JP4939963B2 - 歩数計 - Google Patents

Description

本発明は本発明装置を装着した利用者の歩行（本明細書並びに対応の特許請求の範囲においてエクササイズ歩行および走行を含む）を検出して歩数測定を行う歩数計に関する。特に詳細には、本発明は、歩幅を設定して該歩幅と測定した歩数に基づき歩行距離を算出する機能を有する歩数計に関する。

従来、歩数測定を行う歩数計において、歩幅を設定して該歩幅と測定した歩数との乗算を行って歩行距離を算出することのできるものが知られている。

このような歩数計にあっては、歩数はある程度満足できる精度で測定することができるものの歩幅は一定でなく歩行条件および利用者のコンディションにより変化するために、如何にして適正な歩幅設定を行うかが課題となっている。そこで、歩幅設定を高精度で行うために様々な方法が試みられている。

例えば、特許文献１に記載された歩行距離測定装置である歩数計では、距離のわかっているコースを走行した後、距離を入力して補正し、該距離と計数した歩数を元にそのコースを走行したときの歩幅を求め、同じ様にして複数のコースについて歩幅を求めて複数記憶しておき、次回、距離のわかっていないコースを走行する際、コース等の条件により記憶した歩幅のうちから最適のものを選択して走行距離を算出することができる。

特許２９２４６８０号公報（段落００３６〜００４１，００４７〜００５０，図３，４）

しかしながら、上記従来の歩数計によれば、距離のわかっていないコースを走行して走行距離を求めようとする度に歩幅を選択する操作が利用者に強いられ、また、走行するコースに合った適当な歩幅が予め記憶されていないことも起こり得るため、使い勝手がよくない。

そこで、本発明は、現在の歩行時間と過去の歩行時間対歩幅との関係に基づいて利用者の歩幅が疲労により減少したと推定することで、使い勝手よく適正な歩幅設定を行えて上記の課題を解決することのできる歩数計を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために本発明は、歩幅を設定する設定手段と、歩数を計数する計数手段と、設定された歩幅と計数された歩数に基づき歩行距離を算出する距離算出手段とを備えた歩数計において、歩行時間を計測する計時手段と、本歩数計を装着した利用者が過去に複数通りの既知の距離を歩行したときに前記計数手段により計数された複数通りの歩数から複数通りの歩幅を求め、該歩幅と前記利用者が過去に前記複数通りの既知の距離を歩行したときに前記計時手段により計測された複数通りの時間から、歩幅と歩行時間の相関関係を算出する歩幅算出手段と、今回の歩行における現在の歩行時間を前記計時手段により計測し、該計測時間から前記相関関係に基づいて前記現在の歩行時間に応じた歩幅を前記設定手段により現在の歩幅として設定するように制御する設定制御手段とを備えたことを特徴とする歩数計を提供する。
設定制御手段は、今回の歩行における現在の歩行時間を計時手段により計測し、該計測時間から相関関係に基づいて前記現在の歩行時間に応じた歩幅を設定手段により現在の歩幅として設定するように制御する。

ここで、前記歩幅算出手段は、前記利用者が過去に前記複数通りの既知の距離を歩行したときに前記計時手段により計測された前記複数通りの時間と前記計数手段により計数された前記複数通りの歩数を対応付けたテーブルを記憶した記憶手段と、該テーブルに前記複数通りの既知の距離をさらに対応付けて書き込む手段と、該テーブルに記憶された前記複数通りの既知の距離と前記複数通りの歩数から前記複数通りの歩幅を算出し、該テーブルに該歩幅をさらに対応付けて書き込む手段と、該テーブルに対応付けられて記憶された前記複数通りの歩幅と前記計測された複数通りの時間から前記相関関係を算出する手段とを備えることもできる。

また、前記テーブルにおいて対応付けられた既知の距離がない場合、前記計時手段により計測されて前記テーブルに記憶されている時間と前記相関関係から修正歩幅を求め、該歩幅と前記計数手段により計数されて前記テーブルに記憶されている歩数から修正距離を求めることもできる。

ここで、前記距離算出手段は、前記計数手段が一歩計数する毎に前記設定制御手段が設定した前記現在の歩幅を加算することで前記歩行距離を算出することもできる。

また、前記距離算出手段は、前記今回の歩行の開始時から前記現在の歩行時間までの前記計数手段による総計数歩数と設定された前記歩幅の平均値を乗算することで前記歩行距離を算出することもできる。

本発明によれば、今回の歩行における現在の歩行時間を計時手段により計測し、該計測時間から、本発明に係る歩数計の利用者が過去に複数通りの既知の距離を歩行して得られた歩幅と歩行時間の相関関係に基づいて現在の歩行時間に応じた歩幅を設定手段により現在の歩幅として設定して距離算出手段により歩行距離を算出するため、適正な歩幅設定による精確な歩行距離の算出を使い勝手よく行うことができる。

本願出願人は、疲労が生じると歩幅が減少するという疲労と歩幅の相関関係、および、歩行時間が長時間に及ぶと疲労が生じることに着目し、下記の形態により本発明を実施した。本願出願人の実験によれば、歩行時間と歩幅の間に一定の相関関係が認められ、下記の実施形態はこの相関関係に基づくものである。

図１は、本発明に係る歩数計の実施の形態のブロック図である。
図１において、歩数計は、被測定者の移動動作を検出する毎に対応する電荷の検出信号を出力する歩行センサ（本実施形態では加速度センサ）１０１、歩行センサ１０１からの検出信号を対応する電圧の検出信号に変換して出力する電荷−電圧変換手段１０２、電荷−電圧変換手段１０２からの信号の所定周波数以上の信号を遮断するフィルタ手段１０５、フィルタ手段１０５からの検出信号を増幅して出力する増幅手段１０６、増幅手段１０６からのアナログ信号形式の検出信号をデジタル信号形式の検出信号に変換して出力する二値化手段１０７を備えている。

また、歩数計は、二値化手段１０７からの検出信号に基づいて歩数の算出処理等を行う中央処理装置（ＣＰＵ）１０８、操作スイッチ等によって構成され歩数測定開始操作等の各種操作を行う入力手段１０９、測定した歩数やピッチ等を表示する表示手段１１０、警報等を音で行う報音手段１１１、ＣＰＵ１０８用の基準クロック信号や計時動作を行う際の時間信号の元になる信号を発生する発振手段１１２、および記憶手段１１３を備えている。記憶手段１１３は、ＣＰＵ１０８が実行するプログラムを記憶したＲＯＭおよびＣＰＵ１０８がプログラムを実行する際に作業領域として使用されるＲＡＭから構成され、ＲＡＭには測定した歩数等のデータが記憶される。

ＣＰＵ１０８は、検出信号を受信するための入力端子を有しており、この入力端子に入力された検出信号に基づいて歩数算出処理を行う。フィルタ手段１０５は、その周波数特性が所定周波数以上の信号を遮断するように設定され、歩行時の検出信号は通過させると共に走行時の検出信号は遮断するように構成されている。

なお、ＣＰＵ１０８と入力手段１０９と記憶手段１１３のＲＡＭで設定手段を構成し、設定した歩幅を記憶手段１１３に記憶しておくことができる。歩行センサ１０１と電荷−電圧変換手段１０２とフィルタ手段１０５と増幅手段１０６と二値化手段１０７とＣＰＵ１０８で計数手段を構成し、歩行センサ１０１が利用者の歩行に応じて検出した加速度の変化に基づき歩行を検出し歩数を計数することができる。ＣＰＵ１０８と入力手段１０９と発振手段１１２で計時手段を構成し、入力手段１０９の操作に応じて歩行時間等の時間計測をすることができる。

さらに、ＣＰＵ１０８で距離算出手段及び設定制御手段を構成し、設定された歩幅と計数された歩数を乗算して歩行距離を算出すること、および、今回の歩行における現在の歩行時間の計測時間から前記相関関係に基づいて現在の歩行時間に応じた現在の歩幅として設定するように制御することができる。記憶手段１１３のＲＡＭとＣＰＵ１０８で歩幅算出手段を構成し、本歩数計を装着した利用者が過去に複数通りの既知の距離を歩行したときに計数された複数通りの歩数から複数通りの歩幅を求め、該歩幅と利用者が過去に複数通りの既知の距離を歩行したときに計測された複数通りの時間から、歩幅と歩行時間の相関関係を算出することができる。ＲＡＭには、利用者が過去に複数通りの既知の距離を歩行したときに計測された複数通りの時間と計数された複数通りの歩数を対応付けたテーブルが記憶される。

図２は、本実施形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートであり、主としてＣＰＵ１０８が記憶手段１１３のＲＯＭに記憶したプログラムをＲＡＭにロードして実行することによって行う処理を示している。以下では本実施形態に係る歩数計を走行時に使用するものとして説明するが、歩行時またはエクササイズ歩行時に使用することもできる。

図２の処理がされる前に、使用者が本歩数計を自己の腕等に装着し入力手段１０９を操作して本歩数計に歩幅を初期設定して走行することで、記憶手段１１３のＲＡＭのＲＡＭマップを示す図３の通りに、使用者の走行に関連したデータが記憶される。

すなわち、使用者の走行に応じ走行時間および歩数が計測および計数されると、設定歩幅、時、分、秒、１／１００秒および歩数が記憶される。平均ピッチは走行時間と歩数から算出されて記憶され、走行距離は歩数と設定歩幅から算出されて記憶される。

続いて、記憶手段１１３に記憶されているデータについて走行した距離が正確に分かっている場合に図２の処理を実行することで、修正距離および修正歩幅が図３の通りに追加されたテーブルがＲＡＭに作成される。

図２の本実施形態の処理において、ＣＰＵ１０８は停止命令があったか否かの判断を停止命令があったと判断するまで繰り返し、停止命令があった場合はストップウォッチを停止して総走行距離を表示手段１１０に表示する（ステップＳ２０１〜２０３）。ここで、歩数等の測定が終了し、測定結果に基づき、テーブルに設定歩幅、時、分、秒、１／１００秒、歩数、平均ピッチおよび走行距離（表示手段１１０に表示した総走行距離）が記録される。

次に、走行した距離が既知の場合に使用者が該距離を修正距離として入力する処理を受け付けるため、使用者が入力手段１０９によって距離の修正入力をしたかをＣＰＵ１０８が判断し、修正入力があったら続いて保存命令があったか判断し、保存命令があったら修正歩幅を計算する（ステップＳ２０４〜２０６）。修正歩幅は入力された修正距離を計数した歩数で除算することで得られる。修正歩幅を計算するとデータをテーブルに保存し、表示をリセットしてゼロ表示する（ステップＳ２０７，２０８）。図３の例では、Ｎｏ３のデータについて使用者が走行終了後に修正距離（１０ｋｍ）を入力する操作をし、計数した歩数（１０６５２歩）で修正距離を割り算して修正歩幅（９３ｃｍ）を求めて保存している。

一方、ステップＳ２０４において距離の修正入力が無かったと判断するとＣＰＵ１０８は保存命令があったか判断し（ステップＳ２０９）、保存命令があったらステップＳ２０７に進みデータを保存し、保存命令が無くデータ破棄命令があったらステップＳ２０８に進んで表示をリセットする。また一方、ステップＳ２０５において保存命令が無くデータ破棄命令があったと判断するとＣＰＵ１０８はステップＳ２０８に進んで表示をリセットする。

表示をリセットすると続いてＣＰＵ１０８は距離を修正したデータがテーブルに複数あるか判断し（ステップＳ２１０）、複数無ければ本処理を終了する。一方、ステップＳ２１０において距離を修正したデータがテーブルに複数あると判断されるとＣＰＵ１０８は、テーブルに保存されている計測された走行時間と既知の正確な距離から算出された修正歩幅の関係が構築されていなければ構築し、構築されていれば更新する（ステップＳ２１１）。

図３の例では、Ｎｏ３のデータについて修正距離および修正歩幅が既に保存されているときに図２の処理を行ったことで新たにＮｏ６のデータについて修正距離および修正歩幅が保存されて計２通りのデータがあるときはステップＳ２１１で走行時間と修正歩幅の関係が構築される。Ｎｏ３およびＮｏ６のデータについて修正距離および修正歩幅が既に保存されているときに図２の処理を行ったことで新たにＮｏ８のデータについて修正距離および修正歩幅が追加保存されたときは既に構築されているものを更新する。

ここで、本願出願人の実験において一定の関係が認められた走行時間と歩幅の相関関係について説明する。被験者がハーフマラソンを走行したときにスタートから一時間半にわたり取得したデータによると、スタートから５分経過までの歩幅は１１６、８分経過時の歩幅は１３０であり、その後６５分経過までは１２１〜１３０で略一定であった。６５分経過時以降は略リニアに歩幅が減少し、９０分経過時において１００であった。つまり、この被験者については、スタートから８分経過ないし６５分経過の間の第１の直線とスタートから６５分経過以降３０分経過までの第２の直線で定まる一定の相関関係が認められた。したがって、この被験者については、走行時間と歩幅の信頼できる相関関係を算出することができる。この例は一被験者についてのものであるから上記数値は本発明の実施にあたり適宜変更の必要があるが、歩幅が走行時間経過とともに疲労により減少することは経験により多くの人が知るところであるから、広く適用することが可能である。

図２に戻って説明すると、走行時間と修正歩幅の関係を構築または更新するとＣＰＵ１０８はステップＳ２１２に進み、過去のデータで距離の修正が行われていないデータについて修正した後、本処理を終了する。

上記処理によって作成されたテーブルに従い、既知の距離とこれから求めた正確な歩幅と計測した時間の対応関係から、走行時間と歩幅の相関関係を図４の通りに算出することができる。図４において、区間平均歩幅Ｌｋｎは走行時間（Ｔｎ−１〜Ｔｎ）における一区間の平均の歩幅であり、スタートからの平均歩幅Ｌｎはスタートから走行時間Ｔｎまでの総平均歩幅である。したがって、Ｌｋ１＝Ｌ１であるが、ｎが大きくなると疲労に伴いＬｋｎ＜Ｌｎとなる。

図４に示した走行時間と歩幅の信頼できる相関関係が構築された後に図５に示した本実施形態に係る歩数計の処理を行うことで、今回の走行における現在の走行時間を計測し、該計測時間から上記相関関係に基づいて現在の走行時間に応じた歩幅を現在の歩幅として設定するように制御することができる。以下、この制御について図５のフローチャートを参照して説明する。図５に示されたフローチャートの処理は、主としてＣＰＵ１０８が記憶手段１１３のＲＯＭに記憶したプログラムをＲＡＭにロードして実行することによって行われる。

本歩数計を自己の腕等に装着した使用者が入力手段１０９によって開始操作を行うことで、ＣＰＵ１０８が入力手段１０９の開始操作に応答して時間および歩数計測が開始され、走行距離の初期値をリセットする（ステップＳ５００，５０１）。ＣＰＵ１０８はステップＳ５００を行うことで今回の走行における現在の走行時間を計測し、以下、時間計測中にステップＳ５０２〜５０９の処理を行って、計測時間から上記相関関係に基づいて現在の走行時間に応じた歩幅を現在の歩幅として設定するように制御する。

以下、図４における区間平均歩幅Ｌｋｎを用いる場合について説明する。
時間計測開始後、ＣＰＵ１０８は計測した現在の時間であるスタートからの経過時間がＴ１を超えて（スタート〜Ｔ１）の区間を過ぎたかを判断し、Ｔ１を超えていなければ歩幅を（スタート〜Ｔ１）の区間平均歩幅Ｌｋ１に設定し（ステップＳ５０２，５０３）、ステップＳ５１０の走行距離計算処理に進む。

一方、ＣＰＵ１０８はステップＳ５０２において経過時間がＴ１を超えていればＴ２を超えて（Ｔ１〜Ｔ２）の区間を過ぎたかを判断し、Ｔ２を超えていなければ歩幅を（Ｔ１〜Ｔ２）の区間平均歩幅Ｌｋ２に設定し（ステップＳ５０４，５０５）、ステップＳ５１０の走行距離計算処理に進む。

一方、ＣＰＵ１０８はステップＳ５０４において経過時間がＴ２を超えていればＴ３を超えて（Ｔ２〜Ｔ３）の区間を過ぎたかを判断し、Ｔ３を超えていなければ歩幅を（Ｔ２〜Ｔ３）の区間平均歩幅Ｌｋ３に設定し（ステップＳ５０６，５０７）、ステップＳ５１０の走行距離計算処理に進む。

ＣＰＵ１０８は以下同様の処理を行い、ステップＳ５０６において経過時間がＴｎ−１を超えていればＴｎを超えて（Ｔｎ−１〜Ｔｎ）の区間を過ぎたかを判断し、Ｔｎを超えていなければ歩幅を（Ｔｎ−１〜Ｔｎ）の区間平均歩幅Ｌｋｎに設定し（ステップＳ５０８，５０９）、ステップＳ５１０の走行距離計算処理に進み、Ｔｎを超えていれば直接ステップＳ５１０の走行距離計算処理に進む。

上記ステップＳ５０２〜５０９の処理によって図４の相関関係（経過時間と区間平均歩幅Ｌｋｎ）に基づいて現在の走行時間（スタートからの経過時間）に応じた歩幅を現在の歩幅として設定すると、ＣＰＵ１０８は走行距離に設定した現在の歩幅を一歩分加算し、停止命令があるまでステップＳ５０２〜５１０を繰り返す（ステップＳ５１１）。上記処理により、走行中に計測した経過時間に応じて現在の歩幅を随時設定して一歩分ずつ加算することで走行距離が算出される。

本処理において図４の相関関係におけるスタートからの平均歩幅Ｌｎを用いる場合、処理の流れ自体は上記と同じであるが、ステップＳ５０３，５０５，５０７，５０９においてスタートからの平均歩幅に随時設定し、ステップＳ１０において計数したスタートからの総歩幅とその時点におけるスタートからの平均歩幅Ｌを乗算することで走行距離が算出される。

走行距離を算出し、停止命令があったか判断して停止命令があったと判断するとＣＰＵ１０８は、求めたデータを記憶手段１１３に保存した後、表示をリセットしてゼロ表示して本処理を終了する（ステップＳ５１２，５１３）。

本実施形態の歩数計によれば、現在の歩行時間と過去のデータから求めた歩行時間対歩幅との関係に基づいて、計測した現在の歩行時間に応じて利用者の歩幅が疲労により減少したと推定して自動的に歩幅を適正に設定して歩行距離を算出できるため、使い勝手の良い歩数計を提供することができる。設定した歩幅を、消費カロリー、走行距離、走行速度等他の歩行関連情報の算出に使用するように本実施形態を変形して実施することもできる。

なお、上記実施形態では、被測定者の腕に装着して使用する腕時計型の歩数計の例で説明したが、腰に装着して使用する方式の歩数計、バッグ等に収納して保持した状態で使用する方式の歩数計、時計機能を内蔵する歩数計等、各種の歩数計に適用可能である。

腕に装着して使用する方式の歩数計、腰に装着して使用する方式の歩数計、バッグ等に収納して保持した状態で使用する方式の歩数計、時計機能を内蔵する歩数計等、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。 本発明の実施の形態に係るＲＡＭマップ図である。 本発明の実施の形態に係る走行時間と歩幅の相関関係を説明する説明図である。 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。

符号の説明

１０１・・・歩行センサ
１０２・・・電荷−電圧変換手段
１０５・・・フィルタ手段
１０６・・・増幅手段
１０７・・・二値化手段
１０８・・・ＣＰＵ
１０９・・・入力手段
１１０・・・表示手段
１１１・・・報音手段
１１２・・・発振手段
１１３・・・記憶手段

Claims (5)

1. 歩幅を設定する設定手段と、歩数を計数する計数手段と、設定された歩幅と計数された歩数に基づき歩行距離を算出する距離算出手段とを備えた歩数計において、
   歩行時間を計測する計時手段と、
   本歩数計を装着した利用者が過去に複数通りの既知の距離を歩行したときに前記計数手段により計数された複数通りの歩数から複数通りの歩幅を求め、該歩幅と前記利用者が過去に前記複数通りの既知の距離を歩行したときに前記計時手段により計測された複数通りの時間から、歩幅と歩行時間の相関関係を算出する歩幅算出手段と、
   今回の歩行における現在の歩行時間を前記計時手段により計測し、該計測時間から前記相関関係に基づいて前記現在の歩行時間に応じた歩幅を前記設定手段により現在の歩幅として設定するように制御する設定制御手段と
   を備えたことを特徴とする歩数計。
2. 前記歩幅算出手段は、
   前記利用者が過去に前記複数通りの既知の距離を歩行したときに前記計時手段により計測された前記複数通りの時間と前記計数手段により計数された前記複数通りの歩数を対応付けたテーブルを記憶した記憶手段と、
   該テーブルに前記複数通りの既知の距離をさらに対応付けて書き込む手段と、
   該テーブルに記憶された前記複数通りの既知の距離と前記複数通りの歩数から前記複数通りの歩幅を算出し、該テーブルに該歩幅をさらに対応付けて書き込む手段と、
   該テーブルに対応付けられて記憶された前記複数通りの歩幅と前記計測された複数通りの時間から前記相関関係を算出する手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の歩数計。
3. 前記テーブルにおいて対応付けられた既知の距離がない場合、前記計時手段により計測されて前記テーブルに記憶されている時間と前記相関関係から修正歩幅を求め、該歩幅と前記計数手段により計数されて前記テーブルに記憶されている歩数から修正距離を求めることを特徴とする請求項２記載の歩数計。
4. 前記距離算出手段は、前記計数手段が一歩計数する毎に前記設定制御手段が設定した前記現在の歩幅を加算することで前記歩行距離を算出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。
5. 前記距離算出手段は、前記今回の歩行の開始時から前記現在の歩行時間までの前記計数手段による総計数歩数と設定された前記歩幅の平均値を乗算することで前記歩行距離を算出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。

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