動を選択するフィルターと、フィルターにより選択された振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段と、前記振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段により並べられたパターンから数値を計数する手段と、前記計数する手段により計数された数値を脈拍数として表示手段と、を具備してなる脈拍計を提供する。
本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明にに加えて、前記脈拍計は、可搬型であり、人体の腕部に装着自在であることを特徴とする脈拍計を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明を、腕時計型脈拍計に適した実施の形態を示す平面図である。図１において、腕時計型脈拍計１の両端には時計ハンド２、３が結合されており、これら腕バンド２、３により腕時計型脈拍計１は腕４に巻き付けられている。
【０００７】
図２は、腕時計型脈拍計１の横側からの内部を示す断面図である。
腕時計型脈拍計１はケース５の表面に、表示窓となる透明ガラス６が嵌め込まれている。ケース５の裏側には中蓋７が取り付けられ、その下側に裏蓋８が取り付けられている。透明ガラスの下側には、脈拍計の心臓部である脈拍カウンター９を始め、周知である時計の時計装置１０が設けられ、これらと透明ガラス６との間には、時間を示すと共に、脈拍数を表示する液晶表示板１１が設けられている。図３は液晶表示板１１の正面図である。液晶表示板１１には時間表示部１２と脈拍数表示部１３が設けられている。中蓋７と裏蓋８の間には、人間の腕から伝わる微振動を検知するエアーをウレタンシートまたはゴムシートなどで密閉したエアーパット１４が設置していて、その上側には、エアーパット１４の内部エアーの振動を電気信号に変換する微圧センサー１５が中蓋７に嵌め込まれている。エアーパット１４と微圧センサー１５は一体型である。エアーパット１４の下側にはエアーパット１４の表面を保護するカバー１６があり、腕４と密着した時にカバー１６は上下に可動する。
【０００８】
図４は、エアーパット１４と微圧センサー１５の断面図である。
図４において、エアーパット１４には微圧センサー１５が嵌め込まれていて、一体型になっており、エアーパット１４の内部と微圧センサー１５のケース１８の内側のセンサー内室１９と繋がっていて密閉状態になっている。これらの密閉部とセンサー外室２０は圧電素子２１によって仕切られている。腕時計型脈拍計１を腕４に装着するとカバー１６に腕が密着し、エアーパット１４を押し付ける状態になり、エアーパット１４内部と微圧センサー１５の内室１９の密閉部内のエアーに圧力が加わり、密閉部内のエアーはわずかな腕の微振動に対しても空気振動を発生する状態になる。その時に腕４から発せられる脈拍振動は密閉部内の空気に伝わり、脈拍振動の空気振動が発生する。空気振動は密閉部から微圧センサー１５の圧電素子２１に伝わり、圧電素子２１は空気振動を電気信号に変換し、基板２２に電気信号を出力する。また、エアーパット１４に微圧センサー１５を嵌め込む時に、エアーパット１４が潰れた状態で密閉されると、内部のエアーが十分に確保できず、空気振動が鈍くなる為、密閉時に内部体積を確保し、十分なエアーを確保する為、スプリング１７を内蔵する。
【０００９】
図５は、本発明に係わる脈拍カウンター９の回路を示すブロック図である。
脈拍カウンター９は、圧電素子２１からの振動波形を処理して人間の脈拍数を算出する回路である。図５において、圧電素子２１が検出した脈拍波形は高インピーダンスである。高出力インピーダンスの脈拍波形は、基板２２を介して、脈拍カウンター９に入力され、インピーダンス変換器２３にて高インピーダンスから低インピーダンスに変換して次段の回路に出力される。
【００１０】
２４はフィルターであり、脈拍振幅の３．０Ｈｚ〜５．０Ｈｚの周波数帯域を通過させ、その他のノイズ周波数帯を除去する。２５はフィルター２４から出力された脈拍振幅を増幅する増幅器である。２６は絶対値変換器であり、増幅器２５から出力された脈拍振幅波形は０Ｖを中心に＋電圧と−電圧に振幅する為、絶対値変換器２６により、＋電圧側のみに振幅するようにする。フィルター２７は０．５Ｈｚ〜１．５Ｈｚの周波数帯域を通過させる。そのことにより、脈拍１拍に対して三角波のような１山の波形が出力される。この三角波をパルス変換器２８により方形波に変換させることにより、脈拍１拍に対して１方形波の脈拍数カウントパルスが出力される。
【００１１】
次に、人間の脈拍のカウントする仕組みの詳細について説明する。
人間の血液は、心臓の拍動によって、全身の血管に送り出される。その血液が血管に送り出される際、血液循環の微振動が発せられる。このような心臓の拍動によるより発せられる微振動を腕から検知して脈拍数をカウントする。
【００１２】
図６において、人間の腕４に腕時計型脈拍計１を装着した状態で安静時に、心臓の拍動によって血液が血管に送り出された時、腕４から発せられる微振動により、腕時計型脈拍計１に内蔵してあるエアーパット１４内部のエアーが空気振動を起こし、圧電素子２１に伝わる。振動を受けた圧電素子２１は空気振動を高インピーダンスの電気信号に変換して、基板２２を介して、インピーダンス変換器２３に入力され、低インピーダンスに変換される。変換後、フィルター２４で３．０Ｈｚ〜５．０Ｈｚ以外の雑音成分が取り除かれ、増幅器２５で増幅される。この増幅器２５から出力される信号を図６に示す。本発明において、心臓の拍動により、血液が血管に送り出される時、図６に示すような、最初は波高値が小さく、次いで波高値が最大となり、順次減衰して行く、３．０Ｈｚ〜５．０Ｈｚの振幅波形が繰り返し出力される。
【００１３】
図６の振幅波形の波高値の大きさは、個人によって異なってくる。これを調整するのが増幅器２５であり、増幅器２５の増幅度を調整することにより、これらすべての脈拍振幅の波高値の大きさを一定にすることができる。
【００１４】
増幅器２５の脈拍波形は０Ｖ中心に＋電圧側と−電圧側に振幅する為、１脈拍−１脈拍間の区別をするのが困難である。１脈拍−１脈拍間の区別をしやすくする為、絶対値変換器２６により、増幅２５の脈拍振幅を図７に示すように振幅波形の−電圧側の振幅波形を＋電圧側に変換させる。
【００１５】
絶対値変換器２６により、＋電圧側に変換された振幅波形は、１脈拍を１ヶの波形にする為、フィルター２７により０．５Ｈｚ〜１．５Ｈｚ以外の周波数帯域を取り除き、図８に示すような三角波に変換する。
【００１６】
三角波はパルス変換２８に入力され、図９に示す方形波に変換される。つまり心臓の１拍動による血液循環（１脈拍）が起こると脈拍カウンタ９から１方形波が出力される。
【００１７】
以上の空気振動−電気信号変換方式により、一般の腕時計のようなケースの中にエアーパット１４、微圧センサー１５、脈拍数カウンター９を内臓するだけで、腕からケースの底蓋に伝わる人間の脈拍を取り出して、脈拍数をカウントすることができる。
【００１８】
以上、本発明を上述の実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除するものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本願請求項１に記載の発明は、人間の脈拍数をカウントする脈拍計において、人体を伝播する微振動を検知できる距離内に配置され、人体の微振動を検知して空気振動に変換するエアーパットセンサー手段と、エアーパットセンサーの空気振動を電機信号に変換する微圧センサー手段が検知した人体微振動信号から人体の脈拍による微振動を選択するフィルターと、フィルターによる選択された振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段と、前記振動波形の波高値の絶対値を経時的に並べる手段により並べられたパターンから数値を計数する手段と、前記計数する手段により計数された数値を脈拍数として表示手段と、を具備しているので、エアーパット１４により人間の微弱な脈拍振動を電気振動に変換し、その信号をフィルターでノイズ周波数帯域を取り除き、脈拍波形のみを取り出して、脈拍数をカウントすることができる。また、従来の腕時計型脈拍計のように光素子に指先を当て、透過または反射させて脈拍数をカウントさせることもなく、腕に装着させ、安静にしているだけで脈拍数をカウントすることができる。
本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明の効果に加えて、脈拍計が可搬型であるので、腕時計のように人間の腕に装着して使用できるなど、腕時計のようにして、人の脈拍を測定できるので、極めて有用性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願の腕時計型脈拍計を腕に装着した状態を示す正面図である。
【図２】図２は、本願の腕時計型脈拍計を腕に装着した状態を示す断面図である。
【図３】図３は、液晶表示板１１の正面図である。
【図４】図４は、エアーパッド１４近傍の拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明に係わる脈拍カウンター９の回路を示すブロック図である。
【図６】図６は、人体の脈拍波形を示す特性図である。
【図７】図７は、絶対値変換器２６の出力波形を示す。
【図８】人体の脈拍を示す三角波形特性図である。
【図９】図９は、人間の脈拍を示すパルスは計である。
【符号の説明】
１・・・・・腕時計型脈拍計
２・・・・・時計バンド
３・・・・・時計バンド
４・・・・・腕
５・・・・・ケース
６・・・・・透明ガラス
７・・・・・中蓋
８・・・・・裏蓋
９・・・・・脈拍カウンター
１０・・・・・時計装置
１１・・・・・液晶表示板
１２・・・・・時間表示部
１３・・・・・脈拍表示部
１４・・・・・エアーパッド
１５・・・・・微圧センサー
１６・・・・・カバー
１７・・・・・スプリング
１８・・・・・ケース
１９・・・・・センサー内室
２０・・・・・センサー外室
２１・・・・・圧電素子
２２・・・・・基板
２３・・・・・インピーダンス変換器
２４・・・・・フイルター
２５・・・・・増幅器
２６・・・・・絶対値変換器
２７・・・・・フイルター
２８・・・・・パルス変換器
【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】
2004097593.tif 000009
【図８】
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【図９】
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