能显示下一步将要完成的运动量的运动量测定装置的制作方法

专利名称：能显示下一步将要完成的运动量的运动量测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用加速度传感器或类似器件测定生物体(人体)的运动量并显示所测得的运动量的运动量测定装置。
背景技术：
按常规，上述的运动量测定装置通常包括一个检测人体运动的加速度传感器，一个根据由该加速度传感器产生的信号计算人体的运动量的运动量计算装置，一个显示所计算出的运动量的显示单元。图33表示这种运动量测定装置(日本平成5年-第36166号已审查实用新型公报)的显示单元的显示方式的一个实例。这种显示单元具有显示受试者的体重及步距的功能，显示所计算出的运动量或消耗的总卡路里量的功能，以及其它功能。
但是，这种常规的运动量测定装置仅仅测定已进行的运动量(即消耗的卡路里)，并且只在显示单元上显示运动量或消耗的总卡路里量的数值。因此，受试者很难判断他的运动是否合适。另外，他也不知道下一步的运动量该是多少。
另外，在上述的常规运动量测定装置中，只计算并显示一次运动所消耗的卡路里，并且计算方法仅仅根据步行(或跑步)步速是否高于某一定值而改变。因此，使用者不能得知一天中消耗的总卡路里量，当他以站姿或坐姿进行运动时，上述装置也不能计算及显示所消耗的卡路里。
另外，由于上述常规的运动量测定装置仅仅测定并显示一次运动所消耗的卡路里量，使用者无法得知消耗所摄取食物的卡路里所需要的运动量(消耗的卡路里量)，也无法得知他为此目的而应进行的运动的程度和持续时间。

发明内容
鉴于现有技术中存在这样一些问题，本发明的一个目的是提供一种不但更加便于受试者判断所进行的运动是否合适，而且受试者能够得知他所需要的运动量的运动量测定装置。
本发明的另一个目的是提供一种使使用者不但能够知道在一段规定的时间内所消耗的总卡路里量，而且能够知道包括坐、站，更不用说包括走和跑在内的每一种运动形式所消耗的卡路里量的运动量测定装置。
本发明的又一个目的是提供一种使使用者不但能够知道他要消耗掉所摄取食物的卡路里所需要的运动量而且能够知道他为此所应进行的运动的强度及时间的运动量测定装置。
根据本发明的第一个方面，该运动量测定装置包括一个用于检测人体运动的加速度传感器；一个根据该加速度传感器检测到的信号计算运动量的装置；以及一个显示所计算出的运动量的显示单元。这种运动量测定装置能计算并显示所剩下的卡路里的指标或运动量指标。因此，使用者能够知道他后面所要完成的运动量。
根据另一个实施例，计算并显示例如一种生命活动指数，以便将其归到与各预定的生命活动强度相关的一系列等级中的一级上。因此，使用者能够得知他所进行的运动是否处在合适的水平。
也可以显示指标值与测量值之间的差值或比值。还可显示与指标值和测量值之间的差异相应的运动时间，使使用者能够更容易地知道后面还应完成的运动量。
根据又一个实施例，计算并且显示运动量以及指标值与测量值之间的差异或者生命活动指标的瞬时变化趋势。因此，使用者能够方便地知道运动水平的变化。
根据本发明的第二个方面，该运动量测量装置包括一个用于检测人体运动的加速度传感器；一个根据该加速度传感器检测到的信号计算运动量的装置以及一个用于显示所计算出的运动量的显示单元。这种运动量测量装置能够计算并显示在一段规定的时间内(例如一天内)消耗的总卡路里(能量)值。更具体地说，人体的活动被分成几种活动类型，每种活动类型所消耗的卡路里量都被分别计算出来。由这样计算出的各个卡路里消耗量确定所消耗的卡路里的总量。因此，使用者能够得知各种类型的活动所消耗的卡路里值。
根据一个实施例，人体的活动被分成包括睡、坐、站、走和跑的几种活动类型。由于这些类型是除了游泳、跳跃一类特殊运动之外的基本的人类活动类型，因此可根据它们正确地计算出一天所消耗的总卡路里量。
如果显示出了各种活动类型所占时间之间的比例，或者以一定的时间间隔按时间顺序显示了进行这些活动类型的图形，使用者就能更精确地知道他一天中的活动情况，从而可以改进他的活动姿势。
根据本发明的第三个方面，该运动量测定装置包括一个用于检测人体运动的加速度传感器；一个根据该加速度传感器检测到的信号计算运动量的装置以及一个用于显示所计算出的运动量的显示单元。这种运动量测定装置能计算并显示在一段规定的时间(例如一天)内所消耗的卡路里量。根据另一实施例，根据所摄取食物的卡路里量与消耗的卡路里量之间的比较结果来确定给使用者的指导意见，然后显示出来。因此，使用者不但能够知道消耗掉所摄取的卡路里的所需的运动量，而且能够了解所摄取的卡路里量与所消耗的卡路里量之间的平衡情况。
特别是，当所摄取的卡路里量高于所消耗的卡路里量时，可以显示出与所述的卡路里量差值相应的运动类型和时间。相反，当消耗掉的卡路里量高于所摄取的卡路里量时，可以显示出与所述的卡路里量差值相应的食物及其数量。使用者对这样的信息一目了然。
根据另一个实施例，能够确定并显示一名使用者的体重是在增加还是减少的趋势。因此，他能知道他所摄取的卡路里量和他所消耗的卡路里量之中是不是有一个更大，从而可以控制这些卡路里量之间的平衡。
根据另一个实施例，当输入所摄取的卡路里量时，可同时显示这个刚输入的所摄卡路里量与在这之前已经输入的所摄卡路里量的数值。因此，使用者可以方便地知道至此所摄取的卡路里量(摄取的卡路里量总量)以及这一时刻输入的所摄卡路里量与摄入的卡路里总量之间的比例，从而可以方便地控制食物的摄取。并且，将食物名称及它们的卡路里量连同各种食物的数量一起列在一份菜单上，让使用者利用代表某种食物的卡路里值的数值，可以更方便地输入所摄入的卡路里量。
附图简述

图1是表示按照本发明的几个实施例的运动量测定装置的总体结构的方框图；图2列出了不同年龄和性别的人的每1平方米体表面积的基础代谢的标准值；图3是反映图2内容的曲线图；图4列出了生命活动指数和生命活动强度的等级；图5是表示根据本发明的第一实施例的运动量测定装置的显示形式的一个实例；图6A和6B为与图5不同的另一种显示形式；图7和图8A、8B为第一实施例中的另一种显示形式；图9A和9B为第一实施例中的又一种显示形式；图10和11为第一实施例中的运动量测定装置的整个工作过程的流程图；图12是根据本发明的第二实施例的运动量测定装置计算已消耗的总能量的总流程图；图13表示在划分活动类型时为走和跑采取的判定算法的流程图；图14A和14B为解释用于走和跑的判定算法的加速度波形；图15A和15B所示的加速度波形说明了在划分活动类型时针对坐和站所采用的判定算法；图16和17是表示根据本发明的第二实施例的运动量测定装置的显示形式的两个实例；图18和19为根据第二实施例的运动量测定装置的整个工作过程的流程图；图20A和20B为本发明的第三实施例的运动量测定装置的显示形式示例；图21A和21B说明了在该第三实施例中如何输入所摄取的卡路里数值；图22A和22B表示图20A和20B所示显示形式的一种变型；图23A至23C表示在该第三实施例中所采用的另一种显示形式；图24A和24B以及图25A和25B表示在该第三实施例中所采用的又一种显示形式的例子；图26A和26B表示在该第三实施例中所采用的另一种显示形式的例子；图27和图28A、28B是在该第三实施例中所采用的又一种显示形式的例子；图29和30为第三实施例的运动量测定装置的整个工作过程的流程图；图31和32表示在图29和30所示的处理流程中输入所摄取卡路里量过程的特定例子；图33表示在一常规的运动量测定装置中所采用的一种显示形式的例子。
具体实施例方式
下面将参照附图描述根据本发明的几个实施例的运动量测定装置。
图1是根据本发明的第一实施例的运动量测定装置的总体结构框图。这种运动量测定装置与常规的运动量测定装置相比，除了计算功能和显示形式不同外，其余部分大体相同，它包括以下组成部分一个加速度传感器1，安装在人体上，用于检测人体的运动；一个放大器电路2，用于放大由加速度传感器1检测到的信号；一个A/D转换器电路3，用于把已放大的信号转换成数字信号；一个微处理器MPU 4，具有根据所接收的数字信号计算运动量的功能，利用估计的在一段规定的时间(例如一天)内所消耗的卡路里量计算剩余的卡路里指标的功能，计算在一段规定的时间(例如一天)内人体所需完成的运动量指标的功能，计算生命活动指数的功能以及其它功能；一个显示器(显示单元)5，用于显示性别、年龄、运动量、生命活动强度等；一组开关6，包括电源通/断开关、用于选择显示类型的选择开关、以及用于输入性别、年龄等的开关等等。另外，该运动量测定装置还有一个电源7。
为了利用各种计算功能计算运动量、生命活动强度等，该运动量测定装置需要基础代谢信息。在各种确定基础代谢的方法中，有一种根据公式(1)的方法B＝BS×S.........(1)其中，BS每1m2体表面积的基础代谢的标准值(Kcal/m2/小时)S体积面积(m2)＝{体重(kg)}0.444×{身高(cm)0.663×0.008883注意，公式(1)仅适用于6岁或6岁以上的人。并且，BS取决于性别及年龄，且可以根据《日本人所需的营养量(第5次修订版)》中的表II-1来定。[参考图2(不同性别及年龄的人的基础代谢标准值)及图3(表示年龄与基础代谢标准值之间关系的曲线)]。
另一方面，可按以下方法计算生命活动指数。每天的总能量代谢(A)可表示为A＝B·χ+B+0.1·A........(2)其中B·χ为通过一次运动等等消耗的能量(χ生命活动指数)，B为基础代谢量，0.1·A为特有的动力活动的代谢量(即，分解和吸收所摄入的食物需要的能量)。由公式(2)；χ＝0.9(A/B)-1............(3)实测的运动量与计算出的基础代谢量可以分别用作总的代谢能量A和基础代谢量B。
例如，通过将所计算出的生命活动指数分成图4所示的四个等级，使它们与各自的生命活动强度相对应，就能告知受测者有关其运动水平的信息。在图4所示的四个等级中，生命活动强度I最轻微，生命活动强度IV最大。显然，还可以分成与四不同的数个等级，即可以分成三级或五级。
为了求出上述的生命活动指数χ，先计算运动量指标。由公式(2)，运动量指标可表示为A＝(10/9)(1+χ)B将χ＝0.5(将χ设为0.5比较合适)代入上式，则A＝1.67×B...............(4)下面描述显示器5的显示屏上的显示形式。在图5所示的实例中，显示屏被分成上半部分10和下半部分11。运动量[即消耗的卡路里总量(kcal)]以数值的形式显示在上半部分，过去一周的生命活动强度以及这一周的平均生命活动强度以条线图的形式显示在下半部分11。生命活动强度被分成三级I(轻)、II(中)、及III(稍强)，指标等级被设在II级。采用这种显示形式，在每一天结束时计算并且自动显示出生命活动量(消耗的卡路里量)和生命活动强度。并且，可以显示出在过去一周的七天中每一天所消耗的卡路里量及活动强度，以及这七天所消耗的平均卡路里量及这七天的平均活动强度。为了存储这些一周中所耗卡路里量和活动指数，可以利用例如自动存储功能。图5中的显示形式使使用者对过去一周所进行的运动的趋势一目了然。
图6A和6B为图5所示显示形式的一种改进形式。与图5相同，在这种显示形式中，也显示出了总的卡路里消耗量和三级活动强度。这种显示形式的独有特征是，消耗的卡路里总量显示在右边部分12，生命活动强度显示在左边部分13并且不同级别的活动强度采用不同的图象表示。例如，图6A的图象表示过去一天的生命活动量，其等级为I级(轻)。图6B的图象表示7天中所耗卡路里总量的平均值，其等级为II级(中)。通过操纵开关6可以调出过去七天中每一天的所耗卡路里量和活动强度的存储数据。
图7为另一种显示形式。在这种显示形式中，一旦输入性别、年龄、身高及体重，便自动设定并显示出适合于这个人的消耗卡路里指标，并用条线图及图形显示消耗卡路里指标的完成率。参照图7，消耗卡路里的指标及卡路里的总耗量显示在显示屏的上半部分14，指标的完成率显示在下半部分15。例如，当消耗卡路里的指标值为2400kcal(如图7所示)，而实际消耗的卡路里也是2400kcal(如图8所示)时，则指标的完成率为100％，显示出如图8A所示的条线图及图形。另一方面，当实际消耗的卡路里值为1528kcal(如图8B所示)，则指标的完成率为约65％，并相应地显示出条线图和图形。
图9A和9B为又一种显示形式的例子。在这种形式中，消耗卡路里的指标和消耗的卡路里总量显示在上半部分16，为达到这一消耗卡路里指标所需的运动时间显示在下半部分17。如上例中一样，一旦输入性别、年龄、身高和体重，便设定并显示适合于该人的卡路里指标。图9A的显示表明，当已消耗了1928kcal的卡路里时，为了完成消耗卡路里的指标，还需要走106分钟或跑35分钟或游泳59分钟。当经过上述运动类型中的一种，消耗卡路里量已达到2028kcal时，如图9B所示，显示出为了完成消耗卡路里的指标还需要走85分钟或跑25分钟或游泳43分钟。如上所述，由于为完成消耗卡路里指标所需的运动时间随着使用者消耗卡路里而逐渐减少，使用者可以方便地知道他需要完成多少运动量。图9A和9B的例子中虽然只包括三种运动，即走、跑和游泳，但本发明并不限于这种情况，多种类型的运动都可显示。例如，如果需要的话，还可加上骑自行车或网球、足球或棒球等球类运动。
下面，参照图10和11描述上述运动量测定装置的整个操作过程。在步骤(后面简称为“ST”)中接通该装置的电源后，输入受试者的性别、年龄、身高和体重(ST2)。结果，按照例如公式(1)计算基础代谢量B(ST3)。接着，按照公式(4)利用所计算出的基础代谢量B计算运动量指标AN(ST4)，并以上面所述的方式显示在显示器5上(ST5)。在ST6，判断测试起动开关是否已按下。如果判断结果为“否”，则等待，直到起动开关被按下。如判断结果为“是”，则开始测试(ST7)。当然，在测试前要先把装置安装在受试者身上。
一旦开始测定，先进行初始测定(ST8)，并借助加速度传感器1采集受试者的身体运动数据(ST9)。在ST10，判断采集数据是否已累计10秒。若判断结果为否定的，则继续利用加速度传感器1采集数据。如果判断结果为肯定的，则根据等式(2)计算运动量A(ST11)并显示出来(ST12)。
接着，计算并显示运动量指标值(AN)与运动量实测值A之间的差值(AN-A)(ST13)，并计算和显示(AN-A)/α1值(ST14)，此处α1是为行走设定的常数3.5千卡/分。计算(AN-A)/α1值的目的在于确定达到运动量指标值AN还需要走多长时间。在ST15，判断选择开关是否被按下。如果判断结果是肯定的，则计算和显示(AN-A)/α2(ST16)，此外α2是为跑设定的常数5千卡/分。这一计算确定了跑步所需的时间。
在ST17，判断从测量开始是否已过24小时(一天)。如果判断结果为否定的，则重复进行步骤9-17，如果判断结果为肯定的，则根据式(3)计算生命活动指数χ(ST18)，并根据对生命活动指数和生命活动强度进行分级的预置数据，确定其具体等级(ST19)。在ST20，对24小时的数据进行更新，并显示24小时的总运动量(即消耗卡路里总量)和生命活动强度(活动强度)等数据。然后，程序返回其初始测试步骤(ST8)，开始采集下一24小时的数据。当然，前面所测的24小时数据已被存储于存储器中了。
参照图1，第二实施例中的运动量测定装置在以下几个方面不同于第一实施例MPU 4′能够根据所接收的数字信号计算运动量，还能通过识别由加速度传感器1的输出波形的形状来对生命体的活动进行分级，计算出每一种活动类型所消耗的能量，并根据所计算出的这些所耗能量计算出总的能量消耗，并且还有其它功能。显示器(显示单元)5′显示性别、年龄、(总的)消耗卡路里量，等等。
图12是表示上述运动量测定装置计算总的能量(卡路里)消耗量的过程的总流程图。首先，在步骤(以下简称为“ST”)101，通过安装在受试者身上的加速度传感器获取加速度波形。在ST102，识别所得到的加速度波形的形状并对活动进行分级。在ST103，根据前面所述的等式计算每一种已分级活动类型所消耗的能量(后面将描述)。在ST104，把这样计算出的能量消耗量加起来，确定总的能量消耗。
下面将以把活动分为睡、坐、站、走及跑五种类型为例详细描述在ST102中对具体活动的分级。图13表示为走和跑所采取的判断算法。参照图13，在ST111，根据加速度波形确定一步的区域(见图14A)。在ST112，确定如图14B所示的一步区域内的加速度幅度，其中，加速度幅度用VP1、VP2......VPn表示。在ST113，根据下式计算从测定开始至10秒钟内的平均幅度VP平均。
VP平均＝(VP1+VP2.......+VPn)/n在步骤114，根据VP平均的值判断是走还是跑。即，如果VP平均≤VPth，则判定活动为走；如果V平均＞VPth，则判定活动为跑。
下面参照图15A和15B描述的针对坐与站所采用的判断算法。图15A表示当受试者把他的活动由坐变为站时所得到的加速度波形。在这种情况下，在加速度波形中先出现向下的加速度，然后出现向上的加速度。图15B表示在受试者把他的活动由站变为坐时所得到的加速度波形。在这种情况下，加速度波形中先出现向上的加速度，然出现向下的加速度。因此，通过确定波形中的上述差异，可以对坐和站进行判别。当加速度传感器1提供的波形在一段规定的时间(如一小时)内一直没有变化时，就可判定活动为睡眠，因为受试者一直保持静止。
为了计算所判别出的每一种活动类型所消耗的能量，需要知道基础代谢量。在第一实施例(公式(1))中已描述了各种确定基础代谢量的方法中的一种。
除了基础代谢量以外，还需要知道代表某一种运动的代谢量与基础代谢量之比的RMR(相对代谢率)。其计算式为RMR＝{(活动的总代谢量)-(安静状态的代谢量)}/(基础代谢量)。从这个等式得出下列结果坐着RMR＝0.34站立RMR＝0.8(男)，0.98(女)行走RMR＝α0+α1×身高+α2×(步距)
(例如，RMR＝2.3)跑步RMR＝α0+α1×体重+α2×(加速度幅度)(例如RMR＝3.8)上述等式中，α0、α1和α2都是经过实验确定的常数。例如，在睡眠状态下，RMR＝0.3。
根据下式计算在一段规定的时间(一天)内的能量代谢(消耗的卡路里总量)E天＝∑{(RMRi+1.2)×Ti}×B+0.9×T0×B其中，RMRi某种运动的能量的代谢率Ti此种运动的持续时间(小时)T0睡眠持续时间(小时)B基础代谢量(千卡/小时)这里，“某种运动”是坐、站、走和跑几种活动中的一种。根据上式确定每种活动类型所消耗的能量之和，再根据这些和来计算消耗的总能量。
下面将描述显示器5′的显示屏上的显示形式。在图16所示的例子中，显示屏被分成上半部分111和下半部分112。消耗的卡路里总量(kcal)以数值形式显示在上半部分111，各种活动类型(坐、站、走和跑)的持续时间，即各种生命活动类型的时间比率以条线图的形式显示在下半部分112。在该例中，横轴上标有时间刻度，并注明了时间间隔，因而可对各种活动类型进行累计。并且，在代表走和跑的条线中所带有的标记113以例如闪烁的形式表明这两种运动在交替进行。也可以显示生命活动指数(或生命活动强度)。
以与第一实施例同样的方法按照下式[式(3)]计算生命活动指数χ＝0.9(A/B)-1这样，可以根据总的能量代谢A和基础代谢量B确定生命活动指数χ。可以将生命活动指数分成四级，使它们与各个生生命活动强度相对应，由此可向使用者提供运动等级的信息。
在图17所示的另一种显示形式中，消耗的卡路里总量显示在上半部分114中，活动形式完成的时间显示在下半部分115中。横轴标有时间刻度，在一段规定的时间(0:00至24:00)内以2小时的间隔显示活动水平。纵轴标有卡路里量、步数、运动量或类似的数据。当然，也可以在12小时内以1小时的间隔显示活动水平。可以利用选择开关或其它某种开关使装置在上述两种时间显示方式之间进行切换。24小时显示方式的优点在于使用者一看便知他在一天中的活动形式，而12小时显示方式能使使用者更精确地得知他的活动形式。这种显示形式使使用者一看便知他的活动水平的瞬间变化。
下面参照图18和19描述上述运动量测定装置的整个工作过程。当装置的电源接通，测试便开始了，通过加速度传感器1采集与受试者的身体运动有关的数据(ST121)。当然，在测试开始之前，已将装置安装在受试者身上并且已经输入他的性别、年龄、身高及体重。在ST122，判断从测试开始起是否已经过了10秒。如果判断结果是否定的，则继续用加速度传感器采集数据，以贮存10秒钟的数据。
如果在ST122的判断是肯定的，接着判断是否已完成了5步或5步以上的运动(ST123)。如果判断结果为肯定的，则程序进入ST132，计算加速度幅度(后面将描述)。即，根据运动包括5步还是5步以上，判断活动应该是走或跑。然后程序转入处理走或跑的步骤中。如果在ST123的判断是否定的，则在ST124判断是否在一段规定的时间内一直没有一步运动(静止或不动)。如果在ST124的判断结果是肯定的，则可判定受试者在一段规定的时间内一直没有运动，因此，这一活动是睡眠。程序转入处理睡眠活动的ST140。
如果在ST124的判断结果为否定的，则在ST125以在解释图15A和15B时描述的方法判断该活动是否包含坐的特征。如果ST125的判断结果是肯定的，则判定该活动为坐。否则，则判定该活动为站。程序转入处理这两者之一的ST126或127。
在处理坐的步骤中，如上所述将RMR设为0.34(ST126)。在ST127，根据计算能量代谢(消耗的卡路里总量)E天的公式计算在一段规定的时间内(10秒内)坐着所消耗的能量A1。在把为坐设定的数n1加1(ST128)以后，程序转入ST143。
在处理站的步骤中，在ST129，将RMR设为0.98(女性)或0.8(男性)，以同样的方式计算站立所消耗的能量A2(ST130)。在把为站立设定的数n2加1(ST131)以后，程序转入ST143。
在ST132，以上面所述的方法计算平均加速度幅度VP平均。在ST133，判断所计算出的平均幅度VP平均是否大于一个规定值VPth。如果判断结果是否定的(即VP平均≤VPth)，则判定该活动为行走。否则，判定该活动为跑步。
在处理行走的步骤中，设RMR为2.3(ST124)并计算所消耗的能量A3(ST125)。在把为行走设定的数n3加1(ST136)后，程序转入ST143。
在处理跑步的步骤中，设RMR为3.8(ST137)，并计算所消耗的能量A4(ST138)。在把为跑步设定的数n4加1(ST139)后，程序转入ST143。
另一方面，在处理睡的步骤中，将RMR设为0.3(ST140)并计算所消耗的能量A5(ST140)。在把为睡设定的数n5加1(ST142)后，程序转入ST143。
在ST143，根据a＝A1+A2+A3+A4+A5计算在这段时间(10秒)内消耗的能量a。在ST144，把值a加到所耗能量的中间结果b之中。在ST145，判断是否已过了1小时。如果判断结果是否定的，则把10秒钟内所耗能量a加到消耗的总能量A中(ST146)。这样，便完成了对这10秒钟的处理。
如果在ST145的判断结果为肯定的，则在ST147根据Ni＝Ni+ni(i＝1至5)计算每种活动类型活动的总数，并在ST148显示这一结果。在把所耗能量的中间结果b和n1-n5置0(ST149)后，把这10秒钟内所耗能量a加到消耗的总能量A中(ST146)，以完成这一过程。随着上述过程每10秒钟重复一次，依次将各种数据存贮到内存中。
参照图1，第三实施例的运动量测定装置在以下几个方面不同于第一实施例的运动量测定装置。即，MPU 4″具有计算在一段预定的时间(例如一天)内估计消耗的卡路里量的功能、把在一段预定的时间(例如一天)内摄入的卡路里量和消耗的卡路里量进行比较并根据比较结果确定指导意见、计算在一段规定的时间(例如一天)内摄入的卡路里量和消耗的卡路里量之差并根据所算出的差值确定使用者的体重是有增加还是减少的趋势的功能、以及其它功能。显示器(显示单元)5″显示性别、年龄、消耗的卡路里量(运动量)、摄取的卡路里量(摄入的食物量)、各种指导意见等等。
本实施例的运动量测定装置利用各种计算功能计算消耗的卡路里量、摄入的卡路里量、它们间差值、以及其它参数。为此，需要利用基础代谢量来计算判别出的每一种活动类型所消耗的能量。在第一实施例中(公式(1))已描述了各种确定基础代谢量的方法中的一种。
另一方面，将所需的运动量表示为摄入的卡路里量与消耗的卡路里量之差
(所需运动时)＝(摄入的卡路里量)-(消耗的卡路里量)并且，利用下式计算某种运动所代谢的能量E运动E运动＝(RMR+1.2)×T运动×B.............(5)其中，RMR这种运动的相对代谢率T运动运动的时间B基础代谢量假定已预先按照公式(1)根据性别、年龄、身高和体重计算出了基础代谢量B，则如果运动类型(即RMR)是已知的，就可根据公式(6)(公式(5)的变形)确定所需的运动时间T运动。
T运动＝E运动/{(RMR+1.2)×B}可以先把走和跑的RMR分别设为2.3和3.8，然后完成上述计算。例如，当受试者为体重60公斤，身高170厘米的35岁男性时，其基础代谢量大约为60Kcal/小时。如果摄入的卡路里量为1600kcal，消耗的卡路里量为1400kcal，则(需要的运动量)＝1600-1400＝200(kcal)根据公式(6)，为消耗这200kcal(E运动)所要进行的跑步运动的时间T运动可以按以下方法计算T运动＝200/{(3.8+1.2)×60}＝0.67(小时)即，通过跑大约40分钟，可以消耗200kcal。
下面描述显示器1的显示屏上的显示情况。首先，在图20A和20B所示出的情况下，显示屏被分为上部210和下部211。运动量(消耗的卡路里总量；kcal)以数值的形式显示在上部210。摄入的卡路里总量(kcal)以及根据摄入的卡路里量和消耗的卡路里量之对比确定的摄入/消耗平衡度(指导意见)显示在下部211，并且后者以一幅图象的形式显示。在自动计算消耗卡路里量的同时，摄入的卡路里量也借助于一个摄入卡路里量输入装置输入进来。摄入的卡路里量的输入值被累加并存储到存储器中，构成至此时为止的摄入卡路里总量(已输入的所摄入卡路里量)。
图21A和21B表示一种输入所摄入卡路里量的装置。图21A表示一张列有食物名称及它们的卡路里量的菜单230。如图21B所示，在显示器5″的显示屏侧边与显示屏隔开一段距离处配有一个向上的控制键和一个向下的控制键，可以从菜单230上选择代表所摄入的食物的卡路里量的序号，并通过键231和232输入。例如，在某种食物未被列入菜单230的情况下，可以直接通过这两个键输入所摄入的卡路里值。
在图20A所示的情况，摄入的卡路里值为2326千卡，消耗的卡路里值为1928千卡。由于摄入的卡路里量高于消耗的卡路里量，摄入/消耗对照图显示体重增加的趋势。图20B所表示用菜单230上的序号(39)输入所摄入的卡路里量的情形。通过以上方式指示摄入与消耗之间是否平衡，使用者一看便知他的体重增减趋势。
图22A和22B表示如图20A和20B所示的显示形式的一种变化形式。在这种显示形式中，与图20A和20B相同的是，消耗的卡路里总量显示在上部212，摄入/消耗的平衡度显示在下部213。这种显示形式的特殊之处在于，是通过条线图来显示摄入/消耗平衡度，并且显示出了当天和过去6天中每一天的摄入/消耗平衡度和这7天(一周)中平均的摄入/消耗平衡程度。为了存储7天中的摄入/消耗对照情况，可以配备例如自动存储功能。这种显示形式的优点在于，使用者一看便知这7天中的摄入/消耗对照情况以及它们的平均对照，因而能够更清楚地知道平衡的趋势。
图23A-23C表示另外一种显示形式。这种显示形式中也是同样将消耗的卡路里总量显示在上部214，将摄入的卡路里总量和摄入/消耗平衡度显示在下部215。在该例中，摄入/消耗平衡度的图象包括一个哑铃和一片面包的图形。当摄入的卡路里量更大时，一个跷跷板朝面包侧倾斜，当消耗的卡路里量更大时，则朝向哑铃侧倾斜。以摄入卡路里量和消耗卡路里量之间的差异为根据，图23B和23C表明前者大于后者。并且，图23B表明摄入的卡路里量是利用表上的一个序号输入的，图23C表明摄入的卡路里量是以数值的形式输入的。
图24A和24B表示另外一种显示形式。在这种显示形式中，摄入/消耗平衡度图表示成一些分别围绕着一只鞋子和一片面包的同心圆(见图24A)。在图24B所示情况中，由于摄入的卡路里量更大，围绕面包的同心圆更多。图25A表示摄入的卡路里量是利用表中的序号输入的，图25B表示摄入的卡路里量是以数值的形式输入的。
在图26A和26B所示的显示形式中，显示了摄入的卡路里量和消耗的卡路里量之间的差值(kcal)。在图26A所示的情况中，可标出的卡路里差值高至400kcal。在图26B所示的情况中，可标出卡路里差值高至800kcal。在面包一侧的显示表明摄入的卡路里量大于消耗的卡路里量。
在图27所示的显示形式中，当摄入的卡路里量大于消耗的卡路里量时，便显示出消耗掉多余的卡路里所需要的运动类型和时间。图28A和28B表明摄放的卡路里量为1865kcal，消耗的卡路里量为1645kcal。并且，图28还指示要消耗掉200kcal的差值需要走63分钟。类似地，图28B指示需要跑步38分钟。当然，通过选择开关可以在图28A和28B的显示图象间进行切换。
下面，参照图29和30描述上述运动量测定装置的整个工作过程的流程示范。首先，在步骤(以后简称为“ST”)201接通装置的电源，再在ST202输入受试者的性别、年龄、身高和体重。在ST203，根据例如公式(1)计算基础代谢量B。在ST204，判断测试起动开关是否已按下。如果判断结果是否定的，则执行等待，直到所述开关按下。否则，开始测试。当然，在测试前已将装置安装在受试者身上。
测试一开始，先进行初始测试(ST206)，再用加速度传感器1采集与受试者的身体运动有关的信息(ST207)。在ST208，判断所采集的数据是否已累积了10秒。如果判断是否定的，接着判断输入所摄卡路里量的键是否已按下(ST209)。如果在ST209的判断结果是肯定的，则输入已摄入的卡路里量Af(ST210)，然后程序转入ST207。如果在ST209的判断结果为否定的，则程序跳过ST210返回ST207，继续用加速度传感器1采集数据。如果在ST208的判断结果是肯定的，则在ST21按照公式(5)计算运动量A(能量代谢量E运动)，并在ST212显示计算结果。
在计算并显示了摄入的卡路里量Af与运动量(消耗的卡路里量)A之间的差值(Af-A)(ST213)之后，判断摄入的卡路里量Af是否大于消耗的卡路里量A(ST214)。如果判断结果是否定的(即Af≤A)，则计算并显示(A-Af)/γ(ST215)。计算(Af-A)/γ的目的是确定得到当前需要的卡路里量所应摄入的食物及其数量。因此，为各种食物分别设定了不同的常数γ。例如，一碗米饭的γ值为160kcal，对一碗Udon(一种面条)为350kca1，一片烤面包的γ值为120kcal。在完成了ST215之后，程序转到ST219。
如果在ST214的判断结果是肯定的，则计算并显示(Af-A)α1，其中α1＝3.5kcal/分是为行走设定的常数。计算(Af-A)/α1的目的是确定消耗掉多余的卡路里需要行走多长时间。在ST217，判断选择开关是否已按下。如果判断结果是肯定的，则计算并显示(Af-A)/α2，其中α1＝5kcal/分是为跑步设定的常数。这一计算的目的是确定要消耗掉多余的卡路里量需要跑多长时间。在计算(Af-A)/α1和(Af-A)/α2时，可用(Af-A-A′)代替(Af-A)。参数A′是从当前时刻到0:00时刻静止状态代谢所消耗的卡路里量，其计算方法为A′＝1.2×B。通过采用(Af-A-A′)，能更精确地计算出摄入的卡路里量与消耗的卡路里量之差值。如果在ST217的判断结果是否定的，或已执行完ST218，则程序转入ST219。
在ST219，判断从开始测试起是否已经过了24小时(一天)。如果判断结果是否定的，则重复步骤207至219。如果判断的结果是肯定的，则以上面所述的方式更新24小时的数据并显示这24小时中所消耗的卡路里量的以及相应的摄入卡路里量与消耗卡路里量之间的比较结果(ST220)。接着，程序回到ST206，开始采集下一个24小时的数据。当然，这24小时的数据已存储到存储器中。
图31表示图29和30的程序流程中的输入已摄入的卡路里量(ST210)的具体示例。本例描述的是直接输入所摄入的卡路里量的情形。在该例中，输入所摄入的卡路里量的装置包括三个键，即“100”键，“10”键和“1”键。这些键一被按下，便显示出(ST310)已输入的所摄入卡路里值(摄入的卡路里总量值)，该值为至此为止所输入的已摄入卡路里量的累加值并且已经存储在存储器中。同时，把用于这一时刻的输入的所摄卡路里量输入值初始化为0(ST302)，并显示出所摄卡路里量的输入值为“0”(ST303)。
在ST304，判断“100”键是否已被按下。每按下一次“100”键，便把当前的所摄卡路里量的输入值加100，并显示所得值，作为新的所摄入卡路里量的输入值(ST305和303)。同样，在ST306判断“10”键是否已被按下。每按下一次“10”键，便把当前的所摄入卡路里量的输入值加10，并显示所得值作为新的所摄入卡路里量的输入值(ST307和303)。在ST308判断“1”键，中否已被按下。每按下一次“1”键，便把当前的所摄入卡路里量的输入值加1，并显示所得值作为新的所摄入卡路里量的输入值(ST309和303)。然后，在ST310，判断设定键是否已按下。如果判断结果是肯定的，则把刚输入的所摄入卡路里量的输入值加到当前已经输入的所摄卡路里值中，即，更新已经输入所摄卡路里量的输入值(ST311)。接着，程序返回到ST301，显示这个更新了的已经输入的卡路里值(见图23C和图25B)。另一方面，如果设定键未被按下(ST310)而显示开关键已被按下(ST312)，则结束输入已摄卡路里量的程序。如果显示开关键未被按下(ST312)，则重复上述循环步骤。
图32表示输入所摄卡路里量程序的另一具体例子。这个例子描述的是利用上述的菜单230来输入所摄入的卡路里量，通过向上键和向下键来输入列在菜单230上的数目的情况。首先，和上例一样，显示已经输入的所摄卡路里量数据(ST321)。同时，将卡路里数初始化为1(ST322)，并显示卡路里数“1”(ST323)。在ST324，判断向上键是否已被按下(ST324)。每按下一次向上键，都显示一个通过把当前的卡路里数加1得到的数，作为新的卡路里数(ST325和323)。在ST326，判断向下键是否已按下。每按下一次向下键，都显示一个通过把当前的卡路里数减1得到的数据，作为新的卡路里数(ST328和323)。若在ST327判断到卡路里量数等于1，程序跳过ST328转入ST323。
在ST329，判断设定键是否已被按下。如果判断结果是肯定的，就把相应于这个按下的卡路里数的卡路里量数据(后者已和前者一一对应地存储在存储器中)作为所摄入卡路里量的输入值(ST330)。将这样设定的所摄入卡路里量的输入值加到当前已经输入的卡路里量数据中，即，更新已输入的卡路里量数据(ST331)。接着，程序回到ST321，显示这个更新了的已输入的所摄卡路里量数据(见图23A和23B以及图25A)。如果显示开关键已按下，则结束该程序(ST332)。否则，重复上述循环步骤。
可以只采用图31和32所示输入已摄卡路里量程序中的一个，也可以两者都采用，以便根据用户的需求选择两个程序中的一个。
权利要求
1.一种运动量测定装置，包括用于检测生物体的身体运动的加速度传感器、根据该加速度传感器检测到的信号计算运动量的装置以及用于显示所计算出的运动量的显示单元，其特征在于所述的装置还包括输入所摄卡路里值的装置；以及使所述的显示单元同时显示正输入的所摄卡路里值和至此为止累计并存储的已输入所摄卡路里值的装置。
2.根据权利要求1中所述的运动量测定装置，该装置中还包括给当前的已输入所摄卡路里值加上或减去输入的摄入卡路里值，以得到更新了的所摄卡路里值的装置。
3.根据权利要求1中所述的运动量测定装置，其中，所述的所摄卡路里量输入装置包括一张把食物名称及它们的卡路里值连同代表各种食物的卡路里值的序号列在一起的菜单，可以通过指定这些序号中的一个输入所摄入的卡路里量值。
4.根据权利要求3中所述的运动量测定装置，其中，所述的所摄卡路里量输入装置还包括一个向上键和一个向下键，分别用于增大和减小所述的卡路里数。
全文摘要
本发明涉及一种运动量测定装置，包括用于检测生物体的身体运动的加速度传感器、根据该加速度传感器检测到的信号计算运动量的装置以及用于显示所计算出的运动量的显示单元，所述的装置还包括输入所摄卡路里值的装置；以及使所述的显示单元同时显示正输入的所摄卡路里值和至此为止累计并存储的已输入所摄卡路里值的装置。
文档编号A61B5/22GK1425359SQ0212772
公开日2003年6月25日 申请日期2002年8月8日 优先权日1994年9月7日
发明者吉村学, 长谷川真希, 畠中司, 田畑信, 山泽勉, 竹中正明, 渡辺智夫, 森田和行 申请人:欧姆龙公司