JP5964845B2 - 活動量計及びその処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、活動量計及びその処理方法に関する。

昨今、高齢化等に伴って運動機能が低下している人や、脳卒中や骨折などのリハビリ（運動機能回復訓練）を必要とする人が増加している。このような運動訓練を必要とする人に対しては、理学療法士や介護士が運動指導等を行なっているが、その指導時間には限りがあり、時間的な制約がある。

今後、高齢者の人口の増加に伴って、このような運動指導等に要する時間的な制約に拍車が掛かると予想され、より効率的な指導によって運動機能の維持や回復を図ることが重要になっている。言い換えれば、運動機能の低下した人やリハビリを必要とする人が、自主的に運動を行ない、健康維持に努めることが必要になる。

このような運動訓練に際して、運動訓練を行なう人の運動データを取得したり、運動訓練を行なう人に適正な運動動作を促したりする技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、加速度センサによって被検者の左右両足の接地時間を測定し、その接地時間から歩行の癖（左右の足の接地時間差）等を検出し、その結果に基づいて足裏に振動刺激等を与えて被検者の歩容改善を行なう技術が開示されている。

また、例えば、特許文献２には、予め設定された基準値以上の運動強度（活動強度）が検出された場合に、アラームを鳴動する技術が開示されている。これにより、被検者は、アラームが鳴動されるか否かに応じて、基準値以上の運動強度の運動が行なえているか等を意識して運動を行なうことができる。

特開２００９−１０６３８７号公報 特開２００４−１２１５３９号公報

上述したような被検者の体動を検出する装置には、一般に、表示部が設けられており、当該表示部において、歩数や運動強度等が数値等を用いて視覚的に表示される。そのため、運動訓練を行なっている間にその運動強度を確認する場合、被検者は、表示部に視線を移す必要がある。

このような表示部に視線を移す動作は、健常者にとっては問題ないが、特に、運動訓練を必要とする人（例えば、高齢者）にとっては比較的困難な動作であり、場合によっては、転倒等してしまい大きな怪我（例えば、骨折）を負ってしまう可能性もある。

また、このような転倒等を引き起こしかねない状況がある一方で、運動指導等を行なう理学療法士等の不足もあり、このような運動訓練を必要とする人の自主的な運動が必要とされている。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、運動訓練中に被検者が表示部に視線を移すことなく自身の活動状態を確認できるようにした技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、被検者の身体に装着され、その活動量を計測する活動量計であって、所定範囲の活動強度を複数のレンジに分割し、該分割したレンジ毎に異なる音を対応付けた音情報を保持する保持手段と、被検者の体動を検知する加速度センサからの出力に基づいて得られる加速度の時間軸に沿った変化を表す波形を、前記被検者の活動状態を示す活動強度の波形として算出する算出手段と、前記算出手段により算出された活動強度の波形からピーク値を検出するピーク検出手段と、前記保持手段に保持された音情報に基づいて、前記ピーク検出手段により検出された前記ピーク値に対応する音を判定する判定手段と、前記ピーク検出手段により前記ピーク値が検出される度に、前記判定手段により判定された音を出力する音出力手段とを具備する。

本発明によれば、運動訓練中に被検者が表示部に視線を移すことなく自身の活動状態を確認できる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一実施の形態に係わる活動量計１０の外観構成の一例を示す図である。 図１に示す活動量計１０の制御系の構成の一例を示す図である。 活動強度に音階を対応付ける処理の概要を示す図。 図１に示す活動量計１０の処理の流れの一例を示す図。 変形例の一例を示す図。 変形例の一例を示す図。

以下、本発明に係わる実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係わる活動量計１０の外観構成の一例を示す図である。

活動量計１０は、例えば、被検者の身体（腰、手足等）にバンド（例えば、ゴムバンド）１３を巻き付けることで装着され、当該被検者の活動量を計測する。活動量計１０の装着は、上述したバンド以外の方法で被検者に装着されても構わない。例えば、背面クリップ等により被検者の腰や手足等に装着されても良いし、その他、シャツやパンツ等のポケットに入れることで被検者に装着されても良い。

また、活動量計１０は、被検者の活動の強さや速歩き時間等、種々の活動量の計測を行なえる機能を備えた装置であっても良いし、また、歩行に関するデータを計測する、いわゆる歩数計などと呼ばれる単純な構成の装置であっても良い。

ここで、活動量計１０は、被検者の体動を検出する３軸の加速度センサ（加速度計測部）を内蔵しており、当該３軸の加速度センサの出力値に基づいて、被検者の活動量（ｋｃａｌ）を計測する。

活動量計１０の前面部には、各種情報を被検者等に向けて表示する表示部１１や、被検者等からの指示を装置内に入力する操作部１２が設けられている。表示部１１においては、例えば、活動量計１０において測定された所定時間あたりの活動量や総活動量等が表示される。操作部１２は、例えば、３軸の加速度センサの出力値に基づいて算出された活動量データを不揮発性のメモリ等に格納するための指示を入力したり、表示部１１に表示された表示内容を切り替えたりする場合に用いられる。操作部１２は、その他、各種設定内容が設定される場合にも用いられる。

次に、図２を用いて、図１に示す活動量計１０の制御系の構成の一例について説明する。なお、図１に示す構成と同じ構成については、同じ符号を付し、その説明については省略する。

活動量計１０は、その機能的な構成として、表示部１１と、操作部１２と、制御部１４と、データ保持部１５と、加速度計測部１６と、音出力部１７とを具備して構成される。

制御部１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等で実現され、活動量計１０における動作を統括制御する。制御部１４においては、例えば、運動強度（活動強度）や身体活動の強さの算出及びその算出結果の出力など各種演算処理を行なう。その他、歩行数の算出等も行なう。

データ保持部１５は、例えば、不揮発性のメモリ等で実現され、各種データを保持する。データ保持部１５においては、例えば、活動量に関するデータ（活動量データ）１５ａ等が保持される他、活動強度のレンジ毎に異なる音を対応付けた音情報を保持する保持手段として機能する。本実施形態ではそのような音情報の一例として、音階情報１５ｂ等が保持される。すなわち、音階情報１５ｂは、所定範囲（活動強度想定範囲）の活動強度を複数のレンジに分割し、当該分割したレンジ毎に異なる音階を対応付けた情報である（後述する図３参照）。

加速度計測部１６は、被検者の体動を検知する。加速度計測部１６は、例えば、３軸の加速度センサで実現され、ＸＹＺ軸の３方向の加速度を計測する。なお、３軸の加速度センサとしては、圧電抵抗型、静電容量型、熱検知型等、種々の方式が挙げられるが、本実施形態に係わる活動量計１０は、いずれの方式であっても良い。

ここで、制御部１４には、その機能的な構成として、活動強度算出部２１と、ピーク検出部２２と、音階判定部２３と、音出力制御部２４とが具備される。これら構成は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭをワーク領域としてＲＯＭに格納された制御プログラムを読み込み実行することで実現される。

活動強度算出部２１は、被検者の体動を検知する加速度センサからの出力に基づいて活動状態を示す活動強度の波形を算出する算出手段の一例である。活動強度算出部２１は、加速度計測部１６（各軸の加速度センサ）の出力値に基づいて合成加速度を算出することにより、被検者の活動状態を示す活動強度の波形を算出する。合成加速度は、例えば、各軸のセンサ出力値の２乗和の平方根で算出することができる。

ピーク検出手段の一例であるピーク検出部２２は、活動強度算出部２１により算出された合成加速度（活動強度）の波形から活動強度のピーク値を検出する。ピーク値は、例えば、活動強度の波形を微分処理し、その値が０（すなわち、傾き０）となった値を検出することで行なえる。なお、上記例示に限られず、ピーク値の検出は、どのような方法で検出しても良い。

音階判定部２３は、検出されたピーク値に対応する音を音情報に基づいて判定する判定手段の一例である。より具体的には、音階判定部２３は、データ保持部１５に保持された音階情報１５ｂに基づいて、ピーク検出部２２により検出された活動強度のピーク値に対応する音階を判定する。

音出力手段の一例である音出力制御部２４は、ピーク検出部２２により活動強度のピークが検出される度に、音階判定部２３により判定された音階に基づく音を音出力部１７から出力させる。なお、出力音としては、例えば、高齢者等が聞き取り易いように、低周波数（例えば、１ｋＨｚ〜４ｋＨｚ）の音を出力する。

ここで、図３を用いて、活動強度算出部２１により算出された活動強度に対して音階を対応付ける処理の概要について説明する。

活動強度は、活動強度想定範囲内において複数のレンジに分割されている。そして、当該分割されたレンジ毎に異なる音階が対応付けられている（音階情報）。なお、活動強度想定範囲は、計測が想定される活動強度の範囲を示している。これは、被検者に応じて適宜変更して設定すれば良い。

ここで、図３の場合、符号３０に示すレンジにはド（低い）、符号３２に示すレンジにはレ、符号３２に示すレンジにはミ、・・・と、符号３３〜符号３６に対してもそれぞれ順番に音階が対応付けられており、符号３７に示すレンジにはド（高い）が対応付けられている。

活動強度の波形においては、複数のピークが示されており、各ピークに対して音階が対応付けられている。図３の場合、図中左側のピークから順番に、ラ、シ、ド、ミ、レ、レ、ド、ラ、ドの音階が対応付けられている。

次に、図４を用いて、図１に示す活動量計１０の処理の流れの一例について説明する。

活動量計１０において被検者の活動量の計測が開始すると（Ｓ１０１）、活動量計１０は、活動強度算出部２１において、加速度計測部１６により計測される加速度に基づいて、活動強度（合成加速度）を算出する（Ｓ１０２）。そして、ピーク検出部２２において、活動強度算出部２１により算出された活動強度の波形から活動強度のピークを検出する（Ｓ１０３）。

この結果、ピークが検出されると（Ｓ１０３でＹＥＳ）、活動量計１０は、音階判定部２３において、データ保持部１５に保持された音階情報１５ｂに基づいて、ピーク検出部２２により検出された活動強度のピーク値に対応する音階を判定する（Ｓ１０４）。

そして、活動量計１０は、音出力制御部２４において、音階判定部２３により判定された音階に基づく音を音出力部１７から出力させる（Ｓ１０５）。

以上説明したように本実施形態によれば、特に、高齢化に伴い運動機能が低下している人や脳卒中や骨折などリハリビを必要とする人が運動訓練を行なっている際に、活動強度に応じた音階の音を提供できる。

これにより、運動訓練を必要とする人にとっては、表示部に視線を移すことなく、自身が行なっている運動の活動状態やそのリズムをリアルタイムに確認できる。そのため、運動訓練の間に表示部に視線を移すことによる被検者の事故を予防できる。また、運動訓練の間、活動強度が足りない、また、適正な運動ができている等を被検者自身が把握できるため、運動訓練を効率的に行なえることになる。

また更に、活動強度に応じた音階の音を出力するため、被検者自身も楽しんでリハビリ等の運動訓練を行なうことができる。これにより、被検者の運動意欲を刺激できるので、被検者自身による自主的な運動を促すことができる。

以上が本発明の代表的な実施形態の例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。ここで、いくつか変形例を挙げて説明する。

（変形例１）
例えば、図５に示すように、所定以上の活動強度（この場合、ド（高い）に対応する活動強度以上）を示すピークが所定数連続（この場合、３つ）する場合には、当該所定以上の活動強度のピーク値が連続する限り、本来割り当てられる音階の音ではなく、特定音を出力するようにしても良い。例えば、通常のド（高い）と音色の異なるド（高い）を出力する。また、例えば、ピーク値に対応する音階の音ではなく、例えば、通常よりも短いピッチでドレミと連続して出力する等しても良い。特定音は、通常出力されるべき音と異なっていれば良く、どのような音であっても良い。このような構成にした場合、所定以上の活動強度を有する動き（運動）を連続して行なった場合、特別な音が出力されることになるため、被検者自身による自主的な運動を更に促すことができる。

（変形例２）
例えば、図６に示すように、所定以上の活動強度（この場合、ド（高い）に対応する活動強度以上）を示すピークが所定期間内に複数検出された場合、特定音を出力するようにしても良い。特定音は、上記変形例１と同様に、通常出力されるべき音と異なっていれば良く、どのような音であっても良い。このような構成にした場合、所定以上の活動強度を有する動き（運動）を俊敏に行なった場合、特別な音が出力されることになるため、被検者自身による自主的な運動を更に促すことができる。

（変形例３）
例えば、上述した実施形態においては、７音音階を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。すなわち、活動強度のレンジ毎に異なる音階の音を出力できれば良い。

（変形例４）
例えば、上述した実施形態においては、活動強度のレンジ毎に異なる音階の音を出力する場合について説明したが、これに限られず、たとえば、活動強度のレンジ毎に異なる音色の音を出力するといった構成であっても良い。この場合、データ保持部１５においては、音階情報の代わりに、活動強度のレンジ毎に異なる音色等の音を保持する音情報を保持するように構成する。

（変形例５）
例えば、活動量計１０に無線通信機能（例えば、フェリカ、Bluetooth）が備わっていても良い。この場合、例えば、活動量計を所有する他の被検者との間で、計測されたデータの通信（交換）を行なえる。また、このような通信機能を用いてパーソナルコンピュータ等に活動量データを取り込み、グラフ等が表示できる構成であっても良い。

（変形例６）
また、活動量計は、杖や車いす（可動部）に装着できても良い。この場合、杖や車いすを利用する被検者の活動量を計測できる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

本願は、２０１１年９月２７日提出の日本国特許出願特願２０１１−２１１５７３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (6)

1. 被検者の身体に装着され、その活動量を計測する活動量計であって、
   所定範囲の活動強度を複数のレンジに分割し、該分割したレンジ毎に異なる音を対応付けた音情報を保持する保持手段と、
   被検者の体動を検知する加速度センサからの出力に基づいて得られる加速度の時間軸に沿った変化を表す波形を、前記被検者の活動状態を示す活動強度の波形として算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された活動強度の波形からピーク値を検出するピーク検出手段と、
   前記保持手段に保持された音情報に基づいて、前記ピーク検出手段により検出された前記ピーク値に対応する音を判定する判定手段と、
   前記ピーク検出手段により前記ピーク値が検出される度に、前記判定手段により判定された音を出力する音出力手段と
   を具備することを特徴とする活動量計。
2. 前記保持手段は、
   前記レンジ毎に異なる音階を対応付けた音情報を保持し、
   前記判定手段は、
   前記保持手段に保持された音情報に基づいて、前記ピーク検出手段により検出されたピーク値に対応する音階を判定し、
   前記音出力手段は、
   前記ピーク検出手段により前記ピーク値が検出される度に、前記判定手段により判定された音階に基づく音を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の活動量計。
3. 前記判定手段は、
   前記ピーク検出手段により検出されたピーク値が所定以上の活動強度で且つ所定数連続する場合、該所定以上の活動強度のピーク値が連続して検出される限り、該ピーク値に対応する音として、特定音を出力する旨の判定を行なう
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の活動量計。
4. 前記判定手段は、
   前記ピーク検出手段により所定期間内に所定以上の活動強度のピーク値が複数検出された場合、当該所定期間内に検出された複数のピーク値に対応する音として、特定音を出力する旨の判定を行なう
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の活動量計。
5. 前記音出力手段は、低周波数の音を出力する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の活動量計。
6. 被検者の身体に装着され、その活動量を計測する活動量計の処理方法であって、
   算出手段が、被検者の体動を検知する加速度センサからの出力に基づいて得られる加速度の時間軸に沿った変化を表す波形を、前記被検者の活動状態を示す活動強度の波形として算出する工程と、
   ピーク検出手段が、前記算出手段により算出された活動強度の波形からピーク値を検出する工程と、
   判定手段が、所定範囲の活動強度を複数のレンジに分割し、該分割したレンジ毎に異なる音を対応付けた音情報を保持する保持手段に保持された音情報に基づいて、前記ピーク検出手段により検出された前記ピーク値に対応する音を判定する工程と、
   音出力手段が、前記ピーク検出手段により前記ピーク値が検出される度に、前記判定手段により判定された音を出力する工程と
   を含むことを特徴とする処理方法。