JP4991822B2

JP4991822B2 - 身体活動測定装置

Info

Publication number: JP4991822B2
Application number: JP2009240751A
Authority: JP
Inventors: 雅之三井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2029-10-19
Also published as: CN102038506A; CN102038506B; JP2011083552A

Description

本発明は、身体活動測定装置に関するものである。

近年、健康ブームの高まりから、ウォーキングを楽しむ人が増えている。健康状態を保つためにウォーキングを行う人にとっては、自分の行った運動（ウォーキング）がどの程度の身体活動であったかを知ることが重要であり、従来は歩数計を用いて歩数や歩行距離を計測していた。

また最近では、メタボリックシンドローム対策やその予防にウォーキングを行う人もあり、このようなユーザ向けに、単に歩数を計測するのではなく、身体の活動量（運動強度など）を計測して、所定の強度以上の歩行を促すものが従来提供されていた。

また、生体の体動を検出する加速度センサの検出信号をもとに、運動による消費カロリーや運動の生活活動強度を求めて表示する運動量測定装置も従来提供されていた（例えば特許文献１参照）。また、従来の活動量計には、ユーザがどの程度の量の身体活動を行ったかを、エクササイズ（Ｅｘ）という単位で表示するものもあった。尚、エクササイズとは身体活動の量を表す単位で、身体活動の強度（メッツ）に身体活動の実施時間（時）をかけたものである。またメッツ（ＭＥＴｓ：metabolic equivalents）とは、アメリカスポーツ医学会で用いられている、身体活動の強さが安静時の何倍に相当するかを表す単位である。

特開平８−１２６６３２号公報

しかしながら、上記の運動量測定装置や活動量計では、ユーザの行った身体活動の量が、生活活動強度（運動強度）やエクササイズという、一般のユーザにとっては聞き慣れない単位で表示されているため、自分がどの程度の運動を行ったのか直感的に理解しにくいという問題があった。また、健康づくりのための身体活動量として１週間に２３Ｅｘの運動が推奨されていることから、身体運動の量をエクササイズ（Ｅｘ）の単位で表示する活動量計では、活動量の目標値が１週間に２３Ｅｘと固定されており、より高い目標に挑戦したいユーザにとっては物足りないものとなっていた。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、自らが行った運動の量を直感的に把握できるとともに、移動速度の目標値を所望の値に容易に設定できる身体活動測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定の測定周期で身体の体動を検出する体動検出手段と、体動検出手段の検出結果をもとに移動速度を演算する移動速度演算手段と、普段移動する際の平均移動速度を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された平均移動速度に入力手段を用いてユーザが入力した倍率を乗算して得た速度を目標移動速度として設定する目標設定手段と、移動速度演算手段が求めた移動速度が目標移動速度以上となる早歩き時間を計時する計時手段と、計時手段によって計時された早歩き時間を目標移動速度と共に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、計時手段は、ユーザが移動している総移動時間も計測し、表示手段が、早歩き時間とともに総移動時間を表示することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ユーザは、入力手段を用いて、普段移動する際の平均移動速度に対する倍率を入力することによって、目標移動速度を設定しているので、運動の目標として判りやすい目標を設定でき、個々のユーザに合った所望の値を目標値として設定することができるという効果がある。しかも、移動速度が目標移動速度以上となる早歩き時間を計時手段が計時し、計時された早歩き時間が目標移動速度と共に表示手段に表示されるので、自らが行った運動の量を直感的に把握することができるという効果もある。

請求項２の発明によれば、早歩き時間に加えて総移動時間も表示手段に表示されるので、総移動時間のうち早歩き時間がどの程度かを容易に把握することができる。

実施形態１の活動量計のブロック図である。同上を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は上面図、（ｅ）は下面図である。（ａ）は同上を前方から見た外観斜視図、（ｂ）は同上を後方から見た外観斜視図である。同上の液晶表示が全て表示された状態の正面図である。同上の設定画面の説明図である。（ａ）〜（ｅ）は同上の測定結果を表示する画面の説明図である。同上の上位３位の測定結果を表示する画面の説明図である。（ａ）〜（ｃ）は同上の区間計測の表示画面の説明図である。

以下では、本発明の技術思想を、身体活動の活動量を測定する活動量計に適用した実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態の活動量計は、後述するようにユーザが腰に装着して使用できる程度の小型のものであり、図１に示すような回路を備える。

この活動量計は、ユーザの身体の体動を検出する体動検出手段として３軸の加速度センサ１と、マイクロコンピュータからなる演算処理部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、入力操作部４と、表示部５と、記憶部６と、電池電源部（図示せず）から構成される。

加速度センサ１は、例えば、互いに垂直な３軸の各加速度をアナログ形式で出力する３軸の加速度センサである。このような加速度センサ１としては、小型で低消費電力なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を利用した加速度センサを用いることができる。なお、加速度センサ１としては、ピエゾ抵抗型の加速度センサや、静電容量型の加速度センサなどを採用することができる。また、３軸の加速度センサとしては、２軸の加速度センサと１軸の加速度センサとを組み合わせて３軸の加速度値を出力可能としたものを用いてもよいし、１軸の加速度センサを３つ用いて３軸の加速度値を出力可能としたものを用いてもよい。

Ａ／Ｄ変換部３は、加速度センサ１の出力を所定の測定周期でサンプリングしてデジタル形式の加速度値に変換し、演算処理部２に出力する。なお、このようなＡ／Ｄ変換部３は従来周知のものを採用できるから詳細な説明は省略する。

演算処理部２は、運動指標演算機能２１と、歩数計測機能２２と、歩行速度演算機能２３と、歩行距離演算機能２４と、目標速度設定機能２５と、計時機能２６と、表示部５及び入力操作部４の入出力制御と記憶部６に対する読み書き制御とを行う制御機能２７とを備えている。尚、演算処理部２は例えばマイクロコンピュータにより構成され、上記の運動指標演算機能２１、歩数計測機能２２、歩行速度演算機能２３、歩行距離演算機能２４、目標速度設定機能２５、計時機能２６及び制御機能２７は演算処理部２の演算機能によって実現される。

運動指標演算機能２１は、安静時の運動強度に対応する比の指標として、安静時に対する酸素摂取量の比で表される運動強度（ＭＥＴｓ＜metabolic equivalents＞）を、加速度センサ１によって検出されＡ／Ｄ変換部３によってデジタル信号に変換された加速度の値から演算する。この運動強度は、体動による加速度センサ１の出力と、体動を変化させたときの酸素摂取量との関係式によって求められる。尚、運動強度の算出方法については、特開２００６−２０４４４６号に記載された活動量計と同様であるので、その説明は省略する。また運動指標演算機能２１では、運動強度を求めると、運動強度の演算結果と運動の継続時間との積（ＭＥＴｓ・時）を演算することで、身体活動の量（単位はエクササイズ）を算出するとともに、厚生労働省の「健康づくりのための運動指針２００６〜エクササイズガイド２００６」に記載された下記の簡易換算式を用いてエネルギー消費量を算出する。

エネルギー消費量（ｋｃａｌ）＝１．０５×エクササイズ×体重（ｋｇ）
また歩数計測機能２２は、加速度センサ１によって検出された例えば上下方向の加速度の周期から歩数をカウントする。尚、歩数計測機能２２は、運動指標演算機能２１によって演算された運動強度を歩数に換算することによって、歩数を求めるものでもよい。

歩行速度演算機能２３は、例えばＡ／Ｄ変換部３によってデジタル信号に変換された加速度の値のうち、水平方向に沿った２軸の加速度の合成値を積分することによって、移動速度を算出する。

歩行距離演算機能２４は、歩数計測機能２２によってカウントされた歩数に、予め設定されたユーザの歩幅を乗算することによって、歩行距離を算出する。

目標速度設定機能２５は、入力操作部４を用いてユーザが入力した普段歩きの移動速度Ｖに、入力操作部４を用いて入力された倍率ａを乗算して得た値（Ｖ×ａ）を目標移動速度として、記憶部６に記憶させる。

計時機能２６は、歩行速度演算機能２３によって演算された移動速度が、目標速度設定機能２５により設定された目標移動速度以上となる早歩き時間を計時し、計時結果を記憶部６に記憶させる。また、計時機能２６は、歩行速度演算機能２３によって求められた移動速度が、停止中と移動中との境界値であるしきい値以上となる総移動時間を計時し、計時結果を記憶部６に記憶させるとともに、総移動時間と早歩き時間との差の時間から、目標移動速度よりも遅い速度で移動している時間を算出することができる。

制御機能２７は、入力操作部４による表示切替操作にしたがって、表示部５にリアルタイムで表示させる運動指標値（運動強度及びエクササイズ）、歩数、歩行速度、歩行距離の表示等を切り替え表示させたり、演算結果のデータや、各データ生成時の時刻データや、運動時間のデータや、入力操作部４の操作釦４ａ〜４ｄの操作で設定される個人属性等のデータを記憶部６に保存させたり、この保存したデータを読み出す処理を行ったりする。また制御機能２７では、ユーザが過去に行った運動量のうち上位３つの記録を時刻データとともに記憶部６に記憶させたり、入力操作部４の操作に応じて記録された所定区間の測定結果（歩数、歩行速度及び歩行距離）を記憶部６に記憶させている（所謂スプリット機能）。さらに制御機能２７は表示部５に設定画面等の表示を行わせることができるようになっており、表示内容の切り替えは入力操作部４をユーザが切り替え操作することで行えるようになっている。

上述した活動量計の回路は図２〜図４に示すような本体１０に収納される。活動量計の本体１０は、前面視の形状が略正方形であって、上下左右の各寸法に比べて厚み寸法が小さい直方体状に形成されている。尚、以下の説明では図２（ａ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、図２（ｂ）中の左側を前側として説明を行う。

この本体１０の前面には液晶ディスプレイからなる表示部５が露設され、本体１０の左右両側面に設けた凹所１１，１１には、入力操作部４の操作釦４ａ〜４ｄが２個ずつ露設されている。

本体１０の背面には、ユーザの衣服に本体１０を装着するための保持具１２が設けられている。保持具１２は、本体１０の背面上部の左右両側からそれぞれ後方に突出し、先端側が下方に折り曲げられ、さらにその先端が背面側に折り曲げられた側面視コ字形の支持片１３，１３と、支持片１３，１３の先端側を連続一体に連結するＵ字状の連結片１４と、連結片１４の左右方向中央部から斜め上方に向かって延長形成された押さえ片１５と、支持片１３，１３間に回動自在に取り付けられた押圧レバー１６とで構成される。

支持片１３，１３の中央片（本体１０の背面と平行な片）は、本体１０の背面との間に所定の隙間を保って配置される。

連結片１４は、下側に行くほど本体１０の背面との距離が広がるように斜めに折り曲げられており、保持具１２と本体１０との間に衣服を差し込みやすくなっている。

押さえ片１５は、弾性を有しており、先端側に行くほど本体１０との距離が短くなるよう斜めに傾斜しており、この押さえ片１５と本体１０との間で衣服を挟持する。

押圧レバー３０は、一端側に設けた軸孔に挿通された軸１７が、支持片１３に設けた軸受部１８に支持されることで、支持片１３に対して回動自在に取り付けられている。この押圧レバー３０は、図２（ｂ）に示す状態で、下端部における前後方向中央部（図２（ｂ）の左右方向中央部）よりもやや後方（図２（ｂ）の右側）にずれた位置で軸１７に軸支されているので、押圧レバー３０を上側に倒した状態（図２（ｂ）の状態）では、押圧レバー３０を下側に倒した状態に比べて、押圧レバー３０によって押さえ片１５が本体１０側に押し付けられ、押さえ片１５と本体１０の隙間が狭くなる。したがって、本体１０を衣服に装着する際には、押圧レバー３０を下側に倒し、押さえ片１５と本体１０の隙間を拡げた状態で、本体１０の背面と押さえ片１５との間に衣服を差し込むと、押さえ片１５によって本体１０の背面との間で衣服が挟持される。そして、押さえ片１５のばね力では衣服から外れそうな場合、押圧レバー３０を上側に倒すと、押圧レバー３０の下端部の角で押さえ片１５が本体１０側に押し付けられ、押さえ片１５と本体１０との間で衣服が強固に保持されるので、本体１０の脱落を防止することができる。

而して、本実施形態の活動量計をユーザが衣服に装着して携行することで、当該ユーザの体動（運動及び生活活動）に基づいた活動量の計測が行えることになる。

次に、活動量計の使用方法について説明を行う。活動量計に電池を取り付けると、演算処理部２は初期設定モードで動作を開始する。初期設定モードにおいて、演算処理部２の制御機能２７は、表示部５の画面に身長、体重、年齢、性別、歩幅、現在時刻（年、月、日）をそれぞれ設定する設定画面を順番に表示させる。各々の設定画面において、ユーザが上カーソル釦である操作釦４ｃ、下カーソル釦である操作釦４ｄを押操作して所望の数値を入力した後、設定釦である操作釦４ｂを押操作すると、入力操作部４により入力された値を制御機能２７が記憶部６に記憶させる。

初期設定が終了すると演算処理部２は測定モードで動作を開始し、演算処理部２の運動指標演算機能２１、歩数計測機能２２、歩行速度演算機能２３及び歩行距離演算機能２４が、加速度センサ１からのセンサ入力に基づいて運動指標（運動強度およびエクササイズ）、歩数、歩行速度、歩行距離の演算をそれぞれ行い、制御機能２７が演算結果を表示部５に表示させる。また演算処理部２は、目標速度設定機能２５により設定された目標移動速度と、歩行速度演算機能２３が求めた歩行速度との高低を比較しており、歩行速度の測定結果が目標移動速度以上である早歩き時間を計時機能２６は計時する。また計時機能２６は、歩行速度演算機能２３の求めた歩行速度が、停止中と移動中との境界値であるしきい値以上となる総移動時間も計時する。また演算処理部２２の制御機能２７は、ユーザが過去に行った運動のうち歩行速度が上位３つに入る運動記録を記憶部６に記憶させており、その運動日時、歩行距離、歩数などの演算結果も併せて記憶部６に記憶させている。

ここで、測定モードで動作中に、ユーザが設定釦である操作釦４ｂを所定時間（例えば２秒）以上長押しすると、演算処理部２の動作モードが早歩きチャレンジ機能の設定モードに切り替わる。なお早歩きチャレンジ機能とは、普段移動する際の平均移動速度の何倍かに設定された目標移動速度以上の速さで歩くことができた時間を測定して表示する機能を意味する。早歩きチャレンジ機能の設定モードに切り替わると、演算処理部２の制御機能２７は図５に示す設定画面を表示部５に表示させる。この設定画面において、ユーザが、普段歩きの平均移動速度を上カーソル釦である操作釦４ｃ及び下カーソル釦である操作釦４ｄを押操作して所望の数値に合わせた後、設定釦である操作釦４ｂを押操作すると、制御機能２７は、入力操作部４により入力された平均移動速度を記憶部６に記憶させる。平均移動速度の設定が完了すると、目標移動速度を求めるための倍率の設定が行われる。ユーザが、上カーソル釦である操作釦４ｃ及び下カーソル釦である操作釦４ｄを押操作して所望の数値に合わせた後、設定釦である操作釦４ｂを押操作すると、制御機能２７が、入力操作部４により入力された倍率を記憶部６に記憶させ、平均移動速度及び倍率の設定が完了する。そして、目標速度設定機能２４が、記憶部６に記憶された平均移動速度及び倍率を用いて目標移動速度を設定する。尚、早歩きチャレンジ機能を一旦設定した後も、設定釦である操作釦４ｂを上記の所定時間以上長押しすれば、早歩きチャレンジ機能の設定モードに切り替わり、平均移動速度及び倍率の設定が行える。

また測定モードにおいては、演算処理部２は、所定の測定間隔で加速度センサ１から取り込んだセンサ入力に基づいて運動指標（運動強度およびエクササイズ）、歩数、歩行速度、歩行距離の演算を行っており、演算結果を表示部５に表示させる。図６（ａ）〜（ｅ）は表示部５に表示される画面の一例である。

図６（ａ）は通常の表示画面であり、現在の日付と歩行速度、歩行距離、歩数の測定結果が表示される。

通常時の表示画面が表示されている状態で表示切替釦である操作釦４ｃを１回操作すると、演算処理部２の制御機能２７が、図６（ｂ）に示す早歩きチャレンジ機能の表示画面を表示部５に表示させる。この画面では、現在の日付と、平均移動速度及び倍率の設定と、目標移動速度以上の速度で歩行できた時間Ａと、目標移動速度未満の速度で移動した時間Ｂとが表示される。なお、制御機能２７では、目標移動速度未満の速度で移動した時間Ｂの代わりに、時間Ａと時間Ｂの総和である総移動時間を表示部５に表示させてもよく、総移動時間のうち早歩き時間がどの程度かを容易に把握することができる。

また早歩きチャレンジ機能の画面が表示されている状態で表示切替釦である操作釦４ｃを１回操作すると、演算処理部２の制御機能２７は、図６（ｃ）に示すように、区間計測の計測結果を記憶部６から読み出し、表示部５に表示させる。この画面では、区間計測を行った区間の距離と、この区間を歩行するのにかかった歩行時間及び歩数が表示される。

また、区間計測の画面が表示されている状態で、表示切替釦である操作釦４ｃを１回操作すると、演算処理部２の制御機能２７が、図６（ｄ）の画面を表示部５に表示させており、この画面では、当日の活動量（エクササイズ）と、７日間の合計の活動量（エクササイズ）及び消費カロリー（エネルギー消費量）が表示される。

また、消費カロリー及び活動量が表示部５に表示されている状態で、表示切替釦である操作釦４ｃを１回操作すると、演算処理部２の制御機能２７が、図６（ｅ）に示す画面を表示部５に表示させており、この画面では、運動強度（ＭＥＴｓ）と現在の時間とが表示される。

また、図６（ａ）〜（ｆ）の何れかの画面が表示されている状態で、記録表示釦である操作釦４ｄを所定時間（例えば２秒）以上長押しすると、演算処理部２の制御機能２７が、記憶部６に記憶された上位３つの記録（例えば歩行速度の速い順番で上位３つの記録）を表示部５に順番に表示させる。図７は第１位（Ｎｏ１）の記録を表示する画面の一例であり、歩行速度、歩行距離、歩数の記録とその運動日とが表示され、操作釦４ｄを押す毎に上位３つの記録が順番に表示される。

次に、所望の区間での運動を測定する区間計測機能について図８（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。活動量計が測定モードで動作中に、ユーザがスタート釦である操作釦４ａを押操作すると、演算処理部２が通常の測定モードから区間計測モードに切り替えられ、表示部５の表示画面を、図８（ａ）に示すような区間計測表示の画面に切り替え、測定開始操作の入力待ち状態となる。区間計測表示の画面に切り替わった状態でユーザがスタート釦である操作釦４ａを再度押操作すると、演算処理部２が区間計測を開始し、通常の測定処理を行うとともに、対象の計測区間での歩行距離、歩行時間及び歩数を計測する。尚、区間計測中は、演算処理部２の制御機能２７が、図８（ｂ）に示すように表示部５に表示させる「区間」の文字を点滅させており、区間計測中であることを報知する。そして、区間計測中にユーザが操作釦４ａを再度操作すると、演算処理部２は入力操作部４からの操作入力に基づいて区間計測処理を終了し、当該区間での歩行距離、歩行時間及び歩数を表示部５に表示させる（図８（ｃ）参照）。尚、８（ｃ）の画面が表示されている状態でユーザが操作釦４ｄを操作すると、演算処理部２は入力操作部４からの操作入力に基づいて計測結果の表示をリセットし、表示部５に図８（ａ）の画面を表示させる。ここで、ユーザが操作釦４ｄを再度操作すれば、区間計測が再び開始され、他の操作釦を操作するか或いは一定時間操作入力がなければ、演算処理部２は区間計測機能を終了して通常の測定モードに戻り、表示部５に図６（ａ）の画面を表示させる。

以上説明したように、本実施形態の活動量計では、演算処理部２に早歩きチャレンジ機能を持たせており、ユーザが、所定の操作釦４ａ〜４ｄを用い、普段移動する際の平均移動速度に対する倍率を入力することによって、目標移動速度を設定しているので、運動の目標として判りやすい目標を設定することができる。しかも、移動速度が目標移動速度以上となる早歩き時間を計時機能２６が計時し、計時された早歩き時間が目標移動速度と共に表示部５に表示されるので、自らが行った運動の量を直感的に把握することができる。

さらに、計時機能２６は、早歩き時間に加えて総移動時間も計時しており、演算処理部２の制御機能２７が、早歩き時間と総移動時間の両方を表示部５に表示させることによって、総移動時間のうち早歩き時間がどの程度かを容易に把握することができる。

１加速度センサ（体動検出手段）
２演算処理部
４入力操作部（入力手段）
５表示部（表示手段）
２１運動指標演算機能
２２歩数計測機能
２３歩行速度演算機能（移動速度演算手段）
２４歩行距離演算機能
２５目標速度設定機能（目標設定手段）
２６計時機能（計時手段）
２７制御機能

Claims

身体の体動を検出する体動検出手段と、
前記体動検出手段の検出結果をもとに移動速度を演算する移動速度演算手段と、
普段移動する際の平均移動速度を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された平均移動速度に入力手段を用いてユーザが入力した倍率を乗算して得た速度を目標移動速度として設定する目標設定手段と、
前記移動速度演算手段が求めた移動速度が前記目標移動速度以上となる早歩き時間を計時する計時手段と、
前記計時手段によって計時された早歩き時間を前記目標移動速度と共に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする身体活動測定装置。
前記計時手段は、ユーザが移動している総移動時間も計測し、前記表示手段が、前記早歩き時間とともに前記総移動時間を表示することを特徴とする請求項１記載の身体活動測定装置。