JP2013017614A - Fatigue determination device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明考案は、身体活動から疲労の程度を判別するための情報を取得する疲労判定装置に関する。 The present invention relates to a fatigue determination device that acquires information for determining the degree of fatigue from physical activity.
従来、健康維持のために歩行・ジョギングすることが推奨されている。歩行では歩く距離/時間を長くし、またジョギングでも距離/時間を長くすることでより高い効果を得ようとする傾向にあるが、過度の運動は、かえって疲労が蓄積し、逆効果となる。 Traditionally, walking and jogging has been recommended to maintain health. While walking tends to increase the walking distance / time and jogging to increase the distance / time, a higher effect tends to be obtained. However, excessive exercise results in accumulation of fatigue, which is counterproductive.
そこで、疲労度を測定する方法として、特許文献1(特開平11−137539号公報)による疲労測定装置が提案される。この装置は、身体の腰部に装着された加速度計側手段により走行時の下肢への衝撃値を測定し、それがある閾値を越えると、下肢筋が疲労していると判別する。 Therefore, as a method for measuring the degree of fatigue, a fatigue measuring device according to Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-137539) is proposed. This device measures the impact value to the lower limb during running by means of accelerometer-side means attached to the lumbar part of the body, and if it exceeds a certain threshold, it is determined that the lower limb muscle is fatigued.
また、特許文献2(特開2006−271893号公報)では、加速度センサを手首などの抹消部ではなく体幹部に装着して、動作加速度情報から筋肉の振動を検出し、検出した筋肉の振動から疲労度を判定する。 Further, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-271893), an acceleration sensor is attached to a trunk rather than a peripheral part such as a wrist, muscle vibration is detected from motion acceleration information, and the detected muscle vibration is detected. Determine the degree of fatigue.
しかしながら、特許文献1(特開平11−137539号公報)の測定方法では、衝撃値は靴の衝撃吸収性能の影響を大きく受けるために測定精度の誤差が大きい。 However, in the measurement method disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-137539), the impact value is greatly affected by the impact absorption performance of the shoe, so that the measurement accuracy error is large.
また、特許文献1(特開平11−137539号公報)および特許文献2(特開2006−271893号公報)では、加速度計側手段(加速度センサ)を腰部・体幹部に装着する必要があることから、歩行またはジョギングの場合には、下肢からの振動で加速度センサの装着位置がずれる可能性が高く、加速度の検出精度が低下し、または被測定者は位置ずれで運動が妨げられ、または位置修正のために運動を停止する必要があり、精度のよい疲労測定が困難となる。 Further, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-137539) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-271893), it is necessary to attach the accelerometer side means (acceleration sensor) to the waist and trunk. In the case of walking or jogging, vibration from the lower limbs is likely to shift the mounting position of the acceleration sensor, the accuracy of acceleration detection is reduced, or the subject is prevented from exercising due to misalignment, or the position is corrected Therefore, it is necessary to stop the exercise, and accurate fatigue measurement becomes difficult.
それゆえに本発明の目的は、被測定者の移動に伴う疲労度を正確に判定する疲労判定装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fatigue determination device that accurately determines the degree of fatigue associated with the movement of a measurement subject.
この発明のある局面に従う疲労判定装置は、被測定者の上肢に装着される本体部と、本体部の加速度を検出するための加速度センサと、検出される加速度を処理する制御部と、を備える。 According to one aspect of the present invention, a fatigue determination device includes a main body unit that is worn on an upper limb of a subject, an acceleration sensor that detects acceleration of the main body unit, and a control unit that processes detected acceleration. .
制御部は、本体部を装着する被測定者の歩行または走行による移動期間において加速度センサから時系列の加速度を取得する加速度取得部と、取得される時系列の加速度から本体部の位置の変位を取得する変位取得部と、取得された変位と、疲労判定基準とに従って被測定者の疲労度を判定する判定部と、を含む。 The control unit includes an acceleration acquisition unit that acquires time-series acceleration from an acceleration sensor during a movement period due to walking or running of the measurement subject wearing the main body unit, and a displacement of the position of the main body unit from the acquired time-series acceleration. A displacement acquisition unit to be acquired, and a determination unit that determines the degree of fatigue of the measurement subject according to the acquired displacement and the fatigue determination criteria.
本発明によれば、本体部に加わる加速度を用いて移動に伴う疲労度を判定するための本体部は被測定者の上肢に装着されることから、移動に伴った振動で本体部の位置がずれるのを回避でき、正確な疲労度の判定が可能となる。 According to the present invention, since the body part for determining the degree of fatigue accompanying movement using the acceleration applied to the body part is mounted on the upper limb of the person being measured, the position of the body part is caused by vibration accompanying the movement. Deviation can be avoided, and accurate determination of the fatigue level is possible.
本発明の実施の形態に係る疲労判定装置の一例である活動量計について、図面を参照しつつ説明する。図中、同一の部品および構成要素には同一の符号を付す。 An activity meter, which is an example of a fatigue determination device according to an embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings. In the figure, the same parts and components are denoted by the same reference numerals.
一般的に、人は継続して歩行または走行して移動をする場合に、移動に伴い疲労が生じ、疲労とともに腕を大きく振るようになる傾向があることが知られている。そこで、本実施の形態では、腕振りの大きさから、疲労の度合いを判定する。 In general, it is known that when a person continuously walks or runs and moves, fatigue occurs with the movement, and the arm tends to swing greatly with the fatigue. Therefore, in the present embodiment, the degree of fatigue is determined from the magnitude of arm swing.
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る活動量計1は、本体部191と、クリップ部192とを備える。クリップ部192は、活動量計1を被測定者の着衣などに固定するために設けられている。本体部191は背面にベルト通し部材を有し、表面側には、後述する操作部18の一部を構成するスイッチ181,182および183、ならびに表示部20に相当するディスプレイが設けられている。
With reference to FIG. 1, an activity meter 1 according to an embodiment of the present invention includes a
本実施の形態では、表示部20は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)で構成されることとするが、これに限定されず、EL(Electro Luminescence)など他の種類のディスプレイであってもよい。
In the present embodiment,
図2には、活動量計1の使用状態の一例が示される。図2を参照して、活動量計1は、たとえば、被測定者の上肢の腕周にベルト通し部材を介してベルトで巻付けられるとともに、補助的に衣服の袖にクリップ部192を用いて固定装着される。なお、図2にでは上腕部に装着されているが、手首に装着されるとしてもよい。本実施の形態では、活動量計1は上肢に装着されるので、歩行/走行時の下肢からの振動で本体部191の装着位置がずれるのを回避でき、歩行/走行の妨げとなることもない。
FIG. 2 shows an example of a usage state of the activity meter 1. Referring to FIG. 2, the activity meter 1 is, for example, wound around the arm of the person's upper limb with a belt through a belt passing member, and supplementarily using a
図3には、本実施の形態に係る腕振りによる疲労度検出の概要が示される。たとえば、ジョギングなどの運動では腕の振りを伴うが、図3に示すように、運動初期時は疲労はなく腕の振りも小さいが、運動中は徐々に疲労し、無意識に腕の振りを大きくして、疲労をカバーするようになる。したがって、上肢に加速度センサを取り付け、腕振りに伴って加速度センサが測定する加速度により、腕振りの大きさを検出することができる。 FIG. 3 shows an outline of fatigue level detection by arm swing according to the present embodiment. For example, exercise such as jogging involves swinging the arm, but as shown in Fig. 3, there is no fatigue at the beginning of the exercise and the swing of the arm is small, but during the exercise it gradually gets tired and unconsciously increases the swing of the arm. And come to cover fatigue. Accordingly, an acceleration sensor is attached to the upper limb, and the magnitude of the arm swing can be detected by the acceleration measured by the acceleration sensor along with the arm swing.
本実施の形態では、運動初期時(疲労なし)の腕振りの大きさと、その後、運動中の腕振りの大きさとを比較し、すなわち運動初期時の加速度情報と、その後、運動中の加速度情報とを比較し、比較の結果に基づき疲労を判定する。 In the present embodiment, the magnitude of arm swing at the beginning of exercise (without fatigue) is compared with the magnitude of arm swing during exercise thereafter, that is, acceleration information at the beginning of exercise, and then acceleration information during exercise. And determine fatigue based on the result of the comparison.
この判定の結果は、疲労度として報知され、過剰な運動を防止するためのアドバイスとしても提示される。また、被測定者の疲労の程度に合せてジョギングのペースを誘導し、効率的な運動を仕向けるようにする。このための、具体的な構成および方法を以下に説明する。 The result of this determination is reported as the degree of fatigue and is also presented as advice for preventing excessive exercise. In addition, the pace of jogging is induced in accordance with the degree of fatigue of the measurement subject so that efficient exercise is directed. A specific configuration and method for this purpose will be described below.
図4を参照して、活動量計1は、制御部10と、メモリ15と、加速度センサ16と、活動量計1の各部に電力を供給するための電池などからなる電源部17と、操作部18と、音声を出力するための音声出力部19と、表示部20と、データ処理装置30を含む各種の外部装置と通信するための通信部21と、計時して時間データを出力するタイマ22と、を備える。
Referring to FIG. 4, the activity meter 1 includes a
活動量計1では、加速度センサ16は、腕振りによって活動量計1の本体部191に加わる加速度を検出するために設けられている。加速度センサ16は、互いに直交する3方向(X、Y、Z)の加速度を検出可能な3軸加速度センサである。活動量計1が所定の装着態様で被測定者に装着されると、加速度センサ16が、第1の方向(図2に示された装着状態であれば、垂直方向(上下方向))と第2および第3の方向(図2に示された装着状態であれば、水平2方向(前後方向および左右方向))の3方向の加速度を検出可能な姿勢をとる。加速度センサ16としては、静電容量型センサ、圧電型センサなど、どのような原理のセンサであっても、利用可能である。
In the activity meter 1, the
なお、腕振りの方向は、主に進行方向に一致するので加速度センサ16は図3のX方向の加速度を検出する1軸加速度センサであってもよいが、ここでは、腕を振る方向は時間経過とともに変化する、または被測定者毎に異なることに鑑みて図3のX,YおよびZの3方向について加速度を検出する3軸加速度センサ16を用いる。
Since the direction of arm swing mainly coincides with the traveling direction, the
制御部10は、マイコン(マイクロコンピュータ)などで構成されるもので、予め記憶されたプログラムに従って、歩数の計測、判定基準の設定、歩行や走行などの身体運動についての活動量に係る各種演算処理、表示部20、音声出力部19および通信部21を含む各部の制御などを実行する機能を担っている。
The
具体的には、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)11と、活動量計1を制御するためのプログラム・データを格納するためのメモリ12と、外部と入出力するためのインターフェイス14と、を備える。また、メモリ12は、プログラム実行時の作業領域も有する。
Specifically, the
操作部18、リセット、各種設定値の入力、表示の切り替えなど各種指示を入力するために被測定者により操作されるスイッチ181〜183含む。
The
通信部21は、携帯電話を含む携帯端末、家庭内または医家のコンピュータなどのデータ処理装置30、健康機器(血圧計、体脂肪計など)を含む外部装置と無線通信または有線通信でデータを送受信するための外部インターフェイスである。活動量計1による計測結果を外部機器へ送信する機能を有する。データ処理装置30の構成は、図7と図8にて後述する。
The
メモリ15は、測定結果などのデータ、被測定者に関する情報(性別、年齢、体重、身長などを含む身体情報)などを記憶する記憶媒体である。
The
図5を参照して、CPU11は機能として、加速度センサ16からの出力信号に基づき加速度を取得するための加速度取得部111と、腕振り検出部112と、腕振り検出部112の検出結果とタイマ22からの時間データに基づく時間taと対応付けて格納するレコードRを生成して、レコードRをメモリ12に格納するための格納部113を備える。時間taは、対応の検出結果(積分値、または振幅平均値)が算出された時間を指す。検出結果と時間taが関連付けされれば、メモリ12の格納形式はレコードRを用いるものに限定されない。また、格納部113は、運動初期時に取得された検出結果(積分値Saまたは振幅平均値)を初期時値としてメモリ12に格納する。
Referring to FIG. 5,
腕振り検出部112は、加速度取得部111によって取得された加速度の変位から腕振りの大きさを取得する加速度変位取得部に相当する。具体的には、加速度取得部111によって取得された加速度を単位時間に亘って積分処理するための積分部1121と、振幅検出部1122とを含む。積分部1121によって単位時間(20秒間)に亘って加速度を積分して取得した値を、積分値Saと言う。また振幅検出部1122は、加速度取得部111によって取得された加速度の振幅の平均値を取得し、その値を振幅平均値と言う。
The arm
さらに、CPU11は、メモリ12のレコードRの検出結果(積分値、または振幅平均値)と、初期時値とを比較する比較部115を有する判定部114と、判定部114による判定結果を出力するための出力部116を備える。判定部114は、比較部115の比較結果に基づき被測定者の疲労を判定する。
Further, the
図5に示す各部の機能はプログラムにより、またはプログラムと回路との組合せにより構成される。プログラムは、予めメモリ12に格納されて、CPU11がプログラムをメモリ12から読出し、プログラムの命令を実行することにより各部の機能が実現される。
The function of each unit shown in FIG. 5 is configured by a program or a combination of a program and a circuit. The program is stored in the
加速度取得部111は、加速度センサ16からの加速度信号(電圧信号)を処理することで各方向(X、Y、Z)の加速度を算出し、各方向(X、Y、Z)の加速度を合成することにより、合成加速度Sを算出する。腕の振りが大きくなるほど、すなわち活動量計1の本体部191に加わる加速度が大きくなるほど合成加速度Sは大きくなる。
The
積分部1121は、単位時間に亘って取得される合成加速度Sを単位時間に亘って2階積分することにより積分値Saを算出する。したがって、積分値Saは、腕振りに伴う活動量計1の本体部191の変位(移動距離)を指す。
The integrating
本実施の形態では、合成加速度Sの積分値Saを算出するための積分時間として、タイマ22からの時間データにより計時される単位時間、たとえば20秒を適用するが、これに限定されるものではない。
In the present embodiment, a unit time measured by the time data from the
図6には、発明者らの実験による結果がグラフで示される。図6のグラフは、縦軸に積分値Saがとられ、横軸に経過時間(単位:sec)がとられている。実験では、活動量計1を被測定者の上腕に装着させて、被測定者のジョギング時に20秒毎に取得される加速度の積分値Saをプロットすると図6の折れ線グラフが得られる。20秒毎にプロットされる積分値Saを直線近似して得られる一次関数の式(図6の直線の式)によれば、時間が経過するほど積分値Saは増加する、すなわち腕の振りは大きくなり疲労が増加することがわかる。また、図6では、被測定者を体力の限界までジョギングさせた場合を示しており、グラフによれば、限界時の積分値Saは運動初期時の積分値Sdの1.8倍(初期時積分値Sdの約80%増し)となることがわかる。 FIG. 6 is a graph showing the results of the inventors' experiment. In the graph of FIG. 6, the integration value Sa is taken on the vertical axis, and the elapsed time (unit: sec) is taken on the horizontal axis. In the experiment, when the active mass meter 1 is mounted on the upper arm of the person to be measured and the integral value Sa of acceleration acquired every 20 seconds during the jogging of the person to be measured is plotted, the line graph of FIG. 6 is obtained. According to the linear function equation (linear equation in FIG. 6) obtained by linearly approximating the integral value Sa plotted every 20 seconds, the integral value Sa increases as time elapses. It turns out that it becomes large and fatigue increases. FIG. 6 shows a case where the measurement subject is jogged to the limit of physical strength. According to the graph, the integral value Sa at the limit is 1.8 times the integral value Sd at the initial stage of exercise (at the initial stage). It can be seen that the integrated value Sd is increased by about 80%.
図9のフローチャートを参照し、ジョギング時の疲労の判定処理について説明する。なお、被測定者はジョギング開始時に操作部18を操作することにより動作モードとしてジョギングモードを指定する。CPU11は当該操作を受付けると、当該フローチャートに従うプログラムをメモリ12から読出し、プログラムを実行開始する。これにより、ジョギングの開始とともに、当該判定処理が開始される。処理では、積分値がセットされる変数として積分値Saを用いる。
With reference to the flowchart of FIG. 9, the fatigue determination process during jogging will be described. The person to be measured designates the jogging mode as the operation mode by operating the
まず、加速度取得部111により、加速度センサ16からの加速度に基づく加速度Sを導出する。腕振り検出部112の積分部1121は、単位時間(20秒間)に亘って入力する加速度Sを積分することにより積分値Saを算出する(ステップS1、ステップS3)。算出された積分値Saは、格納部113により初期時積分値Sdとしてメモリ12に格納される(ステップS5)。
First, the
その後、積分部1121は、積分値Saにゼロ(0)をセットし(ステップS7)、加速度取得部111から入力する加速度Sを単位時間(20秒間)に亘って積分することで(ステップS9、ステップS11)、積分値Saが算出される。格納部113は算出された積分値Saを時間taと対応付けて格納するレコードRを生成し、レコードRをメモリ12に格納する。
Thereafter, the
判定部114は、レコードRが格納される毎に、格納されたレコードRをメモリ12から読出し、読出したレコードRの積分値Saと、メモリ12から読出した初期時積分値Sdとを比較部115に与える。比較部115は、初期時積分値Sdと積分値Saとを比較し比較結果を出力する。比較結果は(Sa/Sd)として導出される。
The
判定部114は、比較結果に基づき積分値Saが初期時積分値Sdよりも増加しており、その増加の割合は40%未満であると判定すると(ステップS13でYES)、出力部116は“疲労小”の判定結果を出力する。
If the
一方、増加の割合は40%を超えるが(ステップS13でNO)、60%未満であると判定すると(ステップS15でYES)、“疲労中”の判定結果が出力され(ステップS19)、60%以上であると判定すると(ステップS15でNO)、判定結果として“疲労大”が出力される。 On the other hand, although the rate of increase exceeds 40% (NO in step S13), if it is determined that it is less than 60% (YES in step S15), a determination result of “being fatigued” is output (step S19), and 60% If it is determined as above (NO in step S15), “high fatigue” is output as the determination result.
出力部116は、判定結果を表示部20に画像として表示する。または、音声出力部19から音声で出力する。または、今回の判定に用いられたメモリ12のレコードRに格納する。これにより、レコードRには積分値Sa、時間taおよび判定結果が対応付けて格納されることになる。
The
その後、処理はステップS7に戻り、次の単位時間(20秒間)について積分値Saが算出されて、算出された積分値Saについて以降の処理が同様に行われる。 Thereafter, the process returns to step S7, the integral value Sa is calculated for the next unit time (20 seconds), and the subsequent processes are similarly performed for the calculated integral value Sa.
なお、操作部18からジョギングモード解除の指示が入力されたときに、CPU11は当該入力を割込みとして受付けることにより、図9の判定処理を終了させる。
When an instruction for canceling the jogging mode is input from the
このように、被測定者の歩行/走行の腕振りにより生じる加速度の情報を基に、疲労度を判定し報知することができる。 In this way, it is possible to determine and notify the fatigue level based on the information on the acceleration generated by the measurement subject's walking / running arm swing.
(1歩当りの積分値に基づき腕振りの大きさを検出)
歩行/走行の腕振りは、歩行/走行のピッチと同期することから、上述の疲労度を1歩毎の腕振りにより生じる加速度の情報に基づき判定する。これにより、歩行/走行ピッチが変化しても、腕振りの大きさに基づき疲労度を判定することができる。
(Detects arm swing based on integrated value per step)
Since the walking / running arm swing is synchronized with the walking / running pitch, the above-described fatigue level is determined based on information on acceleration generated by the arm swinging for each step. As a result, even if the walking / running pitch changes, the degree of fatigue can be determined based on the magnitude of the arm swing.
ここでは、単位時間(20秒)毎に、1歩当りの加速度Sの積分値Saを算出し、初期時積分値Sdと積分値Saとを比較し、比較の結果に基づき疲労度を判定する。 Here, the integral value Sa of the acceleration S per step is calculated every unit time (20 seconds), the initial integration value Sd is compared with the integral value Sa, and the degree of fatigue is determined based on the comparison result. .
つまり、歩行/走行は、腕の振りと同期して行なわれることに着目し、腕振り検出部112は、加速度Sの時系列の変化(後述の図12の波形に相当する)を取得し、この波形から、単位時間(20秒間)あたりの加速度Sの周期的変化の回数を検出し、検出した回数に基づき、単位時間のトータル歩数stepsを算出する。
That is, focusing on the fact that walking / running is performed in synchronization with arm swing, the arm
発明者らの実験により、図10の紙面左側に、積分値Saの時系列の変化と、歩数stepsの時系列の変化をグラフで示し、右側に、左側の2つのグラフの値を除することによる、単位時間における1歩当りの積分値(Sa/steps)が得られて、その時系列の変化をグラフで示す。 According to the inventors' experiment, the time series change of the integral value Sa and the time series change of the step number steps are shown in a graph on the left side of FIG. 10, and the values in the two graphs on the left side are divided on the right side. Thus, an integrated value (Sa / steps) per step in unit time is obtained, and the time series change is shown in a graph.
グラフによれば、20秒毎にプロットされる1歩当たりの積分値(Sa/steps)を直線近似して得られる一次関数の式(図10の右側の直線の式)が示すように、時間が経過するほど積分値(Sa/steps)は増加する、すなわち1歩当たりの腕の振りは大きくなり疲労が増加する傾向にあることがわかる。 According to the graph, as shown by a linear function expression (linear expression on the right side of FIG. 10) obtained by linear approximation of the integrated value (Sa / steps) per step plotted every 20 seconds, time It can be seen that the integrated value (Sa / steps) increases as time elapses, that is, the swing of the arm per step increases and fatigue tends to increase.
図11のフローチャートを参照し、1歩当たりの積分値(Sa/steps)に基づく疲労の判定処理について説明する。CPU11は被測定者によりジョギングモードの指定操作を受付けると、当該フローチャートに従うプログラムをメモリ12から読出し、プログラムを実行開始する。
With reference to the flowchart of FIG. 11, the fatigue determination process based on the integrated value per step (Sa / steps) will be described. When the
まず、加速度取得部111により、ジョギング開始とともに加速度センサ16からの入力に基づく加速度Sを取得し、積分部1121により加速度Sに基づき積分値Saを算出する。また、上述のように加速度Sの周期的変化に基づき単位時間のトータル歩数stepsが算出される(ステップS31、ステップS33)。そして、腕振り検出部112は、算出された積分値Saと歩数stepsに基づく1歩当たりの積分値(Sa/steps)を算出する。算出された積分値(Sa/steps)は、格納部113により初期時積分値Sdとしてメモリ12に格納される(ステップS35)。
First, the
その後、積分部1121は、積分値Sa、歩数の変数にゼロ(0)をセットし(ステップS37)、加速度取得部111から入力する加速度Sを単位時間(20秒間)に亘って積分するとことで積分値Saを算出する。また、単位時間のトータル歩数stepsが算出される(ステップS39、ステップS41)。そして、腕振り検出部112は、算出された積分値Saと歩数stepsに基づく1歩当たりの積分値(Sa/steps)を算出する。
After that, the
格納部113により、積分値(Sa/steps)と、タイマ33から入力する時間taと対応付けて格納するレコードRを生成し、レコードRをメモリ12に格納する。
The
判定部114は、レコードRが格納される毎に、格納されたレコードRをメモリ12から読出し、読出したレコードRの積分値(Sa/steps)と、メモリ12から読出した初期時積分値Sdとを比較部115に与える。比較部115は、初期時積分値Sdと積分値(Sa/steps)とを比較し比較結果を出力する。判定部114と出力部116は、比較結果に基づき、図9に説明した手順と同様に、増加割合の閾値(40%、60%)に基づき疲労度(“疲労小”、“疲労中”、“疲労大”)を判定し、その判定結果を出力する(ステップS43〜ステップS50)。
Each time the record R is stored, the
その後、処理はステップS37に戻り、次の単位時間(20秒間)について積分値(Sa/steps)が算出されて、以降の処理が同様に行われる。 Thereafter, the process returns to step S37, the integral value (Sa / steps) is calculated for the next unit time (20 seconds), and the subsequent processes are similarly performed.
なお、図11の判定処理に関しても、操作部18からジョギングモード解除の指示が入力されたときに、CPU11は当該入力を割込みとして受付けることにより、一連の処理を終了させる。
In addition, regarding the determination process of FIG. 11, when an instruction for canceling the jogging mode is input from the
このように、被測定者の歩行/走行のピッチに応じた腕振りにより生じる加速度の情報を基に、疲労度を判定し報知することができる。 As described above, the degree of fatigue can be determined and notified based on the information on the acceleration generated by the arm swing according to the walking / running pitch of the measurement subject.
(加速度信号の振幅に基づき腕振りの大きさを検出)
上述では、加速度の変位として積分値Saを用いたが、これに代替して、加速度の変位として単位時間(20秒間)の加速度Sの振幅の平均値を計測し、運動初期時の単位時間の振幅の平均値と比較することで、疲労度を判定する。
(Detects arm swing based on acceleration signal amplitude)
In the above description, the integrated value Sa is used as the displacement of acceleration. Instead, the average value of the amplitude of the acceleration S in unit time (20 seconds) is measured as the displacement of acceleration, and the unit time at the initial stage of exercise is measured. The fatigue level is determined by comparing with the average value of the amplitude.
加速度センサ16からの出力に基づき算出される活動量計1の本体部191の位置の変位を示す加速度Sは、図12に示すように、腕の振りに連動して正弦波状に変化することから、単位時間に検出される正弦波の振幅の大きさの平均値から、腕振りの大きさを検出することができる。
The acceleration S indicating the displacement of the position of the
図13のフローチャートを参照し、加速度Sの振幅平均値に基づく疲労の判定処理について説明する。CPU11は被測定者によりジョギングモードの指定操作を受付けると、当該フローチャートに従うプログラムをメモリ12から読出し、プログラムを実行開始する。
The fatigue determination process based on the average amplitude value of the acceleration S will be described with reference to the flowchart of FIG. When the
まず、加速度取得部111は、ジョギング開始とともに加速度センサ16の出力から加速度Sを取得する。振幅検出部1122は取得され加速度Sを、取得された順番に従って、すなわち時系列にメモリ12の所定領域にプロットすることのより図12に示す正弦波状の波形データを取得する。振幅検出部1122は、波形データから単位時間あたりの振幅の大きさの平均値Ampを算出する(ステップS51、ステップS53)。そして、算出された振幅平均値Ampは、格納部113により初期時振幅平均値Adとしてメモリ12に格納される(ステップS55)。
First, the
その後、腕振り検出部112は、振幅平均値Ampにゼロ(0)をセットし(ステップS57)、振幅検出部1122は、加速度取得部111から入力する加速度Sについて単位時間(20秒間)に亘って振幅平均値Ampを算出する(ステップS59、ステップS61)。
Thereafter, the arm
格納部113により、振幅平均値Ampと、タイマ33から入力する時間taと対応付けて格納するレコードRを生成し、レコードRをメモリ12に格納する。
The
判定部114は、レコードRが格納される毎に、格納されたレコードRをメモリ12から読出し、読出したレコードRの振幅平均値Ampと、メモリ12から読出した初期時振幅平均値Adとを比較部115に与える。比較部115は、初期時振幅平均値Adと振幅平均値Ampとを比較し比較結果を出力する。判定部114と出力部116は、比較結果に基づき、図9に説明した手順と同様に、振幅の増加割合の閾値(40%、60%)に基づき疲労度(“疲労小”、“疲労中”、“疲労大”)を判定し、その判定結果を出力する(ステップS63〜ステップS71)。
Each time the record R is stored, the
その後、処理はステップS57に戻り、次の単位時間(20秒間)について振幅平均値Ampが検出されて、以降の処理が同様に行われる。 Thereafter, the process returns to step S57, the amplitude average value Amp is detected for the next unit time (20 seconds), and the subsequent processes are similarly performed.
なお、図13の判定処理に関しても、操作部18からジョギングモード解除の指示が入力されたときに、CPU11は当該入力を割込みとして受付けることにより、一連の処理を終了させる。
13, when an instruction for canceling the jogging mode is input from the
このように、被測定者の歩行/走行時の腕振りにより生じる加速度Sの情報(振幅平均値)を基に、疲労度を判定し報知することができる。 In this way, the degree of fatigue can be determined and notified based on the information (amplitude average value) of the acceleration S generated by the arm swing during walking / running of the measurement subject.
(アドバイスの報知)
図14には、上述した疲労度(“疲労小”、“疲労中”、“疲労大”)の報知に代えて、歩行・走行(ジョギング)のペースに関するアドバイスを報知するためのフローチャートが示される。
(Notification of advice)
FIG. 14 shows a flowchart for notifying the above-mentioned fatigue level (“fatigue”, “fatigue”, “fatigue”) but notifying advice regarding the pace of walking / running (jogging). .
図14のフローチャートでは、図9のステップS1〜S11に示すように加速度Sの積分値Saと初期時積分値Sdとを算出し(ステップS81〜S91)、比較結果が(Sa/Sd)として導出される。 In the flowchart of FIG. 14, the integration value Sa and the initial integration value Sd of the acceleration S are calculated as shown in steps S1 to S11 of FIG. 9 (steps S81 to S91), and the comparison result is derived as (Sa / Sd). Is done.
判定部114は、比較結果に基づき積分値Saが初期時積分値Sdよりも増加しており、その増加の割合は5%未満であると判定すると(ステップS93でYES)、出力部116により“ペースを上げよう”のアドバイスが出力される。
If the
一方、増加の割合は5%を超えるが(ステップS93でNO)、20%未満であると判定すると(ステップS95でNO)、“このペースで続けよう”とのアドバイスが出力部116により出力され(ステップS101)、20%以上であると判定すると(ステップS95でYES)、“ペースを下げよう”とのアドバイスが出力される。
On the other hand, although the rate of increase exceeds 5% (NO in step S93), if it is determined that it is less than 20% (NO in step S95), the
出力部116は、アドバイスを表示部20に画像として表示する。または、音声出力部19から音声で出力する。または、今回の判定に用いられたメモリ12のレコードRに格納する。これにより、レコードRには積分値Sa、時間taおよび判定結果が対応付けて格納されることになる。
The
その後、処理はステップS87に戻り、次の単位時間(20秒間)について積分値Saが算出されて、算出された積分値Saについて以降の処理が同様に行われる。 Thereafter, the process returns to step S87, the integral value Sa is calculated for the next unit time (20 seconds), and the subsequent processes are similarly performed for the calculated integral value Sa.
なお、図14の判定処理も、操作部18からジョギングモード解除の指示が入力されたときに、CPU11は当該入力を割込みとして受付けることにより、一連の処理を終了させる。
In the determination process of FIG. 14 as well, when an instruction to cancel the jogging mode is input from the
ここでは、積分値Saを用いたが、1歩当たりの積分値(Sa/steps)または振幅平均値Ampをもちいてもよい。このように、被測定者の歩行/走行の運動時の腕振りにより生じる加速度の情報を基に、運動のピッチに関するアドバイスを報知することができる。 Here, the integral value Sa is used, but an integral value per step (Sa / steps) or an amplitude average value Amp may be used. In this way, advice regarding the pitch of the exercise can be notified based on the information on the acceleration generated by the arm swing during the walking / running motion of the measurement subject.
なお、上述の各フローチャートで、比較結果と照合される疲労度の判定基準である閾値(40%、60%、5%、20%)は一例であり、これら値に限定されるものではない。つまり、腕の振り方は個人差があるので、被測定者毎に可変に変更できるとしてもよい。たとえば、ジョギング中に被測定者は所定レベルの疲労度(例:限界、限界の70%くらいなど)を自覚した場合に、操作部18を操作する。CPU11は、当該操作の直前または直後に取得された積分値Saをメモリ12に一時的に格納し、初期時積分値Sdと比較し、比較結果に基づき初期時積分値Sdからの増加率を算出し、算出した増加率をメモリ12に一時的に格納する。そして、次回のジョギング(次回のジョギングモード指定)開始時に、この格納した増加率を用いて上述の判定のための閾値を可変に設定するとしてもよい。
Note that the threshold values (40%, 60%, 5%, 20%), which are the criteria for determining the degree of fatigue to be compared with the comparison results in the respective flowcharts described above, are examples, and are not limited to these values. In other words, since the way of swinging the arm varies among individuals, it may be variably changed for each person to be measured. For example, the measurement subject operates the
なお、ジョギングモードの指定操作がされた場合に、上述の図9、図11、図13および図14のいずれの判定処理を実行するかは、被測定者の操作部18の操作により選択的に指定するとしてもよい。
Note that when the jogging mode designation operation is performed, which of the determination processes in FIGS. 9, 11, 13, and 14 is to be executed is selectively selected by the operation of the
(表示例)
図15には本実施の形態に係る出力部116による画面の表示例が示される。図15の(A)には、判定された疲労度が、すなわち判定部114による((Sa/Sd)×100)の算出値(単位:%)が表示される。また、図14のフローチャートでは、たとえば、運動(ジョギング)のペースに関するアドバイスが図15の(B)のように表示される。
(Display example)
FIG. 15 shows a screen display example by the
また、絵柄によって疲労度およびアドバイスを提示するようにしてもよい。図15の(C)では、ヒトの絵柄であるアイコンを疲労度のスケールバー上を移動させることにより、疲労度(またはジョギングのペース)を提示する。図15の(C)によればスケールバーの“KEEP”の範囲にアイコンが一致することから、被測定者は、疲労度は中程度であり、現在のジョギングのペースを維持するようアドバイスされる。 Moreover, you may make it show a fatigue degree and advice with a pattern. In FIG. 15C, the fatigue level (or the pace of jogging) is presented by moving an icon that is a human pattern on the fatigue level scale bar. According to FIG. 15C, since the icon matches the “KEEP” range of the scale bar, the subject is moderately fatigued and is advised to maintain the current jogging pace. .
図15の(D)に示されるように、インジケータの絵柄によって疲労度(またはジョギングのペース)を提示してもよい。図15の(D)では、インジケータのバーが“KEEP”の範囲まで伸びていることから、被測定者に対して疲労度は中程度であり、現在のジョギングのペースを維持するようアドバイスされる。 As shown in FIG. 15D, the degree of fatigue (or jogging pace) may be presented by an indicator pattern. In FIG. 15D, since the indicator bar extends to the range of “KEEP”, the subject is moderately fatigued and is advised to maintain the current jogging pace. .
また、図15の(E)に示されるように、矢印の向きで疲労度(またはジョギングのペース)を指示するようにしてもよい。図15の(E)によれば、真ん中の右向き矢印の表示態様(点滅表示へ)が変わることから、被測定者は現在のジョギングのペースを維持すればよいことがわかる。 Further, as shown in FIG. 15E, the degree of fatigue (or jogging pace) may be indicated in the direction of the arrow. According to (E) of FIG. 15, since the display mode (to flashing display) of the right arrow in the middle changes, it can be understood that the measurement subject only needs to maintain the current pace of jogging.
なお、ジョギング中に腕に装着した装置の表示部を確認するのが煩わしい場合もあるので、アラーム音声とともに報知するようにしてもよい。 Since it may be troublesome to check the display unit of the device worn on the arm during jogging, it may be notified together with an alarm sound.
図15の(F)には、疲労度に応じて、その後の運動時間の目安を表示するようにしてもよい。たとえば、ジョギング中に図6に示すような直線式を取得し、当該式から、現在の積分値Saから疲労の限界である積分値Saに達するまでのまでの猶予時間を推定し報知する。図15の(F)の例では、あと20分の運動が適当である旨をアドバイスしている。これにより、過度な運動またはハイペースの運動を防止できるようなアドバイスが可能となる。 In FIG. 15F, a guide for the subsequent exercise time may be displayed according to the degree of fatigue. For example, a linear equation as shown in FIG. 6 is acquired during jogging, and the grace time from the current integral value Sa until reaching the integral value Sa, which is the limit of fatigue, is estimated and notified from the equation. In the example of FIG. 15F, it is advised that an exercise of another 20 minutes is appropriate. This enables advice that can prevent excessive exercise or high-speed exercise.
また、本実施の形態は、各レコードRに疲労の判定結果も格納することができるから、ジョギング終了時などにその判定結果を時系列に表示させることもできる。これにより、被測定者はジョギング中の疲労度の変化を容易に確認することができる。 Further, according to the present embodiment, fatigue determination results can also be stored in each record R, so that the determination results can be displayed in time series at the end of jogging. As a result, the measurement subject can easily confirm the change in the fatigue level during jogging.
(変形例)
本実施の形態では、メモリ12のデータ(レコードRおよび初期時積分値Sdを含むデータ)を、または、加速度センサ16からの出力を通信部21データ処理装置30などの外部装置に送信して、活動量計1に代替して外部装置において上述の各フローチャートに従う判定処理、表示処理などのデータ処理を行わせることもできる。
(Modification)
In the present embodiment, the data in the memory 12 (data including the record R and the initial integration value Sd) or the output from the
図7には、本実施の形態に係るデータ処理装置30の構成が示される。図7を参照して、データ処理装置30は、コンピュータに相当する構成を有し、具体的には、CPU(Central Processing Unit)31、プログラムおよびデータを格納するためのメモリ32、タイマ33、活動量計1と通信するための通信機能を司るインターフェイス36、表示部35、操作部34、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)などの記録媒体38が着脱自在に装着されて、装着された記録媒体38のデータをアクセスするための媒体アクセス部37を備える。
FIG. 7 shows the configuration of the
図8には、データ処理装置30の機能構成が示される。図8を参照して、CPU11が有する機能として、インターフェイス36または媒体アクセス部37を介して与えられるデータを受理するためのデータ受理部311、受理されたデータをメモリ32に格納するためのデータ格納部312、操作部34を介した被測定者の操作を受付けるための操作受付部313、および表示部35に画像を表示するための表示処理部314を備える。
FIG. 8 shows a functional configuration of the
動作において、活動量計1とデータ処理装置30が通信する場合において、データ受理部311は、たとえばインターフェイス36を介して活動量計1から送信されたレコードRと初期時積分値Sdを受信すると、データ格納部312によりメモリ32に格納される。ここでは、データ受理部311は、インターフェイス36を介して活動量計1から受信するとしているが、レコードRと初期時積分値Sdを格納した記録媒体38が装着された媒体アクセス部37が、記録媒体38から読出すことにより受理するとしてもよい。
In operation, when the activity meter 1 and the
被測定者が操作部34を介して表示操作をすると、操作受付部313は、当該操作を受理し、受理した表示操作に基づいた指示を表示処理部314に出力する。表示処理部314は、指示に応じて、メモリ32または記録媒体38からレコードRと初期時積分値Sdを読出し、読出したレコードに基づき上述の各フローチャートに従うプログラムを実行することにより、疲労の判定および表示部35に対する表示の処理を行う。当該フローチャートに従うプログラムは、予めメモリ32に格納されて、CPU31により読出されて実行される。データ処理装置30では、同様にして、活動量計1から受理するデータに基づき、振幅平均値Ampを用いた図13の処理についても実行することができる。
When the measurement subject performs a display operation via the
このように、活動量計1に代替して、データ処理装置30に判定および表示の処理を行わせることもできる。したがって、被測定者は、比較的に小さい表示領域である表示部20に代わって、比較的に大きな表示領域である表示部35で情報を確認することができる。
In this manner, instead of the activity meter 1, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 活動量計、16 加速度センサ、18,34 操作部、30 データ処理装置、111 加速度取得部、112 腕振り検出部、113 格納部、114 判定部、115 比較部、116 出力部、191 本体部、192 クリップ部、311 データ受理部、312 データ格納部、313 操作受付部、314 表示処理部、1121 積分部、1122 振幅検出部、Ad 初期時振幅平均値、Amp 振幅平均値、R レコード、S 合成加速度、Sa 積分値、Sd 初期時積分値、steps 歩数、ta 時間。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Activity meter, 16 Acceleration sensor, 18, 34 Operation part, 30 Data processing apparatus, 111 Acceleration acquisition part, 112 Arm swing detection part, 113 Storage part, 114 Judgment part, 115 Comparison part, 116 Output part, 191 Main body part , 192 clip unit, 311 data reception unit, 312 data storage unit, 313 operation reception unit, 314 display processing unit, 1121 integration unit, 1122 amplitude detection unit, Ad initial amplitude average value, Amp amplitude average value, R record, S Synthetic acceleration, Sa integrated value, Sd initial integrated value, steps step count, ta time.
Claims (8)
前記本体部の加速度を検出するための加速度センサと、
検出される加速度を処理する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記本体部を装着する被測定者の歩行または走行による移動期間において前記加速度センサから時系列の加速度を取得する加速度取得部と、
取得される時系列の加速度から前記本体部の位置の変位を取得する変位取得部と、
取得された前記変位と、疲労判定基準とに従って被測定者の疲労度を判定する判定部と、を含む、疲労判定装置。 A main body part to be worn on the upper limb of the measurement subject;
An acceleration sensor for detecting the acceleration of the main body,
A control unit for processing the detected acceleration,
The controller is
An acceleration acquisition unit that acquires time-series acceleration from the acceleration sensor during a movement period of walking or running of the measurement subject wearing the main body;
A displacement acquisition unit that acquires the displacement of the position of the main body from the acquired time-series acceleration;
A fatigue determination apparatus comprising: a determination unit that determines the degree of fatigue of the measurement subject according to the acquired displacement and a fatigue determination criterion.
移動開始時の単位時間で取得される初期時変位と、その後の単位時間で取得される初期後変位とを取得し、
前記判定部は、
取得される前記初期時変位と、前記初期後変位とを比較する比較部を、有し、
前記比較部による比較結果と、前記疲労判定基準とを照合し、照合結果に基づき疲労度を判定する、請求項1に記載の疲労判定装置。 The displacement acquisition unit
Obtain the initial displacement obtained in the unit time at the start of movement and the initial post displacement obtained in the subsequent unit time,
The determination unit
A comparison unit that compares the acquired initial displacement and the initial post displacement;
The fatigue determination device according to claim 1, wherein the comparison result by the comparison unit is compared with the fatigue determination criterion, and the degree of fatigue is determined based on the comparison result.
取得される時系列の加速度を前記単位時間にわたって積分し、前記変位として積分値を出力する積分部を、有する、請求項2に記載の疲労判定装置。 The displacement acquisition unit
The fatigue determination apparatus according to claim 2, further comprising an integration unit that integrates the acquired time-series acceleration over the unit time and outputs an integrated value as the displacement.
時系列の加速度の変化に基づき、単位時間における歩数を取得し、
前記積分部が出力する積分値と前記歩数とから、1歩期間に相当する積分値を前記変位として取得する、請求項3に記載の疲労判定装置。 The displacement acquisition unit
Based on changes in time-series acceleration, get the number of steps per unit time,
The fatigue determination apparatus according to claim 3, wherein an integrated value corresponding to one step period is acquired as the displacement from the integrated value output by the integrating unit and the number of steps.
時系列の加速度の変化が示す波形から、当該波形の単位時間における振幅の大きさの平均値を前記変位として取得する、請求項2から4のいずれかに記載の疲労判定装置。 The displacement acquisition unit
The fatigue determination apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein an average value of amplitudes of the waveform in unit time is acquired as the displacement from a waveform indicated by a time-series acceleration change.
取得される時系列の加速度から前記本体部の位置の変位を取得する手段と、
取得された前記変位と、疲労判定基準とに従って被測定者の疲労度を判定する手段と、を含む、処理装置。 Means for acquiring, in a time series, acceleration applied to a main body part to be worn on an upper limb of the measurement subject during a movement period by walking or running of the measurement subject;
Means for acquiring the displacement of the position of the main body from the acquired time-series acceleration;
A processing apparatus comprising: means for determining the degree of fatigue of the measurement subject according to the obtained displacement and a fatigue determination criterion.
取得される時系列の加速度から前記本体部の位置の変位を取得するステップと、
取得された前記変位と、疲労判定基準とに従って被測定者の疲労度を判定するステップと、を含む、判定方法。 Acquiring in a time series the acceleration applied to the main body mounted on the upper limb of the measurement subject during the movement period due to walking or running of the measurement subject;
Obtaining a displacement of the position of the main body from the acquired time-series acceleration;
Determining the degree of fatigue of the measurement subject according to the acquired displacement and a fatigue determination criterion.
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