CN103654759A - 运动信息检测装置以及运动信息检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的运动检测装置，其特征在于，具备：心搏传感器，检测人体的心搏数据，该心搏数据具有波形信号；运动状态检测部，检测与上述人体的运动状态相关联的运动数据；运动状态判断部，基于由上述运动状态检测部检测到的上述运动数据，判断上述人体的运动状态的变化；以及心搏数计算部，基于由上述运动状态判断部判断出的上述人体的运动状态的变化，从上述心搏数据的上述波形信号所包含的多个峰值中，作为噪声成分而除去由上述人体的动作引起的无效的峰值。

Description

运动信息检测装置以及运动信息检测方法
技术领域
本发明涉及运动信息检测装置以及运动信息检测方法，特别涉及具备在运动时佩戴于人体上而测定心搏数据的心搏测定功能的运动信息检测装置以及运动信息检测方法。
背景技术
近年来，随着健康观念的提高，日常中进行跑步、步行、骑车等运动来维持、增进健康状态的人们逐渐增加。进而，通过日常的运动，以参加马拉松大会等比赛（race）为目标的人也逐渐增加。这些人们对以数值或数据来测定或记录自己的健康状态、运动状态的意识和关心非常高。目前，在市场上出售各种用于应对这种希望的测定设备，通过对步数、移动距离、脉搏（心搏数）、消耗热量等进行测定或记录，能够掌握自己的健康状态、运动状态。
作为这样的测定设备的一例，已知例如日本特开平5－212136号公报所公开的那样佩戴于胸部的心搏检测器、以及具备佩戴于胳膊的心搏显示装置的心搏测定装置。一般，适用于心搏测定装置的心搏数的计数方法适用对心搏信号之间的时间进行计测的方法。另一方面，已知在将心搏测定装置佩戴于人体上而要测定例如跑步或马拉松等运动中的心搏数的情况下，人体与心搏检测器的电极之间的接触状态不均匀且不安定而发生噪声，或者由于运动而从人体发生的心搏以外的信号作为噪声而发生。因此，在如上所述的心搏数的计数方法中，若将由人体的动作发生的噪声成分误检测为心搏信号，则有无法正确地计测心搏数的情况。因此，作为解决这种问题的方法，已知例如日本特开2007－054471号公报所公开的那样利用滤波器从检测到的信号中除去由人体的动作（身体动作）产生的噪声成分的方法。
在如上所述的利用滤波器的噪声除去方法中，在佩戴着心搏测定装置的被测定者（用户）静止时，噪声良好地被除去，极其有效，但对于运动时发生的噪声，有时不能充分地仅除去该噪声成分。因此，导致将未被除去的噪声成分误检测为心搏信号的次数增加，存在心搏数被算成高于本来的值的问题。
发明内容
因此，本发明鉴于上述的问题，目的在于提供一种在被测定者运动时也能够测定正确的心搏数的运动信息检测装置以及运动信息检测方法、存储有运动信息检测程序的计算机可读取的记录介质。
本发明的运动信息检测装置，其特征在于，具备：心搏传感器，检测人体的心搏数据，该心搏数据具有波形信号；运动状态检测部，检测与上述人体的运动状态相关联的运动数据；运动状态判断部，基于由上述运动状态检测部检测到的上述运动数据，判断上述人体的运动状态的变化；以及心搏数计算部，基于由上述运动状态判断部判断出的上述人体的运动状态的变化，从上述心搏数据的上述波形信号所包含的多个峰值中，将由上述人体的动作引起的无效的峰值作为噪声成分而除去。
本发明的运动信息检测方法，其特征在于，由心搏传感器检测人体的心搏数据，该心搏数据具有波形信号；由运动状态检测部检测具有与上述人体的运动状态相关联的波形信号的运动数据；基于上述运动数据所包含的上述波形信号的信号电平的峰值之间的计时数据，判断上述人体的运动状态的变化；基于所判断出的上述人体的运动状态的变化，从上述心搏数据的上述波形信号所包含的多个峰值中，将由上述人体的动作引起的无效的峰值作为噪声成分而除去。
发明效果
根据本发明，在被测定者运动时也能够测定正确的心搏数。
附图说明
图1A、图1B和图1C是表示适用本发明的运动信息检测装置的运动辅助装置的第一实施方式的概略构成图。
图2是表示适用于第一实施方式的运动辅助装置的传感器设备的一构成例的框图。
图3是表示适用于第一实施方式的运动辅助装置的接口设备的一构成例的框图。
图4是表示由适用于第一实施方式的运动辅助装置的传感器设备执行的运动信息检测方法的流程图。
图5是表示适用于第一实施方式的运动辅助方法的传感器数据加工处理的概略动作的流程图。
图6是表示适用于第一实施方式的运动辅助方法的步数计算处理的流程图。
图7A和图7B是表示从适用于第一实施方式的运动辅助装置的加速度传感器输出的步行时和跑步时的加速度数据的一例的信号波形图。
图8是表示适用于第一实施方式的运动辅助方法的心搏数计算处理的流程图。
图9A和图9B是表示从适用于第一实施方式的运动辅助装置的心搏传感器输出的步行时和跑步时的心搏数据的一例的信号波形图。
图10是表示适用于第一实施方式的运动辅助方法的运动状态判断处理的流程图。
图11是表示第二实施方式的运动辅助装置的变形例（之一）的概略构成图。
图12是表示第二实施方式的运动辅助装置的变形例（之二）的概略构成图。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
（运动辅助装置）
首先，对适用本发明的运动信息检测装置的运动辅助装置进行说明。
图1A、图1B和图1C是表示适用本发明的运动信息检测装置的运动辅助装置的第一实施方式的概略构成图。这里，图1A是表示将本实施方式的运动辅助装置佩戴于人体上的状态的概略图，图1B是表示适用于本实施方式的运动辅助装置的传感器设备的概略构成图，图1C是表示适用于本实施方式的运动辅助装置的接口设备的概略构成图。
适用本发明的运动信息检测装置的运动辅助装置例如图1A所示，概略地具有：作为被测定者的用户US佩戴于胸部的传感器设备100、以及佩戴于手腕的接口设备200。传感器设备100检测与用户US的运动中（例如步行中、跑步中）的运动状态（例如步行状态、跑步状态、每单位时间的步数）相关联的各种信息（以下，记为“运动信息”），计算用户US的步数以及心搏数。传感器设备100例如图1B所示，大致划分而具备：设备主体110，具备传感器部；带部120，用于通过缠在用户US的胸部上，将设备主体110佩戴于胸部；以及一对检测电极130，设置在带部120的内面侧（与人体接触的一侧）。
此外，接口设备200将包含由上述的传感器设备100计算的步数以及心搏数的运动信息、与基于该运动信息进行分析而得到的用户US的运动状态有关的建议（以下，记为“辅助信息”）通过视觉提供给用户US。接口设备200例如图1C所示，大致划分而具备：设备主体210，具备用于对用户提供规定的信息的显示部211；以及带部220，用于通过缠在用户US的手腕上，将设备主体110佩戴于手腕。
以下，对运动辅助装置的各构成进行具体的说明。
图2是表示适用于本实施方式的运动辅助装置的传感器设备的一构成例的框图，图3是表示适用于本实施方式的运动辅助装置的接口设备的一构成例的框图。
（传感器设备100）
传感器设备100具体而言例如图2所示，具备心搏传感器111、加速度传感器112、操作开关113、中央运算装置（以下，记为“CPU”）114、传感器数据保存用存储器115、闪存116、作业用存储器117、通信功能部118以及动作电源119。
心搏传感器111如图1B所示具有一对检测电极130，该一对检测电极130设置在用于将传感器设备100佩戴于用户US的胸部上的带部120的内面侧，配置成直接紧贴于用户US的胸部。心搏传感器111检测从检测电极130输出的心电位信号的变化，输出心搏数据（传感器数据）。该心搏数据保存至传感器数据保存用存储器115的规定的存储区域中。
加速度传感器112设置在设备主体110的内部，检测用户US的运动中的动作速度的变化的比率（加速度），输出加速度数据（传感器数据；运动数据）。该加速度数据与上述的心搏数据建立关联地保存至传感器数据保存用存储器115的规定的存储区域中。
操作开关113具有电源开关，通过由用户US操作该操作开关113，对从动作电源119向各构成的驱动用电力的供给状态（供给或截断）进行控制，从而对传感器设备100的电源的接通、断开进行控制。此外，操作开关113具有传感器控制用按键开关，通过由用户US操作该操作开关113，对心搏传感器111以及加速度传感器112的传感动作的开始、停止进行控制。
传感器数据保存用存储器115将从上述的心搏传感器111输出的心搏数据及由加速度传感器112测定的加速度数据相互建立关联地保存在规定的存储区域中。闪存116保存：控制程序，用于执行心搏传感器111及加速度传感器112的传感动作、后述的通信功能部118的数据传送动作等的各构成的规定的动作；以及算法程序，对上述的传感器数据进行加工，输出用户US的步数及心搏数，并且判断用户US的运动状态。作业用存储器117暂时保存在执行上述控制程序以及算法程序时使用或生成的各种数据。另外，传感器数据保存用存储器115的一部分或全部具有作为例如存储卡等的可移动存储介质的形态，构成为能够相对于传感器设备100装卸。
CPU114按照保存在上述的闪存116中的控制程序进行处理，由此对心搏传感器111及加速度传感器112的传感动作、通信功能部118的数据传送动作等的各构成的动作进行控制。此外，CPU114按照上述的算法程序进行处理，由此在CPU114内部对由心搏传感器111、加速度传感器112取得的传感器数据进行加工，并执行计算步数、心搏数的动作、判断运动状态的动作。另外，在CPU114中执行的控制程序及算法程序也可以预先嵌入到CPU114内部中。
通信功能部118作为将运动信息传送给接口设备200时的接口发挥功能，该运动信息包含按照上述的算法程序对由心搏传感器111、加速度传感器112取得的传感器数据进行加工并输出的用户US的步数、心搏数。这里，作为经由通信功能部118向接口设备200传送运动信息的方法，例如能够适用各种无线通信方式、经由通信线缆的基于有线的通信方式。
在通过无线通信方式传送上述数据的情况下，例如能够良好地适用作为数字设备用的近距离无线通信标准的蓝牙（Bluetooth（注册商标））、在该通信标准中制定为低功耗型通信标准的蓝牙低功耗（Bluetooth（注册商标）low energy（LE））。根据该无线通信方式，即使是例如通过后述的环境发电技术等生成的小功率也能够良好地进行数据传送。
动作电源119向传感器设备100的设备主体110内部的各构成供给驱动用电力。动作电源119除了能够适用例如市售的硬币型电池或按钮型电池等一次电池、锂离子电池或镍氢电池等二次电池以外，还能够适用通过振动、光、热、电磁波等的能量来发电的基于环境发电（能量采集）技术的电源等。
（接口设备200）
接口设备200具体而言例如图3所示，大致划分而具备显示部211、操作开关212、中央运算电路（以下简记为“CPU”）213、运动信息保存用存储器214、闪存215、作业用存储器216、通信功能部217以及动作电源218。
显示部211例如具有能够进行彩色及单色显示的液晶显示面板或有机EL显示面板等的显示装置，至少显示基于在用户US的运动中由上述的传感器设备100检测到的传感器数据来计算出的各种运动信息。显示部211中，例如图1C所示，除了步数及心搏数以外，还以任意的布局显示跑步时间、跑步速度（步调）、跑步距离等数值信息。关于这些信息，既可以是多个信息同时显示在显示部211上，也可以是通过对上述的操作开关212或接触面板进行操作而依次显示一个至多个信息。此外，也可以是，显示部211按照通过后述的运动辅助方法判断的用户US的运动状态，显示规定的辅助信息，由此将该辅助信息通过视觉提供给用户US。另外，在本实施方式中，作为接口设备200的输出接口而示出了显示部211，但不限于此，除了显示部211以外，例如还可以具备发生特定的音色或声音消息的蜂鸣器或扬声器等的音响部、以特定的振动模式振动的振动部等的其他接口。
操作开关212例如图1C所示具有按钮开关，用于上述显示部211上显示的各种项目的设定、与接口设备200的其他动作相关联的各种设定值的输入操作等。另外，在本实施方式中，作为接口设备200的输入接口而示出了具有按钮开关的操作开关212，但不限于此，也可以除了操作开关212以外或者代替操作开关212而具备例如设置在显示部211的视野侧的接触面板等的其他接口。
运动信息保存用存储器214将包含从上述的传感器设备100传送的用户US的步数及心搏数的运动信息相互建立关联地保存在规定的存储区域中。闪存215保存用于执行显示部211的运动信息、辅助信息的显示动作、后述的通信功能部217的数据传送动作等的各构成的规定的动作的控制程序。作业用存储器216暂时保存在执行上述控制程序时使用或生成的各种数据。另外，也可以是，运动信息保存用存储器214的一部分或全部具有作为例如存储卡等的可移动存储介质的形态，构成为能够相对于接口设备200装卸。
CPU213按照保存在上述的闪存215中的控制程序进行处理，由此对显示部211的运动信息、辅助信息的显示动作、通信功能部217的数据传送动作等的各构成的动作进行控制。另外，在CPU213中执行的控制程序也可以预先嵌入到CPU213内部中。
通信功能部217作为在与上述的传感器设备100之间利用基于无线或有线的规定的通信方式传送至少包含用户US的步数及心搏数的运动信息时的接口来发挥功能。
动作电源218向接口设备200的设备主体210内部的各构成供给驱动用电力。与上述的传感器设备100同样，动作电源218可以适用市售的硬币型电池等一次电池、锂离子电池等二次电池、基于环境发电技术的电源等。
（运动辅助方法）
接着，对上述的运动辅助装置的运动辅助方法进行说明。这里，在本实施方式的运动辅助方法中，适用本发明的运动信息检测方法。
图4是表示由适用于本实施方式的运动辅助装置的传感器设备执行的运动信息检测方法的流程图。
具有如上所述的构成的运动辅助装置的运动辅助方法概略地通过具有传感器设备100的传感动作、传感器数据的加工动作、向接口设备200的运动信息的传送动作、向用户US的运动信息、辅助信息的提供动作的一系列的顺序执行。
首先，对传感器设备100的传感动作、传感器数据的加工动作、以及向接口设备200的运动信息的传送动作进行说明。
对上述的传感器设备100而言，通过对操作开关（电源开关）113进行操作，电源被设定为接通状态，由CPU114开始各种处理。如图4的流程图所示，首先，在步骤S101中，CPU114执行传感器设备100的各构成（硬件）以及各程序（软件）的初始设定。
接着，在步骤102中，CPU114判断操作开关（传感器控制用按键开关）的操作状态（有无按键输入）、以及基于该操作开关的操作来设定的按键状态标志，如表1所示，分为4种状态。并且，CPU114按照被划分种类的各状态，执行如下的处理。这里，步骤S102中的操作开关的操作状态（按键输入）和按键状态标志的判断处理例如以规定的时间间隔反复执行。此外，该操作开关既可以设置于传感器设备100，也可以设置于接口设备200。
【表1】
<按键输入和状态标志的判定处理>
按键输入 标志 状态转变 执行处理
有 OFF 按键：开始/标志：OFF→ON 步骤S103
无 ON 按键：-/标志：ON→ON 步骤S106
有 ON 按键：停止/标志：ON→OFF 步骤S109
无 OFF 按键：-/标志：OFF→OFF 步骤S102
即，在步骤S102中，CPU114如表1所示，在按键状态标志为“OFF”时，若检测到按键输入“有”，则开始心搏传感器111以及加速度传感器112的传感动作，并且将按键状态标志从“OFF”变更设定为“ON”。此时，CPU114执行接下来的步骤S103～S105的传感器启动处理。
在传感器启动处理中，首先在步骤S103中，CPU114如表2的管理信息所示，对标志以及缓冲器设定默认值来进行初始化。接着，在步骤S104中，CPU114启动心搏传感器111以及加速度传感器112，开始传感器数据的收集（传感动作）。并且，在步骤S105中，CPU114启动通信功能部118，开始将包含基于传感器数据计算的心搏数以及步数的运动信息发送给接口设备200的动作。并且，若包括这些步骤S103～S105的传感器启动处理结束，则回到步骤102，再次执行上述的按键输入和状态标志的判断处理。
【表2】
<管理信息>
默认值 其他的变更值
步数信息 0
心搏数信息 75
计时信息[10] 0
运动状态判定信息 停止 步行UP
过去间隔值信息[10] 0
容许范围下限值 0.8 0.7
容许范围上限值 1.2 1.3
并且，在步骤S102中，CPU114如表1所示，在按键状态标志为“OFF”时没有检测到按键输入的（即，按键输入“无”）情况下，保持传感器设备100的当前的动作状态，并且维持按键状态标志的“OFF”状态。并且，回到步骤102，再次执行上述的判断处理。
另一方面，在步骤S102中，CPU114如表1所示，在按键状态标志为“ON”时没有检测到按键输入的（即，按键输入“无”）情况下，传感器设备100保持当前的动作状态，并且维持按键状态标志的“ON”状态。此时，CPU114执行接下来的步骤S106～S108的数据收集、加工处理。
在数据收集、加工处理中，首先在步骤S106中，CPU114通过心搏传感器111以及加速度传感器112定期地收集传感器数据（心搏数据、加速度数据）。CPU114例如通过心搏传感器111以200Hz间隔收集心搏数据，并且通过加速度传感器112以100Hz间隔收集加速度数据。接着，在步骤S107中，CPU114对收集的上述传感器数据进行加工处理。这里，CPU114将心搏数据加工为“心搏数”，并且将加速度数据加工为步行时或跑步时的“步数”。另外，关于传感器数据的加工处理的具体例，在后面进行说明。接着，在步骤S108中，CPU114将通过上述的加工处理生成的“心搏数”、“步数”以及与用户US的运动状态相关联的各种信息作为运动信息定期地发送给接口设备200。CPU114例如以1s间隔将运动信息发送给接口设备200。并且，若包括这些步骤S106～S108的数据收集、加工处理结束，则回到步骤102，再次执行上述的判断处理。
此外，在步骤S102中，CPU114如表1所示，在按键状态标志为“ON”时，若检测到按键输入“有”，则结束传感器设备100的传感动作，并且将按键状态标志从“ON”变更设定为“OFF”。此时，CPU114执行接下来的步骤S109～S110的传感器停止处理。
在传感器停止处理中，在步骤S109中，CPU114使心搏传感器111以及加速度传感器112停止，结束传感动作。并且，在步骤S110中，CPU114使通信功能部118停止，结束向接口设备200发送运动信息。
（传感器数据加工处理）
关于在上述的运动辅助方法所示的传感器数据的加工处理中执行的步数计算处理以及心搏数计算处理，说明具体例。
图5是表示适用于本实施方式的运动辅助方法的传感器数据加工处理的概略动作的流程图。
适用于本实施方式的运动辅助方法的传感器数据的加工处理（S107）如图5所示，具有步数计算处理（步骤S210）以及心搏数计算处理（步骤S220）。这些处理通过由CPU114调用（引入）算法程序的步数计算处理以及心搏数计算处理的各模块来开始处理动作。
在步数计算处理（步骤S210）中，CPU114执行步数算法，根据在步骤S106中收集的加速度数据，执行“步数”的计算和步行波形信号的信号电平的峰值之间的时间计测。这里，计算出的“步数”被设定到表2的管理信息中所示的“步数信息”。信号电平的峰值之间的计测时间（计时数据）被设定到表2的管理信息中所示的“计时信息”。“计时信息”例如保存过去10秒钟的计时数据。
此外，在心搏数计算处理（步骤S220）中，CPU114执行心搏数算法，根据作为在步骤S106中收集到的心搏数据的波形信号，计算“心搏数”。这里，计算出的“心搏数”被设定到表2的管理信息中所示的“心搏数信息”。
（步数计算处理的具体例）
首先，对适用于本实施方式的运动辅助方法的步数计算处理进行说明。
图6是表示适用于本实施方式的运动辅助方法的步数计算处理的流程图。图7A和图7B是表示从适用于本实施方式的运动辅助装置的加速度传感器输出的步行时和跑步时的加速度数据的一例的信号波形图。
在适用于本实施方式的步数计算处理中，具体而言如图6所示，CPU114首先在步骤S211中，对计算一系列的步数计算处理中使用的步数的“步数计数器”、以及计测步数波形信号的信号电平的峰值之间的时间“计时计数器”进行复位。接着，在步骤S212中，CPU114开始根据如图7A和图7B所示的由加速度传感器112检测到的加速度数据的输出值对步行?跑步波形信号依次进行解析的动作。首先，在步骤S213中，CPU114判断波形信号是否为峰值，在该波形信号为峰值的情况下，在步骤S214中将“步数计数器”增加1（＋1）。接着，在步骤S215中将“计时计数器”复位。
另一方面，在步骤S213中上述波形信号不是峰值的情况下，在步骤S216中将“计时计数器”增加1（＋1），并前进到步骤S217。这里，波形信号的峰值相当于图7A和图7B中所示的、如用圈围住的波形信号部分那样表示从加速度传感器112输出的步行时（图7A）和跑步时（图7B）的加速度数据的波形信号的信号电平的峰值（最大值）。
接着，在步骤S217中，CPU114判断对过去1秒钟的加速度数据的输出值是否执行了包括上述的步骤S212～S216的峰值检测处理。在判断为对过去1秒钟的输出数据没有完成峰值检测处理的情况下，回到步骤S212，再次执行包括上述的步骤S212～S216的峰值检测处理。
另一方面，在步骤S217中判断为对过去1秒钟的加速度数据的输出值完成了峰值检测处理的情况下，在步骤S218中，CPU114将“步数计数器”值保存到表2的管理信息中所示的“步数信息”。接着，在步骤S219中，CPU114通过将“计时计数器”值除以“步数计数器”值而计算每一步的平均计时计数器值，并作为计时数据保存到表2的管理信息中所示的“计时信息”，结束本步数计算处理。
具体而言，在图7A、图7B所示的加速度数据的输出值的信号波形中，作为“步数计数器”值，在步行时计数器值“2”（即1秒钟内峰值为2步）设定到“步数信息”，并且在跑步时计数器值“5”（即1秒钟内峰值为5步）设定到“步数信息”。此外，作为每一步的平均计时计数器值，在步行时计数器值“500ms”（＝1秒／2步）设定到“计时信息”，并且，在跑步时计数器值“200（ms）”（＝1秒／5步）设定到“计时信息”。此外，这里，作为表2的管理信息中所示的“计时信息”而保存过去10秒钟的计时数据。
（心搏数计算处理的具体例）
接着，对适用于本实施方式的运动辅助方法的心搏数计算处理进行说明。
图8是表示适用于本实施方式的运动辅助方法的心搏数计算处理的流程图。图9A和图9B是表示从适用于本实施方式的运动辅助装置的心搏传感器输出的步行时和跑步时的心搏数据的一例的信号波形图。
在适用于本实施方式的心搏数计算处理中，具体而言如图8所示，CPU114首先在步骤S221中，读出通过上述的步数计算处理计算并保存到“计时信息”中的计时数据，执行运动状态判断处理，输出通过该运动状态判断处理来设定的“运动状态判断信息”。另外，关于运动状态判断处理的具体例，在后面进行说明。
接着，在步骤S222中，CPU114开始对图9A和图9B所示的作为由心搏传感器111检测到的心搏数据的波形信号依次进行解析的动作，并且将间隔值增加。这里，间隔值如图9A和图9B所示，通过计测表示从心搏传感器111输出的步行时（图9A）和跑步时（图9B）的心搏数据的波形信号的信号电平的峰值之间的时间来求出。另外，本实施方式的数据采样率为200Hz，因此若将间隔值换算为时间，则1个计数相当于5ms。
接着，在步骤S223中，CPU114判断是否由心搏传感器111检测到下一个心搏波形。在没有检测到心搏波形的情况下，结束本心搏数计算处理，另一方面，在检测到心搏波形的情况下，在步骤S224中，CPU114基于以下所示的适当判断条件（1－a）、（1－b）（第一条件），判断间隔值有效还是无效。
即，在步骤S224的基于适当判断条件（1－a）的判断处理中，判断当前的间隔值是否为通常的心搏数。具体而言，例如基于是否满足如下条件式（11），来判断是否在通常的心搏数的范围（下限值54～上限值600）内。
适当判断条件（1－a）：
54（220BPM）≤当前的间隔值≤600（20BPM）
···（11）
此外，在步骤S224的基于适当判断条件（1－b）的判断处理中，进行运动中的过去10次的平均间隔值与当前的间隔值的比较，在当前的间隔值急剧变化的情况下，视为该心搏波形是由噪声形成的而判断为无效。具体而言，例如基于是否满足如下条件式（12），来判断是否在有效的间隔值的范围（平均间隔值的0.8～1.2倍的范围。换言之，以平均间隔值为基准，±20％的范围）内。这里，规定上述的间隔值的范围的倍率“0.8”（容许范围下限值；第一系数）以及“1.2”（容许范围上限值；第二系数）或±20％是发明者进行各种检证的结果得到的规定能够实现良好的噪声除去的范围的数值。
适当判断条件（1－b）：
容许范围下限值（0.8）×过去10次平均间隔值
≤当前的间隔值≤
容许范围上限值（1.2）×过去10次平均间隔值···（12）
在上述的步骤S224中CPU114判断为当前的间隔值满足条件式（12）而有效的情况下，在步骤S227中，CPU114将当前的间隔值保存到过去间隔值信息中，将当前的间隔值复位。接着，在步骤S228中，CPU114例如通过如下式（13），根据当前的间隔值计算心搏数，结束本心搏数计算处理。
心搏数＝60／（过去10次的平均间隔值×0.005）···（13）
另一方面，在步骤S224中由CPU114判断为当前的间隔值不满足条件式（12）而无效的情况下，在步骤S225中，CPU114基于以下所示的状态判断条件（2－a）～（2－d）（第二条件），判断间隔值有效还是无效。
即，在步骤S225的基于状态判断条件（2－a）、（2－b）的判断处理中，判断当前的间隔值的变化状态。具体而言，基于是否满足如下的状态判断条件（2－a）的条件式（21），来判断当前的间隔值是否处于［增加］状态。并且，基于是否满足如下的状态判断条件（2－b）的条件式（22），来判断当前的间隔值是否处于［减少］状态。这里，在满足条件式（21）的情况下，当前的间隔值逐渐变小，但这对应于心搏数的增加，在该说明书中将该状态称为当前的间隔值处于［增加］状态。同样，在满足条件式（22）的情况下，当前的间隔值逐渐变大，但这对应于心搏数的减少，在该说明书中将该状态称为当前的间隔值处于［减少］状态。
状态判断条件（2－a）：
容许范围下限值（0.8）×过去10次平均间隔值
＞当前的间隔值···（21）
状态判断条件（2－b）：
容许范围上限值（1.2）×过去10次平均间隔值
＜当前的间隔值···（22）
此外，在步骤S225的基于状态判断条件（2－c）、（2－d）的判断处理中，按照在基于上述的状态判断条件（2－a）、（2－b）的判断处理中判断出的当前的间隔值的［增加］或［减少］的变化状态，进行与通过后述的运动状态判断处理来判断并设定的“运动状态判断信息”的比较，判断间隔值的有效、无效。具体而言，在基于上述的状态判断条件（2－a）的判断处理中判断为当前的间隔值为［增加］状态的情况下，基于如下的状态判断条件（2－c），判断当前的间隔值的有效、无效。
状态判断条件（2－c）：
在上述的状态判断条件（2－a）成立、并且当前的间隔值小于平均间隔值的容许范围下限值的情况下，进行与上述的“运动状态判断信息”的比较，在“运动状态判断信息”为步行［UP］或跑步［UP］时判断为“有效”。另一方面，在“运动状态判断信息”为步行［UP］或跑步［UP］以外时判断为“无效”。
此外，在基于上述的状态判断条件（2－b）的判断处理中判断为当前的间隔值为［减少］状态的情况下，基于如下的状态判断条件（2－d），判断当前的间隔值的有效、无效。
状态判断条件（2－d）：
在上述的状态判断条件（2－b）成立、并且当前的间隔值大于平均间隔值的容许范围上限值的情况下，进行与上述的“运动状态判断信息”的比较，在“运动状态判断信息”为停止、步行［DOWN］或跑步［DOWN］时判断为“有效”。另一方面，在“运动状态判断信息”为停止、步行［DOWN］或跑步［DOWN］以外时判断为“无效”。
在上述的步骤S225中由CPU114判断为当前的间隔值“无效”的情况下，结束本心搏数计算处理，另一方面，在判断为当前的间隔值“有效”的情况下，在步骤S226中，CPU114对“间隔判断值”进行变更，以扩大“容许范围下限值”或“容许范围上限值”，并结束本心搏数计算处理。
这里，关于包括上述的步骤S224～S228的间隔值判断处理，示出发明者所检证的具体的数值。在基于由心搏传感器111输出的心搏数据即波形信号来取得的当前的间隔值为60（200BPM）的情况下，作为表2的管理信息中所示的“容许范围下限值”以及“容许范围上限值”而将默认值设定为“0.8”、“1.2”的情况下，在基于上述的适当判断条件（1－a）、（1－b）的判断处理中，若当前的间隔值在如下条件式（31）的范围内则判断为有效。
48（250BPM）≤60（当前的间隔值）≤72（166BPM）
???（31）
另一方面，在当前的间隔值例如被计时为75的情况下，在基于上述的适当判断条件（1－a）的判断处理中判断为无效。
接着，在基于上述的状态判断条件（2－a）～（2－d）的判断处理中判断为当前的间隔值有效的情况下，将表2的管理信息中所示的“容许范围上限值”的倍率从“1.2”变更为“1.3”，在心搏传感器111的下一个心搏数据的采样时，使用该变更后的“容许范围上限值”，由此在基于适当判断条件（1－a）、（1－b）的判断处理中，当前的间隔值进入如下条件式（32）的范围内，被判断为有效。
48（250BPM）≤60（当前的间隔值）≤78（153BPM）
···（32）
这里，“容许范围上限值”的倍率的变更量是对于对变更前的“容许范围上限值”乘以1.1而得到的值将有效位数设为2位的量。同样，关于“容许范围下限值”的倍率的变更量，对于对变更前的“容许范围上限值”乘以0.9而得到的值将有效位数设为2位即可。另外，在将“容许范围上限值”或“容许范围下限值”的倍率变更之后，若不满足条件式（32），则在该情况下视为设备的故障。
（运动状态判断处理的具体例）
接着，对适用于上述的心搏数计算处理的运动状态判断处理进行说明。
图10是表示适用于本实施方式的运动辅助方法的运动状态判断处理的流程图。
适用于本实施方式的运动辅助方法的运动状态判断处理通过由CPU114调用（引入）算法程序的运动状态判断处理的模块来开始处理动作。
在适用于本实施方式的运动状态判断处理中，具体而言如图10所示，CPU114首先在步骤S311中，基于通过上述的步数计算处理计算出的“计时信息”，判断用户US是否为［停止］状态。具体而言，CPU114从保存了通过步数计算处理计算出的计时数据的“计时信息”读出10秒钟的计时数据，判断这些计时数据是否为“0”。在10秒钟的计时数据全部为“0”的情况下，CPU114判断为用户US处于［停止］状态，在步骤S312中，向“运动状态判断信息”设定［停止］信息。另一方面，在步骤S311中10秒钟的计时数据中的某一个不是“0”的情况下，CPU114判断为用户US不处于［停止］状态，前进到步骤S313。
接着，CPU114基于“计时信息”的变化状态来判断运动状态。具体而言，在步骤S313中，CPU114从“计时信息”读出10秒钟的计时数据，判断10秒前和当前的运动状态为步行状态或跑步状态中的哪一个。这里，在每一秒的步数小于2.35的情况下判断为步行状态，在2.35以上的情况下判断为跑步状态。并且，在10秒前的运动状态为步行状态、且与10秒前相比当前的每一秒的步数更多的情况下，CPU114判断为用户US处于［步行UP］状态（步行加快状态），在步骤S314中，向“运动状态判断信息”设定［步行UP］信息。另一方面，CPU114在判断为用户US不处于［步行UP］状态的情况下，前进到步骤S315。
接着，在步骤S315中，CPU114从“计时信息”读出10秒钟的计时数据，在10秒前的运动状态和当前的运动状态双方都是步行状态、且与10秒前相比当前的每一秒的步数更少的情况下，CPU114判断为用户US处于［步行DOWN］状态（步行减慢状态），在步骤S316中，向“运动状态判断信息”设定［步行DOWN］信息。另一方面，在步骤S315中，CPU114在判断为用户US不处于［步行DOWN］状态的情况下，前进到步骤S317。
接着，在步骤S317中，CPU114从“计时信息”读出10秒钟的计时数据，在10秒前的运动状态和当前的运动状态双方都是跑步状态、且与10秒前相比当前的每一秒的步数更多的情况下，CPU114判断为用户US处于［跑步UP］状态（跑步加快状态），在步骤S318中，向“运动状态判断信息”设定［跑步UP］信息。另一方面，在步骤S317中，CPU114在判断为用户US不处于［跑步UP］状态的情况下，前进到步骤S319。
接着，在步骤S319中，CPU114从“计时信息”读出10秒钟的计时数据，在10秒前的运动状态为跑步状态、且与10秒前相比当前的每一秒的步数更少的情况下，CPU114判断为用户US处于［跑步DOWN］状态（跑步减慢状态），在步骤S320中，向“运动状态判断信息”设定［跑步DOWN］信息。另一方面，在步骤S319中，CPU114在判断为用户US不处于［跑步DOWN］状态的情况下，结束本处理。
通过这样的一系列的运动状态判断处理，如图7A、图7B所示，在来自加速度传感器112的表示加速度数据的波形信号中，对判断为“步数”的波形信号电平的峰值之间的时间进行测定，由此判断用户US处于停止中、步行中、还是跑步中的运动状态。并且，在上述的心搏数计算处理中执行的比较处理（步骤S225）中，将设定了该用户US的运动状态的“运动状态判断信息”适用于与当前的间隔值的变化状态的比较，来判断间隔值的有效、无效，基于被判断为有效的间隔值来计算心搏数。即，在图9A、图9B所示的来自心搏传感器111的表示心搏数据的波形信号中，误检测由用户US的运动（身体动作）产生的噪声信号的信号电平的峰值而计测的间隔值1c～5c被判断为无效。另一方面，检测本来的心搏信号的信号电平的峰值而计测的间隔值1a～2a、1b～3b被判断为有效，基于该被判断为有效的间隔值1a～2a、1b～3b来计算心搏数（1分钟的心搏的次数）。
并且，包含通过上述的运动辅助装置以及运动辅助方法来计算出的心搏数、步数以及运动状态判断信息的运动信息经由传感器设备100的通信功能部118，通过规定的通信方式传递至接口设备200。接口设备200将接收到的运动信息相互建立关联并保存在运动信息保存用存储器214的规定的存储区域中。
接着，向用户US的运动信息、辅助信息的提供动作中，接口设备200通过CPU213读出保存在运动信息保存用存储器214中的上述的运动信息，如图1C所示，使用数值信息、文字信息以规定的显示形式显示在显示部211上。这里，显示在显示部211上的运动信息既可以是运动中的用户US的当前或接近的步数及心搏数、跑步时间、跑步距离等，也可以是显示过去的运动信息。
此外，也可以是，接口设备200利用任意的算法对由CPU213从运动信息保存用存储器214读出的运动信息（即，步数及心搏数、运动状态等）进行分析，判断是否为正常的步数及心搏数、运动状态，基于其判断结果将辅助信息显示在显示部211上。作为该情况的辅助信息的提供方法，能够将例如关于特别进行建议的事项将数值信息强调显示的方法、例如显示“心搏数变高”、“请降低步调”等的特定的消息（文字信息）的方法、使显示部211的全部或一部分区域的显示颜色变化或使闪烁显示的发光状态变化的方法等单独使用或任意组合来使用。进而，也可以是，接口设备200除了这些运动信息、辅助信息的显示以外或者代替这些信息的显示，具备音响部并通过特定的声音模式或语音来提供上述的运动信息、辅助信息，或者具备振动部并通过特定的振动来提供上述的运动信息、辅助信息。
如以上那样，根据本实施方式，基于用户US的运动状态来掌握心搏数的增加或减少，从而能够良好地除去心搏数据所包含的噪声成分，并能够与运动状态无关地（特别是运动平静后的）可靠地检测并测定心搏数的变化（减少）。因而，用户US在运动时或运动后，能够通过接口设备200正确且可靠地掌握包括步数及心搏数的运动信息，能够应用于健康管理、比赛或训练中的记录的提高。
另外，在上述的实施方式中，作为向用户US提供运动信息、辅助信息的接口设备200而示出了具备显示部、音响部等的手表型或腕套型的专用的接收终端，但本发明不限于此。本发明中，只要是佩戴于用户US容易识别或能够识别对用户US提供的运动信息、辅助信息的位置上的设备，则能够适用其他构成的接口设备，并且也可以是佩戴于身体的其他部位的构成。即，作为适用于本发明的接口设备，除了专用的接收终端之外，例如也可以适用手表、便携电话机、智能手机等通用的电子设备来佩戴于手腕或上臂等，也可以适用具备显示部的功能的眼镜型的显示设备（所谓的显示器玻璃）、具备音响部的功能的声音设备（例如媒体播放器）。
＜第二实施方式＞
接着，对适用本发明的运动信息检测装置的运动辅助装置的第二实施方式进行说明。这里，参照上述的第一实施方式所示的构成（图1A～图3）以及方法（图4～图10）进行说明。
在上述的第一实施方式中，说明了佩戴于用户US的胸部的传感器设备100中，对从心搏传感器111以及加速度传感器112取得的传感器数据进行加工处理，计算包含步数以及心搏数的运动信息，并将这些信息传送给佩戴于手腕的接口设备200来提供给用户US的构成。在第二实施方式中，具有如下构成：传感器设备100中将从心搏传感器111以及加速度传感器112取得的传感器数据传送给接口设备200，接口设备200中对传感器数据进行加工处理，计算包含步数以及心搏数的运动信息，并提供给用户US。
第二实施方式的运动辅助装置与上述的第一实施方式所示的构成（参照图1A～图3）同样，具有传感器设备100和接口设备200。在本实施方式的传感器设备100中，第一实施方式所示的具体构成（参照图2）中的闪存116仅保存用于执行心搏传感器111及加速度传感器112的传感动作、通信功能部118的数据传送动作等的各构成的规定的动作的控制程序。此外，作业用存储器117仅暂时保存在执行上述控制程序时使用或生成的各种数据。
CPU114按照保存在上述的闪存116中的控制程序进行处理，由此对心搏传感器111及加速度传感器112的传感动作、通信功能部118的数据传送动作等的各构成的动作进行控制。通信功能部118作为将由心搏传感器111及加速度传感器112取得的传感器数据传送给接口设备200时的接口发挥功能。
即，在本实施方式中，传感器设备100仅具有如下功能：将由心搏传感器111及加速度传感器112检测到的传感器数据保存在传感器数据保存用存储器115中，并且经由通信功能部118传送给接口设备200。这里，在传感器数据保存用存储器115具有作为例如存储卡等的可移动存储介质的形态、且不经由上述通信功能部118地将该可移动存储介质从传感器设备100装卸而能够将所保存的传感器数据转移到其他设备的情况下，传感器设备100不需要具备通信功能部118，在该情况下传感器设备100作为数据记录器发挥功能。
另一方面，在本实施方式的接口设备200中，第一实施方式所示的具体构成（参照图3）中的闪存215保存用于执行显示部211的运动信息、辅助信息的显示动作、通信功能部217的数据传送动作等的各构成的规定的动作的控制程序。此外，闪存215保存对从传感器设备100传送的传感器数据进行加工、并输出用户US的步数及心搏数、运动状态等的运动信息的算法程序。进而，闪存215也可以保存基于运动信息来判断用户US的运动状态的良好与否、并输出基于其判断结果的辅助信息的算法程序。作业用存储器216暂时保存在执行上述控制程序以及算法程序时使用或生成的各种数据。
CPU213按照保存在上述的闪存215中的算法程序进行处理，由此在CPU213内部执行对从传感器设备100传送的传感器数据进行加工、并输出步数及心搏数、运动状态的动作。此外，CPU213按照控制程序进行处理，由此对显示部211的运动信息、辅助信息的显示动作、通信功能部217的数据传送动作等的各构成的动作进行控制。通信功能部217作为在与传感器设备100之间利用基于无线或有线的通信方式至少传送传感器数据时的接口发挥功能。
即，在本实施方式中，接口设备200具有如下功能：将从传感器设备100传送的传感器数据保存在运动信息保存用存储器214中，并且对该传感器数据进行加工，输出步数及心搏数、运动状态，经由显示部211提供给用户US。
在本实施方式中也与上述的第一实施方式同样，能够通过掌握运动时的心搏数的增加或减少，来良好地除去心搏数据所包含的噪声，并且能够与运动状态无关地正确地检测并测定心搏数的变化，因此用户US能够经由接口设备正确且可靠地掌握包含步数及心搏数的运动信息。
此外，根据本实施方式，能够在接口设备200中进行第一实施方式所示的传感器数据的加工处理，因此与第一实施方式所示的情况相比，能够减轻传感器设备100的处理负担，能够实现传感器设备100的小型轻量化、动作电源的长寿命化。
＜变形例＞
接着，对本实施方式的运动辅助装置的变形例进行说明。
图11、图12是表示第二实施方式的运动辅助装置的变形例的概略构成图。这里，对与上述的第一实施方式相同的构成赋予相同的符号并将其说明简略化或省略。
在本实施方式中也与上述的第一实施方式同样，接口设备不限定于手表型或腕套型的接收终端。例如图11所示，也可以适用个人计算机310、便携电话机320、智能手机330等各种电子设备，例如图12所示，除了这些电子设备以外，也可以适当组合网络400上的服务器410等来使用。这里，作为接口设备适用的个人计算机310、便携电话机320、智能手机330等各种电子设备、网络400上的服务器410中，嵌入有上述的各实施方式所示的用于执行运动辅助方法的控制程序以及算法程序。此外，从传感器设备100向各种电子设备的传感器数据的传送既可以使用基于无线或有线的通信方式，也可以经由存储卡等的可移动存储介质来进行。在各种电子设备中对上述的传感器数据进行加工处理并输出的包含步数及心搏数的运动信息、辅助信息经由设置在该电子设备上的显示装置提供至用户US。此外，在网络400上的服务器410中对传感器数据进行加工处理并输出的包含步数及心搏数的运动信息、辅助信息例如经由网络400传送至任意的电子设备，经由设置在该电子设备上的显示装置提供至用户US。
在这样的变形例的构成中也与上述的第二实施方式同样，能够在任意的电子设备、服务器中进行传感器数据的加工处理，因此与第一实施方式所示的情况相比，能够减轻传感器设备100的处理负担，并且能够实现传感器设备100的小型轻量化、动作电源的长寿命化。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，包含权利要求书中记载的发明及其等效的范围。

Claims (10)

1.一种运动信息检测装置，其特征在于，具备：
心搏传感器，检测人体的心搏数据，该心搏数据具有波形信号；
运动状态检测部，检测与上述人体的运动状态相关联的运动数据；
运动状态判断部，基于由上述运动状态检测部检测到的上述运动数据，判断上述人体的运动状态的变化；以及
心搏数计算部，基于由上述运动状态判断部判断出的上述人体的运动状态的变化，从上述心搏数据的上述波形信号所包含的多个峰值中，作为噪声成分而除去由上述人体的动作引起的无效的峰值。
2.如权利要求1记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述心搏数计算部使用除去上述噪声成分后的上述波形信号，计算每单位时间的心搏数。
3.如权利要求2记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述运动状态检测部具有加速度传感器，该加速度传感器检测随着上述人体的运动而产生的加速度；
上述运动数据是由上述加速度传感器检测到的加速度数据；
上述运动状态判断部基于上述加速度数据所包含的上述波形信号的上述信号电平的峰值，计算每上述单位时间的步数；
上述运动状态判断部基于当前的每上述单位时间的步数与既定时间前的每上述单位时间的步数的比较结果，对上述运动状态的变化进行判断。
4.如权利要求3记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述心搏数计算部在满足第一条件的情况下，将上述当前的每单位时间的心搏数判断为有效，并将与该当前的每单位时间的心搏数对应的峰值视为有效的峰值，上述第一条件为：当前的每单位时间的心搏数大于等于既定的下限值且小于等于既定的上限值，并且大于等于对接近的多个每单位时间的心搏数的平均值乘以既定的第一系数而得到的值且小于等于对接近的多个每单位时间的心搏数的平均值乘以既定的第二系数而得到的值。
5.如权利要求4记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述心搏数计算部在不满足上述第一条件但满足第二条件的情况下，将上述当前的每单位时间的心搏数判断为有效，并将与该当前的每单位时间的心搏数对应的峰值视为有效的峰值，上述第二条件为：上述当前的每单位时间的心搏数大于既定的上限值且每上述单位时间的步数正在增加，或者上述当前的每单位时间的心搏数小于既定的下限值且每上述单位时间的步数正在减少；
上述心搏数计算部在不满足上述第一条件也不满足上述第二条件的情况下，将上述当前的每单位时间的心搏数判断为无效，并将与该当前的每单位时间的心搏数对应的峰值视为上述无效的峰值。
6.如权利要求5记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述心搏数计算部在满足上述第二条件的情况下，并且在上述当前的每单位时间的心搏数大于既定的上限值且每上述单位时间的步数正在增加的情况下，将上述既定的第一系数修正为对上述接近的多个每单位时间的心搏数的平均值乘以大于1的既定的倍率而得到的值；
上述心搏数计算部在满足上述第二条件的情况下，并且在上述当前的每单位时间的心搏数小于既定的下限值且每上述单位时间的步数正在减少的情况下，将上述既定的第二系数修正为对上述接近的多个每单位时间的心搏数的平均值乘以小于1的既定的倍率而得到的值。
7.如权利要求6记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述运动状态判断部在每上述单位时间的步数小于既定值的情况下，判断为上述人体的运动状态是步行状态，并且在每上述单位时间的步数大于等于该既定值的情况下，判断为上述人体的运动状态是跑步状态。
8.权利要求7记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述运动状态判断部在判断为上述既定时间前的上述人体的运动状态是步行状态、且判断为当前的每上述单位时间的步数多于上述既定时间前的每上述单位时间的步数的情况下，判断为上述人体的上述运动状态是第一步行状态；
上述运动状态判断部在判断为上述既定时间前的上述人体的上述运动状态和当前的上述人体的上述运动状态都是步行状态、且判断为当前的每上述单位时间的步数少于上述既定时间前的每上述单位时间的步数的情况下，判断为上述人体的上述运动状态是第二步行状态；
上述运动状态判断部在判断为上述既定时间前的上述人体的上述运动状态和当前的上述人体的上述运动状态都是跑步状态、且判断为当前的每上述单位时间的步数多于上述既定时间前的每上述单位时间的步数的情况下，判断为上述人体的上述运动状态是第一跑步状态；
上述运动状态判断部在判断为上述既定时间前的上述人体的上述运动状态是跑步状态、且判断为当前的每上述单位时间的步数少于上述既定时间前的每上述单位时间的步数的情况下，判断为上述人体的上述运动状态是第二跑步状态。
9.如权利要求1记载的运动信息检测装置，其特征在于，
上述运动状态检测部对具有与上述人体的运动状态相关联的波形信号的上述运动数据进行检测；
上述运动状态判断部基于上述运动数据所包含的上述波形信号的信号电平的峰值之间的计时数据，判断上述人体的运动状态的变化。
10.一种运动信息检测方法，其特征在于，
由心搏传感器检测人体的心搏数据，该心搏数据具有波形信号；
由运动状态检测部检测具有与上述人体的运动状态相关联的波形信号的运动数据；
基于上述运动数据所包含的上述波形信号的信号电平的峰值之间的计时数据，判断上述人体的运动状态的变化；
基于上述判断出的上述人体的运动状态的变化，从上述心搏数据的上述波形信号所包含的多个峰值中，作为噪声成分而除去由上述人体的动作引起的无效的峰值。
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