JP2002263086A - Motion measuring instrument - Google Patents

Motion measuring instrument

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JP2002263086A
JP2002263086A JP2001110616A JP2001110616A JP2002263086A JP 2002263086 A JP2002263086 A JP 2002263086A JP 2001110616 A JP2001110616 A JP 2001110616A JP 2001110616 A JP2001110616 A JP 2001110616A JP 2002263086 A JP2002263086 A JP 2002263086A
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JP
Japan
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angular velocity
motion
acceleration
output
walking
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Application number
JP2001110616A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazutoyo Ichikawa
和豊 市川
Norihiko Shiratori
典彦 白鳥
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Microstone Corp
Original Assignee
Microstone Corp
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Publication date
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Priority to US10/468,850 priority patent/US7028547B2/en
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  • Measurement Of Distances Traversed On The Ground (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized practical motion measuring instrument capable of measuring the operation of the body of a user to analyze his action to obtain the data thereof or the data of the motion state, energy consumption or the like of the user and displaying these data to provide them to the user himself or an observer and reduced in load from an aspect of use. SOLUTION: The acceleration in the up and down direction of a part of the body, for example, the wrist of the body and the angular velocity of rotation around the left and right axis of the wrist are measured by a motion sensor operated in predetermined timing, and at least three kinds of data of the acceleration output and angular velocity output of the sensor and the periodicity of them are used to classify the kind and intensity of the action of the human body by a discrimination means and multiplied by a predetermined coefficient by the classified action by an arithmetic means to operate energy consumption and these results are outputted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は日常的な生活におけ
る、人体の運動(動作を含む)を分類したり、その分類
結果に従って運動の消費エネルギーを算出したり、ある
いは更にその消費エネルギを長時間積算したりすること
ができる運動測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention classifies the movements (including movements) of the human body in daily life, calculates the energy consumption of the exercises according to the classification result, and furthermore, the energy consumption is extended for a long time. The present invention relates to a motion measurement device that can perform integration.

【0002】[0002]

【従来の技術】使用者の身体に取付け、身体の運動をセ
ンサで検出してそのデータで使用者の運動状況を判断
し、健康管理等の目的に利用する発明の提案は数多い。
例えば、 (1)特開平10−295651号に開示された技術に
おいて、利用者が身につけた(腰などに)加速度計を持
つ携帯端末は、入力しておいた個人データと自動計測し
た運動量を外部のセンタコンピュータに電話送信し分析
して健康診断させ、その結果を受信し表示する。
2. Description of the Related Art There are many proposals for inventions which are attached to the body of a user, detect the movement of the body with a sensor, judge the exercise state of the user based on the data, and use the data for the purpose of health management and the like.
For example, (1) In the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-2955651, a portable terminal having an accelerometer worn on the user (for example, at the waist) uses the personal data inputted and the exercise amount automatically measured. A telephone is sent to an external center computer for analysis and health checkup, and the result is received and displayed.

【0003】(2)特開2000−41953号に開示
された技術においては、行動データ収集装置(利用者身
体側)の体動センサが検出した体動を1次加工し、それ
を受信した行動データ出力装置(外部パソコン側)は個
人情報を用いて2次加工したデータを出力する。生体情
報収集機器側での個人情報入力や大量の2次加工情報の
蓄積を不要とし、操作性やメモリ容量の削減を図る。 (3)特開2000−41952号においては、行動情
報検出機器のメモリ容量を低減するため、センサと体動
検出回路の出力より内部MPUを用いて歩数、歩行ペー
ス、行動の種類、運動強度、消費カロリ等の生体情報を
計算し、1分毎に計算結果を記憶、表示、あるいは外部
に送信する。
(2) In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-41953, a body motion detected by a body motion sensor of a behavior data collection device (a user's body side) is primarily processed, and the behavior is received. The data output device (external personal computer side) outputs data that has been subjected to secondary processing using personal information. This eliminates the need for inputting personal information and storing a large amount of secondary processing information on the biological information collection device side, thereby reducing operability and memory capacity. (3) In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-41952, in order to reduce the memory capacity of the behavior information detection device, the number of steps, walking pace, type of behavior, exercise intensity, Calculate biometric information such as consumed calories, and store, display, or transmit the calculation result every minute.

【0004】(4)その他、歩数計(万歩計(登録商
標))や多機能型の腕時計等に加速度センサを内蔵さ
せ、歩数や運動強度を測定して運動による消費カロリー
等の健康管理情報を知らせるようにした製品や文献もあ
ったようである。 (5)更に医療管理上の目的で、行動に障害を生じた患
者の動作のモニタリング、あるいは緊急自動通報を行う
ため、加速度センサに加えて振動ジャイロスコープ等の
回転角速度センサを追加して、特定の運動の検出を目的
とする研究や実験がなされていることが関連学会におけ
る報告などに見られる。 (6)一方運動センサ技術を見ると、従来加速度と角速
度は別個のセンサで測定されていた。殊に角速度センサ
ではフリーフリーバーや2脚の音叉をコリオリ力を検知
する振動体として利用した振動ジャイロスコープが実用
されつつある。
(4) In addition, a pedometer (pedometer (registered trademark)), a multifunctional wristwatch, or the like has a built-in acceleration sensor, measures the number of steps and exercise intensity, and provides health management information such as calorie consumption by exercise. It seems that there were also products and documents that let them know about the product. (5) In addition to the acceleration sensor, a rotational angular velocity sensor such as a vibrating gyroscope is added and specified for the purpose of monitoring the operation of a patient with a disability in behavior or performing emergency automatic notification for medical management purposes. Studies and experiments aimed at detecting the movement of humans have been reported in related academic societies. (6) On the other hand, looking at the motion sensor technology, the acceleration and the angular velocity are conventionally measured by separate sensors. Particularly in angular velocity sensors, a vibration gyroscope using a free bar or a two-leg tuning fork as a vibrator for detecting Coriolis force is being put into practical use.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例(1)、
(2)、(3)における発明の各実施の形態を見るに、
まだ十分に小型で装着による使用者の負担が少ない身体
側機器が提案されているとは言えないと考えられる。従
来例(4)では機器の小型化の点では進歩があるが、加
速度と歩数の情報しか用いていないので、走行・歩行以
外の多様な運動の解析ができず、従って消費エネルギの
測定精度にも問題なしとしない。
The above conventional example (1),
Looking at each embodiment of the invention in (2) and (3),
It cannot be said that a body-side device that is sufficiently small and has a small burden on the user when worn is not yet proposed. In the conventional example (4), progress has been made in terms of miniaturization of equipment, but since only information on acceleration and the number of steps are used, analysis of various exercises other than running / walking cannot be performed. No problem.

【0006】上記従来例(5)の研究の目的は医療技術
の改善であることでは本発明と共通する点もあるが、特
定の疾患を対象としそれに関連する動作の検出を具体的
な目的としており(例えば循環器系疾患と心機能に負担
のかかる運動)、健常者の任意動作を主として扱おうと
する本発明に直接適用し難い部分が多い。また実際に身
体に運動センサを装着する具体的な最適技術についての
言及はあまりないようである。
[0006] Although the purpose of the study of the above conventional example (5) is in common with the present invention in that the purpose of the study is to improve medical technology, the specific purpose is to detect a specific disease and detect an action related thereto. There are many parts that are difficult to directly apply to the present invention, which mainly deals with arbitrary movements of a healthy person (eg, circulatory diseases and exercises that impose a burden on cardiac function). In addition, there seems to be little mention of a specific optimal technique for actually attaching the motion sensor to the body.

【0007】また従来例(6)に挙げた従来技術におけ
る角速度センサは、角速度が検出できる回転軸が2脚の
音叉または棒状振動体の長手軸に平行、即ち検出可能な
回転面は長手軸に垂直となっている。これは検出可能な
回転面を身体に装着する装置の主な表面と平行とすると
き必然的に身体側装置の厚さを増す。また加速度センサ
と角速度センサが別体であると身体側装置を大型にして
しまう。これらの事情により装着の負担感を軽減するた
め薄型・小型にすることが現状では困難である。なお他
の形態のセンサが提案された例も多い。
Further, in the angular velocity sensor of the prior art cited in the prior art (6), the rotation axis capable of detecting the angular velocity is parallel to the longitudinal axis of the two-legged tuning fork or the rod-shaped vibrator, that is, the detectable rotational surface is located at the longitudinal axis. It is vertical. This necessarily increases the thickness of the bodyside device when the detectable plane of rotation is parallel to the main surface of the device worn on the body. Further, if the acceleration sensor and the angular velocity sensor are separate bodies, the body-side device becomes large. Under these circumstances, it is difficult at present to reduce the size and thickness of the device in order to reduce the burden of mounting. In many cases, other types of sensors have been proposed.

【0008】本発明の目的は、使用者の身体の動作を測
定し、その行動を分析してその情報あるいは運動状況、
消費エネルギ等の情報を得てそれを表示し、本人あるい
は観察者に提供することができる、使用上の負荷が少な
く小型で実用的な装置を提供することである。
[0008] It is an object of the present invention to measure the body movement of a user, analyze the behavior and analyze the information or exercise status,
An object of the present invention is to provide a small and practical device which can obtain information such as energy consumption and display the information and provide the information to a person or an observer with a small load on use.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の運動測定装置は次の特徴を備える。 (1)身体の所定の部分の少なくとも1つの方向の加速
度と少なくとも1つの方向の角速度を測定する運動セン
サを備え、所定のタイミングで前記運動センサを動作せ
しめて、前記運動センサの加速度出力、角速度出力、お
よびそれら出力の少なくとも一方の周期性、の少なくと
も3種類の情報を用いて人体の行動の種類および強度を
分類する識別手段と、分類された行動別に所定の演算を
施す演算手段を備え、該演算手段の演算結果を出力する
こと。
In order to achieve the above object, the motion measuring apparatus of the present invention has the following features. (1) A motion sensor for measuring acceleration in at least one direction and angular velocity in at least one direction of a predetermined part of a body is provided, and the motion sensor is operated at a predetermined timing to output acceleration and angular velocity of the motion sensor. Output, and at least one of the periodicity of the output, identification means for classifying the type and intensity of the action of the human body using at least three types of information, and arithmetic means for performing a predetermined operation for each classified action, Outputting the operation result of the operation means.

【0010】本発明の運動測定装置は更に以下の特徴の
少くとも一つを備えることがある。 (2)前記1つの方向の加速度は前記身体の一部の上下
方向の加速度であり、前記1つの方向の角速度は身体の
左右軸の回りの回転角速度であること。 (3)前記身体の一部は手首であり、前記運動センサ
と、前記運動センサ動作手段と、前記識別手段が腕時計
型の装置内に搭載されていること。 (4)更に前記演算手段が前記腕時計型の装置内に搭載
されていること。
[0010] The motion measurement device of the present invention may further include at least one of the following features. (2) The acceleration in the one direction is an acceleration in a vertical direction of a part of the body, and the angular velocity in the one direction is a rotational angular velocity about a left-right axis of the body. (3) The part of the body is a wrist, and the motion sensor, the motion sensor operating means, and the identification means are mounted in a wristwatch-type device. (4) The arithmetic means is mounted in the wristwatch-type device.

【0011】(5)前記識別手段は行動の種類を、前記
加速度出力と前記角速度出力の少なくとも一方の出力の
周期性の有無によって走行または歩行とその他の運動と
に分類し、更に前記加速度出力あるいは前記角速度出力
の少なくとも一方の大きさに関係する量に基づいて、そ
れらの運動の強度を分類すること。 (6)前記走行または歩行の運動を、前記加速度出力の
大きさに関係する量によって走行と歩行とに更に分類
し、更に前記走行を前記加速度出力の大きさに関係する
量によって複数の強度に分類し、前記角速度出力の大き
さに関係する量によって前記歩行を複数の強度に分類す
ること。 (7)前記加速度出力あるいは前記角速度出力の大きさ
に関係する量として、前記加速度出力あるいは前記角速
度出力の2乗和または絶対値の和を用いること。
(5) The discriminating means classifies the type of action into running or walking and other movements based on the presence or absence of periodicity of at least one of the acceleration output and the angular velocity output. Classifying the intensity of the exercise based on an amount related to the magnitude of at least one of the angular velocity outputs. (6) The running or walking motion is further classified into running and walking according to an amount related to the magnitude of the acceleration output, and the running is further divided into a plurality of intensities by an amount related to the magnitude of the acceleration output. Classifying the gait into a plurality of intensities according to an amount related to the magnitude of the angular velocity output. (7) As the amount related to the magnitude of the acceleration output or the angular velocity output, a sum of squares or a sum of absolute values of the acceleration output or the angular velocity output is used.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の運動測定装置の実施の形
態の一例について述べる。その主要部は腕時計に似た形
であり、腕巻きバンドによって手首に装着される。その
内部には少なくとも運動センサとその動作回路を内蔵し
ている。運動センサは運動測定装置の固有の方向に対す
る少なくともそれぞれ1つの方向の加速度および角速度
を測定する。測定される加速度Gxの方向は、着用者が
立って腕を自然に体側に下げたとき、体の上下方向(即
ち鉛直方向。これをX軸とする)に相当する方向であ
る。また測定される角速度ωzの方向は、腕を体側面に
平行に振るときの、身体の左右軸(Z軸)回りの手首の
自然な回転方向に相当するものである。計測された加速
度Gxや角速度ωzの出力は様々に加工され、運動の識
別や消費エネルギの計算に用いられ、それらの最終情報
は手首の装置で直ちに使用者が観測してもよく、演算以
前あるいは途中のデータを固定されたコンピュータに無
線転送(あるいは、例えば1日分のデータをまとめて有
線で転送)して、固定装置側の演算で最終情報の視覚化
や記録をするようにしてもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a motion measuring apparatus according to the present invention will be described. Its main part resembles a wristwatch and is worn on the wrist by an armband. At least a motion sensor and its operation circuit are built therein. The motion sensor measures acceleration and angular velocity in at least one direction relative to a unique direction of the motion measuring device. The direction of the measured acceleration Gx is a direction corresponding to the vertical direction of the body (that is, the vertical direction, which is the X axis) when the wearer stands and lowers his / her arm naturally toward the body. The direction of the measured angular velocity ωz corresponds to the natural rotation direction of the wrist around the left and right axis (Z axis) of the body when the arm is swung parallel to the side of the body. The outputs of the measured acceleration Gx and angular velocity ωz are variously processed and used for identification of movement and calculation of energy consumption, and the final information thereof may be immediately observed by a user with a device on a wrist, before calculation or before calculation. The intermediate data may be wirelessly transferred to a fixed computer (or, for example, one day's worth of data may be collectively transferred by wire), and the final information may be visualized or recorded by calculation on the fixed device side. .

【0013】本発明の主要な特徴は身体側機器や外部機
器の構成や機能分担にあるのではなく、加速度Gxや角
速度ωzから必要な情報を得るためのアルゴリズムにあ
る。以下その概略を述べ、更に本発明の実施の形態の動
作を示すフローチャートにより詳細に説明する。なお加
速度Gxや角速度ωzは測定値を10〜100Hz(例
えば20または50Hz)でサンプリングしたデータを
用いる。また加速度Gxや角速度ωzの大きさを示す量
として、サンプリングしたデータの所定個数の絶対値の
和、あるいは2乗和を使用する。
The main feature of the present invention is not in the configuration and function sharing of the body-side device and the external device, but in the algorithm for obtaining necessary information from the acceleration Gx and the angular velocity ωz. The outline will be described below, and further details will be described with reference to flowcharts showing the operation of the embodiment of the present invention. As the acceleration Gx and the angular velocity ωz, data obtained by sampling measured values at 10 to 100 Hz (for example, 20 or 50 Hz) is used. As a quantity indicating the magnitude of the acceleration Gx or the angular velocity ωz, a sum of a predetermined number of sampled data or a sum of squares is used.

【0014】(1)身体の行動の識別:加速度Gxや角
速度ωzのサンプリングデータにある程度の周期性が見
られれば歩行または走行であり、周期性が認められなけ
ればその他の運動であると判断する。更に歩行と走行は
加速度Gxの差が顕著に見られることで区別できる。そ
れらの行動は、加速度Gxまたは角速度ωzの大きさを
示す量によって更に強度を何段階かに分ける。また歩行
か走行の場合はデータの周期性から歩数をカウントする
ことができる。
(1) Identification of body behavior: If a certain degree of periodicity is found in the sampling data of the acceleration Gx and the angular velocity ωz, it is determined that the movement is walking or running. . Furthermore, walking and running can be distinguished by a remarkable difference in acceleration Gx. These actions further divide the intensity into several stages according to an amount indicating the magnitude of the acceleration Gx or the angular velocity ωz. In the case of walking or running, the number of steps can be counted from the periodicity of the data.

【0015】(2)短時間の消費エネルギ:従来の広範
な研究により、20〜29歳の男性を基準として、種々
の行動の形態毎に単位体重(kg)当たりの消費エネル
ギが「行動別係数」として図5〔表1〕のように与えら
れている。(日本体育協会スポーツ科学委員会によ
る。)更に年齢や性別の異なる被験者(使用者)につい
てはその補正係数が図5〔表1〕のように与えられてい
る。(第4次改定「日本人の栄養所要量」による。)こ
れらにより消費エネルギ(基礎代謝を含む)は、行って
いる行動の種類が決まれば消費エネルギが計算できる。
(2) Short-term energy consumption: According to a wide range of conventional studies, the energy consumption per unit weight (kg) for each of various behavioral forms has been calculated as a “coefficient for each behavior” for men of 20 to 29 years old. "As shown in FIG. 5 [Table 1]. (According to the Japan Sports Association Sports Science Committee.) Further, for subjects (users) having different ages and genders, the correction coefficients are given as shown in FIG. 5 [Table 1]. (Based on the 4th revision "Japanese nutritional requirements".) With these, energy consumption (including basal metabolism) can be calculated once the type of action being performed is determined.

【0016】(3)長時間の消費エネルギ:時間的に変
化する短時間の消費エネルギを積分すればよい。あるい
は運動センサを常時ではなく間欠的に動作させ、動作中
のデータより識別された行動の種類および強度が、例え
ば数分〜10数分である間欠動作間隔期間中持続するも
のとして計算した消費エネルギを積算してもよい。
(3) Energy consumption for a long time: Energy consumption for a short time that changes with time may be integrated. Alternatively, the motion sensor is operated intermittently instead of constantly, and the energy consumption calculated assuming that the type and intensity of the action identified from the data during the operation lasts for an intermittent operation interval of, for example, several minutes to several tens of minutes May be integrated.

【0017】図1は本発明の運動測定装置の実施の形態
の一例の測定動作のフローチャート、図2はそのうちの
エネルギ計算を行う部分のフローチャートの動作を示
す。図1において、ステージ1では使用者の年齢、性
別、体重、更に目的に応じて歩幅等のデータを入力す
る。ステージ2にて電源がONになると運動センサと測
定回路が動作を開始し、ステージ3において所定のタイ
ミングでGxとωzが多数測定される。ステージ4では
ωzを例えば20Hzでサンプリングし、4Hz以下の
周波数がないかを0.1Hzおきに精査する周波数分析
(Short time DFTによる)を行う。デー
タは2秒毎に更新する。歩行の周波数は0.5〜1.8
Hz程度である。またステージ5では期間中のGxデー
タの平均値aとピーク値bとの比を計算する。
FIG. 1 is a flowchart of a measurement operation according to an embodiment of the motion measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of a part for calculating energy. In FIG. 1, in stage 1, data such as the age, sex, and weight of the user, as well as the stride length and the like are input according to the purpose. When the power is turned on in the stage 2, the motion sensor and the measurement circuit start operating, and in the stage 3, a large number of Gx and ωz are measured at a predetermined timing. In the stage 4, ωz is sampled at, for example, 20 Hz, and frequency analysis (by Short time DFT) is performed to check every 0.1 Hz for a frequency of 4 Hz or less. Data is updated every two seconds. Walking frequency is 0.5-1.8
Hz. In stage 5, the ratio between the average value a and the peak value b of the Gx data during the period is calculated.

【0018】ステージ6では周期性の判定を行う。周期
性が認められないか、b/a<7であるときは周期性な
しとして図2の分岐A点に移行し、非周期運動のエネル
ギ計算が行われる。周期性が明瞭でb/a≧7であると
きはステージ7で歩行または走行を行っていると識別さ
れ、ステージ8でωzのピーク周波数の2倍×2秒を2
秒間の歩数としてカウントする。(なお判断の境界に用
いたb/a=7の値は実験的に選ばれるもので、この場
合はデータに絶対値の和を用いた今回の場合にほぼ最適
と判断した値である。)ステージ9ではその歩数が(2
秒遅れであるが)表示され(例えば最大24時間分)、
またその変化(例えば15分毎、あるいは1日毎の積算
歩数値)が数日分記憶保存される(外部コンピュータに
データを転送してもよい)。そして更に走行、歩行のエ
ネルギ計算のフローの開始点Bに移行する。
In the stage 6, the periodicity is determined. When periodicity is not recognized or when b / a <7, it is determined that there is no periodicity, and the process shifts to the point A in FIG. 2 to calculate the energy of the aperiodic motion. When the periodicity is clear and b / a ≧ 7, it is identified that the user is walking or running on the stage 7, and the stage 8 is obtained by subtracting twice the peak frequency of ωz × 2 seconds from the stage 7.
Count as steps per second. (The value of b / a = 7 used as the boundary of the judgment is experimentally selected, and in this case, it is a value determined to be almost optimal in this case using the sum of absolute values for the data.) In stage 9, the number of steps is (2
Is displayed (although it is a second late) (for example, up to 24 hours),
The change (for example, the accumulated step value every 15 minutes or every day) is stored and stored for several days (the data may be transferred to an external computer). Then, the process further proceeds to the start point B of the flow of the energy calculation for running and walking.

【0019】図2において、ステージ11では歩行又は
走行以外の行動であると判断し、ステージ12におい
て、Gxの例えば20Hzでサンプリングした2秒間の
データの2乗和(または絶対値の和)を用い、次の数式
で非周期的行動を分類し、図示のように行動係数を決め
る。即ちGx<2ならばデスクワーク(座位)、2<G
x<6なら軽作業(立位での家事等)、6<Gx<16
なら軽い運動(スポーツ)、16<Gxなら激しい運動
(スポーツ)とみなす。それぞれ分類された運動に対し
て所定の行動係数を適用する。なお、ここで用いている
Gxやωzの大きさを表す数値は、本実施の形態におい
て用いた測定回路の出力電圧値であり、加速度や角速度
またはそれらのの絶対値(あるいは2乗和)との比例的
な関係はあるが、それらの力学的な単位を持つ値ではな
いことを断っておく。
In FIG. 2, it is determined that the action is other than walking or running in the stage 11, and the sum of squares (or the sum of absolute values) of data of Gx sampled at, for example, 20 Hz for 2 seconds is used in the stage 12. A non-periodic behavior is classified by the following formula, and a behavior coefficient is determined as shown in the figure. That is, if Gx <2, deskwork (sitting position), 2 <G
If x <6, light work (housework in standing position), 6 <Gx <16
If it is light exercise (sports), it is regarded as intense exercise (sports) if 16 <Gx. A predetermined behavior coefficient is applied to each of the classified movements. Note that the numerical values representing the magnitudes of Gx and ωz used here are the output voltage values of the measuring circuit used in the present embodiment, and include the acceleration and angular velocity or their absolute values (or the sum of squares). Although there is a proportional relationship of, it should be noted that they are not values with their dynamic units.

【0020】ステージ13においては次式で消費エネル
ギを計算する。 消費エネルギ[kcal]=行動別係数[kcal/k
g/min]×体重[kg]×時間[分]×補正係数 そしてステージ14では消費エネルギ値の表示と保存
が、必要ならば外部コンピュータにデータ(計算前のデ
ータでもよい)を無線転送して行われる。消費エネルギ
値は例えば15分間毎の値、あるいは1日毎の値を表示
するのが妥当であろう。データ処理が終了したならば終
点Cから図1のステージ4のC点に戻り、次の運動解析
を行う。
In the stage 13, the energy consumption is calculated by the following equation. Energy consumption [kcal] = coefficient for each action [kcal / k]
g / min] × body weight [kg] × time [minute] × correction coefficient In stage 14, the display and storage of the energy consumption value are performed, and if necessary, the data (the data before the calculation may be transmitted) to an external computer by wireless transmission. Done. It would be appropriate to display the energy consumption value, for example, every 15 minutes or every day. When the data processing is completed, the process returns from the end point C to the point C of the stage 4 in FIG. 1, and the next motion analysis is performed.

【0021】走行・歩行の場合はB点より、ステージ1
5において更にその分類を行い、それぞれ行動係数を決
定する。即ちGx、ωzの2乗和(または絶対値の和)
を用いて、Gx<8かつωz<2.8なら歩行1、2.
8<ωz<5なら歩行2、5<ωz<7.2なら歩行
3、7.2<ωzなら歩行4、8<Gx<16なら走行
1、Gx<16なら走行1、16<Gxなら走行2とす
る。ステージ16では行動係数を用いて既述の式により
消費エネルギを計算する。D点を出たフローは図2のス
テージ14に送られてデータの表示と保持を行う。
In the case of running and walking, the stage 1
In step 5, the classification is further performed, and the behavior coefficient is determined. That is, the sum of squares of Gx and ωz (or the sum of absolute values)
, And if Gx <8 and ωz <2.8, walk 1, 2,.
If 8 <ωz <5, walk 2. If 5 <ωz <7.2, walk 3. If 7.2 <ωz, walk 4. If 8 <Gx <16, run 1. If Gx <16, run 1. If 16 <Gx, run. Let it be 2. In the stage 16, the energy consumption is calculated by the above-mentioned equation using the behavior coefficient. The flow leaving the point D is sent to the stage 14 in FIG. 2 to display and hold the data.

【0022】以下図3および図4によって本発明の運動
測定装置の実施の形態の具体的な形態の一例を紹介して
おく。図3は運動測定装置の一例を示し、(a)は部分
平面図、(b)はそのA−A断面図である。運動測定装
置30はほぼ腕時計型をしており、腕巻き用のバンド3
6を備えて手首に装着できる。主要な部品として運動セ
ンサ31、表示装置32、外部装置との通信回路モジュ
ール33、電源となる電池34、操作スイッチ35を示
した。運動測定装置30は装着が使用者の負担にならぬ
ように薄型・小型でなくてはならない。表示装置32は
見易さを重視すると腕時計の表示面に相当する最も広い
表面に配置することになる。運動センサ31も同じ面
に、従って表示装置32と平行に配置する。表示装置3
2は液晶表示パネル等薄型のものが利用できるので、運
動センサ31も十分薄いパッケージに納められていなけ
ればならない。
An example of a specific embodiment of the motion measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 3A and 3B show an example of the motion measuring device, in which FIG. 3A is a partial plan view, and FIG. The movement measuring device 30 is substantially in the form of a wristwatch, and has a band 3 for winding an arm.
6 can be worn on the wrist. The main components include a motion sensor 31, a display device 32, a communication circuit module 33 with an external device, a battery 34 serving as a power supply, and an operation switch 35. The motion measuring device 30 must be thin and small so that the mounting does not burden the user. The display device 32 is arranged on the widest surface corresponding to the display surface of the wristwatch when emphasis is placed on visibility. The motion sensor 31 is also arranged on the same plane, and therefore parallel to the display device 32. Display device 3
Since a thin type 2 such as a liquid crystal display panel can be used, the motion sensor 31 must also be contained in a sufficiently thin package.

【0023】薄型の運動センサ31を表示装置32と平
行に配置する理由は次の通りである。最適な運動検出方
向は既に述べたように、加速度については身体の上下
(鉛直)方向の直線運動即ち(a)図に示すX方向、回
転角速度については身体の上下方向と前後方向の双方を
含む平面内の回転(同図のωz方向)、即ち身体の左右
方向を向きかつ水平な回転軸(図示Z軸に平行)回りの
回転運動である。身体側装置3を腕時計のように、表示
面が手首の甲側または掌側になるよう装着したとし(こ
れが最も自然で望ましい)、上体を直立させ肘を自然に
曲げ伸ばしするときその回転面は身体側装置3の表示面
すなわち表示装置32と平行になるので、その最も広い
面に平行な回転検出面を持つ薄型の角速度センサがあれ
ば、それを内部に含む運動センサ31を表示装置32と
平行に配置することが好ましい。
The reason why the thin motion sensor 31 is arranged in parallel with the display device 32 is as follows. As described above, the optimal motion detection direction includes the acceleration in the vertical (vertical) direction of the body, that is, the X direction shown in FIG. 3A, and the rotational angular velocity includes both the vertical and the front and rear directions of the body. This is a rotation in a plane (ωz direction in the figure), that is, a rotational movement around a horizontal rotation axis (parallel to the Z axis in the figure) facing the left and right direction of the body. Assume that the body-side device 3 is worn like a wristwatch such that the display surface is on the back side or palm side of the wrist (this is the most natural and desirable), and when the upper body stands upright and the elbow naturally bends and extends, the rotation surface is used. Is parallel to the display surface of the body-side device 3, that is, the display device 32. Therefore, if there is a thin angular velocity sensor having a rotation detection surface parallel to the widest surface thereof, the motion sensor 31 including the thin angular velocity sensor is included in the display device 32. Is preferably arranged in parallel.

【0024】図4は本発明の実施の形態における運動セ
ンサの一例の内部構造を示す平面図である。この運動セ
ンサの構造は上記のような形状、配置、検出方向に関す
る要求を全て満たすものである。40は薄い箱型で気密
(好ましくは真空)の容器で、内部構造を示すため蓋
(容器の天井部分)を取り除いてある。41は容器の底
部を貫通する多数のハーメチック端子ピンである。各ピ
ンは運動センサ振動体50上の電極膜群の個々と例えば
ワイヤボンディングの手法で接続されるが、電極膜やボ
ンディングワイヤは図示を省略してある。運動センサ振
動体50は1枚の圧電性材料の平板から成形されてお
り、加速度センサ部と角速度センサ部が一体化されてい
る。運動センサ振動体50は総基部51の裏面の固定部
A52(斜線部)と、小面積の固定部B64(斜線部)
の裏面とが容器40側の台座(図示せず)上に接着され
支持されている。
FIG. 4 is a plan view showing an internal structure of an example of the motion sensor according to the embodiment of the present invention. The structure of the motion sensor satisfies all of the above requirements regarding the shape, arrangement, and detection direction. Numeral 40 denotes a thin box-shaped airtight (preferably vacuum) container from which a lid (the ceiling portion of the container) has been removed to show the internal structure. 41 is a large number of hermetic terminal pins penetrating the bottom of the container. Each pin is connected to each of the electrode films on the motion sensor vibrator 50 by, for example, a wire bonding method, but the electrode films and the bonding wires are not shown. The motion sensor vibrator 50 is formed from one flat plate of a piezoelectric material, and the acceleration sensor unit and the angular velocity sensor unit are integrated. The motion sensor vibrating body 50 has a fixed portion A52 (shaded portion) on the back surface of the total base portion 51 and a fixed portion B64 (shaded portion) with a small area.
Is adhered and supported on a pedestal (not shown) on the container 40 side.

【0025】角速度センサ部はいわゆる三脚音叉型の形
状をした部分であり、各々L字型の外脚A53、外脚B
55、中脚C54、および音叉基部56、支点57より
成る。外脚A53と外脚B55とは通常の2脚音叉と同
様にそれぞれが片持ち梁的で対称軸(図示せず)に関し
て対称な振動を行うように、角速度測定回路に含まれる
励振回路(発振回路)によって一定振幅で励振させられ
ている。中脚C54は励振されないが、その撓みを検出
するための表面電極(図示せず)を持っている。固定部
と異なるハッチングを付して示した58A、58B、5
8Cはそれぞれ付加質量で、固有振動数を下げかつ互い
に等しくするために脚先端部に施した金属の厚メッキ層
等より成る(中脚C54の固有振動数は両外脚の固有振
動数と適宜に差をつけることがある)。
The angular velocity sensor section is a so-called tripod tuning fork-shaped portion, and has an L-shaped outer leg A53 and an outer leg B, respectively.
55, a middle leg C54, a tuning fork base 56, and a fulcrum 57. The outer leg A53 and the outer leg B55 each have an excitation circuit (oscillation circuit) included in the angular velocity measurement circuit such that each of the outer legs A53 and B55 cantilever and oscillate symmetrically with respect to an axis of symmetry (not shown) as in a normal two-leg tuning fork. Circuit). The middle leg C54 is not excited, but has a surface electrode (not shown) for detecting its deflection. 58A, 58B, 5 shown with hatching different from the fixing portion
8C is an additional mass, which is made of a thick metal plating layer or the like applied to the tip of the leg in order to lower the natural frequency and make them equal to each other (the natural frequency of the middle leg C54 is the natural frequency of both outer legs and the In some cases).

【0026】今運動センサ50が図示の方向、即ち紙面
に垂直なZ軸に平行な回転軸の回りに角速度ωzで回転
すると、両外側の振動脚には角速度に比例するコリオリ
力が作用する。その方向は脚の長手方向であって、ある
瞬間外脚A53に脚先端向きの力が作用すれば、外脚B
55には脚の基部に向かう力が作用する。力の方向は脚
の振動と同期して正弦的に変化し周期的に反転する。2
つの力は両外脚が平行に離れておりかつ付加質量の偏心
方向も外脚軸に対して逆であるため偶力を構成し、音叉
基部56を揺さぶり、支点57の回りに微小な回転振動
を惹起する。このコリオリ力によるモーメントに起因す
る音叉基部56の振動を感知して中脚C54はコリオリ
力に比例した振幅で振動する。中脚C54に設けた検出
電極で抽出された振動電圧が角速度の検出信号である。
Now, when the motion sensor 50 rotates at an angular velocity ωz in the illustrated direction, that is, about a rotation axis parallel to the Z axis perpendicular to the paper surface, Coriolis force proportional to the angular velocity acts on both outer vibrating legs. The direction is the longitudinal direction of the leg, and when a force toward the tip of the leg acts on the outer leg A53 at a certain moment, the outer leg B
A force is applied to 55 toward the base of the leg. The direction of the force changes sinusoidally in synchronization with the vibration of the legs and periodically reverses. 2
The two outer legs are separated in parallel and the eccentric direction of the added mass is also opposite to the outer leg axis, forming a couple, shaking the tuning fork base 56, and causing a slight rotational vibration around the fulcrum 57. Cause. When the vibration of the tuning fork base 56 caused by the moment due to the Coriolis force is sensed, the middle leg C54 vibrates with an amplitude proportional to the Coriolis force. The vibration voltage extracted by the detection electrode provided on the middle leg C54 is a detection signal of the angular velocity.

【0027】運動センサ50の加速度センサ部は1対の
平行な振動する2本の棒A、棒Bと付加質量より成る。
バネ部である棒A61、棒B62、負荷質量60(広い
面積の素材板の一部の質量とその表面に施した厚メッキ
材の質量とよりなる)、2本の支持バネ63(負荷質量
60を支持しながら図示X方向の微小な変位を許すため
の部材)、固定部B64(負荷質量60が特にX方向に
大きく変位しないように支持固定するための部分)より
成る。各々両端固定である棒A61、棒B62は運動セ
ンサ50の対称軸に関して対称な弓形をなす振動姿態で
発振回路(例えば図1の角速度測定回路14に含まれ
る)によって励振させられる。
The acceleration sensor section of the motion sensor 50 includes a pair of parallel vibrating bars A and B and an additional mass.
Bars A61 and B62 serving as spring portions, load mass 60 (consisting of a mass of a part of a material plate having a large area and a mass of a thick plating material applied to the surface thereof), and two support springs 63 (load mass 60 And a fixing portion B64 (a portion for supporting and fixing the load mass 60 so as not to be largely displaced particularly in the X direction). The rods A61 and B62, each of which is fixed at both ends, are excited by an oscillation circuit (for example, included in the angular velocity measurement circuit 14 of FIG. 1) in a vibrating manner in an arc shape symmetrical with respect to the axis of symmetry of the motion sensor 50.

【0028】その発振周波数は通常一定であるが、負荷
質量60に図示X方向の加速度Gxが作用すると、その
大きさに比例する力で負荷質量60は棒A61、棒B6
2をその長手方向に圧縮あるいは引張ることになり、そ
の力の方向と大きさにより発振周波数が増減し変化す
る。そこで別途設けた基準周波数と上記発振周波数とを
比較し、発振周波数の変化の方向と量を知ればX軸方向
の加速度を求めることができる。基準周波数源を特に設
けず、代わりに角速度センサ用の振動体である外脚A5
3、B55の発振周波数を利用し得る可能性もある。本
運動センサの最大の利点は薄型であり、しかも腕時計型
装置の最大の面(表示面)に平行に配置して、重要なG
x、ωzが検出可能なことである。
The oscillating frequency is usually constant. However, when an acceleration Gx in the X direction shown in the figure acts on the load mass 60, the load mass 60 is moved by rods A61 and B6 with a force proportional to the magnitude thereof.
2 is compressed or stretched in the longitudinal direction, and the oscillation frequency increases or decreases depending on the direction and magnitude of the force. Therefore, the acceleration in the X-axis direction can be obtained by comparing the separately provided reference frequency with the above oscillation frequency and knowing the direction and amount of change of the oscillation frequency. The external leg A5, which is not provided with the reference frequency source and is instead a vibrating body for the angular velocity sensor
3. There is also a possibility that the oscillation frequency of B55 can be used. The greatest advantage of the present motion sensor is that it is thin and is arranged parallel to the largest surface (display surface) of the wristwatch-type device, so that the important G
x and ωz can be detected.

【0029】以下、本発明のアルゴリズムを用いた実験
結果を示す図6〜図14を用いて、本発明の考え方の妥
当性と実用性を検証してみる。図6は被験者Pの周期性
ありと判断された運動のGxとωzの絶対値の和の関連
を表すグラフ、図7は同じ被験者が行った非周期性であ
ると判断された運動におけるGxとωzの絶対値の和の
関連を表すグラフである。これから、走行と強い運動の
強度はGxで、歩行と他の運動の強度はωzで分類可能
であることが窺われる。
Hereinafter, the validity and practicality of the concept of the present invention will be verified with reference to FIGS. 6 to 14 showing the results of experiments using the algorithm of the present invention. FIG. 6 is a graph showing the relationship between Gx and the sum of the absolute values of ωz of the motion of subject P determined to have periodicity, and FIG. 7 shows Gx and Gx of the motion determined to be non-periodic by the same subject. It is a graph showing the relationship of the sum of the absolute value of (omega) z. This indicates that the intensity of running and strong exercise can be classified by Gx, and the intensity of walking and other exercise can be classified by ωz.

【0030】図8は5人の被験者P、Q、R、S、Tに
おける、歩行、走行の速度とωzの絶対値の和との関連
を表すグラフである。歩行の速度はωzとよく比例して
おり、ωzで歩行速度(強度)が推定可能であることが
わかる。一方、走行速度はωzでは推定困難である。走
行時は肘を曲げることがその理由であると思われる。図
9は同じ被験者の歩行、走行の速度とGxの絶対値の和
との関連を表すグラフである。走行速度はGxにより推
定可能であることがわかる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the walking and running speeds and the sum of the absolute values of ωz in the five subjects P, Q, R, S and T. It can be seen that the walking speed is well proportional to ωz, and the walking speed (intensity) can be estimated by ωz. On the other hand, it is difficult to estimate the traveling speed at ωz. It seems that the reason is that the elbows are bent when running. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the walking and running speeds of the same subject and the sum of the absolute values of Gx. It can be seen that the traveling speed can be estimated from Gx.

【0031】図10は被験者Pにほぼ指定した速度で歩
行、走行をさせたときのGx、ωz絶対値の和の分布を
表すグラフである。同じ速度のデータはよくまとまって
おり、走行をGxの大きさで、歩行をGxのレベルとω
zの大きさで十分に分類できることが示されている。図
11は被験者Rについて採取した同様なデータのグラフ
であるが、この場合はωzが小さめに固まっており、歩
行速度の分離に成功していない。被験者Rの行動を観察
したところ、歩行時に掌を前方に向ける癖があって手首
の装置のセンサの向きが変わり、正しいωzが測定され
ていないことがわかった。この対策は例えば運動測定装
置を手首の回りで少しずらして装着すれば補正すること
が可能である。他の方法もあるが後述する。一方Gxに
よる走行速度の分類に支障は見られない。
FIG. 10 is a graph showing the distribution of the sum of the absolute values of Gx and ωz when the subject P walks and runs at a speed almost specified. The data of the same speed are well organized, and the running is the size of Gx, and the walking is the level of Gx and ω.
It is shown that classification can be sufficiently performed by the magnitude of z. FIG. 11 is a graph of similar data collected for the subject R. In this case, ωz is set to a small value, and the separation of the walking speed has not been successful. When observing the behavior of the subject R, it was found that the habit of turning the palm forward during walking changed the direction of the sensor of the device on the wrist, and the correct ωz was not measured. This measure can be corrected, for example, by mounting the motion measuring device slightly shifted around the wrist. There are other methods, which will be described later. On the other hand, there is no problem in the classification of the traveling speed by Gx.

【0032】図12は被験者Pの1日間の運動を15分
毎に識別した結果を示すグラフである。本発明によって
使用者の行動解析が可能となり、有用性が高いことを示
すものである。
FIG. 12 is a graph showing the result of discriminating the exercise of the subject P for one day every 15 minutes. The present invention makes it possible to analyze the behavior of the user, and shows that the utility is high.

【0033】図13は被験者Pの1日間にわたる、15
分毎の消費エネルギの変動を示すグラフである。これも
使用者のエネルギ消費パターン、あるいは総消費エネル
ギを把握するために、本発明が有用であることを示して
いる。
FIG. 13 shows that the subject P
It is a graph which shows fluctuation of energy consumption for every minute. This also indicates that the present invention is useful for grasping a user's energy consumption pattern or total energy consumption.

【0034】図14は被験者Pの1日間にわたる歩数の
変動を15分毎に示したグラフである。本図も使用者の
行動パターンを知り、他のグラフやデータ等と併せて例
えば診断や生活改善上の資料とすることができる。
FIG. 14 is a graph showing the change in the number of steps of the subject P over one day every 15 minutes. This figure also knows the user's behavior pattern, and can be used as, for example, data for diagnosis and life improvement together with other graphs and data.

【0035】本発明の実施の形態は、以上述べたものに
とらわれないことはもちろんである。例えば、加速度や
角速度の検出の方向は、上記実施の形態では共に1軸
(1方向)であり、これが運動測定装置が最も低コスト
で実現できる構成であるが、2軸あるいは3軸のGまた
はωセンサを組み込んでもよい。この場合は運動を解析
するための情報が増えるメリットがある。また測定装置
の姿勢や方向によらず、加速度や角速度の絶対的な最大
値や最小値を算出することが可能となる。これは図11
の被験者Rのように使用者の癖により検出したい方向が
装置上でずれても、例えば2方向の角速度成分から最大
値(手首装置の場合、体側に沿った腕の回転で起こると
思われる)を計算して求めることができる。
The embodiments of the present invention are, of course, not limited to those described above. For example, the direction of detection of acceleration or angular velocity is one axis (one direction) in each of the above embodiments, and this is the configuration that can be realized at the lowest cost by the motion measuring device. An ω sensor may be incorporated. In this case, there is a merit that the information for analyzing the movement increases. Further, it is possible to calculate the absolute maximum value and minimum value of the acceleration and the angular velocity irrespective of the posture and the direction of the measuring device. This is shown in FIG.
Even if the direction to be detected due to the user's habit deviates on the device as in the case of the subject R, for example, the maximum value is obtained from the angular velocity components in two directions (in the case of a wrist device, it is considered to be caused by rotation of the arm along the body side) Can be calculated and obtained.

【0036】また運動測定装置の運動センサ部を手首以
外(上膊、胸、腰、脚など)に装着し、これらから得た
計測値を単独で、または手首における計測値と関連させ
て、より高度な運動解析を目指すこともできる。例えば
脚部に角速度センサを装着することにより、自転車での
運動の解析が容易になると思われる。
Further, the motion sensor unit of the motion measuring device is attached to a part other than the wrist (upper arm, chest, waist, leg, etc.), and the measured value obtained from these is used alone or in association with the measured value at the wrist. You can also aim for advanced motion analysis. For example, by attaching an angular velocity sensor to a leg, it is considered that the analysis of exercise on a bicycle is facilitated.

【0037】また、腕に装着する装置に全ての機能を持
たせる構成の他に、腕に装着する部分は機能をセンサ関
連に極力限定して装置を小型軽量化して装着付加を軽減
し、演算部以降はベルト等に付けた装置や携帯電話機
(必要な機能を備えたもの)等に分割し、これらに解析
結果を表示したり、これらからデータをホストコンピュ
ータに転送したりする構成もあり得る。こうすることで
ペースメーカ使用者へのある程度の配慮も可能である。
In addition to the configuration in which the device to be worn on the arm has all functions, the function of the portion to be worn on the arm is limited as much as possible in relation to the sensor to reduce the size and weight of the device to reduce the need for mounting. The following sections may be divided into devices attached to a belt or the like, a mobile phone (with necessary functions), and the like, and an analysis result may be displayed on them, and data may be transferred from these to a host computer. . In this way, some consideration for the pacemaker user is also possible.

【0038】また既述の演算機能の他に、特殊な場合の
検出機能を持たせて、使用者の安全に寄与することがで
きる。例えば加速度や角速度が所定時間ほとんど検出さ
れない場合や通常考えられない緩い頻度で動作する場合
は、使用者が失神したかも知れないし、使用者が転んだ
場合は運動センサが一時的に異常な波形(例えば衝撃的
な波形)の出力を生じるであろう。また使用者が緊急の
助けを求める場合、装置を激しく叩いたり振ったりなど
して合図を送ることがあり得る。その場合には運動検出
装置が発音や無線で緊急信号を発信することが望まし
い。発音の場合は機器に付属するスピーカを使用し、無
線の場合は直接外部機器に対して電波を発信するか、所
持している携帯電話機等の無線機能を持った機器を経由
して救難信号を発信することが考えられる。装置が加速
度や角速度の異常値を検出した場合救難信号発生機能
は、例えば図1、2で示したような通常処理ルートに割
り込み、優先処理される。
Further, in addition to the above-described arithmetic function, a special case detecting function can be provided to contribute to the safety of the user. For example, when acceleration or angular velocity is hardly detected for a predetermined period of time, or when the operation is performed at a frequency that is not normally considered possible, the user may have fainted, or when the user falls, the motion sensor temporarily causes an abnormal waveform ( (For example, a shocking waveform). Also, if the user seeks urgent help, the signal may be sent by violently tapping or shaking the device. In this case, it is desirable that the motion detection device emits an emergency signal by sound or wirelessly. In the case of pronunciation, use the speaker attached to the device. In the case of wireless, transmit the radio wave directly to an external device, or output the rescue signal via a wireless device such as your mobile phone. It is possible to send. When the apparatus detects an abnormal value of acceleration or angular velocity, the rescue signal generating function interrupts the normal processing route as shown in FIGS.

【0039】[0039]

【発明の効果】各請求項に対応させて本発明の効果を述
べる。 (1)本発明においては、運動センサを用いて測定した
身体の所定の部分の加速度、角速度、それらの周期性を
用いて人体の行動の種類および強度を分類し、それぞれ
に所定の演算を施すようにして、比較的簡単な構成で少
ない運動センサ出力により、合理的に運動の解析や消費
エネルギの精度の高い推定が可能で、健康管理等の目的
に適し、実用性に優れた運動測定装置を得ることができ
た。
The effects of the present invention will be described according to each claim. (1) In the present invention, the type and intensity of the action of the human body are classified using the acceleration, angular velocity, and their periodicity of a predetermined part of the body measured using a motion sensor, and a predetermined calculation is performed for each. In this way, with a relatively simple configuration and a small amount of motion sensor output, it is possible to rationally analyze motion and estimate energy consumption with high accuracy, and it is suitable for health management and other purposes, and is a highly practical motion measurement device. Could be obtained.

【0040】(2)また身体の一部の上下方向の加速度
と左右軸の回りの回転角速度を採用することにより、少
ない運動要素の検出で行動の種類と強度が精度よく識別
分類できる運動測定装置を提供することができた。
(2) A motion measuring device that can accurately classify and classify the type and intensity of an action by detecting a small number of motion elements by employing the acceleration in the vertical direction of a part of the body and the rotational angular velocity around the left and right axes. Could be provided.

【0041】(3)また身体の一部を手首とし、装置を
腕時計型とすることにより、小型で使用上の負荷の少な
い運動測定装置を提供することができた。 (4)更に前記消費エネルギ算出手段を前記腕時計型の
装置内に搭載したことによって、使用者が随時自由に自
身の行動の状況や結果を直読確認することができ、運動
測定装置の利便性を増すことができた。
(3) By using a wrist as a part of the body and a wristwatch type device, a small-sized exercise measuring device with a small load on use can be provided. (4) Further, by mounting the energy consumption calculating means in the wristwatch-type device, the user can freely and directly read and confirm the status of his / her own action and the result at any time, thereby improving the convenience of the exercise measuring device. Could be increased.

【0042】(5)加速度出力または角速度出力の大き
さと周期性の有無を用いて、走行、歩行、それ以外の運
動と、それらの強度を分類したので、比較的少ないセン
サ出力を用いて分類が的確で消費エネルギの推定精度が
高い運動測定装置を提供することができた。 (6)加速度出力の大きさに関連する量によって走行と
歩行との分類および走行の強度を分類し、角速度出力の
大きさに関係する量によって歩行強度を分類するように
したので、運動測定装置の分類の的確さと消費エネルギ
の高い推定精度を得ることができた。 (7)加速度出力あるいは前記角速度出力の大きさに関
係する量としてそれぞれの2乗和あるいは絶対値の和を
用いたので、データ作成が容易で、かつ運動測定装置の
分類の的確さと消費エネルギの高い推定精度を得ること
ができた。
(5) Running, walking, and other movements and their strengths are classified using the magnitude of the acceleration output or the angular velocity output and the presence or absence of the periodicity. Therefore, the classification can be performed using a relatively small number of sensor outputs. A motion measurement device that is accurate and has high estimation accuracy of energy consumption can be provided. (6) Since the classification of traveling and walking and the intensity of traveling are classified according to the amount related to the magnitude of the acceleration output, and the walking intensity is classified according to the amount related to the magnitude of the angular velocity output, the motion measuring device is used. The accuracy of the classification and the high estimation accuracy of the energy consumption were obtained. (7) Since the sum of the squares or the sum of the absolute values is used as the quantity related to the magnitude of the acceleration output or the angular velocity output, data creation is easy, the accuracy of classification of the motion measuring device and the energy consumption are reduced. High estimation accuracy was obtained.

【0043】(8)加速度出力あるいは前記角速度出力
の異常値に対して信号を発生するので、使用者の救難に
寄与することができる効果がある。
(8) Since a signal is generated for an abnormal value of the acceleration output or the angular velocity output, it is possible to contribute to the rescue of the user.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の運動測定装置の実施の形態の一例の測
定動作のフローチャートの要部である。
FIG. 1 is a main part of a flowchart of a measurement operation according to an example of an embodiment of a motion measurement device of the present invention.

【図2】本発明の運動測定装置の実施の形態の一例の測
定動作のフローチャートの消費エネルギ計算を行う部分
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a part for calculating energy consumption in a flowchart of a measurement operation according to an example of the embodiment of the exercise measurement device of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態における身体側装置の一例
を示し、(a)は部分平面図、(b)はそのA−A断面
図である。
3A and 3B show an example of a body-side device according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a partial plan view, and FIG.

【図4】本発明の実施の形態における運動センサの内部
構造を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing an internal structure of the motion sensor according to the embodiment of the present invention.

【図5】消費エネルギの計算に用いる諸数値の表を示
し、表1は行動別係数、表2は年齢、性別による補正係
数を示す。
FIG. 5 shows a table of various numerical values used for calculating energy consumption, wherein Table 1 shows a coefficient for each action, and Table 2 shows a correction coefficient for age and gender.

【図6】被験者Pの周期性運動のGxとωzの関連を表
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between Gx and ωz of the periodic motion of the subject P.

【図7】被験者Pの非周期性の行動のGxとωzの関連
を表すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between Gx and ωz of the non-periodic behavior of the subject P.

【図8】歩行、走行とωzとの関連を表すグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between walking and running and ωz.

【図9】歩行、走行とGxとの関連を表すグラフであ
る。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between walking and running and Gx.

【図10】被験者Pの歩行、走行のGxとωzの関連を
表すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between Gx and ωz of a subject P walking and running.

【図11】被験者Rの歩行、走行のGxとωzの関連を
表すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between Gx and ωz of the subject R walking and running.

【図12】被験者Pの15分毎の運動を識別した結果を
示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a result of identifying a movement of a subject P every 15 minutes.

【図13】被験者Pの15分毎の消費エネルギの変動を
示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a change in energy consumption of a subject P every 15 minutes.

【図14】被験者Pの15分毎の歩数の変動を示すグラ
フである。
FIG. 14 is a graph showing a change in the number of steps for a subject P every 15 minutes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、12、1
3、14、15、16フローチャートの各ステージ 30 運動測定装置 31 運動センサ 32 表示装置 33 通信モジュール 34 電池 35 操作スイッチ 36 腕巻きバンド X、Z 座標軸 Gx X方向の加速度 ωz Z方向の角速度 P、Q、R、S 被験者
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 1
3, 14, 15, 16 Each stage of the flowchart 30 Motion measurement device 31 Motion sensor 32 Display device 33 Communication module 34 Battery 35 Operation switch 36 Arm-wrapping band X, Z Coordinate axis Gx X-axis acceleration ωz Z-direction angular velocity P, Q , R, S subjects

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01P 15/10 A61B 5/10 310A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01P 15/10 A61B 5/10 310A

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 身体の所定の部分の少なくとも1つの方
向の加速度と少なくとも1つの方向の角速度を測定する
運動センサを備え、所定のタイミングで前記運動センサ
を動作せしめて、前記運動センサの加速度出力、角速度
出力、およびそれら出力の少なくとも一方の周期性、の
少なくとも3種類の情報を用いて人体の行動の種類およ
び強度を分類する識別手段と、分類された行動別に所定
の演算を施す演算手段を備え、該演算手段の演算結果を
出力することを特徴とする運動測定装置。
1. A motion sensor for measuring an acceleration in at least one direction and an angular velocity in at least one direction of a predetermined part of a body, operating the motion sensor at a predetermined timing, and outputting an acceleration output of the motion sensor. , Angular velocity output, and periodicity of at least one of the outputs, identification means for classifying the type and intensity of the action of the human body using at least three types of information, and calculation means for performing a predetermined calculation for each of the classified actions. A motion measuring device comprising:
【請求項2】 前記1つの方向の加速度は前記身体の一
部の上下方向の加速度であり、前記1つの方向の角速度
は身体の左右軸の回りの回転角速度であることを特徴と
する請求項1の運動測定装置。
2. The method according to claim 1, wherein the acceleration in one direction is an acceleration in a vertical direction of a part of the body, and the angular velocity in the one direction is a rotational angular velocity about a left-right axis of the body. 1. A motion measuring device.
【請求項3】 前記身体の一部は手首であり、前記運動
センサと、前記運動センサ動作手段と、前記識別手段が
腕時計型の装置内に搭載されていることを特徴とする請
求項2の運動測定装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the part of the body is a wrist, and the motion sensor, the motion sensor operating means, and the identification means are mounted in a wristwatch-type device. Exercise measurement device.
【請求項4】 更に前記演算手段が前記腕時計型の装置
内に搭載されていることを特徴とする請求項3の運動測
定装置。
4. The motion measuring device according to claim 3, wherein said calculating means is mounted in said wristwatch-type device.
【請求項5】 前記識別手段は行動の種類を、前記加速
度出力と前記角速度出力の少なくとも一方の出力の周期
性の有無によって走行または歩行とその他の運動とに分
類し、更に前記加速度出力あるいは前記角速度出力の少
なくとも一方の大きさに関係する量に基づいて、それら
の運動の強度を分類することを特徴とする請求項1ない
し4のいずれかの運動測定装置。
5. The method according to claim 1, wherein the identification unit classifies the type of action into running or walking and other exercises based on the presence or absence of periodicity of at least one of the acceleration output and the angular velocity output. 5. The motion measuring device according to claim 1, wherein the intensity of the motion is classified based on at least one of the magnitudes of the angular velocity outputs.
【請求項6】 前記走行または歩行の運動を、前記加速
度出力の大きさに関係する量によって走行と歩行とに更
に分類し、更に前記走行を前記加速度出力の大きさに関
係する量によって複数の強度に分類し、前記角速度出力
の大きさに関係する量によって前記歩行を複数の強度に
分類することを特徴とする請求項5の運動測定装置。
6. The running or walking motion is further classified into running and walking according to an amount related to the magnitude of the acceleration output. The exercise measuring apparatus according to claim 5, wherein the walking is classified into a plurality of intensities according to an amount related to the magnitude of the angular velocity output.
【請求項7】 前記加速度出力あるいは前記角速度出力
の大きさに関係する量として、前記加速度出力あるいは
前記角速度出力の2乗和または絶対値の和を用いること
を特徴とする請求項5あるいは6の運動測定装置。
7. The method according to claim 5, wherein a sum of squares or a sum of absolute values of the acceleration output or the angular velocity output is used as the quantity related to the magnitude of the acceleration output or the angular velocity output. Exercise measurement device.
【請求項8】 前記加速度出力あるいは前記角速度出力
が異常であることを判定し、緊急信号を発信する機能を
更に備えていることを特徴とする請求項1ないし7のい
ずれかの運動測定装置。
8. The motion measuring device according to claim 1, further comprising a function of determining that the acceleration output or the angular velocity output is abnormal and transmitting an emergency signal.
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