JPWO1994015525A1 - Pulse wave processing device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Abstract] This publication contains application data prior to electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 脈波処理装置 技術分野 本発明は、電子腕時計などの小型電子機器に用いられる脈波処理装置（こ関する ものである。[Detailed Description of the Invention] Pulse Wave Processing Device Technical Field The present invention relates to a pulse wave processing device for use in small electronic devices such as electronic wristwatches.
背景技術 脈波の検出には、心臓の拍動より動脈中に起こる圧の変動を検出する方法、拍動 による心音を検出する方法、血液の量の変化を検出する方法等力τ用Ｉｓられて ｐｓる。特に電子腕時計等の小型電子機器においては光学的手段を用し）て血量 変イヒを検出する方法が有効である。例えばＬＥＤなとの発光素子とフォトトラ ンジスタなどの受光素子とを設けて、発光素子の光を指（こ照射し、その反射光 又ζよ透過光を受光素子に入射することにより、血液の車量変化を受光量の変化 として検出し、車量変化を脈波信号として得る。脈波信号を、フィルり回路、増 幅器、波形整升ヨ回路等を介して脈波を検出し、処理することで脈拍数や脈波の 変イヒカ）ら身体の情報を表示する。BACKGROUND ART Pulse wave detection is performed using a variety of methods, including detecting pressure fluctuations in arteries caused by cardiac pulsation, detecting heart sounds due to pulsation, and detecting changes in blood volume. Optical detection of blood volume changes is particularly effective for small electronic devices such as electronic wristwatches. For example, a light-emitting element such as an LED and a light-receiving element such as a phototransistor are installed. By irradiating the finger with light from the light-emitting element and directing the reflected or transmitted light to the light-receiving element, changes in blood volume are detected as changes in the amount of light received, and the changes in volume are obtained as a pulse wave signal. The pulse wave is detected and processed through a filter circuit, amplifier, waveform shaping circuit, etc. to display physical information such as pulse rate and pulse wave changes.
脈波センサに人体の一部を正しく設定しても脈波センサと人体の間の押圧力によ って脈波の振幅が小さくなり、検出状態が悪くなる。このようシこ、検出状態力 雪悪いと正確な測定が不可能となり、検出した脈波がどの程度信頼できるの力１ 判断することはできなかった。従来、脈波の検出レベルを表示体に表示する方法 （特開昭６２−６０５３４号参照）等が考えられている。Even if a part of the human body is properly positioned on the pulse wave sensor, the pressure between the sensor and the human body reduces the amplitude of the pulse wave, resulting in poor detection. This poor detection makes accurate measurement impossible, making it impossible to determine the reliability of the detected pulse wave. Previously, methods such as displaying the pulse wave detection level on a display (see JP 62-60534) have been considered.
上述のような脈波処理装置においては、脈波センサの出力レベルをデジタルのレ ベルメータにより表示を行い、脈波の検出状態を表示してし）だ。これ【こより 指を最適な位置と押圧力を調整できたが、脈波のレベルを表示してシ翫るため＋ ０１臓の前動に応じてレベルメータの表示が変化するので、脈拍数力τ毎分６０ であると１秒に１回の不連続的な判断しかできず、常に脈波の最適検出状態の確 認をできないという欠点があった。In the pulse wave processing device described above, the output level of the pulse wave sensor is displayed on a digital level meter, indicating the pulse wave detection status. While this allows the user to adjust the optimal finger position and pressure, the level meter display changes depending on the movement of the organ. Therefore, if the pulse rate is 60 Hz per minute, only discontinuous judgments can be made once per second, making it impossible to constantly confirm the optimal pulse wave detection status.
さらに、身体の情報（脈拍数、最適押圧力、脈波レベル等の過去からの推移）が 得られると健康管理に極めて好適であるが、従来装置では身体の情報を得ること は不可能であった。Furthermore, obtaining physical information (such as pulse rate, optimal pressure, and pulse wave level over time) would be extremely useful for health management, but conventional devices were unable to obtain such information.
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、常に脈波の最適検出状態を 確認できる脈波処理装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a pulse wave processing device that can always confirm the optimum detection state of the pulse wave.
発明の開示 １、本発明の脈波処理装置は、生体の一部に着設して脈波を検出する脈波検出手 段、前記脈波検出手段と生体の間の押圧力を検出する押圧力検出手段、前記脈波 検出手段の出力により脈波信号を処理する脈波処理手段、前記脈波処理手段の結 果を表示する表示手段、前記押圧力検出手段の検出信号を告知する押圧力告知手 段とを具備することを特徴とする。これにより、脈波の検出状態が連続的に測定 することができ、測定者が容易に脈波検出に最適な押圧力がわかり、効率よく安 定して脈波を測定できる。DISCLOSURE OF THE INVENTION 1. The pulse wave processing device of the present invention comprises a pulse wave detection means attached to a part of a living body to detect pulse waves; a pressure detection means for detecting the pressure between the pulse wave detection means and the living body; a pulse wave processing means for processing a pulse wave signal based on the output of the pulse wave detection means; a display means for displaying the results of the pulse wave processing means; and a pressure notification means for notifying the detection signal of the pressure detection means. This allows the pulse wave detection status to be continuously measured, allowing the user to easily determine the optimal pressure for pulse wave detection and enabling efficient and stable pulse wave measurement.
２、前記置の脈波処理装置に関して、前君己脈波検出手段の検出センサで脈波及 び押圧力を検出することで、前記脈波検出手段と前ｌ己押圧力検出手段の検出セ ンサが間−センサであることを特徴とする。これにより、センサの数が減り、ハ ードウェアの構成が少なくてすむ。2. The pulse wave processing device of the above device is characterized in that the detection sensors of the front pulse wave detection means detect the pulse wave and the pressure, and the detection sensors of the front pressure detection means are in-line sensors. This reduces the number of sensors and the hardware configuration.
３、前！ｃ！２の脈波処理装置に関して、脈波と押圧力を検出する前記脈波検出 手段の出力を、脈波信号と押圧力信号に分割する脈波・押圧力分割手段を具備す ることを特徴とする。3. Regarding the pulse wave processing device of paragraph 2 above, it is characterized in that it includes a pulse wave/pressure dividing means for dividing the output of the pulse wave detection means, which detects the pulse wave and pressure, into a pulse wave signal and a pressure signal.
４、前」己１〜３のいずれかの脈波処理装置に関して、前記押圧力検出手段の出 力に基づいて脈波検出可否状態を判定する脈波検出可否判定手段を具備すること を特徴とする。これにより、脈波信号振幅が最適あるいは不足、過剰な状態であ るかを判定する。4. The pulse wave processing device according to any one of the preceding items 1 to 3 is characterized by comprising a pulse wave detection determination means for determining whether or not a pulse wave can be detected based on the output of the pressure detection means. This determines whether the pulse wave signal amplitude is optimal, insufficient, or excessive.
５、前ｌｌ１１！４の脈波処理装置に関して、前記脈波検出可否判定手段により 、脈波検出可否状態を測定者に告知する脈波検出状態告知手段を具備することを 特徴とする。これにより、最適な脈波信号振幅で連続的な測定が可能になる。5. The pulse wave processing device of the preceding paragraph 111!4 is characterized by including a pulse wave detection status notification means that notifies the subject whether or not a pulse wave can be detected by the pulse wave detection determination means. This enables continuous measurement with an optimal pulse wave signal amplitude.
６、前記置〜５のいずれかの脈波処理装置に関して、前記脈波処理手段の出力す る脈波データと前記押圧力検出手段が検出した押圧力を同時に一時記憶する脈波 ・押圧力記憶手段を具備することを特徴とする。これにより、最適な押圧力とこ の時の脈波波形を記憶することで、過去の最適押圧力と脈波波形を参照すること が可能になる。6. Any of the pulse wave processing devices described above in any one of claims 1 to 5 is characterized in that it comprises a pulse wave/pressure storage means for simultaneously temporarily storing the pulse wave data output by the pulse wave processing means and the pressure detected by the pressure detection means. This allows the optimal pressure and the pulse wave waveform at that time to be stored, thereby making it possible to refer to past optimal pressures and pulse waveforms.
７、前ｌ己６の脈波処理装置に関して、前記脈波・押圧力配憶手段により脈波デ ータと押圧力を一時記憶した過去データと現在のデータを比較する脈波・押圧力 比較手段を具備することを特徴とする。これにより、ど（ように最適押圧力と脈 波波形が変化してきたかが確認することが可能になる。7. The pulse wave processing device of the preceding paragraph 6 is characterized by including a pulse wave/pressure comparison means for comparing the current data with past data of pulse wave data and pressure temporarily stored by the pulse wave/pressure distribution storage means. This makes it possible to confirm how the optimal pressure and pulse wave waveform have changed.
８、前記１〜７のいずれかの脈波処理装置に関して、前記押圧力告知手段は、押 圧力の値をアナログ表示で告知することを特徴とする。8. In the pulse wave processing device according to any one of 1 to 7, the pressure notification means notifies the value of the pressure by analog display.
９、前記置〜７のいずれかの脈波処理装置に関して、前記押圧力告知手段は、押 圧力の値をデジタル表示で告知することを特徴とする。9. In the pulse wave processing device of any one of the above-mentioned devices to 7, the pressing force notifying means notifies the value of the pressing force by a digital display.
１０、前記１〜７のいずれかの脈波処理装置に関して、前記押圧力告知手段は、 押圧力の値を色の変化で告知することを特徴とする。10. With respect to any of the pulse wave processing devices 1 to 7, the pressure notification means is characterized in that it notifies the pressure value by changing color.
１１、前記１〜７のいずれかの脈波処理装置に関して、前お己押圧力告知手段は 、押圧力の値を音の変化で告知することを特徴とする。11. In the pulse wave processing device of any one of 1 to 7, the pressure notification means notifies the user of the pressure value by changing the sound.
１２、前記１〜７のいずれかの脈波処理装置に関して、前記押圧力告知手段は、 押圧力の値を音声で告知することを特徴とする。12. With respect to any of the pulse wave processing devices 1 to 7, the pressure notification means is characterized in that it notifies the pressure value by voice.
１３、前記１〜７のいずれかの脈波処理装置に関して、前記脈波検出手段は、人 体の生体組織に光を照射したときに得られる透過光または反射光の光量を検出す ることを特徴とする。13. In the pulse wave processing apparatus of any one of 1 to 7 above, the pulse wave detection means detects the amount of transmitted light or reflected light obtained when light is irradiated onto human biological tissue.
図面の簡単な説明 図１から図１２はいずれも本発明の実施例に関わる図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figures 1 through 12 are diagrams relating to embodiments of the present invention.
図１は本発明の一実施例による脈波処理装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a pulse wave processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
図２は同実施例による脈波処理装置の構成を示すブロック図である。図３は同実 施例を電子腕時計に用いた測定態様を示す図である。図４のｆａ）は同実施例を デジタル表示の電子腕時計に用いた概観構成図である。（ｂｌは同実施例をアナ ログ表示の電子腕時計に用いた概観構成図である。図５は同実施例を電子腕時計 に用いた回路図である。図６は同実施例を電子腕時計に用いたＣＰＵ９の動作を 示すフローチャートである。図７は同実施例を電子腕時計に用いた構成を示すブ ロック図である。図８は同実施例を電子腕時計に用いた回路図である。図９の（ ａ）は図９（ｂ）に対応するデジタル表示例の図である。（ｂ）は同実施例を電 子腕時計に用いた押圧力と電圧の関係図である。（Ｃ）は図９（ｂ）に対応する アナログ表示例の図である。図１０は同実施例を電子腕時計に用いた外観構成図 で、脈波波形を表示しな′ものである。図１１は同実施例を電子腕時計に用いた 外観構成図で、押圧力Φ変化を表示したものである。図１２は同実施例を電子腕 時計に用いた外観構成図で、脈拍数の変化を表示したものである。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a pulse wave processing device according to this embodiment. FIG. 3 shows a measurement example using this embodiment in an electronic wristwatch. FIG. 4(a) is a schematic diagram showing the configuration of this embodiment in a digital electronic wristwatch. FIG. 1 is a schematic diagram of an electronic wristwatch using this embodiment with an analog display. FIG. 5 is a circuit diagram of an electronic wristwatch using this embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the CPU 9 when this embodiment is used in an electronic wristwatch. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration when this embodiment is used in an electronic wristwatch. FIG. 8 is a circuit diagram of an electronic wristwatch using this embodiment. FIG. 9(a) is a diagram of an example of a digital display corresponding to FIG. 9(b). FIG. 9(b) is a diagram showing the relationship between pressure and voltage when this embodiment is used in an electronic wristwatch. FIG. 9(c) is a diagram of an example of an analog display corresponding to FIG. 9(b). FIG. 10 is a diagram of an electronic wristwatch using this embodiment, displaying a pulse waveform. FIG. 11 is a diagram of an electronic wristwatch using this embodiment, displaying changes in pressure Φ. FIG. 12 is a diagram of an electronic wristwatch using this embodiment, displaying changes in pulse rate.
発明を実施するための最良の方法 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The following detailed description of an embodiment of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings.
Ａ：実施例の構成 図１は本発明の脈波処理装置を小型電子機器に応用した場合の実施を示すブロッ ク図である。図中１は圧力検出センサ、フォトセンサ、超音波センサ等の脈波セ ンサ、２は脈波センサ１の出力を増幅し脈波以外の信号を除去するフィルタから なる脈波信号増幅回路である。３は歪みゲージ、ダイアフラム等の圧力センサ、 ４は圧力センサ３の出力を増幅する押圧力信号増幅回路である。５は脈波信号増 幅回路２により処理された脈波信号、押圧力信号増幅回路４により処理された押 圧力信号を選択する信号選択回路である。６は信号選択回路５で選択された信号 をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。７はＣＰＵでありＡ／Ｄ変換器 ６からのデジタル信号を基に、１分間の脈拍数を演算する脈拍演算処理、設定さ れた上限と下限の脈拍数と現在の脈拍数を比較する脈拍数比較処理、脈波の形か ら身体の健康状態を判断する脈波解析処理、押圧力が適切な状態であるか判定す る押圧力判定処理を行う。また、脈拍に同期した信号や脈拍数が設定された値の 範囲外になった時の警報信号や身体の状態が良くない時の信号を発生する信号発 生処理等の処理も行う。脈拍数や押圧力の状態等を表示するときは、例えばデジ タル表示の場合に、変換処理において表示すべき内容がバイナリ−信号に変換さ れ表示装置８に送られる。８は表示装置であり、デジタル表示の場合は液晶等を 用いた表示部及び表示部の駆動回路及びＣＰＵ７からのバイナリ−信号を表示信 号に変換する変換回路を含んでいる。９はＣＰＵ７からの信号に応じて音の断続 間隔を変える、あるいは発振周波数を変えるなどのために設けた低周波発振装置 である。１０はＣＰＵ７で解析された脈波と押圧力のデータを同時に一時記憶す るＲ Ａ Ｍ （Ｒａｎｄｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ） １０で、一時 配憶したデータを過去データとしてＣＰＵ７がＲＡＭ１０を読み取り、現在測定 している現在データと比較する。A: Configuration of the Embodiment Figure 1 is a block diagram showing an embodiment in which the pulse wave processing device of the present invention is applied to a small electronic device. In the figure, reference numeral 1 denotes a pulse wave sensor, such as a pressure detection sensor, photosensor, or ultrasonic sensor; 2 denotes a pulse wave signal amplifier circuit consisting of a filter that amplifies the output of pulse wave sensor 1 and removes signals other than the pulse wave; 3 denotes a pressure sensor, such as a strain gauge or diaphragm; 4 denotes a pressure signal amplifier circuit that amplifies the output of pressure sensor 3; 5 denotes a signal selection circuit that selects the pulse wave signal processed by pulse wave signal amplifier circuit 2 or the pressure signal processed by pressure signal amplifier circuit 4; 6 denotes an A/D converter that converts the signal selected by signal selection circuit 5 into a digital signal; 7 denotes a CPU (CPU). Based on the digital signal from A/D converter 6, the device performs the following processes: pulse rate calculation, which calculates the pulse rate per minute; pulse rate comparison, which compares the current pulse rate with preset upper and lower pulse rate limits; pulse wave analysis, which determines the physical condition of the body from the pulse wave shape; and pressure determination, which determines whether the pressure is appropriate. The CPU also performs signal generation processing, generating signals synchronized with the pulse rate, warning signals when the pulse rate falls outside a preset range, and signals indicating poor physical condition. When displaying pulse rate or pressure, for example, in the case of a digital display, the content to be displayed is converted into a binary signal in a conversion process and sent to display device 8. 8 is the display device, and in the case of a digital display, it includes a display unit using liquid crystal or other devices, a display driver circuit, and a conversion circuit that converts the binary signal from CPU 7 into a display signal. 9 is a low-frequency oscillator that is provided to change the sound interval or oscillation frequency in response to a signal from CPU 7. 10 is RAM (Random Access Memory) 10, which simultaneously temporarily stores pulse wave and pressure data analyzed by CPU 7. CPU 7 reads the temporarily stored data from RAM 10 as past data and compares it with the current data being measured.
図２は押圧力を検出する圧力センサ３を、脈波の検出を行う脈波センサ１に置き 換えて、脈波と押圧力の検出を脈波センサ１で行うようにしたブロック図であり 、１１は脈波センサ１の信号を脈波信号と押圧力信号に切り分ける脈波・押圧力 分割回路である。残りの構成動作は図１の説明と同様である。Figure 2 is a block diagram in which the pressure sensor 3 that detects pressure is replaced with a pulse wave sensor 1 that detects pulse waves, so that pulse waves and pressure are detected by the pulse wave sensor 1. Reference numeral 11 denotes a pulse wave/pressure dividing circuit that divides the signal from the pulse wave sensor 1 into a pulse wave signal and a pressure signal. The remaining configuration and operation are the same as those described in Figure 1.
Ｂ：本実施例において採用した電子腕時計について次に本発明を電子腕時計内に 設け、光学的手段（生体組織に光を照射したときに得られる光量を検出する。） を用いて脈波検出と押圧力検出に同一センサを用いた実施例の説明をする。B: Electronic Wristwatch Employed in This Example Next, we will explain an example in which the present invention is incorporated into an electronic wristwatch and the same sensor is used to detect pulse waves and pressure using optical means (detecting the amount of light obtained when light is irradiated onto biological tissue).
図３は電子腕時計を左手首にはめて右手の指先を脈波センサがある所定の位置に 指を載せて脈波を測定する様子を示す図である。Figure 3 shows how the electronic wristwatch is worn on the left wrist and the fingertips of the right hand are placed at the designated positions where the pulse wave sensor is located to measure the pulse wave.
図４（ａ）はデジタル表示の電子腕時計の外観を示す図である。同図において、 １２の時計ケースには１３の時刻、脈波情報を表示する表示部、１４の指を載せ るための脈波検出センサ、１５の時刻或いは脈拍数を表示するデジタル表示体お よび１６の押圧力、脈波波形、脈拍数等を表示する信号レベル表示体から構成さ れている。脈波検出センサ１４はＬＥＤから成る１７の発光素子及びフォトトラ ンジスタからなる１８の受光素子から構成されている。Figure 4(a) shows the appearance of a digital electronic wristwatch. In this figure, the watch case 12 contains a display 13 that displays the time and pulse wave information, a pulse wave detection sensor 14 for placement of a finger, a digital display 15 that displays the time or pulse rate, and a signal level display 16 that displays pressure, pulse waveform, pulse rate, etc. The pulse wave detection sensor 14 is composed of a light-emitting element 17 made of an LED and a light-receiving element 18 made of a phototransistor.
なお、アナログ時計の場合も同様に図４（ｂ）に示したが、１４の脈波検出セン サが設けられ１６の信号レベル表示体で押圧力、脈波振幅、脈拍数等を示し、１ ９の脈拍数表示体において脈拍数が表示される。In the case of an analog watch, as shown in FIG. 4(b), a pulse wave detection sensor 14 is provided, and a signal level display 16 indicates the pressing force, pulse wave amplitude, pulse rate, etc., and a pulse rate display 19 indicates the pulse rate.
図４（ａ）（ｂｌでの表示処理はＣＰＵ７によって行われる。The display process in FIG. 4(a)(b) is performed by the CPU 7.
図５は上述した電子時計内に設けられた本発明の実施例である脈波処理装置を含 む電子腕時計の回路図であり、図２を具体化したものである。発光素子１７であ るＬＥＤの光が指２０内の抹消血管を流れる血液中のヘモグロビンに反射して受 光素子１８の受光量に従った電流が流れる。その成分は直流が数■に対して、交 流は約数十ｍＶ〜数百ｍＶと微小である。脈波・押圧力信号分割回路１１では、 コンデンサーＣ１で直流成分をカットして脈波信号である交流成分のみＯＰアン プ２１で増幅し、脈波信号増幅回路２のＯＰアンプ２２とコンデンサーＣ３，Ｃ ４、抵抗Ｒ６，Ｒ７で構成されるローパスフィルタに入力されて、脈波信号に含 まれる高周波のリップル分を取り除く。押圧力である直流成分は、抵抗Ｒ５とコ ンデンサーＣ２によるローパスフィルタで交流成分を除去することで抽出し、Ｏ Ｐアンプ２３と抵抗Ｒ８，Ｒ９から成る押圧力信号増幅回路４で増幅される。１ ＣＰＵ７では、脈波信号と押圧力信号の処理を切り替えて処理をするため、信号 選択回路５のトランスファーゲートＴｌ、Ｔ２のＯＮ、ＯＦＦにより脈波信号或 いは押圧力信号が選択されてＯＰアンプ２４を介してＡ／Ｄ変換器６により、デ ジタル化されてＣＰＵ７に送られる。ＣＰＵ７には、発振回路と、その発振出力 を分周する分周回路と時刻、カレンダー等の計時機能及び発信出力に基づき各種 タイミング信号を出力するタイミング信号発生器等が設けられている。FIG. 5 is a circuit diagram of an electronic wristwatch incorporating a pulse wave processing device according to an embodiment of the present invention, as described above, installed within the electronic timepiece. This diagram embodies the circuit shown in FIG. 2. Light from the LED (light-emitting element) 17 is reflected by hemoglobin in the blood flowing through peripheral blood vessels in the finger 20, generating a current corresponding to the amount of light received by the light-receiving element 18. This current component is a few volts of DC, while the AC component is very small, ranging from several tens to several hundred mV. In the pulse wave/pressure signal splitting circuit 11, capacitor C1 cuts the DC component, and only the AC component, which is the pulse wave signal, is amplified by operational amplifier 21. This signal is then input to a low-pass filter in pulse wave signal amplifier circuit 2, consisting of operational amplifier 22, capacitors C3 and C4, and resistors R6 and R7, which removes high-frequency ripple from the pulse wave signal. The DC component of the pressure is extracted by removing the AC component using a low-pass filter consisting of resistor R5 and capacitor C2, and then amplified by pressure signal amplifier circuit 4, consisting of operational amplifier 23 and resistors R8 and R9. 1 To switch between processing the pulse wave signal and the pressure signal, CPU 7 selects either the pulse wave signal or the pressure signal by turning transfer gates T1 and T2 ON or OFF in signal selection circuit 5. The signal is then digitized by A/D converter 6 via operational amplifier 24 and sent to CPU 7. CPU 7 is equipped with an oscillator circuit, a frequency divider circuit that divides the oscillator output, a timing signal generator that provides timekeeping functions such as a time and calendar, and outputs various timing signals based on the oscillator output.
ＣＰＵ７の計時機能以外の機能の処理は図６のフローチャートに従う。まず、脈 波の測定が開始されると、まず押圧力を取り込むためトランスファーゲートＴ１ がＯＮにＴ２がＯＦＦとなり（Ｓｌ）、押圧力信号がＡ／Ｄ変換器６を介して取 り込まれる（Ｓ２）。信号レベル表示体１６の７セグメントの範囲で表示する為 に押圧力の演算処理を行い（８３）、表示装置８の信号レベル表示体１６に押圧 力のレベルを表示させる（Ｓ４）。（Ｓ３）で計算された最低押圧力と最高押圧 力の範囲に現在の押圧力があるか判定を行い（３５）、範囲外の時は低周波発信 装置９に信号が送られて（３６１，測定者に告知されて再度押圧力信号を取り込 む（Ｓ２）。次にトランスファーゲートＴ１がＯＦＦにＴ２がＯＮになり（Ｓ７ ）、脈波信号がＡ／Ｄ変換器６を介して取り込まれる（Ｓ８）。脈波信号から１ 分間の脈拍数の換算［例：６０秒／脈波の周期］を行う（Ｓ９）。その結果をデ ジタル表示体１５あるいは脈拍数表示体１９に表示される（ｓｉｏ）。現在の脈 拍数が、ＲＡＭに予め設定記憶された最低脈拍数と最高脈拍数と比較されて（Ｓ １１）、範囲外の時は低周波発信装置９に信号が送られて（Ｓ １２） 、音に より測定者に告知する。次にＲＡＭ１０に記憶された過去の脈波と押圧力を現在 のものと比較演算処理を行う（Ｓ１３）。比較演算処理において、演算対象の過 去の脈波と押圧力は記憶されている最新のものとしたり、過去数回分のものを平 均したデータとするなど、測定者が設定できる。比較演算処理の結果、信号レベ ル表示体１６には次の内容などが表示される（５１４１゜（イ）〜（Ａ＋の表示 １よ、電子腕時計の操作部材の操作により表示モード（イ）〜（ハ）が択一でき 、その操作に応じてＣＰＵ７が表示切り換え制御をする。The processing of functions other than the timing function of CPU 7 follows the flowchart of Figure 6. First, when pulse wave measurement begins, transfer gate T1 is turned ON and T2 is turned OFF (S1) to capture the pressure, and the pressure signal is captured via A/D converter 6 (S2). The pressure is calculated and processed (83) to display the pressure in the seven-segment range of signal level indicator 16, and the pressure level is displayed on signal level indicator 16 of display device 8 (S4). A determination is made as to whether the current pressure is within the range of the minimum and maximum pressures calculated in (S3) (35). If it is outside that range, a signal is sent to the low-frequency transmitter 9 (361), the examiner is notified, and the pressure signal is again acquired (S2). Next, transfer gate T1 is turned OFF and T2 is turned ON (S7), and the pulse wave signal is acquired via the A/D converter 6 (S8). The pulse wave signal is converted to the pulse rate per minute [e.g., 60 seconds/pulse wave period] (S9). The result is displayed on the digital display 15 or the pulse rate display 19 (S10). The current pulse rate is compared with the minimum and maximum pulse rates pre-stored in RAM (S11). If the pulse wave and pressure are outside this range, a signal is sent to the low-frequency transmitter 9 (S12), and an audible alert is emitted to the user. Next, a comparison process is performed (S13) on the past pulse wave and pressure stored in RAM 10 with the current pulse wave and pressure. The user can set the past pulse wave and pressure to be calculated using the most recent stored data or the average of the past several data. As a result of the comparison process, the signal level display 16 displays the following information (displays 5141° (A) to (A+)). The display modes (A) to (C) can be selected by operating the controls on the electronic watch, and the CPU 7 controls the display switching accordingly.
（イ）過去に比べて最適押圧力が高くなる傾向の時は「大」の方向を示し、低く なる傾向の時は「小コの方向を示す。(a) If the optimum pressure is tending to increase compared to the past, the direction of "large" is indicated, and if it is tending to decrease, the direction of "small" is indicated.
（ロ）過去に比べて脈波振幅が高くなる傾向の時は「大」の方向を示し、低くな る傾向の時は「小」の方向を示す。(b) If the pulse wave amplitude is tending to increase compared to the past, it will indicate "large," and if it is tending to decrease, it will indicate "small."
（ハ）脈波から脈拍数を算出し、過去に比べて脈拍数が高くなる傾向の時ζよ「 大コの方向を示し、低くなる傾向の時は「小」の方向を示す。(c) The pulse rate is calculated from the pulse wave, and if the pulse rate tends to be higher than in the past, it indicates the "large" direction, and if it tends to be lower, it indicates the "small" direction.
現在の脈波と押圧力がＲＡＭ１０に記憶されて（３１５）、一連の作業が経了し て再び同様の過程が繰り返される。The current pulse wave and pressure are stored in RAM 10 (315), and the series of operations is completed, and the same process is repeated again.
図７は上述した電子時計内に設けられた本発明の実施例である脈波処理装置にお いてＡ／Ｄ変換器６を使用しないブロック図で、その回路図は図８であり、Ａ／ Ｄ変換器の代わりに２値化回路１１を用いている。信号選択回路５のＯＰアンプ ２４において脈波信号を本脈波処理装置に供給される電源電圧のレベルまで増幅 する。そして、増幅された脈波信号は、スレッシュホールド電圧を有する２値化 回路１１において、スレッシュホールド電圧より高いか低いかに応じて、グラン ドレベルと電源電圧レベルの２値の矩形波に変換されてＣＰＵ７に送られる。FIG. 7 is a block diagram of a pulse wave processing device according to an embodiment of the present invention installed in the electronic watch described above that does not use an A/D converter 6; its circuit diagram is shown in FIG. 8, which uses a binarization circuit 11 instead of an A/D converter. The pulse wave signal is amplified by an operational amplifier 24 in the signal selection circuit 5 to the level of the power supply voltage supplied to the pulse wave processing device. The amplified pulse wave signal is then converted by the binarization circuit 11, which has a threshold voltage, into a binary rectangular wave of either ground level or power supply voltage level, depending on whether the signal is above or below the threshold voltage, and sent to the CPU 7.
スレッシュホールド電圧は、グランドレベルと電源電圧レベルの中間電圧より電 源電圧よりに設定されるので、この矩形波の２値は脈波信号を処理する場合には 脈拍を示し、押圧力信号を処理する場合には測定可否を示す。つまり、脈波信号 の振幅がスレッシュホールド電圧に満たない場合は、ＣＰＵにおいて測定不可と 判断される。図７．８の他の構成は図２．５と同じものを指す。The threshold voltage is set closer to the power supply voltage than the midpoint between ground and power supply voltage. Therefore, the two values of this square wave indicate the pulse rate when processing a pulse wave signal, and indicate whether measurement is possible when processing a pressure signal. In other words, if the amplitude of the pulse wave signal is below the threshold voltage, the CPU determines that measurement is not possible. The other components in Figure 7.8 are the same as those in Figure 2.5.
図９（ｂ）は押圧力に対する押圧力信号増幅回路４の出力を横軸に、脈波信号増 幅回路２の出力を縦軸にしたグラフある。押圧力に応じて信号レベル表示体１６ のＡ−Ｇの７個が表示される区間が決められていて、図９（ｂ）のＡ−Ｇの区間 が図９（ａ）のデジタル表示の１号レベル表示体１６のＡ−Ｇに対応している。Figure 9(b) is a graph with the output of the pressure signal amplifier circuit 4 relative to pressure on the horizontal axis and the output of the pulse wave signal amplifier circuit 2 on the vertical axis. Seven sections, A-G, are displayed on the signal level indicator 16 depending on the pressure, and the section A-G in Figure 9(b) corresponds to the section A-G on the digital display No. 1 level indicator 16 in Figure 9(a).
アナログ表示の場合は図９（Ｃ）であるが、デジタル表示と同様にＡ−Ｇの区間 に応じて押圧力指針２５の示す方向が変化する。この表示域の判断処理は、ＣＰ Ｕ７が行なう。In the case of an analog display, as shown in Figure 9(C), the direction indicated by the pressure indicator 25 changes depending on the section A-G, just like in the case of a digital display. This display area determination process is performed by the CPU 7.
Ｃ・変形例 ■実施例には脈波の原波形から脈拍数を算出する目的の演算処理方法を記述した が、本発明においては他の目的の演算処理であっても良い。C. Modifications ■ The embodiment describes a computational processing method for calculating the pulse rate from the original pulse waveform. However, the present invention may also be applicable to computational processing for other purposes.
■実施例においては、時計ケース１２に脈波検出センサ１４を組み込んだが、別 々に分離して、検出部位を血管に光を照射することができる部分であれば、その 他いろいろな部位でもよい。例えば、指の根本やとう骨動脈・耳などがある。In the embodiment, the pulse wave sensor 14 is incorporated into the watch case 12, but it may be separated and the detection site may be any other site that can irradiate blood vessels with light. For example, the base of a finger, the radial artery, or the ear may be used.
■脈波検出センサ１４どして光電式のものを示したが、圧電方式、超音波方式、 インピーダンス方式等のものであってもよい。■Although a photoelectric type is shown as the pulse wave detection sensor 14, it may also be a piezoelectric type, ultrasonic type, impedance type, etc.
■ＲＡ、Ｍ１０は書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリで構成しても よい。RA and M10 may be configured as rewritable EEPROM or flash memory.
■実施例においては、信号レベル表示体１６はデジタル表示及びアナログ表示で 測定者に告知するものを示したが、ＬＥＤ等の光源の色の変化で告知してもよい 。■In the examples, the signal level indicator 16 notifies the user using digital and analog displays, but it may also notify the user using a color change of a light source such as an LED.
また、表示だけでなく音の周波数を変化させたり、音声で告知してもよい。In addition to the display, the frequency of the sound may be changed or the notification may be made by voice.
■検出した、脈波、押圧力や解析した脈拍数などを時間と共に過去からの変化状 態を表示する一方法として、図１０にデジタル表示を利用したものがある。図１ ０はマトリクス型ＬＣＤを用いた脈波・押圧力変化表示体２６に脈波波形そのも のを表示した場合、図１１は計測する毎に押圧力を記憶して、過去１６回分と現 在の押圧力をマトリクス型ＬＣＤを用いた脈波・押圧力変化表示体２６に表示し た場合（ｙ軸方向に押圧力、Ｘ軸方向が時間でありＸ軸の左側はど古く、最も右 が現在の押圧力である。）、図１２は計測する毎に解析した脈拍数を記憶して、 過去１６回分と現在の脈拍数をマトリクス型ＬＣＤを用いた脈波・押圧力変化表 示体２６に表示した場合である（ｙ軸方向に脈拍数、Ｘ軸方向が時間でありＸ軸 の左側はど古く、最も右が現在の脈拍数である。）。これらから、測定者は脈波 波形の変化、押圧力の変化、脈拍数の変化を確認することができ、それらの傾向 を把握できる。これらマトリクス型ＬＣＤへの脈波、押圧力、脈拍数の時系列表 子制御はＣＰＵ７によってなされる。One method for displaying changes over time in detected pulse waves, pressure, and analyzed pulse rates is to use a digital display, as shown in Figure 10. Figure 10 shows the pulse waveform itself displayed on the pulse wave/pressure change display 26 using a matrix LCD. Figure 11 shows the case where pressure is stored each time a measurement is taken and the past 16 measurements and the current pressure are displayed on the pulse wave/pressure change display 26 using a matrix LCD (pressure is along the y-axis, time is along the x-axis, with the oldest pressure on the left side of the x-axis and the current pressure on the right). Figure 12 shows the case where the analyzed pulse rate is stored each time a measurement is taken and the past 16 measurements and the current pulse rate are displayed on the pulse wave/pressure change display 26 using a matrix LCD (pulse rate is along the y-axis, time is along the x-axis, with the oldest pressure on the left side of the x-axis and the current pulse rate on the right). From these, the user can confirm changes in the pulse wave waveform, pressure, and pulse rate, and understand their trends. The time series display of the pulse wave, pressure, and pulse rate on the matrix LCD is controlled by the CPU 7.
■信号レベル表示体１６は表示体を別々に分離して異なる位置に配置してもよＬ ｌ。The signal level indicators 16 may be separated and placed in different positions.
■本発明は押圧力を検出して、より脈波を正確に得ることを特徴としてＬＳる。(3) The present invention is characterized in that it detects the pressure and obtains a pulse wave more accurately.
よって、脈波伝搬時間から血圧を算出する血圧計、血中酸素濃度計、加速度脈波 Ｉｔなどの構成にも用いることができる。Therefore, it can also be used in the configuration of blood pressure monitors that calculate blood pressure from pulse wave propagation time, blood oxygen concentration monitors, and accelerated pulse wave monitors.
産業上の利用可能性 以上説明したようにこの本発明の脈波処理装置において１よ、電子腕時計などの 小型電子機器に用いられる。また、脈波伝搬時間から血圧を算出する血圧計、血 中酸素濃度計、加速度脈波計などの構成にも用いることができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the pulse wave processing device of the present invention can be used in small electronic devices such as electronic wristwatches. It can also be used in the construction of sphygmomanometers, blood oxygen concentration meters, and acceleration plethysmographs that calculate blood pressure from pulse wave transit time.
本発明により、身体の体調判断ができ、健康管理が可能となるので、医療分野等 の機器にも応用が可能である。The present invention allows for the assessment of physical condition and enables health management, and can therefore be applied to medical equipment, etc.
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