JPH08336512A

JPH08336512A - 消費カロリ計および活動解析システム

Info

Publication number: JPH08336512A
Application number: JP7149113A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Maruo; 勝彦丸尾; Kozo Kawai; 幸三河井; Toshiaki Jitou; 稔明時藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1995-06-15
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定者の運動による消費カロリを精度良く計
測できると共に移動速度、移動距離、歩数及び標高、標
高差、時刻も計測できる消費カロリ計を提供する。【構成】ＧＰＳ（汎地球測位システム）受信部１で検出
した被測定者の位置情報を演算部２に入力し、演算部２
において前記位置情報から消費カロリを計算すると共
に、移動速度、移動距離、時刻、歩数を計算し、演算部
２で計算された結果を液晶よりなる表示部３に表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体に装着する消費カ
ロリ計に関し、特に、移動速度、移動距離、歩数および
標高、標高差も計測できる消費カロリ計に関するもので
ある。また、移動体の動きを解析する活動解析システム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、消費カロリは、歩数計や運動カロ
リ計などの計測結果より求められていた。従来の歩数計
は、歩数検出手段として、図１２に示すように、回転軸
２５により軸支されネジリばね２４に付勢された振子２
１と、リードスイッチ２３と、リードスイッチ２３に磁
界を加えるために振子２１に取り付けられた磁石２２と
からなる振子式センサを用いている。

【０００３】このような歩数計では、歩数計を装着した
被測定者の運動（例えば、歩行）により振子２１が振
れ、振子２１に付けられた磁石２２によりリードスイッ
チ２３のオン／オフが行われ、このオン／オフの回数を
図示しない計数手段によってカウントすることにより被
測定者の歩数を計測し、単位時間当たりの歩数によって
運動の強さを推定し、この運動の強さから消費カロリを
計算している。

【０００４】しかし、歩数計では、被測定者の運動（例
えば、歩行、ジョギングなど）に伴う歩数計の揺れ（つ
まり、振子２１の揺れ）の大きさの程度に関わらず、被
測定者のある動作による振子２１の一回の揺れが「一
歩」としてカウントされるので、歩数計で計測された歩
数に基づいて計算された消費カロリは、誤差が大きいと
いう問題がある。

【０００５】一方、従来の運動カロリ計は、運動カロリ
検出手段として、図１３に示すように、例えば、ピエゾ
セラミックス３４などの圧電素子を利用した加速度セン
サを用いている。このような運動カロリ計では、被測定
者が運動すると、重り３３によりピエゾセラミックス３
４に力が加わり、ピエゾセラミックス３４に生じた電圧
をリード線３２を介して検出する。従って、被測定者の
運動に伴う加速度の変化を前記電圧のアナログ出力とし
て検出することにより、歩数だけでなく、運動の強さの
検出もでき、この歩数および運動の強さから消費カロリ
を計算することができる。

【０００６】しかし、歩数計も運動カロリ計も、歩行以
外の動きがノイズとして検出されやすく、誤差の原因と
なりやすい。また、計測できる運動形態としては歩行あ
るいはジョギング程度の走行に限定されており、これ以
外の運動（例えば、自転車での移動、水泳、クロスカン
トリースキーなど）には適用できないという欠点があっ
た。また、消費カロリに関わる重要なファクタである運
動形態（例えば、坂を上る、坂を下るなど）が考慮され
ていない。

【０００７】そこで、被測定者の運動形態によらず消費
カロリを計測できる消費カロリ計が提案されている。こ
の消費カロリ計は、被測定者の心拍数から消費カロリを
計算するものであり、通常、人間の酸素摂取量と心拍数
あるいは脈拍数とが比例関係にあるという性質を利用し
たものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
消費カロリ計では、心拍数と消費カロリ以外の情報（例
えば、移動速度、移動距離、歩数など）を提供できな
い、安静時心拍数付近での消費カロリは心理的な影響を
受けやすいので求められる消費カロリに誤差が生じやす
い、という問題があった。

【０００９】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、被測定者の運動による消費カロリを
精度良く計測できると共に移動速度、移動距離、標高、
標高差、時刻、歩数も計測できる消費カロリ計を提供す
ることにある。また、移動中の位置および移動区間の速
度や傾斜といった定量化できる行動指標と、対応する心
拍数変化などの生理反応と、加速度変化より得られる移
動体の動きを解析する活動解析システムを提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、汎地球測位システムで被測定者
の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記位置情
報検出手段で検出された位置情報に基づき前記被測定者
の移動にともなう前記被測定者の消費カロリ、移動速
度、移動距離、歩数および標高、標高差、時刻を計算す
る演算手段とを有することを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、被測定者の移動時の加
速度を検出する加速度検出手段を付加し、前記加速度検
出手段で検出された加速度の大きさに応じて位置情報検
出手段で位置情報を検出する第１の時間間隔あるいは演
算手段での計算の第２の時間間隔を設定することを特徴
とする。請求項３の発明は、演算手段が、位置情報検出
手段手段で位置情報が検出される場合は検出された位置
情報から被測定者の移動に伴う前記被測定者の消費カロ
リ、移動速度、移動距離、歩数および標高、標高差、時
刻を計算し且つ前記位置情報検出手段で位置情報が検出
されない場合は加速度検出手段で検出された加速度から
前記被測定者の消費カロリ、移動速度、移動距離、歩数
を計算することを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、被測定者の心拍数を検
出する心拍数検出手段を付加し、前記心拍数検出手段で
検出された心拍数の大きさに応じて位置情報検出手段で
位置情報を検出する第１の時間間隔あるいは演算手段で
の計算の第２の時間間隔を設定することを特徴とする。
請求項５の発明は、被測定者の心拍数を検出する心拍数
検出手段を付加し、演算手段が、位置情報検出手段手段
で位置情報が検出される場合は検出された位置情報から
前記被測定者の消費カロリ、移動速度、移動距離、歩数
および標高、標高差、時刻を計算し且つ前記位置情報検
出手段で位置情報が検出されない場合は心拍数検出手段
で検出された心拍数から前記被測定者の消費カロリを計
算することを特徴とする。

【００１３】請求項６の発明は、汎地球測位システムで
被測定者の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前
記被測定者の移動時の加速度を検出する加速度検出手段
と、前記被測定者の心拍数を検出する心拍数検出手段
と、前記位置情報検出手段で位置情報が検出される場合
は検出された位置情報から前記被測定者の消費カロリ、
移動速度、移動距離、歩数および標高、標高差、時刻を
計算し且つ前記位置情報検出手段で位置情報が検出され
ない場合は前記加速度検出手段で検出された加速度と前
記心拍数検出手段で検出された心拍数とから前記被測定
者の消費カロリ、移動速度、移動距離、歩数を計算する
演算手段とを有することを特徴とする。

【００１４】請求項７の発明は、演算手段が、位置情報
検出手段で位置情報が検出される場合は前記位置情報検
出手段で検出された被測定者の位置情報から前記被測定
者の移動区間の移動速度及び傾斜角度を求め、前記移動
速度と前記傾斜角度とから消費カロリを計算することを
特徴とする。請求項８の発明は、演算手段が、位置情報
検出手段で位置情報が検出される場合は検出された位置
情報に基づいて計算し且つ前記位置情報検出手段で位置
情報が検出されない場合は加速度検出手段で検出された
加速度に基づいて計算するか或いは心拍数検出手段で検
出された心拍数に基づいて計算する切替えを手動あるい
は自動的に行うことを特徴とする。

【００１５】請求項９の発明は、演算手段が、位置情報
検出手段で検出された位置情報から被測定者の消費カロ
リ、移動速度、移動距離、歩数および標高、標高差、時
刻を計算する操作を前記被測定者の目的意識的な運動動
作に連動して行うことを特徴とする。請求項１０の発明
は、演算手段に入力されたデータおよび演算手段で計算
して得られたデータの全部あるいは一部を時系列的に記
憶させる記憶手段を付加したことを特徴とする。

【００１６】請求項１１の発明は、演算手段に入力され
たデータおよび演算手段で計算して得られたデータの全
部あるいは一部を別途設けられている記憶手段へ時系列
的に送信する送信手段を付加したことを特徴とする。請
求項１２の発明は、被測定者の腕部分に装着するための
装着手段を付設したことを特徴とする。

【００１７】請求項１３の発明は、請求項１〜１２いず
れか１項に記載の消費カロリ計と、該消費カロリ計から
得られる被測定者の移動に伴う前記被測定者の消費カロ
リ、移動速度、移動距離、加速度、心拍数、歩数、およ
び標高、標高差、緯度、経度、標高、時刻をモニタリン
グして被測定者の位置および移動区間の移動速度や傾斜
角度からなる行動指標及び該行動指標に対応する心拍数
変化のような生理反応及び加速度変化より得られる被測
定者の動きを解析する解析手段とを有することを特徴と
する。

【００１８】

【作用】請求項１の発明の構成によれば、汎地球測位シ
ステムで被測定者の位置情報を検出する位置情報検出手
段と、前記位置情報検出手段で検出された位置情報に基
づき前記被測定者の移動にともなう前記被測定者の消費
カロリ、移動速度、移動距離、歩数および標高、標高
差、時刻を計算するので、被測定者の歩行以外の動きの
影響を受けずに消費カロリを精度良く計測できると共に
移動速度、移動距離、歩数および標高、標高差、時刻も
計測できる。

【００１９】請求項２の発明の構成によれば、被測定者
の移動時の加速度を検出する加速度検出手段を付加し、
前記加速度検出手段で検出された加速度の大きさに応じ
て位置情報検出手段で位置情報を検出する第１の時間間
隔あるいは演算手段での計算の第２の時間間隔を設定す
るので、加速度が大きい場合は第１の時間間隔あるいは
第２の時間間隔を短くすることによって消費カロリの計
測精度を向上することができ、また、加速度が小さい場
合は第１の時間間隔あるいは第２の時間間隔を長くする
ことによって省エネルギ化を図ることができる。

【００２０】請求項３の発明の構成によれば、演算手段
は、位置情報検出手段で位置情報が検出されない場合は
加速度検出手段で検出された加速度から被測定者の消費
カロリ、移動速度、移動距離、歩数を計算するので、汎
用地球測位システムからの信号が得られない屋内でも消
費カロリを精度良く計測できると共に移動速度、移動距
離、歩数も計測できる。

【００２１】請求項４の発明の構成によれば、被測定者
の心拍数を検出する心拍数検出手段を付加し、前記心拍
数検出手段で検出された心拍数の大きさに応じて位置情
報検出手段で位置情報を検出する第１の時間間隔あるい
は演算手段での計算の第２の時間間隔を設定するので、
心拍数が多い場合は第１の時間間隔あるいは第２の時間
間隔を短くすることによって、消費カロリの計測精度を
向上することができ、また、心拍数が小さい場合は第１
の時間間隔あるいは第２の時間間隔を長くすることによ
って省エネルギ化を図ることができる。

【００２２】請求項５の発明の構成によれば、被測定者
の心拍数を検出する心拍数検出手段を付加し、位置情報
検出手段で位置情報が検出されない場合は心拍数検出手
段で検出された心拍数から前記被測定者の消費カロリを
計算するので、汎地球測位システムからの信号が得られ
ない屋内でも消費カロリを精度良く計測することができ
る。

【００２３】請求項６の発明の構成によれば、位置情報
検出手段で位置情報が検出されない場合は加速度検出手
段で検出された加速度と心拍数検出手段で検出された心
拍数とから被測定者の消費カロリ、移動速度、移動距
離、歩数を計算するので、汎地球測位システムからの信
号が得られない屋内でも消費カロリを精度良く計測でき
ると共に移動速度、移動距離、歩数も計測できる。

【００２４】請求項７の発明の構成によれば、演算手段
は、位置情報検出手段で位置情報が検出される場合は前
記位置情報検出手段で検出された被測定者の位置情報か
ら前記被測定者の移動区間の移動速度及び傾斜角度を求
め、前記移動速度と前記傾斜角度とから消費カロリを計
算するので、消費カロリの計測精度が向上する。請求項
８の発明の構成によれば、演算手段は、位置情報検出手
段で位置情報が検出される場合は検出された位置情報に
基づいて計算し且つ前記位置情報検出手段で位置情報が
検出されない場合は加速度検出手段で検出された加速度
に基づいて計算するか或いは心拍数検出手段で検出され
た心拍数に基づいて計算する切替えを手動あるいは自動
的に行うので、前記切替えを自動的に行うことにより消
費カロリを常に計測することができ、また、前記切替え
を手動で行うことにより屋内で消費カロリを計測するか
どうかを選択することができる。

【００２５】請求項９の発明の構成によれば、演算手段
は、位置情報検出手段で検出された位置情報から被測定
者の消費カロリ、移動速度、移動距離、歩数および標
高、標高差、時刻を計算する操作を前記被測定者の目的
意識的な運動動作に連動して行うので、目的意識的な運
動時の消費カロリを精度良く計測できると共に移動速
度、移動距離、歩数および標高、標高差、時刻も計測で
きる。

【００２６】請求項１０の発明の構成によれば、演算手
段に入力されたデータおよび演算手段で計算して得られ
たデータの全部あるいは一部を時系列的に記憶させる記
憶手段を付加したので、前記データを時系列的に記憶す
ることができる。請求項１１の発明の構成によれば、演
算手段に入力されたデータおよび演算手段で計算して得
られたデータの全部あるいは一部を別途設けられている
記憶手段へ時系列的に送信する送信手段を付加したの
で、前記データを記憶手段に残すことができる。

【００２７】請求項１２の発明の構成によれば、被測定
者の腕部分に装着するための装着手段を付設したので、
従来の消費カロリ計では不可能であった腕部分への装着
が可能となる。請求項１３の発明の構成によれば、請求
項１〜１２いずれか１項に記載の消費カロリ計と、該消
費カロリ計から得られる被測定者の移動に伴う前記被測
定者の消費カロリ、移動速度、移動距離、加速度、心拍
数、歩数、および標高、標高差、緯度、経度、標高、時
刻をモニタリングして被測定者の位置および移動区間の
移動速度や傾斜角度からなる行動指標及び該行動指標に
対応する心拍数変化のような生理反応及び加速度変化よ
り得られる被測定者の動きを解析する解析手段とを有す
るので、公衆衛生学、疫学、心理学、社会学といった人
間の行動を解析する必要がある研究分野に利用できる。

【００２８】

【実施例】まず、汎地球測位システム（Ｇｒｏｂａｌ
ＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｎｇＳｙｓｔｅｍ：以下、ＧＰ
Ｓと称す）について簡単に説明する。ＧＰＳは、米国国
防総省で開発されたシステムで、海上、陸上を問わず、
地球上のどの地域でも連続的に単独測位可能な衛星航法
システムである。また、同時に移動体の速度や進行方
向、正確な時間も求めることができる。

【００２９】ＧＰＳでの測位は地球を周回するＧＰＳ衛
星と受信装置との疑似距離を求め、その値に対して補正
を加え、真の距離を計算することにより行われる。同時
に４個のＧＰＳ衛星からの疑似距離が求まると３次元で
の測位、緯度、経度、標高、時間を求めることができ
る。本発明は、このＧＰＳから得られる緯度、経度、標
高、時間を利用して被測定者の移動速度、移動距離、標
高差、消費カロリ、歩数を計測するようにしている。

【００３０】以下、本発明を実施例により説明する。（実施例１）本実施例は請求項１および請求項９の発明
に対応するものである。本実施例の消費カロリ計は、図
１に示すように、ＧＰＳで位置情報を検出する位置情報
検出手段であるＧＰＳ受信部１と、演算部２と、表示部
３とからなる。

【００３１】本消費カロリ計では、ＧＰＳ受信部１で検
出した被測定者の位置情報信号を演算部２に入力し、演
算部２において消費カロリを計算すると共に、移動速
度、移動距離、標高差、時刻、歩数（歩数は以下に示す
歩行モード時のみ）を計算し、演算部２で計算された結
果を液晶よりなる表示部３に表示する。ところで、本発
明の消費カロリ計は、歩行や自転車といった移動形態の
違うモードを手動で切り替えて、歩行モードと自転車モ
ードとのどちらか一方を選択するようになっている。各
モードでは移動形態に応じて移動速度、移動距離、標高
差、消費カロリ、時刻、歩数（歩行モード時のみ）の計
算を行う。

【００３２】移動速度、移動距離、標高差、消費カロ
リ、時刻は、ＧＰＳ受信部１で受信した信号より得られ
る緯度、経度、標高、時刻のデータを演算部２に入力
し、演算部２で計算することにより求める。ところで、
消費カロリは図１０に示すようなマトリクスに移動空間
の移動速度と傾斜を当てはめ、表示された値ａ_mn（ｍ，
ｎ＝１，２，３・・・）より１分間当たりの消費カロリ
に換算するようにしている。ここで、移動距離及び傾斜
角度は、検出した２点間の経度、緯度、標高から求める
ことができ、この移動距離とこの移動距離の移動に要し
た時間とから移動速度を求めることができる。検出した
２点間の距離と算出した消費カロリをたしあわせて行く
ことで、目的とする区間の移動距離、消費カロリが計測
できる。

【００３３】また、歩行の場合、歩数を検出する手段を
持たなくとも歩幅がわかれば移動距離を歩幅で割ること
により歩数の概数を求めることができる。ここで、歩幅
は、予め測定した被測定者の歩幅の実測値を入力するよ
うにしてもよいし、例えば、歩幅（ｃｍ）＝身長（ｃｍ）−１００（ｃｍ）のような式から計算してもよい。

【００３４】ところで、ＧＰＳ受信部１での位置情報検
出は、例えば１分間隔毎に行い、消費カロリ、移動距
離、歩数（歩行モード時のみ）は１分間隔毎に計算した
データをたしこむことで計算していき、その加算値を表
示部３に表示する。標高差は、基準地点（例えば出発地
点などで、被測定者が任意に選ぶことができる）標高と
表示地点標高との差より求める。

【００３５】本消費カロリ計では、被測定者は、屋外で
の散歩やハイキングに加え、サイクリング等の自転車使
用時においても消費カロリ、移動距離、移動速度、標高
差を精度良く管理することができる。また、坂道ではそ
の坂道の傾斜角度の把握が可能となり、被測定者の移動
時の運動状態の管理にも役立てることができる。本実施
例では、位置情報の検出時間間隔は固定して行ったが、
演算部２で計算された移動速度に応じて検出時間間隔あ
るいは演算時間間隔を変化させてもよい。検出あるいは
演算の時間間隔は、被測定者の移動速度が所定速度より
速い場合は短く、前記所定速度より遅い場合は長くする
ようにすれば消費カロリ算出の高精度化にあわせて省エ
ネルギにもなる。

【００３６】また、本実施例では、消費カロリの計算
は、移動区間の移動速度と傾斜という２つの要素から決
定したが、その他、性別、年齢、体重、身長、体表面
積、体脂肪率、肥満度、安静時脈拍、基礎代謝量、安静
時代謝量などの要素を考慮して計算すれば、消費カロリ
の推定精度が更に向上することはいうまでもない。（実施例２）本実施例は請求項２および請求項３の発明
に対応するものである。

【００３７】本実施例の消費カロリ計は、図２に示すよ
うに、ＧＰＳで位置情報を検出する位置情報検出手段で
あるＧＰＳ受信部１と、被測定者の運動時の加速度を検
出する加速度検出部４と、演算部２と、表示部３とから
なる。ＧＰＳ信号を受信できる場所、例えば屋外では、
実施例１と同様に、ＧＰＳ受信部１で検出した被測定者
の位置情報信号を演算部２に入力し、演算部２におい
て、移動速度、移動距離、標高差、消費カロリ、時刻、
歩数を計算する。

【００３８】一方、ＧＰＳ信号を受信できない場所、例
えば屋内では、加速度検出部４で検出した加速度に基づ
いて演算部２で消費カロリ、移動距離、移動速度、歩数
を計算する。この場合、図９に示すような消費カロリと
加速度センサからの出力電圧とが比例する性質を利用し
て被測定者の消費カロリを求める。また、歩行時の歩数
については、前記出力電圧の振幅数より求め、移動距離
は歩幅と歩数の積により計算する。なお、歩幅は、実施
例１と同様の方法で計算して入力すればよい。

【００３９】位置情報の検出時間間隔あるいは演算時間
間隔は加速度検出部４の出力に応じて行い、加速度が所
定加速度より大きいときは時間間隔を短く、前記加速度
が前記所定加速度より小さい時は時間間隔を長くしてい
る。各時間間隔毎に計測された消費カロリ、移動距離、
歩数はデータをたしこむことで計算していき、その加算
値を液晶よりなる表示部３に表示する。

【００４０】本実施例の消費カロリ計ではモード切替え
スイッチ（図示せず）により、歩行時の歩行モードと自
転車運転時の自転車モードとを手動で選択し、選択され
たモードにおいて、移動速度、移動距離、傾斜、消費カ
ロリ、時刻、歩数（歩行モード時のみ）の計測を行う。
従って、被測定者は、屋外での散歩やハイキングに加
え、サイクリング等の自転車使用時において消費カロ
リ、移動距離、移動速度、標高差、場合によっては坂道
の傾斜の把握が可能となり、運動状態の管理に役立てる
ことができる。また、屋内においても、消費カロリ、移
動距離、移動速度の把握が可能となったので、より広い
用途での使用が可能となる。

【００４１】（実施例３）本実施例は請求項８の発明に
対応するものである。本実施例の消費カロリ計は、実施
例２と同様な構成である。本実施例においては、実施例
２の消費カロリ計では、屋外と屋内とで、手動により演
算切り替えを行っていたが、本実施例の消費カロリ計
は、ＧＰＳ受信部１でＧＰＳ衛星からの信号を検出でき
るか否かによって屋外と屋内との演算切り替えを自動的
に行うものである。

【００４２】演算切り替えを自動的に行うことにより、
被測定者は、屋内、屋外の出入りの度に演算切り替えス
イッチを切り替える必要がなくなる。また、屋外におい
ても（４つの）ＧＰＳ衛星からの信号が検出できない場
合にも対応できるという利点もある。（実施例４）本実施例は請求項４および請求項５および
請求項７の発明に対応するものである。

【００４３】本実施例の消費カロリ計は、図３に示すよ
うに、ＧＰＳ受信部１と、被測定者の心拍数を検出する
心拍数検出部５と、演算部２と、表示部３とからなる。
ＧＰＳ信号を受信できる場所、例えば屋外では、ＧＰＳ
受信部１で検出した位置情報信号を演算部２に入力し、
演算部２において消費カロリ、移動速度、移動距離、標
高差、消費カロリ、時刻、歩数（歩行モード時のみ）を
計算する。

【００４４】ここで、ＧＰＳ信号から消費カロリを計算
する場合は、男女別に被測定者の年齢、体重、身長、移
動速度、傾斜を要素とし、重回帰分析により求めた次式
のような推定式を用いる。男性消費カロリ＝Ａ×年齢＋Ｂ×体重＋Ｃ×身長＋Ｄ×移動速度＋Ｅ×傾斜女性消費カロリ＝Ｆ×年齢＋Ｇ×体重＋Ｈ×身長＋Ｉ×移動速度＋Ｊ×傾斜ここで、Ａ〜Ｊは定数である。

【００４５】ここで、消費カロリは、被測定者の性別、
年齢、体重、身長、移動速度、移動区間の傾斜という６
つの要素から算出したが、その他、被測定者の体表面
積、体脂肪率、肥満度、安静時脈拍、基礎代謝量、安静
時代謝量などの要素を考慮して算出すれば、消費カロリ
の推定精度が更に向上することはいうまでもない。ま
た、消費カロリは、被測定者の身長、体重、体表面積と
いった要素にも影響されるが、図８のごとく移動速度に
より推定することができる。これらの消費カロリは、そ
の運動状態における被測定者の呼気を分析して推定する
などして実験的に求めたもので、本発明に使用する場合
は、歩行や自転車のような運動形態ごとに移動速度と傾
斜角度の異なる実験をして、得られたデータより回帰分
析などの手法を用いて求めることもできる。

【００４６】なお、本実施例における消費カロリの推定
式は重回帰分析を用いて求めたが、ＧＭＤＨ、ニューラ
ルネットワーク手法、ファジィ手法などの解析手法を利
用して消費カロリの推定式を求めてもかまわない。位置
情報の検出時間間隔あるいは演算時間間隔は心拍数に応
じて決め、心拍数が大きいときは時間間隔を短く、脈拍
数が小さいときは時間間隔を長くしている。各時間間隔
毎に計測された消費カロリ、移動距離、歩数（歩行モー
ド時のみ）はデータをたしこむことで計算していき、そ
の加算値を液晶よりなる表示部３に表示する。

【００４７】一方、ＧＰＳ信号を受信できない場所、例
えば屋内では、心拍数検出部５で検出された心拍数に基
づいて演算部２において消費カロリを計算する。この場
合、図１１に示すような消費カロリと心拍数とが比例す
る性質を利用して消費カロリを求める。本実施例におい
ては、心拍数からは消費カロリを計算するだけで、移動
距離、移動速度、歩数などは推定しない。

【００４８】本実施例の消費カロリ計ではモード切替え
スイッチ（図示せず）により、歩行時の歩行モードと自
転車運転時の自転車モードとを選択し、選択されたモー
ドにおいて、演算部２で消費カロリ、移動距離、標高
差、移動速度、時刻、歩数（歩行モード時のみ）、場合
によっては坂道の傾斜角度の計算を行う。従って、被測
定者は、屋外での散歩やハイキングに加え、サイクリン
グ等の自転車使用時において消費カロリ、移動距離、移
動速度、標高差、場合によっては坂道の傾斜の把握が可
能となり、運動状態の管理に役立てることができる。ま
た、屋内においても、消費カロリの把握が可能となった
ので、より広い用途での使用が可能となる。

【００４９】（実施例５）本実施例は請求項６の発明に
対応するものである。本実施例の消費カロリ計は、図４
に示すように、ＧＰＳ受信部１と、加速度検出部４と、
心拍数検出部５と、演算部２と、表示部３とからなる。
ＧＰＳ信号を受信できる場所、例えば屋外では、ＧＰＳ
受信部１で検出した信号を演算部２に入力し、演算部２
において消費カロリ、移動速度、移動距離、標高差、消
費エネルギ、時刻、歩数（歩行モード時のみ）を計算す
る。

【００５０】ＧＰＳ信号から消費カロリを計算する場合
は、男女別に年齢、体重、身長、移動速度、傾斜を変数
とし、重回帰分析により求めた次式のような推定式を用
いる。男性消費カロリ＝Ａ×年齢＋Ｂ×体重＋Ｃ×身長＋Ｄ×移動速度＋Ｅ×傾斜女性消費カロリ＝Ｆ×年齢＋Ｇ×体重＋Ｈ×身長＋Ｉ×移動速度＋Ｊ×傾斜ここで、Ａ〜Ｊは定数である。

【００５１】ここで、消費カロリは、被測定者の性別、
年齢、体重、身長、移動速度、移動区間の傾斜という６
つの要素から算出したが、その他、被測定者の体表面
積、体脂肪率、肥満度、安静時脈拍、基礎代謝量、安静
時代謝量などの要素を考慮して算出すれば、消費カロリ
の推定精度が更に向上することはいうまでもない。な
お、本実施例における消費カロリの推定式は重回帰分析
を用いて求めたが、ＧＭＤＨ、ニューラルネットワーク
手法、ファジィ手法などの解析手法を利用して消費カロ
リの推定式を求めてもよい。

【００５２】一方、ＧＰＳ信号を受信できない場所、例
えば屋内では、心拍数検出部５で検出した心拍数と加速
度検出部４で検出した加速度信号に基づいて消費カロリ
を計算する。ところで、心拍数が１００拍／分程度未満
の場合、消費カロリは心理的な影響を受けやすい。そこ
で、本実施例では消費カロリが心理的影響を受けにくい
心拍数、例えば、１００拍／分以上の場合は、図１１に
示すような消費カロリと心拍数とが比例する性質を利用
して消費カロリを計算するようにしている。一方、心拍
数が１００拍／分未満の場合は、図９に示すように消費
カロリと加速度検出部４の加速度センサからの出力電圧
とが比例する性質を利用して加速度から消費カロリを求
める。また、移動距離、移動速度、歩数も加速度信号を
用いて算出する。

【００５３】本実施例の消費カロリ計ではモード切替え
スイッチ（図示せず）により、歩行時の歩行モードと自
転車運転時の自転車モードとを選択し、選択されたモー
ドにおいて、演算部２で消費カロリ、移動距離、傾斜、
移動速度、時刻、歩数（歩行モード時のみ）の計算を行
う。位置情報の検出時間間隔あるいは演算時間間隔は加
速度に応じて決め、加速度が大きいときは時間間隔を短
く、加速度が小さいときは時間間隔を長くしている。各
時間間隔毎に計算された消費カロリ、移動距離、歩数
（歩行モード時のみ）はデータをたしこむことで計算し
ていき、その加算値を液晶よりなる表示部３に表示す
る。

【００５４】従って、被測定者は、屋外での散歩やハイ
キングに加え、サイクリング等の自転車使用時において
消費カロリ、移動距離、移動速度、標高差、場合によっ
ては坂道の傾斜の把握が可能となり、運動状態の管理に
役立てることができる。（実施例６）本実施例は請求項１０の発明に対応するも
のである。

【００５５】本実施例の消費カロリ計は、図９に示すよ
うに、ＧＰＳ受信部１と、加速度検出部４と、心拍数検
出部５と、演算部２と、記憶部６とからなる。構成とし
ては実施例５の消費カロリ計に記憶部６が付加されたも
のである。記憶部６としては、例えば、カセットテープ
式の記憶装置を使用している。記憶部６では、ＧＰＳか
らの緯度、経度、標高と、心拍数検出部５からの心拍
数、心電図波形と、加速度検出部４からの加速度などの
データを時系列で記憶するようにしている。移動速度、
移動距離、消費カロリは前記データから算出できるの
で、記憶容量を節約するため、記憶しない。この記憶部
６で記憶したデータを用いて、移動後に移動コースの確
認やある時間における所在位置のチェックなどを行うこ
とができる。

【００５６】なお、本実施例では、記憶部６としてカセ
ットテープ式の記憶装置を使用したが、フロッピィディ
スク式の記憶装置にしてもよいし、小型化を優先した
り、記憶容量が小さくて済む場合はＩＣメモリカード等
を記憶部６として用いてもよいが、これに限定するもの
ではない。（実施例７）本実施例は請求項１１の発明に対応するも
のである。

【００５７】本実施例の消費カロリ計は、図１０に示す
ように、ＧＰＳ受信部１と、加速度検出部４と、心拍数
検出部５と、演算部２と、表示部３と、送信部７とから
なる。構成としては、実施例５の消費カロリ計に送信部
７が付加されたもので、実施例６でデータを記憶する記
憶部６の代わりに、送信部７から外部の記憶あるいは記
録手段（図示せず）にデータを送っている。送信データ
としては、ＧＰＳからの時刻、緯度、経度、標高と、心
拍数検出部５からの心拍数と、加速度検出部４からの加
速度などのデータがあり、これらのデータを時系列で送
信するようにしている。移動速度、移動距離、消費カロ
リは前記データから算出できるので、送信量を節約する
ため、送信しない。この送信部６から送信されたデータ
の記憶あるいは記録を用いて、移動後に移動コースの確
認やある時間の位置のチェック等を行うことができる。

【００５８】なお、本実施例においては、送信部７から
の送信手段として通常の無線通信手段を用いたが、携帯
電話などの既存の通信手段を利用すれば、遠隔地におい
ても本消費カロリ計を利用するこができる。（実施例８）本実施例は請求項１２の発明に対応するも
のである。

【００５９】本実施例の消費カロリ計は、図７に示すよ
うに、実施例１と同様の構成の消費カロリ計を、身体の
腕部分に装着できるように腕時計のような形状としたも
のである。このため、本消費カロリ計は、バンド１１に
より、被測定者の腕に装着することができる。したがっ
て、従来の消費カロリ計あるいは歩数計での装着部位と
しては不可能であった腕部分にも装着できるようになっ
た。

【００６０】（実施例９）本実施例は請求項１３の発明
に対応するものである。本実施例の活動解析システム
は、実施例６に示す消費カロリ計とパーソナルコンピュ
ータなどよりなる活動解析装置とからなる。本システム
は、例えば、公衆衛生学での成人病予防や老化防止に適
したライフスタイルを求めるような縦断研究や横断研究
を実施する場合のツールとして使用できる。同様に、医
者やカウンセラがクライアントに助言する際の定量的な
行動把握を行うことや、クライアントのモチベイション
を高めるためのツールとしても利用できる。その他、疫
学、心理学、社会学といった人間の行動を解析する必要
がある研究分野にも利用できることはもちろん、パーソ
ナルユースとして個人での健康管理や活動管理、あるい
は外廻りの外交員などの活動管理に利用することもでき
る。

【００６１】また、本システムは、ＧＰＳ受信部１と、
加速度検出部４と、心拍数検出部５と、演算部２とか
ら、被測定者の移動速度、移動距離、緯度、経度、標
高、時刻、消費カロリ、加速度、心拍数、歩数などの情
報をモニタリングすることにより、移動中の所在位置お
よび移動区間の速度や傾斜などの定量化できる行動指標
と、それに対応する心拍数変化などの生理反応と加速度
変化より得られる移動体の動きを解析するものである。

【００６２】計測できる生理データとしては心電図によ
る心拍数、Ｒ−Ｒ間隔のゆらぎを解析することにより得
られる自律神経の活動度、不整脈の有無に加え、測定項
目に呼吸数、体温、発汗量、筋電図などを追加してもよ
い。いずれにしても日常生活中に移動区間の速度や傾斜
といった定量化できる行動指標と同時に生理反応を記録
できるという利点がある。

【００６３】加速度波形についても、正常に歩行できる
場合と、例えば、足を引きずって歩く場合の波形を比較
するなどに利用することができる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１の発明は、汎地球測位システム
で被測定者の位置情報を検出する位置情報検出手段と、
前記位置情報検出手段で検出された位置情報に基づき前
記被測定者の移動にともなう前記被測定者の消費カロ
リ、移動速度、移動距離、歩数および標高、標高差、時
刻を計算するので、被測定者の歩行以外の動きの影響を
受けずに消費カロリを精度良く計測できる効果があると
共に移動速度、移動距離、歩数および標高、標高差、時
刻も計測できるという効果がある。

【００６５】請求項２の発明は、被測定者の移動時の加
速度を検出する加速度検出手段を付加し、前記加速度検
出手段で検出された加速度の大きさに応じて位置情報検
出手段で位置情報を検出する第１の時間間隔あるいは演
算手段での計算の第２の時間間隔を設定するので、加速
度が大きい場合は第１の時間間隔あるいは第２の時間間
隔を短くすることによって消費カロリの計測精度を向上
することができる効果があり、また、加速度が小さい場
合は第１の時間間隔あるいは第２の時間間隔を長くする
ことによって省エネルギ化を図ることができるという効
果がある。

【００６６】請求項３の発明は、演算手段が、位置情報
検出手段で位置情報が検出されない場合は加速度検出手
段で検出された加速度から被測定者の消費カロリ、移動
速度、移動距離、歩数を計算するので、汎地球測位シス
テムからの信号が得られない屋内でも消費カロリを精度
良く計測できると共に移動速度、移動距離、歩数も計測
できるという効果がある。請求項４の発明は、被測定者
の心拍数を検出する心拍数検出手段を付加し、前記心拍
数検出手段で検出された心拍数の大きさに応じて位置情
報検出手段で位置情報を検出する第１の時間間隔あるい
は演算手段での計算の第２の時間間隔を設定するので、
心拍数が多い場合は第１の時間間隔あるいは第２の時間
間隔を短くすることによって、消費カロリの計測精度を
向上することができるという効果があり、また、心拍数
が小さい場合は第１の時間間隔あるいは第２の時間間隔
を長くすることによって省エネルギ化を図ることができ
るという効果がある。

【００６７】請求項５の発明は、被測定者の心拍数を検
出する心拍数検出手段を付加し、位置情報検出手段で位
置情報が検出されない場合は心拍数検出手段で検出され
た心拍数から前記被測定者の消費カロリを計算するの
で、汎地球測位システムからの信号が得られない屋内で
も消費カロリを精度良く計測することができるという効
果がある。

【００６８】請求項６の発明は、位置情報検出手段で位
置情報が検出されない場合は加速度検出手段で検出され
た加速度と心拍数検出手段で検出された心拍数とから被
測定者の消費カロリ、移動速度、移動距離、歩数を計算
するので、汎地球測位システムからの信号が得られない
屋内でも消費カロリを精度良く計測できると共に移動速
度、移動距離、歩数も計測できるという効果がある。

【００６９】請求項７の発明は、演算手段が、位置情報
検出手段で位置情報が検出される場合は前記位置情報検
出手段で検出された被測定者の位置情報から前記被測定
者の移動区間の移動速度及び傾斜角度を求め、前記移動
速度と前記傾斜角度とから消費カロリを計算するので、
消費カロリの計測精度が向上するという効果がある。請
求項８の発明は、演算手段が、位置情報検出手段で位置
情報が検出される場合は検出された位置情報に基づいて
計算し且つ前記位置情報検出手段で位置情報が検出され
ない場合は加速度検出手段で検出された加速度に基づい
て計算するか或いは心拍数検出手段で検出された心拍数
に基づいて計算する切替えを手動あるいは自動的に行う
ので、前記切替えを自動的に行うことにより消費カロリ
を常に計測することができ、また、前記切替えを手動で
行うことにより屋内で消費カロリを計測するかどうかを
選択することができるという効果がある。

【００７０】請求項９の発明は、演算手段が、位置情報
検出手段で検出された位置情報から被測定者の消費カロ
リ、移動速度、移動距離、歩数および標高、標高差、時
刻を計算する操作を前記被測定者の目的意識的な運動動
作に連動して行うので、目的意識的な運動時の消費カロ
リを精度良く計測できると共に移動速度、移動距離、歩
数および標高、標高差、時刻も計測できるという効果が
ある。

【００７１】請求項１０の発明は、演算手段に入力され
たデータおよび演算手段で計算して得られたデータの全
部あるいは一部を時系列的に記憶させる記憶手段を付加
したので、前記データを時系列的に記憶することができ
るという効果がある。請求項１１の発明は、演算手段に
入力されたデータおよび演算手段で計算して得られたデ
ータの全部あるいは一部を別途設けられている記憶手段
へ時系列的に送信する送信手段を付加したので、前記デ
ータを記憶手段に残すことができるという効果がある。

【００７２】請求項１２の発明は、被測定者の腕部分に
装着するための装着手段を付設したので、従来の消費カ
ロリ計では不可能であった腕部分への装着が可能となる
という効果がある。請求項１３の発明は、請求項１〜１
２いずれか１項に記載の消費カロリ計と、該消費カロリ
計から得られる被測定者の移動に伴う前記被測定者の消
費カロリ、移動速度、移動距離、加速度、心拍数、歩
数、および標高、標高差、緯度、経度、標高、時刻をモ
ニタリングして被測定者の位置および移動区間の移動速
度や傾斜角度からなる行動指標及び該行動指標に対応す
る心拍数変化のような生理反応及び加速度変化より得ら
れる被測定者の動きを解析する解析手段とを有するの
で、公衆衛生学、疫学、心理学、社会学といった人間の
行動を解析する必要がある研究分野に利用できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図６】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図７】本発明の実施例を示す外観図である。

【図８】本発明の運動形態と消費カロリとの関係説明図
である。

【図９】本発明の加速度センサの出力と消費カロリの関
係説明図である。

【図１０】本発明の移動速度および傾斜角と消費カロリ
の関係説明図である。

【図１１】心拍数と消費カロリの関係を表す図である。

【図１２】従来の歩数計の機構を示す略図である。

【図１３】従来の運動カロリ計の機構を示す略図であ
る。

【符号の説明】１ＧＰＳ受信部２演算部３表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汎地球測位システムで被測定者の位置情
報を検出する位置情報検出手段と、前記位置情報検出手
段で検出された位置情報に基づき前記被測定者の移動に
ともなう前記被測定者の消費カロリ、移動速度、移動距
離、歩数および標高、標高差、時刻を計算する演算手段
とを有することを特徴とする消費カロリ計。
【請求項２】被測定者の移動時の加速度を検出する加
速度検出手段を付加し、前記加速度検出手段で検出され
た加速度の大きさに応じて位置情報検出手段で位置情報
を検出する第１の時間間隔あるいは演算手段での計算の
第２の時間間隔を設定することを特徴とする請求項１記
載の消費カロリ計。
【請求項３】演算手段は、位置情報検出手段手段で位
置情報が検出される場合は検出された位置情報から被測
定者の移動に伴う前記被測定者の消費カロリ、移動速
度、移動距離、歩数および標高、標高差、時刻を計算し
且つ前記位置情報検出手段で位置情報が検出されない場
合は加速度検出手段で検出された加速度から前記被測定
者の消費カロリ、移動速度、移動距離、歩数を計算する
ことを特徴とする請求項２記載の消費カロリ計。
【請求項４】被測定者の心拍数を検出する心拍数検出
手段を付加し、前記心拍数検出手段で検出された心拍数
の大きさに応じて位置情報検出手段で位置情報を検出す
る第１の時間間隔あるいは演算手段での計算の第２の時
間間隔を設定することを特徴とする請求項１記載の消費
カロリ計。
【請求項５】被測定者の心拍数を検出する心拍数検出
手段を付加し、演算手段は、位置情報検出手段手段で位
置情報が検出される場合は検出された位置情報から前記
被測定者の消費カロリ、移動速度、移動距離、歩数およ
び標高、標高差、時刻を計算し且つ前記位置情報検出手
段で位置情報が検出されない場合は心拍数検出手段で検
出された心拍数から前記被測定者の消費カロリを計算す
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の消費
カロリ計。
【請求項６】汎地球測位システムで被測定者の位置情
報を検出する位置情報検出手段と、前記被測定者の移動
時の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被測定者
の心拍数を検出する心拍数検出手段と、前記位置情報検
出手段で位置情報が検出される場合は検出された位置情
報から前記被測定者の消費カロリ、移動速度、移動距
離、歩数および標高、標高差、時刻を計算し且つ前記位
置情報検出手段で位置情報が検出されない場合は前記加
速度検出手段で検出された加速度と前記心拍数検出手段
で検出された心拍数とから前記被測定者の消費カロリ、
移動速度、移動距離、歩数を計算する演算手段とを有す
ることを特徴とする消費カロリ計。
【請求項７】演算手段は、位置情報検出手段で位置情
報が検出される場合は前記位置情報検出手段で検出され
た被測定者の位置情報から前記被測定者の移動区間の移
動速度及び傾斜角度を求め、前記移動速度と前記傾斜角
度とから消費カロリを計算することを特徴とする請求項
１〜６いずれか１項に記載の消費カロリ計。
【請求項８】演算手段は、位置情報検出手段で位置情
報が検出される場合は検出された位置情報に基づいて計
算し且つ前記位置情報検出手段で位置情報が検出されな
い場合は加速度検出手段で検出された加速度に基づいて
計算するか或いは心拍数検出手段で検出された心拍数に
基づいて計算する切替えを手動あるいは自動的に行うこ
とを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の消
費カロリ計。
【請求項９】演算手段は、位置情報検出手段で検出さ
れた位置情報から被測定者の消費カロリ、移動速度、移
動距離、歩数および標高、標高差、時刻を計算する操作
を前記被測定者の目的意識的な運動動作に連動して行う
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の
消費カロリ計。
【請求項１０】演算手段に入力されたデータおよび演
算手段で計算して得られたデータの全部あるいは一部を
時系列的に記憶させる記憶手段を付加したことを特徴と
する請求項１〜９のいずれか１項に記載の消費カロリ
計。
【請求項１１】演算手段に入力されたデータおよび演
算手段で計算して得られたデータの全部あるいは一部を
別途設けられている記憶手段へ時系列的に送信する送信
手段を付加したことを特徴とする請求項１〜１０のいず
れか１項に記載の消費カロリ計。
【請求項１２】被測定者の腕部分に装着するための装
着手段を付設したことを特徴とする請求項１〜１１のい
ずれか１項に記載の消費カロリ計。
【請求項１３】請求項１〜１２いずれか１項に記載の
消費カロリ計と、該消費カロリ計から得られる被測定者
の移動に伴う前記被測定者の消費カロリ、移動速度、移
動距離、加速度、心拍数、歩数、および標高、標高差、
緯度、経度、標高、時刻をモニタリングして被測定者の
位置および移動区間の移動速度や傾斜角度からなる行動
指標及び該行動指標に対応する心拍数変化のような生理
反応及び加速度変化より得られる被測定者の動きを解析
する解析手段とを有することを特徴とする活動解析シス
テム。