專利名稱：卡路里計(jì)算機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于通過測(cè)定身體運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)來(lái)計(jì)算1日的卡路里消耗的卡路里計(jì)算機(jī)。
原有的卡路里計(jì)算機(jī)，在其裝置上安裝有步程計(jì)和加速計(jì)時(shí)器，用于檢測(cè)步數(shù)和行走速度并以此計(jì)算卡路里消耗量，可是因?yàn)闆]有考慮到爬坡等的負(fù)載時(shí)的因素，所以計(jì)算精確度很低。
為此，由于在該裝置上安裝了心動(dòng)計(jì)數(shù)儀，消耗的熱量(卡路里)與心動(dòng)次數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，所以就設(shè)計(jì)了用測(cè)定心動(dòng)次數(shù)來(lái)計(jì)算熱量(卡路里)消耗。該裝置由于活動(dòng)與非活動(dòng)時(shí)熱量消耗與心動(dòng)次數(shù)的相互連帶關(guān)系的差異，可通過安裝加速度計(jì)量?jī)x來(lái)辨別活動(dòng)與非活動(dòng)狀態(tài)。
可是，一旦乘坐交通工具加速度就發(fā)生了變化，因此只靠加速度計(jì)量?jī)x也就很難辨別活動(dòng)與非活動(dòng)了。
再者，熱量(卡路里)消耗與心動(dòng)次數(shù)的相互關(guān)系是隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的不同而變化的，顯然散步和跑步時(shí)的情況就大不相同。
因此，僅僅把消耗熱量(卡路里)與心動(dòng)次數(shù)的相互關(guān)系特定在活動(dòng)與非活動(dòng)的范圍內(nèi)是不妥當(dāng)?shù)摹?br> 另外，一般情況下，是把基本代謝量生活工作和運(yùn)動(dòng)消耗的熱量合計(jì)在一起來(lái)求得1日的熱量消耗量運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的熱量由運(yùn)動(dòng)時(shí)間與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的乘積求得。
運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，比如說象散步時(shí)是2.0、跑步時(shí)是7.0，在各種各樣的運(yùn)動(dòng)上到底消耗了基礎(chǔ)代謝量值多少倍的能量，這些數(shù)值都由實(shí)際檢測(cè)獲得。
這樣，按道理說，一日的熱量(卡路里)消耗量就應(yīng)該以基礎(chǔ)代謝量為前提進(jìn)行計(jì)算。
因?yàn)榛A(chǔ)代謝量是身體消耗的基本能量、而且隨著年齡和體重的不同而變化，可是如果要使消耗能量的肌肉發(fā)達(dá)就要到場(chǎng)所去運(yùn)動(dòng)，身體消耗的能量越多、基礎(chǔ)代謝量消耗也就越大。
與此相反如果要想減少肌肉，由于減少燃耗脂肪的場(chǎng)所，從而降低基礎(chǔ)代謝量的消耗可是卻會(huì)使脂肪集結(jié)身體變胖。
由此看來(lái)，由于基礎(chǔ)代謝量與肌肉成正比，因此為了求得近似于實(shí)際數(shù)值的基礎(chǔ)代謝量，不僅僅是性別、年齡、身長(zhǎng)、體重指標(biāo)，而且是以從體重中除掉肌肉量的體脂肪指標(biāo)，從而使在以除去脂肪的體重為基礎(chǔ)計(jì)算出正確的結(jié)果。
為達(dá)到該目的，先測(cè)定人體阻抗以計(jì)算出體脂肪率就顯得極為重要。
可是，原來(lái)的卡路里計(jì)算機(jī)沒有測(cè)定體脂肪的功能，所以不能區(qū)分肌肉多的所謂運(yùn)動(dòng)員和脂肪多的肥胖者，這是本質(zhì)上的缺陷，因此即使對(duì)于肌肉量不同的人，盡管其基礎(chǔ)代謝量不同，以相同的方式計(jì)算出運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的熱量值顯然都是相同的。
再者，原來(lái)的卡路里計(jì)算機(jī)，只能顯示心動(dòng)次數(shù)和一日的熱量消耗，既不能設(shè)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，又不能評(píng)價(jià)當(dāng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)量是否適宜，更不能掌握具體的運(yùn)動(dòng)成果。
因此，要長(zhǎng)期有效的利用原有計(jì)算機(jī)去立即滿足這么多的功能就顯得很不夠了。
考慮到這些，本發(fā)明在反映不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和基礎(chǔ)代謝量差異的同時(shí)還提高了熱量消耗值的計(jì)算精確度，而且做到了能夠把握具體運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)成果的目的。
為達(dá)到上述之目的，本發(fā)明由以下幾方面構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第1方面的卡路里計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，和根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還將一日的卡路里消耗量也顯示在顯示器上。
根據(jù)本發(fā)明的第2方面的卡路里計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，設(shè)定目標(biāo)體脂肪率的目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體脂肪率，計(jì)算必減卡路里的目標(biāo)減量路里計(jì)算裝置，和根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還將目標(biāo)減量路里和一日的卡路里消耗量也顯示在顯示器上。
根據(jù)本的發(fā)明的第3方面的卡路里計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，設(shè)定目標(biāo)體脂肪率的目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體脂肪率，計(jì)算必減卡路里的目標(biāo)減量路里計(jì)算裝置，和根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還將必要的運(yùn)動(dòng)量和一日的卡路里消耗量也顯示在顯示器上。
根據(jù)本的發(fā)明的第4方面的卡路里計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，設(shè)定目標(biāo)體脂肪率的目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體脂肪率，計(jì)算必減卡路里的目標(biāo)減量路里計(jì)算裝置，根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，和與根據(jù)1日卡路里消耗量修正上述卡路里目標(biāo)減量使之與實(shí)際結(jié)果相應(yīng)的卡路里目標(biāo)減量修正方法該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還把用上述卡路里目標(biāo)減量修正方法修正過的卡路里目標(biāo)減量也顯示在上述顯示部件上。
根據(jù)本發(fā)明的第5方面的卡路里計(jì)算機(jī)是在根據(jù)本發(fā)明1或2或3或4方面的卡路里計(jì)算機(jī)中，將上述用運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置作為計(jì)算3個(gè)軸向動(dòng)量以測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的體動(dòng)計(jì)量?jī)x。
根據(jù)本發(fā)明的第6方面的卡路里計(jì)算機(jī)是在根據(jù)本發(fā)明1或2或3或4記載的卡路里計(jì)算機(jī)中，將上述用運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置是以檢測(cè)3個(gè)軸向加速度以測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的加速度計(jì)量?jī)x。
根據(jù)本發(fā)明的第7方面的卡路里計(jì)算機(jī)是在根據(jù)本發(fā)明1或2或3或4記載的卡路里計(jì)算機(jī)中，由上述計(jì)算3個(gè)軸動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的體動(dòng)計(jì)和檢測(cè)3個(gè)軸加速度來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的加速度儀構(gòu)成上述運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置。


圖1實(shí)施本發(fā)明-卡路里計(jì)算機(jī)的整體側(cè)視2實(shí)施本發(fā)明人體阻抗測(cè)定電路的線路3實(shí)施本發(fā)明-卡路里計(jì)算機(jī)的使用說明4實(shí)施本發(fā)明-卡路里計(jì)算機(jī)的功能程序方塊5實(shí)施本發(fā)明加速度計(jì)量?jī)x的截面6能量代謝率和心動(dòng)次數(shù)的相關(guān)圖參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形式說明如下圖1所示是本發(fā)明——卡路里計(jì)算機(jī)制成后的整體側(cè)視圖。
卡路里計(jì)算機(jī)像手表一樣的外殼1內(nèi)裝有測(cè)定人體阻抗線路2、加速度計(jì)量?jī)x3和體動(dòng)計(jì)量?jī)x(圖中沒有畫出)，通過線纜4把心動(dòng)傳感器5與外殼1連接在一起，將卷帶6纏在手腕上。
由于外殼1的形狀，步數(shù)計(jì)量器不僅限于戴在手腕上，因?yàn)樵O(shè)有吊掛之類的卷帶和卡夾，所以還可以掛在腰上或者戴在頭上。
外殼1的正面設(shè)置有LCD顯示系統(tǒng)D和測(cè)定鍵K1，數(shù)字上升鍵K2和數(shù)字下降鍵K3以及轉(zhuǎn)換開關(guān)鍵K4。在顯示器的兩側(cè)固定著供電端電極E1和檢測(cè)端電極E2，它們構(gòu)成相互絕緣的4個(gè)端子。
構(gòu)成4個(gè)端子電極構(gòu)成的供電側(cè)電極E1和檢測(cè)側(cè)電極E2側(cè)，都固定在外殼1的里面，或者說固定在卷帶6的里側(cè)以便與手腕接觸導(dǎo)電。
測(cè)定鍵K1用于啟動(dòng)體脂肪的測(cè)定和熱量消耗的測(cè)定。
每按一次數(shù)字上升鍵K2，數(shù)字就上升一次并把上升數(shù)字輸入。
每按一次數(shù)字下降鍵K3，數(shù)字就降下一次并把下降數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)K4，用來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換菜單內(nèi)的體脂肪測(cè)定、熱量消耗測(cè)定、個(gè)體體征資料的輸入和目標(biāo)體脂肪率的設(shè)定等功能。
輸入性別、年齡、身長(zhǎng)、體重等個(gè)體體征時(shí)，雖然任何一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)值都會(huì)顯示出來(lái)，但數(shù)據(jù)輸入邊修正這些數(shù)據(jù)邊進(jìn)行。
顯示系統(tǒng)D是顯示關(guān)于體脂肪與熱量消耗的測(cè)定菜單，顯示性別、年齡、身長(zhǎng)、體重等個(gè)體體征數(shù)據(jù)，以及體脂肪和熱量消耗的測(cè)定結(jié)果。
另外，在不測(cè)定體脂肪和熱量消耗時(shí)，還可以既顯示心動(dòng)次數(shù)又顯示鐘表時(shí)間。
圖2所示是測(cè)定人體阻抗測(cè)定電路的線路圖。
人體阻抗測(cè)定線路2是把振蕩器21產(chǎn)生的50Hz的正弦交流電壓，通過驅(qū)動(dòng)電路22、變頻器T1、轉(zhuǎn)換開關(guān)23A，供給機(jī)殼1表面和里面的供電端電極E1。
此時(shí)，如圖3所示的那樣，機(jī)殼1戴在一只手腕上時(shí)兩手不能接觸地將另一只手掌放在機(jī)殼1的表面上。
因此，使機(jī)殼1的表面與裝在機(jī)殼里面的檢測(cè)端電極E2之間產(chǎn)生交流電壓，就能夠測(cè)定出的兩手之間的人體阻抗。
由檢測(cè)端電極E2產(chǎn)生的交流電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)23A、變頻器T2、波段濾波器24、整流電路25、放大器26轉(zhuǎn)換成直流電壓，并經(jīng)波形整理，電位調(diào)整，偏離調(diào)整后，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器27,I/O輸入接口16輸入到CPU14。
為了修正因構(gòu)成人體阻抗的測(cè)定電路2的元件隨時(shí)間變化和溫度特性造成的測(cè)定誤差，在測(cè)定人體阻抗之前，就要預(yù)先校準(zhǔn)檢測(cè)端電路的輸出特性。
也即是，人體阻抗Z和檢測(cè)端電路檢測(cè)出的交流電壓V，兩個(gè)變量之間的關(guān)系可套用回歸直線方程Z=k·V+CO。
況且阻值已知的2個(gè)電阻R1和R2兩端，象測(cè)定人體阻抗值時(shí)那樣外加規(guī)定的交流電壓以測(cè)出電阻R1和R2兩端產(chǎn)生的交流電壓V即可求得回歸直線方程式中的比例常數(shù)k和固定常量CO。
為此，從CPU14發(fā)出控制信號(hào)，經(jīng)由I/O接口16、轉(zhuǎn)換組件28、轉(zhuǎn)換控制電路29，切換轉(zhuǎn)換開關(guān)23A，然后把變壓器T1的輸出端與變壓器T2的輸入端之間連接2個(gè)電阻R1和R2。隨之，由CPU14發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)過I/O接口16、轉(zhuǎn)換元件28、轉(zhuǎn)換控制電路29B、切換轉(zhuǎn)換開關(guān)23B、把測(cè)定對(duì)象轉(zhuǎn)換成電阻R1或電阻R2。
圖4所示是本發(fā)明制成后的卡路里計(jì)算機(jī)程序方框圖。
卡路里計(jì)算機(jī)，由通過安裝在機(jī)殼1中的電極測(cè)定人體阻抗程序的人體阻抗測(cè)定裝置110，操作鍵鈕輸入性別、年齡、身長(zhǎng)、體重等個(gè)體體征數(shù)據(jù)程序的個(gè)體體征數(shù)據(jù)輸入裝置120，依據(jù)個(gè)體阻抗和個(gè)體體征數(shù)據(jù)算出體脂肪率的體脂肪率計(jì)算裝置130，根據(jù)個(gè)體體征數(shù)據(jù)和體脂肪率算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置140，設(shè)定目標(biāo)體脂肪率的目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置150，根據(jù)當(dāng)前的體脂肪率和目標(biāo)體脂肪率的差算出應(yīng)當(dāng)減少熱量消耗值的卡路里目標(biāo)減量計(jì)算裝置160，為了達(dá)到規(guī)定的熱量減量算出一日的熱量必減量的一日卡路里減量計(jì)算裝置170，為消耗一日的卡路里消耗減量計(jì)算出一日必要運(yùn)動(dòng)量的1日必需運(yùn)動(dòng)量計(jì)算裝置180，通過檢測(cè)體動(dòng)量和加速度來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置190，依據(jù)體動(dòng)量和加速度大小來(lái)判別運(yùn)動(dòng)形態(tài)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)判別裝置200，測(cè)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置210，依據(jù)基礎(chǔ)代謝量、運(yùn)動(dòng)形式、心動(dòng)次數(shù)計(jì)算每次運(yùn)動(dòng)的熱量消耗合計(jì)為一日量的一日熱量消耗計(jì)算裝置220，按照運(yùn)動(dòng)實(shí)際效果修正目標(biāo)熱量減量的目標(biāo)減量卡路里修正裝置230構(gòu)成。
基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置140是按照下面的計(jì)算公式算出基礎(chǔ)代謝量的。
基礎(chǔ)代謝量=C0×體重×(100-體脂肪率)/100+C1C0=24.0349 女性不滿40歲21.951 女性40歲以上27.717 男性不滿40歲25.333 男性40歲以上C1=42764 女性不滿40歲424.38 女性40歲以上188.21 男性不滿40歲243.28 男性40歲以上要想從菜單中選擇理想的體脂肪率作為目標(biāo)，就要用目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置150來(lái)選，例如，把女性定為17-24％、男性定為14-20％。
那么，在沒有選擇體脂肪率作為目標(biāo)的時(shí)候，就可根據(jù)當(dāng)前的體脂肪率區(qū)分男性和女性以便設(shè)定各自相應(yīng)的目標(biāo)體脂肪率。
熱量目標(biāo)減量計(jì)算裝置160由當(dāng)前的體脂肪率與目標(biāo)體脂肪率的差求得體脂肪量應(yīng)該降低多少的。1kg體脂肪大約相當(dāng)于7000kcal(小卡)，為消耗該體脂肪的消耗量，所以還要換算成必需的卡路里量。
卡路里的目標(biāo)減量(kcal)=(當(dāng)前的體脂肪率-目標(biāo)體脂肪率)×體重(kg)×7000(kcal/kg)/100一日卡路里減量計(jì)算裝置170，是為達(dá)到卡路里目標(biāo)減量而計(jì)算一日必須的卡路里減量所設(shè)計(jì)的。
以減量為目標(biāo)的消耗卡路里，那么一日的生活工作量大約消耗10％的熱量的話，適當(dāng)?shù)臒崃肯木鸵凑杖缦鹿接?jì)算。
一日的卡路里減量(kcal)=1日的生活工作熱量值×0.1在公式中1日的生活工作熱量消耗值應(yīng)為基礎(chǔ)代謝量的1.5倍。
1日必需運(yùn)動(dòng)量計(jì)算裝置180，是得知1日內(nèi)卡路里的消耗減量后還需計(jì)算1日內(nèi)必要運(yùn)動(dòng)量的程序。
運(yùn)動(dòng)量是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的乘積。
運(yùn)動(dòng)量(kcal)=運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)×運(yùn)動(dòng)時(shí)間(分)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是指在實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)每1分鐘消耗的熱量，用卡路里值表示，按如下公式計(jì)算；運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)=(能量代謝率×基礎(chǔ)代謝量+安靜時(shí)的代謝量)(kcal)/1440(分)隨著運(yùn)動(dòng)形式的變化，顯示的能量代謝率也就不同，例如散步是2.0、步行是3.0、快步行走是5.0、跑步是7.0等，這時(shí)，能量代謝率表示的是基礎(chǔ)代謝量的多少倍，還是消耗了多少卡路里，這要按實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)求得。不論實(shí)際運(yùn)動(dòng)是哪種形式的運(yùn)動(dòng)，都要用后面所述的加速度測(cè)量?jī)x來(lái)辨別。
另外，安靜時(shí)的代謝量是基礎(chǔ)代謝量的1.2倍。
按照以上所述，要用下面的公式求得不同運(yùn)動(dòng)形式的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。
散步時(shí)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)=(2.0×基礎(chǔ)代謝量+安靜時(shí)的代謝量)(kcal)/1440(分)步行時(shí)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)=(3.0×基礎(chǔ)代謝量+安靜時(shí)的代謝量)(kcal)/1440/(分)快步行走時(shí)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)=(5.0×基礎(chǔ)代謝量+安靜時(shí)的代謝量)(kcal)/1440(分)跑步時(shí)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)=(7.0×基礎(chǔ)代謝量+安靜時(shí)的代謝量)(kcal)/1440(分)下面，按運(yùn)動(dòng)形式不同，如下地求出1日必要的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
1日內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間(分)=1日的熱量減量(kcal)/不同運(yùn)動(dòng)形式的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)根據(jù)上面的公式，1日內(nèi)必要的運(yùn)動(dòng)量可用不同運(yùn)動(dòng)形式的運(yùn)動(dòng)時(shí)間表示，譬如說，步行的時(shí)候1日用50分鐘、快步行走的時(shí)候1日用30分鐘。
尚且，1日內(nèi)必需的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最低也要設(shè)定在12分鐘以上，才能達(dá)到所謂的體脂肪燃耗底限。
運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置190，是通過體動(dòng)計(jì)量?jī)x和加速度計(jì)量?jī)x3測(cè)得3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定體動(dòng)次數(shù)和體動(dòng)加速度。
體動(dòng)計(jì)量?jī)x是把磁針安裝在因身體活動(dòng)而的3軸振子上，由磁針開關(guān)導(dǎo)線開關(guān)從而記錄下身體活動(dòng)次數(shù)。
身體活動(dòng)因快速運(yùn)動(dòng)都會(huì)使振子的間距增加，動(dòng)作也隨之增大。
用加速度計(jì)量?jī)x3攫取這種動(dòng)量的差異，根據(jù)攫取到的動(dòng)量差異辨別散步和跑步等運(yùn)動(dòng)形式。
加速度計(jì)量?jī)x3象圖5所示的那樣，把可自由搖動(dòng)的振子32插入半導(dǎo)體壓力傳感器31上的壓力孔31a內(nèi)。
把擺棰32b裝在振子32上可彎曲彈性條32a的頂端，把基端固定在半導(dǎo)體壓力傳感器31的硅鋼膜片31b上。
擺棰32b隨著運(yùn)動(dòng)可擺動(dòng)360°，硅鋼膜片31b就會(huì)由此產(chǎn)生翹曲變形。
因此，利用硅鋼膜片31b的軌矩變形，根據(jù)軌矩間壓電阻抗效應(yīng)引起的阻值變化，隨著加速度的增加而產(chǎn)生橋式電壓。
將這個(gè)橋式電壓進(jìn)行高增益放大即可測(cè)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。
加速度計(jì)量?jī)x3，是通過變形軌矩測(cè)出裝在彈簧條上的擺棰的相對(duì)變位，用壓電元件把彈簧條上的擺棰變位按正比例轉(zhuǎn)換成電荷之后檢測(cè)所產(chǎn)生的電荷，或者說，測(cè)出固定在線圈上的擺棰在磁場(chǎng)中擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)電感抗也就可以測(cè)定加速度了。
運(yùn)動(dòng)形式辨別裝置200，根據(jù)體動(dòng)計(jì)量?jī)x的讀數(shù)和加速度計(jì)量?jī)x3的輸出電壓的大小來(lái)辨別運(yùn)動(dòng)形式。運(yùn)動(dòng)形式分散步、步行、快速步行、跑步4個(gè)等級(jí)。
由于乘坐交通工具等原因，體動(dòng)計(jì)量?jī)x上沒有讀數(shù)時(shí)，即使加速度計(jì)量?jī)x3工作著也會(huì)判定為靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)不要計(jì)算錯(cuò)誤運(yùn)動(dòng)時(shí)的熱量消耗。
心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置210是用心動(dòng)傳感器5測(cè)定運(yùn)動(dòng)時(shí)心動(dòng)次數(shù)的測(cè)定程序。
指尖上毛細(xì)血管里流動(dòng)的血液中所含血紅蛋白可吸收紅外線，加之其濃淡程度隨脈搏的跳動(dòng)而變化。因此，心動(dòng)傳感器5正是利用了這一原理。
用運(yùn)動(dòng)護(hù)身帶7把心動(dòng)傳感器5的接觸面緊貼指尖固定住，然后檢測(cè)發(fā)光部件5a連續(xù)輻射出的紅外線在受光部件5b上的變化，用該光信號(hào)的變化轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)來(lái)測(cè)定心動(dòng)次數(shù)。
心動(dòng)傳感器5也可以與耳垂接觸，檢測(cè)耳垂上毛細(xì)血管里流動(dòng)的血液中所含血紅蛋白的濃淡?；蛘甙褞щ姌O的傳送器(圖上沒有畫出)裝在胸部，心臟每跳動(dòng)一次在外圍就會(huì)產(chǎn)生一定的電位差，利用該原理檢測(cè)電勢(shì)差，經(jīng)放大電勢(shì)差來(lái)測(cè)定心動(dòng)次數(shù)，然后就可以把測(cè)得的結(jié)果傳輸?shù)酵鈿?nèi)的無(wú)線電接受器(圖上沒有畫出)。
1日的熱量消耗計(jì)算裝置220是將計(jì)算出的每次運(yùn)動(dòng)熱量消耗值合計(jì)成1日的。
每次運(yùn)動(dòng)的熱量消耗與上述的運(yùn)動(dòng)量相等，1日的熱量消耗按如下公式計(jì)算。
1日的熱量消耗(kcal)=∑{運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)×運(yùn)動(dòng)時(shí)間(分)}運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(kcal/分)=(能量代謝率×基礎(chǔ)代謝量+安靜時(shí)的代謝量)(kcal)/1440/(分)如圖6所示能量代謝率因?yàn)榕c心動(dòng)次數(shù)的高低有關(guān)聯(lián)，所以用兩者的回歸方程式求得。能量代謝率與運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度也成正比。
可是由于不反映爬坡之類負(fù)載時(shí)的情況，因此也就只有以心動(dòng)次數(shù)為基準(zhǔn)來(lái)求能量代謝率。
心動(dòng)次數(shù)與能量代謝率的關(guān)系是隨運(yùn)動(dòng)形式的不同而變化。圖6所示是在某個(gè)運(yùn)動(dòng)形式時(shí)的兩者之間的關(guān)系。即使運(yùn)動(dòng)形式相同，由于能量代謝率隨心動(dòng)次數(shù)的不同而變化，所以就要按每一種運(yùn)動(dòng)形式的心動(dòng)次數(shù)來(lái)求能量代謝率。
另外，燃耗體脂肪效果較好的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)該是使心動(dòng)次數(shù)最高約為60～90％較為合適，因而，計(jì)算心動(dòng)次數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)消耗的熱量時(shí)，要合計(jì)成1日份來(lái)計(jì)算。
最高心動(dòng)次數(shù)按如下公式計(jì)算，男性最高心動(dòng)次數(shù)=220-年齡女性最高心動(dòng)次數(shù)=210-年齡。
那么，年齡在20歲以下時(shí)最高心動(dòng)次數(shù)全部按20歲計(jì)算。
如前所述的那樣，回歸方程式中的能量代謝率與心動(dòng)次數(shù)的相互關(guān)系隨運(yùn)動(dòng)形式的不同而變化，所以要想提高推算的精確度就得辨別運(yùn)動(dòng)形式，為此，前面的運(yùn)動(dòng)形式判別裝置200按照區(qū)分出來(lái)的運(yùn)動(dòng)形式選擇回歸方程式(回歸方程式要用固定腳踏車逐漸增加負(fù)荷才能得到)，根據(jù)選擇出的方程式和心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置210測(cè)定出的心動(dòng)次數(shù)確定能量代謝率。
這樣一來(lái)，就可通過體動(dòng)計(jì)量?jī)x和加速度計(jì)量?jī)x辯別運(yùn)動(dòng)形式，然后按照該運(yùn)動(dòng)形式和心動(dòng)次數(shù)求得能量代謝率，再用能量代謝率和基礎(chǔ)代謝量求得運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。而且用體動(dòng)計(jì)量?jī)x得到了活動(dòng)中的時(shí)間，總之就是由運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的乘積求得了運(yùn)動(dòng)量，也就是說只有通過運(yùn)動(dòng)才能求知熱量消耗。因此，熱量消耗由運(yùn)動(dòng)決定，所以說運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是主要因素，并且通過能量代謝率來(lái)反映基礎(chǔ)代謝量。
熱量目標(biāo)減量校正裝置230是從前面計(jì)算出的熱量目標(biāo)減量中扣除1日的熱量消耗值后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)實(shí)際結(jié)果修正標(biāo)準(zhǔn)減量。
尚且，每當(dāng)重新進(jìn)行過一次體脂肪率的測(cè)定后，就會(huì)設(shè)定出新的熱量目標(biāo)減量按本發(fā)明制成的卡路里計(jì)算機(jī)由以上程序構(gòu)成。測(cè)定體脂肪時(shí)，首先操作切換鍵K4、數(shù)字上升鍵K2和數(shù)字下降鍵K3把性別、年齡、身長(zhǎng)以及體重之類資料輸入進(jìn)去。
這時(shí)，假如輸入的資料與上次輸入的相同，此次輸入即可省略。
然后，把機(jī)殼1戴在一只手腕上并且讓另一只手的手掌面與表面電極相接觸，隨后按下測(cè)定鍵K1，開始體脂肪的測(cè)定。
測(cè)定開始不久，測(cè)定出的體脂肪率就會(huì)出現(xiàn)在顯示器D上。
設(shè)定目標(biāo)體脂肪率時(shí)，操作切換鍵K4轉(zhuǎn)換傳輸模程序，邊比較測(cè)定出的體脂肪率邊從菜單中選擇期待的體脂肪率。
這時(shí)，如果省略了選擇，設(shè)定的即是標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)值。
測(cè)定1日的熱量消耗值時(shí)，操作切換鍵K4轉(zhuǎn)換傳輸模程序，按下測(cè)定鍵K1開始熱量消耗值的測(cè)定。
一旦啟動(dòng)了熱量消耗值的測(cè)定，除顯示心動(dòng)次數(shù)外，要達(dá)到的體脂肪率的目標(biāo)值，熱量目標(biāo)減量和1日的熱量消耗值以及1日內(nèi)不同運(yùn)動(dòng)形式的必要運(yùn)動(dòng)時(shí)間等，也都在顯示器D上顯示出來(lái)。
每測(cè)定一次體脂肪率、或者說每設(shè)定一次體脂肪率的目標(biāo)值也就相當(dāng)于又重新設(shè)定了熱量減量的初期值。
而且，隨之1日的熱量消耗目標(biāo)值也得到了修正。
(發(fā)明效果)正如以上說明的那樣，本發(fā)明-卡路里計(jì)算機(jī)所反映的基礎(chǔ)代謝量是依據(jù)運(yùn)動(dòng)量來(lái)計(jì)算1日的熱量消耗值的。
因此，使用本發(fā)明，不論是肥胖者還是肌肉發(fā)達(dá)型的人，都可用計(jì)算來(lái)反映其體格差異，而且與以前的計(jì)算機(jī)相比較，熱量消耗值的計(jì)算精確度也得到了大幅度提高。
另外，本發(fā)明-卡路里計(jì)算機(jī)，不僅能設(shè)定目標(biāo)體脂肪率，與此同時(shí)還能在達(dá)到目標(biāo)體脂肪率后計(jì)算出必要的熱量減量。
正因?yàn)槿绱?，一旦使用本發(fā)明，就會(huì)使運(yùn)動(dòng)目標(biāo)明確，同時(shí)還會(huì)使運(yùn)動(dòng)成果明顯，因此也就能夠使運(yùn)動(dòng)興趣長(zhǎng)期持續(xù)下去，這樣也就有益于提高訓(xùn)練對(duì)象的積極性，增加集中力，使成效在短時(shí)期內(nèi)明顯提高。
再者，本發(fā)明-卡路里計(jì)算機(jī)，不但能設(shè)定目標(biāo)體脂肪率，還能為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)體脂肪率計(jì)算必要的運(yùn)動(dòng)量。
因而，1日內(nèi)究竟進(jìn)行多大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)多少時(shí)間更好，用本發(fā)明一看就可以知道，因此也就能夠把每日的運(yùn)動(dòng)量調(diào)節(jié)到適量。
而且本發(fā)明-卡路里計(jì)算機(jī)是依據(jù)體動(dòng)計(jì)量?jī)x上的3軸動(dòng)量讀數(shù)和加速度計(jì)量?jī)x檢測(cè)出的3軸上的加速度來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量。
然而，并不象步程計(jì)那樣只能檢測(cè)上下的動(dòng)量，而是能夠檢測(cè)所有方向的動(dòng)量，所以，一旦選用本發(fā)明，就能夠正確掌握1日的生活工作量。
另外，因?yàn)榫C合利用了體動(dòng)計(jì)量?jī)x和加速度計(jì)量?jī)x來(lái)確定運(yùn)動(dòng)量，所以就能防止出現(xiàn)乘坐交通工具時(shí)造成的運(yùn)動(dòng)量判定錯(cuò)誤。
權(quán)利要求
1．一種卡路里計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，和根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還將一日的卡路里消耗量也顯示在顯示器上。
2．一種卡路里計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，設(shè)定目標(biāo)體脂肪率的目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體脂肪率，計(jì)算必減卡路里的目標(biāo)減量路里計(jì)算裝置，和根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還將目標(biāo)減量路里和一日的卡路里消耗量也顯示在顯示器上。
3．一種卡路里計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，設(shè)定目標(biāo)體脂肪率的目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體脂肪率，計(jì)算必減卡路里的目標(biāo)減量路里計(jì)算裝置，和根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還將必要的運(yùn)動(dòng)量和一日的卡路里消耗量也顯示在顯示器上。
4．一種卡路里計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具備可隨身攜帶且有顯示器的卡套，配在該卡套的表面的測(cè)定人體阻抗的電極，檢測(cè)3維動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置，測(cè)定心動(dòng)次數(shù)的心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置，輸入性別、年齡、身長(zhǎng)和體重個(gè)體體征資料的輸入裝置，依據(jù)上述人體阻抗和個(gè)體體征資料計(jì)算出體脂肪率的計(jì)算裝置，根據(jù)上述的個(gè)體體征資料和體脂肪率計(jì)算出基礎(chǔ)代謝量的基礎(chǔ)代謝量計(jì)算裝置，設(shè)定目標(biāo)體脂肪率的目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體脂肪率，計(jì)算必減卡路里的目標(biāo)減量路里計(jì)算裝置，根據(jù)測(cè)定出的上述運(yùn)動(dòng)量和心動(dòng)次數(shù)以及基礎(chǔ)代謝量計(jì)算一日要消耗的卡路里熱量消耗計(jì)算裝置，和與根據(jù)1日卡路里消耗量修正上述卡路里目標(biāo)減量使之與實(shí)際結(jié)果相應(yīng)的卡路里目標(biāo)減量修正方法該卡路里計(jì)算機(jī)除將測(cè)定數(shù)據(jù)和體脂肪率顯示在顯示器上外，還把用上述卡路里目標(biāo)減量修正方法修正過的卡路里目標(biāo)減量也顯示在上述顯示部件上。
5．根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4記載的卡路里計(jì)算機(jī)，其特征在于將上述用運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置作為計(jì)算3個(gè)軸向動(dòng)量以測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的體動(dòng)計(jì)量?jī)x。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4記載的卡路里計(jì)算機(jī)，其特征在于將上述用運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置是以檢測(cè)3個(gè)軸向加速度以測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的加速度計(jì)量?jī)x。
7．根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4記載的卡路里計(jì)算機(jī)，其特征在于由上述計(jì)算3個(gè)軸動(dòng)量來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的體動(dòng)計(jì)和檢測(cè)3個(gè)軸加速度來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)量的加速度儀構(gòu)成上述運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置。
全文摘要
既能反映不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和基礎(chǔ)代謝量同時(shí)又能提高的卡路里計(jì)算機(jī)熱量消耗值的計(jì)算精確度,而且還能掌握具體的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)成果。本發(fā)明由人體阻抗測(cè)定裝置110、個(gè)體體征資料輸入裝置120、體脂肪率計(jì)算裝置130、基礎(chǔ)代謝量的計(jì)算裝置140、目標(biāo)體脂肪率設(shè)定裝置150、熱量目標(biāo)減量計(jì)算裝置160、1日熱量減量計(jì)算裝置170、1日必要運(yùn)動(dòng)量的1日必需運(yùn)動(dòng)量計(jì)算裝置180、運(yùn)動(dòng)量的運(yùn)動(dòng)量測(cè)定裝置190、運(yùn)動(dòng)形式辨別裝置200、心動(dòng)次數(shù)測(cè)定裝置210、1日熱量消耗計(jì)算裝置220、熱量目標(biāo)減修正裝置230構(gòu)成。
文檔編號(hào)A61B5/22GK1310405SQ00120700
公開日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月7日
發(fā)明者山崎巖男, 山崎貴三代 申請(qǐng)人:雅門股份有限公司