JP2001258870A - 運動カロリー測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で低コストで精度良く運動消費エ
ネルギーを算出できる運動カロリー測定装置を提供す
る。 【解決手段】 本装置は、３軸加速度計１、フィルタ２
４を介してこの測定値を受け入れてこれらのベクトル和
から力積を計算する力積計算部２２、入力部２１から入
力された運動質量及び力積からこれと直線関係にある消
費カロリーを計算するカロリー計算部２３、計算値を記
憶したり表示させる記憶部３と外部出力端３１と表示部
４、等で構成されている。 【効果】 運動強度を反映させて精度良く運動時の消費
カロリーを計算することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人力で動く付属物
を随伴することがある前記人が運動をして運動種類に対
応して消費したカロリーの測定を可能にする運動カロリ
ー測定方法及び装置に関し、特に人の健康管理や健康増
進を図るスポーツ医学の分野に好都合に利用される。

【０００２】

【従来の技術】３軸加速度センサを用いて人が運動した
ときの運動エネルギーを測定しようとする技術について
は、従来から種々の方法や装置が提案されている。しか
しその多くは、測定した加速度を人の運動パターンの判
定のみに利用し、正確な運動強度を計算することなく、
運動パターン毎に予め定めた消費カロリーから全消費カ
ロリーを計算する方法や装置が殆どであった。

【０００３】例えば特開平８−２４０４５０号公報で
は、人の行動パターンを、座っている状態、歩いている
状態、階段を上下している状態、ゆっくり走っている状
態、早く走っている状態、その他の各種状態に分けて、
１分間の消費カロリーを、例えばゆっくり歩くときには
１０カロリー、走るときには３０カロリーというように
予め定めておき、３軸加速度計ではそれらの行動パター
ンのみを判定し、それらの組み合わせによって例えば１
日の全消費カロリーを計算する装置が提案されている。
しかしながら、このような装置では、同じ運動種類であ
っても運動強度の違いが計算に含まれないため、計算精
度が悪いという問題がある。

【０００４】又特開平１１−４２２２０号公報では、測
定した３軸加速度から人の進行方向及び上下方向の加速
度強度を計算し、その比率から平地歩行、平地走行、階
段上昇、階段下降等の人の運動形態を判別すると共に、
進行方向及び上下方向の両方から歩数を計算して何れか
実際と一致する方を選択し、運動形態と歩数とを正確に
測定し、消費カロリーを示す指標の算出を可能にする体
動検出方法及び装置が提案されている。しかしながら、
この装置も上記装置と同じ問題を有する。

【０００５】一方、３軸加速度計から運動時の消費カロ
リーを直接計算する方法又は装置も幾らか提案されてい
るが、実施可能なレベルのものはない。例えば特開平９
−２２３２１４号公報では、その請求項１６及びこれに
ついて説明した段落３８で、“２個の加速度センサと、
角度検出センサと、その出力値に基づいて２個の加速度
センサの大きい方の振動出力を取り出す選択手段と、そ
の出力に基づいて消費カロリーを算出する演算手段とか
ら構成されるカロリーメーターを実現し、一定時間内の
総消費カロリーを算出できる”という内容の記載があ
る。しかし、これ以上の記載はなく、どのように消費カ
ロリーを計算できるかは全く不明であり、実施できない
発明を公開しているだけである。

【０００６】又、特開平１０−３３５１４号公報では、
三次元加速度センサと、食事摂取量等の生活データを入
力する手動入力手段と、体重等の個人データの記憶媒体
と、これらによって単位時間における消費カロリーを算
出する消費カロリー計算手段等を有する携帯型消費カロ
リー計測装置が提案されている。しかしながら、この装
置では、消費カロリーの演算に使用される基本係数を演
算して記憶させたり、ＩＣカードに記憶させた個人デー
タを基に消費カロリーを演算するという説明があるもの
の、実際にどのように演算するかは全く不明で、上記と
同様実施できないという問題がある。

【０００７】更に、特開平１１−２０６７４３号公報で
は、球の周囲に２個づつ対をなす合計６個の加速度セン
サーを持つ運動消費カロリー計が提案されていて、加速
度及び速度の計算式、消費カロリーの計算式及び消費カ
ロリーの計算例が示されているが、加速度センサーの測
定値との関係やこれらの計算式や計算例自体も意味不明
な内容のものである。従って、この発明でも実際に人の
運動時の消費カロリーを計算することはできない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】周知の如く質量ｍの運
動エネルギーはｍｖ² ／２であり、又、これを発生させ
る仕事量はＦｘであり、運動エネルギーの変化はその間
に加えられた力の仕事量に等しく、これらは何れも熱と
仕事の当量関係を介して熱量単位であるジュール（１カ
ロリーの約１／４．２）で表示されるため、加速度計と
いう物理的手段を用いて運動時の消費カロリーを計算し
ようとするときには、加速度データを積分及び二度積分
することによって速度及び変位を求めて、微小時間毎に
運動エネルギーの変化即ち蓄積量を仕事量即ちカロリー
単位の量として直接計算することに想到する。

【０００９】即ち、質量ｍのものが加速度α₁ を受け、
微小時間ｔ₁ からｔ₂ までに、速度がｖ₁ からｖ₂ に、
位置がｘ₁ からｘ₂ に変化したとすれば、周知の式 ｍｖ₂ ² ／２−ｍｖ₁ ² ／２＝ｍα₁ （ｘ₂ −ｘ₁ ）−−−−（イ） ｖ₂ ＝ｖ₁ ＋α₁ （ｔ₂ −ｔ₁ ） ｘ₂ ＝ｘ₁ ＋ｖ₁ （ｔ₂ −ｔ₁ ）＋α₁ （ｔ₂ −ｔ₁ ）² ／２ により、上式（イ）の両辺の値を計算し、微小時間につ
いて直接的に単位ジュールからなる消費カロリーを計算
し、これを積分して行くことを考える。なお上式で、質
量ｍは初期入力値、α₁ は加速度計の検出値、ｔ₂ −ｔ
₁ は微小時間Δｔとして計算上で設定する値、そしてｔ
₁ 及びｘ₁ は前状態として既知になっているので、結局
（１）式の両辺を計算することができる。

【００１０】しかしながら、この計算方法では、三次元
の方向性のある速度と距離の変化を微小時間毎に追跡し
て運動エネルギーを算出する必要があり、その計算が容
易でない。又、計算量が多くなり、計算精度も得るのも
難しい。

【００１１】一方、万歩計（登録商標）による方法や、
従来の加速度計による行動パターン分析のように、運動
強度を十分考慮しない運動エネルギー算出方法では、精
度の高い運動カロリーを測定することができない。そこ
で本発明は、従来技術に於ける上記問題を解決し、小型
の簡易な装置により簡単な計算で運動強度を正確に評価
し精度を向上させた運動カロリー測定装置を提供するこ
とを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、人力で動く付属物を随
伴することがある人が運動をして運動種類に対応して消
費したカロリーの測定を可能にする運動カロリー測定方
法において、前記人の胴体部分に生ずる互いに直角を成
す３つの面の加速度を検出し、前記人の質量と共に前記
付属物の質量を含むことがある運動質量と検出した前記
３つの面の加速度からベクトル合成によって前記運動質
量の力積を計算し、計算した力積から該力積とほぼ直線
的相関関係を持つ前記人の消費エネルギーを前記運動種
類に対応して計算する、ことを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、人力で動く付属物を随
伴することがある人が運動をして運動種類に対応して消
費したカロリーの測定を可能にする運動カロリー測定装
置において、前記人の胴体部分に取付け可能で互いに直
角を成す３つの面の加速度を検出可能なように形成され
た加速度センサと、計算手段であって、前記人の質量と
共に前記付属物の質量を含むことがある運動質量を入力
可能な入力部と、前記３つの単位センサで検出した加速
度を微小時間毎に取り入れた入力加速度と前記運動質量
とからベクトル合成によって前記運動質量の力積を計算
する力積計算部と、該力積計算部で計算した力積から該
力積とほぼ直線的相関関係を持つ前記人の消費エネルギ
ーを前記運動種類に対応して計算するカロリー計算部
と、を備えた計算手段と、を有することを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、上記に加えて、前記入
力加速度から前記運動の種類を判定する運動種類判定部
を有し、前記カロリー計算部は前記運動種類判定部が判
定した運動の種類に対応した前記直線的相関関係によっ
て前記消費エネルギーを計算することを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明は、請求項２の発明の特徴
に加えて、前記カロリー計算部で計算した前記消費エネ
ルギーを記憶する記憶部と該記憶部で記憶した前記消費
エネルギーを呼び出せる呼び出し部とを有し、前記計算
手段と前記記憶部と前記呼び出し部とは前記加速度セン
サと共に前記人の胴体部分に取付け可能であることを特
徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項２の発明の特徴
に加えて、前記人が運動をして上昇したときの高度を測
定可能な高度測定手段と、該高度測定手段で測定した前
記高度と前記運動質量とから該運動質量の位置のエネル
ギーを計算する追加計算手段とを有し、前記カロリー計
算部は前記追加計算手段で計算した前記位置のエネルギ
ーを加えて前記消費エネルギーを計算することを特徴と
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した運動カロ
リー測定方法の構成例を示す。運動カロリー測定方法
は、人力で動く付属物として例えば自転車や車椅子等を
随伴することがある人が、歩行、ジョギング、自転車走
行、車椅子走行、その他種々の運動をして運動種類に対
応した消費したカロリーの測定を可能にする方法であ
り、加速度検出工程（Ｓ−１）、力積計算工程（Ｓ−
２）、消費エネルギー計算工程（Ｓ−３）を有する。な
お付属物としては、例えばハイキングや山登りのときの
リュックサックやその他人が身につけた物や手に持つ荷
物等が含まれることは言うまでもない。

【００１８】それぞれの工程では、順次、人の胴体部分
に生ずる互いに直角を成す３つの面の加速度を検出し
（Ｓ−１）、人の質量と共に付属物の質量を含むことが
ある運動質量と検出した３つの面の加速度からベクトル
合成によって運動質量の力積を計算し（Ｓ−２）、計算
した力積から該力積とほぼ直線的相関関係を持つ人の消
費エネルギーを運動種類に対応して計算する（Ｓ−
３）。計算した消費エネルギーは、通常の装置と同様
に、計算消費エネルギー処理工程（Ｓ−４）において、
計算した消費エネルギーを記憶したり表示させる等の処
理がされる。

【００１９】上記各工程は、以下に述べる３軸加速度
計、コンピューターの一部分となるようなＣＰＵチッ
プ、必要に応じてこれと共に又はこれに代えて使用され
るコンピューター、等の諸装置により、ごく一部分の人
の操作を加えて実行される。装置類は、人が携帯する部
分と、必要に応じて設備として固定的に設けられる部分
とにより構成される。例えば、計算した消費エネルギー
を適当に表示させることを最終目標として、全て人の携
帯可能なものとして完成させることができる。又、反対
に、人は加速度計とそのデータを送信できる回路部分と
を一体形成した最小限の装置のみを携帯し、力積や消費
エネルギーの計算とその処理を全て固定設備として設け
られるホストコンピューター等で行わせることも可能で
ある。更に、人の携帯装置と固定設備との間でこれらの
中間的な分担も可能である。

【００２０】図２は、図１の方法を実行可能な装置とし
て、本発明を適用した運動カロリー測定装置の全体構成
の一例を示す。本運動カロリー測定装置は、人力で動く
付属物として例えば自転車や車椅子等を随伴することが
ある人が、歩行、ジョギング、自転車走行、車椅子走行
等の種々の運動をして運動種類に対応した消費したカロ
リーの測定を可能にする装置であり、加速度センサとし
ての３軸加速度計１、計算手段として１チップＣＰＵを
主体とした演算機２、等で構成されている。又、本例で
は記憶部３及び呼び出し部としての表示部４が設けられ
ている。これらは計算結果を処理するために設けられる
処理手段である。符号５は、本装置の使用／不使用時に
電源をオン／オフするためのスイッチ５である。本例で
は、これらがケース６に装着され一体化されている。ケ
ース６は人の胴体部分に取付け可能なものである。従っ
て、ケース６にはマジックテープや紐等の適当な装着用
具が設けられることが望ましい。

【００２１】図３は運動カロリー測定装置の概略配置例
を示す。３軸加速度計１は、上記の如くケース６により
人の胴体部分に取付け可能になっていて、本例では３つ
の単位センサ１１〜１３として前後方向センサ１１、左
右方向センサ１２及び上下方向センサ１３で構成され、
これらが互いに直角を成す３つの面１１ａ、１２ａ及び
１３ａの加速度を検出可能なように配設されている。演
算機２等もケース６内に適当に設けられる。

【００２２】図４は３軸加速度計１の回路構成の一例を
示す。３軸加速度計１は、単位センサ１１、１２、１
３、これらの出力端１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、スイッチ
１４、発光ダイオード１５、三端子レギュレータ１６、
電池１７、コンデンサ１８、抵抗１９、等によって回路
構成されていて、それぞれの単位センサで検出したそれ
ぞれの方向の加速度をそれぞれの出力端から電圧信号と
して同時に出力することができる。なお、このような回
路は種々の構成を取り得るものであり、図４のものに限
らないことは言うまでもない。

【００２３】単位センサ１１〜１３は、それぞれ１軸の
半導体加速度センサであり、シリコンの基板を微細加工
して振子部分を形成し、その付け根に半導体ひずみゲー
ジを配設してセンシング・エレメントにした構造のもの
で、小型軽量で本発明の装置に好都合に使用される。こ
れらは０〜２０Ｈｚの応答周波数の下で−1.5 〜1.5Ｇ
までの加速度を検出することができる。従って、人が歩
行等のゆっくりした運動をするときの低周波数の直線的
加速度も確実に検出することができる。

【００２４】演算機２は、入力部２１、力積計算部２２
及びカロリー計算部２３を有する。入力部２１では、運
動質量Ｍを入力することができる。運動質量Ｍは、歩行
やジョギングでは主として人の質量であり、自転車や車
椅子に乗っているようなときには、付属物としてそれら
の質量が含まれる。なお、運動質量の値としては、運動
の種類により、前後、左右、上下の加速度毎に異なった
値を用いることもある。例えば自転車走行では、自転車
の質量は前後及び左右の加速度には含まれるが上下の加
速度には含まれない方がよい。

【００２５】又本例では、入力部２１で、歩行、ジョギ
ング、自転車走行、車椅子走行等の運動種類を入力でき
るようにしている。入力は、運動種類を予め定められた
番号で指定したり、キー操作によって順次表示される運
動種類を指定する等、通常の適当な方法で行われる。

【００２６】力積計算部２２は、３つの単位センサ１１
〜１３で検出した加速度をサンプリングのための微小時
間Δｔとして例えば１００Ｈｚの１サイクル時間である
１／１００秒毎に取り入れた入力加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａ
ｚと、人の質量と共に前記付属物の質量を含むことがあ
る運動質量Ｍとから、ベクトル合成によって運動質量の
力積Ｐを計算する。なお、このようなサンプリング時間
は調整可能に構成することができる。力積Ｐは周知の式
Ｐ＝∫Ｆｄｔで求められるので、本例では以下のように
算出する。

【００２７】１）加速度のベクトル和の計算 Ａ＝√（Ａｘ² ＋Ａｙ² ＋Ａｚ² ）−−−−−−−（１） の式により、前後、左右、上下の加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａ
ｚのベクトル和の加速度Ａを求める。この場合、重力の
加速度Ｇは、人が運動していないときでも常時かかって
いるので、人の運動による加速度としては、Ｇを除いた
ものとして取り扱うことが望ましい。従って、直接Ｇを
検出する上下方向加速度に対しては、検出値からＧを差
し引いた値をＡｚとすることが望ましい。

【００２８】一方、３軸加速度計１の単位センサ１１〜
１３は、図３のように配置されているので、これを人が
胴体に装着する場合には、例えばマジックテープ（登録
商標）等によってできるだけ図示の状態になるように装
着するとしても、運動時には、着ている衣類や体表面の
動き、運動姿勢の変化等により、３軸加速度計１の姿勢
即ち角度が変化する。そのため、上下方向加速度でも、
運動による真の加速度としては、単に算数的にＧを差し
引いた値とは異なってくると共に、前後及び左右方向の
加速度に対してもＧの影響が生ずる。

【００２９】このように加速度計が三次元方向に傾斜す
ることに対しては、角加速度を検出できるジャイロを用
いて、これから角速度を計算し、傾斜角を演算によって
求めて、その傾斜角から、例えばＡｘであればＡｘ＝ａ
ｘｃｏｓθの式により（ａｘは測定値）、計算によって
Ｇの影響を取り除く方法も考えられる。しかし、この方
法では、計算や装置構成が複雑化し、取り扱うデータ量
が多くなり、計算誤差も生じ易くなり、簡易な装置にす
ることができない。

【００３０】そこで本例では、図２で二点鎖線で示す如
く、フィルタ２４として振動波形をプログラム処理でき
る市販されているバンドパスフィルタを使用している。
このようなフィルタプログラムは、操作画面上で通過さ
せる周波数を適当に設定できるようになっていて、振動
波形のうち、設定した周波数範囲のものを抽出して新た
な振動波形を提供する。設定する周波数としては、常に
一定値として検出されるＧを除去できると共に、人の歩
行等の緩慢な動作から生ずる加速度波形のように十分低
い周波数まで透過させる必要があるため、０．６Ｈｚ程
度以上とし、より好ましくは０．０２Ｈｚ程度以上にす
る。

【００３１】図５は、１歩０．５秒程度の少し早めの歩
行のときに測定した加速度を、フィルタ２４として０．
６Ｈｚに設定した０．６ハイ・パス・フィルタで処理し
た例を示す。図において、（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ
前後、左右、上下方向センサ１１、１２、１３のものを
示し、それぞれの上下の波形はフィルタ処理の前後の状
態を示し、縦軸の単位のｍＶは加速度に対応した測定値
そのものである。図示の如く、処理後の波形は処理前の
波形に近く、Ｇは除去され運動により生じた加速度は殆
ど透過されている。なお、本図の例では、（ａ）及び
（ｂ）の前後及び左右方向の加速度に対してもＧが大き
く出ているが、これは衣類の上から装着した加速度計が
動きやすかったためである。

【００３２】なお、加速度計によってはＧを検出しない
タイプのものがあり、そのような加速度計を採用すると
きには、上記のようなプログラム処理は不要である。
又、高齢者等の通常の運動範囲では、人の腰の部分での
角変位はそれ程大きく発生しないので、上下方向加速度
Ａｚについてのみ、単にＧの値を差し引くように計算す
ることも可能である。

【００３３】２）力積の計算 ΔＰ＝ＭＡΔｔ の式により、まずΔｔ＝０．０１秒の前記微小時間間隔
中のおける力積を求める。ここで、Ｍは入力部２１から
入力される運動質量であり、Ａは前記ベクトル和の加速
度である。

【００３４】なお、１）で加速度をベクトル合成する代
わりに、１）でＭを含めて各方向の加速度毎に力積ΔＰ
ｘ＝ＭＡｘΔｔ、ΔＰｙ＝ＭＡｙΔｔ、ΔＰｚ＝ＭＡｚ
Δｔを求めて、ここでは、ΔＰ＝√（ΔＰｘ² ＋ΔＰｙ
² ＋ΔＰｚ² ）の式でΔＰを求めるようにしてもよい。

【００３５】以上の計算でΔＰを求めれば、これをどの
ようにも利用可能であるが、本例では、メモリーや外部
出力に便利なように、一定の積算時間として例えばｔ＝
１秒間毎の力積Ｐｔを、 Ｐｔ＝ＭΔｔΣＡｎ （ｎは１から１／Δｔ＝１００まで）−−−（２） の式によって求め、データ量を圧縮するようにしてい
る。力積Ｐｔは、本来Ｐｔ＝∫ＭＡｄｔで計算される
が、Δｔを上記程度の時間にしておけば、この間のＡを
一定として計算しても、通常の人の運動を扱う場合には
上式のようにΔＰを積算した値で充分な精度を得ること
ができる。即ち、Ａを複雑な時間関数の式として求める
必要はない。

【００３６】カロリー計算部２３では、力積計算部２２
で計算した上記力積Ｐｔから、運動種類毎にこの力積と
ほぼ直線的相関関係を持つ人の消費エネルギーＱｔを運
動種類に対応して計算する。そのため、カロリー計算部
２３には、力×時間（Ｎ・ｓ）である単位ｋｇｍ／ｓの
力積とカロリーである単位ジュールのｋｇｍ² ／ｓ²の
消費エネルギーとの関係を示す式、グラフ、表等の相関
データが予め入力されていて、前記の如く入力部２１で
運動種類が入力されると、その運動種類に対応した相関
データが選択される。

【００３７】図６はそのような相関データの例を示し、
実線及び破線はそれぞれ、歩行又はジョギングのもの及
び自転車走行のものを示す。これらの線は、後述するよ
うに発明者等が実験によって求めたものであり、運動質
量に対する力積を単位質量１Ｋｇ当たりのものとして表
し、歩行や走行の速度を変え、運動強度を変化させたと
きの力積の変化に対応した消費カロリーの変化を表して
いる。図示の如く、力積とカロリーの相関線は直線であ
ると共に、運動種類と運動強度には関係するが運動者に
よる個人差の生じないものである。従って、普遍的に使
用可能である。

【００３８】なお、運動種類によって力積とカロリーと
の関係がある程度変わってくるのは、人が同じ１Ｎの力
を出しても、体全体う使うか主として足を使うか又は手
を使うか等により、計算結果が同じ力積になっても消費
するカロリーが異なってくるからである。

【００３９】このような相関線により、消費エネルギー
Ｑｔは、 Ｑｔ＝ｑＣＰｔ−−−−−−−−−−−−−−−（３） の式で計算される。ここで、ｑは、運動種類によって図
６のような何れかの種類の直線関係を用いて、式により
計算した値又は図表で読み取った値であり、Ｃは、読み
取った値ｑと力積Ｐｔの時間を含めた単位調整のための
定数である。図６によれば、例えばある人が歩行して１
分間に体重１ｋｇ当たりに換算したときの力積３００を
発生させたとすれば、その人はその１分間に約４２０ジ
ュール（約１００カロリー）の運動エネルギーを消費し
たことになる。上記１秒間のＰｔに対するＱｔとしては
この数値の１／６０である。

【００４０】このようにして単位時間の消費エネルギー
Ｑｔが計算されると、これを利用するために処理するに
は種々の方法があるが、本例では、処理手段として記憶
部３を設けて、Ｑｔを一定量記憶できるようにしてい
る。そして、記憶部３で記憶した消費エネルギーを呼び
出せるように呼び出し部として、外部出力を可能にする
外部出力端３１を設けると共に、時間単位等によって適
当にまとめてＱｔを取り出して表示できる表示部４を設
けている。符号４１は表示用の操作キーである。これら
は演算機を構成している同じＣＰＵチップを用いて形成
されている。

【００４１】なお、上記外部出力端３１と表示部４と
は、何れか一方のみが設けられてもよい。又、これら及
び記憶部３に代えて、外部の健康管理施設等に設置され
るコンピューターに直接又は適当な中継手段を介して送
信可能な回路構造を設けて処理手段としてもよい。又、
測定データの利用方法によっては、上記Ｑｔを更に一定
時間集計して記憶部３に記憶させたり、積算時間ｔ自体
を前記例の１秒より長くしてもよいことは勿論である。

【００４２】本例の運動カロリー測定装置では、その３
軸加速度計１が通常１０ｍｍ前後の寸法に構成できる小
型軽量なものであること、演算機２が、簡単な数学式
（１）（２）（３）を使用しているため微小時間毎に積
算しても演算量が少ないと共に、そのための記憶データ
が運動種類毎に異なる場合の直線式という簡単なもので
あるため、小形の１チップＣＰＵで構成されること、記
憶部３もこのＣＰＵの一部分として形成できること、等
から、装置全体を小形軽量化し、例えば小形の携帯電話
機程度以下の大きさに製造することが可能になる。そし
てこれらは、既述の如く人の胴体部分に取付け可能なよ
うにケース６に一体形成されている。

【００４３】以上のような運動カロリー測定装置（以下
では単に「測定器」という）は次のように使用され、そ
の作用効果を発揮する。

【００４４】例えば高齢者が健康維持等の目的で朝と夕
方に３０分程度散歩をしたり、適当にジョギングや自転
車走行をするときには、本測定器を胸部や腰部等に衣類
の上から両面テープ等で装着する。この場合、本装置は
極めて小形軽量であるため、運動者の負担にならない。

【００４５】運動者は、測定器の装着前又は装着後に、
入力部２１でそのときの体重等の運動質量及び歩行等の
運動種類を入力する。この場合、体重がそれ程変動せず
又毎日歩行だけというように同じ運動をしてそれだけの
消費エネルギーを知りたいときには、前回の入力データ
をそのまま使用できるので、毎回入力する必要はない。
そして、運動開始時にはスイッチ５をオンにする。

【００４６】スイッチをオンにして運動者が歩行を始め
ると、３軸加速度計１がＡｘ、Ａｙ、Ａｚを測定し、そ
のデータが０．０１秒毎に演算機２に入力される。この
データは、運動者のなした運動を正しく評価できるよう
に、フィルタ２４で処理されてＧの除去された値のもの
である。又、０．０１秒という微小時間毎にデータをと
るので、仮に装着した測定器が衣類等の影響で振動のよ
うな早い無用な動きをしても、そのときの加速度の変化
を測定でき、運動データに正確に反映させることができ
る。なお、歩行のようにゆっくりした運動に用いる場合
や、装着した測定器がそれ程体と異なった動きをしない
ような場合には、上記微小時間を例えば０．１秒程度に
遅くすることも可能である。

【００４７】演算機２では、まず前記式（１）によって
ベクトル和の加速度Ａが計算される。運動時には人は常
に三次元の動きをするが、加速度計では便宜上その動き
を３軸の成分に分けて測定しているので、これを本来の
人の動きに復元するためである。この計算により、実際
の人の動きを正確に表せると共に、データを１種類にし
て、その後の計算を簡略化することができる。

【００４８】次に、前記式（２）によって一定時間ｔ＝
１秒毎に力積Ｐｔが計算される。図７は、このようにし
て計算される力積を例えば歩行時について模擬的に示し
た図である。斜線の面積が力積である。この図では、ｔ
₂ −ｔ₁ ＝１秒間程度の時間における歩行２歩の状態を
示し、４つの極大値部分は、それぞれ順次、例えば右足
蹴りから、左足着地、左足蹴り、右足着地の部分であ
る。着地のときには、前後及び上下方向加速度がマイナ
スとして作用するが、ベクトル和によって力積を計算す
るので、これらもプラスとして計算される。

【００４９】歩行時に体を前進させるときには、例えば
右足で蹴って体を斜め上方に前方に動かし、有効な歩行
動作をするが、左足着地のときには、体は下から斜め後
方に受け止められ、ブレーキ的な動作が生ずる。しか
し、何れの動作においても、人は力を出してエネルギー
を消費すると共に、例えば左足着地でブレーキがかかれ
ば、その前後の蹴りでは実際にはブレーキ分以上の力を
出していて、力積計算ではその部分が小さい値になって
いるので、このようにマイナス加速度も含めてベクトル
合成した力積を使用することにより、実際の消費エネル
ギーを正しく反映させることができる。この点は、次に
述べる自転車走行でより明瞭である。

【００５０】図８は、自転車で平均的に等速ｖで走行し
ているときの状態を模擬的に単純化して示した図であ
る。上の図は、ペダルの回転角９０°毎の右足踏込み、
空転、左足踏込み、空転のときの実際の速度を示す。図
示の如く、平均的には等速ｖで走行しているときにも、
片足で９０°程度ペダルを踏み込んでいるときには、中
央の図のように踏込み力Ｆが自転車の走行抵抗力Ｒより
大きく働いてその差Ｆ−Ｒによって速度がｖ₀ からｖ₁
まで増加し、ペダルが空転しているときには、Ｒのみに
よって速度がｖ₁ からｖ₀ に低下している。

【００５１】従って、空転時には加速度がマイナスとし
て作用するが、ベクトル和によって力積を計算するの
で、力積としてはこれもプラスとして評価される。即
ち、踏込み時に車体を前進させるときには、人がＦの力
を出していても、下の図のように、加速度Ａによっては
（Ｆ−Ｒ）の力に対して力積Ｐが計算されるが、ベクト
ル和の力積を計算することにより、空転時の逆方向のＲ
の力積Ｐも加算され、この点が修正されている。従っ
て、力積を用いた消費エネルギーの計算方法は、自転車
走行においても、理論的に妥当であることが分かる。車
椅子も自転車と同様である。

【００５２】次に、式（３）により、図６の相関線を用
いて１秒間毎の消費エネルギーＱｔが計算される。この
計算は、簡単な直線式を計算したり直線グラフを読み取
って必要な場合には定数Ｃを掛けるだけであるから、極
めて簡単に行える。このＱｔは、そのまま又は更に集計
して記憶部３に記憶される。なお、以上では、加速度検
出から直接消費エネルギーを算出するように説明した
が、例えばフィルタ通過後の入力加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａ
ｚを演算機２内に一度記憶しておき、これから力積を介
して消費エネルギーを計算し、最終的にこれを記憶部３
で記憶し、その後入力加速度の記憶を消去するような計
算方法であってもよい。

【００５３】運動者は、例えば３０分のジョギング後に
消費したカロリーを知りたいときには、操作キー４１に
よって時間範囲を指定する等の方法により、３０分間の
総消費カロリーを表示部４に表示させることができる。
このときには、表示部４は簡単な計算を行うことにな
る。１日の通算値の表示も当然可能である。又、例え
ば、１週間程度のデータを記憶させておき、健康管理施
設等に持ち込み、外部出力端３１からその施設のコンピ
ューター等に出力させ、分析・加工したデータにしても
らい、自己の健康管理に役立たせることができる。

【００５４】図９は本発明を適用した運動カロリー測定
装置の他の例を示す。本例の装置は、図２の装置に較べ
て、入力加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚから運動の種類を判定
する運動種類判定部７を有し、カロリー計算部２３は、
ここで判定した運動の種類に対応した直線的相関関係に
よって消費エネルギーを計算する点が相違する。

【００５５】運動種類判定部７では、歩行や自転車走行
を含めて、力積と消費エネルギーとの対応直線の相違す
る運動種類を１０種類程度予め定めて、それぞれの運動
種類毎に、Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ又はこれらをベクトル合成
したＡの何れか又は複数のものの典型的波形からそれぞ
れの特徴を把握し、測定波形の特徴がその何れかとの一
定の誤差範囲内で一致したときに、測定波形の運動種類
をその一致した波形の運動種類とし、その番号をカロリ
ー計算部２３に送り、カロリー計算部２３はその番号の
運動種類の相関線を選択してカロリー計算を行う。な
お、このような運動種類の判定は、一度行われれば、加
速度のサンプリング毎に行われる必要はなく、適当な時
間間隔をおいて行われてもよい。

【００５６】波形の特徴を判断する方法としては、例え
ば後に説明する図１５において、合成ベクトルによる力
積と前後、左右、上下方向の力積とを比較し、その比に
よって運動種類を判定する。歩行では、全力積に対して
上下方向の力積の比率が大きく、図示していないが自転
車及び車椅子ではこの順に同比率が小さくなる。これ
は、人の重心の上下する度合いから当然の結果である。
そして、運動種類が異なれば、このような相違は必ず生
ずるものである。

【００５７】又、３軸の加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚについ
てフーリェ解析（周波数解析）を行い、振幅に相当する
フーリェ係数を計算し、各加速度の最大振幅の比によっ
て運動パターンを判別する方法を用いてもよい。歩行や
車椅子や自転車走行を含み加速度に周期性のある運動が
多いので、このようなフーリェ解析が可能で、上記の判
別をすることができる。例えば、図示を省略している
が、Ａｘの振幅に対するＡｚの振幅は、歩行では大き
く、自転車及び車椅子ではこの順に小さくなっている。

【００５８】なお、運動パターンの判別方法としては、
以上の他公知の種々の方法を使用することができる。

【００５９】このような運動種類判定部７を設ければ、
入力部２１による運動種類の入力作業が不要になるの
で、操作を大幅に簡略化することができる。又、種々の
運動を連続的に行ったり、１日の全ての行動のカロリー
測定を連続して行うことが可能になる。

【００６０】図１０は本発明を適用した運動カロリー測
定装置の更に他の例を示す。本例の装置は、図１の装置
に較べて、人が運動をして上昇したときの高度を測定可
能な高度測定手段としての高度計８と、これで測定した
高度と運動質量とから運動質量の位置のエネルギーＭＧ
Ｈを計算する追加計算手段としての追加カロリー計算部
９とを有し、カロリー計算部２３は追加カロリー計算部
９で計算した位置のエネルギーを加えて全消費エネルギ
ーを計算する点が相違する。

【００６１】図１に示す装置では、フィルタ２４を通過
した測定加速度を入力加速度とし、Ｇを除去した力積を
求めて運動による消費エネルギーを計算していたが、歩
行中であっても、階段や坂道を昇ったり山登りをするよ
うなときには、平地歩行と同じ運動エネルギーを消費す
ると共に、位置のエネルギーを高めるための余分なエネ
ルギーを消費する。従って、本例のように位置のエネル
ギーを全消費エネルギーに加えれば、その精度を向上さ
せることができる。なお、位置のエネルギーＭＧＨは、
仕事と熱の当量を換算するだけで簡単にカロリーのジュ
ール単位として計算することができる。

【００６２】発明者等は、本発明の運動カロリー測定方
法の実施可能性を実証するために以下のような実験を行
った。実験では、図２乃至４に示す３軸加速度計１及び
フィルタ２４、データレコーダ、計算処理を行うホスト
コンピューター、携帯用酸素摂取量・換気量測定装置
（以下「酸素記録計」という）等を使用した。３軸加速
度計１とデータレコーダは人が装着する一体箱型の測定
器１０とし、実験時に人が運動するときには、これと酸
素記録計とを携帯した。又、必要な参考データを得るた
めに、心拍数と歩数及び歩行速度も測定した。以下に図
１１乃至図２３及び表１を用いて実験結果を説明する。

【００６３】１．被験者−−−表１ 実験で運動を行う人を種々の点で異なった条件を持つ１
２人で構成した。

【００６４】２．測定器装着状態−−−図１１ 被験者のベルトの腰背部に測定器１０をマジックテープ
で装着した。

【００６５】３．運動内容 １）歩行及びジョギング−−−図１２ 速度（ｍ／mim.）が、７５まで、９０まで、１００ま
で、及び１２０までの４段階の運動強度でそれぞれ５分
間の歩行と、その後に５分間のジョギングを１１人の被
験者が行った。それぞれの運動の間に５分間の休憩を設
けた。酸素消費量及び心拍数はそれぞれの運動で安定し
た４分目と５分目の測定値を採用した。 ２）車椅子及び自転車−−−図１３ 速度が、ゆっくり、普通、やや速く、及び最大限に速く
の４段階の運動強度の車椅子及び自転車走行を行い、上
記と同様の測定を行った。

【００６６】４．測定結果の解析 １）測定した３軸加速度の例−−−図１４ 特定の被験者の歩行実験で測定した前後、左右及び上下
方向の３軸加速度を０．０２ハイ・パス・フィルターで
処理してＧ成分を除去し、電圧値を実際の加速度に換算
したデータを示す。このデータから、ベクトル和の加速
度Ａ及び力積を計算することができる。左右足それぞれ
１歩から成る１サイクル時間は約１秒間になっていて、
何れの方向の加速度にも明瞭な周期が現れている。従っ
て、これらのそれぞれ又は組み合わせを画像比較手法に
よって運動種類の歩行判定に使用することは容易であ
る。

【００６７】２）計算した力積の例−−−図１５及び図
１６ 上記に対応して１００Ｈｚの各周期で計算した力積のグ
ラフの一部分である数秒間を示す。実際には、歩行スケ
ジュールの４分目と５分目の２分間にわたってデータ採
取して計算し、その値を図１７以下のデータに使用して
いる。図示の如く、歩行時の力積値は、大きさにある程
度の相違はあるものの、明らかな周期性が認められる。
従って、グラフが与えられれば、フーリェ解析（周波数
解析）によって振幅に相当するフーリェ係数の計算が可
能である。

【００６８】なお、図はコンピューターで計算した結果
をそのまま表示していて、力積の単位はＮ・ｍｉｎで示
されている。これは、１ｇの単位質量が、１／１００秒
毎に測定して計算した合成ベクトルの加速度により、１
分間動かされたとしたときの力積を意味する。図１５の
各方向別の力積は、加速度のプラス／マイナスを問わず
プラス側に示している。

【００６９】３）速度、心拍数、力積及び酸素消費量の
関係−−−図１７乃２１ 心拍数は人の運動時の消費エネルギー従って酸素消費量
と良く相関するが、図１７でも明瞭になったように、図
の各線の示すような個人差があることが知られている。
従って、何人にも使用可能な運動カロリー測定装置に心
拍数を使用することはできないが、特定の個人について
は、消費エネルギーに対応するものとして使用可能であ
る。そこで、歩行速度と心拍数との関係を調べたが、図
１８に示すように折れ線の関係になるため、歩行速度を
消費エネルギーの測定に使用するのは適当でないことが
判明した。

【００７０】一方、図１９のように、歩行速度と力積と
の間に図１８と同じ傾向があることが分かった。これに
より、力積と心拍数とが相関することが間接的に明らか
になり、力積が消費エネルギー計算の媒体になり得るこ
とが示唆された。この点は、図２０の実験結果で極めて
明瞭になった。なお、歩行速度と類似の傾向にあり万歩
計で容易に測定できる歩数は、図２１に示すように、消
費エネルギーに相当する酸素消費量との関係が曲線にな
った。従って、歩数を消費エネルギー測定に使用するの
は不適当である。

【００７１】４）歩行及びジョギング時の力積と酸素消
費量の関係−−−図２２ 歩行及びジョギングをした被験者全員の全データを示し
ていて、〇、△、□及び◇はそれぞれ異なった被験者で
あることを示す。なお、被験者は１１人であるため、同
じ印に異なった被験者が含まれている。このデータを統
計処理して回帰線を実線の直線で表すと、点線で示す９
５％信頼限界の幅は十分狭いものとなった。従って、本
発明の方法で計算した力積を用いて歩行及びジョギング
時の運動消費エネルギーを算出すれば、十分実用性のあ
る精度の良い値が得られることが明らかになった。図中
に示す数式は回帰直線の式である。なお、酸素消費量は
消費カロリーと直接対応し、１リットルは 4.7〜 5.0
キロカロリーであることが知られているので、本図のよ
うな関係を調べることにより、力積から消費エネルギー
を計算することができる。

【００７２】５）車椅子及び自転車走行時の力積と酸素
消費量の関係−−−図２３ ●及び〇はそれぞれ車椅子及び自転車で走行したときの
データを示す。そして、上下の直線はそれぞれ車椅子及
び自転車走行の回帰直線で、点線は自転車走行時の９５
％信頼限界を示す。自転車走行の回帰直線の式は、ｙ＝
０．０５８ｘ＋３．３６である。

【００７３】この結果によれば、自転車走行に対して
も、本発明の方法及び装置を適用できることが明らかに
なった。なお、車椅子では、測定データが少なかったた
め明確な結果を得るには至らなかった。但し、車椅子走
行では出力手段が主として人の腕になるが、その方法は
自転車走行と類似しているので、車椅子に対しても本発
明の方法及び装置を適用できることは勿論である。

【００７４】ところで、図２２の自転車走行時の回帰直
線と図２１の歩行及びジョギング時の回帰直線とを比較
すると、前者の勾配は後者の勾配より４８％大きくなっ
ている。これは運動形態の差に基づくものである。従っ
て、種々の運動時の消費エネルギーを計算できるように
するためには、本例の装置のように、それらの運動種類
毎の力積と消費カロリーとの相関直線を準備する必要が
あることが分かる。なお、このような相関直線は、一度
正確な実験によって得ることができれば、全ての人に適
用できるので、本発明の運動カロリー測定方法及び装置
は十分実用性の高いものである。

【００７５】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、まず人の胴体部分に生ずる互いに直角
を成す３つの面の加速度を検出するので、人が通常の三
次元に動く運動をしたときに、その動きを加速度として
完全に取り出すことができる。この場合、胴体部分の加
速度を検出するので、この部分は人の重心に近く且つ重
心の動きと異なった勝手な動きをしないので、通常の体
を動かす運動や、自転車等の乗物を使用した運動等にお
いて、運動質量の全体の動きを正確に捉えることができ
る。

【００７６】次に、検出した３直角方向加速度からベク
トル合成によって運動質量の力積を計算するので、人の
実際の出力状態を再現させ、運動質量にその動きをさせ
るために人がその方向にどれだけの力をどれだけの時間
出したかを計算することができる。この場合、ベクトル
合成によって力積を出すので、加速度及び力積の方向を
問わず、何れの方向に生じた力積も全て加算される。即
ち、例えば前進するときには、人は前進方向に有効な力
を出して前進方向に加速度を発生させると共に、上下、
左右及び後進方向にも、実際に動いたり地面等から抵抗
力を受け、これらの力は前進には無駄又は逆方向力にな
るが、このような力に対しても人は運動によりエネルギ
ーを消費するので、人の運動時の消費エネルギーを求め
る場合には、ベクトル合成した力積を使用するのが合理
的であることが推量される。

【００７７】そして、計算した力積から、この力積とほ
ぼ直線的相関関係を持つ人の消費エネルギーを計算する
ので、力と力を出した時間との積から成る運動強度を正
確に取り入れて消費エネルギーを計算することができ
る。即ち、精度の高い消費エネルギーを得ることができ
る。この場合、力積と消費エネルギーとが直線的相関関
係を持つことは、前述の理論から正しいことが推量され
ると共に、代表的な２種類の運動である歩行及びジョギ
ングという人の単体運動並びに自転車走行という地面と
の媒介物を使用した運動とにおいて、発明者等の実験に
おいて相当程度に実証されている。

【００７８】そしてこの場合、運動種類に対応して力積
から消費エネルギーを計算するので、歩行やジョギング
等の人が全身を使った運動だけでなく、自転車や車椅子
等の足や手を主体とした異種類の運動を行うような場合
に、運動種類毎の又全運動の消費エネルギーを正確に計
算することができる。即ち、力積と消費エネルギーには
直線関係があるものの、運動種類によっては、直線の勾
配等が相違するので、この点を反映させることにより、
計算精度を上げることができる。

【００７９】このように消費エネルギーが計算されれ
ば、計算した消費エネルギーを通常の各種方法で処理す
ることができ、人はこれを健康管理等の目的に利用でき
るようになる。処理としては、例えば、計算された消費
エネルギーを適当に表示させたり記憶させたり、記憶内
容を表示させたり、外部に取り出して健康管理施設等で
分析してもらう等、種々の方法がある。

【００８０】請求項２の発明においては、運動カロリー
測定装置が加速度センサと計算手段と処理手段とを有す
るので、人の運動時の消費エネルギーを計算して、これ
を適当に処理することによって利用することができる。
計算手段の入力部は、運動質量を入力できるので、運動
者が誰であっても又どのような運動機器を使用しても、
加速度センサの検出値を用いて運動質量に対応した力積
を計算することができる。

【００８１】計算手段の力積計算部は、ベクトル合成に
よって運動質量の力積を計算するので、運動によって人
が消費するエネルギーとの相関性の良い量を算出するこ
とができる。この場合、加速度センサで検出した互いに
直角方向の３面の加速度を微小時間毎に取り入れて計算
するので、加速度センサに人の胴体部分とは異なったあ
る程度自在な動きがあっても、それらも正確に検出で
き、結局人の胴体部分の動きから成る力積を精度良く計
算することができる。

【００８２】カロリー計算部は、計算した力積からその
力積とほぼ直線的相関関係を持つ人の消費エネルギーを
計算するので、直線という単純な計算式やグラフを利用
でき、計算が極めて容易になり又計算精度を良くするこ
とができる。そして、このような計算を運動種類に対応
して行うので、種々の運動に対して正確な積算を行うこ
とができる。この場合、どの運動に対しても直線を利用
できるので、運動種類に対応した計算も又極めて容易で
ある。

【００８３】請求項３の発明においては、入力加速度か
ら運動の種類を判定する運動種類判定部を設け、ここで
判定した運動の種類に対応した直線的相関関係によって
消費エネルギーを計算するので、人による運動種類の入
力操作が不要になり、装置の取扱性が向上する。又、あ
る運動から他の運動に移行するような場合に、中断して
入力操作をする必要がなくなるので、種々の運動を連続
的に行うことができる。

【００８４】請求項４の発明においては、処理手段とな
る記憶部と呼び出し部とを設け、この部分も加速度セン
サと共に人の胴体部分に装着可能にするので、これらを
一体形成することができる。そして、運動結果を適当に
蓄えて、任意の時期に健康管理施設等に持ち込んで利用
したり、運動を行った直後や、１日の終わりやその他適
当な時に運動エネルギーを表示させることも可能にな
り、使用性を良くすることができる。

【００８５】請求項５の発明においては、高度測定手段
を設けて、人が運動して上昇したときの高度を測定可能
にし、追加計算手段により、測定した高度と運動質量と
から運動質量の位置のエネルギーを計算し、カロリー計
算部では、位置のエネルギーを加えて消費エネルギーを
計算するので、階段や坂道の上昇や山登り等をするとき
でも、消費エネルギーの相当部分を占める位置のエネル
ギーを含めて、全体として正しい消費エネルギーを計算
することができる。その結果、運動カロリー測定装置の
汎用性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した運動カロリー測定方法の説明
図である。

【図２】本発明を適用した運動カロリー測定装置の全体
構成の一例を示す説明図である。

【図３】上記装置の３軸加速度計のケース内配置例を示
す４面から成る説明図である。

【図４】上記装置の３軸加速度計の配線図の一例を示
す。

【図５】歩行時の加速度の測定値の一例を示す曲線図で
あり、（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ前後、左右及び上下
方向のフィルタ処理前後の加速度を示す。

【図６】力積と運動消費カロリーとの関係の一例を示す
直線図である。

【図７】歩行時の力積の説明図である。

【図８】自転車走行時の速度、力及び力積の状態を示す
説明図である。

【図９】本発明を適用した運動カロリー測定装置の全体
構成の他の例を示す説明図である。

【図１０】本発明を適用した運動カロリー測定装置の全
体構成の更に他の例を示す説明図である。

【図１１】本発明を適用した運動カロリー測定の実験に
おける測定器の装着状態を示す斜視図である。

【図１２】上記実験における歩行及びジョギングのプロ
グラムを示す説明図である。

【図１３】上記実験における車椅子及び自転車走行のプ
ログラムを示す説明図である。

【図１４】上記実験における歩行時の加速度の測定値の
一例を示す曲線図であり、（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ
前後、左右及び上下方向のフィルタ処理後の値である。

【図１５】上記実験における歩行時の力積の計算結果の
一例を示す曲線図であり、（ａ）乃至（ｄ）はそれぞ
れ、前後方向、左右方向、上下方向及び合成ベクトルの
ものを示す。

【図１６】上記合計ベクトルの力積曲線を拡大して示し
た曲線図である。

【図１７】上記実験における心拍数と酸素消費量との関
係を示す曲線図である。

【図１８】上記実験における速度と心拍数との関係を示
す曲線図である。

【図１９】上記実験における速度と力積との関係を示す
曲線図である。

【図２０】上記実験における力積と心拍数との関係を示
す曲線図である。

【図２１】上記実験における歩数と酸素消費量との関係
を示す曲線図である。

【図２２】上記実験における歩行及びジョギング時の力
積と酸素消費量との関係を示す曲線図である。

【図２３】上記実験における車椅子及び自転車走行時の
力積と酸素消費量との関係を示す曲線図である。

【符号の説明】

１ ３軸加速度計（加速度センサ） ２ 演算機（計算手段） ３ 記憶部 ４ 表示部（呼び出し部） ７ 運動種類判定部 ８ 高度計（高度測定手段） ９ 追加カロリー計算部（追加計算手段） １１ 前後方向センサ（単位センサ） １２ 左右方向センサ（単位センサ） １３ 上下方向センサ（単位センサ） ２１ 入力部 ２２ 力積計算部 ２３ カロリー計算部 ３１ 外部出力端（呼び出し部） Ax Ay Az 入力加速度 Ｍ 運動質量 Ｐｔ 力積 Ｑｔ 消費エネルギー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力で動く付属物を随伴することがある
   人が運動をして運動種類に対応して消費したカロリーの
   測定を可能にする運動カロリー測定方法において、 前記人の胴体部分に生ずる互いに直角を成す３つの面の
   加速度を検出し、 前記人の質量と共に前記付属物の質量を含むことがある
   運動質量と検出した前記３つの面の加速度からベクトル
   合成によって前記運動質量の力積を計算し、 計算した力積から該力積とほぼ直線的相関関係を持つ前
   記人の消費エネルギーを前記運動種類に対応して計算す
   る、 ことを特徴とする運動カロリー測定方法。
2. 【請求項２】 人力で動く付属物を随伴することがある
   人が運動をして運動種類に対応して消費したカロリーの
   測定を可能にする運動カロリー測定装置において、 前記人の胴体部分に取付け可能で互いに直角を成す３つ
   の面の加速度を検出可能なように形成された加速度セン
   サと、 計算手段であって、前記人の質量と共に前記付属物の質
   量を含むことがある運動質量を入力可能な入力部と、前
   記３つの単位センサで検出した加速度を微小時間毎に取
   り入れた入力加速度と前記運動質量とからベクトル合成
   によって前記運動質量の力積を計算する力積計算部と、
   該力積計算部で計算した力積から該力積とほぼ直線的相
   関関係を持つ前記人の消費エネルギーを前記運動種類に
   対応して計算するカロリー計算部と、を備えた計算手段
   と、 を有することを特徴とする運動カロリー測定装置。
3. 【請求項３】 前記入力加速度から前記運動の種類を判
   定する運動種類判定部を有し、前記カロリー計算部は前
   記運動種類判定部が判定した運動の種類に対応した前記
   直線的相関関係によって前記消費エネルギーを計算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の運動カロリー測定装
   置。
4. 【請求項４】 前記カロリー計算部で計算した前記消費
   エネルギーを記憶する記憶部と該記憶部で記憶した前記
   消費エネルギーを呼び出せる呼び出し部とを有し、前記
   計算手段と前記記憶部と前記呼び出し部とは前記加速度
   センサと共に前記人の胴体部分に取付け可能であること
   を特徴とする請求項２に記載の運動カロリー測定装置。
5. 【請求項５】 前記人が運動をして上昇したときの高度
   を測定可能な高度測定手段と、該高度測定手段で測定し
   た前記高度と前記運動質量とから該運動質量の位置のエ
   ネルギーを計算する追加計算手段とを有し、前記カロリ
   ー計算部は前記追加計算手段で計算した前記位置のエネ
   ルギーを加えて前記消費エネルギーを計算することを特
   徴とする請求項２に記載の運動カロリー測定装置。