JP4885665B2

JP4885665B2 - 歩数計

Info

Publication number: JP4885665B2
Application number: JP2006255445A
Authority: JP
Inventors: 朋寛井橋
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: US20080077354A1; JP2008076210A; EP1903312A1; US7526404B2

Description

本発明は、人体の歩行を検出して歩数測定を行う歩数計に関し、特に、歩行時と走行時の歩数測定機能を有する歩数計に関する。

従来から、歩行時と走行時の歩数を測定することのできるさまざまな歩数計が開発されている。
例えば、特許文献１に記載された歩数計では、センサ１つで、センサの感度軸が腕の長さ方向と直交する方向（時計の１２時−６時方向）に装着し、体動の検出方向としては、歩行時には腕振りを検出し、また走行時には着地の衝撃による体の上下方向に生じる体動を検出することにより、歩行時と走行時の歩数を測定できるようにしている。

しかし前記歩数計では、センサは１つで済むが、センサ後段には、歩行時の４５歩／分〜６０歩／分（通常想定される歩行ピッチは９０歩／分〜１２０歩／分であり、腕振りを検出に用いると２歩で１振りとなるため、センサからの出力としてはこの９０歩／分〜１２０歩／分の半分の値４５歩／分〜６０歩／分となる。）程度を通すことを目的としたフィルタと、走行時の１７０歩／分〜１９０歩／分（通常想定される走行時の走行ピッチは１７０歩／分〜１９０歩／分であり着地を検出に用いると、同じ１７０歩／分〜１９０歩／分がセンサからの出力となる。）を通すことを目的としたフィルタの２つフィルタを用意し、歩行と走行のどちらを検出するかの場合に応じてフィルタを切り換える必要がある。したがって、回路規模が大きくなるという問題がある。

また歩行、走行ともに１つのセンサ出力信号を２歩とカウントしていることにより、走行時にせっかく１センサ出力と１歩が対応しているにも拘わらず、１つのセンサ出力信号を捨て、次もしくはその前のセンサ出力信号を２歩と数えているため、マスク時間の設定次第では、測定誤差が生じるという問題がある。

一方、特許文献２に記載された発明では、感度軸が相互に異なる２つのセンサと周波数分析部を備えて、歩行と走行の歩数検出を実現している。
しかしながら、この方法ではセンサが２つ必要なばかりでなく、周波数分析部を備える必要があり、回路規模が大きくなるという問題がある。

実開平２−６１２号公報（実用新案登録請求の範囲の欄、図４）特開２００４−２９０６５８号公報（段落〔００１５〕〜〔００２０〕、図１〜図１０）

本発明は、１つのセンサを用いると共に小さな回路規模によって歩行時及び走行時の歩数を測定可能な歩数計を提供することを課題としている。

本発明によれば、感度軸が腕の長さ方向に位置するように被測定者の腕に装着して使用され、前記被測定者の体動を検出して対応する検出信号を出力する１つのセンサと、前記センサからの検出信号に基づいて歩数を算出する歩数算出手段とを備えて成ることを特徴とする歩数計が提供される。
センサは、感度軸が腕の長さ方向に位置するように被測定者の腕に装着して使用され、前記被測定者の体動を検出して対応する検出信号を出力する。歩数算出手段は、前記センサからの検出信号に基づいて歩数を算出する。

ここで、歩数の測定モードを、歩行時の歩数を測定する歩行モードと走行時の歩数を測定する走行モードのいずれかに設定する測定モード設定手段を有し、前記歩数算出手段は、前記測定モードに応じた歩数の算出処理を行うように構成してもよい。
また、前記歩数算出手段は、前記歩行モードにおいては前記センサから受信した各検出信号を１歩として歩数の算出処理を行い、前記走行モードにおいては前記センサから受信した各検出信号を２歩として歩数の算出処理を行うように構成してもよい。

また、前記測定モード設定手段は、操作スイッチによって構成されて成るように構成してもよい。
また、前記センサは、歩行時においては被測定者の着地動作に対応する前記検出信号を出力すると共に、走行時においては前記被測定者の腕振り動作に対応する前記検出信号を出力するように構成してもよい。

本発明によれば、１つのセンサを用いると共に規模の小さな回路によって歩行時及び走行時の歩数を測定することが可能になる。

図１は、本発明の実施の形態に係る歩数計１００のブロック図である。
図１において、歩数計１００は、被測定者の体動を検出する毎に対応する検出信号を出力する歩行用のセンサ（本実施の形態では加速度センサ）１０１、センサ１０１からの検出信号を増幅して出力する増幅回路１０２、増幅回路１０２からの信号のうち体動等によって生じるノイズを除去して前記検出信号を通過させるフィルタ１０３、プログラム等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０４、測定した歩数データ等を記憶するランダムアクセスメモリ１０５、測定モードを歩行モードと走行モードのいずれかに手動で切り換える操作部１０６、算出した歩数等を表示する表示部１０７、中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成されＲＯＭ１０４に記憶されたプログラムを実行することによって、後述するような測定モードに応じた歩数算出処理、前記各構成要素の制御等を行う制御部１０８を備えている。

操作部１０６は、使用者が外部から操作可能な操作スイッチによって構成されており、操作部１０６が操作される毎に、歩数計１００の測定モードは歩行モードと走行モードを交互に切り換わる。
センサ１０１の感度軸が被測定者の腕の長さ方向に沿う方向となるように腕に装着して使用するように構成されている。ここで、センサ１０１の感度軸が被測定者の腕の長さ方向に沿う方向とは、感度最大となる感度軸が腕の長さ方向に対して±２５度の範囲内の角度を意味する。例えば、センサ１０１の感度軸を時計の３時−９時方向に配置した場合ががこれに含まれる。

センサ１０１は、歩行時は着地による体の上下方向に生じる体動（着地動作）を検出して対応する検出信号を出力し、走行時は腕振り動作及び着地動作によって生じた信号を検出することにより、腕振り動作に対応する検出信号を出力するように構成されている。１回の着地動作に対応する検出信号は１歩の歩行に相当し、１回の腕振り動作に対応する検出信号は２歩の走行に相当している。

一般に、歩行時は９０歩／分〜１２０歩／分程度、走行時は１７０歩／分〜１９０歩／分程度であるため、センサ１０１からは、歩行時は９０〜１２０個／分の検出信号が出力され、走行時には１７０〜１９０個／分の検出信号が出力される。本実施の形態では、フィルタ１０３は、歩行時の９０〜１２０個／分の検出信号、及び、走行時の１７０〜１９０個／分の半分である８５〜９５個／分の検出信号を通過するような特性、即ち、８５〜１２０個／分の検出信号を通過するように構成されている。これにより、１つのフィルタを使用して、必要な検出信号を抽出するように構成している。

また、制御部１０８は、歩行モード時にはセンサ１０１から出力される１つの検出信号を１歩と計数し、走行モード時には１つの検出信号を２歩とカウントすることとし、これにより、センサ１つ、フィルタ１つで、歩行と走行の両方の歩数を計測することができるように構成している。
尚、センサ１０１、増幅回路１０２及びフィルタ１０３は歩行を検出して対応する検出信号を出力する検出手段を構成し、ＲＯＭ１０４及びＲＡＭ１０５は記憶手段を構成し、操作部１０６はモード設定手段を構成し、表示部１０７は表示手段を構成している。また、制御部１０８は、検出信号に基づいて歩数を算出する歩数算出手段を構成している。

図２は、図１の歩数計１００の処理を示すフローチャートであり、主として制御部１０７がＲＯＭ１０４に記憶したプログラムを実行することによって行う処理を示している。
図３は本実施の形態に係る歩数計１００のセンサ１０１を被測定者３００が腕３０１に装着して歩行を行う際の説明図であり又、図４は本実施の形態に係る歩数計１００のセンサ１０１を被測定者３００が腕３０１に装着して走行を行う際の説明図である。

本実施の形態に係る歩数計１００は、被測定者３００の腕３０１に装着して使用する腕時計型の歩数計１００であるが、歩数計１００の構成要素全てを腕３０１に装着するように構成する必要はなく、少なくともセンサ１０１を被測定者３００の腕３０１に装着して使用するように構成されていればよい。

図３及び図４において、センサ１０１の感度軸が被測定者の腕３０１の長さ方向に沿う方向（時計の３時−９時方向）となるように腕３０１に装着して使用するように構成されている。センサ１０１は、このように腕３０１に装着されているため、図３の歩行時には、被測定者３００の身体の着地動作（上下動）を検出して検出信号を出力し、図４の走行時には、被測定者３００の腕振り動作及び着地動作に基づく信号を検出して検出信号として出力する。

図５、図６は、各々、本実施の形態に係る歩数計における歩行時のタイミング図、走行時のタイミング図である。
図５（ａ）、（ｂ）には、各々、被測定者３００の歩行時着地を検出してセンサ１０１が出力する検出信号Ｓ１、検出信号Ｓ１をデジタル信号形式にして制御部１０８に入力される検出信号Ｓ２を示している。
また、図６（ａ）、（ｂ）には、各々、被測定者３００の走行時にセンサ１０１が腕振り動作及び着地動作を検出し腕振り動作及び着地動作に基づいて出力する検出信号（即ち、腕振り動作に対応する検出信号）である検出信号Ｓ３、検出信号Ｓ３をデジタル信号形式にして制御部１０８に入力される検出信号Ｓ４を示している。

以下、図１〜図６を参照して、本実施の形態に係る歩数計の動作を詳細に説明する。
歩行時の歩数を測定する場合、被測定者３００は、図３に示すようにセンサ１０１の感度軸が腕３０１の長さ方向になるように自己の腕３０１に装着して、操作部１０６を操作することによって、測定モードを、歩行時の歩数を測定する歩行モードに設定する。
この状態で、被測定者３００が歩行を開始すると、センサ１０１から検出信号Ｓ１が出力される（図５（ａ）参照）。このときセンサ１０１から出力される検出信号Ｓ１は、被測定者３００の身体の上下動を検出した信号（着地による衝撃を検出した信号）であり、１歩につき１つの検出信号Ｓ１が出力される。

センサ１０１から出力された検出信号Ｓ１は、増幅回路１０２によって増幅され、フィルタ１０３を通った後、デジタル信号形式の検出信号Ｓ２として制御部１０８に入力される（図５（ｂ）参照）。
制御部１０８は、センサ１０１からの検出信号Ｓ１を、増幅回路１０２、フィルタ１０３を介して検出信号Ｓ２として受信すると（ステップＳ２０１）、測定モードが歩行モードと走行モードのいずれに設定されているかを判断する（ステップＳ２０２）。

操作部１０６によって歩行モードに設定されているため、制御部１０８は処理ステップＳ２０２において歩行モードと判断し、各検出信号Ｓ２を各々１歩として計数して、累積歩数をＲＡＭ１０５に記憶する（ステップＳ２０３）。
以後、前記処理を繰り返すことにより、制御部１０８は被測定者３００の歩行時の累積歩数を算出してＲＡＭ１０５に順次記憶すると共に、前記累積歩数や、前記累積歩数に基づいて算出した所定時間当たりの歩数（ピッチ）を表示部１０７に表示する。

一方、走行時の歩数を測定する場合には、被測定者３００は、図３に示すようにセンサ１０１の感度軸が腕３０１の長さ方向になるように自己の腕３０１に装着して、操作部１０６を操作することによって、測定モードを走行モードに設定する。
この状態で、被測定者３００が走行を開始すると、センサ１０１から検出信号Ｓ３が出力される（図６（ａ）参照）。このときセンサ１０１から出力される検出信号Ｓ３は、被測定者３００の身体の着地動作のみによって生じる信号Ｓａと、腕振り動作及び着地動作によって生じる（即ち、腕振り動作に対応する）信号Ｓｂとが交互に繰り返す信号である。

着地動作のみによって生じる信号Ｓａは信号レベルが低く、腕振り動作及び着地動作によって生じる信号Ｓｂは信号Ｓａよりも信号レベルが高い。制御部１０８に入力する信号の閾値レベルを、信号Ｓａよりも大きく信号Ｓｂよりも小さく設定しておくことにより、制御部１０８には、信号Ｓｂに対応する位置に検出信号Ｓ４が入力されることになる。このとき、１つの検出信号Ｓ４は、２歩の走行に対応する信号となっている。

センサ１０１から出力された検出信号Ｓ１は、増幅回路１０２によって増幅され、フィルタ１０３を通った後、デジタル信号形式の検出信号Ｓ４として制御部１０８に入力される（図６（ｂ）参照）。
制御部１０８は、センサ１０１からの検出信号Ｓ３を、増幅回路１０２、フィルタ１０３を介して検出信号Ｓ４として受信すると（ステップＳ２０１）、動作モードが歩行モードと走行モードのいずれに設定されているかを判断する（ステップＳ２０２）。

操作部１０６によって走行モードに設定されているため、制御部１０８は処理ステップＳ２０２において走行モードと判断して、１つの検出信号Ｓ４を２歩として計数して累積歩数をＲＡＭ１０５に記憶する（ステップＳ２０４）。
以後、前記処理を繰り返すことにより、制御部１０８は被測定者３００の走行時の累積歩数を算出してＲＡＭ１０５に順次記憶すると共に、前記累積歩数や、前記累積歩数に基づいて算出した所定時間当たりの歩数（ピッチ）を表示部１０７に表示する。

以上述べたように、本実施の形態によれば、センサ１０１及びフィルタ１０３を各々１つ使用することにより、歩行時と走行時の両方の歩数を測定することができるため、簡単な構成で実現でき、回路規模を縮小することが可能になる。
尚、前記実施の形態では、測定モードの設定は、操作部１０６によって手動で設定するように構成したが、速度センサによって移動速度を検出して歩行か走行かを判断し、それに応じた測定モードに設定する等のように、測定モードを自動で切り換えるように構成してもよい。

腕時計機能を内蔵する腕時計型の歩数計等、被測定者の腕に装着して使用する各種の歩数計に適用可能である。

本発明の実施の形態に係る歩数計のブロック図である。本発明の実施の形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。本実施の形態に係る歩数計における歩行時の説明図である。本実施の形態に係る歩数計における走行時の説明図である。本実施の形態に係る歩数計における歩行時のタイミング図である。本実施の形態に係る歩数計における走行時のタイミング図である。

符号の説明

１０１・・・歩行検出手段を構成するセンサ
１０２・・・歩行検出手段を構成する増幅回路
１０３・・・歩行検出手段を構成するフィルタ
１０４・・・記憶手段を構成するＲＯＭ
１０５・・・記憶手段を構成するＲＡＭ
１０６・・・モード設定手段を操作部
１０７・・・表示手段を構成する表示部
１０８・・・歩数算出手段を構成する制御部

Claims

感度軸が腕の長さ方向に位置するように被測定者の腕に装着して使用され、前記被測定者の体動を検出して対応する検出信号を出力する１つのセンサと、前記センサからの検出信号に基づいて歩数を算出する歩数算出手段と、
歩数の測定モードを、歩行時の歩数を測定する歩行モードと走行時の歩数を測定する走行モードのいずれかに設定する測定モード設定手段を有し、
前記歩数算出手段は、前記測定モードに応じた歩数の算出処理を行うことを特徴とする歩数計。
前記歩数算出手段は、前記歩行モードにおいては前記センサから受信した各検出信号を１歩として歩数の算出処理を行い、前記走行モードにおいては前記センサから受信した各検出信号を２歩として歩数の算出処理を行うことを特徴とする請求項１記載の歩数計。
前記測定モード設定手段は、操作スイッチによって構成されて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の歩数計。
前記センサは、歩行時においては被測定者の着地動作に対応する前記検出信号を出力すると共に、走行時においては前記被測定者の腕振り動作に対応する前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の歩数計。