JP2015226705A - 身体活動測定装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】運動不足を解消するために身体を動かすよう積極的にユーザーに促すことができる身体活動測定装置、方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】身体活動測定装置１０は、ユーザーの身体の活動レベルに関する活動レベルを取得し、ユーザーの活動レベルが、予め定めた閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告する。【選択図】図１

Description

本発明は、身体活動測定装置、方法、及びプログラムに関する。

現代においては座った状態での労働、すなわちデスクワークが増加し、椅子に座ったままの時間や同じ姿勢の時間が増加している。仕事が休みの週末等に運動したとしても、運動不足を解消するのは困難であり、健康上好ましくない。このため、従来から身体の活動量を測定する装置が知られている。

例えば特許文献１には、使用者による身体活動の身体活動強度及び目標身体活動量に対する達成度を取得できる技術が開示されている。

また、特許文献２には、身体活動測定装置が動かされることによって生ずる加速度値を測定し、測定した加速度値に基づいて活動量を演算し、目標値に対する活動量の達成度を演算する技術が開示されている。

また、特許文献３には、被験者の身体活動度を測定し、この測定値が警報設定値を超えたときに、運動中の被験者に運動の度合を抑制させるための警報を発する技術が開示されている。

特開２０１０−２５３２０４号公報 特開２０１３−１７２７５７号公報 特開平６−１４２０８３号公報

しかしながら、上記従来技術では、活動量が少ないことをユーザーに警告するものではないため、運動不足を解消するために身体を動かすよう積極的にユーザーに促すことはできない。

本発明は、運動不足を解消するために身体を動かすよう積極的にユーザーに促すことができる身体活動測定装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明の身体活動測定装置は、ユーザーの身体の活動レベルに関する活動レベルを取得する活動レベル取得手段と、前記ユーザーの活動レベルが、予め定めた閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告する警告手段と、を備える。

なお、請求項２に記載したように、前記活動レベル取得手段は、前記ユーザーの加速度を検出する加速度検出手段と、前記ユーザーの加速度に基づいて、前記ユーザーの活動強度を前記活動レベルとして算出する算出手段と、を備えた構成としてもよい。

また、請求項３に記載したように、前記閾値及び前記所定時間の少なくとも一方は、前記ユーザーの性別、年齢、及び体格の少なくとも１つを含むユーザー情報に応じて設定されるようにしてもよい。

また、請求項４に記載したように、前記警告手段は、警告メッセージ、振動、音、及び光の少なくとも１つを出力して警告する構成としてもよい。

請求項５記載の身体活動測定方法は、ユーザーの身体の活動レベルに関する活動レベルを取得し、前記ユーザーの活動レベルが、予め定めた閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告する。

請求項６記載の身体活動測定プログラムは、コンピュータに、ユーザーの身体の活動レベルに関する活動レベルを取得し、前記ユーザーの活動レベルが、予め定めた閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告することを含む処理を実行させる。

本発明によれば、運動不足を解消するために身体を動かすよう積極的にユーザーに促すことができる、という効果を有する。

身体活動測定装置のブロック図である。 身体活動測定装置の外観図である。 身体活動測定プログラムによる処理のフローチャートである。 体幹傾斜角の算出について説明するための説明図である。 姿勢の検出について説明するための説明図である。 姿勢の検出について説明するための説明図である。 （Ａ）は変形例に係る身体活動測定装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 測定機器と携帯端末を接続する形態のブロック図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る身体活動測定装置１０のブロック図である。図１に示すように、身体活動測定装置１０は、コントローラ１２、測定部１４、表示部１６、操作部１８、計時部２０、通信部２２、及び警告部２３を備えている。測定部１４は、Ｘ軸加速度検出部１４Ｘ、Ｙ軸加速度検出部１４Ｙ、Ｚ軸加速度検出部１４Ｚを備える。

コントローラ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続された構成となっている。この場合、後述する身体活動測定処理をコントローラ１２のＣＰＵ１２Ａに実行させる身体活動測定プログラムを、例えば不揮発性メモリ１２Ｄに書き込んでおき、これをＣＰＵ１２Ａが読み込んで実行する。なお、身体活動測定プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリーカード等の記録媒体により提供するようにしてもよく、図示しないサーバからダウンロードするようにしてもよい。

Ｉ／Ｏ１２Ｅには、Ｘ軸加速度検出部１４Ｘ、Ｙ軸加速度検出部１４Ｙ、Ｚ軸加速度検出部１４Ｚ、表示部１６、操作部１８、計時部２０、通信部２２、及び警告部２３が接続されている。

Ｘ軸加速度検出部１４Ｘは、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のうちＸ軸に沿った向の加速度（以下、Ｘ軸加速度）を検出するＸ軸体動センサ２４Ｘと、Ｘ軸体動センサ２４Ｘにより検出されたＸ軸加速度をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２６Ｘと、を含む。

Ｙ軸加速度検出部１４Ｙは、Ｙ軸に沿った方向の加速度（以下、Ｙ軸加速度）を検出するＹ軸体動センサ２４Ｙと、Ｙ軸体動センサ２４Ｙにより検出されたＹ軸加速度をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２６Ｙと、を含む。

Ｚ軸加速度検出部１４Ｚは、Ｚ軸に沿った方向の加速度（以下、Ｚ軸加速度）を検出するＺ軸体動センサ２４Ｚと、Ｚ軸体動センサ２４Ｚにより検出されたＺ軸加速度をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２６Ｚと、を含む。

表示部１６は、例えば液晶パネル等で構成される。表示部１６には、例えば各種設定画面や測定結果等の各種画面が表示される。

操作部１８は、ユーザー情報の入力操作等の他、各種操作を行うための操作部である。図２には、身体活動測定装置１０の外観図を示した。図２に示すように、操作部１８は、複数の操作ボタン１８Ａ〜１８Ｃを含んで構成されている。操作ボタン１８Ａは、一例として身体活動測定装置１０の電源のオンオフ及び各種画面において決定の操作を行うためのボタンとして機能する。操作ボタン１８Ｂ、１８Ｃは、画面を上下にスクロールしたり、画面上のカーソルを上下に移動させたりするためのボタンとして機能する。

また、身体活動測定装置１０の裏面には図示しないクリップが設けられており、ユーザーの服のポケット等に装着することが可能となっている。

なお、表示部１６及び操作部１８をタッチパネルとし、画面に直接タッチすることで操作が可能な構成としてもよい。

計時部２０は、現在時刻を取得する機能及び設定された時間を計時する計時機能を有する。

通信部２２は、外部装置と無線通信又は有線通信により情報の送受信を行う通信機能を有する。これにより、身体活動測定装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の外部装置と通信することが可能である。

警告部２３は、例えば振動、音、及び光の少なくとも一方を発生させる装置を含んで構成される。

次に、本実施形態の作用として、コントローラ１２のＣＰＵ１２Ａにおいて実行される身体活動測定プログラムによる処理について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図３に示す処理は、ユーザーが身体活動測定装置１０の操作部１８を操作して、身体活動測定プログラムの実行を指示した場合に実行される。ユーザーは、身体活動測定装置１０を例えば胸ポケット等に装着するが、例えば図２に示すように、ユーザーが直立した場合にＺ軸が直立方向に沿うように装着するものとする。

まずユーザーは、身体活動測定装置１０を装着すると共に操作部１８を操作し、測定開始を指示する。

ステップＳ１００では、ユーザーが操作部１８を操作することにより測定開始が指示されたか否かを判断し、測定開始が指示された場合にはステップＳ１０２へ移行し、測定開始が指示されていない場合には、測定開始が指示されるまで待機する。

ステップＳ１０２では、計時部２０に指示して時間計測を開始させる。

ステップＳ１０４では、Ｘ軸加速度検出部１４Ｘ、Ｙ軸加速度検出部１４Ｙ、及びＺ軸加速度検出部１４Ｚの各々により検出されたＸ軸加速度、Ｙ軸加速度、及びＺ軸加速度を取得する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で取得したＸ軸加速度、Ｙ軸加速度、及びＺ軸加速度に基づいて、合成加速度を算出する。具体的には、Ｘ軸加速度、Ｙ軸加速度、及びＺ軸加速度の二乗平均を算出することにより合成加速度を算出する。すなわち、Ｘ軸加速度をａｘ、Ｙ軸加速度をａｙ、及びＺ軸加速度をａｚとした場合、次式により合成加速度Ｖを算出する。

・・・（１）

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で算出した合成加速度Ｖに基づいて、ユーザーの活動レベルを表す情報として活動強度を取得し、現在日時と共に不揮発性メモリ１２Ｄに記憶する。ここで、活動強度とは、ユーザーの身体活動の強さを表すものであり、単位としてはメッツ（ＭＥＴｓ）を用いることができる。このメッツは、身体活動の強さを、安静時の何倍に相当するかで表す単位であり、座って安静にしている状態が１メッツ、普通歩行が３メッツに相当する。

活動強度は、例えば合成加速度と活動強度との対応関係を予め定めたテーブルデータを用いて取得しても良いし、合成加速度を変数として活動強度を算出する予め定めた算出式を用いて算出することで取得してもよい。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で取得した活動強度が予め定めた閾値以下であるか否かを判定し、閾値以下の場合はステップＳ１１２へ移行し、閾値を越えている場合はステップＳ１１６へ移行する。閾値は、例えば安静時の活動強度である１メッツとすることができる。これにより、ユーザーが安静時の状態なのか体を動かしている状態なのかを把握することができる。

ステップＳ１１２では、計時部２０から計時を開始してからの経過時間を取得し、活動強度が閾値以下の状態が所定時間以上継続したか否かを判断し、活動強度が閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合にはステップＳ１１４へ移行する。一方、活動強度が閾値以下の状態が所定時間以上継続していない場合、すなわち活動強度が閾値を越えた場合又は活動強度が閾値以下の状態が継続している時間が所定時間未満の場合は、ステップＳ１１６へ移行する。ユーザー情報は、例えば予めユーザーに入力させて不揮発性メモリ１２Ｄに記憶しておけばよい。

なお、ステップＳ１１０の閾値及びステップＳ１１２の所定時間の少なくとも一方を、ユーザーの性別、年齢、及び体格（身長、体重等）の少なくとも１つを含むユーザー情報に応じて設定するようにしてもよい。例えば体重が重い人ほど体を動かすことを強く促すために、閾値を高くしたり、所定時間を短くしたりしてもよい。これにより、ユーザー情報に応じて適切に体を動かすことを促すことが可能となる。

ステップＳ１１４では、警告処理を実行する。具体的には、表示部１６に警告メッセージを出力する処理、警告部２３に指示して振動、音、及び光の少なくとも１つを発生させ処理、の少なくとも１つを実行する。なお、警告メッセージは、同じ姿勢が長時間継続して活動レベルが低い状態であるため、体を動かすよう促すメッセージである。これにより、運動不足を解消するために身体を動かすよう積極的にユーザーに促すことができるため、ユーザーの運動不足を解消することが可能になると共に、病気を未然に予防することが可能となる。

なお、身体活動測定装置１０がユーザーに装着されているか否かを検知する検知部を設け、身体活動測定装置１０がユーザーに装着されていない場合には警告処理をしないようにしてもよい。これにより、不必要に警告処理が実行されるのを防ぐことができる。

ステップＳ１１６では、時間計測をリセットして新たに計時を開始するよう計時部２０に指示する。

ステップＳ１１８では、ユーザーによる操作により測定終了が指示されたか否かを判断し、測定終了が指示された場合は本ルーチンを終了し、測定終了が指示されていない場合はステップＳ１０４へ戻って上記と同様の処理を繰り返す。

このように、本実施形態では、ユーザーの活動強度が閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告するので、運動不足を解消するために身体を動かすよう積極的にユーザーに促すことができる。

なお、ユーザーが立っている状態と横になっている状態とでは、カロリーの消費量も異なる。そこで、ステップＳ１０６で算出した合成加速度に基づいてユーザーの体感傾斜角を算出してユーザーの姿勢を求め、求めたユーザーの姿勢に応じてステップＳ１１０の閾値及びステップＳ１１２の所定時間の少なくとも一方を設定するようにしてもよい。例えばユーザーが立っている場合は、横になっている場合と比較してカロリーの消費量は多くなり体を動かすことを強く促す必要はないため、ユーザーが横になっている場合よりも所定時間を長くする。これにより、必要以上に警告してしまうのを抑制することができる。

体感傾斜角は、以下のようにして算出することができる。図４に示すように、水平面ＨＺに対して直交する軸を鉛直軸ＶＡとして、鉛直軸ＶＡに対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々の傾斜角θｘ、θｙ、θｚは、重力加速度をｇとして次式により算出することができる。

θｘ＝ｃｏｓ^−１（ａｘ／ｇ） ・・・（２）

θｙ＝ｃｏｓ^−１（ａｙ／ｇ） ・・・（３）

θｚ＝ｃｏｓ^−１（ａｚ／ｇ） ・・・（４）

例えばユーザーが直立した場合にＺ軸が直立方向に沿うように身体活動測定装置１０を装着した場合において、傾斜角θｚが０度に近ければ、Ｚ軸の方向が鉛直軸ＶＡの方向と略同じとなるため立っていると判断することができ、Ｚ軸が９０度に近ければユーザーが寝ている状態と判断することができる。また、傾斜角θｘ、θｙに基づいて、うつ伏せ、仰向け、右横向き、及び左横向きの何れの向きで寝ているのかを判断することも可能である。なお、ジャイロセンサを用いて体幹傾斜角を直接検出してもよい。

また、身体活動測定装置１０には、少なくとも１Ｇの重力が常時かかった状態であるため、例えばユーザーがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸の加速度のうち、重力方向Ｇに最も近い軸、すなわち重力方向Ｇとの成す角度が最も小さい軸の加速度が最も大きくなると考えられる。従って、身体活動測定装置１０の装着の向きが予め決まっていれば、３軸の加速度のうち最も大きい加速度の軸がどの軸であるかを判定することにより、身体活動測定装置１０の姿勢を判断することができる。例えば図５に示すように、身体活動測定装置１０が正面を向いている場合、重力方向ＧとＺ軸が略一致するため、Ｚ軸の加速度が最も大きくなり、身体活動測定装置１０が正面を向いていると判断できる。また、図６に示す向きで身体活動測定装置１０が傾いている場合、重力方向Ｇとの成す角度が最も小さい軸はＸ軸となり、Ｘ軸の加速度が最も大きくなる。従って、身体活動測定装置１０が図６に示す向きで傾いていると判断できる。このように、３軸の加速度のうち最も大きい加速度の軸がどの軸であるかを判定することにより身体活動測定装置１０の姿勢を判断するようにしてもよい。

また、身体活動測定装置１０を上半身に装着した場合、座っている状態と立っている状態を区別するのは困難である。そこで、図７（Ａ）、（Ｂ）に座っている状態と立っている状態とを区別することが可能な身体活動測定装置１００を示した。

身体活動測定装置１００は、本体１００Ａとストラップ１００Ｂとが、図７（Ｂ）において矢印Ａ方向に回転可能な接続部１００Ｃを介して接続された構成であると共に、本体１００Ａとストラップ１００Ｂとが成す角度θ１を検出可能な構成である。

身体活動測定装置１００は、例えばユーザーのズボンのベルトにストラップ１００Ｂを通すことにより装着する。なお、膝の延長線上に装着することが好ましい。これにより、ユーザーが立っている場合は、本体１００Ａはベルトにぶら下がった状態となるため、角度θ１は約１８０度となる。一方、ユーザーが椅子に座った場合は、ストラップ１００Ｂの向きは変わらずに太ももの向きが変化し、太ももの上に本体１００Ａが載った状態となって本体１００Ａの表示面が上を向く。このため、角度θ１は約９０度（２７０度）となる。従って、角度θ１を検出することにより、立っている状態と座っている状態とを区別することができ、ユーザーの姿勢に応じてステップＳ１１０の閾値及びステップＳ１１２の所定時間の少なくとも一方を適切に設定することができる。

なお、本実施形態では、活動レベルとして活動強度を用いたが、合成加速度を活動レベルとして用いても良く、他の活動レベルを表す情報を用いても良い。

また、活動強度が閾値以下の非活動時間を例えば１日毎に累計し、累計した非活動時間に応じて、どのような運動をしたらよいかを表すアドバイス情報を表示できるようにしてもよい。

また、本実施形態では、身体活動測定装置１０が携帯型の専用装置の場合について説明したが、例えば図８に示すように、携帯電話、スマートフォン、及びタブレット端末等の携帯端末８０に、測定部１４を含む測定機器８２を有線又は無線により接続する構成としてもよい。この場合、携帯端末８０は、測定機器８２により測定された各軸の加速度を取得して図３に示す処理を実行することにより、身体活動測定装置として機能する。

１０、１００ 身体活動測定装置
１２ コントローラ
１４ 測定部
１６ 表示部
１８ 操作部
２０ 計時部
２２ 通信部
２３ 警告部
８０ 携帯端末
８２ 測定機器

Claims (6)

1. ユーザーの身体の活動レベルに関する活動レベルを取得する活動レベル取得手段と、
   前記ユーザーの活動レベルが、予め定めた閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告する警告手段と、
   を備えた身体活動測定装置。
2. 前記活動レベル取得手段は、
   前記ユーザーの加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記ユーザーの加速度に基づいて、前記ユーザーの活動強度を前記活動レベルとして算出する算出手段と、
   を備えた請求項１記載の身体活動測定装置。
3. 前記閾値及び前記所定時間の少なくとも一方は、前記ユーザーの性別、年齢、及び体格の少なくとも１つを含むユーザー情報に応じて設定される
   請求項１又は請求項２記載の身体活動測定装置。
4. 前記警告手段は、警告メッセージ、振動、音、及び光の少なくとも１つを出力して警告する
   請求項１〜３の何れか１項に記載の身体活動測定装置。
5. ユーザーの身体の活動レベルに関する活動レベルを取得し、
   前記ユーザーの活動レベルが、予め定めた閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告する
   身体活動測定方法。
6. コンピュータに、
   ユーザーの身体の活動レベルに関する活動レベルを取得し、
   前記ユーザーの活動レベルが、予め定めた閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に警告する
   ことを含む処理を実行させるための身体活動測定プログラム。