(57)【要約】  活動強度計は、加速度センサと、検知した加速度から加速度の離散値を抽出するサンプリング手段と、複数の加速度の離散値から代表値を算出する代表値演算手段と、算出した代表値に基づいて活動強度を算出する活動強度演算手段とを備える。ここで、代表値算出手段は、人の一行動の所要時間に対応する単位時間毎に代表値を算出する。これにより、人の一行動のすべてが代表値に反映する。したがって、正確な活動強度を算出することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着され、加速度を検出する加速度センサと、
検出した上記加速度から、所定のサンプリング周波数で加速度の離散値を抽出するサンプリング手段と、
上記サンプリング手段で一定時間に抽出された上記複数の加速度の離散値に基づいて代表値を算出する代表値演算手段と、
上記代表値と酸素消費量との関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
算出した上記代表値と、算出した上記代表値に対応する上記酸素消費量に基づいて活動強度を算出する活動強度演算手段と、
算出した上記活動強度を表示する表示手段とを備え、
上記代表値演算手段は、人の一行動の所要時間に対応する単位時間毎に代表値を算出することを特徴とする活動強度計。 
【請求項２】
上記サンプリング手段における加速度のサンプリング周波数は、人間の動作特性により得られた人間の最短の動作時間に基づいた値であることを特徴とする請求項１記載の活動強度計。 
【請求項３】
上記サンプリング手段における加速度のサンプリング周波数は、７Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載の活動強度計。 
【請求項４】
上記加速度センサが検出した加速度に基づいた歩数計数手段を備え、
上記サンプリング周波数は、１０Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の活動強度計。 
【請求項５】
上記人の一行動の所要時間に対応する単位時間は、５秒以上１５秒以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の活動強度計。 
【請求項６】
上記人の一行動の所要時間に対応する単位時間は、８秒以上１２秒以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の活動強度計。 
【請求項７】
上記サンプリング手段で抽出する複数の上記加速度の離散値の個数は、２の乗数個であることを特徴とする請求項１または２に記載の活動強度計。 
【請求項８】
上記サンプリング手段で抽出する複数の上記加速度の離散値の個数は、１２８個、または２５６個、または５１２個のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の活動強度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の活動強度を算出する活動強度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本公開特許公報特開２００４−１２１５６２には、従来の活動強度計が開示されている。従来の活動強度計は、人体に装着されて使用される。活動強度計は、内部に加速度検出手段を備えている。加速度検出手段は、ユーザーの動作に伴い発生した加速度を4秒毎に出力し、加速度から活動強度を算出する。【０００３】
しかしながら、日常生活における人の一連の行動（例えば、椅子に座っている人が本をとりに行ってから再び椅子に座る）は、概ね５〜１５秒と考えられる。そのため、４秒ごとに出力された加速度データに基づいて算出された活動強度は、人の一連の行動の一部によって算出されている場合が多い。したがって、活動強度の評価を正確に行うことができなかった。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は上記自由に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、正確な活動強度を算出できる活動強度計を提供することである。
【０００５】
本発明に係る活動強度計は、人体に装着され、加速度を検出する加速度センサと、検出した上記加速度から、所定のサンプリング周波数で加速度の離散値を抽出するサンプリング手段と、上記サンプリング手段で一定時間に抽出された上記複数の加速度の離散値に基づいて代表値を算出する代表値演算手段と、上記代表値と酸素消費量との関係を示すデータを記憶する記憶手段と、算出した上記代表値と、算出した上記代表値に対応する上記酸素消費量に基づいて活動強度を算出する活動強度演算手段と、算出した上記活動強度を表示する表示手段とを備えている。そして、代表値演算手段は、人の一行動の所要時間に対応する単位時間毎に代表値を算出することを特徴とする。
【０００６】
この場合、活動強度の演算に用いる加速度の代表値を算出するときに、人の一行動の所要時間に対応する単位時間毎に代表値を算出する。したがって、人の一行動の全てが代表値に反映する。これにより、正確な活動強度を算出することができる。
【０００７】
サンプリング手段において、サンプリング周波数は人間の動作特性により得られた人間の最短の動作時間に基づいた値であることが好ましい。
【０００８】
この場合、正確な活動強度の算出ができる。また、加速度のデータ量や活動強度の演算量を減じることができる。
【０００９】
サンプリング手段において、サンプリング周波数は、７Ｈｚ以上であることが好ましい。
【００１０】
この場合も、正確な活動強度の算出ができる。また、加速度のデータ量や活動強度の演算量を減じることができる。
【００１１】
上記活動強度計は、さらに、加速度センサが検出した加速度に基づいた歩数計数手段を備える。この場合、サンプリング周波数は１０Ｈｚ以上であることが好ましい。
【００１２】
この場合、活動強度の算出に加えて、歩数計数も精度良く行うことができる。
【００１３】
人の一行動の所要時間に対応する時間は、５秒以上１５秒以下であることが好ましい。また、人の一行動の所要時間に対応する時間は、８秒以上１２秒以下であることがより好ましい。
【００１４】
この場合、ユーザーの個人差や環境差に関わらず、確実に活動強度を検知することができる。
【００１５】
サンプリング手段で抽出する複数の加速度の離散値の個数は、２の乗数個であることが好ましい。
【００１６】
この場合、代表値演算手段により、複数の加速度の離散値から代表値を２進数で算出する際にビットシフトで掛け算や割り算を行うことができる。したがって、活動強度を容易に算出することができる。そして、演算の際に、代表値演算手段が消費する電力を低減することができる。
【００１７】
サンプリング手段で抽出する複数の加速度の離散値の個数は、１２８個、２５６個、５１２個であることが好ましい。
【００１８】
この場合、活動強度のより正確な算出と、消費電力の低減とを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係る活動強度計の前面図。
【図２】同上の活動強度計の側面図。
【図３】同上のブロック図。
【図４】本発明の実施形態３に係る活動強度計の代表値を算出する際のグラフ図。
【図５】同上のグラフ図。
【図６】本発明の実施形態５に係る活動強度計の代表値を算出する際のグラフ図。
【図７】本発明の実施形態７に係る活動強度計の代表値を算出する際のグラフ図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
図１〜３に基づいて、本発明の一実施形態に係る活動強度計を説明する。本実施形態の活動強度計１００は、人体に取り付けるためのホルダ９５を背面に備えたハウジング９０と、ユーザーが装着しているか否かを検出するための装着センサ１５と、人体の動きに伴い発生する加速度を検出するための加速度センサ１０と、検出した加速度をサンプリングするためのサンプリング回路２０と、サンプリングした加速度から代表値を算出する代表値演算回路３０と、代表値と酸素消費量との関係を記憶した不揮発性メモリ５０と、算出した代表値と酸素消費量から活動強度を算出する活動強度演算回路３４と、使用者の歩数を計測する歩数計測手段６０と、使用者の情報の入力などを行うための操作手段４０と、使用者の情報や算出した活動強度を記憶する揮発性メモリ５５と、使用者の情報を揮発性メモリ５５に登録したり、登録している使用者の情報を選択したりするための操作処理回路３８と、使用者の活動強度や使用者の情報を表示する表示手段７０と、電池などからなる電源８０とを備える。【００２１】
この活動強度計１００は、ユーザーのＩＤを登録するユーザーＩＤ登録モードと、登録したユーザーＩＤを選択するユーザーＩＤ選択モードと、活動強度の測定値などを表示する測定モードとを備えている。【００２２】
操作手段４０は、操作入力用のボタンからなる。操作手段４０は、ユーザーＩＤ登録モード時にユーザーＩＤや体重を入力するための入力ボタン４２、ユーザーＩＤ選択モード時にユーザーＩＤの選択を行うための選択ボタン４４、測定モード時に活動強度の測定を開始させるためのスタートボタン４６、測定を停止させるためのストップボタン４８を備えている。【００２３】
ユーザーＩＤ登録モードは、ユーザーを識別するためのユーザーＩＤや、ユーザーの体重などの情報を登録するためのものである。登録されたユーザーＩＤなどは、操作処理回路３８により揮発性メモリ５５に記憶される。【００２４】
ユーザーＩＤ選択モードは、活動強度の測定を行うユーザーＩＤを、あらかじめユーザーＩＤ登録手段により登録された複数のユーザーＩＤの中から選択するために用いられる。操作手段４０により、ユーザーＩＤが選択された際に、ユーザーＩＤを揮発性メモリ５５から出力するように構成されている。【００２５】
揮発性メモリ５５は、例えばＳＲＡＭなどからなる。揮発性メモリ５５は、ユーザーＩＤ選択手段から受け取ったユーザーＩＤに、後述の活動強度演算回路３４から受け取った活動強度を関連付けて記憶するように構成されている。揮発性メモリ５５の電源端子とグラウンド端との間にはコンデンサ５７が接続されている。また、電源端子に接続されたコンデンサ５７の一端にダイオード５９のカソードを接続するとともに、電源の正極にダイオード５９のアノードを接続している。すなわち、電源８０から正常に電力が供給されている間に揮発性メモリ５５の電源端子とグランド端との間に接続されたコンデンサ５７が充電されている。活動強度計１００の電源８０が瞬間的に停止した場合、コンデンサ５７に貯えられた電力は揮発性メモリ５５に供給される。このように、ユーザーが活動強度計１００を使用している際に、振動により電池がずれ、瞬間的に電源が停止したときに、揮発性メモリ５５に記憶しているデータが消失することを防ぐ。また、ダイオード５９をコンデンサ５７と電源との間に挿入することにより、コンデンサ５７に貯えられた電力を確実に揮発性メモリ５５に供給する。【００２６】
表示手段７０は、例えば液晶ディスプレイなどである。表示手段７０は、動作モードが、ユーザーＩＤ登録モード、ユーザーＩＤ選択モード、測定モードのいずれであるかによって、表示内容を変更する。ユーザーＩＤ登録モードであれば、入力中のユーザーＩＤなどを表示手段７０に表示する。ユーザーＩＤ選択モードであれば、登録されているユーザーＩＤや現在選択されているユーザーＩＤなどを表示手段７０に表示する。測定モードであれば、活動強度演算回路３４により算出された活動強度、消費エネルギーなどを表示する。【００２７】
歩数計数回路６０は、サンプリング回路２０がサンプリングした加速度と、あらかじめ記憶されている加速度の閾値とを比較する。そして、加速度が閾値を超え、加速度のピークを検出する毎に歩数を１増加して歩数計数を行う。計数された歩数の情報は、表示手段７０に表示される。ここで、加速度のピークとは、加速度の傾きが正から負に変わる点を言う。一方、歩数計数回路６０は、加速度が閾値以下であれば、歩数を増やさない。このように閾値を設けることで、歩行以外の体動やノイズによって発生したピークを歩数として計数することを防止する。【００２８】
装着センサ１５は、図２に示すように、ハウジング９０の背面に突出して設けられたプッシュスイッチ９７である。ユーザーが活動強度計１００を装着していないときには、プッシュスイッチ９７はオフとなる。ユーザーが活動強度計を装着すると、プッシュスイッチ９７は押し込まれる。これにより、加速度センサ１０のオンオフを制御する。【００２９】
加速度センサ１０は、ピエゾ抵抗型の加速度センサや、静電容量型の加速度センサなどである。加速度センサ１０は、互いに垂直な３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度を感知する。サンプリング回路２０は、加速度センサ１０が出力した加速度を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、加速度の離散値を出力する。【００３０】
サンプリング回路２０のサンプリング周波数は、高いほど正確な加速度や振幅波形が得られる。しかし、サンプリング周波数が高くなるにつれて、加速度の離散値が増加する。したがって、サンプリング回路２０はデータ処理に時間がかかり、電力消費量が多くなる。そのため、サンプリング周波数は、正確な活動強度の算出を行うことができる程度に相対的に低い値とすることが好ましい。ここで、人間の動作特性に基づく人間の最短の動作時間の平均値は１／７秒（すなわち、７Ｈｚ）であったため、サンプリング周波数は７Ｈｚ以上がよい。また、サンプリング周波数は、歩数計数回路６０により高い精度で歩数をカウントするためには１０Ｈｚ以上が好ましい。また、標本化定理を考慮すると、サンプリング周波数は１４Ｈｚ以上がより好ましい。本実施形態では、サンプリング周波数は２０Ｈｚとしている。【００３１】
代表値演算回路３０は、代表値Ｖｒを算出するように構成されている。代表値Ｖｒは、各軸の加速度の標準偏差の合計を用いる。【００３２】
ここで、Ｘ軸の加速度をｘｉ、Ｙ軸の加速度をｙｉ、Ｚ軸の加速度をｚｉとする。ｉは、各加速度のサンプリング番号を示す整数である。Ｘ軸の加速度ｘｉの標準偏差Ｓｘは、次式（１）で、Ｙ軸の加速度ｙｉの標準偏差Ｓｙは次式（２）で、Ｚ軸の加速度ｚｉの標準偏差Ｓｚは次式（３）でそれぞれ表される。本実施形態において、代表値ＶｒはＳｘ＋Ｓｙ＋Ｓｚとなる。なお、本実施形態では、各標準偏差Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを算出する際に不偏分散を用いている。また、ｋは初めのサンプリング番号を示す整数である。ｎは所定時間における各加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，のサンプリング数を示す整数である。【００３３】
【数１】
2008120710.tif 000003
【００３４】
代表値演算回路３０は、代表値ＶＲの算出を、人の一行動の所要時間に対応する単位時間Ｔ毎に行うように構成されている。人の一行動とは、例えば、椅子に座っている人が本をとりに行って再び椅子に座るなどの一連の動作である。個人差や環境差などを考慮すれば、単位時間Ｔは、５〜１５秒、好ましくは８〜１２秒、更に好ましくは１０秒とすることがよい。【００３５】
このような単位時間Ｔの値は、ＭＯＤＡＰＴＳ（Modular Arrangement of Predetermined Time Standards）法により得ることができる。例えば、椅子に座っている人が本をとりに行って再び椅子に座る動作は、（ａ）椅子から立つ動作、（ｂ）歩行動作（例えば５歩歩く動作）、（ｃ）椅子に座る動作の３つに分類できる。各動作の所要時間の合計に基づいて、一行動の所要時間を推定する。人間の動作特性により得られた人間の最短の動作時間の平均値が１／７秒であり、これを１単位とする。そして、各動作が何単位に相当するかを求めることにより、一行動の所要時間を推定する。例えば、上記（ａ）は３０単位、（ｂ）は２５単位、（ｃ）は３０単位という結果が得られる。（ａ）〜（ｃ）の合計は８５単位であり、約１２秒に相当する。そして、種々の一行動の所要時間の平均から、最適な単位時間Ｔを求めればよい。なお、ＭＯＤＡＰＴＳ法は、周知の方法であるから、詳細な説明は省略する。【００３６】
つまり、本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間における各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの標準偏差の合計を代表値ＶＲとして算出するように構成されている。【００３７】
不揮発性メモリ５０は、例えばＥＥＰＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスクなどである。不揮発性メモリ５０には、代表値Ｖｒと酸素消費量ＶＯＤ（ｍｌ／ｋｇ／ｍｉｎ）との関係を示すデータが記憶されている。このデータは、例えば、代表値Ｖｒと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータテーブルや、最小二乗法などにより求めた演算式などである。なお、このようなデータは、呼気ガス計測装置により運動の強さを変化させて測定した酸素消費量ＶＤＯと、当該運動の強さに対応する代表値ＶＲとの関係から得たものである。【００３８】
活動強度演算回路３４は、代表値演算回路３０により得られた代表値ＶＲと不揮発性メモリ５０に記憶されたデータを用いて活動強度を算出するようにしている。本実施形態では、活動強度として、ＭＥＴｓ（Metabolic equivalents）値を用いている。ＭＥＴｓ値は、アメリカスポーツ医学会で用いられている。ＭＥＴｓ値は、運動時の消費エネルギーが安静時の何倍になっているかを示す値である。活動強度は、代表値演算回路３０によって算出された代表値と不揮発性メモリ５０に記憶されたデータから得られた酸素消費量ＶＯＤを３．５で除算することによって得ることができる。また、活動強度演算回路３４は、消費エネルギーを算出するように構成されている。消費エネルギーＥ（ｋｃａｌ）と、活動強度Ｐ（ＭＥＴｓ）と、運動時間Ｄ（ｈ）と、体重Ｗ（ｋｇ）との関係は、Ｅ＝１．０５×Ｐ×Ｄ×Ｗとなる。なお、上記式は、基礎代謝による消費エネルギーを含むものである。運動による消費エネルギーのみを評価する場合には、Ｐに代えてＰ−１を用いる。【００３９】
本実施形態の活動強度計１００によれば、活動強度の演算に用いる加速度の代表値ＶＲを算出する際に、人の一行動の所要時間に対応する単位時間Ｔ毎に代表値ＶＲを算出する。したがって、人の一行動の一部ではなくすべてを代表値ＶＲに反映させることが可能になる。そして、正確な活動強度を算出することができる。【００４０】
さらに、サンプリング回路２０のサンプリング周波数を、人間の動作特性により得られた人間の最短の動作時間に基づいた値としているので、正確な活動強度の算出が行える程度に、加速度のデータ量や、活動強度の演算量を減じることができる。そのため、加速度のデータの記憶に必要なメモリ容量を少なくすることができる。これにより、活動強度計１００の製造コストを低減することができる。また、活動強度の演算時間を短縮することができる。【００４１】
なお、３軸の加速度センサではなく、２軸の加速度センサでもよい。【００４２】
また、代表値ＶＲと活動強度との関係を示すデータを不揮発性メモリにあらかじめ記憶するようにしてもよい。この点は後述する実施形態においても同様である。【００４３】
ところで、加速度の離散値の個数は、サンプリング周波数と単位時間との積によって決まる。しかし、マイクロコンピュータを用いて加速度の代表値を算出する際にビットシフトで掛け算や割り算を行うといった演算処理の容易性を考慮すると、加速度の離散値の個数は２の乗数個（２ｍ、ただしｍは整数）であることが好ましい。【００４４】
ここで、人間の最短の動作時間の平均値が１／７秒であるため、１秒間にサンプリングする加速度の離散値の個数は７個以上がよい。また、標本化定理を考慮すると、１秒間にサンプリングする加速度の離散値の個数は１４個以上がよい。ここで、単位時間が５〜１５秒であることから、単位時間Ｔの間に７０個以上サンプリングすることが好ましい。一方、サンプリングの個数が多いと演算処理に時間がかかり、また、電力消費量が多くなってしまうため、離散値の個数は１０００個以下が良い。【００４５】
このように、演算処理の容易性と、歩数計数の高精度化と、電力消費量の点を考慮すると、離散値の個数は１２８個、２５６個、５１２個とするのがより好ましい。したがって、表１に示すサンプリング周波数と単位時間Ｔとの組み合わせが考えられる。【００４６】
【表１】
2008120710.tif 000004
【００４７】
したがって、サンプリング回路２０におけるサンプリング周波数は１４Ｈｚ〜４２．６７Ｈｚの範囲内で設定すればよい。一方、演算処理の容易性を考慮すると、サンプリング周波数は、表１に示す周波数に設定すればよい。特に、単位時間Ｔが１２秒間、サンプリング周波数ｆが２１．３３Ｈｚ、離散値の個数が２５６（＝２８）個の組み合わせは、演算処理の容易性と、歩数計数の高精度化と、電力消費量とのバランスが最も良い。【００４８】
（実施形態２）
本実施形態の活動強度計１００は、代表値演算回路３０の構成が実施形態１と異なる。しかし、その他の構成については実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、説明を省略する。【００４９】
本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間Ｔにおける各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの合成値の標準偏差を代表値ＶＲとして算出する。各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの合成値であるノルムＡｉは、（ｘｉ２＋ｙｉ２＋ｚｉ２）１／２で得られる。標準偏差Ｓは次式（４）で表される。【００５０】
【数２】
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【００５１】
なお、代表値演算回路３０の変更に伴って、不揮発性メモリ５０には、本実施形態における代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【００５２】
本実施形態の活動強度計１００によれば、上記実施形態１と同様の効果が得られる。なお、演算処理を簡単にするために、Ａｉの変わりにＡｉ２を採用しても良い。【００５３】
（実施形態３）
本実施形態の活動強度計１００は、代表値演算回路３０の構成が実施形態１と異なる。しかし、その他の構成については実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、説明を省略する。【００５４】
本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間Ｔにおける各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉと所定の基準値との差分の絶対値の合計を代表値ＶＲとして算出する。所定の基準値は、単位時間Ｔにおける各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの平均値を用いている。【００５５】
すなわち、本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度Ｘｉの平均値とｘｉの加速度ｘｉの差分の絶対値の積分と、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの平均値とＹ軸の加速度ｙｉとの差分の絶対値の積分と、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの平均値とＺ軸の加速度ｚｉとの差分の絶対値の積分との和を代表値ＶＲとして算出する。【００５６】
ここで、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの平均値ｘａｖとする。平均値ｘａｖと加速度ｘｉとの差分の絶対値の積分Ｆｘは次式（５）で表される。【００５７】
【数３】
2008120710.tif 000006
【００５８】
図４に示すように、Ｆｘは、平均値ｘａｖを基準として加速度ｘｉを全波整流した波形の積分値となる。即ち、Ｆｘは、図４において斜線で示す部分Ｑ１〜Ｑ６の面積の和である。ここで、部分Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれの面積は、平均値ｘａｖと加速度ｘｉとの差分の絶対値の期間Ｔ１〜Ｔ６における積分値である。また、各期間Ｔ１〜Ｔ６は、Ｘ軸の加速度ｘｉが所定の基準値である平均値ｘａｖと交差した後に次に交差するまでの期間である。したがって、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６＝Ｔを満たす。【００５９】
同様に、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの平均値をｙａｖとする。すると、平均値ｙａｖと加速度ｙｉとの差分の絶対値の積分Ｆｙは次式（６）で表される。また、単位時間ＴのＺ軸の加速度ｚｉの平均値ｚａｖとする。すると、平均値ｚａｖと加速度ｚｉとの差分の絶対値の積分Ｆｚは次式（７）で表される。【００６０】
【数４】
2008120710.tif 000007
【００６１】
本実施形態における代表値ＶＲは、単位時間ＴのＸ軸の加速度ｘｉと平均値ｘａｖとの差分の絶対値の合計と、単位時間ＴのＹ軸の加速度ｙｉと平均値ｙａｖとの差分の絶対値の合計と、単位時間ＴのＺ軸の加速度ｚｉと平均値ｚａｖとの差分の絶対値の合計との和である。したがって、代表値ＶＲは、ＶＲ＝Ｆｘ＋Ｆｙ＋Ｆｚで表される。【００６２】
不揮発性メモリ５０は、代表値演算回路３０の変化に伴って、本実施形態における代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【００６３】
以上述べた本実施形態の活動強度計１００によれば、実施形態１と同様の効果が得られる。【００６４】
ところで、絶対値を積分する際、図５に示すように、期間Ｔ１における積分値を、期間Ｔ１と、期間Ｔ１における絶対値の最大値Ｈ１とを乗算して２で除算して得られる値とみなしても良い。すなわち、期間Ｔ１における積分値を、底辺を期間Ｔ１、高さをＨ１とする三角形Ｒ１の面積とみなしても良い。同様に、三角形Ｒ２〜Ｒ６それぞれの面積を部分Ｑ２〜Ｑ６の面積とみなしてもよい。【００６５】
この場合、上記式（５）を利用してＦｘを算出する場合に比べて、演算量を減らすことができる。したがって、代表値を算出する時間を短くすることができる。Ｆｙ，Ｆｚにおいても同様である。【００６６】
（実施形態４）
本実施形態の活動強度計１００は、代表値演算回路３０の構成が実施形態１と異なる。しかし、その他の構成については実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、説明を省略する。【００６７】
本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間Ｔにおける各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの合成値からなるノルムＡｉと、所定の基準値との差分の絶対値の合計を代表値ＶＲとして算出する。本実施形態における所定の基準値としては、単位時間ＴにおけるノルムＡｉの平均値を用いている。【００６８】
ここで、単位時間ＴにおけるノルムＡｉの平均値をＡａｖとする。平均値ＡａｖとノルムＡｉとの差分の絶対値の合計をＦＡは次式（８）で表される。即ち、合計ＦＡは、平均値Ａａｖを基準としてノルムＡｉを全波整流した波形の積分に等しい。【００６９】
【数５】
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【００７０】
なお、代表値演算回路３０の変更に伴って、不揮発性メモリ５０には、本実施形態における代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【００７１】
本実施形態の活動強度計１００によれば、実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態においても、実施形態３で述べたように、平均値Ａａｖと加速度Ａｉとの差分の絶対値を積分してＦＡを算出する際に、ノルムＡｉが所定の基準値である平均値Ａａｖと交差した後に次に交差するまでの期間と、期間における絶対値の最大値とを乗算して２で除算して得られる値を期間における積分値として用いるようにしても良い。【００７２】
（実施形態５）
本実施形態の活動強度計１００は、代表値演算回路３０の構成が実施形態１と異なる。しかし、その他の構成については実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、説明を省略する。【００７３】
本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間Ｔにおける各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの山のピーク値の合計の和を代表値ＶＲとして算出するように構成されている。すなわち、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの山のピーク値の合計と、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの山のピーク値の合計と、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの山のピーク値の合計との和を代表値ＶＲとして算出するように構成されている。【００７４】
この代表値演算回路３０では、山のピーク値は次に示す方法で求められる。図６に示すように、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉとしてｘ１−ｘ２７が得られている場合、代表値演算回路３０は、山のピーク区間を抽出する。ここで、山のピーク区間は、ｘｉ−ｘａｖの値が負から正に変わってから、次にｘｉ−ｘａｖの値が正から負に変わるまでの間において、ｘｉ−ｘａｖが正となる区間である。図６に示す例では、加速度ｘ２〜ｘ６を含む区間ＴＰ１と、加速度ｘ１０〜ｘ１４を含む区間ＴＰ２と、加速度ｘ１９〜ｘ２３を含む区間ＴＰ３とが山のピーク区間として抽出される。代表値演算回路３０は、抽出した前記区間それぞれに含まれる加速度のうち、最も大きい加速度を抽出する。そして、最も大きい加速度を、山のピーク区間の山のピーク値とする。図６では、区間ＴＰ１では加速度ｘ４が、区間ＴＰ２では加速度ｘ１２が、区間ＴＰ３では加速度ｘ２１が、山のピーク値として抽出される。【００７５】
つまり、本実施形態における山のピーク値は、単位時間Ｔの加速度がその平均値を越えている区間における加速度の最大値としている。【００７６】
ここで、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの山のピーク値をｘＰｊ、その合計をＧｘとすると、Ｇｘは次式（９）で表される。なお、ｍｘは、単位時間Ｔにおいて抽出された山のピーク数を示す整数であり、ｊは整数である。【００７７】
【数６】
2008120710.tif 000009
【００７８】
したがって、図６に示す例では、Ｇｘは、ｘ４+ｘ１２＋ｘ２１となる。【００７９】
同様に、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの山のピーク値をｙＰｊとし、その合計をＧｙとすると、Ｇｙは次式（１０）で表される。単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの山のピーク値をｚＰｊとし、その合計をＧｚとすると、Ｇｚは次式（１１）で表される。なお、ｍｙ，ｍｚはそれぞれ単位時間Ｔにおいて抽出された山のピークの数を示す整数である。【００８０】
【数７】
2008120710.tif 000010
【００８１】
本実施形態における代表値ＶＲは、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの山のピーク値の合計と、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの山のピーク値の合計と、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの山のピーク値の合計との和である。したがって、代表値ＶＲは、ＶＲ＝Ｇｘ＋Ｇｙ＋Ｇｚで表される。【００８２】
なお、代表値演算回路３０の変更に伴って、不揮発性メモリ５０には、本実施形態における代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【００８３】
以上述べた本実施形態の活動強度計によれば、実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、加速度の分散を代表値ＶＲとして算出する場合と比べて、演算量を減じることができる。したがって、代表値演算回路３０は、処理時間を短縮することができる。【００８４】
ところで、本実施形態における代表値演算回路３０としては、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの山のピーク値の平均と、Ｙ軸の加速度ｙｉの山のピーク値の平均と、Ｚ軸の加速度ｚｉの山のピーク値の平均との和を代表値ＶＲとして算出するように構成したものを採用しても良い。【００８５】
ここで、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの山のピーク値の平均をＨｘとすれば、ＨｘはＧｘ／ｍｘで表される。したがって、図６に示す例では、ＨｘはＧｘ／３となる。同様に、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの山のピーク値の平均をＨｙとすれば、ＨｙはＧｙ／ｍｙで表され、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの山のピーク値の平均をＨｚとすれば、ＨｚはＧｚ／ｍｚで表される。【００８６】
この場合、代表値ＶＲはＶＲ＝Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚで与えられる。不揮発性メモリ５０には、代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【００８７】
このような代表値ＶＲを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。【００８８】
本実施形態では、山のピーク値を利用しているが、山のピーク値の代わりに谷のピーク値を利用するようにしても良い。ここで、谷のピーク値は、単位時間Ｔの加速度がその平均値を下回っている区間それぞれにおける加速度の最小値として与えられる。【００８９】
（実施形態６）
本実施形態の活動強度計１００は、代表値演算回路３０の構成が実施形態１と異なる。しかし、その他の構成については実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、説明を省略する。【００９０】
本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間における３軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの合成値の山のピーク値の合計を代表値ＶＲとして算出するように構成されている。【００９１】
ここで、各軸の加速度の合成値であるノルムＡｉは、実施形態１で述べたように、（ｘｉ２＋ｙｉ２＋ｚｉ２）１／２で与えられる。そして、山のピーク値は、実施形態５で述べた方法などにより求めることができる。【００９２】
単位時間Ｔにおける上記ノルムＡｉの山のピーク値をＡＰｊとすると、その合計からなる代表値ＶＲは次式（１２）で表される。尚、ｍａは、単位時間Ｔにおいて抽出された山のピークの数を示す整数であり、ｊは整数である。【００９３】
【数８】
2008120710.tif 000011
【００９４】
なお、代表値演算回路３０の変更に伴って、不揮発性メモリ５０には、本実施形態における代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【００９５】
本実施形態の活動強度計１００によれば、実施形態１と同様の効果を得ることができる。そして、従来のように加速度の分散を代表値ＶＲとして算出する場合に比べれば、演算量を減じることができるから、処理時間を短縮することができる。【００９６】
ところで、本実施形態における代表値演算回路３０としては、単位時間Ｔにおける３軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの合成値の山又は谷のピーク値の平均を代表値ＶＲとして算出するように構成したものを採用しても良い。この場合の代表値ＶＲは、次式（１３）で表される。なお、不揮発性メモリ５０には、次式（１３）で与えられる代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【００９７】
【数９】
2008120710.tif 000012
【００９８】
このような代表値ＶＲを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。尚、演算処理を簡単にするためにＡｉの変わりにＡｉ２を採用しても良い。【００９９】
また、本実施形態では、山のピーク値を利用しているが、山のピーク値の代わりに谷のピーク値を利用するようにしても良い。ここで、谷のピーク値は、単位時間Ｔの加速度がその平均値を下回っている区間それぞれにおける加速度の最小値として与えられる。【０１００】
（実施形態７）
本実施形態の活動強度計１００は、代表値演算回路３０の構成が実施形態１と異なる。しかし、その他の構成については実施形態１と同様であるため、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、説明を省略する。【０１０１】
本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間Ｔにおける各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの隣り合う異種のピーク値の差分の合計の和を代表値ＶＲとして算出するように構成されている。すなわち、代表値ＶＲは、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの隣り合うピーク値の差分の合計と、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの隣り合うピーク値の差分の合計と、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの隣り合うピーク値の差分の合計との和である。【０１０２】
代表値演算回路３０において、隣り合う異種のピーク値の差分を算出する場合、まず、山のピーク値及び谷のピーク値の算出を行う。例えば、図７に示すように、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉとしてｘ１〜ｘ２４が得られている場合、代表値演算回路３０は、山のピーク区間及び谷のピーク区間を抽出する。ここで、山のピーク区間は、ｘｉ−ｘａｖの値が負から正に変わってから、次にｘｉ−ｘａｖの値が正から負に変わるまでの間において、ｘｉ−ｘａｖが正となる区間である。谷のピーク区間は、ｘｉ−ｘａｖの値が正から負に変わってから、次にｘｉ−ｘａｖの値が負から正に変わるまでの間において、ｘｉ−ｘａｖが負となる区間である。図７に示す例では、山のピーク区間として、加速度ｘ２〜ｘ４を含む区間ＴＰ１と、加速度ｘ９〜ｘ１２を含む区間ＴＰ２と、加速度ｘ１６〜ｘ１９を含む区間ＴＰ３とが抽出される。谷のピーク区間として、加速度ｘ５〜ｘ８を含む区間ＴＮ１と、加速度ｘ１３〜ｘ１５を含む区間ＴＮ２と、加速度ｘ２０〜ｘ２３を含む区間ＴＮ３とが抽出される。【０１０３】
そして、代表値演算回路３０は、抽出した山のピーク区間それぞれに含まれる加速度のうち、値が最も大きいものを抽出し、その値を、区間における山のピーク値とする。また、代表値演算回路３０は、抽出した谷のピーク区間それぞれに含まれる加速度のうち、値が最も小さいものを抽出し、その値を区間における谷のピーク値とする。図７に示す例では、区間ＴＰ１では加速度ｘ３が抽出され、区間ＴＰ２では加速度ｘ１１が抽出され、区間ＴＰ３では加速度ｘ１８が山のピーク値として抽出される。区間ＴＮ１では加速度ｘ６が抽出され、区間ＴＮ２では加速度ｘ１４が抽出され、区間ＴＮ３では加速度ｘ２２が谷のピーク値として抽出される。【０１０４】
次に、代表値演算回路３０は、抽出した異種のピーク値から、隣り合うピーク値の差分を求め、これらの合計を算出する。【０１０５】
ここで、隣り合うピーク値の差分をΔＸＰｊとし、その合計をＩｘとする。Ｉｘは、次式（１４）で表される。なお、ｍｘは単位時間Ｔにおいて抽出されたピーク値の差分の数を示す整数であり、ｊは整数である。【０１０６】
【数１０】
2008120710.tif 000013
【０１０７】
したがって、図７に示す例では、ΔＸＰ１は、隣り合う山のピーク値である加速度ｘ３と谷のピーク値である加速度ｘ６の差分から算出される。また、ΔＸＰ２は、隣り合う山のピーク値である加速度ｘ１１と加速度ｘ１４の差分から算出される。また、ΔＸＰ３は、隣り合う異種のピーク値である加速度ｘ１と加速度ｘ２２の差分から算出される。これにより、Ｉｘは、Ｉｘ＝ΔｘＰ１＋ΔｘＰ２＋ΔｘＰ３で表される。【０１０８】
同様に、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの隣り合う異種のピーク値の差分をΔＹＰｊとし、その合計をＩｙとすると、Ｉｙは次式（１５）で表される。単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの隣り合う異種のピーク値の差分をΔｚＰｊ、その合計をＩｚとすると、Ｉｚは次式（１６）で表される。なお、ｍｙ、ｍｚはそれぞれ単位時間Ｔにおいて抽出されたピーク値の差分の数を示す整数である。【０１０９】
【数１１】
2008120710.tif 000014
【０１１０】
そして、本実施形態における代表値ＶＲは、上述したように、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの隣り合う異種のピーク値の差分の合計と、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの隣り合う異種のピーク値の差分の合計と、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの隣り合う異種のピーク値の差分の合計との和であるから、Ｉｘ＋Ｉｙ＋Ｉｚで表される。【０１１１】
なお、代表値演算回路３０の変更に伴って、不揮発性メモリ５０には、本実施形態における代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【０１１２】
本実施形態の活動強度計１００は、実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、従来のように加速度の分散を代表値ＶＲとして算出する場合に比べれば、演算量を減じることができるから、処理時間を短縮することができる。【０１１３】
ところで、本実施形態における代表値演算回路３０は、単位時間におけるＸ軸の加速度ｘｉの隣り合う異種のピークの差分の平均と、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの隣り合う異種のピークの差分の平均と、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの隣り合う異種のピーク値の差分の平均の和を代表値ＶＲとして算出するように構成したものを採用しても良い。【０１１４】
ここで、単位時間ＴにおけるＸ軸の加速度ｘｉの隣り合う異種のピーク値の差分の平均をＪｘとすると、Ｊｘ＝Ｉｘ／ｍｘで表される。したがって、図７に示す例では、Ｊｘ＝Ｉｘ／３となる。同様に、単位時間ＴにおけるＹ軸の加速度ｙｉの隣り合う異種のピーク値の差分の平均をＪｙとすると、Ｊｙ＝Ｉｙ／ｍｙで表され、単位時間ＴにおけるＺ軸の加速度ｚｉの隣り合う異種のピーク値の平均をＪｚとすると、Ｊｚ＝Ｉｚ／ｍｚで表される。【０１１５】
この場合、代表値ＶＲは、ＶＲ＝Ｊｘ＋Ｊｙ＋Ｊｚで表される。なお、不揮発性メモリ５０には、代表値ＶＲと酸素消費量ＶＯＤとの関係を示すデータが記憶される。【０１１６】
このようなＶＲを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。【０１１７】
本実施形態では、単位時間Ｔにおける各軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの隣り合う異種のピーク値の差分の合計を代表値ＶＲとして算出するようにしているが、単位時間Ｔにおける３軸の加速度ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの合成値の隣り合う異種のピーク値の合計又は平均を代表値ＶＲとして算出するようにしても良い。【０１１８】
なお、上記の各実施形態で示された個別の特徴は、任意に組み合わせることが可能である。
【図１】
2008120710.tif 000015
【図２】
2008120710.tif 000016
【図３】
2008120710.tif 000017
【図４】
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【図５】
2008120710.tif 000019
【図６】
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【図７】
2008120710.tif 000021
【国際調査報告】
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2008120710.tif 000023
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