JP3567561B2

JP3567561B2 - 心拍測定装置

Info

Publication number: JP3567561B2
Application number: JP29148895A
Authority: JP
Inventors: 栄作清水
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2015-11-09
Also published as: JPH09131325A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標となる心拍をあらかじめ設定してから心拍の測定を行う心拍測定装置に関し、特に複数の目標心拍数や目標心拍範囲を設定することができる心拍測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主に陸上競技のトレーニングやリハビリテーションなどに用いられている心拍測定装置においては、ペースアップの一定時間が経過すると、報知音を発すると共に心拍数の測定を開始し、測定値が所定の値になったら、再度報知音を発すると共に再度ペースアップの計時を開始するという一連の動作を繰り返すようにしたものが知られている。
【０００３】
このような心拍測定装置としては、実公平６−１４７２３号公報の３欄８行目〜３欄１３行目及び図６に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
陸上競技においては、インターバルトレーニングはスピードやスピード持久力、更にはペース感覚を養うためのトレーニングとして最も一般的に行われている。例えば４００ｍをペースを上げて走り（ペースアップ）、そのまま休まずに２００ｍをゆっくりジョギングする（回復）。これを１セットとして休まずに５回繰り返す。
【０００５】
インターバルトレーニングをより効果的に行うためには、一般的にはペースアップ時（目標心拍数：１６０〜１８０）と回復時（目標心拍数：１２０〜１３０）の心拍数になるようにタイムや距離を設定することが望ましいと言われている。同様にレペティショントレーニングは回復時（目標心拍数：９０以下）と言われている。
【０００６】
しかし、従来のインターバルトレーニングは、インターバルタイマと呼ばれる時間管理だけの２つのタイマにペースアップ時間と回復時間を設定し、連動タイマとして交互に繰り返す練習方法であった。
【０００７】
また、心拍数検出機能を有する従来の心拍測定装置を用いたインターバルトレーニングにおいても、ペースアップ時は一定時間で管理するだけであり、また回復時は時間不定で設定心拍数になるまでという単純なものである。
【０００８】
このため、疲労回復のジョグでも心拍数は高いままとなり、筋肉内に乳酸が貯まってきてパフォーマンスが低下するという問題点があった。また、トレーニングを効果的に行うためのペースアップ時間や回復時間をチェックしたり決めるのが難しいという問題点があった。更に、トレーニングが効率よく適正に行われているかを知ることが難しいという問題点があった。
【０００９】
そこで本発明は、このような課題を解決するものであって、インターバルトレーニングのような、複数の目標心拍数が必要とされるトレーニングを効率的に行える心拍測定装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
また、目標心拍数に対して測定値が範囲外となった時には鳴音により使用者に知らせることができる心拍測定装置を提供することを別の目的とするものである。
【００１１】
また、ペースアップ時間および回復時間を計測・記憶し、後から今後の目標値が容易に決められたり、練習効果がわかる心拍測定装置を提供することを別の目的とするものである。
【００１９】
本発明の心拍測定装置は、複数の目標心拍数を設定記憶することが可能であって、この目標心拍数を、外部操作部材の操作に従って所定の順序で読み出して連続した目標心拍設定動作を実行する目標心拍制御手段を備えている。そして、心拍パルス情報を検出する心拍センサからの信号に基づいて算出された心拍数と目標心拍制御手段により読み出された目標心拍数とを比較し、算出値が読み出された目標心拍数に到達しないうちに、外部操作部材の操作によって次の目標心拍数が読み出された時は、その旨を報知することを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、算出された心拍数が目標となる心拍数に到達しないうちに外部操作部材が操作されたこと、すなわち、トレーニングの目的が達成されないうちに、次のトレーニングに移ってしまったことを検出して報知するものである。回復時のクーリングダウンにおいては、実際の心拍数が目標となる心拍数に下がってから、外部操作部材を操作して次のトレーニングに移るのがよいのであるが、目標心拍数に到達する前に外部操作部材を操作してしまうと、疲労が抜けないうちに次のトレーニングに移行することになる。本形態はこのことを警告するものであり、これにより、疲労をため込まない効率のよいトレーニングができる。また、ペースアップ時においては、実際の心拍数が目標となる心拍数に上昇してから、外部操作部材を操作して次のトレーニングに移るのがよいのであるが、目標心拍数に到達する前に外部操作部材を操作してしまうと、充分な運動を行わないうちに次のトレーニングに移行することになる。このことを警告することにより、不充分な運動強度でのトレーニングを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の心拍測定装置について図面に基づいて詳しく説明する。
【００２２】
図１は本発明の心拍測定装置の一実施形態を示すブロック図である。図においてＲＡＭ１（目標心拍記憶手段、時間計測記憶手段）は、複数の目標心拍範囲や目標心拍数、計時タイム（計測された時間）等を記憶するメモリである。さらに、プログラム用のＲＯＭ２、計測時間をカウントする計時カウンタや入出力ポート、そしてＬＣＤ（表示器）ドライバおよび演算回路等から構成される演算部３（目標心拍制御手段、心拍算出手段、比較手段、時間計測手段、一致検出手段）、心拍数および計時タイムを表示する表示器４、水晶からなる発振子５、発振子５を発振および分周して計測等に必要な基準信号を作る分周回路６、演算部３の入力ポートに接続される複数のスイッチ７（外部操作部材）、演算部３の出力ポートに接続されブザー等でアラーム出力する鳴音部８（報知手段）等から構成されている。
【００２３】
心拍センサ部９は心臓の筋電位を電気的に検出するか、または血管に流れる血流を光学的に検出し、心拍検出信号を演算部３に出力する。なお、ここでいう心拍とは、心臓の拍動のみならず、例えば手足といった末梢部における脈拍をも含んでいる。
【００２４】
演算部３では、入力された心拍検出信号を単位時間（ここでは１分間）当たりの心拍数に換算して算出する。そして、算出結果とＲＡＭ１に記憶された目標心拍範囲とを比較し、比較した結果が目標心拍数の範囲外にある時は、鳴音部８により警告鳴音する。
【００２５】
演算部３は中央処理装置（ＣＰＵ）を有し、ＲＯＭ２には中央処理装置を制御するためのプログラムが書き込まれている。なお、ＲＡＭ１、ＲＯＭ２、演算部３、分周回路６はワンチップマイクロコンピュータ１０で構成されている。
【００２６】
次に、この構成による心拍測定装置の使用方法についてその概略を説明する。
【００２７】
まず、被測定者はインターバルトレーニングの前に、モード切り替えスイッチであるスイッチ７Ｃを操作して目標心拍入力モードに入る。そして、スイッチ７Ａとスイッチ７Ｂを操作して、ペースアップ時と回復時の目標心拍数範囲を入力する。入力手順としてはペースアップから先に入力する。入力を終えたら再びスイッチ７Ｃを操作して目標心拍入力モードから計測モードに移行させる。
【００２８】
そして、スイッチ７Ａを操作することにより計測時間カウンタおよび心拍測定をスタートさせる。目標心拍数としては、まずペースアップ時の設定記憶値から選択される。心拍測定が開始されると心拍センサ部９は心拍に同期した心拍検出信号を演算部３に送る。演算部３は心拍検出信号の入力を検出するとＲＯＭ２に記憶されているプログラムに従い、１分当たりの心拍数に換算・算出し、表示器４にその数値を表示させる。同時に算出した心拍数とペースアップ用の目標心拍数とを比較し、算出された心拍数が目標心拍数の範囲外にある時は鳴音部により警告する。次にペースアップが終了するとスイッチ７Ａを操作する。すると、演算部３は計測カウンタの値をＲＡＭ１に格納し、計測カウンタをリセットして再スタートさせる。同時に今度は回復時の目標心拍数を選択し、算出した心拍数と回復用の目標心拍数とを比較し、算出された心拍数が目標心拍数の範囲外にある時は鳴音部により警告する。次に回復が終了すると再びスイッチ７Ａを押す。すると同様に計測カウンタの値をＲＡＭ１に格納し、計測カウンタをリセットして再スタートさせる。同時に再度ペースアップ時の目標心拍数を選択し、算出した心拍数とペースアップ用の目標心拍数とを比較し、算出された心拍数が目標心拍数の範囲外にある時は鳴音部により警告する。
【００２９】
上述のような構成によれば、スイッチ７Ａの操作により、簡単に目標心拍数を切り替えることができるので、トレーニングに合わせた心拍数を選択することができる。
【００３０】
次に、目標心拍記憶手段であるＲＡＭ１の内部構成について説明する。
【００３１】
図２はＲＡＭ１の主要部を示す内部構成図（メモリマップ）である。メモリアドレスはＰＡＧＥ、ＨＩＧＨ、ＬＯＷにより選択される。説明を容易にするために右側にアドレス名称を示してある。この図は、計測の途中における状態の一例を示したものである。
【００３２】
まず、積算データアドレスには計測スタートからの積算時間データ（０時００分３４秒５６）が記憶されている。積算データアドレスが計時カウンタとなる。ワーク１および２アドレスは演算等で一時的に使用する汎用のメモリである。目標心拍１アドレスにはペースアップ時の目標心拍（１６０〜１８０）が格納されている。目標心拍２アドレスには回復時の目標心拍（１２０〜１３０）が格納されている。目標心拍３アドレスには本例においては何も設定されていないクリア状態である。データ１アドレスには１回目のペースアップタイム（０時００分５４秒２４）が格納されている。データ２アドレスには１回目の回復タイム（０時００分４１秒３５）が格納されている。データ３アドレスには２回目のペースアップタイム（０時００分５５秒１４）が格納されている。データ４アドレスには２回目の回復タイム（０時００分４２秒２９）が格納されている。アドレス”ＬＯＷ＝７”にはどの目標心拍時の計時タイムかを示すデータが格納される。たとえばデータ３アドレスには”１”が格納され、目標心拍１の時の計時タイムであることを示す。すなわち、目標心拍ｎアドレスのｎ値が格納される。データ５アドレス以降はまだ何も格納されていない。
【００３３】
上述のような構成によれば、トレーニングに合わせた複数の目標心拍数を記憶しているので、アドレスを適切に選択することにより、トレーニングに合わせた目標心拍数を自動的に選択することができる。
【００３４】
図３は本発明の心拍測定装置の測定心拍と目標心拍との比較を行う心拍処理１（第１の形態）を説明するためのフローチャートである。外部操作部材であるスイッチ７のうち、スイッチ７Ａはスタート／練習（トレーニング）終了用、スイッチ７Ｂはストップ／リセット用として使用する。
【００３５】
以下、まず個別のステップとその動作についてフローに沿って一通り説明する。図において、ステップ２１は心拍測定をしていない状態から、スイッチ７Ａを操作して心拍測定を開始する”スタートＳＷ入力？”である。ステップ２２は血管に例えば流れる血流を光学的に検出することによって得られた心拍検出信号を演算部３に出力する”心拍測定スタート”である。ステップ２３は図２の目標心拍１アドレスに記憶されているペースアップ時の目標心拍をＲＡＭ１から読み出す”目標１読込”である。ステップ２４は演算部３に入力された心拍検出信号を単位時間（ここでは１分間）当たりの心拍数に換算した測定値が、ステップ２３で読み出された目標心拍数（図２の例では１６０）より小さいかを判定する”心拍数下限？”である。ステップ２５は鳴音部８にピーッ、ピーッと長い周期で鳴音するように指示する”下限鳴音”である。ステップ２６は算出された測定値の心拍数が、ステップ２３で読み出された目標心拍数（図２の例では１８０）より大きいかを判定する”心拍数上限？”である。ステップ２７は鳴音部８にピッ、ピッと短い周期で鳴音するように指示する”上限鳴音”である。ステップ２８は心拍測定状態でスイッチ７Ａが操作されたかどうかを判定する”設定練習（トレーニング）終了？”である。ステップ２９は次の練習の目標心拍数が設定されているかを判定する”次の練習あり？”である。ステップ３０は次の目標心拍数をＲＡＭ１から読み出す”次の目標読込”である。ステップ３１は心拍測定状態でスイッチ７Ｂが操作され心拍測定を終わりにするかを判定する”ストップＳＷ入力？”である。ステップ３２は心拍処理１を終わらせる”終了”である。
【００３６】
次に図３のフローチャートの実際の流れについて説明する。心拍測定の前に、目標心拍数をあらかじめ入力しておく。インターバルトレーニングの条件はペースアップ時は４００ｍを目標心拍数１６０〜１８０で走る。回復時は２００ｍを目標心拍数１２０〜１３０で走る。これを１セットとして５回繰り返す。現在は心拍測定はしていないとする。
【００３７】
ピストルのスタート音と同時にスイッチ７Ａを操作するとＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３が実行される。すなわち、まずトレーニングはペースアップから始まり、ペースアップ時の下限の目標心拍数は１６０、上限の心拍数は１８０となる。ステップ２４では演算部３によって算出された測定値の心拍数が１６０以下かどうかが判定される。通常の場合、スタート直後は目標心拍数以下となっているので、ステップ２５により下限鳴音が使用者（被測定者）に知らされ、使用者はペースアップを要求される。時間と共に心拍が上昇してきて目標心拍数１６０を超えると下限鳴音は停止し、ステップ２６により、算出された測定値の心拍数が１８０以上かどうかが判定される機会が多くなる。そして、測定値が１８０を超えるとステップ２７により上限鳴音が使用者に知らされ、使用者はペースダウンしなければならない。鳴音がなにもされない時は目標心拍数の範囲内（１６０〜１８０）でトレーニングが行われていることになる。
【００３８】
使用者がスタートから４００ｍ地点を通過した時にスイッチ７Ａを操作して、意識の中でペースアップから回復に移行すると、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３０が実行され、今度は目標心拍２アドレスから目標心拍数が読み込まれ、下限値は１２０、上限値は１３０となる。前記と同様にＳ２４またはＳ２６により判定され、範囲外の時にはＳ２５またはＳ２７により知らされる。
【００３９】
次に、使用者がスタートから６００ｍ地点を通過した時にスイッチ７Ａを再び操作して、意識の中で回復の走りから２サイクル目のペースアップに移行すると、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ２３が実行され、再度目標心拍１アドレスから目標心拍数が読み込まれ、目標心拍数は１６０〜１８０となる。同様にＳ２４またはＳ２６により範囲内であるかどうかが判定され、範囲外の時には鳴音で知らされる。以下同様に合計５サイクル繰り返される。６サイクル目に入った時点で使用者がスイッチ７Ｂを操作することにより、Ｓ３１、Ｓ３２により心拍測定を強制的に終了する。
【００４０】
本例においては、６サイクル目に入った時点で使用者がスイッチＢを操作することにより、心拍測定を強制的に終了するようにしているが、インターバルトレーニングの繰り返し数（本例では５）をＲＡＭ１に入力し、１サイクル経過毎に減算してゼロになったら自動的に心拍計測を終わりにするようにしてもよい。
【００４１】
また、目標心拍も下限値、狙い値、上限値の３値を入力し、３値とも異なる鳴音で知らせるようにすると、さらに効果は上がる。
【００４２】
上述のような構成によれば、トレーニングの移行に伴い目標心拍数も自動的に移行していくので、トレーニングの最中に目標心拍数をあらためて修正したりしなくてもよくなる。
【００４３】
また、目標心拍に達しないのか、超えたのかを鳴音により知らせるので、表示で確認する必要もなくなりトレーニングに集中することができる。
【００４４】
図４は本発明の心拍測定装置の心拍測定時の時間計測を行う心拍処理２（第２の形態）を説明するためのフローチャートである。説明のためのインターバルトレーニング条件は図３と同様である。また、図３と同様な処理についての説明は省略する。
【００４５】
ピストルのスタート音と同時にスイッチ７Ａを操作するとＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３が実行され、さらに、ステップ４１において図２の積算データアドレスをカウントアップする”時間計測スタート”が実行され計時を開始する。使用者がスタートから４００ｍ地点を通過した時にスイッチ７Ａを操作して、ペースアップから回復に移行すると、Ｓ２８が実行されると共に、ステップ４２において図２の積算データアドレスのデータが図２のデータ１アドレスに記憶され、積算データアドレスのデータをリセットする”計時タイムのメモリ”が行われる。また、データ１〜ｎアドレスの格納においては、目標心拍１の時間計測データの時にはアドレス”ＬＯＷ＝７”には”１”も格納され、目標心拍２の時間計測データの時にはアドレス”ＬＯＷ＝７”には”２”も格納される。このデータは後でリコールモード（記憶されているデータを読み出して表示させるためのモード）でデータを読み出した時になんのデータかを判別するためのものである。図２においてはデータ１および３アドレスの計測タイムがペースアップ時であり、データ２および４が回復時の計時タイムである。また、図示はしていないが、従来広く用いられているストップウォッチと同様にリコールモードでこの計時タイムを後から表示器４で読み出すことができる。ステップ４３は心拍処理２を終わらせる”終了”である。以後の処理は図３と同様に行われる。
【００４６】
上述のような構成によれば、各トレーニング毎の計測タイムが記憶されるので、計測されたタイムと昔のタイムとを比較してトレーニングの成果を知ったり、トレーニングが適正に行われているかを知ることができる。
【００４７】
図５は本発明の心拍測定装置の目標心拍数になるまでの時間計測を行う心拍処理３（第３の形態）を説明するためのフローチャートである。説明のためのインターバルトレーニング条件は、ペースアップ時は４００ｍ、目標心拍数１６０、回復時は２００ｍ、目標心拍数１３０とする。これを１セットとして５回繰り返す。図３および４と同様な処理の説明は省略する。そして、心拍測定の前には前もって目標心拍数を入力しておく。ただし、図３及び４と異なり、目標心拍範囲ではなくひとつの目標心拍数の入力となる。
【００４８】
ピストルのスタート音と同時にスイッチ７Ａを操作するとＳ２１、Ｓ２２が実行され、ステップ５１において図２の目標心拍１アドレスに記憶されているペースアップ時の目標心拍をＲＡＭ１から読み出す”目標１読込”を処理し、ステップ４１を実行する。ステップ５２は、演算部３に入力された心拍検出信号を単位時間（ここでは１分間）当たりの心拍数に換算した測定値の心拍数が、ステップ５１で読み出された目標心拍数と同一かどうかを判定する”心拍数同一？”である。ステップＳ５３は積算データアドレスのデータをリセットする”時間カウンタをリセット”が行われる。ステップ５４は次の目標心拍数をＲＡＭ１から読み出す”次の目標読込”である。ステップ５５は心拍処理３を終わらせる”終了”である。
【００４９】
すなわち、時間計測カウンタがリセット状態（スイッチ７Ａを操作した状態）から、実際の心拍測定値が設定された目標心拍数に到達するまでの時間を時間計測カウンタによってカウントアップし、この計測タイムを記憶手段に記憶する。また、図示はしていないが、従来広く用いられているストップウォッチと同様にリコールモードでこの計測タイムを後から表示器４で読み出すことができる。
【００５０】
上述のような構成によれば、各トレーニング毎の目標タイムまでの計測タイムが記憶されるので、ペースアップ時にはウオーミングアップが適正だったかを知ることができる。また、回復時の計時タイムは回復力が遅いならばトレーニングが強すぎることになり、逆に回復が早いならば強度を上げられる等の自分に合ったペースを知ったり、トレーニングが適正に行われているかを知ることができる。
【００５１】
図６は本発明の心拍測定装置の疲労トレーニング（あるいは不十分なトレーニング）を検出する心拍処理４（第４の形態）を説明するためのフローチャートである。説明のためのインターバルトレーニング条件は図５と同様である。図３、４および５と同様な処理の説明は省略する。なお、図６においては、回復時における動作を主に念頭において記載してある。
【００５２】
ピストルのスタート音と同時にスイッチ７Ａを操作するとＳ２１、Ｓ２２、Ｓ５１、Ｓ５２が実行される。ステップ６１は”フラグをセット”である。ステップ６２はステップ６１が実行されたかを判定する”フラグ＝１？”である。ステップ６３はピィーと３秒間の連続鳴音となる”疲労鳴音”である。ステップ６３は心拍測定を強制終了させる”心拍測定終了”である。
【００５３】
すなわち、目標心拍２（１３０）にならないうちに目標心拍１（１６０）に移行した時（スイッチ７Ａを操作した時）には、強制的に心拍測定を終了することを報知して心拍測定を終わらせる。また、目標心拍１（１６０）に到達しないうちに目標心拍２（１３０）に移行したときも、同様に心拍測定は終了する。この場合は、ステップ６３は、”疲労鳴音”というよりも”不十分鳴音”と呼称する方が適当である。
【００５４】
上述のような構成によれば、回復時において、目標心拍に達しない（下がらない）うちに次のトレーニングに移行した時には、トレーニングを中止するように鳴音するので、ケガやオーバーワークなどの弊害を予防することができる。また、ペースアップ時において、目標心拍に達しない（上がらない）うちに次のトレーニングに移行した時にも、トレーニングを中止するように鳴音するので、不十分なトレーニングになってしまうことを防止できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の心拍測定装置によれば以下のような効果を有する。
【００５７】
請求項１、２記載の発明によれば、複数の目標心拍範囲毎のタイムも計測するようにしたので、トレーニングの成果や、トレーニングが適正に行われているかを知ることができる。
【００５９】
本発明によれば、まだ目標心拍数にならないのに次の目標心拍数が入ってきたときには、警告鳴音をするようにしたので、けがやオーバーワークなどの弊害や不充分なトレーニングを予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の心拍測定装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の心拍測定装置のＲＡＭ１の主要構成図（メモリマップ）である。
【図３】本発明の心拍測定装置の測定心拍と目標心拍との比較を行う心拍処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の心拍測定装置の心拍測定時の時間計測を行う心拍処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の心拍測定装置の目標心拍になるまでの時間計測を行う心拍処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の心拍測定装置の疲労トレーニング（あるいは不十分トレーニング）を検出する心拍処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・ＲＡＭ
２・・・ＲＯＭ
３・・・演算部
４・・・表示器
５・・・発振子
６・・・分周回路
７・・・スイッチ
８・・・鳴音部
９・・・心拍センサ部
１０・・ワンチップマイクロコンピュータ

Claims

複数の目標心拍数を設定記憶する目標心拍記憶手段と、この目標心拍数を、外部操作部材の操作に従って所定の順序で読み出して連続した心拍設定動作を実行する目標心拍制御手段と、心拍パルス情報を検出する心拍センサと、この心拍センサからの信号に基づいて心拍数を算出する心拍算出手段と、この心拍算出手段の算出値と読み出された前記目標心拍数とを比較し、前記算出値が読み出された目標心拍数に到達しないうちに前記外部操作部材の操作によって次の目標心拍数が読み出された時に、その旨の報知を行う報知手段とを有することを特徴とする心拍測定装置。