CN102670187B - 机体测定装置 - Google Patents

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Abstract

对测定对象不施加过大的负荷，通过简便的测定，求出对于测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式。其特征在于，包括：指示部，该指示部对测定对象指示给定状态的实施；脉搏传感器，该脉搏传感器测定给定状态的脉搏数；消耗能量测定部，该消耗能量测定部测定给定状态的消耗能量；机体信息计算部，该机体信息计算部根据在给定状态下脉搏传感器测定的脉搏数和该脉搏数时消耗能量测定部测定的消耗能量确定对于测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式，根据该关系式，计算测定对象的机体信息。

Description

机体测定装置
技术领域
本发明涉及机体测定装置。
背景技术
以往，判定测定对象的体力时通常把持久力作为基准进行判定。一般，VO2max(VO2最大)(单位时间的最大摄氧量)越大，评价越优异。因此，在判定测定对象的体力时，重要的是正确测定VO2max。
专利文献1：特开2006-238970号公报
发明内容
可是，在对VO2max的正确的测定中，对于测定对象有时会施加大的负荷。即有必要对测定对象施加极度接近极限，即心跳数达到最大心跳数附近的运动负荷，在该运动中，由于需要测定VO2(摄氧量)并且把其作为VO2max，所以给测定对象带来极大的负担。此外，在这样的测定中，大规模的机器和设备是必要的，所以如果不到设置有机器和设备的特定场所就无法进行测定，欠缺方便性。
另一方面，最大心跳数时的VO2(即VO2(HRmax(HR最大)))可以接近VO2max。此外，VO2与消耗能量具有高相关性的同时，VO2(HRmax)也与最大心跳数的75％的心跳数时的消耗能量(EE(75％HRmax))具有高相关性。本发明者们着眼于这点，开发了对于测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式可以通过简便的测定来确定的机体测定装置。另外，心跳数和脉搏数基本上是同义词，但是在以下的说明中，心跳数意味着心脏的跳动数，脉搏数意味着末梢器官的脉搏数。
本发明的目的在于，提供通过简便的测定，不给测定对象施加过大的负荷，就能求出对于测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式的机体测定装置。
为了解决上述问题，本发明的机体测定装置的特征在于，包括：指示部，该指示部对测定对象指示给定状态的实施；脉搏传感器，该脉搏传感器测定所述给定状态的脉搏数；消耗能量测定部，该消耗能量测定部测定所述给定状态的消耗能量；机体信息计算部，该机体信息计算部根据在所述给定状态下，所述脉搏传感器测定的脉搏数和该脉搏数时所述消耗能量测定部测定的所述消耗能量确定对于所述测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式，根据该关系式，计算所述测定对象的机体信息。
此外，本发明的机体测定装置的所述指示部至少依次指示作为所述给定状态的第一状态、比该第一状态负荷更大的活动状态的第二状态、比该第二状态负荷更大的活动状态的第三状态的实施，所述机体信息计算部根据所述第一状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量、所述第二状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量、所述第三状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量的3点近似直线，确定所述关系式。
此外，本发明的机体测定装置的所述指示部在所述第一状态的所述测定对象的脉搏数与所述第二状态的所述测定对象的脉搏数的差是给定阈值以下时，把与所述差比所述给定阈值大时指示的活动状态相比负荷更大的活动状态作为所述第三状态指示。
此外，本发明的机体测定装置还包括能输入所述测定对象的年龄、性别、体重、除脂肪体重的数据输入部件，消耗能量测定部具有能检测所述测定对象的身体运动的加速度值的加速度传感器，根据由该加速度传感器检测的所述身体运动的加速度值和由所述数据输入部件输入的年龄、性别、体重、除脂肪体重，计算所述消耗能量。
此外，本发明的机体测定装置的所述指示部在由所述数据输入部件输入的除脂肪体重比给定基准值更大时，把与所述除脂肪体重是所述给定基准值以下时指示的活动状态相比负荷更大的活动状态作为所述第二状态和/或所述第三状态指示。
此外，本发明的机体测定装置在继续所述给定状态的实施的实施时间内，检测到所述给定状态的所述测定对象的脉搏数的变化是给定范围内时，所述指示部在经过所述实施时间之前，指示所述给定状态的实施结束，未检测到时，所述指示部在所述实施时间的经过后指示所述给定状态的实施的结束。
此外，本发明的机体测定装置的所述指示部指示作为所述给定状态继续给定时间，执行同一内容的活动状态的实施，所述机体信息计算部根据在所述给定时间中测定的多个所述给定状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量，获取近似直线并确定所述关系式。
此外，本发明的机体测定装置的所述机体信息计算部对于所述机体信息，根据所述关系式，计算所述测定对象的EE(75％HRmax)，并且把该EE(75％HRmax)应用到表示EE(75％HRmax)和VO2(HRmax)的相关性的表达式中，计算所述测定对象的VO2(HRmax)。另外，EE(75％HRmax)意味着最大心跳数(脉搏数)的75％的心跳数(脉搏数)时的消耗能量，VO2(HRmax)意味着最大心跳数(脉搏数)时的VO2。此外，VO2意味着摄氧量。
此外，本发明的机体测定装置的所述机体信息计算部根据所述测定对象的所述VO2(HRmax)值和所述测定对象的性别以及年龄，进行关于所述测定对象的体力判定并在显示部件显示判定结果。
此外，本发明的机体测定装置的所述机体信息计算部作为所述机体信息，把所述脉搏传感器获取的所述测定对象的脉搏数应用到所述关系式，计算与所述脉搏数对应的消耗能量。
根据本发明，根据简便的测定，对测定对象不施加过大的负荷就能求出对于测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式。根据该关系式，求出最大心跳数(脉搏数)的75％的心跳数(脉搏数)时的消耗能量(EE(75％HRmax))就能计算能成为体力判定的指标的VO2(HRmax)，所以，对测定对象不施加大的负荷的体力的测定成为可能。
此外，因为是能实现装置的小型化的结构，所以不需要大规模的机械和设备，所以能进行简便的测定。由本发明确定的对于给定脉搏数的消耗能量的关系式是根据各测定对象所固有的数据确定的，所以能获取精度高的关系式。
根据所述关系式，只通过测量测定对象的脉搏数，就能计算该脉搏数的状态下的消耗能量。因此，即使在如以往那样用加速度传感器求出身体运动的加速度值的大小，计算消耗能量的方法中，无法正确计算的活动状态(例如，自行车的运转、登山等)下，通过测定这时的脉搏数也能正确计算消耗能量。此外，因为兼具脉搏传感器和消耗能量计算部(加速度传感器)，所以进行基于脉搏传感器的脉搏测定时，根据脉搏数，如上所述，能求出消耗能量，不进行基于脉搏传感器的脉搏测定时，如以往那样能从身体运动的加速度值求出消耗能量。
附图说明
图1是表示本发明的机体测定装置的结构的框图。
图2是表示本发明的第一实施方式的体力测定的流程的程序流程图。
图3是表示脉搏数和消耗能量的关系的图表。
图4是表示脉搏数和消耗能量的关系的图表。
图5是表示脉搏数和消耗能量的关系的图表。
图6是表示本发明的第二实施方式的体力测定的流程的程序流程图。
图7是表示本发明的第三实施方式的体力测定的流程的程序流程图。
图8是表示脉搏数和消耗能量的关系的图表。
标号说明
10-机体测定装置；21-操作部；22-显示部；23-电源部；31-加速度传感器；31a-X轴传感器；31b-Y轴传感器；31c-Z轴传感器；32-计算部；33-存储部；34-计时部；35-A/D转换器；40-控制部；50-脉搏传感器；51-LED；52-光电二极管。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式的机体测定装置。
图1是表示机体测定装置10的结构的框图。如图1所示，机体测定装置10包括操作部21、显示部22、电源部23、加速度传感器31、计算部32、存储部33、计时部34、A/D转换器35、控制部40和脉搏传感器50。以下就各部的详细的结构加以说明。
操作部21主要作为输入测定对象的机体信息或者用于输入机体测定装置10的设定事项的数据输入部件使用。操作部21的个数、形状和操作方法未特别限定，可以适当采用按钮式、触摸传感器式、拨号盘式等。作为由操作部21输入的机体信息，作为一个例子，能列举年龄、性别、体重、身高、去除脂肪体重，但是，如果如后面所述，是基于测定对象的活动的消耗能量的计算或者体力测定所必要的机体信息，就没有特别限定。此外，设定事项是测定对象使用机体测定装置10上的设定事项，例如，能列举机体测定装置10的初始设定、现在日期时间和星期、显示部22的显示内容的切换等。这样输入的机体信息和设定事项通过控制部40的控制存储到存储部33中并在显示部22显示。
显示部22是用于显示从控制部40发送的数据的显示部件，主要进行测定对象的机体信息和设定事项的显示、操作的向导显示、给定状态的实施指示显示、现在时刻、日期和星期的显示、测定的脉搏数的显示、计算的消耗能量的显示、体力判定结果的显示。显示内容存储到存储部33中，控制部40按照预先存储在存储部33中的程序，按照机体测定装置10的使用状况，从存储部33读出数据并在显示部22显示。显示部22可以采用使用例如液晶或者有机EL元件的显示器，也可以把显示部22和操作部21作为具有触摸屏功能的液晶显示面板一体地构成。
电源部23是由电池等供电源构成的供电部件，对机体测定装置10的各构成构件，通过控制部40供给电力。
存储部33例如是由使用半导体元件的非易失性存储器构成的存储部件。也可以组合易失性存储器和非易失性存储器构成。易失性存储器能暂时存储用于基于控制部40的处理等的各种数据，例如作为计算部32的计算处理时的暂时存储区使用。非易失性存储器用于存储应该长期保存的数据，例如，由测定对象输入的机体信息(年龄、性别、身高等)的存储、用于消耗能量计算式的存储、对于给定脉搏数的消耗能量的关系式(后述)的存储、表示EE(75％HRmax)和VO2(HRmax)的相关性的表达式(后述)的存储、判定表(后述)的存储、各种程序的存储等。
计时部34是计测时间(例如后述的给定状态的实施时间、给定时间)的经过的部件。在本实施方式中，计时部34作为独立的构成要素，但是也可以作为计时电路采用与控制部40一体化的结构，由控制部40自身判断是否经过给定的时间。
加速度传感器31按照由带在身上的机体测定装置10的测定对象的身体运动产生的加速度值变化输出值，是消耗能量测定部的构成要件之一。更具体而言，加速度传感器31具有X轴传感器31a、Y轴传感器31b、Z轴传感器31c(参照图1)，从而能分别检测彼此正交的3轴(X轴、Y轴、Z轴)方向的身体运动，能把合成x轴传感器31a、Y轴传感器31b、Z轴传感器31c的各输出值的值作为加速度值获取。
为了基于控制部40或者计算部32等的处理，由加速度传感器31获取的输出由A/D转换器35进行模拟-数字变换。更具体而言，由x轴传感器31a、Y轴传感器31b、Z轴传感器31c获取的作为模拟数据的各输出值分别由A/D转换器35a、A/D转换器35b、A/D转换器35c变换为数字数据。变换的各数据能与计时部34联动，与从获取开始的经过时间对应作为身体运动信息存储到存储部33中。
此外，X轴传感器31a、Y轴传感器31b、Z轴传感器31c的各输出值的A/D转换值由计算部32合成。据此，计算作为数字数据的加速度值(加速度值的A/D转换值)，与计时部34联动并且与从开始取得的经过时间对应，作为身体运动信息存储到存储部33中。该加速度值也可以作为给定时间的加速度值的累计值(加速度值的大小)存储。如果与经过时间对应获取加速度值，通过获取的顺序时序地观察加速度值，不仅可以将身体运动强度，还可以把身体运动的反复性和连续性的有无、重复相同的身体运动时的间隔或者次数(例如步数(步的次数))作为身体运动信息获取。
另外，为了通过加速度传感器31更正确地获取基于测定对象的所有身体运动的加速度值(身体运动信息)，机体测定装置10优选为紧贴测定对象的身体安装到测定对象。这样获取的加速度值根据控制部40的控制存储到存储部33，一部分(例如步数)在显示部22显示。
脉搏传感器50包括LED 51(发光二极管)和光电二极管52。LED 51对测定对象的给定部位照射适合于脉搏测定的波长的光，例如照射蓝色的光。从LED 51射出的光一边被测定对象的血管内的血色素吸收，一边由皮下组织等反射，由光电二极管52受光。由光电二极管52进行入射光的光电变换，输出与入射光对应的电信号。该电信号对应测定对象的血管内的血色素的量的变化。因此，根据光电二极管52的输出信号可以知道脉搏，可以使计算部32与计时部34的计测结果合并计算单位时间的脉搏数。脉搏传感器50例如适合于安装在测定对象的耳垂或者指尖。
另外，脉搏的测定还可以组合除LED以外的发光部件和除发光二极管以外的受光部件。除光学的测定方法以外，例如也可以通过压力式测定方法进行。此外，通过直接在胸部获取心脏跳动数的心率计测定测定对象的心率与所述脉搏计获取的脉搏进行相同后述的处理。
如图1所示，控制部40与操作部21、显示部22、电源部23、加速度传感器31、计算部32、存储部33、计时部34、A/D转换器35和脉搏传感器50电连接，由控制部40控制各构件的动作。另外，计算部32和控制部40优选为分别由集成电路构成。
此外，控制部40作为为测定对象指示给定状态的实施的指示部使用。该指示通过使显示部22显示给定状态的内容来进行。作为让显示部22显示给定状态的内容，主要包含活动种类和活动强度。作为活动的种类，例如能列举步行、跑步、安静、静止等，作为活动的强度，例如能列举缓慢的步行、快走、慢跑等。此外，作为活动强度的显示，例如在步行时，可以在显示部22显示按照其节奏规则地变化的图像。
计算部32(计算部件)根据存储在存储部33中的基于测定对象输入的机体信息(例如年龄、性别、体重、除脂肪体重)和身体运动信息(加速度值)，在控制部40的控制下，计算基于测定对象的身体运动消耗能量。累计地合计每给定单位时间(例如20秒)的身体运动信息的消耗能量进行消耗能量的计算。在本实施方式中，消耗能量测定部主要由加速度传感器31、A/D转换器35和计算部32构成。
此外，计算部32作为机体信息计算部使用。计算部32能根据基于脉搏传感器50的测定和基于消耗能量测定部的测定确定脉搏和消耗能量的关系，即对于给定脉搏数的消耗能量的关系式。通过确定对于给定脉搏数的消耗能量的关系式，根据该关系式可以计算作为以下的实施方式说明的机体信息。
机体测定装置10特别适合作为小型的装置构成。例如，主体外壳(未图示)以胸部口袋能容纳的尺寸构成。在主体外壳的内部配置电源部23、加速度传感器31、计算部32、存储部33、计时部34、A/D转换器35、控制部40，在主体外壳的外表面设置操作部21和显示部22。脉搏传感器50可以通过设置在主体外壳内部的绳轴卷出和卷取。通过这种类结构，搬动容易且方便性好，可以进行简便的测定。
第一实施方式
下面，参照图2，就机体测定装置10的第一实施方式加以说明。计算部32能判定测定对象的体力。在本发明中体力是持久力。一般，VO2max越大持久力评价越优异，但是在本发明中，为了减轻对测定对象的负担，计算接近VO2max的最大心跳数(脉搏数)时的VO2(即VO2(HRmax))作为体力判定的基础。VO2与消耗能量具有高相关性的同时，VO2(HRmax)也与最大心跳数(脉搏数)的75％的心跳数(脉搏数)时的消耗能量(EE(75％HRmax))具有高相关性。EE(75％HRmax)可以从给定的活动时的消耗能量和心跳数(脉搏数)推定。即本发明的体力判定可以通过测定给定状态时的脉搏数和给定状态时的消耗能量，推定EE(75％HRmax)，进一步获取VO2(HRmax)来判定和评价。
在图2所示的例子中，对测定对象指示3个给定状态(第一状态、第二状态、第三状态)的实施，根据各给定状态的脉搏数和消耗能量测定体力，但是按照要求的测定精度等，指示实施的给定状态的数量可以是2个，也可以是4个以上。
在测定对象的给定位置(例如耳垂)安装脉搏传感器50，开始脉搏测定(步骤S100)。通过测定对象对操作部21进行给定操作(按开始按钮等)，开始脉搏测定。控制部40使脉搏传感器50开始脉搏测定，并且使计时部34开始计测经过的时间。在实施给定状态之中(直到步骤S114)继续进行脉搏测定。
接着，控制部40对测定对象指示作为第一状态的“缓慢步行”的实施，测定对象实施缓慢步行(步骤S101)。例如在显示部22显示指示的内容，或者通过来自未图示的声音发生部的声音指示进行指示(以下也相同)。按照测定对象步行时的基于加速度传感器31的检测结果，控制部40以一定的间隔(例如20秒)，使计算部32计算消耗能量并且存储到存储部33中。
控制部40判断从步行开始(第一状态)是否经过给定的实施时间(步骤S102)。该实施时间例如可以是4分钟，但是未特别限定，可以适当设定别的时间。当从步行开始(第一状态)经过给定的实施时间时(步骤S102中为是)，控制部40指示第一状态的实施结束，并且对测定对象指示作为第二状态的“提高步行速度的步行”(步骤S104)。即第二状态与第一状态相比是负荷更大的活动状态。
如果当从步行开始(第一状态)没有经过给定的实施时间时(步骤S102中为否)，控制部40判断是否为稳定检测状态(步骤S103)。是否为稳定检测状态的判断可以在继续实施第一状态的实施时间内判断是否检测到第一状态的测定对象的脉搏数的变化在给定范围内，作为一个例子，可以通过判断几乎相同的脉搏是否持续20下来判断，也可以使用其他的条件判断。
控制部40如果判断为稳定检测状态时(步骤S103中为是)，在经过给定的实施时间之前指示第一状态的结束，进入步骤S104。而如果判断为不是稳定检测状态时(步骤S103中为否)，控制部40使测定对象继续现在的第一状态(缓慢步行)(步骤S101)，与上述相同地重复步骤S102至S103的处理。
如果从步行开始(第一状态)，经过给定的实施时间(在所述例子中为4分钟)之前就变为稳定检测状态，则结束第一状态并指示转移到第二状态，可以实现指示进行的第一状态的时间缩短，可以减轻对测定对象的负担。
如果控制部40对测定对象指示提高步行速度的步行(第二状态)(步骤S104)，测定对象就按照该指示进行与第一状态的步行(参照步骤S101)相比提高步行速度的步行(步骤S105)。在该步行中，控制部40按照测定对象步行时的基于加速度传感器31的检测结果，以一定间隔使计算部32计算消耗能量并存储到存储部33中。
控制部40判断从提高步行速度的步行(第二状态)的开始(参照步骤S105)是否经过给定的实施时间(步骤S106)。该实施时间可以与S102相同，例如为4分钟，也可以设定为其他的时间。
从提高步行速度的步行(第二状态)的开始经过给定的实施时间时(步骤S106中为是)，进入步骤S108。而从提高步行速度的步行(第二状态)的开始未经过给定的实施时间时(步骤S106中为否)，控制部40判断是否是稳定检测状态(步骤S107)。稳定检测状态的判断与步骤S103相同，可以在继续实施第二状态的实施时间内，判断检测到第二状态的测定对象的脉搏数的变化是否在给定范围内。
判断为稳定检测状态时(步骤S107中为是)，控制部40在经过给定的实施时间之前指示第二状态的结束，进入步骤S108。而在判断为不是稳定检测状态时(步骤S107中为否)，控制部40使测定对象继续现在的第二状态(提高步行速度的步行)(步骤S105)，与上述相同地重复步骤S106至步骤S107的处理。
在步骤S108中，控制部40判断第一状态(步骤S101)的脉搏数和第二状态(步骤S105)的脉搏数的差是否在给定次数(给定阈值)以下。该给定次数可以设定为9次，但是也可以是其他的脉搏数。
所述脉搏差比给定次数更大时(步骤S108中为否)，控制部40对测定对象指示作为第三状态的“进一步提高步行速度的步行”(步骤S109)。而在步骤S108中，脉搏差是给定次数以下时(步骤S108中为是)，控制部40对测定对象指示作为第三状态的“跑步”(步骤S110)。在第一状态的测定对象的脉搏数和第二状态的测定对象的脉搏数的差是给定阈值以下时，把与所述差比给定阈值更大时指示的活动状态相比，负荷更大的活动状态指示为所述第三状态。另外，第三状态与第二状态相比是负荷更大的活动状态。
如上所述，根据第一状态的脉搏数和第二状态的脉搏数的差，作为第三状态，分别使用“进一步提高速度的步行”(步骤S109)和“跑步”(步骤S110)。即因为测定对象具有体力，在第一状态和第二状态下的脉搏数难以出现差时，作为第三状态指示“跑步”，对第一状态和第二状态的脉搏差比给定次数更大的测定对象，作为第三状态指示“进一步提高速度的步行”。这样根据测定对象的体力分别使用2个第三状态，就不会对测定对象强加过度的负担，此外，可以更高精度地生成后述的近似直线，据此能正确测定体力。
接着，测定对象按照步骤S109或者步骤S110的第三状态的指示，实施提高速度的步行或者跑步(步骤S111)。控制部40按照测定对象步行或者跑步时的基于加速度传感器31的检测结果，每隔给定时间，使计算部32计算消耗能量并存储到存储部33中。
控制部40判断从提高速度的步行或者跑步(第三状态)的开始，是否经过给定的实施时间(步骤S112)。该实施时间可以与步骤S102、步骤S106相同，例如为4分钟，也可以设定为其他的时间。从提高速度的步行或者跑步(第三状态)的开始，经过给定的实施时间时(步骤S112中为是)，控制部40指示第三状态的实施的结束，结束脉搏测定(步骤S114)。
从提高速度的步行或者跑步(第三状态)的开始，未经过给定的实施时间时(步骤S112中为否)，控制部40判断是否为稳定检测状态(步骤S113)。稳定检测状态的判断可以与步骤S103、步骤S107相同，可以在继续实施第三状态的实施时间内，判断检测到第三状态的测定对象的脉搏数的变化是否在给定范围内。
控制部40判断为稳定检测状态时(步骤S113中为是)，在经过给定的实施时间前指示第三状态的实施结束，结束脉搏测定(步骤S114)。而判断为不是稳定检测状态时(步骤S113中为否)，控制部40使测定对象继续现在的第三状态(步骤S111)，与上述相同地实施步骤S112至步骤S113的处理。
在脉搏测定结束(步骤S114)之后，控制部40根据在上述的第一状态时、第二状态时以及第三状态时分别获取的脉搏数和消耗能量，生成近似直线(步骤S115)。近似直线的生成相当于由测定获取的脉搏数和消耗能量的关系式确定。
消耗能量和脉搏数之间具有高的相关性，所以在步骤S115中，生成表示它们的关系的近似直线。在本实施方式中，如上所述，测定第一状态时、第二状态时以及第三状态时的共计3点的脉搏数和消耗能量，所以如果在以能量为纵轴、脉搏数为横轴的图表中表示就能描绘出3点。因此，可以根据这3点使用最小二乘法生成近似直线。
图3-图5是描绘第一、第二和第三状态的脉搏数和消耗能量，表示它们的关系的图表。图3表示与第一、第二和第三状态对应的3点适度离散时的各点、以及根据这3点生成的近似直线L11。
这里，参照图4和图5说明图2的步骤S108至步骤S110的意义。图4表示在第一、第二和第三状态中，脉搏数的差小时描绘的近似直线L12。例如，考虑到体力好，无论做多少运动脉搏都难以上升的测定对象时，第一状态的脉搏和第二状态的脉搏的差变化不那么大。考虑到这样，假设指示作为第三状态的“提高步行速度的步行”(参照图2的步骤S109)，同样，第三状态的脉搏变化不大。因此，即使根据这样获取的第一至第三状态的脉搏和消耗能量，获取近似直线L12(参照图4)，提高了包含大误差的近似直线的可能性。这时，对以后实施的EE(75％HRmax)的推定也带来影响。
因此，如图2的步骤S108那样，第一状态时和第二状态时的脉搏数的差小时(在图2的步骤S108中为是)，指示作为第三状态的比“跑步”等负荷更大的活动(图2的步骤S110)，使脉搏数产生大的变化。图5表示在第一和第二状态中，脉搏数的差小，但是指示作为第三状态的跑步，第二状态和第三状态的脉搏数的差变大时描绘的近似直线L13。如图5所示，与第三状态对应的点从与第一和第二状态对应的2点离散。据此，能生成误差小的近似直线。
进行近似直线的生成(步骤S115)之后，控制部40判断第一、第二和第三状态中的任意的脉搏数是否上升到最大心跳数(脉搏数)的75％(步骤S116)。这里，最大心跳数(脉搏数)可以作为“220-测定对象的年龄”计算。
在第一、第二和第三状态中的任意的脉搏数上升到最大心跳数(脉搏数)的75％时(步骤S116中为是)，控制部40根据上升到最大心跳数(脉搏数)的75％时实测的消耗能量(EE(75％HRmax))推测VO2(HRmax)(步骤S117)。另外，步骤S116和步骤S117是为了能获取上升到最大心跳数(脉搏数)的75％时的消耗能量(EE(75％HRmax))时，使用这样的实测值，精度更高的体力判定成为可能而设置的步骤。而为了处理的简化，也可以不设置步骤S116和步骤S117，通过步骤S118，从近似直线推测VO2(HRmax)。此外，生成近似直线的步骤S115也可以不在步骤S116之前进行，只在步骤S116中判断为否时实施。
在第一、第二和第三状态中的任意的脉搏数未上升到最大心跳数(脉搏数)的75％时(步骤S116中为否)，控制部40根据在步骤S115中生成的近似直线，推测最大心跳数(脉搏数)的75％的心跳数(脉搏数)时的消耗能量(EE(75％HRmax))，根据消耗能量(EE(75％HRmax))推测VO2(HRmax)(步骤S118)。在图3所示的例子中，表示30岁的测定对象的情形，最大心跳数(脉搏数)的75％的心跳数(脉搏数)变为142.5bpm(参照图中的单点划线)。控制部40根据脉搏数142.5bpm时的消耗能量(EE(75％HRmax))，推测(计算)VO2(HRmax)(步骤S118)。
根据预先确定的回归式(表示EE(75％HRmax)和VO2(HRmax)的相关性的表达式)，执行在步骤S117和步骤S118中进行的基于EE(75％HRmax)的VO2(HRmax)的推测(计算)。如上所述，VO2(HRmax)与最大心跳数(脉搏数)的75％的心跳数(脉搏数)时的消耗能量(EE(75％HRmax))具有高相关性。因此，该回归式可以作为表示EE(75％HRmax)和VO2(HRmax)的相关性的表达式设定。例如预先把不特定多个被检验者作为对象，与收集EE(75％HRmax)时的VO2(HRmax)的有关采样数据，在每1kg体重的EE(75％HRmax)(EE(75％HRmax)/kg)作为纵轴，把每1kg体重的最大心跳数(脉搏数)时的摄氧量(VO2(HRmax)/kg)作为横轴的图表中描绘这些数据，通过求出近似曲线可以设定出所述回归式。
控制部40从步骤S117或者步骤S118中推测(计算)的VO2(HRmax)推测测定对象的体力(步骤S119)。能适宜设定体力判定的内容，但是作为一个例子，可以按男女设定与VO2(HRmax)有关的不同年龄段的判定表，在所述判定表中使用如所述那样计算的VO2(HRmax)进行判定。所述判定表按年龄段划分为“19岁以下”、“20～24岁”、“25～29岁”、……“65～69岁”、“70岁以上”等，并且把各年龄段的VO2(HRmax)的平均值作为中心，以给定的数值间隔划分VO2(HRmax)，设置“特别少”、“少”、“平均”、“良好”、“非常好”等5阶段的判定内容。步骤S119的判定结果在显示部22显示。
依据上述结构，根据所述实施方式会产生以下的效果。
(1)只通过进行任意的步行或者跑步就能判定体力，所以可以不用长时间进行激烈的运动，因此对测定对象无需施加大的负荷就能进行体力判定。
(2)由于使用基于来自加速度传感器的检测结果的消耗能量判定体力，因此没必要使用大规模的机械，在日常生活中就可以判定。
(3)由本发明确定的对于给定脉搏数的消耗能量的关系式是根据各测定对象所固有的数据确定的，因此可以高精度地判定体力成为可能。
(4)可以分别短时间简便地进行多个活动状态的测定。
(5)可以按照装置的指示，进行安静、步行等轻运动，即使没有测定运动时间，指示运动节奏的辅助者也能测定。
第一实施方式的变形例
机体测定装置10作为能输入测定对象的年龄、体重、除脂肪体重的数据输入部件，具有操作部21。由操作部21输入的除脂肪体重与肌肉量关系强，除脂肪体重高可以说肌肉量高。因此，在所述第一实施方式中，作为指示部的控制部40在输入的除脂肪体重比给定基准值更大时，把与除脂肪体重是给定基准值以下时指示的活动状态相比，负荷更大的活动状态作为第二状态和/或者第三状态指示。通过这样构成，对除脂肪体重(或者肌肉量)高的测定对象，作为第二状态和/或者第三状态，指示负荷更高的活动状态，在适度的范围中能使脉搏数上升，能精度更好地获取所述近似直线。
第二实施方式
下面，就本发明的第二实施方式加以说明。在第二实施方式中，作为第一状态，指示站立位的安静状态是与第一实施方式不同的部分。其他步骤以及体力测定中使用的机体测定装置10的结构与第一实施方式相同。因此，省略关于与第一实施方式的机体测定装置10相同的结构的详细说明。另外，作为第一状态，当然也可以采用站立位以外的安静状态，例如躺下的状态或者坐在椅子上的状态。
图6是表示本发明的第二实施方式的体力测定的流程的程序流程图。在图6所示的例子中，对测定对象指示3个给定状态的实施，根据各给定状态的脉搏数和消耗能量测定体力，但是按照要求的测定精度等，指示实施的给定状态的数量可以是2个，也可以是4个以上。
在测定对象的给定位置(例如耳垂)安装脉搏传感器50，开始脉搏测定(步骤S200)。通过测定对象对操作部21进行给定操作(按开始按钮等)，开始脉搏测定。控制部40使脉搏传感器50开始脉搏测定，并且使计时部34开始经过时间的计测。在实施给定状态之中(直到步骤S212)，继续进行脉搏测定。
接着，控制部40对测定对象指示作为第一状态的维持安静状态(例如保持站立，静止)，测定对象实施安静状态(步骤S201)。控制部40根据测定对象在安静状态下的基于加速度传感器31的检测结果或者从输入的年龄、性别、体重等机体信息计算的基础代谢量，每隔一定的间隔(例如20秒)使计算部32计算消耗能量并存储到存储部33中。
控制部40判断从安静状态的开始(第一状态)是否经过给定的实施时间(步骤S202)。在从安静状态的开始(第一状态)经过给定的实施时间时(步骤S202中为是)，控制部40指示第一状态的实施结束，对测定对象指示作为第二状态的“步行”(步骤S204)。即第二状态是与第一状态相比负荷更大的活动状态。
在从安静状态的开始(第一状态)未经过给定的实施时间时(步骤S202中为否)，控制部40判断是否为稳定检测状态(步骤S203)。是否为稳定检测状态的判断可以在继续第一状态的实施的实施时间内，判断是否检测到第一状态的测定对象的脉搏数的变化在给定范围内。
控制部40判断为稳定检测状态时(步骤S203中为是)，在经过给定的实施时间之前指示第一状态结束，进入步骤S204。而在判断为不是稳定检测状态时(步骤S203中为否)，控制部40使测定对象继续现在的第一状态(缓慢步行)(步骤S201)，与上述相同地重复步骤S202至步骤S203的处理。
这样，如果从安静状态(第一状态)开始，经过给定的实施时间(例如4分钟)之前就变为稳定检测状态，结束第一状态并指示转移到第二状态，能实现指示进行的第一状态的时间的缩短，减轻对测定对象的负担。
如果控制部40对测定对象指示步行(第二状态)(步骤S204)，测定对象就按照该指示进行步行(步骤S205)。在该步行过程中，控制部40按照测定对象步行时的基于加速度传感器31的检测结果，以一定间隔使计算部32计算消耗能量并存储到存储部33中。
控制部40判断从步行(第二状态)的开始(步骤S205)，是否经过给定的实施时间(步骤S206)。
从步行(第二状态)的开始(步骤S205)，经过给定的实施时间时(步骤S206中为是)，进入步骤S208。而从步行(第二状态)的开始，未经过给定的实施时间时(步骤S206中为否)，控制部40判断是否为稳定检测状态(步骤S207)。可以与步骤S203相同地进行稳定检测状态的判断。
控制部40判断为稳定检测状态时(在步骤S207中为是)，在经过给定的实施时间之前指示第二状态结束，进入步骤S208。而在判断为不是稳定检测状态时(步骤S207中为否)，控制部40使测定对象继续现在的第二状态(步行)(步骤S205)，与上述相同地重复步骤S206至步骤S207的处理。
如果控制部40对测定对象指示跑步(第三状态)(步骤S208)，测定对象就按照该指示进行跑步(步骤S209)。在跑步过程中，控制部40按照测定对象跑步时的基于加速度传感器31的检测结果，以一定的间隔使计算部32计算消耗能量并存储到存储部33中。
控制部40判断从跑步(第三状态)的开始(参照步骤S209)，是否经过给定的实施时间(步骤S210)。从跑步(第三状态)的开始，经过给定的实施时间时(步骤S210中为是)，控制部40结束脉搏测定(步骤S212)。
从跑步(第三状态)的开始，未经过给定的实施时间时(步骤S210中为否)，控制部40判断是否为稳定检测状态(步骤S211)。稳定检测状态的判断最好与步骤S203进行同样地判断。
控制部40判断为稳定检测状态时(步骤S211中为是)，在经过给定的实施时间之前指示第三状态的实施结束，结束脉搏测定(步骤S212)。而判断不是稳定检测状态时(步骤S211中为否)，控制部40使测定对象继续现在的第三状态(步骤S209)，与上述相同地重复步骤S210至步骤S211的处理。
在脉搏测定结束(步骤S212)之后，控制部40根据上述的第一状态时、第二状态时以及第三状态时分别获取的脉搏数和消耗能量，生成近似直线(步骤S213)。近似直线的生成相当于由测定获取的脉搏数和消耗能量的关系式确定。关于近似直线的生成方法，与第一实施方式相同。
进行近似直线的生成之后，控制部40判断第一、第二和第三状态中的任意的脉搏数是否上升到最大心跳数(脉搏数)的75％(步骤S214)。在第一、第二和第三状态中的任意的脉搏数上升到最大心跳数(脉搏数)的75％时(步骤S214中为是)，控制部40根据上升到最大心跳数(脉搏数)的75％时实测的消耗能量(EE(75％HRmax))，推测VO2(HRmax)(步骤S215)。
在第一、第二和第三状态中的任意的脉搏数未上升到最大心跳数(脉搏数)的75％时(步骤S214中为否)，控制部40根据在步骤S213中生成的近似直线推测最大心跳数(脉搏数)的75％的心跳数(脉搏数)时的消耗能量(EE(75％HRmax))，根据消耗能量(EE(75％HRmax))推测(计算)VO2(HRmax)(步骤S216)。
控制部40从在步骤S215或者步骤S216中推测(计算)的VO2(HRmax)判定测定对象的体力(步骤S217)。
根据第二实施方式，把第一状态指示为安静状态，所以能进行对于测定对象，小负荷的体力判定。另外，其他结构、作用、效果与第一实施方式相同。
第三实施方式
下面，就本发明的第三实施方式加以说明。在第三实施方式中，指示作为给定状态继续给定时间来执行同一内容的活动状态的实施，作为机体信息计算部的控制部40根据在给定时间中多次测定的给定状态的测定对象的脉搏数和消耗能量获取近似直线，确定对于测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式。即与第一实施方式或者实施方式的不同点在于，作为给定状态继续给定时间并且指示一种活动状态的实施，以及根据在该给定时间内获取的多个测定点确定所述关系式。
图7是表示本发明的第三实施方式的体力测定的流程的程序流程图，图8是描绘在给定时间内多次测定的脉搏数以及消耗能量的表示脉搏数和消耗能量的关系的图表。
在测定对象的给定位置(例如耳垂)安装脉搏传感器50，并且开始脉搏测定(步骤S300)。通过测定对象对操作部21进行给定操作(按开始按钮等)开始脉搏测定。控制部40使脉搏传感器50开始脉搏测定，并且使计时部34开始经过时间的计测。在实施给定状态之中(直到步骤S305)，继续进行脉搏测定。
接着，控制部40对测定对象，指示作为给定状态的步行，测定对象实施步行(步骤S301)。
控制部40判断从步行开始是否经过给定的时间间隔(步骤S302)。该给定的时间间隔例如可以是1分钟，也可以设定为其他的时间。
从步行开始未经过给定的时间间隔时(步骤S302中为否)，控制部40使测定对象继续作为给定状态的步行(步骤S301)。
从步行开始，经过给定的时间间隔时(步骤S302中为是)，控制部40按照所述给定的时间间隔的基于加速度传感器31的检测结果，使计算部32计算所述给定的时间间隔的消耗能量，并存储到存储部33中(步骤S303)。
接着，控制部40判断从最初开始步行是否经过给定时间(步骤S304)。该给定时间例如可以是10分钟，但是也可以设定为其他的时间。
从最初开始步行的时间未满给定时间时(步骤S304中为否)，反复进行从步骤S301至步骤S303的处理。据此，在给定时间(10分钟)中，每经过所述给定时间间隔(1分钟)，能进行给定状态的测定对象的脉搏数和消耗能量的测定。另外，给定时间(10分钟)中的所述测定并不一定限定以同一时间间隔进行，在给定时间(10分钟)中可以进行任意多次的测定。
控制部40如果判断从最初开始步行的时间达到给定时间(步骤S304中为是)，就指示给定状态的实施结束并结束脉搏测定(步骤S305)。
脉搏测定结束(步骤S305)之后，控制部40根据在给定时间中多次测定的给定状态的测定对象的脉搏数和消耗能量生成近似直线(步骤S306，图8)。该近似直线的生成相当于由测定获取的脉搏数和消耗能量的关系式确定。在图8中，表示为与10个测定点对应的各点和根据这些测定点生成的近似直线L31。即使是同一给定状态(步行)的实施，继续给定时间(10分钟)，脉搏数渐渐上升，所以能以如图8所示那样分散的状态获取在给定时间(10分钟)内测定的多个测定点。根据这些测定点，与第一实施方式的近似直线的生成方法同样地获取近似直线L31。
控制部40从步骤S306中生成的近似直线与第一实施方式同样推测VO2(HRmax)(步骤S307)，从VO2(HRmax)判定测定对象的体力(步骤S308)。体力判定与第一实施方式相同。
根据第三实施方式，如果指示一种给定状态的实施，测定对象继续给定时间进行该种给定状态的实施就能进行体力判定，因此能实现极简便的体力判定。另外，其他结构、作用、效果与第一实施方式相同。
第四实施方式
下面，就本发明的第四实施方式加以说明。在第四实施方式中，与所述第一实施方式至第三实施方式(包含变形例)相同，确定对测定对象的给定脉搏的消耗能量的关系式，使用该关系式计算测定对象的消耗能量(机体信息)。
计算部32根据基于脉搏传感器50的测定和基于消耗能量测定部的测定确定脉搏和消耗能量的关系(对于给定脉搏数的消耗能量的关系式)。可以使用与第一实施方式有关的图2的步骤S100至步骤S115、第二实施方式有关的图6的步骤S200至步骤S213、与第三实施方式有关的图7的步骤S300至步骤S307中的任意的方法确定对于测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式。在脉搏和消耗能量中具有高相关关系。因此，作为测定对象固有的对于给定脉搏数的消耗能量的关系式，获取图3所示的近似直线L11和图8所示的近似直线L31之后，如果测定该测定对象的脉搏数，就通过在所述关系式(近似直线)应用该脉搏数，就能简单计算这时消耗的消耗能量。因此，不一定进行用加速度传感器检测测定对象的身体运动来进行消耗能量的计算。因此，使用以往那样用加速度传感器求出身体运动的加速度值的大小来计算消耗能量的方法无法正确计算活动状态，例如自行车的运转、登山等中，通过测定这时的脉搏数就能正确计算消耗能量。此外，因为兼具脉搏传感器50和加速度传感器31，所以进行基于脉搏传感器50的脉搏测定时能根据脉搏数如所述那样求出消耗能量，不进行基于脉搏传感器50的脉搏测定时，能如以往那样，从身体运动的加速度值求出消耗能量。
参照所述实施方式说明了本发明，但是本发明并不局限于所述实施方式，可以在改进的目的或者本发明的思想的范围内进行改进或者变更。
工业实用性
本发明的机体测定装置和体力测定方法适合于简便测定体力，确认健康状态的用途。

Claims (8)

1.一种机体测定装置，其特征在于，该机体测定装置包括：
指示部，该指示部对测定对象指示给定的活动状态的实施；
脉搏传感器，该脉搏传感器测定所述给定的活动状态的脉搏数；
消耗能量测定部，该消耗能量测定部测定所述给定的活动状态的消耗能量；
机体信息计算部，该机体信息计算部根据在所述给定的活动状态下所述脉搏传感器测定的脉搏数和该脉搏数时所述消耗能量测定部测定的所述消耗能量确定对于所述测定对象的给定脉搏数的消耗能量的关系式，根据该关系式，计算所述测定对象的机体信息；
所述指示部至少依次指示作为所述给定的活动状态的第一状态、比该第一状态负荷更大的活动状态的第二状态、比该第二状态负荷更大的活动状态的第三状态的实施，所述机体信息计算部根据所述第一状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量、所述第二状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量、所述第三状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量的3点获取近似直线并确定所述关系式；
所述第一状态的所述测定对象的脉搏数与所述第二状态的所述测定对象的脉搏数的差在给定阈值以下时，将与所述差比所述给定阈值大时指示的活动状态相比负荷更大的活动状态作为所述第三状态指示。
2.根据权利要求1所述的机体测定装置，其特征在于：该机体测定装置还包括能输入所述测定对象的年龄、性别、体重、除脂肪体重的数据输入部件，所述消耗能量测定部包括能检测所述测定对象的身体运动的加速度值的加速度传感器，根据由该加速度传感器检测的所述身体运动的加速度值和由所述数据输入部件输入的年龄、性别、体重、除脂肪体重计算所述消耗能量。
3.根据权利要求2所述的机体测定装置，其特征在于：所述指示部在由所述数据输入部件输入的除脂肪体重比给定基准值更大时，将与所述除脂肪体重是所述给定基准值以下时指示的活动状态相比负荷更大的活动状态作为所述第二状态和/或所述第三状态指示。
4.根据权利要求1所述的机体测定装置，其特征在于：在继续所述给定的活动状态的实施的实施时间内，检测到所述给定的活动状态的所述测定对象的脉搏数的变化在给定范围内时，所述指示部在经过所述实施时间之前指示所述给定的活动状态的实施结束，未检测到时，所述指示部在经过所述实施时间之后指示所述给定的活动状态的实施结束。
5.根据权利要求1所述的机体测定装置，其特征在于：所述指示部指示作为所述给定的活动状态继续给定时间执行同一内容的活动状态的实施，所述机体信息计算部根据在所述给定时间中测定的多个所述给定的活动状态的所述测定对象的脉搏数和消耗能量获取近似直线并确定所述关系式。
6.根据权利要求1所述的机体测定装置，其特征在于：所述机体信息计算部对于所述机体信息，根据所述关系式计算所述测定对象的EE（75%HRmax），并且将该EE（75%HRmax）应用到表示EE（75%HRmax）和VO2（HRmax）的相关性的表达式中，计算所述测定对象的VO2（HRmax）。
7.根据权利要求6所述的机体测定装置，其特征在于：所述机体信息计算部根据所述测定对象的所述VO2（HRmax）值和所述测定对象的性别以及年龄，进行关于所述测定对象的体力判定并在显示部件显示判定结果。
8.根据权利要求1所述的机体测定装置，其特征在于：所述机体信息计算部对于所述机体信息，将所述脉搏传感器获取的所述测定对象的脉搏数应用到所述关系式，计算与所述脉搏数对应的消耗能量。
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