JP2008173249A

JP2008173249A - 活動量計

Info

Publication number: JP2008173249A
Application number: JP2007008506A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kidera; 和憲木寺; Masaharu Kitado; 正晴北堂; Yoshihiro Matsumura; 吉浩松村; Hideki Nakamura; 秀樹中村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】正確な活動量を算出することができる活動量計を提供することにある。
【解決手段】活動量計は、人体に装着され３軸の加速度を検出する加速度検出手段１と、加速度検出手段１から出力された各軸の加速度について人の行動に起因する加速度の周期よりも短い第１時間の移動平均を算出することにより各軸の加速度から第１時間以下の周期の加速度成分を除去して第１時間より長い周期の第１加速度成分を抽出する第１抽出手段２と、加速度検出手段１から出力された各軸の加速度について人の行動に起因する加速度の周期以上の第２時間の移動平均を算出することにより各軸の加速度から第２時間以下の周期の加速度成分を除去して第２時間より長い周期の第２加速度成分を抽出する第２抽出手段３と、第１加速度成分と第２加速度成分との差分を元にして活動量の演算を行う活動量演算手段４と、算出された活動量を表示する表示手段５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、人の活動量を算出する活動量計に関するものである。

従来から、人の行動によって消費された運動エネルギからなる活動量を算出する活動量計が提供されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特許文献１には、人体に装着された加速度センサから出力された電圧を４段階に区分し、この区分と所定時間における歩数とによって運動強度を決定し、運動強度毎に設定された値を用いて活動量（運動量）を算出するものについて開示されている。一方、特許文献２には、異なる方向の加速度を検出する複数の加速度センサ（体動センサ）のなかから、活動量の算出に最も適した加速度センサを選択して、その加速度センサから得られた加速度を用いて活動量を算出するものについて開示されている。
特許第３０２７３４６号公報特開２００２−１９１５８０号公報

ところで、特許文献１では、所定の一方向だけの加速度から得られた歩数を元にして活動量の算出を行うように構成されているため、前記一方向が人体の進行方向からずれた場合などには、正確な活動量が得られないという問題があった。また、活動量の算出自体も歩数のカウントを主体として行っているから、歩行時（または走行時）にしか活動量の算出が行えないという問題もあった。

これに対して、特許文献２では、異なる方向の加速度を検出する複数の加速度センサから活動量の算出に適した加速度センサを選択するようにしているから、上述の問題をある程度解決することができていた。

しかしながら、このような特許文献１，２では、一方向、すなわち１軸の加速度センサにより得られた値のみを用いて活動量の算出を行っているため、三次元空間で複雑に動く人体の活動量を正確に評価するという点で不十分であった。

かかる点に鑑みて、互いに直交する３軸の加速度センサから得られた各軸の加速度を用いて活動量の算出を行う活動量計が提案されている。

ところで、このような活動量計において正確な活動量を算出するためには、各軸の加速度から人の行動に起因する加速度成分以外の加速度成分、例えば、重力加速度に起因する加速度成分（重力加速度成分）を除去することが望ましい。

ここで、重力加速度成分は、重力加速度が加速度センサに対して常に一定方向に作用するのであれば、各軸の加速度から容易に除去することができる。しかしながら、加速度センサは人体に装着されるので、人の行動や、人の姿勢変化などによって加速度センサに作用する重力加速度の方向が変動してしまうから、各軸の加速度から重力加速度成分を除去することが非常に困難であり、結果として、算出された活動量には、重力加速度成分に起因する誤差が生じてしまっていた。

また、各軸の加速度には、歩行中、走行中、あるいは昇降中における足の着地時に発生する衝撃などによって生じる比較的大きい加速度成分が含まれてしまうおそれがあり、算出された活動量には、このような衝撃などによる加速度成分に起因する誤差が生じてしまうという問題も生じていた。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、正確な活動量を算出することができる活動量計を提供することにある。

上述の問題を解決するために、請求項１の発明では、人体に装着され３軸の加速度を検出する加速度検出手段と、加速度検出手段から出力された各軸の加速度について人の行動に起因する加速度成分の周期よりも短い第１時間の移動平均を算出することにより各軸の加速度から第１時間以下の周期の加速度成分を除去して第１時間より長い周期の第１加速度成分を抽出する第１抽出手段と、加速度検出手段から出力された各軸の加速度について人の行動に起因する加速度成分の周期以上の第２時間の移動平均を算出することにより各軸の加速度から第２時間以下の周期の加速度成分を除去して第２時間より長い周期の第２加速度成分を抽出する第２抽出手段と、第１加速度成分と第２加速度成分との差分を元にして活動量の演算を行う活動量演算手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１抽出手段によって各軸の加速度から人の行動に起因する加速度の周期より短い第１時間以下の周期の加速度成分を除去して第１時間より長い周期の第１加速度成分を抽出するとともに、第２抽出手段によって各軸の加速度から人の行動に起因する加速度の周期以上の第２時間以下の周期の加速度成分を除去して第２時間より長い周期の第２加速度成分を抽出し、これら第１加速度成分と第２加速度成分との差分を算出するので、各軸の加速度から人の行動に起因する加速度以外の加速度成分を除去することができて、人の行動に起因する加速度成分を元にして活動量の演算が行えるから、正確な活動量を算出することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、活動量演算手段は、加速度検出手段より得られた各軸の加速度の周期を元にして前記第１時間を変更するように構成されていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、人の行動に合わせて第１時間が変更されるから、歩行や、走行など、人のどの様な行動にも対応した正確な活動量を算出することができる。

請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、活動量演算手段は、各軸の第２加速度成分を元にして人体の昇降動作を検出し、昇降動作に応じて活動量の値を補正するように構成されていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、人体が昇降動作を行ったことを検出して、その昇降動作に応じて活動量を補正するから、さらに正確な活動量を算出することができる。

請求項４の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項の発明において、活動量演算手段は、各軸について算出した第１加速度成分と第２加速度成分との差分を元にして人体の昇降動作を検出し、昇降動作に応じて活動量の値を補正するように構成されていることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、人体が昇降動作を行ったことを検出して、その昇降動作に応じて活動量を補正するから、さらに正確な活動量を算出することができる。

請求項５の発明では、請求項１〜４のうちいずれか１項の発明において、活動量演算手段は、各軸における第１加速度成分と第２加速度成分との差分を元に算出した主活動量と、各軸における加速度と第１加速度成分との差分を元に算出した副活動量との合計値を活動量として算出するように構成されていることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、激しいスポーツやダンスなどの人体のブレ（人の行動によって付随的に生じる体動）などが非常に多く、人の行動よりも人体のブレによるエネルギ消費が多い場合に、正確な活動量を算出することができる。

請求項６の発明では、請求項１〜５のうちいずれか１項の発明において、活動量演算手段は、各軸の第２加速度成分を元にして重力方向を検出し、加速度検出手段の３軸の方向と当該重力方向とのずれに基づいて活動量を補正するように構成されていることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、加速度の方向を正しく評価することができるから、さらに正確な活動量を算出することができる。

本発明は、各軸の加速度から人の行動に起因する加速度以外の加速度成分を除去することができて、人の行動に起因する加速度成分を元にして活動量の演算が行えるから、正確な活動量を算出することができる。

本発明の一実施形態の活動量計は、図１に示すように、人体に装着され３軸の加速度を検出する加速度検出手段１と、加速度検出手段１より得られた加速度を元に活動量を算出するための第１抽出手段２と第２抽出手段３と活動量演算手段４とからなる演算処理手段と、算出された活動量を表示する表示手段５と、活動量計のオンオフ操作などを行うための操作手段（図示せず）と、これらを収納する筐体（図示せず）とを備えている。なお、筐体は、例えば、樹脂成形品などからなり、人が携行可能な大きさに形成されている。

加速度検出手段１は、例えば、互いに垂直な３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の各加速度をアナログ形式で出力する３軸の加速度センサと、当該３軸の加速度センサの出力を所定周期でサンプリングしデジタル形式に変換して出力する加速度検出回路（図示せず）とを備えている。なお、３軸の加速度センサとしては、例えば、小型で低消費電力なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を利用した加速度センサを用いている。なお、加速度センサとしては、ピエゾ抵抗型の加速度センサや、静電容量型の加速度センサなどを採用することができる。また、３軸の加速度センサとしては、２軸の加速度センサと１軸の加速度センサとを組み合わせて３軸の加速度値を出力可能としたものを用いてもよいし、１軸の加速度センサを３つ用いて３軸の加速度値を出力可能としたものを用いてもよい。

加速度検出手段１から出力された各軸の加速度（図３（ａ）参照）は、図１に示すように、第１抽出手段２と、第２抽出手段３と、活動量演算手段４とにそれぞれ入力される。なお、第１抽出手段２、第２抽出手段３、および活動量演算手段４は、例えば、前記筐体に収納されたマイクロコンピュータなどのハードウェア資源と、ハードウェア資源に情報の演算、加工などを行わせるソフトウェアとにより実現されている。なお、図３（ａ）は、加速度検出手段１より得られた３軸の加速度を示すグラフである。また、図３（ａ）〜（ｄ）は、３軸の加速度センサのｘ軸を人体の進行方向に、ｙ軸を重力方向に、ｚ軸を人体の幅方向にそれぞれ一致させた状態で活動量計を人体に装着した場合のグラフであり、Ｘは人体のｘ軸方向における加速度、Ｙはｙ軸方向における加速度、Ｚはｚ軸方向における加速度を示している。なお、図３（ａ）における左側の振幅群は降り動作時の振幅を示し、中央部の振幅群は昇り動作時の振幅を示し、右側の振幅群は平地歩行時の振幅を示している。

各抽出手段２，３は、いずれも加速度検出手段１から出力された各軸の加速度について所定時間の移動平均を算出することによって、各軸の加速度から前記所定時間以下の周期の加速度成分を除去して前記所定時間より長い周期の加速度成分を抽出するように構成されている。つまり、各抽出手段２，３は、各軸の加速度から、前記所定時間以下の周期の加速度成分を除去し、前記所定時間超過の周期の加速度成分を通過するフィルタとして作用するのである。

加速度検出手段１より得られる加速度には、主として、歩行や走行などの人の行動に起因する加速度成分（以下、「人体加速度成分」と称する）と、重力加速度に起因する加速度成分（すなわち重力加速度成分）と、歩行時や走行時などにおける人体のブレ（人体の行動によって付随的に生じる体動）や足の着地時に発生する衝撃などに起因する加速度成分（以下、「付随加速度成分」と称する）との３つが含まれ、このような３つの加速度成分の周期（周波数）には、重力加速度成分の周期が人体加速度成分に比べて長く、付随加速度成分の周期が人体加速度成分に比べて短いという関係がある。

そこで、第１抽出手段２においては、通過させる加速度成分を選択するための前記所定時間として、人体加速度成分の周期よりも短い第１時間を用いている。人体加速度成分の周期は、激しい運動をしない日常の生活においては、０．５秒以下（周波数が２Ｈｚ以上）または２秒以上（周波数が０．５Ｈｚ以下）となることが殆どないので、第１時間は、０．５秒〜２秒の範囲の値に設定すればよい。このような第１抽出手段２によれば、図３（ｂ）に示すように、各軸の加速度から第１時間以下の周期の加速度成分である付随加速度成分を除去できて、人体加速度成分と重力加速度成分とを含む加速度成分からなる第１加速度成分を抽出することができる。なお、図３（ｂ）は第１時間を１秒としたときの各軸における第１加速度成分を示している。

一方、第２抽出手段３においては、通過させる加速度成分を選択するための前記所定時間として、人体加速度成分の周期以上の時間からなる第２時間を用いている。ここで、第２時間は、人体加速度成分の周期以上であればよいが、人体加速度成分の周期に比べれば重力加速度成分の周期は非常に長くなると考えられるから、例えば、上述したように第１時間を０．５秒〜２秒の範囲の値に設定した際には、５〜３０秒の範囲の値に設定すればよい。このような第２抽出手段３によれば、図３（ｃ）に示すように、各軸の加速度から第２時間以下の周期の加速度成分である付随加速度成分および人体加速度成分を除去できて、重力加速度成分からなる第２加速度成分を抽出することができる。なお、図３（ｃ）は第２時間を１２秒としたときの各軸における第２加速度成分を示している。

活動量演算手段４は、図２に示すように、第１抽出手段２により抽出された第１加速度成分と、第２抽出手段３により抽出された第２加速度成分との差分を算出する第１差分演算手段４０を備えている。すなわち、第１差分演算手段４０では、人体加速度成分と重力加速度成分とを含む第１加速度成分と、重力加速度成分である第２加速度成分との差分を算出することによって、第１加速度成分から重力加速度成分を除去して、人体加速度成分のみを得るのである（図３（ｄ）参照）。

また、活動量演算手段４は、活動量計の装着者の昇降動作を検出する第１昇降動作検出手段４１および第２昇降動作検出手段４２を備えている。

第１昇降動作検出手段４１は、重力加速度成分を元にして人体の昇降動作を検出するものであって、例えば、人体が昇降動作に入る前の姿勢変化を検出することによって、人体の昇降動作の検出を行うように構成されている。具体的には、各軸の第２加速度成分（すなわち重力加速度成分）より算出した重力方向と各軸のうちのいずれか１つ軸との角度によって人の姿勢を評価し、その角度が所定値以上変化した場合には、昇降動作が行われたと判定する。なお、人の姿勢の評価に用いられる前記所定値は、活動量計の装着者毎に変更できるようにしてもよい。このようにすれば、個人毎に異なる前記所定値によって姿勢の評価が行えるから、昇降動作の検出精度を向上できる。

ところで、第１昇降動作検出手段４１によって算出された重力方向（重力加速度成分に基づく重力方向）は、第２昇降動作検出手段４２に出力されるとともに、軸ずれ補正手段４３に出力される。

軸ずれ補正手段４３は、加速度検出手段１の３軸の加速度における各軸の方向と重力方向とのずれを補正する軸補正データを出力するように構成されている。ここで、各軸の方向と重力方向とのずれは、重力加速度成分が最も大きい軸と重力方向との角度θで表すことができる。例えば、ｘ軸の重力加速度成分をｇｘ、ｙ軸の重力加速度成分をｇｙ、ｚ軸の重力加速度成分をｇｚとし、ｙ軸の重力加速度成分が最も大きいとすれば、角度θは、ｔａｎ^−１（（ｇｘ^２＋ｇｚ^２）^１／２／ｇｙ）で表すことができる。そして、軸ずれ補正手段４３は、このようにして求めた角度θを軸補正データとして出力する。なお、軸補正データは、上述したような角度θに限られるものではなく、例えば、回転ベクトルとしてもよく、好適なものを採用すればよい。

第２昇降動作検出手段４２は、第１差分演算手段４０により得られた人体加速度成分を元にして人体の昇降動作を検出するものであって、例えば、人体加速度成分により人体の移動方向を算出し、算出した人体の移動方向と第１昇降動作検出手段４２により得られた重力方向との角度によって、人体が昇降動作を行っているか否かを判定するように構成されている。

第１差分演算手段４０により得られた人体加速度成分と、各昇降動作検出手段４１，４２により得られた昇降動作に関する情報と、軸ずれ補正手段４３により得られた軸補正データとは、主活動量演算手段４４に入力される。

主活動量演算手段４４は、人体加速度成分を元にして主活動量の算出を行うように構成されている。ところで、人体のエネルギ消費量を示す主活動量の算出は、例えば、アメリカスポーツ医学会で用いられている、運動時の消費エネルギが安静時の消費エネルギの何倍になっているか示す値である「ＭＥＴｓ」値からなる運動強度を求めることによって行うことができ、運動強度は、呼気ガス計測装置により運動強度を変化させて測定した酸素消費量と、加速度分散値との関係式により演算することができる。ここで、上述の酸素消費量は予めデータテーブルとして保持されているものであるから、加速度分散値を求めることによって運動強度を演算することができる。加速度分散値は、一定期間における人体加速度成分の変動平均（標準偏差値）により与えられるため、人体加速度成分を元に主活動量の算出が行える。なお、加速度を用いた活動量の算出方法は、上述した方法の他に、人体加速度成分を元にして、変動平均の積分値、あるいは所定時間以上の時間における時間積分値、あるいは２重積分値を用いて運動強度を演算することによって行うようにしてもよく、これら活動量の算出方法は従来周知の方法であるため、詳細な説明は省略する。

また、主活動量演算手段４４では、算出された主活動量に対して、昇降動作による補正が行われる。ここで、昇降動作による補正では、昇り、降り、平地における活動量の比を、例えば、昇り：平地：降り＝６：４：３と定義することなどによって行うことができる。すなわち、昇り動作を検出した期間では、活動量を１．５倍とし、降り動作を検出した期間では、活動量を０．７５倍とするのである。

さらに、主活動量演算手段４４では、人体加速度成分を元にして主活動量を算出するにあたっては、軸補正データおよび３軸の人体加速度成分を元にして水平方向の人体加速度成分および重力方向（鉛直方向）の人体加速度成分の算出が行われ、算出された人体加速度成分を用いて活動量が算出される。例えば、軸補正データとして上述の角度θを用いる場合、ｘ軸の人体加速度成分をｈｘ、ｙ軸の人体加速度成分をｈｙ、ｚ軸の人体加速度成分をｈｚとすると、第２抽出手段３で抽出したｘ軸の重力加速度成分ｇｘとｚ軸の重力加速度成分ｇｚとの合成ベクトルｇａの方向（正方向）と、ｘ軸の人体加速度成分ｈｘとｚ軸の人体加速度成分ｈｚとの合成ベクトルｈａの方向（正方向）との間の角度が、±９０度未満であれば、水平方向の人体加速度成分の大きさｈ_ｐａは、｜（ｈｘ^２＋ｈｚ^２）^１／２・ｃｏｓθ−ｈｙ・ｓｉｎθ｜で、重力方向（鉛直方向）の人体加速度成分の大きさｈ_ｐｅは、｜（ｈｘ^２＋ｈｚ^２）^１／２・ｓｉｎθ＋ｈｙ・ｃｏｓθ｜でそれぞれ表される。また、合成ベクトルｇａの方向（正方向）と合成ベクトルｈａの方向（正方向）との間の角度が、±９０度超過であれば、ｈ_ｐａは、｜（ｈｘ^２＋ｈｚ^２）^１／２・ｃｏｓθ＋ｈｙ・ｓｉｎθ｜で、ｈ_ｐｅは、｜（ｈｘ^２＋ｈｚ^２）^１／２・ｓｉｎθ−ｈｙ・ｃｏｓθ｜でそれぞれ表すことができる。

ところで、人体加速度成分の周期は、人の行動（運動状態）によって大きく左右されるから、常に一定の周期の人体加速度成分が得られるとは限らない。例えば、歩行程度の軽い運動時であれば、人体加速度成分の周期は約０．５秒超過〜２秒未満であることが多いが、走行などの激しい運動時であれば、人体加速度成分の周期は約０．２秒超過〜０．５秒未満となることが多い。

このような場合に対応するため、活動量演算手段４は、加速度検出手段１より得られた各軸の加速度の振幅や周期を元にして人の運動状態を判定する運動状態判定手段４５と、運動状態判定手段４５の判定結果に基づいて第１抽出手段２における第１時間を変更する平均時間変更手段４６とを備えている。

運動状態判定手段４５では、加速度検出手段１より得られた加速度の振幅や周期を元にして人体の運動レベルの評価を行う。例えば、加速度の振幅が大きければ運動レベルが高く、振幅が小さければ運動レベルが低いと判定し、また、加速度の周期が長ければ運動レベルが低く、周期が短ければ運動レベルが高いと判定する。このような判定を組み合わせることで、人体の運動レベルの段階的な評価（例えば、４段階評価）を行う。なお、加速度を用いて運動レベルを評価する方法は、従来周知であるから詳細な説明は省略する。

平均時間変更手段４６は、運動状態判定手段４５により得られた運動レベルを元にして第１抽出手段２における第１時間の設定を行う。例えば、運動レベルによって人が歩行状態である判定した際には、第１時間を１秒に設定し、運動レベルによって人が走行状態であると判定した際には、第１時間を０．３秒に設定する。すなわち、運動レベルが高ければ、第１時間を相対的に短く設定し、運動レベルが低ければ、第１時間を相対的に長く設定する。

ところで、人が激しいスポーツやダンスなどを行った際には、激しいスポーツやダンスなどを行っているときの人体のブレ（人体の行動によって付随的に生じる体動）による活動量が増えて、人の行動による活動量に比べて多くなる場合があり、このような場合に、人体加速度成分のみから活動量を算出しても、正しい活動量の値が得られない。

そこで、活動量演算手段４は、運動状態判定手段４５により得られた運動レベルが所定レベル（少なくとも走行状態以上の運動レベルを示す値）以上であれば、各軸の加速度と、第１抽出手段２より得られる第１加速度成分との差分を算出する第２差分演算手段４７を備えている。すなわち、第２差分演算手段４７では、全ての加速度成分を含む各軸の加速度と、人体加速度成分および重力加速度成分を含む第１加速度成分との差分を算出することによって、各軸の加速度から人体加速度成分と重力加速度成分とを除去して、付随加速度成分を得るのである。

第２差分演算手段４７により得られた付随加速度成分は、副活動量演算手段４８に出力され、副活動量演算手段４８では、付随加速度成分を元にて副活動量の算出が行われる。なお、加速度を元にして活動量を算出する方法としては、主活動量演算手段４４と同様の方法を用いることができる。なお、運動レベルが所定レベル未満であれば、第２差分演算手段４７および副活動量演算手段４８による演算は行われない。

活動量演算手段４は、主活動量算出手段４４および副活動量算出手段４８それぞれの出力に基づいて活動量（総活動量）の算出を行い、算出した活動量を表示手段５に出力する総活動量算出手段４９を備えている。この総活動量算出手段４９では、運動レベルが所定レベル以上であれば、主活動量算出手段４４から得られた主活動量と、副活動量算出手段４８から得られた副活動量とを加算した値を活動量として出力し、運動レベルが所定レベル未満であれば、主活動量算出手段４４から得られた主活動量を活動量として出力するように構成されている。

表示手段５は、例えば、前記筐体の一面に露設される図示しない液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）およびその駆動回路で構成されており、活動量演算手段４から出力された活動量の表示を行うように構成されている。一方、操作手段は、活動量計のオンオフ操作用のスイッチや、活動量の演算を開始させるスイッチ、活動量の表示をリセットするスイッチなどを備えているものである。

次に本実施形態の活動量計の動作について図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、人体に装着された活動量計の動作が開始されて加速度検出手段１により各軸の加速度が検出されると（ステップＳ１）、活動量演算手段４の運動状態判定手段４５によって運動レベルの算出が行われ（ステップＳ２）、運動レベルに応じて第１抽出手段１の第１時間の設定が行われる（ステップＳ３）。この後に、第１抽出手段２により第１時間の移動平均の演算が行われて第１加速度成分の抽出が行われる（ステップＳ４）。また、第２抽出手段３では、第２時間の移動平均の演算が行われて第２加速度成分の抽出が行われる（ステップＳ５）。第１加速度成分および第２加速度成分が抽出された後には、第１差分演算手段４０によって人体加速度成分の算出が行われる（ステップＳ６）。なお、ステップＳ５は、必ずしもステップＳ４の後に行う必要はなく、ステップＳ６までに行われればよい。

人体加速度成分が算出された後には、主活動量算出手段４４によって主活動量の算出が行われる（ステップＳ７）。

ここで、運動レベルが所定レベル以上であるか否かが判定され（ステップＳ８）、運動レベルが所定レベル以上であれば、第２差分演算手段４７によって付随加速度成分の算出が行われ（ステップＳ９）、その後に、副活動量算出手段４８によって付随加速度成分を元にして副活動量の算出が行われ（ステップＳ１０）、さらにその後に、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ８において運動レベルが所定レベル未満であれば、ステップＳ９，Ｓ１０を省略してステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、総活動量の算出が行われるのであるが、副活動量の演算が行われていれば（運動レベルが所定レベル以上であれば）、主活動量と副活動量とを加算することによって総活動量が算出され、副活動量の演算が行われていなければ（運動レベルが所定レベル未満であれば）、主活動量が総活動量として用いられる。

最後のステップＳ１２では、総活動量算出手段４９によって算出された総活動量が、表示手段５に表示され、これにより一連の処理が終了する。

以上述べた本実施形態の活動量計によれば、第１抽出手段２によって各軸の加速度から人体加速度成分の周期より短い第１時間より短い周期の加速度成分を除去することにより各軸の加速度から第１時間以上の周期の第１加速度成分を抽出するとともに、第２抽出手段３によって各軸の加速度から人体加速度成分の周期以上の第２時間以下の周期の加速度成分を除去することにより各軸の加速度から第２時間より長い周期の第２加速度成分を抽出して、第１加速度成分と第２加速度成分との差分を算出するので、各軸の加速度から人体加速度成分以外の加速度成分（重力加速度成分および付随加速度成分）を除去することができて、人体加速度成分を元にして活動量の演算が行えるから、正確な活動量を算出することができる。

また、平均時間変更手段４６によって第１抽出手段２の第１時間が、人の行動（運動レベル）に合わせて変更されるから、歩行、走行など、人のどの様な行動にも対応した正確な活動量を算出することができる。さらに、第１昇降動作検出手段４１または第２昇降動作手段４２によって、人体が昇降動作を行ったことを検出して、主活動量算出手段４４により活動量を検出した昇降動作に応じて補正するから、さらに正確な活動量を算出することができる。

その上、運動レベルが所定レベル以上、すなわち、激しいスポーツやダンスなどの人体のブレなどが非常に多く、人の行動よりも人体のブレによるエネルギ消費が多い場合には、各軸における第１加速度成分と第２加速度成分との差分からなる人体加速度成分を元に算出した主活動量と、各軸における加速度と第１加速度成分との差分からなる付随加速度成分を元に算出した副活動量との合計値を活動量として算出するから、正確な活動量を算出することができる。なお、付随加速度成分には、歩行中、走行中、あるいは昇降中における足の着地時に発生する衝撃などによって生じる比較的大きい加速度成分からなるノイズが含まれてしまうおそれがあるが、人体のブレなどが非常に多い場合には、上述したノイズは、人体のブレに起因する加速度成分に比べて非常に小さくなるから、その影響を無視することができる。

また、活動量演算手段４は、軸ずれ補正手段４３により各軸の第２加速度成分を元にして重力方向を検出し、主活動量算出手段４４によって加速度検出手段の３軸の方向と当該重力方向とのずれに基づいて活動量を補正するので、加速度の方向を正しく評価することができるから、さらに正確な活動量を算出することができる。

ところで、本実施形態の活動量計は、図１に示すように、第１抽出手段２および第２抽出手段３を備えているが、これら第１抽出手段２および第２抽出手段３を備える代わりに、図５に示すように、第１フィルタ６および第２フィルタ７を備えるものを用いてもよい。

ここで、第１フィルタ６としては、例えば、加速度検出手段１より得られた各軸の加速度から第１時間以下の周期の加速度成分を除去して第１時間より長い周期の第１加速度成分を通過させるローパスフィルタを用いることができ、第２フィルタ７としては、例えば、加速度検出手段１より得られた各軸の加速度から第２時間以下の周期の加速度成分を除去して第２時間より長い周期の第２加速度成分を通過させるローパスフィルタを用いることができる。なお、ローパスフィルタとしては、ＲＣ回路を用いたものや、オペアンプを用いたものなど、従来周知の様々なものを採用することができる。

このような場合においても、各抽出手段２，３において移動平均を算出することによって第１加速度成分および第２加速度成分を得る場合と同様の効果が得られる。なお、各抽出手段２，３の代わりに各フィルタ６，７を用いる場合には、加速度検出手段１のアナログ出力をそのまま各フィルタ６，７に入力し、活動量演算手段４において、加速度検出手段１および各フィルタ６，７の出力をデジタル形式に変換するようにすればよい。

本発明の一実施形態の活動量計のブロック図である。同上における活動量演算手段のブロック図である。（ａ）は加速度検出手段より得られた各軸の加速度を示すグラフ、（ｂ）は各軸の第１加速度成分を示すグラフ、（ｃ）は各軸の第２加速度成分を示すグラフ、（ｄ）は各軸における第１加速度成分と第２加速度成分の差分を示すグラフである。活動量計の動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態の活動量計のブロック図である。

符号の説明

１加速度検出手段
２第１抽出手段
３第２抽出手段
４活動量演算手段
５表示手段

Claims

人体に装着され３軸の加速度を検出する加速度検出手段と、加速度検出手段から出力された各軸の加速度について人の行動に起因する加速度成分の周期よりも短い第１時間の移動平均を算出することにより各軸の加速度から第１時間以下の周期の加速度成分を除去して第１時間より長い周期の第１加速度成分を抽出する第１抽出手段と、加速度検出手段から出力された各軸の加速度について人の行動に起因する加速度成分の周期以上の第２時間の移動平均を算出することにより各軸の加速度から第２時間以下の周期の加速度成分を除去して第２時間より長い周期の第２加速度成分を抽出する第２抽出手段と、第１加速度成分と第２加速度成分との差分を元にして活動量の演算を行う活動量演算手段とを備えていることを特徴とする活動量計。
活動量演算手段は、加速度検出手段より得られた各軸の加速度の周期を元にして前記第１時間を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の活動量計。
活動量演算手段は、各軸の第２加速度成分を元にして人体の昇降動作を検出し、昇降動作に応じて活動量の値を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の活動量計。
活動量演算手段は、各軸について算出した第１加速度成分と第２加速度成分との差分を元にして人体の昇降動作を検出し、昇降動作に応じて活動量の値を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の活動量計。
活動量演算手段は、各軸における第１加速度成分と第２加速度成分との差分を元に算出した主活動量と、各軸における加速度と第１加速度成分との差分を元に算出した副活動量との合計値を活動量として算出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の活動量計。
活動量演算手段は、各軸の第２加速度成分を元にして重力方向を検出し、加速度検出手段の３軸の方向と当該重力方向とのずれに基づいて活動量を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の活動量計。