JP2008242608A

JP2008242608A - 歩数計

Info

Publication number: JP2008242608A
Application number: JP2007079392A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kato; 一雄加藤; Akira Takakura; 昭高倉
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP4898514B2; US20080243432A1

Abstract

【課題】歩行検出漏れの発生を抑制しつつ、低消費電力化を可能にすること。
【解決手段】ＣＰＵ１０６の周期演算部１１５及び周期比較部１１６によって検出回路１００からの歩行信号が所定周期内と判断されると、歩行信号は歩数計数部１１９によって歩数として計数される。周期比較部１１６によって所定周期内の歩行信号が所定時間検出されない場合、歩行停止検出部１１７は歩行停止と判断し、電源制御処理部１１８は電源制御回路１０９を制御して、検出回路１００を連続駆動から間欠駆動に切り替えた後、所定周期内の歩行信号が所定時間検出されない毎に間欠駆動の休止時間を所定時間ずつ徐々に延長する。
【選択図】図１

Description

本発明は歩数を測定する歩数計に関する。

従来から、被測定者の身体に装着して、あるいは、被測定者の携帯する鞄等に収納して使用され、被測定者の歩数を測定する歩数計が開発されている。
前記歩数計では、電源として電池を使用するため、省電力化対策が施されている。

例えば、特許文献１には、腕時計の本体に内蔵した加速度センサ（圧電素子）が歩行振動を検出して歩行信号を出力し、増幅回路とフィルタ回路によって歩行信号を増幅し、コンパレータ回路で二値化して、歩数を計数するようにした歩数計が開示されている。
前記歩数計では、使用者が睡眠中で非携帯のときや、歩数計を収納した鞄を置いたときに検出動作を停止して低消費電力化するために、歩行を止めて歩行信号が所定時間（休眠移行時間）入力されなくなると、センサ回路は連続動作から、所定時間（休止時間）のオフ動作と所定時間（動作時間）のオン動作を交互に繰り返す間欠動作に切り替えるように構成されている。
省電力化を図るためには前記休止時間を長くする必要があるが、前記休止時間が長い場合には歩行検出漏れを生じる恐れが高くなるという問題がある。その一方、前記休止時間が短い場合、低消費電力化が困難になるという問題がある。

特許文献２には、歩行開始検出のために２０ミリ秒間隔で加速度センサ出力をサンプリングしてＡ／Ｄ変換を行い、歩行開始を検出したら３００ミリ秒オフして歩行後のノイズ検出を削減し、歩行の検出信号が無い状態が続いた場合、省電モードとなり１〜５秒間センサをオフするようにした歩数計が開示されている。
しかしながら、前記歩数計では、サンプリング周波数が低い場合、測定歩数精度が低下するため、サンプリング周波数は一定値以下に下げることができず、低消費電力化が困難という問題がある。

特許文献３には、非歩行時と歩行時でサンプリング周期を変えるようにした歩数計が開示されているが、前記特許文献２と同様の問題がある。
また、特許文献４には、非歩行時のサンプリング周期を歩行時のサンプリング周期より長くした歩数計が開示されているが、これに関しても前記特許文献２と同様の問題がある。

特開２００５−２６７１５２号公報特開２００１−１４３０４８号公報特開２００６−２９３８６０号公報特開２００６−２９３８６１号公報

本発明は、歩行検出漏れの発生を抑制しつつ、低消費電力化を可能にすることを課題としている。

本発明によれば、歩行を検出するセンサを有し前記センサによって検出した歩行に対応する歩行信号を出力する検出手段と、前記検出手段からの歩行信号に基づいて歩数を算出する算出手段と、前記検出手段から前記歩行信号が所定時間継続して出力されない場合、前記検出手段の動作を、前記歩行を連続的に検出する連続動作から、休止時間において歩行検出を休止する休止動作と検出時間において歩行検出を行う検出動作とを交互に繰り返す間欠動作に移行するように制御する制御手段とを有する歩数計において、前記制御手段は、前記間欠動作時に前記検出手段から歩行信号が出力されない場合、前記休止時間が徐々に長くなるように前記検出手段を制御することを特徴とする歩数計が提供される。
制御手段は、間欠動作時に検出手段から歩行信号が出力されない場合、休止時間が徐々に長くなるように前記検出手段を制御する。

ここで、前記制御手段は、前記休止時間の上限が所定時間になるように前記検出手段を制御するように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記間欠動作から前記連続動作に戻った後、再び前記間欠動作に移行する場合、前記休止時間を最小値に戻して前記間欠動作を再開するように前記検出手段を制御するように構成してもよい。

本発明によれば、歩行検出漏れの発生を抑制しつつ、低消費電力化を可能にすることを課題としている。

以下、本発明の実施の形態に係る歩数計について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る歩数計のブロック図である。
図１において、歩数計は、圧電素子によって構成され歩行（走行も含む）を検出して対応する歩行信号を出力するセンサ１０１、センサ１０１からの歩行信号を増幅して出力する増幅回路（アンプ）１０２、増幅回路１０２からの信号中の歩行信号を通過させるフィルタ１０３、フィルタ１０３からの歩行信号を増幅して出力する増幅回路（アンプ）１０４、増幅回路１０４からの歩行信号を所定基準信号と比較することによって二値化したデジタル信号に変換し出力するコンパレータ１０５を備えている。センサ１０１、増幅回路１０２、１０４、フィルタ１０３及びコンパレータ１０５は検出回路１００を構成している。

また、歩数計は、中央処理装置（ＣＰＵ）１０６、所定周波数の信号を生成する発振回路１０７、発振回路１０７からの信号を分周して計時動作の基準となる時計信号を出力する分周回路１０８、ＣＰＵ１０６からの制御信号に基づいて検出回路１００に駆動電力を連続的又は間欠的に供給して検出回路１００を連続動作又は間欠動作（間欠動作の詳細は後述する。）に切り替える電源制御回路１０９、キースイッチ等によって構成された入力１１０、ＣＰＵ１０６が実行するプログラムなどを記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１１、歩数データなどを記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１２、ＣＰＵ１０６からの表示制御信号に応答して表示部１１４を駆動する表示駆動回路１１３、歩数や時刻等を表示する表示部１１４を備えている。

図１では、ＣＰＵ１０６内に、ＣＰＵ１０６がＲＯＭ１１１に記憶したプログラムを実行した場合に実現する機能をブロック図として示している。
ＣＰＵ１０６は、詳細は後述するが、検出回路１００からの信号の周期を算出する周期演算部１１５、検出回路１００からの信号の周期を基準値と比較して歩行信号か否かを判断する周期比較部１１６、周期比較部１１６によって判断した信号の周期が所定値を超えた場合に歩行停止と判断する歩行停止検出部１１７、歩行停止検出部１１７が歩行停止と判断した場合に検出回路を間欠駆動させる電源制御処理部１１８、周期比較部１１６からの歩行信号に基づいて歩数を計数する歩数計数部１１９として機能する。

尚、検出回路１００は検出手段を構成し又、ＣＰＵ１０６、発振回路１０７及び分周回路０８は計時手段を構成している。また、ＣＰＵ１０６は算出手段を構成し又、ＣＰＵ１０６及び電源制御回路１０９は制御手段を構成している。また、入力部１１０は入力手段を構成し、ＲＯＭ１１１及びＲＡＭ１１２は記憶手段を構成している。
図２は、本発明の実施の形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。
以下、図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態に係る歩数計の動作を説明する。

先ず、被測定者は、自己の腕に歩数計（少なくともセンサ１０１）を装着した状態で、入力部１１０によって歩数測定開始操作を行うと、ＣＰＵ１０６の電源制御処理部１１８は検出回路１００に駆動電力を供給して電源オンにするように電源制御回路１０９を制御する（ステップＳ２０１）。
電源制御回路１０９は、電源制御処理部１１８による制御に応答して、検出回路１００の電源をオンする。

被測定者が歩行を行うと、加速度センサ１０１が歩行振動を検出し、歩行に対応する歩行信号を出力する。加速度センサ１０１からの信号は増幅回路１０２によって増幅された後、ノイズ成分がフィルタ１０３によって除去され、歩行信号が増幅回路１０４に入力される。増幅回路１０４によって増幅された歩行信号は、コンパレータ１０５によって所定基準値と比較されて二値化され、デジタル信号としてＣＰＵ１０６に入力される。

周期演算部１１５は、検出回路１００からの信号の周期を演算する。周期比較部１１６は、周期演算部１１５が算出した周期を基準値と比較して、被測定者の歩行に対応する歩行信号か否かを判断する（ステップＳ２０２）。
周期比較部１１６は、処理ステップＳ２０２において所定範囲内の周期の場合には正規の歩行信号と判断し、検出回路１００からの信号（歩行信号）を歩数計数部１１９に出力する。歩数計数部１１９は前記歩行信号を計数して、歩数計数を行う（ステップＳ２１３）。
歩数計数部１１９が計数した歩数は、表示駆動回路１１３を介して表示部１１４によって表示される。

被測定者が歩行を停止すると、検出回路１００からの信号が所定範囲内の周期を超えて、周期比較部１１６が歩行信号ではないと判断する。周期比較部１１６が歩行信号ではないと判断している状態が所定の歩行停止判定時間（例えば５秒）経過したか否かを歩行停止検出部１１７が判断する（ステップＳ２０３）。
歩行停止検出部１１７は、処理ステップＳ２０３において、歩行信号ではないと判断している状態が所定の歩行停止判定時間を超えたと判断した場合には、歩行信号が前記歩行判定時間の間に継続して検出されないため歩行停止と判断して、間欠動作に移行する。

電源制御処理部１１８は、間欠動作に入る場合、間欠動作において検出動作を休止（休止状態）する所定の休止時間を最小時間（例えば５秒）に初期化した後（ステップＳ２０４）、電源制御処理部１１８は検出回路１００をオフするように電源制御回路１０９に制御信号を出力する（ステップＳ２０５）。電源制御回路１０９は前記制御信号に応答して、検出回路１００への電力供給を休止してオフにし、これにより、検出回路１００は歩行検出動作を休止する。

電源制御処理部１１８は、前記休止時間が経過するまで休止状態を維持した後（ステップＳ２０６）、検出回路１００をオンするように電源制御回路１０９に制御信号を出力する（ステップＳ２０７）。電源制御回路１０９は前記制御信号に応答して、検出回路１００へ電力を供給してオンにし、これにより、検出回路１００は歩行検出動作を再開する。

検出回路１００が歩行検出動作を再開して、被測定者の歩行による歩行信号が検出回路１００から出力されると、周期演算部１１５は、検出回路１００からの信号の周期を演算する。周期比較部１１６は、周期演算部１１５が算出した周期を基準値と比較して、被測定者の歩行に対応する歩行信号か否かを判断する（ステップＳ２０８）。
周期比較部１１６は、処理ステップＳ２０８において、所定範囲内の周期の場合には正規の歩行信号と判断し、検出回路１００からの歩行信号を歩数計数部１１９に出力する。歩数計数部１１９は前記歩行信号を計数して、歩数計数を行った後（ステップＳ２１３）、処理ステップＳ２０２に戻って連続動作を行う。
連続動作に戻った後、再び間欠動作に入る場合、処理ステップＳ２０４によって休止時間を最小値に戻して前記間欠動作を開始することになる。

歩行停止検出部１１７は、検出回路１００からの信号は歩行信号ではないと周期比較部１１６が判断する状態が所定の検出時間経過したか否かを判断する（ステップＳ２０９）。
電源制御処理部１１８は、処理ステップＳ２０９において検出時間（例えば５秒）が経過したと判断した場合には、所定時間（例えば１分）経過しているか否かを判断する（ステップＳ２１０）。

電源制御処理部１１８は、処理ステップＳ２１０において、所定時間経過したと判断した場合には、現在の休止時間が所定の上限値（例えば３０秒）か否かを判断する（ステップＳ２１１）。前記上限値に達していない場合には、現在の休止時間に所定時間（例えば５秒）を加算する（ステップＳ２１２）ことによって現在よりも長い休止時間に設定した後、処理ステップＳ２０５に戻る。

このように、ＣＰＵ１０６の周期演算部１１５及び周期比較部１１６によって検出回路１００からの歩行信号が所定周期内と判断されると、歩行信号は歩数計数部１１９によって歩数として計数される。周期比較部１１６によって所定周期内の歩行信号が所定時間継続して検出されない場合、歩行停止検出部１１７は歩行停止と判断し、電源制御処理部１１８は電源制御回路１０９を制御して、検出回路１００を連続駆動から間欠駆動に切り替えた後、所定周期内の歩行信号が所定時間検出されない毎に間欠駆動の休止時間を所定時間ずつ徐々に延長する。したがって、歩行停止時間が長くなるに従って休止時間が長くなるため、低消費電力化が可能になると共に歩行検出漏れの発生を抑制することが可能になる。

また、電源制御処理部１１８は、休止時間を無制限に長くするのではなく、その上限を所定時間に設定しているため、これによっても歩行検出漏れの発生を抑制することが可能になる。
電源制御処理部１１８は、処理ステップＳ２１０において、所定時間経過していないと判断した場合には、処理ステップＳ２０５に戻る。また、電源制御処理部１１８は、処理ステップＳ２０９において検出時間経過していないと判断した場合には、処理ステップＳ２０８に戻る。

歩行停止状態は大きく分けると、(i)信号待ちの様に、歩行停止から短時間で歩行再開する一時的な歩行停止、(ii)オフィスのデスクまで歩行して着席しデスクワークを行う様な定常的な歩行停止、(iii)睡眠中の非携帯等による長時間の歩行停止の３種類に分けられる。
本実施の形態に係る歩数計では、歩行停止検出後の所定時間（例えば１分間）は、休止時間を例えば５秒、歩行停止判定時間を例えば５秒として、一時的な歩行停止から歩行再開の検出性を確保する。歩行停止検出後の前記所定時間後も歩行信号が検出されない場合は、一時的な歩行停止ではないと判断し、休止時間を例えば５秒増やして１０秒にする。歩行信号が無い状態が継続する場合は、例えば１分毎に休止時間を５秒ずつ徐々に増やして３０秒まで休止時間を長くする。途中で歩行信号が検出された場合は、休止時間を最小値である初期値の５秒に戻す。

このように、歩行停止判定時間を比較的短時間（例えば５秒）としているため、信号待ちで一時的に歩行停止した場合も検出回路１００を停止させることで低消費化が可能となる。
また、デスクワークの場合でも短時間で検出回路１００の動作が停止するため、上半身の不規則な動作を検出する確率が下がり、歩行判定処理回数が減るため低消費電力化が可能となる。また、誤検出の確率も下がる。
逆に扉を開けるために一瞬立ち止まってすぐに歩行を再開する場合でも、歩行停止判定時間の５秒間は歩行検出回路１００の動作を停止しないため、歩数計測精度が低下しない。

始めの１分間は休止時間を５秒としているため、信号待ちの様に短時間で歩行を再開する場合でも、短時間で歩行検出を再開できるため、歩数計測精度が大きく低下しない。
また、歩行信号が無い状態が継続すると休止時間を徐々に伸ばすため、睡眠中で非携帯の場合に検出回路１００の動作時間を可能な限り短くでき、低消費電力化が可能となる。
また、休止時間が最大の３０秒でも歩行信号が入ると最小値である初期値の５秒に戻すので、歩数計測精度が大きく低下するのは歩行開始時のみとなり、１日単位での歩数計測精度は大きく低下しない等の効果を奏する。

尚、本実施の形態では、検出回路１００全体を連続駆動と間欠駆動のいずれかに切り替えるように構成したが、増幅回路１０２、１０４等の検出回路１００の一部を連続駆動と間欠駆動に切り替えるように構成してもよい。
また、腕歩数計の例で説明したが、腰に装着して使用、あるいは、携帯用鞄に収納した状態で使用するような歩数計等、各種の歩数計に適用可能である。
また、歩行センサとして加速度センサを使用したが、機械式センサや靴底に設けた圧力センサ等を使用してもよい。

少なくともセンサを腕に装着して使用する腕歩数計をはじめとして、腰に装着して使用、あるいは、携帯用鞄に収納した状態で使用するような歩数計等、各種の歩数計に適用可能である。

本発明の実施の形態に係る歩数計のブロック図である。本発明の実施の形態における処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１００・・・検出回路
１０１・・・センサ
１０２、１０４・・・増幅回路
１０３・・・フィルタ
１０５・・・コンパレータ
１０６・・・ＣＰＵ
１０７・・・発振回路
１０８・・・分周回路
１０９・・・電源制御回路
１１０・・・入力部
１１１・・・ＲＯＭ
１１２・・・ＲＡＭ
１１３・・・表示駆動回路
１１４・・・表示手段
１１５・・・周期演算部
１１６・・・周期比較部
１１７・・・歩行停止検出部
１１８・・・電源制御処理部
１１９・・・歩数計数部

Claims

歩行を検出するセンサを有し前記センサによって検出した歩行に対応する歩行信号を出力する検出手段と、前記検出手段からの歩行信号に基づいて歩数を算出する算出手段と、前記検出手段から前記歩行信号が所定時間継続して出力されない場合、前記検出手段の動作を、前記歩行を連続的に検出する連続動作から、休止時間において歩行検出を休止する休止動作と検出時間において歩行検出を行う検出動作とを交互に繰り返す間欠動作に移行するように制御する制御手段とを有する歩数計において、
前記制御手段は、前記間欠動作時に前記検出手段から歩行信号が出力されない場合、前記休止時間が徐々に長くなるように前記検出手段を制御することを特徴とする歩数計。
前記制御手段は、前記休止時間の上限が所定時間になるように前記検出手段を制御することを特徴とする請求項１記載の歩数計。
前記制御手段は、前記間欠動作から前記連続動作に戻った後、再び前記間欠動作に移行する場合、前記休止時間を最小値に戻して前記間欠動作を再開するように前記検出手段を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の歩数計。