JP3511587B2 - 体脂肪測定機能付き自転車スピードメータ - Google Patents
体脂肪測定機能付き自転車スピードメータInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
- B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
- B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
- B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
- B62J45/416—Physiological sensors, e.g. heart rate sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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- B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
- B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
- B62J45/412—Speed sensors
Description
イールの回転数を検出して自転車の走行スピードを測定
する自転車スピードメータに関する。
安定していることと、下肢や腰部への負担が軽いことな
どが特徴としてあげられる。また、脚の局所的な運動で
あるため、同一心拍数時の酸素摂取量はランニングより
も低い。このため、特に集中的に脚力の強化や脚痩せな
どのダイエットを行うのに適している。
ることによって肥大し、神経系を活性化し、筋機能が向
上する。レジスタンストレーニングの負荷強度として
は、最低でも日常生活で使う筋力以上の抵抗を筋肉に与
える必要があり、これをオーバロード(過負荷)の原則
という。筋肉は使わなければ萎縮し、それに伴って機能
も低下するのでトレーニングによって得られた効果を維
持するためには、その後も継続的なトレーニングを行う
ことが大切である。また、短期間のレジスタンストレー
ニングによって得られる効果は、神経系の適応によると
ころが大きく、筋肥大など筋肉の形態的な変化によって
もたらされる効果が出るまでには長時間のトレーニング
の積み重ねが必要である。このように、脚力の強化や脚
痩せなどのダイエットを目的としてサイクリング運動を
行う場合、体脂肪を測定して筋肉量の変化を把握し、適
正な運動量の目標を設定すると、より効果的なトレーニ
ングができる。
に体脂肪測定機能を付加することにより筋肉量の変化を
把握して適正な運動量の目標設定ができるようにするこ
とを目的になされたものである。
めに本発明は以下のように構成した。
して自転車に取り付ける筐体と、この筐体の表面に配備
して人体インピーダンスを測定する電極と、性別、年
齢、身長および体重の個人データを入力する個人データ
入力手段と、前記人体インピーダンスと個人データに基
づいて体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段と、前記個
人データと体脂肪率に基づいて基礎代謝量を算出する基
礎代謝量算出手段と、目標の体脂肪率を設定する目標体
脂肪率設定手段と、前記目標体脂肪率と測定体脂肪率の
差から減量すべき体脂肪量を計算する減量体脂肪計算手
段と、前記減量体脂肪を消費するためのカロリー量を計
算する減量カロリー計算手段と、目標走行スピードと基
礎代謝量に基づいて前記減量カロリーを消費するための
目標の走行距離を算出する目標走行距離算出手段と、自
転車の走行スピードを測定する走行スピード測定手段
と、を備え、走行スピードの他に体脂肪率と前記目標走
行距離を前記表示部に表示することを特徴とする体脂肪
測定機能付き自転車スピードメータである。請求項2の
発明は、表示部を有して自転車に取り付ける筐体と、こ
の筐体の表面に配備して人体インピーダンスを測定する
電極と、性別、年齢、身長および体重の個人データを入
力する個人データ入力手段と、前記人体インピーダンス
と個人データに基づいて体脂肪率を算出する体脂肪率算
出手段と、前記個人データと体脂肪率に基づいて基礎代
謝量を算出する基礎代謝量算出手段と、目標の体脂肪率
を設定する目標体脂肪率設定手段と、前記目標体脂肪率
と測定体脂肪率の差から減量すべき体脂肪量を計算する
減量体脂肪計算手段と、前記減量体脂肪を消費するため
のカロリー量を計算する減量カロリー計算手段と、目標
走行スピードと基礎代謝量に基づいて前記減量カロリー
を消費するための目標の走行距離を算出する目標走行距
離算出手段と、自転車の走行スピードを測定する走行ス
ピード測定手段と、測定した走行スピードと基礎代謝量
に基づいて実際の消費カロリーを計算する消費カロリー
計算手段と、前記減量カロリーから実際の消費カロリー
を差し引いて前記減量体脂肪を消費するための残り消費
カロリーを計算する残り消費カロリー計算手段と、目標
走行スピードと基礎代謝量に基づいて前記残り消費カロ
リーを消費するための残り走行距離を計算する残り走行
距離計算手段と、を備え、走行スピードの他に体脂肪率
と前記残り走行距離を前記表示部に表示することを特徴
とする体脂肪測定機能付き自転車スピードメータであ
る。
施の形態について説明する。
付き自転車スピードメータの取り付け図を示す。自転車
スピードメータ1は、自転車のハンドルバーHに台座a
を介して着脱自在に取り付け、コードCを介してフロン
トフォークFに固着した磁気センサSに接続する。マグ
ネットMは、前輪のスポークbに取り付け、スポークb
を挟み込んでねじ止めし、マグネットMの中心が磁気セ
ンサSの磁界検出部にくるように位置を調節する。
付き自転車スピードメータの正面図を示す。自転車スピ
ードメータ1は、人体インピーダンス測定回路2を内蔵
し、正面にLCDの表示部Dを設け、その下方に電源/
選択キーK1、数字のダウンキーK2とアップキーK
3、確定キーK4および開始/終了キーK5を配置し、
上下の側面に互いに電気的に絶縁する4端子電極を構成
する一方の給電側電極E1、E1と、他方の検出側電極
E2、E2を固着する。
ンによる電源のオン・オフと、スピードメータの初期設
定、個人データの入力など入力内容の切換えと、走行状
況の計測結果、体脂肪の測定結果、ダイエットの目標値
など表示内容の切換えを行う。
ルの速度単位、ホイールサイズなどを設定する。個人デ
ータの入力は、性別、年齢、身長、体重などのデータを
入力する。走行状況の計測結果は、走行スピード、走行
距離、最高スピード、累計走行距離、消費カロリーなど
を表示する。体脂肪の測定結果は、体脂肪率、基礎代謝
量、体型区分などを表示する。ダイエットの目標値は、
目標体脂肪率を達成するための減量体脂肪率(%)、減
量体脂肪量(kg)、減量カロリー、目標走行距離など
を表示する。また、走行状況の計測結果に合わせて目標
体脂肪率を達成するための残り走行距離、残り消費カロ
リーなどを表示する。
1ずつ下降させて数字を入力する。アップキーK3は、
キーを押す毎に数字を1ずつ上昇させて数字を入力す
る。性別、年齢、身長、体重の個人データを入力すると
きは、それぞれのデフォルト値が表示され、データ入力
はそれらの数値をダウンキーK2とアップキーK3で修
正しながら行う。確定キーK4は、入力データの確定を
行い、確定キー4が押されると次の入力に移行する。開
始/終了キーK5は、体脂肪の測定や走行状況の計測を
スタートさせる。
ータ、性別、年齢、身長、体重などの入力データ、走行
状況の計測結果、体脂肪の測定結果、ダイエットの目標
値などを表示する。
路図を示す。人体インピーダンス測定回路2は、発振器
21が生成する50kHzの正弦波交流電圧を駆動回路
22、切換スイッチ23Aを介してケース1の給電側電
極E1、E1に供給する。
転車スピードメータ1を台座aから取り外して両手で把
持し、両腕を肩の高さでまっすぐ伸ばして、図4に示す
ように、自転車スピードメータ1の給電側電極E1、E
1と検出側電極E2、E2を左右の人差し指と親指で挟
む。これにより、左右の検出側電極E2、E2の間に交
流電圧が発生し、両手間の人体インピーダンスを測定す
る。
を切換スイッチ23A、帯域フィルタ24、整流回路2
5、増幅器26を介して直流電圧に変換し、波形整形、
レベル調整、オフセット調整した後、A/D変換器2
7、I/Oインタフェース16を介してCPU14に入
力する。
要素の経時変化や温度特性による測定誤差を修正するた
め、人体インピーダンスを測定する前に、検出側回路の
出力特性をあらかじめ校正する。すなわち、2つの変量
である人体インピーダンスZと検出側回路が検出する交
流電圧Vの関係を回帰直線Z=k・V+C0にあてはめ
る。そして、抵抗値が既知の2つの抵抗R1とR2の両
端に、人体インピーダンスZを測定するときと同じ所定
の交流電圧を印加し、抵抗R1とR2の両端に発生する
交流電圧Vを検出して回帰直線の比例定数kと固定定数
C0を求める。
してI/Oインタフェース16、切換ユニット28、切
換制御回路29Aを介して切換スイッチ23Aを切換
え、駆動回路22と帯域フィルタ24との間に2つの抵
抗R1とR2を接続する。次に、CPU14から制御信
号を出力してI/Oインタフェース16、切換ユニット
28、切換制御回路29Bを介して切換スイッチ23B
を切換え、測定対象を抵抗R1あるいは抵抗R2に切換
える。
付き自転車スピードメータの機能ブロック図を示す。自
転車スピードメータは、4端子電極を介して人体インピ
ーダンスを測定する人体インピーダンス測定手段110
と、キーを操作して性別、年齢、身長、体重の個人デー
タを入力する個人データ入力手段120と、人体インピ
ーダンスと個人データに基づいて体脂肪率を算出する体
脂肪率算出手段130と、個人データと体脂肪率に基づ
いて体型を判別する体型判別手段140と、個人データ
と体脂肪率に基づいて基礎代謝量を算出する基礎代謝量
算出手段150と、目標の体脂肪率を設定する目標体脂
肪率設定手段160と、目標体脂肪率と測定体脂肪率の
差から減量すべき体脂肪量を計算する減量体脂肪計算手
段170と、減量体脂肪を消費するためのカロリー量を
計算する減量カロリー計算手段180と、目標走行スピ
ードと基礎代謝量に基づいて減量カロリーを消費するた
めの目標の走行距離を算出する目標走行距離算出手段1
90と、ホイールの回転数を検出して走行スピードを測
定する走行スピード測定手段200と、測定した走行ス
ピードと基礎代謝量に基づいて実際の消費カロリーを計
算する消費カロリー計算手段210と、減量カロリーか
ら実際の消費カロリーを差し引いて残り消費カロリーを
計算する残り消費カロリー計算手段220と、目標走行
スピードと基礎代謝量に基づいて残り消費カロリーを消
費するための残り走行距離を計算する残り走行距離計算
手段230で構成する。
に、縦軸と横軸を構成する体重と体脂肪率をそれぞれ健
康範囲以下、健康範囲、健康範囲以上の3段階に区分し
てマトリックスを9区域に分割し、個人データ入力手段
120が入力した身長、体重と体脂肪率算出手段130
が算出した体脂肪率がどの区域に該当するかをドットで
表示する。体重の健康範囲は、理想体重×0.9〜理想
体重×1.1とし、体脂肪率の健康範囲は、女性の場合
17〜24%、男性の場合14〜20%とする。9区域
は、縦軸(体重)の上から下、横軸(体脂肪率)の左か
ら右の順にそれぞれ超スポーツマン型、スポーツマン
型、肥満型、スポーツマン理想型、健康理想型、過脂肪
型、超やせ型、やせ型、超過脂肪型などのように分類す
る。ここで、理想体重=(身長−100)×0.9×
0.91とする。
に基づいて基礎代謝量を算出する。 基礎代謝量=C0 ×体重×(100−体脂肪率)/10
0+C1 C0 =24.0349 女性40歳未満 21.951 女性40歳以上 27.717 男性40歳未満 25.333 男性40歳以上 C1 =427.64 女性40歳未満 424.38 女性40歳以上 188.21 男性40歳未満 243.28 男性40歳以上
脂肪率と比較して、例えば、女性の場合17〜24%、
男性の場合14〜20%とされる健康体脂肪率の中から
目標とする体脂肪率を設定する。
率と測定体脂肪率の差から減量すべき体脂肪量を求め
る。 減量体脂肪量(kg)=(測定体脂肪率−目標体脂肪
率)/100×体重 (kg) なお、測定体脂肪率が目標体脂肪率を下回る場合は、減
量体脂肪量を0とする。
kgはおよそ7000kcalに相当することから、次
の計算式によって減量体脂肪計算手段170が計算した
減量体脂肪量を消費するのに必要なカロリー量を求め
る。 減量カロリー(kcal)= 減量体脂肪量(kg)×
7000(kcal/kg)
リー計算手段180が計算した減量カロリーを走行量に
置き換え、走行量から走行距離を計算して目標の走行距
離を算出する。走行量は、次のように走行強度と走行時
間の積であらわされる。 走行量(kcal)= 走行強度(kcal/分)×
走行時間(分) 走行強度は、走行の際に消費する1分当りの消費カロリ
ーをあらわし、次の式で計算する。 走行強度(kcal/分)=(エネルギー代謝率×基礎
代謝量+安静時の代謝量)(kcal)/1440
(分) エネルギー代謝率は、走行スピードによって基礎代謝量
の何倍のカロリーを消費するかをあらわし、例えば、時
速10kmの場合は2.0、20kmの場合は3.0、
30kmの場合は5.0、40kmの場合は7.0など
のように実測によって求める。また、安静時の代謝量は
基礎代謝量の1.2倍とする。以上により、例えば、走
行スピードが時速20kmの場合の走行強度は次のよう
に求める。 時速20kmの走行強度(kcal/分)=(3.0×
基礎代謝量+安静時の代謝量)(kcal)/1440
(分) 次に、減量カロリーを消化するのに必要な走行時間を求
め、走行時間から目標走行距離を計算する。 走行時間(分)= 減量カロリー(kcal)/ 時速
20kmの走行強度(kcal/分) 目標走行距離(km)=走行時間(分)×20/60
(km/分) なお、走行時間は、体脂肪が燃えだすまでに最低必要と
いわれる12分以上の時間を設定する。
係にあるので、両者の回帰方程式から求めると計算精度
を上げることができる。エネルギー代謝率は、走行スピ
ードにも比例するが、登坂などの負荷が反映されないの
で、心拍数を基準にエネルギー代謝率を求める。また、
体脂肪を効率よく燃焼させる運動強度は、最高心拍数の
約60〜90%が好適とされるので、心拍数がこの範囲
にあるときの消費カロリーを計算するとより計算精度が
向上する。最高心拍数は、次の計算式によって求める。 男性の場合、最高心拍数=220−年齢 女性の場合、最高心拍数=210−年齢 なお、20歳以下の場合はすべて20歳として最高心拍
数を計算する。
の相関が走行スピードによって異なるので、計算の精度
を上げるために走行スピード別に設定する。このため、
走行スピードによって必要な回帰方程式を選択し、心拍
数との相関からエネルギー代謝率を求める。これらの回
帰方程式は、サイクリング運動の走行スピードと酸素摂
取量を実測して得ることができる。
のヘモグロビンが赤外線を吸収すること、および、その
濃淡が脈拍により変化することを利用して測定する。こ
のため、心拍センサの接触面を指先に押し当ててサポー
タで固定し、発光部が照射する赤外線の変化を受光部で
連続的に検出し、その変化を電気信号に変えて心拍数を
測定する。心拍センサは、耳たぶに接触させて耳たぶの
毛細血管を流れる血液中のヘモグロビンを検出してもよ
い。あるいは、胸部に電極の付いたトランスミッタを装
着して心臓が1回拍動する毎に周辺に電位差が生じるこ
とを利用して電位差を検出し、この電位差を増幅して心
拍数を測定し、無線によって自転車スピードメータ1に
内蔵したレシーバに転送してもよい。
ポークbに取り付けたマグネットMの通過をホールセン
サ、磁気抵抗素子あるいはリードスイッチなどの磁気セ
ンサSによって検知し、単位時間当りのホイールの回転
数を測定して走行距離と走行スピードを計算する。
ード測定手段200が測定した走行スピードから走行強
度を求め、これに走行時間を掛けて実際の消費カロリー
を計算する。 消費カロリー(kcal)=Σ{走行スピード別の走行
強度(kcal/分)× 走行時間(分)} 走行強度は、自転車のペダルにトルクセンサを取り付け
て自転車をこぐ力の大きさを測定して求めてもよい。
カロリー計算手段180が計算した減量カロリーから消
費カロリー計算手段210が計算した実際の消費カロリ
ーを差し引いて残り消費カロリーを求める。 残り消費カロリー(kcal)= 減量カロリー(kc
al)− 消費カロリー(kcal) なお、体脂肪率の測定をやり直したときは、その都度新
たに減量カロリーが設定されて残り消費カロリーは減量
カロリーに等しくなる。
カロリー計算手段220が計算した残り消費カロリーを
消費するために、例えば、時速20kmの走行強度で走
行する場合の残り走行時間から残り走行距離を求める。 残り走行時間(分)=残り消費カロリー(kcal)/
時速20kmの走行強度(kcal/分) 残り走行距離(km)=残り走行時間(分)×20/6
0(km/分)
車スピードメータは以上のような構成で、体脂肪を測定
するときは、まず、電源/選択キーK1とダウンキーK
2、アップキーK3および確定キー4を操作して性別、
年齢、身長および体重の個人データを入力する。このと
き、入力データが前回と同じ場合は入力を省略できる。
次に、開始/終了キーK5を押した後、自転車スピード
メータの上下の側面に設けた電極を左右の人差し指と親
指で挟んで体脂肪の測定をスタートさせる。測定を開始
してしばらくすると、表示部Dに体脂肪率が表示され、
体脂肪率とともにマトリックスの該当区域に体型区分が
ドットで表示される。ここで電源/選択キーK1を押す
と、表示部Dに基礎代謝量が表示され、測定体脂肪率が
健康体脂肪率を上回るときは、電源/選択キーK1を押
す毎に画面が切り換わり、減量体脂肪率、減量体脂肪
量、減量カロリー、目標走行距離などのダイエットの目
標値が順番に表示される。これらのダイエットの目標値
は、体脂肪の測定を行う毎に更新される。
状況の計測がスタートする。走行状況の計測がスタート
した後は、電源/選択キーK1を押す毎に画面が切り換
わり、走行スピード、走行距離、最高スピード、累計走
行距離、消費カロリー、残り消費カロリー、残り走行距
離などが順番に表示される。
定機能付き自転車スピードメータは、減量カロリーを消
費するための目標の走行距離を算出し、これを表示部に
表示する。従って、本発明によれば、どのくらいの距離
を走れば効果的か、一目でわかるようになるので、ダイ
エットを目的としたサイクリングの走行距離を適切にす
ることができる。
スピードメータは、目標体脂肪率を達成するのに必要な
残り走行距離を表示部に表示する。従って、本発明によ
れば、サイクリングの成果が目に見えるようになり、ダ
イエットを目的としたサイクリングの興味を長く持続さ
せることができ、そのため、取組みが意欲的になって集
中力が増し、短期間で十分なサイクリング運動の効果を
上げることができるようになる。
付け図である。
図である。
の回路図である。
肪測定時の使用説明図である。
ブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 表示部を有して自転車に取り付ける筐体
と、 この筐体の表面に配備して人体インピーダンスを測定す
る電極と、 性別、年齢、身長および体重の個人データを入力する個
人データ入力手段と、 前記人体インピーダンスと個人データに基づいて体脂肪
率を算出する体脂肪率算出手段と、 前記個人データと体脂肪率に基づいて基礎代謝量を算出
する基礎代謝量算出手段と、 目標の体脂肪率を設定する目標体脂肪率設定手段と、 前記目標体脂肪率と測定体脂肪率の差から減量すべき体
脂肪量を計算する減量体脂肪計算手段と、 前記減量体脂肪を消費するためのカロリー量を計算する
減量カロリー計算手段と、 目標走行スピードと基礎代謝量に基づいて前記減量カロ
リーを消費するための目標の走行距離を算出する目標走
行距離算出手段と、 自転車の走行スピードを測定する走行スピード測定手段
と、 を備え、 走行スピードの他に体脂肪率と前記目標走行距離を前記
表示部に表示することを特徴とする体脂肪測定機能付き
自転車スピードメータ。 - 【請求項2】 表示部を有して自転車に取り付ける筐体
と、 この筐体の表面に配備して人体インピーダンスを測定す
る電極と、 性別、年齢、身長および体重の個人データを入力する個
人データ入力手段と、 前記人体インピーダンスと個人データに基づいて体脂肪
率を算出する体脂肪率算出手段と、 前記個人データと体脂肪率に基づいて基礎代謝量を算出
する基礎代謝量算出手段と、 目標の体脂肪率を設定する目標体脂肪率設定手段と、 前記目標体脂肪率と測定体脂肪率の差から減量すべき体
脂肪量を計算する減量体脂肪計算手段と、 前記減量体脂肪を消費するためのカロリー量を計算する
減量カロリー計算手段と、 目標走行スピードと基礎代謝量に基づいて前記減量カロ
リーを消費するための目標の走行距離を算出する目標走
行距離算出手段と、 自転車の走行スピードを測定する走行スピード測定手段
と、 測定した走行スピードと基礎代謝量に基づいて実際の消
費カロリーを計算する消費カロリー計算手段と、 前記減量カロリーから実際の消費カロリーを差し引いて
前記減量体脂肪を消費するための残り消費カロリーを計
算する残り消費カロリー計算手段と、 目標走行スピードと基礎代謝量に基づいて前記残り消費
カロリーを消費するための残り走行距離を計算する残り
走行距離計算手段と、 を備え、 走行スピードの他に体脂肪率と前記残り走行距離を前記
表示部に表示することを特徴とする体脂肪測定機能付き
自転車スピードメータ。
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---|---|---|---|
JP2000040620A JP3511587B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 体脂肪測定機能付き自転車スピードメータ |
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JP2001224569A JP2001224569A (ja) | 2001-08-21 |
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KR102465943B1 (ko) * | 2022-03-24 | 2022-11-11 | 라이트브라더스 주식회사 | 체성분 측정용 자전거 핸들그립 및 이를 이용한 체성분 측정 시스템 |
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2000
- 2000-02-18 JP JP2000040620A patent/JP3511587B2/ja not_active Expired - Fee Related
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