JPH10179560A - カロリメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は運動時及び非運動時の消費カロリを
正確に求めることを課題とする。 【解決手段】 カロリメータ１は、加速度センサ２と、
心拍センサ３と、信号処理カード４とから構成されてい
る。信号処理カード４のＣＰＵ７は加速度センサ２から
の加速度信号から運動状態を判断する。また、ＣＰＵ７
は、心拍センサ３により検出された心拍数の変化を監視
しており、測定された心拍を一定時間での心拍数に換算
し、予めメモリ６に記憶されている平常時（非運動時）
の心拍数と比較する。この際、加速度センサ２から出力
された加速度信号が運動状態でない場合、ＣＰＵ７は心
拍数と消費カロリが比例関係にあることを利用して時間
平均での消費カロリを算出する。また、加速度センサ２
からの加速度信号が運動状態である場合、ＣＰＵ７は運
動状態を判別し、運動状態と運動速度、さらには個人情
報に基づく各運動状態における平均的な時間当たりの消
費カロリを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカロリメータに係
り、特に運動状態に応じた消費カロリを正確に求められ
るよう構成されたカロリメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカロリメータとしては、運動時の
歩数をカウントしてこのカウント数から消費カロリを算
出するものが一般に知られている。また、センサを使用
するカロリメータには、例えば身体の動きを検出する
加速度センサを用いたものと、心拍を検出する心拍計
を用いたものとがある。

【０００３】このの場合、加速度センサを用いて運動
状態（歩行、走行等）を判断して消費カロリを算出する
構成であった。また、の場合、スポーツジム等に設置
されているオルゴメータのように、心拍数を積算する心
拍計が付加されており、運動負荷時に心拍計により積算
された脈拍数の変化から消費カロリを算出すると共に、
身体の状態（運動過負荷の有無）を判断するように構成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、性別、身長、体重、年齢等から決まる歩行時や走行
時に消費する一般的な値を用いて消費カロリを算出して
いる。そのため、上記の加速度センサを用いたカロリ
メータでは、個人差などは考慮されないと共に、緊急時
や暑さ寒さ等の精神・身体的外乱による消費カロリの増
減は考慮されていない。

【０００５】また、上記のようにオルゴメータなどに
付加されている心拍計により心拍の変化を計測して消費
カロリを算出するものは、非運動時の心拍数は計測して
おらず心拍変化のみから運動状態を予測する。そのた
め、実際の消費カロリとの誤差が大きいと共に、心拍が
非運動時の２倍以上になったときに出力する身体の過負
荷状態のアラーム出力の誤差も大きい。

【０００６】また、従来のカロリメータは、運動により
消費したカロリを予測するだけであり、しかも実際の消
費カロリとの誤差が大きいばかりか効率良くカロリを消
費する運動状態が分からず、運動の手助けにならなかっ
た。そのため、従来のものは、積算されたカロリが多い
にも拘わらず痩せないなどの指摘も多かった。

【０００７】そこで、本発明は上記問題を解決したカロ
リメータを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。上記請求項１
の発明は、心拍数を検出する心拍センサと、身体の運動
状況を検出する加速度センサと、前記加速度センサから
出力された信号により運動状態であるか否かを判定する
運動状態判定手段と、前記運動状態判定手段により運動
状態と判定されたときは前記加速度センサからの信号に
基づいて消費カロリを算出し、前記運動状態判定手段に
より非運動状態と判定されたときは前記心拍センサから
の信号に基づいて消費カロリを算出する消費カロリ演算
手段と、からなることを特徴とするものである。

【０００９】従って、請求項１の発明によれば、加速度
センサからの信号により運動状態を判別して運動時の消
費カロリを算出すると共に、心拍も併せて計測している
ため、運動時と非運動時（安静時）の消費カロリを精度
良く算出することができる。また、運動状態とそのとき
の心拍から効率良く消費カロリを算出できる。

【００１０】また、請求項２の発明は、前記請求項１記
載のカロリメータであって、運動状態のとき前記心拍セ
ンサにより検出された心拍数の変化から運動のテンポを
教示する教示手段を有することを特徴とするものであ
る。従って、請求項２の発明によれば、運動状態のとき
心拍センサにより検出された心拍数の変化から運動のテ
ンポを教示することができるので、そのときの体調にあ
った運動量が指示されて過負荷とならずに効率良く消費
カロリを高めることが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例を説明する。図１は本発明になるカロリメータの一実
施例の斜視図、図２はカロリメータの構成を示すブロッ
ク図である。

【００１２】カロリメータ１は、使用者の運動状況に応
じた加速度を検出する加速度センサ２と、心拍数を検出
する心拍センサ３と、加速度センサ２及び心拍センサ３
から入力された信号から消費カロリを算出する信号処理
カード４とから構成されている。加速度センサ２及び心
拍センサ３は、信号線２ａ，３ａを介して信号処理カー
ド４と接続されており、使用時にクリップ又は粘着シー
ル等により使用者の身体に装着される。

【００１３】尚、加速度センサ２は、運動の邪魔になら
ない腰付近に装着され、心拍センサ３は、耳たぶ又は手
首や胸部等に装着される。加速度センサ２は、腰の動き
に応じて使用者の進行方向と上下方向の２軸の加速度を
検出し、各加速度信号を信号処理カード４に出力する。

【００１４】心拍センサ３は、圧電センサあるいは圧力
センサ、さらには光電センサ等よりなり、手首又は耳た
ぶでの血流圧力を検出し、心拍検出信号を信号処理カー
ド４に出力する。また、信号処理カード４は、使用者が
携帯するため、薄型化及び軽量化されたカード状に形成
されている。

【００１５】上記信号処理カード４は、加速度センサ２
及び心拍センサ３からの信号が入力されるセンサインタ
フェイス５と、入力された各個人データ及び各制御プロ
グラムを記憶するメモリ６と、加速度センサ２及び心拍
センサ３から入力された信号から消費カロリを算出する
ＣＰＵ７と、消費カロリ及び運動テンポを表示する表示
手段としての液晶パネル（ＬＣＤ）８と、性別、身長、
体重、年齢等の個人データを入力するデータ入力ボタン
９と、過負荷状態であることを報知する出力ブザー１０
と、電池１１とからなる。

【００１６】信号処理カード４の上面には、液晶パネル
（ＬＣＤ）８と、データ入力ボタン９とが配設されてい
る。本実施例では、データ入力ボタン９として、目標消
費カロリ等の数値データを入力するテンキー９ａと、電
源スイッチ釦９ｂと、モード選択操作を行うイエス釦９
ｃと、ノー釦９ｄとが設けられている。

【００１７】また、メモリ６には、加速度センサ２から
出力された信号により運動状態である否かを判定する運
動状態判定プログラムと、運動状態と判定されたときは
加速度センサ２からの信号に基づいて消費カロリを算出
し、非運動状態と判定されたときは心拍センサ３からの
信号に基づいて消費カロリを算出する消費カロリ演算プ
ログラムと、運動状態のとき心拍センサ３により検出さ
れた心拍数の変化から運動のテンポを教示する教示プロ
グラムとが格納されている。

【００１８】ここで、上記のように構成されたカロリメ
ータ１の使用方法について説明する。使用者は、加速度
センサ２を腰付近に装着し、心拍センサ３を耳たぶ又は
手首に装着した後、信号処理カード４の電源スイッチ釦
９ｂをオンに操作する。信号処理カード４の電源がオン
になると、ＣＰＵ７は心拍センサ３を動作させ、心拍セ
ンサ３により検出された信号をセンサインタフェイス５
を介して取り込む。そして、心拍センサ３により検出さ
れた心拍数は、平常時の心拍数としてメモリ６に記憶さ
れる。

【００１９】そして、加速度センサ２から出力された２
軸の加速度信号は、センサインタフェイス５を介してＣ
ＰＵ７に取り込まれ、ＣＰＵ７は２軸の加速度信号から
進行方向と上下方向との加速度比率、テンポ、時間軸に
対する変化等から歩行、走行、階段昇降などの運動状態
を判断する。

【００２０】また、ＣＰＵ７は、心拍センサ３により検
出された心拍数の変化を連続あるいは間欠的に監視して
おり、測定された心拍を一定時間での心拍数に換算し、
予めメモリ６に記憶されている平常時（非運動時）の心
拍数と比較する。この際、加速度センサ２から出力され
た加速度信号が運動状態（安静時）でない場合、ＣＰＵ
７は心拍数と消費カロリが比例関係にあることを利用し
て時間平均での消費カロリを算出する。また、加速度セ
ンサ２から出力された加速度信号が運動状態である場
合、ＣＰＵ７は運動状態（歩行、走行、階段昇降、速
度）を判別し、運動状態と運動速度、さらには個人情報
（体重、年齢、性別等）に基づく各運動状態における平
均的な時間当たりの消費カロリを算出する。

【００２１】そのため、従来の加速度センサを用いたカ
ロリメータのように、個人差なども考慮されると共に、
緊急時や暑さ寒さ等の精神・身体的外乱による消費カロ
リの増減も考慮することができる。また、従来の心拍計
により心拍の変化を計測して消費カロリを算出するカロ
リメータのように、非運動時の心拍数を計測せず心拍変
化のみから運動状態を予測することがなく、実際の消費
カロリとの誤差を小さくできると共に、身体の過負荷状
態のアラーム出力の誤差も小さくできる。

【００２２】また、従来のように運動により消費したカ
ロリを予測するだけのカロリメータでは問題となってい
た実際の消費カロリとの誤差を小さくできるので、効率
良くカロリを消費する運動状態を求めることができ、運
動量が適正であるかどうかを判断することが可能にな
る。従って、積算されたカロリが多いにも拘わらず痩せ
ないといった問題を解消することができる。

【００２３】また、カロリメータ１は、運動時だけでな
く非運動時（安静時）の消費カロリを算出することがで
きるので、単にスポーツジムで使用するだけなく、例え
ば使用者が心臓に疾患があるような病人である場合、安
静時の消費カロリが必要になるため、病院での手術後の
リハビリに使用することも可能であり、あるいはエステ
サロン等のようにダイエットを目的とした施設において
も１日の消費カロリを知る必要があるので有効に使用で
きる。

【００２４】ここで、一般に、人間は平常の心拍数と最
大心拍数の関係から最大心拍数の６０〜８０％の範囲で
一定時間以上連続的に運動を行うと脂肪の燃焼が活発に
なり、ダイエットが促進されると言われている。また、
ジョギング等で体力維持等を目的とした運動では、過負
荷な運動ではなく６０％程度の運動で長時間（例えば、
１時間位）行うことが効率的であると言われている。

【００２５】そのため、ＣＰＵ７は、効率的にカロリを
消費できる運動状態を予測、教示するように動作制御を
実行する。図３はＣＰＵ７が実行する制御処理の手順を
説明するためのフローチャートである。

【００２６】ステップＳ１（以下「ステップ」を省略す
る）において、電源スイッチ釦９ｂがオンに操作される
と、Ｓ２に進み、心拍センサ３により検出された心拍検
出信号を読み込み、入力される。続いて、Ｓ３で単位時
間当たりの心拍数を検出し、この心拍数の値を平常時の
心拍数としてメモリ６に記憶させる。

【００２７】次のＳ４では、使用者が信号処理カード４
のテンキー９ａを操作して目標消費カロリ及び個人情報
（体重、年齢、性別等）を入力すると、これらの入力情
報をメモリ６に記憶させる。そして、Ｓ５に進み、使用
者が信号処理カード４のイエス釦９ｃ又はノー釦９ｄを
操作して運動状態を例えば「歩行」又は「走行」に選択
すると、選択された運動状態をメモリ６に設定する。

【００２８】次のＳ６では、使用者の目標消費カロリ量
及び個人情報（体重、年齢、性別等）から運動量と運動
時間を算出する。そのため、個人差なども考慮されると
共に、緊急時や暑さ寒さ等の精神・身体的外乱による消
費カロリの増減も考慮することができる。

【００２９】次のＳ７では、液晶パネル（ＬＣＤ）８に
目標消費カロリ量を消費するまでの運動時間を表示す
る。そして、Ｓ８では、上記Ｓ８で演算された目標消費
カロリ量を消費するまでの運動時間が所定時間（本実施
例では、１時間とする）を越えるか否かを判定する。

【００３０】Ｓ８において、目標消費カロリ量を消費す
るまでの運動時間が所定時間（本実施例では、１時間と
する）を越える場合、Ｓ９に進み、目標消費カロリ量が
異常であるのでアラームを発して使用者に運動時間が長
過ぎることを警告すると共に、再入力を指示する。そし
て、Ｓ４に戻り、目標消費カロリ量の入力からやり直
す。

【００３１】しかし、Ｓ８において、目標消費カロリ量
を消費するまでの運動時間が所定時間（本実施例では、
１時間とする）を越えない場合、Ｓ１０に進み、加速度
センサ２から出力された加速度信号を読み込み、入力さ
せる。そして、次のＳ１１に進み、加速度センサ２から
の加速度信号に基づいて運動状態か、あるいは非運動状
態（安静状態）かを予測する。

【００３２】その後Ｓ１２に進み、運動のテンポを教示
するため当該使用者に適したリズム発音を開始する。
尚、リズム発音は、出力ブザー１０から電子音を発音し
ても良いし、あるいは使用者だけにわかるように振動で
伝えるようにしても良い。続いて、Ｓ１３で心拍センサ
３を介して使用者の心拍を検出する。

【００３３】次のＳ１４では、検出された使用者の心拍
数と、メモリ６に記憶された平常時の心拍数とを比較
し、心拍数から身体状態の良否を予測する。そして、次
のＳ１５で消費カロリを算出する。加速度センサ２から
の加速度信号により運動状態であると判定されたとき
は、運動状態から消費カロリを算出する。また、非運動
状態であると判定されたときは、心拍センサ３により検
出された心拍数から消費カロリを算出する。

【００３４】そして、Ｓ１６で運動時間の計測を開始す
る。次のＳ１７では、Ｓ１５で算出された消費カロリが
目標消費カロリを越えたか否かを判定する。このＳ１７
において、算出された消費カロリが目標消費カロリを越
えていないときは、Ｓ１８に進み、使用者の現在の心拍
数が最大心拍数の６０％〜８０％に達したか否かを判定
する。Ｓ１８において、現在の心拍数が最大心拍数の６
０％〜８０％に達したときは、Ｓ６に戻り、Ｓ６〜Ｓ１
８の処理を繰り返す。

【００３５】しかし、Ｓ１８において、現在の心拍数が
最大心拍数の６０％〜８０％から外れたときは、Ｓ１９
に進み、現在の心拍数が最大心拍数の８０％以上になっ
たか否かを判定する。そして、Ｓ１９において、現在の
心拍数が最大心拍数の８０％に達していないときは、Ｓ
２０に進み、運動のリズムテンポを早める。この場合、
現在の運動量では脂肪を効率良く燃焼させることができ
ないので、リズム発音の周期を短くして運動のテンポを
上げるように教示する。

【００３６】そして、Ｓ６に戻り、Ｓ６〜Ｓ２０の処理
を繰り返す。これにより、目標消費カロリを消費するま
で脂肪燃焼効率の良い運動を継続的に行うことができ
る。また、上記Ｓ１７において、算出された消費カロリ
が目標消費カロリを越えたときは、Ｓ２１に移行して５
分間の運動継続がセットされているか否かを確認する。
このＳ２１において、５分間の運動継続がセットされて
いないときは、Ｓ２２に進み、液晶パネル８に目標達成
を表示すると共に、アラームを発して使用者に知らせ
る。

【００３７】次のＳ２３では、運動を５分間継続するか
否かを確認する。使用者が信号処理カード４のイエス釦
９ｃを操作して運動継続を選択した場合、Ｓ２４に進
み、運動時間が１時間以上連続しているか否かを判定す
る。Ｓ２４において、運動時間が１時間未満であるとき
は、Ｓ６に戻り、Ｓ６以降の処理を繰り返す。そして、
次回のＳ２１では、５分間の運動継続がセットされてい
るので、Ｓ２２，Ｓ２３の処理を省略してＳ２４に移行
して運動時間が１時間以上連続しているかどうかを確認
する。また、上記Ｓ６以降の処理を繰り返して５分間経
過した場合、運動継続がリセットされるため、Ｓ２１，
Ｓ２２，Ｓ２３の処理を実行する。

【００３８】しかし、上記Ｓ２３において信号処理カー
ド４のノー釦９ｄを操作して運動停止を選択した場合、
あるいはＳ２４において運動時間が１時間以上になった
ときは身体が疲労状態になるおそれがあるので、Ｓ２５
に移行して身体の負担にならないように運動のテンポを
徐々に遅くする。本実施例では、リズム発音の周期を長
くして運動のテンポを徐々に下げるように教示する。

【００３９】そして、次のＳ２６で動作を停止させる。
また、上記Ｓ１９において、使用動作の中で心拍数に異
常（急激に心拍数が上昇又は現在の心拍数が最大心拍数
の８０％以上）になったときは、Ｓ２７に移行して出力
ブザー１０からアラーム（警報）を出力して使用者に心
拍数が異常であることを報知する。これにより、使用者
は心拍数が最大心拍数に近い値に上昇していることを認
識することができる。

【００４０】そして、アラーム（警報）を出力した後、
Ｓ２５で運動のテンポを遅くした後、Ｓ２６で動作を停
止させる。このように、運動状態と判定されたときは加
速度センサ２からの信号に基づいて消費カロリを算出
し、非運動状態（安静時）と判定されたときは心拍セン
サ３からの信号に基づいて消費カロリを算出するため、
使用者が運動状態及び非運動状態で消費したカロリを正
確に求めることができ、カロリメータ１の計測精度及び
信頼性がより高められている。

【００４１】

【発明の効果】上述の如く、請求項１の発明によれば、
加速度センサからの信号により運動状態を判別して運動
時の消費カロリを算出すると共に、心拍も併せて計測し
ているため、運動時と非運動時（安静時）の消費カロリ
を精度良く算出することができる。また、運動状態とそ
のときの心拍から効率良く消費カロリを算出できる。

【００４２】そのため、個人差なども考慮されると共
に、緊急時や暑さ寒さ等の精神・身体的外乱による消費
カロリの増減も考慮することができると共に、実際の消
費カロリとの誤差を小さくでき、身体の過負荷状態のア
ラーム出力の誤差も小さくできる。また、効率良くカロ
リを消費する運動状態を求めることができ、積算された
カロリが多いにも拘わらず痩せないといった問題を解消
することができる。

【００４３】また、請求項２の発明によれば、運動状態
のとき心拍センサにより検出された心拍数の変化から運
動のテンポを教示することができるので、そのときの体
調にあった運動のテンポが指示されて過負荷とならずに
効率良く消費カロリを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるカロリメータの一実施例の斜視図
である。

【図２】本発明になるカロリメータの構成を説明するた
めのブロック図である。

【図３】ＣＰＵが実行する制御のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ カロリメータ ２ 加速度センサ ３ 心拍センサ ４ 信号処理カード ６ メモリ ７ ＣＰＵ ８ 液晶パネル ９ データ入力ボタン １０ 出力ブザー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 心拍数を検出する心拍センサと、 身体の運動状況を検出する加速度センサと、 前記加速度センサから出力された信号により運動状態で
   あるか否かを判定する運動状態判定手段と、 前記運動状態判定手段により運動状態と判定されたとき
   は前記加速度センサからの信号に基づいて消費カロリを
   算出し、前記運動状態判定手段により非運動状態と判定
   されたときは前記心拍センサからの信号に基づいて消費
   カロリを算出する消費カロリ演算手段と、 からなることを特徴とするカロリメータ。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載のカロリメータであっ
   て、 運動状態のとき前記心拍センサにより検出された心拍数
   の変化から運動のテンポを教示する教示手段を有するこ
   とを特徴とするカロリメータ。