JP2021027854A - 運動量計及び運動量計用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】使用者個々の身体能力を考慮した運動強度と運動時間を使用者に認識させることによって、健康増進や疾病予防に効果のある歩行を使用者に行わせることを可能とする運動量計及び運動量計用プログラムを提供する。【解決手段】使用者に装着する加速度センサ１０と、設定データ入力手段２０と、演算手段３０と、報知手段４０とを備えた運動量計１において、前記演算手段３０は、前記加速度センサの出力に基づき前記使用者の運動強度データを出力する運動強度算出手段３１と、前記使用者が努力歩行をしたときの前記運動強度データに０．６５から０．７５の範囲の何れかの数値を乗じた値を前記中強度運動閾値として算出する中強度運動閾値算出手段３２とを備えたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は運動量計及び運動量計用のプログラムに関する。

歩行（ウォーキング）等の運動は健康増進や疾病の予防に効果があることが知られている。そして、運動の効果を上げるためには運動の種類や継続時間あるいは処方が適切でなくてはならない。このため適切な運動を行うための指針や技術が次に示す非特許文献１及び特許文献１に開示されている。

非特許文献１においては、運動の強度を示す単位である「メッツ」を用いて、１メッツの運動を１時間行った時の運動量、すなわち、１メッツ×１時間＝１エクササイズ、として知られている運動量を、週に２３エクササイズ行うことが健康増進に必要であること、及び２３エクササイズの身体活動の中に４エクササイズのやや強い強度の運動を含めることが望ましい旨が述べられている。

また、特許文献１に開示された運動支援装置においては、基準強度以上の身体活動について、実施された身体活動量を運動量と生活活動量の内訳が分かるように記録する身体活動量記録手段と、所定の単位期間に実施すべき身体活動量及び運動量それぞれの目標を記憶している目標記憶手段と、前記身体活動量記録手段によって記録された身体活動量及び運動量と前記目標記憶手段に記憶されている目標に基づいて身体活動量及び運動量それぞれの目標達成度を表示する表示手段とを備え、利用者の運動継続を効果的に支援することができるとされている。

「健康づくりのための運動指針２００６（副題：エクササイズガイド２００６）」第１章、５頁〜６頁 厚生労働省 平成１８年７月

特開２００８−１０４７５８号公報

上記した非特許文献１及び特許文献１によって開示された指針や技術は、何れも使用者の身体能力を考慮していないという問題点がある。詳述すると、これらの文献において開示された運動量は、何れも健康増進を図るための一般的かつ平均的な値に過ぎないのである。しかしながら、健康増進を図るための効果的な運動量は、使用者個々の身体能力を考慮した値であることが望ましい。

本発明は上記した従来技術の課題を解決し、身近な歩行運動によって使用者の身体能力を把握し、その使用者の身体能力に適した運動強度を設定し、且つ使用者に認識させることによって、健康増進や疾病予防に効果のある歩行を使用者に行わせることを可能とする運動量計及び運動量計用プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る運動量計の構成を詳述すれば、請求項１に係る発明は、使用者に装着する加速度センサと、設定データ入力手段と、演算手段と、報知手段とを備えた運動量計において、前記演算手段は、前記加速度センサの出力に基づき前記使用者の運動強度データを出力する運動強度算出手段と、前記使用者が努力歩行をしたときの前記運動強度データに０．６５から０．７５の範囲の何れかの数値を乗じて得た値を中強度運動閾値として算出する中強度運動閾値算出手段とを備えたことを特徴とする運動量計である。

また、請求項２に係る発明は、前記演算手段は、前記使用者に対し前記努力歩行の開始タイミングと終了タイミングとを報知するタイミング報知手段と、前記中強度運動閾値を評価する閾値評価手段とを、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の運動量計である。

さらに、請求項３に係る発明は、使用者に装着した加速度センサの信号を取得する加速度信号取得ステップと、設定データを入力する設定データ入力ステップと、演算ステップと、報知ステップとを備えた運動量計のプログラムにおいて、前記演算ステップは、前記加速度信号に基づき運動強度データを出力する運動強度算出ステップと、前記使用者が努力歩行をしたときの前記運動強度データに０．６５から０．７５の範囲の何れかの数値を乗じた値を中強度運動閾値として算出する中強度運動閾値算出ステップと、前記使用者に対し前記努力歩行の開始タイミングと終了タイミングとを報知するタイミングステップと、前記中強度運動閾値を評価する閾値評価ステップとから構成されることを特徴とする運動量計用プログラムである。

本発明によれば、身近な歩行運動によって使用者の身体能力を把握し、その使用者の身体能力に適した運動強度を設定し使用者に認識させることによって、健康増進や疾病の予防に効果のある歩行を使用者に行わせることを可能とする運動量計及び運動量計用プログラムが実現する。

本発明による運動量計の構成を示すブロック図である。 本発明による運動量計における原理を示すグラフである。 本発明による運動量計の表示例を示す平面図である。 本発明による運動量計の動作を示すフローチャートである。

本発明は、運動の中でも最も身近な歩行を取り上げ、使用者に努力歩行すなわち最大の速度で歩行させ、そのときの歩行速度から算出したメッツ（Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓの略で「Ｍｅｔｓ」とも表現される）の略７０％の運動強度に相当する歩行を使用者に行わせ健康増進や疾病予防に役立てるようにしたものである。

以下、図１から図４を用いて本発明に係る運動量計の実施形態につき詳述するが、以下に示す実施形態は、本発明に係る運動量計を具体化するための一例を示すものに過ぎず、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。特に、実施形態に示されている各構成要素の相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎないものである。また、図面が示す各構成要素の大きさや位置関係等は説明を明確にするため誇張していることがある。

（本発明による運動量計の構成と機能）
以下、図１〜図４を用いて本発明に係る運動量計の実施形態を詳述する。
図１は、本発明による運動量計１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、運動量計１は、加速度センサ１０、設定データ入力手段２０、演算手段３０、報知手段４０、メモリ５０、電源６０及び通信手段７０とから構成される。
なお、説明のため、図１には運動量計１と、データの送受信を行う外部情報端末９０と通信用の電磁界Ｗとを破線で示している。

以下、運動量計１の各構成要素について説明する。
図１において、加速度センサ１０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）型技術により形成された３次元加速度センサで構成され、使用者の体動を検出して左右、前後、上下の３方向の加速度信号Ｓ１を出力する。

設定データ入力手段２０は、複数の有接点式スイッチで構成され、使用者の身長、体重、年齢及び性別等からなる使用者データと運動量計１の動作を指示する操作データとからなる設定データＳ２を出力する。

演算手段３０は、マイクロプロセッサで構成され、運動量計１の全体の動作を制御すると共に、運動強度算出手段３１、中強度運動閾値算出手段３２、閾値評価手段３３及びタイミング手段３４の各要素をソフトウエアの形態で備えている。

以下詳述する。
先ず、運動強度算出手段３１は、加速度センサ１０から出力される加速度信号Ｓ１と、設定データ入力手段２０から出力される設定データＳ２とから、以下のように運動強度データＳ３を算出する。

図２を併用して、運動強度算出手段３１による運動強度データＳ３の算出について詳述する。図２は歩行速度と運動強度の関係を示すグラフであり、横軸はＫｍ／時間を単位とする歩行速度で、縦軸はメッツを単位とする運動強度である。

運動強度算出手段３１は、加速度信号Ｓ１に基づき使用者の歩行動作を検出し、単位時間当たりの歩行動作の回数、すなわち歩数／時間を算出する。そして当該歩数／時間に使用者の身長から推定した歩幅を乗算して歩行速度（ｋｍ／時間）を算出し、図２に示すグラフを参照して運動強度を算出し、これを運動強度Ｓ３として出力する。

中強度運動閾値算出手段３２は、運動強度データＳ３を入力して、中強度運動閾値Ｓ４＝運動強度データＳ３×α、の式に基づき中強度運動閾値Ｓ４を算出する。ここにαは実施例では、α＝０．７、としたが、０・６５から０．７５の範囲の他の値としてもよい。

閾値評価手段３３は、加速度センサ１０からの加速度信号Ｓ１及び中強度運動閾値算出手段３２による中強度運動閾値Ｓ４を評価し、加速度信号Ｓ１及び中強度運動閾値Ｓ４が妥当であれば、中強度運動閾値Ｓ４をそのまま閾値表示データＳ５として出力し、妥当でなければ、例えば“Ｅｒｒｏｒ”等の文字を出力する。
なお、閾値評価手段３３として、加速度センサ１０からの加速度信号Ｓ１に基づき、使用者が定められた手順で正しく努力歩行を行ったか否かを識別する機能を備える構成としてもよい。

タイミング手段３４は、日時に関する情報機能とタイマー機能とを備え、設定データ入力手段２０から出力される設定データＳ２に基づき、使用者への努力歩行の開始と終了のタイミングを指示するとともに、後述する中強度運動の運動時間を計測しタイミング信号Ｓ６として出力する。

報知手段４０は、本実施例では液晶表示素子と、当該液晶表示素子の表面を覆うフィルムを音源とする報音装置とから構成され、タイミング信号Ｓ６を音で、また運動強度データＳ３と閾値表示データＳ５とを数値によって報知する。

メモリ５０は、使用者の個人データや運動に係る各種データ類と日付情報と運動量計１の設定データとからなる諸データＳ７を記憶する不揮発メモリである。また電源６０は本実施例ではコイン型電池であるが２次電池を用いてもよい。

通信手段７０は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）と呼ばれる通信手段であり、外部情報機器９０と演算手段３０とを通信データＳ８で結合する。

（表示例の説明）
図３を用いて運動量計１の表示例を説明する。図３に示すように、本実施例では報知手段４０の日時表示部４０ａにおいては、日時と、中強度運動を行った運動時間とを交互に表示できるようにしてある。また、歩数表示部４０ｓにおいては当該日時における累計歩数を表示する。閾値表示部４０ｍにおいては当日の運動強度の平均値又は後述する方法で算出した中運動強度閾値を表示する。
また、メッツグラフ部４０ｂは運動強度を動的に示すバーグラフであって、中間部Ｃは使用者の中運動強度閾値であり、使用者はその時点の歩行がどの程度の強度なのかを認識できる。

（フローチャートの説明）
次に、図３及び図４を用いて本発明に係る運動量計１の動作を説明する。図４は運動量計１の動作を説明するフローチャートである。

＜Ｑ１ステップ＞
使用者は、運動量計１を構成する設定データ入力手段２０によって自身の身長、体重、年齢、性別等の使用者に関するデータを入力する。使用者が歩行などの運動を開始すると加速度センサ１０は加速度信号Ｓ１を発生する。

＜Ｑ２ステップ＞
使用者は運動量計１を例えば腰ベルト等に固定し努力歩行を開始する。同時に設定データ入力手段２０を操作すると、努力歩行における運動強度の算出が開始され、図３に示す報知手段４０の閾値表示部４０ｍとメッツグラフ部４０ｂとが点滅し運動強度の算出が行われていることを示す。

＜Ｑ３ステップ＞
演算手段３０は、努力歩行の開始から約１０秒経過するか、または使用者が略１０ｍ歩行すると、報知手段４０はブザー音を放出し使用者に努力歩行を終了させる。そして、演算手段３０における運動強度算出手段３１は、努力歩行における運動強度データＳ３を出力する。

＜Ｑ４ステップ＞
演算手段３０の中強度運動閾値算出手段３２は、Ｓ４＝Ｓ３×α、の式に基づき中強度運動閾値Ｓ４を算出する。ここにαは０．６５から０．７５の範囲の値で、実施例では、α＝０．７である。

＜Ｑ５ステップ＞
閾値評価手段３３は、加速度センサ１０からの加速度信号Ｓ１及び中強度運動閾値算出手段からの中強度運動閾値Ｓ４が妥当であれば、中強度運動閾値Ｓ４をそのまま閾値表示データＳ５として出力する。上記以外であれば、閾値表示データＳ５＝“Ｅｒｒｏｒ”と表示する。
なお本ステップは、加速度センサ１０からの加速度信号Ｓ１に基づき使用者が定められた手順で正しく努力歩行を行ったか否かを識別する構成としてもよい。

＜Ｑ６ステップ＞
使用者は歩行を開始し、自身の歩行によって報知手段４０のメッツグラフ部４０ｂが中央近く、すなわち歩行による運動強度がＱ４ステップで算出された中強度運動閾値を超えるように歩行する。
以上のようなステップによって、使用者が健康増進や疾病予防に効果がある中強度運動の実践を促進する運動量計１が実現する。

以上述べたように、本発明によれば、身近な歩行運動によって使用者の身体能力を把握し、その使用者の身体能力に適した運動強度を設定し且つ使用者に認識させることによって、健康増進や疾病予防に効果のある歩行を使用者に行わせることを可能とする運動量計及び運動量計用プログラムが実現する。
なお、運動の種類として、以上述べた歩行以外のものであっても、本発明の範囲内であることはいうまでもない。

1：運動量計
１０：加速度センサ
２０：設定データ入力手段
３０：演算手段
３１：運動強度算出手段
３２：中強度運動閾値算出手段
３３：閾値評価手段
３４：タイミング手段
４０：報知手段（表示器）
４０ａ：日時表示部
４０ｂ：メッツグラフ部
４０ｍ：閾値表示部
４０ｓ：歩数表示部
５０：メモリ
６０：電源
７０：通信手段
９０：外部情報機器
Ｓ１：加速度信号
Ｓ２：設定データ
Ｓ３：運動強度データ
Ｓ４：中強度運動閾値
Ｓ５：閾値表示データ
Ｓ６：タイミング信号
Ｓ７：諸データ
Ｓ８：通信データ
Ｗ：通信用磁界
Ｑ：ステップ
Ｃ：中間部

Claims (3)

1. 使用者に装着する加速度センサと、設定データ入力手段と、演算手段と、報知手段とを備えた運動量計において、前記演算手段は、
   前記加速度センサの出力に基づき前記使用者の運動強度データを出力する運動強度算出手段と、
   前記使用者が努力歩行をしたときの前記運動強度データに０．６５から０．７５の範囲の何れかの数値を乗じて得た値を中強度運動閾値として算出する中強度運動閾値算出手段とを備えたことを特徴とする運動量計。
2. 前記演算手段は、前記使用者に対し前記努力歩行の開始タイミングと終了タイミングとを報知するタイミング報知手段と、前記中強度運動閾値を評価する閾値評価手段とを、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の運動量計。
3. 使用者に装着した加速度センサの信号を取得する加速度信号取得ステップと、設定データを入力する設定データ入力ステップと、演算ステップと、報知ステップとを備えた運動量計のプログラムにおいて、
   前記演算ステップは、
   前記加速度信号に基づき運動強度データを出力する運動強度算出ステップと、前記使用者が努力歩行をしたときの前記運動強度データに０．６５から０．７５の範囲の何れかの数値を乗じて得た値を中強度運動閾値として算出する中強度運動閾値算出ステップと、前記使用者に対し前記努力歩行の開始タイミングと終了タイミングとを報知するタイミングステップと、前記中強度運動閾値を評価する閾値評価ステップとから構成されることを特徴とする運動量計用プログラム。