JP2004089318A - 歩行ピッチ発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】歩行活動時に所望の脈拍等の生体データを得ることができる歩行ピッチを発生する歩行ピッチ発生装置を提供する。
【解決手段】身体負荷能力取得手段２１で生体データと運動負荷量との関係を歩行活動前に取得し、仮定生体データ取得手段２２で歩行活動時に得たいと想定する生体データを示す仮定生体データを取得し、仮定運動負荷量推定手段２３で仮定生体データを生体データと運動負荷量との関係に対応させることによって、歩行活動時に得られると想定される運動負荷量を示す仮定運動負荷量を推定し、歩行スピード演算手段２４でこの仮定運動負荷量と体重入力手段２９で入力される体重とに基づいて歩行スピードを演算し、歩行ピッチ演算手段２６でこの歩行スピードと身長入力手段２５で入力される身長とに基づいて歩行ピッチを演算することによって、歩行活動時に所望の脈拍等の生体データが得られる。
【選択図】 図１
【解決手段】身体負荷能力取得手段２１で生体データと運動負荷量との関係を歩行活動前に取得し、仮定生体データ取得手段２２で歩行活動時に得たいと想定する生体データを示す仮定生体データを取得し、仮定運動負荷量推定手段２３で仮定生体データを生体データと運動負荷量との関係に対応させることによって、歩行活動時に得られると想定される運動負荷量を示す仮定運動負荷量を推定し、歩行スピード演算手段２４でこの仮定運動負荷量と体重入力手段２９で入力される体重とに基づいて歩行スピードを演算し、歩行ピッチ演算手段２６でこの歩行スピードと身長入力手段２５で入力される身長とに基づいて歩行ピッチを演算することによって、歩行活動時に所望の脈拍等の生体データが得られる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行活動時に所望の脈拍数等の生体データを得るための歩行ピッチを発生する歩行ピッチ発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歩行活動におけてペースを発生する装置は、予め設定した歩行ペースに合わせて発生する音等に合わせて歩行を行わせるというものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、予め設定した歩行ペースに合わせて歩行を行うと、使用者の身体負荷能力（体力）によっては、想定していないほどに脈拍等の生体データが上昇しまうということがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、前述のような事情に鑑み、歩行活動時に所望の脈拍等の生体データを得ることができる歩行ピッチを発生する歩行ピッチ発生装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の歩行ピッチ発生装置は、生体データと運動負荷量との関係を歩行活動前に取得する身体負荷能力取得手段と、歩行活動時に得たいと想定する生体データを示す仮定生体データを歩行活動前に取得する仮定生体データ取得手段と、前記身体負荷能力取得手段で取得される生体データと運動負荷量との関係に基づき前記仮定生体データ取得手段で取得される仮定生体データに対応して歩行活動時に得られると想定される運動負荷量を示す仮定運動負荷量を推定する仮定運動負荷量推定手段と、体重を入力する体重入力手段と、前記体重入力手段で入力される体重と前記仮定運動負荷量推定手段で推定される仮定運動負荷量とに基づいて歩行スピードを演算する歩行スピード演算手段と、身長を入力する身長入力手段と、前記身長入力手段で入力される身長と前記歩行スピード演算手段で演算される歩行スピードとに基づいて歩行ピッチを演算する歩行ピッチ演算手段とを備えることを特徴とする。これによると、仮定生体データ取得手段で取得される仮定生体データを加減することによって、歩行活動時に所望する生体データとなるような歩行ピッチを得ることができる。
【０００６】
また、前記身体負荷能力取得手段は、歩行活動前に異なる複数の運動負荷量を推定する歩行活動前運動負荷量推定手段と、前記歩行活動前運動負荷量推定手段で推定される異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の生体データを計測する生体データ計測手段とから成ることを特徴とする。これによると、歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係を少なくとも２点から確実に求めることができる。
【０００７】
また、前記歩行活動前運動負荷量推定手段は、前記体重入力手段と、踏み台の高さを入力する高さ入力手段と、踏み台に昇降するために一定の昇降ピッチを発生する昇降ピッチ発生手段と、前記体重入力手段で入力される体重と前記高さ入力手段で入力される踏み台の高さと前記昇降ピッチ発生手段で発生される一定の昇降ピッチとを条件として行われる踏み台昇降時における運動負荷量を演算する踏み台昇降時運動負荷量演算手段とから成ることを特徴とする。これによると、入力かつ踏み台昇降運動を行うだけで歩行活動前の運動負荷量を簡単に推定することができる。
【０００８】
また、前記生体データは、脈拍数であることを特徴とする。これによると、脈拍数は、運動負荷量との関係において相関が高く、運動負荷に対して顕著な変化を示すものなので、特に正確かつ容易な推定をすることができる。
【０００９】
また、前記仮定生体データ取得手段は、歩行活動時に所望する運動強度を入力する運動強度入力手段と、年齢を入力する年齢入力手段と、安静時の脈拍数を取得する安静時脈拍数取得手段と、前記運動強度入力手段で入力される運動強度と前記年齢入力手段で入力される年齢と前記安静時脈拍数取得手段で取得される安静時の脈拍数とに基づいて歩行活動時に得たいと想定する脈拍数を演算する仮定生体データ演算手段とから成ることを特徴とする。これによると、運動強度入力手段で入力される運動強度を加減することによって、歩行活動時に所望する脈拍数を確実に得ることができる。
【００１０】
また、前記安静時脈拍数取得手段は、前記身体負荷能力取得手段で取得される脈拍数と運動負荷量との関係から運動負荷量が０のときに対応する脈拍数を安静時の脈拍数として取得することを特徴とする。これによると、すでに取得されている脈拍数と運動負荷量との関係から安静時の脈拍数を得ることができるので簡便である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
初めに、図１に示す本発明に係わる歩行ピッチ発生装置の機能構成を表す機能ブロック図、図２に示すその構造構成を表す構造ブロック図、図３に示すその外観構成を表す斜視図を用いて、本発明の歩行ピッチ発生装置の構成について説明する。歩行ピッチ発生装置は、電源部１、入力部２、脈拍検出部３、歩数検出部４、計時部５、記憶部６、ピッチ出力部７、表示部８及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）９から構造を構成する。そして、これら構造各部によって、身体負荷能力取得手段２１、仮定生体データ取得手段２２、仮定運動負荷量推定手段２３、歩行スピード演算手段２４、身長入力手段２５及び歩行ピッチ演算手段２６の機能を構成する。
【００１３】
構造を構成する各部について詳述する。
【００１４】
電源部１は、装置各部に電力の供給を行う。入力部２は、モード変更、表示切替、アップ、ダウン及び設定といった５つのキースイッチをケース１０の外部正面に配置し、操作により各種の働きをする。モード変更キー２ａは、歩行活動（通常）モードと体力推定モードとの間の変更をする。表示切替キー２ｂは、各種の表示の切替えをする。アップキー２ｃは、性別・年齢・体重・身長・日付・時刻・踏み台の高さ・運動強度・目標歩数等の数値等を選択の際に増加方向に切替える。ダウンキー２ｄは、性別・年齢・体重・身長・日付・時刻・踏み台の高さ・運動強度・目標歩数等の数値等を選択の際に減少方向に切替える。設定キー２ｅは、性別・年齢・体重・身長・日付・時刻・踏み台の高さ・運動強度・目標歩数等を設定するための切替えやアップキー２ｃ又はダウンキー２ｄで選択された数値等の確定を行う。
【００１５】
脈拍検出部３は、コード１１によりケース１０に接続される公知の耳朶装着型のセンサ１２等から成り、踏み台昇降運動時の使用者の脈拍データを検出する。歩数検出部４は、公知の振子式センサ等から成り、歩行活動時の使用者の歩数データを検出する。
【００１６】
計時部５は、踏み台昇降運動時や歩行活動時の時間、時刻その他時情報を計時する。記憶部６は、入力部２から入力される各種データ及びＣＰＵ９で演算される各種データその他各種情報を記憶する。
【００１７】
ピッチ出力部７は、ブザー７ｂやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）７ａから成り、踏み台昇降運動のために予め決められた一定の昇降ピッチを、又は歩行活動のために歩行ピッチを音や光によって出力する。表示部８は、ケース１０の外部表面に配置されるＬＣＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶表示装置）８ａから成り、入力部２から入力される各種データ及びＣＰＵ９で演算される各種データ、グラフその他各種情報を表示する。
【００１８】
ＣＰＵ９は、入力部２、脈拍検出部３、歩数検出部４、計時部５及び記憶部６からの各種インプットデータに基づいて、脈拍数、歩数、踏み台昇降時の運動負荷量、仮定脈拍数（仮定生体データ）、仮定運動負荷量、歩行スピード、歩行ピッチその他各種アウトプット（中間・最終）データを演算したり、装置各部の動作を制御したりする。
【００１９】
機能を構成する各手段について詳述する。
【００２０】
身体負荷能力取得手段２１は、歩行活動前運動負荷量推定手段２７と脈拍計測手段２８とから成り、脈拍数と運動負荷量との関係を歩行活動前に取得する。
【００２１】
歩行活動前運動負荷量推定手段２７は、体重入力手段２９、高さ入力手段３０、昇降ピッチ発生手段３１及び踏み台昇降時運動負荷量演算手段３２から成り、歩行活動前に異なる複数の運動負荷量を推定する。より具体的には、この歩行活動前運動負荷量推定手段２７を構成する各手段は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２とピッチ出力部７と計時部５と記憶部６とＣＰＵ９とによって構成する。体重入力手段２９は入力部２から成り、体重を入力する。高さ入力手段３０は入力部２から成り、踏み台の高さを入力する。昇降ピッチ発生手段３１は記憶部６と計時部５とＣＰＵ９とピッチ出力部７とから成る。そして、記憶部６では一定の昇降ピッチデータを予め記憶し、計時部５では時間を計時し、ＣＰＵ９では記憶部６で予め記憶されている一定の昇降ピッチデータと計時部５で計時された時間とに基づいてピッチ出力部７に対して一定の昇降ピッチの発生を制御し、ピッチ出力部７ではＣＰＵ９からの制御に基づいて踏み台に昇降するための一定の昇降ピッチを発生する。踏み台昇降時運動負荷量演算手段３２はＣＰＵ９から成る。このＣＰＵ９では入力部２で入力された体重及び踏み台の高さと、記憶部６に記憶されている一定の昇降ピッチデータとを、次に示す（１）式に代入して歩行活動前（踏み台昇降時）の運動負荷量を演算する。
【００２２】
Ｗｓ＝ａ１×Ｗｔ×Ｈｓ×Ｐｓ＋ａ２ ・・・（１）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｗｓ：歩行活動前（踏み台昇降時）の運動負荷量
Ｗｔ：体重
Ｈｓ：踏み台の高さ
Ｐｓ：昇降ピッチ
ａ１、ａ２：係数
【００２３】
なお、（１）式は、踏み台昇降運動の際の位置エネルギー（質量×重力加速度×高さ）に昇降ピッチＰｓを乗じて、踏み台昇降運動による仕事率（歩行活動前運動負荷量Ｗｓ）を求めるという手法に基づくものであり、位置エネルギー（質量×重力加速度×高さ）の質量に体重Ｗｔを、高さに踏み台の高さＨｓを当てはめ、重力加速度と諸要因に基づく変動の補正係数とを併合して係数ａ１、ａ２とするものである。
【００２４】
脈拍計測手段２８は、歩行活動前運動負荷量推定手段２７で推定される異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の脈拍数を計測する。より具体的には、脈拍計測手段２８は、先に説明した構造を構成する各部のうち、脈拍検出部３とＣＰＵ９とから成る。この脈拍検出部３では脈拍データを検出しデジタル化する。ＣＰＵ９では脈拍検出部３でデジタル化された脈拍データに基づいて脈拍数を演算する。
【００２５】
仮定生体データ取得手段２２は、運動強度入力手段３３、年齢入力手段３４、安静時脈拍数取得手段３５及び仮定生体データ演算手段３６から成り、歩行活動時に得たいと想定する脈拍数（以下、仮定脈拍数という。）を取得する。
【００２６】
運動強度入力手段３３は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２から成り、運動強度を入力する。年齢入力手段３４は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２から成り、年齢を入力する。
【００２７】
安静時脈拍数取得手段３５は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、身体負荷能力取得手段２１で取得された脈拍数と運動負荷量との関係（すなわち、このＣＰＵで先に演算された歩行活動前（踏み台昇降時）の異なる複数の運動負荷量とこれら運動負荷量に対応する夫々の脈拍数）に基づいて安静時の脈拍数（運動負荷量が０ｗの時の脈拍数）を推定する。
【００２８】
仮定生体データ演算手段３６は、運動強度入力手段３３から入力された運動強度と年齢入力手段３４から入力された年齢と安静時脈拍数取得手段３５で推定された安静時の脈拍数とに基づいて仮定脈拍数を演算する。より具体的には、仮定生体データ演算手段３６は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された安静時の脈拍数と、入力部２から入力された運動強度及び年齢とを、次に示す（２）式に代入して仮定脈拍数を演算する。
【００２９】
ＨＲｈ＝Ｍｓ／１００×（２２０−Ａ−ＲＨＲ）＋ＲＨＲ ・・・（２）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＨＲｈ：仮定脈拍数
Ｍｓ：運動強度
Ａ：年齢
ＲＨＲ：安静時の脈拍数
【００３０】
仮定運動負荷量推定手段２３は、身体負荷能力取得手段２１で取得される脈拍数と運動負荷量との関係に基づいて仮定生体データ演算手段３６で取得される仮定脈拍数に対応する歩行活動時に得られると想定される運動負荷量（以下、仮定運動負荷量という。）を推定する。より具体的には、仮定運動負荷量推定手段２３は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された歩行活動前（踏み台昇降時）の異なる複数の運動負荷量と、この異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の脈拍数と、仮定脈拍数とから仮定運動負荷量を推定する。例えば、図４に示す脈拍数と運動負荷量との関係を表す図のように、踏み台昇降時運動負荷量演算手段３２で演算される歩行活動前の異なる複数の運動負荷量がＷ１及びＷ２、この歩行活動前の運動負荷量Ｗ１及びＷ２に対応して脈拍計測手段２８で計測される夫々の脈拍数がＨＲ１及びＨＲ２、仮定生体データ取得手段２２で取得された仮定脈拍数がＨＲｈである場合には、次に示す（３）式に代入して仮定運動負荷量を演算することにより推定する。
【００３１】
Ｗｈ＝（ＨＲｈ−ＨＲ１）×（Ｗ２−Ｗ１）／（ＨＲ２−ＨＲ１）・・・（３）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｗｈ：仮定運動負荷量
ＨＲｈ：仮定脈拍数
Ｗ１：歩行活動前の第１レベルの運動負荷量
Ｗ２：歩行活動前の第２レベルの運動負荷量
ＨＲ１：Ｗ１に対応する脈拍数
ＨＲ２：Ｗ２に対応する脈拍数
【００３２】
歩行スピード演算手段２４は、体重入力手段２９で入力された体重と仮定運動負荷量推定手段２３で推定された仮定運動負荷量とに基づいて歩行スピードを演算する。より具体的には、歩行スピード演算手段２４は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された仮定運動負荷量と入力部２から入力された体重とを、次に示す（４）式に代入して歩行スピードを演算する。
【００３３】
Ｓｗ＝ｂ１×（Ｗｈ×Ｗｔ）１／２＋ｂ２ ・・・（４）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｓｗ：歩行スピード
Ｗｈ：仮定運動負荷量
Ｗｔ：体重
ｂ１、ｂ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３４】
身長入力手段２５は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２から成り、身長を入力する。
【００３５】
歩行ピッチ演算手段２６は、身長入力手段２５で入力される身長と歩行スピード演算手段２４で演算される歩行スピードとに基づいて歩行ピッチを演算する。より具体的には、歩行ピッチ演算手段２６は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された歩行スピードと入力部２から入力された身長とを、次に示す（５）式に代入して歩行ピッチを演算する。
【００３６】
Ｐｗ＝ｃ１×（Ｓｗ×Ｈ）１／２＋ｃ２ ・・・（５）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｐｗ：歩行ピッチ
Ｈ：身長
ｃ１、ｃ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３７】
次に、図５に示す本発明に係わる歩行ピッチ発生装置の歩行活動（通常）モード時における処理手順を表すフローチャート、図６に示す体力推定モード時における処理手順を示すフローチャートを用いて、本発明の歩行ピッチ発生装置の操作及び動作について説明する。なお、上述した本件発明の構成においては、歩行活動時に歩行ピッチを発生するだけに止まらず、歩数を計測したり、体力（持久力）を推定したりすることができるため、併せて説明する。
【００３８】
まず、図５を用いて、歩行活動（通常）モード時における処理手順について詳述する。
【００３９】
初めに、電池による電源が電源部１にセッティングされることにより、各部に電力が供給される（ステップＰ１）。
【００４０】
続いて、性別、年齢、体重、身長、日付、時刻及び運動強度を初期設定するための表示に移る。ここでは、アップキー２ｃ又はダウンキー２ｄにより数値又は文字を切替えて選択し、設定キー２ｅにより確定するといった操作によって、性別、年齢、体重、身長、日付、時刻及び運動強度の順序で設定がなされる（ステップＰ２）。
【００４１】
続いて、ステップＰ２における初期設定の処理が終了すると、計時部５において時間の計時と歩数検出部４において歩数データの検出とが開始される。そして、ＣＰＵ９において、ステップＰ２で初期設定された各種データに基づいて次の各種の処理が行われると共に、現在の日付と時刻が表示部８（ＬＣＤ８ａ）に表示される（ステップＳ３）。
【００４２】
ＣＰＵ９において行われる各種の処理として、まず、歩数検出部４で検出された歩数データに基づいて歩数が演算される。次いで、後述する体力推定モードにおいて各ステップの処理が行われていない場合には、記憶部６に予め記憶されている既定の歩行ピッチが選択される。一方、後述する体力推定モードにおいて各ステップの処理が行われている場合には、身体負荷能力取得手段２１で取得されている脈拍数と運動負荷量との関係に基づいて安静時の脈拍数（運動負荷量が０ｗの時の脈拍数）が推定される。次いで、この推定された安静時の脈拍数と、入力部２から入力された運動強度及び年齢とが、（２）式に代入され仮定脈拍数が演算される。次いで、この演算された仮定脈拍数と、歩行活動前の異なる２つの運動負荷量（第１レベルの運動負荷量及び第２レベルの運動負荷量）と、これら運動負荷量に対応する２つの歩行活動前の脈拍数（第１レベルの運動負荷量に対応する歩行活動前の脈拍数、第２レベルの運動負荷量に対応する歩行活動前の脈拍数）とが、（３）式に代入され仮定運動負荷量が演算される。次いで、この演算された仮定運動負荷量と入力部２から入力された体重とが、（４）式に代入され歩行スピードが演算される。次いで、この演算された歩行スピードと、入力部２から入力された身長とが、（５）式に代入され歩行ピッチが演算される。
【００４３】
続いて、表示部８に日付と時刻が表示されている際に設定キー２ｅが押されると（ステップＰ４で設定キー）、ステップＰ２に戻り、処理が繰り返される。また、表示部８に日付と時刻が表示されている際にアップキー２ｃ又はダウンキー２ｄが押されると（ステップＰ４でアップ又はダウンキー）、ステップＰ２において選択又は演算された歩行ピッチの間隔で、ブザー７ｂから音が出力され、ＬＥＤ７ａから光が出力される（ステップＰ５）。使用者は、この歩行ピッチ間隔で出力される音や光に合わせて歩行活動をすることで所望の脈拍数が得られる。また、表示部８に日付と時刻が表示されている際に表示切替キー２ｂが押されると（ステップＰ４で表示切替キー）、歩数の検出が開始されてからの歩数が表示部８に表示される（ステップＰ６）。なお、設定キー２ｅ、アップキー２ｃ、ダウンキー２ｄ又は表示切替キー２ｂが押されるまでは、表示部８に日付と時刻が表示され続ける。
【００４４】
続いて、表示部８に歩数が表示されている際にアップキー２ｃ又はダウンキー２ｄが押されると（ステップＰ７でアップ又はダウンキー）、過去の歩数の記録が表示される（ステップＰ８）。より詳述すると、ダウンキー２ｄが一回押される毎に一日前の歩数が表示されていき、一週間まで遡った後に過去一週間の総計が表示され、ステップＰ６における現在（今日）の歩数の表示に戻る。一方、アップキー２ｃが一回押される毎については、ダウンキー２ｄが一回押される毎の場合と逆の表示の切替りが行われる。
【００４５】
また、表示部８に歩数が表示されている際に設定キー２ｅが押されると（ステップＰ７で設定キー）、目標歩数の設定をするための表示又は設定されている目標歩数との比較をするための表示に切替わる（ステップＰ９）。より詳述すると、過去に一日の目標歩数が設定されていない場合には、目標歩数の設定をするための表示となる。アップキー２ｃ又はダウンキー２ｄにより数値を切替えて選定し、設定キー２ｅにより確定するといった操作によって、一日の目標歩数が設定され、ステップＰ６における現在（今日）の歩数に戻る。一方、過去に一日の目標歩数が設定されている場合には、一日の目標歩数との比較をするための表示として、現在（今日）の歩数が一日の目標歩数に対してどの程度達成されているのかを示す達成率やそのグラフが表示される。設定キー２ｅが押されるとステップＰ６における現在（今日）の歩数に戻る。
【００４６】
また、表示部８に歩数が表示されている際に表示切替キー２ｂが押されると（ステップＰ７で表示切替キー）、ステップＰ３の日付・時刻の表示に戻り、処理が繰り替えされる。なお、アップキー２ｃ、ダウンキー２ｄ、設定キー２ｅ又は表示切替キー２ｂが押されるまでは、表示部８に歩数が表示され続ける。
【００４７】
次に、図６を用いて、体力推定モード時における処理手順について詳述する。
【００４８】
先に説明した歩行活動（通常）モード時のステップＰ３以降のいずれかのステップにおいて、モード変更キー２ａが押されることによって、体力推定モードに変更される（ステップＴ１）。
【００４９】
続いて、脈拍数が表示部８に表示される。そして、使用者が安静状態（運動負荷量が０の時を示す）にあるときに耳朶装着型のセンサ１２を耳朶に装着することによって、安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍データが脈拍検出部３で検出され、ＣＰＵ９で安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数として演算される（ステップＴ２）。なお、この安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数は、第１レベルの運動負荷量（運動負荷量＝０）に対応する歩行活動前の脈拍数に該当するものである。
【００５０】
続いて、表示部８には踏み台の高さを設定するための表示がなされる。そして、アップキー２ｃ又はダウンキー２ｄにより数値を切替えて選択し、設定キー２ｅにより確定するといった操作によって、踏み台の高さの設定がなされる（ステップＴ３）。
【００５１】
続いて、ピッチ出力部７から踏み台昇降運動のために予め決められている一定の昇降ピッチ（例えば、１００回／分）が出力される（ステップＴ４）。
【００５２】
続いて、使用者がピッチ出力部７から出力される一定の昇降ピッチに合わせて、入力部２で設定された踏み台の高さの踏み台に昇降することで、その踏み台に昇降している時の脈拍データが脈拍検出部３で検出され、ＣＰＵ９で踏み台昇降時の脈拍数として演算される（ステップＴ５）。なお、この踏み台昇降時の脈拍数は、第２レベルの運動負荷量に対応する歩行活動前の脈拍数に該当するものである。
【００５３】
続いて、ＣＰＵ９で演算された脈拍数が一定の範囲で安定しているかが判定される（ステップＴ６）。そして、脈拍数が安定していない場合（ステップＴ６でＮＯ）には、ステップＴ５に戻り、処理が繰り返される。一方、脈拍数が安定している場合（ステップＴ６でＹＥＳ）には、入力部２から入力された体重及び踏み台の高さと、記憶部６に記憶される一定の昇降ピッチデータとが、（１）式に代入され踏み台昇降時の運動負荷量が演算される（ステップＴ７）。
【００５４】
続いて、ステップＴ２で先に演算された安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数と、ステップＴ６で安定していると判定された踏み台昇降時の脈拍数と、ステップＴ７で先に演算された踏み台昇降時の運動負荷量とが、次に示す（６）式に代入されＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘが演算される（ステップＴ８）。
【００５５】
ＰＷＣ＝Ｗｓ×（Ｅ−ＲＨＲ）／ＨＲ−ＲＨＲ ・・・（６）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＰＷＣ：ＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘ
Ｗｓ：歩行活動前（踏み台昇降時）の運動負荷量
Ｅ：７５％ＨＲｍａｘ
ＨＲ：踏み台昇降時の脈拍数
ＲＨＲ：安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数
【００５６】
続いて、ＣＰＵ９では、記憶部６に予め記憶されている図７に例示するような年齢・性別に対する体力評価テーブルを参照し、入力部２から入力された性別及び年齢とＣＰＵ９で先に演算されたＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘとに対応する評価コメントを特定し（ステップＴ９）、ステップＴ２の安静時の脈拍数の計測に戻り、モード変更キー２ａが再度押されるまで引き続き処理が繰り返される。
【００５７】
上述したように、本発明の歩行ピッチ発生装置は、一つに、体重入力手段２９及び高さ入力手段３０から体重及び踏み台の高さを入力し、昇降ピッチ発生手段３１から発生される一定の昇降ピッチに合わせて踏み台昇降するだけで、歩行活動前の運動負荷量を簡単に推定することができる。
【００５８】
また一つに、異なる複数のこの歩行活動前の運動負荷量を得て、これらの運動負荷量の夫々に対応する生体データを生体データ計測手段２８で計測することで、歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係を少なくとも２点から確実に求めることができる。
【００５９】
また一つに、運動強度入力手段３３から運動強度を入力し、年齢入力手段３４から年齢を入力し、安静時脈拍数取得手段３５で安静時の脈拍数を取得し、仮定生体データ演算手段３６で仮定脈拍数を演算するにあたり、運動強度を加減することによって、歩行活動時に所望する脈拍数を確実に得ることができる。
【００６０】
また一つに、仮定生体データ演算手段３６で演算される仮定脈拍数と、身体負荷能力取得手段２１で取得される生体データと運動負荷量との関係とを基礎に、仮定運動負荷量推定手段２３、歩行スピード演算手段２４及び歩行ピッチ演算手段２６といった演算ステップを経ることで歩行活動時に所望する脈拍数となるような歩行ピッチを得ることができる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態においては、生体データと運動負荷量との関係を取得するのに、踏み台昇降を行うようにしたが、一定の幅のステップで繰り返したり、一定の距離を走行したりすることによって行っても実施可能である。
【００６２】
また、生体データとして脈拍数を例としたが、歩行活動によって変化する生体データであれば血圧等その他の生体情報でもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、仮定生体データ取得手段において歩行活動時に所望する脈拍数となるように運動強度を加減した仮定脈拍数を、身体負荷能力取得手段において歩行活動前に取得した生体データと運動負荷量との関係に対応させることによって仮定運動負荷量を推定し、これに体重や身長が考慮することによって歩行活動時に所望する脈拍数となるような歩行ピッチを得ることができるので、適正な負荷でもって歩行活動を行うことができる。
【００６４】
また、歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係を歩行活動前運動負荷量推定手段で推定される異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の生体データを生体データ計測手段により計測するので、確実に得ることができる。
【００６５】
また、歩行活動前運動負荷量推定手段では、体重入力手段及び高さ入力手段から体重及び踏み台の高さを入力し、昇降ピッチ発生手段から発生される一定の昇降ピッチに合わせて踏み台昇降するといった簡単な行為だけで、歩行活動前の運動負荷量を簡単に推定することができる。
【００６６】
また、生体データには、運動負荷量との関係において相関が高く、運動負荷に対して顕著な変化を示す脈拍数とすることで、特に正確かつ容易な推定をすることができる。
【００６７】
また、安静時脈拍数取得手段では、身体負荷能力取得手段ですでに取得されている脈拍数と運動負荷量との関係から安静時の脈拍数を得ることができるので簡便な利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる歩行ピッチ発生装置の機能構成を表す機能ブロック図である。
【図２】その構造構成を表す構造ブロック図である。
【図３】その外観構成を表す斜視図である。
【図４】脈拍数と運動負荷量との関係を表す図である。
【図５】歩行活動（通常）モード時における処理手順を表すフローチャートである。
【図６】体力推定モード時における処理手順を示すフローチャートである。
【図７】年齢・性別に対する体力評価テーブルを示す。
【符号の説明】
１ 電源部
２ 入力部
２ａ モード変更キー
２ｂ 表示切替キー
２ｃ アップキー
２ｄ ダウンキー
２ｅ 設定キー
３ 脈拍検出部
４ 歩数検出部
５ 計時部
６ 記憶部
７ ピッチ出力部
７ａ ＬＥＤ
７ｂ ブザー
８ 表示部
８ａ ＬＣＤ
９ ＣＰＵ
１０ ケース
１１ コード
１２ 耳朶装着型のセンサ
２１ 身体負荷能力取得手段
２２ 仮定生体データ取得手段
２３ 仮定運動負荷量推定手段
２４ 歩行スピード演算手段
２５ 身長入力手段
２６ 歩行ピッチ演算手段
２７ 歩行活動前運動負荷量推定手段
２８ 脈拍計測手段（生体データ計測手段）
２９ 体重入力手段
３０ 高さ入力手段
３１ 昇降ピッチ発生手段
３２ 踏み台昇降時運動負荷量演算手段
３３ 運動強度入力手段
３４ 年齢入力手段
３５ 安静時脈拍数取得手段
３６ 仮定生体データ演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行活動時に所望の脈拍数等の生体データを得るための歩行ピッチを発生する歩行ピッチ発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歩行活動におけてペースを発生する装置は、予め設定した歩行ペースに合わせて発生する音等に合わせて歩行を行わせるというものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、予め設定した歩行ペースに合わせて歩行を行うと、使用者の身体負荷能力（体力）によっては、想定していないほどに脈拍等の生体データが上昇しまうということがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、前述のような事情に鑑み、歩行活動時に所望の脈拍等の生体データを得ることができる歩行ピッチを発生する歩行ピッチ発生装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の歩行ピッチ発生装置は、生体データと運動負荷量との関係を歩行活動前に取得する身体負荷能力取得手段と、歩行活動時に得たいと想定する生体データを示す仮定生体データを歩行活動前に取得する仮定生体データ取得手段と、前記身体負荷能力取得手段で取得される生体データと運動負荷量との関係に基づき前記仮定生体データ取得手段で取得される仮定生体データに対応して歩行活動時に得られると想定される運動負荷量を示す仮定運動負荷量を推定する仮定運動負荷量推定手段と、体重を入力する体重入力手段と、前記体重入力手段で入力される体重と前記仮定運動負荷量推定手段で推定される仮定運動負荷量とに基づいて歩行スピードを演算する歩行スピード演算手段と、身長を入力する身長入力手段と、前記身長入力手段で入力される身長と前記歩行スピード演算手段で演算される歩行スピードとに基づいて歩行ピッチを演算する歩行ピッチ演算手段とを備えることを特徴とする。これによると、仮定生体データ取得手段で取得される仮定生体データを加減することによって、歩行活動時に所望する生体データとなるような歩行ピッチを得ることができる。
【０００６】
また、前記身体負荷能力取得手段は、歩行活動前に異なる複数の運動負荷量を推定する歩行活動前運動負荷量推定手段と、前記歩行活動前運動負荷量推定手段で推定される異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の生体データを計測する生体データ計測手段とから成ることを特徴とする。これによると、歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係を少なくとも２点から確実に求めることができる。
【０００７】
また、前記歩行活動前運動負荷量推定手段は、前記体重入力手段と、踏み台の高さを入力する高さ入力手段と、踏み台に昇降するために一定の昇降ピッチを発生する昇降ピッチ発生手段と、前記体重入力手段で入力される体重と前記高さ入力手段で入力される踏み台の高さと前記昇降ピッチ発生手段で発生される一定の昇降ピッチとを条件として行われる踏み台昇降時における運動負荷量を演算する踏み台昇降時運動負荷量演算手段とから成ることを特徴とする。これによると、入力かつ踏み台昇降運動を行うだけで歩行活動前の運動負荷量を簡単に推定することができる。
【０００８】
また、前記生体データは、脈拍数であることを特徴とする。これによると、脈拍数は、運動負荷量との関係において相関が高く、運動負荷に対して顕著な変化を示すものなので、特に正確かつ容易な推定をすることができる。
【０００９】
また、前記仮定生体データ取得手段は、歩行活動時に所望する運動強度を入力する運動強度入力手段と、年齢を入力する年齢入力手段と、安静時の脈拍数を取得する安静時脈拍数取得手段と、前記運動強度入力手段で入力される運動強度と前記年齢入力手段で入力される年齢と前記安静時脈拍数取得手段で取得される安静時の脈拍数とに基づいて歩行活動時に得たいと想定する脈拍数を演算する仮定生体データ演算手段とから成ることを特徴とする。これによると、運動強度入力手段で入力される運動強度を加減することによって、歩行活動時に所望する脈拍数を確実に得ることができる。
【００１０】
また、前記安静時脈拍数取得手段は、前記身体負荷能力取得手段で取得される脈拍数と運動負荷量との関係から運動負荷量が０のときに対応する脈拍数を安静時の脈拍数として取得することを特徴とする。これによると、すでに取得されている脈拍数と運動負荷量との関係から安静時の脈拍数を得ることができるので簡便である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
初めに、図１に示す本発明に係わる歩行ピッチ発生装置の機能構成を表す機能ブロック図、図２に示すその構造構成を表す構造ブロック図、図３に示すその外観構成を表す斜視図を用いて、本発明の歩行ピッチ発生装置の構成について説明する。歩行ピッチ発生装置は、電源部１、入力部２、脈拍検出部３、歩数検出部４、計時部５、記憶部６、ピッチ出力部７、表示部８及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）９から構造を構成する。そして、これら構造各部によって、身体負荷能力取得手段２１、仮定生体データ取得手段２２、仮定運動負荷量推定手段２３、歩行スピード演算手段２４、身長入力手段２５及び歩行ピッチ演算手段２６の機能を構成する。
【００１３】
構造を構成する各部について詳述する。
【００１４】
電源部１は、装置各部に電力の供給を行う。入力部２は、モード変更、表示切替、アップ、ダウン及び設定といった５つのキースイッチをケース１０の外部正面に配置し、操作により各種の働きをする。モード変更キー２ａは、歩行活動（通常）モードと体力推定モードとの間の変更をする。表示切替キー２ｂは、各種の表示の切替えをする。アップキー２ｃは、性別・年齢・体重・身長・日付・時刻・踏み台の高さ・運動強度・目標歩数等の数値等を選択の際に増加方向に切替える。ダウンキー２ｄは、性別・年齢・体重・身長・日付・時刻・踏み台の高さ・運動強度・目標歩数等の数値等を選択の際に減少方向に切替える。設定キー２ｅは、性別・年齢・体重・身長・日付・時刻・踏み台の高さ・運動強度・目標歩数等を設定するための切替えやアップキー２ｃ又はダウンキー２ｄで選択された数値等の確定を行う。
【００１５】
脈拍検出部３は、コード１１によりケース１０に接続される公知の耳朶装着型のセンサ１２等から成り、踏み台昇降運動時の使用者の脈拍データを検出する。歩数検出部４は、公知の振子式センサ等から成り、歩行活動時の使用者の歩数データを検出する。
【００１６】
計時部５は、踏み台昇降運動時や歩行活動時の時間、時刻その他時情報を計時する。記憶部６は、入力部２から入力される各種データ及びＣＰＵ９で演算される各種データその他各種情報を記憶する。
【００１７】
ピッチ出力部７は、ブザー７ｂやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）７ａから成り、踏み台昇降運動のために予め決められた一定の昇降ピッチを、又は歩行活動のために歩行ピッチを音や光によって出力する。表示部８は、ケース１０の外部表面に配置されるＬＣＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶表示装置）８ａから成り、入力部２から入力される各種データ及びＣＰＵ９で演算される各種データ、グラフその他各種情報を表示する。
【００１８】
ＣＰＵ９は、入力部２、脈拍検出部３、歩数検出部４、計時部５及び記憶部６からの各種インプットデータに基づいて、脈拍数、歩数、踏み台昇降時の運動負荷量、仮定脈拍数（仮定生体データ）、仮定運動負荷量、歩行スピード、歩行ピッチその他各種アウトプット（中間・最終）データを演算したり、装置各部の動作を制御したりする。
【００１９】
機能を構成する各手段について詳述する。
【００２０】
身体負荷能力取得手段２１は、歩行活動前運動負荷量推定手段２７と脈拍計測手段２８とから成り、脈拍数と運動負荷量との関係を歩行活動前に取得する。
【００２１】
歩行活動前運動負荷量推定手段２７は、体重入力手段２９、高さ入力手段３０、昇降ピッチ発生手段３１及び踏み台昇降時運動負荷量演算手段３２から成り、歩行活動前に異なる複数の運動負荷量を推定する。より具体的には、この歩行活動前運動負荷量推定手段２７を構成する各手段は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２とピッチ出力部７と計時部５と記憶部６とＣＰＵ９とによって構成する。体重入力手段２９は入力部２から成り、体重を入力する。高さ入力手段３０は入力部２から成り、踏み台の高さを入力する。昇降ピッチ発生手段３１は記憶部６と計時部５とＣＰＵ９とピッチ出力部７とから成る。そして、記憶部６では一定の昇降ピッチデータを予め記憶し、計時部５では時間を計時し、ＣＰＵ９では記憶部６で予め記憶されている一定の昇降ピッチデータと計時部５で計時された時間とに基づいてピッチ出力部７に対して一定の昇降ピッチの発生を制御し、ピッチ出力部７ではＣＰＵ９からの制御に基づいて踏み台に昇降するための一定の昇降ピッチを発生する。踏み台昇降時運動負荷量演算手段３２はＣＰＵ９から成る。このＣＰＵ９では入力部２で入力された体重及び踏み台の高さと、記憶部６に記憶されている一定の昇降ピッチデータとを、次に示す（１）式に代入して歩行活動前（踏み台昇降時）の運動負荷量を演算する。
【００２２】
Ｗｓ＝ａ１×Ｗｔ×Ｈｓ×Ｐｓ＋ａ２ ・・・（１）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｗｓ：歩行活動前（踏み台昇降時）の運動負荷量
Ｗｔ：体重
Ｈｓ：踏み台の高さ
Ｐｓ：昇降ピッチ
ａ１、ａ２：係数
【００２３】
なお、（１）式は、踏み台昇降運動の際の位置エネルギー（質量×重力加速度×高さ）に昇降ピッチＰｓを乗じて、踏み台昇降運動による仕事率（歩行活動前運動負荷量Ｗｓ）を求めるという手法に基づくものであり、位置エネルギー（質量×重力加速度×高さ）の質量に体重Ｗｔを、高さに踏み台の高さＨｓを当てはめ、重力加速度と諸要因に基づく変動の補正係数とを併合して係数ａ１、ａ２とするものである。
【００２４】
脈拍計測手段２８は、歩行活動前運動負荷量推定手段２７で推定される異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の脈拍数を計測する。より具体的には、脈拍計測手段２８は、先に説明した構造を構成する各部のうち、脈拍検出部３とＣＰＵ９とから成る。この脈拍検出部３では脈拍データを検出しデジタル化する。ＣＰＵ９では脈拍検出部３でデジタル化された脈拍データに基づいて脈拍数を演算する。
【００２５】
仮定生体データ取得手段２２は、運動強度入力手段３３、年齢入力手段３４、安静時脈拍数取得手段３５及び仮定生体データ演算手段３６から成り、歩行活動時に得たいと想定する脈拍数（以下、仮定脈拍数という。）を取得する。
【００２６】
運動強度入力手段３３は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２から成り、運動強度を入力する。年齢入力手段３４は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２から成り、年齢を入力する。
【００２７】
安静時脈拍数取得手段３５は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、身体負荷能力取得手段２１で取得された脈拍数と運動負荷量との関係（すなわち、このＣＰＵで先に演算された歩行活動前（踏み台昇降時）の異なる複数の運動負荷量とこれら運動負荷量に対応する夫々の脈拍数）に基づいて安静時の脈拍数（運動負荷量が０ｗの時の脈拍数）を推定する。
【００２８】
仮定生体データ演算手段３６は、運動強度入力手段３３から入力された運動強度と年齢入力手段３４から入力された年齢と安静時脈拍数取得手段３５で推定された安静時の脈拍数とに基づいて仮定脈拍数を演算する。より具体的には、仮定生体データ演算手段３６は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された安静時の脈拍数と、入力部２から入力された運動強度及び年齢とを、次に示す（２）式に代入して仮定脈拍数を演算する。
【００２９】
ＨＲｈ＝Ｍｓ／１００×（２２０−Ａ−ＲＨＲ）＋ＲＨＲ ・・・（２）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＨＲｈ：仮定脈拍数
Ｍｓ：運動強度
Ａ：年齢
ＲＨＲ：安静時の脈拍数
【００３０】
仮定運動負荷量推定手段２３は、身体負荷能力取得手段２１で取得される脈拍数と運動負荷量との関係に基づいて仮定生体データ演算手段３６で取得される仮定脈拍数に対応する歩行活動時に得られると想定される運動負荷量（以下、仮定運動負荷量という。）を推定する。より具体的には、仮定運動負荷量推定手段２３は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された歩行活動前（踏み台昇降時）の異なる複数の運動負荷量と、この異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の脈拍数と、仮定脈拍数とから仮定運動負荷量を推定する。例えば、図４に示す脈拍数と運動負荷量との関係を表す図のように、踏み台昇降時運動負荷量演算手段３２で演算される歩行活動前の異なる複数の運動負荷量がＷ１及びＷ２、この歩行活動前の運動負荷量Ｗ１及びＷ２に対応して脈拍計測手段２８で計測される夫々の脈拍数がＨＲ１及びＨＲ２、仮定生体データ取得手段２２で取得された仮定脈拍数がＨＲｈである場合には、次に示す（３）式に代入して仮定運動負荷量を演算することにより推定する。
【００３１】
Ｗｈ＝（ＨＲｈ−ＨＲ１）×（Ｗ２−Ｗ１）／（ＨＲ２−ＨＲ１）・・・（３）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｗｈ：仮定運動負荷量
ＨＲｈ：仮定脈拍数
Ｗ１：歩行活動前の第１レベルの運動負荷量
Ｗ２：歩行活動前の第２レベルの運動負荷量
ＨＲ１：Ｗ１に対応する脈拍数
ＨＲ２：Ｗ２に対応する脈拍数
【００３２】
歩行スピード演算手段２４は、体重入力手段２９で入力された体重と仮定運動負荷量推定手段２３で推定された仮定運動負荷量とに基づいて歩行スピードを演算する。より具体的には、歩行スピード演算手段２４は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された仮定運動負荷量と入力部２から入力された体重とを、次に示す（４）式に代入して歩行スピードを演算する。
【００３３】
Ｓｗ＝ｂ１×（Ｗｈ×Ｗｔ）１／２＋ｂ２ ・・・（４）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｓｗ：歩行スピード
Ｗｈ：仮定運動負荷量
Ｗｔ：体重
ｂ１、ｂ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３４】
身長入力手段２５は、先に説明した構造を構成する各部のうち、入力部２から成り、身長を入力する。
【００３５】
歩行ピッチ演算手段２６は、身長入力手段２５で入力される身長と歩行スピード演算手段２４で演算される歩行スピードとに基づいて歩行ピッチを演算する。より具体的には、歩行ピッチ演算手段２６は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９から成り、このＣＰＵ９で先に演算された歩行スピードと入力部２から入力された身長とを、次に示す（５）式に代入して歩行ピッチを演算する。
【００３６】
Ｐｗ＝ｃ１×（Ｓｗ×Ｈ）１／２＋ｃ２ ・・・（５）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｐｗ：歩行ピッチ
Ｈ：身長
ｃ１、ｃ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３７】
次に、図５に示す本発明に係わる歩行ピッチ発生装置の歩行活動（通常）モード時における処理手順を表すフローチャート、図６に示す体力推定モード時における処理手順を示すフローチャートを用いて、本発明の歩行ピッチ発生装置の操作及び動作について説明する。なお、上述した本件発明の構成においては、歩行活動時に歩行ピッチを発生するだけに止まらず、歩数を計測したり、体力（持久力）を推定したりすることができるため、併せて説明する。
【００３８】
まず、図５を用いて、歩行活動（通常）モード時における処理手順について詳述する。
【００３９】
初めに、電池による電源が電源部１にセッティングされることにより、各部に電力が供給される（ステップＰ１）。
【００４０】
続いて、性別、年齢、体重、身長、日付、時刻及び運動強度を初期設定するための表示に移る。ここでは、アップキー２ｃ又はダウンキー２ｄにより数値又は文字を切替えて選択し、設定キー２ｅにより確定するといった操作によって、性別、年齢、体重、身長、日付、時刻及び運動強度の順序で設定がなされる（ステップＰ２）。
【００４１】
続いて、ステップＰ２における初期設定の処理が終了すると、計時部５において時間の計時と歩数検出部４において歩数データの検出とが開始される。そして、ＣＰＵ９において、ステップＰ２で初期設定された各種データに基づいて次の各種の処理が行われると共に、現在の日付と時刻が表示部８（ＬＣＤ８ａ）に表示される（ステップＳ３）。
【００４２】
ＣＰＵ９において行われる各種の処理として、まず、歩数検出部４で検出された歩数データに基づいて歩数が演算される。次いで、後述する体力推定モードにおいて各ステップの処理が行われていない場合には、記憶部６に予め記憶されている既定の歩行ピッチが選択される。一方、後述する体力推定モードにおいて各ステップの処理が行われている場合には、身体負荷能力取得手段２１で取得されている脈拍数と運動負荷量との関係に基づいて安静時の脈拍数（運動負荷量が０ｗの時の脈拍数）が推定される。次いで、この推定された安静時の脈拍数と、入力部２から入力された運動強度及び年齢とが、（２）式に代入され仮定脈拍数が演算される。次いで、この演算された仮定脈拍数と、歩行活動前の異なる２つの運動負荷量（第１レベルの運動負荷量及び第２レベルの運動負荷量）と、これら運動負荷量に対応する２つの歩行活動前の脈拍数（第１レベルの運動負荷量に対応する歩行活動前の脈拍数、第２レベルの運動負荷量に対応する歩行活動前の脈拍数）とが、（３）式に代入され仮定運動負荷量が演算される。次いで、この演算された仮定運動負荷量と入力部２から入力された体重とが、（４）式に代入され歩行スピードが演算される。次いで、この演算された歩行スピードと、入力部２から入力された身長とが、（５）式に代入され歩行ピッチが演算される。
【００４３】
続いて、表示部８に日付と時刻が表示されている際に設定キー２ｅが押されると（ステップＰ４で設定キー）、ステップＰ２に戻り、処理が繰り返される。また、表示部８に日付と時刻が表示されている際にアップキー２ｃ又はダウンキー２ｄが押されると（ステップＰ４でアップ又はダウンキー）、ステップＰ２において選択又は演算された歩行ピッチの間隔で、ブザー７ｂから音が出力され、ＬＥＤ７ａから光が出力される（ステップＰ５）。使用者は、この歩行ピッチ間隔で出力される音や光に合わせて歩行活動をすることで所望の脈拍数が得られる。また、表示部８に日付と時刻が表示されている際に表示切替キー２ｂが押されると（ステップＰ４で表示切替キー）、歩数の検出が開始されてからの歩数が表示部８に表示される（ステップＰ６）。なお、設定キー２ｅ、アップキー２ｃ、ダウンキー２ｄ又は表示切替キー２ｂが押されるまでは、表示部８に日付と時刻が表示され続ける。
【００４４】
続いて、表示部８に歩数が表示されている際にアップキー２ｃ又はダウンキー２ｄが押されると（ステップＰ７でアップ又はダウンキー）、過去の歩数の記録が表示される（ステップＰ８）。より詳述すると、ダウンキー２ｄが一回押される毎に一日前の歩数が表示されていき、一週間まで遡った後に過去一週間の総計が表示され、ステップＰ６における現在（今日）の歩数の表示に戻る。一方、アップキー２ｃが一回押される毎については、ダウンキー２ｄが一回押される毎の場合と逆の表示の切替りが行われる。
【００４５】
また、表示部８に歩数が表示されている際に設定キー２ｅが押されると（ステップＰ７で設定キー）、目標歩数の設定をするための表示又は設定されている目標歩数との比較をするための表示に切替わる（ステップＰ９）。より詳述すると、過去に一日の目標歩数が設定されていない場合には、目標歩数の設定をするための表示となる。アップキー２ｃ又はダウンキー２ｄにより数値を切替えて選定し、設定キー２ｅにより確定するといった操作によって、一日の目標歩数が設定され、ステップＰ６における現在（今日）の歩数に戻る。一方、過去に一日の目標歩数が設定されている場合には、一日の目標歩数との比較をするための表示として、現在（今日）の歩数が一日の目標歩数に対してどの程度達成されているのかを示す達成率やそのグラフが表示される。設定キー２ｅが押されるとステップＰ６における現在（今日）の歩数に戻る。
【００４６】
また、表示部８に歩数が表示されている際に表示切替キー２ｂが押されると（ステップＰ７で表示切替キー）、ステップＰ３の日付・時刻の表示に戻り、処理が繰り替えされる。なお、アップキー２ｃ、ダウンキー２ｄ、設定キー２ｅ又は表示切替キー２ｂが押されるまでは、表示部８に歩数が表示され続ける。
【００４７】
次に、図６を用いて、体力推定モード時における処理手順について詳述する。
【００４８】
先に説明した歩行活動（通常）モード時のステップＰ３以降のいずれかのステップにおいて、モード変更キー２ａが押されることによって、体力推定モードに変更される（ステップＴ１）。
【００４９】
続いて、脈拍数が表示部８に表示される。そして、使用者が安静状態（運動負荷量が０の時を示す）にあるときに耳朶装着型のセンサ１２を耳朶に装着することによって、安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍データが脈拍検出部３で検出され、ＣＰＵ９で安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数として演算される（ステップＴ２）。なお、この安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数は、第１レベルの運動負荷量（運動負荷量＝０）に対応する歩行活動前の脈拍数に該当するものである。
【００５０】
続いて、表示部８には踏み台の高さを設定するための表示がなされる。そして、アップキー２ｃ又はダウンキー２ｄにより数値を切替えて選択し、設定キー２ｅにより確定するといった操作によって、踏み台の高さの設定がなされる（ステップＴ３）。
【００５１】
続いて、ピッチ出力部７から踏み台昇降運動のために予め決められている一定の昇降ピッチ（例えば、１００回／分）が出力される（ステップＴ４）。
【００５２】
続いて、使用者がピッチ出力部７から出力される一定の昇降ピッチに合わせて、入力部２で設定された踏み台の高さの踏み台に昇降することで、その踏み台に昇降している時の脈拍データが脈拍検出部３で検出され、ＣＰＵ９で踏み台昇降時の脈拍数として演算される（ステップＴ５）。なお、この踏み台昇降時の脈拍数は、第２レベルの運動負荷量に対応する歩行活動前の脈拍数に該当するものである。
【００５３】
続いて、ＣＰＵ９で演算された脈拍数が一定の範囲で安定しているかが判定される（ステップＴ６）。そして、脈拍数が安定していない場合（ステップＴ６でＮＯ）には、ステップＴ５に戻り、処理が繰り返される。一方、脈拍数が安定している場合（ステップＴ６でＹＥＳ）には、入力部２から入力された体重及び踏み台の高さと、記憶部６に記憶される一定の昇降ピッチデータとが、（１）式に代入され踏み台昇降時の運動負荷量が演算される（ステップＴ７）。
【００５４】
続いて、ステップＴ２で先に演算された安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数と、ステップＴ６で安定していると判定された踏み台昇降時の脈拍数と、ステップＴ７で先に演算された踏み台昇降時の運動負荷量とが、次に示す（６）式に代入されＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘが演算される（ステップＴ８）。
【００５５】
ＰＷＣ＝Ｗｓ×（Ｅ−ＲＨＲ）／ＨＲ−ＲＨＲ ・・・（６）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＰＷＣ：ＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘ
Ｗｓ：歩行活動前（踏み台昇降時）の運動負荷量
Ｅ：７５％ＨＲｍａｘ
ＨＲ：踏み台昇降時の脈拍数
ＲＨＲ：安静時（運動負荷量が０の時）の脈拍数
【００５６】
続いて、ＣＰＵ９では、記憶部６に予め記憶されている図７に例示するような年齢・性別に対する体力評価テーブルを参照し、入力部２から入力された性別及び年齢とＣＰＵ９で先に演算されたＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘとに対応する評価コメントを特定し（ステップＴ９）、ステップＴ２の安静時の脈拍数の計測に戻り、モード変更キー２ａが再度押されるまで引き続き処理が繰り返される。
【００５７】
上述したように、本発明の歩行ピッチ発生装置は、一つに、体重入力手段２９及び高さ入力手段３０から体重及び踏み台の高さを入力し、昇降ピッチ発生手段３１から発生される一定の昇降ピッチに合わせて踏み台昇降するだけで、歩行活動前の運動負荷量を簡単に推定することができる。
【００５８】
また一つに、異なる複数のこの歩行活動前の運動負荷量を得て、これらの運動負荷量の夫々に対応する生体データを生体データ計測手段２８で計測することで、歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係を少なくとも２点から確実に求めることができる。
【００５９】
また一つに、運動強度入力手段３３から運動強度を入力し、年齢入力手段３４から年齢を入力し、安静時脈拍数取得手段３５で安静時の脈拍数を取得し、仮定生体データ演算手段３６で仮定脈拍数を演算するにあたり、運動強度を加減することによって、歩行活動時に所望する脈拍数を確実に得ることができる。
【００６０】
また一つに、仮定生体データ演算手段３６で演算される仮定脈拍数と、身体負荷能力取得手段２１で取得される生体データと運動負荷量との関係とを基礎に、仮定運動負荷量推定手段２３、歩行スピード演算手段２４及び歩行ピッチ演算手段２６といった演算ステップを経ることで歩行活動時に所望する脈拍数となるような歩行ピッチを得ることができる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態においては、生体データと運動負荷量との関係を取得するのに、踏み台昇降を行うようにしたが、一定の幅のステップで繰り返したり、一定の距離を走行したりすることによって行っても実施可能である。
【００６２】
また、生体データとして脈拍数を例としたが、歩行活動によって変化する生体データであれば血圧等その他の生体情報でもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、仮定生体データ取得手段において歩行活動時に所望する脈拍数となるように運動強度を加減した仮定脈拍数を、身体負荷能力取得手段において歩行活動前に取得した生体データと運動負荷量との関係に対応させることによって仮定運動負荷量を推定し、これに体重や身長が考慮することによって歩行活動時に所望する脈拍数となるような歩行ピッチを得ることができるので、適正な負荷でもって歩行活動を行うことができる。
【００６４】
また、歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係を歩行活動前運動負荷量推定手段で推定される異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の生体データを生体データ計測手段により計測するので、確実に得ることができる。
【００６５】
また、歩行活動前運動負荷量推定手段では、体重入力手段及び高さ入力手段から体重及び踏み台の高さを入力し、昇降ピッチ発生手段から発生される一定の昇降ピッチに合わせて踏み台昇降するといった簡単な行為だけで、歩行活動前の運動負荷量を簡単に推定することができる。
【００６６】
また、生体データには、運動負荷量との関係において相関が高く、運動負荷に対して顕著な変化を示す脈拍数とすることで、特に正確かつ容易な推定をすることができる。
【００６７】
また、安静時脈拍数取得手段では、身体負荷能力取得手段ですでに取得されている脈拍数と運動負荷量との関係から安静時の脈拍数を得ることができるので簡便な利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる歩行ピッチ発生装置の機能構成を表す機能ブロック図である。
【図２】その構造構成を表す構造ブロック図である。
【図３】その外観構成を表す斜視図である。
【図４】脈拍数と運動負荷量との関係を表す図である。
【図５】歩行活動（通常）モード時における処理手順を表すフローチャートである。
【図６】体力推定モード時における処理手順を示すフローチャートである。
【図７】年齢・性別に対する体力評価テーブルを示す。
【符号の説明】
１ 電源部
２ 入力部
２ａ モード変更キー
２ｂ 表示切替キー
２ｃ アップキー
２ｄ ダウンキー
２ｅ 設定キー
３ 脈拍検出部
４ 歩数検出部
５ 計時部
６ 記憶部
７ ピッチ出力部
７ａ ＬＥＤ
７ｂ ブザー
８ 表示部
８ａ ＬＣＤ
９ ＣＰＵ
１０ ケース
１１ コード
１２ 耳朶装着型のセンサ
２１ 身体負荷能力取得手段
２２ 仮定生体データ取得手段
２３ 仮定運動負荷量推定手段
２４ 歩行スピード演算手段
２５ 身長入力手段
２６ 歩行ピッチ演算手段
２７ 歩行活動前運動負荷量推定手段
２８ 脈拍計測手段（生体データ計測手段）
２９ 体重入力手段
３０ 高さ入力手段
３１ 昇降ピッチ発生手段
３２ 踏み台昇降時運動負荷量演算手段
３３ 運動強度入力手段
３４ 年齢入力手段
３５ 安静時脈拍数取得手段
３６ 仮定生体データ演算手段
Claims (6)
- 生体データと運動負荷量との関係を歩行活動前に取得する身体負荷能力取得手段と、歩行活動時に得たいと想定する生体データを示す仮定生体データを歩行活動前に取得する仮定生体データ取得手段と、前記身体負荷能力取得手段で取得される生体データと運動負荷量との関係に基づき前記仮定生体データ取得手段で取得される仮定生体データに対応して歩行活動時に得られると想定される運動負荷量を示す仮定運動負荷量を推定する仮定運動負荷量推定手段と、体重を入力する体重入力手段と、前記体重入力手段で入力される体重と前記仮定運動負荷量推定手段で推定される仮定運動負荷量とに基づいて歩行スピードを演算する歩行スピード演算手段と、身長を入力する身長入力手段と、前記身長入力手段で入力される身長と前記歩行スピード演算手段で演算される歩行スピードとに基づいて歩行ピッチを演算する歩行ピッチ演算手段とを備えることを特徴とする歩行ピッチ発生装置。
- 前記身体負荷能力取得手段は、歩行活動前に異なる複数の運動負荷量を推定する歩行活動前運動負荷量推定手段と、前記歩行活動前運動負荷量推定手段で推定される異なる複数の運動負荷量に対応する夫々の生体データを計測する生体データ計測手段とから成ることを特徴とする請求項１記載の歩行ピッチ発生装置。
- 前記歩行活動前運動負荷量推定手段は、前記体重入力手段と、踏み台の高さを入力する高さ入力手段と、踏み台に昇降するために一定の昇降ピッチを発生する昇降ピッチ発生手段と、前記体重入力手段で入力される体重と前記高さ入力手段で入力される踏み台の高さと前記昇降ピッチ発生手段で発生される一定の昇降ピッチとを条件として行われる踏み台昇降時における運動負荷量を演算する踏み台昇降時運動負荷量演算手段とから成ることを特徴とする請求項２記載の歩行ピッチ発生装置。
- 前記生体データは、脈拍数であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歩行ピッチ発生装置。
- 前記仮定生体データ取得手段は、歩行活動時に所望する運動強度を入力する運動強度入力手段と、年齢を入力する年齢入力手段と、安静時の脈拍数を取得する安静時脈拍数取得手段と、前記運動強度入力手段で入力される運動強度と前記年齢入力手段で入力される年齢と前記安静時脈拍数取得手段で取得される安静時の脈拍数とに基づいて歩行活動時に得たいと想定する脈拍数を演算する仮定生体データ演算手段とから成ることを特徴とする請求項４記載の歩行ピッチ発生装置。
- 前記安静時脈拍数取得手段は、前記身体負荷能力取得手段で取得される脈拍数と運動負荷量との関係から運動負荷量が０のときに対応する脈拍数を安静時の脈拍数として取得することを特徴とする請求項５記載の歩行ピッチ発生装置。
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| JP2018051138A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | オムロン株式会社 | 運動インストラクション装置、システム、方法およびプログラム |
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-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002252527A patent/JP2004089318A/ja active Pending
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