JP4826191B2 - 活動量計 - Google Patents

Description

本発明は、活動量計に関するものである。

活動量を測定し、この活動量から測定対象者にアドバイスする運動量計測管理装置が提供されており、これにより測定対象者は健康管理や体力増強を図ることができるようになっている（特許文献１）。
特開平７−２８９５４０号公報（段落００１８〜００２４）

ところで、最近小児肥満が問題となっているが、この小児肥満は８０％以上が成人になってからの肥満に移行するといわれている。これらは小児期に増えた脂肪細胞が成人になってから肥大するためである。そして成人になってからは脂肪細胞は増殖しないといわれているので、成人の肥満を防ぐためには子供時代から肥満にならない生活を送ることが重要となってくる。ところが都市型生活、家庭用ゲーム機などの普及により最近の子供は外で遊ばなくなっているといわれている。また、徒歩通学の距離も都市部では短く、一方農村部においても自動車の増加や、不審者、自然破壊により、里山への熊の出没などが原因で、車で送り迎えするため歩行の機会が極端に減少している。

これらが原因となり、子供の一日の活動量が減少し、そのため小児肥満が増加し、社会問題となっているのである。そのため、小児肥満防止するために、子供の日常生活での活動量を把握し、運動機会を増やす指導をすることが重要となってくるが、従来提供されている活動量を管理することを目的とする装置は、特許文献１に開示されている運動量計測管理装置のように、一般向けであって、小児肥満に対処した管理について行えるものではなかった。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは成長期の活動量に対応した運動レベルの測定とその測定結果に基づいた健康管理が行える活動量計を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、測定対象者の身体の体動を検出する体動検出手段と、体動検出手段で検出する体動データから運動強度を演算する運動演算手段と、人の成長期に対応する各年齢層で予め求められた標準的な消費エネルギーを記憶する記憶手段と、運動演算手段で演算された運動強度と、記憶手段から読み込んだ測定対象者の年齢層に対応した消費エネルギーとを比較して測定対象者の運動レベルを求める運動レベル演算手段と、運動強度と骨密度の関係、或いは、加速度と骨密度の関係とを記憶した別の記憶手段と、運動演算手段が演算して求めた運動強度或いは体動検出手段の体動データから求めた加速度と、別の記憶手段で記憶されている運動強度と骨密度の関係、或いは、加速度と骨密度の関係とから測定対象者の骨密度を推定する骨密度推定手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、成長期の活動量に対応して運動レベルを測定することができ、その結果運動不足を無くし、小児肥満の防止を図る等の健康管理が行える。さらに、被測定者の骨密度を知ることができ、その結果成長期として必要な骨密度を得るための運動機会の増加を図る等の管理が行え、また骨密度不足による骨折が起きるのを未然に防ぐ安全管理が図れる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、周囲の照度を検出する照度検出手段と、照度検出手段が検出する照度から測定対象者の屋外活動時間を計時する屋外活動時間計測手段とを備え、屋外活動時間計測手段で計時される屋外活動時間を運動演算手段或いは運動レベル演算手段の演算パラメータとすることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、屋外での活動不足を管理することができ、屋外での運動機会の増加などを図ることができる。

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、体動検出手段の体動データから測定対象者の睡眠量を算出する睡眠量算出手段を有し、睡眠量算出手段で算出される睡眠量を運動演算手段或いは運動レベル演算手段のパラメータとすることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、成長期に重要な成長ホルモン等の分泌に必要な睡眠時間の管理を行うことができる。

請求項４の発明では、請求項３の発明において、睡眠量と運動強度の状態を表示する表示手段を有していることを特徴とする。
これにより、睡眠不足と運動不足との関係を被測定者や家族に示し、十分な睡眠時間を得るような活動量の強化などを図るための指針の役割を果たすことができる。
請求項５の発明では、請求項１〜４の何れかの発明において、測定対象者の運動履歴を蓄積する履歴記憶手段と、履歴記憶手段で記憶される運動履歴から測定対象者の異常状態を検出する手段とを備えていることを特徴とする。
これにより、通常よりも過小な運動や過剰な運動を行っている場合にこれを検出することができるため、日常的に被測定者の健康管理が行える。

本発明は、成長期の活動量に対応して運動レベルを測定することができ、その結果運動不足を解消させて小児肥満の防止を図る等の健康管理が行えるという効果がある。

以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
本実施形態の活動量計は、図１に示すように、被測定者の体動を検出する体動検出手段としての加速度センサ１と、後述する各種演算処理を行う演算部２と、演算に用いる標準活動量データを格納している記憶手段たる標準活動量データ記憶部３と、データの一時格納などに用いるデータ記憶部４と、測定対象者の身長や体重のデータを入力する入力操作部５と、表示部６と、電池電源（図示せず）とからなり、表示部６の表示面を露出させる形で小型の筐体（図示せず）に内蔵し、該筐体を測定対象者の腰等に取り付け、内蔵した加速度センサ１によって被測定者の体動による加速度を体動データとして得るようになっている。

演算部２は加速度センサ１の検出出力を取り込んで、検出加速度のピーク値をカウントすることにより、１分当たりの歩数（Ｐｅ）の演算を行う機能と、この歩数（Ｐｅ）と、予め入力操作部５から入力してデータ記憶部４に記憶させている測定対象者の身長（[Sｔ[ｍ]）、体重（Ｗ［ｋｇ］）から（１）式のように１分当たりの消費エネルギー（Ｃｅ）、つまり運動強度を演算する運動演算手段としての機能とを備えている。

Ｃｅ＝Ｓｔ×０．４×Ｐｅ×Ｗ／２／１０００ …（１）
尚歩数（Ｐｅ）を求める代わりに、図２に示す加速度の変動値の平均と活動量との関係から活動量（Ｍｅ）を変換する演算を行い、この活動量（Ｍｅ）のデータから、入力された測定対象者の体重（Ｗ［ｋｇ］）から１分当たりの消費エネルギー（Ｃｅ）を（２）式のように求める演算機能を備えていても良い。尚図２の近似曲線（Ｉ）は加速度の変動値と活動量の比Ｒが０．９２であることを示す。

Ｃｅ＝Ｍｅ×Ｗ／６０ …（２）
で求められる。

演算部２はこの消費エネルギー値から更に１日の消費エネルギーを求め、この１日の消費エネルギーと、標準活動量データ記憶部３に格納している標準活動量データの一部を為す表１に示す各性別年齢層に対応する１日当たりの消費エネルギーとを比較し、生活活動度レベルＩ〜IV（運動レベル）を決定するのであるが、成長期の場合は成長による体重増加を考慮しなければならないので、本実施形態では演算部２が、標準活動量データとして標準活動量データ記憶部３に格納している年齢層と体重に基づいた基礎代謝（ｋｃａｌ／ｋｇ／日）＜表２参照＞と、１日に増加する体重の標準的な割合に応じたエネルギー量＜表３参照＞とを足し合わせる演算を行う。

例えば９歳で体重がＷｋｇ 男児の場合、ベースとなるエネルギー量（Ｂｅ）は（３）式のように求まる。

Ｂｅ＝３７．４×Ｗ＋３４ …（３）

更に演算部２は、この値と本実施形態の活動量計を装着して記録された消費エネルギーＣｅとの比（Ｒ）を（４）式のようにとり、その比（運動強度）と表１に示された生活活動強度の”ｒ”の値とを比較することにより運動レベルを決定する演算を行い、この運動レベルを表示部６に表示させる。つまり演算部２には、運動レベル演算手段としての機能を備えている。

Ｒ＝Ｃｅ／Ｂｅ …（４）
尚、運動レベルの決定のため表中の値はそれぞれ中央値としてその範囲を定める。

例えば９歳男児で運動レベル（生活活動レベル）がIIと判断される場合は、１．４＜Ｒ≦１．６或いはＣｅ≦２１５０の範囲にあるときとする。

このようにして、測定対象者やその家族は成長期の特徴を加味した運動レベルにより、測定対象者の成長期における健康管理を行うことができるのある。
（実施形態２）
上述の実施形態１では、運動レベルを求めるものであったが、本実施形態は、運動レベルに加えて測定対象者の骨密度をも測定して、骨折などが起きないようにする安全管理をも行え得るようにしたものである。

つまり、本実施形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように成長期における腰椎の骨密度の変化と、図４に示す１日当たりの活動量と骨密度の変化に基づいて骨密度を示した一例である。（図３，図４は 平成８年厚生省心身障害研究 子供の健康に及ぼす生活環境の影響に関する研究 「学童女子の骨密度増加と活動量の検討」熊本大学 西山宗六、熊本体力研究所 井本岳秋らによる研究結果を参照）。

このような点から鑑みて成長期の骨密度を自動的に測定して表示するために、本実施形態では、図４に示される近似曲線のデータを標準活動量データ記憶部３に標準活動量データとともに予め格納しておき、演算部２において、前述（１）式或いは（２）式により算出された値を近似曲線に当てはめることにより、骨密度を向上させ得る運動であったかどうかを推定する骨密度推定手段としての機能を演算部２に持たせた点に特徴がある。

この場合、活動量と年齢毎の骨密度増加量の曲線を図３のグラフに付加した形で表示部６に表示すれば、年齢・性別毎に骨密度を維持するための最適な運動を行ったか否かを測定対象者（或いはその家族）に提示するとができる。

尚この表示は運動レベルの表示と切り替えることで行えるようにしても良く、或いは同時に表示するようにしても良い。またその他の構成は実施形態１と同じであるので説明は省略する。
（実施形態３）
本実施形態は、図１の構成に更にＣｄＳなどの照度検出手段８を図５に示すように加え、演算部２には照度検出手段である照度センサ７が検出する照度が一定以上の照度であれば、人工照明下でなく、太陽光下で活動中であると判断し、その屋外活動時間を計時する屋外活動時間計時手段としての機能を持たせ、その屋外活動時間を積算してデータ記憶部４に記憶させるとともに、太陽光を受けていた屋外活動時間を表示部６で表示させる機能を備え、その屋外活動時間を表示することで、外出を促すようにすることもできるようにしたものである。

ここで、太陽光を浴びることは上述の骨密度と密接なビタミンＤの生成につながり、成長期においては一日に必要量として３０分〜１時間の太陽光を浴びることが必要とされている。そこで上述の表示により測定対象者に外出を促すようにするのである。また実施形態２の骨密度推定時のパラメータの一つとして太陽光を受けた量に対応する屋外活動時間を用いる。この場合1時間以上を最良値とした線形式のパラメータとする。

尚その他の構成は実施形態１又は２と同じであるので、ここでは説明は省略する。
本実施形態の活動量計は、測定対象者の身体の体動を検出する体動検出手段と、体動検出手段で検出する体動データから運動強度を演算する運動演算手段と、人の成長期に対応する各年齢層で予め求められた標準的な消費エネルギーを記憶する記憶手段とを備える。またこの活動量計は、運動演算手段で演算された運動強度と、記憶手段から読み込んだ測定対象者の年齢層に対応した消費エネルギーとを比較して測定対象者の運動レベルを求める運動レベル演算手段と、周囲の照度を検出する照度検出手段と、照度検出手段が検出する照度から測定対象者の屋外活動時間を計時する屋外活動時間計測手段とを備える。そして、屋外活動時間計測手段で計時される屋外活動時間を運動演算手段或いは運動レベル演算手段の演算パラメータとしている。これにより、屋外での活動不足を管理することができ、屋外での運動機会の増加などを図ることができる。
（実施形態４）
本実施形態は、被測定者の身体に睡眠中においても装着されて使用されるもので、加速度センサ１の検出加速度から寝返りや中途覚醒を判断し、睡眠時間を算出する睡眠量算出手段としての機能を演算部２に持たせたものである。

ここで中途覚醒における加速度は、寝返りなどによる加速度よりも連続して生じるため、演算部２ではこの中途覚醒や寝返りを判断して睡眠時間を算出し、睡眠時間と昼間の運動強度との関係から、昼間の活動量の不足で睡眠時間が短いと判断するなど睡眠時間と昼間の運動強度との関係を測定対象者に表示部６を通じて表示することができる。

ここで睡眠時間が短く、睡眠が良くないと判断される場合、日中の活動量が低い或いは就寝前に激しい運動をしていると推測されるので、上述の表示においては、日中の適度な運動を指示する（就寝２，３時間前の有酸素運動３０分程度）。

尚図６は済み時間と成長ホルモンの関係を示すデータであり、このデータから判るように睡眠時間が長い程成長ホルモンの分泌が多くなるので、測定対象者である子供の睡眠時間を管理することで、成長ホルモンの分泌が不足ならないように睡眠時間を十分にとるような生活管理も行える。［図６は厚生化学研究費補助金（子ども改訂総合研究事業） 睡眠時間と成長ホルモンの関係に関する予備的研究 富山医科薬科大学健康保険医学 陳暁莉 関根道和 山上孝司 濱西島子 林川恭子 鏡森定信らにより研究結果を参照］
図７は２４時間における加速度の変化を示しており、 横軸に時間、縦軸に加速度の大きさを示しており、この図の円内で示すように中途覚醒による加速度の変化が２度見られるが、睡眠時間は１時から７時までと推定できる。

尚本実施形態のその他の構成は、実施形態１又は２又は３と同じであるので、説明は省略する。
本実施形態の活動量計は、測定対象者の身体の体動を検出する体動検出手段と、体動検出手段で検出する体動データから運動強度を演算する運動演算手段と、人の成長期に対応する各年齢層で予め求められた標準的な消費エネルギーを記憶する記憶手段とを備える。またこの活動量計は、運動演算手段で演算された運動強度と、記憶手段から読み込んだ測定対象者の年齢層に対応した消費エネルギーとを比較して測定対象者の運動レベルを求める運動レベル演算手段と、体動検出手段の体動データから測定対象者の睡眠量を算出する睡眠量算出手段とを備える。そして、睡眠量算出手段で算出される睡眠量を運動演算手段或いは運動レベル演算手段のパラメータとしている。これにより、成長期に重要な成長ホルモン等の分泌に必要な睡眠時間の管理を行うことができる。
（実施形態５）
本実施形態では、演算部２において、時間毎の活動量の履歴データをデータ記憶部４（履歴記憶手段）に蓄積し、一方時間毎の標準となる活動量（平日の平均）を標準活動量データ記憶部３に記憶しておき、時間毎に履歴データが示す活動量と標準となる活動量とを比較して、その時間の活動量が平均の活動量よりも大きく（例えば２倍以上）外れている場合は、異常であると判断する手段としての機能を持たせ、その異常が起きた時間を表示部６に表示する機能を持たせたもので、測定対象者の通常時とは異なる過剰な運動や、過小な運動状態になった場合にこれを表示し、日常的な健康管理のバロメータとしても機能するようにした点に特徴がある。

ここで、実施形態４での睡眠時間を活動量と関連付けたパラメータとして用い、例えば適度な運動をしているのに睡眠が良くないと判断された場合に、心理的な問題があるかもしれないという異常を表示するようにしても良い。

尚本実施形態のその他の構成は、実施形態１又は２又は３又は４と同じであるので、説明は省略する。
本実施形態の活動量計は、測定対象者の身体の体動を検出する体動検出手段と、体動検出手段で検出する体動データから運動強度を演算する運動演算手段と、人の成長期に対応する各年齢層で予め求められた標準的な消費エネルギーを記憶する記憶手段とを備える。またこの活動量計は、運動演算手段で演算された運動強度と、記憶手段から読み込んだ測定対象者の年齢層に対応した消費エネルギーとを比較して測定対象者の運動レベルを求める運動レベル演算手段と、測定対象者の運動履歴を蓄積する履歴記憶手段と、履歴記憶手段で記憶される運動履歴から測定対象者の異常状態を検出する手段とを備えている。これにより、通常よりも過小な運動や過剰な運動を行っている場合にこれを検出することができるため、日常的に被測定者の健康管理が行える。

実施形態１の回路構成図である。 実施形態１に用いる加速度の変動値の平均と活動量との関係データ図である。 実施形態１に用いる成長期における腰椎の骨密度の発育曲線図である。 実施形態１に用いる１日運動量と腰椎骨密度増加量との関係データ図である。 実施形態３の回路構成図である。 実施形態４に関連する睡眠時間と成長ホルモンの分泌の関係を示す図である。 実施形態４における睡眠状態と加速度値との関係を示す実測例図である。

符号の説明

１ 加速度センサ
２ 演算部
３ 標準活動量データ記憶部
４ データ記憶部
５ 入力操作部
６ 表示部

Claims (5)

1. 測定対象者の身体の体動を検出する体動検出手段と、前記体動検出手段で検出する体動データから運動強度を演算する運動演算手段と、人の成長期に対応する各年齢層で予め求められた標準的な消費エネルギーを記憶する記憶手段と、前記運動演算手段で演算された運動強度と、前記記憶手段から読み込んだ測定対象者の年齢層に対応した消費エネルギーとを比較して測定対象者の運動レベルを求める運動レベル演算手段と、運動強度と骨密度の関係、或いは、加速度と骨密度の関係とを記憶した別の記憶手段と、前記運動演算手段が演算して求めた運動強度或いは前記体動検出手段の体動データから求めた加速度と、前記別の記憶手段で記憶されている運動強度と骨密度の関係、或いは、加速度と骨密度の関係とから測定対象者の骨密度を推定する骨密度推定手段とを備えていることを特徴とする活動量計。
2. 周囲の照度を検出する照度検出手段と、前記照度検出手段が検出する照度から測定対象者の屋外活動時間を計時する屋外活動時間計測手段とを備え、前記屋外活動時間計測手段で計時される屋外活動時間を前記運動演算手段或いは前記運動レベル演算手段の演算パラメータとすることを特徴とする請求項１記載の活動量計。
3. 前記体動検出手段の体動データから測定対象者の睡眠量を算出する睡眠量算出手段を有し、前記睡眠量算出手段で算出される睡眠量を前記運動演算手段或いは前記運動レベル演算手段のパラメータとすることを特徴とする請求項１又は２記載の活動量計。
4. 前記睡眠量と前記運動強度の状態を表示する表示手段を有していることを特徴とする請求項３記載の活動量計。
5. 測定対象者の運動履歴を蓄積する履歴記憶手段と、前記履歴記憶手段で記憶される運動履歴から測定対象者の異常状態を検出する手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の活動量計。

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