(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサを用いて運動量を測定する運動量測定装置において、前記加速度センサは、運動状態を検出し、該検出結果に基づいて電圧波形を出力するものであり、前記運動測定装置では、前記電圧波形において隣接する山のピーク値と谷のピーク値との差を算出し、この差がしきい値を超えた回数により歩数をカウントするように構成されており、前記しきい値は複数レベル設定されており、前記差がその時の設定しきい値より上のレベルのしきい値を上回る場合には、しきい値を上のレベルのしきい値に設定変更し、前記差がその時の設定しきい値を下回る場合には、しきい値を下のレベルのしきい値に設定変更するように構成されている、ことを特徴とする運動量測定装置。
【請求項２】
所定時間、前記差がしきい値を上回らない場合には、歩数をカウントしないノイズキャンセルモードに移行するように設定されている請求項１に記載の運動量測定装置。
【請求項３】
前記ノイズキャンセルモードにおいて、一定時間内に所定回数以上、前記差がしきい値を上回らない限り、通常モードに復帰しないように設定されている請求項２に記載の運動量測定装置。
【請求項４】
しきい値が設定変更された場合に、歩数をカウントしない待ち時間を設定するように構成されている請求項１に記載の運動量測定装置。
【請求項５】
前記待ち時間は、しきい値が大きい程、短くなるように設定されている請求項４に記載の運動量測定装置。
【請求項６】
デジタルデータに変換された前記電圧波形のデータがｎ個連続して減少した場合には山と判定し、ｎ個連続して増加した場合には谷と判定する請求項１乃至５のいずれかに記載の運動量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行やジョギング等の運動時に携帯し、歩数又は消費カロリー等の運動に関連する量を測定する運動量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の運動量測定装置として、例えば、特開平９−２２３２１４号公報や特開２０００−４１９５２号公報に開示されているように、加速度センサを内蔵したものが公知であった。
【０００３】
この加速度センサ内蔵型の運動量測定装置では、図５に示すように、加速度センサの出力波形から、所定の電圧レベル（図５中のＶS）を超えた波形を抽出し、その抽出した波形に基づいて歩数等、運動量を測定していた。したがって、例えば、歩数計の場合には、図５において、ＶSを超えた波形が６個示されているから、この間の歩数を６歩とカウントしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した運動量測定装置では、加速度センサの出力波形は、回路定数のバラツキや温湿度等の環境変化によりドリフトすることがあるため、波形の谷部分の電圧ピーク値は０ボルトより高く且つ不安定となっていた。そのため、運動量測定装置の装着時や蓋の開閉時等に生じる振動を歩数として計数したり、ジョギングや登山又は階段の昇降等、運動状態により衝撃の程度が著しく異なる場合、或いは、１歩で爪先と踵がそれぞれ別々に地面に接触するリバウンド現象が起きた場合には、歩数を正確に測定できず、高精度の測定が行えないといった問題があった。
【０００５】
本発明は、斯かる課題を解決すべくなされたものであり、運動状態の違いにより測定誤差が生じることがなく、高精度の測定の可能な運動量測定装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加速度センサを用いて運動量を測定する運動量測定装置において、前記加速度センサは、運動状態を検出し、該検出結果に基づいて電圧波形を出力するものであり、前記運動測定装置では、前記電圧波形において隣接する山のピーク値と谷のピーク値との差を算出し、この差がしきい値を超えた回数により歩数をカウントするように構成されており、前記しきい値は複数レベル設定されており、前記差がその時の設定しきい値より上のレベルのしきい値を上回る場合には、しきい値を上のレベルのしきい値に設定変更し、前記差がその時の設定しきい値を下回る場合には、しきい値を下のレベルのしきい値に設定変更するように構成されている、ことを特徴とする運動量測定装置である。
【０００９】
さらに、所定時間、前記差がしきい波形の振幅がしきい値を上回らない場合には、歩数をカウントしないノイズキャンセルモードに移行するように設定されており、また、前記ノイズキャンセルモードにおいて、一定時間内に所定回数以上、前記差がしきい値を上回らない限り、通常モードに復帰しないように設定されている。更に、デジタルデータに変換された前記電圧波形のデータがｎ個連続して減少した場合には山と判定し、ｎ個連続して増加した場合には谷と判定してもよい。
【００１０】
さらにまた、しきい値が設定変更された場合に、歩数をカウントしない待ち時間を設定するように構成されており、また、前記待ち時間は、しきい値が大きい程、短くなるように設定されている。
【００１１】
このような構成において、前記検出手段により出力された信号の振幅に基づいて運動量を決定しているので、回路定数のバラツキや温湿度等の環境変化によるドリフトの影響を受けることがなく、高精度の測定を行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１〜４は本発明の実施の形態に係る歩数計を示しており、該歩数計１の内部には、回路基板２が設けられ、該回路基板２に加速度センサ３、ＣＰＵ４、及びコイン電池５が実装されている。
【００１４】
以下、図２により、前記歩数計１の作用を説明する。
【００１５】
歩行中、前記加速度センサ３により、上下方向の振動成分が検出され、該検出結果は波形アナログ信号として出力され、該アナログ信号は、増幅後、図３に示されているように、Ａ／Ｄ変換器により所定周期、例えば、４ｍｓ毎にＡ／Ｄ変換され、データが取得される（Ｓ１０１）。
【００１６】
前記取得されたデータの値が次第に増加している時、すなわち、波形が上り勾配にある時に、前記データがｎ個連続して減少した場合には、山と判定され（Ｓ１０２）、ｎ個前のデータが山のピーク値ＷHとして前記メモリに格納される（Ｓ１０３）。また、反対に、前記取得されたデータの値が次第に減少している時、すなわち、波形が下り勾配にある時に、前記データがｎ個連続して増加した場合には、谷と判定され（Ｓ１０２）、ｎ個前のデータが谷のピーク値ＷLとして前記メモリに格納される（Ｓ１０３）。
【００１７】
【表１】
0003685741.tif 000002
【００１８】
次に、ステップ１０４において、前記ＣＰＵ４により、前記メモリに格納された山のピーク値ＷHと谷のピーク値ＷLとの差からその波形の振幅（より正確には、波形において隣接する山のピーク値と谷のピーク値との差）ＷRが算出され、ステップ１０５において、前記算出された振幅ＷRとその時に設定されているしきい値（表１参照）とが比較される。この時、初期のしきい値は感度レベル０のしきい値１．０Ｖに設定されている。そして、前記振幅ＷRが前記設定しきい値より大きくないと判断されると、歩数をカウントすることなく、ステップ１０６において、前記振幅ＷRと感度レベル２のしきい値とが比較される。この時、前記振幅ＷRが前記感度レベル２のしきい値より大きいと判断されると、ステップ１０７において、しきい値は感度レベル２のしきい値１．６Ｖに設定変更される。また、ステップ１０６での比較において、前記振幅ＷRが前記感度レベル２のしきい値より大きくないと判断された場合には、ステップ１０８において、前記振幅ＷRと感度レベル１のしきい値とが比較され、前記振幅ＷRが前記感度レベル１のしきい値より大きい場合には、ステップ１０９において、しきい値は感度レベル１のしきい値１．３Ｖに設定変更される。さらに、ステップ１０８での比較において、前記振幅ＷRが前記感度レベル１のしきい値より大きくないと判断されると、しきい値は感度レベル０のしきい値に設定変更される。
【００１９】
また、ステップ１０５での比較において、前記振幅ＷRがその時に設定されているしきい値より大きいと判断された場合には、ステップ１１１において、歩数がカウントされる。その後、ステップ１１２において、前記振幅ＷRと感度レベル３のしきい値とが比較され、前記振幅ＷRが前記感度レベル３のしきい値より大きいと判断された場合、ステップ１１３において、しきい値が感度レベル３のしきい値１．９Ｖに設定変更され、さらにステップ１１４において、歩数測定待ち時間が２４０ｍｓに設定される。この歩数測定待ち時間は、歩数をカウントしない期間で、感度レベルに応じて長さが異なっており、好ましくは、表１に示されているように、歩行速度が速くなり、しきい値が大きくなる程、短くなるように設定されている。
【００２０】
ステップ１１２での比較において、前記振幅ＷRが前記感度レベル３のしきい値より大きくないと判断された場合には、ステップ１１５において、前記振幅ＷRと感度レベル２のしきい値とが比較され、前記振幅ＷRが前記感度レベル２のしきい値より大きい場合には、ステップ１１６において、しきい値は感度レベル２のしきい値１．６Ｖに設定変更され、さらにステップ１１７において、歩数測定待ち時間が２７０ｍｓに設定される。また、ステップ１１５での比較において、前記振幅ＷRが前記感度レベル２のしきい値より大きくないと判断された場合には、ステップ１１８において、前記振幅ＷRと感度レベル１のしきい値とが比較され、前記振幅ＷRが前記感度レベル１のしきい値より大きい場合には、ステップ１１９において、しきい値は感度レベル１のしきい値１．３Ｖに設定変更され、さらにステップ１２０において、歩数測定待ち時間が２８５ｍｓに設定される。そしてまた、ステップ１１８での比較において、前記振幅ＷRが前記感度レベル１のしきい値より大きくないと判断された場合には、ステップ１２１において、歩数測定待ち時間は３３０ｍｓに設定される。以降、ステップ１０１に戻り、上述した作用が繰り返し行われる。
【００２１】
次に、図４の出力波形を参照しつつ、前記歩数計１の作用をさらに説明する。
【００２２】
歩数の測定開始時は、前述したように、前記しきい値は前記感度レベル０の値１．０Ｖに初期設定されており、図４中の最初及び２番目の波は、それぞれその振幅が前記感度レベル０のしきい値１．０Ｖ以下であるから、歩数としてカウントされない。また、次の３番目の波の振幅は、前記感度レベル０のしきい値１．０Ｖより大きいので、１歩目がカウントされ、さらに、その振幅は感度レベル１のしきい値１．３Ｖより大きいため、感度レベルはレベル１に上げられ、歩数測定待ち時間は２８５ｍｓに設定変更される。
【００２３】
４番目及び５番目の波は、前記３番目の波における１歩目のカウント後、歩数測定待ち時間（２８５ｍｓ）内に発生しているので、その振幅の大きさに拘らず、歩数としてカウントされない。また、６番目の波はその振幅が前記感度レベル１のしきい値１．３Ｖ以下であるから、歩数としてカウントされず、感度レベルはレベル０に下がり、さらに、７番目の波の振幅は、その感度レベル０のしきい値１．０Ｖ以下であるから、６番目の波と同様、歩数としてカウントされない。そして、８番目の波はその振幅が前記感度レベル０のしきい値１．０Ｖより大きいから、２歩目がカウントされ、さらに、その振幅は感度レベル３のしきい値１．９Ｖより大きいから、感度レベルはレベル３に上がり、歩数測定待ち時間は２４０ｍｓに設定変更される。
【００２４】
９番目の波の場合は、前記８番目の波における２歩目のカウント後、歩数測定待ち時間（２４０ｍｓ）内に発生しており、また、１０番目の波の場合はその振幅が前記感度レベル３のしきい値１．９Ｖ以下であるため、いずれの場合も歩数はカウントされず、１０番目の波により、感度レベルはレベル２に下がる。そして、１１番目の波の場合は、その振幅が前記感度レベル２のしきい値１．６Ｖ以下であるため、歩数はカウントされず、感度レベルはレベル１に下がる。さらに、１２番目の波の場合は、その振幅が前記感度レベル１のしきい値１．３Ｖより大きいから、３歩目がカウントされ、また、その振幅が感度レベル３のしきい値１．９Ｖを上回るため、感度レベルはレベル３に上がり、歩数測定待ち時間は２４０ｍｓに設定変更される。
【００２５】
また、１３番目の波の場合は、前記１２番目の波における３歩目のカウント後、歩数測定待ち時間（２４０ｍｓ）内に発生しているから、歩数としてカウントされず、１４番目の波の場合は、その振幅が前記感度レベル３のしきい値１．９Ｖより大きいから、４歩目がカウントされる。
【００２６】
さらに、１５番目の波の場合は、前記１４番目の波における４歩目のカウント後、歩数測定待ち時間（２４０ｍｓ）内に発生しており、また、１６番目の波の場合はその振幅が前記感度レベル３のしきい値１．９Ｖ以下であるため、いずれの場合も歩数はカウントされず、１６番目の波により、感度レベルはレベル２に下がる。さらにまた、１７番目の波はその振幅が前記感度レベル２のしきい値１．６Ｖ以下であるため、歩数はカウントされず、感度レベルはレベル１に下がり、１８番目の波の振幅は前記感度レベル１のしきい値１．３Ｖより大きいから、５歩目がカウントされる。
【００２７】
１９番目の波の場合は、その振幅が前記感度レベル１のしきい値１．３Ｖ以下であるから、歩数がカウントされず、感度レベルは０に下がる。また、２０番目の波の振幅は、前記感度レベル０のしきい値１．０Ｖより大きいため、６歩目がカウントされ、さらに、その振幅が感度レベル１のしきい値１．３Ｖより大きいため、感度レベルはレベル１に上がり、歩数測定待ち時間は２８５ｍｓに設定変更される。以降、同じように歩数の測定が繰り返される。
【００２８】
なお、上記実施の形態において、波の振幅を算出するために波形の山又は谷のピーク値を求める方法は、上述した方法に限定されるものではなく、例えば、微分解析法により微分係数が０となった箇所を山又は谷のピーク値とする等、他の方法を用いてもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態において、歩数の測定中、一定時間、例えば１．２秒間、波の振幅がしきい値を上回らなった場合には、ノイズキャンセルモードに移行し、以降、波の振幅がしきい値を上回ったとしての歩数をカウントしないように設定してもよい。この場合、ノイズキャンセルモードに移行後は、一定時間内に所定回数以上、例えば、３秒間に４回以上、波の振幅がしきい値を上回らない限り、通常モード（すなわち、歩数をカウントするモード）に復帰しないように設定され、ノイズキャンセルモードから通常モードへの復帰時には、その復帰の要因となった、振幅のしきい値を上回った回数（例えば、４回以上）を歩数としてカウントする。これにより、歩数計を着脱する時の振動等、歩行以外の原因による振動を誤って歩数としてカウントすることがなくなり、測定精度をより一層向上させることができる。
【００３０】
さらに、上記実施の形態においては、感度レベルを４レベルに設定しているが、５レベル以上或いは３レベル以下としてもよく、また、各レベル毎のしきい値及び歩数測定待ち時間も表１に記載した値に限定されるものではない。
【００３１】
さらにまた、本発明は、上記した歩数計１での使用に限定されるものではなく、歩行、登山或いはジョギング等の運動時の消費カロリーを測定するカロリーメータ又は距離を測定する距離メータ等、他の運動量測定装置にも実施可能であることは言う迄もない。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、振幅を基に運動量を決定しているので、回路定数のバラツキや温湿度等の環境変化によるドリフトの影響を受けることがなく、高精度の測定を行うことが可能となる。
【００３３】
また、運動状態に応じて、しきい値、或いは、歩数をカウントしない待ち時間を自動的に設定変更できるようにしたため、ジョギングや登山又は階段の昇降等、加速度センサからの出力信号が安定しない場合でも、運動量を正確に測定することができる。さらに、待ち時間をしきい値の増大に応じて短くなるように設定した場合には、一層測定精度を向上させることができる。
【００３４】
さらにまた、所定時間、波形の振幅がしきい値を上回らない場合にはノイズキャンセルモードに移行するように設定されており、運動量測定装置の装着や蓋の開閉等による振動を誤って歩数としてカウントすることがないため、測定誤差を生じるおそれがなくなる等種々の優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る歩数計の内部平面図である。
【図２】  本発明の実施の形態における作用を示すフローチャートである。
【図３】  本発明の実施の形態における作用を示す波形図である。
【図４】  本発明の実施の形態における作用を示す波形図である。
【図５】  従来例を示す波形図である。
【符号の説明】
１          歩数計
３          加速度センサ
４          ＣＰＵ
【図１】
0003685741.tif 000003
【図２】
0003685741.tif 000004
【図３】
0003685741.tif 000005
【図４】
0003685741.tif 000006
【図５】
0003685741.tif 000007