JP2008262522A - 歩数計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 3軸加速度センサと、3軸加速度センサの出力に基づいて加速度の変化を算出する加速度変化量算出部と前記変化量に応じて歩数を検出する歩数計測部とからなる歩数計と、上下方向の加速度と進行方向の加速度から運動状態を判定する加速度運動状態判定部の判断に基づいて走行速度を算出する走行速度算出部および外部メモリからの生体条件のもとに消費カロリーを算出する消費カロリー算出部を有する歩数計からなる。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、X、Y、Zの加速度検出方向それぞれの加速度センサ出力信号の周波数成分に応じた歩数検出閾値を設けることにより、走るなどの早い速度で歩いた場合、遅い速度で歩いた場合でも歩数を確実に検出できる技術が開示されている。
図1は、本発明の実施の形態における歩数計10の構成要素の概略を示すブロック図である。この歩数計10は、3軸加速度センサ20、演算部30及び表示部40から構成され、演算部30には加速度変化量算出部31、歩数計測部32、運動状態判定部33、走行速度算出部34、消費カロリー算出部35及び外部メモリ36から構成される。
歩数計が被測定者の腰に装着されている場合には、上下方向の加速度とz方向の加速度は一致し、出力される3軸加速度値算出の成分の値はAzとなる。また、進行方向の加速度とy方向の加速度は一致し、出力される3軸加速度値算出の成分の値であるAyとする。なお、3軸加速度センサ20を構成している直交する3軸の方向と被測定者の装着方向(上下方向及び進行方向)が一致しないときは、加速度値のベクトル成分からAx、Ay、Azとする。
加速度の波形の中に示すサンプリングのデータは、一定のサンプリングレートでサンプ
示し、歩数計測の第1条件として歩数検出しきい値を0.045gとする。なお、gは重力加速度である。サンプリングレートを遅くすると歩数の計測に誤差が大きくなり、他方サンプリングレートを速くすると消費電力が増加するために、サンプリングレートを100msecとしたときに歩数計測誤差を3%以下とすることができるようにしきい値として0.045gとする。
すなわち、しきい値0.045gの加速度値(図2の横軸)と交差するサンプリングした2点を用いて見かけ上のサンプリングレートを上げることにより、サンプリングレート100msecにおいても歩数計測精度3%以下を実現できる。
上記の4つの運動状態に応じて上下方向の加速度Azと進行方向の加速度Ayの値が異なってくる。すなわち、上下方向の加速度Azは運動状態における着地時の衝撃状態に応じた値が検出され、「走行」が着地時の衝撃が大きいため最も大きく、次いで「階段下り」は重力による自由落下分が加えられるため大きく、「歩行」はニュートラルの状態とし、「階段上り」は重力方向と反発するため小さくなるという順で小さくなる。進行方向の加速度Ayは運動状態における前進方向の推進力と考えられ、「歩行」をニュートラルの状態とすると、「階段下り」は被測定者が後傾(後加重)になるために小さく、「階段上り」は被測定者が前傾(前加重)になるために大きくなる。
2sec以内の上下方向の加速度最大値Azmaxを求める。次いで、加速度最大平均値と
超える場合には「走行」状態にあると判定する。550より小さい場合には、「階段下り」状態、「歩行」状態又は「階段上り」状態にあると判定する。
なお、必要な場合には上下方向の加速度のオフセットを求めて、静止時の値をオフセットとする。完全に上下方向が垂直であれば加速度は1gである。
分を積分し、時間で除して進行方向の加速度平均値Ayaveを求める。
なお、必要な場合には、静止時の値をオフセットする。完全な水平であれば、加速度は0gである。
進行方向の加速度平均しきい値として3つを設定し、−50より小さい場合には「階段下り」と判定し、+50より大きい場合には「階段上り」と判定する。そして、−50〜+50の場合には「歩行」と判定する。
×被測定者のパラメータ、で求められ、状態係数は「歩行」及び「走行」は1.0、「階段上り」は3.3、「階段下り」は0.8とする。また、被測定者の体重、身長、年齢、性別などの生体条件が異なることから、パラメータを外部メモリから出力する。
したがって、実際の運動状態における総消費カロリーは、それぞれの運動状態に応じた累積歩数と上記の一歩あたりの消費カロリーを乗して、加算することにより求められる。
ステップ101において、3軸加速度センサより出力された3軸加速度値を算出し、それぞれの成分をAx、Ay、Azとする。
次のステップ102において、式(1)により各成分の二乗の和を算出し、その平方根による算出加速度Aiを求める。
前回歩数計測から0.2sec以下の場合には、ステップ107にて歩数を計測しないと判断し、終了する。
なお、上記の歩数検出時間は式(3)により求める。
20 3軸加速度センサ
30 演算部
31 加速度変化量算出部
32 歩数計測部
33 運動状態判定部
34 歩行速度算出部
35 消費カロリー算出部
36 外部メモリ
40 表示部
Claims (4)
- 3軸加速度センサと、3軸加速度センサの出力により3軸加速度の2乗和の変化量を算出する加速度変化量算出手段と、前記変化量に応じた歩数検出しきい値と歩数検出時間しきい値を設けた歩数計測手段とを備えていることを特徴とする歩数計。
- 3軸加速度センサと、連続歩行2歩分の時間における上下方向の加速度最大平均値と、進行方向の加速度平均値に基づいて歩行、走行、階段上り及び階段下りの運動状態を判定する運動状態判定手段とを備えていることを特徴とする請求項1の歩数計。
- 一定走行歩数の検出時間により走行速度を演算する走行速度演算手段を有していることを特徴とする請求項2の歩数計。
- 請求項2の歩数計において、被測定者の生体条件と前記歩数計により検出された前記運動状態と前記歩数とから消費カロリーを演算する消費カロリー演算手段を備えていることを特徴とする消費カロリー計算機能付き歩数計。
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