JP2006122573A

JP2006122573A - 体動測定装置

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Publication number: JP2006122573A
Application number: JP2004318006A
Authority: JP
Inventors: Nobuya Sakai; 暢也酒井; Kenji Nishibayashi; 賢二西林
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-11-01
Also published as: CN1768702A; CN100425200C; JP4591918B2

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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ない体動検出が可能である。
【選択図】図１

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。

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）。

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）。
特開平０９−２２３２１４特許３５４３７７８

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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＝（Ａｘ１^２＋Ａｙ１^２）^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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、

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。

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。

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。

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＝（Ａｘ２^２＋Ａｙ２^２）^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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

実施例１の体動測定装置の正面図である。実施例１の体動測定装置のブロック図である。歩行時のＸ軸方向の体動信号の時間変化を示す軌跡波形である。歩行時のＹ軸方向の体動信号の時間変化を示す軌跡波形である。走行時のＸ軸及びＹ軸方向の体動信号の時間変化を示す軌跡波形である。Ｘ軸及びＹ軸方向の体動出力の時間変化を示す軌跡波形である。各体動出力に基づく合成出力の時間変化を示す軌跡波形である。合成への適否を判定した体動出力の時間変化を示す軌跡波形である。合成への適否を判定した各体動出力に基づく合成出力の時間変化を示す軌跡波形である。実施例１のメインルーチンを示すフローチャートである実施例１の体動出力判定処理を示すサブルーチンである。歩数カウント処理を示すサブルーチンである。実施例２のメインルーチンを示すフローチャートである実施例１の体動出力判定処理を示すサブルーチンである。

符号の説明

１体動測定装置
２入力装置
３表示装置
４体動センサ
４ａＸ軸体動センサ
４ｂＹ軸体動センサ
５、６増幅器
７、８Ａ／Ｄ変換器
９記憶装置
９ａＸ軸用バッファ
９ｂＹ軸用バッファ
１０ＣＰＵ

Claims

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。
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ことを特徴とする請求項１記載の体動測定装置。
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ことを特徴とする請求項１記載の体動測定装置。
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ことを特徴とする請求項２又は３記載の体動測定装置。
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ことを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか一項に記載の体動測定装置。
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を特徴とする請求項１乃至５の内いずれか一項に記載の体動測定装置。
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を特徴とする請求項１乃至６の内いずれか一項に記載の体動測定装置。