JP2009160179A

JP2009160179A - 活動量計および活動量測定システム

Info

Publication number: JP2009160179A
Application number: JP2007341341A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Matsumura; 吉浩松村
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-23

Abstract

【課題】水中での活動量を正確に測定できる活動量計および活動量測定システムを提供する。
【解決手段】活動量計１は、水中で活動する被測定者の体に対して少なくとも一部を水没させた状態で装着される器体と、当該器体の水没部位に設けられて、水圧を測定する圧力センサ１２と、周囲の温度を測定する温度センサ１３と、演算処理部１１とを備える。演算処理部１１は、圧力センサ１２および温度センサ１３の測定結果に基づいて入浴中か否かを判断する入浴／水泳判断手段１１ａと、圧力センサ１２および温度センサ１３の測定結果と入浴／水泳判断手段１１ａによる判断結果とに基づいて、入浴中の活動量、或いは、入浴以外の水中での活動量を求める活動量演算手段１１ｂとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、活動量計および活動量測定システムに関するものである。

従来、人体に装着される器体の内部に、人体の体動を検知する加速度センサと、所定時間内の加速度検出値の変動平均を演算する第１の演算手段と、変動平均或いは変動平均の積分値より運動強度値を演算若しくは所定時間以上の時間における変動平均の時間平均値或いは変動平均の時間積分値により運動強度を演算する第２の演算手段と、演算により求めた運動強度値を記憶する記憶手段とを備えた活動量計が提供されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−２０４４４６号公報

ところで、上述の活動量計を装着した測定対象者が、陸上と水中で同じ運動強度の運動を行った場合、水中では水の抵抗によって体動の変化量が減衰されるため、陸上に比べて加速度検出値が小さくなる傾向があり、被測定者が行った運動の活動量を正確に測定できない可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、水中での活動量を正確に測定できる活動量計および活動量測定システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、水中で活動する被測定者の体に対して少なくとも一部を水没させた状態で装着される器体と、当該器体の水没部位に設けられて水流又は水圧の少なくとも何れか一方を測定する測定手段と、器体に収納され測定手段の測定結果に基づいて被測定者の水中での活動量を演算により求める活動量演算手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、測定手段が水圧を測定するとともに、器体に設けられて周囲の温度を測定する温度センサと、測定手段による水圧測定値と温度センサによる温度測定値とをもとに入浴中か否かを判断する入浴判断手段とを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、入浴判断手段の判断結果をもとに入浴時間を測定する入浴時間測定手段と、入浴時間測定手段により測定された入浴時間を記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、測定手段による水圧測定値の変化量の絶対値が水圧しきい値を越え、且つ、温度センサによる温度測定値の変化量の絶対値が温度しきい値を越えると、警報を発する警報手段を備えたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の活動量計と、当該活動量計にネットワークを介して接続された監視装置とで構成され、活動量計に、ネットワークを介して監視装置との間で通信を行う通信手段を設けるとともに、監視装置に、ネットワークを介して監視装置との間で通信を行う通信手段と、通信手段が活動量計から取得した情報をもとに被測定者の状態を監視する監視手段を設けたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、監視装置にネットワークを介して接続され、監視装置によって動作が制御される空調装置を備え、活動量計に、周囲の温度を測定する温度センサを設けるとともに、活動量計の通信手段が温度センサの温度測定値を監視装置に送信させており、監視装置では、活動量計から送信された温度測定値の変化量の絶対値が所定の基準値を越えると、温度変化を少なくさせるように空調装置を動作させることを特徴とする。

ところで、静水中で被測定者が運動を行った場合、人体は水の抵抗を受け、その抵抗は静水に対する速度として検出することができるから、水流又は水圧の何れかを求めることで、水の抵抗すなわち被測定者の行った運動強度を測定することができる。請求項１の発明によれば、測定手段が水流又は水圧の少なくとも何れか一方を測定しており、その測定結果をもとに活動量演算手段が被測定者の行った運動の活動強度を求めているので、水中での活動量を正確に求めることができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、入浴判断手段により入浴中か否かを判断することで、入浴中の活動量、或いは、入浴以外の水中での活動量をそれぞれ正確に求めることができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、入浴時間を求めて記憶手段に記憶させることができる。

請求項４の発明によれば、警報手段が警報を発することによって、入浴時に急激な圧力変化と共に急激な温度変化が起こった場合に体調が悪化する危険性を被測定者に知らしめることができる。

請求項５の発明によれば、活動量計にネットワークを介して接続される監視装置の監視手段では、通信手段が活動量計から取得した情報をもとに、被測定者の状態を監視しているので、活動量計を携帯する被測定者の状態をリアルタイムで把握することができる。

請求項６の発明によれば、監視装置の監視手段が、活動量計から取得した温度測定値の変化量をもとに空調装置の動作を制御しており、温度変化を少なくさせるように空調装置を動作させているので、急激な温度変化によって被測定者の体調が悪化するのを防止することができる。

以下に本発明に係る活動量計を用いた活動量測定システムの実施形態を図面に基づいて説明する。本システムは例えばプール内で被測定者が行う運動量を測定する目的や、被測定者が入浴中に行う運動量を測定するために用いられる。

図２は活動量測定システムの概略的な構成図であり、活動量計１と監視装置２と無線中継装置３と空調装置４とを主要な構成として備えている。監視装置２は、本システムを導入した建物（例えば屋内プールや被測定者が居住する住居）に設置されたコンピュータ装置からなり、プールや浴槽など被測定者が入る水槽を設置した部屋Ｒ内に設けられた無線中継装置３および空調装置４が例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の規格に準拠したＬＡＮケーブルＬ１を介して接続されている。なお監視装置２、無線中継装置３および空調装置４にはプライベートＩＰアドレスが割り当てられており、ＬＡＮケーブルＬ１を介して相互に通信が行えるようになっている。

活動量計１は、水中で活動する被測定者の体に、例えばベルトなどを用い、少なくとも一部を水没させた状態で装着される器体１０を備えている。器体１０は、図３に示すように厚みの薄い横長の直方体状に形成されている。器体１０は水密構造に形成されており、その前面には液晶ディスプレイよりなる表示部１８と、表示切り替えなどの操作に用いる操作釦１５ａが配置されている。

活動量計１の器体１０には図１に示す回路要素が収納されており、例えばマイクロコンピュータからなり各回路要素の全体的な制御を行う演算処理部１１と、器体１０の外表面における水没部位に受圧部１２ａが露設されて（図３参照）、受圧部１２ａに接する水の圧力を測定する圧力センサ（測定手段）１２と、例えば測温抵抗体のような温度検出素子からなり周囲の温度を測定するための温度センサ１３と、現在の時刻情報を演算処理部１１に与える計時部１４と、操作釦１５ａの操作入力を監視して操作信号を演算処理部１１に与える操作入力部１５と、例えば特定小電力無線通信やブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）のような通信方式により近距離の無線通信を行う無線通信部１６（通信手段）と、ＲＯＭおよびＲＡＭからなる記憶部１７と、例えば液晶ディスプレイからなる表示部１８と、例えば振動モータからなり器体１０の全体を振動させることによって、器体１０を携帯する被測定者に対して警報を発する報知部１９とがある。また演算処理部１１は、予め組み込まれた測定プログラムを実行することによって、被測定者の活動量を測定する処理を行うのであるが、圧力センサ１２および温度センサ１３の測定値をもとに被測定者が入浴中か、或いは、入浴以外の目的で水中に入っているかを判断する入浴／水泳判断手段１１ａ（入浴判断手段）や、圧力センサの測定値をもとに被測定者が水中で行った運動の活動量を求める活動量演算手段１１ｂは、演算処理部１１の演算機能によって実現されている。

また監視装置２は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の規格によりＬＡＮケーブルＬ１を介して無線中継装置３や空調装置４との間でネットワーク通信を行う通信部２１（通信手段）と、ＬＡＮ経由で接続される機器の監視および制御を行う監視制御部２２（監視手段）とを備えている。

無線中継装置３は、例えば特定小電力無線通信やブルートゥースのような近距離の無線通信機能と、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の規格によるネットワーク通信機能とを有し、活動量計１との間で無線通信を行うとともに、ＬＡＮケーブルＬ１を介して監視装置２との間で通信を行うものである。

また空調装置４は、部屋Ｒ内の空気調和機能と、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の規格によるネットワーク通信機能とを有しており、監視装置２から送信された制御信号に基づいて空調制御を行えるようになっている。

次に、本実施形態の活動量計１により水中での活動量を測定する処理について図４のフローチャートに従って説明する。被測定者が操作釦１５ａを用いて電源のオン操作や測定の開始操作を行うと、操作入力部１５から演算処理部１１に操作信号が与えられて、演算処理部１１が測定処理を開始し、所定のサンプリング周期が経過する毎に、圧力センサ１２および温度センサ１３から測定値を取り込み、記憶部１７に記憶させる（図４のステップＳ１）。

水圧測定値および温度測定値の取り込みが完了すると、演算処理部１１の入浴／水泳判断手段１１ａでは、圧力センサ１２の水圧測定値と、温度センサ１３の温度測定値とをもとに、浴槽内か或いはプール内かを判断する。先ず入浴／水泳判断手段１１ａは、水圧測定値と所定の閾値（例えば水深が０．１ｍの時の水圧）との高低を比較し（ステップＳ２）、水圧測定値が閾値以下であれば、活動量計１が水中に没していないと判断して、活動量の演算処理を終了し、水圧測定値が閾値よりも高ければ、ステップＳ３において浴槽内かプール内かの判断を行う。入浴時の湯温は一般的に３７℃〜４２℃に設定されるので、入浴／水泳判断手段１１ａは、ステップＳ３において温度測定値と所定の入浴基準値（例えば３７℃）との高低を比較し、温度測定値が入浴基準値以上であれば浴槽内と判断し、上記入浴基準値よりも低ければプール内と判断する。

ここで、入浴／水泳判断手段１１ａによりプール内と判断された場合、活動量計１の活動量演算手段１１ｂでは、圧力センサ１２の水圧測定値に基づいて、被測定者が水中で行った活動量を以下に示す方法で演算により求めている（ステップＳ４）。静水中で人が運動を行った場合、人体は水の抵抗を受け、水の抵抗は静水に対する速度として近似的に求めることができるので、演算処理部１１では、圧力センサ１２から取り込んだ圧力検出値をもとに、静水に対する人体の移動速度を求める。演算処理部１１には、水泳或いは水中ウォーキングを行っている時の速度と消費エネルギーとの関係から運動強度（活動量）を求めるための相関式が予め設定されており、圧力センサ１２の検出値から求めた人体の移動速度と上記の相関式とから、被測定者が行った運動の活動量を演算により求めている。ここにおいて、水中での活動の種類（各種の泳法あるいは水中ウォーキング）によって速度と運動強度との関係は若干異なるが、加速度センサを用いて水中での活動量を求める場合に比べると、より正確に水中での活動量を求めることができる。

なお、水中での活動内容の違いによる測定誤差を無くすためには、活動量計１に重力方向を検出するための加速度センサ（図示せず）を付加し、加速度センサの測定結果をもとに、演算処理部１１が、加速度検出値の時間変化や、活動量計１を装着した被測定者の前額面の法線方向（歩行時の進行方向）成分の上下動を求め、これらの測定結果から被測定者が行う活動の種類（例えばクロール、バタフライ、背泳、平泳ぎなどの泳法、或いは、水中ウォーキングの別）を判別し、各々の泳法又は水中ウォーキングについて設定された相関式を用いて活動強度を求めるようにすればよい。例えば背泳ぎの場合は、前額面の法線方向が他の泳法と異なり、背泳ぎでは前額面の法線方向がほぼ鉛直上向きとなるのに対して、他の泳法では前額面の法線方向が斜め下向きとなるので、演算処理部１１では、加速度センサより求めた前額面の法線方向により背泳ぎと他の泳法とを判別することができる。またバタフライの場合は、前額面の法線方向が斜め下向きとなり、且つ、前額面の法線方向の振幅が他の泳法に比べて大きくなるので、演算処理部１１では、加速度センサより求めた前額面の法線方向の振幅から、バタフライと他の泳法とを判別することができる。またクロールの場合は、前額面の法線方向が斜め下向きとなり、且つ、体幹の回旋動作が他の泳法に比べて大きく、加速度の左右方向（矢状面の法線方向）の大きさが周期的に変化するので、演算処理部１１では、加速度センサによる加速度測定値の履歴データをもとに、クロールと他の泳法とを判別することができる。また更に、水中ウォーキングを行う場合は、体幹の軸線方向が鉛直方向と略等しくなり、その結果、前額面の法線方向が略水平方向に等しくなるので、演算処理部１１では、加速度センサの検出値から求めた前額面の法線方向により水中ウォーキングを判別することができる。

そして、プール内での活動量が求まると、演算処理部１１では、演算結果と計時部１４から得た時刻情報とを記憶部１７に記憶させるとともに、表示部１８に表示させて、活動量の演算処理を終了する。

一方、ステップＳ３の判定により浴槽内と判断されると、演算処理部１１では、記憶部１７から読み込んだ過去の水圧測定値と、圧力センサ１２から取り込んだ現在の水圧測定値をもとに水圧測定値の変化量を求め、この変化量の絶対値と所定の水圧しきい値との高低を比較する（ステップＳ５）。ステップＳ５の判定において水圧測定値の変化量の絶対値が水圧しきい値を越えていれば、演算処理部１１は、記憶部１７から読み込んだ過去の温度測定値と、温度センサ１３から取り込んだ現在の温度測定値をもとに温度測定値の変化量を求め、この変化量の絶対値と所定の温度しきい値との高低を比較する（ステップＳ６）。ここで、温度測定値の変化量の絶対値が温度しきい値を越えていると、演算処理部１１は、入浴時に急激な圧力変化と共に急激な温度変化が発生したと判断して、警報手段としての報知部１９により警報を発報させており、被測定者に対して体調が悪化する危険性を知らしめることで、ヒートショックの予防に役立てることができる（ステップＳ７）。

またステップＳ５の判定において水圧測定値の変化量の絶対値が水圧しきい値以下であるか、或いは、ステップＳ６の判定において温度測定値の変化量の絶対値が温度しきい値以下であれば、演算処理部１１の活動量演算手段１１ｂは、温度センサ１３による温度測定値をもとに湯熱効果を加味したエネルギー消費量を求めることで、入浴時の活動量を演算により求め（ステップＳ８）、活動量の演算結果を記憶部１７に記憶させるとともに、表示部１８にリアルタイムで表示させる。

以上説明したように、本実施形態では活動量計１の演算処理部１１が、圧力センサ１２から取り込んだ圧力測定値をもとに水圧を求めることによって、水の抵抗すなわち被測定者の行った運動強度を測定しており、その測定結果をもとに活動量演算手段１１ｂが被測定者の行った運動の活動強度を求めているので、水中での活動量を正確に求めることができる。また演算処理部１１の入浴／水泳判断手段１１ａが、圧力センサ１２の圧力測定値と温度センサ１３の温度測定値をもとに入浴中か否かを判断し、入浴中の活動量と、入浴以外の水中での活動量をそれぞれ演算により求めているので、入浴中の活動量、および、入浴以外の水中での活動量をそれぞれ個別に求めることで、各々の活動量を正確に求めることが可能になる。

また、演算処理部１１の入浴／水泳判断手段１１ａでは、圧力センサ１２による圧力測定値と温度センサ１３による温度測定値をもとに、入浴中か否かを判定しているので、入浴時間測定手段としての演算処理部１１が、入浴中と判断された時間（入浴時間）を記憶部１７（記憶手段）に記憶させることで、入浴時間の履歴を残すことができる。

なお本実施形態では静水に対する人体の移動速度を求めるために、流体の圧力（水圧）を測定する圧力センサ１２を用い、圧力センサ１２の水圧測定値から流速を求めているが、測定手段により水圧を測定し、その測定値から流速を求める代わりに、水流を測定する測定手段を用い、水流の測定結果をもとに活動量演算手段１１ｂが活動量を求めるようにしても良い。ここにおいて、水流を測定する測定手段としては、例えば水流によって回転するプロペラを備え、このプロペラの回転数を測定することによって流速を求める水流計や、磁界中を導電性の流体（水）が移動すると流体中に起電力が発生するというファラデーの電磁誘導の法則を利用して流速を求める従来周知の電磁流量計などがある。

ところで、本実施形態の活動量計１はネットワークを介して監視装置２に接続されており、活動量計１では、所定の送信間隔で、記憶部１７に記憶された圧力センサ１２および温度センサ１３の測定結果と、活動量計１の演算結果とを無線通信部１６から送信させている。

ここで、活動量計１からの送信データは部屋Ｒ内に配設された無線中継装置３によって中継されて、監視装置２に送られる。監視装置２では、通信部２１が無線中継装置３を経由して活動量計１から送信された情報を受信し、この情報をもとに監視制御部２２が当該活動量計１を携帯した被測定者の状態を監視しているので、活動量計１を携帯する被測定者の状態を監視装置２によりリアルタイムで把握することができる。

例えば監視制御部２２では、圧力センサ１２の圧力測定値および温度センサ１３の温度測定値をもとに、入浴中か、或いは、入浴以外で水中にいる状態かを判別でき、活動量計１が水中に没している状態で圧力センサ１２の圧力測定値に変化が無い状態が長時間継続した場合は、浴槽あるいはプール内にいる被測定者に何らかの異常が発生したと判断し、無線中継装置３を介して活動量計１に発報指令を送信する。この発報指令が無線中継装置３を介して活動量計１に送信されると、活動量計１の無線通信部１６が発報指令を受信し、演算処理部１１が発報指令にしたがって報知部１９により発報動作を行わせ、例えば器体１０を振動させることによって、活動量計１を携帯する被測定者に異常発生を発報しているので、被測定者に振動刺激を与えて、異常状態からの回復を促すことができる。また演算処理部１１では、発報指令を送信した後も圧力センサ１２の圧力測定値に変化が無い場合、外部装置（図示せず）に発報するようにしても良く、活動量計１を携帯する人物の異常を外部に発報することができる。

また、監視装置２の監視制御部２２では、活動量計１から送信された温度測定値の変化量の絶対値が所定の基準値を越えると、温度変化を少なくさせるように空調装置４を動作させても良く、空調装置４を動作させることによって温度変化を抑制して、入浴時などに周囲温度が急激に変化することによって被測定者の体調が悪化するのを防止することもできる。

本発明に係る活動量計の概略的なブロック図である。同上の活動量計を用いる活動量測定システムの概略構成図である。同上の活動量計を正面から見た外観図である。同上の活動量計の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１活動量計
１０器体
１１演算処理部
１１ａ入浴／水泳判断手段
１１ｂ活動量演算手段
１２圧力センサ（測定手段）
１３温度センサ

Claims

水中で活動する被測定者の体に対して少なくとも一部を水没させた状態で装着される器体と、当該器体の水没部位に設けられて水流又は水圧の少なくとも何れか一方を測定する測定手段と、器体に収納され前記測定手段の測定結果に基づいて被測定者の水中での活動量を演算により求める活動量演算手段とを備えたことを特徴とする活動量計。
前記測定手段が水圧を測定するとともに、器体に設けられて周囲の温度を測定する温度センサと、測定手段による水圧測定値と温度センサによる温度測定値とをもとに入浴中か否かを判断する入浴判断手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の活動量計。
前記入浴判断手段の判断結果をもとに入浴時間を測定する入浴時間測定手段と、入浴時間測定手段により測定された入浴時間を記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の活動量計。
前記測定手段による水圧測定値の変化量の絶対値が水圧しきい値を越え、且つ、前記温度センサによる温度測定値の変化量の絶対値が温度しきい値を越えると、警報を発する警報手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の活動量計。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の活動量計と、当該活動量計にネットワークを介して接続された監視装置とで構成され、活動量計に、ネットワークを介して監視装置との間で通信を行う通信手段を設けるとともに、監視装置に、ネットワークを介して監視装置との間で通信を行う通信手段と、通信手段が活動量計から取得した情報をもとに被測定者の状態を監視する監視手段を設けたことを特徴とする活動量測定システム。
監視装置にネットワークを介して接続され、監視装置によって動作が制御される空調装置を備え、前記活動量計に、周囲の温度を測定する温度センサを設けるとともに、活動量計の通信手段が温度センサの温度測定値を監視装置に送信させており、監視装置では、活動量計から送信された温度測定値の変化量の絶対値が所定の基準値を越えると、温度変化を少なくさせるように空調装置を動作させることを特徴とする請求項５記載の活動量測定システム。