JP2009240404A - 身体活動量計 - Google Patents
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Abstract
【課題】歩行系以外の運動にも対応可能で「健康づくりのための運動指針2006」で採用している尺度で身体活動量(エクササイズ)を正確に測定できるようにする。
【解決手段】 心拍数計測手段12によって計測される心拍数と入力操作手段11によって入力された年齢及び安静時心拍数の情報から、第1の身体活動強度演算手段12が第1の身体活動強度として運動強度(%HRR)を算出し、それを身体活動強度変換手段15が年齢に対応する変換テーブル14の係数を用いて第2の身体活動強度(METs)に変換する。さらに、第2の身体活動強度平均値演算手段16が、経過時間計測手段17によって計測された経過時間内に変換されたMETsの平均値を算出し、身体活動量演算手段18がその平均値(平均METs)と経過時間との積により身体活動量(エクササイズ)を算出する。
【選択図】 図1
【解決手段】 心拍数計測手段12によって計測される心拍数と入力操作手段11によって入力された年齢及び安静時心拍数の情報から、第1の身体活動強度演算手段12が第1の身体活動強度として運動強度(%HRR)を算出し、それを身体活動強度変換手段15が年齢に対応する変換テーブル14の係数を用いて第2の身体活動強度(METs)に変換する。さらに、第2の身体活動強度平均値演算手段16が、経過時間計測手段17によって計測された経過時間内に変換されたMETsの平均値を算出し、身体活動量演算手段18がその平均値(平均METs)と経過時間との積により身体活動量(エクササイズ)を算出する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、身体に装着している使用者の身体活動量(エクササイズ)を計測する身体活動量計に関する。
従来より、運動トレーニングにおいて、過不足のない運動トレーニングを実現する方法の1つとして、運動強度から算出される心拍数を運動トレーニング指標として用い、運動量を調整する方法が知られている。
すなわち、運動強度とは、運動の強さや身体にかかる負荷を指し示す指標で、最大酸素摂取量を100%としてその何%で運動するかを示すものである。このような運動強度=%HRRを用いて、運動トレーニングなどを行おうとする際に、目標とする運動強度である目標運動強度を設定し、この目標強度に相当する心拍数である目標心拍数で、運動量を管理する方法である。
すなわち、運動強度とは、運動の強さや身体にかかる負荷を指し示す指標で、最大酸素摂取量を100%としてその何%で運動するかを示すものである。このような運動強度=%HRRを用いて、運動トレーニングなどを行おうとする際に、目標とする運動強度である目標運動強度を設定し、この目標強度に相当する心拍数である目標心拍数で、運動量を管理する方法である。
このような運動強度は、運動強度の数値が大きいほどエネルギー消費量が増え、身体にかかる負荷が大きくなり、肝臓や筋肉に蓄積している糖質をエネルギー源とし、その逆の低い運動強度においては脂質をエネルギー源としている。
これらを鑑みて、糖質と脂質とのどちらを利用してエネルギー源とするかが多く議論されており、この考え方を身体の筋力アップやダイエット、生活習慣病の予防などに適用しようという提案も多い。
これらを鑑みて、糖質と脂質とのどちらを利用してエネルギー源とするかが多く議論されており、この考え方を身体の筋力アップやダイエット、生活習慣病の予防などに適用しようという提案も多い。
ところで、運動強度は、行う運動やその種別によってその数値が特定されているものではなく、また、同じ運動を行ったとしても個人によってその数値は異なる。そのため、その数値を正確に知るには、長時間運動時のエネルギー消費量は酸素摂取量と概ね比例するものであるので、運動中の酸素摂取量を計測する必要がある。しかし、それには大掛かりな装置と専門的な知識とが必要であり、一般にその数値を知ることは難しい。
このため、近年では、運動中の酸素摂取量を計測する代わりに、酸素摂取量と概ね比例する心臓の心拍数を基に数値化され、身体にかかる負荷を心拍数をもって把握することが行われている。
心拍数を測定するには、指を手首の内側や首に当てて、皮膚が心臓の鼓動に応じて振動する様子をその指で感じることによって測ることができる。しかし、目標心拍数を自分なりに設定して心拍数を運動トレーニング指標とすることが盛んに行われるようになってくると、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測りたいという要望があり、そのような状況でも簡便に心拍数を測定できる心拍計が求められるようになってきた。このような事情から、近年多くの電子心拍計の提案がなされている。
心拍数を測定するには、指を手首の内側や首に当てて、皮膚が心臓の鼓動に応じて振動する様子をその指で感じることによって測ることができる。しかし、目標心拍数を自分なりに設定して心拍数を運動トレーニング指標とすることが盛んに行われるようになってくると、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測りたいという要望があり、そのような状況でも簡便に心拍数を測定できる心拍計が求められるようになってきた。このような事情から、近年多くの電子心拍計の提案がなされている。
このような電子心拍計としては、一般に心電位検出方式が広く知られており、例えば、指や胸部に脈波を検出する電極を持ったベルト状の脈波検出部を装着し、これとは独立した表示部に有線または無線で脈波の検出情報を送信して表示するものがある。
表示部は、腕などに装着して脈波検出部が検出した脈波の周期から心拍数を求めて表示する。もちろん、脈波検出部と表示部を一体化したものもある。脈波検出部には、このような電極を用いた電極式の他に、血流の変化を光で捕らえる光学式や、血圧の変化を静電式圧力センサを用いて圧力で測定する圧力式などもある。
表示部は、腕などに装着して脈波検出部が検出した脈波の周期から心拍数を求めて表示する。もちろん、脈波検出部と表示部を一体化したものもある。脈波検出部には、このような電極を用いた電極式の他に、血流の変化を光で捕らえる光学式や、血圧の変化を静電式圧力センサを用いて圧力で測定する圧力式などもある。
ところで、このような電子心拍計において、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測定することができるようにするために、脈波を測定するための脈波測定用センサなどを搭載した手首装着型の生体測定装置(例えば特許文献1)や、心拍数から運動負荷(運動強度)を算出してバーグラフにより表示するようにした運動負荷度測定装置(例えば特許文献2)が提案されている。
また、生活習慣病を予防するために、安全で有効な運動を広く国民に普及することを目的として、厚生労働省により「健康づくりのための運動指針2006」が策定され、公表されている。それによると、人が安静にしている状態より多くのエネルギーを消費する全ての動きを「身体活動」と定義し、その身体活動の強さ(身体活動強度)を、安静時の何倍に相当するかで表す単位を「メッツ(METs:metabolic equivalents)」とし、身体活動量を表す単位として、メッツとその強度での身体活動の実施時間とをかけた「メッツ・時=エクササイズ」を規定している。
例えば、座って安静にしている状態が1メッツ、普通の歩行が2メッツに相当する。
また、3メッツの身体活動を2時間行なった場合:3メッツ×2時間=6エクササイズ(メッツ・時)となる。
例えば、座って安静にしている状態が1メッツ、普通の歩行が2メッツに相当する。
また、3メッツの身体活動を2時間行なった場合:3メッツ×2時間=6エクササイズ(メッツ・時)となる。
そこで、この運動指針で規定された単位で運動(身体活動)量を計測して表示する装置も提案されている。例えば、歩数を計測してその歩行速度から統計的に相当するメッツ値に換算し、さらに一定時間の運動量を算出して、設定レベル以上の運動量を累積表示するもの(例えば特許文献3)や、使用者の運動(主として歩数)を検出し、運動の質を表す第1の指標と、運動の量を表す第2の指標を演算して、運動評価マトリクスを表示するもの(例えば特許文献4)が提案されている。後者でも、単位として〔METs〕や〔METs時〕を用いることについて言及されている。
しかしながら、上述した心拍数(脈拍数)やそれから得られる%HRRを単位とする運動強度の数値は、上述した厚生労働省による「健康づくりのための運動指針2006」で採用しているメッツ(METs)やエクササイズといった身体活動強度および身体活動量の指標とは異なっているため、どの程度の運動量に相当するのか判りにくい。
また、心拍以外の歩数等からメッツに換算するものでは、歩行系運動以外に対応できないし、あくまで歩行速度とメッツの統計的な相関性を元に換算しているため、使用者の身体能力の個人差が考慮されておらず、使用者個々の身体活動強度や身体活動量を精度よく求めるのは困難であるという問題があった。その理由は、運動強度とは、前述したように使用者がその時実際に行なっている運動の強さや身体にかかる負荷を指し示す指標で、使用者個々の最大酸素摂取量を100%としてその何%で運動するかを示すものだからである。しかし、歩行系運動の歩行速度と使用者個々の酸素摂取量あるいは運動時の酸素摂取量とその人の最大酸素摂取量の比に精度よく対応してはいないからである。
また、心拍以外の歩数等からメッツに換算するものでは、歩行系運動以外に対応できないし、あくまで歩行速度とメッツの統計的な相関性を元に換算しているため、使用者の身体能力の個人差が考慮されておらず、使用者個々の身体活動強度や身体活動量を精度よく求めるのは困難であるという問題があった。その理由は、運動強度とは、前述したように使用者がその時実際に行なっている運動の強さや身体にかかる負荷を指し示す指標で、使用者個々の最大酸素摂取量を100%としてその何%で運動するかを示すものだからである。しかし、歩行系運動の歩行速度と使用者個々の酸素摂取量あるいは運動時の酸素摂取量とその人の最大酸素摂取量の比に精度よく対応してはいないからである。
メッツ(METs)とは、本来は酸素摂取量そのものを計測して運動強度を表すもので、「健康づくりのための運動指針2006」が策定される前から主に米国で使用される尺度であり、単位時間当たり体重1kg当たりの酸素摂取量で表現できる。 酸素摂取量そのものについては、安静時における酸素摂取量3.5(mL/kg/分)を1メッツとし、その2倍を2メッツ、3倍を3メッツ、・・・と表わすことが多い。従来から用いられてきた方法は、使用者個々の運動時の酸素摂取量とその人の最大酸素摂取量の比による表現である。
近年では最大酸素摂取量に代えて予備酸素摂取量(最大酸素摂取量と安静時酸素摂取量の差)を用いることが多く、下記の式となる。
・運動強度=酸素摂取量÷(最大酸素摂取量−安静時酸素摂取量)
・目標酸素摂取量=運動強度×(最大酸素摂取量−安静時酸素摂取量)+安静時酸素摂取量
ただし、実際に運用される際は、表1、表2に示すように3メッツ以上の運動及び生活活動の内容(運動種目と条件等)とメッツ値との統計的な対応リストが、「健康づくりのための運動基準2006」で公開されており、一般的にはこのリストを元に近似換算される。
・運動強度=酸素摂取量÷(最大酸素摂取量−安静時酸素摂取量)
・目標酸素摂取量=運動強度×(最大酸素摂取量−安静時酸素摂取量)+安静時酸素摂取量
ただし、実際に運用される際は、表1、表2に示すように3メッツ以上の運動及び生活活動の内容(運動種目と条件等)とメッツ値との統計的な対応リストが、「健康づくりのための運動基準2006」で公開されており、一般的にはこのリストを元に近似換算される。
「健康づくりのための運動指針2006」もこの対応リストを前提としている。歩数(歩行速度)からメッツ値を算出する製品も、このリスト内の歩行及び走行時速とメッツ値との関係から換算している。
しかし、このリスト内の歩行及び走行時速とメッツ値との関係も明確ではないし、実際の使用者個々の酸素摂取量とは必ずしも対応していないため、正確なメッツ値を算出するのは難しい。しかも、歩行系以外の身体活動(運動等)には対応できない。
エクササイズ(EX)は、運動指針2006で新たに決められた身体活動量を表す尺度であり、それを正確に算出できる装置が望まれている。
しかし、このリスト内の歩行及び走行時速とメッツ値との関係も明確ではないし、実際の使用者個々の酸素摂取量とは必ずしも対応していないため、正確なメッツ値を算出するのは難しい。しかも、歩行系以外の身体活動(運動等)には対応できない。
エクササイズ(EX)は、運動指針2006で新たに決められた身体活動量を表す尺度であり、それを正確に算出できる装置が望まれている。
この発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、装着者が実際に受けている身体負荷そのものを精度よく推定し、歩行系以外の運動にも対応可能で「健康づくりのための運動指針2006」で採用している尺度で使用者個々の身体活動量(エクササイズ)を正確に測定できる身体活動量計を実現することを目的とする。
この発明は、身体に装着している使用者の身体活動量を計測する身体活動量計であって、上記の目的を達成するため、次の各手段を備えたことを特徴とする。
(1)装着している使用者の心拍数を計測する心拍数計測手段、
(2)使用者の少なくとも年齢と安静時心拍数との情報を含む個人情報を入力させる入力手段と、
(3)該入力手段によって入力された個人情報を記憶する個人情報記憶手段と、
(4)上記心拍数計測手段によって所定の測定間隔毎に計測される心拍数と前記個人情報記憶手段に記憶されている年齢と安静時心拍数との情報から、カルボーネン法により第1の身体活動強度として%HRRを単位とする運動強度の数値を算出する第1の身体活動強度演算手段、
(5)該第1の身体活動強度演算手段によって算出した運動強度の数値を、前記個人情報記憶手段に記憶されている年齢の情報に基づいて所定の変換テーブルによりメッツを単位とする第2の身体活動強度に変換する身体活動強度変換手段、
(6)経過時間を計測する経過時間計測手段、
(7)該経過時間計測手段によって計測された経過時間内に前記身体活動強度変換手段によって変換された第2の身体活動強度の平均値を算出する第2の身体活動強度平均値演算手段、
(8)その第2の身体活動強度平均値演算手段によって算出された第2の身体活動強度の平均値と前記経過時間との積によりエクササイズを単位とする身体活動量を算出する身体活動量演算手段、
(1)装着している使用者の心拍数を計測する心拍数計測手段、
(2)使用者の少なくとも年齢と安静時心拍数との情報を含む個人情報を入力させる入力手段と、
(3)該入力手段によって入力された個人情報を記憶する個人情報記憶手段と、
(4)上記心拍数計測手段によって所定の測定間隔毎に計測される心拍数と前記個人情報記憶手段に記憶されている年齢と安静時心拍数との情報から、カルボーネン法により第1の身体活動強度として%HRRを単位とする運動強度の数値を算出する第1の身体活動強度演算手段、
(5)該第1の身体活動強度演算手段によって算出した運動強度の数値を、前記個人情報記憶手段に記憶されている年齢の情報に基づいて所定の変換テーブルによりメッツを単位とする第2の身体活動強度に変換する身体活動強度変換手段、
(6)経過時間を計測する経過時間計測手段、
(7)該経過時間計測手段によって計測された経過時間内に前記身体活動強度変換手段によって変換された第2の身体活動強度の平均値を算出する第2の身体活動強度平均値演算手段、
(8)その第2の身体活動強度平均値演算手段によって算出された第2の身体活動強度の平均値と前記経過時間との積によりエクササイズを単位とする身体活動量を算出する身体活動量演算手段、
上記の身体活動量計において、使用者の手首又は耳に装着する手段を備えるのが望ましい。
また、上記メッツを単位とする第2の身体活動強度及びエクササイズを単位とする身体活動量の少なくとも一方の計測値を音声又は表示によって報知する報知手段を備えるとよい。
その報知手段が、上記計測値に加えて、上記身体活動量が予め設定した目標量に近づくように誘導する情報も報知する手段を有するとよい。
あるいは、上記報知手段が、上記メッツを単位とする第2の身体活動強度を実時間毎のヒストグラム型のグラフで表示する手段を有してもよい。
また、上記メッツを単位とする第2の身体活動強度及びエクササイズを単位とする身体活動量の少なくとも一方の計測値を音声又は表示によって報知する報知手段を備えるとよい。
その報知手段が、上記計測値に加えて、上記身体活動量が予め設定した目標量に近づくように誘導する情報も報知する手段を有するとよい。
あるいは、上記報知手段が、上記メッツを単位とする第2の身体活動強度を実時間毎のヒストグラム型のグラフで表示する手段を有してもよい。
これらの身体活動量計において、上記身体活動量演算手段が算出した身体活動量から、一定期間ごとの総運動時間内の有酸素運動の割合を算出する手段と、該手段が算出した有酸素運動の割合をバーグラフで表示する手段とを設けることもできる。
あるいは、上記第2の身体活動強度の平均値と対応する運動種目及び運動条件のテーブルを記憶し、上記第2の身体活動強度平均値演算手段が算出した第2の身体活動強度の平均値から上記テーブルによって対応する現在の運動種目及び運動条件を判断して音声又は表示によって報知する手段を設けてもよい。
あるいは、上記第2の身体活動強度の平均値と対応する運動種目及び運動条件のテーブルを記憶し、上記第2の身体活動強度平均値演算手段が算出した第2の身体活動強度の平均値から上記テーブルによって対応する現在の運動種目及び運動条件を判断して音声又は表示によって報知する手段を設けてもよい。
また、これらの身体活動量計において、音楽再生手段と、リズム又はテンポが異なる複数の楽曲の楽曲データを記憶した楽曲データ記憶手段と、身体活動強度の目標値に適合するリズム又はテンポの楽曲を前記複数の楽曲の中から自動選定して音楽再生手段に再生させる楽曲自動選定手段とを設けてもよい。
さらに、エクササイズを単位とする目標身体活動量とMETsを単位とする目標身体活動強度又は実際の身体活動強度の平均値である平均METsの値から音楽再生回数を自動的に算定し、その算定した回数だけ上記音楽再生手段に上記楽曲自動選定手段によって選定された楽曲を再生させる音楽再生回数算定手段を設けてもよい。
さらに、エクササイズを単位とする目標身体活動量とMETsを単位とする目標身体活動強度又は実際の身体活動強度の平均値である平均METsの値から音楽再生回数を自動的に算定し、その算定した回数だけ上記音楽再生手段に上記楽曲自動選定手段によって選定された楽曲を再生させる音楽再生回数算定手段を設けてもよい。
この発明による身体活動量計は、装着している使用者の心拍数を測定し、その使用者の酸素摂取量と概ね比例する心拍数に基づいて運動強度を算出し、それをメッツを単位とする身体活動強度に変換し、さらにエクササイズを単位とする身体活動量を算出するので、あらゆる身体活動におけるメッツとエクササイズをほぼ正確に知ることができ、「健康づくりのための運動指針2006」に準拠して健康づくりの運動を実行するための身体活動量の管理を適切に行うことができる。
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔身体活動量計の構成と機能説明:図1〜図3〕
図1は、この発明による身体活動量計の一実施形態の構成を示すブロック図である。この身体活動量計10は、入力操作手段11、心拍数計測手段12、第1の身体活動強度演算手段13、変換テーブル14および身体活動強度変換手段15、第2の身体活動強度平均値演算手段16、経過時間計測手段17、身体活動量演算手段18、報知手段19と、制御及びデータ記憶手段20とを備えている。
〔身体活動量計の構成と機能説明:図1〜図3〕
図1は、この発明による身体活動量計の一実施形態の構成を示すブロック図である。この身体活動量計10は、入力操作手段11、心拍数計測手段12、第1の身体活動強度演算手段13、変換テーブル14および身体活動強度変換手段15、第2の身体活動強度平均値演算手段16、経過時間計測手段17、身体活動量演算手段18、報知手段19と、制御及びデータ記憶手段20とを備えている。
入力操作手段11は、使用者の少なくとも年齢(なるべく性別も)と安静時心拍数の情報を含む個人情報や、身体活動量の目標値などを入力させる入力手段であり、複数のボタンキー等からなり、入力された情報は制御及びデータ記憶手段20によって不揮発性メモリに記憶する。それが、入力手段によって入力された個人情報を記憶する個人情報記憶手段に相当する。報知手段19が液晶表示器等の表示パネルを有する場合は、その表示によって入力すべき事項や入力の仕方をガイドしたり、入力した情報を確認できるように表示するとよい。報知手段19が音声による報知機能を有する場合は、音声によって入力すべき事項や入力の仕方をガイドしたり、入力した情報を確認できるように音声で知らせるようにしてもよい。
記憶した個人情報は定期的に(例えば3ヶ月に1度)更新するのが望ましい。特に、安静時心拍数は、朝目覚めて起きる前にこの身体活動量計を装着して計測した値を入力するとよいが、そのときの体調その他の条件によって異なる値になるので、比較的短期間で更新するのが望ましく、最近の何回かの入力値の平均値あるいは加重平均値などを使用するようにしてもよい。
入力操作手段11は、測定開始及び終了の指示や測定一時停止(ホールド)、計測結果の報知指示などの入力にも使用される。
入力操作手段11は、測定開始及び終了の指示や測定一時停止(ホールド)、計測結果の報知指示などの入力にも使用される。
心拍数計測手段12は、この身体活動量計10を装着している使用者の心拍数(脈拍数)を計測する手段であり、従来の電子心拍計と同様のものを使用できるが、具体例については後述する。
第1の身体活動強度演算手段13は、心拍数計測手段12によって所定の測定時間間隔毎(単位時間当たり)に計測される心拍数(脈拍数)と制御及びデータ記憶手段20の個人情報記憶手段に記憶されている年齢と安静時心拍数の情報から、カルボーネン法(Karvonen Formula)により第1の身体活動強度として%HRRを単位とする運動強度の数値を算出する。
第1の身体活動強度演算手段13は、心拍数計測手段12によって所定の測定時間間隔毎(単位時間当たり)に計測される心拍数(脈拍数)と制御及びデータ記憶手段20の個人情報記憶手段に記憶されている年齢と安静時心拍数の情報から、カルボーネン法(Karvonen Formula)により第1の身体活動強度として%HRRを単位とする運動強度の数値を算出する。
そのカルボーネン法による運動強度(%HRR)は、次式の演算によって算出する。
運動強度(%HRR)=(心拍数−安静時心拍数)÷(最大心拍数−安静時心拍数)×100
ここで、心拍数は心拍数計測手段12による測定値であり、最大心拍数は〔=220−年齢〕で求まる。このようにして算出した運動強度(%HRR)の経過時間に対する変化は、例えば図2に曲線aで示すようになる。
運動強度(%HRR)=(心拍数−安静時心拍数)÷(最大心拍数−安静時心拍数)×100
ここで、心拍数は心拍数計測手段12による測定値であり、最大心拍数は〔=220−年齢〕で求まる。このようにして算出した運動強度(%HRR)の経過時間に対する変化は、例えば図2に曲線aで示すようになる。
「最大酸素摂取量−安静時酸素摂取量」の%強度と「最大心拍数−安静時心拍数」の%強度がほぼ等しいことから、心拍数から運動強度(%HRR)を算出することによって、その時に身体が受けている負荷をほぼ正確に推定することができる。
脂肪燃焼効率の高い運動強度を「有酸素運動」という。一般人〜スポーツ愛好家でも、運動強度(%HRR)が50%〜60%の運動が有酸素運動に相当し、脂肪燃焼効率が高いので、ダイエットに有効である。
脂肪燃焼効率の高い運動強度を「有酸素運動」という。一般人〜スポーツ愛好家でも、運動強度(%HRR)が50%〜60%の運動が有酸素運動に相当し、脂肪燃焼効率が高いので、ダイエットに有効である。
身体活動強度変換手段15は、第1の身体活動強度演算手段13によって算出した運動強度の数値を、制御及びデータ記憶手段20の個人情報記憶手段に記憶されている年齢の情報に基づいて変換テーブル14を参照して、年齢に応じた係数αを用い、メッツ(METs)を単位とする第2の身体活動強度に逐次変換する。その変換式は次式である。
METs=(%HRR/10)*α
METs=(%HRR/10)*α
変換テーブル14は、ROM等のメモリに係数αの値が各年齢層に対応して表3に示すように書き込まれている。この変換テーブルは、「慶応義塾大学スポーツ医学研究センター紀要:1999年」の表3に示された統計的なデータから導き出したものである。
このようにして図2に示した運動強度(%HRR)から変換した身体活動強度METsは、図3に曲線bで示すようになる。なお、個人情報記憶手段に性別も記憶されていれば、女性の場合には、上記変換式によって変換したMETs値から1METs減ずる補正をする。
このようにして図2に示した運動強度(%HRR)から変換した身体活動強度METsは、図3に曲線bで示すようになる。なお、個人情報記憶手段に性別も記憶されていれば、女性の場合には、上記変換式によって変換したMETs値から1METs減ずる補正をする。
経過時間計測手段17は、計測開始後の経過時間を計測するタイマである。
第2の身体活動強度平均値演算手段16は、その経過時間計測手段17によって計測された経過時間内に身体活動強度変換手段15によって変換された第2の身体活動強度(METs)の平均値を算出する。その平均値を平均METsとすると、次式の演算によって算出する。nは心拍数更新回数である。
平均METs=(METs1+METs2+・・・・METsn)/n
第2の身体活動強度平均値演算手段16は、その経過時間計測手段17によって計測された経過時間内に身体活動強度変換手段15によって変換された第2の身体活動強度(METs)の平均値を算出する。その平均値を平均METsとすると、次式の演算によって算出する。nは心拍数更新回数である。
平均METs=(METs1+METs2+・・・・METsn)/n
すなわち、所定の測定時間間隔での心拍数更新毎に、それまでに変換されたMETsの値を累積加算し、その総和を心拍数更新回数nで除して、リアルタイムに平均METsを求める。
なお、「健康づくりのための運動指針2006」では、身体活動強度が3METs未満の時間は計算に含めないことにしているので、図3に示すように3METs未満の経過時間は平均METsに含めず、METsが3METs以上(所定のMETs以上としてもよい)の場合のみ、図3に太線cで示すように平均METsを求める。
なお、「健康づくりのための運動指針2006」では、身体活動強度が3METs未満の時間は計算に含めないことにしているので、図3に示すように3METs未満の経過時間は平均METsに含めず、METsが3METs以上(所定のMETs以上としてもよい)の場合のみ、図3に太線cで示すように平均METsを求める。
身体活動量演算手段18は、第2の身体活動強度平均値演算手段16によって算出された第2の身体活動強度の平均値である平均METsと経過時間計測手段17によって計測された経過時間(運動積算時間)との積によりエクササイズを単位とする身体活動量を、次式の演算によって算出する。
EX(エクササイズ)= 平均METs×運動積算時間 時間単位は(h)
この運動積算時間は上述したように身体活動強度が3METs以上の経過時間の和とし、平均METsはその3METs以上の経過時間について第2の身体活動強度平均値演算手段16で算出した値とする。
EX(エクササイズ)= 平均METs×運動積算時間 時間単位は(h)
この運動積算時間は上述したように身体活動強度が3METs以上の経過時間の和とし、平均METsはその3METs以上の経過時間について第2の身体活動強度平均値演算手段16で算出した値とする。
制御及びデータ記憶手段20は、CPUとROM,RAM等からなるマイクロコンピュータと、不揮発性メモリ(NVRAMやEEPROM)を備えており、上述した各手段及び報知手段19を制御するとともに、前述したように入力操作手段11によって入力される個人情報や目標エクササイズ値などのデータを不揮発性メモリに記憶する。また、身体活動強度変換手段15によって変換された第2の身体活動強度であるMETsの値、および身体活動量演算手段18によって算出された身体活動量の計測結果であるエクササイズ(EX)の値を逐次RAM(揮発性メモリ)又は不揮発性メモリに記憶する。
これらのデータを計測動作中に使用するだけであれば、RAMに記憶すればよいが、長期間保存してその変化を確認できるようにしたり、過去のデータを必要なときに報知したり、外部に取り出したりできるようにする場合は、不揮発性メモリに記憶する必要がある。また、制御及びデータ記憶手段20は、記憶した計測結果のデータを必要に応じて種々加工することも行う。その例は後述する。
報知手段19は、手首に装着する身体活動量計の場合には液晶表示器を設けるとよく、その表示に入力情報や計測結果(METs値やエクササイズ値、あるいはそれらを加工した情報等)などを数値やグラフなどで表示する。耳に装着する身体活動量計の場合には音声によって入力情報や計測結果等を報知する報知手段を設けるとよく、そのための音声合成装置とスピーカ等からなる。また、それらの両方を設けてもよい。
〔ソフトウエアによる身体活動量計測処理:図4〕
図1に示した身体活動量計10における上述した各手段の機能は、制御及びデータ記憶手段を構成するマイクロコンピユータのソフトウエアによって処理することができる。その場合の処理の流れを、図4のフローチャートによって説明する。
図4の処理を開始すると、先ずステップS1で、入力操作手段11による個人情報等の入力があるか否かを判断し、あればその入力された個人情報等をステップS2で不揮発性メモリに記憶する。
図1に示した身体活動量計10における上述した各手段の機能は、制御及びデータ記憶手段を構成するマイクロコンピユータのソフトウエアによって処理することができる。その場合の処理の流れを、図4のフローチャートによって説明する。
図4の処理を開始すると、先ずステップS1で、入力操作手段11による個人情報等の入力があるか否かを判断し、あればその入力された個人情報等をステップS2で不揮発性メモリに記憶する。
次に、ステップS3で計測開始(スタートボタンON)か否かを判断し、NOであればステップS1へ戻って入力処理を継続する。計測開始であれば、ステップS4へ進んで経過時間の計測を開始し、ステップS5で所定時間内の心拍数を計測する。
そして、ステップS6で第1の身体活動強度演算を行う。すなわち、計測した心拍数と個人情報として記憶した年齢と安静時心拍数の情報から、前述したカルボーネン法による演算を行って、第1の身体活動強度として運動強度(%HRR)を算出する。
さらにステップS7で身体活動強度変換・記憶を行う。すなわち、運動強度(%HRR)を変換テーブルの年齢に応じた係数αを用いて、METs=(%HRR/10)*α の換算によって第2の身体活動強度であるMETs値に変換し、その値をメモリに記憶する。
そして、ステップS6で第1の身体活動強度演算を行う。すなわち、計測した心拍数と個人情報として記憶した年齢と安静時心拍数の情報から、前述したカルボーネン法による演算を行って、第1の身体活動強度として運動強度(%HRR)を算出する。
さらにステップS7で身体活動強度変換・記憶を行う。すなわち、運動強度(%HRR)を変換テーブルの年齢に応じた係数αを用いて、METs=(%HRR/10)*α の換算によって第2の身体活動強度であるMETs値に変換し、その値をメモリに記憶する。
次いで、ステップS8で身体活動強度平均値演算を行う。すなわち、前述したように心拍数更新毎に、それまでに変換された3METs以上のMETs値を累積加算し、その総和を心拍数更新回数nで除して、リアルタイムに平均METsを求める。
そして、ステップS9で身体活動量演算・記憶を行う。すなわち、前述したように平均METsと第2の身体活動強度が3METs以上であった経過時間(運動積算時間)との積により身体活動量(エクササイズ)を算出し、その値をメモリに記憶する。
そして、ステップS9で身体活動量演算・記憶を行う。すなわち、前述したように平均METsと第2の身体活動強度が3METs以上であった経過時間(運動積算時間)との積により身体活動量(エクササイズ)を算出し、その値をメモリに記憶する。
ステップS10では、記憶した計測結果であるMETs値とエクササイズ値との一方又は両方を、報知手段19によって表示あるいは音声で必要に応じて報知する。
その後、ステップS11で計測終了(ストップボタンON)か否かを判断し、YESであれば処理を終了するが、NOであればステップS5へ戻って心拍計測を行い、心拍数更新ごとに以後の処理を繰り返す。
その後、ステップS11で計測終了(ストップボタンON)か否かを判断し、YESであれば処理を終了するが、NOであればステップS5へ戻って心拍計測を行い、心拍数更新ごとに以後の処理を繰り返す。
〔心拍数計測手段の一例:図5〕
ここで、図1における心拍数計測手段の一例を図5によって説明する。図5は手首に装着するタイプの身体活動量計における心拍数計測手段の概略構成を説明するための図である。この身体活動量計10は、測定対象90である使用者の手首付近の内側にベルト状の取り付け部材6によって、手首に通っている動脈91の近傍に押圧されるように装着される。また、この例では、心拍数を測定する手段として、心拍によって使用者の皮膚に現れる脈波(振動)を圧力として検出するタイプの検出手段を用いる。
ここで、図1における心拍数計測手段の一例を図5によって説明する。図5は手首に装着するタイプの身体活動量計における心拍数計測手段の概略構成を説明するための図である。この身体活動量計10は、測定対象90である使用者の手首付近の内側にベルト状の取り付け部材6によって、手首に通っている動脈91の近傍に押圧されるように装着される。また、この例では、心拍数を測定する手段として、心拍によって使用者の皮膚に現れる脈波(振動)を圧力として検出するタイプの検出手段を用いる。
身体活動量計10のケース5内には、圧力を検出する圧力検出部51と、測定対象90と接触して測定対象90の脈動91による脈動を圧力検出部51に伝える圧力伝達部52と、圧力検出部51を測定対象90に押圧する押圧部53とを備えている。そして、押圧部53と圧力伝達部52との間に圧力検出部51を挟持し、押圧部53は圧力検出部51を圧力伝達部52の方向に押圧する。圧力伝達部52は、測定対象90の皮膚に圧接し、動脈91の脈動による脈波の圧力変化を圧力検出部51に直接伝達する。
押圧部53は、圧力検出部51を圧力伝達部52に押圧することによって、圧力検出部51と圧力伝達部52との間の隙間を無くして密着性を高めて、圧力伝達部52から圧力検出部51への圧力の伝達効率を向上させる。また、圧力伝達部52と測定対象90との間の隙間についても密着性が高まるため、測定対象90から圧力伝達部52への圧力の伝達効率についても向上させる。押圧部53による押圧力は、身体活動量計10を測定対象90に取り付け部材6で取り付ける際の締め付け力等によって生じさせることもできる。
圧力検出部51は複数の感圧素子(圧電素子)アレイを配設しており、圧力伝達部52を介して伝達された圧力変化をその感圧素子アレイで検出して、その検出信号を心拍数計測部50に出力する。心拍数計測部50は圧力検出部51からの検出信号入力して、信号処理によってノイズ分を除去し心拍数を計数する。
これらによって図1における心拍数計測手段12を構成しているが、実際には心拍数計測部50も身体活動量計10のケース5内に、図1に示した他の各手段を構成する回路基板と共に、あるいはそれと一体に構成されて収納されている。また、ケース5内には報知手段19を構成する液晶表示器や、入力操作手段11を構成するケース外から操作できるボタンスイッチや、電源となる電池なども収納されているが、図を簡略にするため図示を省略している。
これらによって図1における心拍数計測手段12を構成しているが、実際には心拍数計測部50も身体活動量計10のケース5内に、図1に示した他の各手段を構成する回路基板と共に、あるいはそれと一体に構成されて収納されている。また、ケース5内には報知手段19を構成する液晶表示器や、入力操作手段11を構成するケース外から操作できるボタンスイッチや、電源となる電池なども収納されているが、図を簡略にするため図示を省略している。
心拍数計測部50は、圧力検出部51からの検出信号を増幅する信号増幅回路55と、その増幅された検出信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路56と、信号処理部としての狭帯域信号処理回路57および波形歪検出回路(スロープ検出回路)58と、心拍数計数回路59とを備えている。
帯域信号処理回路57は、検出信号をバンドパスフィルタや微分特性等によってノイズ除去や2倍高調波の信号増幅を行う。波形歪検出回路58は、狭帯域信号処理回路57で生成された信号の波形歪みを検出して心拍(脈拍)を検出する。
帯域信号処理回路57は、検出信号をバンドパスフィルタや微分特性等によってノイズ除去や2倍高調波の信号増幅を行う。波形歪検出回路58は、狭帯域信号処理回路57で生成された信号の波形歪みを検出して心拍(脈拍)を検出する。
狭帯域信号処理回路57は、脈波波形の低域側の周波数成分を低増幅率で増幅し、脈波波形の高域側の周波数成分を高増幅率で増幅する信号増幅特性を有し、脈波波形に所定の周波数特性を付加して、脈波波形の主成分を増加させノイズ成分を低減させる。また帯域通過のフィルタ処理を含むことができ、これによって脈波波形の所定狭帯域の信号に対して信号処理を行い、脈波波形の主成分以外の周波数帯域にあるノイズ成分を除去する。
この狭帯域信号処理回路57で行うノイズ成分の除去及び信号強度の増幅により、脈波信号に波形歪みを付加する。この波形歪みは、脈波波形の主成分を増加しノイズ成分を低減する。これにより、波形歪みは脈波と強い相関関係があり、脈波情報を良好なS/N比で示すことになる。
波形歪検出回路58は、その波形歪みによって心拍(脈拍)を検出する。
この狭帯域信号処理回路57で行うノイズ成分の除去及び信号強度の増幅により、脈波信号に波形歪みを付加する。この波形歪みは、脈波波形の主成分を増加しノイズ成分を低減する。これにより、波形歪みは脈波と強い相関関係があり、脈波情報を良好なS/N比で示すことになる。
波形歪検出回路58は、その波形歪みによって心拍(脈拍)を検出する。
心拍数計数回路59は、波形歪検出回路58で検出した心拍(脈拍)の信号によって心拍数を計数する。この心拍数計数回路59による心拍数の計数は、図1に示した経過時間計測手段17から所定時間(例えば1分)間隔で入力するタイミング信号によって、それまでの計数値を心拍数として出力した後リセットして、再び心拍数の計測を開始する。したがって、この心拍数計測部50が出力する心拍数は、所定の時間間隔で更新される。この心拍数計測部50が出力する心拍数が、図1に示した第1の身体活動強度演算手段13に入力される。
〔手首への装着状態の説明:図6、図7〕
図6は、この発明による身体活動量計を身体の一部である手首に装着した状態を示す斜視図である。この装着例では、バンド状の取り付け部材6を腕95の先端部である手首92の周囲に取り付け、その取り付け部材6に身体活動量計10を装着する。その際、身体活動量計10の前述した圧力伝達部52(図5)が手首の内側の動脈に近接した位置に圧接するように位置合わせして取り付けを行う。ここで、手首92の内側は手首92の掌の平94側を意味している。
図6は、この発明による身体活動量計を身体の一部である手首に装着した状態を示す斜視図である。この装着例では、バンド状の取り付け部材6を腕95の先端部である手首92の周囲に取り付け、その取り付け部材6に身体活動量計10を装着する。その際、身体活動量計10の前述した圧力伝達部52(図5)が手首の内側の動脈に近接した位置に圧接するように位置合わせして取り付けを行う。ここで、手首92の内側は手首92の掌の平94側を意味している。
身体活動量計10と取り付け部材6とは一体に連結されていてもよいが、着脱可能に結合するようにしてもよい。この身体活動量計10のケース5の上面側には報知手段として液晶表示器(ディスプレイ)19Aが設けられている。その液晶表示器19Aによって、例えば図7に示すように、心拍数(BPM)、第2の身体活動強度であるMETs値、および身体活動量であるエクササイズ(EX)値などの計測結果を表示することができる。
なお、この発明による身体活動量計は、測定部位が手首に限られるものではなく、身体の心拍(脈拍)を検知できる部位であればよく、指や耳でもよいし、当然ながら従来の心拍計に多く使用されている胸バンドによって、心臓の近くに取り付けてもよいことは勿論である。
なお、この発明による身体活動量計は、測定部位が手首に限られるものではなく、身体の心拍(脈拍)を検知できる部位であればよく、指や耳でもよいし、当然ながら従来の心拍計に多く使用されている胸バンドによって、心臓の近くに取り付けてもよいことは勿論である。
〔耳に装着する身体活動量計の例:図8、図9〕
図8は耳に装着する身体活動量計の一例を示す斜視図であり、図9はそれに使用する光学式脈波センサの例を示す説明図である。
図8に示す身体活動量計30は、小円盤型の本体31とその側面から幾分螺旋して円弧状に延びる耳掛け部32と、一対のセンサ片33A,33Bからなる脈波検出部33とによって構成されている。本体31の中央部には球面状の小型スピーカ34が設けられている。このスピーカ34は、本体31内に設けられた音声合成回路と共に、音声による報知手段を構成する。本体31内には、図1に示した実施形態の各手段と同様な機能を果たす回路やマイクロコンピュータ等を備えている。
図8は耳に装着する身体活動量計の一例を示す斜視図であり、図9はそれに使用する光学式脈波センサの例を示す説明図である。
図8に示す身体活動量計30は、小円盤型の本体31とその側面から幾分螺旋して円弧状に延びる耳掛け部32と、一対のセンサ片33A,33Bからなる脈波検出部33とによって構成されている。本体31の中央部には球面状の小型スピーカ34が設けられている。このスピーカ34は、本体31内に設けられた音声合成回路と共に、音声による報知手段を構成する。本体31内には、図1に示した実施形態の各手段と同様な機能を果たす回路やマイクロコンピュータ等を備えている。
この身体活動量計30は、本体31のスピーカ34を使用者の耳穴に向けて耳掛け部32を耳に引掛け、脈波検出部33の一対のセンサ片33A,33Bで耳たぶを挟んで装着する。脈波検出部33のセンサ片33A,33Bは、耳たぶの両側で脈波を検知する。
そのため、センサ片33A,33B内には、いずれも図9に示すような光学式脈波センサが設けられている。
そのため、センサ片33A,33B内には、いずれも図9に示すような光学式脈波センサが設けられている。
この光学式脈波センサは、赤外線LED35とフォトダイオード36とが、遮光板37の両側に、ほぼ90°の角度で、耳たぶ97に向けて配設されている。そして、赤外線LED35が耳たぶ97内の毛細血管98に向けて赤外線を照射し、その反射光をフォトダイオード36が受光し、毛細血管98を流れる血流の脈動による反射光量の変化をフォトダイオード36が光電変換して電気信号として出力する。その検出信号を、耳掛け部32内に設ける図示しない配線等を用いて本体31内の図5によって説明した心拍数計測部50と同様な回路に送って、そこで信号処理をして心拍数を計測する。その心拍数に基づいて、前述した実施形態の身体活動量計10と同様に第2の身体活動強度であるMETs値および身体活動量であるエクササイズ(EX)値などを算出することができる。
それらの計測結果等に対応する言葉を音声合成回路で生成し、スピーカ34で発声して計測結果を音声で報知する。例えば、図7に表示例を示したのと同じ計測結果を報知する場合には、「心拍数は110、身体活動強度は4.8メッツ、身体活動量は1.5エクササイズです。」のように発音する。
〔種々の計測結果報知例:図10〜図16〕
ここで、この発明の身体活動量計による計測結果の種々の報知例について説明する。
図10は、目標METsを設定し、実際の身体活動によるMETsがその目標METsに近づくように使用者を誘導する報知(表示)例を示す。図11はそのために図1に示した制御及びデータ記憶手段20のマイクロコンピュータが報知手段19に対して実行する計測結果報知処理のフローチャートである。この例では、報知手段19は液晶表示器等の表示手段とする。
ここで、この発明の身体活動量計による計測結果の種々の報知例について説明する。
図10は、目標METsを設定し、実際の身体活動によるMETsがその目標METsに近づくように使用者を誘導する報知(表示)例を示す。図11はそのために図1に示した制御及びデータ記憶手段20のマイクロコンピュータが報知手段19に対して実行する計測結果報知処理のフローチャートである。この例では、報知手段19は液晶表示器等の表示手段とする。
図10に示す表示例を簡単に説明すると、目標METsと現在METsとを表示し、実際の身体活動による現在METsが目標METsの所定範囲の(例えば、目標METsの±10%以内)であれば、図10(b)に示すように現状維持を意味する横向き矢印(→)を一緒に表示する。現在METsが目標METsの所定範囲未満の場合は、図10(a)に示すように運動強度アップを意味する上向き矢印(↑)を一緒に表示する。現在METsが目標METsの所定範囲を超えている場合は、図10(c)に示すように運動強度ダウンを意味する下向き矢印(↓)を一緒に表示する。
図10に示す表示例は、もちろん一例であるが、使用者がすぐさま活動状態を把握できるように矢印を大きく表示する方が好ましい。
図10に示す表示例は、もちろん一例であるが、使用者がすぐさま活動状態を把握できるように矢印を大きく表示する方が好ましい。
図11の計測結果報知の処理は、上述のような表示をする場合の図4に示したフローチャートにおけるステップS10の「記憶した計測結果を報知」の処理に相当するサブルーチンである。
この処理では先ず、ステップS21で予め設定されて記憶している目標METs(GMとする)と、最新の計測値である現在METs(PMとする)を取得する。そして、ステップS22で両値の差ΔM=GM−PMを算出する。
この処理では先ず、ステップS21で予め設定されて記憶している目標METs(GMとする)と、最新の計測値である現在METs(PMとする)を取得する。そして、ステップS22で両値の差ΔM=GM−PMを算出する。
次いで、ステップS23でΔMが目標METsの±10%以内である(|ΔM|≦0.1GM)か否かを判断し、YESであればステップS25へ進んで、GM,PMと横向き矢印(→)を表示器に表示させて、図4のメインルーチンへリターンする。
ステップS23でNOの場合は、ステップS24でPMがGMより小さい(GM>PM)か否かを判断し、YESであればステップS26へ進んで、GM,PMと上向き矢印(↑)を表示器に表示させてリターンする。ステップS24でNOであれば、ステップS27へ進んで、GM,PMと下向き矢印(↓)を表示器に表示させてリターンする。
ステップS23でNOの場合は、ステップS24でPMがGMより小さい(GM>PM)か否かを判断し、YESであればステップS26へ進んで、GM,PMと上向き矢印(↑)を表示器に表示させてリターンする。ステップS24でNOであれば、ステップS27へ進んで、GM,PMと下向き矢印(↓)を表示器に表示させてリターンする。
図8に示した耳に装着する身体活動量計30でこのような誘導報知を行う場合には、図11のステップS25では「目標METsは4.0、現在METsは3.9です。今の運動を維持しましょう」、ステップS26では「目標METsは4.0、現在METsは3.9です。もっとアップしましょう」、ステップS27では「目標METsは4.0、現在METsは6.9です。少しダウンしましょう」のように、それぞれ音声で報知させるように変更すればよい。
また、目標エクササイズ(身体活動量)と運動時間とを設定し、目標エクササイズと現在エクササイズとの値を報知すると同時に、目標エクササイズと現在エクササイズとの差と、設定時間と経過時間との差から、身体活動量の増加所状況を判断し、設定された運動時間で目標エクササイズを達成できるように、運動の維持、アップ、ダウン等を誘導する表示又は音声ガイド行うようにしてもよい。
また、入力された目標エクササイズと予定運動時間との情報などから、目標エクササイズを達成するための目標METsを自動的に算出して、その目標METsと現在METsとから、上述のような誘導報知を行うようにしてもよい。
また、入力された目標エクササイズと予定運動時間との情報などから、目標エクササイズを達成するための目標METsを自動的に算出して、その目標METsと現在METsとから、上述のような誘導報知を行うようにしてもよい。
図12は、身体活動強度METsの他の表示例を示す図であり、METsのリアルタイム値を実時間毎のヒストグラム型グラフで表示する例である。ボタンスイッチにより表示を時間経過方向にスクロールすれば24時間分を表示できる。これによって、何時にどの程度の運動を行ったかを確認することができる。
図13は有酸素運動の割合を報知する表示例を示す。図13(a)は、一週間の総エクササイズ(EX)と有酸素運動総エクササイズ(EX)を数値で表示すると共に、一週間の各1日毎に総エクササイズ時間内の有酸素運動時間の割合をバーグラフで表示する例である。この例では、バーグラフ中の網点部分が有酸素運動時間の割合を示す。
ここで、「一週間の総エクササイズ」とは、1日毎の第2の身体活動強度が3METs以上の条件下での平均METsとその運動積算時間(総エクササイズ時間)との積であるエクササイズを計算し、その過去7日分の合計値である。「有酸素運動総エクササイズ」とは、上記1日毎のエクササイズのうち、第1の身体活動強度である運動強度(%HRR)が50%〜60%に入った有酸素運動時間のエクササイズの過去7日分の合計値である。そして、1週間の各1日毎に上記「総エクササイズ時間」に対する「有酸素運動時間」の割合をそれぞれ算出して、図13(a)に示すようにバーグラフ状に表示する。
ここで、「一週間の総エクササイズ」とは、1日毎の第2の身体活動強度が3METs以上の条件下での平均METsとその運動積算時間(総エクササイズ時間)との積であるエクササイズを計算し、その過去7日分の合計値である。「有酸素運動総エクササイズ」とは、上記1日毎のエクササイズのうち、第1の身体活動強度である運動強度(%HRR)が50%〜60%に入った有酸素運動時間のエクササイズの過去7日分の合計値である。そして、1週間の各1日毎に上記「総エクササイズ時間」に対する「有酸素運動時間」の割合をそれぞれ算出して、図13(a)に示すようにバーグラフ状に表示する。
図13(b)は、今日1日の平均METsと、現在の計測結果であるエクササイズ(EX)と、今日1日の総エクササイズすなわち複数回計測した場合の合計のエクササイズ(今日のEX)と、そのうちの今日の有酸素運動総エクササイズ(有酸素EX)とを、それぞれ数値で表示すると共に、今日1日の総エクササイズ時間内の有酸素運動時間の割合をバーグラフで表示する例である。この例でも、網点部分が有酸素運動時間の割合を示す。
このように、1日毎や1週間毎、あるいはそれ以上の一定期間毎に、総運動(身体活動)時間に対する有酸素運動時間の割合を表示したり、音声で報知することもできる。
それによって使用者は、総運動(身体活動)時間に対して、脂肪燃焼効率が高く健康によい有酸素運動時間の割合を直感的に知ることができるので、有酸素運動時間の割合を増やすような運動の仕方を工夫することができる。
このように、1日毎や1週間毎、あるいはそれ以上の一定期間毎に、総運動(身体活動)時間に対する有酸素運動時間の割合を表示したり、音声で報知することもできる。
それによって使用者は、総運動(身体活動)時間に対して、脂肪燃焼効率が高く健康によい有酸素運動時間の割合を直感的に知ることができるので、有酸素運動時間の割合を増やすような運動の仕方を工夫することができる。
図14は、平均METsと相当する運動種目及び条件を報知する表示例を示す。
このような表示を行うため、例えば、図1に示した制御及びデータ記憶手段20のメモリ(ROM)に、平均METsとそれに相当する運動種目及び条件(速さ、やり方など)との対応テーブルのデータを格納しておき、第2の身体活動強度平均値演算手段16によって算出された現在の平均METsの数値によってその対応テーブルを検索して、対応する運動種目及び条件を読み出して表示する。あるいは、「平均METsは6.5で、エアロビ レベルです。」のように音声で報知してもよい。
このような表示を行うため、例えば、図1に示した制御及びデータ記憶手段20のメモリ(ROM)に、平均METsとそれに相当する運動種目及び条件(速さ、やり方など)との対応テーブルのデータを格納しておき、第2の身体活動強度平均値演算手段16によって算出された現在の平均METsの数値によってその対応テーブルを検索して、対応する運動種目及び条件を読み出して表示する。あるいは、「平均METsは6.5で、エアロビ レベルです。」のように音声で報知してもよい。
それによって、使用者が歩行や家事などの生活活動を行った場合でも、どの運動種目に相当する程度の身体活動を行ったのかを知ることができるので、やりがいがでる。
これに使用する平均METsと運動種目及び条件との対応テーブルは、前述した「3メッツ」以上の運動の対応表である表1における「活動内容」の中から、代表的な運動(スポーツ)種目とその条件を平均メッツの値と対応させたテーブルを作成すればよい。
これに使用する平均METsと運動種目及び条件との対応テーブルは、前述した「3メッツ」以上の運動の対応表である表1における「活動内容」の中から、代表的な運動(スポーツ)種目とその条件を平均メッツの値と対応させたテーブルを作成すればよい。
図15は、平均METsとそれを換算した歩数を報知する表示例を示す。
平均METsの値と歩行速度との間には図16に示すような関係がある。そこで、図1に示した制御及びデータ記憶手段20のメモリ(ROM)に、このような対応関係のテーブルのデータを格納しておけば、第2の身体活動強度平均値演算手段16によって算出された現在の平均METsの値を歩行速度(Km/h)に換算することができる。それと総運動時間(運動積算時間)とによって走行距離に換算し、予め身長(歩幅=身長−100cm)又は歩幅を入力しておけば、走行距離/歩幅 の演算によって「歩数」に換算できる。その換算した歩数を図15に示すように表示したり、「平均METsは4.5で、歩数8500歩 レベルです。」のように音声で報知してもよい。
これによって、使用者は、仕事や家事などの生活活動、あるいはスポーツなどを行った場合でも、その運動量が何歩歩いたことに相当するのかを知ることができ、運動量を直感的に把握しやすくなる。
平均METsの値と歩行速度との間には図16に示すような関係がある。そこで、図1に示した制御及びデータ記憶手段20のメモリ(ROM)に、このような対応関係のテーブルのデータを格納しておけば、第2の身体活動強度平均値演算手段16によって算出された現在の平均METsの値を歩行速度(Km/h)に換算することができる。それと総運動時間(運動積算時間)とによって走行距離に換算し、予め身長(歩幅=身長−100cm)又は歩幅を入力しておけば、走行距離/歩幅 の演算によって「歩数」に換算できる。その換算した歩数を図15に示すように表示したり、「平均METsは4.5で、歩数8500歩 レベルです。」のように音声で報知してもよい。
これによって、使用者は、仕事や家事などの生活活動、あるいはスポーツなどを行った場合でも、その運動量が何歩歩いたことに相当するのかを知ることができ、運動量を直感的に把握しやすくなる。
〔音楽再生機能の追加:図17〕
上述したこの発明による各種の身体活動量計に音楽再生機能を追加することもできる。特に、図8によって説明したような耳に装着する身体活動量計30の場合には有効である。
その場合、例えば図1に示したような身体活動量計の制御及びデータ記憶手段20に、図17に示す音楽再生手段23と、リズム又はテンポが異なる複数の楽曲の楽曲データを記憶した楽曲データ記憶手段(メモリ)24と、身体活動強度の目標値(目標METs)に適合するリズム又はテンポの楽曲をその複数の楽曲の中から自動選定して音楽再生手段23に再生させる楽曲自動選定手段25とを設ける。
上述したこの発明による各種の身体活動量計に音楽再生機能を追加することもできる。特に、図8によって説明したような耳に装着する身体活動量計30の場合には有効である。
その場合、例えば図1に示したような身体活動量計の制御及びデータ記憶手段20に、図17に示す音楽再生手段23と、リズム又はテンポが異なる複数の楽曲の楽曲データを記憶した楽曲データ記憶手段(メモリ)24と、身体活動強度の目標値(目標METs)に適合するリズム又はテンポの楽曲をその複数の楽曲の中から自動選定して音楽再生手段23に再生させる楽曲自動選定手段25とを設ける。
例えば、楽曲自動選定手段25に、予め下記のような目標METsの値毎に適合したリズム又はテンポの楽曲の対応データを記憶しておく。そして、その楽曲自動選定手段25が目標METsに合わせて楽曲を自動選定し、その楽曲データを楽曲データ記憶手段24から読み出して音楽再生手段23に再生させる。
METs:3.0〜4.9 曲目A(遅いテンポの楽曲)
METs:5.0〜6.0 曲目B(やや速いテンポの楽曲)
METs:6.1以上 曲目C(速いテンポの楽曲)
その音楽再生手段23には、音声による報知手段を利用することができる。
METs:3.0〜4.9 曲目A(遅いテンポの楽曲)
METs:5.0〜6.0 曲目B(やや速いテンポの楽曲)
METs:6.1以上 曲目C(速いテンポの楽曲)
その音楽再生手段23には、音声による報知手段を利用することができる。
各目標METs範囲ごとに複数の楽曲を対応させておき、同じ各目標METsでも再生する楽曲を変えていくこともできる。また、各目標METs範囲ごとリズムの異なる楽曲あるいはリズムとテンポの異なる楽曲を選定するようにしてもよい。
各目標METsは使用者に入力させるようにしてもよいが、目標エクササイズと運動予定時間とが入力されていれば、目標エクササイズを達成するための目標METsを装置内で算出することができる。運動中であれば、現在までのエクササイズと目標エクササイズとの差と、残りの運動時間とから目標METsを算出することができる。
各目標METsは使用者に入力させるようにしてもよいが、目標エクササイズと運動予定時間とが入力されていれば、目標エクササイズを達成するための目標METsを装置内で算出することができる。運動中であれば、現在までのエクササイズと目標エクササイズとの差と、残りの運動時間とから目標METsを算出することができる。
また、図17に示すように音楽再生回数算定手段26を追加し、目標身体活動量(エクササイズ)と目標身体活動強度(METs)又は実際の身体活動強度の平均値(平均METs)との値から音楽再生回数を自動的に算定し、その算定した回数だけ音楽再生手段23に楽曲自動選定手段25によって選定された楽曲を再生させることもできる。その算定した音楽再生回数を、図1における報知手段19によって使用者に表示又は音声で「あと○○回聞いてください」のように報知してもよい。
音楽再生回数の算定は次のように行う。
今日の目標エクササイズ(EX):3.0
目標METs:6.0
とすると、必要な運動時間(h)=目標EX/目標METs
=3.0/6.0=0.5h =30分
選定された曲目の1回の再生時間が3分だとすると、
音楽再生回数=必要な運動時間/1回の再生時間=30/3=10
となり、音楽再生回数は10回である。
目標METsに変えて現在の平均METsを使用してもよい。
今日の目標エクササイズ(EX):3.0
目標METs:6.0
とすると、必要な運動時間(h)=目標EX/目標METs
=3.0/6.0=0.5h =30分
選定された曲目の1回の再生時間が3分だとすると、
音楽再生回数=必要な運動時間/1回の再生時間=30/3=10
となり、音楽再生回数は10回である。
目標METsに変えて現在の平均METsを使用してもよい。
このようにすれば、音楽が再生されている間、そのリズムやテンポに合わせて運動(歩行を含む)すれば、無理なく目標エクササイズを達成することができる。
この場合も、飽きないように複数の楽曲を選定して、算定した再生回数の間に再生する曲目を変更するようにしてもよい。
この場合も、飽きないように複数の楽曲を選定して、算定した再生回数の間に再生する曲目を変更するようにしてもよい。
この発明による身体活動量計は、「健康づくりのための運動指針2006」に準拠して健康づくりの運動を実行し、その管理を適切に行うための身体活動量計として最適であり、使用者の身体への装着部位による装着態様、計測したデータの報知態様などを種々変更することによって、使用者のニーズや身体能力に合った各種の身体活動量計およびその応用製品を提供できる。
5:ケース 6:取り付け部材
10,30:身体活動量計
11:入力操作手段 12:心拍数計測手段
13:第1の身体活動強度演算手段 14:変換テーブル
15:身体活動強度変換手段 16:第2の身体活動強度平均値演算手段
17:経過時間計測手段 18:身体活動量演算手段 19:報知手段
19A:液晶表示器 20:制御及びデータ記憶手段
23:音楽再生手段 24:楽曲データ記憶手段
25:楽曲自動選定手段 26:音楽再生回数算定手段
31:小円盤型の本体 32:耳掛け部 33:脈波検出部
33A,33B:センサ片 34:小型スピーカ
35:赤外線LED 36:フォトダイオード 37:遮光板
50:心拍数計測部 51:圧力検出部 52:圧力伝達部 53:押圧部
90:測定対象 91:脈動 92:手首 94:手の平
95:腕 97:耳たぶ 98:毛細血管
10,30:身体活動量計
11:入力操作手段 12:心拍数計測手段
13:第1の身体活動強度演算手段 14:変換テーブル
15:身体活動強度変換手段 16:第2の身体活動強度平均値演算手段
17:経過時間計測手段 18:身体活動量演算手段 19:報知手段
19A:液晶表示器 20:制御及びデータ記憶手段
23:音楽再生手段 24:楽曲データ記憶手段
25:楽曲自動選定手段 26:音楽再生回数算定手段
31:小円盤型の本体 32:耳掛け部 33:脈波検出部
33A,33B:センサ片 34:小型スピーカ
35:赤外線LED 36:フォトダイオード 37:遮光板
50:心拍数計測部 51:圧力検出部 52:圧力伝達部 53:押圧部
90:測定対象 91:脈動 92:手首 94:手の平
95:腕 97:耳たぶ 98:毛細血管
Claims (9)
- 身体に装着している使用者の身体活動量を計測する身体活動量計であって、
装着している使用者の心拍数を計測する心拍数計測手段と、
使用者の少なくとも年齢と安静時心拍数との情報を含む個人情報を入力させる入力手段と、
該入力手段によって入力された個人情報を記憶する個人情報記憶手段と、
前記心拍数計測手段によって所定の測定間隔毎に計測される心拍数と前記個人情報記憶手段に記憶されている年齢と安静時心拍数との情報から、カルボーネン法により第1の身体活動強度として%HRRを単位とする運動強度の数値を算出する第1の身体活動強度演算手段と、
該第1の身体活動強度演算手段によって算出した運動強度の数値を、前記個人情報記憶手段に記憶されている年齢の情報に基づいて所定の変換テーブルによりメッツを単位とする第2の身体活動強度に変換する身体活動強度変換手段と、
経過時間を計測する経過時間計測手段と、
該経過時間計測手段によって計測された経過時間内に前記身体活動強度変換手段によって変換された第2の身体活動強度の平均値を算出する第2の身体活動強度平均値演算手段と、
該第2の身体活動強度平均値演算手段によって算出された第2の身体活動強度の平均値と前記経過時間との積によりエクササイズを単位とする身体活動量を算出する身体活動量演算手段と、
を備えたことを特徴とする身体活動量計。 - 請求項1に記載の身体活動量計において、使用者の手首又は耳に装着する手段を備えたことを特徴とする身体活動量計。
- 請求項1又は2に記載の身体活動量計において、前記メッツを単位とする第2の身体活動強度及び前記エクササイズを単位とする身体活動量の少なくとも一方の計測値を音声又は表示によって報知する報知手段を備えたことを特徴とする身体活動量計。
- 前記報知手段が、前記計測値に加えて、前記身体活動量が予め設定した目標量に近づくように誘導する情報も報知する手段を有することを特徴とする請求項3に記載の身体活動量計。
- 前記報知手段が、前記メッツを単位とする第2の身体活動強度を実時間毎のヒストグラム型のグラフで表示する手段を有することを特徴とする請求項3に記載の身体活動量計。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の身体活動量計において、前記身体活動量演算手段が算出した身体活動量から、一定期間ごとの総運動時間内の有酸素運動の割合を算出する手段と、該手段が算出した有酸素運動の割合をバーグラフで表示する手段とを設けたことを特徴とする身体活動量計。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の身体活動量計において、前記第2の身体活動強度の平均値と対応する運動種目及び運動条件のテーブルを記憶し、前記第2の身体活動強度平均値演算手段が算出した第2の身体活動強度の平均値から前記テーブルによって対応する現在の運動種目及び運動条件を判断して音声又は表示によって報知する手段を設けたことを特徴とする身体活動量計。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の身体活動量計において、音楽再生手段と、リズム又はテンポが異なる複数の楽曲の楽曲データを記憶した楽曲データ記憶手段と、身体活動強度の目標値に適合するリズム又はテンポの楽曲を前記複数の楽曲の中から自動選定して音楽再生手段に再生させる楽曲自動選定手段とを設けたことを特徴とする身体活動量計。
- 請求項8に記載の身体活動量計において、エクササイズを単位とする目標身体活動量とMETsを単位とする目標身体活動強度又は実際の身体活動強度の平均値である平均METsとの値から音楽再生回数を自動的に算定し、その算定した回数だけ前記音楽再生手段に前記楽曲自動選定手段によって選定された楽曲を再生させる音楽再生回数算定手段を設けたことを特徴とする身体活動量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008087924A JP2009240404A (ja) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | 身体活動量計 |
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- 2008-03-28 JP JP2008087924A patent/JP2009240404A/ja active Pending
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