JPH10216293A - 運動指標測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全身持久力を高めるための運動を行なう際の
指標となるべき運動強度を、運動時における被験者の肉
体的・精神的体力を総合的に考慮して求める。 【解決手段】 被験者の主観的強度が「ややきつい」の
手前であって、血中乳酸濃度が上昇し始める運動強度で
は、走行ピッチと拍数とが互いに略同一となる。そこ
で、被験者の拍数を検出する脈波検出部１０１と、被験
者の運動ピッチを検出する体動検出部１１１と、これら
の検出結果を記憶する第３記憶部１２１と、拍数および
運動ピッチが互いに略同一となる点を判定する判定部１
２２と、判定された点に対応する運動強度を求める運動
強度演算部１３３と、求められた運動強度を運動指標と
して告知する告知部１５１とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運動時における被
験者の肉体的・精神的体力を総合的に考慮した運動強度
や、全身持久力を高めるために必要なトレーニングの運
動強度などを示す運動指標を告知する運動指標測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、運動を行なう者（被験者）が、
その時点の運動強度を知ることができれば、運動処方に
したがった運動が可能となったり、また、各種競技会で
のペース作りに活用できる。ここで、運動強度を表わす
方法としては種々あるが、大別すると、当該運動の仕事
率や、運動ピッチなどを示す数値で絶対的に表わす方法
と、拍数などを用いて相対的に表わす方法と、これらを
組み合わせた方法との３通りに分けられる。

【０００３】一方、運動強度が求められなくても、運動
を行なう場合には、なんらかの主観的評価（例えば、
「きつい」とか、「楽」など）が伴う。このため、被験
者が自己の主観的評価に基づいて、その時点での運動強
度を判断して、各種トレーニングすることは、ごく普通
に行なわれる。例えば、きつくなく、精神的に余裕があ
る強度で運動を継続することにより、最大酸素摂取量を
改善することが行なわれている（「厚生省の『健康づく
りのための運動所要量』について」：進藤宗洋：保健の
科学第３２巻第３号１９９０年）。このように、各種ト
レーニングのために、ある強度で運動することはしばし
ば行なわれるが、その際の運動強度は、上述したような
主観的評価から求められていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、主観的
評価に基づいて求められる運動強度は、肉体的体力を考
慮していないため、適正なものであるとは言い難い。そ
もそも、上述した方法により表わされる運動強度は、相
対的に表わしたものを除いて、その時点における被験者
の物理的な運動の強さを定量的に示すのみであり、被験
者の肉体的、精神的体力などを総合的に考慮したもので
はない。また、相対的に表わした運動強度は、被験者の
肉体的体力を考慮することがあっても、被験者の精神的
体力を考慮したものではない。したがって、このように
して求めた運動強度を運動指標として運動を行なって
も、被験者の肉体的体力と、精神的体力とが直接結びつ
かないため、運動の強度が強すぎて無理をしたり、反対
に弱すぎたりして、トレーニング効果がでない、などの
不都合が生じる場合があった。

【０００５】本発明は、上述した背景に鑑みてなされた
ものであって、その第１目的は、運動時における被験者
の肉体的・精神的体力を総合的に考慮した運動強度であ
って、全身持久力を高めるために必要なトレーニングの
運動強度を測定し、運動指標として告知する運動指標測
定装置を提供することにある。また、本発明の第２目的
は、被験者の運動強度について、被験者の肉体的・精神
的体力を総合的に考慮し、定量化した運動指標を告知す
る運動指標測定装置を提供することにある。さらに、本
発明の第３目的は、運動時における被験者の肉体的・精
神的体力を総合的に考慮した運動強度であって、全身持
久力を高めるために必要なトレーニング強度に、容易に
達することが可能な運動指標測定装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１目的を達成する
ために、本発明にあっては、被験者の拍数を検出する拍
数検出手段と、被験者の運動ピッチを検出するピッチ検
出手段と、検出された拍数および検出された運動ピッチ
が互いに略同一となる点を判定する判定手段と、判定さ
れた点に対応する運動強度を求める第１の算出手段と、
求められた運動強度を運動指標として告知する第１の告
知手段とを具備することを特徴としている。

【０００７】また、上記第２目的を達成するために、本
発明にあっては、被験者の拍数を検出する拍数検出手段
と、被験者の運動ピッチを検出するピッチ検出手段と、
前記拍数検出手段によって検出された拍数および前記ピ
ッチ検出手段によって検出されたピッチの差を求め、こ
の差と、当該拍数あるいはピッチとの度合いを求めて比
較する第１の比較手段と、前記第１の比較手段により求
められた比較結果を告知する第４の告知手段とを備える
ことを特徴としている。

【０００８】さらに、上記第３目的を達成するため、本
発明にあっては、被験者の拍数を検出する拍数検出手段
と、被験者の運動ピッチを検出するピッチ検出手段と、
前記拍数検出手段によって検出された拍数および前記ピ
ッチ検出手段によって検出されたピッチを比較する第２
の比較手段と、前記比較手段による比較結果により、両
者の差をなくす方向の運動指示を告知する第５の告知手
段とを備えることを特徴としている。

【０００９】本発明の実施の形態について説明する前
に、本発明の理論的根拠となる原理について説明する。
まず、本発明者らは、エルゴメトリーにおける運動強度
の指標に役立てるため、被験者に対し、走行速度を段階
的に変化させ、各種データを採取する実験を行なった。
この実験結果について、図３を参照して説明する。同図
（ａ）は、第１に、グランド走における走行速度および
拍数の関係と、第２に、走行速度および走行ピッチの関
係とを、同じ図上で示したものである。この図に示すよ
うに、被験者の拍数および走行ピッチは、走行速度とと
もに増加することが判る。同図（ｂ）は、グランド走に
おける走行速度および被験者の主観的運動強度の関係を
示す図である。ここで、主観的運動強度は、被験者がそ
の速度で走行した場合、どのような主観的感覚を伴うか
を点数付けしたものであり、図４に示すように、「きつ
い」と感じるほどに高くなるように設定されている。図
３（ｂ）に示すように、走行速度が高くなると、主観的
運動強度を示す点数も大きくなり、被験者が感じる「き
つさ」の程度も高くなることが判る。次に、同図（ｃ）
は、グランド走における走行速度と、耳朶採血法により
求められた血中乳酸濃度との関係を示す図である。この
図に示すように、点Ａ付近において、被験者の血中乳酸
濃度が急激に上昇し始めることが判る。

【００１０】周知のように、乳酸は疲労物質であるた
め、この濃度が高くなると、強度一定で運動を持続する
ことができなくなる。逆に言えば、持続性運動を単に行
なうのであれば、乳酸濃度が低い領域の強度で運動を行
なえば良い。一方、乳酸濃度が低く抑えられる運動強度
であっても、被験者が「楽」と感じる運動強度であれ
ば、トレーニングの効果が期待できない。このため、全
身持久力を高めるために、持続性運動を行なうのであれ
ば、被験者の血中乳酸濃度が低い領域の運動強度であっ
て、被験者が「ややきつい」と感じる運動強度で行なう
のが好ましいと考えられる。このような運動強度は、図
において点Ａに相当している。実際、血中乳酸濃度が上
昇し始める点Ａに相当する運動強度について、最大酸素
摂取量を用いた相対的強度で示すと、ほぼ50％VO_2max／
wtであることが知られ、この値は、全身持久力を高める
ために行なうトレーニングの運動強度として適切である
ことも知られている。したがって、点Ａに相当する運動
強度は、運動時における被験者の肉体的・精神的を考慮
した運動強度であって、全身持久力を高めるためのトレ
ーニングを行なう際の指標となるべき運動強度であると
言える。

【００１１】しかしながら、点Ａを直接求めるには、運
動時において血中乳酸濃度を継続して測定しなければな
らない。このことは、実際問題として極めて困難であ
る。

【００１２】ここで、本発明者らは、乳酸濃度の上昇点
Ａ付近において、被験者の拍数とピッチとが互い同期し
ていることに着目した。従来技術で述べたように、運動
時の拍数や走行ピッチを用いれば、運動強度を表わすこ
とができる。したがって、被験者の拍数とピッチとが一
致する地点を判定し、その地点での運動強度を求めるこ
とによって、点Ａに相当する運動強度が間接的に求める
ことが可能となる。そして、この運動強度を告知するこ
とで、全身持久力を高めるためのトレーニングを行なう
際の適切な指標が提供されることとなる。また、被験者
の運動強度が、被験者の拍数とピッチとが一致する地点
よりどれだけ離れているかを告知することにより、被験
者の肉体的・精神的体力を総合的に考慮して定量化した
運動指標が提供されることとなる。さらに、被験者の運
動強度が、被験者の拍数とピッチとの差をなくす方向の
運動指示を告知することで、全身持久力を高めるために
必要な運動強度に達することが容易となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１４】＜１：第１実施形態＞まず、本発明の第１
実施形態にかかる運動指標測定装置について説明する。
本実施形態にかかる運動指標測定装置は、上記原理にし
たがって、第１に、被験者の拍数と走行ピッチとが略同
一となる運動強度を、目標とする運動指標として告知
し、第２に、実際に運動を行なっている際の運動強度が
当該運動指標で示される運動強度とどの程度差があるか
を示す指標を告知し、第３に、被験者の拍数とピッチと
の差をなくす方向の運動指示を告知するものである。

【００１５】＜１−１：機能構成＞まず、本実施形態に
かかる運動指標装置の機能構成について説明する。図１
は、その機能構成を示すブロック図である。この図にお
いて、脈波検出部１０１は、被験者の脈波波形を検出す
るセンサである。脈波検出部１０１による脈波波形信号
は、Ａ／Ｄ変換部１０２によりディジタル信号に変換さ
れ、さらに、ＦＦＴ処理部１０３によりＦＦＴ（高速フ
ーリエ変換）処理されて、当該処理結果により、脈拍数
が求められる。なお、本来的に必要なのは心拍数、すな
わち、単位時間あたりにおける心臓の拍数であるが、心
拍数イコール脈拍数なので、求めた脈拍数を間接的に心
拍数として求めている。したがって、脈波検出部１０１
については、心拍を直接的に検出する構成としても良
い。

【００１６】一方、体動検出部１１１は、被験者の運動
における体の動きを検出するセンサであり、例えば、加
速度センサなどから構成される。この体動検出部１１１
による体動信号は、脈波波形と同様に、Ａ／Ｄ変換部１
１２によりディジタル信号に変換され、さらに、ＦＦＴ
処理部１１３によりＦＦＴ処理されて、当該処理結果に
より運動ピッチが求められる。すなわち、本発明におけ
る運動とは、一定周期で行なうリズム性のある反復運動
を言うが、この反復運動が単位時間あたりに何回行なわ
れたかが求められる。例えば、走行運動であれば、単位
時間あたりの歩数（走行ピッチ）が求められ、また、水
泳運動であれば、単位時間あたりのかき数が求められ
る。そして、第３記憶部１２１は、求められた拍数およ
び運動ピッチの組を、時間経過や、その運動強度などと
ともに記憶するものである。判定部１２２は、第３記憶
部１２１の内容から、拍数および運動ピッチが互いに一
致する地点を判定し、当該地点に対応する運動ピッチ
を、目標値として出力するものである。なお、図１にお
いて判定部１２２は、拍数および運動ピッチが互いに一
致する地点を、第３記憶部１２１の記憶内容から判定と
するとしたが、これに限られず、両者を常に比較して、
その一致点を検出する構成としても良い。また、判定部
１２２は、拍数および運動ピッチが互いに一致する地点
に対応する運動ピッチを出力するとしたが、拍数でも良
く、さらに、両者を出力する構成でも良い。

【００１７】一方、第２記憶部１３１は、被験者の体重
のほか、上記反復運動の１回における移動量などを記憶
するものである。例えば、走行運動であれば、歩幅（ス
トライド）を記憶し、また、水泳運動であれば、１スト
ロークでの距離を記憶する。スイッチ１３２は、判定部
１２２による目標値とされた運動ピッチ（入力端子
ａ）、あるいは、ＦＦＴ処理部１１３により求められた
現時点における運動ピッチ（入力端子ｂ）のいずれか一
方を選択するものであり、その選択は、制御部１６０に
より指示される。

【００１８】運動強度演算部１３３は、運動ピッチ、反
復運動の１回における移動量および体重から、運動強度
を演算するものである。したがって、スイッチ１３２に
おいて入力端子ａが選択されていれば、目標とする運動
強度が求められる一方、入力端子ｂが選択されていれ
ば、被験者が実際に運動している際における運動強度が
求められるようになっている。ここで、被験者が行なう
運動の形態を走行運動とした場合、走行速度は、被験者
の走行ピッチとストライドとを乗じることにより求めら
れるから、運動強度は、走行速度と被験者の体重とから
求めることができる。なお、運動強度については、拍数
を用いて表現する方法もあるので、運動強度演算部１３
３は、走行ピッチではなく、ＦＦＴ処理部１０３により
求められた拍数を入力して運動強度の演算を行なう構成
でも良い。また、運動を走行とすれば、運動強度とし
て、走行ピッチと歩幅との積である走行速度や、走行速
度と拍数との積、ピッチと拍数との積、歩幅と拍数との
積を用いることができるので、運動強度演算部１３３
は、これらを演算する構成としても良い。

【００１９】次に、第１記憶部１３４は、入力端子ａが
選択されている際に、運動強演算部１３３によって求め
られた運動強度、すなわち、目標とする運動強度を、求
めた月日を示すデータとともに記憶するものである。

【００２０】また、比較部１４１は、後述する第４の機
能の実行時においては、ＦＦＴ１０３によって求められ
た拍数とＦＦＴ処理部１１３により求められた運動ピッ
チとの差を求め、さらに、この差が、当該拍数あるいは
ピッチに占める度合いを求めて、この度合いに応じてグ
レーディングを行なうものである。一方、比較部１４１
は、後述する第５の機能の実行時においては、ＦＦＴ１
０３によって求められた拍数とＦＦＴ処理部１１３によ
り求められた運動ピッチとを比較して、両者の差をなく
すための運動指示を求めるものである。ここで、両者の
差がゼロであれば、すなわち、両者が一致していれば、
それは、現時点において被験者が持続可能な運動強度で
あって、目標としている運動強度で運動を行なっている
ことを意味する。したがって、第４の機能において比較
部１４１によって求められる度合いとは、現時点におけ
る運動強度が、目標とする運動強度に対してどれだけ相
違しているかを示すことになり、また、第５の機能にお
いて求められる運動指示とは、目標としている運動強度
に近づけるための指標となる。

【００２１】告知部１５１は、第１記憶部１３４の記憶
内容、第３記憶部１２１の記憶内容、運動強度演算部１
３３による演算結果、および、比較部１４１の比較結果
から、主に次の告知を行なうものである。すなわち、告
知部１５１は、求められた拍数および運動ピッチの組
を、時間経過に対応付けて表示する第１の機能と、目標
とする運動強度を告知・表示する第２の機能と、現時点
において被験者が行なっている運動の強度を表示する第
３の機能と、現時点における運動強度が、目標とする運
動強度に対してどれだけ相違しているか告知・表示する
第４の機能と、現時点における運動強度に対して、目標
としている運動強度に近づけるための指示を告知する第
５の機能と、第２の機能によって求められた運動強度が
月日レベルの時間経過とともにどのように進展している
かを表示する第６の機能とを有する。また、制御部１６
０は、各部の動作を制御するものである。

【００２２】＜１−２：電気的構成＞次に、図１に示し
た機能構成を実現するための電気的構成について説明す
る。図２は、その構成を示すブロック図である。この図
において、ＣＰＵ２０１は、バスＢを介した各部の制御
や、各種処理の実行、演算などを、ＲＯＭ２０２に記憶
された基本プログラムに基づいて行なうものであり、図
１におけるＦＦＴ処理部１０３、１１３、判定部１２
２、運動強度演算部１３３、比較部１４１、および、制
御部１６０に相当する。ＲＡＭ２０３は、求められた拍
数および運動ピッチの組を、運動開始後の時間経過に対
応付けて記憶するとともに、ＣＰＵ２０１による制御に
おいて用いられる各種データ、例えば、被験者の体重
や、ストライドなどのデータを一時的に記憶するもので
あり、図１における第１記憶部１３４、第２記憶部１３
１、および、第３記憶部１２１に相当する。センサイン
ターフェイス２０４は、脈波検出部１０１および体動検
出部１１１による各アナログ出力信号を、それぞれ所定
の間隔でサンプリングして、ディジタル信号に変換して
出力するものであり、図１におけるＡ／Ｄ変換部１０
２、１１２に相当する。

【００２３】一方、時計回路２０５は、通常の計時機能
のほか、予め設定された時間間隔毎にＣＰＵ２０１に対
し割込信号を送出する機能を有するものである。操作部
２０６は、被験者の体重や、歩幅などの入力や、各種機
能（モード）を選択・設定するものであり、後述するよ
うに種々のボタンスイッチにより構成される。表示部２
０７は、ＣＰＵ２０１の制御により各種の情報を表示す
るものであり、例えばＬＣＤ（液晶表示パネル）などに
より構成される。アラーム部２０８は、ＣＰＵ２０１の
制御によりアラーム音を発生して、被験者に各種の状態
変化を告知するものである。これら表示部２０７および
アラーム部２０８が、図１における告知部１５１に相当
している。また、Ｉ／Ｏインターフェイス２０９は、後
述するＬＥＤおよびフォトトランジスタを有し、外部機
器と情報の授受を行なうものである。

【００２４】＜１−３：外観構成＞本実施形態にかかる
運動指標測定装置については、その外観については種々
の態様が考えられるが、被験者が運動を行なう際に装着
していることを意識させないような形態が望ましい。そ
の一例として、図５に示すように腕時計型が考えられ
る。この場合、上述した第１〜第６の各機能は、当該腕
時計の一機能として実行される。

【００２５】本形態における運動指標測定装置は、図５
（ａ）に示すように、腕時計構造を有する装置本体５０
０、この装置本体５００に接続されたケーブル５０１、
および、このケーブル５０１の先端側に設けられた脈波
検出部１０１から構成されている。このうち、装置本体
５００には、リストバンド５０２が取り付けられてい
る。詳細には、リストバンド５０２の一端が装置本体５
００の１２時方向から被験者の左腕に巻き付いて、その
他端が装置本体５００の６時方向で固定されている。ま
た、装置本体５００における６時の方向の表面側には、
コネクタ部５０３が設けられている。このコネクタ部５
０３には、ケーブル５０１の端部に設けられたコネクタ
ピース５０４が着脱自在に取り付けられている。コネク
タピース５０４を外すと、コネクタ部５０３には、同図
（ｃ）に示すように、ケーブル５０１との接続端子５０
５、５０６のほか、ＬＥＤ５０７およびフォトトランジ
スタ５０８が設けられており、外部機器と光通信を行な
うようになっている。すなわち、これらＬＥＤ５０７お
よびフォトトランジスタ５０８が、図２におけるＩ／Ｏ
インターフェイスの一部を構成している。

【００２６】一方、装置本体５００の表面には、同図
（ａ）に示すように、表示部２０７が設けられており、
現在時刻や日付に加えて、モードや、上述した第１〜第
６の機能にかかる情報などの各種情報を、ドットマトリ
ックスあるいはセグメントで表示する。装置本体５００
の表面には、また、ボタンスイッチ５１１、５１２がそ
れぞれ表示部２０７の上側、下側に設けられる。このう
ち、前者のボタンスイッチ５１１は、時刻、日付、体重
およびストライドの値を修正するにあたって設定値を１
ずつ繰り上げるのに使用される一方、後者のボタンスイ
ッチ５１２は、時刻、日付、体重およびストライドの値
を修正するにあたって設定値を１ずつ繰り下げるのに使
用される。

【００２７】さらに、装置本体５００の外周部には、ボ
タンスイッチ５１３〜５１６が、装置本体５００に対し
てそれぞれ２時、４時、８時、１０時の方向に設けられ
ている。各ボタンスイッチの機能は、それぞれ次の通り
である。まず、ボタンスイッチ５１３は、本装置が有す
る各種モード、例えば、時計表示モードのほか、上記第
１〜第６の機能にかかる表示を行なうモードや、外部機
器との情報の授受を行なう通信モード、入力・変更モー
ドなどの選択を行なうものである。次に、ボタンスイッ
チ５１４は、入力・変更モードにおいて、時分秒や、年
月日、１２／２４時間表示切換、体重、ストライドなど
の項目のうち、いずれの項目にかかる値を入力・変更す
るかを選択するものである。また、ボタンスイッチ５１
５は、表示部２０８による表示内容を切り換えを指示す
るものである。そして、ボタンスイッチ５１６は、表示
部２０７におけるバックライトの点灯を指示するもので
あり、当該スイッチを押すことによって、ＥＬ（Electr
o Luminescence）が、例えば３秒間点灯して、しかる後
に、自動的に消灯するようになっている。

【００２８】一方、脈波検出部１０１は、図５（ｂ）に
示すように、青色ＬＥＤと受光部とからなるセンサ部１
１０を有し、センサ固定用バンド５２０によって遮光さ
れて、被験者の左手人指し指の根元から第２指関節まで
の間に装着されている。そして、脈波検出部１０１は、
青色ＬＥＤから光を照射するとともに、その光のうち、
毛細血管中のヘモグロビンによって反射したものを受光
部により受光し、この受光による出力波形を脈波波形と
して、ケーブル５０１を介し装置本体５００に出力す
る。なお、外観として現われない要素、たとえば、ＣＰ
Ｕ２０１や、体動検出部１１１、センサインターフェイ
ス２０４、アラーム２０８などは、装置本体５００に内
蔵されている。

【００２９】＜１−４：外部機器＞次に、本実施形態に
かかる運動指標測定装置ではないが、本装置と情報の授
受を行なう外部機器について図６を参照して概説する。
この図のように、外部機器は、機器本体６００や、ディ
スプレイ６０１、キーボード６０２、プリンタ６０３な
どから構成されており、以下の点を除いて通常のパーソ
ナルコンピュータと同じものである。すなわち、機器本
体６００は、光信号によるデータを送受信するため、図
示しない送信制御部および受信制御部からなる光インタ
ーフェイスを内蔵しており、このうち、送信制御部は、
光信号を送信するためのＬＥＤ６０４を有する一方、受
信制御部は、光信号を受信するためのフォトトランジス
タ６０５を有している。これらＬＥＤ６０４、フォトト
ランジスタ６０５には、運動指標測定装置の装置本体５
００におけるＬＥＤ５０７、フォトトランジスタ５０８
の特性と同一もしくは近似しているものがそれぞれ用い
られる。ここでは、近赤外線タイプ（例えば中心波長が
９４０ｎｍのもの）が望ましい。そして、近赤外線タイ
プを用いる場合には、可視光を遮断するための可視光カ
ット用のフィルタが、機器本体６００の前面に設けら
れ、光通信用の通信窓６０６となっている。このよう
に、運動指標測定装置の装置本体５００と、外部機器と
は、光通信により情報の授受を互いに行なうようになっ
ている。なお、その情報授受における内容については、
動作のところで説明する。

【００３０】＜１−５：動作＞次に、本実施形態にかか
る運動指標測定装置の動作について説明する。上述した
ように、装置本体５００は、種々の機能を有しているた
め、動作については、これらの機能毎に説明することと
する。なお、説明の便宜上、被験者が行なう運動を走行
運動として説明するが、本発明をこれに限る趣旨ではな
い。

【００３１】＜１−５−１：第１の機能＞はじめに、第
１の機能（すなわち、求められた拍数および走行ピッチ
の組について時間経過に対応付けて表示する機能）を実
行する場合の動作について説明する。被験者がボタンス
イッチ５１３を操作して、第１の機能を実行するための
モードに設定すると、図２におけるＣＰＵ２０１（図１
における制御部１６０）は、図７に示す基礎処理を実
行した後、引き続き、図８に示す割込処理を定期的に
実行する。

【００３２】まず、基礎処理の処理内容について図７
を参照して説明する。ステップＳａ１においてＣＰＵ２
０１は、体動検出部１１１により検出された体動信号
を、センサインタ−フェイス２０４を介して入力し、こ
れをＦＦＴ処理して、被験者が実際に走行運動を開始し
ているかを判別する。そして、ＣＰＵ２０１は、運動を
開始していないと判別すれば、処理手順を再びステップ
Ｓａ１に戻す。すなわち、被験者が走行運動を開始する
まで、処理手順がステップＳａ１において待機するよう
になっている。実際に、被験者が走行運動を開始する
と、ＣＰＵ２０１はステップＳａ２において、レジスタ
ｎの値をゼロにクリアした後、ステップＳａ３におい
て、割込処理の実行を許可した後、当該基礎処理を
終了する。ここで、割込処理とは、時計回路２０５に
よる割込信号によって、例えば１分ごとに定期的に実行
される処理である。このように、基礎処理において
は、第１の機能を実行するためのモードに設定され、か
つ、被験者が実際に走行運動を開始した後に、割込処理
の定期的実行が許可されるようになっている。

【００３３】次に、割込処理の処理内容について図８
を参照して説明する。まず、ステップＳａ１１において
ＣＰＵ２０１は、レジスタｎを「１」だけインクリメン
トする。レジスタｎは、前述したステップＳａ２におい
てゼロにクリアされているから、その内容は、被験者が
運動開始した後に、割込処理が何回実行されたかを示
すことになる。また、この割込処理は一定間隔で実行
されるから、レジスタｎは、運動開始後の時間経過を間
接的に示すことになる。

【００３４】さて、ステップＳａ１２においてＣＰＵ２
０２は、脈波検出部１０１により検出された脈波信号
を、センサインターフェイス２０４を介して読み取った
後、ＦＦＴ処理して、被験者の脈拍数すなわち拍数［拍
／分］を求める。続いて、ステップＳａ１３においてＣ
ＰＵ２０１は、体動検出部１１１により検出された体動
信号を、センサインターフェイス２０４を介して読み取
った後、ＦＦＴ処理して、被験者の走行ピッチ［回／
分］を求める。ここで、被験者が運動すると、当該運動
の規則性に伴うスペクトルが検出されるから、そのスペ
クトルの周波数を特定することにより、運動ピッチ（こ
の場合、走行ピッチ）が求められる。さらに、ステップ
Ｓａ１４においてＣＰＵ２０１は、求めた拍数と走行ピ
ッチとをペアにして、現時点におけるレジスタｎの値と
対応づけてＲＡＭ２０３に記憶する。このため、ＲＡＭ
２０３には、割込処理が実行される毎に、検出された
拍数および走行ピッチが累積されて記憶されることにな
る。

【００３５】次に、ステップＳａ１５においてＣＰＵ２
０１は、ＲＡＭ２０３から、記憶した拍数と走行ピッチ
とをすべて読み出し、ステップＳａ１６において、表示
部２０７に対し、読み出した拍数と走行ピッチとをｙ軸
に、対応するレジスタｎの値をｘ軸にしてプロットし
て、２次元表示を行なわせるように制御する。この表示
の一例を図１５に示す。前述したように、レジスタｎの
値は、運動開始後の時間経過を示すから、このような表
示により、拍数および走行ピッチが運動開始後にどのよ
うに変化しているかが表示部２０７に示されることとな
る。このため、被験者は、自己の拍数および走行ピッチ
がどのように変動しているかを知ることができる。ただ
し、運動指標測定装置の形態を図５に示すような腕時計
型とすると、表示部２０７の表示能力は必然的に限られ
る。このため、後述するように、読み出した情報を外部
機器に送信して、そこで、解析する方が望ましいといえ
る。ステップＳａ１５の表示処理を実行すると、ＣＰＵ
２０１は、次回の実行に備えるべく、今回の割込処理
を終了する。

【００３６】このような基礎処理および割込処理の
実行により、図１に示した機能構成によって実行される
第１の機能、すなわち、第３記憶部１２１において記憶
された拍数と走行ピッチとを運動開始後の時間経過に対
応付けて表示する機能が、図２における内部構成によっ
て、等価的に実行されることとなる。

【００３７】＜１−５−２：第２の機能＞次に、第２の
機能（すなわち、目標とする運動強度を表示する機能）
を実行する場合の動作について説明する。被験者がボタ
ンスイッチ５１３を操作して、第２の機能を実行するた
めのモードに設定すると、図２におけるＣＰＵ２０１
は、図９に示す基礎処理を実行して、引き続き、図１
０に示す割込処理を定期的に実行する。

【００３８】まず、基礎処理の処理内容について図９
を参照して説明する。この基礎処理は、目標となる運
動強度を表示するにあたって前提となる情報をセットし
たり、割込処理を許可するものであり、詳細には、以
下のステップＳｂ１〜Ｓｂ９からなる。

【００３９】はじめに、ＣＰＵ２０１はステップＳｂ１
において、たとえばＲＡＭ２０３において必要な領域を
確保したり、当該領域をクリアするなどの初期設定処理
を実行する。次に、ＣＰＵ２０１はステップＳｂ２にお
いて、反復運動の１回における移動量や、被験者の体重
などの情報がＲＡＭ２０３にセットされているか否かを
判別する。本実施形態における運動は走行運動であるか
ら、ＣＰＵ２０１は、被験者の歩幅（ストライド）およ
び体重の情報がセットされているか否かを判別する。本
実施形態において、はじめて第２の機能を実行する場
合、ＲＡＭ２０３には何ら情報がセットされていないの
で、ステップＳｂ２の判別を行なっているのである。

【００４０】上記情報がセットされている場合、ＣＰＵ
２０１はステップＳｂ３において、当該セット値をＲＡ
Ｍ２０３から読み出して表示部２０７に表示させるとと
もに、次のステップＳｂ４において、これら値を変更す
るか否かの選択を被験者に促すメッセージを表示させ
る。被験者が変更しない旨の指示を行なうと、ＣＰＵ２
０１はステップＳｂ５において、上記情報を既定値とし
てＲＡＭ２０３に再セットする。

【００４１】一方、上記情報がＲＡＭ２０３にセットさ
れていない場合、あるいは、上記情報を変更する旨の指
示が行なわれた場合、ＣＰＵ２０１はステップＳｂ６に
おいて、上記情報が入力されたか否かを判別して、入力
されなければ再び処理手順をステップＳｂ６に戻す。す
なわち、被験者のストライドや、体重が入力されるま
で、処理手順がステップＳｂ６において待機するように
なっている。そして、これらの情報が入力・変更される
と、ＣＰＵ２０１はステップＳｂ７においてそれらの値
をＲＡＭ２０３にセットする。

【００４２】ここで、ストライド等の情報を変更する旨
の指示としては、たとえば、被験者がボタンスイッチ５
１３を操作して、装置本体５００の動作モードを入力・
変更モードに設定することなどが考えられる。また、変
更しない旨の指示としては、被験者がボタンスイッチ５
１３を一定時間操作しないことなどが考えられる。さら
に、ストライド等の情報を変更・入力する方法として
は、たとえば、被験者が入力・変更モードに設定して、
さらに、ボタンスイッチ５１４により変更・入力する対
象をストライドや、体重のいずれかを設定した後、当該
対象となった値をボタンスイッチ５１１あるいは５１２
により１ずつ繰り上げあるいは繰り下げることなどが考
えられる。

【００４３】さて、被験者のストライドや、体重にかか
る情報等がＲＡＭ２０３にセットされると、ステップＳ
ｂ８においてＣＰＵ２０１は、基礎処理におけるステ
ップＳａ１と同様にして、被験者が実際に運動を開始し
ているかを判別し、運動を開始していないと判別すれ
ば、処理手順を再びステップＳｂ８に戻す。すなわち、
被験者が運動を開始するまで、処理手順がステップＳｂ
８において待機するようになっている。実際に、被験者
が運動を開始すると、ＣＰＵ２０１はステップＳｂ９に
おいて、割込処理の実行を許可した後、当該基礎処理
の実行を終了する。ここで、割込処理とは、時計回
路２０５による割込信号によって、例えば２分ごとに定
期的に実行される処理である。このように、基礎処理
を実行すると、運動強度の演算に必要な情報がセットさ
れるとともに、第２の機能を実行するためのモードに設
定し、かつ、被験者が実際に運動を開始すると、割込処
理の定期的実行が許可されるようになっている。

【００４４】次に、割込処理の処理内容について図１
０を参照して説明する。まず、ＣＰＵ２０１は、ステッ
プＳｂ１１において、被験者の拍数［拍／分］を求め、
続いて、ステップＳｂ１２において、被験者の走行ピッ
チ［回／分］を求める。この点においては、割込処理
におけるステップＳａ１２、１３と同様である。続い
て、ＣＰＵ２０１は、ステップＳｂ１３において、ＲＡ
Ｍ２０３において記憶された被験者のストライドと直前
ステップで検出された走行ピッチとを乗じて、被験者の
走行速度を算出する。そして、ＣＰＵ２０１はステップ
Ｓｂ１４において、検出した拍数と走行ピッチとを、そ
の走行速度に対応付けてＲＡＭ２０３に記憶する。

【００４５】さて、第２の機能は、拍数と走行ピッチと
が一致する地点の運動強度を目標値として表示する機能
であるが、この際、拍数と走行ピッチとが、異なる走行
速度において２点以上求められていなければ、一致する
地点を判定できない。このため、ＣＰＵ２０１は、ステ
ップＳｂ１５において、拍数と走行ピッチとが少なくと
も２組以上記憶されているとともに、それらの走行速度
が同一値でないことを条件に、以下のステップＳｂ１６
〜Ｓｂ２２の処理を実行する。

【００４６】すなわち、ステップＳｂ１５の判別結果が
「Ｙｅｓ」であれば、ＣＰＵ２０１は、ステップＳｂ１
６において、第１に、ＲＡＭ２０３に記憶された拍数と
走行ピッチとをすべて読み出し、第２に、走行速度に対
応する拍数の回帰直線を求め、同様に、走行速度に対応
する走行ピッチの回帰直線を求め、第３に、拍数の回帰
直線と、走行速度の回帰直線との交点を判定して、拍数
と走行ピッチとが同期する地点を求める。なお、測定誤
差を考慮すれば、必ずも交点である必要はなく、一致点
の検出において、拍数および走行ピッチの差が±１０％
の範囲であれば、両者は同一であるとみなして良い。

【００４７】次に、ＣＰＵ２０１は、求めた交点に対応
する走行ピッチを求め（ステップＳｂ１７）、その走行
ピッチに対応するアラーム音を運動指標として発生させ
るように、アラーム部２０８を制御する（ステップＳｂ
１８）。例えば、アラーム音としては、「ピッ、ピッ、
ピッ」のような、走行ピッチの周波数の対応させたもの
が考えられる。また、この場合、表示に限られず、音声
合成や、アラーム音の強弱など種々の態様により告知す
る構成も考えられる。また、ＣＰＵ２０１は、求めた交
点に対応する走行速度を求め（ステップＳｂ１９）、そ
の走行速度に対応する運動強度を演算する（ステップＳ
ｂ２０）。この演算は、例えば、当該走行速度にＲＡＭ
２０３に記憶された被験者の体重を乗じて求めることで
も良いし、走行速度と運動強度との関係より求めても良
い。そして、ＣＰＵ２０１は、求めた運動強度を、その
走行運動の日付に対応させてＲＡＭ２０３に記憶させ
（ステップＳｂ２１）、求めた運動強度を目標とする運
動指標として表示部２０７により表示させる（ステップ
Ｓｂ２２）。

【００４８】このようにして求められた運動強度は、拍
数と走行ピッチとが同期する地点での値であるから、全
身持久力を高めるための運動を行なう際の指標となるべ
きものである。ここで、ステップＳｂ２０のように、運
動強度を被験者の物理的な運動の強さで求めると、その
走行運動における絶対的強度を得ることができるから、
各種比較を行なう上では都合が良い。ただし、被験者に
とってみれば、目標とする運動強度を、走行ピッチ（あ
るいは、拍数）をアラーム部２０８により示される方
が、運動時においては直感的に判りやすい。すなわち、
被験者にとってみれば、感覚的に示される指標にしたが
って運動を行なえば、目標とする運動を達成できるので
あるから、その方が都合が良いのである。そこで、割込
処理においては、上述のように、運動指標として走行
ピッチ、物理的な運動の強さの双方を告知、表示する構
成とした。

【００４９】なお、運動指標としては、拍数でも良く、
これらを選択していずれかを告知、表示する構成として
も良い。このうち、拍数と走行ピッチとの双方を運動指
標として告知する場合に、被験者が走行運動の強度の増
減を図るには、運動指標として告知される拍数を優先目
標として、走行速度をセルフコントロールする方法と、
運動指標として告知される走行速度を優先目標としてセ
ルフコントロールした結果、拍数をコントロールする方
法との２通りがある。また、運動を走行とすれば、運動
強度として、走行ピッチと歩幅との積である走行速度
や、走行速度と拍数との積、ピッチと拍数との積、歩幅
と拍数との積を用いることができ、これらを運動指標と
して告知、表示する構成としても良い。このような運動
指標は、効率の良い走行を行なうための指標であるた
め、これを目標値として、被験者は走行すれば良い。

【００５０】さて、ステップＳｂ２２の処理後、あるい
は、ステップＳｂ１５における判別結果が「Ｎｏ」であ
れば、ＣＰＵ２０１は、次回の実行に備えるべく、今回
の割込処理を終了する。なお、この割込処理は、一
定間隔毎に実行され、その都度、ＲＡＭ２０３に記憶さ
れる拍数とピッチとが増加する。したがって、走行速度
を少なくとも２段階に分ければ、ステップＳｂ１５の判
別結果「Ｙｅｓ」となる機会が訪れ、運動指標が告知、
表示されることとなる。

【００５１】このような基礎処理および割込処理の
実行により、図１において、スイッチ１３２が入力端子
ａを選択している機能構成によって実行される第２の機
能、すなわち、目標とする運動強度を表示する機能が、
図２に示す内部構成によって、等価的に実行されること
となる。

【００５２】＜１−５−３：第３の機能＞次に、第３の
機能（すなわち、被験者が実際に行なっている運動の強
度を表示する機能）を実行する場合の動作について説明
する。被験者がボタンスイッチ５１３を操作して、第３
の機能を実行するためのモードに設定すると、図２にお
けるＣＰＵ２０１は、基礎処理を実行した後、図１１
に示す割込処理を定期的に実行する。なお、この場合
の基礎処理は、図９に示した基礎処理と同内容であ
る。すなわち、基礎処理は、運動強度の演算に必要な
情報をセットするとともに、第３の機能を実行するため
のモードに設定し、かつ、被験者が実際に運動を開始す
ると、割込処理の定期的実行を許可する処理である。

【００５３】そこで、基礎処理の説明を省略し、割込
処理の処理内容について図１１を参照して説明する。
まず、ＣＰＵ２０１は、ステップＳｃ１１において、被
験者の拍数［拍／分］を求め、続いて、ステップＳｃ１
２において、被験者の走行ピッチ［回／分］を求める。
この点においては、割込処理におけるステップＳａ１
２、１３と同様である。引き続いて、ＣＰＵ２０１は、
ステップＳｃ１３において、ＲＡＭ２０３において記憶
された被験者のストライドと直前ステップで検出された
走行ピッチとを乗じて、被験者の走行速度を演算して求
め、ステップＳｃ１４において、その走行速度に対応す
る運動強度を求める。この演算は、先のステップＳｂ２
０と同様である。そして、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ
ｂ２１において、求めた運動強度を表示部２０７により
表示させる。このようにして表示される運動強度は、被
験者が実際に行なっている走行運動について、割込処理
の実行タイミングで求めたものである。すなわち、被
験者が実際に行なっている走行運動の強度を示すものと
なる。なお、この割込処理の実行間隔は、運動強度の
サンプリング間隔となる。

【００５４】このような基礎処理および割込処理の
実行により、図１において、スイッチ１３２が入力端子
ｂを選択している機能構成によって実行される第３の機
能、すなわち、目標とする運動強度を表示する機能が、
図２に示す内部構成によって、等価的に実行されること
となる。

【００５５】＜１−５−４：第４の機能＞次に、第４の
機能（すなわち、被験者の行なっている運動の強度が、
目標とする運動強度に対してどれだけ相違しているか表
示する機能）を実行する場合の動作について説明する。
被験者がボタンスイッチ５１３を操作して、第４の機能
を実行するためのモードに設定すると、図２におけるＣ
ＰＵ２０１は、図１２に示す基礎処理を実行した後、
図１３に示す割込処理を定期的に実行する。なお、こ
の基礎処理は、図７に示した基礎処理からステップ
Ｓａ２を除いた内容である。すなわち、第４の機能を実
行する場合における基礎処理は、当該機能を実行する
ためのモードに設定し、かつ、被験者が実際に走行運動
を開始すると、割込処理の定期的実行を許可する処理
である。

【００５６】次に、割込処理の処理内容について図１
３を参照して説明する。まず、ＣＰＵ２０１は、ステッ
プＳｄ１１において、被験者の拍数［拍／分］を求め、
続いて、ステップＳｄ１２において、被験者の走行ピッ
チ［回／分］を求める。この点においては、割込処理
におけるステップＳａ１２、１３と同様である。続くス
テップＳｄ１３においてＣＰＵ２０１は、求めた拍数と
走行ピッチとから次式によって度合Ｇを算出する。 度合Ｇ＝（拍数−走行ピッチ）／走行ピッチ

【００５７】そして、ステップＳｄ１４においてＣＰＵ
２０１は、度合Ｇの値に応じた表示を表示部２０７に行
なわせた後、次回の実行に備えるべく、今回の割込処理
を終了する。ここで求められる度合Ｇは、拍数と走行
ピッチとの差が走行ピッチに占める割合を示すものであ
り、その値がゼロに近いほど、その時点での運動強度
が、持久力を高めるためのトレーニングを行なう場合に
適切な強度であることを示す。また、度合Ｇの符号がマ
イナスであれば、その時点での運動強度が、当該トレー
ニングを行なうには低いことを示す一方、度合Ｇの符号
がプラスであれば、その時点での運動強度が、当該トレ
ーニングを行なうには高いことを示す。このため、表示
部２０７の表示内容は、例えば、図１６に示すように、
度合Ｇの符号とその値の大きさとが直感的に判るような
ものが望ましい。これにより被験者が、現時点における
運動強度（走行速度）が、持久力を高めるためのトレー
ニングを行なう場合の強度に比べて、適切であるか否か
を知ることができ、さらに適切でなければ、当該トレー
ニング強度とするには、どれだけ、運動強度を増減しな
ければならないかについても定量的に知ることもでき
る。なお、図１６に示す表示例にあっては、上矢印が強
度の増加を促し、下矢印が強度の減少を促し、矢印の個
数が増減の程度を示す例である。また、この場合、表示
に限られず、音声合成や、アラーム音の強弱など種々の
態様により告知する構成も考えられる。

【００５８】このような基礎処理および割込処理の
実行により、図１に示した機能構成によって実行される
第４の機能、すなわち、現時点における運動強度が目標
とする運動強度に対してどれだけ相違しているか告知・
表示する機能が、図２における内部構成によって、等価
的かつ定期的に実行されることとなる。

【００５９】＜１−５−５：第５の機能＞次に、第５の
機能（すなわち、現時点における運動強度に対して、目
標としている運動強度に近づけるための指示を告知する
機能）を実行する場合の動作について説明する。被験者
がボタンスイッチ５１３を操作して、第５の機能を実行
するためのモードに設定すると、図２におけるＣＰＵ２
０１は、基礎処理を実行した後、図１４に示す割込処
理を定期的に実行する。なお、この場合の基礎処理
は、図１２に示した基礎処理と同内容である。すなわ
ち、第５の機能を実行する場合における基礎処理は、
当該機能を実行するためのモードに設定し、かつ、被験
者が実際に走行運動を開始すると、割込処理の定期的
実行を許可する処理である。

【００６０】次に、割込処理の処理内容について図１
４を参照して説明する。まず、ＣＰＵ２０１は、ステッ
プＳｅ１１において、被験者の拍数［拍／分］を求め、
続いて、ステップＳｅ１２において、被験者の走行ピッ
チ［回／分］を求める。この点においては、割込処理
におけるステップＳａ１２、１３と同様である。続くス
テップＳｅ１３においてＣＰＵ２０１は、求めた拍数と
走行ピッチとを比較する。そして、ＣＰＵ２０１は、拍
数が走行ピッチよりも小さければ、ステップＳｅ１４に
おいて、ピッチを上昇すべき旨の指示を表示部２０７に
行なわせ、また、拍数がピッチと略同一であれば、ステ
ップＳｅ１５において、その走行状態を維持すべき旨の
指示を表示部２０７に行なわせ、一方、拍数がピッチよ
りも大きければ、ステップＳｅ１６において、歩幅を縮
小すべき旨の指示を表示部２０７に行なわせた後、次回
の実行に備えるべく、今回の割込処理を終了する。

【００６１】さて、拍数が走行ピッチよりも小さい場合
とは、図３（ａ）を参照しても判るように、全身持久力
を高めるためのトレーニングを行なうには走行速度が低
い場合をいう。このため、被験者に対し、走行速度のア
ップを促す告知を行なう必要があるが、それには、走行
ピッチを上昇すべき旨の指示と、歩幅を拡大すべき旨の
指示との２通りが考えられる。反対に、拍数が走行ピッ
チよりも大きい場合とは、同図を参照しても判るよう
に、全身持久力を高めるためのトレーニングを行なうに
は走行速度が高い場合をいう。このため、被験者に対
し、走行速度のダウンを促す告知を行なう必要がある
が、それには、走行ピッチを下降すべき旨の指示と、歩
幅を縮小すべき旨の指示との２通りが考えられる。

【００６２】ここで、一般的な走行運動の特性について
検討してみると、歩幅を拡大すれば、走行速度はアップ
するが、筋肉疲労が発生し始める一方、拍数が下降する
傾向にある。また、走行ピッチを上昇させると、これに
したがって拍数も上昇する傾向にある。くわえて、同図
を参照しても判るように、走行速度が高い領域における
走行ピッチは、走行速度の速度に上昇に比べると、それ
ほど変化していない。これは、走行速度の低い領域で
は、走行速度のアップが、主に走行ピッチの上昇による
行なわれるが、走行速度の高い領域では、主に歩幅の拡
大により行なわれることを意味する。さらに、走行速度
が低い領域における拍数は、走行ピッチの上昇に比べる
と、その変動が激しい。

【００６３】以上を踏まえた結果、本実施形態では、拍
数が走行ピッチよりも小さい場合、走行ピッチを上昇す
べき旨の指示を行なって、筋肉疲労を発生させることな
く、被験者に対し走行速度のアップを図ることとする一
方、拍数が走行ピッチよりも大きい場合、歩幅を縮小す
べき旨の指示を行なって、拍数を下げつつ、走行速度の
ダウンを図ることとした。なお、拍数が走行ピッチと略
同一である場合は、その走行速度に対応する運動強度が
持続性運動を行なうためのトレーニング強度として適切
であることを示すから、その走行状態を維持すべき旨の
指示を行なうこととした。この場合、拍数と走行ピッチ
とは、測定誤差を考慮すれば、必ずも同一である必要は
なく、両者の差が例えば±１０％の範囲であれば、両者
は同一であるとみなして良い。また、両者の差が極端に
大きい場合には、本実施形態のような判断によらない
で、走行ピッチおよび歩幅の双方を変化させるように指
示しても良い。

【００６４】このように、基礎処理および割込処理
の実行により、図１に示した機能構成によって実行され
る第５の機能、すなわち、現時点における運動強度に対
して、目標としている運動強度に近づけるための指示を
告知する機能が、図２における内部構成によって、等価
的かつ定期的に実行されることとなる。このため、被験
者は、第５の機能を実行による指示内容にしたがって、
走行運動を行なえば、目標としている運動強度、すなわ
ち、持続性運動を行なう場合に最適な強度に容易に達す
ることができる。

【００６５】＜１−５−６：第６の機能＞次に、第６の
機能（すなわち、第２の機能によって求められた運動強
度が月日レベルの時間経過とともにどのように進展して
いるかを示す機能）を実行する場合の動作について説明
する。被験者がボタンスイッチ５１３を操作して、第６
の機能を実行するためのモードに設定すると、図２にお
けるＣＰＵ２０１は、第１に、前述したステップＳｂ２
１において記憶された運動強度をすべて読み出し、第２
に、表示部２０７に対し、読み出した運動強度をｙ軸
に、対応する日付をｘ軸にしてプロットして、２次元表
示を行なわせるように制御する。ここで表示される運動
強度は、その走行が行なわれたときに、拍数と走行ピッ
チとが同期する値であって、運動指標とされる値であ
り、トレーニングを積むことによって月日レベルで変動
する性質を有するものである。したがって、このよう
に、その運動強度を日付に対応して表示すると、被験者
のトレーニング効果について、時間推移とともに知るこ
とができる。

【００６６】なお、以上の説明では、第１〜第６の機能
をそれぞれ個別に実行する構成としたが、被験者が運動
を開始した後、第１〜第６の機能をすべて、あるいは、
選択して実行して、それらの実行結果を被験者が選択し
て実行する構成としても良い。特に、第４および第５の
機能は、処理内容が近似しているので、同時に実行する
ことが望ましい。

【００６７】＜１−５−７：通信機能＞次に、本実施形
態にかかる運動指標測定装置が、図６に示す外部機器と
通信を行なって各種情報の授受を行なう場合の動作につ
いて説明する。まず、外部機器と通信を行なう場合、被
験者は、装置本体５００のコネクタ部５０３からコネク
タピース５０４を取り外して、ＬＥＤ５０７およびフォ
トトランジスタ５０８を露出させ、外部機器の通信窓６
０６に対向させる。以下については、情報を外部機器に
送信する送信機能と、外部機器から情報を受信する受信
機能とに分けて説明する。

【００６８】＜１−５−７−１：送信機能＞この状態に
おいて、被験者等がボタンスイッチ５１３を操作して、
送信機能を実行するためのモードに設定すると、図２に
おけるＣＰＵ２０１は、第１の機能を実行した際のステ
ップＳａ１４において記憶された情報、すなわち、走行
運動開始後の時間経過に対応付けられた拍数と走行ピッ
チとの情報を、Ｉ／Ｏインターフェイス２０９、およ
び、外部機器の光インターフェイスを介し、機器本体６
００に送信する。このような光通信プロトコルとして
は、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）方式など
を用いることができる。

【００６９】このように、装置本体５００から送信を行
なうことで、外部機器では、被験者の拍数および走行ピ
ッチが走行開始後どのように変化しているかを、被験者
のみならず、指導者や、医師等の第三者が客観的知るこ
とができるとともに、それらの情報の蓄積や解析などが
可能となる。なお、送信する情報は、これに限られず、
例えば、ステップＳｂ２１において記憶された情報でも
良い。こうすると、上記第５の機能が外部機器において
実行されることとなる。

【００７０】＜１−５−７−２：受信機能＞一方、外部
機器では、走行運動における目標値、例えば、走行ピッ
チなどが時間経過とともに設定される。本実施形態にか
かる運動指標測定装置は、外部機器で設定された目標値
を受信し、被験者が実際に走行運動を開始した場合にお
ける目標値として用いる。詳細には、ＬＥＤ５０７およ
びフォトトランジスタ５０８を、外部機器の通信窓６０
６に対向させた状態において、被験者等がボタンスイッ
チ５１３を操作して、受信機能を実行するためのモード
に設定すると、図２におけるＣＰＵ２０１は、外部機器
に対してデータ要求を示す信号を、Ｉ／Ｏインターフェ
イス２０９、および、外部機器の光インターフェイスを
介して送信する。これを受けて、外部機器の本体６００
は、設定された目標値となる情報を、外部機器の光イン
ターフェイス、および、Ｉ／Ｏインターフェイス２０９
を介して送信する。

【００７１】一方、装置本体５００側で目標値となる情
報が受信されると、ＣＰＵ２０１は、受信した情報をＲ
ＡＭ２０３に一旦記憶させ、被験者が実際に走行を開始
した際に、走行開始後の時間経過に対応する目標値を読
み出して、被験者に告知する。この際、目標値が走行ピ
ッチであれば、告知する目標値と、走行運動における実
際の走行ピッチとが、どれだけ相違しているかについ
て、第４の機能のように、グレーディングして表示する
こととしても良い。これにより、被験者は、運動が長期
間にわたる場合であっても、設定された通りの走行ピッ
チで走行運動を行なうことが可能となって、トレーニン
グや、競技会などにおいてペース作りに活用できる。

【００７２】このように本実施形態にかかる運動指標測
定装置によれば、第１〜第６の機能や、通信機能を実行
することが可能である。特に、第２の機能を実行するこ
とにより、全身持久力を高めるための運動を行なう際の
指標となるべき運動強度について、運動時における被験
者の肉体的・精神的体力を総合的に考慮して求めること
ができ、また、第４の機能を実行することによって、現
時点における運動強度が、全身持久力を高めるために行
なうべき運動強度に対してどれだけ相違しているかを、
定量的に求めることもでき、さらに、第５の機能を実行
することによって、現時点における運動強度を、目標と
している運動強度に近づけるための指示を行なうことが
できる。ここで、第２の機能において求める運動指標
を、走行速度と拍数との積や、走行ピッチと拍数との
積、歩幅と拍数との積などのように、物理的指標と生理
的指標との積によって、告知する構成とすると、物理的
な指標と生理的な指標とを総合的に評価することも可能
となる。具体的には、同じコースを同じ時間でゴールし
たとしても、体調によって生理的な指標が変化するの
で、物理的な指標との総合評価をすることになるのであ
る。すなわち、物理的な指標と生理的な指標とを一つの
新たなる指標で評価できるのである。

【００７３】＜１−６：他の形態＞上述した実施形態に
あっては、運動指標測定装置の形態が腕時計構造であっ
たが、本発明はこれに限られない。そこで、本発明にか
かる運動指標測定装置の形態についていくつか例を挙げ
て説明する。

【００７４】＜１−６−１：ネックレス型＞例えば、本
発明にかかる運動指標測定装置を、図１７に示すような
ネックレスとすることが考えられる。この図において、
１６０１は、センサパッドであってスポンジ状の緩衝材
などで構成される。このセンサパッド１０６１の中に
は、脈波検出部１０１が皮膚面に接触するように取り付
けられる。ネックレスを首にかけると、脈波検出部１０
１が首の後ろ側の皮膚に接触して脈波を測定することが
できる。また、同図中、ブローチに似た中空部を有する
ケース１６０２には装置の主要部が組み込まれており、
必要であれば、通信を行なうためのＬＥＤや、フォトダ
イオードのほか、各種設定を行なうためのボタンスイッ
チなどが、図においてケース１６０２の裏面に設けられ
る（図示せず）。さらに、脈波検出部１０１とケース１
６０２とは、それぞれ鎖１６０３に取り付けられてお
り、この鎖１６０３の中に埋め込まれたリード線（図示
略）を介して電気的に接続されている。

【００７５】＜１−６−２：眼鏡型＞他方、腕時計以外
の形態例として、図１８にような眼鏡と組み合わせるこ
とが考えられる。この形態では装置本体が眼鏡フレーム
における左側の蔓１７０１に取り付けられており、本体
はさらにケース１７０２ａとケース１７０２ｂとに分か
れ、蔓１７０１内部に埋め込まれたリード線を介して接
続されている。なお、このリード線は蔓１７０１に沿っ
て這わせるようにしても良い。

【００７６】ケース１７０２ａにおいて、そのレンズ１
７０３側の側面の全面には液晶パネル１７０４が取り付
けられ、さらに該側面の一端には鏡１７０５が所定の角
度で固定されている。これに加え、ケース１７０２ａに
は光源（図示略）を含む液晶パネル１７０４の駆動回路
が組み込まれており、この光源から発射された光が液晶
パネル１７０４を介して鏡１７０５で反射されて眼鏡の
レンズ１７０３に投射される。したがって、この形態で
はレンズ１７０３が、図１における表示部２０７に相当
することとなる。また、ケース１７０２ｂには装置の主
要部が組み込まれており、必要であれば、通信を行なう
ためのＬＥＤや、フォトダイオードのほか、各種設定を
行なうためのボタンスイッチなどが設けられる。さら
に、脈波検出部は、パッド１７０６に内蔵されており、
これらパッド１７０６で耳朶を挟むことにより脈波検出
部を耳へ固定するようになっている。

【００７７】＜１−６−３：カード型＞また、他の形態
例として、図１９に示すようなカード型が考えられる。
このカード型装置は、被験者の左胸ポケットに収容され
るものである。この形態における脈波検出部１０１は、
カード表面に設けられる圧電マイクから構成され、被験
者の皮膚面側に対向して、被験者の鼓動を検出して拍数
を検出するものである。このように脈波検出部１０１を
マイク等で構成した場合、アラーム部２０８がアラーム
音を発生させると、当該アラーム音を検出してしまうの
で、装置内部に設けられるＣＰＵ２０１は、アラーム音
を発生させる際に、脈波検出部１０１による拍数検出を
行なわないような処理が必要となる点に留意する必要が
ある。

【００７８】＜１−６−４：万歩計型＞さらに、他の形
態例として、図２０（ａ）に示すような万歩計型が考え
られる。この万歩計の装置本体１９００は、同図（ｂ）
に示すように、被験者の腰ベルトに取り付けられるもの
である。この形態における脈波検出部１０１は、図５に
示す腕時計型と同様に、被験者の左手人指し指の根元か
ら第２指関節までの間に装着される。この際、装置本体
１９００と本体脈波検出部１０１とを結ぶケーブル５０
１については、被験者の運動を妨げないように、上着に
縫い込むなどするのが望ましい。

【００７９】＜１−７：表示や告知の態様＞なお、上述
した実施形態にあっては、第１〜第５の機能の実行結果
をいずれも表示部２０７により表示する構成としたが、
上述したように本発明はこれに限られない。すなわち、
視覚に頼った表示に限られず、種々の態様により告知可
能である。その意味で本発明における告知とは、五感に
訴えるものを意味する。例えば、目標とする走行ピッチ
や、拍数等を振動などによる触覚に訴えて告知する構成
としても良いし、また、告知すべき結果を音声合成によ
る聴覚に訴えて告知する構成としても良い。

【００８０】＜２：第２実施形態＞次に、本発明の第２
の実施形態について説明する。一般に、走行運動におい
てピッチを上げた場合、当該走行運動におけるストライ
ドは、多少の個人差は考えられるが短くなると考えられ
る。しかしながら、上述した第１実施形態においては、
ピッチが変動しているのにもかかわらず、ストライドに
ついてはＲＡＭ２０３にセットされた値をそのまま用い
ているため一定であり、このような走行運動における特
性を考慮していない。したがって、この点において、第
１実施形態では、ストライドが関与する演算結果が不正
確となりやすい欠点を有する。そこで、この第２実施形
態は、ピッチとストライドの補正係数との関係を示すテ
ーブルを予め求めて記憶しておく一方、走行運動におい
て、ストライドを用いて演算を行なう場合には、その時
点のピッチに対応するストライド補正係数をテーブルか
ら読み出すとともに、セットされたストライドに乗じて
補正して、上記欠点を解消しようとするものである。

【００８１】このため、第２実施形態にかかる運動指標
測定装置の構成は、図２１に示すようなものとなり、図
１に示す構成にテーブル１３５および補正部１３６を付
加した構成となっている。このうち、テーブル１３５
は、ピッチとストライド補正係数とを予め記憶して、Ｆ
ＦＴ処理部１１３により求められたピッチに対応するス
トライド補正係数を出力するものであり、補正部１３６
は、第２記憶部１３１に記憶されたストライドに、ＦＦ
Ｔ処理部１１３により出力されたストライド補正係数を
乗じて、ストライドをピッチに合わせて補正するもので
ある。なお、テーブル１３５については、図２における
ＲＡＭ２０３に相当し、また、補正部１３６について
は、ＣＰＵ２０１に相当する構成であるから、図２にお
いて実質的に付加する構成要素はない。

【００８２】さて、テーブル１３５に記憶されるピッチ
とストライド補正係数との特性について検討してみる
と、一般的には、図２２における実線で示すように、ピ
ッチが増加するにしたがってストライドの補正係数が
「１」よりも漸次小となると考えられる。なお、図にお
いて、基準ピッチとは、当該走行運動におけるストライ
ドが入力したストライド（基準ストライド）となる場合
のピッチをいう。

【００８３】ところで、ピッチとストライドの補正係数
との関係は被験者毎に大きく異なるので、実際には、図
２２において実線で示される特性を、同図で破線で示す
ように、被験者自身の特性にあわせて編集する必要があ
る。この編集機能は、次のようにして行なわれる。ま
ず、第１に、被験者は、基準ピッチに対し、例えば、１
０％ずつピッチを段階的に増加した場合のストライドを
実測して、基準ストライドと比べてどの位の割合となる
かを求めておく。第２に、被験者は、これらの割合と基
準ピッチに対する割合とを、例えば、ボタンスイッチ５
１１〜５１４を用いて装置本体５００に入力する。する
と、ＣＰＵ２０１は、次のような動作を行なう。すなわ
ち、ＣＰＵ２０１は、入力されたピッチの割合とストラ
イドの割合とをプロットするとともに、これらプロット
間を補間して、例えば、図２２において破線で示すよう
な特性を求め、これをＲＡＭ２０３の所定の領域にテー
ブル化して保持しておく。

【００８４】実際に被験者が走行運動を行なって、ＲＡ
Ｍ２０３に記憶されたストライドを用いて演算する場
合、ＣＰＵ２０１は、第１に、検出したピッチが基準ピ
ッチと比べていかなる割合となっているかを求め、第２
に、当該割合に対応するストライドの補正係数を、当該
テーブルから読み出して求め、第３に、ＲＡＭ２０３か
ら読み出した基準ストライドに当該係数を乗じて、走行
ピッチに対応するストライドを補正し、第４に、運動強
度の演算においては、補正したストライドを用いること
とする。これにより、図２１に示した機能構成が、図２
に示した内部構成によって、等価的に実行されることと
なる。

【００８５】このような第２実施形態によれば、走行運
動においてピッチが変動しても、ストライドが修正され
るので、しかも、その修正は、被験者の特性に合わせて
行なわれるので、ストライドを用いた演算をより正確に
行なうことが可能となる。

【００８６】なお、被験者が走行運動を行なった場合、
補正されたストライドは、その時点での拍数と走行ピッ
チと結び付けられ、かつ、走行開始後の時間経過に対応
付けて記憶される。すなわち、第１実施形態における第
１の機能は、この第２実施形態において、走行開始後の
拍数と走行ピッチとに加えて、修正されたストライドと
を表示する機能となる。さらに、送信機能においては、
修正されたストライドについても外部機器に送信され
る。また、外部機器で走行運動における目標値として、
ストライドについても時間経過に対応して設定可能であ
り、受信機能においては、これら設定されたストライド
の情報を受信し、被験者が実際に走行運動を開始した場
合における目標値として用いられる。

【００８７】また、歩幅の修正については、上述してテ
ーブルにより補正する方法のほか、例えば、ボタンスイ
ッチ５１１、５１２を押下して、入力された歩幅を手動
で増減する方法も考えられる。さらにテーブル１３５の
記憶内容は、走行ピッチに対応する補正係数ではなく
て、ストライドそのものとしても良い。

【００８８】＜２−１：第２実施形態の変形＞前述した
第２実施形態は、走行運動におけるピッチに応じてスト
ライドを補正する構成であったが、ストライドは、走行
運動におけるピッチのみならず、拍数にも応じて変動す
る場合も考えられる。そこで、テーブル１３５と同様
に、拍数とストライド補正係数との関係を予め記憶した
テーブルを用いる構成としても良い。また、ストライド
を補正するにあたって、ピッチと拍数との両者を考慮す
る場合、両者を引数（パラメータ）としてストライド補
正係数を記憶する構成として、テーブルを二次元化して
も良い。この場合、図２１おいて破線で示すように、
ＦＦＴ処理部１０３により求めた拍数を、二次元化され
たテーブル１３５の引数として供給する構成となる。

【００８９】＜３：変形例＞上記第１および第２実施形
態においては、被験者が行なう運動を走行としたが、本
発明はこれに限られない。例えば、運動を水泳とし、走
行のストライドに対応してひとかきの移動距離を入力
し、ピッチに対応して単位時間あたりのかき数とを検出
することでも、同様な効果が得られる。また、運動を台
の昇降とし、１回あたちの上昇量を入力し、単位時間あ
たりの昇降段数を検出することでも、同様な効果が得ら
れる。要するに本発明は、日常生活において通常行なう
動作運動をも含んだ、一定リズムで行なう規則性運動の
すべてにおいて、拍数と運動ピッチとが同期する運動強
度を新たなる運動指標として提供するものである。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
動時における被験者の肉体的・精神的体力を総合的に考
慮した運動強度であって、全身持久力を高めるためのト
レーニングを行なう際の指標となるべき運動強度を求め
て提供することが可能となる（請求項１、２、７）。ま
た、被験者のトレーニング結果がどのように変動してい
るかを時間推移とともに知ることが可能となる（請求項
３）。さらに、被験者が実際に行なっている運動の強度
を知ることが可能となる（請求項４）。現時点における
被験者の運動強度が持続性運動を行なう場合のトレーニ
ング強度に比べて、適切であるか否かがを知り、さらに
適切でなければ、持続性運動を行なう場合のトレーニン
グ強度とするには、どれだけ、運動強度を増減しなけれ
ばならないかについても定量的に知ることも可能となる
（請求項５）。くわえて、持続性運動を行なう場合のト
レーニング強度に容易に達することが可能となる（請求
項６）。運動が走行運動である場合、走行ピッチあるい
は拍数に応じて歩幅が補正されるので、演算結果がより
正確とすることが可能となる（請求項８）。外部機器と
情報を送受信することで、測定結果を外部機器において
解析したり、目標値を細かく設定することが可能となる
（請求項９、１０、１１）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態にかかる運動指標測定
装置の機能構成を示すブロック図である。

【図２】 同装置における電気的構成を示すブロック図
である。

【図３】 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の前提と
なる実験結果を示す図である。

【図４】 主観的運動強度の点数付けを説明するための
図である。

【図５】 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ同運動指標測定
装置の外観構成を示す図である。

【図６】 同運動指標測定装置と各種情報の授受を行な
う外部機器の構成を示す図である。

【図７】 同運動指標測定装置が実行する基礎処理を
示すフローチャートである。

【図８】 同運動指標測定装置が実行する割込処理を
示すフローチャートである。

【図９】 同運動指標測定装置が実行する基礎処理あ
るいはを示すフローチャートである。

【図１０】 同運動指標測定装置が実行する割込処理
を示すフローチャートである。

【図１１】 同運動指標測定装置が実行する割込処理
を示すフローチャートである。

【図１２】 同運動指標測定装置が実行する基礎処理
あるいはを示すフローチャートである。

【図１３】 同運動指標測定装置が実行する割込処理
を示すフローチャートである。

【図１４】 同運動指標測定装置が実行する割込処理
を示すフローチャートである。

【図１５】 同運動指標測定装置における表示部の表示
の一例を示す図である。

【図１６】 同運動指標測定装置における表示部の表示
の一例を示す図である。

【図１７】 同装置をネックレス型とした場合の構成を
示す図である。

【図１８】 同装置を眼鏡型とした場合の構成を示す図
である。

【図１９】 同装置をポケットカード場合の構成を示す
図である。

【図２０】 （ａ）は同装置を万歩計型とした場合の構
成を示す図であり、（ｂ）はそれが取り付けられた状態
を示す図である。

【図２１】 本発明の第２実施形態にかかる運動指標測
定装置の機能構成を示すブロック図である。

【図２２】 同実施形態におけるテーブルの内容を示す
図である。

【符号の説明】

１０１……脈波検出部（拍数検出手段）、 １１１……体動検出部（ピッチ検出手段）、 １２１……第３記憶部（第３の記憶手段）、 １２２……判定部（判定手段）、 １３１……第２記憶部（第２の記憶手段）、 １３３……運動強度演算部（算出手段）、 １３４……第１記憶部（第１の記憶手段）、 １４１……比較部（第１および第２の比較手段）、 １３５……テーブル、１３６……補正部（１３５、１３
６により補正手段）、 １５１……告知部（第１〜第５の告知手段、表示手
段）、 ２０９……Ｉ／Ｏインターフェイス（通信手段）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被験者の拍数を検出する拍数検出手段
   と、 被験者の運動ピッチを検出するピッチ検出手段と、 検出された拍数および検出された運動ピッチが互いに略
   同一となる点を判定する判定手段と、 判定された点に対応する運動強度を求める第１の算出手
   段と、 求められた運動強度を運動指標として告知する第１の告
   知手段とを具備することを特徴とする運動指標測定装
   置。
2. 【請求項２】 前記判定手段は、検出された拍数および
   検出された運動ピッチの差が±１０％の範囲であれば、
   両者は同一であると判定することを特徴とする請求項１
   記載の運動指標測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の運動指標測定装置におい
   て、 前記第１の算出手段によって求められた運動強度を、時
   間と対応付けて記憶する第１の記憶手段と、 前記第１の記憶手段に記憶された内容を、時間の推移と
   ともに告知する第２の告知手段とを備えることを特徴と
   する運動指標測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の運動指標測定装置におい
   て、 検出された運動ピッチあるいは拍数から、その時点の運
   動強度を求める第２の算出手段と、 前記第２の算出手段により求められた運動強度を告知す
   る第３の告知手段とを具備することを特徴とする運動指
   標測定装置。
5. 【請求項５】 被験者の拍数を検出する拍数検出手段
   と、 被験者の運動ピッチを検出するピッチ検出手段と、 前記拍数検出手段によって検出された拍数および前記ピ
   ッチ検出手段によって検出されたピッチの差を求め、こ
   の差と、当該拍数あるいはピッチとの度合いを求めて比
   較する第１の比較手段と、 前記比較手段により求められた比較結果を告知する第４
   の告知手段とを備えることを特徴とする運動指標測定装
   置。
6. 【請求項６】 被験者の拍数を検出する拍数検出手段
   と、 被験者の運動ピッチを検出するピッチ検出手段と、 前記拍数検出手段によって検出された拍数および前記ピ
   ッチ検出手段によって検出されたピッチを比較する第２
   の比較手段と、 前記比較手段による比較結果により、両者の差をなくす
   方向の運動指示を告知する第５の告知手段とを備えるこ
   とを特徴とする運動指標測定装置。
7. 【請求項７】 被験者が行なう運動は走行運動であっ
   て、 被験者の歩幅を予め記憶する第２の記憶手段を備え、 前記ピッチ検出手段は被験者の走行ピッチを検出し、 前記第１または第２の算出手段は、前記第２の記憶手段
   に記憶された歩幅に、前記ピッチ検出手段により検出さ
   れた走行ピッチを乗じて換算したものを、運動強度とし
   て求めることを特徴とする請求項１、４、５または６記
   載の運動指標測定装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の運動指標測定装置におい
   て、 被験者の走行ピッチあるいは拍数の変動に伴い、前記第
   ２の記憶手段に記憶された歩幅を補正する補正手段を備
   えることを特徴とする運動指標測定装置。
9. 【請求項９】 請求項１または７記載の運動指標測定装
   置において、 外部機器との間で情報の授受を行なう通信手段を備える
   ことを特徴とする運動指標測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の運動指標測定装置にお
    いて、 前記拍数検出手段によって検出された拍数、前記ピッチ
    検出手段によって検出されたピッチ、あるいは、前記補
    正手段によって補正された歩幅を示すデータを少なくと
    も１つ以上記憶する第３の記憶手段を備え、 前記通信手段は、前記第３の記憶手段の記憶されたデー
    タを外部機器に送信することを特徴とする運動指標測定
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の運動指標測定装置にお
    いて、 前記通信手段は、外部機器により設定された拍数、ピッ
    チ、あるいは歩幅を示すデータを少なくとも１つ以上受
    信することを特徴とする運動指標測定装置。