JPS6396509A - 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、／％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
をセットし、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クリング等によって誤差を生ずると
ともに、セッ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、超音波送信信号ン出力する本体と
、他方の足に装着され、前記超音波送信信号を検出して
超音波反射信号乞出力する反射体よりなり、前記本体は
、該本体が装着された足が地面に着地した事を検出し着
地信号を発生する着地検出回路と、前記着地信号に同期
して前記超音波送信信号を発生する超音波送信信号発生
回路と、前記着地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測定された距離データ乞積算して歩
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スピーカ、マイク２（以後超音
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ＳＭ
Ｉ　１、電源ボタン１２及び装着用のバンド１６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′ｆｊ！：それぞれバンド５．１６
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
（ハ）は足の移動に伴う距離を示す。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１１装着した右足’＆Ａ、
反射体１０Ｙ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暑装着した右足Ａ
が地面に着地した時に本体１と反射体１０とに於ける超
音波の送受信によって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図仲）は、右足Ａと左足Ｂの足形を示すものであり
、ｔ、の時点では、右足Ａと左足Ｂとが、Ａ、、Ｂ１の
ごとく同じ位置にいるため、第３図（／］に示すごとく
、距離りは、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Ａ１からＡ２の位置まで矢印ａ
１に従って一歩踏み出した状態を考えると、左足Ｂ、に
対して右足Ａ１が徐々に離れていくため矢印ａ１に対し
て距離は１１のごとく増加していき右進がＡ２の位置に
着地した時点ｔ２に於いて距離はＬｌの極大値となる。

次に左足Ｂ、を矢印ｂ１に従って進めると左足Ｂ１と左
足Ａ２との距離が徐々に近ずくため矢印ｂ１に対して距
離は１２のごと（減少し、左足Ｂ１が右足人、の位置を
通過する時点ｔ、に於いて測定値はＯとなる。さらに左
足Ｂ１が矢印ｂ２に従って進むと左足Ｂ１と右足Ａ２と
の距離徐々に離れてい（ため矢印ｂ２に対して距離は１
３のごとく増加していき左足がＢ２の位置に着地した時
点ｔ４に於いて距離は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は、第３
図ｅ−１に示すごとく増減を繰り返えし右足と左足との
距離が他人となる着地時点に於いて極大値となる。

ここで、Ｌ１〜Ｌ２ｒ１１−１　（ｍはそれぞれ足の着
地回数を示す）の各甑犬値は右足Ａが、Ｌ２〜Ｌ２ｍの
各極大値は左足Ｂがそれぞれ着地した時点の距離である
から、右足Ａまたは左足Ｂが着地した時点に両足の距離
を測定し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。また、ある時点ｔｎ　において右足Ａが着地
した時の距離Ｌｎ　　と次の時点ｔｎ＋１　　において
左足Ｂが着地した時の距離玩＋１　はほぼ同じであるか
ら、右足Ａが着地した時点に両足の距離を測定し２倍し
た距離を加算することによっても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
ｏ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を出力するための分周回路、２００は本体１を
装着した足が着地した事を検出し、タイミング信号ｆ２
を基にして第６図（イ）に示す一定幅の着地信号ｐｓｓ
を出力する着地検出回路である。１００は超音波送信信
号発生回路であり、ＡＮＤゲート２６と駆動回路２４に
より構成されており、ＡＮＤゲート２６は前記超音波信
号ｆｏを着地信号ｐｓｓによってサンプリングすること
により第６図（ロ）に示す送信信号Ｓｓを出力し、駆動
回路２４は前記送信信号Ｓｓ　を超音波ＳＭ２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１．・後述する反射信号Ｓｒ　を検出し、第６図ｒ
−＋に示す反射パルスＰｓｒを出力する。

６０は距離測定回路であり前記着地信号Ｐｓｓと反射パ
ルスＰＳｒ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３１
（以ＩＤ−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ＡＮＤゲート
３２を通過する計数信号ｆ１を計数して距離データＤｌ
を出力する距離カウンタ６３、ＯＲゲート３４により構
成されている。

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］）ｗと前記距離データＤｌ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］）ｗとしてデータメモリ５２に記憶する。６
ｏは表示駆動回路であり前記歩行距離データｌ）ｗ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。

７ｏ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ｆｏを発振する発振回路、８１は前記
超音波信号ｆ。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８６、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Ｓｓを検出し、第６図（７］１
に示すトリガーパルスｐｒｒを出力する。９ｏ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Ｐｒｒを入力し、第６
図（へ）に示すごとくトリガーパルスｐｒｒの立下リニ
同期したサンプリングパルスＰｒｓを出力スル。

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ｆ。をサンプリングパルスｐｒ
ｓ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５Ｍ１１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Ｓｓと反射信号Ｓｒが空
気中を伝搬する速度Ｃｓは、であ’Ｊ？］Ｍ　　（２４
−（、：　〕　Ｉｃ　Ｔｆ？　ｆｆ　’ｂ−ｌ千ＩＥし
５ｓｔｘ、３４５、４　［：　ｍ　／　ｓ　］となる。

従って前記各信号Ｓｓ、Ｓｒが１〔α〕を進行するのに
必要な時間りは ｔ　ｓ＝１／３４５４０　Ｃ５ｅｃ） ＋２８．９５（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、１〔
儂〕進行するのに必要な時間は、見かけ上２倍の２ｔ１
１　となる。また、本発明の歩行距離装置では、本体１
を装着した右足Ａが着地した時のみの距離の測定を行っ
ているため、実際は測定距離を２倍する必要があり、反
射信号Ｓｒが１〔α〕進行するのに必要な時間を元のｔ
ｉ　とすれば良いことになる。従って前記計数信号ｆ１
は、ｆ　１＝１　／　２８．９５　＝３４５４２　（ｈ
　：］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、
（３４５４２Ｈｚ）で計数することにより１〔α〕が１
計数値に対応した距離測定な行うことが出来る。

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図に示すごとく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、本体１を装着した右足Ａが着地すると前記着地
検出回路２００より第６図（イ）に示す着地信号ｐｓｓ
が出力されＡＮＤゲート２６を開く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−ＦＦ
３１のφ端子に供給される。

この結果ＡＮＤゲート２６を通過した超音波信号ｆｏが
第６図（ロ）に示す送信信号Ｓｓ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ＳＳは反射信号
検出回路２５にも供給されるが、前記着地信号ｐｓｓ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ＳＭ２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ｐｓｓ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ｐ
ｃが出力されることによりＡＮＤゲート３２が開き、該
ＡＮＤゲート６２を通過した計数信号ｆ、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ＳＭ２より出力された送信信号Ｓｓは
、反射体１０の超音波ＳＭ１１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を介してトリガーハルスＰｒｒヲ出
力する。このトリガーパルスｐｒｒを入力することによ
り駆動タイミング信号作成回路９０は第６図（へ）に示
すごと＜、トリガーパルスｐｒｒの立下りのタイミング
にてサンプリングパルスｐｒｓを出力し、ＡＮＤゲート
９１を開くとともにインバータ８６を介してＡＮＤ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Ｓｒ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ｐｒｓ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ＳＭ１１より出力された反射信号Ｓｒは、本体１の
超音波Ｓ　Ｍ　’ｌ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Ｓｒ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Ｐｓｒを出力す
る。そして、この反射パルスｐｓｒはＯＲゲート６４を
介してＤ−ＦＦ３１をリセットする。

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がなくなることによりＡＮＤゲート６
２が閉じられ前記距離カウンタ３６の計数動作が終了す
る。そして距離カウンタ６６の計数値は本体１と反射体
１０間の距離の２倍、すなわち右足と左足間の距離の２
倍を、α単位で表す距離データＤｌとして積算回路５０
に供給する。積算回路５０は、加算回路５１に供給され
た１回目の距離データＤｌ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、前記距離
カウンタ６６より供給される２回目からのデータＤｌと
データメモリ５２に記憶されている歩行距離データ］）
ｗ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Ｊ）ｗとしてデータメモリ５２に再記憶
させることにより表示装置乙の表示値を歩行距離に従っ
て増加させていく。

次に第７図及び第８図により、着地検出回路２００の具
体的構成と動作を説明する。第７図において２０１は本
体１が装着された右足Ａが地面に着地した時、その衝撃
に感応して第８図（イ）に示す衝撃信号ｐｃｓを発生す
る衝撃センサ、２０２は前記衝撃信号ｐｃｓを増幅し増
幅された第８図（ロ）に示す衝撃信号ｐｃｓ’を出力す
る増幅回路である。

２０３はセット・リセット・フリップフロップ（以下Ｒ
３−ＦＦと略す）であり、Ｓ端子に前記増幅回路２０２
からの衝撃信号ｐｃｓ’が入力されると端子Ｑより第８
図忙ｊに示す着地信号ｐｓｓを出力しＲ端子に後述する
カウント信号ｐｃｕが入力されると端子Ｑよりの着地信
号ｐｓｓの出力を停止する。

２０４はカウンタでありＲ端子にはインバータ２０５に
より反転された着地信号ｐｓｓが入力されており、着地
信号ＰＳＳが発生するとφ端子に入力されている第８図
に）に示すタイミング信号ｆ２の計数を開始し、一定数
の計数を行うと第８図（ホ）に示すカウント信号ｐｃｕ
を端子Ｑより出力する。

次に上記着地検出回路２００の動作を説明する。

時間ｔ、。において本体１が装着された右足Ａが地面に
着地するとその衝撃に感応して衝撃センサ２０１より第
８図（イ）に示す衝撃信号ｐｃｓが発生すると、衝撃信
号ｐｃｓは増幅回路２０２により増幅され、第８図（ロ
）に示す衝撃信号ｐｃｓ’としてＲ８−ＦＦ２０３のＳ
端子に入力される。するとＲ３−ＦＦ２０３のＱ端子よ
り第８図ビ１に示す着地信号Ｐｓｓが出力しインバータ
２０５を介してカウンタカウンタ２０４はφ端子に入力
されている第８図に）に示すタイミング信号ｆ２の計数
を開始する。

前記カウンタ２０４が第８図（に）に示すタイミング信
号ｒ２を一定数計数すると時間ｔ１１に於いてＱ端子よ
り第８図（力に示すカウント信号ｐｃｕを出力し、前記
Ｒ８−ＦＦ２０３をリセットする。この結果Ｒ８−ＦＦ
２０３のＱ端子から出力されていた着地信号ｐｓｓが停
止すると共に、インバータ２２０５を介してカウンタ２
０４をリセットすることによりカウンタ２０６のＱ端子
より出力されていたカウント信号ｐｃｕは出力を停止し
、初期の状態に復帰する。すなわち、前記着地信号ｐｓ
ｓは本体１を装着した右足Ａが地面に着地した時点（時
間ｔ、。）により、一定時間後（時間ｔ１．）までの間
発生することになる。

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
てもよく、さらに靴に造り込む方式も可能である。

〔発明の効果〕

上記のごとく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で第１図（イ）は本体、第１図
（ロ）は反射体を示し、第２図は身体に装着した状態を
示す状態図、第３図（イ）、（ロ）、（ハ）は歩行距離
測定の原理Ｚ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（イ）、（ロ）、（ハ）、に）、（ホ）、（へ）
、（ト）はタイムチャート、第７図は着地検出回路のブ
ロック線図、第８図（イ）、（ロ）、（ハ）、に）、（
ホ）は着地検出回路の動作を説明するだめのタイムチャ
ートである。 １・・・・・・本体、 ２．１１・・・・・・超音波スピーカ、マイク、１０・
・・・・・反射体、６０・・・・・・距離測定回路、５
０・・・・・・積算回路、 １００・・・・・・超音波送信信号発生回路、第２図 ｆｆＯ／

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
   、該本体が装着された足が地面に着地した事を検出し着
   地信号を発生する着地検出回路と、前記着地信号に同期
   して前記超音波送信信号を発生する超音波送信信号発生
   回路と、前記着地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測定された距離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。