TWI414272B - Consumption of heat measurement device, consumption of calorie determination method, and consumption of calorie determination with pre-treatment methods - Google Patents

Description

消耗熱量測定裝置、消耗熱量測定方法、以及消耗熱量測定用事前處理方法

本發明是關於消耗熱量測定裝置以及測定方法，特別是關於依照檢測出的被測定者的心跳數來測定活動時的消耗熱量之消耗熱量測定裝置及測定方法。

利用心跳數和氧攝取量的相關關係來測定運動時的消耗熱量的裝置是已知的(例如參照專利文獻1)。習知的消耗熱量測定裝置，係具有相關表，其中顯示事先求出的心跳數和氧攝取量的相關直線。其根據心跳數感測器所獲得的心跳數和加速度的輸出來界定出運動強度，並利用相關表來算出氧攝取量。這時，氧攝取量3.5ml/kg/min相當於消耗熱量1kcal/min，如此只要掌握氧攝取量和運動時間即可求出運動中的消耗熱量。

相關表，在運動負荷高時和負荷低時，心跳數和氧攝取量的相關直線的斜率不同，因此可在所有的運動負荷下進行消耗熱量測定。

然而，習知的消耗熱量測定裝置，並未考慮體力的不同、或是被測定者的年齡、性別、體重等的個人狀態的不同等的個人差異，因此可能發生個人差異所造成的誤差。

於是，將個人差異納入考慮的消耗熱量測定裝置也是已知的(例如，參照專利文獻2)。習知的消耗熱量測定裝置，是測定熱量代謝率已知的生活活動狀態之基準心跳 數，依據已知的熱量代謝率、對應於被測定者的年齡、體重及性別的係數，來算出生活活動狀態下之基準消耗熱量。接著求出所算出的基準消耗熱量和基準心跳數的回歸方程式，根據求得的回歸方程式來算出對應於運動時的心跳數之消耗熱量。再者，也能使用運動時和安靜時的2個回歸方程式來算出消耗熱量。

〔專利文獻1〕日本特開平9－56705號公報〔專利文獻2〕日本特開2002－336216號公報

前述習知之將個人差異納入考慮的消耗熱量測定裝置，由於是使用實際運動所獲得的回歸方程式來算出消耗熱量，故能對應於被測定者的體力不同和個人狀態的不同等的個人上的差異來算出消耗熱量。

然而，為了算出回歸方程式，存在著僅限定於熱量代謝率已知的運動(生活活動)的問題。又為了算出回歸方程式，必須實際進行熱量代謝率已知的運動來求出基準消耗熱量和基準心跳數。因此，在進行多種運動的情形，必須求出每個運動的基準消耗熱量和基準心跳數，如此造成消耗熱量的測定變煩雜。

本發明的課題在於，能依照個人差異而簡單且高精度地測定出消耗熱量。

發明1之消耗熱量測定裝置，是根據檢測出的被測定者的心跳數來測定活動時的消耗熱量之裝置，其具備：事 前處理部、心跳數接收部、消耗熱量算出部。事前處理部係具備第1個人資料產生部及第2個人資料產生部；該第1個人資料產生部，係設定包含年齡、性別、身高及體重之被測定者的個人狀態，並依照所設定的個人狀態來產生第1個人資料；該第2個人資料產生部，係設定被測定者的環境狀態，按照所設定的環境狀態來產生第2個人資料。心跳數接收部，係接收所檢測出的心跳數。消耗熱量算出部，係依據所接收的心跳數和在事前處理部產生的第1及第2個人資料來算出消耗熱量。

在該消耗熱量測定裝置，在測定前是藉由事前處理部的第1個人資料產生部，來設定包含年齡、性別、身高及體重之被測定者的個人狀態，並根據所設定的個人狀態，例如產生安靜時氧攝取量等的第1個人資料。又藉由第2個人資料產生部，來設定被測定者的環境狀態，並按照所設定的環境狀態來產生第2個人資料。若產生這2種的個人資料，接著接收檢測出的心跳數，依據所接收的心跳數和第1及第2個人資料來算出消耗熱量。在此，僅須在事前設定對應於個人狀態的第1個人資料、對應於環境狀態的第2個人資料即可算出消耗熱量，因此在測定前不須進行活動以取得資料，而能簡單地測定出消耗熱量。又除了第1個人資料以外，還利用第2個人資料來算出消耗熱量，因此可按照個人差異來算出消耗熱量。因此，能按照個人差異而簡單且高精度地測定出消耗熱量。

又在此記載的心跳數，除了在心臟附近測定的心臟的 心跳數以外，還包括在手腕等測定的脈搏。

發明2之消耗熱量測定裝置，是在發明1記載的裝置中，第2個人資料產生部是設定是否有運動習慣來作為被測定者的環境狀態。這時，藉由設定是否有運動習慣來作為被測定者的環境狀態，因此即使是同樣的個人狀態，按照有運動習慣的人和沒有運動習慣的人的不同可高精度地算出消耗熱量。

發明3之消耗熱量測定裝置，是在發明2記載的裝置中，第1個人資料產生部係具備：根據個人狀態來算出安靜時氧攝取量以作為第1個人資料之安靜時氧攝取量算出部；第2個人資料產生部係具備彈性點(flexpoint)設定部以及係數設定部；該彈性點設定部，係按照是否有運動習慣，來設定複數個彈性點(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)以設定複數個心跳數區域來作為第2個人資料；該係數設定部，係為了根據心跳數來算出能量消耗量，而在複數個心跳數區域各個按照是否有運動習慣來設定能量消耗係數以作為第2個人資料。這時，由於設定複數個彈性點(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)，可將心跳數區域分割成3階段以上來算出消耗熱量。因此，可更高精度地算出對於心跳數呈指數增加的消耗熱量。再者，由於是依據所設定的個人狀態來算出安靜時氧攝取量，故安靜時氧攝取量的算出精度提高。

發明4之消耗熱量測定裝置，是在發明3記載的裝置中，第2個人資料產生部進一步具備：按照是否有運動習 慣來算出最大氧攝取量以作為第2個人資料之最大氧攝取量算出部。消耗熱量算出部係具備：判斷所接收的心跳數是位於複數個心跳數區域當中的哪個之心跳數判斷部、算出在所判斷的心跳數區域之心跳儲備率的心跳儲備率算出部、利用最大氧攝取量和安靜時氧攝取量和能量消耗係數和心跳儲備率來算出複數個心跳數區域(到所接收的心跳數為止)各個的氧攝取量以計算消耗熱量之計算部。這時，由於是使用代表運動強度的心跳儲備率來算出氧攝取量，故能提昇與消耗熱量成正比的氧攝取量的算出精度。

發明5之消耗熱量測定裝置，是在發明4記載的裝置中，第2個人資料產生部進一步具備：按照是否有運動習慣，來算出預測最大心跳數以作為第2個人資料之預測最大心跳數算出部。心跳儲備率算出部，係使用預測最大心跳數和所判斷的心跳數區域的高低2個彈性點來算出心跳儲備率。這時，由於是考慮有運動習慣的人的最大心跳數比沒有運動習慣的人低的情形來算出心跳儲備率，故心跳儲備率的算出精度變高。

發明6的消耗熱量測定裝置，是在發明1~5中任一個記載的裝置中，進一步具備用來顯示消耗熱量算出部所算出的消耗熱量之顯示部。這時，由於可顯示消耗熱量，故能在活動中確認消耗熱量。

發明7之消耗熱量測定方法，是依據檢測出的被測定者的心跳數來測定活動時的消耗熱量的方法，係包含：事前處理步驟、消耗熱量算出步驟。事前處理步驟係包含第 1個人資料產生步驟及第2個人資料產生步驟；該第1個人資料產生步驟，係設定包含年齡、性別、身高及體重之被測定者的個人狀態，並依照所設定的個人狀態來產生第1個人資料；該第2個人資料產生步驟，係設定被測定者的環境狀態，按照所設定的環境狀態來產生第2個人資料。消耗熱量算出步驟，係依據所檢測出的心跳數和在事前處理步驟產生的第1及第2個人資料來算出消耗熱量。

在該消耗熱量測定方法，是在測定前設定包含年齡、性別、身高及體重之被測定者的個人狀態，並根據所設定的個人狀態，例如產生安靜時氧攝取量等的第1個人資料。又藉由第2個人資料產生部，來設定被測定者的環境狀態，並按照所設定的環境狀態來產生第2個人資料。若產生這2種的個人資料，接著接收檢測出的心跳數，依據所接收的心跳數和第1及第2個人資料來算出消耗熱量。在此，僅須在事前設定對應於個人狀態的第1個人資料、對應於環境狀態的第2個人資料即可算出消耗熱量，因此在測定前不須進行活動以取得資料，而能簡單地測定出消耗熱量。又除了第1個人資料以外，還利用第2個人資料來算出消耗熱量，因此可按照個人差異來算出消耗熱量。因此，能按照個人差異而簡單且高精度地測定出消耗熱量。

發明8之消耗熱量測定方法，係在發明7記載的方法中，在事前處理步驟，是設定是否有運動習慣來作為被測定者的環境狀態。這時，藉由設定是否有運動習慣來作為環境狀態，因此即使是同樣的個人狀態，按照有運動習慣 的人和沒有運動習慣的人的不同可高精度地算出消耗熱量。

發明9之消耗熱量測定方法，係在發明8記載的方法中，第1個人資料產生步驟，是根據個人狀態來算出安靜時氧攝取量以作為第1個人資料；第2個人資料產生步驟係包含彈性點設定步驟以及係數設定步驟；該彈性點設定步驟，係按照是否有運動習慣，來設定複數個彈性點(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)以設定複數個心跳數區域來作為第2個人資料；該係數設定步驟，係為了根據心跳數來算出能量消耗量，而在複數個心跳數區域各個按照是否有運動習慣來設定能量消耗係數以作為第2個人資料。這時，由於設定複數個彈性點(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)，可將心跳數區域分割成3階段以上來算出消耗熱量。因此，可更高精度地算出對於心跳數呈指數增加的消耗熱量。再者，由於是依據所設定的個人狀態來算出安靜時氧攝取量，故安靜時氧攝取量的算出精度提高。

發明10之消耗熱量測定方法，係在發明9記載的方法中，第2個人資料產生步驟進一步包含：按照是否有運動習慣來算出最大氧攝取量以作為第2個人資料之最大氧攝取量算出步驟。消耗熱量算出步驟係包含：判斷所接收的心跳數是位於複數個心跳數區域當中的哪個之心跳數判斷步驟、算出在所判斷的心跳數區域之心跳儲備率之心跳儲備率算出步驟、利用最大氧攝取量和安靜時氧攝取量和 所判斷之心跳數區域及其高心跳數側的心跳數區域之能量消耗係數和心跳儲備率來算出所接收的心跳數的氧攝取量以計算消耗熱量之計算步驟。這時，由於是使用代表運動強度的心跳儲備率來算出氧攝取量，故能提昇與消耗熱量成正比的氧攝取量的算出精度。

發明11之消耗熱量測定方法，係在發明10所記載的方法中，第2個人資料產生步驟進一步包含：按照是否有運動習慣，來算出預測最大心跳數以作為第2個人資料之預測最大心跳數算出步驟。心跳儲備率算出步驟，係使用預測最大心跳數和所判斷的心跳數區域的高低2個彈性點來算出心跳儲備率。這時，由於是考慮有運動習慣的人的最大心跳數比沒有運動習慣的人低的情形來算出心跳儲備率，故心跳儲備率的算出精度變高。

發明12之消耗熱量測定用事前處理裝置，係為了按照檢測出的被測定者的心跳數來測定活動時的消耗熱量而進行事前處理的方法，其包含：設定包含年齡、性別、身高及體重之被測定者的個人狀態之第1設定步驟、依照所設定的個人狀態來產生第1個人資料之第1個人資料產生步驟、設定被測定者的環境狀態之第2設定步驟、按照所設定的環境狀態來產生第2個人資料之第2個人資料產生步驟。

在該事前處理方法，是在測定前藉由第1設定步驟來設定包含年齡、性別、身高及體重之被測定者的個人狀態，並根據所設定的個人狀態，例如產生安靜時氧攝取量等 的第1個人資料。又藉由第2設定步驟來設定被測定者的環境狀態，並按照所設定的環境狀態來產生第2個人資料。因此可按照個人差異來進行事前設定，如此能按照個人差異而簡單地算出的消耗熱量。

發明13之消耗熱量測定用事前處理方法，係在發明12記載的方法中，在第2設定步驟，是設定被測定者是否有運動習慣來作為環境狀態。這時，藉由設定是否有運動習慣來作為環境狀態，因此即使是同樣的個人狀態，按照有運動習慣的人和沒有運動習慣的人的不同可高精度地產生第1及第2個人資料。

依據本發明，僅須在事前設定對應於個人狀態的第1個人資料、對應於環境狀態的第2個人資料即可算出消耗熱量，因此在測定前不須進行活動以取得資料，而能簡單地測定出消耗熱量。又除了第1個人資料以外，還利用第2個人資料來算出消耗熱量，因此可按照個人差異來算出消耗熱量。因此，能按照個人差異而簡單且高精度地測定出消耗熱量。

第1圖所示之本發明的一實施形態之消耗熱量測定裝置10，例如可裝設於汽車的手把或衣服等。消耗熱量測定裝置10 3係具備：根據心跳數來進行活動時的熱量計算之運算處理部20。在運算處理部20連接著：操作鍵部21、顯示所測定出的熱量之顯示部22、例如是由非揮發性記 憶體所構成的儲存部23、其他的輸出入部24等。

運算處理部20係具備：含有RAM、ROM、輸出入介面等的微處理器。運算處理部20，例如透過可互相識別的已知的通訊規格，來和可檢測心跳數的心跳計30進行無線通訊。心跳計30，例如利用帶體等來固定在被測定者的心臟附近的身體表面，並透過前述通訊規格等來和運算處理部20進行無線通訊。

操作鍵部21係具備複數個輸入鍵，以進行測定前之後述的使用者的事前處理等。顯示部22，例如是由彩色或黑白液晶顯示器所構成，在使用者進行事前處理時，可顯示設定操作的內容和所設定的數值等，又在進行熱量測定時，例如每5秒顯示出所算出的熱量值。

在儲存部23儲存著：事前設定好的被測定者的後述第1個人資料和第2個人資料計2種資料。又在儲存部23儲存有進行熱量計算所需的表和各種的數值。在其他輸出入部24，設置有用來和電腦進行資料的存取的USB端子等。

第2圖顯示消耗熱量測定裝置10的功能構造。消耗熱量測定裝置10的功能構造係具備：接收來自心跳計30的心跳數資料HR之心跳數接收部35、根據在操作鍵部21進行的輸入來產生第1及第2個人資料之事前設定部40、按照事前設定部40產生的第1及第2個人資料來算出消耗熱量後朝顯示部22輸出之消耗熱量算出部50。

事前處理部40係具備：產生第1個人資料之第1個 人資料產生部41、產生第2個人資料之第2個人資料產生部42。第1個人資料產生部41具備安靜時氧攝取量算出部43，係設定包含年齡、性別、身高及體重等被測定者的個人狀態，按照所設定的個人狀態來產生安靜時氧攝取量ROI以作為第1個人資料。

第2個人資料產生部42，係設定是否有運動習慣來作為被測定者的環境狀態，按照所設定之運動習慣的有無來產生第2個人資料。第2個人資料產生部42係具備：彈性點設定部44、係數設定部45、最大氧攝取量算出部46、預測最大心跳數算出部47。

彈性點設定部44，是按照是否有運動習慣，來設定複數個彈性點(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)FP(例如3個彈性點FP0、FP1、FP2)，藉此設定複數個心跳數區域(例如3個心跳數區域BA0~BA3)來作為第2個人資料。

係數設定部45，是在複數個心跳數區域BA0~BA3各個，按照是否有運動習慣來設定能量消耗係數ECC0~ECC3以作為第2個人資料。

最大氧攝取量算出部46，是按照是否有運動習慣，來算出最大氧攝取量MOI以作為第2個人資料。預測最大心跳數算出部47，是按照是否有運動習慣，來算出預測最大心跳數MHR以作為第2個人資料。

消耗熱量算出部50係具備：判斷所接收的心跳數HR是位於複數個心跳數區域BA0~BA3中的哪個之心跳數判 斷部51、算出在所判斷的心跳數區域之心跳儲備率HV1~HV3之心跳儲備率算出部52、算出所接收的心跳數之氧攝取量而計算出消耗熱量之計算部53。計算部53，係利用最大氧攝取量MOI、安靜時氧攝取量ROI、在所判斷的心跳數區域和其高心跳數側的心跳數區域之能量消耗係數及心跳儲備率，來計算消耗熱量。

接著說明運算處理部20的概略動作。

運算處理部20是藉由控制程式來進行動作。

在運算處理部20，最初是按照被測定者的個人狀態和運動習慣的有無來進行用來產生第1及第2個人資料之使用者資料事前處理，依據所產生的第1及第2個人資料來算出活動時的消耗熱量。在此，關於個人狀態，是指被測定者的身高、體重、性別、年齡，關於是否有運動習慣的判定基準，例如是每週是否持續進行1次以上的運動。被測定者是在使用者資料事前處理時輸入這些資料。接著，運算處理部20接收該等資料來產生第1個人資料及第2個人資料，若接收來自心跳計30的心跳數，例如每經過5秒會算出消耗熱量，而在顯示部22例如進行累計顯示。當然也能將單位時間的消耗熱量分別顯示。

接著，針對運算處理部20的具體處理流程，根據第3圖至第5圖的流程圖來作說明。

若將消耗熱量測定裝置10接通電源，在第3圖的步驟S1會進行初始設定。該初始設定，係接收來自心跳計30的識別資料並進行與心跳計30間的通訊設定等。若在 儲存部23已儲存使用者資料而設定好使用者資料的情形，將該使用者資料放入運算處理部20內。

在步驟S2，判斷是否尚未設定使用者資料。該判斷，是如前述般藉由檢查儲存部23內的儲存內容來進行。當已設定好使用者資料的情形，前進至步驟S3。在步驟S3，判斷是否選擇使用者資料的設定之變更處理。若被測定者經由操作鍵部21的操作而進行設定變更輸入時，該判斷為YES。若選擇設定的變更處理，則前進至步驟S4。又若並未選擇設定的變更處理，則跳過步驟S4而前進至步驟S5。在尚未設定使用者資料的情形，跳過步驟S3而前進至步驟S4。

在步驟S4，進行第4圖的測定前的使用者資料事前處理後前進至步驟S5。在步驟S5，判斷是否收到來自心跳計30的心跳數HR的資料。若收到心跳數HR的資料，接收該資料後前進至步驟S6。在步驟S6，進行第5圖所示的消耗熱量算出顯示處理後，返回步驟S2。

步驟S4之使用者資料事前處理，是在第4圖的步驟S10接收被測定者的身高、體重、性別、年齡等個人狀態的資料。在此，是藉由在操作鍵部21進行輸入來取得個人狀態的資料。接收該等個人狀態的資料後，前進至步驟S11。在步驟S11，是將所接收的身高H、體重W、性別S、年齡A設定於儲存部23。

在步驟S12，根據該等的個人狀態的資料來算出體表面積BS(m² )，並決定基礎代謝基準值MS(kcal/m² /h) ，亦即單位體表面及時間的代謝量。具體而言，體表面積BS是利用下式(1)來算出。

體表面積BS＝((體重W^0.444 ×身高H^0.663 )×88.83)/10000………(1)

基礎代謝基準值MS，是根據第6圖所示的基礎代謝基準值的決定表(依據儲存於儲存部23內的性別S及年齡A來設定)來設定。若步驟S12結束，前進至步驟S13。在步驟S13算出基礎代謝量MQ(kcal/min)。具體而言，基礎代謝量MQ是使用下式(2)來算出。

基礎代謝量MQ＝基礎代謝基準值MS×體表面積/60………(2)

然而，在本實施形態，由於是算出每隔5秒的消耗熱量，實際上，是將上述算出的基礎代謝量MQ除以12後的(MQ/12)當作基礎代謝量來使用。

在步驟S14，是使用上述基礎代謝量MQ，依下式(3)式來計算出安靜時氧攝取量ROI(ml/kg/min)。

安靜時氧攝取量ROI＝(基礎代謝量MQ/4.924)×1000)/體重W………(3)

但在本實施形態，由於是算出每隔5秒的消耗熱量，實際上，是將上述算出的基礎代謝量MQ除以12後的(MQ/12)當作基礎代謝量來使用。當完成上述處理後，前進至步驟S15。

在步驟S15，是接收是否有運動習慣的判斷。在此，根據操作鍵部21所進行的輸入，來接收是否有運動習慣的資料。若判斷有運動習慣，前進至步驟S16。在步驟S16，進行有運動習慣的彈性點FP的設定。彈性點FP，是代表安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數，在本實施形態，係設定第1至第3彈性點FP0、FP1、FP2。因此，利用第1至第3彈性點FP0、FP1、FP2將心跳數區域分割成第1至第4合計4個心跳數區域BA0、BA1、BA2、BA3。彈性點的設定數，可按照活動的種類等來設定成不同的數量。

在此，有運動習慣的情形之彈性點的值(心跳數bpm)，是將FP0“設定為66”，將FP1設定為“85”，將FP2設定為“115”。在步驟S17，是設定有運動習慣時的各心跳數區域的基本能量消耗係數ECC。基本能量消耗係數ECC代表，相對於基礎代謝量MQ，活動時氧攝取量的增加比例。在步驟S17，例如將第1心跳數區域BA0的係數ECC0設定為“1.7”，將第2心跳數區域BA1的係數ECC1設定為“1.7”，將第3心跳數區域BA2的係數ECC2設定為“3.5”，將第4心跳數區域BA3的係數ECC3設定為“6.0”。

在步驟S18，根據下式(4)式來算出有運動習慣的情形之最大氧攝取量MOI(ml/kg/min)後，前進至步驟S19。

最大氧氧攝取量MOI＝61.75－0.2747×年齡A………(4)

在步驟S19，依據下述(5)式來算出有運動習慣的情形之預測最大心跳數MHR後，完成使用者事前處理而返回主處理程序。

預測最大心跳數MHR＝208－0.7×年齡A………(5)

另一方面，若判斷是沒有運動習慣，從步驟S15前進至步驟S20。在步驟S20，設定沒有運動習慣的3個彈性點FP0、FP1、FP2。在此，沒有運動習慣的情形之彈性點的值(心跳數bpm)，是將FP0“設定為68”，將FP1設定為“87”，將FP2設定為“120”。各FP0、FP1、FP2的心跳數是比有運動習慣的情形更高。

在步驟S21，設定沒有運動習慣時的各心跳數區域的基本能量消耗係數ECC。在步驟S21，例如將第1心跳數區域BA0的係數ECC0設定為“1.6”，將第2心跳數區域BA1的係數ECC1設定為“1.6”，將第3心跳數區域BA2的係數ECC2設定為“3.3”，將第4心跳數區域BA3的係數ECC3設定為“6.3”。因此，基本能量消耗係數ECC，除 了第4心跳數區域BA3以外，都是比有運動習慣的情形更低。

在步驟S22，根據下式(6)式來算出沒有運動習慣的情形之最大氧攝取量MOI(ml/kg/min)後，前進至步驟S23。

最大氧氧攝取量MOI＝49.88－0.3019×年齡A………(6)

最大氧攝取量MOI，是比有運動習慣的情形更低。

在步驟S23，依據下述(7)式來算出沒有運動習慣的情形之預測最大心跳數MHR後，完成使用者事前處理而返回主處理程序。

預測最大心跳數MHR＝220－年齡A………(7)

預測最大心跳數MHR，其最大值雖比有運動習慣的情形高，但對於年齡並未乘上0.7。因此，在40歲以前，有運動習慣的人的預測最大心跳數MHR較高，當超過40歲時，沒有運動習慣的人變得較高。

第7圖顯示上述關係。第7圖的橫軸代表心跳數，縱軸代表氧攝取量，在橫軸記載第1至第3彈性點FP0~FP2及對應於是否有運動習慣的數值，並分割成第1至第4心跳數區域BA0~BA3。在縱軸記載設定於各心跳數區域BA0~BA3的係數ECC0~ECC3的數值(對應於是否有運動 習慣)。其中，矩形之塗黑的部分代表，從各心跳數區域BA0~BA3的基礎代謝至基底之第2氧攝取量OIB；三角形的部分代表從基底至現在的心跳數之第1氧攝取量OIA。藉由將第1氧攝取量OIA和第2氧攝取量OIB相加可算出運動中的氧攝取量OIC。

第5圖的消耗熱量算出處理，在步驟S31~S33，將步驟S5所接收的心跳數HR和事前設定的彈性點FP0~FP2進行比較，來判斷其位於第1至第4合計4個心跳數區域BA0~BA3當中的哪一個。在判斷心跳數HR為未達彈性點FP0的心跳數的情形，亦即在第1心跳數區域BA0，後述的心跳儲備率HV0及第1氧攝取量OIA為“0”。

若判斷所接收的心跳數HR位於第2心跳數區域BA1(FP1>HR≧FP0)，從步驟S31前進至步驟S34。在步驟S34，利用下述(8)式來算出第2心跳數區域BA1的心跳儲備率HV1後，前進至步驟S38。

心跳儲備率HV1＝(現在的心跳數HR－FP0)/(FP1－FP0)………(8)

若判斷所接收的心跳數HR位於第3心跳數區域BA2(FP2>HR≧FP1)，從步驟S31前進至步驟S35。在步驟S35，利用下述(9)式來算出第3心跳數區域BA2的心跳儲備率HV2後，前進至步驟S38。

心跳儲備率HV2＝(現在的心跳數HR－FP1)/(FP2－FP1)………(9)

若判斷所接收的心跳數HR位於第4心跳數區域BA3(HR≧FP2)，從步驟S33前進至步驟S36。在步驟S36，利用下述(10)式來算出第4心跳數區域BA3的心跳儲備率HV3後，前進至步驟S38。

心跳儲備率HV3＝(現在的心跳數HR－FP2)/(預測最大心跳數MHR FP2)………(10)

在步驟S38，根據所獲得的心跳儲備率HV1、HV2或HV3來算出第1氧攝取量OIA後前進至步驟S39。第1氧攝取量OIA，如前述般代表第7圖的圖形的三角形部分，亦即從基底至現在的心跳數之氧攝取量。

在此，在第2及第3心跳數區域BA1、BA2，第1氧攝取量OIA是利用下述(11)式來算出；在第4心跳數區域BA3，第1氧攝取量OIA是利用下述(12)式來算出。

第1氧攝取量OIA＝((高一階段的心跳數區域的係數ECC2或ECC3×安靜時氧攝取量ROI)－(包含現在的心跳數之心跳數區域的係數ECC1或ECC2×安靜時氧攝取量ROI))×現在的心跳數之心跳儲備率HV1或HV2………(11)

第1氧攝取量OIA＝((最大氧攝取量MOI)－(包含現在的心跳數之心跳數區域的係數ECC1或ECC2×安靜時氧攝取量ROI))×現在的心跳數之心跳儲備率HV3………(12)

在上述(11)式，是將高一階段的心跳數區域的係數ECC2或ECC3乘上安靜時氧攝取量ROI，以求出第7圖之彈性點FP1或FP2的全體高度(氧攝取量)。接著減去現在的心跳數的係數和安靜時氧攝取量的乘積，來算出彈性點FP1或FP2的三角形的高度。將所算出的高度乘上心跳儲備率，即可算出現在的心跳數之三角形的高度。

在(12)式所代表的第4心跳數區域BA3，由於不存在上側的彈性點，故使用最大氧攝取量MOI來求出該時點的全體高度，再減去現在的心跳數的係數和安靜時氧攝取量的乘積，藉此來算出預測最大心跳數MHR的三角形的高度。然後再乘上心跳儲備率，即可算出現在的心跳數的三角形高度。

在步驟S39，利用下述(13)式來算出第2氧攝取量OIB(亦即基底的矩形部分的高度)後，前進至步驟S40。

第2氧攝取量OIB＝現在的心跳數的心跳數區域BA1、BA2或BA3的係數ECC1、ECC2或ECC3×安靜時氧攝取量ROI………(13)

又若判斷現在的心跳數HR是未達彈性點FP0的心跳數的情形，亦即是在第1心跳數區域BA0，第2氧攝取量OIB是一定的。

在步驟S40，將第1氧攝取量OIA和第2氧攝取量OIB相加來算出運動時氧攝取量OIC。在步驟S41，根據運動時氧攝取量OIC來算出消耗熱量EU。在步驟S42，等待顯示周期的時間T(例如5秒)的經過。在經過時間T前。從消耗熱量算出顯示處理返回主程序，在經過時間T後，從步驟S42前進至步驟S43。在步驟S43，累計步驟S31所算出的消耗熱量。在步驟S44，將熱量顯示更新為新的累計值後返回主程序。

在消耗熱量測定裝置10，由於只要在事前設定第1個人資料(對應於身高、體重、性別、年齡等的個人狀態之安靜時氧攝取量等)和第2個人資料(對應於是否有運動習慣之彈性點FP0~FP2、係數ECC1~ECC3、預測最大心跳數MHR、最大氧攝取量MOI等)即可算出消耗熱量，在測定前不須進行活動來取得資料，因此可簡單地測定出消耗熱量。又除了第1個人資料以外，還利用第2個人資料來算出消耗熱量，因此可按照個人差異來算出消耗熱量。因此，能按照個人差異而簡單且高精度地測定出消耗熱量。

又由於設定複數個彈性點FP(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)，可將心跳數區域分割成3階段以上 來算出消耗熱量。因此，可更高精度地算出對於心跳數呈指數增加的消耗熱量。

<其他實施形態>

(a)在前述實施形態，雖是設定3個彈性點，但彈性點的設定數目只要是至少1個即可。

(b)前述實施形態之彈性點FP、基本能量消耗量係數、基礎代謝基準值等的數值僅是一例，本發明並不限於此。

(c)在前述實施形態，作為個人狀態的資料，雖是例示出身高、體重、性別、年齡，但個人狀態的資料並不限於此。例如也能使用體脂肪來作為個人資料。

(d)在前述實施形態，雖是依據每週是否有1次的運動習慣來判定運動習慣的有無，但本發明並不限於此。例如也能依據每月的運動次數和每年的運動次數等來進行判定。

(e)在前述實施形態，作為環境狀態的設定雖是設定被測定者的運動習慣的有無，但關於環境狀態的設定，也能包含被測定者的體力、身體狀況或對特定運動的習悉度等的設定。

10‧‧‧消耗熱量測定裝置

20‧‧‧運算處理部

30‧‧‧心跳計

35‧‧‧心跳數接收部

40‧‧‧事前處理部

41‧‧‧第1個人資料產生部

42‧‧‧第2個人資料產生部

43‧‧‧安靜時氧攝取量算出部

44‧‧‧彈性點設定部

45‧‧‧係數設定部

46‧‧‧最大氧攝取量設定部

47‧‧‧預測最大心跳數算出部

50‧‧‧消耗熱量算出部

51‧‧‧心跳數判斷部

52‧‧‧心跳儲備率算出部

53‧‧‧計算部

第1圖係顯示本發明的一實施形態之消耗熱量測定裝置的硬體構造之方塊圖。

第2圖係顯示其功能構造之方塊圖。

第3圖係顯示主程序的處理內容之流程圖。

第4圖係顯示使用者事前處理程序的處理內容之流程圖。

第5圖係顯示消耗熱量算出顯示處理的處理內容之流程圖。

第6圖係顯示基礎代謝基準值的不同年齡及性別的數值之一例。

第7圖係顯示心跳數和氧攝取量和彈性點和係數的關係。

10‧‧‧消耗熱量測定裝置

21‧‧‧操作鍵

22‧‧‧顯示部

30‧‧‧心跳計

35‧‧‧心跳數接收部

40‧‧‧事前處理部

41‧‧‧第1個人資料產生部

42‧‧‧第2個人資料產生部

43‧‧‧安靜時氧攝取量算出部

44‧‧‧彈性點設定部

45‧‧‧係數設定部

46‧‧‧最大氧攝取量設定部

47‧‧‧預測最大心跳數算出部

50‧‧‧消耗熱量算出部

51‧‧‧心跳數判斷部

52‧‧‧心跳儲備率算出部

53‧‧‧計算部

Claims (7)

1. 一種消耗熱量測定裝置，是根據檢測出的被測定者的心跳數來測定活動時的消耗熱量之消耗熱量測定裝置，其具備：事前處理部、心跳數接收部、消耗熱量算出部；該事前處理部係具備第1個人資料產生部及第2個人資料產生部；該第1個人資料產生部，係設定包含年齡、性別、身高及體重之前述被測定者的個人狀態，並依照所設定的前述個人狀態來產生第1個人資料；該第2個人資料產生部，係設定前述被測定者的環境狀態，按照所設定的前述環境狀態來產生第2個人資料；該心跳數接收部，係接收前述檢測出的心跳數；該消耗熱量算出部，係依據前述接收的心跳數和在前述事前處理部產生的第1及第2個人資料來算出前述消耗熱量；前述第2個人資料產生部是設定是否有運動習慣來作為前述被測定者的環境狀態；前述第1個人資料產生部係具備：根據前述個人狀態來算出安靜時氧攝取量以作為前述第1個人資料之安靜時氧攝取量算出部；前述第2個人資料產生部係具備彈性點設定部以及係數設定部；該彈性點設定部，係按照前述是否有運動習慣，來設 定複數個彈性點(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)以設定複數個心跳數區域來作為前述第2個人資料；該係數設定部，係為了根據前述心跳數來算出能量消耗量，而按照前述複數個區域各個及前述是否有運動習慣來設定能量消耗係數以作為前述第2個人資料。
2. 如申請專利範圍第1項記載之消耗熱量測定裝置，其中，前述第2個人資料產生部進一步具備：按照前述是否有運動習慣來算出最大氧攝取量以作為前述第2個人資料之最大氧攝取量算出部；前述消耗熱量算出部係具備：判斷前述接收的心跳數是位於前述複數個心跳數區域當中的哪個之心跳數判斷部、算出在前述判斷的心跳數區域之心跳儲備率的心跳儲備率算出部、利用前述最大氧攝取量和前述安靜時氧攝取量和所判斷之前述心跳數區域及其高心跳數側的心跳數區域之前述能量消耗係數和前述心跳儲備率來算出前述接收的心跳數之氧攝取量以計算前述消耗熱量之計算部。
3. 如申請專利範圍第2項記載之消耗熱量測定裝置，其中，前述第2個人資料產生部進一步具備：按照前述是否有運動習慣，來算出預測最大心跳數以作為前述第2個人資料之預測最大心跳數算出部；前述心跳儲備率算出部，係使用前述預測最大心跳數和所判斷的前述心跳數區域的高低2個前述彈性點來算出 前述心跳儲備率。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項記載之消耗熱量測定裝置，其中，進一步具備用來顯示前述消耗熱量算出部所算出的消耗熱量之顯示部。
5. 一種消耗熱量測定方法，是依據檢測出的被測定者的心跳數來測定活動時的消耗熱量的消耗熱量測定方法，係包含：事前處理步驟、消耗熱量算出步驟；該事前處理步驟係包含第1個人資料產生步驟及第2個人資料產生步驟；該第1個人資料產生步驟，係設定包含年齡、性別、身高及體重之前述被測定者的個人狀態，並依照所設定的前述個人狀態來產生第1個人資料；該第2個人資料產生步驟，係設定前述被測定者的環境狀態，按照所設定的環境狀態來產生第2個人資料；該消耗熱量算出步驟，係依據前述檢測出的心跳數和在前述事前處理步驟產生的第1及第2個人資料來算出前述消耗熱量；在前述事前處理步驟，是設定前述被測定者是否有運動習慣來作為前述環境狀態；前述第1個人資料產生步驟，是根據前述個人狀態來算出安靜時氧攝取量以作為前述第1個人資料；前述第2個人資料產生步驟係包含彈性點設定步驟以及係數設定步驟；該彈性點設定步驟，係按照前述是否有運動習慣，來 設定複數個彈性點(安靜時代謝和活動時代謝的邊界心跳數)以設定複數個心跳數區域來作為前述第2個人資料；該係數設定步驟，係為了根據前述心跳數來算出能量消耗量，而按照前述複數個區域各個及前述是否有運動習慣來設定能量消耗係數以作為前述第2個人資料。
6. 如申請專利範圍第5項記載之消耗熱量測定方法，其中，前述第2個人資料產生步驟進一步包含：按照前述是否有運動習慣來算出最大氧攝取量以作為前述第2個人資料之最大氧攝取量算出步驟；前述消耗熱量算出步驟係包含：判斷前述接收的心跳數是位於前述複數個心跳數區域當中的哪個之心跳數判斷步驟、算出在前述判斷的心跳數區域之心跳儲備率之心跳儲備率算出步驟、以及利用前述最大氧攝取量和前述安靜時氧攝取量和所判斷之心跳數區域及其高心跳數側的心跳數區域之前述能量消耗係數和前述心跳儲備率來算出前述接收的心跳數的氧攝取量以計算前述消耗熱量之計算步驟。
7. 如申請專利範圍第6項記載之消耗熱量測定方法，其中，前述第2個人資料產生步驟進一步包含：按照前述是否有運動習慣，來算出預測最大心跳數以作為前述第2個人資料之預測最大心跳數算出步驟；前述心跳儲備率算出步驟，係使用前述預測最大心跳數和所判斷的前述心跳數區域的高低2個前述彈性點來算 出前述心跳儲備率。