JP5724976B2 - 運動情報検出装置および運動情報検出方法、運動情報検出プログラム - Google Patents
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Description
波形信号を有する、人体の心拍データを検出する心拍センサと、
前記人体の運動状態に関連する運動データを検出する運動状態検出部と、
前記運動状態検出部により検出された前記運動データに基づいて、前記人体の運動状態の変化を判定する運動状態判定部と、
前記運動状態判定部により判定された前記人体の運動状態の変化に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去する心拍数算出部と、を備え、
前記運動状態検出部は、前記人体の運動に伴って生じる加速度を検出する加速度センサを有し、
前記運動データは前記加速度センサによって検出された加速度データであって、
前記運動状態判定部は、
前記加速度データに含まれる前記波形信号の前記信号レベルのピークに基づいて、前記単位時間当たりの歩数を算出し、
現在の前記単位時間当たりの歩数と、既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数との比較結果に基づいて、前記運動状態の変化を判定することを特徴とする。
波形信号を有する、人体の心拍データを心拍センサにより検出し、
前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する運動データを検出し、
前記検出された前記運動データに基づいて、前記人体の運動状態の変化を判定し、
前記判定された前記人体の運動状態の変化に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去し、
前記運動データは前記人体の運動に伴って生じる加速度を検出する前記加速度センサによって検出された加速度データであって、
前記加速度データに含まれる前記波形信号の前記信号レベルのピークに基づいて、前記単位時間当たりの歩数を算出し、
現在の前記単位時間当たりの歩数と、既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数との比較結果に基づいて、前記運動状態の変化を判定することを特徴とする。
コンピュータに、
波形信号を有する、人体の心拍データを心拍センサにより検出させ、
前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する運動データを検出させ、
前記検出された前記運動データに基づいて、前記人体の運動状態の変化を判定させ、
前記判定された前記人体の運動状態の変化に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去させ、
前記運動データは前記人体の運動に伴って生じる加速度を検出する前記加速度センサによって検出された加速度データであって、
前記加速度データに含まれる前記波形信号の前記信号レベルのピークに基づいて、前記単位時間当たりの歩数を算出させ、
現在の前記単位時間当たりの歩数と、既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数との比較結果に基づいて、前記運動状態の変化を判定させることを特徴とする。
(運動支援装置)
まず、本発明に係る運動情報検出装置が適用される運動支援装置について説明する。
図1は、本発明に係る運動情報検出装置が適用される運動支援装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。ここで、図1(a)は、本実施形態に係る運動支援装置を人体に装着した状態を示す概略図であり、図1(b)は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるセンサ機器を示す概略構成図であり、図1(c)は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるインターフェース機器を示す概略構成図である。
図2は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるセンサ機器の一構成例を示すブロック図であり、図3は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるインターフェース機器の一構成例を示すブロック図である。
センサ機器100は、具体的には、例えば図2に示すように、心拍センサ111と、加速度センサ112と、操作スイッチ113と、中央演算装置(以下、「CPU」と記す)114と、センサデータ保存用メモリ115と、フラッシュメモリ116と、作業用メモリ117と、通信機能部118と、動作電源119と、を備えている。
インターフェース機器200は、具体的には、例えば図3に示すように、大別して、表示部211と、操作スイッチ212と、中央演算回路(以下、「CPU」と略記する)213と、運動情報保存用メモリ214と、フラッシュメモリ215と、作業用メモリ216と、通信機能部217と、動作電源218と、を備えている。
次に、上述した運動支援装置における運動支援方法について説明する。ここで、本実施形態に係る運動支援方法においては、本発明に係る運動情報検出方法が適用される。
図4は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるセンサ機器により実行される運動情報検出方法を示すフローチャートである。
上述したセンサ機器100は、操作スイッチ(電源スイッチ)113を操作することにより、電源がオン状態に設定されて、CPU114により各種の処理が開始される。図4のフローチャートに示すように、まず、ステップS101において、CPU114はセンサ機器100の各構成(ハードウェア)および各プログラム(ソフトウェア)の初期設定を実行する。
上述した運動支援方法に示したセンサデータの加工処理において実行される歩数算出処理、および、心拍数算出処理について、具体例に説明する。
図5は、本実施形態に係る運動支援方法に適用されるセンサデータ加工処理の概略動作を示すフローチャートである。
まず、本実施形態に係る運動支援方法に適用される歩数算出処理について説明する。
図6は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される歩数算出処理を示すフローチャートである。図7は、本実施形態に係る運動支援装置に適用される加速度センサから出力される歩行時と走行時の加速度データの一例を示す信号波形図である。
次に、本実施形態に係る運動支援方法に適用される心拍数算出処理について説明する。
図8は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される心拍数算出処理を示すフローチャートである。図9は、本実施形態に係る運動支援装置に適用される心拍センサから出力される歩行時と走行時の心拍データの一例を示す信号波形図である。
54(220BPM) ≦ 現在のインターバル値 ≦ 600(20BPM)
・・・(11)
許容範囲下限値(0.8)×過去10回平均インターバル値
≦ 現在のインターバル値 ≦
許容範囲上限値(1.2)×過去10回平均インターバル値・・・(12)
心拍数=60/(過去10回の平均インターバル値×0.005)・・・(13)
許容範囲下限値(0.8)×過去10回平均インターバル値
> 現在のインターバル値 ・・・(21)
状態判定条件(2−b):
許容範囲上限値(1.2)×過去10回平均インターバル値
< 現在のインターバル値 ・・・(22)
上述した状態判定条件(2−a)が成立し、現在のインターバル値が平均インターバル値の許容範囲下限値よりも小さい場合には、上記の「運動状態判定情報」との比較を行い、「運動状態判定情報」が、歩行[UP]または走行[UP]のときには「有効」と判定する。一方、「運動状態判定情報」が歩行[UP]または走行[UP]以外のときには「無効」と判定する。
上述した状態判定条件(2−b)が成立し、現在のインターバル値が平均インターバル値の許容範囲上限値よりも大きい場合には、上記の「運動状態判定情報」との比較を行い、「運動状態判定情報」が、停止、歩行[DOWN]または走行[DOWN]のときには「有効」と判定する。一方、「運動状態判定情報」が停止、歩行[DOWN]または走行[DOWN]以外のときには「無効」と判定する。
48(250BPM) ≦ 60(現在のインターバル値) ≦ 72(166BPM)
・・・(31)
一方、現在のインターバル値が例えば75と計時された場合には、上記の適正判定条件(1−a)に基づく判定処理において、無効と判定される。
48(250BPM) ≦ 60(現在のインターバル値) ≦ 78(153BPM)
・・・(32)
次に、上述した心拍数算出処理に適用される運動状態判定処理について説明する。
図10は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される運動状態判定処理を示すフローチャートである。
次に、本発明に係る運動情報検出装置が適用される運動支援装置の第2の実施形態について説明する。ここでは、上述した第1の実施形態に示した構成(図1〜図3)および方法(図4〜図10)を参照しながら説明する。
次に、本実施形態に係る運動支援装置の変形例について説明する。
図11、図12は、第2の実施形態に係る運動支援装置の変形例を示す概略構成図である。ここで、上述した第1の実施形態と同等の構成については同等の符号を付して、その説明を簡略化または省略する。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
人体に接触され、波形信号を有する心拍データを検出する心拍センサと、
前記人体の運動状態に関連する運動データを検出する運動状態検出部と、
前記運動状態検出部により検出された前記運動データに基づいて、前記人体の前記運動状態を判定する運動状態判定部と、
前記運動状態判定部により判定された前記運動状態に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去して、当該ノイズ成分除去後の前記波形信号を用いて単位時間当たりの心拍数を算出する心拍数算出部と、
を備えることを特徴とする運動情報検出装置である。
前記運動状態検出部は、前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する前記運動データを検出し、
前記運動状態判定部は、前記運動データに含まれる前記波形信号の信号レベルのピーク値間の計時データに基づいて、前記人体の前記運動状態を判定することを特徴とする[1]記載の運動情報検出装置である。
前記運動状態検出部は、前記人体の運動に伴って生じる加速度を検出する加速度センサを有し、
前記運動データは前記加速度センサによって検出された加速度データであって、
前記運動状態判定部は、
前記加速度データに含まれる前記波形信号の前記信号レベルのピークに基づいて、単位時間当たりの前記人体の歩数を算出し、
前記単位時間当たりの歩数に対応する前記計時データが既定値未満である場合に前記人体の前記運動状態が歩行状態であると判定するとともに、前記計時データが既定値以上である場合に、前記人体の前記運動状態が走行状態であると判定し、さらに、
既定の時間だけ過去の前記計時データに基づいて、前記既定の時間だけ過去の前記人体の前記運動状態が歩行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が多いと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が歩行アップ状態であると判定し、
既定の時間だけ過去の前記計時データに基づいて、前記既定の時間だけ過去の前記人体の前記運動状態と現在の前記人体の前記運動状態とがともに歩行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が少ないと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が歩行ダウン状態であると判定し、
既定の時間だけ過去の前記計時データに基づいて、前記既定の時間だけ過去の前記人体の前記運動状態と現在の前記人体の前記運動状態とがともに走行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が多いと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が走行アップ状態であると判定し、
既定の時間だけ過去の前記計時データに基づいて、前記既定の時間だけ過去の前記人体の前記運動状態が走行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が少ないと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が走行ダウン状態であると判定することを特徴とする[2]記載の運動情報検出装置である。
前記心拍数算出部は、現在の単位時間当たりの心拍数が、既定の下限値以上かつ既定の上限値以下であって、かつ、直近の複数の単位時間当たりの心拍数の平均値に既定の第1係数を乗じた値以上かつ既定の第2係数を乗じた値以下である第1条件を満たす場合に、前記現在の単位時間当たりの心拍数を有効であると判定し、当該現在の単位時間当たりの心拍数に対応するピークを有効なピークとみなし、
前記第1条件を満たさない場合に、前記現在の単位時間当たりの心拍数を無効であると判定する、ことを特徴とする[3]に記載の運動情報検出装置である。
前記心拍数算出部は、前記第1条件を満たさない場合に、さらに、
前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の上限値より大きく且つ前記運動状態が前記歩行アップ状態または前記走行アップ状態である、または、前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の下限値未満であり且つ前記運動状態が前記歩行ダウン状態または前記走行ダウン状態である、第2条件を満たす場合には、前記現在の単位時間当たりの心拍数を有効であると判定し、当該現在の単位時間当たりの心拍数に対応するピークを有効なピークとみなし、
前記第2条件を満たさない場合には、前記現在の単位時間当たりの心拍数を無効であると判定し、当該現在の単位時間当たりの心拍数に対応するピークを前記無効なピークとみなす、ことを特徴とする[4]に記載の運動情報検出装置である。
前記心拍数算出部は、前記第2条件を満たす場合に、さらに、
前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の上限値より大きく且つ前記運動状態が前記歩行アップ状態または前記走行アップ状態である場合には、前記直近の複数の単位時間当たりの心拍数の平均値に1よりも大きい既定の倍率を乗じた値に、前記既定の第1係数を補正し、
前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の下限値未満であり且つ前記運動状態が前記歩行ダウン状態または前記走行ダウン状態である場合には、前記直近の複数の単位時間当たりの心拍数の平均値に1よりも小さい既定の倍率を乗じた値に、前記既定の第2係数を補正する、ことを特徴とする[5]に記載の運動情報検出装置である。
人体に接触された心拍センサにより波形信号を有する心拍データを検出し、
運動状態検出部により前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する運動データを検出し、
前記運動データに含まれる前記波形信号の信号レベルのピーク値間の計時データに基づいて、前記人体の前記運動状態を判定し、
前記判定された前記運動状態に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去して、当該ノイズ成分除去後の前記波形信号を用いて単位時間当たりの心拍数を算出することを特徴とする運動情報検出方法である。
コンピュータに、
人体に接触された心拍センサにより波形信号を有する心拍データを検出させ、
運動状態検出部により前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する運動データを検出させ、
前記運動データに含まれる前記波形信号の信号レベルのピーク値間の計時データに基づいて、前記人体の前記運動状態を判定させ、
前記判定された前記運動状態に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去して、当該ノイズ成分除去後の前記波形信号を用いて単位時間当たりの心拍数を算出させることを特徴とする運動情報検出プログラムである。
110 機器本体
111 心拍センサ
112 加速度センサ(運動状態検出部)
114 CPU(運動状態判定部、心拍数算出部)
115 センサデータ保存用メモリ
116 フラッシュメモリ
117 作業用メモリ
118 通信機能部
130 検出電極
200 インターフェース機器
210 機器本体
211 表示部
213 CPU
214 運動情報保存用メモリ
215 フラッシュメモリ
216 作業用メモリ
217 通信機能部
310 パーソナルコンピュータ
320 携帯電話機
330 スマートフォン
400 ネットワーク
410 サーバ
US ユーザ
Claims (10)
- 波形信号を有する、人体の心拍データを検出する心拍センサと、
前記人体の運動状態に関連する運動データを検出する運動状態検出部と、
前記運動状態検出部により検出された前記運動データに基づいて、前記人体の運動状態の変化を判定する運動状態判定部と、
前記運動状態判定部により判定された前記人体の運動状態の変化に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去する心拍数算出部と、を備え、
前記運動状態検出部は、前記人体の運動に伴って生じる加速度を検出する加速度センサを有し、
前記運動データは前記加速度センサによって検出された加速度データであって、
前記運動状態判定部は、
前記加速度データに含まれる前記波形信号の前記信号レベルのピークに基づいて、前記単位時間当たりの歩数を算出し、
現在の前記単位時間当たりの歩数と、既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数との比較結果に基づいて、前記運動状態の変化を判定する
ことを特徴とする運動情報検出装置。 - 前記心拍数算出部は、現在の単位時間当たりの心拍数が、既定の下限値以上かつ既定の上限値以下であって、かつ、直近の複数の単位時間当たりの心拍数の平均値に既定の第1係数を乗じた値以上かつ既定の第2係数を乗じた値以下である第1条件を満たす場合に、前記現在の単位時間当たりの心拍数を有効であると判定し、当該現在の単位時間当たりの心拍数に対応するピークを有効なピークとみなす
ことを特徴とする請求項1に記載の運動情報検出装置。 - 前記心拍数算出部は、前記第1条件を満たさない場合に、さらに、
前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の上限値より大きく且つ前記単位時間当たりの歩数が増加している、または、前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の下限値未満であり且つ前記単位時間当たりの歩数が減少している、第2条件を満たす場合には、前記現在の単位時間当たりの心拍数を有効であると判定し、当該現在の単位時間当たりの心拍数に対応するピークを有効なピークとみなし、
前記第2条件を満たさない場合には、前記現在の単位時間当たりの心拍数を無効であると判定し、当該現在の単位時間当たりの心拍数に対応するピークを前記無効なピークとみなす、ことを特徴とする請求項2に記載の運動情報検出装置。 - 前記心拍数算出部は、前記第2条件を満たす場合に、さらに、
前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の上限値より大きく且つ前記単位時間当たりの歩数が増加している場合には、前記直近の複数の単位時間当たりの心拍数の平均値に1よりも大きい既定の倍率を乗じた値に、前記既定の第1係数を補正し、
前記現在の単位時間当たりの心拍数が既定の下限値未満であり且つ前記単位時間当たりの歩数が減少している場合には、前記直近の複数の単位時間当たりの心拍数の平均値に1よりも小さい既定の倍率を乗じた値に、前記既定の第2係数を補正する、ことを特徴とする請求項3に記載の運動情報検出装置。 - 前記運動状態判定部は、
前記単位時間当たりの歩数が既定値未満である場合に前記人体の運動状態が歩行状態であると判定するとともに、前記単位時間当たりの歩数が当該既定値以上である場合に、前記人体の運動状態が走行状態であると判定することを特徴とする請求項4に記載の運動情報検出装置。 - 前記運動状態判定部は、
前記既定の時間だけ過去の前記人体の運動状態が歩行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が多いと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が第1の歩行状態であると判定し、
前記既定の時間だけ過去の前記人体の前記運動状態と現在の前記人体の前記運動状態とがともに歩行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が少ないと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が第2の歩行状態であると判定し、
前記既定の時間だけ過去の前記人体の前記運動状態と現在の前記人体の前記運動状態とがともに走行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が多いと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が第1の走行状態であると判定し、
前記既定の時間だけ過去の前記人体の前記運動状態が走行状態であると判定し、且つ、前記既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数よりも現在の前記単位時間当たりの歩数が少ないと判定した場合には、前記人体の前記運動状態が第2の走行状態であると判定することを特徴とする請求項5に記載の運動情報検出装置。 - 前記運動状態検出部は、前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する前記運動データを検出し、
前記運動状態判定部は、前記運動データに含まれる前記波形信号の信号レベルのピーク値間の計時データに基づいて、前記人体の運動状態の変化を判定することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の運動情報検出装置。 - 前記心拍数算出部は、前記ノイズ成分除去後の前記波形信号を用いて単位時間当たりの心拍数を算出することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の運動情報検出装置。
- 波形信号を有する、人体の心拍データを心拍センサにより検出し、
前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する運動データを検出し、
前記検出された前記運動データに基づいて、前記人体の運動状態の変化を判定し、
前記判定された前記人体の運動状態の変化に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去し、
前記運動データは前記人体の運動に伴って生じる加速度を検出する前記加速度センサによって検出された加速度データであって、
前記加速度データに含まれる前記波形信号の前記信号レベルのピークに基づいて、前記単位時間当たりの歩数を算出し、
現在の前記単位時間当たりの歩数と、既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数との比較結果に基づいて、前記運動状態の変化を判定する
ことを特徴とする運動情報検出方法。 - コンピュータに、
波形信号を有する、人体の心拍データを心拍センサにより検出させ、
前記人体の運動状態に関連する波形信号を有する運動データを検出させ、
前記検出された前記運動データに基づいて、前記人体の運動状態の変化を判定させ、
前記判定された前記人体の運動状態の変化に基づいて、前記心拍データの前記波形信号に含まれる複数のピークの中から、前記人体の動作に起因する無効なピークをノイズ成分として除去させ、
前記運動データは前記人体の運動に伴って生じる加速度を検出する前記加速度センサによって検出された加速度データであって、
前記加速度データに含まれる前記波形信号の前記信号レベルのピークに基づいて、前記単位時間当たりの歩数を算出させ、
現在の前記単位時間当たりの歩数と、既定の時間だけ過去の前記単位時間当たりの歩数との比較結果に基づいて、前記運動状態の変化を判定させる
ことを特徴とする運動情報検出プログラム。
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