JP3916228B2 - 歩行活動時生体データ推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行活動時における脈拍数等の生体データを推定する歩行活動時生体データ推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歩行活動（運動）によって変化する脈拍等の生体データの計測には、運動によって変化する生体信号を検知するセンサを計測の度に直接的に生体に装着して行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、運動によって変化する生体信号を検知するセンサを用いての計測は、生体から直接的に信号を受けるために装着状態や体動の影響によってばらつき、再現性に劣るという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、前述のような事情に鑑み、歩行活動時（運動時）における脈拍等の生体データを再現性よく推定することができる歩行活動時生体データ推定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、本発明の歩行活動時生体データ推定装置は、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、歩行活動時の運動負荷量を取得する歩行活動時運動負荷量取得手段と、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いて前記歩行活動時運動負荷量取得手段で取得される歩行活動時の運動負荷量に対応する歩行活動時の生体データを推定する歩行活動時生体データ推定手段とを備えることを特徴とする。これによると、生体からの信号を直接的に受けないことから装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を歩行活動の度に取得して生体データを間接的に推定するので再現性をよくすることができる。
【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、体重を入力する体重入力手段と、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、前記歩行活動時運動負荷量取得手段は、歩行活動時における歩数を計測する歩数計測手段と、前記歩数計測手段で歩数が計測される歩行活動時の時間を計測する歩行活動時間計測手段と、前記歩数計測手段で計測される歩数と前記歩行活動時間計測手段で計測される歩行活動時の時間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、身長を入力する身長入力手段と、前記歩行ピッチ演算手段で演算された歩行ピッチと前記身長入力手段で入力された身長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、体重を入力する体重入力手段と、前記歩行スピード演算手段で演算された歩行スピードと前記体重入力手段で入力された体重とに基づいて歩行活動時の運動負荷量を演算する歩行活動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、入力かつ歩行活動を行うだけで歩行活動時の装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を確実に求めることができる。
【０００９】
また、歩行活動時生体データ推定手段で推定される歩行活動時の生体データを用いて、歩行活動量を演算する歩行活動量演算手段を更に備えることを特徴とする。これによると、装着状態や体動の影響の少ない推定された生体データに基づいた正確な歩行活動量を得ることができる。
【００１０】
また、前記歩行活動量は、運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量の少なくとも１つであることを特徴とする。これによると、装着状態や体動の影響の少ない推定された生体データに基づいた正確な運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量を得ることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
【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。
【００１３】
初めに、図１に示す本発明に係わる歩行活動時生体データ推定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、本発明の歩行活動時生体データ推定装置の構成について説明する。歩行活動時生体データ推定装置は、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、歩行活動時運動負荷量取得手段２２、歩行活動時生体データ推定手段２３及び歩行活動量演算手段２４の機能を構成する。
【００１４】
構造を構成する各部について詳述する。
【００１５】
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、歩行活動時生体データ推定（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・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・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。
【００１６】
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被計測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、歩行活動時の被計測者の歩数データを検出する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、歩行ピッチ、歩行スピード、歩行活動時の運動負荷量、歩行活動時の脈拍数、運動強度、脂肪消費カロリー、脂肪燃焼量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。
【００２０】
機能を構成する各手段について詳述する。
【００２１】
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２５と脈拍計測手段２６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。
【００２２】
歩行活動前運動負荷量推定手段２５は、体重入力手段２７、高さ入力手段２８、昇降ピッチ発生手段２９及び踏み台昇降時運動負荷量演算手段３０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２５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２７は入力部２から成り、体重を入力する。高さ入力手段２８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２９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で計時される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３０はＣＰＵ９から成る。このＣＰＵ９では入力部２から入力された体重と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。
【００２３】
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
【００２４】
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。
【００２５】
脈拍計測手段２６は、歩行活動前運動負荷量推定手段２５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２６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。
【００２６】
歩行活動時運動負荷量取得手段２２は、歩数計測手段３１、歩行活動時間計測手段３２、歩行ピッチ演算手段３３、身長入力手段３４、歩行スピード演算手段３５、体重入力手段２７及び歩行活動時運動負荷量演算手段３６から成り、歩行活動時の運動負荷量を取得する。
【００２７】
歩数計測手段３１は、歩行活動時における歩数を計測する。より具体的には、この歩数計測手段３１は、先に説明した構造を構成する各部のうち、歩数検出部４とＣＰＵ９とから成る。そして、この歩数検出部４では歩行活動時における歩数データを検出しデジタル化し、ＣＰＵ９では歩数検出部４からのデジタル化された歩数データに基づいて歩数を演算する。
【００２８】
歩行活動時間計測手段３２は、歩数計測手段３１で歩数が計測される歩行活動時の時間を計測する。より具体的には、この歩行活動時間計測手段３２は、先に説明した構造を構成する各部のうち、計時部５から成り、歩数検出部４で歩数データが検出されている間の時間を計測する。
【００２９】
歩行ピッチ演算手段３３は、歩数計測手段３１で計測される歩数と歩行活動時間計測手段３２で計測される時間とに基づいて歩行ピッチを演算する。より具体的には、この歩行ピッチ演算手段３３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時における歩数と計時部５で計測された歩数データが検出されている間の時間とを、次に示す（２）式に代入して歩行ピッチを演算する。
【００３０】
Ｐｗ＝Ｃ／Ｔ ・・・（２）
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
Ｃ：歩数
Ｔ：時間
【００３１】
身長入力手段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、身長を入力する。
【００３２】
歩行スピード演算手段３５は、歩行ピッチ演算手段３３で演算された歩行ピッチと身長入力手段３４で入力された身長とに基づいて歩行スピードを演算する。より具体的には、この歩行スピード演算手段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、このＣＰＵ９で先に演算された歩行ピッチと入力部２から入力された身長とを、次に示す（３）式に代入して歩行スピードを演算する。
【００３３】
Ｓw＝ｂ１×Ｈ×Ｐｗ２＋ｂ２ ・・・（３）
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
Ｈ：身長
Ｐｗ：歩行ピッチ
ｂ１、ｂ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３４】
体重入力手段２７は、歩行活動前運動負荷量推定手段２５で説明した体重入力手段２７と同様である。
【００３５】
歩行活動時運動負荷量演算手段３６は、歩行スピード演算手段３５で演算された歩行スピードと体重入力手段２７で入力された体重とに基づいて歩行活動時運動負荷量を演算する。より具体的には、この歩行活動時運動負荷量演算手段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で先に演算された歩行スピードと入力部２から入力された体重とを、次に示す（４）式に代入して歩行活動時の運動負荷量を演算する。
【００３６】
Ｗｗ＝ｃ１×Ｗｔ×Ｓｗ２＋ｃ２ ・・・（４）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
Ｗｔ：体重
Ｓｗ：歩行スピード
ｃ１、ｃ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３７】
なお、（４）式は、運動エネルギー（質量×速度２）を求めるという手法に基づくものであり、運動エネルギー（質量×速度２）の質量に体重Ｗｔを、速度に歩行スピードＳｗを当てはめ、諸要因に基づく変動の補正係数ｃ１、ｃ２を考慮するものである。
【００３８】
歩行活動時生体データ推定手段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歩行活動時運動負荷量取得手段２２で取得される歩行活動時の運動負荷量に対応する歩行活動時の脈拍数を推定する。より具体的には、この歩行活動時生体データ推定手段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時の運動負荷量及び歩行活動前の運動負荷量と、脈拍計測手段２６で計測された脈拍数とから歩行活動時の脈拍数を推定する。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３０で演算される歩行活動前の運動負荷量がＷ１及びＷ２、この歩行活動前の運動負荷量に対応して脈拍計測手段２６で計測される脈拍数がＨＲ１及びＨＲ２、歩行活動時運動負荷量演算手段３６で演算された歩行活動時の運動負荷量がＷｗである場合には、次に示す（５）式に代入して歩行活動時の脈拍数を演算する。
【００３９】
ＨＲｗ＝（ＨＲ２−ＨＲ１）×Ｗｗ／（Ｗ２−Ｗ１）＋ＨＲ１ ・・・（５）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＨＲｗ：歩行活動時の脈拍数
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
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
【００４０】
歩行活動量演算手段２４は、歩行活動時生体データ推定手段２３で推定される歩行活動時の脈拍数を用いて、運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー及び脂肪燃焼量を演算する。より具体的には、この歩行活動量演算手段２４は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９と入力部２と計時部５とから成る。そして、このＣＰＵ９では、先に取得された脈拍数と運動負荷量との関係から安静時の脈拍数ＲＨＲを推定し（図４においては、運動負荷量が０ｗである歩行活動前の第１レベルの運動負荷量Ｗ１に対応する歩行活動前の脈拍数ＨＲ１に該当する。）、この安静時の脈拍数ＲＨＲ（ＨＲ１）と先に演算された歩行活動時の脈拍数と入力部２から入力される年齢とを、次に示す（６）式に代入して歩行活動時の運動強度を演算する。
【００４１】
Ｍｓ＝（ＨＲｗ−ＲＨＲ）／（２２０−Ａ−ＲＨＲ）×１００ ・・・（６）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｍｓ：運動強度
ＨＲｗ：歩行活動時の脈拍数
ＲＨＲ：安静時の脈拍数
Ａ：年齢
【００４２】
また、このＣＰＵ９では、先に演算された運動強度と計時部５で計測された歩行活動時の時間と入力部２から入力される性別、体重及び身長とを、次に示す（７）式に代入して歩行活動時の脂肪燃焼効率を演算する。
【００４３】
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｆｂｅ：脂肪燃焼効率
Ｍｓ：運動強度
ＲＨＲ：安静時の脈拍数
Ｔ：時間
Ｓｅ：性別
ＢＭＩ：体格指数（＝体重／身長２）
【００４４】
また、このＣＰＵ９では、先に演算された脂肪燃焼効率と歩行活動時の運動負荷量と基礎代謝量とを、次に示す（８）式に代入して脂肪消費カロリーを演算する。なお、基礎代謝量は、先に入力部２から入力された性別、年齢及び体重と記憶部６に予め記憶されている公知の基礎代謝基準値とに基づいて演算する。
【００４５】
Ｆｋ＝０.０１４×Ｗｗ×Ｂｍ×Ｆｂｅ／１００ ・・・（８）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｆｋ：脂肪消費カロリー
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
Ｂｍ：基礎代謝量
Ｆｂｅ：脂肪燃焼効率
【００４６】
なお、（８）式において、０.０１４×Ｗｗの計算部分は、歩行活動による消費カロリーを示す。
【００４７】
また、このＣＰＵ９では、先に演算された脂肪消費カロリーに、脂肪１ｇ当たりの熱量が９ｋｃａｌであり、脂肪組織の中で純粋な脂肪が占める割合が８０％であることを考慮した次に示す（９）式に代入して脂肪燃焼量を演算する。
【００４８】
Ｆｂｍ＝Ｆｋ／９×０.８ ・・・（９）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｆｂｍ：脂肪燃焼量
Ｆｋ：脂肪消費カロリー
【００４９】
次に、図５に示す本発明に係わる歩行活動時生体データ推定装置の歩行活動時生体データ推定（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、本発明の歩行活動時生体データ推定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（運動時）の脈拍数を推定したり、この推定された脈拍数を用いた歩行活動量を求めたりするに止まらず、体力（持久力）も推定できるため、併せて説明する。
【００５０】
まず、図５を用いて、歩行活動時生体データ推定（通常）モード時における処理手順について詳述する。
【００５１】
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Ｓ１）。
【００５２】
続いて、性別、年齢、体重、身長、日付及び時刻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、日付及び時刻の順序で設定がなされる（ステップＳ２）。
【００５３】
続いて、ステップＳ２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Ｓ２で初期設定された各種データに基づいて次の各種の演算が行われると共に、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）。
【００５４】
ＣＰＵ９において行われる各種の演算として、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、この演算された歩数と計時部５で計時された時間とが、（２）式に代入され歩行ピッチが演算される。次に、この演算された歩行ピッチと入力部２から入力された身長とが、（３）式に代入され歩行スピードが演算される。次に、この演算された歩行スピードと計時部５で計時された時間とが、次に示す（１０）式に代入され歩行距離が演算される。
【００５５】
Ｄ＝Ｓｗ×Ｔ ・・・（１０）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｄ：歩行距離
Ｓｗ：歩行スピード
Ｔ：時間
【００５６】
次に、この演算された歩行スピードと入力部２から入力された体重とが、（４）式に代入され歩行活動時の運動負荷量が演算される。次に、入力部２から入力された年齢が、次に示す（１１）式に代入され７５％ＨＲｍａｘ（最大脈拍数の７５％の脈拍数）が演算される。
【００５７】
Ｅ＝（２２０−Ａ）×０.７５ ・・・（１１）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｅ：７５％ＨＲｍａｘ
Ａ：年齢
【００５８】
次に、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、ＣＰＵ９で先に演算された歩行活動時の運動負荷量及び７５％ＨＲｍａｘと記憶部６に予め記憶されている安静時の脈拍数及びＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘ（最大脈拍数の７５％の脈拍数のときの運動負荷量）とが、次に示す（１２）式に代入され歩行活動時の脈拍数が演算される。
【００５９】
ＨＲｗ＝（Ｅ−ＲＨＲ）×Ｗｗ／ＰＷＣ＋ＲＨＲ ・・・（１２）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＨＲｗ：歩行活動時の脈拍数（体力測定前）
Ｅ：７５％ＨＲｍａｘ
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
ＰＷＣ：ＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘ（既定値）
ＲＨＲ：安静時の脈拍数（既定値）
【００６０】
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、ＣＰＵ９で先に演算された歩行活動時の運動負荷量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、（５）式に代入され歩行活動時の脈拍数が演算される。
【００６１】
次に、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、ＣＰＵ９で先に演算された歩行活動時の脈拍数と、入力部２から入力された年齢と、記憶部６に予め記憶する安静時の脈拍数（既定値）とが、（６）式に代入され運動強度が演算される。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、この演算された歩行活動時の脈拍数と、入力部２から入力された年齢と、歩行活動前の脈拍数と運動負荷量との関係に基づく安静時の脈拍数とが、（６）式に代入され運動強度が演算される。
【００６２】
次に、この演算された運動強度と計時部５で計測された時間と入力部２から入力された性別、体重及び身長とが（７）式に代入され脂肪燃焼効率が演算される。次に、この演算された脂肪燃焼効率と歩行活動時の運動負荷量と基礎代謝量とが（８）式に代入され脂肪消費カロリーが演算される。また、この脂肪消費カロリーが演算される際には、歩行活動による消費カロリーだけも演算される。次に、この演算された脂肪消費カロリーが（９）式に代入され脂肪燃焼量が演算される。
【００６３】
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Ｓ４で設定キー）、ステップＳ２に戻り、処理が繰り返される。一方、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Ｓ４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Ｓ５）。なお、表示切替キー２ｂ又は設定キー２ｅ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。
【００６４】
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Ｓ６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Ｓ７）。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Ｓ５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。
【００６５】
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Ｓ６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Ｓ８）。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Ｓ５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Ｓ５における現在（今日）の歩数に戻る。
【００６６】
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Ｓ６で表示切替キー）、歩行活動による消費カロリーが表示部８に表示される（ステップＳ９）。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。
【００６７】
続いて、表示部８に歩行活動による消費カロリー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Ｓ１０でアップ又はダウンキー）、過去の歩行活動による消費カロリーの記録が表示される（ステップＳ１１）。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行活動による消費カロリーが表示されていき、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Ｓ９における現在（今日）の歩行活動による消費カロリーの表示に戻る。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。
【００６８】
一方、表示部８に歩行活動による消費カロリー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Ｓ１０で表示切替キー）、脂肪燃焼量が表示部８に表示される（ステップＳ１２）。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に歩行活動による消費カロリーが表示され続ける。
【００６９】
続いて、表示部８に脂肪燃焼量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Ｓ１３でアップ又はダウンキー）、過去の脂肪燃焼量の記録が表示される（ステップＳ１４）。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脂肪燃焼量が表示されていき、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Ｓ１２における現在（今日）の脂肪燃焼量の表示に戻る。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。
【００７０】
一方、表示部８に脂肪燃焼量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Ｓ１３で表示切替キー）、歩行距離が表示部８に表示される（ステップＳ１５）。なお、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に脂肪燃焼量が表示され続ける。
【００７１】
続いて、表示部８に歩行距離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Ｓ１６でアップ又はダウンキー）、過去の歩行距離の記録が表示される（ステップＳ１７）。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行距離が表示されていき、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Ｓ１５における現在（今日）の歩行距離の表示に戻る。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。
【００７２】
一方、表示部８に歩行距離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Ｓ１６で表示切替キー）、ステップＳ３の日付・時刻の表示に戻り、繰り替えされる。なお、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に歩行距離が表示され続ける。
【００７３】
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。
【００７４】
先に説明した歩行活動時生体データ推定（通常）モード時のステップＳ３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）。
【００７５】
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。
【００７６】
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）。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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）。
【００８０】
続いて、ステップＴ２においてＣＰＵ９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においてＣＰＵ９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においてＣＰＵ９で先に演算された踏み台昇降時の運動負荷量とが記憶部６に予め記憶する次に示す（１３）式に代入されＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘが演算される（ステップＴ８）。
【００８１】
ＰＷＣ＝Ｗｓ×（Ｅ−ＲＨＲ）／ＨＲ−ＲＨＲ ・・・（１３）
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：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
【００８２】
続いて、ＣＰＵ９では、記憶部６に予め記憶されている図７に示す年齢・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。
【００８３】
上述したように、本発明の歩行活動時生体データ推定装置は、一つに、体重入力手段２７及び高さ入力手段２８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２９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。
【００８４】
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２６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。
【００８５】
また一つに、身長入力手段３４から身長を入力し、歩数計測手段３１及び歩行活動時間計測手段３２から歩行活動時における歩数及び歩行活動時の時間を計測し、歩行ピッチ演算手段３３、歩行スピード演算手段３５及び歩行活動時運動負荷量演算手段３６といった演算ステップを経ることで、歩行活動時の装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を確実に求めることができる。
【００８６】
また一つに、これら取得された歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係と、歩行活動時の運動負荷量とから歩行活動時の生体データを歩行活動時生体データ推定手段２３により推定するので、歩行活動の度に生体データを間接的に推定することになり、再現性をよくすることができる。
【００８７】
また一つに、この装着状態や体動の影響の少ない歩行活動時の生体データに基づいて運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量等を示す歩行活動量を歩行活動量演算手段２４により演算するので、正確な値を得ることができる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
また、歩行活動量演算手段２４では、歩行活動量として、運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー、脂肪燃焼量を演算して求めたが、歩行活動時における生体データを少なくとも含んで歩行活動によって変化する結果を得る値でも実施可能である。
【００９１】
本発明の説明において、歩行とは走行も示す概念であり、また、脈拍とは心拍も示す概念である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、歩行活動時運動負荷量取得手段において歩行活動時に取得した装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を、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、歩行活動時の生体データを間接的に推定するので再現性がよくなり、常に信頼できる結果を得ることができる。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、歩行活動時運動負荷量取得手段では、身長入力手段から身長を入力し、歩数計測手段及び歩行活動時間計測手段から歩行活動時における歩数及び歩行活動時の時間を計測し、歩行ピッチ演算手段、歩行スピード演算手段及び歩行活動時運動負荷量演算手段といった演算ステップを経ることで歩行活動時の装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を確実に求めることができる。
【００９６】
また、歩行活動量演算手段では、この装着状態や体動の影響の少ない歩行活動時の生体データに基づいて運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量等を示す歩行活動量を歩行活動量演算手段により演算するので、正確な値を得ることができる。
【００９７】
また、生体データを、生体に対する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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる歩行活動時生体データ推定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】歩行活動時生体データ推定（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 歩行活動時運動負荷量取得手段
２３ 歩行活動時生体データ推定手段
２４ 歩行活動量演算手段
２５ 歩行活動前運動負荷量推定手段
２６ 脈拍計測手段（生体データ計測手段）
２７ 体重入力手段
２８ 高さ入力手段
２９ 昇降ピッチ発生手段
３０ 踏み台昇降時運動負荷量演算手段
３１ 歩数計測手段
３２ 歩行活動時間計測手段
３３ 歩行ピッチ演算手段
３４ 身長入力手段
３５ 歩行スピード演算手段
３６ 歩行活動時運動負荷量演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行活動時における脈拍数等の生体データを推定する歩行活動時生体データ推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歩行活動（運動）によって変化する脈拍等の生体データの計測には、運動によって変化する生体信号を検知するセンサを計測の度に直接的に生体に装着して行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、運動によって変化する生体信号を検知するセンサを用いての計測は、生体から直接的に信号を受けるために装着状態や体動の影響によってばらつき、再現性に劣るという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、前述のような事情に鑑み、歩行活動時（運動時）における脈拍等の生体データを再現性よく推定することができる歩行活動時生体データ推定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、本発明の歩行活動時生体データ推定装置は、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、歩行活動時の運動負荷量を取得する歩行活動時運動負荷量取得手段と、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いて前記歩行活動時運動負荷量取得手段で取得される歩行活動時の運動負荷量に対応する歩行活動時の生体データを推定する歩行活動時生体データ推定手段とを備えることを特徴とする。これによると、生体からの信号を直接的に受けないことから装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を歩行活動の度に取得して生体データを間接的に推定するので再現性をよくすることができる。
【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、体重を入力する体重入力手段と、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、前記歩行活動時運動負荷量取得手段は、歩行活動時における歩数を計測する歩数計測手段と、前記歩数計測手段で歩数が計測される歩行活動時の時間を計測する歩行活動時間計測手段と、前記歩数計測手段で計測される歩数と前記歩行活動時間計測手段で計測される歩行活動時の時間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、身長を入力する身長入力手段と、前記歩行ピッチ演算手段で演算された歩行ピッチと前記身長入力手段で入力された身長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、体重を入力する体重入力手段と、前記歩行スピード演算手段で演算された歩行スピードと前記体重入力手段で入力された体重とに基づいて歩行活動時の運動負荷量を演算する歩行活動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、入力かつ歩行活動を行うだけで歩行活動時の装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を確実に求めることができる。
【０００９】
また、歩行活動時生体データ推定手段で推定される歩行活動時の生体データを用いて、歩行活動量を演算する歩行活動量演算手段を更に備えることを特徴とする。これによると、装着状態や体動の影響の少ない推定された生体データに基づいた正確な歩行活動量を得ることができる。
【００１０】
また、前記歩行活動量は、運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量の少なくとも１つであることを特徴とする。これによると、装着状態や体動の影響の少ない推定された生体データに基づいた正確な運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量を得ることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
【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。
【００１３】
初めに、図１に示す本発明に係わる歩行活動時生体データ推定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、本発明の歩行活動時生体データ推定装置の構成について説明する。歩行活動時生体データ推定装置は、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、歩行活動時運動負荷量取得手段２２、歩行活動時生体データ推定手段２３及び歩行活動量演算手段２４の機能を構成する。
【００１４】
構造を構成する各部について詳述する。
【００１５】
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、歩行活動時生体データ推定（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・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・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。
【００１６】
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被計測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、歩行活動時の被計測者の歩数データを検出する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、歩行ピッチ、歩行スピード、歩行活動時の運動負荷量、歩行活動時の脈拍数、運動強度、脂肪消費カロリー、脂肪燃焼量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。
【００２０】
機能を構成する各手段について詳述する。
【００２１】
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２５と脈拍計測手段２６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。
【００２２】
歩行活動前運動負荷量推定手段２５は、体重入力手段２７、高さ入力手段２８、昇降ピッチ発生手段２９及び踏み台昇降時運動負荷量演算手段３０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２５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２７は入力部２から成り、体重を入力する。高さ入力手段２８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２９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で計時される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３０はＣＰＵ９から成る。このＣＰＵ９では入力部２から入力された体重と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。
【００２３】
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
【００２４】
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。
【００２５】
脈拍計測手段２６は、歩行活動前運動負荷量推定手段２５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２６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。
【００２６】
歩行活動時運動負荷量取得手段２２は、歩数計測手段３１、歩行活動時間計測手段３２、歩行ピッチ演算手段３３、身長入力手段３４、歩行スピード演算手段３５、体重入力手段２７及び歩行活動時運動負荷量演算手段３６から成り、歩行活動時の運動負荷量を取得する。
【００２７】
歩数計測手段３１は、歩行活動時における歩数を計測する。より具体的には、この歩数計測手段３１は、先に説明した構造を構成する各部のうち、歩数検出部４とＣＰＵ９とから成る。そして、この歩数検出部４では歩行活動時における歩数データを検出しデジタル化し、ＣＰＵ９では歩数検出部４からのデジタル化された歩数データに基づいて歩数を演算する。
【００２８】
歩行活動時間計測手段３２は、歩数計測手段３１で歩数が計測される歩行活動時の時間を計測する。より具体的には、この歩行活動時間計測手段３２は、先に説明した構造を構成する各部のうち、計時部５から成り、歩数検出部４で歩数データが検出されている間の時間を計測する。
【００２９】
歩行ピッチ演算手段３３は、歩数計測手段３１で計測される歩数と歩行活動時間計測手段３２で計測される時間とに基づいて歩行ピッチを演算する。より具体的には、この歩行ピッチ演算手段３３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時における歩数と計時部５で計測された歩数データが検出されている間の時間とを、次に示す（２）式に代入して歩行ピッチを演算する。
【００３０】
Ｐｗ＝Ｃ／Ｔ ・・・（２）
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
Ｃ：歩数
Ｔ：時間
【００３１】
身長入力手段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、身長を入力する。
【００３２】
歩行スピード演算手段３５は、歩行ピッチ演算手段３３で演算された歩行ピッチと身長入力手段３４で入力された身長とに基づいて歩行スピードを演算する。より具体的には、この歩行スピード演算手段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、このＣＰＵ９で先に演算された歩行ピッチと入力部２から入力された身長とを、次に示す（３）式に代入して歩行スピードを演算する。
【００３３】
Ｓw＝ｂ１×Ｈ×Ｐｗ２＋ｂ２ ・・・（３）
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
Ｈ：身長
Ｐｗ：歩行ピッチ
ｂ１、ｂ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３４】
体重入力手段２７は、歩行活動前運動負荷量推定手段２５で説明した体重入力手段２７と同様である。
【００３５】
歩行活動時運動負荷量演算手段３６は、歩行スピード演算手段３５で演算された歩行スピードと体重入力手段２７で入力された体重とに基づいて歩行活動時運動負荷量を演算する。より具体的には、この歩行活動時運動負荷量演算手段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で先に演算された歩行スピードと入力部２から入力された体重とを、次に示す（４）式に代入して歩行活動時の運動負荷量を演算する。
【００３６】
Ｗｗ＝ｃ１×Ｗｔ×Ｓｗ２＋ｃ２ ・・・（４）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
Ｗｔ：体重
Ｓｗ：歩行スピード
ｃ１、ｃ２：係数（諸要因に基づく変動の補正係数）
【００３７】
なお、（４）式は、運動エネルギー（質量×速度２）を求めるという手法に基づくものであり、運動エネルギー（質量×速度２）の質量に体重Ｗｔを、速度に歩行スピードＳｗを当てはめ、諸要因に基づく変動の補正係数ｃ１、ｃ２を考慮するものである。
【００３８】
歩行活動時生体データ推定手段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歩行活動時運動負荷量取得手段２２で取得される歩行活動時の運動負荷量に対応する歩行活動時の脈拍数を推定する。より具体的には、この歩行活動時生体データ推定手段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時の運動負荷量及び歩行活動前の運動負荷量と、脈拍計測手段２６で計測された脈拍数とから歩行活動時の脈拍数を推定する。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３０で演算される歩行活動前の運動負荷量がＷ１及びＷ２、この歩行活動前の運動負荷量に対応して脈拍計測手段２６で計測される脈拍数がＨＲ１及びＨＲ２、歩行活動時運動負荷量演算手段３６で演算された歩行活動時の運動負荷量がＷｗである場合には、次に示す（５）式に代入して歩行活動時の脈拍数を演算する。
【００３９】
ＨＲｗ＝（ＨＲ２−ＨＲ１）×Ｗｗ／（Ｗ２−Ｗ１）＋ＨＲ１ ・・・（５）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＨＲｗ：歩行活動時の脈拍数
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
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
【００４０】
歩行活動量演算手段２４は、歩行活動時生体データ推定手段２３で推定される歩行活動時の脈拍数を用いて、運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー及び脂肪燃焼量を演算する。より具体的には、この歩行活動量演算手段２４は、先に説明した構造を構成する各部のうち、ＣＰＵ９と入力部２と計時部５とから成る。そして、このＣＰＵ９では、先に取得された脈拍数と運動負荷量との関係から安静時の脈拍数ＲＨＲを推定し（図４においては、運動負荷量が０ｗである歩行活動前の第１レベルの運動負荷量Ｗ１に対応する歩行活動前の脈拍数ＨＲ１に該当する。）、この安静時の脈拍数ＲＨＲ（ＨＲ１）と先に演算された歩行活動時の脈拍数と入力部２から入力される年齢とを、次に示す（６）式に代入して歩行活動時の運動強度を演算する。
【００４１】
Ｍｓ＝（ＨＲｗ−ＲＨＲ）／（２２０−Ａ−ＲＨＲ）×１００ ・・・（６）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｍｓ：運動強度
ＨＲｗ：歩行活動時の脈拍数
ＲＨＲ：安静時の脈拍数
Ａ：年齢
【００４２】
また、このＣＰＵ９では、先に演算された運動強度と計時部５で計測された歩行活動時の時間と入力部２から入力される性別、体重及び身長とを、次に示す（７）式に代入して歩行活動時の脂肪燃焼効率を演算する。
【００４３】
Ｆｂｅ：脂肪燃焼効率
Ｍｓ：運動強度
ＲＨＲ：安静時の脈拍数
Ｔ：時間
Ｓｅ：性別
ＢＭＩ：体格指数（＝体重／身長２）
【００４４】
また、このＣＰＵ９では、先に演算された脂肪燃焼効率と歩行活動時の運動負荷量と基礎代謝量とを、次に示す（８）式に代入して脂肪消費カロリーを演算する。なお、基礎代謝量は、先に入力部２から入力された性別、年齢及び体重と記憶部６に予め記憶されている公知の基礎代謝基準値とに基づいて演算する。
【００４５】
Ｆｋ＝０.０１４×Ｗｗ×Ｂｍ×Ｆｂｅ／１００ ・・・（８）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｆｋ：脂肪消費カロリー
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
Ｂｍ：基礎代謝量
Ｆｂｅ：脂肪燃焼効率
【００４６】
なお、（８）式において、０.０１４×Ｗｗの計算部分は、歩行活動による消費カロリーを示す。
【００４７】
また、このＣＰＵ９では、先に演算された脂肪消費カロリーに、脂肪１ｇ当たりの熱量が９ｋｃａｌであり、脂肪組織の中で純粋な脂肪が占める割合が８０％であることを考慮した次に示す（９）式に代入して脂肪燃焼量を演算する。
【００４８】
Ｆｂｍ＝Ｆｋ／９×０.８ ・・・（９）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｆｂｍ：脂肪燃焼量
Ｆｋ：脂肪消費カロリー
【００４９】
次に、図５に示す本発明に係わる歩行活動時生体データ推定装置の歩行活動時生体データ推定（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、本発明の歩行活動時生体データ推定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（運動時）の脈拍数を推定したり、この推定された脈拍数を用いた歩行活動量を求めたりするに止まらず、体力（持久力）も推定できるため、併せて説明する。
【００５０】
まず、図５を用いて、歩行活動時生体データ推定（通常）モード時における処理手順について詳述する。
【００５１】
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Ｓ１）。
【００５２】
続いて、性別、年齢、体重、身長、日付及び時刻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、日付及び時刻の順序で設定がなされる（ステップＳ２）。
【００５３】
続いて、ステップＳ２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Ｓ２で初期設定された各種データに基づいて次の各種の演算が行われると共に、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）。
【００５４】
ＣＰＵ９において行われる各種の演算として、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、この演算された歩数と計時部５で計時された時間とが、（２）式に代入され歩行ピッチが演算される。次に、この演算された歩行ピッチと入力部２から入力された身長とが、（３）式に代入され歩行スピードが演算される。次に、この演算された歩行スピードと計時部５で計時された時間とが、次に示す（１０）式に代入され歩行距離が演算される。
【００５５】
Ｄ＝Ｓｗ×Ｔ ・・・（１０）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｄ：歩行距離
Ｓｗ：歩行スピード
Ｔ：時間
【００５６】
次に、この演算された歩行スピードと入力部２から入力された体重とが、（４）式に代入され歩行活動時の運動負荷量が演算される。次に、入力部２から入力された年齢が、次に示す（１１）式に代入され７５％ＨＲｍａｘ（最大脈拍数の７５％の脈拍数）が演算される。
【００５７】
Ｅ＝（２２０−Ａ）×０.７５ ・・・（１１）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
Ｅ：７５％ＨＲｍａｘ
Ａ：年齢
【００５８】
次に、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、ＣＰＵ９で先に演算された歩行活動時の運動負荷量及び７５％ＨＲｍａｘと記憶部６に予め記憶されている安静時の脈拍数及びＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘ（最大脈拍数の７５％の脈拍数のときの運動負荷量）とが、次に示す（１２）式に代入され歩行活動時の脈拍数が演算される。
【００５９】
ＨＲｗ＝（Ｅ−ＲＨＲ）×Ｗｗ／ＰＷＣ＋ＲＨＲ ・・・（１２）
ちなみに、上記の各記号の意味するところを次に示す。
ＨＲｗ：歩行活動時の脈拍数（体力測定前）
Ｅ：７５％ＨＲｍａｘ
Ｗｗ：歩行活動時の運動負荷量
ＰＷＣ：ＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘ（既定値）
ＲＨＲ：安静時の脈拍数（既定値）
【００６０】
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、ＣＰＵ９で先に演算された歩行活動時の運動負荷量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、（５）式に代入され歩行活動時の脈拍数が演算される。
【００６１】
次に、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、ＣＰＵ９で先に演算された歩行活動時の脈拍数と、入力部２から入力された年齢と、記憶部６に予め記憶する安静時の脈拍数（既定値）とが、（６）式に代入され運動強度が演算される。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、この演算された歩行活動時の脈拍数と、入力部２から入力された年齢と、歩行活動前の脈拍数と運動負荷量との関係に基づく安静時の脈拍数とが、（６）式に代入され運動強度が演算される。
【００６２】
次に、この演算された運動強度と計時部５で計測された時間と入力部２から入力された性別、体重及び身長とが（７）式に代入され脂肪燃焼効率が演算される。次に、この演算された脂肪燃焼効率と歩行活動時の運動負荷量と基礎代謝量とが（８）式に代入され脂肪消費カロリーが演算される。また、この脂肪消費カロリーが演算される際には、歩行活動による消費カロリーだけも演算される。次に、この演算された脂肪消費カロリーが（９）式に代入され脂肪燃焼量が演算される。
【００６３】
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Ｓ４で設定キー）、ステップＳ２に戻り、処理が繰り返される。一方、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Ｓ４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Ｓ５）。なお、表示切替キー２ｂ又は設定キー２ｅ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。
【００６４】
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Ｓ６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Ｓ７）。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Ｓ５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。
【００６５】
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Ｓ６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Ｓ８）。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Ｓ５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Ｓ５における現在（今日）の歩数に戻る。
【００６６】
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Ｓ６で表示切替キー）、歩行活動による消費カロリーが表示部８に表示される（ステップＳ９）。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。
【００６７】
続いて、表示部８に歩行活動による消費カロリー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Ｓ１０でアップ又はダウンキー）、過去の歩行活動による消費カロリーの記録が表示される（ステップＳ１１）。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行活動による消費カロリーが表示されていき、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Ｓ９における現在（今日）の歩行活動による消費カロリーの表示に戻る。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。
【００６８】
一方、表示部８に歩行活動による消費カロリー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Ｓ１０で表示切替キー）、脂肪燃焼量が表示部８に表示される（ステップＳ１２）。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に歩行活動による消費カロリーが表示され続ける。
【００６９】
続いて、表示部８に脂肪燃焼量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Ｓ１３でアップ又はダウンキー）、過去の脂肪燃焼量の記録が表示される（ステップＳ１４）。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脂肪燃焼量が表示されていき、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Ｓ１２における現在（今日）の脂肪燃焼量の表示に戻る。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。
【００７０】
一方、表示部８に脂肪燃焼量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Ｓ１３で表示切替キー）、歩行距離が表示部８に表示される（ステップＳ１５）。なお、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に脂肪燃焼量が表示され続ける。
【００７１】
続いて、表示部８に歩行距離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Ｓ１６でアップ又はダウンキー）、過去の歩行距離の記録が表示される（ステップＳ１７）。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行距離が表示されていき、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Ｓ１５における現在（今日）の歩行距離の表示に戻る。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。
【００７２】
一方、表示部８に歩行距離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Ｓ１６で表示切替キー）、ステップＳ３の日付・時刻の表示に戻り、繰り替えされる。なお、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に歩行距離が表示され続ける。
【００７３】
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。
【００７４】
先に説明した歩行活動時生体データ推定（通常）モード時のステップＳ３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）。
【００７５】
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。
【００７６】
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）。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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）。
【００８０】
続いて、ステップＴ２においてＣＰＵ９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においてＣＰＵ９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においてＣＰＵ９で先に演算された踏み台昇降時の運動負荷量とが記憶部６に予め記憶する次に示す（１３）式に代入されＰＷＣ７５％ＨＲｍａｘが演算される（ステップＴ８）。
【００８１】
ＰＷＣ＝Ｗｓ×（Ｅ−ＲＨＲ）／ＨＲ−ＲＨＲ ・・・（１３）
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：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
【００８２】
続いて、ＣＰＵ９では、記憶部６に予め記憶されている図７に示す年齢・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。
【００８３】
上述したように、本発明の歩行活動時生体データ推定装置は、一つに、体重入力手段２７及び高さ入力手段２８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２９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。
【００８４】
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２６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。
【００８５】
また一つに、身長入力手段３４から身長を入力し、歩数計測手段３１及び歩行活動時間計測手段３２から歩行活動時における歩数及び歩行活動時の時間を計測し、歩行ピッチ演算手段３３、歩行スピード演算手段３５及び歩行活動時運動負荷量演算手段３６といった演算ステップを経ることで、歩行活動時の装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を確実に求めることができる。
【００８６】
また一つに、これら取得された歩行活動前の生体データと運動負荷量との関係と、歩行活動時の運動負荷量とから歩行活動時の生体データを歩行活動時生体データ推定手段２３により推定するので、歩行活動の度に生体データを間接的に推定することになり、再現性をよくすることができる。
【００８７】
また一つに、この装着状態や体動の影響の少ない歩行活動時の生体データに基づいて運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量等を示す歩行活動量を歩行活動量演算手段２４により演算するので、正確な値を得ることができる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
また、歩行活動量演算手段２４では、歩行活動量として、運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー、脂肪燃焼量を演算して求めたが、歩行活動時における生体データを少なくとも含んで歩行活動によって変化する結果を得る値でも実施可能である。
【００９１】
本発明の説明において、歩行とは走行も示す概念であり、また、脈拍とは心拍も示す概念である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、歩行活動時運動負荷量取得手段において歩行活動時に取得した装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を、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、歩行活動時の生体データを間接的に推定するので再現性がよくなり、常に信頼できる結果を得ることができる。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、歩行活動時運動負荷量取得手段では、身長入力手段から身長を入力し、歩数計測手段及び歩行活動時間計測手段から歩行活動時における歩数及び歩行活動時の時間を計測し、歩行ピッチ演算手段、歩行スピード演算手段及び歩行活動時運動負荷量演算手段といった演算ステップを経ることで歩行活動時の装着状態や体動の影響の少ない運動負荷量を確実に求めることができる。
【００９６】
また、歩行活動量演算手段では、この装着状態や体動の影響の少ない歩行活動時の生体データに基づいて運動強度、脂肪燃焼効率、脂肪消費カロリー又は脂肪燃焼量等を示す歩行活動量を歩行活動量演算手段により演算するので、正確な値を得ることができる。
【００９７】
また、生体データを、生体に対する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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる歩行活動時生体データ推定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】歩行活動時生体データ推定（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 歩行活動時運動負荷量取得手段
２３ 歩行活動時生体データ推定手段
２４ 歩行活動量演算手段
２５ 歩行活動前運動負荷量推定手段
２６ 脈拍計測手段（生体データ計測手段）
２７ 体重入力手段
２８ 高さ入力手段
２９ 昇降ピッチ発生手段
３０ 踏み台昇降時運動負荷量演算手段
３１ 歩数計測手段
３２ 歩行活動時間計測手段
３３ 歩行ピッチ演算手段
３４ 身長入力手段
３５ 歩行スピード演算手段
３６ 歩行活動時運動負荷量演算手段
Claims (5)
- 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、歩行活動時の運動負荷量を取得する歩行活動時運動負荷量取得手段と、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いて前記歩行活動時運動負荷量取得手段で取得される歩行活動時の運動負荷量に対応する歩行活動時の生体データを推定する歩行活動時生体データ推定手段とを備え、
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り、
前記歩行活動前運動負荷量推定手段は、体重を入力する体重入力手段と、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り、
前記歩行活動時運動負荷量取得手段は、歩行活動時における歩数を計測する歩数計測手段と、前記歩数計測手段で歩数が計測される歩行活動時の時間を計測する歩行活動時間計測手段と、前記歩数計測手段で計測される歩数と前記歩行活動時間計測手段で計測される歩行活動時の時間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、身長を入力する身長入力手段と、前記歩行ピッチ演算手段で演算された歩行ピッチと前記身長入力手段で入力された身長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、体重を入力する体重入力手段と、前記歩行スピード演算手段で演算された歩行スピードと前記体重入力手段で入力された体重とに基づいて歩行活動時の運動負荷量を演算する歩行活動時運動負荷量演算手段とから成り、
前記踏み台昇降時運動負荷量演算手段は、歩行活動前（踏み台昇降時）の運動負荷量をＷｓとし、体重をＷｔとし、踏み台の高さをＨｓとし、踏み台の高さをＰｓとし、係数をａ １ 、ａ ２ として表される式Ｗｓ＝ａ １ ×Ｗｔ×Ｈｓ×Ｐｓ＋ａ ２ にて歩行活動前の第１レベルの運動負荷量及び歩行活動前の第２レベルの運動負荷量を演算し、
前記生体データ計測手段は、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脈拍数を計測する脈拍計測手段であり、前記脈拍計測手段は、歩行活動前の第１レベルの運動負荷量に対応する脈拍数及び歩行活動前の第２レベルの運動負荷量に対応する脈拍数を計測し、
前記歩行ピッチ演算手段は、歩行ピッチをＰｗとし、歩数をＣとし、時間をＴとして表される式Ｐｗ＝Ｃ／Ｔにて歩行ピッチを演算し、
前記歩行スピード演算手段は、歩行スピードをＳｗとし、身長をＨとし、歩行ピッチをＰｗとし、係数をｂ １ 、ｂ ２ として表される式Ｓ w ＝ｂ １ ×Ｈ×Ｐｗ ２ ＋ｂ ２ にて歩行スピードを演算し、
前記歩行活動時運動負荷量演算手段は、歩行活動時の運動負荷量をＷｗとし、体重をＷｔとし、歩行スピードをＳｗとし、係数をｃ １ 、ｃ ２ として表される式Ｗｗ＝ｃ １ ×Ｗｔ×Ｓｗ ２ ＋ｃ ２ にて歩行活動時の運動負荷量を演算し、
前記歩行活動時生体データ推定手段は、歩行活動時の脈拍数をＨＲｗとし、歩行活動時の運動負荷量をＷｗとし、歩行活動前の第１レベルの運動負荷量をＷ１とし、歩行活動前の第２レベルの運動負荷量をＷ２とし、歩行活動前の第１レベルの運動負荷量に対応する脈拍数をＨＲ１とし、歩行活動前の第２レベルの運動負荷量に対応する脈拍数をＨＲ２として表される式ＨＲｗ＝（ＨＲ２−ＨＲ１）×Ｗｗ／（Ｗ２−Ｗ１）＋ＨＲ１にて歩行活動時の脈拍数を演算することを特徴とする歩行活動時生体データ推定装置。 - 歩行活動前の第１レベルの運動負荷量と、歩行活動前の第２レベルの運動負荷量と、歩行活動前の第１レベルの運動負荷量に対応する脈拍数と、歩行活動前の第２レベルの運動負荷量に対応する脈拍数とに基づく関係から安静時の脈拍数を推定し、運動強度をＭｓとし、歩行活動時の脈拍数をＨＲｗとし、安静時の脈拍数をＲＨＲとし 、年齢をＡとして表される式Ｍｓ＝（ＨＲｗ−ＲＨＲ）／（２２０−Ａ−ＲＨＲ）×１００にて運動強度を演算する歩行活動量演算手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の歩行活動時生体データ推定装置。
- 前記歩行活動量演算手段は、更に、性別、体重及び身長が入力され、脂肪燃焼効率をＦｂｅとし、運動強度をＭｓとし、安静時の脈拍数をＲＨＲとし、時間をＴとし、性別をＳｅとし、体格指数（＝体重／身長 ２ ）をＢＭＩとして表される式Ｆｂｅ＝−０ . ４１７７１×Ｍｓ−０ . ３７５２１×ＲＨＲ＋０ . ５８５５１８×Ｔ−９ . ３４６６９×Ｓｅ＋１ . ８９６５０６×ＢＭＩ＋２０ . ８３１７０にて脂肪燃焼効率を演算することを特徴とする請求項２記載の歩行活動時生体データ推定装置。
- 前記歩行活動量演算手段は、更に、年齢が入力され、性別、年齢及び体重と基礎代謝基準値に基づいて基礎代謝量を演算し、脂肪消費カロリーをＦｋとし、歩行活動時の運動負荷量をＷｗとし、基礎代謝量をＢｍとし、脂肪燃焼効率をＦｂｅとして表される式Ｆｋ＝０ . ０１４×Ｗｗ×Ｂｍ×Ｆｂｅ／１００にて脂肪消費カロリーを演算することを特徴とする請求項３記載の歩行活動時生体データ推定装置。
- 前記歩行活動量演算手段は、更に、脂肪燃焼量をＦｂｍとし、脂肪消費カロリーをＦｋとして表される式Ｆｂｍ＝Ｆｋ／９×０ . ８にて脂肪消費カロリーを演算することを特徴とする請求項４記載の歩行活動時生体データ推定装置。
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