JPS6148675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、健康の維持増進のための運動におい
て、身体に過酷な運動に無意識に没入する事を防
ぎ、リズムに乗つて適正な運動を気持ち良く行う
ために用いる運動用のペース発生装置の構成に関
するものである。 従来、適度の運動が身体及び精神に良に刺激を
もたらし、健康を維持する上で非常に効果的であ
る事が指摘されており、これに対応してマラソン
を日課とする人々の数も増加しつつある。又、心
臓病の持病を持つ人も、医師の監視の基に、注意
深く設定されたペースで、適正量の運動を行う事
によつて健康を取戻す割合が存在する事が発見さ
れ、このような運動治療法も一部で実施されてい
る。ランニングを行つている人間の心理を調べた
文献によれば、ランニングに没入した状態で無意
識にペースが速まつたり、他のランナーのペース
にまき込まれて速くなつたりする事が判つてお
り、身体の許容の領域を越えた過酷な運動に陥る
事によつて極端な場合には死に至る事態が生じて
いる。本発明はこのような危険を防ぎ、安全でか
つ健康的な運動を行うために、調整可能で正確な
周期のピツチ音を発生し、これに合わせて運動を
行うためのペース発生装置の具体的な構成法を示
すものである。以下、図面に基ずき本発明による
ペース発生装置の構成及び作動を詳述する。 第１図は、考えられる基本的構成を示す機能ブ
ロツク図を示すものであつて、１０２は信号の設
定手段、１０４は該設定手段に応じて発生信号の
性質が変わる信号源、１０６は駆動回路、１０８
は音響表示素子からなる発音表示機構、１１２は
システムの安価な構成においては省略可能と考え
られる光学的表示素子からなる光学表示機構、１
１０は電源であつて、携帯用の装置においては電
池がこれに相当する。第１図においてはブロツク
の形に示されてはいないが、電源には電流の断続
を制御するスイツチ機構が必要であり、或は該シ
ステムを収容する外装が必要である。上記の機能
ブロツクシステム構成に対して外観的システム構
成を示せば、外部操作手段、電源、回路ブロツ
ク、発音体、外装の如く分けられ、スイツチの操
作部分、周波数設定機構１０２の操作部分をひつ
くるめて外部操作手段、周波数設定手段１０２の
電気回路部分、信号発生源回路、駆動回路とひつ
くるめて回路ブロツクに分類される。第１図にお
いて、設定手段が取扱う設定の内容を挙げれば、
動作の開始、全動作の終止、動作のチエツク、発
音の表示、発音の停止発音の種類の選択、音量の
調節、音質の調整、タイマーの時間設定、歩数計
数の限度数の設定、タイマーのリセツト、歩数計
数器のリセツト、ピツチ周波数の設定、その他の
機能設定、電源の断・接等がある。第１図の基本
構成図に、最も簡単な構成の一例をあてはめる
と、例えば設定手段１０２がピツチ周波数の設定
手段であり、該設定に制御される信号源１０４の
出力信号の周波数が変えられ、駆動回路１０６を
経由して発音表示体１０８を駆動するシステムが
考えられる。この単純なシステムの実施例として
バイポーラトランジスタを個別部品とからなる回
路で構成した例を第１１図に示す。 第１１図において１１１０は酸化銀電池、１１
０２Ａは可変抵抗器からなるピツチ周波数調整設
定機構、１１０２Ｂはスイツチ、１１０４Ａは発
音体駆動周波数発生のための第１の発振回路、１
１０４Ｂはピツチ周波数作成用の第２の発振回路
である。１１０６，１１０７は該第２の発振器を
構成するトランジスタであり、１１１２は駆動回
路であつて、１１１６，１１１７は発音体の駆動
回路を構成するトランジスタ及び変調用トランジ
スタである。１１０８は超小型の動電型スピーカ
であつて例えば256Hz〜8192Hz程度の可聴周波数
の信号で駆動される。 第１１図は第１図に対応する単純な具体的構成
の例であるが、第１図により更に基本的な構成は
第２１図の如きものである。第２１図は一般的な
マンマシンシステムを示している。第２１図にお
いて２１１６は操作する人間、２１０２は人間か
らマシンシステムの本体に情報を伝える入力端、
２１０６はマシンシステムの本体、２１０４はマ
シンの取扱う情報或はマシンの作動を介して作り
出される情報を人間に伝える出力端、２１１８は
該マシンシステムを利用する人間を示しており、
操作者は２１１６と利用者２１１８とは同一人物
であつても良いし、別の人間であつて、社会的な
つながりにより情報の伝達路が形成されていると
考える事ができ、情報系の閉ループが形成され
る。すなわち、一般的なマンマシンシステムの見
地から見て、情報の閉ループが必要である事及び
該閉ループの不充分なシステムは、人間にとつて
使い難いシステムになる可能性を示している。 第２０図は、一般的な第２１図のマンマシンシ
ステムの見地から、時間を気にしながら行う行為
の補助用具として本発明の構成を整理したもので
ある。第２０図において、２０１６は操作者を示
す。２００２は操作端機構であつて、信号処理の
本体に対する入力端になつている。２００６は信
号の処理・発生を行う本体である。２０１０は該
本体２００６の出力信号を基に人間に情報を伝え
る出力端である。２００８はエネルギー源であつ
て、システムの作動に要するエネルギーを供給す
る。２００４は出力端であつて、本来出力端２０
１０に含ませて考えるべきものであるが、第２０
図においては、操作者の操作行為自体に対する返
事として情報を出力する“操作のフイードバツク
のための出力端”２００４と、それ以外の情報の
ための出力端２０１０とわけて示してある。第２
０図に示されたシステムを第１１図に示されたシ
ステムに対応させて見ると、第１１図におけるピ
ツチ周波数設定の可変抵抗器１１０２Ａは、第２
０図の入力端２００２に含まれる。システム構成
上から見て、第２０図のフイードバツク用の出力
端２００４に相当する操作に関する表示機構が第
１１図のシステムに必要な事が判る。例えば可変
抵抗器１１０２Ａにはダイヤルと表示板を取付
け、ピツチ周波数の設定状態をピツチ設定者に知
らせる必要がある。 第１図における視覚表示機構１１２を用いて、
設定されたピツチ周波数を、Hz単位或は１分間あ
たりの運動ステツプ数として、デジタル的に液晶
表示や発光ダイオード素子を用いて表示する方式
も利用できる。液晶表示素子としては、ツイステ
ツドネマテイツクモードや、ダイナミツクスキヤ
タリングモード、その他色素を用いたゲストホス
ト、或はテイラー・ホワイトその他種々のモード
の表示素子が低電力のために利用できる少数の簡
単な数字の表示では、６〜７セグメントの小セグ
メントの数字表示パタンが有利であるし、多種の
文字の表示には１文字当り数十セグメントのアル
フアニユーメリツクパタンが実用上有効である。
これらの素子は相補型電界効果トランジスタを用
いた交流駆動回路で直接駆動する事ができるし、
表示すべき数字や文字の数の多い場合は２桁〜４
桁の交流マトリクス駆動が便利である。発光ダイ
オード（以下LEDと略称）で表示を行う場合は
電流消費が大であるから表示指示操作時のみ或は
タイマーと連動して特定の経過時毎にのみ発光表
示させるような工夫が必要である。ピツチ設定に
おいて、発音表示素子を用いて操作者にフイード
バツクする事も可能である。例えば電子的な計数
器に手動でパルスを送り込み、そのパルスの数を
記憶させ、記憶されたパルスの数に比例してピツ
チ周波数を設定する事が可能である。この場合
に、例えば第１図の設定機構として押しボタンを
用意し、押ボタンの押数に対応して信号発生源１
０４においてパルスを１つずつ発生し、該パルス
の発生を駆動回路を介して発音表示体１０８で、
１つのパルス毎に“ピツ”と音を出させる事がで
きる。１分間に120ステツプのペースが必要な場
合に、押ボタンを12回押すとその度々“ピツ、ピ
ツ、…ピツ”と12回だけ音を発生し、ピツチの設
定されている状態を設定者に知らせる事ができ
る。音によるフイードバツクを確実にするには、
該発生パルスの５回目或は10回目毎に音を変調し
てやり発生する音を数え易くする。５回目毎に
“ピツ”という音の代りに“ビツ”という音に
し、10回目を越えると“ピリツ”という音にする
とか、或は各数値を音階に対応させて音を変えて
やり、例えばド、レ、ミ、…ソ、ラ、シ、ド〓、
レ〓、…の如く発音周波数を変える事によりパルス
の数を積算のために数えなくとも直に設定数を音
階から読取れるようにできる。発音の音色を変え
るには発音体の駆動波形を変えれば良く、例えば
“ピツ”という音を基本信号として4096Hzの矩形
波で駆動して発生できる場合に、搬送波の4096Hz
に対して数分の１の低周波例えば2048Hz或は1024
Hzの矩形波で論理回路的に変調してやると“ビ
ツ”という音になる。“ピリツ”という音を発生
するには該搬送波の4096Hzを２〜100Hzの信号例
えば64Hz付近の矩形波で論理回路により変調して
断続してやれば良い。音の変調の方法は論理回路
によらずアナログ的に行つても良いが、矩形波で
論理回路を用いて行う方式の方が単純な回路でス
イツチング動作が利用でき回路のエネルギー効率
が良い。これは回路的に見ればデユーテイ変調で
あり、発音体が4096Hz付近に共振特性を持つ場合
には基本波成分4096Hzで駆動される事に注目する
と、発音に関しては振巾変調と見なす事ができ
る。又4096Hzに近い1024Hzや2048Hzの位相的に同
期した信号による変調は各高次高調波の関係か
ら、波形の変調を行う事に相当する。既に述べた
如く、操作者により行われる設定の内容にはピツ
チ周波数設定に限らず多種多様のものがあり、操
作者が正確な設定行為をスムーズに行う事を期待
するにはきめ細かなフイードバツクシステムが必
要である。以下に具体的ないくつかのシステムを
示す事とする。 第２図は、運動において必要となつてくるタイ
ムマーカー信号の発生のためのタイムベース信号
発生のための固定周波数のタイムベース発振器
と、可変周波数のピツチ信号を発生するための可
変周波数のためのペース発振器の２つの発振器を
備えたシステムの機能ブロツク図である。第２図
において、２０２はシステムの動作のスタート・
ストツプ・リセツト等を制御し、ピツチ信号の周
波数の設定を行うための設定機構である。２０４
は可変周波数の発振器を備えペース信号の発生を
行うペース信号発生源、２０６は表示駆動回路、
２０８は発音体、２１０は固定周波数の発振器を
備えたタイムベース発生源、２１２は電子的な計
数回路を備えた計時機構で、タイムマーカー信号
を発生する。２１４は光学的表示素子を含む光学
表示体、２１６は電源であつて例えば酸化銀電池
やリチウム電池電源を含む。 第１２図は第２図に示されるシステムの具体的
な回路構成例である。第１２図において１２４０
は相補型電界効果トランジスタ集積回路でありモ
ノリシツクに構成され高密度・低電力である。１
２２２は発音体駆動用のリング発振器であつて例
えば8192Hz付近の周波数の発振回路である。１２
３２は同じくペース設定用の発振回路であつてリ
ング発振回路により構成されており、可変抵抗器
１２０２によつて発振周波数を調整する。１２４
２はタイマ回路であつて、コンデンサと抵抗によ
り時定数を定める。１２５２は抵抗であり、１２
５０はコンデンサであつて、常時抵抗１２５２に
より充電状態に置かれている。１２１０はスイツ
チ、１２５４は電界効果トランジスタで構成され
た電子スイツチであつて、スイツチ１２１０が
ONとなると該トランジスタ１２５４がONとな
り、コンデンサ１２５０に充電された電荷を放電
する。放電された状態はペース信号の発生を指示
する。１２４４はシユミツト回路を構成し、コン
デンサ１２５０の両端に表われるアナログ的な電
圧信号を、２値信号に置きかえるために用いてあ
る。シユミツト回路は一巡増巾率が１より大の正
帰還ループと、出力信号と入力信号の加重加算入
力回路とを備え、入力信号に対してヒステリシス
特性に起因する雑音除去作用がある。１２５６は
雑音除去用のデータタイプフリツプフロツプであ
る。フリツプフロツプ１２５６の出力信号Ｑの立
下りはリセツト入力端のローレベル（以下Ｌと
略記）により最優先に行なわれ、該信号Ｑの立上
りはクロツク入力信号φの立下りに同期して行な
われる。１２７０はＮチヤネル電界効果トランジ
スタ抵抗或は拡散抵抗で作られ、常時スイツチ１
２１０の端子をローレベル（以下Ｌと略記）に引
き下げている。１２７２は同じくスイツチ端子を
Ｌに引下げるロツク用Ｎチヤネルトランジスタで
ある。１２７４はインバータ回路であつて反転信
号をロツク用のトランジスタ１２７２のゲートに
正帰還し、スイツチ１２１０の端子がOPEN状態
においてＬにロツクさせる。該端子がＨレベルの
場合はトランジスタ１２７２はOFFになり、高
抵抗１２７０を通じて微弱な電流が流れる。スイ
ツチ１２１０の入力端は、スイツチがONの場合
にはスイツチによりローインピーダンスでＨに、
スイツチがOFFの場合にはトランジスタ１２７
２によりローインピーダンスでＬに設定される。
従つてスイツチ１２１０の入力端子は誘導性パル
ス雑音に対して強固にガードされ、信頼度を増
す。このような正帰還ループの開閉を利用した低
入力インピーダンスでかつ低電流の入力端回路
は、電子時計の入力端や計算器の入力端に用いて
有効であり、本発明の如き運動用ペース発生装置
に用いて有効な事はいうまでもない。小型携帯器
機の場合、電池動作を行うために、回路インピー
ダンスは高いものになるが、同時に狭い回路ブロ
ツク内に多数の配線が走る事になり、近接したリ
ード線間のストレー容量を介してのパルス性雑音
の影響を受け易いが、上記の如き入力端回路の採
用により安全にでき、かつ低抵抗のプルダウン抵
抗を用いる場合に比較してスイツチ動作時の電流
消費が少ない利点がある。１２６０はゲート回路
であつて、タイマー回路１２４２からの動作指示
の出力信号と、スイツチ１２１０からの動作指示
の出力信号とから論理和的にピツチ信号用発振器
１２３２及び発音用発振器１２２２の発振動作を
指示する信号を作成し出力する。１２５８はトグ
ルフリツプフロツプであつて、雑音除去用のフリ
ツプフロツプ１２５６のＱ出力の立下りに同期し
て出力のレベルを反転する。１２７４は入力回路
であつてスイツチ１２１０のON−OFFの動作に
対応してＨ，Ｌの信号を送出し、トグルフリツプ
フロツプ１２５８をトグルする事により発音と発
音の停止を交互に設定し、同時にタイマー回路１
２４２の計時内容のリフレツシユを行う。動作開
始の指示後一定時間を経過すると、タイマー回路
１２４２は発音動作及び発振器１２２２，１２３
２の発振動作及び計時動作を停止せしめる。タイ
マー回路１２４２の出力がＬレベルで、発振及び
発音を許可する場合でも、トグルフリツプフロツ
プ１２５８のＱ出力がＬレベルの場合は発音のみ
が阻止される。１２３８，１２３６は大きなゲー
ト容量を持つドライバー回路を波形の鈍りを生ず
る事なく駆動するための中出力インバータ、１２
２８，１２２６は出力抵抗数十Ωの大サイズの静
電誘導或は絶縁ゲート構造の相補型電界効果トラ
ンジスタからなるプツシヨプル動作の発音体駆動
スイツチング回路である。第１２図においてタイ
マ回路は抵抗とコンデンサからなる時定数を利用
して構成したが、タイムベース信号として固定周
波数の発振器を備え、電子的計数回路と組合せて
構成することもできる。１２０８は動電型或はマ
グネチツク型の小型スピーカーで、ドライバー１
２２８，１２２６によりプツシユプルドライブさ
れる。第１２図のシステムを実施する場合は、可
変抵抗１２０２に結合されたダイヤルを廻して運
動のペースを設定し、スイツチ１２４２に結合さ
れた押しボタンを押すと、設定されたピツチで
“ピツ、ピツ、ピツ”とデユーテイ1/8のピツチ音
が聞こえ、この音に合わせて運動ができる。一た
んペースをつかんでしまつたならば再度押しボタ
ンを押すと発音が停止する。発音状態のままに放
置しても一定時間が経過するとタイマ回路１２４
２が働いてシステムは全て停止状態になり、発音
も停止し、電力消費は０になる。従つて本システ
ムにおいては電源専用のスイツチを省略する事が
できる。 第３図はペース音の外に一定のステツプ数毎に
マーカー音を発するシステムの構成の例を示すも
のである。第３図において、３０２はペース設定
機構、３０４はペース信号発生機構、３０６は変
調回路機構、３０８は駆動回路機構、３１０は発
音表示素子、３１２は電源、３１４はステツプ数
の計数回路、３１６は光学的表示装置である。こ
こで言うステツプ数とは、例えばペース音に同期
して身体を動かす場合の動作の数のことであつ
て、例えば〓〓〓〓〓〓〓〓の如く休止入りのペ
ース音に対して、ステツプ数は８と数え、又ピツ
チ周波数とはステツプ信号の周波数を意味するも
のと定める。ステツプの数の計数回路は10進計数
回路で構成して例えば100ステツプ毎に“ビー
ツ”とマーク音を発し、1000ステツプ毎に例えば
3000ステツプを過ぎる場合には“ビツ、ビツ、ビ
ツ”とマーク音を発してステツプ数を読取る計数
表示機構を採用できる。或は自分の歩巾例えば80
cmを設定装置によりインプツトしておくと、125
ステツプを100ｍとして走行距離に換算して表示
する定数乗算の回路機構を、論理回路により構成
することができる。走行中に自分の走行距離を知
りたい場合は、引打式の時計の時刻表示の如く発
音表示するステツプ積算数或は走行距離の引打ち
回路機構をもうける事ができる。ステツプ計数機
構に関しては液晶表示素子を用いてステツプ単位
や走行距離をｍ単位でデジタル的に表示したり、
或は、バーグラフでアナログ的に表示しても良い
ものである。デジタル表示の場合には、時計とペ
ース発生機械を同居させたシステムなどに於て積
算の走行ステツプ数或は走行距離を時刻表示部分
に切換え表示したり、或は日付表示部分或はアラ
ーム時刻表示部分に切換えて表示する切換回路を
備える事もできる。経過時間の表示とは異なり、
ステツプ数或は走行距離の表示においては毎回の
システム動作毎に計数回路をリセツトしないよう
にし、過去の運動の積算値を示すように積算計数
させて用いる方式も使用者にとつては励みになる
ものである。第３図はステツプ数のマーカー表示
を主体としたシステムとして説明したが、第２図
のシステムにおけるタイマによる発音自動停止の
機構と組合せる事も自由である。 第４図は、タイムマーカ発音表示機能を備えた
システムの構成例である。第２図のシステムはタ
イマ機構を備え、一定時間で発音を停止するもの
であつたが、第４図のタイムマイカは発音の停止
とは別に、時間の経過をマーカ音により知らせる
機構を備えたものである。時間の経過を知らせる
機構には、一定の時間の経過毎にマーカ音を発す
るマーカ機構、一定の時間の経過毎に積算時間を
変調表示する時打機構、更に任意の時刻に経過時
間表示を要求された場合に、ある定められた誤差
範囲内で切捨て或は仕上げを行つて、該表示要求
時の積算時間を変調音により表示する方式があ
る。これらの経過時間の表示には、正確な一定周
波数のタイムベース発振器と計時用の計数機構が
必要である。タイマ機構と異なつて、タイムベー
ス信号の周波数安定度は高いものが要求される。
時計と同様に水晶発振器や音叉・音片・テンプ等
の金属共振子を備えた発振器、圧電セラミツク振
動子を用いた発振器等の機械的振動を利用した発
振器が使用でき、又電圧安定化し温度対策をほど
こしたリング発振器も使用できる。 第４図においては、又、１つのタイムベース発
振器の出力信号を基に、可変周波数のペース信号
を作成する可変周波数周波数合成回路機構を備え
たシステムにもなつている。タイマ用タイムベー
ス用発振器、経時マーカ用タイムベース発振器、
可変周波数のタイムペース信号用の３つの発振器
を備える必要がなく、正確で安定な唯１つのタイ
ムベース発振器を基に全システムが作動する。こ
の周波数合成回路機構は第４図のシステムに限ら
ず第２図、第３図のシステムにおいても使える事
が明らかである。 第４図において、４０２はタイムベース信号発
生機構、４０４はタイムベース信号から計時単位
信号を作り出す分周回路機構、４０６は計時計数
回路機構、４０８は表示用の信号を合成する変調
回路機構、４１０は表示駆動回路、４１２は発音
表示素子、４２０は光学的表示素子である。４１
４はペース設定機構、４１６は可変周波数の周波
数合成回路機構、４１８はステツプ計数回路機構
である。ペース発生装置を用いて運動する場合
に、運動量の管理を運動時間でするやり方と、運
動の成果で管理するやり方とがある。素人が個人
で運動する場合、例えば何分走つたかよりは何ｍ
走つたかの方が気になるものであつて、自分の運
動の成果を知りながら走る事が励みになり、楽し
みになる。平地を走る場合を例に考えて、全力で
1000ｍを走る場合と、休み休み1000ｍを歩く場合
では、身体に及ぼす影響は非常に異なり、過激な
運動はかえつて身体に悪い影響を及ぼす。体重45
Kgr.の人が1000ｍの丘をかけ上るのと、体重90Kg
r.の人が同じ丘をかけ上るのを比較して見ても、
少く共（90−45）×1000×9.8Jだけの仕事量を、
体重90Kgr.の人は余計に行つた事になる。生理学
的見地から言える事として〓適正な運動のために
は、各運動者の適正な運動状態を、ある設定した
時間行うようにし、過度の運動状態に陥らぬよう
に気をつける〓が言える。各人の適正なペースを
設定し、これに合わせて一定時間運動するという
考え方に一つの合理性がある事がうなずけよう。
従つてペース発生装置にタイムマーカ機構を備え
る事は意味のある事である。又過度の運動に陥ら
ぬように配慮されている場合に、運動行為の積算
値を表示する事も、運動を長期的に行うための心
理的な牽引力とするために便利である事が判る。
ここで適正な運動状態をいかに設定するかが問題
になるが、医師の診断による方法、或はある一定
の規則に従つた運動を行つた場合の脈拍数の値か
ら算定する方式が、運動生理学者の中から提案さ
れている。このような目的のためには、タイムマ
ーカの内に例えば運動開始後８分とか12分とかの
既に提案されている特別な時間の特別なマーカ音
を発し、そこで運動を止めて脈拍を各自測り始
め、更に１分後に脈拍測定の終了を知らせるマー
カ音を発生する事により時計なしで脈拍数を測れ
るようにできる。第４図においては、時間計数回
路機構４０６と、ステツプ数計数回路機構４１８
とが備えられているが、使用者にとつてはタイム
マーカ音だけで充分な場合がある。又累積の運動
量の表示を行なわないような簡単なシステムもあ
る。そのような場合に、計数機構を共有し、電子
的に切換えて時間計数とステツプ計数を行うやり
方がある。 第５図Ａは、第４図に示される如きシステムの
部分ブロツク図であつて、５０６は時間計数回路
機構、５１８はステツプ計数回路機構、５０８は
発音信号を合成したりする変調回路機構である。
第５図Ｂは時間計数とステツプ数の計数を切換え
て１つの計数機構で計数する部分ブロツク図であ
つて、５２６は切換回路、５２８は共通に使う計
数回路、５２８は変調回路である。切換回路５２
６は、伝送ゲート或はAND−ORセレクトゲート
により構成する事ができる。この場合に、時間の
計数は秒桁が60進、分桁が60進、時桁が12〜24進
であり、ステツプ数の計数は10進になるべきであ
るから、計数器への信号路の切換と同時に計数器
の桁上を制御してやらねばならない。計数器の切
換使用を指示する信号は、ユーザーが外部操作部
材を介してスイツチ機構により設定して作成し用
いる方式も可能であるし、或はペース設定装置の
製造業者があらかじめ機構選択端子を用いて固定
的に切換を設定する方式がある。このような機能
の設定に関しても、使用者に該状態を表示する方
が親切であつて、例えば、光学的表示素子を備え
ている場合に該素子を用いて設定中の機能を切抜
或はセグメントの組合せによる文字又はマークで
表わす事ができるし、或はペース発生音のリズム
を変えたり音程を変えたり音色を変えたりして表
示する事ができる。リズムは発生音のキヤリヤ信
号を振巾変調する低周波信号の周期或は波形を変
える事が実現でき、音程はペース発生音のキヤリ
ヤ信号周波数を例えば4096Hzから3072Hzの如く切
換えればよく、音色の変化は該キヤリヤ信号の高
次高調波成分を変えてやれば良い。高次高調波成
分の変化は、該キヤリヤ信号を、その基本波の周
波数より高い周波数で変調してやれば良く、発音
体の共振特性によつては、キヤリヤ周波数より低
い周波数で変調しても該変調信号の高次高調波成
分によつてペース音キヤリヤ信号が変調を受け、
異なる音色に聞えるようにできる。例えば4096Hz
のキヤリヤ信号に対し、1024Hzの信号による変調
で音色が変わる。又心理的な効果としても音色の
変化が得られる。 第６図は、使用者の生理状態を検出し、該検出
信号とペース発生信号とを関連した動作をさせる
システムの構成に関するものである。生理状態と
して、例えば脈拍数、血圧、体温が考えられ、運
動する人の生理状態が、ある限界に近付いた場合
に警告を行うとか、或は心拍数の上昇に応じてペ
ースを遅くしてやり、常に体に余裕を残した運動
を行うようにできる。第６図において、６０２は
タイムベース信号発生機構、６０４は計時単位信
号合成のための分周回路機構、６０６は時間計数
機構、６０８は変調回路機構、６１０は駆動回路
機構、６１８は音響的表示機構、６２６は光学的
表示機構、６１２は設定機構であつてペース設定
装置における様々な設定を行うのに用いる。６１
４はタイムベース信号からペース信号周波数及び
その他システムに必要な信号を作成する周波数合
成回路、６１６は運動のステツプ数を計数するス
テツプ計数回路機構、６２０は使用者の生理状態
を検出する検出端、６２２は増巾回路機構であつ
て、通常選択増回路からなり、信号対雑音比を向
上させる用い方をする。６２４は測定回路機構で
あつて、タイムベース信号を基に脈拍の周期や体
温を測定する為の計数器を備えたり、内蔵した基
準電圧を基に体温の測定をしたり血圧の測定をす
る為の電圧比較回路を備えたりする。検出の結果
は音響的表示機構６１８或は光学的表示機構６２
６を用いて変調音或は文字或はマークの形で表示
する事ができる。 第７図は、時計とペース設定機構の両方を備え
た小型携帯用機器の１つの構成を示すものであ
る。既に説明した機構にも簡単な計時及び時間の
表示の機構があり、人間の行動のリズムを提供す
るペース発生装置が、人間の行動の時間座標を与
える時計装置と合い性の良い事が示されている。
第７図で示されている構成は、社会の維持する標
準時計の保持する時刻に一致して時刻を保持する
第１の時計機構と、使用者の行動に時間の原点を
合せて動作できるクロノグラフ或はタイマの第２
の時計機構と、運動のステツプ数を計数するステ
ツプ計数機構を備え、ペースを表示し、該第２の
時間を表示し、ステツプ数を表示し、第１の時計
機構の保持する現在時刻を表示するものである。
現在時刻時、分、秒の表示には光学的表示機構を
用いても良いが、運動途中で時刻を知る便からは
音響的な表示が好ましく、時打ち機構を備えてお
き、設定された時刻の区切り毎に、或は使用者の
指示の度に、音の組合せで時刻を表示する事がで
きる。第７図において７０２はタイムベース信号
発生機構であつて例えば水晶発振回路よりなる。
７２０はペース信号合成回路機構及び計時単位信
号合成回路機構を含み、システムを動かす種々の
タイミング信号の合成回路機構も含む信号合成回
路機構である。７２２は分周回路、７２６は合成
周波数を記憶する記憶回路機構、７２６は該記憶
回路の情報に基き周波数を合成する周波数合成回
路機構である。 ブロツク７２０には直接描かれていないが、ゲ
ート回路が各ブロツクに付属し、合成波形に細か
な性質例えば相互の信号の位相関係を設定してい
る。７３０は、既述の第１の時計機構と、第２の
時計機構とを含む計時回路機構であつて、７３２
は第１の時計機構のための計時計数回路、７３６
は計時の原点の移動が自由なクロノグラフやタイ
マー等からなる第２の時計機構のための計時計数
回路、７３４はタイマ動作の場合に第２の時計が
時刻情報を保持したまま停つており、第１の時計
の保持時刻とタイマ時刻とが一致した場合にこれ
を比較検出する回路機構である。クロノグラフを
タイマに用いる場合、予め所定の時間を該クロノ
グラフ用レジスタにセツトしておき、運動の開始
と共に減算し、残時間が０になつた所で０を検出
し警報を発するようにしても良い。７４０はステ
ツプ数の計数回路機構と記憶表示を行うステツプ
計数機構であつて、７４２はステツプ計数回路機
構、７４６はステツプ数記憶回路機構、７４４は
ステツプ数比較検出回路機構である。ステツプ数
計数器の使い方はいくつかあるが、その１つは、
予め、運動の始めに所定のステップ数を設定し、
運動のステツプ数が該設定ステツプ数に到達した
所で警報を発するものである。例えばステツプ計
数ブロツク７４０において、記憶回路７４６に毎
回の始めに運動量に相当するステツプ数を記憶さ
せ、ステツプ数計数器は各回の運動の始めに０に
リセツトしておき、ステツプ数比較検出回路７４
４により運動の終了を検出する方式がある。別の
構成として、記憶回路７４６には毎回の運動の始
めに所定のステツプ数を入力し、ステツプ信号と
共に減算させてステツプ数の０となつた時点を比
較検出回路７４４で検出し警報を発するように
し、ステツプ計数回路７４２は毎回の運動の度に
ステツプ数を積算し、各計数の区切り毎に、或は
表示を指示された場合に積算ステツプ数を表示す
るようにできる。７１０は設定装置であつて、計
時計数器の初期計数値の設定やペースの設定、機
能の設定、表示の切換等を指示する機構を備えて
いる。 ７０６は時打用の記憶回路であつて計数回路機
構からなり、７０４は比較回路機構である。時刻
保持計数回路の桁上信号及び使用者の時打指示信
号により該記憶回路７０６はリセツトされ、直に
第１の時計の保持時刻と一致するまで早送りされ
る。時刻の一致は時刻検出比較回路機構７０４に
より検出され、該早送りは中止される。早送りの
信号は時間軸上に配列された第１の時計に関する
時刻情報として音で表示される。時打機構におい
ては、時刻情報を時間軸上に配列してやる事が必
要であつて、その実現の方法は上述の方式以外に
種々あり、例えば一定周期で発生するデータサン
プリング信号を作成するサンプリング信号発生回
路機構、該サンプリング信号に制御されて時間軸
上に分離したデータをサンプリングする論理積回
路、該論理積信号を加え合せる論理和回路からな
る時打機構がある。 ７１２は表示信号を合成する変調回路機構、７
１４は表示駆動回路機構、７１６は音響的表示機
構、７１８は光学的表示機構である。 第８図Ａは本発明において使われるリング発振
回路の等価回路図の例であり、第８図Ｂは同じく
リング発振回路の別の実施例である。 第８図Ａ，Ｂにおいて、８０２，８０４，８０
６，８４０，８５０，８６０，８７０はインバー
タ回路であつて増巾率の絶対値が１より大でかつ
増巾率は負である。８１２，８１４，８１６，８
４４，８４６，８４８は抵抗素子、８２２，８２
４，８２６，８４２はコンデンサである。第８図
Ａにおいて、インバタの出力抵抗及び入力容量は
各々抵抗及びコンデンサにくり込んで考えるもの
とし、簡単に大ざつぱな性質を知るため、小振巾
線形モデルで発振条件を考えてみる。抵抗８１２
の抵抗値R₁、コンデンサ８２２の静電容量をC₁
とすると、インバータ８０２の出力端からインバ
ータ８０４の入力端に至る伝達函数は ｛１／（１＋SR₁C₁）｝ となる。Ｓ＝ｊω，（j²＝−１，ω＝２π）と
し、第８図ＡにおいてR₁＝R₂＝R₃，C₁＝C₂＝C₃
として大略の発振周波数_8Aを求めると、 となる。これは、インバータ奇数段で形成された
負増巾率増巾器の移相量をπとし、３段のRC遅
延回路の合計により各々π／３ずつ移相遅れがあ
ると仮定し、位相条件から求めたものである。又
この場合の一巡振巾増巾率が１以上という条件か
ら、各インバータの増巾率は２より大である事が
求められる。

【表】 ∴〓 π

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 時間基準信号発振器、該時間基準信号発振器
   からの信号を分周し計数する計数回路、該計数回
   路からの信号に基ずき周波数比を変える可変周波
   数比周波数変換回路、ペース周波数設定手段、脈
   拍状態検出手段、該脈拍状態検出手段からの信号
   を比較検定する検定回路、を有し該脈拍状態の検
   定結果により音響もしくは表示を変調する変調回
   路を備えたことを特徴とするペース発生装置。 ２ 時間基準信号発振器、該時間基準信号発振器
   からの信号を分周し計数する計数回路、該計数回
   路からの信号に基ずき可変周波数比周波数変換回
   路、ペース周波数設定手段、運動経過時間設定回
   路、該運動経過時間設定回路に設定された経過時
   間を示す音響表示装置を備えたことを特徴とする
   ペース発生装置。