(57)【要約】【課題】運動中であっても運動を妨げることなく適正運動量の判定結果を確認できるモニタ装置を提供する。【解決手段】対象者の耳に接触又は装着され、脈拍に対応した信号を検出するセンサと、メガネフレームに装着され、センサの検出信号に基づいて対象者の運動強度を算出する本体部と、を備え、本体部は、運動強度に関する運動情報を対象者の視野範囲に表示する表示器を有し、センサ、本体部、及び表示器は一体であることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の耳に接触又は装着され、脈拍に対応した信号を検出するセンサと、
メガネフレームに装着され、前記センサの検出信号に基づいて前記対象者の運動強度を算出する本体部と、を備え、
前記本体部は、前記運動強度に関する運動情報を前記対象者の視野範囲に表示する表示器を有し、
前記センサ、前記本体部、及び表示器は一体であることを特徴とするモニタ装置。
【請求項２】
前記本体部は、前記運動強度が適正運動量範囲内にあるか否かを判定し、
前記表示器は、前記運動情報として、前記本体部による判定結果に対応した色を表示する
ことを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項３】
前記メガネフレームから延設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモニタ装置。
【請求項４】
無線通信によって外部機器との間で信号を送受信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈拍数に基づいて運動強度を算出するモニタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
耳たぶ用センサを用いた脈拍計は、多くの型式のものが開発されている（例えば特許文献１に記載の脈拍計）。特許文献１の脈拍計では、対象者（測定対象者）の耳たぶから脈拍数を検出するセンサと、そのセンサから検出した信号に基づいて脈拍数を算出する本体装置がケーブルで接続され、本体装置は人間の腕、手首に装着されている。この本体装置は、算出した脈拍数に基づいて適正運動量の判定を行う。判定結果は、対象者の腕や手首に装着されている本体装置の表示器に表示され、対象者は表示器を見ることによって適正運動量の判定結果を確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−７８９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の脈拍計において、適正運動量の判定結果を知るためには、腕や手首に装着している本体装置を視野範囲内に動かす必要があった。しかし、センサと本体装置は長いケーブルで接続されているため、運動時に判定結果を確認する際には、ケーブルが運動の妨げになるおそれがあった。また、本体装置の装着時には、長いケーブルが邪魔になるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、運動中であっても運動を妨げることなく適正運動量の判定結果を確認できるモニタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のモニタ装置は、対象者の耳に接触又は装着され、脈拍に対応した信号を検出するセンサと、メガネフレームに装着され、センサの検出信号に基づいて対象者の運動強度を算出する本体部と、を備え、本体部は、運動強度に関する運動情報を対象者の視野範囲に表示する表示器を有し、センサ、本体部、及び表示器は一体であることを特徴としている。
【０００７】
本発明のモニタ装置において、本体部は、運動強度が適正運動量範囲内にあるか否かを判定し、表示器は、運動情報として、本体部による判定結果に対応した色を表示することが好ましい。
【０００８】
本発明のモニタ装置は、メガネフレームから延設されていることが好ましい。
【０００９】
本発明のモニタ装置は、無線通信によって外部機器との間で信号を送受信することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、対象者の耳に接触又は装着したセンサの検出信号に基づいて運動強度を算出する本体部がメガネフレームに装着され、本体部と一体となった表示器を用いて運動強度に関する運動情報を表示することにより、対象者は、表示器を見るために運動中に顔や手を動かすことなく、常時視野範囲内で適正運動量の判定を知ることができる。さらに、センサと本体装置が一体化されているため、従来のように長いケーブルが運動の妨げになることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るモニタ装置をメガネフレームに装着した状態を示す斜視図である。
【図２】対象者が、本発明の実施形態に係るモニタ装置を装着したメガネフレームを掛けた状態を概念的に示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるセンサの構成を示す断面図であって、対象者の耳たぶを挟んだ状態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における本体部の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態におけるセンサが検出し、ＣＰＵに入力される脈波形の電気信号の例を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における本体部の一部を詳細に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係るモニタ装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
まず、本実施形態のモニタ装置１０の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係るモニタ装置１０をメガネフレーム５０に装着した状態を示す斜視図である。図２は、対象者が、モニタ装置１０を装着したメガネフレーム５０を掛けた状態を概念的に示す側面図である。図３は、センサ２０の構成を示す断面図であって、対象者の耳たぶ６１を挟んだ状態を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、モニタ装置１０は、メガネフレーム５０から延設されるように装着され、センサ２０と、表示器４０を有する本体部３０とを備える。センサ２０、本体部３０、及び表示器４０は一体化されている。図２に示すように、対象者６０がモニタ装置１０をメガネフレーム５０に装着すると、対象者６０のこめかみ付近に本体部３０が配置され、表示器４０が対象者６０の視野範囲Ａ１に配置される。ここで、表示器４０の位置は、表示器４０自体が対象者６０の視野範囲Ａ１内にあることが好ましいが、表示器４０による表示光等が視野範囲Ａ１内にあって、表示器４０自体は視野範囲Ａ１の外部にある形態も含みうる。
【００１４】
図２に示すように、センサ２０は、対象者６０の耳たぶ６１を挟むように装着され、脈拍に対応した信号を検出する。センサ２０は、接続部材４１によって本体部３０に接続され、これによりセンサ２０は、メガネフレーム５０から延設されるように配置される。図３に示すように、接続部材４１内には、本体部３０と電気的に接続するためのケーブル４３、４４が挿通されている。接続部材４１は、例えば、その両端を本体部３０とセンサ２０にそれぞれ接着することによって固定されている。接続部材４１としては、対象者６０の操作によって形状変更可能であり、かつ、形状変更後はその形状を維持するような材料で構成することが好ましい。接続部材４１は、軟性の管状部材のほか、例えば、金属ワイヤを網状に形成した管状部材を用いることによって、外部からの操作によって変形可能かつその形状を維持可能であり、さらに、前記金属ワイヤは内部に挿通されるケーブル等とは電気的に絶縁されている構造のものを用いることができる。
【００１５】
図３に示すように、センサ２０においては、把持部２７、２８の内面に両先端部を当接させたトーションバネ２６が軸２０ｃに支持されるように配置され、トーションバネ２６の弾性力に抗して、把持部２７、２８を挟み持つことにより、互いに対向するクリップ部２１、２２が軸２０ｃの周りに開き、クリップ部２１、２２の間に対象者６０の耳たぶ６１を挟みこむことを可能にしている。挟み込まれた耳たぶ６１は、トーションバネ２６の弾性力によってクリップ部２１、２２の間に保持される。
【００１６】
クリップ部２１の内面には発光素子２３が配置され、クリップ部２２の内面には、受光素子２４が、発光素子２３に対向するように配置されている。発光素子２３及び受光素子２４は、素子カバー２５ａ、２５ｂによってクリップ部２１、２２にそれぞれ固定されている。これにより、発光素子２３からの出射光は、素子カバー２５ａを介して耳たぶ６１に入射し、耳たぶ６１から射出した光は、素子カバー２５ｂを介して受光素子２４に入射する。受光素子２４は、心臓からの血液送出による血液量の変動に同期して明暗が変化する光を受光する。したがって、受光素子２４に入射する光の強度の変化は、対象者の脈拍（心拍）に対応する。本体部３０は、後述するように、受光素子２４からの出力信号に基づいて対象者６０の運動強度を算出し、この運動強度が適正運動量範囲内にあるか否かを判定する。
【００１７】
図４は、本体部３０の回路構成を示す図である。図５は、センサ２０が検出し、ＣＰＵ３８（中央処理装置）に入力される脈波形の電気信号の例を示すグラフであって、経過時間に対する出力信号（脈波形に対応する信号）の変化を示す。図６は、本体部３０の一部を詳細に示す回路図である。
【００１８】
本体部３０は、図１に示すように装着部４２でメガネフレーム５０のテンプル５１を挟み込むことによりメガネフレーム５０に装着され、センサ２０の検出信号に基づいて対象者６０の運動強度を算出する。
図４に示すように、発光素子２３は、ケーブル４３を介してトランジスタ３４のコレクタに接続され、トランジスタ３４のベースにはＣＰＵ３８が接続されている。受光素子２４は、ケーブル４４を介して、増幅器３６に接続され、増幅器３６は、フィルタ回路３７を介してＣＰＵ３８に接続されている。ＣＰＵ３８は、表示器制御部３９に接続され、表示器制御部３９は表示器４０に対して制御信号を出力する。また、各回路／素子には、本体部３０内に配置されたバッテリー３５から電力が供給される。トランジスタ３４、増幅器３６、フィルタ回路３７、ＣＰＵ３８、表示器制御部３９は、本体部３０に内蔵された基板３３上に配置されている。
なお、本体部３０は、装着部４２でテンプル５１を挟みこむのではなく、接着等によりメガネフレーム５０のテンプル５１と一体化した形態としてもよい。
【００１９】
図６に示すように、表示器制御部３９は、ＣＰＵ３８にそれぞれ接続された３つのトランジスタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃを備え、これらのトランジスタは、表示器４０が備える３つのＬＥＤ４５、４６、４７（発光ダイオード）にそれぞれ接続されている。ＬＥＤ４５、４６、４７は、互いに異なる色、例えば青、緑、赤色に発光する。表示器４０は、本体部３０で算出した運動強度に関する運動情報として、対象者６０の視野範囲Ａ１内に、本体部３０による判定結果に対応した色を表示する。
【００２０】
ここで、表示器４０のＬＥＤは、異なる色のものを４つ以上設けてもよく、これにより詳細な運動情報や判定結果を対象者に提供することができる。また、複数のＬＥＤを同時に発光させることにより混色させて別の色としてもよい。
【００２１】
また、ＬＥＤ４５、４６、４７は、判定結果に応じた色のＬＥＤを発光させることが好ましいが、これ以外に、例えば、白→青→緑→黄色→赤のように心拍数が上がるにしたがって、より警告度を注意喚起させる色に変化させても良い。
さらにまた、表示器４０は、ＬＥＤ以外の発光素子、例えばエレクトロルミネッセンス素子で構成してもよい。
【００２２】
ＣＰＵ３８は、トランンジス３４とケーブル４３を介して、発光素子２３の発光を制御している。発光素子２３の光を受光した受光素子２４は、脈波形の光信号を電気信号に変換して出力する。この電気信号は、ケーブル４４を介して、増幅器３６で増幅され、フィルタ回路３７では、１０．０Ｈｚ以下の低周波数を通過させ、図５に例示する脈波形をＣＰＵ３８に入力する。図５に示す脈波形は、耳たぶ６１における血液量の変動を示しており、脈波のピークＷｐとボトム（底部）Ｗｂの間で振幅する。ＣＰＵ３８は、脈波形のピークＷｐとボトムＷｂの間で振動する振動数を１分間毎にカウントし、１分間毎の脈拍数を算出する。
【００２３】
次に、運動強度の算出と、運動強度が適正運動量範囲内にあるか否かの判定について説明する。
適正運動量とは、脂肪燃焼効果が得られる運動量である。脂肪燃焼効果は、一般には、運動強度が５０％〜８０％になったときの運動量である。
運動強度（単位％）は、カルボーネン法の公式（次式（１））により算出することができる。
運動強度＝（心拍数−安静時心拍数）÷（最大心拍数−安静時心拍数）
×１００  （１）
最大脈拍数＝（220-年齢）
運動量が適正運動量の範囲内を維持することを目安にして運動を行えば、効率の良い脂肪燃焼効果を得ることができる。
【００２４】
ＣＰＵ３８の記憶部には予め、対象者６０の個人情報が記憶されている。この個人情報は、対象者６０の年齢や安静時の脈拍数を含み、本体部３０に設けられた入力部（不図示）や本体部３０に接続又は通信可能な外部機器を操作することによって入力する。
【００２５】
対象者６０の運動時には、センサ２０からケーブル４４を介して入力された信号が、増幅器３６で増幅され、フィルタ回路３７でフィルタリングされて脈波信号としてＣＰＵ３８に入力される。ＣＰＵ３８は、入力された脈波信号を所定時間（例えば１分間）毎の脈拍数に換算して記憶部に保存し、さらに、換算した脈拍数の最大値（最大心拍数）を随時更新して記憶部に保存する。ＣＰＵ３８は、算出した脈拍数（心拍数）及び予め記憶した個人情報を上記カルボーネン法の公式（１）に適用することによって、所定時間ごとに運動強度を算出し、この算出結果に基づいて、所定時間ごとに、対象者の運動による運動量が適正運動量範囲内にあるか否かを判定する。
【００２６】
より具体的には、カルボーネン法の公式（１）で算出した運動強度が５０％〜８０％になっているか否かによって、適正運動量の範囲内に入っているか否かを判定する。ここで、適正運動量の範囲は、対象者の体力・運動経験・目標等を考慮して、５０％〜８０％の範囲とは異なる運動強度に設定してもよい。設定内容は、個人情報に対応するようにして、ＣＰＵ３８の記憶部に保存する。
【００２７】
適正運動量の判定は、例えば、以下の３段階に分けることができる。
１段階目：運動強度が５０％未満の脈拍数・・・・・適正運動量ではない
２段階目：運動強度が５０％〜８０％の脈拍数・・・適正運動量範囲内である
３段階目：運動強度が８０％以上の脈拍数・・・・・適正運動量を超え危険である
【００２８】
運動中の脈拍数の結果から適正運動量が１段階目であるとＣＰＵ３８が判定した場合、表示器制御部３９のトランジスタ３９ａのベースにＣＰＵ３８から信号が送信され、これによって、表示器４０のＬＥＤ４５が青色に点灯する。この場合は、まだ運動量が適正運動量に達していないため、対象者６０は、現状の運動量よりさらに激しい運動をすることが可能であることを認識する。
【００２９】
これに対して、適正運動量が２段階目であるとＣＰＵ３８が判定した場合、表示器制御部３９のトランジスタ３９ｂのベースにＣＰＵ３８から信号が送信され、これにより、表示器４０のＬＥＤ４６が緑色に点灯する。この場合、対象者６０は、運動量が適正範囲内にあることを認識でき、現状の運動量を維持しながら運動することができる。
【００３０】
また、適正運動量が３段階目であるとＣＰＵ３８が判定した場合、表示器制御部３９のトランジスタ３９ｃのベースにＣＰＵ３８から信号が送信され、表示器４０のＬＥＤ４７が赤色に点灯する。この場合、運動量は適正範囲を超えたため、対象者６０は、現状の運動量を落すか、運動を停止するなどの運動量の調整が必要であることを認識する。
【００３１】
以上説明したように、一体となった、センサ２０、本体部３０、及び表示器４０をメガネフレーム５０に装着した状態で、対象者６０の視野範囲Ａ１内でＬＥＤ４５、４６、４７が点灯するため、対象者６０は、運動を継続しつつ判定結果を知ることができ、自身の目標・体力等に合わせて運動強度を調整することが可能となる。
【００３２】
上述の実施形態では、センサ２０は、発光素子２３から射出して対象者６０の耳たぶ６１を透過した光を受光素子２４で受光し、受光素子２４からの出力信号に基づいて対象者６０の脈泊数を算出していた。すなわち、光学的手段を用いて脈拍数を算出していたが、これに代えて電気的手段を用いても良い。例えば、メガネフレームのテンプルの両端部の内側に、電極をそれぞれ設け、両電極が対象者の皮膚に接触するようにメガネフレームを掛けた状態で、電極から電流を印加し、その結果両電極間に現れる電位差を用いて脈泊数を測定してもよい。
【００３３】
また、上述の実施形態では、適正運動量の判定結果を表示器４０のＬＥＤの色の違いとして表示していた。すなわち、表示器４０を色彩表示手段として用いていたが、これに代えて、表示器４０を点滅表示手段として用いて、判定結果を表示させてもよい。例えば、表示器４０の点滅間隔を以下の（１）〜（３）のように設定することによって、対象者６０に対して現在の運動量が適正運動量の範囲内か否かを知らせることができる。
（１）適正値（運動強度が５０％〜８０％の脈拍数）・・適正運動量範囲内である          ：１回／秒  ＬＥＤを点滅
（２）注意値（運動強度が８０％〜９０％の脈拍数）・・適正運動量を超え注意を要する    ：２回／秒  ＬＥＤを点滅
（３）警告値（運動強度が９０％以上の脈拍数）・・・・適正運動量を超え危険である      ：３回／秒  ＬＥＤを点滅
（１）〜（３）で点滅させるＬＥＤの発光色は同じでもよいが、異なる色とすると通知効果が高まるため好ましい。
【００３４】
さらに、本体部３０内にブルートゥース等の発信手段を設け、受信手段を有する外部機器、例えば、スマートフォン、携帯電話その他の携帯端末に脈拍数や判定結果を送受信させてもよい。これにより、例えば、スマートフォンのアプリにおけるデータと組み合わせて、ランニング走行距離、心拍数変化、消費カロリー、ＧＰＳ、歩数などを記録、保存することが可能となる。また、外部機器で入力した個人情報などを本体部３０に送信してもよい。
【００３５】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明に係るモニタ装置は、運動を妨げることなく現在の運動が適正運動量の範囲内にあるか否かの判定を知ることができる点で有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    モニタ装置
２０    センサ
２３    発光素子
２４    受光素子
３０    本体部
３８    ＣＰＵ
４０    表示部
４１    接続部材
４３、４４  ケーブル
４５、４６、４７  ＬＥＤ
５０    メガネフレーム
５１    テンプル
６０    対象者
６１    耳たぶ
Ａ１    視野範囲
【図１】
2015116310.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015116310.tif 000006
【図５】
2015116310.tif 000007
【図６】
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