JP5531227B2 - 行動判定装置 - Google Patents
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本発明に係る別の行動判定装置は、水平方向の加速度と、鉛直方向の加速度を取得する加速度取得手段と、前記水平方向及び前記鉛直方向の各加速度をもとにユーザの活動状態を類別する行動判別手段と、前記水平方向の角速度と前記鉛直方向の角速度とを取得する角速度取得手段とを備え、前記加速度取得手段は、前記水平方向の加速度と前記鉛直方向の加速度を計測する3軸加速度センサであって、前記行動判別手段は、前記ユーザの活動状態を類別するときに、前記水平方向及び前記鉛直方向の加速度の大きさの比を参照し、前記行動判別手段は、前記角速度取得手段が取得した角速度を、ユーザの活動状態の類別の処理に反映させ、前記行動判別手段は、前記水平方向の加速度及び前記鉛直方向の加速度から得られる3軸合成加速度が第1の所定値未満であり、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が1未満である場合に、ユーザの活動状態が「座位」の状態にあると判定し、前記3軸合成加速度が前記第1の所定値未満であり、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が1以上の場合、ユーザの活動状態が「立位」の状態にあると判断し、前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、第2の所定値以上である場合に、ユーザの活動状態が「運動」の状態であると判断し、前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、前記第2の所定値未満である場合であって、さらに前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であってかつ前記水平方向の角速度の変動係数が1未満である場合に、ユーザの活動状態が「歩行」であると判断し、前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、前記第2の所定値未満である場合であって、さらに前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であってかつ前記水平方向の角速度の変動係数が1未満である場合の条件を満たさず、かつ、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であって前記鉛直方向の角速度の変動係数が1以上である場合に、ユーザの活動状態が「デスクワーク」の状態であると判断し、前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、前記第2の所定値未満である場合であって、さらに前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であってかつ前記水平方向の角速度の変動係数が1未満である場合の条件を満たさず、かつ、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であって前記鉛直方向の角速度の変動係数が1以上である場合の条件を満たさない場合に、ユーザの活動状態が「日常活動動作」の状態であると判断する。
図1は、本実施形態に係る行動判定計10の概略外観を示す図である。図1(a)は、表示部15に何も表示されていない状態を示しており、図1(b)〜(d)は、後述する判定結果を表示した状態を示している。また、図2は、行動判定計10の概略構成を示す機能ブロック図である。行動判定計10は、3軸方向の加速度を測定できる加速度センサ20(3軸加速時計)を備えており、この加速度センサ20を用いることによって、水平方向の加速度と鉛直方向の加速度を測定し、測定結果をもとにユーザの活動の種類を類別し、活動量の推定精度を向上させる。
第1の実施形態では、行動判定計10が単独で機能する状態について説明した。本実施形態では、行動判定計10の測定結果を、パーソナルコンピュータやネットワーク上のアプリケーション上、さらに、体組成計で利用するケースについて説明する。
本実施形態では、上記の実施形態の判別精度を向上させるために、行動判定計110に新たに図14で後述の角速度センサ(2軸ジャイロスコープ)25を追加し、加速度センサ20の計測データの他に、角速度センサ25の計測データを利用して、ユーザの行動を判別する。具体的には、上記では図7のフローチャートに従いユーザの活動を5種類に類別したが、本実施形態は、「家事活動」をさらに2種類に分けて判別して、最終的に「座位」「立位」「運動」「歩行」「日常活動動作」「デスクワーク」の6種類にユーザの活動を類別する。
人は、一般に、安静座位の時は安静立位と比較して前傾になる傾向があり、下向きにかかる重力加速度が鉛直方向(acc−z)と前方向(acc−x)に分解される(図10(a)及び(b)参照)。また、座位の場合椅子などにもたれると、下向きの重力加速度は、詳細に見ると鉛直方向(acc−z)と後方向(acc−x)に分解される(図10(c)参照)。以上のことから、前後方向加速度(acc−x)と鉛直方向加速度(acc−z)との比により座位と立位が判別可能であることが確認できた。なお、FFT解析を用いた揺らぎの観点で判別する手法もあるが、前後方向加速度(acc−x)と鉛直方向加速度(acc−z)との比を用いる手法と比べ、判別精度に改善の余地がある。
同速度で歩行・走行を行うとピッチ及び振幅の変動が見られる。図11に示すように、同速度・同ピッチで歩行及び走行を行ったところ、走行のときに振幅が大きくなることが確認できた。このことから、ピッチと振幅の積を用いることで、歩行と走行が判別できる。また、ピッチと振幅の積に身体情報である身長を掛けることにより、判別精度を向上させる可能性がある。一般に、歩行から走行に移行すると加速度値が劇的に増加してしまう。図12に歩行時及び走行時における推定消費エネルギと実測消費エネルギの関係を示している。ここで走行時における推定消費エネルギは、歩行時における推定消費エネルギの算出式を用いている。このように、走行時において、実測消費エネルギ量に対して、推定式が大幅に過大評価してしまうという課題がある。そこで歩行又は走行の判別を行ない、歩行と走行で別々の推定式又は補正式を用いることで、消費エネルギの算出精度を向上させることができる。
図10(d)及び(e)で示すように、図10(d)の歩行では周期的な加速度の変化及び角速度の変化を示すのに対し、図10(e)の掃除機かけ(家事活動)では非周期的な加速度の変化及び角速度の変化を示す。ここで、角速度の変動係数は歩行のとき0.044であり、掃除機かけ(家事活動)のとき0.149であった。したがって、加速度及び角速度の変動係数を用いることで、歩行と家事活動との判別を精度良く行うことができる。
図13に、デスクワークと座位(安静)の測定結果を時系列連続して示している。図示のように、デスクワークの状態では、非周期的な加速度変化及び角速度変化が見られるが、座位の状態では、非周期的な変化は見られない。なお、加速度変化に関しては、実際には微小であり、乗り物等の揺れを検出しないように設定される現在の閾値以下の値となるため、静止状態と判断されてしまうので、角速度の閾値を適切に設定することによりデスクワークと座位(安静)とを区別できる。
11 主制御部
12 演算部
13 記憶部
14 操作部
15 表示部
16 入出力インタフェイス
20 加速度センサ
21 X軸加速度センサ
22 Y軸加速度センサ
23 Z軸加速度センサ
25 角速度センサ
30 判定部
31 行動判別部
32 活動年齢算出部
33 肥満活動指数算出部
34 活動量算出部
40 アプリケーションサーバ
41 ユーザデータ管理部
42 ユーザデータ入出力部
43 モデル記憶部
44 ユーザデータ蓄積部
50 管理用コンピュータ
51 主制御部
52 行動判定管理部
53 データ蓄積部
54 モデル記憶部
55 表示部
56 入出力インタフェイス
70 体組成計
90 ネットワーク回線
Claims (2)
- 水平方向の加速度と、鉛直方向の加速度を取得する加速度取得手段と、
前記水平方向及び前記鉛直方向の各加速度をもとにユーザの活動状態を類別する行動判別手段と、を備え、
前記加速度取得手段は、前記水平方向の加速度と前記鉛直方向の加速度を計測する3軸加速度センサであって、
前記行動判別手段は、前記ユーザの活動状態を類別するときに、前記水平方向及び前記鉛直方向の加速度の大きさの比を参照し、
前記行動判別手段は、
前記水平方向の加速度及び前記鉛直方向の加速度から得られる3軸合成加速度が第1の所定値未満であり、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が1未満である場合に、ユーザの活動状態が「座位」の状態にあると判定し、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が1以上の場合、ユーザの活動状態が「立位」の状態にあると判断し、
前記3軸合成加速度が第1の所定値以上であり、かつ、第2の所定値以上である場合に、ユーザの活動状態が「運動」の状態であると判断し、
前記3軸合成加速度が第1の所定値以上であり、かつ、第2の所定値未満である場合であって、さらに前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5以上の場合、ユーザの活動状態が「家事活動」の状態であると判断し、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満の場合、ユーザの活動状態が「歩行」であると判断する
ことを特徴とする行動判定装置。 - 水平方向の加速度と、鉛直方向の加速度を取得する加速度取得手段と、
前記水平方向及び前記鉛直方向の各加速度をもとにユーザの活動状態を類別する行動判別手段と、
前記水平方向の角速度と前記鉛直方向の角速度とを取得する角速度取得手段とを備え、
前記加速度取得手段は、前記水平方向の加速度と前記鉛直方向の加速度を計測する3軸加速度センサであって、
前記行動判別手段は、前記ユーザの活動状態を類別するときに、前記水平方向及び前記鉛直方向の加速度の大きさの比を参照し、
前記行動判別手段は、前記角速度取得手段が取得した角速度を、ユーザの活動状態の類別の処理に反映させ、
前記行動判別手段は、
前記水平方向の加速度及び前記鉛直方向の加速度から得られる3軸合成加速度が第1の所定値未満であり、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が1未満である場合に、ユーザの活動状態が「座位」の状態にあると判定し、
前記3軸合成加速度が前記第1の所定値未満であり、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が1以上の場合、ユーザの活動状態が「立位」の状態にあると判断し、
前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、第2の所定値以上である場合に、ユーザの活動状態が「運動」の状態であると判断し、
前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、前記第2の所定値未満である場合であって、さらに前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であってかつ前記水平方向の角速度の変動係数が1未満である場合に、ユーザの活動状態が「歩行」であると判断し、
前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、前記第2の所定値未満である場合であって、さらに前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であってかつ前記水平方向の角速度の変動係数が1未満である場合の条件を満たさず、かつ、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であって前記鉛直方向の角速度の変動係数が1以上である場合に、ユーザの活動状態が「デスクワーク」の状態であると判断し、
前記3軸合成加速度が前記第1の所定値以上であり、前記第2の所定値未満である場合であって、さらに前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であってかつ前記水平方向の角速度の変動係数が1未満である場合の条件を満たさず、かつ、前記水平方向の加速度/前記鉛直方向の加速度の値が5未満であって前記鉛直方向の角速度の変動係数が1以上である場合の条件を満たさない場合に、ユーザの活動状態が「日常活動動作」の状態であると判断する
ことを特徴とする行動判定装置。
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