JP5310542B2 - 運動状態検出装置、運動状態検出プログラム、運動状態検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、単位時間当りの歩数および運動強度に基づき身体の運動状態を判定する運動状態検出装置、運動状態検出プログラム、運動状態検出方法に関する。

従来、生活習慣病の予防として、小型の歩数計測装置を携帯し歩数をカウントしたり、また脈拍計測装置を携帯し現在の脈拍数を確認したりすることが行われている。

また、生活習慣病の予防として、運動の過程の中で呼吸をする有酸素運動を継続的に行うのがよいとされている。しかしながら、現在の運動状態（有酸素運動状態、静止状態等）を判断するには、歩数のみ、または脈拍数のみでは正確に判断することはできず、歩数と脈拍数に基づく運動強度とを組み合わせることで、現在の運動状態を判断するのが望ましい。しかしながら、これらを組み合わせて運動状態を検出する携帯可能な運動状態検出装置は存在していない。

更に、例えばユーザは電車内で静止しているが、電車が走行することによって振動が生じている場合のように、身体が静止している状態であっても振動が生じている状況では、従来の歩数計測装置は歩数としてカウントしてしまうという問題がある。

尚、本発明の関連ある従来技術として、患者は携帯用血圧計と歩数計、および心拍計を終日装着し、携帯電話のデータ通信機能を用いて定期的に測定値を情報管理サーバに転送し、血圧の変動と、歩数計のカウント値と、心拍数との相関によって、患者の健康状態を判断することを特徴とした連続血圧測定方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３３３９１８号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された方法では、健康状態の管理を対象とした方法であるため、現在の運動状態（有酸素運動状態、静止状態等）を判定することができない。さらに、健康状態の判定は情報管理サーバ側（もしくは情報管理サーバ側で集計されたデータを確認したユーザ）で行われており、携帯電話はあくまでも情報管理サーバとの通信手段としてのみ使用されている。また特許文献１にて開示された方法は、上述の身体の静止状態時における歩数の誤カウントに対し何ら考慮されていない。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、身体の運動状態を判定する運動状態検出装置、運動状態検出プログラム、運動状態検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、身体の運動状態を検出する運動状態検出装置であって、運動強度を取得する運動強度取得部と、単位時間当りの歩数である歩数情報を取得する歩数情報取得部と、前記運動強度取得部にて取得された運動強度および前記歩数情報取得部にて取得された歩数情報に基づき、前記運動状態を判定する判定部とを備えたものである。

また、上述した課題を解決するため、本発明は、身体の運動状態をコンピュータに実行させて検出する運動状態検出プログラムであって、運動強度を取得する運動強度取得ステップと、単位時間当りの歩数である歩数情報を取得する歩数情報取得ステップと、前記運動強度取得ステップにて取得された運動強度および前記歩数情報取得ステップにて取得された歩数情報に基づき、前記運動状態を判定する判定ステップとをコンピュータに実行させるものである。

さらに、上述した課題を解決するため、本発明は、身体の運動状態を検出する運動状態検出方法であって、運動強度を取得する運動強度取得ステップと、単位時間当りの歩数である歩数情報を取得する歩数情報取得ステップと、前記運動強度取得ステップにて取得された運動強度および前記歩数情報取得ステップにて取得された歩数情報に基づき、前記運動状態を判定する判定ステップとを実行するものである。

本実施の形態に係る運動状態検出装置の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る運動状態検出装置の処理フロー（初期設定）の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る最大心拍予備能に対する割合の脈拍数と運動強度との対応を示すテーブル構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る運動状態検出装置の処理フロー（判定処理）の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

まず、図１に示したブロック図を参照しつつ、本実施の形態に係る運動状態検出装置の構成について説明する。尚、本実施の形態に係る運動状態検出装置１は、携帯電話機に代表される携帯端末装置であるが、本実施の形態の構成を具備することができる装置であれば、何れの装置にも応用することができる。

運動状態検出装置１は、脈拍数算出部２、運動強度算出部３、判定部４、歩数算出部５、格納部６、通知部７、脈拍計測装置１０、および歩数計測装置１１を備える。

脈拍計測装置１０は、身体の脈拍を信号として取得し、計測する装置である。本実施の形態における脈拍計測装置１０は、ユーザの耳たぶから身体の脈拍を計測するものとする。すなわち、イヤークリップがユーザの耳たぶに取り付けられることで、イヤークリップは耳たぶに対し赤外線を照射し、脈拍計測装置１０は耳たぶの透過光に基づいた脈拍の信号を取得することで脈拍を計測する。また、脈拍計測装置１０からイヤークリップまでの通信は有線、無線のどちらであってもよい。

尚、上述のイヤークリップを用いる脈拍計測装置以外に、運動状態検出装置１に内蔵されたカメラが使われることで、撮像した画像がサンプリングされることで脈拍を計測する脈拍計測装置や、指に赤外線を照射するクリップが装着されることで、指から脈拍が取得される脈拍計測装置を使用してもよい。

歩数計測装置１１は振動センサであり、振動数を歩数として計測する。近年、振動センサを内蔵し、振動数を歩数として計測する携帯電話機が知られているが、本実施の形態に係る歩数計測装置１１においても、運動状態検出装置１に内蔵されているものとする。

脈拍数算出部２は、脈拍計測装置１０にて計測された脈拍の信号に対し、１分当りの脈拍の信号数（脈拍数）を算出する。

運動強度算出部３は、脈拍数算出部２にて算出された脈拍数に基づいて、運動強度（ＭＥＴｓ）を算出する。

尚、運動強度（ＭＥＴｓ）は、トレーニングなどによって生ずる身体の運動時または運動直後の酸素消費量を示す尺度である。運動強度（ＭＥＴｓ）は、安静状態（数分間椅子に座る等で身体が静止した状態かつユーザの健康状態が良好な状態で、精神的に安らいでいる状態）のときの酸素消費量を１（ＭＥＴｓ）とし、現在の酸素消費量が安静状態時の酸素消費量の何倍に相当するかを示すものである。例えば、現在の酸素消費量が安静状態時の酸素消費量の２倍である場合、運動強度（ＭＥＴｓ）は２（ＭＥＴｓ）となる。

歩数計算出部５は、歩数計測装置１１から取得される歩数に対し、１分当りの歩数（歩数情報）を算出する。

判定部４は、運動強度算出部３によって算出された運動強度、および歩数計算出部５によって算出された歩数情報に基づき、現在の身体の運動状態を判定する。

格納部６は、初期設定値としてユーザから安定時脈拍数と年齢を取得する。また格納部６は取得した定時脈拍数と年齢からユーザの最大心拍予備能に対する割合の脈拍数を算出し、最大心拍予備能に対する割合の脈拍数と運動強度とを対応付けたテーブルを作成し、テーブルを保持する。

通知部７は、判定部４にて判定された運動状態に基づいた情報を、脈拍数、歩数情報とともにユーザに通知する。

次に、本実施の形態に係る運動状態検出装置１の処理フローを説明する。

まず、運動状態検出装置１の初期設定の処理を図２のフローチャートを用いて説明する。尚、初期設定の処理は、格納部６によって最大心拍予備能に対する割合の脈拍数と運動強度とを対応付けたテーブルが作成され、保持されるまでの処理をいう。

格納部６は、ユーザの年齢と、予めユーザによって測定されたユーザの安静時脈拍数を取得する（ステップＳ１）。安静時脈拍数は、ユーザの安静状態での１分間の脈拍の数である。

次に、格納部６は取得した年齢と安静時脈拍数とを用いて、最大心拍予備能に対する割合の脈拍数を算出する（ステップＳ２）。

ここで、最大心拍予備能について説明する。心臓が１分間に鼓動できる限界（最大心拍数）は（２２０−年齢）といわれている。この最大心拍数から、安定時脈拍数が減算されることで、心臓がどの程度鼓動する余裕があるかを知ることができる。この心臓の鼓動の予備能力を最大心拍予備能という。

上述の最大心拍予備能を踏まえ、格納部６は、最大心拍予備能に対する割合の脈拍数を以下の式を用いて算出する。

最大心拍予備能に対する割合の脈拍数 ＝ 安静時脈拍数 ＋ （（２２０ − 年齢） − 安静時脈拍数） × (Ｘ／１００) （Ｘは求めたい割合（％））

次に格納部６は、最大心拍予備能に対する割合と、運動強度との対応関係に基づき、ステップＳ２にて求めた最大心拍予備能に対する割合の脈拍数と、運動強度を対応させたテーブルを作成し、保持する（ステップＳ３）。尚、最大心拍予備能に対する割合（％）と、運動強度（ＭＥＴｓ）との対応関係は、経験則に基づき予め定義されている。例えば最大心拍予備能に対する割合が１４％以下の場合は、運動強度は１（ＭＥＴｓ）となり、最大心拍予備能に対する割合が５０％台の場合は、運動強度は３．０（ＭＥＴｓ）となる。

ここで、図３に最大心拍予備能に対する割合と、最大心拍予備能に対する割合の脈拍数（図３中は脈拍数と表記）と、運動強度の対応関係の一例を示したテーブルを示す。図３に示したテーブルは、安静時脈拍数が８０、年齢が３４の場合の例である。例えば脈拍数が９５以下の場合は、運動強度は１．０（ＭＥＴｓ）となり、脈拍数が１３３以上から１４２以下の場合は、運動強度は３．０（ＭＥＴｓ）となる。

この最大心拍予備能に対する割合の脈拍数と運動強度を対応付けたテーブル（以下、対応テーブル）が格納部６に保持されることで、以降、運動強度算出部３は現在の脈拍数をこの対応テーブル内の脈拍数に対応させ、運動強度を算出する。

上述のように格納部６によって対応テーブルが作成され、初期設定がなされた後、運動状態検出装置１は実際の歩数、および心拍数を測定することで身体の運動状態を判定する。運動状態の判定処理を図４のフローチャートに示す。尚、運動状態検出装置１は、脈拍数および歩数情報が正常に取得された場合、それ以降は運動状態の判定処理（ステップＳ１０からステップＳ２３までの処理）を１秒間隔で行うものとする。

脈拍計測装置１０より身体の脈拍を信号として取得した脈拍数算出部２は、脈拍数を１分間当りの脈拍として脈拍数を算出する（ステップＳ１０）。また、歩数算出部５は、歩数計測装置より歩数を取得し、１分間当りの歩数として歩数情報を算出する（ステップＳ１１）。尚、脈拍数算出部２は、１分間のうちにカウントされた脈拍を１分間当りの脈拍として採用してもよいし、また、例えば所定の秒数の間（例えば６秒間）計測し、その間にカウントされた脈拍の数に対し、１分間となる倍数（例えば６秒間の場合は１０倍）で積算した数値を１分間当りの脈拍として採用してもよい。歩数算出部５も同様の方法で歩数情報を算出することができる。

次に、運動強度算出部３は、格納部６の対応テーブルを用いて、実測された脈拍数と対応した運動強度を算出する（ステップＳ１２）。

上述のように算出された歩数情報および運動強度に基づき、判定部４は判定処理を行う。尚、歩数情報および運動強度は、以降の判定部４での判定処理前にデータとしてあればよい。よって歩数情報、運動強度の算出順番は問わない。また判定部４は、ユーザへ通知するための情報として、運動強度算出部３から運動強度の付加情報として脈拍数も取得する。

判定部４は、歩数情報が６０（歩／分）以上であるかを判定する（ステップＳ１３）。ここで歩数情報が６０（歩／分）以上である場合（ステップＳ１３、Ｙ）、判定部４は、運動強度が２．５（ＭＥＴｓ）以上かを判定する（ステップＳ１４）。運動強度が２．５（ＭＥＴｓ）以上である場合（ステップＳ１４、Ｙ）、判定部４は、更に運動強度が３．０（ＭＥＴｓ）以下であるかを判定する（ステップＳ１５）。運動強度が３．０（ＭＥＴｓ）以下である場合（ステップＳ１５、Ｙ）、歩数情報が６０（歩／分）（第１閾値）以上、かつ運動強度が２．５（ＭＥＴｓ）以上で３．０（ＭＥＴｓ）以下（所定の範囲）であるため、判定部４は、身体は適度な有酸素運動を行っている状態と判定する（ステップＳ１７）。

尚、１分間で５０（ｃｍ）の歩幅で６０歩移動した場合、運動強度は２．０（ＭＥＴｓ）といわれている。この情報に基づき、判定部４は歩数情報が６０（歩／分）である場合を基準としてステップＳ１３の処理を行っているが、数値を限定するものではない。判定部４は、例えば成人の歩行速度の平均値や、走る速度の平均値等、適度に運動がなされていると経験則上判断される数値に基づきステップＳ１３の歩数情報の基準を設けてもよい。更に、運動強度が２．５（ＭＥＴｓ）以上で３．０（ＭＥＴｓ）以下の範囲においても数値を限定するものではなく、こちらも適度な有酸素運動がなされていると経験則上判断される範囲であればよい。

また、運動強度が３．０（ＭＥＴｓ）より大きい場合は（ステップ１５、Ｎ）、歩数情報が６０（歩／分）以上かつ運動強度が３．０（ＭＥＴｓ）より大きいため、判定部４は、身体に運動負荷がかかりすぎていることによって生ずる呼吸をしていない運動状態（無呼吸運動状態）と判定する（ステップＳ１６）。

尚、ステップＳ１４において、運動強度が２．５（ＭＥＴｓ）未満である場合は（ステップＳ１４、Ｎ）、処理は後述のステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１３に戻り、歩数情報が６０（歩／分）未満の場合（ステップＳ１３、Ｎ）、さらに判定部４は歩数情報が１（歩／分）以上であるかを判定する（ステップＳ１８）。ここで、歩数情報が１（歩／分）（第２閾値）以上でない場合（ステップＳ１８、Ｎ）、判定部４は静止状態と判定する（ステップＳ１９）。尚、ステップＳ１８の基準値である１（歩／分）は、数値を限定するものではなく、身体が運動していない状態と経験則上判断されるものであればよい。例えば成人の歩行速度の平均値に基づき基準値を設け、判定部４は、その基準値以上でなければ静止状態と判断してもよい。

他方、ステップＳ１８で歩数情報が１（歩／分）以上の場合（ステップＳ１８、Ｙ）、判定部４は更に運動強度が１．０（ＭＥＴｓ）以下であるかを判定する（ステップＳ２０）。運動強度が１．０（ＭＥＴｓ）（第３閾値）以下の場合（ステップＳ２０、Ｙ）、実際には身体は静止している状態だが歩数がカウントされている誤カウントの状態であるため、判定部４は、歩数をカウントせず（ステップＳ２１）、静止状態と判定する（ステップＳ１９）。尚、上述とおり運動強度が１．０（ＭＥＴｓ）である場合は安静状態（静止状態）とされていることに基づき、ステップＳ２０の基準は設けられているが、数値を限定するものではない。上述以外に静止状態と経験則上判断されうる基準があれば、判定部４はその基準を採用することで判定してもよい。

また、ステップＳ２０の処理で、運動強度が１．０（ＭＥＴｓ）より大きい場合は（ステップＳ２０、Ｎ）、判定部４は、歩数情報が１（歩／分）以上６０（歩／分）未満で、かつ運動強度が１．０（ＭＥＴｓ）より大きいため、運動をしていないにも係わらず安静状態でないとして体調不良状態（もしくは運動直後の状態）と判定する（ステップＳ２２）。

上述のような判定部４の判定結果（ステップＳ１６、ステップＳ１７、ステップＳ１９、ステップＳ２１、およびステップＳ２２）に対し、通知部７は、現在の歩数情報、心拍数、および判定結果に基づく情報をユーザに対し通知する（ステップＳ２３）。

通知部７は、上述の判定結果をありのまま通知してもよいが（例えば「有酸素運動状態」、「無呼吸運動状態」）、本実施の形態における通知部７は、上述の判定結果に基づいたガイダンスとして通知する。例えば、通知部７は無呼吸運動状態の場合「運動ペースを落としてください。」と通知し、また、有酸素運動状態の場合「このペースで運動を続けてください。」と通知する。また、通知部７は静止状態の場合は「ゆっくり休んでください。」と通知し、体調不良状態（もしくは運動直後の状態）の場合は「十分に休息をとってください。」と通知する。また、通知は音声による通知でもよいし、画面上に文字列を表示させることで通知してもよい。

尚、判定部４は、基準値に対し判定する処理において、「基準値以上」、「基準値以下」として判定しているが、「基準値より大きい」、「基準値未満」として判定してもよい。

また、運動強度取得部は、実施の形態における運動強度算出部３に対応する。また、歩数情報取得部は、実施の形態における歩数計測装置１１および歩数算出部５に対応する。さらに、脈拍数取得部は、実施の形態における脈拍計測装置１０、および脈拍数算出部２に対応する。

尚、実施の形態における機能ブロックは、他の機能ブロックまたは他の装置を包含した構成としてもよい。例えば運動強度算出部３は、脈拍計測装置１０および脈拍数算出部２を含んだ構成としてもよい。

更に、運動状態検出装置を構成するコンピュータにおいて上述した各ステップを実行させるプログラムを、運動状態検出プログラムとして提供することができる。上述したプログラムは、コンピュータにより読取り可能な記録媒体に記憶させることによって、運動状態検出装置を構成するコンピュータに実行させることが可能となる。ここで、上記コンピュータにより読取り可能な記録媒体としては、ＲＯＭやＲＡＭ等のコンピュータに内部実装される内部記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記憶媒体や、コンピュータプログラムを保持するデータベース、或いは、他のコンピュータ並びにそのデータベースや、更に回線上の伝送媒体をも含むものである。

以上説明したように、運動強度および単位時間当りの歩数に基づき身体の運動状態を判定することが可能になる。

Claims (6)

1. 身体の運動状態を検出する運動状態検出装置であって、
   身体の脈拍数を取得する脈拍数取得部と、
   運動強度と最大心拍予備能に対する割合の脈拍数とを対応付けたテーブルから、前記脈拍数取得部にて取得された脈拍数を前記テーブルの最大心拍予備能に対する割合の脈拍数に対応させることで、前記脈拍数取得部にて取得された脈拍数に対応した運動強度を取得する運動強度取得部と、
   単位時間当りの歩数である歩数情報を取得する歩数情報取得部と、
   前記運動強度取得部にて取得された運動強度および前記歩数情報取得部にて取得された歩数情報に基づき、前記運動状態を判定する判定部と、
   を備え、
   前記歩数情報取得部が前記歩数情報を振動センサにより取得する構成を有する場合において、前記運動強度取得部にて取得された運動強度が第３閾値以下である場合、前記判定部は、前記歩数情報取得部により取得された歩数をゼロとして前記運動状態を判定することを特徴とする運動状態検出装置。
2. 請求項１に記載の運動状態検出装置において、
   前記判定部は、前記運動強度取得部にて取得された運動強度が所定の範囲にあり、かつ前記歩数情報が第１閾値以上である場合、前記運動状態を有酸素運動状態と判定することを特徴とする運動状態検出装置。
3. 請求項１または２に記載の運動状態検出装置において、
   前記判定部は、前記歩数情報が第２閾値以下である場合、前記運動状態を静止状態と判定することを特徴とする運動状態検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の運動状態検出装置において、
   前記判定部にて判定された運動状態に基づいた情報を通知する通知部を備えることを特徴とする運動状態検出装置。
5. 身体の運動状態をコンピュータに実行させて検出する運動状態検出プログラムであって、
   身体の脈拍数を取得する脈拍数取得ステップと、
   運動強度と最大心拍予備能に対する割合の脈拍数とを対応付けたテーブルから、前記脈拍数取得ステップにて取得された脈拍数を前記テーブルの最大心拍予備能に対する割合の脈拍数に対応させることで、前記脈拍数取得ステップにて取得された脈拍数に対応した運動強度を取得する運動強度取得ステップと、
   単位時間当りの歩数である歩数情報を取得する歩数情報取得ステップと、
   前記運動強度取得ステップにて取得された運動強度および前記歩数情報取得ステップにて取得された歩数情報に基づき、前記運動状態を判定する判定ステップと、
   をコンピュータに実行させ、
   前記歩数情報取得ステップが前記歩数情報を振動センサにより取得する場合において、前記運動強度取得ステップにて取得された運動強度が第３閾値以下である場合、前記判定ステップは、前記歩数情報取得ステップにより取得された歩数をゼロとして前記運動状態を判定することを特徴とする運動状態検出プログラム。
6. 身体の運動状態を検出する運動状態検出方法であって、
   身体の脈拍数を取得する脈拍数取得ステップと、
   運動強度と最大心拍予備能に対する割合の脈拍数とを対応付けたテーブルから、前記脈拍数取得ステップにて取得された脈拍数を前記テーブルの最大心拍予備能に対する割合の脈拍数に対応させることで、前記脈拍数取得ステップにて取得された脈拍数に対応した運動強度を取得する運動強度取得ステップと、
   単位時間当りの歩数である歩数情報を取得する歩数情報取得ステップと、
   前記運動強度取得ステップにて取得された運動強度および前記歩数情報取得ステップにて取得された歩数情報に基づき、前記運動状態を判定する判定ステップと、
   を実行し、
   前記歩数情報取得ステップが前記歩数情報を振動センサにより取得する場合において、前記運動強度取得ステップにて取得された運動強度が第３閾値以下である場合、前記判定ステップは、前記歩数情報取得ステップにより取得された歩数をゼロとして前記運動状態を判定することを特徴とする運動状態検出方法。

Images