JP2005278697A - 歩行方位角分別装置、これを備えた歩行計および歩行計システム - Google Patents

Abstract

【課題】歩行方位角の分別を、鉛直方向の加速度の検出だけで、負荷の小さい簡単な処理にて迅速にしかも過渡応答的に正確に行う。
【解決手段】鉛直方向の加速度を上向き、下向き別に検出する加速度センサ１１と、鉛直方向上向き、鉛直方向下向きの加速度のタイミングを取得するタイミング取得機能１０１と、タイミング取得機能１０１で取得される、鉛直方向下向きの加速度のタイミングが、この前後にタイミング取得機能１０１で取得される、鉛直方向上向きの加速度の両タイミング間の期間において、開始時点側の所定の下り判定用範囲または終了時点側の所定の上り判定用範囲のいずれの範囲内にあるかを基に、それぞれ、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別をする歩行方位角分別機能１００とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別をする歩行方位角分別装置、これを備えた歩行計および歩行計システムに関するものである。

従来、一般的な歩行計は、歩行（走行含む。以下同じ。）による体の振動を計測し、その振動に基づいて歩行による歩数をカウントし、その歩数を利用者に提示する構成になっている。また、消費カロリーなどの活動量を計測して提示するものも商品化されている。さらに、近年では、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System) 技術などを応用して製作された小型軽量の加速度センサが、歩行による体の振動を計測するために使用されるようになっている。

また、消費カロリーをより正確に把握したいという要望に応えるべく、水平歩行（平地歩行、平地走行）、階段や坂道などでの上りないし下り歩行などの歩行方位角の分別をした上で、消費カロリーの計算を可能にするものが各種提案されている。

例えば、特許文献１には、被測定者の歩行面に向けて信号を送信し、その送信された信号の反射波を受信し、それら両信号の位相差に基づいて地上高の変化を演算する消費カロリ演算装置が開示されている。また、同一出願人による特許文献２には、昇降移動（上りないし下り歩行）に応じた気圧の変化を検出し、その検出値に基づいて昇降動作（上りないし下り歩行）を判定する消費カロリ演算装置が開示されている。

特許文献３には、被測定体の運動に伴う上下変位量信号の大きさを比較し、今回の値が大きい時には登り状況（上り歩行）にあると判断し、今回の値の方が小さいときには下り状況（下り歩行）にあると判断する運動消費エネルギー測定装置が開示されている。

特許文献４には、進行方向加速度強度と、進行方向加速度強度に対する上下方向加速度強度の加速度強度比率との測定値分布図において、水平歩行（平地歩行、平地走行）、上り歩行（階段上昇）、下り歩行（階段下降）の分別が可能になることに着目し、少なくとも進行方向加速度強度と上下方向加速度強度との検出をする体動検出装置が開示されている。
特開平１１−３４７０２０号公報 特開平１１−３４７０２１号公報 特開平６−５０７６８号公報 特許第３３１４９１７号公報

しかしながら、上記特許文献１では、例えば、歩行面に向けて信号を送信する送信点の歩行面からの高さが歩行により変動したり、送信点から送信される信号の方向が歩行により変動したりしても、地上高の変化として検出され得るので、地上高の変化を正確に検出することが難しい。また、特許文献２のように、気圧の変化で上りないし下り歩行を正確に判定することは困難である。

また、一般に、一歩行における上下方向の加速度は、足の着地時に大きな値を示し、その着地時の値は、水平歩行（平地歩行や平地走行）であってもランダムに変化するものであるので、特許文献３のように、上下変位量信号の大きさを比較し、今回の値が大きい時には上り歩行であると判断し、今回の値の方が小さいときには下り方向であると判断する仕方では、上りないし下り歩行を正確に判断することは難しい。

特許文献４では、水平歩行（平地歩行、平地走行）、上り歩行、下り歩行の分別を正確に行うことができるものの、上下方向加速度強度に加えて進行方向加速度強度をも検出しなければならない上、分別のための処理が勢い複雑になるという課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、歩行方位角の分別を、鉛直方向の加速度の検出だけで、負荷の小さい簡単な処理にて迅速にしかも過渡応答的に正確に行うことができる歩行方位角分別装置、これを備えた歩行計および歩行計システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１記載の発明の歩行方位角分別装置は、鉛直方向の加速度の検出を上向きまたは下向き別に行う上下加速度検出手段と、この上下加速度検出手段により鉛直方向上向きまたは鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを取得するタイミング取得手段と、少なくとも下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別をするものであって、前記タイミング取得手段で取得される、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、このタイミングの前後に前記タイミング取得手段で取得される、鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミング間の期間において、開始時点側の所定の下り判定用範囲または終了時点側の所定の上り判定用範囲のいずれの範囲内にあるかを基に、それぞれ、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別をする歩行方位角分別手段とを備えることを特徴とする。

この発明は、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、このタイミングの前後に、鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミング間の期間において、歩行方位角が下り歩行である場合には開始時点側にずれる一方、歩行方位角が上り歩行である場合には終了時点側にずれることに着目してなされたものである。そのことに着目してなされた本発明によれば、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、このタイミングの前後に、鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミング間の期間において、開始時点側の下り判定用範囲または終了時点側の上り判定用範囲のいずれの範囲内にあるかを基に、それぞれ、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別がなされるので、それら歩行方位角の分別を、鉛直方向の加速度の検出だけで、負荷の小さい簡単な処理にて迅速にしかも過渡応答的に正確に行うことができる。また、歩行方位角が下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別がなされることにより、歩行方位角が下り歩行であることまたは上り歩行であることを知ることができるほか、例えば、下り歩行または上り歩行のいずれでもない場合には水平歩行であるとみなすことも可能であり、積極的に水平歩行の分別をする構成も可能である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の歩行方位角分別装置において、前記タイミング取得手段は、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを足下降タイミングとして取得するとともに、その足下降タイミングの前後における前記鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミングをそれぞれ足上昇タイミングおよび足着地タイミングとして取得し、前記歩行方位角分別手段は、前記足上昇タイミングおよび前記足下降タイミング間の時間を第１時間として求めるとともに、前記足下降タイミングおよび前記足着地タイミング間の時間を第２時間として求め、それら第１時間および第２時間の長短比較をし、前記第１時間が前記第２時間よりも短い長短比較結果が得られた場合には下り歩行であるとの分別をし、前記第１時間が前記第２時間よりも長い長短比較結果が得られた場合には上り歩行であるとの分別をすることを特徴とする。この構成でも、歩行方位角の分別を、鉛直方向の加速度の検出だけで、負荷の小さい簡単な処理にて迅速にしかも過渡応答的に正確に行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の歩行方位角分別装置において、前記両タイミングのうち後のタイミングでの前記上下加速度検出手段の検出結果と、所定の上下しきいレベルとの比較をし、前記検出結果が前記上下しきいレベルを超える場合には下り歩行であるとの仮分別をし、前記検出結果が前記上下しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別をする着地鉛直成分分析・仮分別手段を備え、前記歩行方位角分別手段は、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記下り判定用範囲内にあるとともに、前記着地鉛直成分分析・仮分別手段による仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別をし、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記上り判定用範囲内にあるとともに、前記着地鉛直成分分析・仮分別手段による仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別をすることを特徴とする。この発明は、通常の歩行速度の場合、下り歩行における足着地時の加速度の値が上り歩行における足着地時の加速度の値よりも大きいことに着目してなされたものである。そのことに着目した本発明によれば、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、下り判定用範囲内にあるとともに、仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別がなされ、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、上り判定用範囲内にあるとともに、仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別がなされるので、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別を高精度に行うことが可能となる。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の歩行方位角分別装置において、進行方向の加速度の検出を前向きまたは後向き別に行う前後加速度検出手段と、前記両タイミングのうち後のタイミングでの前記前後加速度検出手段の検出結果と、所定の前後しきいレベルとの比較をし、前記前後加速度検出手段の検出結果が前記前後しきいレベルを超える場合には下り歩行であるとの仮分別をし、前記前後加速度検出手段の検出結果が前記前後しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別をする着地水平成分分析・仮分別手段とを備え、前記歩行方位角分別手段は、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記下り判定用範囲内にあるとともに、前記着地水平成分分析・仮分別手段による仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別をし、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記上り判定用範囲内にあるとともに、前記着地水平成分分析・仮分別手段による仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別をすることを特徴とする。この発明は、通常の歩行速度の場合、下り歩行における足着地時の加速度の値が上り歩行における足着地時の加速度の値よりも大きいことに着目してなされたものである。そのことに着目した本発明によれば、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、下り判定用範囲内にあるとともに、仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別がなされ、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、上り判定用範囲内にあるとともに、仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別がなされるので、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別を高精度に行うことが可能となる。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の歩行方位角分別装置において、前記歩行方位角分別手段は、前記両タイミングのうちの前のタイミングおよび前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミング間の時間である第１時間と、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングおよび前記両タイミングのうちの後のタイミング間の時間である第２時間との比率を、歩行方位角の角度をも示す分別結果として求めることを特徴とする。この構成では、実質的に歩行方位角の角度が求められるので、例えば、歩行方位角の角度を基に、歩行による消費カロリーをより正確に求めることが可能になる。

請求項６記載の発明の歩行計は、請求項１から５のいずれかに記載の歩行方位角分別装置を含み、利用者の足に装着されることを特徴とする。この構成では、利用者の足に装着されることにより加速度の検出精度が向上するので、歩行による消費カロリーを一層正確に計算することが可能となる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の歩行計と、これとは別体の提示器とを備える歩行計システムであって、前記歩行方位角分別手段の分別結果毎の歩数を基に、歩行による消費カロリーを計算する消費カロリー計算手段を、前記歩行計および前記提示器のいずれか一方に備え、前記歩行方位角分別手段の分別結果または前記歩行による消費カロリーをワイヤレス信号で送信する通信手段およびそのワイヤレス信号を受信する通信手段を、それぞれ前記歩行計および前記提示器に備え、前記消費カロリーを利用者に提示する提示手段を前記提示器に備えることを特徴とする。この構成では、歩行計が足に装着されても、別体の提示器により消費カロリーを容易に確認することができる。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の歩行計システムにおいて、電力を電磁誘導で供給する別体の充電器を備え、前記歩行計は、前記充電器からの電力を電磁誘導で受ける受電手段と、駆動電力供給用であって前記受電手段で受けた電力により充電される蓄電手段とを備えることを特徴とする。この構成では、蓄電手段の充電器を歩行計から分離して別体とすることにより、歩行計の軽量化および小型化を図ることができるとともに、充電のための手作業を簡単化することが可能となる。

請求項９記載の発明は、請求項７記載の歩行計システムにおいて、前記歩行計は、歩行運動により回転運動をする永久磁石およびこの永久磁石の磁場の変動に応じて発電をするコイルを含む発電手段と、駆動電力供給用であって前記コイルの発電による電力で充電される蓄電手段とを備えることを特徴とする。この構成では、歩行の運動エネルギーから得られる電力で蓄電手段が充電されるので、充電のための手作業を無くすことができる。

本発明によれば、歩行方位角の分別を、鉛直方向の加速度の検出だけで、負荷の小さい簡単な処理にて迅速にしかも過渡応答的に正確に行うことができる。

（実施形態１）
図１は本発明による実施形態１の歩行方位角分別装置のブロック構成図、図２は同歩行方位角分別装置による分別原理図、図３は同歩行方位角分別装置のフロー図である。

図１に示すように、本実施形態１の歩行方位角分別装置１は、例えば足に装着されて使用され、歩行方位角が少なくとも下り歩行または上り歩行のいずれの方位角であるかの分別をするものであり、加速度センサ１１と、Ａ／Ｄ変換器１２、記憶部１３および信号処理・演算器１０を含むマイコンとにより構成されている。

加速度センサ１１は、少なくとも、鉛直方向の加速度の検出を上向きまたは下向き別に行うものであり、例えば、それら上向きまたは下向きの加速度の検出結果（加速度検出信号）をそれぞれ正電圧または負電圧のアナログ信号で出力する構成となっている。

Ａ／Ｄ変換器１２は、予め設定されたサンプリング周波数で、加速度センサ１１からの正または負電圧の加速度検出信号を、検出対象波形のうち絶対値が最小の波形の再生が可能となる分解能でデジタル信号に変換するものである。サンプリング周波数は、検出対象波形のうち最も高い周波数の波形の少なくとも２倍以上の周波数に設定される。なお、デジタルの加速度検出信号の取込み制御は、信号処理・演算器１０によって行われる。

記憶部１３は、例えば、ＲＡＭなどの半導体記憶装置により構成され、本歩行方位角分別装置１の動作に必要となる各種データを記憶するものであり、本実施形態１では、上り歩行、下り歩行分別用の時刻・時間データおよび歩行方位角の分別結果などのデータを記憶するために使用される。

信号処理・演算器１０は、例えば、所定のプログラムに従って本歩行方位角分別装置１全般の制御などの処理を実行するマイコン本体であり、タイミング取得機能１０１および歩行方位角分別機能１００などの各種処理機能を有している。

これらタイミング取得機能１０１および歩行方位角分別機能１００は、図２に示すように、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、このタイミングｔ２の前後に、鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミングｔ１，ｔ３間の期間Ｔ１において、歩行方位角が下り歩行である場合には図２（ａ）に示すように開始時点ｔ１側にずれる一方、歩行方位角が上り歩行である場合には図２（ｂ）に示すように終了時点ｔ３側にずれることに着目して構成される。

すなわち、タイミング取得機能１０１は、加速度センサ１１により鉛直方向上向きまたは鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミング（ｔ１，ｔ２，ｔ３）を取得するように構成される。本実施形態１では、Ａ／Ｄ変換器１２を介して、加速度センサ１１の検出結果を入力して監視し、正電圧の所定のしきいレベルに達した鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを、図示しないタイマの時刻情報により足上昇タイミングｔ１の情報（データ）として取得し、負電圧の所定のしきいレベルに達した鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを、タイマの時刻情報により足下降タイミングｔ２の情報として取得し、そして上記正電圧のしきいレベルに達した鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを、タイマの時刻情報により足着地タイミングｔ３の情報として取得する処理を、１サイクル単位で実行するように構成される。また、その処理において、取得された各タイミングの時刻情報は、記憶部１３に記憶されるほか、足下降タイミングｔ２の前後の両タイミングが、それぞれ足上昇タイミングｔ１および足着地タイミングｔ３として扱われるように、足下降タイミングｔ２を基に適宜補正される。

歩行方位角分別機能１００は、タイミング取得機能１０１で取得される足下降タイミングｔ２が、このタイミングの前後にタイミング取得機能１０１で取得される両タイミングｔ１，ｔ３間の期間Ｔ１において、開始時点ｔ１側の所定の下り判定用範囲または終了時点ｔ３側の所定の上り判定用範囲のいずれの範囲内にあるかを基に、それぞれ、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別をするように構成される。本実施形態１では、足上昇タイミングｔ１および足下降タイミングｔ２間の時間を時間Ｄ１として求めるとともに、足下降タイミングｔ２および足着地タイミングｔ３間の時間を時間Ｄ２として求め、それらの時間Ｄ１，Ｄ２の長短比較をし、時間Ｄ１が時間Ｄ２よりも短い長短比較結果が得られた場合には下り歩行であるとの分別をし、時間Ｄ１が時間Ｄ２よりも長い長短比較結果が得られた場合には上り歩行であるとの分別をするように構成される。

要するに、本実施形態１の歩行方位角分別機能１００は、足下降タイミングｔ２が期間Ｔ１の中間時点ｔｍにある場合に水平歩行であるとの分別をするように、下り判定用範囲の時間Ｔ１１を、ｔ１＜Ｔ１１＜ｔｍとし、上り判定用範囲の時間Ｔ１３を、ｔｍ＜Ｔ１３＜ｔ３として、足下降タイミングｔ２が時間Ｔ１１内にあれば下り歩行、中間時点ｔｍにあれば水平歩行、時間Ｔ１３内にあれば上り歩行というように分別をする構成になっているのである。なお、この場合、時間Ｔ１１，Ｔ１３は、期間Ｔ１と５０％：５０％の比とを基に、Ｔ１×０．５，Ｔ１×０．５の演算によりそれぞれ求めることができる。

次に、本実施形態１の特徴となる動作について説明する。本歩行方位角分別装置１が動作して計測を開始すると（図３のＳ１１）、加速度センサ１１の検出結果が加速度データ（デジタルの加速度検出信号）で信号処理・演算器１０に入力され（Ｓ１２）、その加速度データの電圧レベルが正電圧のしきいレベルに達した鉛直方向上向きの加速度の検出結果であれば（Ｓ１３でＹｅｓ）、足上昇タイミングとしての時刻ｔ１の情報が記憶部１３に記憶され（Ｓ１４）、そうでなければ（Ｓ１３でＮｏ）、ステップＳ１２に戻る。

続いて、加速度センサ１１の検出結果が加速度データで信号処理・演算器１０に入力され（Ｓ１５）、その加速度データの電圧レベルが負電圧のしきいレベルに達した鉛直方向下向きの加速度の検出結果であれば（Ｓ１６でＹｅｓ）、足下降タイミングとしての時刻ｔ２の情報が記憶部１３に記憶され（Ｓ１７）、そうでなければ（Ｓ１６でＮｏ）、ステップＳ１５に戻る。

続いて、加速度センサ１１の検出結果が加速度データで信号処理・演算器１０に入力され（Ｓ１８）、その加速度データの電圧レベルが正電圧のしきいレベルに達した鉛直方向上向きの加速度の検出結果であれば（Ｓ１９でＹｅｓ）、足着地タイミングとしての時刻ｔ３の情報が記憶部１３に記憶され（Ｓ２０）、そうでなければ（Ｓ１９でＮｏ）、ステップＳ１８に戻る。

続いて、記憶部１３から足上昇タイミングｔ１および足下降タイミングｔ２の情報が読み出され（Ｓ２３）、それら両タイミング間の時間が時間Ｄ１として求められ、時間Ｄ１の情報が記憶部１３に記憶される（Ｓ２４）。

続いて、記憶部１３から足下降タイミングｔ２および足着地タイミングｔ３の情報が読み出され（Ｓ２５）、それら両タイミング間の時間が時間Ｄ２として求められ、時間Ｄ２の情報が記憶部１３に記憶される（Ｓ２６）。

続いて、記憶部１３から時間Ｄ１，Ｄ２の情報が読み出され（Ｓ２７）、それらの比Ｒ（＝Ｄ１／Ｄ２）が求められ（Ｓ２８）、その比Ｒを用いた時間Ｄ１，Ｄ２の長短比較により分別が行われる（Ｓ２９）。すなわち、Ｒ＞１であれば上り歩行とし、Ｒ＝１であれば水平方向とし、そしてＲ＜１であれば下り歩行とする分別が行われる。そして、その分別結果の情報が記憶部１３に記憶され（Ｓ３５）、この後、ステップＳ１１に戻る。

以上、本実施形態１によれば、足下降タイミングｔ２が、期間Ｔ１における下り判定用範囲の時間Ｔ１１または上り判定用範囲の時間Ｔ１３のいずれの時間内にあるかを基に、それぞれ、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別がなされるので、それら歩行方位角の分別を、鉛直方向の加速度の検出だけで、負荷の小さい簡単な処理にて迅速にしかも過渡応答的に正確に行うことができる。

また、歩行方位角が下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別がなされることにより、歩行方位角が下り歩行であることまたは上り歩行であることを知ることができるほか、下り歩行または上り歩行のいずれでもない中間時点ｔｍに足下降タイミングｔ２がある場合には水平歩行であるとの分別が行われるので、全ての歩行方位角の分別が可能となる。

さらに、本歩行方位角分別装置１は歩行計に好適となる。例えば、上記フローによる動作により、上り歩行の歩数が１５００歩、水平方向の歩数が３０００歩、下り歩行の歩数が１１００歩というように、歩行方位角別の歩数を得ることができる。そして、消費カロリーの計算においては、歩行方位角別の歩数に対して重み付けをすることで、消費カロリーをより正確に計算することができる。例えば、特許文献１では、階段の下り歩行は水平歩行の約０．８倍、階段の上り歩行は水平歩行の約３倍となることを例示しているが、そのような場合を例とし、水平歩行の１歩当たりの消費カロリーをＡとしたとき、Ａ×３×１５００＋Ａ×３０００＋Ａ×０．８×１１００の演算により消費カロリーを算出することができる。

なお、実施形態１の変形例として、信号処理・演算器１０が、Ａ／Ｄ変換器１２を介して加速度センサ１１の検出結果をサンプリングデータで取得して記憶部１３に記憶し、タイミング取得機能１０１が、記憶部１３に記憶されたサンプリングデータを基に、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを足下降タイミングｔ２として取得するとともに、その足下降タイミングｔ２の前後における鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミングをそれぞれ足上昇タイミングｔ１および足着地タイミングｔ２として取得する構成にしてもよい。この構成では、例えば、図２中のタイミングｔ１〜ｔ３のうち、足上昇タイミングｔ１は、対応する鉛直方向上向きの加速度の波形が上昇し始めるゼログロス時点に、足下降タイミングｔ２は、対応する鉛直方向下向きの加速度の波形の頂点位置となる時点に、足着地タイミングｔ３は、対応する鉛直方向上向きの加速度の波形が上昇し始めるゼログロス時点に設定することができる。そして、各タイミングの情報は、タイマによらずに、サンプリング周期と、上記各タイミング間のサンプリングデータの個数とから求めることができる。例えば、ｔ１の相対時刻をゼロとすれば、ｔ２，ｔ３の相対時刻が決まる。

また、他の変形例として、設定時などで平地を実際に歩行するなどして、中間時点ｔｍ寄りの所定範囲の時間を水平歩行分別用の時間Ｔ１２として実測し、時間Ｔ１とａ：ｂ：ｃの比とを基に、Ｔ１×ａ，Ｔ１×ｂ，Ｔ１×ｃの演算によりそれぞれ時間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３を求め、足下降タイミングｔ２が時間Ｔ１１内にあれば下り歩行、時間Ｔ１２内にあれば水平歩行、時間Ｔ１３内にあれば上り歩行というように分別をする構成にしてもよい。なお、ａ＋ｂ＋ｃ＝１である。

（実施形態２）
図４は本発明による実施形態２の歩行方位角分別装置における信号処理・演算器の構成図、図５は同歩行方位角分別装置のフロー図である。

本実施形態２の歩行方位角分別装置１は、実施形態１との相違点として、図４に示すように、着地時の鉛直成分を分析して歩行方位角の仮分別をする着地鉛直成分分析・仮分別機能１０２を信号処理・演算器１０に含み、これに含まれる歩行方位角分別機能１００がその仮分別結果を考慮して最終的な分別をする構成になっている。

ここで、着地鉛直成分分析・仮分別機能１０２は、通常の歩行速度の場合、下り歩行における足着地時の加速度の値が上り歩行における足着地時の加速度の値よりも大きいことに着目して構成される。すなわち、図２に示した両タイミングｔ１，ｔ３のうち後のタイミングｔ３での加速度センサ１１の検出結果と、正電圧の所定の上下しきいレベルとの比較をし、検出結果が上下しきいレベルを超える場合には下り歩行であるとの仮分別をし、検出結果が上下しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別をするように構成される。そして、上下しきいレベルは、加速度センサ１１により計測された、上り歩行における足着地時の加速度の鉛直成分値と下り歩行における足着地時の加速度の鉛直成分値との間のレベルに設定され、このレベルは、水平歩行における足着地時の加速度の鉛直成分値から予め求められる。ただし、本実施形態２の上下しきいレベルは、足着地時の加速度の値の大小関係が「上り歩行＜水平歩行＜下り歩行」の関係になることを基に決定されるのであるが、歩行方位角分別機能１００による分別結果と加速度センサ１１の検出結果との対応付けにより決定可能となるので、上下しきいレベルを決定するまでの初期動作では、着地鉛直成分分析・仮分別機能１０２は動作しない。

一方、本実施形態２の歩行方位角分別機能１００は、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、上記下り判定用範囲内にあるとともに、着地鉛直成分分析・仮分別機能１０２による仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別をし、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、上記上り判定用範囲内にあるとともに、着地鉛直成分分析・仮分別機能１０２による仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別をするように構成される。

次に、本実施形態２の特徴となる動作について説明する。初期動作後に本歩行方位角分別装置１が動作すると、記憶部１３に記憶された水平歩行における足着地時の加速度の鉛直成分値Ｇ１から、上下しきいレベルが設定される（図５のＳ１）。この後のステップＳ１１からＳ２０までは実施形態１と同様の動作となる。

ステップＳ２０の後、足着地タイミングｔ３での加速度センサ１１の加速度の鉛直成分値Ｇ２が記憶部１３に記憶される（Ｓ２１）。この後のステップＳ２３からＳ２９までは実施形態１と同様の動作となる。

ステップＳ２９の後、ステップＳ１で設定された上下しきいレベルとステップＳ２１で記憶部１３に記憶された鉛直成分値Ｇ２とから、仮分別が行われる（Ｓ３０）。鉛直成分値Ｇ２が上下しきいレベルを超える場合には、下り歩行であるとの仮分別がなされ、鉛直成分値Ｇ２が上下しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別がなされる。

この後、ステップＳ２９で得られた分別結果とステップＳ３０で得られた仮分別結果とに矛盾が無く一致すれば（Ｓ３１でＹｅｓ）、ステップＳ２９で得られた分別結果の情報が記憶部１３に記憶され（Ｓ３５）、矛盾が有り不一致であれば（Ｓ３１でＮｏ）、分別不能を示すデータが記憶部１３に記憶される（Ｓ３２）。これらの後、ステップＳ１１に戻る。

以上、本実施形態２によれば、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、下り判定用範囲内にあるとともに、仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別がなされ、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、上り判定用範囲内にあるとともに、仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別がなされるので、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別を高精度に行うことが可能となる。

なお、実施形態２の変形例として、ステップＳ２９において、得られた分別結果を、ステップＳ２１で得られた検出結果Ｇ２に対応付けて記憶部１３に記憶し、ステップＳ１１ではなくステップＳ１に戻って、上下しきいレベルを再度設定し直すようにしてもよい。また、この場合、上記実施形態２と同様に、水平歩行における着地時の加速度の値から、上下しきいレベルを設定するようにしてもよいが、上り歩行における着地時の加速度の鉛直成分値と下り歩行における着地時の加速度の鉛直成分値とから、上下しきいレベルを設定するようにしてもよい。

（実施形態３）
図６は本発明による実施形態３の歩行方位角分別装置における信号処理・演算器の構成図、図７は同歩行方位角分別装置のフロー図である。

本実施形態３の歩行方位角分別装置１は、実施形態２との相違点として、図６に示すように、着地水平成分分析・仮分別機能１０３を信号処理・演算器１０に含み、加速度センサが２軸方向の加速度検出型であってさらに進行方向の加速度の検出を前向きまたは後向き別に行い、着地水平成分分析・仮分別機能１０３が着地時の水平成分を分析して歩行方位角の仮分別をし、歩行方位角分別機能１００が両仮分別結果を考慮して最終的な分別をする構成になっている。

ここで、着地水平成分分析・仮分別機能１０３も、通常の歩行速度の場合、下り歩行における足着地時の加速度の値が上り歩行における足着地時の加速度の値よりも大きいことに着目して構成される。すなわち、図２に示した両タイミングｔ１，ｔ３のうち後のタイミングｔ３での加速度の水平成分の検出結果と、例えば正電圧の所定の前後しきいレベルとの比較をし、水平成分の検出結果が前後しきいレベルを超える場合には下り歩行であるとの仮分別をし、水平成分の検出結果が前後しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別をするように構成される。そして、前後しきいレベルは、加速度センサ１１により計測された、上り歩行における足着地時の加速度の水平成分値と下り歩行における足着地時の加速度の水平成分値との間のレベルに設定され、このレベルは、水平歩行における足着地時の加速度の水平成分値から予め求められる。ただし、着地水平成分の場合、足着地時の加速度の値の大小関係が「上り歩行＜下り歩行」の関係になるが、着地鉛直成分の場合と異なり、水平歩行と下り歩行との大小関係は、傾斜の度合いにより入れ替わり不定となる。したがって、着地鉛直成分の場合に比べて、より補足的な基準として使用される。

一方、本実施形態３の歩行方位角分別機能１００は、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、上記下り判定用範囲内にあるとともに、着地鉛直成分分析・仮分別機能１０２および着地水平成分分析・仮分別機能１０３による両仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別をし、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、上記上り判定用範囲内にあるとともに、両仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別をするように構成される。

次に、本実施形態３の特徴となる動作について説明する。初期動作後に本歩行方位角分別装置１が動作すると、記憶部１３に記憶された水平歩行における足着地時の加速度の鉛直成分値Ｇ１から、上下しきいレベルが設定され（図６のＳ１）、続いて、記憶部１３に記憶された水平歩行における足着地時の加速度の水平成分値Ｇ３から、前後しきいレベルが設定される（Ｓ２）。この後のステップＳ１１からＳ２０までは実施形態１と同様の動作となる。

ステップＳ２０の後、足着地タイミングｔ３での加速度センサ１１の加速度の鉛直成分値Ｇ２および水平（前後）成分値Ｇ４が記憶部１３に記憶される（Ｓ２１，Ｓ２２）。この後のステップＳ２３からＳ２９までは実施形態１と同様の動作となる。

ステップＳ２９の後、ステップＳ１で設定された上下しきいレベルとステップＳ２１で記憶部１３に記憶された鉛直成分値Ｇ２とから、仮分別が行われる（Ｓ３０）。鉛直成分値Ｇ２が上下しきいレベルを超える場合には、下り歩行であるとの仮分別がなされ、鉛直成分値Ｇ２が上下しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別がなされる。

この後、ステップＳ２９で得られた分別結果とステップＳ３０で得られた仮分別結果とに矛盾が無く一致すれば（Ｓ３１でＹｅｓ）、ステップＳ３３に進み、矛盾が有り不一致であれば（Ｓ３１でＮｏ）、分別不能を示すデータが記憶部１３に記憶され（Ｓ３２）、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ３３に進むと、ステップＳ２で設定された前後しきいレベルとステップＳ２２で記憶部１３に記憶された水平成分値Ｇ４とから、仮分別が行われる（Ｓ３３）。水平成分値Ｇ４が前後しきいレベルを超える場合には、下り歩行であるとの仮分別がなされ、水平成分値Ｇ４が前後しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別がなされる。

この後、ステップＳ２９で得られた分別結果とステップＳ３３で得られた仮分別結果とに矛盾が無く一致すれば（Ｓ３４でＹｅｓ）、ステップＳ２９で得られた分別結果の情報が記憶部１３に記憶され（Ｓ３５）、ステップＳ１１に戻る一方、矛盾が有り不一致であれば（Ｓ３４でＮｏ）、ステップＳ３２に進む。

以上、本実施形態３によれば、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、下り判定用範囲内にあるとともに、両仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別がなされ、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２が、上り判定用範囲内にあるとともに、両仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別がなされるので、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別を一層高精度に行うことが可能となる。

なお、実施形態３の変形例として、ステップＳ２９において、得られた分別結果を、ステップＳ２１，Ｓ２２で得られた検出結果Ｇ２，Ｇ４に対応付けて記憶部１３に記憶し、ステップＳ１１ではなくステップＳ１に戻って、上下しきいレベルおよび前後しきいレベルを再度設定し直すようにしてもよい。また、この場合、上り歩行における着地時の加速度の鉛直および水平成分値と下り歩行における着地時の加速度の鉛直および水平成分値とから、それぞれ上下しきいレベルおよび前後しきいレベルを設定するようにしてもよい。

（実施形態４）
図８は本発明による実施形態４の歩行計システムの構成図である。

図８（ａ）に示すように、本実施形態４の歩行計システム２は、歩行による歩数および消費カロリーなどを求めて利用者に提示するものであり、利用者の足に装着される歩行計３と、これとは別体であり腰から上の腕や腰部などに装着される提示器４とにより構成されている。

歩行計３は、図８（ｂ）に示すように、信号をワイヤレス信号で送信する無線送信機３１と、本歩行計３の各部への駆動電力供給用の電池３２とを備えているほか、実施形態３とほぼ同様の歩行方位角分別装置１を備えている。なお、これに限らず、実施形態１または２とほぼ同様の歩行方位角分別装置１を備える構成でもよい。

本実施形態４の歩行方位角分別装置１における歩行方位角分別機能１００は、図２に示した両タイミングｔ１，ｔ３のうちの前のタイミングｔ１および鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングｔ２間の時間Ｄ１と、タイミングｔ２および後のタイミングｔ３間の時間Ｄ２との比率Ｒを、歩行方位角の角度をも示す分別結果として求める構成になっている。そして、本実施形態４の信号処理・演算器１０は、歩行方位角分別機能１００により分別結果が求められる毎に、その分別結果の比率Ｒの情報を含む信号を、無線送信機３１を介してワイヤレス信号で送信するように構成される。

提示器４は、図８（ｃ）に示すように、信号をワイヤレス信号で受信する無線受信機４３と、液晶表示パネルなどの表示部４４１およびイヤホン４４２を介した音声出力処理用の音声処理部４４３により構成される提示部４４と、本提示器４の各部への駆動電力供給用の電池４５とを備えているほか、駆動部４１、記憶部４２および信号処理・演算器４０を含むマイコンを備えている。なお、イヤホン４４２に代えてスピーカを備える構成でもよい。

駆動部４１は、表示部４４１の画面に各種情報を表示するための表示制御を実行するものである。記憶部４２は、例えば、ＲＡＭなどの半導体記憶装置により構成され、本提示器４の動作に必要となる各種データを記憶するものであり、分別結果（歩行方位角の角度をも示す比率Ｒの値）毎に歩数の情報を記憶するために使用される。

信号処理・演算器４０は、例えば、所定のプログラムに従って本提示器４全般の制御などの処理を実行するマイコン本体であり、歩数計数機能４０１および消費カロリー計算機能４０２などの各種処理機能を有している。

歩数計数機能４０１は、歩行方位角分別装置１からの分別結果である比率Ｒの情報を含む信号が無線受信機４３で受信される毎に、その比率Ｒの値に対応する歩数を、記憶部４２から読み出して「１」ずつインクリメントし、記憶部４２に記憶されている上記比率Ｒの値に対応する歩数を、そのインクリメントした歩数に更新する処理を実行する。

消費カロリー計算機能４０２は、記憶部４２に記憶されている比率Ｒの値毎の歩数に対し、そのＲの値に予め対応付けられた重み付けをして合算することにより、歩行による消費カロリーを計算する処理を実行する。例えば、
Ｒ＝１．２： ３５０歩
Ｒ＝１．１：１１５０歩
Ｒ＝１．０：３０００歩
Ｒ＝０．９： ７３０歩
Ｒ＝０．８： ３７０歩
のように、歩数が比率Ｒの値毎に計数されて記憶部１３に記憶される構成の場合に、Ｒ＝１．０の１歩当たりの消費カロリーをＡとしたとき、消費カロリーは、Ａ×Ｗ１×３５０＋Ａ×Ｗ２×１１５０＋Ａ×３０００＋Ａ×Ｗ３×７３０＋Ａ×Ｗ４×３７０の演算により算出される。なお、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、それぞれ、Ｒ＝１．２、Ｒ＝１．１、Ｒ＝０．９、Ｒ＝０．８に対して予め設定される重み係数である。

次に、本実施形態４の特徴となる動作について説明する。歩行計３において、歩行方位角分別機能１００により最終的な分別結果が得られる毎に、その分別結果（比率Ｒ）の情報を含む信号がワイヤレス信号で送信される。

提示器４において、歩行計３からのワイヤレス信号が受信されると、そのワイヤレス信号に含まれる分別結果（比率Ｒの値）に対応する歩数が、記憶部４２から読み出されてインクリメントされ、記憶部４２に記憶されているその分別結果に対応する歩数が、上記インクリメントした歩数に更新される。

この後、提示部４４に消費カロリーを提示する場合、記憶部４２に記憶されている比率Ｒの値毎の歩数に対して重み付けをして合算した演算がなされ、歩行による消費カロリーが算出される。そして、算出された消費カロリーが、音声処理部４４３を介してイヤホン４４２から音声で通知されるとともに、駆動部４１を介して表示部４４１の画面に表示される。また、表示部４４１の画面には、消費カロリーとともに歩行方位角別の歩数が表示される。

以上、本実施形態４によれば、実質的に歩行方位角の角度が求められるので、歩行方位角の角度を基に、歩行による消費カロリーをより正確に求めることが可能になる。また、歩行器３に含まれる歩行方位角分別装置１が利用者の足に装着されることにより、加速度の検出精度が向上するので、歩行による消費カロリーを一層正確に計算することが可能となる。さらに、歩行計３が足に装着されても、別体の提示器４により消費カロリーを容易に確認することができる。

なお、実施形態４の変形例として、歩数計数機能４０１および消費カロリー計算機能４０２は、歩行計３の信号処理・演算器１０に設けられる構成でもよい。

また、実施形態１の変形例における時間Ｔ１２を使用する構成の場合、足下降タイミングｔ２が時間Ｔ１２内にあれば、求めた比率Ｒを１に置き換えてそれを分別結果とし、足下降タイミングｔ２が時間Ｔ１１，Ｔ１３内にあれば、求めた比率Ｒをそのまま分別結果とするようにしてもよい。

（実施形態５）
図９は本発明による実施形態５の歩行計システムの一部構成図、図１０は同歩行計システムにおける歩行計および充電器の接続例を示す図である。

本実施形態５の歩行計システムは、実施形態４との相違点として、図９，図１０に示すように、電力を電磁誘導で供給する別体の充電器５を備え、歩行計３に受電部３３を備える構成になっている。

充電器５は、かかとに対向する部分に歩行計３を埋め込んだくつ６を当該充電器５に載置した状態で、歩行計３の電池３２を電磁誘導で充電するものであり、１次側トランス部５１と、整流平滑回路部５２と、本体検知充電制御信号受信回路部５３と、共振回路部５４とにより構成されている。

１次側トランス部５１は、後述の２次側トランス部と磁気結合することにより一の共振トランスを構成するものであり、送電用の１次巻線５１１と、別の１次巻線５１２とを含んでいる。

整流平滑回路部５２は、商用電源ＡＣの電力を整流および平滑して直流電力を共振回路部５４に供給するように構成される。

本体検知充電制御信号受信回路部５３は、電池３２を充電可能に歩行計３が充電器５に装着されたことを検出するとともに、１次側トランス部５１の１次巻線５１２を介して歩行計３からの充電制御信号を受信するように構成される。なお、歩行計３が充電器５に装着されたことを検出する構成例については後述する。

共振回路部５４は、本体検知充電制御信号受信回路部５３で歩行計３が充電器５に装着されたことが検出されると、整流平滑回路部５２からの直流電力を高周波電力に変換し、１次巻線５１１を介してその高周波電力を歩行計３に供給する一方、本体検知充電制御信号受信回路部５３で充電停止の充電制御信号が受信されると、上記高周波電力への変換を停止して歩行計３への電力供給を停止するように構成される。

受電部３３は、充電器５からの電力を電磁誘導で受けて二次電池としての電池３２を充電するものであり、２次側トランス部３３１と、充電制御マイコン３３２と、本体検知充電制御信号送信回路部３３３と、整流回路部３３４とにより構成されている。

２次側トランス部３３１は、１次側トランス部５１と磁気結合することにより一の共振トランスを構成するものであり、受電用の２次巻線３３１ａと、別の２次巻線３３１ｂとを含んでいる。

充電制御マイコン３３２は、電池３２の電力量を定期的に監視し、無線送信機３１を介してその電力量の情報を含む信号を定期的にワイヤレス信号で送信するほか、電池３２の電力量が満充電量に達した場合に充電停止の充電制御信号を送信する処理などを実行するように構成される。

本体検知充電制御信号送信回路部３３３は、電池３２を充電可能に歩行計３が充電器５に装着されたことを検出するとともに、２次側トランス部３３１の２次巻線３３１ｂを介して、充電制御マイコン３３２からの充電停止の充電制御信号を充電器５に送信するように構成される。歩行計３が充電器５に装着されたことを検出する構成については、歩行計３（本体検知充電制御信号送信回路部３３３）にタクトスイッチなどを備えて、歩行計３が充電器５に装着されたかどうかの検出をするようにし、歩行計３がその検出結果を整流回路部３３４に出力するとともに２次巻線３３１ｂを介して充電器５（本体検知充電制御信号受信回路部５３）に送信する構成にすればよい。なお、タクトスイッチは、充電器５に設ける構成でも、また歩行計３および充電器５の双方に設ける構成でもよい。

整流回路部３３４は、本体検知充電制御信号送信回路部３３３で歩行計３が充電器５に装着されたことが検出されると、２次巻線３３１ａを介して充電器５からの高周波電力を受電し、整流などして直流電力に変換して電池３２に供給する一方、本体検知充電制御信号送信回路部３３３で充電停止の充電制御信号が受信されると、上記直流電力への変換を停止して電池３２への直流電力の供給を停止するように構成される。

次に、本実施形態５の特徴となる動作について説明する。電池３２を充電可能に歩行計３が充電器５に装着されると、充電器５において、整流平滑回路部５２により、商用電源ＡＣの交流電力が、整流および平滑されて直流電力として共振回路部５４に供給される。そして、共振回路部５４により、整流平滑回路部５２からの直流電力が高周波電力に変換されて１次巻線５１１を介して歩行計３に供給される。

歩行計３において、充電器５からの高周波電力が２次巻線３３１ａで受電されると、出力整流回路部３３４により高周波電力が直流電力に変換されて電池３２に供給される。これにより、電池３２が充電される。この後、電池３２が満充電になると、充電制御マイコン３３２の制御により、本体検知充電制御信号送信回路部３３３から、充電停止の充電制御信号が２次巻線３３１ｂを介して充電器５に送信される。

充電器５において、歩行計３からの充電停止の充電制御信号が１次巻線５１２を介して本体検知充電制御信号受信回路部５３で受信されると、共振回路部５４による高周波電力への変換動作が停止し、歩行計３への電力供給が停止する。

以上、本実施形態５によれば、電池３２の充電器５を歩行計３から分離して別体とすることにより、歩行計３の軽量化および小型化を図ることができるとともに、充電のための手作業を簡単化することが可能となる。また、電池交換が不要になるとともに、歩行計３をくつ６に違和感なく埋め込むことが可能となる。

（実施形態６）
図１１は本発明による実施形態６の歩行計システムの一部構成図である。

本実施形態６の歩行計システムは、実施形態４との相違点として、図１１に示すように、歩行計３に発電部３４を備え、この発電部３４により二次電池としての電池３２を充電する構成になっている。

発電部３４は、歩行運動による振動を利用して発電をするものであり、運動変換機構３４１と、棒状の永久磁石３４２と、コイル３４３と、整流回路部３４４と、充電制御マイコン３４５とにより構成されている。

運動変換機構３４１は、歩行運動による振動を軸の回転運動に変換する偏心錘３４１ａと、この偏心錘３４１ａの軸の回転運動に応じて回転することにより、その軸の回転運動を高速回転運動に変換するギヤ群３４１ｂとにより構成されている。

永久磁石３４２は、運動変換機構３４１のギヤ群３４１ｂの出力端と連動し、運動変換機構３４１により変換された高速回転運動に応じて、自己の軸回りに高速回転するように構成されている。

コイル３４３は、永久磁石３４２の周囲を巻き回すように配置され、高速回転する永久磁石３４２の磁場の変動に応じて、交流電力の発電をするようになっている。

整流回路部３４４は、コイル３４３の発電による交流電力を整流などして直流電力に変換し、この直流電力の電池３２への供給を、充電制御マイコン３４５の許容ないし禁止制御に従ってそれぞれ実行ないし停止するように構成される。

充電制御マイコン３４５は、電池３２の電力量を定期的に監視し、無線送信機３１を介してその電力量の情報を含む信号を定期的にワイヤレス信号で送信するほか、電池３２の電力量が満充電量に満たない場合には整流回路部３４４に対して許容制御を行い、電池３２の電力量が満充電量に達した場合には整流回路部３４４に対して禁止制御を行うように構成される。

次に、本実施形態６の特徴となる動作について説明する。歩行計３を装着した利用者が歩行をすると、運動変換機構３４１で歩行運動による振動が高速回転運動に変換される。そして、その高速回転運動に応じて永久磁石３４２が高速回転することにより、コイル３４３で交流電力が発生する。

このとき、電池３２の電力量が満充電量に満たない場合には、充電制御マイコン３４５により整流回路部３４４に対して許容制御が行われる。そして、整流回路部３４４が、その許容制御に従って、コイル３４３の発電による交流電力を直流電力に変換し、この直流電力の電池３２への供給を実行することにより、電池３２が充電される。

一方、電池３２の電力量が満充電量に達した場合には、充電制御マイコン３４５により整流回路部３４４に対して禁止制御が行われる。そして、整流回路部３４４が、その禁止制御に従って、上記直流電力の電池３２への供給動作を停止することにより、電池３２の過充電が防止される。

以上、本実施形態６によれば、歩行の運動エネルギーから得られる電力で電池３２が充電されるので、充電のための手作業を無くすことができる。また、電池交換が不要になるとともに、歩行計３をくつ６に違和感なく埋め込むことが可能となる。

本発明による実施形態１の歩行方位角分別装置のブロック構成図である。 同歩行方位角分別装置による分別原理図である。 同歩行方位角分別装置のフロー図である。 本発明による実施形態２の歩行方位角分別装置における信号処理・演算器の構成図である。 同歩行方位角分別装置のフロー図である。 本発明による実施形態３の歩行方位角分別装置における信号処理・演算器の構成図である。 同歩行方位角分別装置のフロー図である。 本発明による実施形態４の歩行計システムの構成図である。 本発明による実施形態５の歩行計システムの一部構成図である。 同歩行計システムにおける歩行計および充電器の接続例を示す図である。 本発明による実施形態６の歩行計システムの一部構成図である。

符号の説明

１ 歩行方位角分別装置
１０ 信号処理・演算器；１００ 歩行方位角分別機能；１０１ タイミング取得機能；１０２ 着地鉛直成分分析・仮分別機能；１０３ 着地水平成分分析・仮分別機能
１１ 加速度センサ
１２ Ａ／Ｄ変換器
１３ 記憶部
２ 歩行計システム
３ 歩行計；３１ 無線送信機；３２ 電池；３３ 受電部；３４ 発電部
４ 提示器
４０ 信号処理・演算器；４０１ 歩数計数機能；４０２ 消費カロリー計算機能
４１ 駆動部
４２ 記憶部
４３ 無線受信機
４４ 提示部
４５ 電池
５ 充電器

Claims (9)

1. 鉛直方向の加速度の検出を上向きまたは下向き別に行う上下加速度検出手段と、
   この上下加速度検出手段により鉛直方向上向きまたは鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを取得するタイミング取得手段と、
   少なくとも下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別をするものであって、前記タイミング取得手段で取得される、鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、このタイミングの前後に前記タイミング取得手段で取得される、鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミング間の期間において、開始時点側の所定の下り判定用範囲または終了時点側の所定の上り判定用範囲のいずれの範囲内にあるかを基に、それぞれ、下り歩行または上り歩行のいずれであるかの分別をする歩行方位角分別手段と
   を備えることを特徴とする歩行方位角分別装置。
2. 前記タイミング取得手段は、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングを足下降タイミングとして取得するとともに、その足下降タイミングの前後における前記鉛直方向上向きの加速度の検出結果が得られる両タイミングをそれぞれ足上昇タイミングおよび足着地タイミングとして取得し、
   前記歩行方位角分別手段は、前記足上昇タイミングおよび前記足下降タイミング間の時間を第１時間として求めるとともに、前記足下降タイミングおよび前記足着地タイミング間の時間を第２時間として求め、それら第１時間および第２時間の長短比較をし、前記第１時間が前記第２時間よりも短い長短比較結果が得られた場合には下り歩行であるとの分別をし、前記第１時間が前記第２時間よりも長い長短比較結果が得られた場合には上り歩行であるとの分別をする
   ことを特徴とする請求項１記載の歩行方位角分別装置。
3. 前記両タイミングのうち後のタイミングでの前記上下加速度検出手段の検出結果と、所定の上下しきいレベルとの比較をし、前記検出結果が前記上下しきいレベルを超える場合には下り歩行であるとの仮分別をし、前記検出結果が前記上下しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別をする着地鉛直成分分析・仮分別手段を備え、
   前記歩行方位角分別手段は、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記下り判定用範囲内にあるとともに、前記着地鉛直成分分析・仮分別手段による仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別をし、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記上り判定用範囲内にあるとともに、前記着地鉛直成分分析・仮分別手段による仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別をする
   ことを特徴とする請求項１または２記載の歩行方位角分別装置。
4. 進行方向の加速度の検出を前向きまたは後向き別に行う前後加速度検出手段と、
   前記両タイミングのうち後のタイミングでの前記前後加速度検出手段の検出結果と、所定の前後しきいレベルとの比較をし、前記前後加速度検出手段の検出結果が前記前後しきいレベルを超える場合には下り歩行であるとの仮分別をし、前記前後加速度検出手段の検出結果が前記前後しきいレベルを下回る場合には上り歩行であるとの仮分別をする着地水平成分分析・仮分別手段とを備え、
   前記歩行方位角分別手段は、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記下り判定用範囲内にあるとともに、前記着地水平成分分析・仮分別手段による仮分別結果が下り歩行である場合に、下り歩行であるとの分別をし、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングが、前記上り判定用範囲内にあるとともに、前記着地水平成分分析・仮分別手段による仮分別結果が上り歩行である場合に、上り歩行であるとの分別をする
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の歩行方位角分別装置。
5. 前記歩行方位角分別手段は、前記両タイミングのうちの前のタイミングおよび前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミング間の時間である第１時間と、前記鉛直方向下向きの加速度の検出結果が得られるタイミングおよび前記両タイミングのうちの後のタイミング間の時間である第２時間との比率を、歩行方位角の角度をも示す分別結果として求めることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の歩行方位角分別装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の歩行方位角分別装置を含み、利用者の足に装着されることを特徴とする歩行計。
7. 請求項６記載の歩行計と、これとは別体の提示器とを備える歩行計システムであって、
   前記歩行方位角分別手段の分別結果毎の歩数を基に、歩行による消費カロリーを計算する消費カロリー計算手段を、前記歩行計および前記提示器のいずれか一方に備え、
   前記歩行方位角分別手段の分別結果または前記歩行による消費カロリーをワイヤレス信号で送信する通信手段およびそのワイヤレス信号を受信する通信手段を、それぞれ前記歩行計および前記提示器に備え、
   前記消費カロリーを利用者に提示する提示手段を前記提示器に備える
   ことを特徴とする歩行計システム。
8. 電力を電磁誘導で供給する別体の充電器を備え、
   前記歩行計は、前記充電器からの電力を電磁誘導で受ける受電手段と、駆動電力供給用であって前記受電手段で受けた電力により充電される蓄電手段とを備える
   ことを特徴とする請求項７記載の歩行計システム。
9. 前記歩行計は、歩行運動により回転運動をする永久磁石およびこの永久磁石の磁場の変動に応じて発電をするコイルを含む発電手段と、駆動電力供給用であって前記コイルの発電による電力で充電される蓄電手段とを備えることを特徴とする請求項７記載の歩行計システム。

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