JP2006198073A - Body motion detection machine and personal digital assistant device equipped with body motion detection machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用者が携帯して使用者の体動を検出する体動検出機に関し、特に、体動検出機の使用者への取り付け方向に関わりなく、使用者の運動の状態を高精度に判定する体動検出機及びこれを備える携帯端末装置などに関する。 The present invention relates to a body motion detector that is carried by a user and detects the body motion of the user, and in particular, regardless of the direction in which the body motion detector is attached to the user, the motion state of the user is highly accurate. The present invention relates to a body motion detector to be determined and a mobile terminal device including the same.
加速度を用いて使用者の体動を検出する従来の技術としては、加速度センサを用いて歩数を検出するものがある。(例えば、特許文献1参照)。図15は、前記特許文献1に記載された従来の技術を用いた体動検出装置の機能ブロック図である。
As a conventional technique for detecting a user's body movement using acceleration, there is a technique for detecting the number of steps using an acceleration sensor. (For example, refer to Patent Document 1). FIG. 15 is a functional block diagram of a body motion detection device using the conventional technique described in
図15において、作用軸判定部121は、検出する加速度の方向が異なる複数の体動センサ(111〜114)から最大の振れ幅を示した単一のセンサを選択し、選択された該センサの検出する加速度の方向を体動の方向として、該センサ出力に基づき歩数カウンタ123を用いて歩数の推定をしていた。
しかしながら、前記従来の構成では、センサを体動の方向を正確に一致させた状態で人体に取り付けることは不可能であるにもかかわらず、方向が固定されたいくつかのセンサの内単一のセンサが検出する加速度の方向を体動の方向としているため、センサの方向と使用者の体動の向きとが必ずしも完全に一致せず、体動の向きに発生した加速度を精度良く検出できないため、使用者の運動状態を正確に把握し得ないという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, although it is impossible to attach the sensor to the human body in a state in which the direction of body movement is exactly the same, it is a single of several sensors with fixed directions. Since the direction of acceleration detected by the sensor is the direction of body movement, the direction of the sensor and the direction of body movement of the user do not necessarily match completely, and the acceleration generated in the direction of body movement cannot be detected accurately. The problem is that the user's exercise state cannot be accurately grasped.
さらに該センサで検出する振動が、単なる体動によるものなのか歩行によるものなのか装置の取り外しにかかるものなのか装置の落下によるものなのかを正確に判定できないという課題を有していた。 Furthermore, there has been a problem that it is impossible to accurately determine whether the vibration detected by the sensor is a simple body movement, a walking, a device removal, or a device fall.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用者の運動の状態を精度良く判定し、かつ、判定された各状態を定量的に評価することができる体動検出機及びこれを備える携帯端末装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and includes a body motion detector capable of accurately determining the state of motion of the user and quantitatively evaluating each determined state. It aims at providing a portable terminal device.
前記従来の課題を解決するために、本発明にかかる体動検出機は、使用者の体動を検出する体動検出機であって、少なくとも異なる3軸方向の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段で検出した加速度と重力加速度とに基づき当該体動検出機が静止しているか否かを判断する静止判断手段と、前記静止判断手段が静止と判断する場合に、前記加速度検出手段で検出した加速度と重力加速度とに基づき、前記加速度検出手段で検出された加速度を所定の方向の加速度に変換する補正値を算出する補正値算出手段と、
前記静止判断手段が静止していないと判断する場合に、前記加速度検出手段で検出した加速度を前記補正値に基づき変換する変換加速度算出手段と、前記変換加速度算出手段で算出された変換加速度を分析し使用者の運動の特徴を判定する運動分析手段とをそなえることを特徴とする。
In order to solve the above-described conventional problems, a body motion detector according to the present invention is a body motion detector that detects a user's body motion, and an acceleration detection unit that detects at least different triaxial accelerations. Detecting the acceleration based on the acceleration detected by the acceleration detecting means and the gravitational acceleration, and detecting the acceleration when the stationary determining means determines that the stationary motion detecting means is stationary. Correction value calculating means for calculating a correction value for converting the acceleration detected by the acceleration detecting means into acceleration in a predetermined direction based on the acceleration detected by the means and the gravitational acceleration;
When the stationary determination means determines that it is not stationary, a conversion acceleration calculation means for converting the acceleration detected by the acceleration detection means based on the correction value, and an analysis of the converted acceleration calculated by the conversion acceleration calculation means And a motion analysis means for determining the characteristics of the user's motion.
これにより、使用者が体動検出機をいかなる方向に取り付けていたとしても、静止、活動、転倒、歩行などの運動を判定し、歩数、歩幅、歩行速度、など一般的な指標を精度良く算出することができる。 This makes it possible to determine movements such as stillness, activity, falls, walking, etc., and to calculate general indices such as the number of steps, step length, walking speed, etc. with high accuracy, regardless of the direction the user has attached the body motion detector. can do.
また、前記加速度検出手段は、互いに直交する3軸方向の加速度を検出し、前記静止判断手段は、前記3軸の各加速度の平方和を演算し、さらに前記平方和の平方根と重力加速度との差が所定の閾値以下である場合に当該体動検出機が静止いていると判断することとしても良い。 Further, the acceleration detecting means detects accelerations in three axis directions orthogonal to each other, and the stationary determination means calculates a sum of squares of the accelerations of the three axes, and further calculates a square root of the sum of squares and a gravitational acceleration. When the difference is equal to or smaller than a predetermined threshold, it may be determined that the body motion detector is stationary.
これにより、最小の構成で体動検出機の静止を正確に検出することが可能となる。
また、前記補正値算出手段は、前記加速度検出機の各加速度検出軸の、鉛直方向に対する傾斜角に基づき各加速度検出軸に対応する補正値を算出しても良い。さらに、変換加速度算出手段は、前記補正値と前記加速度検出機が検出した加速度とに基づき各軸の変換加速度を算出し、運動分析手段は、前記各軸の変換加速度を加算した値で分析することとしても良い。さらに、前記運動分析手段は、過去の任意の時間区間における前記変換加速度の変化率を算出し、前記変化率と、所定の基準値との比較により、使用者が衝突・転倒したことを判定することとしても良い。
As a result, it is possible to accurately detect the stationary state of the body motion detector with a minimum configuration.
Further, the correction value calculation means may calculate a correction value corresponding to each acceleration detection axis based on an inclination angle of each acceleration detection axis of the acceleration detector with respect to a vertical direction. Further, the converted acceleration calculating means calculates the converted acceleration of each axis based on the correction value and the acceleration detected by the acceleration detector, and the motion analyzing means analyzes with the value obtained by adding the converted acceleration of each axis. It's also good. Further, the motion analysis means calculates a change rate of the conversion acceleration in an arbitrary past time period, and determines that the user has collided or falls by comparing the change rate with a predetermined reference value. It's also good.
これにより、鉛直方向の加速度の変化を検出できるため、正確に使用者の運動状態を判定することができる。 Thereby, since the change of the acceleration of a perpendicular direction can be detected, a user's exercise | movement state can be determined correctly.
本発明にかかる携帯端末装置は、通信手段を備える携帯端末装置であって、上記の体動検出機と、前記携帯端末装置の動作状況を検知し、前記体動検出機の稼働状態を制御する制御手段と、前記体動検出機の運動分析手段の判定結果を取得する判定取得手段と、取得した判定結果を表示する表示装置とを備えることを特徴とする。 The portable terminal device concerning this invention is a portable terminal device provided with a communication means, Comprising: The above-mentioned body motion detector and the operation condition of the said portable terminal device are detected, The operating state of the said body motion detector is controlled. It comprises control means, determination acquisition means for acquiring the determination result of the motion analysis means of the body motion detector, and a display device for displaying the acquired determination result.
これにより、携帯端末装置を操作中など使用者の運動とは異なる加速度を検出することが無く、より正確に使用者の運動状態のみを判定することができる。
なお、本発明は、上記の体動検出機や携帯端末装置に限らず、体動検出方法などとしても同様の作用効果を奏し、課題を解決することができる。さらに前記方法に基づく動作をコンピュータに実行させるプログラムとしても同様である。
Thereby, it is possible to determine only the user's exercise state more accurately without detecting an acceleration different from the user's exercise such as during operation of the mobile terminal device.
Note that the present invention is not limited to the above-described body motion detector and portable terminal device, and the same effects can be achieved as a body motion detection method and the problems can be solved. The same applies to a program that causes a computer to execute an operation based on the method.
本発明の体動検出機によれば、使用者が体動検出機をいかなる方向に装着しても、使用者の体動を正確に把握し、転倒、衝突、歩数や歩行速度など健康上有用な情報を正確に判定可能である。また、本発明の携帯端末装置によれば、携帯端末装置使用時の動きと携帯端末装置携帯時の体動とを区別し、体動に関する有用な情報のみを検出可能である。 According to the body motion detector of the present invention, regardless of the direction the user wears the body motion detector, the user's body motion can be accurately grasped and useful for health such as falls, collisions, steps and walking speed. Accurate information can be determined accurately. In addition, according to the mobile terminal device of the present invention, it is possible to distinguish between movement when the mobile terminal device is used and body motion when the mobile terminal device is carried, and detect only useful information related to the body motion.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明にかかる体動検出機を具備した携帯端末装置としての折り畳み式の携帯電話を概観した正面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view of a foldable mobile phone as a mobile terminal device equipped with a body motion detector according to the present invention.
同図において携帯電話1は、携帯電話1に必要な情報を表示する液晶ディスプレーからなる表示装置2と、ヒンジを構成する画面側の結合部とキーボード側の結合部に設けられた二つの電気接点3とを備えている。この電気接点3は、携帯電話1の開閉を検出するものであり、携帯電話1の開閉に伴う通電の有無により開閉状態を検出する通電検知部である。
In the figure, a
図2は、本発明の体動検出機を具備した携帯電話1を用いて、体動に伴う加速度の検出を行い、老人介護施設内において使用者であるところの入所者の衝突・転倒を監視する際の携帯電話1の使用状態を示す図である。
FIG. 2 is a
携帯電話1は使用者7の腰部分に任意の状態で取り付けられている。また、この携帯電話1は使用者7の体動を検出し、その結果を介護スタッフ用情報端末6に送信できるものとなされている。この図に示すように本実施の形態においては、携帯電話1は使用者7の腰部右側に装着された状態で運用され、介護スタッフ用情報端末6に衝突・転倒の状態を表示させるものである。
The
図3は本実施の形態にかかる携帯電話1の機能ブロック図である。
同図に示すように、携帯電話1は、通常の音声通話や電子メール、その他アプリケーションなどを実行できる端末であり、体動検出機4と、制御部9と、表示装置2と、出力部12と、判定取得部14と、通信部15とを備えている。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
As shown in the figure, the
さらに体動検出機4は、静止判断部5と、加速度検出部8と、補正値算出部10と、運動分析部11と、変換加速度算出部13とを備えている。
The
加速度検出部8は、互いに直交する3軸の加速度を検出することができる3次元加速度センサを備え、これらセンサの信号を処理し出力する。
The
静止判断部5は、加速度検出部8からの軸毎の出力値の平方和を演算し、さらに前記平方和の平方根の重力加速度に対する差を演算し、差が所定値以下(例えば差が0)のとき静止と判断する処理部である。
The
補正値算出部10と変換加速度算出部13、運動分析部11については後述する。
制御部9は、携帯電話1のヒンジに設けられた通電検知部としての電気接点3の通電状態、すなわち、携帯電話1を開いて使用する際には互いに接することで通電が可能となり、携帯電話を閉じて使わない場合は通電が不可能となる電気接点3の接点間の抵抗値を測り、抵抗値が無限大の場合、体動検出機4を稼働させるよう制御する処理部である。
The correction
The
判定取得部14は、後述する運動分析部11の判断を体動検出機4から取得する処理部である。
The determination acquisition unit 14 is a processing unit that acquires the determination of the
出力部12は、携帯電話1に備えられる表示装置である液晶ディスプレイ2に判定取得部14が取得した運動分析部11による分析結果などを表示させるほか、通信部15に当該結果を出力し外部との通信を行わせる処理部である。
The
次に、使用者7の腰部右側にて装着された携帯電話1に具備された体動検出機4の補正値算出部10と変換加速度算出部13、運動分析部11について説明する。
Next, the correction
まず、使用者7は携帯電話1を閉じて、図2のように装着する。このとき、体動検出機以外の機能であるところの通常の携帯電話機能は停止し、体動検出機4の稼働が開始される。これは前述の電気接点3の通電状態に基づき制御部9が制御する。
First, the
加速度検出部8は、静止判断部5が静止と判断している間に、互いに直交する3軸の加速度の検出を行い、補正値算出部10へ各軸ごとの加速度情報を出力する。
The
補正値算出部10は、前記各軸の値と重力加速度に基づき各軸の補正値を定める。
以下、補正値の算出方法を詳細に説明する。
The correction
Hereinafter, the calculation method of the correction value will be described in detail.
図4は、3軸の加速度センサの加速度検出軸の方向と、鉛直方向の重力加速度との関係を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the direction of the acceleration detection axis of the triaxial acceleration sensor and the vertical gravitational acceleration.
加速度の作用点17は水平面16上にあり、加速度検出部8により得られる静止時の3方向の加速度(Az21、Ax22、Ay23)は、当該作用点17から延びる実線のベクトルで示されている。この時、加速度Az21が鉛直方向18と成す角θz、加速度Ax22が前後方向19と成す角θx、加速度Ay23が左右方向20と成す角θyについては、下式のような関係がある。補正値算出部10は、この関係式に基づき、右辺の余弦関数から得られる値を補正値として算出する。gは重力加速度である。
The
g =Az×cos(θz) ・・・・・・・・・・・(式1)
g =Ax×cos(θx) ・・・・・・・・・・・(式2)
g =Ay×cos(θy) ・・・・・・・・・・・(式3)
g = Az × cos (θz) (Equation 1)
g = Ax × cos (θx) (Equation 2)
g = Ay × cos (θy) (Equation 3)
次に、体動がある場合、すなわち、静止判断部5が静止していないと判断している間は変換加速度算出部13は、下式に基づき変換加速度Zを算出する。
Next, when there is a body motion, that is, while the
Z=Az×cos(θz)+Ax×cos(θx)+Ay×cos(θy)・・・・・・・・・・・(式4)
Z = Az × cos (θz) + Ax × cos (θx) + Ay × cos (θy) (Formula 4)
運動分析部11は、変換加速度算出部13により算出された変換加速度Zを用いて、使用者の衝突・転倒の判定を行うアルゴリズムを実行する。このとき実行される衝突・転倒判定用のアルゴリズムについて、図5、および、図6を用いて説明する。
The
図5は、転倒の概念図であり、図中の三角形の領域は転倒後の体軸成分の存在領域24、大きな白抜きの矢印は重力加速度25、26(1g=9.8m/s2)を示している。前後方向27は、使用者7の正面背面方向、上下方向28は使用者7の足から頭の方向を示し、使用者が静止状態で起立している場合は鉛直方向と一致する。
FIG. 5 is a conceptual diagram of the fall. In the figure, the triangular area indicates the body axis
同図は、重力加速度を検知していた加速度センサの軸が、転倒前は上下方向から、転倒に伴って外れる特徴を示している。本実施の形態における運動分析部11においては、過去の1秒間における変換加速度Zにおける時間変化率を算出し、その値が20msecあたり0.75G以上の場合に転倒情報を出力する、というアルゴリズムを保持している。
The figure shows the feature that the axis of the acceleration sensor that has detected the gravitational acceleration deviates from the vertical direction before the fall, and falls with the fall. In the
図6は使用者7が実際に転倒したときの、転倒を含むその前後の変換加速度の経時変化の特徴を示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the change over time of the conversion acceleration before and after the fall when the
同図において、横軸は、時間(msec)、縦軸は、加速度である。すなわちこのグラフが示すように、この使用者の転倒に伴い、約40msecあたりの変換加速度変動量が1.5G(20msecあたり0.75G)以上の変動を示し、重力加速度を検出しているセンサの軸が、入れ替わっている様子を示している。本実施の形態におけるこのような信号を受信した運動分析部11は、判定結果として「転倒」を出力する。本発明にかかる出力部12は、携帯電話1の通信機能を介して、転倒情報をスタッフ用端末6に当該結果を表示させる。さらに本実施の形態においては、使用者の装着した携帯電話1上にも転倒情報を表示させることができる。
In the figure, the horizontal axis represents time (msec) and the vertical axis represents acceleration. In other words, as this graph shows, as the user falls, the conversion acceleration fluctuation amount per approximately 40 msec shows a fluctuation of 1.5 G (0.75 G per 20 msec) or more, and the axis of the sensor detecting the gravitational acceleration is , Showing the change. The
図7(a)(b)は、このときの介護スタッフ用情報端末6の表示画面31、及び携帯電話1の液晶ディスプレイ2の表示内容を示し、転倒情報として転倒した人体を図示したものである。
FIGS. 7A and 7B show the display contents of the
このように、本実施形態にかかる体動検出機を具備した携帯電話1によって使用者の転倒の検出が可能となり、介護スタッフに通報されるばかりでなく、倒れている使用者7を発見した人が携帯電話1の表示内容を見ることにより必要な場所に連絡を入れることが可能になる。
As described above, the
なお、本実施の形態において、制御手段としてヒンジ部の接点を設けたが、その他、携帯電話の表示装置の通電情況、キーボード部の通電情況としても良い。 In this embodiment, the contact of the hinge part is provided as the control means. However, the energization situation of the display device of the mobile phone and the energization situation of the keyboard part may be used.
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2にかかる運動分析部11の構成を詳細に示すブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a block diagram showing in detail the configuration of the
この実施形態は、運動分析部11の詳細以外、実施の形態1と同様であり、図1および図2、図3、図4と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
This embodiment is the same as the first embodiment except for the details of the
同図に示すように、運動分析部11は、変換加速度算出部13から変換加速度を取得する取得部32と、取得部32により得られた変換加速度を分析する周波数分析部33と、周波数特定部34と、対数変換部35とを備えている。
As shown in the figure, the
本実施形態における携帯電話1の具備する運動分析部11においては、変換加速度算出部13から取り込んだ変換加速度データに対して、坦持されたプログラム(以下、運動解析プログラム)により行われる。
In the
本実施形態における運動分析部11は運動機能評価法として、歩行の状態の解析、すなわち歩様解析を機能として有する。
The
図9は、運動分析部11において実行される歩行速度算出方法を示す。
まず、変換加速度算出部13により算出された上下方向(鉛直方向)のみの変換加速度を取得し(S901)、次に、歩行速度を検出し(S902)、これらの検出結果を出力する(S903)。
FIG. 9 shows a walking speed calculation method executed in the
First, the conversion acceleration only in the vertical direction (vertical direction) calculated by the conversion
図10は、運動分析部11へ入力された補正後の上下方向の変換加速度データの波形を示したものである。歩行速度の算出においては、前記図10のように検出される上下方向の変換加速度波形から使用者7の歩行速度を検出することが特徴である。本実施形態においてはこの歩行速度を次のように定義している。
FIG. 10 shows the waveform of the corrected conversion acceleration data in the up-down direction input to the
[歩行速度]=[歩行周期]×[歩幅] ・・・(式5)
[Walking speed] = [Walking cycle] x [Step length] (Formula 5)
式5における歩行周期とは、図10において、上下方向の加速度の隣り合うゼロクロス点(T)間の時間間隔(T(i)-T(i-1))に対応する。ただし、ゼロクロス点は本実施形態の加速度波形において、負の領域から正の領域へ向かう方向でゼロクロスする点としている。
The walking cycle in
図8のブロック図は、上記の原理を反映しており、取得部32は、変換加速度取得ステップ(S901)で、所定の時間区間内で計測された上下方向の変換加速度を取得し、この変換加速度に対して、周波数分析部33は、歩行速度検出ステップ(S902)で、前記所定の時間区間の全ゼロクロス点を抽出し、全てのゼロクロス点間の平均時間間隔を歩行周波数として算出する。さらに、周波数特定部34、歩行速度検出ステップ(S902)において、前記所定の時間区間において、フーリエ変換を用いた周波数解析を行い、周波数パワーの最大値をもとめる。そして、対数変換部35は、周波数パワーを対数変換して歩幅を算出する。
The block diagram of FIG. 8 reflects the above principle, and the
図11は、前記加速度データからステップS902で生成されるパワースペクトラムに対して、歩行スタンスと同様に0を除く最小の周波数を有する極大値の検出を行い、該極大値の逆数として一秒間の歩数が算出されることを示した図である。 FIG. 11 shows detection of a local maximum value having a minimum frequency excluding 0 as in the walking stance with respect to the power spectrum generated in step S902 from the acceleration data, and the number of steps per second as the reciprocal of the local maximum value. It is the figure which showed that is calculated.
図12は、歩行時の歩幅を変えて収集した上下方向の加速度波形のパワースペクトラムをから、極大値を有するそれぞれの周波数の内で、最低の周波数を示すパワーの値を歩幅指数としてスタンスごとに抽出し、実際の歩幅との対応を示したグラフである。横軸が歩幅を示し、縦軸が該極大値を常用対数で表した歩幅指数である。この図は歩幅と、該極大値との間には線形性の関係を示すものである。 FIG. 12 shows the power spectrum of the acceleration waveform in the vertical direction collected by changing the stride during walking, and for each stance, the power value indicating the lowest frequency among the respective frequencies having the maximum value is used as the stride index. It is the graph which extracted and showed the correspondence with an actual stride. The horizontal axis indicates the stride, and the vertical axis indicates the stride index in which the maximum value is expressed in common logarithm. This figure shows a linear relationship between the stride and the maximum value.
本実施形態においては、該周波数パワーの最大値から歩幅の推定を行うことができる。この時に用いた推定式を式6に示す。歩幅の単位は[cm]である。 In the present embodiment, the stride can be estimated from the maximum value of the frequency power. The estimation formula used at this time is shown in Formula 6. The unit of stride is [cm].
[歩幅]= 143×(最大周波数パワー)−271 ・・・(式6)
[Step length] = 143 × (maximum frequency power) −271 (Expression 6)
また、この歩幅と最大周波数パワーの対応関係を示したのが図12である。歩行速度検出ステップ(S12)においてはこの推定式による歩幅を、前記式6に代入し、歩行速度を検出する仕組みになっている。 FIG. 12 shows the correspondence between the stride and the maximum frequency power. In the walking speed detection step (S12), the stride based on this estimation formula is substituted into the formula 6 to detect the walking speed.
出力ステップ(S903)において、当該結果の出力を行う。
図13は、歩行速度の推移を点数化し表示した画面例である。
In the output step (S903), the result is output.
FIG. 13 is an example of a screen in which the transition of walking speed is scored and displayed.
同図に示すように、歩行速度の推移を点数化して、携帯電話1の液晶ディスプレイに表示したり、また、通信により情報端末に表示することにより、使用者7のリハビリに対する意欲を向上させることができる。
As shown in the figure, the change in walking speed is scored and displayed on the liquid crystal display of the
図14は、使用者7の歩行速度の経時変化を示した図である。
なお、本実施形態においては、上記歩行速度検出ステップ(S902)で上下方向の加速度の隣り合うゼロクロス点から歩行周期を求めたが、歩行速度検出ステップ(S902)においては、水平面内のいずれか1方向(例えば左右方向、前後方向)の加速度のゼロクロス点間から歩行周期を求めてもよい。ただし、その際、歩行周期は、所定の時間区間における全ゼロクロス点間の平均値を1/2にしたものが対応する。
FIG. 14 is a diagram showing a change with time of the walking speed of the
In the present embodiment, the walking cycle is obtained from the adjacent zero cross points of the vertical acceleration in the walking speed detection step (S902). However, in the walking speed detection step (S902), any one in the horizontal plane is obtained. You may obtain | require a walk cycle from the zero crossing point of the acceleration of a direction (for example, left-right direction, the front-back direction). However, in this case, the walking cycle corresponds to a value obtained by halving the average value between all zero cross points in a predetermined time interval.
上記実施形態における体動検出機4を備えた携帯電話1によれば、使用者が任意の方向に装着しても複数軸の加速度センサから得られた加速度から、使用者の上下(鉛直方向)、の加速度を抽出することが可能となり、歩行速度計測の精度を向上させ、転倒、衝突、歩幅や左右の脚力差など健康上有用な情報の利用を可能にし、一般的な生活場面における健康管理から医療場面におけるリハビリテーション等の用途にも応用できる。
According to the
本発明は、人間などの体の動きを検出する体動検出機に適用でき、特に携帯電話などの携帯端末装置に備えられる体動検出機等に適用できる。 The present invention can be applied to a body motion detector that detects the motion of a human body or the like, and in particular, can be applied to a body motion detector provided in a mobile terminal device such as a mobile phone.
1 携帯電話
2 液晶ディスプレイ、表示装置
3 電気接点
4 体動検出機
5 静止判断部
6 情報端末
7 使用者
8 加速度検出部
9 制御部
10 補正値算出部
11 運動分析部
12 出力部
13 変換加速度算出部
14 判定取得部
15 通信部
17 作用点
18 鉛直方向
19 前後方向
20 左右方向
21、22、23 加速度
24 体軸存在領域
25、26 重力加速度
32 取得部
33 周波数分析部
34 周波数特定部
35 対数変換部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
少なくとも異なる3軸方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段で検出した加速度と重力加速度とに基づき当該体動検出機が静止しているか否かを判断する静止判断手段と、
前記静止判断手段が静止と判断する場合に、前記加速度検出手段で検出した加速度と重力加速度とに基づき、前記加速度検出手段で検出された加速度を所定の方向の加速度に変換する補正値を算出する補正値算出手段と、
前記静止判断手段が静止していないと判断する場合に、前記加速度検出手段で検出した加速度を前記補正値に基づき変換する変換加速度算出手段と、
前記変換加速度算出手段で算出された変換加速度を分析し使用者の運動の特徴を判定する運動分析手段と
を備えることを特徴とする体動検出機。 A body motion detector for detecting a user's body motion,
Acceleration detecting means for detecting acceleration in at least three different axis directions;
Stationary determination means for determining whether the body motion detector is stationary based on the acceleration detected by the acceleration detection means and the gravitational acceleration;
When the stillness determining means determines that it is stationary, a correction value for converting the acceleration detected by the acceleration detecting means into an acceleration in a predetermined direction is calculated based on the acceleration detected by the acceleration detecting means and the gravitational acceleration. Correction value calculating means;
Converted acceleration calculating means for converting the acceleration detected by the acceleration detecting means based on the correction value when the stationary determining means determines that the stationary is not stationary;
A body motion detector comprising: motion analysis means for analyzing the conversion acceleration calculated by the conversion acceleration calculation means and determining the characteristics of the user's motion.
前記静止判断手段は、前記3軸の各加速度の平方和を演算し、さらに前記平方和の平方根と重力加速度との差が所定の閾値以下である場合に当該体動検出機が静止していると判断することを特徴とする請求項1に記載の体動検出機。 The acceleration detecting means detects accelerations in three axial directions orthogonal to each other,
The stationary determination means calculates the sum of squares of the accelerations of the three axes, and the body motion detector is stationary when the difference between the square root of the sum of squares and the gravitational acceleration is equal to or less than a predetermined threshold. The body motion detector according to claim 1, wherein the body motion detector is determined.
運動分析手段は、前記各軸の変換加速度を加算した値で分析することを特徴とする請求項3に記載の体動検出機。 Conversion acceleration calculation means calculates conversion acceleration of each axis based on the correction value and the acceleration detected by the acceleration detector,
4. The body motion detector according to claim 3, wherein the motion analysis means analyzes the value obtained by adding the converted accelerations of the respective axes.
変換加速度の所定の時間区間における経時変化に基づいて、周波数スペクトルを生成する周波数分析部と、
生成された前記周波数スペクトルの中から極大値に対応する周波数を特定し、さらに、その中から直流成分を除く最低の周波数を特定する周波数特定部とを備え、
特定された前記周波数に基づいて、前記所定の時間区間における歩数と歩行速度のすくなくとも一つを出力することを特徴とする請求項1に記載の体動検出機。 The motion analysis means;
A frequency analysis unit that generates a frequency spectrum based on a change over time in a predetermined time interval of the conversion acceleration;
A frequency corresponding to the maximum value is identified from the generated frequency spectrum, and further includes a frequency identifying unit that identifies a lowest frequency excluding a DC component from the frequency spectrum,
The body motion detector according to claim 1, wherein at least one of the number of steps and the walking speed in the predetermined time interval is output based on the identified frequency.
請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の体動検出機と、
前記携帯端末装置の動作状況を検知し、前記体動検出機の稼働状態を制御する制御手段と、
前記体動検出機の運動分析手段の判定結果を取得する判定取得手段と、
取得した判定結果を表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする携帯端末装置。 A mobile terminal device comprising communication means,
The body motion detector according to any one of claims 1 to 8,
Control means for detecting the operation status of the mobile terminal device and controlling the operating state of the body motion detector;
Determination acquisition means for acquiring the determination result of the motion analysis means of the body motion detector;
A display device for displaying the obtained determination result;
A portable terminal device comprising:
携帯端末装置の所定の部位における通電情況を検知する通電検知部を備え、
前記所定の部位における電流の変化または、電力消費量に応じて、前記体動検出機の稼働状態を制御することを特徴とする請求項9記載の携帯端末装置。 The control means further includes
With an energization detection unit that detects the energization situation in a predetermined part of the mobile terminal device,
The mobile terminal device according to claim 9, wherein an operation state of the body motion detector is controlled in accordance with a change in current in the predetermined part or power consumption.
前記判定取得手段が取得した判定結果に基づき、日時に関連付けたグラフを、前記表示装置に出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項9に記載の携帯端末装置。 The portable terminal device further includes
The portable terminal device according to claim 9, further comprising: an output unit that outputs a graph associated with a date and time to the display device based on a determination result acquired by the determination acquisition unit.
前記加速度検出手段で検出した加速度と重力加速度とに基づき当該体動検出機が静止しているか否かを判断する静止判断ステップと、
前記静止判断手段が静止と判断する際に、前記加速度検出手段で検出した加速度と重力加速度とに基づき前記加速度検出手段で検出された加速度を所定の方向の加速度に変換する補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記静止判断ステップによって静止していないと判断する際に、前記加速度検出手段で検出した加速度を前記補正値に基づき変換する変換加速度算出ステップと
前記変換加速度算出ステップで算出された変換加速度を分析し使用者の運動の特徴を判定する運動分析ステップと
を含むことを特徴とする体動検出方法。 A method for determining a movement state of a user with a body motion detector comprising an acceleration detection means for detecting acceleration in at least three different axial directions,
A stationary determination step of determining whether or not the body motion detector is stationary based on the acceleration detected by the acceleration detection means and the gravitational acceleration;
A correction for calculating a correction value for converting the acceleration detected by the acceleration detection means into an acceleration in a predetermined direction based on the acceleration detected by the acceleration detection means and the gravitational acceleration when the stationary determination means determines to be stationary. A value calculation step;
A conversion acceleration calculation step for converting the acceleration detected by the acceleration detection means based on the correction value and a conversion acceleration calculated in the conversion acceleration calculation step when analyzing that the stationary determination step is not stationary. A body motion detection method comprising: a motion analysis step of determining a motion characteristic of the user.
前記携帯端末装置の動作状況を検知し、前記体動検出機の稼働状態を制御する制御ステップと、
前記体動検出機の運動分析手段の判定結果を取得する判定取得ステップと
取得した判定結果を表示する表示ステップと
を備えることを特徴とする方法。 It is a method applied to a portable terminal device provided with the body movement detector according to any one of claims 1 to 8,
A control step of detecting an operation state of the mobile terminal device and controlling an operating state of the body motion detector;
A method comprising: a determination acquisition step of acquiring a determination result of the motion analysis means of the body motion detector; and a display step of displaying the acquired determination result.
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