JP2004069468A - 歩行速度または歩行距離を測定する測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の実際の歩行に即した正確な歩行速度または歩行距離を測定することが可能となる測定装置を提供する。
【解決手段】利用者の歩行時における歩行速度または歩行距離を測定する測定装置であって、前記歩行時の人体の相対的に交差する部位における交差する速度および交差する時間間隔を計測する手段と、これらの速度および時間間隔を計測する手段による計測結果に基づいて歩行速度または歩行距離を演算する演算手段とを有する構成とする。
【選択図】　　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用者の歩行時における歩行速度または歩行距離を測定する測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置は、歩数を計測する所謂、万歩計（登録商標）に歩幅を入力し、前記計測された歩数と前記入力された歩幅の数学的な積により歩行距離を算出・表示していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、歩幅としては、入力された画一の数値しか使用されていないことから、利用者の個人差に応じた実際の歩行での一歩一歩の歩幅の変化に対応できず、したがって実際の歩行距離とは大きく異なっていた。
また、歩数計測自体も利用者の体の振動を検知し計測するものが多く、このような計測手段による場合、実際の歩数と異なることとなり、実際の歩行距離と大きく異なる原因となっていた。
【０００４】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、利用者の実際の歩行に即した正確な歩行速度または歩行距離を測定することが可能となる測定装置を提供することを目的とするものである。なお、本発明におけるこれらの「歩行」の中には、当然のことながら「走行」する場合も含んでいる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、つぎの（１）〜（１２）のように構成した歩行速度または歩行距離を測定する測定装置を提供するものである。
（１）利用者の歩行時における歩行速度または歩行距離を測定する測定装置であって、
前記歩行時の人体の相対的に交差する部位における交差する速度および交差する時間間隔を計測する手段と、これらの速度および時間間隔を計測する手段による計測結果に基づいて歩行速度または歩行距離を演算する演算手段と、を有することを特徴とする歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（２）前記人体の相対的に交差する部位における交差する速度を計測する手段は、少なくとも１つ以上の信号発信手段と、該信号発信手段から発信された信号を検知する少なくとも１つ以上の信号検知手段と、によって構成されていることを特徴とする上記（１）に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（３）前記信号発信手段は、少なくとも１つ以上の磁界発生手段によって構成されると共に、前記信号検知手段は少なくとも１つ以上の磁気センサーによって構成されていることを特徴とする上記（２）に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（４）前記人体の相対的に交差する部位における交差する速度を計測する手段は、前記人体の左右の脚の交差する速度を求める手段であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（５）前記人体の左右の脚の交差する速度を求める手段が、１対の履物の内外若しくは足首等の脚の部位に装着されていることを特徴とする上記（４）に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（６）前記人体の相対的に交差する部位における交差する速度を計測する手段は、前記人体の左右の腕の少なくとも一方の腕と腰などの交差する速度を求める手段であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（７）前記人体の相対的に交差する部位における交差する時間間隔を計測する手段は、前記信号検知手段によって検知される一つの前記信号発信手段からの信号と該信号に対する次の信号との間隔を計時する手段によって構成されていることを特徴とする上記（２）〜（６）のいずれかに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（８）前記歩行距離を演算する演算手段は、前記交差する速度と交差する時間間隔を計測する手段とによる計測結果に基づいて、歩幅を演算する手段を有することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（９）前記演算された歩幅を記憶する装置を有することを特徴とする上記（８）に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（１０）前記演算された歩行速度または歩行距離の少なくとも一方を表示するために、一体若しくは分離された表示手段を有することを特徴とする
上記（１）〜（９）のいずれかに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（１１）前記信号検知手段の出力に所定時間変化が無い場合、本装置の一部への電源供給を切断する手段を有することを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
（１２）パソコン或は携帯端末等の外部情報処理装置との通信手段を備えていることを特徴とする上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用して、例えば、歩行速度または歩行距離を測定する測定装置を、具体的にはつぎのように構成する。
まず、利用者は、人体の相対的に交差する部位の片方に信号発信手段を装備し、もう片方に信号検知手段を装備する。この信号発信手段若しくは信号検知手段若しくはその両方は、ある既知の長さＬ間隔の２ヶ所に於いて検知する信号の大きさが最大若しくは最小となるように構成する（例えば、後述の実施例１で示す場合の磁石のＮ極端とＳ極端の２ヶ所近傍での磁気センサー出力が示す波形の如く）。
【０００７】
次に、利用者が歩行し、人体の一部が交差する時には、前述の２ヶ所で検知信号が最大若しくは最小となるため、前述の最大若しくは最小の間の時間Ｔ１を計時手段で測定し、前記既知長さＬから最大若しくは最小の間の時間Ｔ１を除算することにより（Ｌ÷Ｔ１）、利用者の移動速度Ｖを得る。
次に、前述の１組の検知信号（最大若しくは最小）と時間的に次の１組の検知信号（最大若しくは最小）の間隔が一歩の時間間隔Ｔ２と等しくなるため、前記一歩の時間間隔Ｔ２と前記利用者の移動速度Ｖを算術的に積算（Ｔ２×Ｖ×１／２）することにより歩幅が求められる。この歩幅を、実際の歩行数だけ例えば歩行者の両足の交差数を演算手段によって演算した結果等に基づいて累積することにより、その利用者の歩行距離を求めることができる。また、歩行における平均速度は前記歩行距離をそれに要した時間で除することによって容易に求めることができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の実施例１の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置おいては、発信手段として１つの磁石を、検知手段として１つの磁気センサーを用いた歩行速度または歩行距離測定手段を、１組の靴に内蔵させて構成した。
【０００９】
図１から図６は本実施例の構成を説明するための図である。図１は本実施例の構成を示したブロック図であり、図２は本実施例の装置を装着した際の利用者の歩行姿を示す図である。
また、図３は利用者の左足を軸足とした時の右足の動きと磁気センサー出力の関係を模式的に示す図であり、図４は磁石の長さと磁化方向を示した図で、図５は右足の速度と時間の関係を示した図である。また、図６は歩行中の磁気センサー出力を時系列で連続的に示した図である。
【００１０】
これらの図において１００は本実施例の歩行速度または歩行距離測定装置、１は利用者の左靴に内蔵された磁石、２は利用者の右靴に内蔵された磁気センサー、３は計時手段、４は演算手段、５は記憶手段、６は表示手段、７は通信手段である。また図３における８は磁気センサー２が磁石１の全長を通過するのに要する時間Ｔ１、図４における９は磁石１の長さＬである。
また図５における１０は右足が動いている時間Ｔ２、図６における１１は磁気センサー出力の最大・最小の１組と次の１組までの時間間隔である。
【００１１】
上記構成において、利用者の歩行動作のうち、左足が軸足となり、地面に着いている時には、右足の動きは、図３に示すように、概ね振子運動を行いながら左足の近傍を通過する。この時の磁気センサー３の出力は、図３に示すように、磁石１のＳ極及びＮ極に、それぞれ一番近づいた時に出力が最大若しくは最小となる。すなわち、右足に内蔵された磁気センサー２が磁石１の全長を通過する時間と、磁気センサー２の出力の最大から最小まで変化する時間Ｔ１が同じである。ここで図４に示すように、磁石１の全長はＬで既知の長さであるので、右足が左足と交差する速度Ｖは次式で求められる。
【００１２】
Ｖ＝Ｌ÷Ｔ１　　　・・・式１
ところで、右足の速度の時間的な変化は図５のように概ね３角波形を示す。
前記３角波形の面積が右足の動いた距離であり、右足１歩分の歩幅である。前記３角波形の底辺の長さＴ２は、右足の動いている時間であり、図６中の１０に相当する。また、両足が交差するときに生じる磁気センサー出力の最大から最小までの１回の変化を１組と考えた場合の、次の組までの時間間隔を示したのが図６中の１１であり、両足が交差する時間間隔となり、両足の動きが概ね同じならば、前記三角波形の底辺の長さＴ２と前記両足が交差する時間間隔１１は一致し、前記両足が交差する時間間隔１１を計測することにより前記三角波形の底辺の長さＴ２は求まる。
【００１３】
また、前記三角波形の高さは式１で示したＶである。以上より、前記三角波形の面積＝左足の歩幅Ｄは
Ｄ＝Ｔ２×Ｖ÷２　　・・・式２
となる。
【００１４】
この歩幅を、実際の歩行数だけ例えば上記両足の交差数を演算手段によって演算した結果等に基づいて累積したΣＤが歩行距離である。そして、歩行における平均速度は前記歩行距離をそれに要した時間で除することによって簡単に求めることができる。このような歩行速度若しくは歩行距離の少なくとも一方を表示手段６に表示する。
また、必要であれば、通信手段７を使って、パソコンや携帯端末等の外部情報処理装置に前記歩行速度若しくは歩行距離情報を転送する。
【００１５】
また、一連の歩行速度または歩行距離の測定動作の中で、消費電力を極力抑える為に、本装置にはパワーセーブモードを備えても良い。
その一例を示したのが、図７のフローチャートである。
図７に沿ってパワーセーブモードの説明を行う。まず、ステップＳ１０１に於いて一連の歩行速度または歩行距離の測定動作を行う。その際にステップＳ１０２において、信号検知手段の出力に一定時間変化があるかどうか判断する。信号検知手段の出力に変化がある場合は、変化が無くなるまでステップＳ１０１に戻り、一連の歩行速度または歩行距離の測定動作を行う。
【００１６】
利用者が座ったりした場合などのように一定時間の間に信号検知手段出力に変化が無い場合はステップＳ１０３に移り、消費電力を極力抑える為に表示手段等の一部の電源を切断しステップＳ１０４に移り、信号検知手段の出力に変化が生じるまで待機する（一連の歩行速度または歩行距離の測定動作は行わない）。信号検知手段の出力に変化が生じると、ステップＳ１０５に移り、切断した一部の電源を復旧させ、ステップＳ１０１に戻り、一連の歩行速度または歩行距離の測定動作を行う。
【００１７】
［実施例２］
上記実施例１においては、１つの磁石及び１つの磁気センサーを用いたのに対して、実施例２では二つの磁石と一つの磁気センサーを用いたものであり、これによっても上記実施例１と同様の効果が得られる。
つぎに、本実施例における発信手段として２つの磁石を、検知手段として１つの磁気センサーを用いた歩行速度または歩行距離測定手段を１足の靴に内蔵した場合について説明する。
【００１８】
図８及び図９は本実施例の構成を説明するための図であり、図８は靴の内部を説明する図で、図９は歩行中の磁気センサー出力を時系列で連続的に示した図である。
【００１９】
図８中の１ａ・１ｂは磁石で２は磁気センサーであり、上記構成において、磁石１ａと１ｂは利用者の歩行方向にほぼ直角に置かれており、前記磁石１ａと１ｂの磁化方向は、逆になるように配置する。
このように磁石１ａと１ｂを配置することにより、磁気センサー出力は、図９に示すように、実施例１とほぼ同一のものを得ることが出来る。その他については、実施例１と同じであるので省略する。
【００２０】
［実施例３］
上記実施例１においては、１つの磁石及び１つの磁気センサーを用い、また上記実施例２においては、２つの磁石及び１つの磁気センサーを用いたのに対して、実施例３では１つの磁石と２つの磁気センサーを用いたものであり、これによっても上記実施例１または実施例２と同様の効果が得られる。
つぎに、本実施例における発信手段として１つの磁石を、検知手段として２つの磁気センサーを用いた歩行速度または歩行距離測定手段を１足の靴に内蔵した場合について説明する。
【００２１】
図１０から図１２は本実施例の構成を説明するための図であり、図１０は靴の内部を説明する図で、図１１は歩行中の２つの磁気センサー出力を時系列で連続的に示した図である。また、図１２は前記２つの磁気センサー出力の差分をとった波形の図ある。
図１０中の１は磁石で２ａ，２ｂは磁気センサーであり、上記構成において、片方の足に磁石１を、もう片方の足に２つの磁気センサーを配置する。このように配置することにより、２つの磁気センサー出力は図１１のようになる。この２つの磁気センサー出力の差分をとると図１２に示すように、実施例１とほぼ同一のものを得ることが出来る。その他については、、実施例１と同じであるので省略する。
【００２２】
［実施例４］
実施例１から実施例３では、何れも歩行速度または歩行距離測定手段を靴に内蔵した説明となっているが、別に靴の外側や足首に前記歩行速度または歩行距離測定手段を装着しても同様の効果が得られる。
実施例４においては、図１３に示されるように、足首に前記歩行速度または歩行距離測定手段を装着したものであり、図１３中、１は左足首に装着された磁石、２は右足首に装着された磁気センサーである。その他については、実施例１と同じであるので省略する。
【００２３】
［実施例５］
実施例１から実施例４までは、何れも左右の足の交差速度から、歩行速度または歩行距離を演算したが、足の動きと概ね同じ動きをする腕の動きからも歩行速度または歩行距離を演算することができる。
実施例５においては、図１４に示されるように腕と腰に歩行速度または歩行距離測定手段を装着したものであり、図１４中、１が右手首に装着された磁石で、２が右腰に装着された磁気センサーである。
歩行時に於ける手を動かすタイミングとその速度は、反対側の足の動きと概ね同じなので、本実施例の右手の動きはそっくり左足の動きとみなしても良い。その他については、実施例１と同じであるので省略する。
【００２４】
以上、実施例１から実施例５までにおいて、発信及び検知する信号の種類として、磁気を用いて説明したが、光や超音波や電波などを用いても同様の効果を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、歩行時に歩行速度または歩行距離を測定するに際して、利用者の実際の歩行に即した正確な歩行速度または歩行距離を測定することが可能となる測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る装置を装着した際の利用者の歩行姿を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る利用者の左足を軸足とした時の右足の動きと磁気センサー出力の関係を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る磁石の長さと磁化方向を示した図である。
【図５】本発明の実施例１に係る右足の速度と時間の関係を表した図である。
【図６】本発明の実施例１に係る磁気センサーの出力を時系列で連続的に表した図である。
【図７】本発明の実施例１に係るパワーセーブモードを説明するためのフローチャート図である。
【図８】本発明の実施例２に係る靴の内部の磁石と磁気センサーの位置関係を表した図である。
【図９】本発明の実施例２に係る磁気センサーの出力を時系列で連続的に表した図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る靴の内部の磁石と磁気センサーの位置関係を表した図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る２つの磁気センサーの出力を時系列で連続的に表した図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る２つの磁気センサーの出力の差分をとった波形を表した図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る足首に本装置を装着したところを表した図である。
【図１４】本発明の実施例５に係る腕と腰に本装置を装着したところを表した図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ：磁石
２，２ａ，２ｂ：磁気センサー
３：計時手段
４：演算手段
５：記憶手段
６：表示手段
７：通信手段
８：磁気センサーが磁石の全長を通過する時間
９：磁石の長さ
１０：右足が動いている時間
１１：磁気センサー出力の最大・最小の１組と次の１組
までの時間間隔
１００：歩行距離及び速度測定装置

Claims (12)

1. 利用者の歩行時における歩行速度または歩行距離を測定する測定装置であって、
   前記歩行時の人体の相対的に交差する部位における交差する速度および交差する時間間隔を計測する手段と、これらの速度および時間間隔を計測する手段による計測結果に基づいて歩行速度または歩行距離を演算する演算手段と、を有することを特徴とする歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
2. 前記人体の相対的に交差する部位における交差する速度を計測する手段は、少なくとも１つ以上の信号発信手段と、該信号発信手段から発信された信号を検知する少なくとも１つ以上の信号検知手段と、によって構成されていることを特徴とする請求項ｌに記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
3. 前記信号発信手段は、少なくとも１つ以上の磁界発生手段によって構成されると共に、前記信号検知手段は少なくとも１つ以上の磁気センサーによって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
4. 前記人体の相対的に交差する部位における交差する速度を計測する手段は、前記人体の左右の脚の交差する速度を求める手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
5. 前記人体の左右の脚の交差する速度を求める手段が、１対の履物の内外若しくは足首等の脚の部位に装着されていることを特徴とする請求項４に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
6. 前記人体の相対的に交差する部位における交差する速度を計測する手段は、前記人体の左右の腕の少なくとも一方の腕と腰などの交差する速度を求める手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
7. 前記人体の相対的に交差する部位における交差する時間間隔を計測する手段は、前記信号検知手段によって検知される一つの前記信号発信手段からの信号と該信号に対する次の信号との間隔を計時する手段によって構成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
8. 前記歩行距離を演算する演算手段は、前記交差する速度と交差する時間間隔を計測する手段とによる計測結果に基づいて、歩幅を演算する手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
9. 前記演算された歩幅を記憶する装置を有することを特徴とする請求項８に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
10. 前記演算された歩行速度または歩行距離の少なくとも一方を表示するために、一体若しくは分離された表示手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
11. 前記信号検知手段の出力に所定時間変化が無い場合、本装置の一部への電源供給を切断する手段を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。
12. パソコン或は携帯端末等の外部情報処理装置との通信手段を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の歩行速度または歩行距離を測定する測定装置。

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