JPH06105829A - 可搬型適正運動量指示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安静時心拍数および年齢から適正運動量を計
算し、運動中に検出される心拍数と適正運動量を比較す
るとともに適正運動実行時間を計数し、適正運動量、適
正運動時間を音声表示し、運動中の被計測人が適正運動
量を認識するとともに運動のやりすぎが防止できること
を目的とする。 【構成】 可搬型適正運動量指示装置１は脈波検出器２
を駆動する駆動・検出増幅器３、脈波整形用モノマルチ
バイブレータ４、マイクロコンピュータ５および肉体的
特性定数設定器１３、モード切替スイッチ１５からな
り、マイクロコンピュータ５は適正運動量演算・比較、
適正運動時間計数の各信号処理を行なう。さらにＬＣＤ
表示器９は運動中の心拍数を表示し、音声表示器１０は
運動中の適正運動量、適正運動時間をブザー音で表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人の健康保持・増進の
ためのジョギング、マラソン等の運動および糖尿病や各
種循環器疾患等の治療に有用な運動療法等で適正運動量
を認識しながら運動および訓練が可能かつ運動のやりす
ぎ防止が可能な可搬型適正運動量指示装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、健康保持・増進および運動療法等
のための運動量は、加速度センサを用いた消費カロリー
計測器を腰部あるいは胸部に取り付け、運動量に応じて
消費されるカロリーを測定する計測法と、体力テストを
事前に実施し、適正な運動強度を処方し、被計測人がそ
の運動メニューを消化することによって実効的に運動量
を知る方法が一般的に知られる。前者の方法は、実行し
た運動の総量をカロリー計測する手段を備えた運動量計
測法であり、後者は被計測人の意識から運動量を管理す
る運動量管理法であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の運動量計測法および運動量管理法は、いづれも被計
測人が運動中の運動量を逐次把握することができないと
いう問題があった。さらに、運動中の運動量が適正であ
るかを逐次認識することができないという問題があっ
た。さらに、運動中の適正運動強度の適正運動時間量が
認識できず、運動のやりすぎにより、心臓や足腰等に障
害発生の危険があった。

【０００４】そこで本発明においては、被計測人の安静
時心拍数を検出し、安静時心拍数と年齢等の肉体的特性
定数とから運動中の適正運動量に対応する心拍数を演算
する演算手段と、運動中の心拍数を演算・表示する手段
とを携帯型ボックス内に収納し、前記被計測人が運動中
の運動量を心拍数を指標として逐次認識できる携帯型適
正運動量指示装置を提供することを第１の技術的課題と
するものである。

【０００５】さらに、運動中に検出される心拍数と予め
演算された適正運動量に対応する心拍数を比較する比較
回路を構成し、適正運動量に到達している適正運動量、
あるいは不足運動量、あるいは過剰運動量の各状態を被
計測人が簡便に認識できることを第２の技術的課題とす
るものである。

【０００６】さらに、医学上の治療処方による設定ある
いは被計測人が設定した適正運動強度の運動時間量を超
過しないように、運動のやりすぎが運動中警告表示でき
ることを第３の技術的課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題解決のた
めの技術的手段は、指先あるいは耳たぶあるいは胸部に
装着される脈波検出器と、脈波の最大値を検出するピー
ク検出器と、ピーク波を方形波に整形するための波形整
形器により形成される脈波計と、被計測人の適正運動量
に相当する心拍数を演算するために必要な肉体的条件に
対応した特性定数を設定するための定数設定器と、前記
脈波計から出力される心拍を１分間当たりの心拍数に変
換する心拍数演算回路と、前記被計測人の安静時におけ
る前記心拍数演算回路出力の安静時心拍数と前記定数設
定器で設定された前記特性定数とを適正運動量の計算式
として知られるカルボーネンの式、数１に代入して前記
被計測人の運動中における適正な運動量に対応した心拍
数を演算するプログラムが組み込まれたマイクロコンピ
ュータからなる演算回路と、運動中の心拍数表示手段を
小型かつ軽量な携帯ボックスに内蔵することである。

【０００８】

【数１】

【０００９】上記第２の課題解決のための技術的手段
は、安静時心拍数と肉体的特性定数から計算される適正
運動量相当の心拍数を記憶するメモリー回路を構成し、
メモリー内の心拍数と運動中に検出される心拍数を前記
マイクロコンピュータを用いて逐次比較し、適正運動量
に到達している運動量の場合は１秒おきのブザー音、不
足運動量の場合は０．５秒おき、過剰運動量の場合は２
秒おきにブザー音を発生せしめる音声発生手段を携帯ボ
ックスに内蔵することである。

【００１０】上記第３の課題解決のための技術的手段
は、適正運動強度に到達している運動時間のみを計数す
る計数回路を構成し、適正強度の適正量の運動時間を超
過した場合には連続ブザー音で警告する警告手段を携帯
ボックスに内蔵することである。

【００１１】

【作用】上記構成の可搬型適正運動量指示装置によれ
ば、安静時および運動中における被計測人の指先あるい
は耳たぶあるいは胸部から脈波を検出し、脈波は１分間
当たりの心拍数に変換され、次いで安静時心拍数と年齢
がカルボーネンの適正運動量計算式に代入され、適正運
動量相当の心拍数を計算し、さらに上記適正運動量と運
動中逐次計測・表示される心拍数とを比較し、適正運動
量に到達している状態、あるいは不足運動量、あるいは
過剰運動量の状態を音声表示し、さらに適正運動量に到
達している運動総時間を計測し、適正運動総時間が医学
上の治療処方時間あるいは被計測人が設定した目標運動
時間を超過した場合は音声警告する作用をする。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ
説明する。図１は、本発明の可搬型適正運動量指示装置
の構成を示すブロック図、図２は、可搬型適正運動量指
示装置の操作表示面の一例図、図３は、その右側面図で
ある。図４は、一実施例の作用を示すフロー図である。
図１において、可搬型適正運動量指示装置１に接続され
る脈波検出器２は人の指先あるいは耳たぶあるいは胸部
に装着し脈波を検出する。前記脈波検出器２の出力信号
は前記可搬型適正運動量指示装置１内に形成された駆動
・検出増幅器３を経て脈波の最大値信号に変換され、さ
らにモノマルチバイブレータＭＭ４で方形波に波形整形
後、マイクロコンピュータ５に供給される。マイクロコ
ンピュータ５は、前記モノマルチバイブレータ４から出
力される方形波信号を入力するカウンタ６と、中央処理
装置としてのマイクロプロセッサ７と、被計測人の肉体
的条件に対応した前記特性定数およびＬＣＤ表示器９信
号および音声発生器１０信号等を入出力するインターフ
ェースＰＩＯ８と、前記特性定数および心拍信号等を一
時的に記憶するための記憶素子ＲＡＭ１１と１分間当た
りの心拍数および適正運動量を計算するための演算プロ
グラムおよび演算テーブルを記憶した記憶素子ＲＯＭ１
２とから構成される。さらに、前記被計測人の適正運動
量を演算するために必要な肉体条件に対応した前記特性
定数、例えば、年齢、医学治療上の運動強度を示す適正
運動量に対する％数字および医学治療上あるいは前記被
計測人が設定する目標運動時間量等を設定するための定
数設定器１３が前記ＰＩＯ８に接続される。なお、セッ
ト＊は設定された前記特性定数を前記ＲＡＭ１１に記憶
させるためのタイミングスイッチである。また、電源回
路１４は、軽量な電池を電源として前記各回路、マイク
ロコンピュータ５、ＬＣＤ表示器９、音声発生器１０、
定数設定器１３において必要とする安定化電源を供給す
る。モード切替スイッチ１５は被計測人の適正運動量を
演算・指示する前に被計測人の肉体条件に対応する特性
定数および安静時の心拍数をＲＡＭ１１に記録させると
きにセットとして、前記ＲＡＭ１１に前記特性定数、安
静時心拍数の記録が終了して適正運動量計測・指示を開
始するときにスタートに切り替えるためのスイッチであ
り、前記ＰＩＯ８に接続される。

【００１３】以上の各電気要素で構成される可搬型適正
運動量指示装置１の操作表示面の一例を図２に示す。図
２に示すように、被計測人の指先あるいは耳たぶあるい
は胸部に装着する脈波検出器２が、前記可搬型適正運動
量指示装置１内に形成される駆動・検出増幅器３と電線
１６で接続されている。なお、図３は右側面図を示した
ものである。可搬型適正運動量指示装置１は蓋面にクリ
ップ１７を設け、被計測人の腰部、胸部に取り付け易い
ように形成される。また、ＬＣＤ表示器９は後述の英
字、日本字、数字を適時表示する。

【００１４】次に、本実施例の作用を図４に示すフロー
チャートに従って説明する。最初、脈波検出器２を被計
測人の指先あるいは耳たぶあるいは胸部に装着する（Ｓ
ＴＥＰ１）。次に、被計測人の年齢をセットするため
に、図２の操作表示面に設けたモード切替スイッチ１５
をオフ状態からセットにすると、ＬＣＤ表示器９上で年
齢の文字が点滅する（ＳＴＥＰ２）。被計測人の年齢が
例えば５０歳とした場合、定数設定器１３の１で１０の
桁をインクリメントして５に、２で１の桁をインクリメ
ントして０に設定し（ＳＴＥＰ３）、スイッチセット＊
を押すと、設定された年齢５０がＲＡＭ１１に記録され
ると同時にＬＣＤ表示器９で運動％の文字が点滅する
（ＳＴＥＰ４）。被計測人の実行する運動量が例えば、
適正運動量の９０％とした場合、定数設定器１３の１で
１０の桁をインクリメントして９に、２で１の桁をイン
クリメントして０に設定し（ＳＴＥＰ５）、スイッチセ
ット＊を押すと、設定された９０％がＲＡＭ１１に記録
されると同時にＬＣＤ表示器９で時間の文字が点滅し
（ＳＴＥＰ６）、被計測人の適正運動量設定時間が例え
ば、３０分であるとした場合、定数設定器１３の１で１
０の桁をインクリメントして３に、２で１の桁をインク
リメントして０に設定し（ＳＴＥＰ７）、スイッチセッ
ト＊を押すと設定された３０分がＲＡＭ１１に記録され
ると同時にＬＣＤ表示器９で心拍の文字が点滅し、被計
測人の適正運動量を計測するための準備が完了したこと
を示す（ＳＴＥＰ８）。

【００１５】ＳＴＥＰ８まで終了した状態で、再度被計
測人の年齢、運動％、時間を修正あるいはチェックした
いと判断した場合（ＳＴＥＰ９）、スイッチセット＊を
２回連続して押すと（ＳＴＥＰ１０）、フローはＳＴＥ
Ｐ３に戻るため、再度ＳＴＥＰ８までの操作を行う。Ｓ
ＴＥＰ９において被計測人の年齢、運動％、時間の修
正、もしくはチェックの必要がないと判断した場合は、
スイッチセット＊を１回押し（ＳＴＥＰ１１）、被計測
人の例えば腰部に取り付けて安静時心拍数の計測を開始
する。

【００１６】脈波検出器２から逐次入力される脈波は、
駆動・検出増幅器３、モノマルチバイブレータ４を経て
方形波に変換され、さらにマイクロコンピュータ５を形
成するカウンタ６で方形波の下降エッジ間隔が３２μｓ
ｅｃの分解能で数値化され、ＲＡＭ１１に記録され、さ
らにＲＡＭ１１に記録されたデータはＲＯＭ１２に書か
れた演算プログラムおよび演算テーブルによりマイクロ
プロセッサ７において瞬時心拍間隔時間、次いで平均心
拍間隔時間、さらに１分間当たりの心拍数が演算され、
ＲＡＭ１１に記録されると同時にＬＣＤ表示器９に表示
され、安静時心拍数に落ち着いたと被計測人が判断した
とき（ＳＴＥＰ１２）、モード切替スイッチ１５をスタ
ートに切替え（ＳＴＥＰ１３）、適正運動量の計測・指
示を開始する、と同時に被計測人は運動を開始する。

【００１７】スタートモードでは先ずＲＡＭ１１に記録
されている年齢と安静時心拍数がマイクロプロセッサ７
に取り込まれ、ＲＯＭ１２に書かれたカルボーネンの式
により適正運動量が演算され、例えば安静時心拍数が毎
分７０、年齢５０歳の健康人の場合は適正運動量範囲の
下限心拍数１３０と上限心拍数１５０がＲＡＭ１１に記
録される（ＳＴＥＰ１４）。逐次入力される運動中の脈
波から前記マイクロプロセッサ７により運動中の心拍数
が演算され、さらにマイクロプロセッサ７において前記
適正運動量と比較され（ＳＴＥＰ１５）、運動中の心拍
数が適正運動量範囲の場合は１秒おきに、適正運動量に
不足の場合は０．５秒おきに、適正運動量の範囲を超過
した場合は２秒おきにそれぞれブザー音が音声発生器１
０から発生する（ＳＴＥＰ１６）。さらに、適正運動量
継続時間がマイクロプロセッサ７のカウンタにおいて内
部クロックが計数されてＲＡＭ１１に記録され、定数設
定器１３でＲＡＭ１１に書き込まれた適正運動量設定時
間と適正運動量継続時間がマイクロプロセッサ７で比較
され（ＳＴＥＰ１７）、適正運動量設定時間を超過した
場合は音声発生器１０から継続ブザー音が発生する（Ｓ
ＴＥＰ１８）。

【００１８】被計測人の運動が適正運動量、適正時間が
経過したあと、さらに運動を継続すると判断した場合
（ＳＴＥＰ１９）、モード切替スイッチ１５をセットに
切替え、続いて定数設定器１３のセット＊スイッチを押
すと（ＳＴＥＰ２０）、被計測人の年齢、運動％、運動
設定時間および適正運動量の各データはそのままの状態
を保ち、適正運動量指示が継続される。なお、適正運動
量指示を中止する場合は、モード切替スイッチをオフに
する（ＳＴＥＰ２１）。この状態で記憶素子ＲＡＭ１１
はすべてクリアされると同時に電源回路１４スイッチが
切断される。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば被計測人の指先あるいは耳たぶあるいは胸部に
脈波検出器を装着し、携帯ボックスに内設した脈波駆動
検出器、モノマルチバイブレータ、マイクロコンピュー
タにより、被計測人の安静時心拍数および定数設定器に
より設定する年齢から適正運動量が計算され、さらに適
正運動量と運動中に入力される心拍数との比較が行わ
れ、適正な運動量が音声指示されるため、従来の消費カ
ロリーを指標とする運動量計測器では不可能であった運
動中の運動量認識が逐次可能となった。さらに適正運動
量の継続時間が認識できるため、運動のやりすぎを防止
できるという効果がある。

【００２０】本発明は、健康保持・増進のためのジョギ
ング、マラソン等の運動および糖尿病や各種循環器疾患
等の治療に有用な運動療法等で適正な運動量を被計測人
が逐次認識しながらトレーニングできるばかりでなく、
運動のやりすぎ防止装置としても有用であり、社会的意
義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】可搬型適正運動量指示装置の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】可搬型適正運動量指示装置の操作表示面の一例
図。

【図３】図２の右側面図。

【図４】一実施例の作用を示すフロー図。

【符号の説明】

１ 可搬型適正運動量指示装置 ２ 脈波検出器 ３ 駆動・検出増幅器 ４ モノマルチバイブレータＭＭ ５ マイクロコンピュータ ６ カウンタ ７ マイクロプロセッサ ８ インターフェースＰＩＯ ９ ＬＣＤ表示器 １０ 音声発生器 １１ 記憶素子ＲＡＭ １２ 記憶素子ＲＯＭ １３ 定数設定器 １４ 電源回路 １５ モード切替スイッチ １６ 電線 １７ クリップ ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ２１ フローチャートステップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指先あるいは耳たぶあるいは胸部に装着
   される安静時および運動時の脈波を検出する脈波検出器
   と、脈波の最大値を検出するピーク検出器と、ピーク波
   を方形波に整形する波形整形器により形成される脈波計
   と、被計測人の適正運動量に相当する心拍数を演算する
   ために必要な肉体的条件に対応した特性定数を設定する
   ための定数設定器と、前記脈波計から出力される心拍を
   １分間当たりの心拍数に変換する心拍数演算回路と、前
   記被計測人の安静時における前記心拍数演算回路の出力
   および前記定数設定器で設定された前記特性定数により
   計算される適正運動量をカルボーネンの計算式に従い演
   算する適正運動量演算回路と、前記心拍数演算回路から
   出力される心拍数を表示する表示手段を収納する携帯ボ
   ックスを備えたことを特徴とする可搬型適正運動量指示
   装置。
2. 【請求項２】 前記心拍数演算回路から出力される運動
   中の心拍数と前記適正運動量演算回路で演算された適正
   運動量対応心拍数を比較し、適正運動量、あるいは不足
   運動量、あるいは過剰運動量のそれぞれに対応する音色
   の異なる音声表示手段を備えたことを特徴とする請求項
   １の可搬型適正運動量指示装置。
3. 【請求項３】 前記適正運動量の経過時間を計測する時
   計回路により、実行中の適正運動量が適正時間を超過し
   た場合に警告音を発生する警告手段を備えたことを特徴
   とする請求項１の可搬型適正運動量指示装置。