JPS6373112A - 歩行距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は身体に装着することによって歩行距離の測定が
出来る歩行距離測定装置に関する。

〔従来の技術〕

近年健康への関心が高まっており、特に足腰の衰えを防
止したり、又は積極的に鍛えるために歩行を主体とした
運動を愛好する人が増えている。

上記の歩行を主体とする運動の種類は、散歩、ハイキン
グ、競歩、オリエンテーリング、歩行ラリ−等、色々な
ものがあり、これらの種目のなかには、その歩行距離を
知ることが出来れば、目標の管理や、成果の向上に対し
て極めて有利なものがある。例えば、散歩や競歩の場合
は１日の運動量を管理することが出来、又歩行ラリ−の
場合には、正確な歩行距離を知ることによって競技上の
減点を少な（することが出来る。

しかるに歩行距離を正確に測定することが強（望まれて
いるが、従来の歩行距離計としては万歩計に自分の歩巾
なセットし、万歩計の歩数と、セットした歩巾とを演算
することにより簡易的に歩行距離を表示するものであっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし前記簡易型の歩行距離計では、万歩計そのものの
検出する歩数がチャタリング等によって誤差を生ずると
ともに、セントした歩巾に対して実際の歩巾がバラツク
ため、その演算された歩行距離の信頼性が低（なり、表
示された歩行距離も参考程度にしか利用することが出来
ないという問題があった。

本発明の目的は、上記問題を解決し、身体に装着するだ
けで正確な歩行距離測定が出来る本格的な歩行距離測定
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の構成は下記の通りで
ある。

一方の足に装着され、超音波送信信号を出力する本体と
、他方の足に装着され、前記超音波送信信号を検出して
超音波反射信号を出力する反射体よりなり、前記本体は
前記超音波送信信号に同期して計数を開始し、前記超音
波反射信号に同期して計数を終了することにより前記本
体と反射体間の距離を測定する距離測定回路と、該距離
測定回路によって連続的に測定された距離データから極
大データを判定する極大データ判定回路と、前記極大デ
ータを積算して歩行距離データを算出する積算回路とを
備えたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下図面により本発明の実施例を詳述する。

第１図は、本発明の歩行距離測定装置の外観図であり、
第１図（イ）は本体、第１図（ロ）は反射体を示す。本
体１は送受信用の超音波２ピーカ、マイク２（以後音波
波ＳＭと略記）、６桁の歩行距離を表示出来る表示装置
６、電源ボタン４及び身体に装着するためのバンド５に
より構成され、又反射体１０は、送受信用の超音波５Ｍ
１１．電源ボタン１２及び装置用のバンド１３により構
成されている。

第２図は、第１図に示す歩行測定装置を身体に装着した
状態を示す状態図であり、一方の足首に本体１を、他方
の足首に反射体１０をそれぞれバンド５．１３によって
装着し、点線で示す超音波の送受信によって歩行距離を
測定するものである。

第３図は第２図に示す歩行測定装置の測定原理を説明す
るためのタイムチャートであり、第３図イ）は歩行に伴
う時間の変化、第３図（ロ）は足の移動状態、第３図（
／→は足の移動に伴う距離の測定値を示す。次に前記第
２図と第３図の各タイムチャートにより本発明に於ける
歩行距離測定装置の測定原理を説明する。

すなわち第２図に於いて本体１を装着した右足をＡ、反
射体１０を装着した左足をＢとすると、後述するごとく
右足Ａと左足Ｂとの間隔は、本体１と反射体１０とに於
ける超音波の送受信によって連続的に測定されることに
より本体１に内蔵されているメモリ回路に記憶され、そ
の結果に従って歩行距離が演算される。

第３図（ロ）は、右足Ａと左足Ｂの足形を示すものであ
り、ｔｌの時点では、右足Ａと左足Ｂとが、Ａ、、Ｂ、
のどと（同じ位置にいるため、第３図（／号に示すごと
（、距離の測定値りは、０となっている。この状態から
歩行を開始することにより右足ＡをＡ　、からＡ２の位
置まで矢印ａ、に従って一歩踏み出した状態を考えると
、左足Ｂ１に対して右足Ａ１が徐々に離れてい（ため矢
印ａ、に対して距離の測定値は１１のとと（増加してい
き右足がＡ、の位置に着地した時点ｔ２に於いて測定値
はＬｌの極大値となる。次に左足Ｂ１を矢印ｂ１に従っ
て進めると左足Ｂ、と右足Ａ２との距離が徐々に近ずく
ため矢印す、に対して測定値はｌ、のごとく減少し、左
足Ｂ′、が右足Ａ２の位置を通過する時点ｔ、に於いて
測定値は０となる。

さらに左足、４．が矢印ｂ２に従って進むと左足ハ、と
右足Ａ２との距離が徐々に離れていくため矢印す、に対
して測定値は１３のごとく増加していき左足がＢ２の位
置圧着地した時点ｔ４に於いて測定値はＢ２の極大値と
なる。同様にして右足と左足を交互に進める歩行動作に
より距離の測定値は、第３図ｅ号に示すごとく増減を繰
り返えし右足と左足との距離が極大となる着地時点に於
いて極大値となる。

したがって、この測定値の各極大値り１、Ｌ、、Ｌ、〜
Ｉ、ｎを加算することによって歩行距離を測定すること
が出来る。

次に第４図〜第６図により本発明の歩行距離測定装置の
回路構成及び動作を説明する。

第４図は前記本体１のブロック線図であり２０は超音波
信号ｆ。を発振する発振回路、２１は前記超音波信号ｆ
。を分周して距離測定用の計数信号ｆ１や、タイミング
信号ｆ２、ｆ、を出力するための分周回路、２２は前記
タイミング信号ｆ２、ｆ、を入力して第６図（−ｆ）に
示す一定間隔のサンプリングパルスｐ　ｓｓを出力する
駆動タイミング信号作成回路、２６はサンプリングゲー
トとして動作するＡＮＤゲートであり、前記超音波信号
ｆ０をサンプリングパルスｐ　ｓｓによってサンプリン
グすること罠より第６図（ロ）に示す送信信号３ｍを出
力する。２４は駆動回路であり、前記送信信号３ｍを超
音波Ｓ　Ｍ　２を介して送出する。

２５は反射信号検出回路であり、増巾回路２６、検波回
路２７、ＡＮＤゲート２８、インバータ２９により構成
され、後述する反射信号Ｓｒを検出し、第６図ｅ号に示
す反射パルスｐ　ｓｒを出力する。

６０は距離測定回路であり前記サンプリングパルスｐ　
ＭＭと反射パルスｐ　ｓｒを入力して第６図に）に示す
計数ゲート信号ｐｃを出力するデータタイプフリップフ
ロップ６１（以後Ｄ−ＦＦと略記する。）、計数ゲート
信号ｐｃによって制御されるＡＮＤゲート３２、該ＡＮ
Ｄゲート６２を通過する超音波信号ｆ。を計数して距離
データを出力する距離カウンタ′５６、ＯＲゲート３４
により構成されている。

４０は極大データ判定回路であり、前記反射パルスｐ　
ｓｒに同期信号として距離カウンタ３６からの距離デー
タＤｌｔを入力し、その距離データＤＩの中から極大デ
ータＤＡｍを判定し、出力する。

５０は、積算回路であり、加算回路５１とデータメモリ
５２により構成され、前記データメモリ５２に記憶され
ている歩行距離データＤＷと前記極大データＤｉｍとを
加算回路５１によって加算し、その結果を新しい歩行距
離データｌａｗとしてデータメモリ５２に記憶する。６
０は表示駆動回路であり前記歩行距離データｌ）ｖを第
１図に示す表示装置乙に表示させるための駆動を行う。

７０は電池、７１は前記電源ボタン４によって制御され
る電源スィッチ、７２は、前記電源スィッチ７１のＯＮ
操作時に初期設定パルスｐｒを出力する初期設定回路で
あり該初期設定パルスｐｒによって極大データ判定回路
４０、積算回路５０、分周回路２１、Ｄ−ＦＦ３１が初
期化される。

次に第５図により反射体１０の構成を説明する。

８０は超音波信号ｆ０を発振する発振回路、８１は前記
超音波信号ｆ０を分周する分周回路、８２は送信信号検
出回路であり、増巾回路８３、検波回路８４、ＡＮＤゲ
ート８５、インバータ８６により構成され、前記本体１
より送信された送信信号Ｓ３を検出し、第６図（ホ）に
示すトリガーパルスｐ　ｒｒを出力する。９０は駆動タ
イミング信号作成回路であり、前記分周回路８１からの
分周信号と、前記トリガーパルスｐ　ｒｒを入力し、第
６図（へ）に示すごとくトリガーパルスｐ　ｒｒの立下
りに同期したサンプリングパルスｐ　ｒｓを出力する。

９１はサンプリングゲートとして動作するＡＮＤゲート
であり、前記超音波信号ｆ０をサンプリングパルスｐ　
ｒｌによってサンプリングすることにより第６図（ト）
に示す反射信号Ｓｒを出力する。９２は駆動回路であり
、前記反射信号Ｓｒを前記超音波ＳＭ１１を介して送出
する。

次に前記本体１と反射体１０とによる歩行距離測定の動
作を説明する。

まず距離測定に使用する計数信号ｆ、の条件を考えると
前記超音波信号である送信信号３ｍと反射信号３ｒが空
気中を伝搬する速度Ｃａは、Ｃｓ　＝３３１　＋０．６
　ＴＩ：ｍ／　ｓ　：）　（Ｔは温度℃）であり常温（
２４°Ｃ）に於ける速度Ｃａｓは、３４５．４　［：ｍ
／　ｓ　］となる。従って前記各信号Ｓ＠、３ｒが１〔
儒〕を進行するのに必要な時間ｔｓは ｔｓ＝１／３４５４０　［：ｓｅｃ：）中２８．９５１
：μＳ〕 となる。本発明の歩行距離測定装置では、反射方式を採
用しているため往復距離の測定を行うことになり、１Ｃ
ｃｔｒＬ〕進行するのに必要な時間は、見かけ上２倍の
２ｔｓとなり、 ２ｔ８キ５７．９０　（μＳ〕 となる。従って前記計数信号ｆ、は ｆ　、　＝　１　／　５７．９０　＝　１７２７０　（
Ｈｚ　）となる。

すなわち本体１より送信信号Ｓｓが送信されてから反射
信号Ｓｒを受信する迄の時間間隔を、前記計数信号ｆ、
（１７２７０Ｈｚ）で計数することにより１〔儂〕が１
計数値に対応した距離測定を行うことが出来る。

次に第４図〜第６図により具体的動作を説明する。まず
第２図に示すごと（両足首に本体１及び反射体１０を装
着し、電源ボタン４．１２を操作して動作状態にしてか
ら第３図に示すごと（歩行を開始すると第４図に示す本
体１は、電源ボタン４の操作によって電源スィッチ７１
がＯＮ状態となるため電源供給状態になると同時に初期
設定回路７２から初期設定パルスｐｒを出力する。そし
てこの初期設定パルスｐｒによってＤ・ＦＦ３１とデー
タメモリ５２が、リセットされて初期設定されると同時
に分周回路２１がリセットされた後に分周動作を開始す
る。

そして分周回路２１よりタイミング信号ｆ２、ｆ、が出
力されると駆動タイミング信号作成回路２２より第６図
（イ）に示すサンプリングパルスｐ　ａｓが出力されＡ
ＮＤゲート２３を開（とともにインバータ２９を介して
ＡＮＤゲート２８を閉じ、さらにＤ−ＦＦ３１のφ端子
に供給される。この結果ＡＮＤゲート２３を通過した超
音波信号ｆ。が第６図（ロ）に示す送信信号Ｓａとして
駆動回路２４に供給され、超音波ＳＭ２より出力される
。又駆動回路２４から出力された送信信号３ｍは反射信
号検出回路２５にも供給されるが、前記サンプリングパ
ルスＰ■によって閉じられたＡＮＤゲート２８によって
阻止される。すなわちＡＮＤゲート２８は、超音波ＳＭ
２が送受信に兼用されることによって反射信号検出回路
２５に送信信号Ｓｓが混入するのを阻止している。

さらに前記Ｄ−ＦＦ３１のφ端子に供給されたサンプリ
ング信号Ｐ■の立下りのタイミングにてＤ＠ＦＦ３１の
出力端子Ｑには、第６図に）に示す計数ゲート信号ｐｃ
が出力されることによりＡＮＤゲート３２が開き、該Ａ
　Ｎ　Ｄゲート３２を通過した計数信号ｆ１によって距
離カウンタ６６が計数を開始する。

そして前記超音波Ｓ　Ｍ　２より出力された送信信号Ｓ
１は、反射体１０の超音波５Ｍ１１によって受信され、
送信信号検出回路８２に供給される。

送信信号検出回路８２は供給された送信信号Ｓｓを増巾
回路８３にて増巾した後に検波回路８４にてパルス化し
、ＡＮＤゲート８５を介してトリガーパルスｐ　ｒｒを
出力する。このトリガーパルスｐ　ｒｒを入力すること
により駆動タイミング信号発生回路９０は第６図（へ）
に示すごとく、トリガーパルスｐ　ｒｒの立下りのタイ
ミングにてサンプリングパルスｐ　ｒ８を出力し、ＡＮ
Ｄゲート９１を開（とともにインバータ８６を介してＡ
ＮＤゲート８５を閉じる。この結果ＡＮＤゲート９１を
通過した超音波信号ｆ。が第６図（ト）に示す反射信号
ｓｒとして駆動回路９２に供給され、超音波５Ｍ１１よ
り出力される。又駆動回路９２から出力された反射信号
３ｒは送信信号検出回路８２にも供給されるが、前記サ
ンプリングパルスｐ　ｒｓによって閉じられたＡＮＤゲ
ート８５によって阻止される。

すなわちＡＮＤゲート８５は、超音波５Ｍ１１が、送受
信に兼用されることによって送信信号検出回路８２に反
射信号Ｓｒが混入するのを阻止している。そして前記超
音波５Ｍ１１より出力された反射信号Ｓｒは、本体１の
超音波Ｓ　Ｍ　２によって受信され、反射信号検出回路
２５に供給される。

反射信号検出回路２５は供給された反射信号３ｒを増巾
回路２６にて増巾した後に検波回路２７にてパルス化し
、ＡＮＤゲート２８を介して反射パルスｐ　ｍｙを出力
する。そして、この反射パルスｐ　ｓｒはＯＲゲート３
４を介してＤ−ＦＦ３１をリセットするとともに極大デ
ータ判定回路４０に供給される。この結果Ｄ−ＦＦ３１
の出力端子Ｑに出力されていた計数ゲート信号Ｐｃがな
（なることによりＡＮＤゲート６２が閉じられ前記距離
カウンタ６６の計数動作が終了する。そして距離カウン
タ３６の計数値は本体１と反射体１０間の距離、すなわ
ち右足と左足間の距離を、ａ単位で表す距離データＤＩ
！として極大データ判定回路４０に供給される。そして
極大データ判定回路４０は、前記距離カウンタ３６の計
数動作が終了する毎にその測定値である距離データＤＪ
が極大データであるか否かを判定し、極大値である場合
にのみ極大データＤａｍを積算回路５０に供給する。積
算回路５０は、加算回路５１に供給された１回目の極大
データＤｉｍをリセット状態にあるデータメモリ５２に
記憶させ、この内容を歩行距離データ］）ｗとして表示
駆動回路６０に供給し前記表示装置乙に歩行距離の表示
を行う。さらに積算回路５０は、前記極大データ判定回
路４０より供給される２回目からの極大データＤｉｍと
データメモリ５２に記憶されている歩行距離データ］）
ｖとを加算回路５１によりて加算し、その結果を新しい
歩行距離データＤ−とじてデータメモリ５２に再記憶さ
せることにより表示装置３の表示値を歩行距離に従って
増加させてい（。

次に第７図及び第８図により第４図に示す極大データ判
定回路４０の具体的構成と動作を説明する。第７図に於
いて４１は極大値メモリ、４２しま基準値メモリ、４３
．４４は比較回路、４５．４６はデータ転送回路、４７
．４８は遅延回路であり、前記距離カウンタ６６から供
給される距離データＤｌは、比較回路４３．４４とデー
タ転送回路４５に入力され、又反射）（ルスｐ　ｓｒは
遅延回路４７を介して比較回路４３．４４に入力されて
いる。

上記極大値判定回路４０の動作を説明する。前記反射パ
ルスｐ　ｓｒによって歩行距離データＤＡ！力を決定す
ると、遅延回路４７による若干の安定時間をおいて比較
回路４６．４４が比較動作を開始する。比較回路４３は
、新たに入力された距離データＤ！と極大値メモリに記
憶されて（・る極大データｆ）１ｍとを比較し、Ｄ　ｌ
　＞　Ｄ＃ｎの場合には転送ノくルスＰｔ１を出力する
ことによりデータ転送回路４５を動作させて新しい距離
データＤＪを新しく・極大データＤ１ｍとして極大値メ
モリ４１に記憶させる。そしてこの動作を反射ノ（ルス
ｐ　ｓｒの入力ごとに操り返すことにより極大値メモリ
４１には最終的な極大値Ｄｊ！ｍが記憶される。又基準
値メモリ４２には比較的小さい値の基準距離データＤｈ
として記憶されており、比較回路４４は反射パルスｐ　
ｓｒごとに距離データＤＪと基準距離データ］）／ｓと
を比較し、Ｄ　Ｉ　＜　］）Ｊａになると転送パルスＤ
ｔ２を出力することにより、データ転送回路４６を動作
させて極大値メモリ４１に記憶されている極大データＤ
１ｍを前記積算回路５０に転送する。又転送パルスＰｔ
２は前記転送動作が終了するのに必要な時間だけ遅延回
路４８によって遅延した後、極大値メモリ４１をリセッ
トして次の極大値データの判定を開始する。

さらに上記動作を第８図により説明すると、第７図（イ
）は第３図（／→に対応しており１歩行動作にともなっ
て距離データＤｌが変化する状態を示すものであり、Ｄ
ｉｍは前記基準値メモリ４２に記憶されている基準距離
データである。この値は、判定された極大データＤｉｍ
を転送するタイミングを作るもので、その条件としては
、予想される極大データ（歩行者の歩巾）に対して十分
小さい値であればよく、この値を極少値にすることも可
能である。

第８図（ロ）は、第８図（イ）の距離データＤ４’の入
力に従って極大値メモリ４１の記憶データの変化を示す
ものである。すなわち最初の０１区間は、Ｄ　ｌ　＜　
ＤＪｓであるため比較回路４４が転送パルスＰｔ２を出
力することによって極大値メモリをリセットしているの
で、その記憶データは零になっている。尚この時、デー
タ転送回路４６には転送パルスＰｔ２によって転送動作
が指示されるが、記憶データが零となっているため、デ
ータ転送は行われない。次に０２区間に入るとＤｌ＞Ｄ
ｉｍになるため転送パルスＰｔ２が出力されな（なり、
極大値メモリ４１のリセットが解除されるため比較回路
４３、データ転送回路４５、による極大値判定動作が開
始され、しかも距離データＤｌが増加してい（ので比較
回路４６は毎回転送パルスＰｔ、を出力し極大値メモリ
４１の記憶データは毎回書替が行われる。この結果第８
図（ロ）に示すごと（増加特性となる。次にＣ５区間に
入ると、極大値メモリ４１に極大データＤ１ｍが記憶さ
れた後距離データＤＩが減少していくので、前記極大値
判定動作は継続されるが、転送パルスＰｔ、が発生され
なくなり、極大値メモリ４１の記憶データは、極大値Ｄ
ｉｍに固定される。

そして次のＣ１区間に入るとＤ　Ｉ　＜　ＩＭｓになる
ため比較回路４４より転送パルスＰｔ、が出力される。

この結果データ転送回路４６が動作状態となって極大値
メモリ４１に記憶された極大データＤｉｍを出力し、若
干の遅延時間後に極大値メモリ４１をリセットして１回
の歩巾測定を終了する。

そして上記動作の繰り返しによって各歩巾の距離を測定
し、それを極大データＤｉｍとして出力する。以上が本
発明に於ける歩行距離測定装置の構成であり、本実施例
では本体１と反射体１００足首に装着する構成としたが
、これに限定されるものではなく、靴に装着してもよ（
、さらに靴に造り込む方式も可能である。

〔発明の効果〕

上記のごと（本発明の歩行距離測定装置は、足首や、靴
に装着するだけで正確な歩行距離の測定が可能となり、
歩行を基本とする運動や趣味を一段と充実させることが
出来るものであり、現代の健康管理に著しい効果を発揮
するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明に関するものであり、第１図は歩
行距離測定装置の外観図、第２図は身体に装置した状態
を示す状態図、第３図は歩行距離測定の原理を説明する
ためのタイムチャート、第４図は本体のブロック線図、
第５図は反射体のブロック線図、第６図はタイムチャー
ト、第７図は極大データ判定回路のブロック線図、第８
図は極大データ判定回路の動作を説明するためのタイム
チャートである。 １・・・・・・本体、 ２、、　１１・・・・・・超音波スピーカ、マイク、１
０・・・・・・反射体、６ｏ・・・・・・距離測定回路
、４０・・・・・・極大データ判定回路、第　７１２１ ９８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方の足に装着され、超音波送信信号を出力する本体と
   、他方の足に装着され、前記超音波送信信号を検出して
   超音波反射信号を出力する反射体よりなり、前記本体は
   前記超音波送信信号に同期して計数を開始し、前記超音
   波反射信号に同期して計数を終了することにより前記本
   体と反射体間の距離を測定する距離測定回路と、該距離
   測定回路によって連続的に測定された距離データから極
   大データを判定する極大データ判定回路と、前記極大デ
   ータを積算して歩行距離データを算出する積算回路とを
   備えたことを特徴とする歩行距離測定装置。