JP4591918B2 - Body movement measuring device - Google Patents
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Description
本発明は異なる方向の体動を重力加速度の影響を含めて検出する体動センサを備えた体動測定装置に関する。 The present invention relates to a body motion measuring apparatus including a body motion sensor that detects body motion in different directions including the influence of gravitational acceleration.
従来の体動測定装置においては、異なる方向の体動の大きさを検出可能な複数の体動センサと、前記各体動センサのセンシング角度を検出する角度検出センサとを備え、歩数検出に適したセンシング角度を成す体動センサを選択し、前記選択された体動センサの出力に基づいて歩数を検出する歩数計があった(例えば、特許文献1参照)。 A conventional body motion measuring apparatus includes a plurality of body motion sensors that can detect the magnitude of body motion in different directions and an angle detection sensor that detects a sensing angle of each body motion sensor, and is suitable for detecting the number of steps. There has been a pedometer that selects a body motion sensor that forms a sensing angle and detects the number of steps based on the output of the selected body motion sensor (see, for example, Patent Document 1).
また、前記体動センサにより検出される異なる方向の体動の内、出力の大きな方の体動センサを選択する体動測定装置により、前記選択された出力に基づいて歩数をカウントする歩数計があった(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載の歩数計は、センシング角度又は出力の大きさに基づいて複数の体動センサの内一つを選択し、前記選択された体動センサの出力を用いて歩数を検出するものであるため、装置の装着方向や装置の傾きにより体動の分力方向しか検出されず出力が低下してしまう。この出力を用いて歩数をカウントした場合、前記選択された体動センサの出力が本来歩数として検出されるべきところ、歩数をカウントするに満足な出力値が得られず、カウントされないという問題があった。
However, the pedometers disclosed in
また、上記特許文献1においては、前記体動センサとは別途、前記角度検出センサを備えておかなければならず、コストアップに繋がるものであった。
In
従って本発明は上述の問題点を解決し、装置の傾きによる出力低下のない体動出力を検出する体動測定装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a body motion measuring device that solves the above-described problems and detects a body motion output that does not cause a decrease in output due to the tilt of the device.
上記課題を解決するために本発明は、異なる方向の体動を検出するように配され、各検出方向の重力加速度成分を含む体動信号を一度に検出する体動センサと、予め設定されたオフセット電圧値からの前記各体動信号の差分を各体動出力として演算する体動出力演算手段と、前記各体動出力を合成して合成出力を演算する合成出力演算手段と、前記合成出力に基づいて、所定の体動をカウントする体動カウント手段とを備えたことを特徴とする体動測定装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention is arranged to detect body motion in different directions, and a body motion sensor that detects a body motion signal including a gravitational acceleration component in each detection direction at a time, and is set in advance. Body motion output computing means for computing a difference between each body motion signal from an offset voltage value as each body motion output, combined output computing means for combining each body motion output and computing a composite output, and the composite output Based on the above, there is provided a body movement measuring device comprising body movement counting means for counting a predetermined body movement.
また、前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値の前記合成出力の演算への適否を判定する判定手段を更に備え、前記判定手段により前記各体動出力の値が合成に適しないと判定された場合、前記体動出力の値をゼロと見なすものである。 Further, the apparatus further comprises a determining means for determining whether or not the value of each body motion output calculated by the body motion output calculating means is suitable for the calculation of the combined output, and the value of each body motion output is synthesized by the determining means. When it is determined that it is not suitable, the value of the body movement output is regarded as zero.
また、前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値の前記合成出力の演算への適否を判定する判定手段を更に備え、前記判定手段により前記各体動出力の値が合成に適しないと判定された場合、前記合成出力演算手段は、前記体動出力を含む合成出力の値をゼロと見なして合成出力を演算する。 Further, the apparatus further comprises a determining means for determining whether or not the value of each body motion output calculated by the body motion output calculating means is suitable for the calculation of the combined output, and the value of each body motion output is synthesized by the determining means. When it is determined that it is not suitable, the composite output calculation means calculates the composite output by regarding the value of the composite output including the body motion output as zero.
また、前記判定手段は、所定区間の前記体動出力の平均値又は中点の符号と、前記体動出力の値の符号とが異なる場合に前記体動出力の値が合成に適しないと判定する。 Further, the determination means determines that the value of the body motion output is not suitable for synthesis when the average value or the midpoint code of the body motion output in a predetermined section is different from the sign of the value of the body motion output. To do.
また、前記体動センサは、互いに直交する2方向または3方向の体動を検出するよう配されて成る。 The body motion sensor is arranged to detect body motion in two or three directions orthogonal to each other.
また、前記合成出力演算手段は、各体動出力値を2乗した値の総和の平方根により合成出力を得る。 Further, the composite output calculation means obtains a composite output by the square root of the sum of values obtained by squaring each body motion output value.
更に、前記体動カウント手段は、重力加速度の出力、前記各体動出力の所定区間の平均値の合成出力又は所定区間の中点の合成出力の内何れか一つの値と、前記合成出力の値との差分を体動の大きさ(動的加速度)として演算する動的加速度演算手段を更に備える。 Further, the body motion counting means is configured to output one of a value of gravitational acceleration, a composite output of an average value of predetermined intervals of the body motion outputs, or a composite output of a midpoint of the predetermined interval, and the composite output. Dynamic acceleration calculating means for calculating the difference from the value as the magnitude of body movement (dynamic acceleration) is further provided.
本発明の体動測定装置は、異なる方向の体動を検出するように配され、各検出方向の重力加速度成分を含む体動信号を一度に検出する体動センサと、予め設定されたオフセット電圧値からの前記各体動信号の差分を各体動出力として演算する体動出力演算手段と、前記各体動出力を合成して合成出力を演算する合成出力演算手段と、前記合成出力に基づいて、所定の体動をカウントする体動カウント手段とを備えたことにより、角度による出力低下の無い体動検出が可能である。 The body motion measuring device of the present invention is arranged to detect body motion in different directions, detects a body motion signal including a gravitational acceleration component in each detection direction, and a preset offset voltage. Based on the combined output, body movement output calculating means for calculating a difference between the body movement signals from the value as each body movement output, combined output calculating means for combining the body movement outputs and calculating a combined output, and Thus, the body motion detection means for counting the predetermined body motion enables detection of the body motion without a decrease in output due to the angle.
また、前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値の前記合成出力の演算への適否を判定する判定手段を更に備え、前記判定手段により前記各体動出力の値が合成に適しないと判定された場合、前記体動出力の値をゼロと見なすものである。又は、前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値の前記合成出力の演算への適否を判定する判定手段を更に備え、前記判定手段により前記各体動出力の値が合成に適しないと判定された場合、前記合成出力演算手段は、前記体動出力を含む合成出力の値をゼロと見なして合成出力を演算するものであり、前記判定手段は、所定区間の前記体動出力の平均値又は中点の符号と、前記体動出力の値の符号とが異なる場合に前記体動出力の値が合成に適しないと判定するものであることから、動的加速度が大きい場合でも精度良く歩数のカウントに足るデータが得ることができる。 Further, the apparatus further comprises a determining means for determining whether or not the value of each body motion output calculated by the body motion output calculating means is suitable for the calculation of the combined output, and the value of each body motion output is synthesized by the determining means. When it is determined that it is not suitable, the value of the body movement output is regarded as zero. Alternatively, the apparatus further includes a determination unit that determines whether the value of each body motion output calculated by the body motion output calculation unit is appropriate for the calculation of the combined output, and the value of each body motion output is combined by the determination unit. When it is determined that it is not suitable, the combined output calculating means calculates a combined output by regarding the value of the combined output including the body movement output as zero, and the determining means calculates the body movement in a predetermined section. When the average value of output or the sign of the midpoint is different from the sign of the value of the body motion output, the value of the body motion output is determined to be unsuitable for synthesis, and therefore the dynamic acceleration is large However, data sufficient for counting the number of steps can be obtained with high accuracy.
前記体動センサは、互いに直交する2方向または3方向の体動を検出するよう配されて成り、前記合成出力演算手段は、各体動出力値を2乗した値の総和の平方根により合成出力を得ることから、合成のために各体動センサの成す角を必要とせず、簡便に合成出力を得ることが可能である。 The body motion sensor is arranged so as to detect body motion in two or three directions orthogonal to each other, and the combined output calculation means outputs a combined output by a square root of a sum of values obtained by squaring each body motion output value. Therefore, an angle formed by each body motion sensor is not required for synthesis, and a synthesized output can be easily obtained.
更に、前記体動カウント手段は、重力加速度の出力、前記各体動出力の所定区間の平均値の合成出力又は所定区間の中点の合成出力の内何れか一つの値と、前記合成出力の値との差分を体動の大きさ(動的加速度)として演算する動的加速度演算手段を更に備えることから、動的加速度に基づいて生体情報を測定する装置にも応用が可能である。 Further, the body motion counting means is configured to output one of a value of gravitational acceleration, a composite output of an average value of predetermined intervals of the body motion outputs, or a composite output of a midpoint of the predetermined interval, and the composite output. Since the apparatus further includes dynamic acceleration calculation means for calculating the difference from the value as the magnitude of body movement (dynamic acceleration), the present invention can be applied to an apparatus that measures biological information based on dynamic acceleration.
本発明の体動測定装置は、異なる方向の体動を検出するように配され、各検出方向の重力加速度成分を含む体動信号を一度に検出する体動センサと、予め設定されたオフセット電圧値からの前記各体動信号の差分を各体動出力として演算する体動出力演算手段と、前記各体動出力を合成して合成出力を演算する合成出力演算手段と、前記合成出力に基づいて、所定の体動をカウントする体動カウント手段とを備えて構成する。 The body motion measuring device of the present invention is arranged to detect body motion in different directions, detects a body motion signal including a gravitational acceleration component in each detection direction, and a preset offset voltage. Based on the combined output, body movement output calculating means for calculating a difference between the body movement signals from the value as each body movement output, combined output calculating means for combining the body movement outputs and calculating a combined output, and And body movement counting means for counting predetermined body movements.
また、前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値の前記合成出力の演算への適否を判定する判定手段を更に備え、前記判定手段により前記各体動出力の値が合成に適しないと判定された場合、前記体動出力の値をゼロと見なすものである。 Further, the apparatus further comprises a determining means for determining whether or not the value of each body motion output calculated by the body motion output calculating means is suitable for the calculation of the combined output, and the value of each body motion output is synthesized by the determining means. When it is determined that it is not suitable, the value of the body movement output is regarded as zero.
また、前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値の前記合成出力の演算への適否を判定する判定手段を更に備え、前記判定手段により前記各体動出力の値が合成に適しないと判定された場合、前記合成出力演算手段は、前記体動出力を含む合成出力の値をゼロと見なして合成出力を演算する。 Further, the apparatus further comprises a determining means for determining whether or not the value of each body motion output calculated by the body motion output calculating means is suitable for the calculation of the combined output, and the value of each body motion output is synthesized by the determining means. When it is determined that it is not suitable, the composite output calculation means calculates the composite output by regarding the value of the composite output including the body motion output as zero.
また、前記判定手段は、所定区間の前記体動出力の平均値又は中点の符号と、前記体動出力の値の符号とが異なる場合に前記体動出力の値が合成に適しないと判定する。 Further, the determination means determines that the value of the body motion output is not suitable for synthesis when the average value or the midpoint code of the body motion output in a predetermined section is different from the sign of the value of the body motion output. To do.
また、前記体動センサは、互いに直交する2方向または3方向の体動を検出するよう配されて成る。 The body motion sensor is arranged to detect body motion in two or three directions orthogonal to each other.
また、前記合成出力演算手段は、各体動出力値を2乗した値の総和の平方根により合成出力を得る。 Further, the composite output calculation means obtains a composite output by the square root of the sum of values obtained by squaring each body motion output value.
更に、前記体動カウント手段は、重力加速度の出力、前記各体動出力の所定区間の平均値の合成出力又は所定区間の中点の合成出力の内何れか一つの値と、前記合成出力の値との差分を体動の大きさ(動的加速度)として演算する動的加速度演算手段を更に備える。 Further, the body motion counting means is configured to output one of a value of gravitational acceleration, a composite output of an average value of predetermined intervals of the body motion outputs, or a composite output of a midpoint of the predetermined interval, and the composite output. Dynamic acceleration calculating means for calculating the difference from the value as the magnitude of body movement (dynamic acceleration) is further provided.
本発明の実施例1は、互いに直交する2方向の体動を検出するように配した2つの体動センサを用いて歩行をカウントする体動測定装置を例とし、以下に図面を用いて説明する。 The first embodiment of the present invention is an example of a body movement measuring device that counts walking using two body movement sensors arranged to detect body movements in two directions orthogonal to each other, and will be described below with reference to the drawings. To do.
まず、図1及び図2により実施例1の体動測定装置の構成を説明する。図1は、前記2つの体動センサを内蔵した体動測定装置をある傾斜をもって携帯している状態を示す外観正面図であり、図2は電気ブロック図である。 First, the configuration of the body movement measuring apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an external front view showing a state in which the body motion measuring device incorporating the two body motion sensors is carried with a certain inclination, and FIG. 2 is an electric block diagram.
実施例1において、体動測定装置1は、正面に入力装置2及び表示装置3を備え、内部には前記2つの体動センサ4を備え、更に増幅器5、6、A/D変換器7、8、記憶装置9、CPU10とから構成するものである。
In the first embodiment, the body
前記入力装置2は、各種設定、測定開始及び終了などを入力するために備えたものであり、前記表示装置は、各種ガイダンス又は測定結果などを表示する。また、前記体動センサ4は図1に図示したように、X軸方向に感度を有するX軸体動センサ4aと、Y軸方向に感度を有するY軸体動センサ4bとから成り、各軸方向にかかる重力加速度成分を含む体動信号を一定のサンプリング周期で取得するものである。ここで本実施例において、被験者は、前記体動測定装置1を鉛直方向及び水平方向に対して、図1に示すような傾きを持ってベルトなどに装着しているものとし、X軸とY軸との成す面は鉛直方向に対して平行に装着されているものとする。
The
前記記憶装置9は、前記X軸体動センサ4aの信号を格納するX軸用バッファ9aと、同じく前記Y軸体動センサ4bの信号を格納するY軸用バッファ9bとを備えてなる。
The
また、前記X軸体動センサ4aは、増幅器5及びA/D変換器7を介してCPU10に接続され、前記体動センサ4bも同じく、増幅器6及びA/D変換器8を介してCPU10に接続され、前記各体動センサ4a及び4bで検出されたアナログ信号をディジタル信号としてCPU10に送られる。前記CPU10は、体動出力演算手段、合成出力演算手段、体動カウント手段及び判定手段とを兼ねるものである。
The X-axis
前記各体動センサ4a及び4bによる体動信号の検出と前記各演算手段とを、図3乃至図9を含めて説明する。図3及び図4はX軸及びY軸体動センサ4a及び4bにより検出された、歩行時の各体動信号の時間変化を各々示す波形であり、図5は前記X軸及びY軸体動センサ4a及び4bにより検出された、走行時など体動が大きい場合の各体動信号の時間変化を示す波形であり、図6は図5に示す前記各体動信号から、予め設定してあるオフセット電圧値を減算して得られる各体動出力の時間変化を示す波形であり、図7は前記各体動出力値の合成により得られる合成出力の時間変化を示す波形である。
The detection of body motion signals by the
まず、前記体動信号の検出においては、歩行のようなほぼ一定のリズムの体動を検出する場合、図3及び図4に示すように前記X軸体動センサ4a及びY軸体動センサ4bにより検出される各体動信号Ax0及びAy0は、時間変化と共に図示したような信号波形を形成するものである。
First, in the detection of the body motion signal, when detecting a body motion with a substantially constant rhythm such as walking, the X-axis
前記各体動信号は、前記X軸体動センサ4a及びY軸体動センサ4bに予め設定されたオフセット電圧がかかった状態で、X軸方向及びY軸方向にかかる重力加速度の影響下における体動の振動(動的加速度)を検出するものである。つまり各軸方向にかかる重力加速度の出力を基線にして前記動的加速度が上下に振幅するような波形が形成され、例えば、図3及び図4中に上限ピーク値と下限ピーク値との間の区間(以下、P−P区間という)として示した所定区間の平均値は、前記各軸方向にかかる重力加速度成分XG及びYGを示すものである。すなわち、前記動的加速度が無い場合であっても、前記X軸体動センサ4aが重力加速度成分を検出しない水平方向に感度を有している場合には、前記オフセット電圧値A0が出力され、検出方向であるX軸が水平方向より傾斜した場合には、X軸体動センサ4aは前記傾斜方向に働く重力加速度XGを検出することになる。これはY軸体動センサ4bに関しても同様である。
Each of the body motion signals is a body under the influence of gravitational acceleration in the X-axis direction and the Y-axis direction with a preset offset voltage applied to the X-axis
ここで、体動測定装置1が静止状態であって、前記X軸体動センサ4aの感度方向が水平方向にあり重力加速度成分を検出しない場合の出力値、すなわち前記オフセット電圧値をA0とし、Y軸体動センサ4bについても同様にオフセット電圧値A0であるとして、人が走ったときのX軸及びY軸方向の各体動信号Ax0及びAy0の時間変化を示したグラフが図5である。
Here, the output value when the body
前記体動出力演算手段は、前記X軸用及びY軸用体動センサ4a及び4bにより検出された各体動信号Ax0及びAy0から前記オフセット電圧値A0を減算して出力したものであり、図6は前記出力をX軸及びY軸の各軸の体動出力Ax1及びAy1として出力の時間変化を示したものである。このとき、前記Ax1及びAy1は各軸方向にかかる重力加速度成分と共に検出された動的加速度を示すものである。
The body movement output calculation means subtracts the offset voltage value A0 from the body movement signals Ax0 and Ay0 detected by the X-axis and Y-axis
前記合成出力演算手段は、X軸及びY軸の各体動出力Ax1及びAy1の合成出力A1を演算するものであり、合成出力A1は直交する2軸の合成ベクトルを算出するものであり、A1=(Ax12+Ay12)1/2なる演算式により求められる。すなわち、重力加速度1Gのかかる環境下における動的加速度の合力の大きさが求められるものであり、図7に示すような合成出力波形が得られる。 The combined output calculation means calculates a combined output A1 of the body movement outputs Ax1 and Ay1 of the X axis and the Y axis, and the combined output A1 calculates a combined vector of two orthogonal axes, A1 = (Ax1 2 + Ay1 2 ) 1/2 . That is, the magnitude of the resultant force of the dynamic acceleration under an environment where the gravitational acceleration 1G is applied is obtained, and a composite output waveform as shown in FIG. 7 is obtained.
前記体動カウント手段は、前記合成出力A1を用いて歩数をカウントするものであり、例えば、図7に示すように、前記合成出力A1が予め設定された所定の閾値以上になってから再び前記閾値以下になるまでを1回としてカウントするものである。 The body movement counting means is for counting the number of steps using the combined output A1, and for example, as shown in FIG. It counts as one time until it becomes below the threshold value.
また、前記判定手段を、以下に図8及び図9を含めて説明する。図8は前記判定手段による判定に基づいて出力された各体動出力の時間変化を示す波形であり、図9は前記判定された体動出力を合成して得られる合成出力の時間変化を示す波形である。 The determination means will be described below with reference to FIGS. FIG. 8 is a waveform showing the time change of each body motion output output based on the determination by the determination means, and FIG. 9 shows the time change of the synthesized output obtained by synthesizing the determined body motion output. It is a waveform.
前記図7に示す合成出力A1は、前記A1の演算式からも明らかなように全てプラスの出力となる。つまり、図7において丸囲みD部に示すように、合成出力A1の波形において下に凸すべき極値の出力が出力0(V)から対称に折り返されてプラス出力されて波形が形成される。これは、図5を用いて前述したようにX軸及びY軸体動センサ4a及び4bの各々において、動的加速度が重力加速度成分を基線として上下振動しているため、前記各体動信号Ax0及びAy0の成す波形が、動的加速度が大きくなるにつれてオフセット電圧A0と交差してしまう場合があり、この交差した部分が前記図7の丸囲みD部に示す折り返し出力となるためである。
The combined output A1 shown in FIG. 7 is all positive output as is apparent from the arithmetic expression of A1. That is, as shown by a circled portion D in FIG. 7, the output of the extreme value that should be convex downward is folded back symmetrically from the output 0 (V) in the waveform of the composite output A1, and is added to form a waveform. . As described above with reference to FIG. 5, in each of the X-axis and Y-axis
図7に示されるような折り返し出力を持つ合成出力A1の波形においては、動的加速度が大きくなるにつれて前記折り返し出力の値も大きくなってしまうため、前記体動カウント手段において、閾値による判別が難しくなる場合がある。 In the waveform of the composite output A1 having the folding output as shown in FIG. 7, the value of the folding output increases as the dynamic acceleration increases. Therefore, it is difficult for the body motion counting means to discriminate based on the threshold value. There is a case.
従って、前記合成出力演算において前記折り返し出力が出力されないようにするため、前記各体動出力Ax1及びAy1の前記P−P区間の平均値XG及びYGのプラス又はマイナス符号に対して、前記各体動出力Ax1及びAy1の符号が異なる場合を合成に適さない出力と判定し、この体動出力の値をゼロと置き換え、前記符号が同一の場合はそのままAx1及びAy1として判定し、前記判定された体動出力をAx1=Ax2及びAy1=Ay2として出力することにより、図8のグラフに示すように体動出力Ax2及びAy2から形成される波形が得られる。 Accordingly, in order to prevent the folding output from being output in the combined output calculation, the respective body motion outputs Ax1 and Ay1 are compared with the average values XG and YG of the PP section with respect to the plus or minus signs. When the signs of the dynamic outputs Ax1 and Ay1 are different, it is determined that the output is not suitable for synthesis, the value of the body movement output is replaced with zero, and when the signs are the same, the determination is made as Ax1 and Ay1 as they are, By outputting the body motion output as Ax1 = Ax2 and Ay1 = Ay2, as shown in the graph of FIG. 8, a waveform formed from the body motion outputs Ax2 and Ay2 is obtained.
また、前記合成出力演算手段により、前記判定された体動出力Ax2及びAy2の合成出力A2を演算することにより、図9に示すような合成出力波形が得られる。 Further, a composite output waveform as shown in FIG. 9 is obtained by calculating the composite output A2 of the determined body movement outputs Ax2 and Ay2 by the composite output calculation means.
以下本実施例の体動測定装置1の動作を図10乃至図12を用いて説明する。図10は本実施例の体動測定装置1の動作のメインルーチンを示すフローチャートであり、図11は体動出力判定の手順を示すサブルーチンであり、図12は歩数カウント処理手順を示すサブルーチンである。
Hereinafter, the operation of the body
まず、図10のメインルーチンにおいて、入力装置2により測定開始を入力すると体動測定装置1の電源がオンされ、ステップS1において装置の初期設定がなされる。ステップS2において、X軸体動センサ4a及びY軸体動センサ4bの各々において、重力加速度の各軸方向成分を含む体動信号Ax0及びAy0が検出され、各増幅器5及び6、各A/D変換器7及び8を介してCPU10にディジタルデータとしてサンプリングされ、図5に示す波形を形成する。
First, in the main routine of FIG. 10, when measurement start is input by the
ステップS3において、前記サンプリングされた体動信号Ax0及びAy0と前記オフセット電圧値A0との差分を算出し、前記体動出力Ax1及びAy1を各々得て、X軸用及びY軸用バッファ9a及び9bに各々記憶し、図6に示すような波形に形成される。
In step S3, the difference between the sampled body motion signals Ax0 and Ay0 and the offset voltage value A0 is calculated to obtain the body motion outputs Ax1 and Ay1, respectively, and the X-axis and Y-
ステップS4において、前記各体動センサ4a及び4bのサンプリングが所定区間取得されたかどうか判断される。前記所定区間とは、実施例1においては、前記各体動信号Ax0及びAy0の時間変化の上限ピーク値及び下限ピーク値間(P−P区間)をいうものとし、前記P−P区間において得られるサンプリング数をn=1からnmax個とする。すなわち、X軸用バッファ9a及びY軸用バッファ9bに各々記憶されるAx1及びAy1の数がnmax個に達していない場合NOに進み、ステップS2においてサンプリングを続け、nmax個のサンプリングが得られた場合YESに進み、
In step S4, it is determined whether or not the sampling of each of the
続くステップS5において、前記nmax個の体動出力Ax1及びAy1の各平均値を算出し、前記記憶部9内に記憶する。前述したように前記各P−P区間の平均値は、各軸にかかる重力加速度の分力(XG及びYG)を示すものである。
In the subsequent step S5, each average value of the nmax body motion outputs Ax1 and Ay1 is calculated and stored in the
ステップS6において、前記X軸用及びY軸用バッファ9a及び9bに各々において、前記バッファアドレスn=1からnmaxまで記憶されたサンプリングデータを順次読み込むため、バッファアドレスをn=0まで戻し、続くステップS7において、バッファアドレスをn=n+1として順次カウントアップして、X軸及びY軸の体動出力波形の前記P−P区間を形成するサンプリングデータを一つずつ読み込む。
In step S6, in order to sequentially read the sampling data stored from the buffer address n = 1 to nmax in the X-axis and Y-
ステップS8の体動出力判定処理は、図11を用いて後述するが、前記CPU10内の判定手段により、前記各体動出力のP−P区間の平均値の符号とn個目の体動出力値の符号とを比較して、符号が異なる場合には前記n個目の体動出力値をゼロと置き換えることにより、図8に示した、判定された体動出力Ax2及びAy2を取得する処理である。これにより、前述したように、体動出力の合成時に折り返し出力を持たせないようにすることが可能となる。
The body motion output determination process in step S8 will be described later with reference to FIG. 11. The determination means in the
ステップS9においては、前記CPU10内の合成出力演算手段により、前記n個目の体動出力Ax2及びAy2を合成し、図9に示すような合成出力A2を得る。前記合成出力A2は、A2=(Ax22+Ay22)1/2なる式により算出される。続くS10において、前記合成出力A2に基づいて、図12を用いて後述する前記CPU10内の体動カウント手段により公知の歩数カウントの処理を用いて歩数を検出する。
In step S9, the nth body motion outputs Ax2 and Ay2 are synthesized by the synthesized output calculation means in the
続くステップS11において、P−P区間の全サンプリングデータに対して、前記ステップS7からステップS10までの処理が成されたかどうか、すなわちn=nmaxに達したかどうかが判断される。達していない場合NOに進み、n=n+1として次のサンプリングデータに対して前述の処理手順を繰り返し、達していた場合YESに進み、再びステップS1に戻り次のP−P区間の処理に移行する。 In subsequent step S11, it is determined whether or not the processing from step S7 to step S10 has been performed on all the sampling data in the PP section, that is, whether n = nmax has been reached. If not reached, the process proceeds to NO, n = n + 1, and the above-described processing procedure is repeated for the next sampling data. If reached, the process proceeds to YES, and the process returns to step S1 and proceeds to the process for the next PP section. .
ここで、前記ステップS8の体動出力判定処理に関して、図11を用いて詳述する。ステップS21において、前記記憶部9に記憶された、n個目の体動出力Ax1及びAy1と、各軸のP−P区間の平均値とを読み込む。続くステップS22において、前記各平均値の符号と各体動出力Ax1及びAy1の符号とを比較し、符号が同じ場合には、合成出力演算時に前述折り返し出力が出ないためYESに進み、ステップS24において前記体動出力Ax1及びAy1を適否判定済みの体動出力Ax2及びAy2として、X軸用及びY軸用バッファ9a及び9bの記憶を更新して図10のメインルーチンへ戻る。また、符号が異なった場合にNOに進み、合成出力演算時に前記折り返し出力が出ないように各体動出力Ax1及びAy1の値自体をゼロと置き換えて、X軸用及びY軸用バッファ9a及び9bに各々記憶する。すなわち、前記体動出力Ax2及びAy2が共にゼロとなり、図10のメインルーチンへ戻る。
Here, the body movement output determination processing in step S8 will be described in detail with reference to FIG. In step S21, the n-th body motion outputs Ax1 and Ay1 stored in the
また、ステップS10の歩数カウント処理に関して、図12を用いて詳述する。この歩数カウント処理は予め歩数検出に足る前記合成出力A2を判別する閾値を設定しておき、前記閾値を越えて前記合成出力A2が検出された状態から前記閾値を下回った場合に歩数をカウントアップするものである。 Further, the step count processing in step S10 will be described in detail with reference to FIG. In this step counting process, a threshold value for determining the combined output A2 sufficient for detecting the number of steps is set in advance, and the number of steps is counted up when the combined output A2 exceeds the threshold and falls below the threshold value. To do.
すなわち、前記合成出力A2が算出されると、図12の歩数カウント処理に移行し、ステップS31にいて、歩数として検出するに足る出力を判別する閾値を前記合成出力A2が超えていることを示すフラグ1がセットされているかどうか判別する。フラグ1がセットされていない場合、また前記閾値を超える合成出力Aが検出されていないと判断されNOに進み、ステップS32において、前記算出した合成出力A2が前記閾値を超えているか否かが判断される。超えていなければNOに進み、そのまま図10のメインルーチンに戻り、超えていればYESに進み、ステップS33において前記フラグ1をセットした後に図10のメインルーチンに戻る。
That is, when the composite output A2 is calculated, the process proceeds to the step count processing of FIG. 12, and in step S31, the composite output A2 exceeds the threshold value for determining the output sufficient to detect the step count. It is determined whether or not
また前記ステップS31において、フラグ1がセットされている、すなわち前記閾値を超える合成出力A2がすでに検出されている状態にあると判断された場合YESに進み、ステップS34において、前記合成出力A2が前記閾値を下回ったか否かが判断される。前記閾値を超えている場合にはNOに進み、ステップS35において、前述したように歩数をカウントアップし記憶装置9に記憶する。
If it is determined in step S31 that the
前記実施例1の体動測定装置1においては、判定手段は体動出力Ax1及びAy1の合成への適否判定に基づいて、各々体動出力Ax2及びAy2として算出した後、前記体動出力Ax2及びAy2に基づいて合成出力演算手段において合成出力A2を演算するものであった。これに対し本発明の実施例2の体動測定装置は、前記体動出力Ax1及びAy1に基づいて合成出力A1を算出し、前記判定手段による体動出力Ax1及びAy1の合成への適否判定に基づいて、前記合成出力A1から合成出力A2を算出するものである。
In the body
以下、実施例2の体動測定装置の処理手順を図13及び図14に基づいて、実施例1の動作との差異をもって説明する。図13は実施例2のメインの動作を示すメインルーチンのフローチャートであり、図14は体動出力判定処理を示すサブルーチンである。 Hereinafter, the processing procedure of the body movement measuring apparatus according to the second embodiment will be described based on FIGS. 13 and 14 with the difference from the operation of the first embodiment. FIG. 13 is a flowchart of a main routine showing the main operation of the second embodiment, and FIG. 14 is a subroutine showing a body movement output determination process.
ここで、実施例2の体動測定装置は実施例1において図1及び図2に示した外観図及びブロック図の構成と同様であるものとする。 Here, it is assumed that the body movement measuring apparatus according to the second embodiment has the same configuration as the external view and the block diagram illustrated in FIGS. 1 and 2 in the first embodiment.
図13において、実施例1と同様に体動測定装置1の電源をオンすると、ステップS101からステップS103までは実施例1の図10のメインルーチンのステップS1からS3までと同様に動作する。ステップS104において、前記ステップS103において算出された体動出力Ax1及びAy1に基づいて、合成出力A1を算出する。続くステップS5においては再び実施例1のメインルーチンのステップS4と同様に体動信号Ax0及びAy0がP−P区間サンプリングされたか判断される。
In FIG. 13, when the power source of the body
ステップS106からステップS108までは、実施例1のメインルーチンのステップS5からステップS7までと同様に動作し、ステップ109の体動出力判定処理において後述する図14のサブルーチンに移行して、前述したように、前記判定手段による体動出力Ax1及びAy1の合成への適否判定に基づいて、実施例1において図7に示した前記合成出力A1から図9に示した合成出力A2を算出する。 Steps S106 to S108 operate in the same manner as steps S5 to S7 of the main routine of the first embodiment. In the body movement output determination process of step 109, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. Further, based on the determination of suitability of the body motion outputs Ax1 and Ay1 for the combination by the determining means, the combined output A2 shown in FIG. 9 is calculated from the combined output A1 shown in FIG.
以降のステップS110からステップS112までは、実施例1のメインルーチンのステップS10からステップS12までと同様に動作するものであり、ステップS110の歩数カウント処理にいたっても実施例1と同様に図12のサブルーチンにより処理されるものである。 Subsequent steps S110 to S112 operate in the same manner as steps S10 to S12 of the main routine of the first embodiment, and even in the step count processing of step S110, as in the first embodiment, FIG. Are processed by the subroutine.
前記図14の体動出力判定処理は、ステップS121及びステップS122は、実施例1で体動出力判定処理を示した図11のサブルーチンのステップS21及びステップS22と同様に動作するものである。 In the body movement output determination process of FIG. 14, steps S121 and S122 operate in the same manner as steps S21 and S22 of the subroutine of FIG. 11 showing the body movement output determination process in the first embodiment.
前記ステップS122において、前記各平均値の符号と各体動出力Ax1及びAy1の符号とを比較し、符号が同じ場合には、合成出力演算時に、前述した不要な折り返し出力が出ないためYESに進み、ステップS124において前記ステップS104において算出してあるn個目の合成出力A1の値を合成出力A2として、記憶部9の記憶を更新して図10のメインルーチンへ戻る。また、符号が異なった場合にNOに進み、ステップS23において、合成出力演算時に前記不要な折り返し出力が出ないように前記合成出力A1をゼロと置き換えて、記憶部9記憶する。すなわち、前記合成出力A2がゼロとなり、図10のメインルーチンへ戻る。
In step S122, the sign of each average value is compared with the sign of each of the body movement outputs Ax1 and Ay1, and if the signs are the same, the above-described unnecessary aliasing output is not output during the composite output calculation. In step S124, the value of the n-th combined output A1 calculated in step S104 is set as the combined output A2, the storage in the
なお、実施例1及び実施例2においては、X軸体動センサ4a及びY軸体動センサ4bを用いて、互いに直交する2方向の体動信号を検出したが、更に前記X軸及びY軸に各々直交するZ軸体動センサを加え、互いに直交する3方向の体動信号を検出する装置に用いても良い。この場合、図示しないが、装置構成は、図2に示した前記実施例の電気ブロック図を基に、Z軸体動センサ4cと共に増幅器及びA/D変換器を備え、記憶装置9内にZ軸用バッファ9cを更に備えて構成する。また、動作は図10乃至図12に示した前記実施例の手順を基に、前記X軸及びY軸方向に関する各手順において、X軸及びY軸と同様にしてZ軸方向に関する検出、演算及びバッファ処理などを加えることにより前記実施例1及び実施例2と同様の処理が可能である。これによると、X軸及びY軸の成す面が鉛直方向に対して傾斜した場合であっても、精度良く体動を検出することが可能である。
In the first and second embodiments, the X-axis
また、CPU10の判定手段において、図7の丸囲みD部に示されるような合成出力A1において歩数カウントに不要な折り返し出力をゼロとする処理が成されているが、現実的には、実施例中で示したような、歩数検出に足る出力を判別する閾値に基づいて歩数をカウントする一般的な歩数カウント手段において、前記折り返し出力が前記閾値による判別に影響するほど大きな出力の歩行や走行などは考えにくく、適切に閾値を設定することによって対応させることも可能であり、歩行に至っては、上下数cmの振幅の往復運動であり、重力加速度に比べ動的加速度変化は極めて小さく、前記折り返し出力自体が出力されない場合がほとんどである。このような場合には前記判定手段を不要としても良い。
Further, in the determination means of the
また、CPU10の判定手段は、図11のステップS22及び図14のステップS122において、体動出力Ax1及びAy1の各P−P区間を所定区間とし、前記P−P区間の平均値に基づいて前記体動出力Ax1及びAy1の合成演算への適否を判定したが、前記所定区間はP−P区間に限定されるものではなく、各体動出力の軌跡波形の基線の符号が判定できる区間であれば良い。更にP−P区間の平均値を取得したが、前記所定区間の内、上限ピーク値及び下限ピーク値の中点の値に基づいて、前記適否判定を行なっても良い。
Further, the determination means of the
また、前記歩数カウント手段は前記合成出力A1又はA2に基づいて歩数をカウントするものであるが、前記合成出力A1及びA2は重力加速度1Gのかかる環境下における動的加速度の大きさを示すものであるため、例えば、前記合成出力A1又はA2と予め設定してある重力加速度1G分の出力との差分を取ることにより、重力加速度の影響を除く体動の大きさ(動的加速度)の大きさを算出する動的加速度演算手段を更に備えることにより、前記動的加速度に基づいて生体情報を測定する装置にも応用が可能である。前記重力加速度1G分の出力は、合成出力A1又はA2各々の所定区間の平均値又は中点でも良いし、各体動出力の所定区間の平均値又は中点の合成出力でも良い。 The step counting means counts the number of steps based on the combined output A1 or A2, and the combined outputs A1 and A2 indicate the magnitude of dynamic acceleration in an environment where gravity acceleration 1G is applied. Therefore, for example, the magnitude of body motion excluding the influence of gravity acceleration (dynamic acceleration) is obtained by taking the difference between the combined output A1 or A2 and the preset output of 1G of gravitational acceleration. Furthermore, it is possible to apply the present invention to a device that measures biological information based on the dynamic acceleration. The output corresponding to 1G of gravitational acceleration may be an average value or midpoint of a predetermined section of each of the combined outputs A1 or A2, or may be an average value or midpoint of a predetermined section of each body motion output.
また、図2に示すように、X軸及びY軸体動センサ4a及び4bから各々体動信号Ax0及びAy0を取得する際、増幅器5及び6、A/D変換器7及び8を介して取得したが、各体動センサ4a及び4bからのノイズを除去するため、各体動センサ4a及び4bと前記増幅器5及び6との間に、一般的なアナログフィルタを設けて前記体動信号Ax0及びAy0を取得しても良い。
Also, as shown in FIG. 2, when acquiring the body motion signals Ax0 and Ay0 from the X-axis and Y-axis
1 体動測定装置
2 入力装置
3 表示装置
4 体動センサ
4a X軸体動センサ
4b Y軸体動センサ
5、6 増幅器
7、8 A/D変換器
9 記憶装置
9a X軸用バッファ
9b Y軸用バッファ
10 CPU
DESCRIPTION OF
Claims (6)
予め設定されたオフセット電圧値からの前記各体動信号の差分を各体動出力として演算する体動出力演算手段と、
前記各体動出力を合成して合成出力を演算する合成出力演算手段と、
前記合成出力に基づいて、所定の体動をカウントする体動カウント手段とを備えた体動測定装置であって、
前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値が、前記合成出力の演算に適する値か否かを判定する判定手段を更に備え、前記判定手段は、合成出力の演算に適さないと判定された各体動出力の値をゼロに置き換えることを特徴とする体動測定装置。 A body motion sensor arranged to detect body motion in different directions and detecting a body motion signal including a gravitational acceleration component in each detection direction;
Body motion output calculating means for calculating a difference of each body motion signal from a preset offset voltage value as each body motion output;
A combined output calculating means for calculating a combined output by combining the body movement outputs;
A body motion measuring device comprising body motion counting means for counting predetermined body motion based on the combined output ,
The body motion output value calculated by the body motion output calculation means further includes a determination means for determining whether or not the value of the body motion output is a value suitable for the calculation of the composite output, and the determination means is not suitable for the calculation of the composite output. A body motion measuring device, wherein the value of each body motion output determined to be zero is replaced with zero .
予め設定されたオフセット電圧値からの前記各体動信号の差分を各体動出力として演算する体動出力演算手段と、 Body motion output calculating means for calculating a difference between each body motion signal from a preset offset voltage value as each body motion output;
前記各体動出力を合成して合成出力を演算する合成出力演算手段と、 A combined output calculating means for combining the body movement outputs to calculate a combined output;
前記合成出力に基づいて、所定の体動をカウントする体動カウント手段とを備えた体動測定装置であって、 A body motion measuring device comprising body motion counting means for counting predetermined body motion based on the combined output,
前記体動出力演算手段により演算された各体動出力の値が、前記合成出力の演算に適する値か否かを判定する判定手段を更に備え、前記合成出力演算手段は、合成出力の演算に適さないと判定された各体動出力を合成した値をゼロに置き換えることを特徴とする体動測定装置。 The apparatus further includes a determining unit that determines whether or not each body motion output value calculated by the body motion output calculating unit is a value suitable for the calculation of the combined output. A body motion measuring apparatus, wherein a value obtained by combining the body motion outputs determined to be unsuitable is replaced with zero.
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