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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen
der Bewegungsintensität
und auf eine Vorrichtung zum Messen der Bewegungsmenge während einer
Bewegung (Training), wie z. B. dem Laufen, dem schnellen Gehen und
dergleichen.
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2. Hintergrund
der Erfindung
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Viele
Leute trainieren, um ihre Gesundheit zu fördern.
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Im
Allgemeinen stellt ein Individuum, das ein Training durchführt (im
Folgenden als Trainierender bezeichnet), sein eigenes Bewegungsvermögen fest
und führt
anschließend
ein Training mit einer Intensität durch,
die von seinem Leistungsvermögen
abhängt.
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Selbst
wenn jedoch die Intensität
der Bewegung gleich ist, variiert jedes Mal die Belastung, mit der
der Körper
beansprucht wird, in Abhängigkeit
vom Zustand des Körpers.
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Selbst
wenn der Trainierende entsprechend seinem eigenen Bewegungsvermögen trainiert,
ist es aus diesem Grund wünschenswert,
dass das Training mit ständiger Überwachung
des Belastungsgrades, mit dem der Trainierende belastet wird, ausgeführt wird.
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Die
Erstveröffentlichung
der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 8-10234 (Titel: Vorrichtung
zum Messen der Bewegungsmenge) kann als ein Beispiel für Bewegungsmengenmessvorrichtungen
erwähnt
werden, die entwickelt wurden, um diesem Zweck zu dienen.
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Bei
dieser Bewegungsmengenmessvorrichtung ist jedoch der Sensor zum
Erfassen des Blutflusses an Ort und Stelle am Laufband befestigt.
Unter der Berücksichtigung,
dass die Bewegungsintensität
nur auf die Bewegung begrenzt ist, bei der das Laufband verwendet
wird, muss daher der Nachteil bestehen, dass es nicht möglich ist,
die Bewegungsintensität
während
der Bewegung zu messen, während
der das Laufband nicht verfügbar
ist.
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Außerdem ist
ein Schrittzähler
als ein Beispiel von Vorrichtungen zum Messen der Bewegungsmenge erhältlich (es
ist zu beachten, dass in dieser Spezifikation die Bewegungsintensität die Intensität der Bewegung in
jedem Augenblick angibt, während
die Bewegungsmenge die Menge der Bewegung innerhalb einer gegebenen
Zeitperiode angibt).
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Die
Bewegung, die unter ein gegebenes Intensitätsniveau fällt, hat jedoch hinsichtlich
der Förderung der
Ausdauer eine geringe Bedeutung. Im Gegensatz hierzu kann ein Bewegungsniveau,
das ein gegebenes Intensitätsniveau überschreitet,
gefährlich
sein. Es ist daher notwendig, dass eine Bewegung mit einer geeigneten
Intensität
durchgeführt
wird.
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Ein
Schrittzähler
zählt typischerweise
die Anzahl der Schritte, unabhängig
davon, ob der Benutzer langsam oder schnell geht. Während der
Benutzer fähig
ist, die Anzahl der Schritte zu kennen, kann er nicht wissen, wie
viele Schritte wirklich effektiv sind (d. h. die Bewegungsmenge).
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Wenn
eine Person mit dem Training fortfährt, steigt ferner die geeignete
Intensität
an, wie oben beschrieben worden ist. Diesbezüglich stand bisher keine Vorrichtung
zur Verfügung,
die fähig
ist, die Bewegungsmenge entsprechend der Verbesserung des Bewegungsvermögens von
Individuen zu messen.
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EP 0659384A offenbart
einen Pulsratenmonitor, der einen Pulswellensensor zum Erfassen
des Pulses eines Benutzers und einen Bewegungssensor zum Erfassen
der Bewegung des Benutzers enthält.
Die Pulsrate wird auf der Grundlage der Signale berechnet, die von
sowohl dem Pulswellensensor als auch dem Bewegungssensor pro vorgegebener
Zeitperiode erzeugt werden, z. B. als Pulsrate pro 1 Minute.
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WO
91/18550A offenbart ein Pulsratenmessgerät, das eine kumulative Messung
der Zeit, in der die gemessene Pulsrate eine vorgegebene Pulsratenschwelle überschritten
hat, wie z. B. die Untergrenze einer Trainingszone, hält.
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Diese
Dokumente offenbaren Vorrichtungen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und
2.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obenerwähnten Umstände erdacht,
und hat die Aufgabe, eine Bewegungsintensitätsmessvorrichtung zu schaffen,
die die Bewegungsintensität
unabhängig vom
Typ der ausgeführten
Bewegung messen kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bewegungsintensitätsmessvorrichtung
geschaffen, wie in Anspruch 1 definiert ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bewegungsintensitätsmessvorrichtung
geschaffen, wie in Anspruch 2 definiert ist.
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Ausführungsformen,
die nicht unter die beigefügten
Ansprüche
fallen oder im Widerspruch zu diesen stehen, sind nicht Teil der
vorliegenden Erfindung.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Struktur der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Schrägansicht
des äußeren Erscheinungsbildes
der obener wähnten
Bewegungsintensitätsmessvorrichtung.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das die Erfassung der Pulswsllenformen durch
diese Bewegungsintensitätsmessvorrichtung
zeigt.
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4A ist
ein Figur, die das Signal zeigt, das erhalten wird durch Addieren
der Frequenz fA und der Frequenz fB; 4B ist
ein Graph, der die Ergebnisse zeigt, die nach Ausführung einer
FFT-Verarbeitung für dieses
addierte Signal erhalten werden.
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5A bis
C sind Graphen, die Beispiele der Ergebnisse zeigen, die nach Ausführung einer
FFT für das
vom Körperbewegungssensor 302 bzw.
vom Pulswellensensor 301 ausgegebene Signal erhalten werden, wenn
der Benutzer sich bewegt.
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6 ist
das Ergebnis, dass nach Ausführen
einer FFT-Verarbeitung für
das Ausgangssignal des Körperbewegungssensors 302 erhalten
wird.
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7 ist
ein Flussdiagramm, dass das Verarbeitungsverfahren für die Spezifizierung
der Herzschlagfrequenzkomponente nach Spezifizieren der Oberwelle
des Körperbewegungssignals
zeigt.
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8 und 9 sind
Flussdiagramme, die Beispiele von Modifikationen der 7 zeigen.
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10 ist
ein Graph, der ein Beispiel des Frequenzlinienspektrums einer Ping-mai
zeigt.
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11 ist
ein Graph, der ein Beispiel des Frequenzlinienspektrums einer Hua-mai
zeigt.
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12 ist
ein Graph, der ein Beispiel des Frequenzlinienspektrums einer Xuan-mai
zeigt.
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13 ist
ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel einer Ping-mai zeigt.
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14 ist
ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel einer Hua-mai zeigt.
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15 ist
ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel einer Xuan-mai zeigt.
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16 ist
eine Querschnittsansicht, die den Zustand der Installation zeigt,
wenn ein Piezoelement als Meldemittel verwendet wird.
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17 ist
eine erläuternde
Ansicht, die ein Beispiel einer Pulsratentabelle zeigt.
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18A und 18B sind
erläuternde
Figuren, die ein Beispiel der Anzeigevorrichtung 313 zeigen.
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19 und 20 sind
Figuren, die Beispiele von Modifikationen der Anordnung zum Anzeigen
der Bewegungsintensität
und der Bewegungsmenge zeigen.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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(Ausführungsform 1)
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren
erläutert.
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1. Struktur
der Ausführungsform
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Struktur der Bewegungsmengenmessvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
zeigt, die auch die Bewegungsintensität misst.
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In
dieser Figur erfasst der Pulswellensensor 301 die Pulswelle
im Körper
und gibt das erfasste Pulswellensignal an die Pulswellensignalverstärkerschaltung 303 aus.
Der Pulswellensensor 301 kann z. B. ein piezoelektrisches
Mikrophon sein.
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Der
Körperbewegungssensor 302 erfasst
die Körperbewegung
und gibt das erfasste Körperbewegungssignal
an die Körperbewegungssignalverstärkerschaltung 304 aus.
Der Körperbewegungssensor 302 kann
z. B. ein Beschleunigungssensor sein.
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Die
Pulswellensignalverstärkerschaltung 303 verstärkt das
erfasste Pulswellensignal und gibt das Signal an eine A/D-Umsetzungsschaltung 305 und
eine Pulswellenumformungsschaltung 306 aus.
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Die
Körperbewegungssignalverstärkerschaltung 304 verstärkt das
erfasste Körperbewegungssignal und
gibt das Signal an eine A/D-Umsetzungsschaltung 305 und
eine Körperbewegungswellenumformschaltung 307 aus.
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Die
A/D-Umsetzungsschaltung 305 konvertiert das verstärkte Pulswellensignal
und das verstärkte Körperbewegungssignal
von den analogen Signalen in digitale Signale und gibt dieses Ergebnis
an die CPU 308 aus.
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Die
Pulswellenumformschaltung 306 formt das verstärkte Pulswellensignal
um und gibt es an die CPU 308 aus.
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Die
Körperbewegungswellenumformschaltung 307 formt
das verstärkte
Körperbewegungssignal
um und gibt das Ergebnis an die CPU 308 aus.
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Das
Ruhepulswellenform-Aufzeichnungsmittel 314, das ein nichtflüchtiger
Speicher ist (E2PROM, Flash-Speicher, batteriegestützter RAM
oder dergleichen), zeichnet die Ruhepulswellenform auf, die von
der CPU 308 erhalten wird.
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Die
Oszillationsschaltung 311 erzeugt einen Taktimpuls mit
fester Periode.
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Die
Frequenzteilerschaltung 312 teilt den von der Oszillationsschaltung 311 erzeugten
Taktimpuls und erzeugt einen Impuls mit einer spezifischen Periode.
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Die
Anzeige 313, die von einer Flüssigkristallvorrichtung gebildet
wird, zeigt den kumulativen Wert für die obenerwähnte Zeitspanne
an.
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Ein
Eingabeelement 313 weist einen Modusschalter M auf, der
zum Auswählen
verschiedener Modi verwendet wird, einen Aufwärtsschalter U und einen Abwärtsschalter
D, die verwendet werden, um die Einstellwerte zu ändern, und
einen Einstellschalter S, der zum Bestimmen der Einstellwerte verwendet
wird.
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Ein
Pulsratentabellenaufzeichnungselement 315 wird von einem
ROM (Nur-Lese-Speicher)
gebildet, und speichert insbesondere die Pulsratentabelle.
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17 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das ein Beispiel dieser Pulsratentabelle zeigt.
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Wie
in dieser Figur gezeigt ist, speichert die Pulsratentabelle die
Pulsrate, die dem jeweiligen Vo2max entspricht.
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In
dieser Figur ist Vo2max die maximale Sauerstoffaufnahme
einer gegebenen Person, wenn diese Person sich mit maximaler Intensität bewegt.
Ferner kann zusätzlich
zum Zeigen der maximalen Aufnahme von Sauerstoff Vo2max auch
verwendet werden, um die Bewegungsintensität zu zeigen, wie z. B. die
Bewegung, bei der Vo2max gleich 40 ml/kg/min
ist.
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In
dieser Figur ist die Pulsrate für
jedes Vo2max die Pulsrate, die von einer
durchschnittlichen Person mit Vo2max wie
angegeben gezeigt wird, wenn sie sich mit einer Intensität entsprechend
50 % von derjenigen von Vo2max bewegt.
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Es
ist zu beachten, dass es zwei Typen von Pulsratentabellen (für Männer und
Frauen) gibt, die in dem Pulsratentabellen-Aufzeichnungselement 315 aufgezeichnet
sind. Die in 17 gezeigte Pulsratentabelle
gilt für
Männer.
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2 ist
eine Schrägansicht,
die das äußere Erscheinungsbild
dieser Vorrichtung zeigt.
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In
dieser Figur ist der Hauptkörper 11 am
Arm des Benutzers mittels eines Riemens 12 angebracht.
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Der
Pulswellensensor 301 (siehe 1) und der
Körperbewegungssensor 302 (siehe 1)
sind mittels eines Fingerriemens 13 am Finger befestigt.
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2. Funktion
der Ausführungsform
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(1) Messung von Vo2max
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Im
Folgenden wird die Funktion der obenerwähnten Bewegungsintensitäts- und Bewegungsmengenmessvorrichtung
erläutert.
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Der
Benutzer schätzt
seine eigene Vo2max im Voraus unter Verwendung
eines herkömmlichen
indirekten Verfahrens. In diesem Fall ist ein indirektes Verfahren
verfügbar,
bei dem Vo2max/wt anhand der Rate und der
Leistung unter maximaler Bewegung geschätzt wird (siehe Insurance Science,
Bd. 32, Nr. 3, 1990).
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Als
Nächstes
drückt
der Benutzer einen Modusschalter M (siehe 1), um somit
die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 313 in den in 18(a) gezeigten Zustand zu ändern.
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Wenn
in diesem Zustand der Benutzer den Aufwärtsschalter U (oder den Abwärtsschalter
D) einmal drückt,
wechselt die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 313 von
1 (männlich)
nach 2 (weiblich) oder von 2 (weiblich) nach 1 (männlich).
Nachdem der Benutzer auf diese Weise die Anzeige mit seinem Geschlecht
in Übereinstimmung
gebracht hat, gibt der Benutzer anschließend den obenerwähnten Wert
durch Drücken
des Setzschalters S ein. Als Beispiel wird in diesem Fall 1 (männlich)
eingegeben.
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Sobald
das Geschlecht des Benutzers eingegeben worden ist, liest die CPU 308 die
Pulsratentabelle entsprechend dem eingegebenen Geschlecht unter
den zwei Pulsratentabellen (für
Männer
und Frauen), die im Pulsratentabellenaufzeichnungselement 315 gespeichert
sind, aus. Da in diesem Fall 1 (männlich) eingegeben wurde, liest
die CPU 308 die Pulsratentabelle für Männer aus (siehe 17).
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Als
Nächstes
drückt
der Benutzer den Modusschalter M, um die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 313 zu
veranlassen, in den in 18(b) gezeigten
Zustand zu wechseln.
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In
diesem Zustand wird die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 313 hochgezählt, wenn
der Benutzer weiterhin den Aufwärtsschalter
U drückt,
oder wird heruntergezählt,
wenn der Benutzer fortgesetzt den Abwärtsschalter D drückt. Sobald
der Benutzer die Anzeige mit seinem eigenen Vo2max in Übereinstimmung
gebracht hat, gibt er diesen Wert durch Drücken des Setzschalters S ein.
Als Beispiel wird in diesem Fall 40 eingegeben.
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Sobald
Vo2max eingegeben worden ist, liest die
CPU 308 die Pulsrate, die diesem Vo2max entspricht,
aus der oben ausgelesenen Pulsratentabelle aus (siehe 17).
Da hier 40 eingegeben wurde, liest die CPU 308 den Wert
125 aus, der dem obenerwähnten
Wert 40 entspricht.
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Als
Nächstes
ermittelt die CPU 308 den Wert der Obergrenze für die Pulsrate
durch Multiplizieren der ausgelesenen Pulsrate mit einem spezifischen
Obergrenzwertkoeffizienten 1,2 (d. h. 120 %). Da in diesem Beispiel
die obenerwähnte
Pulsrate 125 betrug, wird der Wert der Obergrenze gleich 150.
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In ähnlicher
Weise ermittelt die CPU 308 die Grenze des unteren Wertes
der Pulsrate durch Multiplizieren der oben ausgelesenen Pulsrate
mit einem spezifischen Untergrenzwertkoeffizienten 0,8 (d. h. 80
%). Da in diesem Beispiel die obenerwähnte Pulsrate 125 betrug, wird
der Wert für
die Untergrenze gleich 100.
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(2) Sammlung von Daten
in Ruhe
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Wenn
der Benutzer gleichzeitig den Startschalter S und den Mittelschalter
M drückt,
während
er ruht, nachdem er die oberen und unteren Grenzwerte für die Pulsrate
eingestellt hat, beginnt die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform,
die Ruhepulswellenformen des Benutzers zu erfassen. Dies wird mit
Bezug auf das Flussdiagramm in 3 genauer
erläutert.
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Im
Schritt SA1 in dieser Figur wird die Pulswelle erfasst, wobei dieses
Pulswellensignal verstärkt
wird und das verstärkte
Pulswellensignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal
umgesetzt wird.
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Im
Schritt SA2 wird die Körperbewegung
erfasst, wobei dieses Körperbewegungssignal
verstärkt
wird und das verstärkte
Körperbewegungssignal
von einem analogen Signal in ein digitales Signal umgesetzt wird.
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Im
Schritt SA3 werden das Pulswellensignal und das Körperbewegungssignal,
die von analoge Signale in digitale Signale umgesetzt worden sind,
einer FFT-Verarbeitung unterworfen.
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Im
Schritt SA4 wird die Herzschlagfrequenzkomponente auf der Grundlage
des Pulswellensignals und des Körperbewegungssignals,
die mittels FFT verarbeitet worden sind, extrahiert.
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Die
Herzschlagfrequenzkomponente, wie sie in dieser Beschreibung verwendet
wird, ist als die Herzschlagfrequenzkomponente definiert, die erhalten
wird nach Beseitigen der Frequenzkomponente, die dem Körperbewegungssignal
entspricht, aus dem Ergebnis, das nach der FFT-Verarbeitung des Pulswellensignals erhalten
wird. Die Einzelheiten dieser Verarbeitung werden im Folgenden unter
der Überschrift "(3) Datensammlung
während
der Bewegung" beschrieben.
Wenn jedoch der Benutzer in Ruhe ist, ist der Pegel des Körperbewegungssignals
so niedrig, dass er vernachlässigt
werden kann. Aus diesem Grund wird die Herzschlagfrequenzkomponente äquivalent
zu dem Ergebnis, das nach der FFT-Verarbeitung des Pulswellensignals erhalten
worden ist.
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Im
Schritt SA5 wird die Pulsrate aus der extrahierten Herzschlagfrequenzkomponente
berechnet.
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Wenn
die Ruhepulswellenform erfasst wird, zeichnet die CPU 308 diese
Pulswellenform im Ruhepulswellenformaufzeichnungsmittel 314 auf.
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Mit
anderen Worten, die Grundwellenkomponente wird aus den Herzschlagfrequenzkomponenten
extrahiert, wobei der Wert, der nach Teilen von 60 s durch den Kehrwert
der Grundwellenkomponente erhalten wird (d. h. die Periode der Grundwellenkomponente)
gleich der Pulsrate wird.
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4A zeigt
das Signal, das nach dem Addieren der Frequenzen fA und fB erhalten
wird (wobei jedoch die Amplitude der Frequenz fB gleich 1/2 derjenigen
der Frequenz fA ist). 4B ist ein Graph, der das Ergebnis
zeigt, das nach der FFB-Verarbeitung des addierten Signals erhalten
wird.
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Die
niedrigste Frequenz, die als Ergebnis der FFB-Verarbeitung erhalten
wird, wird entsprechend dem Kehrwert der Analysedauer ermittelt.
Wenn z. B. die Analysedauer 16 s betrugt, ist das Linienspektrum
gleich 1/16 s. Mit anderen Worten, es wird eine Auflösung von
62,5 ms erhalten. Dementsprechend wird das Signal, das der Analyse
unterworfen wird, bis zu einer Oberwellenkomponente aufgelöst, die
ein ganzzahliges Vielfaches von 16 Hz ist. Die Größe (Leistung)
der entsprechenden Oberwellenkomponenten wird längs der vertikalen Achse ausgedrückt. 4B zeigt,
dass die Frequenz fB die halbe Leistung der Frequenz fA aufweist.
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(3) Datensammlung während der
Bewegung
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Wenn
der Benutzer während
der Bewegung den Startschalter S drückt, wird wiederholt die in 3 gezeigte
Routine ausgeführt.
Als Ergebnis wird die Pulswellenform während der Bewegung des Benutzers
erfasst. Ferner wird über
den Schritt SA4 jedes Mal dann, wenn die in 3 gezeigte
Routine ausgeführt
wird, die in 7 gezeigte Unterroutine aufgerufen.
Die Einzelheiten dieser Unterroutine werden im Folgenden erläutert.
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Zuerst
ist es notwendig, eine Verarbeitung zum Beseitigen der Körperbewegungskomponente
auszuführen,
da diese Komponente der Pulswelle überlagert ist, wenn der Benutzer
sich bewegt.
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5 ist ein Graph, der ein Beispiel der
Ergebnisse zeigt, die nach der Ausführung einer FFT-Verarbeitung
der Signale, die vom Pulswellensensor 301 und vom Körperbewegungssensor 302 während der
Bewegung ausgegeben werden, erhalten werden. In diesen Figuren zeigt 5A das
Ergebnis (Pulswellenspektrum fmg), das nach der Ausführung der
FFT-Verarbeitung
für das
vom Pulswellensensor 301 ausgegebene Signal erhalten wird; 5B zeigt
das Ergebnis (Körperbewegungsspektrum
fsg), das nach Ausführung
der FFT-Verarbeitung für
das vom Körperbewegungssensor 302 ausgegebene
Signal erhalten wird; und 5C zeigt
das Herzschlagspektrum fM, das nach Subtrahieren des Körperbewegungsspektrum
fsg vom Pulswellenspektrum fmg erhalten wird.
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Wie
in diesen Figuren gezeigt ist, sind die Herzschlagfrequenzkomponente
und die Frequenzkomponente des durch die Körperbewegung erzeugten Signals
beide in 5A enthalten.
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Da
im Gegensatz hierzu der Körperbewegungssensor 302 nur
auf eine Körperbewegung
anspricht, wird in 5B nur die Frequenzkomponente
von dem durch die Körperbewegung
erzeugten Signal erhalten.
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Dementsprechend
wird das Körperbewegungsspektrum
fsg vom Pulswellenspektrum fmg subtrahiert, wobei das größte Spektrum
aus dem verbleibenden Linienspektrum fM als die Herzschlagfrequenzkomponente
spezifiziert wird.
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Jedoch
kann es aufgrund des Einflusses der Oberwellensignale in Wirklichkeit
schwierig sein, die Analyse der Wellenformen, die von diesen jeweiligen
Sensoren ausgegeben werden, mittels eines Verfahrens durchzuführen, das
einfach die Differenz zwischen diesen erhält. Dementsprechend im Folgenden
das Verfahren zum Spezifizieren der Pulswelle genauer erläutert.
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Zuerst
wird der Frequenzbereich für
die Analyse betrachtet. Gewöhnlich
beträgt
die Frequenz der Körperbewegung
1 bis 2 Hz. Wenn dementsprechend fmax = 4 Hz gilt, ist eine Prüfung bis
zur dritten Oberwelle ausreichend.
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In
dieser Ausführungsform
wird die maximale Körperbewegungskomponente
im Frequenzbereich 2 bis 4 Hz extrahiert, wobei die maximale Komponente
darin als die zweite Oberwelle der Körperbewegungskomponente angenommen
wird. Dies wird im Folgenden genauer erläutert. Als Nächstes wird
der Grund für die
Annahme diskutiert.
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6 zeigt
die Ergebnisse, die nach Ausführung
der FFT-Verarbeitung für das
vom Körperbewegungssensor 302 ausgegebene
Signal erhalten werden. Im Allgemeinen während des Bewegens und insbesondere
während
des Laufens wird die Leistung der zweiten Oberwelle gegenüber der
Grundwelle höher
(Erhöhung
um das 3-fache bis 10-fache z. B. im Fall des normalen Laufens),
wie in 6 gezeigt ist. Die folgenden drei Faktoren können berücksichtigt
werden, wenn die vom Körperbewegungssensor 302 während des Laufens
des Benutzers erfassten Faktoren analysiert werden. Nämlich:
- 1. Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
während
des Laufens
- 2. Grundwelle der Armschwingung
- 3. zweite Oberwelle der Armschwingung
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Bezüglich (1)
erscheint die Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
gleichmäßig, wenn
ein Schritt mit dem rechten Fuß durchgeführt wird
und wenn ein Schritt mit dem linken Fuß durchgeführt wird, so dass diese Bewegung
die zweite Oberwelle der Körperbewegungskomponente
wird.
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Bezüglich (2)
wird eine Pendelbewegung gezeigt, bei der das Schwingen nach vorne
und die Rückziehbewegung
der Arme eine Periode bilden. Typischerweise ist es jedoch schwierig,
die Schwingung der Arme während
des Laufens in einer gleichmäßigen Pendelbewegung
zu halten, während
die Leistung dieser Komponente schwach ist.
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Da
bezüglich
(3) die Beschleunigung zu dem Zeitpunkt ausgeübt wird, zu dem die Arme nach
vorne schwingen, und zu dem Zeitpunkt, zu dem die Arme zurückgezogen
werden, erscheint die zweite Oberwelle stärker als die Grundwelle.
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Innerhalb
der Frequenz der Körperbewegung
wird daher dementsprechend die zweite Oberwellenkomponente erhalten.
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Im
Fall des gewöhnlichen
Laufens bei einem gegebenen Bereich von 2 bis 4 Hz ist es möglich, den Bereich
abzudecken, in dem die zweite Oberwelle erscheint, unabhängig davon,
ob die Schrittgeschwindigkeit des Laufens langsam oder schnell ist.
Durch Extrahieren der charakteristischen zweiten Oberwellenkomponente
nach Begrenzung des Bereiches auf diese Weise, ist es möglich, die
Genauigkeit der Erfassung zu erhöhen.
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7 ist
ein Flussdiagramm für
die Unterroutine zum Spezifizieren der Pulswellenfrequenzkomponente
nach dem Spezifizieren der Oberwelle des Körperbewegungssignals. Diese
Unterroutine wird im obenerwähnten
Schritt SA4 aufgerufen.
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Im
Schritt SD1 ermittelt die CPU 308 das Linienspektrum sf,
bei dem die Leistung P maximal ist, auf der Grundlage der Ergebnisse
der Frequenzanalyse des Körperbewegungssignals.
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Im
Schritt SD2 entscheidet die CPU 308, ob eine Körperbewegungskomponente
P(fs/2) oberhalb eines gegebenen festen Wertes Th an einer Frequenzposition
vorhanden ist, die gleich der Hälfte
der Frequenz fs ist.
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Wenn
das Ergebnis dieser Ermittlung ja ist, d. h. wenn eine Körperbewegungskomponente
P(fs/2) oberhalb eines gegebenen festen Wertes Th vorhanden ist,
rückt die
Verarbeitung zu Schritt SD3 vor.
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Im
Schritt SD3 wird die Frequenz fs als zweite Oberwelle (HMC = 2)
spezifiziert.
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Wenn
das Ergebnis der Ermittlung im Schritt SD2 nein ist, d. h. wenn
eine Körperbewegungskomponente
P(fs/2) oberhalb eines gegebenen festen Wertes Th nicht vorhanden
ist, rückt
die Verarbeitung zu Schritt SD4 vor.
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Im
Schritt SD4 entscheidet die CPU 308, ob eine Körperbewegungskomponente
P(fs/3) oberhalb eines gegebenen festen Wertes Th bei einer Frequenz
vorhanden ist, die gleich 1/3 der Frequenz fs ist.
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Wenn
das Ergebnis dieser Ermittlung ja ist, d. h. wenn eine Körperbewegungskomponente
P(fs/3) oberhalb eines gegebenen festes Wertes Th vorhanden ist,
rückt die
Verarbeitung zum Schritt SD5 vor.
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Im
Schritt SD5 spezifiziert die CPU 308 fs als die dritte
Oberwelle (HMC = 3) der Körperbewegung.
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Wenn
das Ergebnis der Ermittlung im Schritt SD4 nein ist, d. h. wenn
keine Körperbewegungskomponente
P(fs/3) oberhalb eines gegebenen festen Wertes Th vorhanden ist,
spezifiziert die CPU 308 die Frequenz fs als Frequenz fs1
der Grundwelle.
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Als
Ergebnis der vorangehenden Verarbeitung ist es möglich, zu spezifizieren, welche
Oberwelle die Frequenz fs ist, so dass im Schritt SD7 die Grundwelle
fs1 der Körperbewegung
erhalten wird.
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In
den Schritten SD8-SD11 wird unter Verwendung der Ergebnisse der
Frequenzanalyse der Impulswelle ein Vergleich zwischen der Frequenz
fm und der Körperbewegungsfrequenz
für die
Linienspektrum in einer sequentiellen Reihenfolge beginnend mit
dem Linienspektrum mit der größten Leistung
P durchgeführt. Auf
diese Weise wird geprüft,
ob diese Frequenz mit der Grundwelle (fs1), der zweiten Oberwelle
(2xfs1) oder der dritten Oberwelle (3xfs1) des Körperbewegungssignals übereinstimmt.
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Als
Ergebnis dieser Verarbeitung kann im Schritt SD12 die Maximum-Pulswellenfrequenzkomponente fm,
die nicht mit einer Körperbewegungskomponente übereinstimmt,
extrahiert werden.
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(4) Gesamtverarbeitung
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(4.1) Anzeige der Bewegungsmenge,
nicht Teil der Erfindung
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Durch
wiederholtes Ausführen
der in 3 gezeigten Routine, wie oben beschrieben worden
ist, werden die Pulswellenfrequenzkomponente (Schritt SA4) und die
Pulsrate (Schritt SA5) zum Zeitpunkt der Bewegung sequentiell ermittelt.
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Jedes
Mal, wenn die Pulsrate gemessen wird, ermittelt die CPU 308,
ob die gemessene Pulsrate zwischen den hierfür vorgesehenen oberen und unteren
Grenzwerten liegt.
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Während der
Zeit, zu der die Pulsrate zwischen den oberen und unteren Grenzwerten
hierfür
liegt, inkrementiert die CPU 308 die im RAM 309 gespeicherte
akkumulierte Zeitspanne in Intervallen auf der Grundlage des von
der Oszillationsschaltung 311 und der Frequenzteilerschaltung 312 zugeführten Taktimpulses.
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Wenn
im Gegensatz hierzu die Pulsrate oberhalb des oberen Grenzwerts
UL oder unterhalb des unteren Grenzwertes LL liegt, stellt die CPU 308 die
Inkrementierung der akkumulierten Zeitspanne, die im RAM 309 gespeichert
ist, zurück.
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Es
ist zu beachten, dass die CPU 308 die im RAM 309 gespeicherte
akkumulierte Zeit zum Anzeigeelement 313 mit einem festen
Zyklus unabhängig
von der Pulsrate weiterleitet. Somit zeigt das Anzeigeelement 313 die
akkumulierte Zeit an. Als Ergebnis der obenbeschriebenen Verarbeitung
kann dann die Bewegungsmenge erhalten werden.
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(4.2) Schätzung der
Bewegungsintensität
gemäß der vorliegenden
Erfindung
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Jedes
Mal dann, wenn die Herzschlagfrequenzkomponente gemessen wird, liest
die CPU 308 die Ruhepulswellenform aus, die in Ruhepulswellenaufzeichnungsmitteln 314 gespeichert
ist, und schätzt
die Bewegungsintensität
auf der Grundlage der Ruhepulswellenform und der Herzschlagfrequenzkomponente
der Pulswellenform während
der Bewegung.
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Das
Verfahren zum Schätzen
der Bewegungsintensität
auf der Grundlage der Verzerrung der Herzschlagfrequenzkomponente
der Pulswellenform wird im Folgenden erläutert.
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10 ist
ein Graph, der ein Beispiel des Frequenzspektrums eines normalen
Pulses zeigt; 11 zeigt ein Beispiel des Frequenzspektrums
eines gleichmäßigen Pulses;
und 12 zeigt ein Beispiel des Frequenzspektrums eines
heftigen Pulses. Wie aus diesen Figuren deutlich wird, wird der
Verzerrungswert beim Vorrücken
von Xuan-mai → Ping-mai → Hua-mai
größer. Ferner
nimmt während
der Bewegung die Verzerrung zu, wenn die Bewegungsintensität zunimmt.
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Die
CPU 308 berechnet die Verzerrung für die Herzschlagfrequenzkompo nenten
der Ruhepulswellenform und der Pulswellenform während der Bewegung, und stellt
fest, dass die Bewegungsintensität
zunimmt, wenn die Differenz zwischen diesen zwei Werten zunimmt.
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Es
ist zu beachten, dass die Verzerrung mittels der folgenden Gleichung
definiert werden kann.
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(Ausführungsform 2)
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Die
zweite bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden erläutert.
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Die
Struktur der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
ist grundsätzlich
die gleiche wie diejenige der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform durch die Hinzufügung eines
neuen Schalters (Startschalter ST, in 1 mit der
gestrichelten Linie gezeigt) zum Eingabeelement 316.
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Die
Funktion dieser Vorrichtung ist grundsätzlich die gleiche wie die
Funktion der Vorrichtung der ersten Ausführungsform.
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In
der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
wurde jedoch mit der Ausnahme dann, wenn die oberen und unteren
Grenzwerte für
die Pulsrate eingestellt wurden, die Bewegungsmenge konstant gemessen
(d. h., die Pulsrate wurde gemessen und die akkumulierte Zeitdauer
wurde auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Messung aktualisiert).
Im Gegensatz hierzu unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
dadurch, dass dann, sobald das Einstellen der oberen und unteren
Grenzwerte abgeschlossen ist, die Messung der Bewegungsmenge durch
Drücken
des Startschalters ST eingeleitet wird. Um die Messung der Bewegungsmenge
zu beenden, wird dann der Startschalter erneut gedrückt.
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(Ausführungsform 3)
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Die
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden erläutert.
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Die
Struktur der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
ist grundsätzlich
die gleiche wie diejenige der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform (siehe 1).
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich jedoch dadurch, dass das Ausgangssignal vom Körperbewegungssensor 302 direkt
in die CPU 308 eingegeben wird.
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Die
Funktion gemäß dieser
Ausführungsform
ist grundsätzlich
die gleiche wie diejenige der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform.
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In
der Vorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
wurde jedoch mit der Ausnahme dann, wenn die oberen und unteren
Grenzwerte für
die Pulsrate eingestellt wurden, die Bewegungsmenge konstant gemessen
(d. h., die Pulsrate wurde gemessen und die akkumulierte Zeitdauer
wurde auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Messung aktualisiert).
Im Gegensatz hierzu wird in der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
die Messung der Bewegungsmenge nur dann ausgeführt, wenn der Pegel des vom
Körperbewegungssensor 302 ausgegebenen
Signals über
einem spezifizierten Wert liegt.
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Dies
wird so bewerkstelligt, dass die Zeitdauerakkumulation, wie oben
beschrieben worden ist, in den Fällen
nicht ausgeführt
wird, in denen die Pulsrate aufgrund von anderen Faktoren als der
Bewegung (wie z. B. psychologischem Druck) ansteigt.
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(Modifikationen)
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(1) Modifiziertes Verfahren
zum Spezifizieren der Herzschlagkomponente, nicht Teil der Erfindung
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(1.1) Maximale Gestaltungsvereinfachung
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In
jeder der vorangehenden Ausführungsformen
wird die Herzschlagfrequenzkomponente gemäß dem in 7 gezeigten
Flussdiagramm spezifiziert. Wenn jedoch die Verarbeitungskapazität der CPU 308 unzureichend
ist, kann die Verarbeitung zum Spezifizieren der Herzschlagfrequenzkomponente
wie folgt vereinfacht werden.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem das Verfahren
zum Spezifizieren der Herzschlagfrequenzkomponente vereinfacht worden
ist.
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In
dieser Figur führt
im Schritt SB3 die CPU 308 eine Pulswellen-Körperbewegungs-Subtraktionsoperation
durch (d. h. fM = fmg – fsg), um die Frequenzkomponente zu extrahieren,
die nur im Herzschlagsignal vorhanden ist. Im Schritt SB4 spezifiziert
die CPU 308 die Maximumfrequenzkomponente aus der extrahieren Pulswellenkomponente
fM. Die spezifizierte fMmax ist die Herzschlagfrequenzkomponente.
Es besteht eine Differenz in der Änderung der Oberwellenkomponente
in der Herzschlagkomponente und der Körperbewegungskomponente aufgrund
der Bewegungsbelastung, so dass die Änderung der Herzschlagkomponente
gut ausgedrückt
wird. Dies wird durch die Änderung
der Herzfunktion hervorgerufen, und ist in der Änderung des Schlagvolumens
pro Herzschlag (SV) gut ausgedrückt.
Wie wohlbekannt ist, nimmt die Herzschlagrate ferner zu, wenn die
Bewegungsbelastung größer wird.
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(1.2) Spezifizieren der
Maximumkomponente der Körperbewegungskomponente
als zweite Oberwelle
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In
den vorangehenden Ausführungsformen
wurde die Maximumkomponente der Körperbewegungskomponente anfangs
als zweite Oberwellenlänge angenommen,
wobei eine Untersuchung durchgeführt
wurde, um zu ermitteln, ob diese Annahme korrekt war (Schritte SD2,
SD4). Die Wahrscheinlichkeit, dass diese Annahme korrekt war, zeigt
sich als entsprechend den Bedingungen schwankend, wie z. B. dem
Typ der Bewegung (Laufen, Schwimmen, schnelles Gehen und dergleichen),
der Bewegung des Körpers
des Benutzers während
des bestimmten Bewegungstyps, und dergleichen. Vorausgesetzt, dass
die Bedingungen verstanden sind, wird dementsprechend die Wahrscheinlichkeit,
dass die Annahme korrekt ist, sehr hoch. In diesem Fall kann die
Verarbeitung zur Überprüfung der
Annahme gelassen werden.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel zeigt, in welchem das Verfahren
zum Spezifizieren der Pulswellenkomponente auf der Grundlage dieses
Prinzips vereinfacht worden ist.
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In
den Schritten SC1-SC3 in dem in dieser Figur gezeigten Beispiel
spezifiziert die CPU 308 die Frequenz fs2 der zweiten Oberwelle
vom Körperbewegungssensor 302,
die relativ leicht als Körperbewegungskomponente
erfasst wird.
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In
dem Fall, in dem die Bewegung das Laufen ist, ist z. B. die in Schritt
SC2 gezeigte fmin zu 2 Hz definiert, d.
h. die Frequenz, die die Untergrenze ist, bei der die zweite Oberwelle
für die
Laufbewegung erscheint.
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Andererseits
ist die in Schritt SC2 gezeigte fmax die
Frequenz, die durch die Abtastrate für die A/D-Umsetzung ermittelt
wird. Wenn die Abtastfrequenz auf 8 Hz festgelegt wird, dann ist
gemäß dem Abtasttheorem die
maximale Frequenz, mit der die ursprüngliche Wellenform wieder erscheint,
automatisch mit 4 Hz festgelegt.
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Das
maximale Linienspektrum in diesem Bereich fmax bis
fmin ist als die zweite Oberwelle fs2 der
Körperbewegungskomponente
spezifiziert.
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Als
Nächstes
erhält
im Schritt SC4 die CPU 308 die Frequenz fs1 der Grundwelle
der Körperbewegung.
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In
den Schritten SC5-SC8 beseitigt die CPU 308 die Pulswellenkomponente,
die mit der Grundwelle (fs1) übereinstimmt,
die zweite Oberwelle (2xfs1) und die dritte Oberwelle (3xfs1) der
Körperbewegungskomponente
aus dem vom Pulswellensensor 301 erfassten Spektrum.
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Im
Schritt SC9 wird die maximale Frequenzkomponente, die nach dem obenbeschriebenen
Beseitigungsprozess übrigbleibt,
als Pulswelle fm spezifiziert.
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(2) Modifiziertes Verfahren
zum Schätzen
der Bewegungsintensität
gemäß der vorliegenden
Erfindung
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In
den vorangehenden Ausführungsformen
wurde eine Schätzung
der Bewegungsintensität
auf der Grundlage der Verzerrung der Pulswelle durchgeführt. Es
ist jedoch auch annehmbar, die Bewegungsintensität entsprechend dem Typ der
Pulswelle zu schätzen.
Dies wird im Folgenden genauer erläutert.
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13 ist
ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel einer Ping-mai zeigt. 14 zeigt
ein Beispiel einer Hua-mai. 15 zeigt
ein Beispiel einer Xuan-mai.
Wie aus diesen Figuren deutlich wird, unterscheiden sich die Amplituden
des Blutdrucks dieser Wellenformen.
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Die
in den jeweiligen 13 bis 15 gezeigten
Ping-mai, Hua-mai und Xuan-mai können
als repräsentative
Blutpulswellenformen, wie sie in der chinesischen Medizin klassifiziert
sind, genannt werden, einer medizinischen Lehre, die sowohl im Osten
als auch im Westen anerkannt ist. "Ping-mai", wie es hier verwendet wird, gibt die
Wellenform an, die von einer gesunden Person erhalten wird, wobei
das Blutpulswellenbeispiel in 13 gezeigt
ist. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist eine Ping-mai entspannt
und weist einen konstanten Rhythmus ohne Unterbrechung auf. Andererseits
ist eine in 14 gezeigte Hua-mai Pulswellenform ein
typisches Beispiel einer Hua-mai.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, weist die Wellenform einer Hua-mai
einen scharfen schnellen Anstieg auf und fällt dann unmittelbar ab. Die
atonische Kerbe ist tief, während
die Spitze in der nachfolgenden Entspannungsperiode beträchtlich
höher ist
als bei einer Ping-mai. Andererseits ist ein typisches Beispiel
einer Xuan-mai in 15 gezeigt. Wie in dieser Figur
gezeigt ist, steigt die Wellenform einer Xuan-mai heftig an und
fällt nicht
unmittelbar ab, sondern bleibt für
eine relativ verlängerte
Zeitperiode auf einem Hochdruckzustand. In den in den 13 bis 15 gezeigten
Wellenformen ist der in mmHg gemessene Blutdruck (BP) an der vertikalen
Achse angegeben, während
die Zeit in Sekunden an der horizontalen Achse angegeben ist.
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Die
CPU 308 vergleicht die Größe der Amplituden der Oberwellenkomponenten
für die
Ruhepulswellenform und ermittelt, ob die Ruhepulswellenform eine
Ping-mai, eine Hua-mai oder eine Xuan-mai ist. Zum Beispiel vergleicht
die CPU 308 die Amplituden der zweiten Oberwelle und der
dritten Oberwelle. Wenn die zweite Oberwelle größer ist, stellt die CPU 308 fest,
dass die Welle eine Ping-mai ist, während dann, wenn die dritte
Oberwelle größer ist,
die CPU 308 feststellt, dass die Welle eine Hua-mai ist.
Wenn ferner die Amplitude der zweiten Oberwelle ungefähr weniger
als die Hälfte
der Amplitude der ersten Oberwelle beträgt, stellt die CPU 308 fest,
dass die Welle eine Xuan-mai ist.
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In ähnlicher
Weise vergleicht die CPU 308 die Größe der Amplituden jeder der
Oberwellenkomponenten für
die Pulswellenform während
der Bewegung, und ermittelt, ob die Pulswellenform während der
Bewegung eine normale, eine gleichmäßige oder eine Xuan-mai ist.
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Als
Nächstes
misst die CPU 308 die Bewegungsintensität entsprechend der Wellenformklassifizierung jeder
der vorangehenden Wellen.
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(3) Modifiziertes Verfahren
zum Bereitstellen einer Meldung der Bewegungsintensität, nicht
Teil der Erfindung
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(3.1) Meldung unter Verwendung
des Sehsinnes
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In
den vorangehenden Ausführungsformen
wurden die Bewegungsintensität
und die Bewegungsmenge als numerische Werte auf dem Anzeigeelement 313 angezeigt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
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Wie
z. B. in 19 gezeigt ist, ist es annehmbar,
die vergangenen und die aktuellen Werte für die Bewegungsintensität und die
Bewegungsmenge in Form eines Graphen anzuzeigen. Außerdem kann
ein Gesichtsdiagramm, wie z. B. in 20 gezeigt
ist, verwendet werden, um anzuzeigen, ob diese Werte innerhalb des
geeigneten Bereiches liegen.
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(3.2) Meldung unter Verwendung
anderer Sinne als dem Sehsinn
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Zusätzlich zur
Verwendung des Anzeigeelements 313 (Flüssigkristallanzeige) als Verfahren
zum Bereitstellen einer Meldung der Bewegungsintensität und dergleichen,
ist es auch annehmbar, eine Meldung bereitzustellen, die auf dem
Hörsinn
oder dem Tastsinn beruht. In dem Fall z. B., in dem ein Meldemittel
verwendet wird, das auf dem Hörsinn
beruht, kann ein Summer ertönen,
wenn aufgrund einer übermäßigen Beanspruchung
des Körpers
Gefahr droht. Wenn ein Meldemittel verwendet wird, das auf dem Tastsinn
beruht, kann eine Formgedächtnislegierung
vorgesehen sein, die aus der Rückseitenoberfläche des
Hauptkörpers 11 hervorsteht
(siehe 2), wobei elektrischer Strom durch diese Formgedächtnislegierung
geleitet wird, wenn Gefahr aufgrund einer übermäßigen Beanspruchung des Körpers besteht.
Alternativ ist herkömmlicherweise
ein Vibrationsalarm bekannt, der durch Rotation einer exzentrischen
Last dem Körper
des Benutzers eine Schwingung übermittelt.
Dieser Vibrationsalarm kann separat oder allein stehend mit dem
Körper 11 vorgesehen
sein, wobei elektrischer Strom durch den Vibrationsalarm geleitet
wird, wenn die Beanspruchung des Körpers übermäßig wird. Außerdem kann
ein Hohlraum in einem Abschnitt der Innenseite der Bodenoberfläche des
Hauptkörpers 11 mit
einer Dicke von 70 μm
vorgesehen sein, wie in 16 gezeigt
ist. In diesem Hohlraum wird dann ein piezoelektrisches Element
PZT angebracht. Wenn diesem Piezoelement ein Wechselstrom mit einer geeigneten
Frequenz aufgeprägt
wird, schwingt das Piezoelement PZT, wobei diese Schwingung dem
Benutzer übermittelt
wird. Wenn dementsprechend ein Wechselstrom aufgeprägt wird,
wenn aufgrund einer übermäßigen Beanspruchung
des Körpers
Gefahr droht, ist es möglich,
eine fühlbare
Meldung der Bewegungsintensität
bereitzustellen. Außerdem
kann das Piezoelement PZT eine Dicke von 100 μm aufweisen, mit einem Durchmesser
gleich 80 % des Durchmessers des Hohlraums.
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(4) Modifiziertes Verfahren
zum Messen von Vo2max, nicht Teil der Erfindung
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Zusätzlich zu
dem obenerwähnten
direkten Verfahren können
verschiedene andere Verfahren betrachtet werden, um Vo2max zu
schätzen,
einschließlich
eines Messverfahrens, das ausgeatmete Gaskomponenten verwendet,
oder eines Verfahrens, in dem die Schätzung anhand einer Milchsäureschwelle
erhalten wird.
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Das
hier erwähnte
Atemgasverfahren ist ein Verfahren zum Schätzen von Vo2max/wt
anhand des beim Ausatmen vorhandenen CO2 und
der Leistung unter maximaler Bewegungsanstrengung, während das
Milchsäureschwellenverfahren
Vo2max/wt anhand der Leistung unter maximaler
Bewegungsanstrengung und der Milchsäure im Blut schätzt.
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Zusätzlich zu
einem Verfahren, das den Aufwärtsschalter
U und den Abwärtsschalter
D verwendet, stehen andere Verfahren zum Eingeben von Vo2max zur Verfügung, einschließlich des
Verfahrens zur Bereitstellung einer kleinen Zehnertastuhr, oder
eines Verfahrens, bei dem die Eingabe von Vo2max mittels
Kommunikation von einem Personalcomputer oder einer anderen Vorrichtung
(entweder drahtlos oder drahtgebunden) ausgeführt wird.
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Ferner
ist die in 17 gezeigte Pulsratentabelle
lediglich ein einzelnes Beispiel. Dementsprechend ist die Beziehung
zwischen der Pulsrate und Vo2max in den
vorangehenden Ausführungsformen
nicht hierauf beschränkt.
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(5) Meldung des Bewegungsplans,
nicht Teil der Erfindung
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Nachdem
der Benutzer Vo2max in den vorangehenden
ersten bis dritten Ausführungsformen
eingegeben hat, kann der Benutzer auf der Grundlage des eingegebenen
Vo2max über
einen Bewegungsplan benachrichtigt werden. Die Einzelheiten hierzu
werden im Folgenden erläutert.
Um eine Meldung eines Bewegungsplanes bereitzustellen, ist es zuerst
notwendig, die optimale Bewegungsintensität des Benutzers, die Dauer der
Bewegung pro Bewegungssitzung und die Bewegungsfrequenz während einer
spezifischen Zeitperiode zu kennen.
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Wie
oben beschrieben worden ist, ist die optimale Bewegungsintensität die Bewegungsintensität, die 50
% von Vo2max entspricht. Dieser Wert kann
somit direkt ermittelt werden, sobald Vo2max erhalten
worden ist. Wenn ferner eine typische Person als Subjekt angenommen
wird, ist eine geeignete Bewegungsdauer pro Sitzung gleich 20 min,
während
eine geeignete Bewegungsfrequenz gleich 40 bis 50 % ist (d. h. vier
bis fünf
Tage in einer Periode von zehn Tagen).
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Dementsprechend
wird in dieser Modifikation dann, wenn Vo2max erhalten
worden ist, ein Bewegungszielbildschirm, wie in 21 gezeigt
ist, auf der Anzeigevorrichtung 313 angezeigt. Aus dem
Beispiel in dieser Figur wird deutlich, dass die Bewegung von 750
kam/min dreimal die Woche für
20 Minuten geeignet ist. Hierbei wird der in 22 gezeigte
Bildschirm in der Anzeigevorrichtung 313 angezeigt, wenn
der Benutzer eine spezifische Manipulation durchführt.
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In
der Figur ist 601 eine Bewegungsmengensollwertanzeige,
die einen Sollwert für
den Benutzer bezüglich
der Bewegungsmenge pro Woche anzeigt. Aus dem vorangehenden Beispiel
ergibt sich, dass der Bewegungsmengensollwert gleich [750 [kpm/min] × 20 [min] × 3 = 45.000
[kpm]] ist. Dementsprechend wird dieser Wert auf der Anzeigevorrichtung
angezeigt. 602 zeigt eine Bewegungsmengen-Istwertanzeige,
die den kumulativen Wert für
die Bewegungsmenge, die vom Benutzer in der vergangenen Woche ausgeführt wurde,
anzeigt. Das in dieser Figur gezeigte Beispiel nimmt jedoch den
Zustand unmittelbar nach Initialisieren der Vorrichtung gemäß dieser
Modifikation zum erstenmal und nach Erhalten von Vo2max an.
Daher wird auf der Bewegungsmengen-Istwertanzeige 602 eine
[0] angezeigt.
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Als
Nächstes
zeigt 603 eine Balkengraphanzeige, die den Bewegungsmengen-Istwert
bezüglich
des Bewegungsmengen-Sollwertes als prozentualen Anteil desselben
anzeigt. 604 ist eine Gesichtsdiagrammanzeige, die ein
Gesichtsdiagramm entsprechend dem Bewegungsmengenistwert im Verhältnis zum
Bewegungsmengensollwert anzeigt. 607 ist eine Bewegungsintensitäts-Sollwertanzeigen,
die den vorher erhaltenen Bewegungsintensität- Sollwert (750[kpm/min]) anzeigt. 606 ist
eine Bewegungsintensitäts-Istwertanzeige, die den
Istwert der Bewegungsintensität
anzeigt. Das in dieser Figur gezeigte Beispiel nimmt an, dass der
Benutzer angehalten hat, so dass die Bewegungsintensitäts-Istwertanzeige 606 eine
[0] anzeigt.
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Als
Nächstes
ist 605 eine Bewegungsintensitätsmessvorrichtung, in der 20
LEDs in Intervallen von 10 % innerhalb des Bereiches von [0 %] bis
[200 %] angeordnet sind. Mittels des Aufleuchtens dieser LEDs wird das
Verhältnis
des Bewegungsintensitäts-Istwertes
bezüglich
des Bewegungsintensitäts-Sollwertes
angezeigt. In dem in dieser Figur gezeigten Beispiel ist der Bewegungsintensitäts-Istwert
gleich [0], so dass keine der LEDs aufleuchtet. Unter den LEDs,
die die Bewegungsintensitätsmessvorrichtung 605 bilden,
sind diejenigen, die [10-70 %] entsprechen, gelb, diejenigen, die
[80-120 %] entsprechen, sind blau, und diejenigen, die [130 % oder
mehr] entsprechen, sind rot.
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Als
Nächstes
ist in 24 ein Beispiel der Anzeige
in dem Zustand gezeigt, in dem der Benutzer eine Bewegung eines
gegebenen Grades ausführt.
Der Bewegungsmengen-Istwert in dem in dieser Figur gezeigten Beispiel
ist [13.500], so dass [30 %] des Bewegungsmengen-Sollwertes erreicht
wurden. Dementsprechend wird ein entsprechender Balkengraph auf
der Balkengraphanzeige 603 angezeigt und ein Gesichtsdiagramm,
das auf der Gesichtsdiagrammanzeige 604 angezeigt wird,
wird entsprechend dem Anteil des Sollwertes, der erreicht worden
ist, verändert.
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Andererseits
beträgt
der Bewegungsintensitäts-Istwert
[1.300], was den Bewegungsintensitäts-Sollwert von [750] deutlich überschreitet.
Dementsprechend leuchtet eine Anzahl von roten LEDs unter denjenigen,
die im Bewegungsintensitätsmessgerät 605 vorgesehen
sind, auf. Dementsprechend kann der Benutzer erkennen, dass die
Intensität
der Bewegung zu groß ist,
indem er auf die Anzeige blickt.
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Als
Nächstes
ist in 23 ein geeigneter Zustand für die Bewegungsmenge
und die Bewegungsintensität
des Benutzers gezeigt. In dieser Figur ist der Bewegungsmengen-Istwert
gleich [45.000 [kpm]], so dass der Bewegungsmengen-Sollwert erreicht
worden ist. Dementsprechend entsprechen die Anzeigen auf der Balkengraphanzeige 603 und
der Gesichtsdiagrammanzeige 604 diesem Zustand. Ferner
beträgt
der Bewegungsintensitäts-Istwert
[980 kpm/min], was innerhalb von ± 20 % des Bewegungsintensitäts-Sollwertes liegt. Somit
leuchten die entsprechenden grünen
LEDs in der Bewegungsintensitätsmessvorrichtung 605 auf.
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In
dem Beispiel für
diese Modifikation wird die Bewegungsmenge jeden Tag über die
vergangenen sieben Tage aufgezeichnet, wobei diese kumulative Ergebnis
als Bewegungsmengen-Istwert angezeigt wird. Ferner werden zu einem
spezifischen Zeitpunkt (z. B. um 12 Uhr mitternachts) die Daten
für die
Bewegungsmenge vom ältesten
Tag verworfen, wobei die Bewegungsmengendaten vom neuen Tag an deren
Stelle eingesetzt werden.
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Das
obige Beispiel verwendete eine Sieben-Tage-Periode für das Intervall, über dem
die Bewegungsmengendaten aufaddiert werden. Dieses Intervall kann
jedoch auch z. B. zehn Tage oder länger sein. Mit anderen Worten,
der Benutzer kann dieses Intervall frei einstellen. Dementsprechend
kann der Benutzer ein spezifisches Intervall wie z. B. (drei Monate]
setzen und kann anschließend
das Training ausführen,
indem er eine Bewegungsmenge gezielt für dieses Intervall festlegt.
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(6) Andere Modifikationen,
nicht Teil der Erfindung
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Zusätzlich zur
FFT können
andere Verfahren für
das Frequenzanalyseverfahren, das von der CPU 308 ausgeführt wird,
verwendet werden, wie z. B. das Maximum-Enthropie-Verfahren, das
Elementarwellenkonversionsverfahren oder dergleichen.
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Ferner
ist die Stelle zum Erfassen des Pulses nicht auf den Finger beschränkt. Vielmehr
sind auch andere Stellen (wie z. B. das Ohr) annehmbar, vorausgesetzt,
die Pulswelle kann gemessen werden.
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In ähnlicher
Weise ist ein als Körperbewegungssensor 302 verwendeter
Beschleunigungssensor nicht auf die Anbringung nur am Arm beschränkt. Vielmehr
kann der Beschleunigungssensor irgendwo am Körper des Benutzers angebracht
werden, so dass eine Messung der Schrittzahl anhand der Änderung
der Beschleunigung durchgeführt
werden kann.
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Ferner
ist das Verfahren der Anbringung des Sensors in diesem Fall nicht
auf den Fingerriemen 13 beschränkt, wie in 2 gezeigt
ist. Das heißt
es kann auch ein Fingerstrumpf, ein Armriemen oder dergleichen verwendet
werden.
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Außerdem kann
auch berücksichtigt
werden, die aus der Pulsratentabelle ausgelesene Pulsrate entsprechend
den Faktoren, wie z. B. dem Alter des Benutzers, der Umgebungstemperatur,
die über
einen (nicht gezeigten) Temperatursensor erhalten wird, der geeigneten
Bewegungsintensität
für den
Körperzustand
zu diesem Zeitpunkt und dergleichen, zu korrigieren.
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Außerdem wurden
in der vorangehenden Ausführungsform
die oberen und unteren Grenzwerte auf innerhalb von ± 20 %
der ausgelesenen Pulsrate gesetzt, jedoch kann hierfür eine andere
Spanne in Betracht gezogen werden.
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Ein
photoelektrischer Sensor kann für
den Pulswellensensor 301 und den Körperbewegungssensor 302 verwendet
werden.
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Ferner
wurde in jeder der vorangehenden Ausführungsformen das Pulsratentabellenaufzeichnungselement 315 aus
einem ROM aufgebaut. Es ist jedoch außerdem möglich, nichtflüchtige Speicher
(E2PROM, Flash-Speicher, batteriegestützter RAM
und dergleichen), die schreibfähig
sind, zu verwenden. In diesem Fall werden die Inhalte der in 17 gezeigte
Pulsratentabelle in Reaktion auf eine Verbesserung der Trainingsvermögens des
Benutzers überschrieben.