(57)【要約】【課題】入浴者が携帯することによってどの浴槽でも使用でき、また心拍数を精度良く測定することができる心拍測定装置を提供する。【解決手段】活動量計Ａは人体に装着される水密構造の器体を備え、人体装着時に人体と対向する器体の部位に検出電極２ａ，２ｂを露設してある。また器体の内部には、検出電極２ａ，２ｂを人体の表面に対向させた状態で入浴した際に、検出電極２ａ，２ｂを介して心臓の拡張および収縮によって発生する活動電流を取り込む心電信号検出回路３と、心電信号検出回路３によって取り込まれた活動電流をもとに心拍数を測定する心拍数判定機能１１を有する演算処理部１と、心拍数判定機能１１により求められた心拍数の測定データなどを記憶する記憶部８と、記憶部に記憶された測定データ等のデータを外部に送信する通信部１０とを納装してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着される水密構造の器体を備え、人体装着時に人体と対向する器体の部位に複数の検出電極を露設するとともに、器体の内部に、複数の検出電極を人体の表面に対向させた状態で入浴した際に、検出電極から入力される活動電流をもとに入浴時の心拍数を測定する心拍測定部と、心拍測定部の測定データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶された測定データを外部に送信する送信部とを納装したことを特徴とする心拍測定装置。
【請求項２】
人体の体動を検出する体動検出部と、当該体動検出部の検出情報および心拍測定部により測定された心拍数に基づいて、人体の活動量を求める活動量測定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の心拍測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入浴中の心拍数を測定するための心拍測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、入浴中の心拍数を測定するため、図６に示すように浴槽５０内で入浴時に水没する位置に一対の検出電極５１，５１を配設し、検出電極５１，５１を介して入力される電流波形から入浴者の心拍を測定する心拍測定装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この心拍測定装置では、入浴時に検出電極５１，５１が水没することによって、人体と検出電極５１，５１との間に浴槽５０内の水を介して電路が形成される。そして、入浴者の心臓の拡張および収縮に伴って発生する活動電流が浴槽５０内の水を伝わり、検出電極５１，５１を介して測定器５２に入力されるので、測定器５２では、検出電極５１，５１を介して入力される活動電流をもとに入浴者の心拍数を測定し、測定結果を浴室内に設けた表示部５４に表示させる。また測定器５２には浴槽５０に設けた温度センサ５３の検出信号が入力され、温度センサ５３の検出信号をもとに浴槽５０内の水温を測定して、測定結果を表示部５４に表示させている。
【特許文献１】特開２００２−１９１６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の心拍測定装置では、検出電極５１，５１と人体との間の距離が長いため、入浴者の位置や水量等によって、検出電極５１，５１に取り込まれる活動電流に誤差が発生し、心拍数を正確に検出できない可能性があった。また浴槽５０自体に検出電極５１，５１や温度センサ５３を組み込んでおく必要があるため、特定の浴槽でしか心拍数の測定が行えないという問題もあった。また浴槽５０内に複数の人が入浴した場合には心拍数の測定が行えないという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、どの浴槽でも心拍数の測定が行え、且つ、心拍数を精度良く測定することができる心拍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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、人体に装着される水密構造の器体を備え、人体装着時に人体と対向する器体の部位に複数の検出電極を露設するとともに、器体の内部に、複数の検出電極を人体の表面に対向させた状態で入浴した際に、検出電極から入力される活動電流をもとに入浴時の心拍数を測定する心拍測定部と、心拍測定部の測定データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶された測定データを外部に送信する送信部とを納装したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、人体の体動を検出する体動検出部と、当該体動検出部の検出情報および心拍測定部により測定された心拍数に基づいて、人体の活動量を求める活動量測定部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、被測定者が心拍測定装置の器体を装着した状態で浴槽につかると、浴槽内の水を介して器体に露設された検出電極と人体との間に電路が形成され、心臓の拡張および収縮によって発生する活動電流が検出電極を介して取り込まれるから、心拍測定部では活動電流をもとに被測定者の心拍数を測定し、測定結果を記憶部に記憶させるとともに、送信部から外部へ送信させることができる。さらに、検出電極は人体に装着される器体に露設されているので、浴槽に検出電極を設けた従来の心拍数測定装置に比べて、検出電極と人体との間の距離を短くして測定精度を向上させることもでき、また複数の人が入浴している場合でも器体を装着した人の心拍数を測定することができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、活動量測定部によって、体を動かした時の活動量と、入浴による活動量の両方を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る心拍測定装置を用いた測定システムの概略構成図であり、本システムは心拍測定機能を備えた活動量計Ａと、活動量計Ａにより測定された活動量のデータを収集する管理装置Ｂとで構成される。図２（ａ）（ｂ）に示すように、活動量計Ａの器体２０は厚みの薄い直方体状に形成されており、被測定者が携帯可能な小型のものであって、器体２０は人の手で把持できる程度の大きさに形成されている。
【００１２】
器体２０は水密構造に形成されており、その前面には液晶ディスプレイよりなる表示部７と、表示切り替えや設定操作などの操作に用いる操作釦６ａ，６ｂとが配置されている。また器体２０の後面には、長手方向の両側にそれぞれ検出電極２ａ，２ｂが露設されている。
【００１３】
器体２０の内部には図１に示すような回路が収納されており、マイクロコンピュータからなる演算処理部１と、検出電極２ａ，２ｂを人体の表面に対向させた状態で器体２０を水没させた際に、検出電極２ａ，２ｂから入力される活動電流（心電信号）を検出する心電信号検出回路３と、器体２０の表面の温度を検出する温度センサ４と、３軸の加速度センサ５（体動検出部）と、測定モード（心拍測定モードまたは活動量測定モード）の切替や表示の切替を行うための操作釦６ａやデータの呼出操作を行うための操作釦６ｂを有する入力操作部６と、表示部７と、ＲＡＭおよびＲＯＭからなる記憶部８と、時刻データを演算処理部１に与える計時部９と、外部との間で例えば赤外線通信やブルートゥースなどの通信方式により近距離の無線通信を行う通信部１０と、内部回路に電源を供給する電池電源部（図示せず）とを備えている。
【００１４】
演算処理部１は、心電信号検出回路３により検出された活動電流をもとに心拍数を測定する心拍数測定機能１１（心拍測定部）と、心拍数の検出値と所定の基準値との大小を比較することで心拍数が正常か異常かを判定する異常心拍判定機能１２と、心拍数をもとに入浴時に加わる負荷を消費カロリーに変換する消費カロリー判定機能１３と、加速度センサ５の検出値から運動強度（ＭＥＴｓ）を求める運動指標演算機能１４（活動量測定部）とを備えるとともに、入力操作部６や表示部７や通信部１０の入出力制御や記憶部８に対する読み書き制御を行う制御機能１５を備えている。
【００１５】
演算処理部１の制御機能１５は、操作釦６ａの操作に応じて動作モードを測定モード、表示モード、データ送信モードの何れかに切り替える処理を行うとともに、測定モードにおいて測定対象を運動強度値または心拍数の何れかに切り替える処理などを行い、操作部６ｂの操作に応じて記憶部８に記憶された過去の測定データを呼び出す処理などを行う。
【００１６】
演算処理部１の心拍数測定機能１１は、心電信号検出部３により検出された心電信号をもとに心拍数を検出する。ここで、器体２０の表面には人体との対向面に検出電極２ａ，２ｂを露設してあり、図３に示すように活動量計Ａを装着した被測定者Ｃが浴槽４０に浸かると、浴槽４０内の水４１を介して検出電極２ａ，２ｂと人体との間に電路が形成される。そして、被測定者Ｃの心臓の拡張および収縮に伴って、心臓に活動電流が発生すると、この活動電流が浴槽４０内の水４１を介して検出電極２ａ，２ｂに取り込まれ、心電信号検出回路３により活動電流が求められる。而して心拍数測定機能１１では、心電信号検出回路３によって検出された活動電流をもとに、入浴時の心拍数を測定することができ、演算処理部１の制御機能１１は、心拍数の測定結果を、計時部９から与えられた時刻データとともに、記憶部８に記憶させる。
【００１７】
演算処理部１の異常心拍判定機能１２は、心拍数判定機能１１により測定された心拍数の検出値と、予め設定された基準値［例えば１００（回／分）］との大小を比較することによって、入浴者の心拍数が正常か異常かを判定し、異常を検知した場合［心拍数が１００（回／分）以上の場合］は例えば表示部７に心拍数の異常を知らせる表示を行う。
【００１８】
また、演算処理部１の消費カロリー判定機能１３は、心拍数判定機能１１により求められた心拍数をもとに入浴時の消費カロリーを求める。ここで、図４は心拍数Ｘと運動強度Ｙ（ＭＥＴｓ）との関係を示しており、心拍数Ｘと運動強度Ｙとの間には以下の式（１）の関係が成立する。但しａは比例係数である。
【００１９】
Ｙ＝ａ×Ｘ  …（１）
したがって、演算処理部１の消費カロリー判定機能１３では、心拍数判定機能１１により求められた心拍数Ｘを、上記の式（１）により運動強度Ｙに変換しており、この運動強度Ｙから消費カロリーを演算により求めている。
【００２０】
ここにおいて、消費カロリー判定機能１３では、例えば厚生労働省が策定した「健康づくりのための運動指針２００６」に示される下記の簡易換算式を用いて消費カロリーＣ（ｋｃａｌ）を演算する。但し、Ｔは運動強度Ｙ（ＭＥＴｓ）で運動した時間、Ｗは被測定者Ｃの体重である。
【００２１】
Ｃ＝１．０５×Ｙ×Ｔ×Ｗ  …（２）
また演算処理部１の運動指標演算機能１４は、所定の周期毎に加速度センサ５から取り込んだ加速度の検出データをもとに、一定時間ｔｗ（秒）の加速度の変動平均（標準偏差値）を求める演算機能と、この変動平均から、運動強度Ｙを求める演算機能とを備えている。ここにおいて、運度強度を変化させた状態で呼気ガス計測装置により測定した酸素消費量と、加速度分散値との関係式が予め求められて、演算処理部１に組み込まれており、運動指標演算機能１４ではこの関係式を用いて、加速度分散値から運動強度を求めている。この演算方法について図５（ａ）（ｂ）を用いて以下に説明する。
【００２２】
図５（ａ）は加速度センサ５による各軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の検出データを示し、演算処理部１では、一定時間ｔｗが経過する毎に、一定時間ｔｗ内に取り込んだ加速度の検出データから、各軸の加速度変動分の合成値を算出する。ここで、加速度変動分の合成値の時間平均（標準偏差）をＳｗとすると、合成値Ｓｗは以下の式（３）から求めることができる。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
なお、ａｘｋ、ａｙｋ、ａｚｋは、ある期間ｔｗ（秒）内でｋ番目にサンプリングした加速度サンプリング値を示し、ｂｘ、ｂｙ、ｂｚは一定時間ｔｗ（秒）における平均値を示している。
【００２５】
また、図５（ｂ）は加速度変動値の測定結果と運動強度（ＭＥＴｓ）の測定結果との関係を示す散布図であり、散布図上にプロットされた点を最小自乗近似して得た直線式は以下の式（４）で示される。
【００２６】
Ｚ＝ａ×Ｙ＋ｂ、相関関数Ｒ＝０．９２  …（４）
但し、Ｚは加速度変動値、Ｙは運動強度（ＭＥＴｓ）である。
【００２７】
したがって、演算処理部１では、上述の式（３）を用いて加速度変動分の合成値Ｓｗを求めた後、上述の式（４）を変形した得た以下の式（５）を用いて、ある期間ｔｗの運動強度Ｙを求め、記憶部８に記憶させている。
【００２８】
Ｙ＝α×Ｓｗ＋β  …（５）
ここで、α、βは、運度強度を変化させた状態で呼気ガス検出装置により測定した酸素消費量と、加速度分散値との間に得られた関係式における係数を示す。なお、加速度変動値を求める期間ｔｗとしては４秒から１５秒が適当な値であり、本実施形態ではｔｗ＝１２秒に設定してある。
【００２９】
以上のようにして活動量計Ａの演算処理部１が心拍数または運動強度の測定を行うとともに、演算処理部１の制御機能１５が測定データを記憶部８に記憶させており、データ送信モードに切り替えられた際に記憶部８に記憶された測定データが通信部１０から管理装置Ｂに送信されると、管理装置Ｂでは活動量計Ａから送られた測定データを蓄積するようになっている。
【００３０】
管理装置Ｂは例えばパーソナルコンピュータからなり、全体の制御などを行う演算処理部３０と、活動量計Ａとの間で例えば赤外線通信やブルートゥースなどの通信方式により近距離の無線通信を行う通信部３１と、記憶部３２と、表示部３３とを備える。
【００３１】
次に、本実施形態の活動量計Ａにより運動強度や入浴時の心拍数を測定する場合の動作について説明する。
【００３２】
先ず運動強度を測定する場合について説明する。操作釦６ａを用いて測定モードを運動強度の測定モードに切り替えると、演算処理部１の制御機能１５が、入力操作部６からの操作入力にしたがって測定モードを運動強度の測定モードに切り替える。このとき、加速度センサ５では被測定者の体動に応じて発生する加速度を検出しており、演算処理部１の運動指標演算機能１４が加速度センサ５の検出結果をもとに運動強度の演算を行い、演算結果を記憶部８に記憶させるとともに、表示部７に表示させる。
【００３３】
次に入浴時の心拍数を測定する場合について説明する。操作部６ａを用いて測定モードを心拍数の測定モードに切り替えると、演算処理部１が心電信号検出回路６を起動し、検出電極２ａ，２ｂを介して入力される活動電流の検出処理を開始させる。そして、図３に示すように被測定者Ｃが活動量計Ａを装着した状態で浴槽４０につかると、器体２０の表面に露設された検出電極２ａ，２ｂと、測定対象者Ｃの人体との間に浴槽４０内の水４１を介して電路が形成されるので、心臓の拡張および収縮に伴って発生した活動電流が、検出電極２ａ，２ｂを介して心電信号検出回路６に取り込まれる。
【００３４】
ここで、心拍数の測定モードでは、演算処理部１の心拍数測定機能１１が、所定の測定間隔で心電信号検出回路３から測定データを取り込み、この測定データをもとに単位時間当たりの心拍数を求め、心拍数の測定結果を計時部９から得た時刻データと対応付けて記憶部８に記憶させる。また心拍数の測定モードでは、演算処理部１が上記の測定間隔で温度センサ４から測定データを取り込んでおり、周囲温度の測定値を心拍数の測定結果と共に記憶部８に記憶させる。
【００３５】
また心拍数の測定モードでは、演算処理部１の異常心拍判定機能１２が、心拍数測定機能１１により測定された心拍数と所定の基準値（上限値および下限値）との大小を比較することで、心拍数が正常か異常かを判断して、記憶部８に記憶させおり、異常心拍判定機能１２により心拍数が上限値を越えるか、又は、下限値を下回っていると判断した場合は、演算処理部１が、表示部７に心拍数の異常を被測定者Ｃに報知するための表示（例えば表示部７を明滅させる表示など）を行わせる。また更に、心拍数の測定モードにおいて、演算処理部１の消費カロリー判定部１６は、上述の演算を行って、心拍数判定機能１１により測定された心拍数を消費カロリーに換算しており、心拍数から求めた消費カロリーを記憶部８に記憶させる。
【００３６】
その後、被測定者Ｃが浴槽４０から外に出て、操作部６ａを用いて測定モードを運動強度モードに切り替えると、演算処理部１が心電信号検出回路６を停止させて、心拍数の測定を終了するとともに、運動指標演算機能１５が加速度センサ５の検出結果に基づいて運動量の測定を行う。
【００３７】
また、運動強度の測定や入浴時の心拍数の測定を行った後で、被測定者が活動量計Ａを持って管理装置Ｂの通信圏内に移動し、操作部６ａを用いてデータ送信モードに切り替えると、演算処理部１の制御機能１５が、操作部６ａの切替操作に基づいてデータ送信モードで動作し、記憶部８に記憶された活動量の測定データや、入浴時における心拍数、温度、時刻の各データを読み出し、送信部としての通信部１０から外部へ送信する。この時、管理装置Ｂでは、通信部３１が活動量計Ａから送信された測定データを受信し、演算処理部３０が、受信した測定データを記憶部３２に記憶させるとともに、活動量の時間的な変化を示す表示を表示部３３に表示させる処理などを行う。このように管理装置Ｂの記憶部３２には活動量計Ａから送信された測定データが蓄積されるので、演算処理部３０では、記憶部３２に蓄積された測定データをもとに、入浴時における被測定者の心拍数や温度などの統計処理などを行うことで、心拍数や温度の変化などを把握することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の活動量計Ａでは、水密構造の器体２０の表面に検出電極２ａ，２ｂを露設してあるので、被測定者が活動量計Ａを装着した状態で浴槽４０につかると、浴槽４０内の水４１を介して検出電極２ａ，２ｂと人体との間に電路が形成され、心臓の拡張および収縮によって発生する活動電流が検出電極を介して取り込まれるから、演算処理部１の心拍数判定機能１１（心拍測定部）が、心電信号検出回路３により検出電極２ａ，２ｂを介して取り込まれた活動電流をもとに、被測定者の心拍数を測定することができ、測定結果を記憶部８に記憶させるとともに、送信部としての通信部１０から外部の管理装置Ｂへ送信させることができる。
【００３９】
さらに、検出電極２ａ，２ｂは人体に装着される器体２０に露設されているので、浴槽４０に検出電極２ａ，２ｂを設けた従来の心拍測定装置に比べて、検出電極２ａ，２ｂと人体との間の距離を短くして測定精度を向上させることができ、また公衆浴場のような広い浴槽に複数の人が入浴している場合でも器体２０を装着している人の心拍数のみを測定することができる。
【００４０】
また演算処理部１の運動指標演算機能１４が、加速度センサ５の検出結果をもとに体を動かした時の活動量を求めるとともに、消費カロリー判定機能１３が入浴時の心拍数をもとに入浴による活動量を求めているので、体を動かした時の活動量と入浴による活動量の両方を測定することができる。ここに、演算処理部１の心拍数測定機能１１および消費カロリー判定機能１３と、運動指標演算機能１４とで活動量測定部が構成されるのである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態の活動量計を用いた測定システムの概略構成図である。
【図２】同上の活動量計を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。
【図３】同上の活動量計の使用状態を説明する説明図である。
【図４】心拍数と運動強度との関係を説明する説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は運動強度の演算方法を説明するための説明図である。
【図６】従来の心拍測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ  活動量計
１  演算処理部
２ａ，２ｂ  検出電極
３  心電信号検出回路
５  加速度センサ（体動検出部）
８  記憶部
１０  通信部（送信部）
１１  心拍数判定機能（心拍測定部）
１３  消費カロリー判定機能（活動量測定部）
１４  運動指標演算機能（活動量測定部）
２０  器体
【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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