(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体信号を検出して対応する生体検出信号を出力する生体信号検出手段と、アンテナ回路を駆動信号によって駆動する駆動手段と、前記駆動手段による駆動によって前記生体検出信号に対応する生体情報信号を無線出力する前記アンテナ回路と、前記駆動手段が前記アンテナ回路を駆動するように制御する制御手段と、電源とを有する生体情報送信機において、
前記アンテナ回路は、コイルとコンデンサからなる共振回路で構成され、前記駆動手段と、前記アンテナ回路及び前記電源が直列接続され、
前記駆動手段は、前記アンテナ回路の共振回路を励起して自由振動を発生するように駆動し、
前記制御手段は、前記アンテナ回路の共振回路に発生する自由振動の電圧が下降しているときに、前記アンテナ回路を駆動して生成された前記生体情報信号を前記コイルから無線出力するように、前記生体検出信号に応答して前記駆動手段を制御することを特徴とする生体情報送信機。
【請求項２】
前記アンテナ回路では、前記アンテナ回路の共振回路に発生する自由振動を利用して、バースト信号形式の生体情報信号が生成されることを特徴とする請求項１記載の生体情報送信機。
【請求項３】
アンテナ駆動回路はトランジスタ及びトランジスタのベースに接続された入力抵抗を備え、アンテナ回路はアンテナ用コイルとコンデンサによって構成した共振回路と、電流制限を行う保護抵抗及び平滑コンデンサを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の生体情報送信機。
【請求項４】
前記制御手段は、前記駆動信号と所定基準レベルとを比較して前記駆動信号の信号レベルに応じた信号を出力する電圧比較器と、前記電圧比較器の出力信号を所定分周比で分周する分周手段と、前記分周手段の出力信号に応答して、前記駆動手段が前記駆動信号を出力するように制御するための制御信号を出力する制御信号生成回路を備えて成り、
前記制御信号生成回路は、前記アンテナ回路の共振回路に発生する自由振動の電圧が下降しているときに前記制御信号を前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の生体情報送信機。
【請求項５】
前記生体信号検出手段は、前記生体信号を検出して所定時間幅の生体検出信号を出力し、
前記制御信号生成回路は、前記生体検出信号が出力されている間、前記制御信号を前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項４記載の生体情報送信機。
【請求項６】
前記制御信号生成回路は、前記生体検出信号の所定方向エッジに応答して前記制御信号を出力すると共に、前記生体検出信号が出力されている間、前記分周手段の各出力信号の所定方向エッジに応答して前記制御信号を出力することにより、前記アンテナ回路の共振回路に発生する自由振動の電圧が下降しているときに前記制御信号を前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項５記載の生体情報送信機。
【請求項７】
前記電圧比較器は、前記駆動信号を所定分圧比で分圧して出力する第１分圧回路と、前記第１分圧回路と同じ分圧比で電源電圧を分圧して出力する第２分圧回路と、前記第１分圧回路及び第２分圧回路の出力信号を比較し、比較結果に応じた信号を出力する比較回路とを備えて成ることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の生体情報送信機。
【請求項８】
電池を有し、前記電池を電源として動作することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の生体情報送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍等の生体信号を検出して送信する生体情報送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、心拍、脈拍、歩数等の人の生体情報を測定する生体情報測定装置が開発されている。
例えば、生体情報測定装置の一種である心拍計として、生体信号である心拍信号を検出して対応する生体情報信号を無線送信する生体情報送信機を、チェストベルトによって被測定者の胸に圧接した状態で装着し、前記生体情報を腕時計形状の生体情報受信機によって受信し、前記心拍値の表示等を行うようにした心拍計が開発されている。
【０００３】
従来の心拍計用送信機では、心拍信号に同期するバースト信号を発生させ、バースト信号形式によって心拍信号を送信するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
一般に、前記生体情報送信機は電池駆動であり省電力化のために、前記バースト信号を発生する際、共振回路による自由振動を利用している。
【０００４】
図５は、バースト信号によって心拍情報を送信する従来の生体情報送信機のブロック図である。図５において、生体情報送信機は、心臓の拍動時に生じる心拍信号を取り出す電極５０１、電極５０１からの心拍信号を増幅し心臓の拍動に同期して所定時間幅の心拍検出信号を出力する心拍検出回路５０２、コンデンサ（Ｃ）及び抵抗（Ｒ）を有し所定周波数で発振するＣＲ発振回路５０３、アンテナ駆動回路５０４、アンテナ用コイル及びコンデンサによって構成された共振回路を有するアンテナ回路５０５を備えている。
【０００５】
図６のタイミング図に示すように、電極５０１が心臓の拍動時に生じる心拍信号を取り出し、心拍検出回路５０２は、電極５０１からの心拍信号を増幅し心臓の拍動に同期する所定時間幅（例えば約１０ｍｓｅｃ）のローレベル信号である心拍検出信号Ａを出力する。ＣＲ発振回路５０３は、心拍検出信号Ａが出力されている間、発振動作を行う。ＣＲ発振回路５０３は、発振周波数が所定周波数（例えば、１．２５ｋＨｚ）で、ハイレベル時間が所定幅（例えば、１００μｓｅｃ）のパルス信号である制御信号Ｂを出力する。
【０００６】
アンテナ駆動回路５０４は、ＣＲ発振回路５０３が出力する制御信号Ｂに応答して、アンテナ回路５０５を間欠駆動する。アンテナ回路５０５では、アンテナコイル及びコンデンサによって構成されたＬＣ共振回路が、アンテナ駆動回路５０４からの駆動信号Ｆによる駆動によって励起され、駆動後は自由振動しながら徐々に信号レベルが減衰する。
図６に示すように、ＣＲ発振回路５０３が出力する制御信号Ｂによる間欠駆動制御によって、駆動信号Ｆの振幅が小さくなる前にアンテナ回路５０５の駆動を繰り返すことで、心拍信号に対応する所定周波数（例えば、５ｋＨｚ）のバースト信号形式の生体情報信号を低消費電力で無線出力することが可能になる。
【０００７】
図７は、アンテナ駆動回路５０４及びアンテナ回路５０５の詳細回路図であり、図５と同一部分には同一符号を付している。
図７において、抵抗Ｒｂ及びトランジスタＴｒはアンテナ駆動回路５０４を構成し、アンテナ用コイルＬとコンデンサＣから成る共振回路、抵抗Ｒｐ及びコンデンサＣｐはアンテナ回路５０５を構成している。尚、抵抗Ｒｐは電流制限用の保護抵抗であり又、コンデンサＣｐは平滑コンデンサである。
【０００８】
ＣＲ発振回路５０３からアンテナ駆動回路５０４に制御信号Ｂが入力されると、トランジスタＴｒがオンとなり、コイルＬに電流が流れ、心拍信号に対応するバースト信号形式の生体情報信号が、コイルＬから無線によって生体情報受信機（図示せず）に送信される。
しかしながら、ＣＲ発振回路５０３の発振周波数と、アンテナ回路５０５を構成する前記ＬＣ共振回路の共振周波数とが、各回路を構成する部品の公差等により、双方とも関連無くばらつく。アンテナ回路５０５の駆動電圧が上昇している間は、アンテナ回路５０５には電源Ｖｃｃから接地電位方向へ電流が増加し、電源Ｖｃｃからの流入電流が増加する。
【０００９】
このため、アンテナ回路５０５の駆動信号Ｆの電圧が上昇しているタイミングで、ＣＲ発振回路５０３が制御信号Ｂをアンテナ駆動回路５０４に供給すると、図８に示すように、コンデンサＣ及びコンデンサＣｐを介してコイルＬに電流Ｉ9が流れるのみならず、電源ＶｃｃからコイルＬを介して接地電位方向へ流れる電流Ｉ8が増加するため、生体情報信号を無線送信する際の消費電力が大きくなるという問題があった。
【００１０】
【特許文献１】特表平８−５０５３０８号公報の第３頁〜第６頁、図１、図２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み成されたもので、生体情報信号を無線送信する際の消費電力を低減することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、生体信号を検出して対応する生体検出信号を出力する生体信号検出手段と、アンテナ回路を駆動信号によって駆動する駆動手段と、前記駆動手段による駆動によって前記生体検出信号に対応する生体情報信号を無線出力する前記アンテナ回路と、前記駆動手段が前記アンテナ回路を駆動するように制御する制御手段とを有する生体情報送信機において、前記制御手段は、前記駆動信号の信号レベルが下降しているときに前記アンテナ回路を駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする生体情報送信機が提供される。
制御手段は、駆動信号の信号レベルが下降しているときにアンテナ回路を駆動するように駆動手段を制御する。
【００１３】
ここで、前記制御手段は、前記駆動信号と所定基準レベルとを比較して前記駆動信号の信号レベルに応じた信号を出力する電圧比較器と、前記電圧比較器の出力信号を所定分周比で分周する分周手段と、前記分周手段の出力信号に応答して、前記駆動手段が前記駆動信号を出力するように制御するための制御信号を出力する制御信号生成回路を備えて成り、前記制御信号生成回路は、前記駆動信号の信号レベルが下降しているときに前記制御信号を前記駆動手段に出力するように構成してもよい。
【００１４】
また、前記生体信号検出手段は、前記生体信号を検出して所定時間幅の生体検出信号を出力し、前記制御信号生成回路は、前記生体検出信号が出力されている間、前記制御信号を前記駆動手段に出力するように構成してもよい。
また、前記制御信号生成回路は、前記生体検出信号の所定方向エッジに応答して前記制御信号を出力すると共に、前記生体検出信号が出力されている間、前記分周手段の各出力信号の所定方向エッジに応答して前記制御信号を出力することにより、前記駆動信号の信号レベルが下降しているときに前記制御信号を前記駆動手段に出力するように構成してもよい。
【００１５】
また、前記電圧比較器は、前記駆動信号を所定分圧比で分圧して出力する第１分圧回路と、前記第１分圧回路と同じ分圧比で電源電圧を分圧して出力する第２分圧回路と、前記第１分圧回路及び第２分圧回路の出力信号を比較し、比較結果に応じた信号を出力する比較回路とを備えて成るように構成してもよい。
また、電池を有し、前記電池を電源として動作するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、無線送信動作による消費電力を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る生体情報送信機について説明する。尚、本発明の実施の形態は、生体情報送信機として、心拍信号に対応するバースト信号形式の生体情報信号を無線送信する心拍計用送信機の例で説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る心拍計用送信機のブロック図である。図１において、心拍計用送信機は、生体信号である被測定者の心拍信号を取り出す電極１０１、電極１０１からの前記信号を増幅し心臓の拍動に同期する所定時間幅の生体検出信号を出力する心拍検出回路１０２、心拍検出回路１０２からの生体検出信号に応答して制御信号を生成する制御信号生成回路１０３、アンテナ回路１０５を駆動信号によって駆動するアンテナ駆動回路１０４、アンテナ回路１０５、電圧比較器１０６及びパルス計数回路１０７を備えている。
【００１８】
アンテナ駆動回路１０４及びアンテナ回路１０５の回路構成自体は、各々、図７に示したアンテナ駆動回路５０４及びアンテナ回路５０５の構成と同一である。即ち、アンテナ駆動回路１０４は、トランジスタＴｒ及びトランジスタＴｒのベースに接続された入力抵抗Ｒｂを備えている。また、アンテナ回路１０５は、アンテナ用コイルＬとコンデンサＣによって構成した共振回路、電流制限を行う保護抵抗Ｒｐ及び平滑コンデンサＣｐを備えている。
【００１９】
尚、電極１０１及び心拍検出回路１０２は、生体信号を検出して対応する生体検出信号を出力する生体信号検出手段を構成し、アンテナ駆動回路１０４はアンテナ回路１０５を駆動信号によって駆動する駆動手段を構成し、制御信号生成回路１０３、電圧比較回路１０６及びパルス計数回路１０７は、アンテナ駆動回路１０４がアンテナ回路１０５を駆動するように制御する制御手段を構成している。前記制御手段は、前記駆動信号の信号レベルが下降しているときにアンテナ回路１０５を駆動するようにアンテナ駆動回路１０４を制御する。また、アンテナ回路１０５は、アンテナ駆動回路１０４による駆動によって前記共振回路が励起されて、生体信号に対応する生体情報信号を無線出力した後、信号レベルが徐々に減衰するように動作する。
【００２０】
図２は、アンテナ駆動回路１０４、アンテナ回路１０５及び電圧比較器１０６の詳細回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付している。
電圧比較器１０６は、抵抗Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24、Ｒ25及び演算増幅器ＯＰを備えている。増幅器ＯＰの負入力部には抵抗Ｒ21と抵抗Ｒ22とによって所定分圧比で分圧した信号が入力され又、増幅器ＯＰの正入力部には抵抗Ｒ23と抵抗Ｒ24とによって前記所定分圧比と同一分圧比で分圧した信号が入力される。抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22はアンテナ回路１０５の出力信号を所定分圧比で分圧する第１分圧回路を構成し、又、抵抗Ｒ23及び抵抗Ｒ24は前記１分圧回路と同じ分圧比で電源電圧Ｖｃｃを分圧する第２分圧回路を構成している。
図３は、本発明の実施の形態の動作を説明するためのタイミング図である。また、図４は、本発明の実施の形態の動作説明図である。
【００２１】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の実施の形態の動作を詳細に説明する。
図３に示すように、電極１０１が人体の心拍信号を取り出し、心拍検出回路１０２は、電極１０１からの前記信号を増幅し心臓の拍動に同期した所定時間幅（例えば約１０ｍｓｅｃ）のローレベル信号である生体検出信号Ａを出力する。制御信号生成回路１０３は、生体検出信号Ａの所定方向エッジ（本実施の形態では立ち下がりエッジ）に応答して、所定時間幅のパルス信号である制御信号Ｂを出力する。
【００２２】
アンテナ駆動回路１０４では、抵抗Ｒｂを介して入力された制御信号Ｂの所定方向エッジ（本実施の形態では立ち上がりエッジ）に応答してトランジスタＴｒがアンテナ回路１０５をオン状態に駆動し、トランジスタＴｒは制御信号Ｂがハイレベルの間、オン状態に維持される。
これにより、アンテナ回路１０５はアンテナ駆動回路１０４により、駆動信号Ｆで示す電圧の信号によって駆動される。アンテナ回路１０５では、駆動信号Ｆによる駆動によってコイルＬに電流が流れ、心拍信号に対応するバースト信号形式の生体情報信号を生成する。このようにして、アンテナ用コイルＬ及びコンデンサＣによって構成された共振回路を励起することによる自由振動を利用して、バースト信号形式の生体情報信号を生成する。アンテナ回路１０５が生成した前記生体情報信号は、無線により生体情報受信機（図示せず）に向けて出力される。
【００２３】
一方、電圧比較器１０６は、駆動信号Ｆを所定電圧レベルの基準信号と比較し、前記比較結果に応じた比較結果信号Ｄ（駆動信号Ｆが前記所定基準信号以下の電圧レベルのときにハイレベルで、駆動信号Ｆが前記所定基準信号を超える電圧レベルのときにローレベルの信号）を出力する。即ち、増幅器ＯＰは、駆動信号Ｆを前記第１分圧回路によって分圧した信号と、電源電圧Ｖｃｃを前記第２分圧回路によって分圧した信号とを比較して、前記第１分圧回路の信号が前記第２分圧回路の信号以下の電圧レベルのときにハイレベルで、前記第１分圧回路の信号が前記第２分圧回路の信号を超える電圧レベルのときにローレベルの比較結果信号Ｄを出力する。これにより、比較結果信号Ｄの所定方向エッジ（本実施の形態では立ち上がりエッジ）は、前記駆動信号Ｆの電圧レベルが下降している状態に対応している。
【００２４】
パルス計数回路１０７は、比較結果信号Ｄの前記所定方向エッジ（本実施の形態では立ち上がりエッジ）を２個計数する毎に、信号レベルが反転する信号Ｅを出力する。即ち、パルス計数回路１０７は、分周手段として機能して、比較結果信号Ｄを１／２分周した信号Ｅを出力する。
制御信号生成回路１０３は、心拍検出回路１０２からの生体検出信号Ａがローレベルの状態で、パルス計数回路１０７から出力される信号Ｅの各所定方向エッジ（本実施の形態では立ち下がりエッジ）に応答して、制御信号Ｂを出力する。
【００２５】
アンテナ駆動回路１０４は、前述した如くして、各制御信号Ｂに応答してアンテナ回路１０５を駆動する。これにより、コイルＬから、心拍信号に対応するバースト信号形式の生体情報信号が無線出力される。
このとき、図３に示すように、制御信号生成回路１０３は、駆動信号Ｆの電圧レベルが下降しているときにアンテナ駆動回路１０４に制御信号Ｂを供給する。したがって、アンテナ駆動回路１０４は制御信号Ｂに応答して、駆動信号Ｆの電圧レベルが下降しているときにアンテナ回路１０５の駆動を再開することになる。
【００２６】
この場合、図４に示すように、電源Ｖｃｃからは抵抗Ｒｐを介してコンデンサＣｐに電流Ｉ1が流れる一方で、コイルＬにはコンデンサＣ及びコンデンサＣｐを介して電流Ｉ2が流れる。電源ＶｃｃからコンデンサＣｐに流れる電流Ｉ1は小さく又、コイルＬに流れる電流Ｉ2の大部分はコンデンサＣｐの充電電荷によるものである。
したがって、コイルＬに流れる電流を低減できるため、電源Ｖｃｃの消費電力を低減することが可能になる。
【００２７】
尚、コイルＬに流れる電流が低減するにも拘わらず、コイルＬから出力される生体情報信号のレベルは大きくなる。これは、電源として電池を使用しており、その内部インピーダンスの影響によるものと解される。
前記実施の形態では心拍計用送信機の例で説明したが、これに限られず、周期的に発生する生体信号を検出して無線出力する各種生体情報送信機に適用可能である。例えば、心拍以外にも脈拍や歩行を検出して無線送信する生体情報送信機にも好適である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
心拍計のみならず、脈拍計や歩数計等、人の心拍、脈拍、歩行等の生体信号を検出して送信する生体情報送信機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る生体情報送信機のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る生体情報送信機の部分回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る生体情報送信機のタイミング図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る生体情報送信機の動作説明図である。
【図５】従来の生体情報送信機のブロック図である。
【図６】従来の生体情報送信機のタイミング図である。
【図７】従来の生体情報送信機の部分回路図である。
【図８】従来の生体情報送信機の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０１・・・生体信号検出手段を構成する電極
１０２・・・生体信号検出手段を構成する心拍検出回路
１０３・・・制御手段を構成する制御信号生成回路
１０４・・・駆動手段を構成するアンテナ駆動回路
１０５・・・アンテナ回路
１０６・・・制御手段を構成する電圧比較器
１０７・・・制御手段を構成するパルス計数回路
Ｒ21、Ｒ22・・・第１分圧回路を構成する抵抗
Ｒ23、Ｒ24・・・第２分圧回路を構成する抵抗
Ｃ・・・共振回路を構成するアンテナ用コンデンサ
Ｌ・・・共振回路を構成するアンテナ用コイル
【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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