JP2008245815A - 活動量算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】活動量を算出する際に標本分散を２進数で算出するときの演算負荷を低減する。
【解決手段】演算部６のサンプリング部６０は、３軸加速度センサ１から各加速度がアナログ入力されると、各加速度をサンプリングし、サンプリングした各加速度を合成値算出部６１に出力する。その後、合成値算出部６１は、サンプリング部６０でサンプリングされた各加速度Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎと前回の各加速度Ｘｎ−１，Ｙｎ−１，Ｚｎ−１との差分ΔＸ（＝Ｘｎ−Ｘｎ−１），ΔＹ（＝Ｙｎ−Ｙｎ−１），ΔＺ（＝Ｚｎ−Ｚｎ−１）を算出する。その後、差分ΔＸ，ΔＹ，ΔＺの合成値Ｆ１（＝ΔＸ^２＋ΔＹ^２＋ΔＺ^２）を算出し、活動量算出部６２に出力する。その後、活動量算出部６２は、一定時間ごとに合成値算出部６１からの合成値Ｆ１の標本分散を算出し、算出した標本分散に基づいて活動量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、活動量算出方法に関するものである。

従来の活動量算出方法として、体動を検出する３軸加速度センサの加速度に基づいて活動量を算出する方法がある。具体的には、マイクロコンピュータを用いて、加速度センサで測定された各軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）の加速度から次式のように標本分散σ^２を２進数で算出する。ただしｇ＝Ｘ^２＋Ｙ^２＋Ｚ^２であり、ｎはデータ数である。

なお、従来の活動量算出方法に用いられる活動量計の一例として、特許文献１には、活動量に基づいて加速度の検出周期を変更させるものが開示されている。
特開２００６−２８８９７０号公報（段落００２２〜００４１及び図１）

しかしながら、従来の活動量算出方法では、地球上に１Ｇの重力加速度が働いていることから、装着者の体動がない場合であっても常に１Ｇの重力加速度を測定することになる。マイクロコンピュータを用いて活動量を２進数で算出する際に、１Ｇの重力加速度を８ビットで表現すると、標本分散σ^２（数１）の各項であるΣｇ^２や（Σｇ）^２が非常に大きな値となり、その結果、マイクロコンピュータの演算負荷が大きくなって演算処理が遅くなったり、高速演算処理が可能なマイクロコンピュータが必要になったりするという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、活動量を算出する際に標本分散を２進数で算出するときの演算負荷を低減することができる活動量算出方法を提供することにある。

請求項１の発明は、３軸加速度センサで測定された３軸の加速度と前回測定された３軸の加速度との差分を軸ごとにそれぞれ算出し、前記各軸の差分の合成値を算出し、前記合成値の標本分散を算出し、その後、前記合成値の標本分散に基づいて活動量を算出することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、各軸の加速度の差分をそれぞれ算出することによって、重力加速度成分を除去することができるので、マイクロコンピュータを用いて活動量を算出する際に標本分散を２進数で算出するときの演算負荷を低減することができる。

本発明の実施形態について図１，２を用いて説明する。本実施形態の活動量算出方法で用いられる活動量計は、図１に示すように、３軸加速度センサ１と、使用者が機器動作のスタート／ストップを行うための押ボタン２０（図２参照）を有する操作入力部２と、メモリ３と、タイマ４と、活動量や歩数を表示する表示部５と、機器の中枢をなすものであって、３軸加速度センサ１で測定された加速度の入力処理、操作入力部２からの操作情報の入力処理、メモリ３に対する情報の読み書き処理、タイマ４の起動処理及び表示部５への表示処理を行う演算部６と、１次電池（例えばボタン電池やコイン電池など）によって各部１〜６に電力を供給する電源部７と、各部１〜７を内蔵するとともに押ボタン２０を前面に露出させる合成樹脂製の筐体８（図２参照）とを備えている。

３軸加速度センサ１は、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であり、互いに垂直な３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の各加速度Ｘ，Ｙ，Ｚを測定し、測定した各加速度Ｘ，Ｙ，Ｚを演算部６にアナログ出力する。

メモリ３には、機器の製造時又は機器動作のスタート時に予め設定された後述の閾値Ｌ１などの情報、後述の活動量情報及び歩数情報が記憶されている。

表示部５は、図２に示すように筐体８の前面に露出する液晶画面５０を備え、演算部６（図１参照）から後述の歩数情報や活動量情報が入力されると、入力された情報に基づいて歩数や活動量を液晶画面５０に表示する。

図１に示す演算部６はマイクロコンピュータからなり、３軸加速度センサ１から各加速度Ｘ，Ｙ，Ｚを取得してサンプリングするサンプリング部６０と、サンプリング部６０でサンプリングされた各加速度Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎの差分ΔＸ，ΔＹ，ΔＺの合成値Ｆ１を算出する合成値算出部６１と、合成値算出部６１で算出された合成値Ｆ１に基づいて活動量を算出する活動量算出部６２と、合成値算出部６１で算出された合成値Ｆ１が閾値Ｌ１を超える回数を歩数として計数する歩数計数部６３と、表示部５を制御する表示制御部６４と、操作入力部２からの操作情報を処理する操作処理部６５とを備えている。

サンプリング部６０は、３軸加速度センサ１から各加速度Ｘ，Ｙ，Ｚがアナログ入力されると、アナログ入力された各加速度Ｘ，Ｙ，Ｚを、例えば１０Ｈｚなど予め設定されたサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングした各加速度を合成値算出部６１に出力する。以下、サンプリング開始時からｎ回目にサンプリングされた各加速度をＸｎ，Ｙｎ，Ｚｎ（ｎ＝１，２，３・・・）で表わす。

上記のようにサンプリング部６０が各加速度Ｘ，Ｙ，Ｚを各加速度Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎにサンプリングした後、合成値算出部６１は、サンプリング部６０でサンプリングされた各加速度Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎと前回の各加速度Ｘｎ−１，Ｙｎ−１，Ｚｎ−１との差分ΔＸ（＝Ｘｎ−Ｘｎ−１），ΔＹ（＝Ｙｎ−Ｙｎ−１），ΔＺ（＝Ｚｎ−Ｚｎ−１）を算出する。その後、合成値算出部６１は差分ΔＸ，ΔＹ，ΔＺを用いて次式のように合成値Ｆ１を算出する。算出された合成値Ｆ１は活動量算出部６２及び歩数計数部６３に出力される。

上記のように合成値算出部６１が合成値Ｆ１を算出した後、活動量算出部６２は、一定時間ごとに合成値算出部６１からの合成値Ｆ１を用いて次式のように標本分散σ^２を算出し、算出した標本分散σ^２に基づいて活動量を算出する。算出された活動量の情報（活動量情報）は表示制御部６４に出力されるとともにメモリ３に記憶される。

本実施形態において、各差分ΔＸ，ΔＹ，ΔＺには重力加速度成分が含まれないため、３軸加速度センサ１を装着している装着者の体動がない場合、合成値Ｆ１は０Ｇとなる。これにより、合成値Ｆ１の標本分散σ^２をマイクロコンピュータによって２進数で算出する際に、標本分散σ^２に含まれているΣＦ１^２及び（ΣＦ１）^２は大きな値とならないので、マイクロコンピュータの演算負荷を低減することができる。

上記活動量の算出とは別に、歩数計数部６３は、合成値算出部６１からの合成値Ｆ１と、メモリ３に記憶されている閾値Ｌ１とを比較し、合成値Ｆ１が閾値Ｌ１を超えた状態で、合成値Ｆ１のピークを検出するごとに歩数をインクリメント（１増加）させる歩数計数を行う。ここで、合成値Ｆ１のピークとは、合成値Ｆ１の傾きが正から負へ代わる点をいう。一方、合成値Ｆ１が閾値Ｌ１以下であれば、歩数をインクリメントしないようにする。このように閾値Ｌ１を設けることで、歩行以外の体動やノイズによって発生したピークを歩数として計数することを防止する。計数された歩数の情報（歩数情報）は表示制御部６４に出力されるとともにメモリ３に記憶される。

活動量算出部６２によって活動量が算出され、歩数計数部６３によって歩数が計数された後、図１に示す表示制御部６４は、活動量算出部６２からの活動量情報及び歩数計数部６３からの歩数情報に基づいて、液晶画面５０（図２参照）に活動量及び歩数を表示させるように表示部５を制御する。

操作処理部６５は、使用者による操作入力部２への操作入力によって、機器動作のスタート／ストップや累積保存している歩数総計のリセット、歩数計数開始時から現時点までの歩数表示、累積保存している歩数総計の表示、活動量の表示など、活動量計として必要とされる操作を行えるように構成されている。

以上、本実施形態によれば、各軸の加速度の差分ΔＸ，ΔＹ，ΔＺをそれぞれ算出することによって、重力加速度成分を除去することができるので、マイクロコンピュータを用いて活動量を算出する際に標本分散σ^２を２進数で算出するときの演算負荷を低減することができる。

本発明の実施形態に用いられる活動量計の構成を示すブロック図である。 同上の外観図である。

符号の説明

１ ３軸加速度センサ
６ 演算部
６０ サンプリング部
６１ 合成値算出部
６２ 活動量算出部

Claims (1)

1. ３軸加速度センサで測定された３軸の加速度と前回測定された３軸の加速度との差分を軸ごとにそれぞれ算出し、前記各軸の差分の合成値を算出し、前記合成値の標本分散を算出し、その後、前記合成値の標本分散に基づいて活動量を算出することを特徴とする活動量算出方法。

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