專利名稱：生物體狀態(tài)測量裝置及放松指導(dǎo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于運動時的健康管理特別是呼吸數(shù)測量的生物體狀態(tài)測量裝置，本發(fā)明還涉及利用應(yīng)用上述測量裝置算出的呼吸數(shù)的變化計算冥想時和運動時的放松程度、通過報告放松程度指導(dǎo)受驗者進入放松狀態(tài)的放松指導(dǎo)裝置。
背景技術(shù)：
以前已經(jīng)認識到，心搏數(shù)與呼吸數(shù)的關(guān)系是心理、生理健康的指標。例如，在疾病狀態(tài)下，心搏數(shù)／呼吸數(shù)變小或變大。
對心搏數(shù)與呼吸數(shù)的關(guān)系，已經(jīng)認識到(1)安靜時，呼吸數(shù)的變化率大；(2)進行適當運動時，呼吸數(shù)的變化率變??；(3)進行激烈運動時，呼吸不規(guī)則，呼吸數(shù)的變化率變大。
可是，自立訓(xùn)練法(亦稱凝神自我弛緩法)通過消除緊張，對增進健康與恢復(fù)健康有益。其中，提出了將精神置于放松狀態(tài)的課題。然而，即使想著放松，越想進入放松狀態(tài)，反而越是緊張。在自立訓(xùn)練法中，開發(fā)了能夠消除緊張、進入放松狀態(tài)的呼吸訓(xùn)練。其中，受驗者通過心里反復(fù)念“放松吸氣”，能夠轉(zhuǎn)移到放松狀態(tài)。
還有，在日本出現(xiàn)的各種冥想法和健康法中，特別重視呼吸方式。例如，在坐禪中，格外關(guān)注“調(diào)身、調(diào)息、調(diào)心”的呼吸調(diào)整，在瑜迦功的八級訓(xùn)練法中也有呼吸訓(xùn)練法一級。還有，在靜坐法中進行氣充丹田的丹田呼吸法。在這些日本呼吸法中，共同之處在于訓(xùn)練復(fù)式呼吸，這樣能使精神放松。
這樣精神處于放松的狀態(tài)時，呼吸的變化率減少。
還有，睡眠中的呼吸在醫(yī)學(xué)上受到重視，無呼吸癥候群與猝死有關(guān)聯(lián)的可能性很高。按照日本醫(yī)學(xué)觀點，健康者的心搏數(shù)是呼吸數(shù)的四倍。心搏數(shù)比此少時稱為慢脈，心搏數(shù)比此多時稱為快脈，受驗者有某處生理疾病的可能性變高。換言之，呼吸數(shù)與心搏數(shù)之比存在正常域與異常域，進而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在運動時也保持著這種關(guān)系。
即，慢脈的受驗者處于副交感神經(jīng)占優(yōu)勢的狀態(tài)，多有喘息、自律神經(jīng)失調(diào)癥、洞不全癥候群等疾病。另一方面，快脈的受驗者患高血壓、肺炎、肝炎、及其它疾病的情況增多，恐怕腦溢血的情況也高。因此，在日常生活中，若能測量呼吸數(shù)與心搏數(shù)的數(shù)據(jù)，則能推測健康狀態(tài)。另外，近年來，在進行運動員的健康管理和科學(xué)訓(xùn)練等時，不僅在日常生活中、而且在活動狀態(tài)及運動時也能夠檢測生物體狀態(tài)(心搏數(shù)、脈搏不齊、呼吸數(shù)等)的需要增多。
這里，如何測量呼吸數(shù)是一重量問題。首先，作為測量病人等處于安靜狀態(tài)中的受驗者的呼吸數(shù)的方法，一般有在胸、腹上纏繞綁帶測量伸縮次數(shù)、向算孔中插入熱電偶計數(shù)電阻值變化的方法。然而，進行日常健康管理的受驗者和進行訓(xùn)練的受驗者安裝這種物品則極為繁瑣，且不方便。
可是，在分析安靜狀態(tài)的受驗者的心電圖的R-R周期起伏頻率成分時，存在相當于呼吸數(shù)的成分。由于脈波與心電圖同步，所以，在脈波周期(或脈波振幅)的起伏頻率成分中，也包括相當于呼吸數(shù)的成分。
所以，通過提取這樣的成分、根據(jù)心電或脈波測量呼吸數(shù)的裝置已為人所知。例如，在特開昭62-22627號中公開了測量一連串的脈搏間隔、測量這些脈搏間隔的變化周期利用該變化周期的倒數(shù)計算呼吸數(shù)的技術(shù)。
還有，在實開平4-51912中公開了根據(jù)心電波形的R-R間隔的變化周期或脈波波形的峰值包絡(luò)線的起伏檢測第一呼吸數(shù)、檢測受驗者的復(fù)部表面的往復(fù)運動后檢測第二呼吸數(shù)、記錄和顯示第一及第二呼吸數(shù)中的較低值的技術(shù)。
還有，在實開平4-136207中公開了根據(jù)脈波波形的振幅的起伏周期推測呼吸數(shù)并同時計算脈波波形的平均值(低頻成分的起伏)、通過使用該平均值斜度小時的數(shù)據(jù)來降低起伏和噪聲的影響的技術(shù)。
還有，在特開平6-142082中公開了將逐次計算的受驗者的脈搏數(shù)與最高血壓值相乘、根據(jù)該乘法值的脈動周期計算呼吸數(shù)的技術(shù)。還有，在實公開6-22325中公開了根據(jù)連接脈波峰值的曲線的變化周期確定生物體的呼吸數(shù)的技術(shù)。
因此，本發(fā)明人對在運動時是否還維持這樣的關(guān)系、換言之根據(jù)運動時的心電及脈波以及是否能推算呼吸數(shù)的假說進行了臨床實驗。并且，實驗的結(jié)果表明，在運動狀態(tài)中，在心電的R-R周期或脈波起伏頻率成分中也存在相當于呼吸數(shù)的成分。
然而，受驗者正在運動的話，在心電波形中疊加有生物電波形，在脈波中疊加有體動成分。由于這些成分的程度比與呼吸數(shù)相當?shù)某煞诌€高，所以，存在著由于運動的成分而錯誤計算出呼吸數(shù)的問題。
本發(fā)明是為解決上述問題而做的，目的在于提供一種能夠簡便且正確地測量生物體的呼吸數(shù)、特別是運動時的呼吸數(shù)的生物體狀態(tài)測量裝置。另一目的在于提供能夠從脈波中提取呼吸成分、根據(jù)其變化率指導(dǎo)精神進入放松狀態(tài)的裝置。
發(fā)明的公開本發(fā)明是在上述背景下而做的。權(quán)利要求1記載的發(fā)明，其特征在于，包括循環(huán)器系統(tǒng)信息檢測裝置，其用于檢測受驗者的循環(huán)器系統(tǒng)信息；提取裝置，從檢測的循環(huán)器系統(tǒng)信息的頻率分析結(jié)果中提取根據(jù)脈搏數(shù)或心搏數(shù)確定的區(qū)域、據(jù)此測量上述受驗者的呼吸數(shù)。
還有，權(quán)利要求2記載的發(fā)明，其特征在于，包括循環(huán)器系統(tǒng)信息檢測裝置，其用于檢測受驗者的循環(huán)器系統(tǒng)信息；提取裝置，從檢測的循環(huán)器系統(tǒng)信息的頻譜中提取根據(jù)脈搏數(shù)或心搏數(shù)確定的區(qū)域；測量裝置，根據(jù)該提取的區(qū)域中的頻譜測量上述受驗者的呼吸數(shù)。
還有，權(quán)利要求3記載的發(fā)明，其特征在于上述循環(huán)器系統(tǒng)信息是脈波或心電位的周期變化量。
還有，權(quán)利要求4記載的發(fā)明，其特征在于上述循環(huán)器系統(tǒng)信息是脈波或心電位的振幅值變化量。
還有，權(quán)利要求5記載的發(fā)明，其特征在于，包括攜帶單元，為檢測上述循環(huán)器系統(tǒng)信息而安裝在受驗者上；主體單元，可與攜帶單元進行通信。
還有，權(quán)利要求6記載的發(fā)明，其特征在于包括體動除去裝置，從由上述提取裝置提取的頻譜中將對應(yīng)于受驗者的體動的體動頻譜除去；根據(jù)上述體動除去裝置的輸出生成上述受驗者的呼吸數(shù)。
還有，權(quán)利要求7記載的發(fā)明，其特征在于，上述體動除去裝置包括體動檢測裝置，檢測上述受驗者的體動；體動頻譜檢測裝置，根據(jù)該體動檢測裝置的檢測結(jié)果，求取與上述體動對應(yīng)的體動頻譜；體動校正裝置，從由上述提取裝置提取的頻譜中除去上述體動頻譜。
還有，權(quán)利要求8記載的發(fā)明，其特征在于，上述體動除去裝置包括基頻表，預(yù)先對應(yīng)連接存儲與運動強度的變化對應(yīng)的體動基波頻率與呼吸基波頻率的關(guān)系頻率特別指定單元，參照上述基波頻率表，從上述提取裝置提取的頻譜中確定呼吸基波頻率和體動基波頻率；根據(jù)由上述頻率確定單元確定的上述呼吸基頻計算上述呼吸數(shù)。
還有，權(quán)利要求9記載的發(fā)明，其特征在于上述體動檢測裝置檢測受驗者的腕的加速度；上述體動校正裝置從上述頻譜中除去相當于該加速度的頻率的體動頻譜。
還有，權(quán)利要求10記載的發(fā)明，其特征在于設(shè)有報警裝置，測量的呼吸數(shù)在規(guī)定范圍之外時，就告訴五官進行報警。
還有，權(quán)利要求11記載的發(fā)明，其特征在于設(shè)有計算裝置，根據(jù)測量的上述呼吸數(shù)計算上述呼吸數(shù)的變化率。
還有，權(quán)利要求12記載的發(fā)明，其特征在于包括通信裝置，與設(shè)在裝置主體外部的外部機器之間進行包括表示生物體狀態(tài)的通信信息的收發(fā)。
還有，權(quán)利要求13記載的發(fā)明，其特征在于上述通信裝置包括提供固有的識別編號的識別信息存儲裝置，對上述通信信息添加該識別編號后，在與上述外部機器之間進行通信。
還有，權(quán)利要求14記載的發(fā)明，其特征在于使用壓縮數(shù)據(jù)進行與上述裝置主體和上述外部機器之間的數(shù)據(jù)傳送。
還有，權(quán)利要求15記載的發(fā)明，是一種使用上述生物體狀態(tài)測量裝置的放松指導(dǎo)裝置，其特征在于，包括指標生成裝置，根據(jù)由上述計算裝置計算的上述呼吸數(shù)的變化率，生成表示上述受驗者的放松程度的指標；告知裝置，告知上述指標。
還有，權(quán)利要求16記載的發(fā)明，其特征在于上述指標生成裝置通過將閾值與上述呼吸數(shù)的變化率進行比較，生成表示上述受驗者的放松程度的指標。
還有，權(quán)利要求17記載的發(fā)明，其特征在于，上述指標生成裝置包括脈搏數(shù)計算裝置，根據(jù)上述循環(huán)器系統(tǒng)信息求取脈搏數(shù)；脈搏數(shù)變化率計算裝置，計算上述脈搏數(shù)的變化率；閾值表，存儲與上述脈搏數(shù)的變化率對應(yīng)的上述閾值；上述指標生成裝置參照由上述脈搏數(shù)變化率計算裝置計算的上述脈搏數(shù)的變化率，從上述閾值表讀出上述閾值，根據(jù)該閾值生成表示上述受驗者的放松程度的指標。
還有，權(quán)利要求18記載的發(fā)明，其特征在于包括通信裝置，在與設(shè)在裝置主體外部的外部機器之間進行由上述計算裝置計算的上述呼吸數(shù)的變化率的發(fā)送，并接收由設(shè)在上述外部機器上的上述指標生成裝置生成的上述指標；利用設(shè)在上述裝置主體上的上述告知裝置，將上述指標告知受驗者。
附圖的簡單說明

圖1是表示裝有與本發(fā)明的第1實施例及第2實施例有關(guān)的裝置的手表及與該裝置進行光通信的個人計算機的圖。
圖2是設(shè)在裝有與本發(fā)明的第1實施例及第2實施例有關(guān)的裝置的輸入輸出接口內(nèi)部的發(fā)送裝置的詳細框圖。
圖3是光電式脈波傳感器(傳感器單元102)的電路圖。
圖4是表示一拍脈波的波形與波形參數(shù)的對應(yīng)的圖。
圖5是表示參數(shù)提取單元180的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖6是舉例表示在波形存儲器184中存儲的橈骨動脈波形的圖。
圖7是表示峰值信息存儲器205的存儲內(nèi)容的圖。
圖8是表示心電圖與脈波的關(guān)系的圖。
圖9是表示血壓峰值包絡(luò)線、構(gòu)成該包絡(luò)線的頻率成分及進行血壓峰值包絡(luò)線頻譜分析的結(jié)果的圖。
圖10是將光電式脈動波傳感器與手表進行組合、將光電式脈動波傳感器安裝在手指根部的形態(tài)的圖。
圖11是更詳細地表示圖10所示實施例的手表的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖12是將光電式脈波傳感器與手表進行組合、將光電式脈波傳感器安裝在手指尖部的形態(tài)的圖。
圖13是將光電式脈波傳感器與項鏈進行組合時的圖。
圖14是將光電式脈波傳感器與眼鏡進行組合的圖。
圖15是表示作為告知裝置使用的臉形圖。
圖16是在通過使用壓電元件振動進行告知時將告知裝置裝入手表內(nèi)部的例子中的手表的剖面圖。
圖17是表示本發(fā)明的微泵501的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖18是表示驅(qū)動微泵501的驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖19是說明微泵501的動作的圖。
圖20是說明微泵501的動作的圖。
圖21是表示第1實施例的功能結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖22是就與同一實施例的脈波分析數(shù)據(jù)MFD、體動分析數(shù)據(jù)TFD及體動除去脈波分析數(shù)據(jù)MKD的關(guān)系示出其一例的圖。
圖23是表示第3實施例的功能結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖24是表示脈波分析數(shù)據(jù)MFD與低通濾波器的截止頻率fc的關(guān)系的圖。
在圖25中，(a)是表示脈波成分分析數(shù)據(jù)MD的圖；(b)是表示脈波成分除去分析數(shù)據(jù)MD’的圖。
圖26是表示呼吸數(shù)提取單元22的詳細功能結(jié)構(gòu)的框圖。
圖27是表示測量行走步距與呼吸數(shù)的關(guān)系的實驗結(jié)果的圖。
圖28是表示體動成分的基頻Ft1與呼吸成分的基頻Fv1的關(guān)系的圖。
圖29是表示子波變換單元的詳細結(jié)構(gòu)的框圖。
圖30是表示行走時的呼吸數(shù)與脈搏數(shù)的一例的圖。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例1實施例的理論前提1．1．波形參數(shù)的定義一拍脈波的波形具有圖4所示的形狀，在圖中，縱軸表示血壓值，橫軸表示時間。作為用于確定這樣的脈波波形的形狀的波形參數(shù)，定義下述參數(shù)。
(1)與一拍對應(yīng)的脈波上升沿(以下，將該上升沿稱為脈波開始時刻)到與下一拍對應(yīng)的脈波開始上升沿的時間t6(2)在脈波中依次出現(xiàn)的極大點P1、極小點P2、極大點P3、極小點P4及極大點P5的血壓值y1～y5(3)從脈波開始時刻以后到上述各點P1～P5出現(xiàn)為止的經(jīng)過時間t1～t5(4)從P1點出現(xiàn)以后到下一P1點出現(xiàn)的時間(脈波周期)Tpulse1．2．波形提取存儲單元為計算波形參數(shù)，對上述極大點或極小點提取與各點有關(guān)的稱為“峰值信息”的信息。下面所述波形提取存儲單元從取入的脈波波形中提取該峰值的信息。還有，對峰值信息的詳細說明，由于其內(nèi)容與波形提取存儲單元的結(jié)構(gòu)、動作有關(guān)，所以，在說明電路結(jié)構(gòu)時，再詳細說明峰值信息。
1．3．脈波傳感器(傳感器單元102)(1)結(jié)構(gòu)及動作作為使用光的脈波傳感器的一例，有光電式脈波傳感器，圖3示出了該傳感器單元102的結(jié)構(gòu)。在圖3中，32是蘭色光發(fā)光二極管，光傳感器33由光敏晶體管構(gòu)成。
還有，作為先有的光電式脈波傳感器，一般使用人體穿透性好的紅外線用的發(fā)光二極管，但由于外部光通過人體進入傳感器單元102的可能性高，所以，在本實施例中，使用蘭色光發(fā)光二極管。當然，只要產(chǎn)生血紅蛋白的吸光特性，則發(fā)光二極管32的波長能夠任意設(shè)定。
從發(fā)光二極管32發(fā)射的光被通過與傳感器單元102接觸的皮膚下的血管內(nèi)的紅血球的血紅蛋白吸收，從皮下組織等反射來的反射光的光量發(fā)生變化。該反射光由光傳感器33受光，作為光電變換的結(jié)果，得到脈波檢測信號M。
(2)低功率化在將該脈波傳感器裝入例如電池式手表時，為抑制耗電，最好只在需要測量脈波時驅(qū)動傳感器單元102的電源。因此，在向脈波傳感器供給電源的電線上設(shè)置圖3的符號SW所示的開關(guān)。并且，未圖示的開關(guān)驅(qū)動電路切換這些開關(guān)的通／斷狀態(tài)，斷續(xù)向傳感器等供給電源。
例如，電池式手表只在作為通常的手表動作時，開關(guān)SW才成為斷開狀態(tài)，不向傳感器單元102供給電源。另一方面，在需要測量脈波時，開關(guān)SW成為接通狀態(tài)，向傳感器單元102供給電源。
第1實施例2．1．硬件結(jié)構(gòu)(1)個人計算機的構(gòu)成下面，參照圖1說明本發(fā)明的第1實施例。在圖中，本實施例的生物體狀態(tài)測量裝置由個人計算機和安裝在受驗者上的手表構(gòu)成。個人計算機由機器主體330、顯示器331、鍵盤332、打印機333等構(gòu)成，由于除上述各點外都由通常的個人計算機構(gòu)成，所以省略其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細說明。
即，機器主體330內(nèi)裝有利用光信號進行數(shù)據(jù)收發(fā)的未圖示的發(fā)送控制單元和接收控制單元，這些發(fā)送控制單元和接收控制單元具有為分別發(fā)送光信號的LED334和為接收光信號的光敏晶體管335。
這些LED334、光敏晶體管335都使用近紅外線用的類型(例如中心波長為940nm)，通過用于遮斷可見光的可見光遮斷用的濾光器336，從設(shè)在機器主體330前面的光通信用的通信窗337進行光通信。
(2)手表主體的整體構(gòu)成接著，參照圖10～12說明手表的結(jié)構(gòu)。
在圖10中，手表由具有手表結(jié)構(gòu)的裝置主體100、與該裝置主體100連接的電纜101、設(shè)在該電纜101的尖端側(cè)的傳感器單元102構(gòu)成。
在裝置主體100中，安裝有從手表的12時方向起卷繞在使用者的腕上的、在6時方向固定的腕帶103。利用腕帶103，該裝置主體100可以從使用者的腕上自由裝卸。
還有，傳感器單元102由傳感器固定用帶104遮光，安裝在使用者的食指指根～第2指關(guān)節(jié)之間。如果這樣在手指根上安裝傳感器單元102的話，電纜101可以做得短一些，例如即使在運動中，電纜101也不會對使用者有什么妨礙。還有，如果測量從手掌到指尖的體溫分布的話，在周圍溫度低時，指尖的溫度顯著降低，而指根的溫度降低的不那么低。所以，如果將傳感器單元102安裝在指根上，那么，即使在寒冷的日子里在戶外運動時，也可以進行精確的測量。
另一方面，在手表的6時方向的表面?zhèn)仍O(shè)有連接單元105。設(shè)在電纜101的端部的連接件106可裝卸自如地安裝在該連接單元105上，通過從連接單元105取出連接件106，能夠?qū)⒈狙b置作為通常的手表和秒表使用。還有，從保護連接單元的目的出發(fā)，在從連接單元105取下電纜101和傳感器單元102的狀態(tài)下安裝規(guī)定的連接器外殼。該連接器外殼使用從與連接件106相同結(jié)構(gòu)的部件中除去電極單元等的部件。
根據(jù)這樣構(gòu)成的連接器結(jié)構(gòu)，通過將連接單元105配置在使用者看去配置在跟前的一側(cè)，使用者操作簡單。還有，由于連接單元105不在3時方向從裝置主體100延伸出去，所以，即使在運動中使用者也可靈活活動手腕，即使使用者在運動中摔倒，手背也不會碰撞連接單元105。
接著，參照圖11說明圖10中的其他部件。圖11是以取下電纜101和腕帶103的狀態(tài)表示本實施例的裝置主體100的詳細情況的圖。這里，在圖11中，與圖10相同的部件標以相同的編號，省略其說明。
在圖11中，裝置主體100包括樹脂制的時鐘殼107。在時鐘殼107的表面設(shè)有數(shù)字顯示當前時刻和日期、此外還有脈搏數(shù)及呼吸數(shù)等脈波信息的液晶顯示裝置108。該液晶顯示裝置108由位于顯示面左上側(cè)的第1段顯示區(qū)108-1、位于右上側(cè)的第2段區(qū)108-2、位于右下側(cè)的第3段區(qū)108-3、位于左下側(cè)的點顯示區(qū)108-D構(gòu)成。
這里，在第1段區(qū)108-1顯示日期、星期、當前時刻等。還有，在第2段區(qū)108-2顯示進行各種時間測量時的經(jīng)過時間等。還有，在第3段區(qū)108-3顯示脈波測量中測量的各種測量值。進而，在點顯示區(qū)108-D可圖形顯示各種信息，還可進行在某一時刻裝置是處于什么樣的方式的方式顯示、脈波波形顯示、條形圖顯示、呼吸數(shù)顯示、呼吸數(shù)的變化率等各種顯示。
還有，在這里所說的方式中，有設(shè)定時刻和日期的方式、作為秒表使用的方式、作為脈波分析裝置和診斷裝置動作的方式等。這些方式和在上述各顯示區(qū)中顯示的內(nèi)容隨用途而各異，所以，根據(jù)需要進行說明。
一方面，在時鐘殼107的內(nèi)部，內(nèi)裝有在液晶顯示裝置108進行顯示而進行信號處理的控制單元109。該控制單元109可以是由CPU(中央處理裝置)、RAM(隨機存取存儲器)、ROM(只讀存儲器)等構(gòu)成的普通微處理器和單片微機等。還有，該控制單元109包括用于進行計時的時鐘電路，除可以在液晶顯示裝置108進行通常的時刻顯示外，在作為秒表工作的方式中，還可進行一圈時間顯示分段時間顯示等。
另一方面，在時鐘殼107的外周部和表面部設(shè)有按鈕開關(guān)111～117。下面，示出了作為這些按鈕開關(guān)功能的一例，但是，有關(guān)這些功能，在與組合手表的各個裝置，其功能也各相異。
首先，若按下手表2時方向的按鈕開關(guān)111后，在從按下該按鈕的時刻起經(jīng)過一個小時后的時刻，發(fā)生報警聲。
在手表4時方向的按鈕開關(guān)112用于指示裝置具有的各種方式的切換。
若按下手表11時方向的按鈕開關(guān)113后，液晶顯示裝置108的EL(電子亮度)背照光例如點亮3秒鐘后自動熄滅。
在手表8時方向的銨鈕開關(guān)114用于切換應(yīng)在點顯示區(qū)108-D顯示的圖形顯示的種類。
通過按下手表7時方向的按鈕開關(guān)115，能夠在校正時刻、日期的方式下切換是設(shè)定為時分秒、年月日及12／24時間顯示切換的哪一個。
位于液晶顯示裝置108下側(cè)的按鈕開關(guān)116除用于校正上述時刻、日期時的設(shè)定值使其減一外，在測量跑一圈的時間，也可以作為向控制單元109指示各跑一圈的時間的開關(guān)使用。
位于液晶顯示裝置108上側(cè)的按鈕開關(guān)117用于指示開始／停止作為脈波的分析裝置或診斷裝置的動作。還有，該按鈕開關(guān)除在上述時刻、日期的校正方式將設(shè)定值加一外，還可以作為指示開始／停止各種經(jīng)過時間的測量而使用。
還有，在作為該手表的電源而準備的是內(nèi)裝在時鐘殼107的按鈕形的電池118，圖10所示的電纜101具有從電池118向傳感器單元102供電、向控制單元109發(fā)送傳感器單元102的檢測結(jié)果的作用。
還有，該手表隨著自身所具備功能的增加，產(chǎn)生了使裝置主體100大型化的需要。然而，由于受安裝在腕部的限制，裝置主體100不能在手表的6時方向和12時方向上擴大。因此，在本實施例中，手表的3時方向及9時的方向的長度尺寸使用比在手表的6時方向及12時方向上的長度尺寸還長的橫長的時鐘殼107。
還有，在本實施例中，將腕帶103在向3時的方向一側(cè)偏的位置上與時鐘殼107連接。還有，從腕帶103看去時，在手表的9時方向具有大的伸出部分119，但在手表的3時方向上不存在這樣大的伸出部分。于是，在使用橫長的時鐘殼107時，使用者可以曲腕，使用者即使倒下，手背也不會碰到時鐘殼。
還有，在時鐘殼107的內(nèi)部，在對電池118的9時的方向上配置作為蜂鳴器使用的扁平的壓電元件120。電池118比壓電元件120重，裝置主體100的重心位置位于向3時方向偏轉(zhuǎn)的位置。結(jié)果，由于腕帶103與重心偏轉(zhuǎn)的一側(cè)連接，所以，能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)將裝置主體100安裝在腕上。
進而，由于電池118和壓電元件120配置在面方向上，所以，裝置主體100能夠薄型化，通過在手表的里面設(shè)置電蓋，使用者能夠容易更換電池118。
進而，在手表內(nèi)部設(shè)有未圖示的加速度傳感器。因此，若受驗者振動手腕，則可由該加速度傳感器檢測手表的加速度。
那么，如上所述，在手表的裝置主體100中，構(gòu)成為可裝卸的連接單元105。因此，為使手表和個人計算機可以通信，對取出連接單元105的連接器部分安裝圖1所示的通信連接器338來替代連接器外殼。
在該通信連接器338中，在個人計算機側(cè)同樣裝入LED和光敏電晶體管及光通信用的接口。還有，在手表的裝置主體100內(nèi)部設(shè)有用于光通信的光接口單元(圖示略)。
(3)手表內(nèi)的波形提取存儲單元180(3-1)電路結(jié)構(gòu)還有，在手表內(nèi)裝有波形提取存儲單元180(參照圖5)，這樣來進行脈波分析。下面，參照圖5說明其詳細結(jié)構(gòu)。
圖5中，181是微機，控制手表整體的操作。182是A／D變換器，根據(jù)一定周期的采樣時鐘φ將通過上述接收控制單元將從手表輸入的脈波信號變換成數(shù)字信號后輸出。
183是低通濾波器，對從A／D變換器182順序輸出的數(shù)字信號進行除去規(guī)定的截止頻率以上成分的處理，將其結(jié)果作為波形值W順序輸出。
184是由RAM構(gòu)成的波形存儲器，順序存儲通過低通濾波器183供給的波形值W。
191是波形值地址計數(shù)器，在從微機181輸出波形采集指示START的期間，計數(shù)采樣時鐘φ，將其計數(shù)結(jié)果作為應(yīng)寫入波形值W的波形值地址ADR1輸出。由微機181監(jiān)視該波形值地址ADR1。
192是選擇器，在不從微機181輸出選擇信號S1時，波形值地址計數(shù)器191選擇輸出的波形值地址ADR1后供給波形存儲器184的地址輸入端。另一方面，在從微機181輸出選擇信號S1時，選擇微機181輸出的讀出地址ADR4后供給波形存儲器184的地址輸入端。
201是微分電路，對從低通濾波器183順序輸出的波形值W的時間微分進行運算后輸出。
202是過零檢測電路，在波形組W為極大值或極小值而使波形值W的時間微分為0時，輸出過零檢測脈沖Z。如果更詳細地說明的話，過零檢測電路202是用于檢測圖6例示的脈波波形的峰值點P1、P2、…而設(shè)置的電路，在輸入與這些峰值點對應(yīng)的波形值W時輸出過零檢測脈沖Z。
203是峰值地址計數(shù)器，在從微機181輸出波形采取指示START的期間，計數(shù)過零檢測脈沖Z，將其計數(shù)結(jié)束作為峰值地址ADR2輸出。
204是移動平均計算電路，計算到當前時刻為止從微分電路201輸出的過去規(guī)定個數(shù)波形值W的時間微分值的平均值，將其結(jié)果作為表示到當前時刻為止的脈波傾斜的傾斜信息SLP輸出。
205是為存儲下面說明的峰值信息而設(shè)置的峰值信息存儲器。這里，下面說明峰值信息的詳細情況。即，下面通過列舉來說明圖7所示峰值信息的內(nèi)容的詳細情況。(1)波形值地址ADR1是在從低通濾波器183輸出的波形值W為極大值或極小值時從波形值地址計數(shù)器191輸出的寫入地址。換言之，是相當于極大值或極小值的在波形值W的波形存儲器184中的寫入地址。(2)峰值種類B／T是表示寫入上述波形值地址ADR1的波形值W是極大值T(Top)還是極小值B(Bottom)的信息。(3)波形值W是相當于上述極大值或極小值的波形值。(4)行程信息STRK是從即將達到峰值到達到該峰值的波形值的變化成分。(5)傾斜信息SLP是到該峰值為止的過去規(guī)定個數(shù)的波形值的時間微分的平均值。(3-2)電路的動作下面，說明在微機181的控制下的波形提取存儲單元180的動作。(a)波形及其峰值信息的采集在用微機181輸出波形采取指示START后，解除波形值地址計數(shù)器191及峰值地址計數(shù)器203的復(fù)位。
該結(jié)果，用波形值地址計數(shù)器191開始采樣時鐘φ計數(shù)，通過選擇器192將該計數(shù)值作為波形值地址ADR1供給波形存儲器184。并且，將從手表供給的脈波信號輸入到A／D變換器182，根據(jù)采樣時鐘φ而順序變換成數(shù)字信號，通過低通濾波器183，作為波形值W順序輸出。
這樣，輸出的波形值W被順序供給波形存儲器184，在該時刻寫入到由波形值地址ADR1指定的存儲區(qū)。根據(jù)上述動作，與圖6例示的橈骨動脈波形對應(yīng)的一串波形值W存儲在波形存儲器184。
另一方面，與上述動作并行，峰值信息的檢測及向峰值信息存儲器205的寫入按以下說明進行。
首先，由微分電路201計算從低通濾波器183輸出的波形值W的時間微分，將該時間微分輸入到過零檢測電路202及移動平均計算電路204。這樣，移動平均計算電路204每當供給波形值W的時間微分值時就計算過去規(guī)定個數(shù)的時間微分值的平均值(即移動平均值)，運算結(jié)果作為傾斜信息SLP而輸出。
這里，波形值W在正在上升或在結(jié)束上升為極大狀態(tài)時作為傾斜信息SLP輸出正的值，在正在下降或結(jié)束下降為極小狀態(tài)時作為傾斜信息SLP輸出負的值。
并且，例如從低通濾波器183輸出與圖6所示的極大點P1對應(yīng)的波形值W時，作為時間微分0從微分電路201輸出，從過零檢測電路202輸出過零檢測脈沖Z。
該結(jié)果，由微機181裝入該時刻的波形值地址計數(shù)器191的計數(shù)值波形地址ADR1、波形值W和峰值地址計數(shù)器的計數(shù)值峰值地址ADR2(這時，ADR2=0)及傾斜信息SLP。還有，通過輸出過零檢測脈沖Z，峰值地址計數(shù)器203的計數(shù)值A(chǔ)DR2變?yōu)?。
另一方面，微機181根據(jù)裝入的傾斜信息SLP的符號制作峰值類別B／T。這時，在輸出極大值P1的波形值W時，在該時刻輸出正的傾斜信息，所以，微機181將峰值信息B／T的值與極大值對應(yīng)。
并且，微機181將從峰值地址計數(shù)器203裝入的峰值地址ADR2(這時，ADR2=0)原樣作為寫入地址ADR3指定，波形值W將與該波形值W對應(yīng)的波形地址ADR1、峰值種類B／T、傾斜信息SLP作為第一次的峰值信息寫入峰值信息存儲器205。還有，在寫入第一次的峰值信息時，由于沒有上一次的峰值信息，所以，不進行行程信息STRK的作成及寫入。
之后，從低通濾波器183輸出與圖6所示的極小點P2對應(yīng)的波形值W后，與上述相同，輸出過零檢測脈沖Z，由微機181裝入寫入地址ADR1、波形值W、峰值地址ADR2(=1)和傾斜信息SLP(＜0)。
并且，與上述相同，由微機181根據(jù)傾斜信息SLP確定峰值種類B／T(這時為“B”)。還有，由微機181將只比峰值地址ADR2還小1的地址作為讀出地址ADR3供給峰值信息存儲器205，讀出第一次寫入的波形值W。并且，由微機181計算從低通濾波器183這次裝入的波形值W與從峰值信息存儲器205讀出的第一次的波形值W的差分，求行程信息SPRK。
這樣求得的峰值種類B／T、行程信息STRK與其他信息即波形值地址ADR1、波形值W、傾斜信息SLP一起作為第二次的峰值信息寫入與峰值信息存儲器205的峰值地址ADR3=1對應(yīng)的存儲區(qū)。之后，在檢測到峰值點P3、P4…時也進行相同動作。
并且，經(jīng)過規(guī)定時間后，由微機181停止波形采取指示START的輸出，波形值W及峰值信息的采集結(jié)束。(b)脈波波形的分割處理在峰值信息存儲器205存儲的各種信息中，用于確定與進行波形參數(shù)采集的1拍波形對應(yīng)的信息的處理，可由微機181進行。
首先，從峰值信息存儲器205順序讀出與各峰值點P1、P2、…對應(yīng)的傾斜信息SLP及行程信息STRK。接著，從各行程信息STRK中選擇與正的傾斜對應(yīng)的行程信息(即，對應(yīng)的傾斜信息SLP為正值的信息)，再從這些行程信息中選擇值大的上一級規(guī)定個數(shù)。
并且，從選擇的行程信息STRK中選擇相當于中值的信息，求應(yīng)提取波形參數(shù)的一拍脈波的上升沿部(例如圖6中用符號STRKM表示的上升沿部)的行程信息。并且，求比該行程信息的峰值地址還提前1個的峰值地址(即，應(yīng)提取波形參數(shù)的一拍脈波的開始點P6的峰值地址)。(c)波形參數(shù)的提取微機181參照與峰值信息存儲器205中存儲的上述一拍脈波對應(yīng)的各峰值信息計算各波形參數(shù)。例如該處理可如下求得(1)血壓值y1～y5將與峰值點P7～P11對應(yīng)的波形值分別作為y1～y5(2)時間t1從與峰值點P7對應(yīng)的波形地址中扣除與峰值點P6對應(yīng)的波形地址，將其結(jié)果乘以采樣時鐘φ的周期算出t1(3)時間t2～t6及脈波周期Tpulse與上述t1相同，根據(jù)對應(yīng)的各峰值點間的波形地址差進行計算。
并且，如上得到的各波形參數(shù)被存儲到微機181內(nèi)部的緩沖存儲器。(d)脈動的譜分析在微機181中，血壓值y1以規(guī)定時間(例如30秒～1分)繼續(xù)存儲。即，以圖8的2條虛線的間隔存儲。然而，由于所得的血壓值y1的值在時間軸上是離散的，所以，用適當?shù)牟逯捣ㄔ谙噜彽难獕褐祔1間進行插值，得到圖9(a)所示的曲線。下面，將該曲線稱作“血壓峰值包絡(luò)線”。接著，對該血壓峰值包絡(luò)線進行FFT處理后，得到圖9(b)所示的譜。
圖中，血壓峰值包絡(luò)線的頻譜中含有如下成分。
(1)與呼吸一致變化的高頻(HF)成分(2)以10秒左右的周期變化的低頻(LF)成分(3)以極低的頻率變化的趨向現(xiàn)有裝置通過從該頻譜的峰值中檢測出HF成分來求受驗者的呼吸數(shù)。然而，由于圖9(b)所示的頻譜為安靜狀態(tài)的頻譜，所以，若受驗者在運動中，則體動成分(下游為體動頻譜)在血壓峰值包絡(luò)線中重疊。這些成分的值比相當于呼吸數(shù)的成分還高，所以，難以正確地檢測出HF成分。(e)體動頻譜的除去于是，在本實施例中，在手表中設(shè)有加速度傳感器。即，將該加速度傳感器的輸出信號供給微機181后，微機181從全部頻譜中除去該加速度的頻率及其倍音成分。這樣，體動頻譜的相當部分被除去。(f)濾波處理然而，也有只在加速度傳感器的輸出信號的頻率及其倍音成分中不能完全除去體動頻譜的情況。于是，本實施例，將與脈拍數(shù)Npulse對應(yīng)移動的“窗函數(shù)”適用于頻譜(進行帶通濾波)，這樣，提取HF成分存在的范圍，除去此外范圍的成分的影響。
這里，窗函數(shù)(通頻帶)被設(shè)定在“(1-δ1)α0Npules～(1+δ2)α0Npules”的范圍中。這里，α0脈搏數(shù)Npulse與是受驗者的通常呼吸數(shù)的比例(脈搏呼吸比)，可根據(jù)受驗者使用“4±0．5”左右的值。還有，δ1及δ2是表示實際值與通常的脈搏呼吸比偏移多大程度的常數(shù)，最好設(shè)定在“0．5”左右。還有，這樣的濾波處理可使用眾知的數(shù)字濾波器技術(shù)。
如上，如果得到除去了運動或日常生活勞動導(dǎo)致的體動頻譜且進行了濾波處理的頻譜，就檢測出了該頻譜的峰值(最大值的頻譜成分)。該檢測的成分是與呼吸數(shù)對應(yīng)的成分。并且，檢測的呼吸數(shù)存儲在微機181中，同時還通過發(fā)送單元發(fā)送到個人計算機的機器主體330。(g)變化率計算處理接著，微機181根據(jù)檢測的呼吸數(shù)計算其變化率，將其與預(yù)定的各閾值進行比較。這里，如上所述，呼吸數(shù)的變化率能夠作為表示精神放松程度的指標使用，所以，能夠根據(jù)比較結(jié)果求放松度。(h)生物體信息的通信處理這里，在從該個人計算機側(cè)向手表側(cè)傳送存儲在個人計算機側(cè)的RAM和硬盤等中的各種信息時，例如由鍵盤332投入傳送命令。這樣，個人計算機側(cè)的信息以近紅外光通過LED334及通信窗337輸出。一方面，在手表側(cè)，該近紅外光通過通信連接器338發(fā)送到手表的光接口單元。
另一方面，在從手表側(cè)向個人計算機側(cè)傳送生物體狀態(tài)的測量值等各種信息時，通信方向與上述相反。即，攜帶機器的使用者操作設(shè)在手表上的按鈕開關(guān)等，將攜帶機器設(shè)定為用于數(shù)據(jù)傳送的方式。
由此，由裝在裝置中的處理器等從RAM等讀出應(yīng)傳送的信息，將其送出到光接口單元。由此，將測量值變換成光信號后從通信連接器338送出，通過通信窗337及光敏晶體管335傳送到個人計算機側(cè)。
作為個人計算機及手表的數(shù)據(jù)傳送方式，設(shè)有只限1次數(shù)據(jù)傳送的方式(單一傳送方式)和每隔規(guī)定時間(例如幾秒～幾十秒)自動傳送的方式(斷續(xù)傳送方式)。根據(jù)呼吸數(shù)和脈波波形在個人計算機側(cè)進行診斷等時，由于需要向個人計算機斷續(xù)地傳送這些數(shù)據(jù)，所以采用后者的斷續(xù)傳送方式。還有，在傳送這些數(shù)據(jù)時進行數(shù)據(jù)壓縮。
可是，在多個個人計算機和手表進行如上的光通信時，如果不能識別機器是否發(fā)送信息的話，會產(chǎn)生誤接收本來應(yīng)為其他機器接收的信息的情況。因此，在與本發(fā)明有關(guān)的I／O接口裝置使用表示在發(fā)送或接收信息時是由哪個裝置發(fā)送信息的識別信息。
下面，參照圖2對存在多個發(fā)送光信號的機器時用于防止競爭的結(jié)構(gòu)進行說明。該圖所示的發(fā)送裝置340內(nèi)裝在I／O接口裝置中。還有，在該圖中，在總線上載有從內(nèi)裝在攜帶機器或個人計算機的處理器等來的信息。
A／D變換器341以規(guī)定時間間隔將從總線發(fā)送的各種信息信號進行采樣，變換成數(shù)字信號。
識別編號存儲單元342存儲用于識別光信號是從哪個裝置發(fā)送的識別編號，該識別編號在向發(fā)送裝置340外部送出信息時與該一起載于光信號中。各發(fā)送裝置340中的識別編號存儲單元342中存儲的識別編號由出廠時的設(shè)定等而被賦予互不相同的編號。因而，在包括攜帶機器、個人計算機及其他機器的全部機器中進行賦予唯一編號的設(shè)定。
控制單元343是用于控制發(fā)送裝置340中的各單元的電路。還有，發(fā)送單元344內(nèi)裝有用于驅(qū)動發(fā)送光信號的LED 345的驅(qū)動電路，通過驅(qū)動LED 345，將控制單元343作成的發(fā)送數(shù)據(jù)變換成光信號后向外部送出。
如上所述，通過可與外部機器進行通信，能夠?qū)y帶機器側(cè)的信息向外部機器側(cè)發(fā)送，同時，能夠從外部機器對攜帶機器側(cè)進行各種設(shè)定和指示。
最后，舉一具體例就攜帶機器和外部機器間的信息傳送進行說明?，F(xiàn)在，在設(shè)在外部機器側(cè)的顯示器331(參照圖1)上顯示在攜帶機器側(cè)測量的脈波波形。還有，在顯示器331上顯示的脈波波形的種類是平脈、滑脈和弦脈之一。并且，測量的脈波波形的種類在攜帶機器側(cè)壓縮后，從攜帶機器側(cè)向外部機器傳送。
為實現(xiàn)上述處理，首先在攜帶機器側(cè)分析從生物體測量的脈波波形，判斷是平脈、滑脈還是弦脈。作為進行判斷的方法，有預(yù)先調(diào)查脈波的失真率(或循環(huán)動態(tài)參數(shù))與平脈、滑脈及弦脈間的相關(guān)關(guān)系、從測量的脈波計算脈波的失真率(或循環(huán)動態(tài)參數(shù))來確定脈波種類的方法。進而，在攜帶機器上計算呼吸數(shù)。
接著，使之與判別的脈波種類對應(yīng)，例如將其編碼為字符碼。并且，通過把編碼信息分別設(shè)置在攜帶機器及外部機器上的I／O接口裝置，利用光通信向外部機器側(cè)傳送。如果這樣做的話，則在外部機器側(cè)根據(jù)發(fā)送來的編碼信息判斷脈波的種類是平脈、滑脈還是弦脈，從存儲在外部機器內(nèi)部的ROM等讀出與該識別的脈波種類對應(yīng)的脈波波形，在顯示器331上進行描繪。
還有，在顯示器331上，除如上所述描繪脈波波形外，當然，還顯示呼吸數(shù)。還有，也可以用文字顯示與平脈、滑脈及弦脈等分類的波形對應(yīng)的名稱，還可以顯示代表這些波形的符號和圖標等。
如上所述，若構(gòu)成為在攜帶機器和外部機器之間使用壓縮信息實現(xiàn)通信，則能夠減少應(yīng)傳送的信息量。還有，即使在從外部機器側(cè)向攜帶機器側(cè)傳送信息時，使用這樣的壓縮信息的通信，也完全相同。2．2功能結(jié)構(gòu)接著，說明第1實施例的功能結(jié)構(gòu)。圖21是表示第1實施例的功能結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖中，11是加速度傳感器，檢測表示受驗者身體動作的體動波形TH。另一方面，如上所述，傳感器單元102由光學(xué)式脈波傳感器構(gòu)成，檢測受驗者的脈波波形。還有，10、12是第1 FFT處理單元和第2 FFT處理單元，由上述微機181等構(gòu)成。第1 FFT處理單元10對脈波波形MH進行FFT處理，生成脈波分析數(shù)據(jù)MFD。還有，第2 FFT處理單元31對體動波形TH進行FFT處理，生成體動分析數(shù)據(jù)TFD。
接著，體動除去單元13除去脈波分析數(shù)據(jù)MFD的各頻譜頻率成分中與體動分析數(shù)據(jù)TFD的各頻譜頻率對應(yīng)的頻譜頻率成分，生成體動除去脈波分析數(shù)據(jù)MKD。在該體動除去脈波分析數(shù)據(jù)MFD中，低通頻域的最大峰值頻率為呼吸成分的基波頻率FV1，高通頻域的最大峰值頻率為脈波的基波頻率Fm1。
這里，圖22是表示脈波分析數(shù)據(jù)MFD、體動分析數(shù)據(jù)TFD及體動除去脈波分析數(shù)據(jù)MKD的關(guān)系的一例的圖。使用該圖說明體動除去的動作。首先，圖22(a)表示脈波分析數(shù)據(jù)MFD的內(nèi)容，圖22(b)表示體動分析數(shù)據(jù)TFD的內(nèi)容。在該例中，體動除去單元13根據(jù)體動分析數(shù)據(jù)TFD確定圖22(b)所示的各頻譜頻率F11～F16。之后，體動除去單元13除去脈波分析數(shù)據(jù)MFD的各頻譜頻率成分中與頻譜頻率Ft1～Ft6對應(yīng)的頻譜頻率成分，生成圖22(c)所示的體動除去脈波分析數(shù)據(jù)MKD。
然而，體動波形TH例如是作為腕振動的加速度等檢測的，但由于血流受血管和組織的影響，所以脈波分析數(shù)據(jù)MFD的體動成分和體動分析數(shù)據(jù)TFD不一致。具體地說，如圖22(b)和圖22(a)所示，與頻譜頻率Ft1～Ft6對應(yīng)的各頻譜頻率成分在脈波分析數(shù)據(jù)MFD和體動分析數(shù)據(jù)TFD是不同的。因此，在本例中，不是從脈波分析數(shù)據(jù)MFD中減去體動分析數(shù)據(jù)TFD，而是除去與頻譜頻率Ft1～Ft6對應(yīng)的頻譜頻率成分。還有，在體動除去單元13中，通過合并進行上述濾波處理，可以更正確地除去體動成分。
接著，脈搏數(shù)·呼吸數(shù)提取單元14根據(jù)體動除去脈波分析數(shù)據(jù)MKD確定其各頻譜頻率成分中的最大峰值頻率。在脈波波形中，脈波成分能量比呼吸成分能量還大。因此，這里確定的最大峰值頻率相當于圖22(c)所示的脈波的基頻率Fm1。脈搏數(shù)·呼吸數(shù)提取單元14通過計算60／Fm1來生成脈搏數(shù)信息MJ。
之后，脈搏數(shù)·呼吸數(shù)提取單元14通過確定小于Fm1的最大峰值頻率提取呼吸成分的基波頻率Fv1。并且，脈搏數(shù)·呼吸數(shù)提取單元14通過計算60／Fv1來生成呼吸數(shù)信息KJ。脈搏數(shù)信息MJ和呼吸數(shù)信息KJ被傳送到個人計算機，同時還供給顯示單元17。
接著，將某一采樣時刻作為Tn、將一個采樣前的采樣時刻作為Tn-1時，呼吸數(shù)變化率計算單元15由從下表達式計算呼吸數(shù)變化率信息KJ’，將該信息傳送給個人計算機，同時供給顯示單元17。
KJ’(Tn)={KJ(Tn)-KJ(Tn-1)}／KJ(Tn)上述表達式是計算呼吸數(shù)變化率信息KJ’的一個例子，另外也可以計量規(guī)定時間(例如1分鐘)的呼吸數(shù)、根據(jù)該計量結(jié)果和上一檢測時間中計量的呼吸數(shù)計算呼吸數(shù)變化率信息KJ’。
接著，比較單元16將呼吸數(shù)變化率信息KJ’同預(yù)定的閾值R1、R2進行比較，生成消息信息。這里，閾值R1、R2預(yù)先設(shè)定為能夠識別受驗者的放松程度。例如，若將R1設(shè)定為10％、將R2設(shè)定為20％，作為表示放松程度的指標，若KJ’＞R1，則生成表示放松程度低的“C”，若R1≥KJ’＞R2，則生成表示放松程度為中等程度的“B”，若R2≥KJ’，則生成表示放松程度為中等程度的“A”。消息信息可以是這些指標，也可以是與各指標對應(yīng)連接的語言和圖標等。例如，可以在“C”上對應(yīng)加注“調(diào)整呼吸，慢呼吸”、在“B”上加注“注意更放松地呼吸”，有“A”上加注“維持本狀態(tài)”的消息文字。
這里，考慮進行持續(xù)跑步時的放松程度。這時的脈搏數(shù)為120次／分，呼吸數(shù)為26次／分左右(參照圖30)。若所述閾值R1為10％、閾值R2為20％，則呼吸數(shù)為24～28次／分時放松指標為“A”，在呼吸數(shù)為21～23次／分或28～31次／分時，放松指標為“B”，在呼吸數(shù)小于20次或大于32次時，放松指標為“C”。
接著，顯示單元17顯示脈搏信息MJ、呼吸數(shù)信息KJ、呼吸數(shù)變化率信息KJ’和消息信息等。這樣，受驗者能夠了解生物體狀態(tài)。還有，能夠通過消息信息了解放松程度的進展情況。還有，在裝置主體不設(shè)置呼吸數(shù)變化率計算單元15和比較單元16時，個人計算機根據(jù)傳送的呼吸數(shù)信息KJ生成呼吸數(shù)變化率信息KJ’，同時生成消息信息，將這些信息傳送到裝置主體。這時，顯示單元17顯示傳送的呼吸數(shù)變化率信息KJ’及消息信息。2．3實施例的動作接著，說明本實施例的動作。最初，操作個人計算機的機器主體330及手表，將傳送方式設(shè)定為斷續(xù)傳送方式。
在手表中，通過傳感器單元102逐次檢測脈波波形，由加速度傳感器檢測加速度，計算呼吸數(shù)。這些檢測·計算結(jié)果用規(guī)定的采樣頻率量化，編碼后暫時存儲在控制單元109中，根據(jù)需要在點顯示區(qū)108-D上顯示。
即，如上所述，可以在點顯示區(qū)108-D上顯示各種信息，可由按鈕開關(guān)114進行其方式設(shè)定。因此，如果受驗者操作按鈕開關(guān)114將點顯示區(qū)108-D的動作方式設(shè)定為“呼吸數(shù)顯示方式”的話，則在點顯示區(qū)108-D中顯示上述呼吸數(shù)。這樣對存儲的脈波波形、脈搏數(shù)、呼吸數(shù)和呼吸數(shù)的變化率等，每隔規(guī)定時間進行數(shù)據(jù)壓縮后，通過發(fā)送裝置340傳送給個人計算機。
在個人計算機中，存儲和顯示從手表傳送的脈波波形、脈搏數(shù)、呼吸數(shù)和呼吸數(shù)的變化率。這些內(nèi)容由醫(yī)生和訓(xùn)練指導(dǎo)者監(jiān)測，根據(jù)需要向受驗者發(fā)送消息。該消息的內(nèi)容例如是“減小步幅使脈搏數(shù)在150以下”或“加大步幅以呼吸數(shù)在50之上”。這時，醫(yī)生和訓(xùn)練指導(dǎo)者能夠考慮呼吸數(shù)的變化率向受驗者發(fā)送消息。例如，在呼吸數(shù)的變化率處于一定范圍內(nèi)時，考慮為適當?shù)倪\動強度，所以就發(fā)送“維持步幅”的消息。還有，在呼吸數(shù)的變化率非常大時，考慮到受驗者的負擔增大呼吸不勻，所以，可發(fā)送“減少步幅”的消息。
另外，還能夠根據(jù)狀況發(fā)送消息。例如，當受驗者在馬拉松競賽中與其他選手競爭時，盡管以適當?shù)倪\動強度運動，受驗者興奮后呼吸數(shù)的變化率還是增大。在興奮的狀態(tài)中，不能進行冷靜的判斷，體力過分消耗，不能發(fā)揮受驗者所具有的原有運動能力的情況很多。在這種情況下，希望使精神鎮(zhèn)靜、充分發(fā)揮受驗者所具有的運動能力。于是，訓(xùn)練指導(dǎo)者能夠根據(jù)呼吸數(shù)的變化率檢測受驗者的放松度，發(fā)送如“注意調(diào)整呼吸”的消息。
如上所述，若構(gòu)成為使用壓縮信息在手表和個人計算機間通信，則能夠減少應(yīng)傳送的信息量。還有，使用這樣的壓縮信息的通信即使在從個人計算機側(cè)向手表側(cè)傳送呼吸數(shù)等信息時也完全相同的。
那么，有關(guān)呼吸數(shù)、脈搏數(shù)或呼吸數(shù)的變化率，在手表中，通過進行規(guī)定的操作，能夠設(shè)定其上限值或下限值。呼吸數(shù)，脈搏數(shù)或呼吸數(shù)的變化率超過該上限值或小于下限值后，壓電元件120就發(fā)出報警聲，同時閃爍顯示該值(呼吸數(shù)、脈搏數(shù)或呼吸數(shù)的變化率)。
這樣，即使在沒有醫(yī)生和訓(xùn)練指導(dǎo)者的情況下，受驗者自己也能在一定程度的適當范圍內(nèi)設(shè)定訓(xùn)練負荷。還有，通過意識并控制運動中的精神狀態(tài)，能夠維持放松狀態(tài)。2．4實施例的效果如上所述，根據(jù)本實施例，對血壓峰值包絡(luò)線的頻譜應(yīng)用窗函數(shù)進行帶通濾波，同時根據(jù)加速度傳感器的輸出信號除去體動頻譜，所以，能夠除去運動導(dǎo)致的心律不齊、干擾和隨意呼吸的影響，能夠簡便且正確地測量呼吸數(shù)。
另外，在本實施例中，由于幾乎沿用脈波測量用的硬件，所以，不需要呼吸數(shù)測量用的特殊傳感器等，能夠極廉價地構(gòu)成裝置。3．第2實施例接著，對本發(fā)明的第2實施例進行說明。第2實施例的硬件結(jié)構(gòu)及動作幾乎與第1實施例1相同。但第1實施例中是根據(jù)血壓值y1(血壓峰值包絡(luò)線)計算呼吸數(shù)的，對此，在第2實施例中是根據(jù)脈波周期Tpulse來計算呼吸數(shù)的，這一點不同。
首先，在手表的波形提取存儲單元180中，脈波周期Tpulse經(jīng)過規(guī)定時間(例如30秒～1分)存儲。由于該脈波周期Tpulse在時間軸上也是離散的，所以，通過適當?shù)牟逯捣▽ο噜彽拿}波周期Tpulse間進行插值，得到與圖9(a)相同的曲線(脈波周期包絡(luò)線)。由于該脈波周期包絡(luò)線與血壓峰值包絡(luò)線相同也包括CF成分、HF成分及趨勢，所以，通過用與第1實施例相同的方法進行分析，可求呼吸數(shù)和呼吸數(shù)變化率。4．第3實施例為檢測體動，上述第1實施例和第2實施例使用加速度傳感器11作為體動檢測單元。對此，第3實施例不使用加速度傳感器11來除去體動成分。4．1第3實施例的整體結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的第3實施例有關(guān)的外觀構(gòu)成與和第1實施例相同。這里，參照圖23所示的功能框圖說明第3實施例的結(jié)構(gòu)。在圖23中與圖21所示第1實施例的結(jié)構(gòu)的不同點在于未設(shè)置加速度傳感器11及第2FFT處理單元12；設(shè)有脈波成分分離單元20來代替體動除去單元13；設(shè)有脈波搏數(shù)提取單元21和呼吸數(shù)提取單元22來代替脈搏數(shù)·呼吸數(shù)提取單元14。下面就不同點進行說明。4．2脈波成分分離單元接著，脈波成分分離單元20由低通濾波器構(gòu)成，從脈波分析數(shù)據(jù)MFD中除去脈波成分，生成脈波成分除去分析數(shù)據(jù)MD’，同時生成脈波成分分析數(shù)據(jù)MD。這時，低通濾波器的截止頻率可選擇比脈波成分的基波頻率還低一些。其原因是由于體動成分的基波頻率及呼吸成分的基波頻率比脈波成分的基波頻率還低。具體地說，將截止頻率設(shè)定得比安靜時測量的脈波成分的基波頻率還低。
例如，若脈波分析數(shù)據(jù)MFD和低通濾波器的截止頻率fc為圖24所示的關(guān)系，則脈波成分分析數(shù)據(jù)MD如圖25(a)所示，脈波成分除去分析數(shù)據(jù)MD’如圖25(b)所示。4．3脈波搏數(shù)提取單元接著，脈拍數(shù)提取單元21將脈波成分分析數(shù)據(jù)MD的最大峰值頻率確定為脈波成分的基波頻率Fm1，計算60／Fm1生成脈搏數(shù)信息MJ。4．4呼吸數(shù)提取單元接著，呼吸數(shù)提取單元22從脈波成分除去分析數(shù)據(jù)MD’中生成呼吸數(shù)信息KJ。圖26是表示呼吸數(shù)提取單元22的詳細功能結(jié)構(gòu)的框圖。
圖中，頻譜提取單元40從脈波成分除去分析數(shù)據(jù)MD’的各頻譜頻率中提取兩個頻譜頻率作為1組，向基頻表41輸出較低的頻譜頻率，同時，向差分檢測單元42輸出較高的頻譜頻率。
例如，若脈波成分除去分析數(shù)據(jù)MD’為圖25(b)所示，則從各頻譜頻率f1-f14中提取任意的頻譜頻率作為1組。此時，作為提取的頻譜頻率組，有14C2組。還有，若頻譜頻率組為f1和f3，則將f1輸出到基頻表41，將f3輸出到差分檢測單元42。
接著，基頻表41由ROM等構(gòu)成，與呼吸成分的基波頻率Fml對應(yīng)，將體動成分的基波頻率F11預(yù)先存儲到那里。該基頻表41的內(nèi)容由實測值構(gòu)成。
本發(fā)明人在設(shè)定基頻表41的數(shù)據(jù)時，對受驗者分級改變行走速度，實測了行走間距和呼吸數(shù)的關(guān)系。圖27示出了其實驗結(jié)果。所謂行走間距是指單位時間的步數(shù)。在本例中，圖10所示傳感器單元102安裝在指根處，所以，由此檢測的脈波波形MH中存在的體動成分受腕擺動左右。腕的擺動和行走間距的關(guān)系隨用力擺動還是平緩地擺動而不同，但通常是兩個間距擺動1次腕。還有，擺一次腕的周期相當于體動波形的一個周期。于是，若行走間距(次／分)為P、呼吸數(shù)(次／分)為V，則體動成分的基頻Ft1、呼吸成分的基頻Fv1用行走間距P和呼吸數(shù)V由以下表達式給出。
Ft1=P／(60·2)、Fv1=v／60使用以上表達式變換圖27所示的曲線圖后，可得到體動成分的基頻Ft1和呼吸成分的基頻fv1的關(guān)系。圖28示出了其關(guān)系?；l表41的內(nèi)容例如如圖28所示。
接著，差分檢測單元42檢測從頻譜提取單元40輸出的另一頻譜頻率和從基頻表41輸出的頻率的差分。假如由頻譜提取單元41提取的頻譜頻率組是體動成分的基頻Ft1和呼吸成分的基頻Fv1，則向基頻表41供給Fv1后輸出Ft1，所以，差分檢測單元42的輸出為“0”。另一方面，若由頻譜提取單元40提取的頻譜頻率組是Fv1和F(這里，F(xiàn)uv＜F)，則差分檢測單元42的輸出為“｜F-Ft1｜”。所以，差分檢測單元42的輸出最小的頻譜頻率組為Ft1和Fv1。
接著，比較單元43對從頻譜提取單元40輸出的每個頻譜頻率組進行差分檢測單元42的輸出比較，確定其值最小的組，輸出構(gòu)成該組的頻譜頻率的較低者。這時，確定的組是Ft1、Fv1，還有，由于存在Ft1＞Vt1的關(guān)系，所以，從比較單元43輸出呼吸成分的基波頻率Fv1。
接著，運算單元44根據(jù)呼吸成分的基波頻率計算60／Fv1并計算呼吸數(shù)信息KJ。這樣，生成的呼吸數(shù)信息KJ被供給在第1實施例說明的呼吸數(shù)變化率計算單元15，生成呼吸數(shù)變化率信息KJ’。
這樣，根據(jù)本實施例，如果著眼于體動成分的基頻Ft1與呼吸成分的基頻Fv1的關(guān)系，則用呼吸數(shù)提取單元22分離體動成分和呼吸成分，所以，不使用加速度傳感器11、第2 FFT處理單元12等也能算出呼吸數(shù)信息KJ和呼吸數(shù)變化率信息KJ’。由此，能夠謀求裝置的小型化和輕量化，能提供受驗者更便利使用的好裝置。5．變形例本發(fā)明不限定于上述實施例，例如可進行如下各種變形。
(1)首先，在上述各實施例中，作為安裝在受驗者上的攜帶單元是以使用手表為例，但攜帶單元也能夠使用手表之外的各種物品。
例如，可以將光電脈沖傳感器與附屬物(安裝工具)進行組合。這里，作為附屬物的一例，采納圖13所示的項鏈。在該圖中，61是傳感器板，例如由海綿狀緩沖材料構(gòu)成。在傳感器板61中安裝有光電式脈波傳感器62，使其與皮膚接觸。這樣，把項鏈戴上脖子后，光電式脈波傳感器62與脖子后側(cè)的皮膚接觸，能夠測量脈波。
還有，在具有空心單元的主體63中裝有裝入了該脈沖檢測單元的裝置的主要成分。該主體63是做成尖塔形狀的殼，在其前面設(shè)有例如圖形顯示單元和按鈕。還有，在裝有脈波檢測單元的各裝置中，這些顯示單元64和按鈕65、66的功能是不同的。
還有，光電式脈波傳感器62和主體63分別安裝在鎖67上，通過埋設(shè)在該鎖67中的引線(圖示略)進行電連接。
(2)同樣，光電式脈波傳感器也可與眼鏡組合。還有，在該眼鏡的形態(tài)中，成為與作為通知使用者的通知裝置的顯示裝置一起裝入的結(jié)構(gòu)。因而，除作為脈波檢測部之外還對作為顯示裝置的功能一并說明。
圖14是表示將與脈波檢測單元連接的裝置安裝在眼鏡上的情況的斜視圖。如圖所示，裝置主體被分為主體75a和主體75b，分別安裝在眼鏡的鏡腿76上，這些主體通過埋設(shè)在鏡腿76內(nèi)部的導(dǎo)線相互電連接。
主體75a內(nèi)裝有顯示控制電路，將液晶屏78安裝在該主體75a的鏡片77側(cè)的整個側(cè)面上，將鏡79以規(guī)定的角度固定在該側(cè)面的一端。還有，在主體75a上裝有包括光源(圖示略)的液晶屏78的驅(qū)動電路和用于制作顯示數(shù)據(jù)的電路。從光源發(fā)射的光通過液晶屏78由鏡79反射后，投射到眼鏡的鏡片77上。還有，裝置75b上裝有裝置的主要單元，在其上面設(shè)有各種按鈕。還有，這些按鈕80、81的功能隨每一裝置而不同。
另一方面，構(gòu)成光電式脈波傳感器的發(fā)光二極管和光傳感器(參照圖3)被裝在板82、83中，同時將板82、83固定到耳朵上。這些板82、83通過從主體75b引出的引線84、84進行電連接。
(3)還有，即使在作為攜帶單元使用手表的情況下，傳感器單元102也不限于安裝在手指根上。例如，如圖12所示，也可以將傳感器單元102和傳感器固定用帶104安裝到指尖部、測量指尖容積脈波。
(4)在上述各實施例中，作為循環(huán)系統(tǒng)信息的一例，是以根據(jù)脈波計算呼吸數(shù)為例說明的，但循環(huán)器系統(tǒng)信息并不限于脈波，例如可以根據(jù)心電來計算。
例如，如果對圖8所示的心電圖求與對圖8的脈波所求的包絡(luò)線(虛線)相同的包絡(luò)線，則能夠根據(jù)心電位的振幅值變化計算呼吸數(shù)。
還有，如果使用R-R周期來代替脈波周期Tpulse，則能夠根據(jù)心電位的周期變化量計算呼吸數(shù)。這樣，在使用心電位時，如果受驗者運動時的話，作為心電波形的噪聲成分由于生物電波形而重疊，所以可用與在上述實施例所述的相同的方法除去生物電成分。
(5)還有，在上述實施例中，脈搏呼吸比α0是根據(jù)受驗者而被設(shè)定為“4±0．5”左右的值，但也可以設(shè)置測量受驗者體表溫度的溫度傳感器，可與體表溫度對應(yīng)調(diào)整脈搏呼吸比。這是根據(jù)在沐浴中時的體表溫度變高、受驗者即使處于正常狀態(tài)其脈搏呼吸比α0也變高這一事實。
(6)在上述各實施例中，作為報警裝置的一例舉出了發(fā)生報警聲的壓電元件120和閃爍顯示的液晶顯示裝置108。另外，液晶顯示裝置108也用于向受驗者顯示呼吸數(shù)和脈搏數(shù)等數(shù)據(jù)時。然而，報警裝置及呼吸數(shù)和脈搏數(shù)等的顯示裝置不限于如上所述，只要是使用于五種感覺的物品就能夠使用。下面詳細說明其具體例。(6-1)使用于聽覺的裝置作為訴之于聽覺的裝置，例如考慮如下裝置。還有，這些裝置多埋設(shè)在手表等攜帶機器中，在這樣的情況下，能夠挪用作為時鐘的一部分裝入的元件。
(1)蜂鳴器
(2)壓電元件(3)揚聲器(4)作為特殊例，在成為告知對象的人們持有攜帶用無線通話接收機進行告知時，考慮使該攜帶用無線通話接收機從裝置側(cè)通話。
還有，在使用這些機器進行告知時，在很多情況下不但只是告知，而且還想一起傳達某些信息。在這種情況下，可以根據(jù)想傳達的信息內(nèi)容改變?nèi)缦滤镜囊袅康刃畔⒌闹怠?br> (1)音高(2)音量(3)音色(4)聲音(5)音樂種類(曲目等)(6-2)使用于視覺的裝置使用于視覺的裝置是出于通知從裝置來的各種消息和測量結(jié)果的目的和進行報警。因而，在上述實施例中可使用CRT顯示器331和液晶顯示裝置108等，但如上所述，能夠使用眼鏡型的投影儀(參照圖14)。另外，當然也可以使用X-Y繪圖儀和燈等。
還有，在告知中，考慮如下所示的變更。
(1)數(shù)值告知中的數(shù)字顯示和模擬顯示的區(qū)別(2)用圖表顯示(3)在顯示色中添加濃淡(4)數(shù)值原樣或?qū)?shù)值添加級別后告知時的棒條圖顯示(5)圓圖(6)臉形圖(7)顯示的閃爍在對呼吸數(shù)等數(shù)值添加級別后告知時，根據(jù)級別顯示圖15所示的臉形圖。圖15中假定有六個級別。(6-3)使用于觸覺的部件警告單元能夠用使用于觸覺的部件來構(gòu)成。還有，能夠利用一連串刺激的間隔和強度、也可以某一程度的精度傳遞呼吸數(shù)和象脈搏數(shù)等的數(shù)值信息。這樣的裝置如下。(1)電刺激設(shè)有從手表等攜帶機器的里面突出的形狀記憶合金，向該形狀記憶合金通電。(2)機械刺激利用具有突起物(例如不太尖的計等)可從手表等攜帶機器內(nèi)側(cè)出入的結(jié)構(gòu)的突起物提供刺激。
另一方面，若告知內(nèi)容簡單，則能采用利用機械振動的下述形態(tài)告知使用者。首先，雖然使偏心載重旋轉(zhuǎn)傳達振動的振動警鈴已為人所知，但可將其與攜帶機器主體一體或分開地設(shè)置。還有，如圖16所示，也可以在攜帶機器主體的下面內(nèi)側(cè)的一部分上形成70μm左右厚度的凹部，在這里安裝壓電元件PZT。
如果在該壓電元件PZT上外加適當頻率的交流電壓的話，壓電元件PZT就振動，傳遞給裝有攜帶機器的使用者。還有，壓電元件PZT的厚度為100μm，其直徑為凹部直徑的80％左右。這樣，如果壓電元件PZT的直徑為凹部直徑的80％左右，就能增大告知音的聲壓。
并且，若使用上述機構(gòu)根據(jù)告知內(nèi)容改變振動的強弱、振動時間、振動頻率等，并進行富于變化的告知。(6-4)使用于嗅覺的裝置作為使用于嗅覺的裝置，可以構(gòu)成為在裝置中設(shè)有香料等排出機構(gòu)，使告知的內(nèi)容和香味對應(yīng)，根據(jù)告知內(nèi)容排出香料。順便說明，香料等排出機構(gòu)最好是下面詳述的微泵等。(6-4-1)微泵的構(gòu)造圖17是微泵501的剖面圖。該微泵501是基板502、簿膜板503及表面板504的層狀結(jié)構(gòu)。
基板502例如由厚約1mm左右的玻璃基板構(gòu)成，設(shè)有輸入口505及輸出口506。管505T及506T用不發(fā)生液漏的粘接劑粘接在這些口上。
薄膜板503例如由厚約0．3mm左右的Si基板構(gòu)成，利用腐蝕法形成入口閥507和出口閥508，同時在這些閥間形成薄膜509。還有，形成薄膜509下方的泵室522及與其相通的泵流路系統(tǒng)。在薄膜509的上部粘接有作為驅(qū)動裝置的壓電盤的壓電元件526。
入口閥507形成為蓋著基板502，幾乎在其上平面部的中心形成通孔518，同時形成向下方突出的閾體516，使其圍著通孔518。該閥體516的尖端部一直到基板502，利用入口閥587的側(cè)面和閥體516形成室517。該室517通過未圖示的流路與輸入口505相通。另一方面，出口閥508用蓋住輸出口506的入口的帽狀的閥體525構(gòu)成。
在薄膜板503上，用陽極粘接法粘接由與基板502相同的玻璃基板構(gòu)成的表面板504，由該表面板504構(gòu)成上述泵流路系統(tǒng)的一部分流路的上部壁。在與該表面板504的上述薄膜509對應(yīng)的地方形成窗528。上述壓電元件526通過該窗528露出，粘接在上述薄膜509的表面上。表面板504的厚度約為1mm。
接著，對動作檢測開關(guān)550進行說明。該動作檢測開關(guān)550是為檢測出口閥508的隔壁的舉動而設(shè)的，由突出到該隔壁的上部的突起單元551、粘接在該突起單元551的表面上的電極板552和粘接在表面板504的下部使其與該電極板552對置的背面電極板553構(gòu)成。
還有，如下所述，通過圖18所示的電容C及電阻R，在電極板552和553上外加振蕩電路564的輸出脈沖。作為電極板552及553，例如使用Pt-Ir、WlTa、Ni、Pt、Pd、Mo、Ti、多晶體Si、WSi2、CP1、CP2等接點材料。(6-4-2)驅(qū)動單元的構(gòu)造圖18是表示用于驅(qū)動上述微泵501的驅(qū)動單元的構(gòu)成的圖。在圖18中，用符號500(600)表示的電路整體構(gòu)成下文所述的裝置內(nèi)的投藥單元或香料排出單元。
在該圖中，501是上述微泵，將該輸入口505通過管505T插入到箱561中，輸出口506與管506T相連。
管506T在裝置被用于投藥時，如圖示那樣與投藥用的注射針562連接。還有，裝置在用于排出香料時，不安裝注射針562，將管506T的尖端鄰近香料排出用的噴射孔(后述)配置。
驅(qū)動電路563通過從微機等外部裝置提供驅(qū)動指令來產(chǎn)生規(guī)定值(約100V)的驅(qū)動脈沖，供給微泵501的驅(qū)動裝置即壓電元件526。
振蕩電路564產(chǎn)生周期比上述驅(qū)動脈沖的脈寬還短的多個脈沖，通過電容C及電阻R外加到微泵501的動作檢測開關(guān)550上。這里，動作檢測開關(guān)550構(gòu)成為每當從微泵501的輸出口506排出液體時僅形成規(guī)定時間寬度的接通狀態(tài)。因而，在微泵501正常動作時，向微泵501上外加驅(qū)動脈沖，這樣每當進行液體排出時，動作檢測開關(guān)550兩端的電壓就降低。
異常檢測電路565將動作檢測開關(guān)550兩端的電壓進行整流，通過該整流所得的電壓值不隨與驅(qū)動脈沖對應(yīng)的時間變化時，輸出異常檢測信號。該并常檢測信號被送出到控制該微泵的微機等。(6-4-3)微泵及驅(qū)動單元的動作首先，驅(qū)動電路563通過從設(shè)在微泵的外部的微機等提供驅(qū)動指令而產(chǎn)生規(guī)定值(約100V)的驅(qū)動脈沖，供給微泵501的壓電元件526。外加該驅(qū)動脈沖時，如圖19所示壓電元件526變形，薄膜509彎曲成凹形。
該結(jié)果，泵室522內(nèi)的壓力上升，出口閥508的間隔壁上升，閥體525從基板502離開。并且，泵室522中的液體(在投藥時為藥液，在排出藥物時為香料)通過該閥體525和基板502間的間隙流出到輸出口506，通過管506T(在投藥時還通過注射針562)排出。
并且，在驅(qū)動脈沖下降時，如圖20所示，由于薄膜509從彎面內(nèi)側(cè)的凹狀態(tài)復(fù)原，所以，在泵室522中產(chǎn)生負壓。因此，通過將出口閥508的閥體525接壓在基板502上來塞住輸出口506，反之，在入口閥507的隔壁向上方上升，與此相隨，閥體516從基板502離開。該結(jié)果，液體從輸入口505流入，通過閥體516和基板502的間隙及通孔518流向泵室522被吸收。之后，每外加驅(qū)動脈沖時，就重復(fù)與上述相同的液體排出及吸入。
然而，在微泵501動作期間，由異常檢測電路505監(jiān)視動作檢測開關(guān)550的兩端的電壓。如果液體因管阻塞和針阻塞等而不能流暢排出時，驅(qū)動脈沖的發(fā)生時序和動作檢測開關(guān)550成為接通狀態(tài)的時序之間的關(guān)系就從正常時偏離。異常檢測電路565在檢測到該偏離時，就向微機等輸出異常檢測信號。
(7)在上述各實施例中，脈波波形MH和體動波形TH的頻率分析由FFT處理來進行，但本發(fā)明并不限于此，可以使用小波變換等，關(guān)鍵的是，若能頻率分析脈波波形MH和體動波形TH(循環(huán)器系統(tǒng)信息)，則使用什么樣的方法都可以。
子波變換能夠如下來進行，一般地，在從時間和頻率兩方面同時捕捉信號的時間頻率分析中，子波成為提取信號部分的單位。子波變換表示以該單位提取的信號各部的大小。為定義子波變換，作為基函數(shù)，將在時間和頻率上都局部化的函數(shù)ψ(x)作為母函數(shù)導(dǎo)入。這里，由函數(shù)f(x)的母函數(shù)φ(x)按如下定義子波變換。
(wφf) (b，a) =∫1／a-1／2· 4((x-b)／a)f(x)dx在該表達式中，b是變換(平移)母函數(shù)ψ(x)時用的參數(shù)，另一方面，a是標度變換(伸縮)時的參數(shù)。因而，在表達式1中，子波ψ((x-b)／a)只b平行移動母波ψ(x)，只伸縮a。在這種情況下，與標度參數(shù)a對應(yīng)的母波ψ(x)的幅度伸長，所以，1／a與頻率對應(yīng)。
這里，就子波變換的詳細結(jié)構(gòu)進行說明。圖29是表示子波變換單元的詳細構(gòu)成的框圖。該子波變換單元是在進行上述表達式1的運算處理的結(jié)構(gòu)中供給時鐘CK，以時鐘周期進行運算處理。如圖所示，子波變換單元20由存儲子波ψ(x)的基函數(shù)存儲單元W1、變換標度參數(shù)a的標度變換單元W2、緩沖存儲器W3、進行變換的平行移動單元W4及乘法單元W5構(gòu)成。還有，作為基函數(shù)存儲單元W1中存儲的母子波ψ(x)，除加博爾子波外，還能夠適用墨西哥帽子波、哈爾(Haar)子波、麥耶爾(Meyer)子波、仙農(nóng)(Shannon)子波等。
首先，如果從基函數(shù)存儲單元W1讀出母波ψ(x)的話，標度變換單元W2就進行標度參數(shù)a的變換。這里，由于標度參數(shù)a與周期對應(yīng)，所以，如果a變大的話，母波ψ(x)就在時間軸上伸長。在這種情況下，由于在基函數(shù)存儲單元W1中存儲的母波ψ(x)的數(shù)據(jù)量是固定的，所以，如果a增大的話，單位時間的數(shù)據(jù)量就減少。標度變換單元W2進行插值處理對其插值，如果a變小的話，就進行間選處理，生成函數(shù)ψ(x／a)。將該數(shù)據(jù)暫時存儲在緩沖存儲器W3。
接著，平行移動單元W4通過根據(jù)對應(yīng)于變換參數(shù)b的時序從緩沖存儲器W3讀出函數(shù)ψ(x／a)，進行函數(shù)ψ(x／a)的平行移動，生成函數(shù)ψ(x-b／a)。
接著，將作為子波變換對象的數(shù)據(jù)供給乘法單元W5。例如，在使用上述子波變換單元來代替圖21所示的第1FFT處理單元10的情況下，通過未圖示的A／D變換器供給脈波波形MH。乘法單元W4進行變量1／a1／2、函數(shù)ψ(x-b／a)及脈波波形MH乘法運算，進行子波變換，生成脈波分析數(shù)據(jù)MFD。同樣，在圖21所示的第2FFT處理單元12中也可應(yīng)用子波變換單元。
(8)如果運動強度增大的話，骨骼肌肉的耗氧量增加，故呼吸數(shù)和脈搏數(shù)增加。這里，呼吸數(shù)和脈搏數(shù)存在一定的關(guān)系。圖30是表示行走時呼吸數(shù)和脈搏數(shù)的一例的圖。在第1～第3實施例中，也可用呼吸數(shù)和脈搏數(shù)的關(guān)系進行濾波處理。
具體地說，設(shè)有預(yù)先存儲呼吸數(shù)和脈搏數(shù)的關(guān)系的表，首先，使用該表從脈搏數(shù)(60／Fm1)求推測的呼吸數(shù)(60／Fv1)。并且，使用將推測的呼吸成分的基波頻率作為中心頻率的帶通濾波器，提取呼吸成分的基頻Fvl。還有，這種情況下的濾波處理可以數(shù)字化進行。
由此，可更正確地提取呼吸成分。
(9)在上述各實施例中，說明了比較單元16中使用的閾值R1、R2固定的情況，但如上所述，呼吸數(shù)和脈搏數(shù)存在圖30所示的關(guān)系。例如，在短跑和中長跑那樣運動強度加速增加的情況下，脈搏數(shù)和呼吸數(shù)短時間增加。在這樣的情況下，跑步者即使以放松的狀態(tài)跑，呼吸數(shù)的變化率也變大。因此，如果將呼吸數(shù)變化率信息KJ’用固定的閾值R1、R2比較的話，則會誤檢測放松程度。因此，可以根據(jù)脈搏數(shù)和呼吸數(shù)的關(guān)系使閾值R1、R2可變。
具體地說，設(shè)有預(yù)先存儲與脈搏數(shù)變化率對應(yīng)的閾值R1、R2的閾值表和根據(jù)脈搏數(shù)信息MJ計算脈搏數(shù)變化率信息MJ’的運算單元，可以參照運算單元算出的脈搏數(shù)變化率信息MJ’，從閾值表中讀出閾值R1、R2。
由此，即使在運動強度動態(tài)改變的情況下，也能檢測受驗者的放松程度，能夠在顯示單元17上顯示正確的消息文字。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的生物體狀態(tài)測量裝置，從受驗者的循環(huán)器系統(tǒng)信息的頻譜中提取與脈搏數(shù)對應(yīng)的區(qū)域，所以，能夠除去運動導(dǎo)致的脈搏不齊、干擾、隨意呼吸的影響，能夠簡便且正確地測量呼吸數(shù)。還有，能夠根據(jù)呼吸數(shù)的變化率了解受驗者放松到什么程度。
權(quán)利要求
1．一種生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于，包括循環(huán)器系統(tǒng)信息檢測裝置，其用于檢測受驗者的循環(huán)器系統(tǒng)信息；提取裝置，從檢測的循環(huán)器系統(tǒng)信息的頻率分析結(jié)果中提取根據(jù)脈搏數(shù)或心搏數(shù)確定的區(qū)域、據(jù)此測量上述受驗者的呼吸數(shù)。
2．如權(quán)利要求1所述的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于，它還包括循環(huán)器系統(tǒng)信息檢測裝置，其用于檢測受驗者的循環(huán)器系統(tǒng)信息；提取裝置，從檢測的循環(huán)器系統(tǒng)信息的頻譜中提取根據(jù)脈搏數(shù)或心搏數(shù)確定的區(qū)域；測量裝置，根據(jù)該提取的區(qū)域中的頻譜測量上述受驗者的呼吸數(shù)。
3．權(quán)利要求1或2記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于上述循環(huán)器系統(tǒng)信息是脈波或心電位的周期變化量。
4．權(quán)利要求1或2記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于上述循環(huán)器系統(tǒng)信息是脈波或心電位的振幅值變化量。
5．權(quán)利要求1～4任一記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于，包括攜帶單元，為檢測上述循環(huán)器系統(tǒng)信息而安裝在受驗者上；主體單元，可與攜帶單元進行通信。
6．權(quán)利要求2～5任一記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于包括體動除去裝置，從由上述提取裝置提取的頻譜中將對應(yīng)于受驗者的體動的體動頻譜除去；根據(jù)上述體動除去裝置的輸出生成上述受驗者的呼吸數(shù)。
7．權(quán)利要求6記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于，上述體動除去裝置包括體動檢測裝置，檢測上述受驗者的體動；體動頻譜檢測裝置，根據(jù)該體動檢測裝置的檢測結(jié)果，求取與上述體動對應(yīng)的體動頻譜；體動校正裝置，從由上述提取裝置提取的頻譜中除去上述體動頻譜。
8．權(quán)利要求6記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于，上述體動除去裝置包括基頻表，預(yù)先對應(yīng)連接存儲與運動強度的變化對應(yīng)的體動基波頻率與呼吸基波頻率的關(guān)系；頻率確定單元，參照上述基波頻率表，從上述提取裝置提取的頻譜中確定呼吸基波頻率和體動基波頻率，根據(jù)由上述頻率確定單元確定的上述呼吸基頻計算上述呼吸數(shù)。
9．權(quán)利要求6記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于上述體動檢測裝置檢測受驗者的腕的加速度；上述體動校正裝置從上述頻譜中除去相當于該加速度的頻率的體動頻譜。
10．權(quán)利要求1～9任一記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于設(shè)有報警裝置，測量的呼吸數(shù)在規(guī)定范圍之外時，就告訴五官進行報警。
11．權(quán)利要求1～9任一記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于設(shè)有計算裝置，根據(jù)測量的上述呼吸數(shù)計算上述呼吸數(shù)的變化率。
12．權(quán)利要求1～11任一記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于包括通信裝置，與設(shè)在裝置主體外部的外部機器之間進行包括表示生物體狀態(tài)的通信信息的收發(fā)。
13．權(quán)利要求12記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于上述通信裝置包括提供固有的識別編號的識別信息存儲裝置，對上述通信信息添加該識別編號后，在與上述外部機器之間進行通信。
14．權(quán)利要求13記載的生物體狀態(tài)測量裝置，其特征在于使用壓縮數(shù)據(jù)進行與上述裝置主體和上述外部機器之間的數(shù)據(jù)傳送。
15．一種放松指導(dǎo)裝置，是一種使用權(quán)利要求11記載的生物體狀態(tài)測量裝置的放松指導(dǎo)裝置，其特征在于，包括指標生成裝置，根據(jù)由上述計算裝置計算的上述呼吸數(shù)的變化率，生成表示上述受驗者的放松程度的指標；告知裝置，告知上述指標。
16．權(quán)利要求15記載的放松指導(dǎo)裝置，其特征在于上述指標生成裝置通過將閾值與上述呼吸數(shù)的變化率進行比較，生成表示上述受驗者的放松程度的指示。
17．權(quán)利要求16記載的放松指導(dǎo)裝置，其特征在于，上述指標生成裝置包括脈搏數(shù)計算裝置，根據(jù)上述循環(huán)器系統(tǒng)信息求取脈搏數(shù)；脈搏數(shù)變化率計算裝置，計算上述脈搏數(shù)的變化率；閾值表，存儲與上述脈搏數(shù)的變化率對應(yīng)的上述閾值；上述指標生成裝置參照由上述脈搏數(shù)變化率計算裝置計算的上述脈搏數(shù)的變化率，從上述閾值表讀出上述閾值，根據(jù)該閾值生成表示上述受驗者的放松程度的指標。
18．權(quán)利要求15～17任一記載的放松指導(dǎo)裝置，其特征在于包括通信裝置，在與設(shè)在裝置主體外部的外部機器之間進行由上述計算裝置計算的上述呼吸數(shù)的變化率的發(fā)送，并接收由設(shè)在上述外部機器上的上述指標生成裝置生成的上述指標；利用設(shè)在上述裝置主體上的上述告知單元，將上述指標告知受驗者。
全文摘要
基于受驗者的心電波形和脈搏測量受驗者的呼吸數(shù)的裝置已為人所知。然而,受驗者在運動中或日?；顒又?在心電波形中疊加有生物電波形,在脈波中疊加有體動成分,測量結(jié)果有誤。所以,要改善此點。設(shè)有由安裝在受驗者上的手表型的攜帶單元和機器主體330等構(gòu)成的個人計算機。攜帶單元連接安裝在手指根部分的光電式脈波傳感器,測量脈波波形。還有,在攜帶單元上設(shè)置加速度傳感器,這樣來檢測受驗者的體動頻譜。機器主體330對脈波施加窗函數(shù),進一步除去加速度成分,從脈波的頻譜中除去體動頻譜。并且,使用該結(jié)果可生成呼吸數(shù)及呼吸數(shù)變化率。
文檔編號A61B5/0205GK1206337SQ97191528
公開日1999年1月27日 申請日期1997年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月10日
發(fā)明者天野和彥, 上馬場和夫, 石山仁 申請人:精工愛普生株式會社