JPS60104286A - 歩数計つき心拍計腕時計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、心ＴＩ”１位検出型心拍数言１（左手首と右
指間、または胸壁上の２点間など体表面の２点間に誘起
する心電位を検出し、心電位の発生周期から１分間あた
りの心拍数を計算して表示する装置）がついている雷、
子腕時計（以下、単に心拍計つき腕時計と称する）に組
込み可能な歩数計に関するものである。

ランニングやジョギングは、心臓、血管系の機能を高め
るだめの簡便で効果的な運動である。その際、心拍数を
監視することは、安全な運動のために非常に重要である
と同時に、走行距離を知ることは、運動の効果を自分な
りに評価するために重要である。ここで、走行距陥＝歩
数×平均歩幅であるので、平均歩幅を予め知っておけば
、歩数を割ることによって近似的な走行距離が知れる。

このようにして得られた走行距箭は、必ずしも正確なも
のではないが、平均歩幅を自分で工夫して、できるだけ
妥尚な値をめることによって、精度を上げることができ
る。

本発明の目的は、心拍Ｈ１つき腕時計に組込み可能な、
超小形・低消費電力、かつ高信頼性の歩数計（又は、走
行距岬計）を実現する手段を提供することにある。

以下、図面に従って本発明を説明する。

第１図は、従来の電子式歩数計によく見られるスイッチ
式歩行センサの構造を示す図である。１はスイッチの構
造を支える基板で、その上に、先端に重り２ｂのついた
レバー２ａ、マイクロスイッチ６、前記レバー２ａの動
きを規制するストッパ４ａ、４ｂがとりつけられている
。前記レノクー２ａが下がると前記マイクロスイッチ３
の突起３ａを押し、スイッチが例えばＯＮ状態となる。

５　ｂ、３　Ｃｉｌ：前％己マイクロスイッチ６の電気
的端子である。

第２図は、第１図で示したスイッチ式歩行センサを使っ
た従来の電子式歩数計の主要な雷、子回路ブロック図で
ある。体の上下７動によって前記レバー２ａは上下運動
し、前記マイクロスイッチの電気端子３ｂ、３Ｃは、そ
の上下運動の回数にｔｌに一致して０Ｎ１０ＦＦする。

これによって波形整形回路６の入力電圧けＯｖから５ｖ
まで振れ、この雷、気的パルスは前記波形整形回路（具
体的には単安定マルチバイブレータ）によりチャタリン
グなどが除かれ九幅一定のノくルスに変えられる。

このパルスの数をカランタフによって計数し、前記カウ
ンタの出力をドライバ１０を経て表示装置。

１１によって表示する。なお、５は、前記波形整形回路
の入力端子を圧電圧に保つための抵抗器、８は前記カウ
ンタのリセット端子を正帽、圧に保つだめの抵抗器、９
は前記リセット端子の電圧を零にすることによって前記
カウンタをリセットするためのスイッチである。

しかしながらこのよう表スイッチ式歩行センサは、構造
が比較的簡単である反面、機械接点を有するので大形に
なシ、接点の信頼性が低いなどの欠点があった。

第３図は、本発明者の考案になる静電銹導形歩行センザ
の動作原理を説明する図である。１２は人体を模式的に
示している。１５は大地で桑シ、前記人体１２はくつな
どの絶縁物（図示せず）によって大地１５から離れてい
る。人体表面上の離れた２点をｘ１＋　１２　とし、そ
れぞれの点における大地に対する電位をＶ、、Ｖ、とす
る。人体の内部は導電率も高く、電気の良導体とみなせ
るが、皮ふインピーダンスは１通常数、　１００　ＫΩ
から乾燥時には数ＭΩにも達するので、体表面間は不良
導体であるとみかせる。従って、前記体表面の位置Ｘ、
に１つの電極を置き、これと大地間の静電容邪・をＣ１
、体表面の他の位置ｘ２に他の１つの電極をＦ、ｔき、
これと大地間の静電客月をＣ２とする。

前記静電容ｆｄＣ１に蓄えられる電荷量をＱ１％前記静
電容量Ｃ７に蓄オられる電荷量をＱ、とし、前記体表点
Ｘ、と大地間の距郵［をｄ１１前記体表点Ｘ、と大地間
の距ＮＧ　’Ｆｒ、　ａ　ｔとし、前記体表点ＸＩにお
ける静’ｆｌｆ’ｆ容景を形成するための実効的な電極
面漬を８１％前Ｒｅ体表点Ｘ、におけるそれをＳ。

とすると、前記諸変数の間には次のような関係が存在す
る。

■ｌ　”Ｑｌ　／ｃ、　”Ｑ、Ｉ・ｄ、／（εＳ＋）（
１）Ｖｚ　＝ｃｔ２．／　０２＝Ｑ、２　・ｄ、ｔｌ　
（ｔ　８２　）　（２１但し、ここでεは９勿の誘雷、
率である。従って前記体表面点ＸＩｐ　１２間の電位差
ｖｉよで表わされる。

次に、第６図（ｂ）のように、人体が更に大地からＩＩ
Ｅれた場合、前記体表点ｘ１＋　ｘｔにおける対地距離
ｉをｄＩ’　ｒ　ｄ；　％　対地静Ｉ丁、８邪をＣＩ’
　ｅ　Ｃ２’、対地電位をｖ、’　、　ｖ２’とすると
、■１′＝ＱＩ／Ｃ７′＝ＱＩ−ｄ１′／（ε５ｔ）（
４）Ｌ’　＝Ｑ１．／　Ｃ！２’　＝Ｑ、ｐ　ｄ２’／
　（ｔ　Ｓ２　）　（５１従って、前記体表点ｘＩ＋　
１２間の電位差Ｖ′は館・正時（第６図（ａ））と飛び
上った時（第３図（ｂ））の、前記体表点間の箱１位差
の変化△Ｖは△ワーフ・−７−些（五−＆）−△１（７
）ε　Ｓ、Ｓ。

となる。但し、上式において、簡単のためへ（１＝ａ＋
’　−ｄ＋＝ｄｔ’　−ｄｔ　（８１とした。

このように、前記体表点間の電位差は、人体の対地距離
に比例して増減する。人間が走る時は、人体の対地距削
が走行リズムに従って変化するので、（７）式で示すよ
うに、前記体表点間の電位差は、走行リズムに同期して
変動する。

実際には、人体の個体差（皮ふインピーダンスの個人差
など）、手境灸件の違い（浸度・天気）などで、電位差
変動の太きさは秤々異なる。又、体表面のどの２点間を
とるかによっても、牝７位差変動の太きさは違ってくる
。一般的には、体表面上のか郡かはなれる程、電位変動
は太きくとらえることができる傾向を有する。小さい場
合では１〜２ｙｎＶ、太きい場合は１０ｒｎＶ程度ある
ので、高感Ｉｆ増幅器があれば十分検出可能である。

即ち、前記静電誘導形歩行七ンリ゛どは、走行時の人体
の上下運動を感知するために体表面上の２点間に設置さ
れた一対の雪、極と、前記一対の電極に誘起する雷１位
を増幅する増幅器とによって構成されるものである。

第４図は、前記静電、誘導形歩行センサの具体的な実施
例、即ち歩数計の実施例を示す図である。

第４図（ａ）は、連動によシ生じる体表面上２点間の電
位差の変動を示している。同図において、山と山の間隔
（又は、谷と谷の間隔）は、走行時の数（又は、谷の数
）を鼾ることによって、走行時の歩数を知ることができ
る。第４図（ｂ）は、実際の電子回路のブロック図であ
る。１／＋ａ、　１６ｂは、前記電位差を捕えるだめの
電極である。５は増幅器１７の入力端子の一方をある電
位を与えると同時に、体表面に電荷を与えるだめの抵抗
器で、その一端は室温（この場合＋５ｖ）に接続してい
る。６は波形整形回路、更に具体的には単安定マルチバ
イブレータで、前記増幅器の出力信号を一定幅の前記入
力信号の山（又は谷）に１対１に対応するパルスを作り
出す。７は、前記波形整形回ｋＴの出力パルス数を数え
るカウンタであシ、前記カウンタの出力信号はドライバ
１０を経て、表示装償１１により、歩数として表示され
る。８は、前記カウンタのリセット端子（図示せず）を
正電位に保つための抵抗器であり、９は前記カウンタの
リセット端子を零電位にし、前記カウンタをリセット状
態にするた、めのスイッチである。

以上述べてきた、筆者の発明になる歩数計をここでは簡
単の為、静電誘導型歩数計と名利ける。

本発明の具体的な目的は、前記静電誘導型歩数計を心拍
計腕時計に糾込むための効芽的力手段を掛供することに
ある。

ブ５図は、本発明に々る歩数言ｌ（走行距離計）つき心
拍計腕時計」の外観を示し、第６図は、本発明になる前
記歩数計つき心拍計腕時計のぜ：造を示し、第７図は、
本発明になる前記歩数計つき心拍数組の電子回路ブロッ
ク図である。１８はプラスチックケースで、その中には
、電子回ｖ２６や電池２７久どが収納されている。１９
はバンド、２０け液晶表示器′で、回では上段に心拍数
２０ａ１下段に走行距）ｌｉ２０　ｂを示している。２
１．２２は金属電接で、通常、前者は右手の指（図示ぜ
ず）後者は左手首（図示せず）に角中れることにより、
体表心電位が検出される。２５は、胸壁上につけられる
一対の腕電極（第７図・２９ａ、２９ｂ）と前記電、子
回路２６を接舷、するだめの端子である。

前記端子２３は、詳しくは金属製受口ピン２３ａ、−金
属製受口ピン２６ｂ１プラスチツクピン２５ｃから構成
される。前記金属製受口ピン２６ａ。

２３ｂは前記電子回路２乙に接続し、ソケット２４中に
坤込壕れた金属製ピン２４ａ、２４ｂ。

および導綾２５ａ、２５ｂを紅て、前記腕電極２９ａ、
２９ｂを前記■、電子回路６に接舷するものである。こ
こで、スイッチ２８は普通はＯＮ状罪で、前記％極２２
は前記電１子回路２６に接続しているが、前記ソケット
２４が前記端子２３に差込まれると、プラスチックピン
２４ｃが前記グラスチックピン２３ｃを押し、前記スイ
ッチ２８はＯＦＦとなる。即ち、前記Ｊｌｔｑｉ電極２
９ａ、２９ｂが使用される時は、前記電極２２は前記を
子回路２６とＯＦＦ状態になる。これは、運動中におけ
る前記％枦２２と手霜とのまさつによる雑音が前記電子
回路２６に混入することを防ぐためである。

そして、前記金属ピン２４ａ、２４ｂは、前記金属製受
口ビン２３　ａ、２３　ｂにそれぞれ結合し、前記腕電
極２９ａ、２９ｂＫｐ導されだ心電位は前記１１子回路
２６中にある心電位増幅器３１に入力される。前記心電
位は、前記心電位増幅器により増幅された後、波形整形
器３２によりパルスに変換され、カウンタ３３によりそ
のパルス間隔が測定され、その後、心拍数計算器６４に
より、前記パルス間隔は１分間当りの心拍数として、ド
ライバ３５を経て液晶表示器２０により表示される。

さて、一対の胸電極の一方の本例では、胸電極２９ｂと
前記金属雷：＠２２との間に発生する運動に依存する静
電銹導電１位（第４図（ｂ）に図示）は増幅ｃｆ１７に
加えられ、波形整形器６、カウンタ７、ドライバ１０を
経て、液晶表示器２０によって、前記心拍数と同時に、
歩行数が表示される。

図示けしなかったが、平均歩幀１が分っていわば、容易
に走行距離を計算し１、同様に表示できる。このように
、運動、特にランニングの評価において最も基本的な柑
である、心拍数と走行距岬とカニ、本発明によって実り
、された。

本発明によれば、通常の心拍計腕時計の既存の電極シス
テムがそのまま利用出来、雷４会切りかえスイッチ（本
例では前記プラスチックピン２４ｃとプラスチックピン
２３ｃとスイッチ２８にょって構成されている）をつけ
ることと、歩数計用電子回路（本例では第４図（ｂ））
を付は加えることだけで済み、歩数を計るだけの特別の
センサを使用する必要がｋいので、安価であり、操作も
楽で、使用者にや和を与え彦いなど、実用的な価値は太
きいものである。

【図面の簡単な説明】 訝１，１図は従来のスイッチ式歩行センサ、第２図は従
来のスイッチ式歩行センサを使った電子式歩数計の都、
子回路ブロック図、第３図は静％、銹導形歩行センサの
動作原理を説明する図、第４図は静′＃、誘導形歩行セ
ンザを使った歩数側の電子回路ブロック図、＠５図は本
発明になる歩数計つき心拍計腕時計の外観図、第６図は
、前記歩数計つき心拍計腕時計の構造を示す図、第７図
は前記歩数計つき心拍側腕時計の電子回路ブロック図で
ある。 １・・・・・・スイッチ式歩行センサ基板６・・・・・
・波形整形器　７・・・・・・カウンタ８・・・・・・
抵抗器 ９．２８・・・・・・スイッチ １０．３５・・・・・・ドライバ １１・・・・・・表示装置　１２・・・・・・人体１５
．１４・・・・・・対地静置容量 １５・・・・・・大地 １６ｖ＞、１６ｂ、２９ａ、ｚ９ｂ−・−・・［、極１
７・・・・・・増幅器 １８・・・・・・プラスチック・ケース１９・・・・・
・バンド　２０・・・・・・液晶表示器２３・・・・・
・ソケット受口　２４・・・・・・ソケット２５ａ、２
５ｂ・・・・・・導線　２６・・・・・・電子回路２７
・・・・・・電池　５０・・・・・・人体３１・・・・
・・心冨位増幅器　６２・・・・・・波形整形器３３・
・・・・・カウンタ ３４・・・・・・心拍数計算器　３５・・・・・・ドラ
イバ以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１一対の電極を有し前記電極を人体表面上の二点間
   に設置し、前記電極に誘起する電位を検出することによ
   って歩行を検出する歩行センサを有し、歩数又は走行距
   離を表示する手段を有することを特徴とする心拍数計つ
   き電子腕時計。 （２）胸雷椅と、前記心拍用腕時計につけられた’Ｆｊ
   ［とを使用することを著命とする（１）項記載の歩数又
   は走行距内１（の表示できる心拍数計つき電子腕時泪。