步行負擔度計算裝置、最大攝氧量計算裝置、控制方法與流程

本公開涉及計測步行時的心跳數(心率)和步行速度、并基于這些算出步行者的步行負擔度的步行負擔度計算裝置、最大攝氧量計算裝置、控制方法。

背景技術：

近年來，通過步行、慢跑等能夠簡單地進行的運動來進行自我健康管理的人逐漸增加。對于這些人，出于監測運動時的運動負荷的目的，胸帶式的心率計或腕帶式的脈搏計(以下將兩者統稱為“搏數計”)已廣泛普及。由此，該搏數計(拍數計)的使用者能夠通過檢查實時檢測出的搏數(拍數)，將自身的運動調整為適當的運動強度(例如參照專利文獻1)。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開平7-213499號公報

專利文獻2：日本特許第3608204號公報

非專利文獻1：Astrand PO,Ryhming I.,“A nomogram for calculation of aerobic capacity from pulse rate during submaximal work”,J Appl Physiol 1954,7,pp.218-221

非專利文獻2：Cahalin LP,et al.,“The six-minute walk test predicts peak oxygen uptake and survival in patients with advanced heart failure”,Chest.,1996,110,pp.325-332

非專利文獻3：文部科學省，新體能測試-為了有意義的活用，行政，2000(文部科學省、新體力テスト－有意義な活用のために、ぎょうせい、2000)

技術實現要素：

但是，所述搏數計難以高精度地推定步行者在步行時的步行負擔度。在此，本說明書中“步行負擔度”是表示步行者在步行時的生理上的身體負荷的指標和表示物理上的身體負荷的指標。生理上的身體負荷包含心跳或脈搏等。另一方面，表示物理上的身體負荷的指標，包含表示運動強度的指標，例如步行速度。因此，所述搏數計僅推定步行者在步行時的生理上的身體負荷，無法推定物理上的身體負荷。

本公開的非限定性的例示的一技術方案，是能夠高精度地推定步行者在步行時的步行負擔度的步行負擔度計算裝置。

本公開的一技術方案涉及的步行負擔度計算裝置，具備：搏數取得部，其取得用戶的心跳數或脈搏數即搏數；步行速度取得部，其取得所述用戶在步行時的步行速度；體重取得部，其取得所述用戶的體重；和步行負擔度取得部，其利用以下的(式1)算出步行負擔度，所述步行負擔度表示所述用戶在所述步行時的心肺運動的指標。

τ：步行負擔度

HRw(t)：由所述搏數取得部取得的所述用戶在步行時的第t期間中的搏數(t為1以上的整數)，所述步行的期間被分割為n個期間，所述n個區間包含所述第t期間，所述n個期間的每一個為預定時間期間

HRr：由所述搏數取得部取得的所述用戶在安靜時的每所述預定時間的搏數

m：由所述體重取得部取得的所述用戶的體重

v(t)：由所述步行速度取得部取得的所述用戶在所述第t期間中的步行速度

n：1以上的整數

再者，這些概括或具體的技術方案，既可以通過方法、系統、集成電路、計算機程序或計算機可讀取的非暫時性記錄介質來實現，也可以通過裝置、系統、集成電路、計算機程序和非暫時性記錄介質的任意組合來實現。計算機可讀取的記錄介質，包含例如CD-ROM(光盤-只讀存儲器；Compact Disc-Read Only Memory)等非易失性的存儲介質。

根據本公開，能夠高精度地推定步行者在步行時的生理上的身體負荷的指標和物理上的身體負荷的指標即步行負擔度。本公開的一技術方案的附加益處和優點，根據本說明書和附圖而得以明確。該益處和/或優點可以由本說明書和附圖中公開的各種技術方案及特征個別地提供，并不需要為了得到1個以上益處和/或優點而提供所有技術方案及特征。

附圖說明

圖1是表示本公開的實施方式1中的步行負擔度計算裝置的功能結構的框圖。

圖2是對用于算出步行負擔度的式1的各項的計算方法進行說明的圖。

圖3是表示每個持久力水平組的步行負擔度的推移的圖。

圖4是表示步行負擔度計算裝置的預處理工作的流程圖。

圖5是表示步行負擔度計算裝置的計測處理工作的流程圖。

圖6是表示腕帶型的步行負擔度計算裝置的提示部的畫面中所顯示的顯示例的圖。

圖7是表示步行負擔度與最大攝氧量的關系的圖。

圖8是表示本公開的實施方式2中的最大攝氧量計算裝置的功能結構的框圖。

圖9是表示本公開的實施方式3中的步行負擔度計算裝置的功能結構的框圖。

圖10是表示步行負擔度計算裝置的處理工作的流程圖。

標號說明

10、30 步行負擔度計算裝置

20 最大攝氧量計算裝置

101 計步器

102 用戶信息設定部

102a 體重取得部

102b 身高取得部

103 步行速度計算部

104 搏數取得部

105 步行負擔度計算部

106 提示部

107 最大攝氧量推定部

303 步行速度取得部

具體實施方式

本公開的一技術方案涉及的步行負擔度計算裝置，具備：搏數取得部，其取得用戶的心跳數或脈搏數即搏數；步行速度取得部，其取得所述用戶在步行時的步行速度；體重取得部，其取得所述用戶的體重；和步行負擔度計算部，其利用以下的(式1)算出步行負擔度，所述步行負擔度表示所述用戶在所述步行時的心肺運動的指標。

τ：步行負擔度

HRw(t)：由所述搏數取得部取得的所述用戶在步行時的第t期間中的搏數(t為1以上的整數)，所述步行的期間被分割為n個期間，所述n個期間包含所述第t期間，所述n個期間的每一個為預定時間期間，

HRr：由所述搏數取得部取得的所述用戶在安靜時的每所述預定時間的搏數

m：由所述體重取得部取得的所述用戶的體重

v(t)：由所述步行速度取得部取得的所述用戶在所述第t期間中的步行速度

n：1以上的整數

由此，能夠客觀且容易地掌握步行運動中的身體狀態的變化。因此，能夠容易地算出步行者在步行時的生理上的身體負荷的指標和物理上的身體負荷的指標即步行負擔度。

另外，例如可以設置為，所述步行負擔度計算裝置還具備提示部，所述提示部將由所述步行負擔度計算部算出的所述步行負擔度向用戶提示。

因此，能夠將算出的步行負擔度通知用戶。

另外，例如可以設置為，所述步行負擔度計算裝置還具備：身高取得部，其取得所述用戶的身高；計步器，其計測所述用戶在步行時的步數；和步行速度計算部，其算出所述用戶的步行速度，所述步行速度計算部算出由所述計步器計測的所述第t期間的所述步數，利用由所述身高取得部取得的所述身高、和所述第t期間的所述步數，算出所述用戶在步行時的步幅，根據所述第t期間的所述步數與所述步幅的乘積，算出所述第t期間的所述步行速度，所述步行速度取得部取得由所述步行速度計算部算出的所述步行速度。

因此，只要取得用戶的身高，就能夠通過僅設置計測用戶的步數的計步器這樣簡單的傳感器的結構，算出用戶的步行速度。由此，能夠通過簡單的結構構成步行負擔度計算裝置。

另外，本公開的一技術方案涉及的最大攝氧量計算裝置，具備：上述的步行負擔度計算裝置；和最大攝氧量計算部，其利用預先算出的步行負擔度與最大攝氧量的關系、以及由所述步行負擔度計算裝置算出的所述步行負擔度，算出所述用戶的最大攝氧量。

由此，能夠容易地算出步行者在步行時的生理上的身體負荷的指標和物理上的身體負荷的指標即步行負擔度，因此能夠容易地算出步行者的最大攝氧量。

另外，可以設置成，所述最大攝氧量計算裝置還具備提示部，所述提示部將由所述最大攝氧量計算部算出的所述最大攝氧量向用戶提示。

因此，能夠將算出的最大攝氧量通知用戶。

本公開的另一技術方案涉及的步行負擔度計算裝置，具備：搏數傳感器，其取得預定時間中的步行時的用戶的搏數；和計算電路，其算出步行負擔度，所述步行負擔度表示所述步行時的所述用戶的心肺運動的指標，所述計算電路，(a)取得所述用戶的體重、所述預定時間中的所述用戶的步行速度、安靜時的所述用戶的搏數和所述預定時間中的步行時的用戶的搏數，(b)基于所述用戶的體重和所述預定時間中的所述用戶的步行速度，算出所述預定時間中的運動能量，(c)基于所述安靜時的所述用戶的搏數和所述預定時間中的步行中的用戶的搏數，算出所述預定期間中的所述步行時的搏數相對于所述安靜時的搏數的增加量的總和，(d)作為所述步行負擔度，算出所述預定時間中的所述搏數的增加量的總和相對于所述運動能量的比例。

可以設置為，所述步行負擔度計算裝置還具備提示部，所述提示部將所述預定時間中的所述搏數的增加量的總和相對于所述運動能量的比例進行提示。

再者，這些概括或具體的技術方案，既可以通過方法、系統、集成電路、計算機程序或計算機可讀取的CD-ROM等非暫時性記錄介質來實現，也可以通過裝置、系統、集成電路、計算機程序和非暫時性記錄介質的任意組合來實現。

以下，參照附圖對本公開的實施方式進行說明。

(實施方式1)

<結構>

圖1是表示本公開的實施方式1中的步行負擔度計算裝置10的功能結構的框圖。

步行負擔度計算裝置10具備計步器101、用戶信息設定部102、步行速度計算部103、搏數取得部104、步行負擔度計算部105和提示部106。步行負擔度計算裝置10通過胸帶式或腕帶式等用戶穿戴型裝置實現。

<計步器101>

計步器101具有步數計的基本功能，是步行運動中的步數的計測部。計步器101既可以通過擺動式的步數傳感器實現，也可以通過加速傳感器式的步數傳感器實現。通過由步數傳感器檢測步數而輸出的信號，被放大電路放大，并由A/D轉換電路轉換為數字信號。使用這樣的現有技術，能夠在標準誤差內(日本工業標準JIS±3％)構成精度高的計步器101。

另外，計步器101將通過步數傳感器檢測到步數的時刻判定為步行開始。另外，計步器101將通過步數傳感器未檢測到步數后經過了預定時間(例如10秒)的時刻判定為步行結束。

<用戶信息設定部102>

用戶信息設定部102具有取得使用該裝置的用戶的體重的體重取得部102a和取得該用戶的身高的身高取得部102b。用戶信息設定部102通過CPU、存儲有程序的存儲器、輸入裝置(按鈕、鍵盤、觸摸屏等)等而實現。再者，用戶信息設定部102可以通過通信模塊等通信單元而實現，該單元利用手機網絡、Wi-Fi、Bluetooth(注冊商標)等，通過通信從外部的終端、服務器進行獲取。所取得的體重和身高，存儲于未圖示的存儲單元。存儲單元例如通過CPU的寄存器、緩存、RAM、ROM等存儲裝置而實現。再者，用戶信息設定部102可以取得用戶的ID信息。例如，用戶信息設定部102可以基于用戶的ID信息，參照外部的數據庫，取得用戶的身高或體重。數據庫存儲有用戶的ID信息和與ID信息相關聯的用戶的身高或體重。

<步行速度計算部103>

步行速度計算部103根據由表示計步器101計測出的步數的步數值，算出每單位時間(例如每分鐘)的步頻(步/分鐘)。也就是說，步行速度計算部103具有計時單元，例如基于每分鐘從計步器101取得的步數值算出步頻。在此，取得的步數值既可以是從開始計測步數后的累積值，也可以是從上一次取得后的累計值。在采用累積值的情況下，步行速度計算部103通過從上一次取得的累積值減去本次取得的累積值而算出步頻。另外，在采用從上一次取得后的累計值的情況下，步行速度計算部103算出該累計值作為步頻。再者，步行速度計算部103在不取得每分鐘的步數值，而是取得每預定時間(分鐘)的步數值的情況下，通過將取得的步數值除以預定時間而算出步頻。

接著，步行速度計算部103根據由用戶信息設定部102取得的用戶的身高算出步幅(m)。步幅與身高相關，因此在正常步行的情況下，通常可以通過步幅＝身高×0.45求出。另外，已知步幅隨著提高步頻而變大，隨著降低步頻而減小。因此，例如在步頻為110(步/分鐘)以下的緩慢步行的情況下設為步幅＝身高×0.40，在步頻為110～130(步/分鐘)的以正常速度步行的情況下設為步幅＝身高×0.45，在步頻為130(步/分鐘)以上的快速步行的情況下設為步幅＝身高×0.50。像這樣，隨著步頻增大，增大用于計算步幅而乘以身高的系數，能夠更加準確地求出步幅。

另一方面，步行速度計算部103可以由用戶自身設定用戶的標準步幅。此時，用戶可以通過對正常步行了預定距離(例如10m)時的步數進行計數，計算1步的步幅，并將其設定成步頻為110～130(步/分鐘)那樣的以正常速度步行的情況下的步幅。進而，也可以在步頻為110(步/分鐘)以下那樣緩慢步行的情況下，將正常步幅的8/9倍設為該情況下的步幅，并且在步頻為130(步/分鐘)以上那樣快速步行的情況下，將正常步幅的10/9倍設為該情況下的步幅，求出與步頻相應的步幅。

最后，步行速度計算部103通過將上述步幅與步頻相乘，算出步行了單位時間時的步行速度。

步行速度計算部103通過CPU、存儲有程序的存儲器等而實現。例如，步行速度計算部103執行存儲于存儲器中的程序，算出用戶的步行速度。步行速度計算部103可以將計測出的步行速度存儲于存儲器。

再者，步行速度計算部103不限于如上述那樣根據步頻算出步行速度，也可以取得由GPS(全球定位系統；Global Positioning System)等已知的位置測定系統測定出的位置信息，并基于該位置信息算出步行速度。例如，可以通過所述用戶穿戴型裝置內置的GPS接收器，測定步行中的每預定時間的用戶的位置信息，將步行中的這些位置信息用直線連結，由此算出用戶的步行距離，將所述步行距離除以步行花費的時間而得到的值作為步行速度。該情況下，步行速度計算部103通過GPS接收器、CPU、存儲有程序的存儲器等而實現。此時，步行速度計算部103能夠基于由位置計測系統測定出的信息算出步行速度，因此不需要步數信息。

再者，步行速度計算部103也可以基于通過所述用戶穿戴型裝置中用戶預先設定的步行距離算出步行速度。步行速度計算部103例如可以通過使用戶預先設定步行距離，并且明確地輸入步行開始和步行結束的定時，從而將設定的步行距離除以從步行開始到步行結束的時間，由此算出步行速度。

<搏數取得部104>

搏數取得部104通過計測用戶的搏數而取得用戶的搏數。可采用能夠取得用戶的搏數的公知的搏數傳感器。搏數取得部104的例子有配置于用戶的胸部的計測傳感器或配置于手腕的傳感器。配置于胸部的計測傳感器(也記為胸帶式計測傳感器型)，利用箍帶固定在用戶的胸部，計測用戶的心跳數。配置于手腕的計測傳感器(也記為腕帶式傳感器)，利用箍帶固定于用戶的手腕，計測手腕的脈搏數。再者，搏數取得部104取得搏數的數據，可以不計測用戶的安靜時的搏數。此時，由后述的步行負擔度計算部105取得保存于存儲器中的用戶的安靜時的搏數。步行負擔度計算部105參照用戶信息取得存儲于存儲器中的安靜時的搏數。

搏數取得部104的一例為計測心跳數的心跳傳感器。心跳傳感器具有殼體、位于該殼體內部的計測電路、以及多個電極。計測電路與多個電極電連接。多個電極貼附在用戶的胸部或其附近。計測電路計測多個電極間的心電位信號。再者，殼體可以貼附在用戶的胸部或其附近。另外，搏數取得部104可以具有將采集到的心電位信號放大的放大電路、從心電位信號中除去噪聲的低通濾波電路、將心電位信號轉換為數字信號的A/D轉換電路等各種電路。并且，搏數取得部104具有計測電路，該計測電路從通過轉換而得到的數字信號中檢測心電位脈沖，對每單位時間(例如1分鐘)的心電位脈沖進行計數，由此計測心跳數。或者，搏數取得部104也可以測定心電位脈沖間的時間間隔(R-R間隔)，并除以測定了單位時間(例如1分鐘)時的時間間隔(R-R間隔)，由此計測每單位時間的心跳數。搏數取得部104例如通過CPU、存儲有程序的存儲器等而實現。搏數取得部104執行存儲于存儲器中的程序，取得搏數。搏數取得部104可以將計測出的搏數存儲于存儲器。

搏數取得部104的一例為計測脈搏數的脈搏傳感器。搏數取得部104采用包括光電式的脈搏傳感器在內的公知的脈搏傳感器。脈搏傳感器配置在包括手腕和脖子在內的能夠檢測脈搏的身體部位，計測用戶的脈搏。光電式的脈搏傳感器，具有發光元件(例如紅外發光LED)和對從發光元件發射的紅外線的反射光進行檢測的受光元件(例如光電晶體管)，測定血流的變化即脈搏波。搏數取得部104還可以具有將通過測定脈搏波而得到的脈搏波信號放大的放大電路、將脈搏波信號的噪聲除去的低通濾波電路、將脈搏波信號轉換為數字信號的A/D轉換電路等各種電路。搏數取得部104根據通過轉換而得到的數字信號，對每單位時間(例如1分鐘)的脈搏數進行計數。

再者，搏數計測的開始和結束，可以通過用戶的操作來實現。或者，如果是在步行時，則可以在計步器101檢測到步行的時刻開始搏數計測，在步行的檢測結束的時刻結束搏數計測。

<步行負擔度計算部105>

步行負擔度計算部105利用用戶的體重值、用戶在步行時的步行速度、安靜時的用戶的搏數和步行時的用戶的搏數，算出步行負擔度。例如，步行負擔度計算部105參照存儲器，取得用戶的體重值、步行時的用戶的步行速度、安靜時的用戶的搏數和步行時的用戶的搏數。此時，所參照的存儲器不限于1個存儲器，也包括多個存儲器。再者，安靜時的用戶的搏數不限于由搏數取得部104取得的值。

步行負擔度由下述計算式算出。

圖2是對用于算出步行負擔度的式1的各項的計算方法進行說明的圖。

在此，HRw(t)表示搏數取得部104取得的步行時的第t期間的搏數(t為1以上的整數)。再者，第t期間為預定時間的期間。如圖2所示，具體而言，第1期間為t＝1時的期間，將預定時間設為例如1分鐘的情況下，是從步行開始到經過最初的1分鐘的期間。再者，預定時間也可以不是1分鐘，可以是30秒鐘、2分鐘等其它長度的時間。另外，第2期間是t＝2時的期間，是從步行開始1分鐘后到2分鐘后的期間。換言之，第t期間是從步行開始經過的將預定時間作為一個期間的多個期間之中的第t次經過的期間。另外，多個期間的每一個全部相等，為預定時間的期間。

也就是說，HRw(1)是第1期間中計測出的搏數。具體而言，HRw(1)是在第1期間的1分鐘持續計數得到的搏數。也就是說，HRw(2)是在第2期間中計測出的搏數。具體而言，HRw(2)是在第2期間的1分鐘持續計數得到的搏數。再者，也可以使用在低于預定時間的時間內的計測結果，推測在經過預定時間時的計測結果，將通過該推測而得到的結果用作預定的期間中的步行時的搏數。在此，本說明書中“步行時”是計步器101通過步數傳感器持續檢測信號的期間。再者，步數傳感器的信號的檢測間隔為預定時間(例如1秒鐘)以內的情況下，用戶處于步行中。

HRr表示安靜時的每預定時間的搏數。具體而言，是安靜時計測出的預定時間的平均搏數。在此的預定時間是與第t期間相等的1分鐘。在此，本說明書中“安靜時”意味著在一定時間期間，用戶沒有生理上和身體上的變化的狀態的期間。安靜時的搏數可由用戶預先使用所述用戶穿戴型裝置計測。具體而言，用戶可以在保持坐姿一定時間期間(例如1分鐘)后，使用所述用戶穿戴型裝置計測單位時間的搏數。

m是由體重取得部102a取得的用戶的體重。

v(t)表示由步行速度計算部103算出的步行時的第t期間中的步行速度。再者，第t期間與上述是同樣的。

n是1以上的整數。再者，圖2中示出了n>4的情況，但圖2只是一例，只要n是1以上的整數則可以是任意數。

如圖2的(b)所示，算出通過將多個期間中分別計測出的多個步行時的搏數的每一個減去安靜時的搏數(圖2的(a))而得到的各期間中的搏數增加量。并且，算出從第1期間到第n期間的各期間中的搏數增加量的總和，由此算出式1的分子。

另外，如圖2的(c)所示，通過使用多個期間中分別計測出的多個步行速度的每一個和用戶的體重進行計算，算出各期間中的運動能量消耗量。并且，算出從第1期間到第n期間的各期間中的運動能量消耗量的總和，由此算出式1的分母。

最后，計算由圖2的(b)求出的式1的分子除以由圖2的(c)求出的式1的分母而得到的值，作為第t期間中的步行負擔度。也就是說，步行負擔度表示相對于到第t期間步行所消耗的運動能量的、為了該步行運動而供給的搏數量。換言之，步行負擔度也表示為(預定期間的運動能量)與(預定期間的搏數的增加總量)的比例。也就是說，步行負擔度不僅可以表示為(預定期間的搏數的增加總量)/(預定期間的運動能量)，也可以表示為(預定期間的運動能量)/(預定期間的搏數的增加總量)。

再者，在期間僅為1個期間的情況下，由圖2的(b)或(c)算出的總和僅為在該1個期間中算出的結果。也就是說，步行負擔度可以是1個期間中算出的拍數增加量除以運動能量消耗量而得到的值。

<步行負擔度>

在此，關于上述步行負擔度，對本申請發明人實施的實驗結果進行說明。本申請發明人，通過以下說明的實驗，確認了步行負擔度體現為表示用戶的步行機能和/或其狀態變化的步行負擔度。以下對該實驗的詳細情況進行描述。

被實驗對象為男性13名、女性11名共計24名，平均年齡為68.0±5.0歲。被實驗對象實施了以下所述的兩項測試。

第一項測試是步行6分鐘的測試。以下，對于步行6分鐘的測試進行說明。

步行6分鐘的測試中，首先，在實施測試前通過在處于充分保持安靜的仰臥狀態的被實驗對象的胸部穿戴的心跳傳感器，計測了被實驗對象在安靜時的心跳。接著，在穿戴心跳傳感器的狀態下，使被實驗對象在30m的直線路程上往返步行6分鐘，每分鐘的步行距離由記錄員記錄，并且計測了步行中的被實驗對象的心跳。此時，指示被實驗對象在注意安全的范圍內，盡可能快地步行。

第二項測試是心肺運動負荷測試(cardiopulmonary exercise test；CPX)。以下，對心肺運動負荷測試進行說明。

心肺運動負荷測試是用于計測作為持久力最有代表性的指標的最大攝氧量的測試。在心肺運動負荷測試中，利用自行車測功計(AEROBIKE75XLII，コンビ公司)和呼吸氣體分析裝置(AE-300S，ミナト醫科學株式會社)，采用Ramp負荷法計測了被實驗對象的最大攝氧量。

接下來，對通過這兩項測試得到的結果的分析方法進行說明。基于在心肺運動負荷測試中計測出的最大攝氧量，將被實驗對象按照最大攝氧量多的順序分類為3個組每組8人(持久力高水平組、持久力中水平組、持久力低水平組)。并且，對3個組分別算出了6分鐘步行測試時的步行負擔度的平均值。

圖3是表示上述的每個持久力水平的步行負擔度的每分鐘的推移的圖。

圖3中，橫軸為時間，其單位為分鐘。另外，縱軸為通過數學式1求出的步行負擔度，其單位是beats/J。如圖3所示，最下方的實線表示持久力高水平組的推移，中間的虛線表示持久力中水平組的推移，最上方的點劃線表示持久力低水平組的推移。

由圖3的圖表可知，持久力越低的組越以步行負擔度高的值推移。另外，可知持久力越低的組步行負擔度的上升率也越高。

在此，論述本申請發明人對于上述特性的考察。

認為持久力越低的組，步行運動的負擔越大，該組的被實驗對象的步行負擔度高。可以認為本實驗結果中以步行負擔度高的值推移體現出了該影響。另外，認為持久力越低的組，步行負擔度的上升也越大。可以認為本實驗結果中步行負擔度的上升率也高體現出了該影響。

因此，該步行負擔度計算部105，通過算出成為步行負擔度的指標的步行負擔度，能夠客觀且容易地掌握步行運動中的身體狀態的變化。

<提示部106>

提示部106將由所述步行負擔度計算部105算出的步行負擔度的值、或表示該時間序列的變化的信息，顯示于步行負擔度計算裝置10內的畫面中。該情況下，提示部106通過能夠將該信息顯示于畫面中的液晶顯示屏等顯示裝置等而實現。

再者，提示部106可以不具有畫面。該情況下，提示部106可以經由步行負擔度計算裝置10的外部的顯示裝置顯示步行負擔度。另外，提示部106不限于將該信息顯示于畫面中的顯示部，也可以通過將該信息以聲音輸出的揚聲器等而實現。

<工作>

接下來，對以上那樣構成的步行負擔度計算裝置10的各種工作進行說明。

圖4和圖5是表示實施方式1中的步行負擔度計算裝置10的處理工作(控制方法)的流程圖。

圖4是表示步行負擔度計算裝置的預處理工作的流程圖。

(S301)

用戶信息設定部102接收用戶的身高和體重的信息，作為用戶信息存儲于存儲器(也記為用戶信息接收處理)。

(S302)

接著，搏數取得部104計測用戶在安靜時的搏數，存儲于存儲器(也記為安靜時搏數取得處理)。再者，該安靜時搏數取得處理是在確認了用戶的狀態為上述的安靜時的基礎上執行的。

再者，步驟S301和步驟S302的順序可以顛倒。

圖5是表示步行負擔度計算處理的工作的流程圖。

步行負擔度計算處理，在檢測到用戶進行了表示步行開始的操作的時刻、或計步器101檢測到步行開始的時刻開始。

(S401)

首先，計步器101計測用戶在步行運動時的步數(也記為步數計測處理)。

(S402)

接著，步行速度計算部103根據計步器101計測出的步數算出每單位時間的步數作為步頻。步行速度計算部103利用由用戶信息設定部102接收的用戶身高、所述步頻，算出步行中的步幅。步行速度計算部103將所述步幅與所述步頻相乘，算出每單位時間的步行速度(也記為步行速度計算處理)。

(S403)

搏數取得部104與步驟S401和步驟S402并行，計測用戶在步行時的每單位時間的搏數(也記為步行時搏數取得處理)。

(S404)

步行負擔度計算部105利用由步行速度計算部103算出的步行速度、和由用戶信息設定部102接收的用戶體重，算出步行時的第1期間到第n期間的各期間中的運動能量消耗量的總和。接著，步行負擔度計算部105將搏數取得部104取得的從第1期間到第n期間的各期間中的步行時的搏數減去安靜時的搏數，算出從第1期間到第n期間的各期間中的搏數增加量的總和。步行負擔度計算部105算出所述搏數增加量的總和除以所述運動能量消耗量的總和而得到的值作為步行負擔度。

(S405)

通過提示部106，向用戶提示由步行負擔度計算部105算出的步行負擔度。提示部106的例子有顯示器或揚聲器。在畫面中顯示(S405)。如圖6所示，提示部106為顯示器的情況下，可以在顯示器的顯示面(screen)中，顯示出表示算出的步行負擔度(beats/J)的每分鐘的變化的圖表。提示部106為揚聲器的情況下，通過聲音提示步行負擔度。例如，每分鐘的步行負擔度與測定時刻一同提示((1分鐘，0.48)、(2分鐘，0.598)、(3分鐘，0.698)、(4分鐘，0.695)、(5分鐘，0.695))。

圖6是表示腕帶式的步行負擔度計算裝置的提示部的畫面中所顯示的顯示例的圖。

并且，步行負擔度計算裝置10基于用戶是否進行了表示步行結束的操作或計步器101是否檢測到步行結束，來判定步行是否結束(S406)。步行負擔度計算裝置10在判定為步行結束的情況(S406中為是)下，結束步行負擔度計算處理，在判定為步行未結束的情況(S406中為否)下，再次執行步行負擔度計算處理。

<效果等>

如上所述，根據本實施方式，步行負擔度計算裝置10能夠根據用戶的體重、步行時的步行速度、安靜時和步行時的用戶的搏數，利用式1算出步行負擔度。其結果，能夠客觀且容易地掌握步行運動中的身體狀態的變化。因此，能夠容易地算出步行者在步行時生理上的身體負荷的指標和物理上的身體負荷的指標即步行負擔度。

(實施方式2)

接下來，對實施方式2進行具體說明。本實施方式中，對于利用步行負擔度來推定作為持久力最有代表性的指標的最大攝氧量(VO2max)的最大攝氧量計算裝置進行說明。

作為間接推定最大攝氧量的以往方法，已知使用Astrand和Ryhming的計算圖表的推定方法(參照非專利文獻1)。該方法使用電制動式自行車測功計，以固定負荷運動6分鐘，使用他們作成的計算圖表，根據運動負荷(工作率)與心跳數的關系來推定最大攝氧量。但是，該方法需要心跳數為120以上的運動負荷，對于老年人、病人可能會伴有風險。并且，具有不習慣自行車運動的人由于局部肌肉很快疲勞而導致持久力評價低這樣的技術課題。

另一方面，已知使用腕帶式便攜終端的最大攝氧量的推定方法(參照專利文獻2)。該方法利用腕帶式便攜終端，算出疾行時的運動負荷(體重×疾行速度)和心跳數，并利用上述的非專利文獻1的Astrand和Ryhming的計算圖表，推定最大攝氧量。但是，該方法以疾行時的恒定狀態為前提，即使應用于步行這樣的低負荷運動時也難以得到精度高的結果。因此，需要使老年人、病人疾行，具有難以應用于老人、病人這樣的技術課題。

因此，在本實施方式中，對通過步行這樣的低負荷運動來推定作為持久力最有代表性的指標的最大攝氧量的方法進行說明。

本申請發明人發現，在最大攝氧量與實施方式1中說明的步行負擔度之間存在高的相關關系。

在此，對本申請發明人關于上述的最大攝氧量與步行負擔度的關系而實施的實驗結果進行說明。在實驗中實施兩項測試，其內容和被實驗對象與實施方式1中說明的相同。

圖7表示各被實驗對象步行6分鐘的步行負擔度與最大攝氧量的關系。縱軸為通過數學式1求出的步行6分鐘的步行負擔度，其單位為beats/J。縱軸為最大攝氧量，其單位為ml/分鐘。

由圖7可知，隨著步行負擔度(6分鐘的從安靜時起的搏數增加量相對于6分鐘的運動能量消耗量的比例)增加，最大攝氧量減少，兩者具有高的相關關系(“步行負擔度(6分鐘的從安靜時起的搏數增加量相對于6分鐘的運動能量消耗量的比例)”與“最大攝氧量”的相關系數r＝-0.81)。

另一方面，作為老年人持久力的一般簡單檢查的指標，有上述的6分鐘步行測試中的6分鐘步行距離。也有6分鐘步行距離與最大攝氧量具有相關性的報告(參照非專利文獻2)，文部科學省，在新體力測試中采用所述6分鐘步行距離作為評價老年人持久力的指標(參照非專利文獻3)。

因此，本申請發明人實施的實驗中，對6分鐘步行距離與最大攝氧量的相關性進行調查的結果，可知相關系數r＝0.51。根據該實驗結果，可以說在最大攝氧量的推定中，步行負擔度與6分鐘步行距離相比，是可靠性極高的指標。

以下，對本發明人關于上述特性的考察進行論述。

關于上述的6分鐘步行距離，認為被實驗對象受到以何種程度努力步行這樣的心理側面影響，因此相關系數降低。

另外，上述的Astrand和Ryhming的計算圖表中，次極量作業時(例如疾行時)的運動負荷(工作率)和心跳數，與攝氧量為大致線性關系，并且基于同一年齡的最大心跳數一定這樣的假設。但是，在步行時，運動負荷(工作率)與耗氧量不一定限于線性關系。另外，特別是老年人的情況下，與年輕人相比運動機能的個人差異大，有最大心跳數在同一年齡中難以一定這樣的傾向。

因此，可以認為通過本公開的步行負擔度，不利用運動負荷(工作率)，而是利用預定(一定)時間內的步行所需的物理運動能量消耗量、并且利用步行所需的心跳數增加量的預定時間的總量，由此來吸收上述的變動。

因此，通過利用上述的關系，能夠通過步行這樣的低負荷運動來推定最大攝氧量。

<結構>

<最大攝氧量推定部107>

圖8是表示本實施方式中的最大攝氧量計算裝置20的功能結構的框圖。

最大攝氧量計算裝置20具備計步器101、用戶信息設定部102、步行速度計算部103、搏數取得部104、步行負擔度計算部105、提示部106和最大攝氧量推定部107。在圖8中，對于與圖1相同的構成要素使用相同的標號，并省略說明。

最大攝氧量推定部107根據步行負擔度計算部105算出的步行負擔度，基于預先保持的推定式推定最大攝氧量。再者，最大攝氧量推定部不限于利用預先保持的推定式推定最大攝氧量，也可以利用預先算出的步行負擔度與最大攝氧量的關系。也就是說，即使不利用推定式，也可以利用可知步行負擔度與最大攝氧量的關系的圖表等。最大攝氧量推定部107通過CPU、存儲有程序的存儲器等而實現。

上述推定式基于預先收集的步行負擔度和最大攝氧量的數據而作成。其作成方法可以基于線性回歸分析，可以基于logistic回歸分析，可以基于支持向量機等的非線性回歸分析，或者也可以基于其它分析。例如，在進行基于上述實驗數據的線性回歸分析的情況下，可以由以下的推定式推定最大攝氧量。線性回歸分析是通過線性模型來說明多個變量之中的相關關系的分析方法。在此相對于直線模型y＝ax+b，使用作為實驗數據的y(＝最大攝氧量)和x(＝步行負擔度)的各組的值，求出斜率a和截距b。具體而言，可以采用將由直線模型得到的預測值與實驗數據的各組的值的誤差的平方最小化的最小二乘法求出斜率a和截距b。也就是說，推定式可以由以下的式2表示。

最大攝氧量〔ml/分鐘〕＝-1586.8×步行負擔度+2503.8(式2)

提示部106顯示由最大攝氧量推定部107推定出的最大攝氧量來取代實施方式1中所示的步行負擔度。

<效果等>

如上所述，根據本實施方式，最大攝氧量計算裝置20可以在步行這樣的低負荷運動中使用步行負擔度，推定作為持久力最有代表性的指標的最大攝氧量。其結果，能夠安全且容易地實施通常對于老年人、病人而言困難的最大攝氧量的計測。

(實施方式3)

接下來，對實施方式3進行具體說明。本實施方式中，對結構最簡單的步行負擔度計算裝置30進行說明。

<結構>

圖9是表示本實施方式中的步行負擔度計算裝置30的功能結構的框圖。

步行負擔度計算裝置30具備體重取得部102a、搏數取得部104、步行速度取得部303和步行負擔度計算部105。步行負擔度計算部30還可以具備提示部106。在圖9中，對于與圖1相同的構成要素使用相同的標記，并省略說明。

步行速度取得部303可以與實施方式1同樣地，利用計測出的步數和用戶的身高算出步行速度。另外，步行速度取得部303可以取得由GPS(全球定位系統；Global Positioning System)等已知的位置測定系統測定出的位置信息，基于該位置信息算出步行速度。另外，由位置測定系統算出步行速度的情況下，步行速度取得部303可以從位置測定系統取得步行速度。另外，步行速度取得部303可以利用加速度傳感器算出移動速度，由此取得步行速度。體重取得部102a、步行速度取得部303和步行負擔度計算部105，也可表現為計算電路。

<工作>

接著，對以上那樣構成的步行負擔度計算裝置30的各種工作進行說明。

圖10是表示實施方式3中的步行負擔度計算裝置的處理工作(控制方法)的流程圖。

首先，搏數取得部104或步行負擔度計算部105取得用戶在安靜時的搏數(S901)。

接著，搏數取得部104取得用戶在步行時的搏數(S902)。

然后，步行速度取得部303取得用戶的步行速度(S903)。再者，在S902和S903中，取得預定期間的用戶在步行時的搏數和步行速度。

接著，體重取得部102a取得用戶的體重(S904)。

最后，步行負擔度計算部105利用式1算出表示用戶在步行時的心肺運動的指標的步行負擔度(S905)。步行負擔度計算裝置30具有提示部106的情況下，提示部106將步行負擔度進行提示。

<效果等>

如上所述，根據本實施方式，能夠客觀且容易地掌握步行運動中的身體狀態的變化。因此，能夠容易地算出步行者在步行時的生理上的身體負荷的指標和物理上的身體負荷的指標即步行負擔度。

再者，在上述各實施方式中，各構成要素可以通過由專用的硬件構成、或執行適合于各構成要素的軟件程序而實現。各構成要素可以通過CPU或處理器等程序執行部讀取并執行硬盤或半導體存儲器等記錄介質所記錄的軟件程序而實現。在此，上述各實施方式的實現圖像解碼裝置等的軟件，是以下這樣的控制用程序。

即，該控制用程序是計算機在步行負擔度計算裝置中執行的控制用程序，是下述這樣的控制用程序：步行負擔度計算裝置所具備的搏數取得部取得用戶在安靜時的心跳數或脈搏數即安靜時搏數，所述搏數取得部取得用戶在步行時的搏數即步行時搏數，步行負擔度計算裝置所具備的步行速度取得部取得所述用戶在所述步行時的步行速度，步行負擔度計算裝置所具備的體重取得部取得所述用戶的體重，步行負擔度計算裝置所具備的步行負擔度計算部利用上述的(式1)算出表示所述用戶在所述步行時的心肺運動的指標的步行負擔度。

以上，基于實施方式對一個或多個技術方案涉及的步行負擔度計算裝置、最大攝氧量計算裝置、控制方法和控制用程序進行了說明，但本公開并不限定于該實施方式。只要不脫離本公開的主旨，將本領域技術人員想到的各種變形施加于本實施方式而得到的實施方式、將不同的實施方式中的構成要素組合而構建的實施方式，都可以包含在一個或多個技術方案的范圍內。

本公開作為能夠客觀且容易地掌握步行運動中的身體狀態的變化、并且能夠安全且容易地在步行這樣的低負荷運動中掌握最大攝氧量的步行負擔度計算裝置、最大攝氧量計算裝置等是有用的。