JP6507304B1

JP6507304B1 - 歩数計及び歩数計用プログラム

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Publication number: JP6507304B1
Application number: JP2018238154A
Authority: JP
Inventors: 稔原
Original assignee: 株式会社アコーズ
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP2020099415A

Abstract

【課題】小型かつ廉価な歩数計によって、歩行における体の傾きを的確に捉えることができ、且つ骨格の歪みや不均一性によって生じる体幹部の軸のブレの把握が容易になり、リハビリや運動機能の改善・向上に有用な歩数計及び歩数計用プログラムを提供する。【解決手段】３軸加速度センサ１０を使用者Ｇに装着し該使用者Ｇの姿勢を検出する歩数計１において、個人データ設定手段２０と、高帯域重力加速度検出手段３１Ｈと、低帯域重力加速度検出手段３１Ｌと、低帯域左右加速度検出手段３２と、低帯域前後加速度検出手段３３と、歩数計数手段３５と、左右傾斜度検出手段３６と、前後傾斜度検出手段３７とを備え、使用者Ｇの左右傾斜度データＳ７と前後傾斜度データＳ８とから姿勢状態データＳ９を検出する構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は歩数計及び歩数計用プログラムに係わり、特に使用者の歩行時や日常生活における姿勢の検出・記録を容易にする歩数計及び歩数計用プログラムに関する。

高齢化や、脳疾患等様々な要因によって運動機能や平衡機能に支障を持つ障害者が増えている。一方、運動機能低下や平衡機能低下を回復させるための適度な運動、特に歩行が推奨されているが、たとえば歩行時の姿勢が悪い場合には期待した効果が得られないばかりか、かえって身体に悪影響を生じることもある。このため歩行姿勢の状態を把握することはきわめて重要であり、これに関連する技術が下記の特許文献１に開示されている。

特許文献１においては、本体部と、当該本体部の加速度を検出するための加速度センサと、歩行姿勢を表わす指標値を算出するための演算手段と、歩行姿勢を表わす指標における指標値と歩行レベルとの対応を記憶する記憶手段と、歩行姿勢の判定結果として前記演算手段で算出された前記指標値の属する歩行姿勢レベルを出力するための出力手段とを備え、歩幅、重心バランス、および歩隔のうちの少なくとも１つの指標によって歩行姿勢をグラフ上に画面表示し、姿勢の改善や矯正を可能とする歩行姿勢判定装置が開示されている。

特開２０１１−７８５３４号公報

特許文献１に開示された従来技術においては、歩行姿勢の評価は、歩幅や重心バランスや歩隔によってなされるので、骨格の歪みや不均一性によって生じる体の傾きが把握できないという問題点がある。

本発明は上記した従来技術の問題点を解決し、装置が小型で廉価であり更に日常生活の中で携帯可能であって、使用者の歩行時や日常生活における体の傾きを正確に検出し記録を容易に行える歩数計及び歩数計用プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の構成を詳述すれば、請求項１に係る発明は、３軸加速度センサを使用者に装着し該使用者の姿勢を検出する歩数計において、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の高帯域成分を高帯域重力加速度信号として出力する高帯域重力加速度検出手段と、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域重力加速度信号として出力する低帯域重力加速度検出手段と、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における左右方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域左右加速度信号として出力する低帯域左右加速度検出手段と、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における前後方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域前後加速度信号として出力する低帯域前後加速度検出手段と、前記高帯域重力加速度信号に基づき前記使用者の歩数データを出力する歩数計数手段と、前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域左右加速度信号とから前記使用者の左右傾斜度データを算出する左右傾斜度検出手段と、前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域前後加速度信号とから前記使用者の前後傾斜度データを算出する前後傾斜度検出手段と、を備えたことを特徴とする歩数計である。

また、請求項２に係る発明は、前記左右傾斜度データと前記前後傾斜度データとから使用者の姿勢状態データを検出する姿勢状態検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の歩数計である。

さらに、請求項３に係る発明は、前記姿勢状態データは８ビットのデジタル信号で構成され、前記左右傾斜度データを前記８ビットの上位４ビットで構成するとともに前記前後傾斜度データを前記８ビットの下位４ビットで構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の歩数計である。

さらに、請求項４に係る発明は、３軸加速度センサを使用者に装着し該使用者の姿勢を検出する歩数計用プログラムであって、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の高帯域成分を高帯域重力加速度信号として出力する高帯域重力加速度検出ステップと、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域重力加速度信号として出力する低帯域重力加速度検出ステップと、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における左右方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域左右加速度信号として出力する低帯域左右加速度検出ステップと、前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における前後方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域前後加速度信号として出力する低帯域前後加速度検出ステップと、前記高帯域重力加速度信号に基づき前記使用者の歩数データを出力する歩数計数ステップと、前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域左右加速度信号とから前記使用者の左右傾斜度データを算出する左右傾斜度検出ステップと、前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域前後加速度信号とから前記使用者の前後傾斜度データを算出する前後傾斜度検出ステップと、を備えたことを特徴とする歩数計用プログラムである。

本発明によれば、小型かつ廉価な歩数計によって、歩行における体の傾きを捉えることが可能となるので骨格の歪みや不均一性によって生じる体幹部の軸のブレの把握が容易になり、リハビリや運動機能の改善・向上に有用な歩数計及び歩数計用プログラムが実現する。

本発明に係わる歩数計の全体の構成を示すブロック図である。本発明に係わる歩数計の表示部の一例を示す平面図である。本発明に係わる歩数計の使用例を説明する外観図である。本発明に係わる歩数計における動作原理を説明するための模式図である。本発明に係わる歩数計における動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図１から図５を用いて本発明に係わる歩数計１の具体的構成を説明する。
本発明は、使用者に備えられた歩数計１における３軸加速度センサ１０の出力データから、使用者の姿勢における左右及び前後の傾きを１５°単位で検出し、１３段階に分類して表示するようにしたものである。なお、以下の記述において、「歩行」中にはジョギング程度の「走行」も含むものとして記述する。また、以下に示す実施形態は、本発明に係わる技術思想を具体化するための歩数計及び歩数計用プログラムの一例を示すものであって、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。特に、実施の形態に記載されている各構成要素の相対的配置等は特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎないものである。また、図面が示す各部材の大きさや位置関係等は説明を明確にするため誇張していることがある。さらに、同一箇所、同一構成要素には同一符号を付与して重複する説明は省略する。

〔構成の説明：図１〕
図１を用いて本発明に係わる歩数計１の構成を説明する。図１は本発明に係わる歩数計１の全体構成を示すブロック図である。

図１において、歩数計１は使用者に装着し、使用者の体動または姿勢により生じる互いに直角な３軸方向の加速度信号を出力する３軸加速度センサ１０と、使用者の身長、体重、年齢及び性別等からなる個人データＳ２を出力する個人データ設定手段２０と、３軸加速度センサ１０から出力される加速度信号と個人データＳ２とから使用者の姿勢に係わるデータを演算する演算手段３０と、表示手段（報知手段）４０と、記憶手段５０と、電源６０とから構成される。なお、説明のため、図１には歩数計１とデータの送受信を行う外部の情報端末９０と通信用の電磁界Ｗとを破線で示している。

３軸加速度センサ１０はＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術により構成され、直立姿勢の使用者の重力方向に加わる加速度信号をｙ軸加速度信号Ｓ１ｙとして検出し、歩行方向に加わる加速度信号をｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとして検出し、歩行方向と直角の左右方向に加わる加速度信号をｘ軸加速度信号Ｓ１ｘとして検出するように歩数計１に装着されている。

なお、以下の説明において、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙは重力方向をプラス側、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚは進行方向をプラス側、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘは左手方向をプラス側とする。

個人データ設定手段２０は有接点式スイッチで構成され、歩数計１の使用者の身長、体重、年齢及び性別等からなる個人データＳ２を使用開始前に予め設定しておくものである。

演算手段３０はマイクロプロセッサで構成され、歩数計１の全体の動作を制御すると共に、３軸加速度センサ１０が出力するｘ軸加速度信号Ｓ１ｘと、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙと、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚとに基づき、使用者の歩数や姿勢を解析するための高帯域重力加速度検出手段３１Ｈ〜姿勢状態検出手段３８に至る諸要素をソフトウエアの形で備えている。

記憶手段５０はフラッシュメモリによる不揮発メモリであって、歩数や姿勢に係る諸データ及び日付情報を記憶する。通信手段７０は外部の情報端末９０と電磁界でデータの送受信を行う。なお記憶手段５０及び通信手段７０は演算手段３０に内蔵させても良い。

高帯域重力加速度検出手段３１Ｈは、３軸加速度センサ１０が出力するｙ軸加速度信号Ｓ１ｙを入力し、移動平均処理により、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙに含まれる略０．５Ｈｚ以上のスペクトラムを有する信号を高帯域重力加速度信号Ｓ３Ｈとして出力する。

低帯域重力加速度検出手段３１Ｌは、３軸加速度センサ１０が出力するｙ軸加速度信号Ｓ１ｙを入力し、移動平均処理により、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙに含まれる略０．００５Ｈｚ以下のスペクトラムを有する信号を低帯域重力加速度信号Ｓ３Ｌとして出力する。

低帯域左右加速度検出手段３２は、３軸加速度センサ１０が出力するｘ軸加速度信号Ｓ１ｘを入力し、移動平均処理により、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘに含まれる略０．００５Ｈｚ以下のスペクトラムを有する信号を低帯域左右加速度信号Ｓ４として出力する。

低帯域前後加速度検出手段３３は、３軸加速度センサ１０が出力するｚ軸加速度信号Ｓ１ｚを入力し、移動平均処理により、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚに含まれる略０．００５Ｈｚ以下のスペクトラムを有する信号を低帯域前後加速度信号Ｓ５として出力する。

歩数計数手段３５は高帯域重力加速度信号Ｓ３Ｈを入力し、その振幅が所定の閾値を上回ると使用者が歩いたと判断し、閾値を上回った回数を積算して歩数データＳ６として出力する。

左右傾斜度検出手段３６は、低帯域重力加速度検出手段３１Ｌが出力する低帯域重力加速度信号Ｓ３Ｌと、低帯域左右加速度検出手段３２が出力する低帯域左右加速度信号Ｓ４とを入力して使用者の左右方向の傾きを算出し、１５°単位で丸めて左右傾斜度データＳ７として出力する。

詳述すると、左右傾斜度検出手段３６は、左右傾斜度データＳ７を、Ｓ７＝Ｒｏｕｎｄ（Ｋｔａｎ^−１（Ｓ４／Ｓ３Ｌ）／１５）の式に基づき算出し、使用者の左右方向の傾きを、１５°、３０°、４５°、・・・、９０°のように、１５°単位で丸め、角度０°とプラス方向とマイナス方向とを含めた１３段階の値を左右傾斜度データＳ７として出力する。なお、丸めの単位は１５°以外でもよい。上記の式で、「Ｒｏｕｎｄ」は計算式の結果を四捨五入する演算子である。

また、左右傾斜度検出手段３６が出力する１３段階の値は、４ビットのデジタル信号で構成する。すなわち、４ビットのデジタル信号は１５種類の値を表現できるので、左右傾斜度データＳ７は、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、Ａ、Ｂ、Ｃの１３段階の値からなり、０、１、２、３、４、５はプラス方向の１５°単位の傾斜度を、６は角度０°を、７、８、９、Ａ、Ｂ、Ｃ、はマイナス方向の１５°単位の傾斜度を、各々表現するように構成してある。

前後傾斜度検出手段３７は、低帯域重力加速度検出手段３１Ｌが出力する低帯域重力加速度信号Ｓ３Ｌと低帯域前後加速度検出手段３３が出力する低帯域前後加速度信号Ｓ５とを入力し、使用者の前後方向の傾きを算出し、１５°単位で丸めて前後傾斜度データＳ８として出力する。前後傾斜度データＳ８は、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、Ａ、Ｂ、Ｃの１３段階の値からなる。但し、次式、Ｓ８＝Ｒｏｕｎｄ（Ｋｔａｎ^−１（Ｓ５／Ｓ３Ｌ）／１５）に基づき算出する。
前後傾斜度データＳ８に関するその他の説明は前記左右傾斜度検出手段３６における説明と同様なので省略する。

姿勢状態検出手段３８は、左右傾斜度検出手段３６が出力する左右傾斜度データＳ７と前後傾斜度検出手段３７が出力する前後傾斜度データＳ８とを入力し、使用者の３次元状の姿勢を表わす姿勢状態データＳ９を出力する。姿勢状態データＳ９は、記憶手段５０に収納されている上位下位ともに４ビットで構成された１バイトのデジタル信号で、左右傾斜度データＳ７を姿勢状態データＳ９の上位４ビットに記憶するとともに、前後傾斜度データＳ８を姿勢状態データＳ９の下位４ビットに記憶するようになし、１バイトのデジタル信号である姿勢状態データＳ９によって、使用者の姿勢の状態を表現する。

表示手段（報知手段）４０は液晶表示器で構成され、歩数表示部４０ｓと姿勢状態表示部４０ｐと左右傾斜度グラフ４２ａと前後傾斜度グラフ４２ｂとを備えている。電池６０は実施例ではボタン型の１次電池を用いたが２次電池で構成しても良い。通信手段７０はカレンダー情報と共にマイクロプロセッサ（演算手段）３０による演算の結果を外部の情報端末９０に送信すると共に、外部の情報端末９０からの制御信号を受信する機能を有する。

〔構造の説明：図２〕
次に、図２に基づき、本発明に係わる歩数計１の構造を説明する。図２は歩数計１の平面図である。

図２に示すように、歩数計１は掌に乗るサイズのケース８１の内部に、電装基板８３と図示していないボタン電池を備え、前面に表示手段（報知手段）４０と個人データ設定手段２０とを搭載している。電装基板８３は３軸加速度センサ１０と、図面上表示していないマイクロプロセッサ（演算手段）３０とフラッシュメモリによる記憶手段５０と通信手段７０とを搭載している。

なお、ケース８１には図示していないが情報端末９０との通信を行うためのアンテナを備えている。

表示手段（報知手段）４０は液晶表示素子で構成され、歩数表示部４０ｓと姿勢状態表示部４０ｐとを備えている。歩数表示部４０ｓは歩数計数手段３５から出力される歩数データＳ６を表示し、姿勢状態表示部４０ｐは使用者の左右の傾きを示す０〜Ｃの値を有する左右傾斜度データＳ７と、使用者の前後の傾きを示す０〜Ｃの値を有する前後傾斜度データＳ８とで構成される２桁の値を有する姿勢状態データＳ９を表示する。図２に示す例では左右傾斜度データＳ７は、Ｓ７＝５であって、使用者は左手側に１５°以下傾き、前後傾斜度データＳ８は、Ｓ８＝７、であって使用者は背後に１５°以下傾いていることを示している。

左右傾斜度グラフ４２ａと前後傾斜度グラフ４２ｂとは、左右の傾きや前後の傾きを直感的に捉えるための、図面視で右方向及び上方向をプラス側とするバーグラフであり、使用者の姿勢が傾くにつれてバーグラフの表示点が移動する。図２に示す例では、左右傾斜度グラフ４２ａの表示点は中央から右に１段階移動しているので左右傾斜度データＳ７はＳ７＝５であり、前後傾斜度グラフ４２ｂの表示点は中央から下に１段階移動しているので前後傾斜度データＳ８は、Ｓ８＝７であると認識できる。

〔使用例の説明：図３〕
次に、図３を用いて本発明に係わる歩数計１を使用者に装着する方法を説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、使用者Ｇの腹部に歩数計１をバンドＢで装着した状態を示す外観図であって、図３（ａ）は正面から見た外観図、図３（ｂ）は側面から見た外観図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、歩数計１は使用者Ｇが直立した状態で、上下方向をＹ軸、左右に手を伸ばした際の両腕が向く方向をＸ軸、Ｙ軸及びＸ軸と直交する前後方向をＺ軸として検出する。

〔動作原理の説明：図４〕
図４を用いて、本発明に係わる歩数計１の動作原理を説明する。図４は使用者Ｇに装着された歩数計１の傾きと３軸加速度センサ１０が出力する加速度信号の関係を示す模式図である。
図４（ａ）および図４（ｃ）は、使用者Ｇが静止直立している状態であり、図４（ｂ）は使用者Ｇが右手方向に鉛直線からθｈ度傾斜した状態を示し、図（ｄ）は使用者Ｇが前方向に、鉛直線からθｆ度傾斜した状態を示している。

図４（ａ）に示すように使用者Ｇが静止直立している状態では、歩数計１の３軸加速度センサ１０が出力するｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚは各々、Ｓ１ｘ＝０、Ｓ１ｙ＝Ｍ、Ｓ１ｚ＝０、と表すことができる。ここで、Ｍは重力加速度値を表す任意単位の数値である。

図４（ｂ）に示すように使用者Ｇが右手方向にθｈ°傾いた状態では、歩数計１の３軸加速度センサ１０が出力するｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚは各々、Ｓ１ｘ＝−Ｍｘ、Ｓ１ｙ＝Ｍｙ、Ｓ１ｚ＝０、と表わすことができる。

詳述すると、使用者Ｇが右手方向にθｈ°傾いたためｘ軸加速度信号Ｓ１ｘには重力加速度の分力が生じ、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘは０から−Ｍｘに変化する。Ｍｘは重力加速度の分力であり、使用者Ｇは右手方向へ傾いたためマイナス負号が付いている。またｙ軸加速度信号Ｓ１ｙはＭからＭｙに変化する。Ｍｙは使用者Ｇがθｈ度傾斜したことにより減少した重力加速度である。

図４（ｂ）を用いてＭｘとＭｙとθｈとの関係を説明する。図４（ｂ）に示すように、Ｍｘ及びＭｙは互いに直交する重力加速度Ｍの分力なので、ｔａｎθｈ＝Ｍｘ／Ｍｙが成立する。この関係式から、θｈ＝Ｋｔａｎ^−１（Ｍｘ／Ｍｙ）、となり、使用者Ｇが傾いた際の歩数計１の加速度センサ１０の出力から、θｈを求めることが可能である。ここにＫはラジアン単位の角度を「°」単位の数値に変換する定数である。

図４（ｄ）に示す状態、すなわち使用者Ｇが前後方向にθｆ°傾いた場合は、上述と同様なので説明は省略する。
前後方向の傾き角θｆは、θｆ＝Ｋｔａｎ^−１（Ｍｚ／Ｍｙ）、の式に従って算出することが可能である。

以上は、使用者が静止直立している場合における３軸加速度センサ１０が出力する加速度信号についての説明であるが、使用者が歩行を行った際も基本的には上記と同様である。詳述すると、使用者Ｇが歩行したときは、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚには、歩行動作による棘波状の加速度信号が加わるため、３軸加速度センサ１０の出力は重力加速度による一定値に、振幅が交流的に変化する棘波が重畳した時系列信号となる。

この３軸加速度センサ１０の出力である時系列信号を、低帯域重力加速度検出手段３１Ｌ及び低帯域左右加速度検出手段３２及び低帯域前後加速度検出手段３３に適用し、低帯域のスペクトラムを有する信号を抽出することによって、重力方向、左右方向及び前後方向の加速度成分を得ることできる。

さらに、この左右及び前後方向の重力加速度成分と、重力方向加速度信号の比を算出することによって、３軸加速度センサ１０及び歩数計１及び使用者Ｇの傾きを算出することが可能となる。
以上が本発明の原理である。

〔表示例の説明：図２〕
次に、図２を用いて、本発明に係わる歩数計１の表示例を説明する。図２に示すように報知手段（表示手段）４０の歩数表示部４０ｓは使用者の歩数を表示する。個人データ設定手段２０は、歩数計１の操作機能も備えているので、個人データ設定手段２０によって１日単位や週単位等、あるいは所定区間の歩数等、表示の種類を変えることができる。
また、報知手段４０には、図示していないが個人データ設定手段２０によって入力した使用者の体重や身長、年齢等の身体データを使用して、使用者Ｇが消費した代謝エネルギーを表示する領域を設けることも可能である。

また、姿勢値表示部４０ｐは姿勢状態検出手段３８から出力される姿勢状態データＳ９を液晶表示する。例えば、姿勢状態データＳ９＝６６であれば左右、前後いずれも傾斜度０、すなわち直立の状態であって、姿勢状態データＳ９＝５７であれば、使用者の姿勢は右手方向に１５度以内傾き、背面方向に１５度以内傾いていることを示す。

さらに、姿勢状態データＳ９は、左右傾斜度グラフ４２ａ及び前後傾斜度グラフ４２ｂによって、左右傾斜度データＳ７及び前後傾斜度データＳ８を視覚的に表示する。
詳述すると、左右傾斜度データＳ７又は前後傾斜度データＳ８が６であれば左右傾斜度グラフ４２ａ又は前後傾斜度グラフ４２ｂの中央が点灯し、左右傾斜度データＳ７又は前後傾斜度データＳ８の値が変化すれば変化に応じて表示が移動する。また、使用者Ｇがうつ伏せに転倒すると前後傾斜度データＳ８の値は０となり、仰向けに転倒すると前後傾斜度データＳ８の値はＣとなるので、前後傾斜度データＳ８を外部の情報端末９０に送信し、本発明による歩数計１を高齢者等の救護器具として利用することも可能である。

〔フロー−チャートの説明：図５〕
図５を用いて、本発明に係わる歩数計１の動作を説明する。図５はマイクロプロセッサ（演算手段）３０の動作を説明するためのフローチャートである。

＜Ｓ１ステップ＞
３軸加速度センサ１０から出力されるｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚをデジタルサンプリングの手法で取り込み記憶手段５０に記憶する。

＜Ｓ２ステップ＞
３軸加速度センサ１０からのｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚのデジタルサンプリングと並行して、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘ、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙ、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚを、移動平均法を用いて広帯域信号と低帯域信号とにフィルタリングする。詳述すると、ｙ軸加速度信号Ｓ１ｙから高帯域重力加速度信号Ｓ３Ｈと低帯域重力加速度信号Ｓ３Ｌとを抽出し、ｘ軸加速度信号Ｓ１ｘから低帯域左右加速度信号Ｓ４を抽出し、ｚ軸加速度信号Ｓ１ｚから低帯域前後加速度信号Ｓ５を抽出する。

＜Ｓ３ステップ＞
低帯域重力加速度信号Ｓ３Ｌと低帯域左右加速度信号Ｓ４とから、左右傾斜度検出手段３６を介して左右傾斜度データＳ７を算出し報知手段（表示手段）４０の左右傾斜度グラフ４２ａに表示する。

＜Ｓ４ステップ＞
低帯域重力加速度信号Ｓ３Ｌと低帯域前後加速度信号Ｓ５とから、前後傾斜度検出手段３７を介して前後傾斜度データＳ８を算出し報知手段（表示手段）４０の前後傾斜度グラフ４２ｂに表示する。

＜Ｓ５ステップ＞
左右傾斜度データＳ７及び前後傾斜度データＳ８をプラス方向及びマイナス方向で各々１５°単位で丸め、角度０を加え、１３段階に分割する。また、当該１３段階の左右傾斜度データＳ７及び前後傾斜度データＳ８を数値化し、姿勢値表示部４０ｐに表示すると共に、高帯域重力加速度信号Ｓ３Ｈから歩数データＳ６を算出し、歩数表示部４０ｓに液晶表示する。

＜Ｓ６ステップ＞
姿勢状態データＳ９を記憶手段５０に以下のようにメモリする。すなわち、姿勢状態データＳ９を１バイト８ビットで構成し、当該８ビットの上位４ビットに左右傾斜度データＳ７を記憶し、上位４ビットに前後傾斜度データＳ８を記憶する。
以上の動作フローに基づき、使用者Ｇの姿勢を数値的かつ視覚的に表示する。また姿勢状態データＳ９を通信手段７０によって外部の情報端末９０に送信し、情報端末９０を用いてさらに詳細に使用者Ｇの姿勢の状態を解析し分析することも可能となる。

以上述べたように本発明によれば、小型かつ廉価な歩数計によって体の傾きを捉えることが可能となるので骨格の歪みや不均一性によって生じる体幹部の軸のブレの把握が容易になり、リハビリや運動機能の改善・向上にきわめて有用である。また、使用者の姿勢は本実施例の場合１５°の角度で分解されるので前後左右の傾き角から姿勢を推定する際の確度が格段に向上する。また、姿勢状態データＳ９は１バイト８ビットで構成されデータの処理やメモリの運用上極めて効率的である。

１：歩数計
１０：３軸加速度センサ
２０：個人データ設定手段
３０：マイクロプロセッサ（演算手段）
３１Ｈ：高帯域重力加速度検出手段
３１Ｌ：低帯域重力加速度検出手段
３２：低帯域左右加速度検出手段
３３：低帯域前後加速度検出手段
３５：歩数計数手段
３６：左右傾斜度検出手段
３７：前後傾斜度検出手段
３８：姿勢状態検出手段
４０：報知手段（表示手段）
４０ｓ：歩数表示部
４０ｐ：姿勢値表示部
４２ａ：左右傾斜度グラフ
４２ｂ：前後傾斜度グラフ
５０：記憶手段
７０：通信手段
８１：ケース
８３：電装基板
９０：情報端末
Ｓ１ｘ：ｘ軸加速度信号
Ｓ１ｙ：ｙ軸加速度信号
Ｓ１ｚ：ｚ軸加速度信号
Ｓ２：個人データ
Ｓ３Ｈ：高帯域重力加速度信号
Ｓ３Ｌ：低帯域重力加速度信号
Ｓ４：低帯域左右加速度信号
Ｓ５：低帯域前後加速度信号
Ｓ６：歩数データ
Ｓ９：姿勢状態データ
Ｓ７：左右傾斜度データ
Ｓ８：前後傾斜度データ
θｈ：左右方向の傾き角
θｆ：前後方向の傾き角
Ｗ：電磁界
θｈ、θｆ：傾き角
Ｂ：ベルト
Ｇ：使用者

Claims

３軸加速度センサを使用者に装着し該使用者の姿勢を検出する歩数計において、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の高帯域成分を高帯域重力加速度信号として出力する高帯域重力加速度検出手段と、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域重力加速度信号として出力する低帯域重力加速度検出手段と、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における左右方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域左右加速度信号として出力する低帯域左右加速度検出手段と、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における前後方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域前後加速度信号として出力する低帯域前後加速度検出手段と、
前記高帯域重力加速度信号に基づき前記使用者の歩数データを出力する歩数計数手段と、
前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域左右加速度信号とから前記使用者の左右傾斜度データを算出する左右傾斜度検出手段と、
前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域前後加速度信号とから前記使用者の前後傾斜度データを算出する前後傾斜度検出手段と、
を備えたことを特徴とする歩数計。
前記左右傾斜度データと前記前後傾斜度データとから使用者の姿勢状態データを検出する姿勢状態検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の歩数計。
前記姿勢状態データは８ビットのデジタル信号で構成され、前記左右傾斜度データを前記８ビットの上位４ビットで構成するとともに前記前後傾斜度データを前記８ビットの下位４ビットで構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歩数計。
３軸加速度センサを使用者に装着し該使用者の姿勢を検出する歩数計用プログラムであって、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の高帯域成分を高帯域重力加速度信号として出力する高帯域重力加速度検出ステップと、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における重力方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域重力加速度信号として出力する低帯域重力加速度検出ステップと、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における左右方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域左右加速度信号として出力する低帯域左右加速度検出ステップと、
前記３軸加速度センサからの加速度信号に基づき前記使用者における前後方向の加速度信号の低帯域成分を低帯域前後加速度信号として出力する低帯域前後加速度検出ステップと、
前記高帯域重力加速度信号に基づき前記使用者の歩数データを出力する歩数計数ステップと、
前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域左右加速度信号とから前記使用者の左右傾斜度データを算出する左右傾斜度検出ステップと、
前記低帯域重力加速度信号と前記低帯域前後加速度信号とから前記使用者の前後傾斜度データを算出する前後傾斜度検出ステップと、
を備えたことを特徴とする歩数計用プログラム。