JP2019111167A - 歩数計 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のリハビリの効果を把握する次術は装置が大掛かりでコストが高いことや使用者は装置の設置場所に赴く必要があり、日常生活の中で利用しやすいものではないこと等の課題があった。【解決手段】３軸加速度センサ１０の出力信号に基づき歩行時の上下方向の加速度を合成する上下加速度検出手段３４、左右方向の加速度を合成する左右加速度検出手段３５、前後方向の加速度を合成する前後加速度検出手段３６、前記上下加速度検出手段の出力信号から正常歩数データとして算出する正常歩数算出手段３７と、前記左右加速度検出手段及び前後加速度検出手段の出力から異常歩数データとして算出する異常歩数算出手段３８と、前記正常歩数データと前記異常歩数データとからリハビリ進捗度データを演算するリハビリ進捗度演算手段３９とを備え課題を解決した。【選択図】図１

Description

本発明は歩数計に関するもので、特にリハビリの効果を容易に把握することができる歩数計に関する。

高齢化や、脳疾患等様々な要因によって運動機能や平衡機能に障害を持つ者が増えている。これらの低下した運動機能や平衡機能を回復させるためにリハビリが行なわれている。しかしながら、リハビリ内容がその個人の症状の回復に適していない場合は、当然ながら期待した効果が得られない。このため、リハビリの効果を把握するための技術が下記の特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されたリハビリ用評価・訓練装置は、訓練者の足圧中心位置を測定する床反力計と、この床反力計から出力される信号をゲーム機の入力信号に変換する制御手段と、この制御手段により制御されるゲーム機と、ゲーム機に入力されたプログラムに応じた表示を行う表示手段とを備えたものとなっている。

特開平８−１８２７７４号公報

特許文献１に開示されたリハビリ用評価・訓練装置によった場合は、床反力計から出力された信号を制御手段によりゲーム機の入力信号に変換して、当該変換信号によりゲーム機を作動し、ゲーム機に入力されたプログラムに応じた表示を表示手段で行なうものとなっており、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に利用することができるとしても、装置が大掛かりでコストが高いこと、訓練者は装置の設置場所まで赴く必要があり、日常生活の中で普通に利用するには不向きであるという問題点がある。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、装置が小型で且つ廉価であり、更に日常生活の中で携帯可能であって、リハビリ効果の把握を容易に行える歩数計を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明の構成を詳述すれば、請求項１に係る発明は、３軸加速度センサを用いて歩行時の歩数を測定する歩数計において、前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の上下方向の加速度を合成する上下加速度検出手段と、前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の左右方向の加速度を合成する左右加速度検出手段と、前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の前後方向の加速度を合成する前後加速度検出手段と、前記上下加速度検出手段の出力信号から正常歩行を検出し、当該正常歩行の発生頻度を正常歩数データとして算出する正常歩数算出手段と、前記左右加速度検出手段及び前後加速度検出手段の出力信号から異常歩行を検出し、当該異常歩行の発生頻度を異常歩数データとして算出する異常歩数算出手段と、前記正常歩数データと、前記異常歩数データとからリハビリ進捗度データを演算するリハビリ進捗度演算手段とを具備したことを特徴とする歩数計である。

また、請求項２に係る発明は、前記リハビリ進捗度演算手段が演算する前記リハビリ進捗度データは、前記正常歩数に対する、前記正常歩数および前記異常歩数の合算値の比であることを特徴とする請求項１に記載の歩数計である。

さらに、請求項３に係る発明は、前記リハビリ進捗度演算手段が演算する前記リハビリ進捗度データは、前記異常歩数の時系列データと前記正常歩数の時系列データとをトレンドグラフとして表したものであることを特徴とする請求項１に記載の歩数計である。

本発明によれば、小型且つ廉価な歩数計によって、正常歩数と異常歩数との割合や正常歩数および異常歩数の発生における時間的な変化からリハビリの効果を捉えることが可能となるので、リハビリの効果の確認やリハビリプログラムの的確な見直しが可能となる。

本発明に係る歩数計の全体の構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係る歩数計の構造を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明に係る歩数計の使用例を説明する外観図である。 本発明に係る歩数計における動作原理を説明するためのグラフである。 本発明に係る歩数計の表示例を示す平面図である。 本発明に係る歩数計の別の表示例を示す平面図である。

以下、本発明に係る歩数計の具体的構成を図示の実施形態について詳細に説明するが、以下の記述において「歩行」にはジョギング程度の「走行」も含むものとする。

また、以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための歩数計の一例を示すに過ぎないものであって、本発明は以下の説明及び図示したものに限定されるものではない。特に、実施の形態及び図面に示されている構成要素の形状、寸法、相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎないものである。なお、同一要素には同一符号を付与して重複する説明は省略する。

先ず、図１に基づいて本発明に係る歩数計１の構成を説明する。歩数計１は、使用者の体動を検出してＸ方向信号及びＹ方向信号及びＺ方向信号からなる加速度信号を出力する３軸加速度センサ１０と、使用者の身長及び体重及び年齢及び性別等からなる個人データＳ２を出力する個人データ設定手段２０と、前記加速度信号と個人データＳ２とから歩行に係るデータを演算する演算手段３０と、表示手段４０と、記憶手段５０と、電池電源６０とから構成される。なお、説明のため、図１中には歩数計１がデータの送受信を行う外部の情報端末９０と通信用の磁界Ｗとを破線で示している。

３軸加速度センサ１０はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）型技術により構成され、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘとｙ軸加速度信号Ｓ１ｙとｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとを出力する。

なお、３軸加速度センサ１０は、使用者の歩行により発生する上下方向の加速度信号をｘ軸加速度信号Ｓ１ｘとして検出し、左右方向の加速度信号をｙ軸加速度信号Ｓ１ｙとして検出し、前後方向の加速度信号をｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとして検出するように、歩数計１本体に装着されている。

個人データ設定手段２０は、本発明の場合有接点式スイッチで構成され、歩数計１の使用者の身長及び体重及び年齢及び性別さらに個人の状況に応じて罹患履歴等を含めた個人データを予め設定することができるようになっている。
演算手段３０はマイクロプロセッサで構成され、歩数計１の全体の動作を制御すると共に、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘとｙ軸加速度信号Ｓ１ｙとｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとに基づき歩行動作を解析するためのフィルタ３１〜リハビリ進捗度演算手段３９の諸要素をソフトウエアの形で備えている。

記憶手段５０はフラッシュメモリによる不揮発メモリで、歩行動作に係る諸データ及び日付情報を記憶する。通信手段７０は外部の情報端末９０と通信用の磁界Ｗを介して無線でデータの送受信を行う。
なお、フィルタ３１は３軸加速度センサ１０が出力するｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚからそれぞれ雑音を取り除き、上下加速度信号Ｓ３ｘ、左右加速度信号Ｓ３ｙ及び前後加速度信号Ｓ３ｚを出力する。

上下加速度検出手段３４はフィルタ３１から出力される上下加速度信号Ｓ３ｘを入力し、所定の閾値を上回ったとき正常歩行と判断して正常歩行信号Ｓ５を出力する。
また、左右加速度検出手段３５はフィルタ３１から出力される左右加速度信号Ｓ３ｙを入力し、所定の閾値を上回ったとき異常歩行と判断して異常歩行信号Ｓ６を出力する。
さらに、前後加速度検出手段３６はフィルタ３１から出力される前後加速度信号Ｓ３ｚを入力し、所定の閾値を上回ったとき異常歩行と判断して異常歩行信号Ｓ７を出力する。

演算手段３０を構成する正常歩数算出手段３７は、前記上下加速度検出手段３４から出力される正常歩行信号Ｓ５を入力する度に入力回数を算出し正常歩数データＳ８として出力するとともに禁止信号Ｓ１０を出力し、後述する異常歩数算出手段３８に入力する。

異常歩数算出手段３８は、前記正常歩数算出手段３７から禁止信号Ｓ１０が入力されず、且つ異常歩行信号Ｓ６および異常歩行信号Ｓ７の両方あるいは何れか一方が入力されると入力回数を算出し、異常歩数データＳ９として出力する。
なお、異常歩数算出手段３８は、前記正常歩数算出手段３７から禁止信号Ｓ１０が入力されると、異常歩行信号Ｓ６および異常歩行信号Ｓ７の何れかまたは両方が入力されても異常歩数データＳ９として出力しない。

リハビリ進捗度演算手段３９は、前記正常歩数データＳ８と異常歩数データＳ９とを入力して、リハビリ効果が上がっているかを示すリハビリ進捗度データＳ１１を出力する。本実施例ではリハビリ進捗度データＳ１１は、正常歩数に対する、正常歩数および異常歩数の合算値の比であるとしたが、これに限定されるものではない。

表示手段４０は、液晶表示器で構成され、正常歩数表示部４１、異常歩数表示部４２およびリハビリ進捗度表示部４３とを備えている。電池電源６０は本実施例ではボタン型の一次電池を用いたが二次電池で構成してもよいのは勿論である。
通信手段７０は、カレンダー情報と共に、マイクロプロセッサで構成される演算手段３０による演算の結果を外部の情報端末９０に送信し外部の情報端末９０からの制御信号を受信する機能を有する。

次に、図２に基づき本発明に係る歩数計１の構造を説明する。図２（ａ）は歩数計１の中央部の断面図、図２（ｂ）は平面図である。

図２（ａ）に示すように、歩数計１は上ケース８１および下ケース８２とからなる外装ケースの内部に電装基板８３を備え、当該電装基板８３の一方の面に電池バネ６１によってボタン電池６０を搭載すると共に、他方の面には３軸加速度センサ１０、演算手段３０を構成するマイクロプロセッサおよびフラッシュメモリによる記憶手段５０とを搭載している。

表示手段４０は上ケース８１に搭載され、電装基板８３と結線Ｃによって電気的に結合されている。また、図２（ａ）には図示していないが、電装基板８３には前記各要素以外にも個人データ入力手段２０を備えると共に、上ケース８１には情報端末９０と通信を行うためのアンテナを備えている。

図２（ｂ）に示すように、歩数計１の上ケース８１には表示手段４０および個人データ設定手段２０とを搭載している。表示手段４０は正常歩数表示部４１、異常歩数表示部４２およびリハビリ進捗度表示部４３とを備え、図示の実施形態では正常歩数表示部４１には８３１歩、異常歩数表示部４２には７９８歩と表示されている。

リハビリ進捗度表示部４３は、正常歩数に対する、正常歩数と異常歩数の合算値である総歩数の比（正常歩数／総歩数）をバーグラフで表示している。詳細には、正常歩数／総歩数が０．２毎にバーグラフの表示が１段階増加するように設定してある。図３（ｂ）の例では、正常歩数は８３１歩、異常歩数は７９８歩なので、８３１／（７９８＋８３１）＝０．５１となり、バーグラフの表示は２レベルである。

次に、図３を用いて本発明に係る歩数計１の使用方法を説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は歩数計１を使用者Ｈの腹部にバンドＢを用いて装着した状態を示す外観図であって、図３（ａ）は正面から見た図、図３（ｂ）は側面から見た図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、歩数計１は使用者Ｈの上下方向をＸ軸、使用者Ｈの左右方向をＹ軸、使用者Ｈの前後方向をＺ軸として使用者Ｈの体動を検出する。

図４を用いて、本発明に係る歩数計１の動作原理につき説明する。図４は歩数計１における３軸加速度センサ１０の信号例を示すもので、横軸は時間、縦軸は加速度の振幅をそれぞれ示す。図４のグラフにおいて、ａ区間は使用者が正常な歩行をした場合であって、Ｓ５は正常な歩行における正常歩行信号で、Ｓ６およびＳ７で示す波形は、それぞれ左右方向の異常歩行信号および前後方向の異常歩行信号である。

図４に示すように、ａ区間の正常歩行信号Ｓ５の振幅Ａは、予め定められた閾値Ｔ１を上回っている。また、ａ区間の左右方向の異常歩行信号Ｓ６および前後方向の異常歩行信号Ｓ７の振幅は閾値Ｔ１を超えない。すなわち、使用者の歩行動作は、上下の動きが大きく、左右や前後の動きは少なく安定した歩行であることが分かる。よって、正常歩行信号Ｓ５と左右方向の異常歩行信号Ｓ６および前後方向の異常歩行信号Ｓ７とから、安定した歩行を検出し正常歩数を算出する事ができる。

一方、ｂ区間の正常歩行信号Ｓ５ａの振幅Ａは、予め定められた閾値Ｔ１を超えない。また、ｂ区間の左右方向の異常歩行信号Ｓ６ａの振幅は閾値Ｔ１を上回っている。このことは上下の動きが小さく左右の動きは大きい、すなわち不安定な歩行であることが分かる。なお、前後方向の異常歩行信号Ｓ７ａについても上記と同様のことがいえる。
したがって、左右方向の異常歩行信号Ｓ６ａと、前後方向の異常歩行信号Ｓ７ａとから異常な歩行を検出し異常歩数を算出することができる。
以上が本発明の動作原理である

次に、図５（ａ）、（ｂ）および図６を用いて、本発明に係る歩数計１の表示例を説明する。図５（ａ）は異常歩数が１９２３歩、正常歩数は２１８歩なので、２１８／（２１８＋１９２３）＝０．１であるのでバーグラフの表示は最低の段階を示す１レベルである。一方、図５（ｂ）の場合は、異常歩数が６８歩、正常歩数は１７５６歩なので、１７５６／（１７５６＋６８）＝０．９６であるのでバーグラフの表示は最高の段階を示す５レベルである。なお、グラフの表示方法は以上に限らず他の例えば円グラフなどに変更することも可能である。

図６は、異常歩数と正常歩数とをトレンドグラフとしてしたものである。
図６に示すように、表示手段４０には、正常歩数の時系列データ４７と異常歩数の時系列データ４８とが併せて表示されている。このトレンドグラフの横軸ＤＴは、本実施例では日にちを単位としているが時間単位や月単位あるいは週単位としてもよい。

前記したように、本発明に係る歩数計によれば、使用者のリハビリ進捗度がどの段階であるか、リハビリ進捗度表示部４３に表示されたバーグラフ等で視覚的に捉えることができる。また図６に示すように、使用者のリハビリ進捗度が現在、改善される方向なのか、あるいは停滞もしくは後退しているのか、トレンドグラフで視覚的にとらえることが可能となる。

以上述べたように本発明によれば、小型かつ廉価な歩数計によって、正常歩数と異常歩数の程度や、正常歩数および異常歩数の時間的な変化からリハビリの効果を捉えることが可能となるので、リハビリの効果の確認やリハビリプログラムの的確な見直しが可能となる。

１：歩数計
１０：３軸加速度センサ
２０：個人データ設定手段
３０：演算手段
３１：フィルタ
３４：上下加速度検出手段
３５：左右加速度検出手段
３６：前後加速度検出手段
３７：正常歩数算出手段
３８：異常歩数算出手段
３９：リハビリ進捗度演算手段
４０：表示手段
４１：正常歩数表示部
４２：異常歩数表示部
４３：リハビリ進捗度表示部
４７，４８：時系列データ
５０：記憶手段
６０：電池電源
６１：電池バネ
７０：通信手段
８１：上ケース
８２：下ケース
８３：電装基板
９０：情報端末
Ｓ１ｘ：ｘ軸加速度信号
Ｓ１ｙ：ｙ軸加速度信号
Ｓ１ｚ：ｚ軸加速度信号
Ｓ３ｘ：上下加速度信号
Ｓ３ｙ：左右加速度信号
Ｓ３ｚ：前後加速度信号
Ｓ２：個人データ
Ｓ３：３軸有効加速度信号
Ｓ５，Ｓ５ａ：正常歩行信号
Ｓ６，Ｓ６ａ：（左右方向の）異常歩行信号
Ｓ７，Ｓ７ａ：（前後方向の）異常歩行信号
Ｓ８：正常歩数データ
Ｓ９：異常歩数データ
Ｓ１０：禁止信号
Ｓ１１：リハビリ進捗度データ

本発明は歩数計に関するもので、特にリハビリの効果を容易に把握することができる歩数計に関する。

高齢化や、脳疾患等様々な要因によって運動機能や平衡機能に障害を持つ者が増えている。これらの低下した運動機能や平衡機能を回復させるためにリハビリが行なわれている。しかしながら、リハビリ内容がその個人の症状の回復に適していない場合は、当然ながら期待した効果が得られない。このため、リハビリの効果を把握するための技術が下記の特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されたリハビリ用評価・訓練装置は、訓練者の足圧中心位置を測定する床反力計と、この床反力計から出力される信号をゲーム機の入力信号に変換する制御手段と、この制御手段により制御されるゲーム機と、ゲーム機に入力されたプログラムに応じた表示を行う表示手段とを備えたものとなっている。

特開平８−１８２７７４号公報

特許文献１に開示されたリハビリ用評価・訓練装置によった場合は、床反力計から出力された信号を制御手段によりゲーム機の入力信号に変換して、当該変換信号によりゲーム機を作動し、ゲーム機に入力されたプログラムに応じた表示を表示手段で行なうものとなっており、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に利用することができるとしても、装置が大掛かりでコストが高いこと、訓練者は装置の設置場所まで赴く必要があり、日常生活の中で普通に利用するには不向きであるという問題点がある。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、装置が小型で且つ廉価であり、更に日常生活の中で携帯可能であって、リハビリ効果の把握を容易に行える歩数計を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明の構成を詳述すれば、請求項１に係る発明は、３軸加速度センサを用いて歩行時の歩数を測定する歩数計において、前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の上下方向の加速度を合成する上下加速度検出手段と、前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の左右方向の加速度を合成する左右加速度検出手段と、前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の前後方向の加速度を合成する前後加速度検出手段と、前記上下加速度検出手段の出力信号から正常歩行を検出し、当該正常歩行の発生頻度を正常歩数データとして算出するとともに禁止信号を出力する正常歩数算出手段と、前記左右加速度検出手段及び前記前後加速度検出手段の出力信号から異常歩行を検出し、当該異常歩行の発生頻度を異常歩数データとして算出する異常歩数算出手段と、前記正常歩数データと、前記異常歩数データとからリハビリ進捗度データを演算するリハビリ進捗度演算手段と、を具備し、前記正常歩数算出手段は前記正常歩行を検出するたびに前記禁止信号を出力し、前記異常歩数算出手段は前記正常歩数算出手段から前記禁止信号が入力されると前記異常歩数データを算出しないように構成したことを特徴とする歩数計である。

また、請求項２に係る発明は、前記リハビリ進捗度演算手段が演算する前記リハビリ進捗度データは、前記正常歩数に対する、前記正常歩数および前記異常歩数の合算値の比であることを特徴とする請求項１に記載の歩数計である。

さらに、請求項３に係る発明は、前記リハビリ進捗度演算手段が演算する前記リハビリ進捗度データは、前記異常歩数の時系列データと前記正常歩数の時系列データとをトレンドグラフとして表したものであることを特徴とする請求項１に記載の歩数計である。

本発明によれば、小型且つ廉価な歩数計によって、正常歩数と異常歩数との割合や正常歩数および異常歩数の発生における時間的な変化からリハビリの効果を捉えることが可能となるので、リハビリの効果の確認やリハビリプログラムの的確な見直しが可能となる。

本発明に係る歩数計の全体の構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係る歩数計の構造を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明に係る歩数計の使用例を説明する外観図である。 本発明に係る歩数計における動作原理を説明するためのグラフである。 本発明に係る歩数計の表示例を示す平面図である。 本発明に係る歩数計の別の表示例を示す平面図である。

以下、本発明に係る歩数計の具体的構成を図示の実施形態について詳細に説明するが、以下の記述において「歩行」にはジョギング程度の「走行」も含むものとする。

また、以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための歩数計の一例を示すに過ぎないものであって、本発明は以下の説明及び図示したものに限定されるものではない。特に、実施の形態及び図面に示されている構成要素の形状、寸法、相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎないものである。なお、同一要素には同一符号を付与して重複する説明は省略する。

先ず、図１に基づいて本発明に係る歩数計１の構成を説明する。歩数計１は、使用者の体動を検出してＸ方向信号及びＹ方向信号及びＺ方向信号からなる加速度信号を出力する３軸加速度センサ１０と、使用者の身長及び体重及び年齢及び性別等からなる個人データＳ２を出力する個人データ設定手段２０と、前記加速度信号と個人データＳ２とから歩行に係るデータを演算する演算手段３０と、表示手段４０と、記憶手段５０と、電池電源６０とから構成される。なお、説明のため、図１中には歩数計１がデータの送受信を行う外部の情報端末９０と通信用の磁界Ｗとを破線で示している。

３軸加速度センサ１０はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）型技術により構成され、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘとｙ軸加速度信号Ｓ１ｙとｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとを出力する。

なお、３軸加速度センサ１０は、使用者の歩行により発生する上下方向の加速度信号をｘ軸加速度信号Ｓ１ｘとして検出し、左右方向の加速度信号をｙ軸加速度信号Ｓ１ｙとして検出し、前後方向の加速度信号をｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとして検出するように、歩数計１本体に装着されている。

個人データ設定手段２０は、本発明の場合有接点式スイッチで構成され、歩数計１の使用者の身長及び体重及び年齢及び性別さらに個人の状況に応じて罹患履歴等を含めた個人データを予め設定することができるようになっている。
演算手段３０はマイクロプロセッサで構成され、歩数計１の全体の動作を制御すると共に、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘとｙ軸加速度信号Ｓ１ｙとｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとに基づき歩行動作を解析するためのフィルタ３１〜リハビリ進捗度演算手段３９の諸要素をソフトウエアの形で備えている。

記憶手段５０はフラッシュメモリによる不揮発メモリで、歩行動作に係る諸データ及び日付情報を記憶する。通信手段７０は外部の情報端末９０と通信用の磁界Ｗを介して無線でデータの送受信を行う。
なお、フィルタ３１は３軸加速度センサ１０が出力するｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚからそれぞれ雑音を取り除き、上下加速度信号Ｓ３ｘ、左右加速度信号Ｓ３ｙ及び前後加速度信号Ｓ３ｚを出力する。

上下加速度検出手段３４はフィルタ３１から出力される上下加速度信号Ｓ３ｘを入力し、所定の閾値を上回ったとき正常歩行と判断して正常歩行信号Ｓ５を出力する。
また、左右加速度検出手段３５はフィルタ３１から出力される左右加速度信号Ｓ３ｙを入力し、所定の閾値を上回ったとき異常歩行と判断して異常歩行信号Ｓ６を出力する。
さらに、前後加速度検出手段３６はフィルタ３１から出力される前後加速度信号Ｓ３ｚを入力し、所定の閾値を上回ったとき異常歩行と判断して異常歩行信号Ｓ７を出力する。

演算手段３０を構成する正常歩数算出手段３７は、前記上下加速度検出手段３４から出力される正常歩行信号Ｓ５を入力する度に入力回数を算出し正常歩数データＳ８として出力するとともに禁止信号Ｓ１０を出力し、後述する異常歩数算出手段３８に入力する。

異常歩数算出手段３８は、前記正常歩数算出手段３７から禁止信号Ｓ１０が入力されず、且つ異常歩行信号Ｓ６および異常歩行信号Ｓ７の両方あるいは何れか一方が入力されると入力回数を算出し、異常歩数データＳ９として出力する。
なお、異常歩数算出手段３８は、前記正常歩数算出手段３７から禁止信号Ｓ１０が入力されると、異常歩行信号Ｓ６および異常歩行信号Ｓ７の何れかまたは両方が入力されても異常歩数データＳ９として出力しない。

リハビリ進捗度演算手段３９は、前記正常歩数データＳ８と異常歩数データＳ９とを入力して、リハビリ効果が上がっているかを示すリハビリ進捗度データＳ１１を出力する。本実施例ではリハビリ進捗度データＳ１１は、正常歩数に対する、正常歩数および異常歩数の合算値の比であるとしたが、これに限定されるものではない。

表示手段４０は、液晶表示器で構成され、正常歩数表示部４１、異常歩数表示部４２およびリハビリ進捗度表示部４３とを備えている。電池電源６０は本実施例ではボタン型の一次電池を用いたが二次電池で構成してもよいのは勿論である。
通信手段７０は、カレンダー情報と共に、マイクロプロセッサで構成される演算手段３０による演算の結果を外部の情報端末９０に送信し外部の情報端末９０からの制御信号を受信する機能を有する。

次に、図２に基づき本発明に係る歩数計１の構造を説明する。図２（ａ）は歩数計１の中央部の断面図、図２（ｂ）は平面図である。

図２（ａ）に示すように、歩数計１は上ケース８１および下ケース８２とからなる外装ケースの内部に電装基板８３を備え、当該電装基板８３の一方の面に電池バネ６１によってボタン電池６０を搭載すると共に、他方の面には３軸加速度センサ１０、演算手段３０を構成するマイクロプロセッサおよびフラッシュメモリによる記憶手段５０とを搭載している。

表示手段４０は上ケース８１に搭載され、電装基板８３と結線Ｃによって電気的に結合されている。また、図２（ａ）には図示していないが、電装基板８３には前記各要素以外にも個人データ入力手段２０を備えると共に、上ケース８１には情報端末９０と通信を行うためのアンテナを備えている。

図２（ｂ）に示すように、歩数計１の上ケース８１には表示手段４０および個人データ設定手段２０とを搭載している。表示手段４０は正常歩数表示部４１、異常歩数表示部４２およびリハビリ進捗度表示部４３とを備え、図示の実施形態では正常歩数表示部４１には８３１歩、異常歩数表示部４２には７９８歩と表示されている。

リハビリ進捗度表示部４３は、正常歩数に対する、正常歩数と異常歩数の合算値である総歩数の比（正常歩数／総歩数）をバーグラフで表示している。詳細には、正常歩数／総歩数が０．２毎にバーグラフの表示が１段階増加するように設定してある。図２（ｂ）の例では、正常歩数は８３１歩、異常歩数は７９８歩なので、８３１／（７９８＋８３１）＝０．５１となり、バーグラフの表示は２レベルである。

次に、図３を用いて本発明に係る歩数計１の使用方法を説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は歩数計１を使用者Ｈの腹部にバンドＢを用いて装着した状態を示す外観図であって、図３（ａ）は正面から見た図、図３（ｂ）は側面から見た図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、歩数計１は使用者Ｈの上下方向をＸ軸、使用者Ｈの左右方向をＹ軸、使用者Ｈの前後方向をＺ軸として使用者Ｈの体動を検出する。

図４を用いて、本発明に係る歩数計１の動作原理につき説明する。図４は歩数計１における３軸加速度センサ１０の信号例を示すもので、横軸は時間、縦軸は加速度の振幅をそれぞれ示す。図４のグラフにおいて、ａ区間は使用者が正常な歩行をした場合であって、Ｓ５は正常な歩行における正常歩行信号で、Ｓ６およびＳ７で示す波形は、それぞれ左右方向の異常歩行信号および前後方向の異常歩行信号である。

図４に示すように、ａ区間の正常歩行信号Ｓ５の振幅Ａは、予め定められた閾値Ｔ１を上回っている。また、ａ区間の左右方向の異常歩行信号Ｓ６および前後方向の異常歩行信号Ｓ７の振幅は閾値Ｔ１を超えない。すなわち、使用者の歩行動作は、上下の動きが大きく、左右や前後の動きは少なく安定した歩行であることが分かる。よって、正常歩行信号Ｓ５と左右方向の異常歩行信号Ｓ６および前後方向の異常歩行信号Ｓ７とから、安定した歩行を検出し正常歩数を算出する事ができる。

一方、ｂ区間の正常歩行信号Ｓ５ａの振幅Ａは、予め定められた閾値Ｔ１を超えない。また、ｂ区間の左右方向の異常歩行信号Ｓ６ａの振幅は閾値Ｔ１を上回っている。このことは上下の動きが小さく左右の動きは大きい、すなわち不安定な歩行であることが分かる。なお、前後方向の異常歩行信号Ｓ７ａについても上記と同様のことがいえる。
したがって、左右方向の異常歩行信号Ｓ６ａと、前後方向の異常歩行信号Ｓ７ａとから異常な歩行を検出し異常歩数を算出することができる。
以上が本発明の動作原理である

次に、図５（ａ）、（ｂ）および図６を用いて、本発明に係る歩数計１の表示例を説明する。図５（ａ）は異常歩数が１９２３歩、正常歩数は２１８歩なので、２１８／（２１８＋１９２３）＝０．１であるのでバーグラフの表示は最低の段階を示す１レベルである。一方、図５（ｂ）の場合は、異常歩数が６８歩、正常歩数は１７５６歩なので、１７５６／（１７５６＋６８）＝０．９６であるのでバーグラフの表示は最高の段階を示す５レベルである。なお、グラフの表示方法は以上に限らず他の例えば円グラフなどに変更することも可能である。

図６は、異常歩数と正常歩数とをトレンドグラフとして表示したものである。
図６に示すように、表示手段４０には、正常歩数の時系列データ４７と異常歩数の時系列データ４８とが併せて表示されている。このトレンドグラフの横軸ＤＴは、本実施例では日にちを単位としているが時間単位や月単位あるいは週単位としてもよい。

前記したように、本発明に係る歩数計によれば、使用者のリハビリ進捗度がどの段階であるか、リハビリ進捗度表示部４３に表示されたバーグラフ等で視覚的に捉えることができる。また図６に示すように、使用者のリハビリ進捗度が現在、改善される方向なのか、あるいは停滞もしくは後退しているのか、トレンドグラフで視覚的にとらえることが可能となる。

以上述べたように本発明によれば、小型かつ廉価な歩数計によって、正常歩数と異常歩数の程度や、正常歩数および異常歩数の時間的な変化からリハビリの効果を捉えることが可能となるので、リハビリの効果の確認やリハビリプログラムの的確な見直しが可能となる。

１：歩数計
１０：３軸加速度センサ
２０：個人データ設定手段
３０：演算手段
３１：フィルタ
３４：上下加速度検出手段
３５：左右加速度検出手段
３６：前後加速度検出手段
３７：正常歩数算出手段
３８：異常歩数算出手段
３９：リハビリ進捗度演算手段
４０：表示手段
４１：正常歩数表示部
４２：異常歩数表示部
４３：リハビリ進捗度表示部
４７，４８：時系列データ
５０：記憶手段
６０：電池電源
６１：電池バネ
７０：通信手段
８１：上ケース
８２：下ケース
８３：電装基板
９０：情報端末
Ｓ１ｘ：ｘ軸加速度信号
Ｓ１ｙ：ｙ軸加速度信号
Ｓ１ｚ：ｚ軸加速度信号
Ｓ３ｘ：上下加速度信号
Ｓ３ｙ：左右加速度信号
Ｓ３ｚ：前後加速度信号
Ｓ２：個人データ
Ｓ３：３軸有効加速度信号
Ｓ５，Ｓ５ａ：正常歩行信号
Ｓ６，Ｓ６ａ：（左右方向の）異常歩行信号
Ｓ７，Ｓ７ａ：（前後方向の）異常歩行信号
Ｓ８：正常歩数データ
Ｓ９：異常歩数データ
Ｓ１０：禁止信号
Ｓ１１：リハビリ進捗度データ

Claims (3)

1. ３軸加速度センサを用いて歩行時の歩数を測定する歩数計において、
   前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の上下方向の加速度を合成する上下加速度検出手段と、
   前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の左右方向の加速度を合成する左右加速度検出手段と、
   前記３軸加速度センサの出力信号に基づき歩行時の前後方向の加速度を合成する前後加速度検出手段と、
   前記上下加速度検出手段の出力信号から正常歩行を検出し、当該正常歩行の発生頻度を正常歩数データとして算出する正常歩数算出手段と、
   前記左右加速度検出手段及び前後加速度検出手段の出力信号から異常歩行を検出し、当該異常歩行の発生頻度を異常歩数データとして算出する異常歩数算出手段と、
   前記正常歩数データと、前記異常歩数データとからリハビリ進捗度データを演算するリハビリ進捗度演算手段とを具備したことを特徴とする歩数計。
2. 前記リハビリ進捗度演算手段が演算する前記リハビリ進捗度データは、前記正常歩数に対する、前記正常歩数および前記異常歩数の合算値の比であることを特徴とする請求項１に記載の歩数計。
3. 前記リハビリ進捗度演算手段が演算する前記リハビリ進捗度データは、前記異常歩数の時系列データと前記正常歩数の時系列データとをトレンドグラフとして表したものであることを特徴とする請求項１に記載の歩数計。

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