JP2017211304A - 重量情報出力システム及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】重量計測に関する利便性の高いシステムを提供する。【解決手段】本開示のシステム（１）は、取得ユニット（１１）と、出力ユニット（１５）とを備える。取得ユニットは、加速度センサ（１３）から生体の加速度情報を取得するように構成される。出力ユニットは、生体の重量情報を出力するように構成される。出力ユニットは、予め定められた加速度変化に関する特徴量（ｘ）と重量（ｙ）との対応関係から特定される重量を、生体の重量情報として出力するように構成される。具体的には、出力ユニットは、上記対応関係から特定される重量であって、取得ユニットによって取得された加速度情報から特定される生体の加速度変化に関する特徴量に対応する重量を、生体の重量情報として出力するように構成される。【選択図】図１

Description

本開示は、重量情報を出力するシステム及びプログラムに関する。

従来、ロードセルを用いてユーザの体重を計測する体重計測システムが知られている（例えば特許文献１参照）。体重計測は、例えば、ユーザの健康管理のために行われる。

特開２０１２−０５７９６９号公報

上記ロードセルを用いた従来型の体重計は、重く大型であることから持ち運びに適していない。このため、ユーザは、通常、自宅等の体重計が置かれた場所で、その場所に居る時間帯にしか、体重計測を行うことができない。このように、従来型の体重計は、その利用が場所的及び時間的に非常に限られている点で、ユーザにとって不便である。

そこで、本開示の一側面では、重量計測に関する利便性の高いシステムを提供できることが望ましい。

本開示の一側面に係る重量情報出力システムは、加速度センサから生体の加速度情報を取得するように構成された取得ユニットを備える。重量情報出力システムは、更に、取得ユニットによって取得された加速度情報から、生体の重量情報を出力するように構成された出力ユニットを備える。

本開示の一側面によれば、出力ユニットは、予め定められた加速度変化に関する特徴量と重量との対応関係から特定される重量を、生体の重量情報として出力するように構成され得る。具体的に、出力ユニットは、上記対応関係から特定される重量であって、取得ユニットによって取得された加速度情報から特定される生体の加速度変化に関する特徴量に対応する重量を、生体の重量情報として出力するように構成される。

生体が運動するときの加速度変化には、生体の重量に応じた特徴が表れる。従って、生体の加速度変化に関する特徴量と、重量との対応関係が、試験等により予め導出された環境によれば、この対応関係と、加速度センサから得られる加速度情報から特定される生体の加速度変化に関する特徴量と、に基づいて、生体の重量を特定することが可能である。

加速度センサとしては、軽量で小型の製品が知られている。現在では、加速度センサを備える携帯装置も普及している。このように加速度センサは、高い携帯性を有する。従って、本開示の一側面によれば、加速度センサの高い携帯性を利用して、従来よりも、重量計測に対する場所的及び時間的な制約の少ない利便性に優れた重量情報出力システムを提供することができる。

本開示の一側面によれば、重量情報出力システムは、上記対応関係を導出するように構成された導出ユニットを更に備えていてもよい。導出ユニットは、生体の初期重量に関する情報を取得し、更には、生体が初期重量であるときの生体の加速度情報を取得し、取得した初期重量に関する情報と加速度情報とに基づき、上記対応関係を導出するように構成され得る。導出ユニットは、上記初期重量に関する情報と加速度情報とに基づき、標準の対応関係を補正することによって、上記加速度情報に対応する生体に適合した対応関係を導出するように構成され得る。

本開示の一側面によれば、上記対応関係は、生体の歩行時における特徴量と重量との関係を示し得る。この場合、取得ユニットは、加速度情報として、生体の歩行時における加速度情報を加速度センサから取得するように構成され得る。出力ユニットは、この加速度情報に基づき、上記生体の重量情報を出力するように構成され得る。本開示の一側面によれば、生体は、人又は動物であり得る。

本開示の一側面によれば、上記対応関係は、人が階段を昇降するときの特徴量と重量との関係を示し得る。この場合、取得ユニットは、加速度情報として、人が階段を昇降するときの加速度情報を加速度センサから取得するように構成され得る。取得ユニットは、位置検出器から得られる人の位置情報に基づき、階段が存在するエリアとして予め設定されたエリアに人が位置することを検知して、人が階段を昇降するときの加速度情報を加速度センサから取得するように構成されてもよい。取得ユニットは、階段が存在するエリアに人が位置することを、ユーザからの入力に基づき検知して、人が階段を昇降するときの加速度情報を加速度センサから取得するように構成されてもよい。

本開示の一側面によれば、上記特徴量は、生体の一歩当たりの加速度の変化量であってもよい。上記対応関係は、歩調毎に、生体の一歩当たりの加速度の変化量と重量との関係を示すものであってもよい。この場合、出力ユニットは、歩調毎に示される上記関係の内、取得ユニットによって取得された加速度情報から特定される歩調に対応する関係に従って、加速度情報から特定される生体の一歩当たりの加速度の変化量に対応する重量を、生体の重量情報として出力するように構成され得る。

本開示の一側面によれば、出力ユニットは、取得ユニットによって取得された加速度情報に基づき、特徴量を算出する特徴量算出処理を実行するように構成されてもよい。出力ユニットは、上記対応関係に従って、特徴量算出処理により算出された特徴量に対応する重量を特定する重量特定処理を実行するように構成されてもよい。出力ユニットは、重量特定処理により特定された重量を、生体の重量情報として出力する出力処理を実行するように構成されてもよい。

本開示の一側面によれば、上記特徴量は、生体の歩行に起因する加速度の周期変動における一周期当たりの加速度の変化量であってもよく、上記対応関係は、加速度の周期変動における一周期当たりの時間長である周期長毎に、一周期当たりの加速度の変化量と重量との関係を示すものであってもよい。

この場合、出力ユニットは、取得ユニットによって取得された加速度情報から周期長を算出する周期算出処理を更に実行し、周期算出処理により算出された周期長に対応する関係に従って、特徴量算出処理により算出された一周期当たりの加速度の変化量に対応する重量を特定するように構成され得る。

本開示の一側面によれば、上記対応関係は、テーブル又は関数で表され得る。出力ユニットは、上記対応関係をテーブル又は関数の形態で記憶するように構成されてもよい。本開示の一側面によれば、上述した取得ユニット、出力ユニット及び導出ユニットの少なくとも一つとしてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供されてもよい。

本開示の一側面によれば、加速度センサから生体の加速度情報を取得する手順と、加速度情報に基づき、生体の加速度変化に関する特徴量を算出する手順と、予め定められた特徴量と重量との対応関係に従って、算出した特徴量に対応する重量を特定する手順と、特定した重量を、生体の重量情報として出力する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供されてもよい。

このプログラムは、生体の初期重量に関する情報を取得し、更には、生体が初期重量であるときの生体の加速度情報を取得し、取得した初期重量に関する情報と加速度情報とに基づき、対応関係を導出する手順を更にコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供されてもよい。プログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータ読取可能な非遷移的実体的記録媒体に格納されて提供されてもよい。

携帯装置の構成を表すブロック図である。 図２Ａは、４０ｋｇの体重を有する被験者の３軸加速度を表すグラフであり、図２Ｂは、８０ｋｇの体重を有する被験者の３軸加速度を表すグラフである。 制御ユニットが実行する計測表示処理を表すフローチャートである。 制御ユニットが実行する補正量決定処理を表すフローチャートである。 制御ユニットが実行する運動判定処理を表すフローチャートである。 ステップ間隔及び加速度変化幅に関する説明図である。 加速度変化幅と体重との対応関係を近似関数で示すグラフである。 制御ユニットが実行する主計測処理を表すフローチャートである。 第二実施形態における計測表示処理の一部を表すフローチャートである。 第三実施形態の体重計測システムの構成を表すブロック図である。 近似関数の別例を示すグラフである。 近似関数の別例を示すグラフである。 近似関数の別例を示すグラフである。

以下に本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。
［第一実施形態］
本実施形態の体重計測システム１は、携帯装置１０を所持するユーザの体重を、携帯装置１０が備える加速度センサ１３を用いて計測するシステムである。この体重計測システム１は、ユーザの歩行時に加速度センサ１３によって検出される加速度の軌跡に、ユーザの体重に応じた特徴が表れることを利用して、ユーザの体重を計測するように構成される。

携帯装置１０は、例えば、加速度センサ１３を有する携帯通信端末に、本実施形態特有の計測用プログラムがインストールされて構成される。携帯通信端末の一例には、スマートフォンが含まれる。但し、携帯装置１０は、通信機能を有していなくてもよいし、体重計測専用の装置であってもよい。

図１に示すように、携帯装置１０は、制御ユニット１１と、記憶ユニット１２と、加速度センサ１３とを備える。携帯装置１０は、ユーザインタフェースとして、ディスプレイ１５と、操作ユニット１６とを更に備える。携帯装置１０は、周知のスマートフォンと同様に、ＧＰＳ受信機１８と、通信ユニット１９とを更に備える。これらの構成要素は、携帯装置１０が備える図示しないバッテリからの電力供給を受けて動作する。

制御ユニット１１は、ＣＰＵ１１１と、ＲＡＭ１１５と、を備える。記憶ユニット１２は、各種プログラム及びデータを記憶する。記憶ユニット１２が記憶するプログラムには、上述した計測用プログラムが含まれる。記憶ユニット１２は、例えばフラッシュメモリにより構成される。

ＣＰＵ１１１は、記憶ユニット１２が記憶するプログラムに従う処理を実行し、携帯装置１０の全体を統括制御する。ＲＡＭ１１５は、ＣＰＵ１１１による処理実行時に作業領域として使用される。以下では、ＣＰＵ１１１によって実行される処理を、制御ユニット１１又は携帯装置１０が実行する処理として説明する。

加速度センサ１３は、携帯装置１０の加速度を検出し、検出した加速度を表す信号を、制御ユニット１１に入力するように構成される。加速度センサ１３は、例えばＭＥＭＳセンサの一種である３軸加速度センサとして構成される。この場合、加速度センサ１３は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸の加速度を検出し、検出した各軸の加速度を表す信号を、制御ユニット１１に入力することができる。加速度センサ１３が３軸加速度センサである場合、以下において軸に関する言及のない「加速度」は、各軸の加速度を要素とする三次元加速度ベクトルの大きさ（具体的にはＬ２ノルム）を表すと理解されたい。

ディスプレイ１５は、制御ユニット１１により制御されて、ユーザ向けの各種情報を表示する。ディスプレイ１５は、例えば、液晶ディスプレイによって構成される。操作ユニット１６は、ユーザからの操作信号を、制御ユニット１１に入力するように構成される。操作ユニット１６は、例えば、タッチパネル及びメカニカルなキースイッチの少なくとも一方を含んだ構成にされる。タッチパネルは、例えばディスプレイ１５上に設けられる。

ＧＰＳ受信機１８は、複数のＧＰＳ衛星からの送信電波を受信し、これらの受信信号に基づき、自己の位置を検出する位置検出器として構成される。ＧＰＳ受信機１８は、自己の位置情報を、制御ユニット１１に入力する。位置情報は、例えば、緯度及び経度によってＧＰＳ受信機１８の位置座標を示す。この位置情報は、携帯装置１０を携帯するユーザの位置情報に対応する。

通信ユニット１９は、外部装置との通信機能、具体的には、セルラー通信機能及び無線ＬＡＮ通信機能を有する。通信ユニット１９は、制御ユニット１１に制御されて、外部装置と通信するように構成される。

続いて、上記計測用プログラムに従って制御ユニット１１が実行する処理の詳細を説明する。この処理では、ユーザが携帯装置１０を身体に対して動かさないように保持して歩行したときの加速度の時系列データがユーザの加速度データとして取得される。この加速度データが示す加速度変化に基づいて、ユーザの体重が計測される。

図２Ａ及び図２Ｂは、体重の異なるユーザが階段を歩いて降りたときの３軸加速度センサから得られた各軸の加速度の軌跡を、時間の横軸及び加速度の縦軸を有するグラフにより示す。図２Ａは、４０ｋｇの体重を有するユーザの加速度軌跡を表し、図２Ｂは、８０ｋｇの体重を有するユーザの加速度軌跡を表す。

図２Ａ及び図２Ｂから理解できるように、ステップ毎の加速度変化幅は、体重によって変化する。ここで言う「ステップ」は、ユーザが片足を前に出して進む動作に対応し、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、１ステップに対応する加速度軌跡は、周期変動する加速度の一周期分の加速度軌跡に対応する。加速度変化幅は、１ステップに対応する期間における加速度の最大値との最小値との差に対応する。本実施形態では、このような加速度変化幅と体重との相関を利用して、ユーザの体重を計測する。

上記計測用プログラムには、入力変数ｘが加速度変化幅であり、出力変数ｙが体重である、加速度変化幅と体重との対応関係を表す関数が組み込まれている。以下、この関数を標準関数ｆ（ｘ）と表現する。

上記計測用プログラムの設計者は、複数の被験者から加速度変化幅に関する情報を、被験者の体重に関する情報と共に得て、これらの情報から上記標準関数ｆ（ｘ）を導出することができる。具体的に、プログラムの設計者は、試験により各被験者から得られた加速度変化幅及び体重の組合せからなる標本データの一群に対する関数フィットにより、標準関数ｆ（ｘ）を導出することができる。

制御ユニット１１は、この標準関数ｆ（ｘ）と、加速度データから得られる加速度変化幅と、予めユーザから得た初期体重に基づく標準関数ｆ（ｘ）に対する補正量Ｃ（詳細後述）と、に基づいて、ユーザの体重を算出する。

具体的には、制御ユニット１１は、上記計測用プログラムに従って図３に示す計測表示処理を実行することにより、ユーザの体重を算出する。制御ユニット１１は、操作ユニット１６を通じてユーザから上記計測用プログラムに対する実行指示が入力されると、図３に示す計測表示処理を実行することができる。

計測表示処理を開始すると、制御ユニット１１は、上記補正量Ｃが決定されているか否かを判断する（Ｓ１１０）。制御ユニット１１は、補正量Ｃが決定されていると判断すると（Ｓ１１０でＹｅｓ）、Ｓ１３０に移行する。制御ユニット１１は、補正量Ｃが決定されていないと判断すると（Ｓ１１０でＮｏ）、Ｓ１２０において、図４に示す補正量決定処理を実行し、補正量Ｃを決定した後、Ｓ１３０に移行する。

補正量決定処理において、制御ユニット１１は、初期体重の入力をユーザに要求する画面をディスプレイ１５に表示させる。ユーザは、従来型の体重計を用いて計測した自身の現在の体重を、初期体重として携帯装置１０に入力することができる。制御ユニット１１は、操作ユニット１６を通じてユーザから初期体重が入力されると（Ｓ３１０）、Ｓ３２０に移行する。

Ｓ３２０において、制御ユニット１１は、ユーザに対して規定運動の実行を指示するメッセージをディスプレイ１５に表示させる。本実施形態における規定運動は、階段を歩いて降りる運動である。具体的には、規定運動は、携帯装置１０を身体に対して動かさないように保持して階段を一歩で一段降りる運動である。

ディスプレイ１５には、規定運動の実行を指示するメッセージとして、ユーザに対し、携帯装置１０を体に対して動かさないように手で持って階段を一歩で一段降りるように指示するメッセージを表示させることができる。

規定運動が、階段を歩いて降りる運動として定義されているのは、平坦な面を歩く運動よりも、階段を降りる運動のほうが、加速度変化に、体重の特徴が表れやすいためである。但し、規定運動は、階段を上る運動として定義されてもよいし、平坦な面を歩く運動として定義されてもよい。規定運動は、加速度軌跡に体重の特徴が表れる任意の運動に定義され得る。

上記メッセージをディスプレイ１５に表示させた後、制御ユニット１１は、加速度データの取得を開始し（Ｓ３３０）、Ｓ３４０に移行する。制御ユニット１１は、加速度センサ１３から入力される信号が示す加速度の検出値を時系列データとしてＲＡＭ１１５に蓄積する動作を、加速度データの取得動作として開始することができる。

このように加速度データは、加速度センサ１３により検出された加速度の時系列データに対応する。加速度センサ１３が３軸加速度センサであるときの上記時系列データは、各軸の加速度を要素に含む加速度ベクトルの時系列データであってもよいし、この加速度ベクトルの大きさ（Ｌ２ノルム）についての時系列データであってもよい。本実施形態によれば、加速度データは、各時刻の加速度の大きさを特定可能なデータであれば十分である。

Ｓ３４０において、制御ユニット１１は、ユーザが規定運動中であるか否かを判定するための運動判定処理を実行する。具体的に、制御ユニット１１は、図５に示す運動判定処理を実行することができる。

図５に示す運動判定処理を開始すると、制御ユニット１１は、上記加速度データから、ステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘを算出する（Ｓ５１０）。加速度データが示す加速度の大きさは、ユーザが歩行しているとき、図６に示すように周期的な変動を示す。

ここで算出するステップ間隔Ｔｓは、上記変動する加速度の一周期の時間長に対応する。加速度変化幅ｘは、一周期における加速度の最大値と最小値との差に対応し、一歩当たりの加速度の変化量に対応する。上記一周期の加速度軌跡は、ユーザの一歩分の加速度軌跡に対応し、具体的には、ユーザが階段を一歩で一段降りるときの一歩分の加速度軌跡に対応する。Ｓ５１０では、複数周期分の平均値として、ステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘが算出されてもよいし、単一周期のステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘが算出されてもよい。

その後、制御ユニット１１は、上記算出されたステップ間隔Ｔｓが規定範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ５２０）。規定範囲は、ユーザが規定運動をしているときのステップ間隔Ｔｓの正常範囲に定められる。例えば、規定範囲は、ユーザが停止している場合及び走って階段を降りている場合には、ステップ間隔Ｔｓが規定範囲から外れるように定められ得る。制御ユニット１１は、ステップ間隔Ｔｓが規定範囲内にあると判断すると（Ｓ５２０でＹｅｓ）、Ｓ５３０に移行し、規定範囲外にあると判断すると（Ｓ５２０でＮｏ）、Ｓ５４０に移行する。

Ｓ５３０において、制御ユニット１１は、加速度変化幅ｘが規定範囲内にあるか否かを判断する。規定範囲は、ユーザが規定運動をしているときの加速度変化幅ｘの正常範囲に定められる。例えば、規定範囲は、ユーザが停止している場合には、加速度変化幅ｘが規定範囲から外れるように定められ得る。制御ユニット１１は、加速度変化幅ｘが規定範囲内にあると判断すると、ユーザが規定運動をしていると推定して運動判定処理を終了する。一方、制御ユニット１１は、加速度変化幅ｘが規定範囲外にあると判断すると、Ｓ５４０に移行する。

Ｓ５４０において、制御ユニット１１は、規定運動を行うように指示するメッセージをディスプレイ１５に表示させて、Ｓ５１０に移行する。このようにして、制御ユニット１１は、ユーザが規定運動を開始したことが、加速度データから推定されるまでは、運動判定処理を終了せず、ユーザが規定運動を開始したことが、加速度データから推定されると、当該運動判定処理を終了する。

Ｓ３４０（図４参照）で上記運動判定処理を終了すると、制御ユニット１１は、Ｓ３５０に移行する。Ｓ３５０において、制御ユニット１１は、加速度データが示す、運動判定処理の実行後におけるユーザの加速度変化に基づき、ステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘを、Ｓ５１０での処理と同様に算出する。

制御ユニット１１は、上記算出した加速度変化幅ｘを、標準関数ｆ（ｘ）に入力して、変化幅ｘに対応する体重ｙを算出する（Ｓ３６０）。なお、標準関数ｆ（ｘ）は、ステップ間隔Ｔｓ毎に用意される。

即ち、制御ユニット１１は、計測用プログラムに組み込まれたステップ間隔Ｔｓ毎の標準関数ｆ（ｘ）の内、Ｓ３５０で算出されたステップ間隔Ｔｓに対応する標準関数ｆ（ｘ）に、上記算出した加速度変化幅ｘを代入して、体重ｙ＝ｆ（ｘ）を算出する。

図７に示す例によれば、標準関数ｆ（ｘ）は、二次関数ｙ＝Ａ１・ｘ^２＋Ａ２・ｘ＋Ａ３である。この例によれば、ステップ間隔０．５１秒であるときの係数Ａ１，Ａ２，Ａ３は夫々、Ａ１＝０．６２５、Ａ２＝−７．５、Ａ３＝６２．５である。本実施形態では、計測対象の体重として４０ｋｇ以上を想定しており、図７では、体重４０ｋｇから８０ｋｇまでの被験者から得られた加速度変化幅ｘと体重ｙとの関係を、グラフにプロットし、その近似関数を太い実線で表している。図７に例示される標準関数ｆ（ｘ）は、極小値に対応するｘ＝６であるとき４０ｋｇを示し、ｘ＝１４であるとき８０ｋｇを示す。この標準関数ｆ（ｘ）は、極小値に対応するｘ＝６以上の加速度変化幅ｘを対象に利用可能である。

標準関数ｆ（ｘ）は、ステップ間隔Ｔｓの０．０１秒単位で用意されてもよいし、０．０５秒単位で用意されてもよいし、０．１秒単位で用意されてもよいし、その間の単位で用意されてもよい。標準関数ｆ（ｘ）が０．０１秒単位で用意される場合には、ステップ間隔Ｔｓ＝０．５０秒であるときと、ステップ間隔Ｔｓ＝０．５１秒であるときとでは、Ｓ３６０における体重ｙの算出に、異なる標準関数ｆ（ｘ）が用いられる。

上記計測用プログラムの設計者は、被験者の加速度変化幅を、ステップ間隔毎に得て、このステップ間隔毎に、関数フィットにより標準関数ｆ（ｘ）を導出することができる。図７のグラフから理解できるように、加速度変化幅ｘは、体重ｙが大きいほど、大きな値を示す。このような傾向が表われるのは、体重が大きい程、足が着地したときに体に伝わる衝撃が大きくなることが一因であると考えられる。

制御ユニット１１は、上記ステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘを算出する処理（Ｓ３５０）、及び、これらの算出値に基づき、体重ｙを算出する処理（Ｓ３６０）を、所定回繰り返し実行する（Ｓ３５０−Ｓ３７０）。各回におけるステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘの算出は、前回の算出時に参照した加速度軌跡より時間的に後の加速度軌跡に基づき行われる。

上記所定回の実行が完了すると（Ｓ３７０でＹｅｓ）、制御ユニット１１は、加速度センサ１３からの加速度データの取得を終了する（Ｓ３８０）。そして、上記所定回の実行により得られた所定個の体重ｙの算出値を統計処理して、体重ｙの代表値を算出する（Ｓ３９０）。具体的には、所定個の体重ｙの平均値を、代表値として算出することができる。但し、代表値には、中央値が算出されてもよい。

その後、制御ユニット１１は、Ｓ３９０で算出した代表値の初期体重に対する誤差が、許容範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ４００）。ここで言う誤差は、上記代表値とＳ３１０でユーザから得られた初期体重との差に対応する。許容範囲は、例えば、ユーザが規定運動を正しく行っていれば収まる誤差の範囲に定めることができる。

制御ユニット１１は、上記誤差が許容範囲外であると判断すると（Ｓ４００でＮｏ）、計測をやり直す旨のメッセージをディスプレイ１５に表示させる（Ｓ４２０）。制御ユニット１１は、このメッセージをディスプレイ１５に表示させた後、Ｓ３２０に移行する。

制御ユニット１１は、上記誤差が許容範囲内であると判断すると（Ｓ４００でＹｅｓ）、Ｓ３９０で算出された代表値と初期体重との誤差に基づき、補正量Ｃを決定し記憶ユニット１２に保存する（Ｓ４１０）。補正量Ｃは、Ｓ３９０で算出された代表値Ｗと、初期体重Ｗ０との誤差Ｅ＝Ｗ−Ｗ０を相殺する値Ｃ＝−Ｅに定めることができる。制御ユニット１１は、その後、補正量決定処理（Ｓ１２０）を終了し、Ｓ１３０（図３参照）に移行する。

Ｓ１３０において、制御ユニット１１は、ディスプレイ１５に、メイン画面を表示させる。メイン画面は、操作ユニット１６を通じてユーザからの各種操作を受け付けるための画面である。その後、制御ユニット１１は、メイン画面に対する操作信号が操作ユニット１６を通じてユーザから入力されるまで待機する（Ｓ１４０）。

上記操作信号が入力されると（Ｓ１４０でＹｅｓ）、制御ユニット１１は、入力された操作信号が体重計測の開始を指示する信号であるか否かを判断する（Ｓ１５０）。制御ユニット１１は、操作信号が体重計測の開始を指示する信号であると判断すると（Ｓ１５０でＹｅｓ）、Ｓ１６０に移行する。

操作信号が体重計測の開始を指示する信号ではないと判断すると（Ｓ１５０でＮｏ）、制御ユニット１１は、入力された操作信号が、計測用プログラムの終了を指示する信号であるか否かを判断する（Ｓ２００）。操作信号が計測用プログラムの終了を指示する信号であると判断すると（Ｓ２００でＹｅｓ）、制御ユニット１１は、当該計測表示処理を終了する。

制御ユニット１１は、入力された操作信号が上記開始を指示する信号及び上記終了を指示する信号のいずれでもないと判断すると（Ｓ２００でＮｏ）、入力された操作信号に対応した処理を実行した後（Ｓ２１０）、Ｓ１３０に移行する。

Ｓ１６０に移行すると、制御ユニット１１は、図８に示す主計測処理を実行する。主計測処理において、制御ユニット１１は、Ｓ３２０での処理と同様、ユーザに対して規定運動の実行を指示するメッセージをディスプレイ１５に表示させる（Ｓ６１０）。

その後、制御ユニット１１は、Ｓ３３０での処理と同様に、加速度データの取得を開始する（Ｓ６２０）。更に制御ユニット１１は、図５に示す運動判定処理を実行する（Ｓ６３０）。運動判定処理の内容は、上述した通りである。

Ｓ６３０で運動判定処理を終了すると、制御ユニット１１は、標準関数ｆ（ｘ）の補正のために、記憶ユニット１２が記憶する補正量Ｃを読み出す（Ｓ６４０）。
その後、制御ユニット１１は、加速度データが示す運動判定処理の実行後におけるユーザの加速度変化に基づき、ステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘを、Ｓ３５０での処理と同様に算出する（Ｓ６５０）。

更に、制御ユニット１１は、上記算出した加速度変化幅ｘを、関数ｇ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＋Ｃに代入して、加速度変化幅ｘに対応する体重ｙを算出する（Ｓ６６０）。関数ｇ（ｘ）は、標準関数ｆ（ｘ）を補正量Ｃにより補正してなる関数である。

上述したように標準関数ｆ（ｘ）は、ステップ間隔Ｔｓ毎に用意されている。Ｓ６６０において、制御ユニット１１は、ステップ間隔毎Ｔｓの標準関数ｆ（ｘ）の内、Ｓ６５０で算出されたステップ間隔Ｔｓに対応する標準関数ｆ（ｘ）を補正量Ｃで補正してなる関数ｇ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＋Ｃを用いて、体重ｙを算出することができる。

制御ユニット１１は、上記ステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘを算出する処理（Ｓ６５０）、及び、これらの算出値に基づき、体重ｙを算出する処理（Ｓ６６０）を、所定回繰り返し実行する（Ｓ６５０−Ｓ６７０）。各回におけるステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘの算出は、前回の算出時に参照した加速度軌跡より時間的に後の加速度軌跡に基づき行われる。

上記所定回の実行が完了すると（Ｓ６７０でＹｅｓ）、制御ユニット１１は、加速度センサ１３からの加速度データの取得を終了し（Ｓ６８０）、上記所定回の実行により得られた所定個の体重ｙの算出値を統計処理して、Ｓ３９０での処理と同様に、体重ｙの代表値を算出する（Ｓ６９０）。その後、主計測処理を終了する。

このようにして、Ｓ１６０における主計測処理を終了すると、制御ユニット１１は、続くＳ１７０（図３参照）において、主計測処理のＳ６９０で算出された体重ｙの代表値を、ユーザの体重計測値としてディスプレイ１５に表示させる。ディスプレイ１５には、体重計測値と共に、この体重計測値を記録するか否かをユーザに問い合わせるメッセージを表示させる。

その後、制御ユニット１１は、上記問い合わせに対するユーザからの応答信号が操作ユニット１６から入力されるまで待機し、応答信号が入力されると、ユーが体重計測値を記録することに同意したか否かを判断する（Ｓ１８０）。制御ユニット１１は、ユーザが体重計測値の記録に同意していないと判断すると（Ｓ１８０でＮｏ）、Ｓ１３０に移行する。

一方、制御ユニット１１は、ユーザが体重計測値を記録することに同意したと判断すると（Ｓ１８０でＹｅｓ）、ディスプレイ１５に表示させている体重計測値を、現在日時の情報と共に、記憶ユニット１２が記憶するログファイルに記録する（Ｓ１９０）。このログファイルは、体重計測値の履歴ファイルに対応する。その後、制御ユニット１１は、計測表示処理を終了する。

以上に説明した本実施形態の体重計測システム１によれば、ユーザは、体重計測機能の利用に際して最初に、初期体重を携帯装置１０に入力して、補正量Ｃの決定処理（Ｓ１２０）を携帯装置１０に実行させることができる。その後、ユーザは、上記体重計測の開始を指示する信号を、操作ユニット１６を通じて入力し、規定運動を行うことで、自己の体重を、ディスプレイ１５を通じて知ることができる。また、ユーザは、携帯装置１０を操作して、ログファイルに記録された体重計測値の履歴を参照することで、自己の体重変化を把握することができる。従って、本実施形態の体重計測システム１は、ユーザの体重管理に大変役立つ。

特に本実施形態によれば、ユーザが長期間携帯することのできる携帯装置１０に体重計測機能を設けている。従って、ユーザは、時間的及び空間的に少ない制約の中で、好きな時に体重を計測することができる。このように、本実施形態によれば、場所的及び時間的に自由度の高い環境の中で体重計測を行うことが可能な携帯装置１０を提供することができ、利便性の高い体重計測システム１を提供することができる。

付言すれば、本実施形態では、ユーザに対応する補正量Ｃを求めて、標準関数ｆ（ｘ）により算出される体重を補正するので、規定運動実行時のユーザの癖（例えば歩き癖）によって生じる体重計測値の標準関数ｆ（ｘ）からの誤差の影響を適切に抑制することができる。即ち、本実施形態によれば、ユーザに依らない一律の標準関数ｆ（ｘ）を用いて体重計測値を算出するよりも、高精度に、体重計測値を算出することができる。

上記実施形態の体重計測システム１は、図９に示すように変形されてもよい。
［第二実施形態］
第二実施形態の体重計測システム１は、図３に示す計測表示処理のＳ１５０以降において、制御ユニット１１が図９に示す処理を実行する構成にされる。この処理によれば、制御ユニット１１は、ユーザから体重計測の開始を指示する信号が入力されたと判断すると（Ｓ１５０でＹｅｓ）、携帯装置１０が階段エリアに存在するか否かを、ＧＰＳ受信機１８から得られる位置情報に基づいて判断する（Ｓ１５５）。この判断のために、記憶ユニット１２には、階段エリアの位置を示すマップが格納される。例えば、制御ユニット１１は、操作ユニット１６を通じてユーザから指定されたエリアを、階段エリアとして定義したマップを、記憶ユニット１２に格納することができる。この場合、階段エリアは、ユーザにより予め登録されたエリアに対応する。

制御ユニット１１は、ＧＰＳ受信機１８からの位置情報及び上記マップに基づき、携帯装置１０が階段エリアに存在すると判断するまでは、主計測処理（Ｓ１６０）を実行せず、階段エリアに存在すると判断すると（Ｓ１５５でＹｅｓ）、主計測処理（Ｓ１６０）を実行する。

本実施形態の体重計測システム１は、上記の点を除いて第一実施形態と同様の構成にされる。図９において、第一実施形態と同一ステップ番号が付されたステップでは、第一実施形態と同一の処理が実行される。

このように本実施形態の制御ユニット１１は、ＧＰＳ受信機１８から得られる携帯装置１０の位置情報に基づき、階段が存在するエリアにユーザが位置することを検知し、ユーザが階段を降りるときの加速度データを加速度センサ１３から取得する（Ｓ６２０）。本実施形態によれば、ユーザは予め体重計測の開始の指示を携帯装置１０に入力しておけば、その場で階段を降りる動作を実行しなくても、日常の中での階段を降りる動作に基づいて携帯装置１０に体重計測値を算出させることができ、大変便利である。

付言すると、上記第一及び第二実施形態の携帯装置１０は、図１０に示すように、サーバ装置３０と協働して、上述の計測表示処理を実行するように構成されてもよい。
［第三実施形態］
図１０に示す第三実施形態の体重計測システム３は、携帯装置１０が体重計測値の算出に必要な情報をサーバ装置３０に提供し、サーバ装置３０から体重計測値の情報を得て、体重計測値を表示するように構成される。

具体的に、携帯装置１０の制御ユニット１１は、操作ユニット１６を通じてユーザから得た初期体重の情報を、通信ユニット１９を通じてサーバ装置３０に送信し、更には、加速度センサ１３からの入力信号に基づく加速度データをサーバ装置３０に送信することができる。

サーバ装置３０は、携帯装置１０から受信した初期体重の情報及び加速度データに基づき、上記補正量決定処理（図４参照）と同様の手順で、補正量Ｃを算出し、この補正量Ｃの情報を携帯装置１０に送信することができる。別例として、サーバ装置３０は、補正量Ｃを、携帯装置１０に送信せずに、自装置内において携帯装置１０と対応付けて記憶することができる。

携帯装置１０の制御ユニット１１は、体重計測の開始を指示する信号が操作ユニット１６を通じて入力されると、加速度センサ１３からの入力信号に基づく加速度データを、上記補正量Ｃと共にサーバ装置３０に送信することができる。但し、サーバ装置３０が補正量Ｃを記憶する上記別例によれば、サーバ装置３０と携帯装置１０との間で補正量Ｃのやり取りは不要である。

サーバ装置３０は、この加速度データ及び補正量Ｃに基づき、上記主計測処理（図８）と同様の手順で、体重ｙの代表値を算出し、この代表値を、体重計測値として携帯装置１０に送信することができる。サーバ装置３０における上述の処理は、サーバ装置３０の演算部３１が、記憶部３３に記憶されたプログラムに従う処理を実行することにより、実現される。

携帯装置１０の制御ユニット１１は、上記サーバ装置３０から通信ユニット１９を通じて受信した体重計測値を、ディスプレイ１５に表示させることができる。更に、この体重計測値をログファイルに記録して記憶ユニット１２に記憶させることができる。但し、このログファイルは、サーバ装置３０にて管理されてもよい。

本実施形態の体重計測システム３は、上述した点を除いて、第一実施形態又は第二実施形態の体重計測システム１と同様に構成され得る。本実施形態のように、携帯装置１０とサーバ装置３０との協働により、計測表示処理が実現される体重計測システム３においても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。携帯装置１０は、例えば、サーバ装置３０とインターネットを通じて通信することができる。

［他の実施形態］
本開示は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、標準関数ｆ（ｘ）及び補正後の関数ｇ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＋Ｃは、図１１に示すように、三次関数によって定義されてもよいし、更に高次の多項式関数によって定義されてもよい。図１１においても、体重４０ｋｇから８０ｋｇまでの被験者から得られた加速度変化幅ｘ及び体重ｙの組合せに対応する点をプロットし、その近似関数を太い実線で表している。図１１に示す標準関数ｆ（ｘ）は、体重４０ｋｇに対応するｘ＝７以上の加速度変化幅を対象に利用可能である。標準関数ｆ（ｘ）は、体重８０ｋｇに対応するｘ＝１５までの範囲内で利用されてもよい。

上記関数ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）は、図１２に示すように、対数関数を用いて定義されてもよい。図１２に示す例によれば、対数関数は、ネイピア数ｅを底とする自然対数ｌｎ（ｘ）である。但し、上記関数ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）は、他の値を底とする対数関数を用いて定義されてもよい。図１２においても、体重４０ｋｇから８０ｋｇまでの被験者から得られた加速度変化幅ｘ及び体重ｙの組合せに対応する点をプロットし、その近似関数を太い実線で表している。図１２に示す標準関数ｆ（ｘ）は、体重４０ｋｇに対応するｘ＝３以上の加速度変化幅を対象に利用可能である。標準関数ｆ（ｘ）は、体重８０ｋｇに対応するｘ＝６までの範囲内で利用されてもよい。

上記関数ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）は、図１３に示すように、指数関数を用いて定義されてもよい。図１３に示す例によれば、指数関数の底は、ネイピア数ｅである。但し、上記関数ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）は、他の値を底とする指数関数によって定義されてもよい。設計者は、加速度変化幅ｘと体重ｙとの相関に応じて、適切な関数を用いて標準関数ｆ（ｘ）を定めることができる。図１３においても、体重４０ｋｇから８０ｋｇまでの被験者から得られた加速度変化幅ｘ及び体重ｙの組合せに対応する点をプロットし、その近似関数を太い実線で表している。図１３に示す標準関数ｆ（ｘ）は、体重４０ｋｇに対応するｘ＝６以上の加速度変化幅を対象に利用可能である。標準関数ｆ（ｘ）は、体重８０ｋｇに対応するｘ＝１４までの範囲内で利用されてもよい。

この他、標準関数ｆ（ｘ）に代えては、テーブルが用いられてもよい。即ち、設計者は、標準関数ｆ（ｘ）に代えて、加速度変化幅ｘと体重ｙとの対応関係を表すテーブルを、ステップ間隔Ｔｓ毎に作成してもよい。これらステップ間隔Ｔｓ毎のテーブルは、計測用プログラムの付属データとして、計測用プログラムと共に携帯装置１０にインストールされ得る。これらのテーブルは、記憶ユニット１２に格納され得る。

上記実施形態では、ユーザの加速度変化に関する特徴量として、加速度データからステップ間隔Ｔｓ及び加速度変化幅ｘの情報を得て、ユーザの体重ｙを算出した。但し、加速度変化に関する特徴量は、この例に限定されない。特徴量は、スカラー量であってもよいし、ベクトル量であってもよい。特徴量は、例えば、加速度データを周波数解析して得られる周波数スペクトラムのベクトル表現であってもよいし、加速度の時系列データのベクトル表現であってもよい。

また、多数の被験者の加速度データと体重との組合せデータを、教師データとして用意し、機械学習により、加速度データの入力に対して体重を出力する識別器又は分類器を構成してもよい。この場合には、加速度データ自体が、加速度変化に関する特徴を表す特徴ベクトルとして用いられ得る。この場合、制御ユニット１１は、補正量決定処理を実行する必要はない。制御ユニット１１は、Ｓ１１０，Ｓ１２０，Ｓ６４０，Ｓ６５０を実行せず、Ｓ６６０において、一定期間分の加速度データを加速度変化の特徴ベクトルとして識別器又は分類器に入力し、体重ｙを得ることができる。

この他、上記実施形態では、ステップ間隔Ｔｓにより、ユーザの歩調を間接的に判定し、体重ｙの算出に用いる標準関数ｆ（ｘ）を選択したが、歩調の判定は、他の方法で行われてもよい。ここでいう歩調は、歩く時の調子を意味し、「歩くこと」は、走ることを含む。歩調は、足の動かし方と理解されてもよい。例えば、加速度データを微分処理して得られる加加速度を、歩調に関するパラメータとして抽出して、歩調を判定してもよい。歩調は、加速度の波形パターンを識別することによって判定されてもよい。

上記実施形態の体重計測システム１，３は、人の体重を計測するシステムであるが、本開示の技術は、他の動物等の生体の重量を計測するシステムに適用され得る。動物の例には、犬や猫等の四肢動物が含まれる。

上記計測用プログラムは、コンピュータ読取可能な非遷移的実体的記録媒体に格納されて提供され得る。上記計測用プログラムは、携帯装置１０の出荷時から記憶ユニット１２にインストールされていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて携帯装置１０に提供されてもよい。制御ユニット１１が実行する計測表示処理は、専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。

上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。上記実施形態の構成の少なくとも一部は、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

［対応関係］
用語間の対応関係は、次の通りである。制御ユニット１１が実行するＳ１５５，Ｓ６２０の処理は、取得ユニットによって実現される処理の一例に対応し、制御ユニット１１が実行するＳ１６０，Ｓ１７０の処理は、出力ユニットによって実現される処理の一例に対応する。制御ユニット１１が実行するＳ１２０の処理は、導出ユニットによって実現される処理の一例に対応する。

１，３…体重計測システム、１０…携帯装置、１１…制御ユニット、１２…記憶ユニット、１３…加速度センサ、１５…ディスプレイ、１６…操作ユニット、１８…ＧＰＳ受信機１９…通信ユニット、３０…サーバ装置、３１…演算部、３３…記憶部、１１１…ＣＰＵ、１１５…ＲＡＭ。

Claims (11)

1. 加速度センサから生体の加速度情報を取得するように構成された取得ユニットと、
   予め定められた加速度変化に関する特徴量と重量との対応関係から特定される重量であって、前記取得ユニットによって取得された前記加速度情報から特定される前記生体の前記加速度変化に関する特徴量に対応する重量を、前記生体の重量情報として出力するように構成された出力ユニットと、
   を備える重量情報出力システム。
2. 前記生体の初期重量に関する情報を取得し、更には、前記生体が前記初期重量であるときの前記生体の加速度情報を取得し、前記取得した前記初期重量に関する情報と前記加速度情報とに基づき、前記対応関係を導出するように構成された導出ユニット
   を更に備える請求項１記載の重量情報出力システム。
3. 前記対応関係は、前記生体の歩行時における前記特徴量と前記重量との関係を示し、
   前記取得ユニットは、前記加速度情報として、前記生体の歩行時における加速度情報を前記加速度センサから取得する請求項１又は請求項２記載の重量情報出力システム。
4. 前記生体は、人であり、
   前記対応関係は、前記人が階段を昇降するときの前記特徴量と前記重量との関係を示し、
   前記取得ユニットは、前記加速度情報として、前記人が階段を昇降するときの加速度情報を前記加速度センサから取得する請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の重量情報出力システム。
5. 前記取得ユニットは、位置検出器から得られる前記人の位置情報に基づき、階段が存在するエリアとして予め設定されたエリアに前記人が位置することを検知して、前記人が階段を昇降するときの加速度情報を前記加速度センサから取得する請求項４記載の重量情報出力システム。
6. 前記特徴量は、前記生体の一歩当たりの前記加速度の変化量であり、
   前記対応関係は、歩調毎に、前記生体の一歩当たりの前記加速度の変化量と前記重量との関係を示し、
   前記出力ユニットは、前記歩調毎に示される前記関係の内、前記取得ユニットによって取得された前記加速度情報から特定される歩調に対応する前記関係に従って、前記加速度情報から特定される前記生体の一歩当たりの前記加速度の変化量に対応する重量を、前記生体の重量情報として出力する請求項３〜請求項５のいずれか一項記載の重量情報出力システム。
7. 前記出力ユニットは、
   前記取得ユニットによって取得された前記加速度情報に基づき、前記特徴量を算出する特徴量算出処理と、
   前記対応関係に従って、前記特徴量算出処理により算出された前記特徴量に対応する前記重量を特定する重量特定処理と、
   前記重量特定処理により特定された前記重量を、前記生体の重量情報として出力する出力処理と、
   を実行するように構成される請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の重量情報出力システム。
8. 前記特徴量は、前記生体の歩行に起因する前記加速度の周期変動における一周期当たりの前記加速度の変化量であり、
   前記対応関係は、前記加速度の周期変動における一周期当たりの時間長である周期長毎に、前記一周期当たりの前記加速度の変化量と前記重量との関係を示し、
   前記出力ユニットは、前記取得ユニットによって取得された前記加速度情報から前記周期長を算出する周期算出処理を更に実行し、前記周期算出処理により算出された前記周期長に対応する前記関係に従って、前記特徴量算出処理により算出された前記一周期当たりの前記加速度の変化量に対応する前記重量を特定する請求項７記載の重量情報出力システム。
9. 前記出力ユニットは、前記対応関係をテーブル又は関数の形態で記憶する請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の重量情報出力システム。
10. 加速度センサから生体の加速度情報を取得する手順と、
    前記加速度情報に基づき、前記生体の加速度変化に関する特徴量を算出する手順と、
    予め定められた前記特徴量と重量との対応関係に従って、前記算出した前記特徴量に対応する重量を特定する手順と、
    前記特定した重量を、前記生体の重量情報として出力する手順と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
11. 前記生体の初期重量に関する情報を取得し、更には、前記生体が前記初期重量であるときの前記生体の加速度情報を取得し、前記取得した前記初期重量に関する情報と前記加速度情報とに基づき、前記対応関係を導出する手順
    を更にコンピュータに実行させるための請求項１０記載のプログラム。