(57)【要約】【課題】製造コストの低減および処理時間の短縮化を図りながらも正確な活動量を算出できる活動量計を提供することにある。【解決手段】活動量計は、人体に装着される加速度センサ１ａ、および加速度センサ１ａの出力を所定周期でサンプリングしてデジタル形式の加速度値に変換して出力するＡ／Ｄ変換部１ｂからなる加速度検出手段１と、加速度値を元にして人の行動シーンを判定する行動シーン判定手段２と、行動シーン判定手段２の判定結果に応じて、加速度値を示すビットｂ１〜ｂ１６で構成されたビット列より一部を抽出し、当該一部を用いて活動量を算出する活動量算出手段３とを備える。【選択図】図１
2008237604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着される加速度センサ、および加速度センサの出力を所定周期でサンプリングしてデジタル形式の加速度値に変換して出力するＡ／Ｄ変換部からなる加速度検出手段と、加速度値を元にして人の行動シーンを判定する行動シーン判定手段と、行動シーン判定手段の判定結果に応じて加速度値を示すビット列から一部を抽出し、当該一部を用いて活動量を算出する活動量算出手段とを備えていることを特徴とする活動量計。
【請求項２】
行動シーン判定手段は、行動シーンが生活活動、歩行、および走行のいずれであるかを判定するように構成され、活動量算出手段は、行動シーンが生活活動である場合には、加速度値を示すビット列から下位側の一部を抽出し、行動シーンが走行である場合には、加速度値を示すビット列から上位側の一部を抽出し、行動シーンが歩行である場合には、加速度データを示すビット列から中央側の一部を抽出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の活動量計。
【請求項３】
行動シーン判定手段は、加速度検出手段により得られた加速度の大きさにより人の行動シーンを判定するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の活動量計。
【請求項４】
行動シーン判定手段は、加速度検出手段により得られた加速度から単位時間当たりの歩数を算出し、当該歩数により人の行動シーンを判定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の活動量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の活動量を算出する活動量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人体に装着され互いに直交する３軸の加速度を検出する加速度センサと、加速度センサにより得られた加速度を元にして活動量を算出する演算処理装置とを備えた活動量計が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２０４４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような活動量計において、活動量を算出するにあたっては、アナログ形式である加速度センサの出力を、デジタル形式の加速度値に変換する必要がある。
【０００４】
ここで、正確な活動量を算出するためには、加速度値を示すビット列を長く（ビット数を大きく）するのが好ましいが、当然ながら、加速度値のデータ数が大きくなり、活動量の算出に必要な処理時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決する方法としては、高機能な演算処理装置を採用して、処理速度を向上させることが考えられるが、この場合、製造コストが増加してしまうという別の問題が生じることになる。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、製造コストの低減および処理時間の短縮化を図りながらも正確な活動量を算出できる活動量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の問題を解決するために、請求項１の発明では、人体に装着される加速度センサ、および加速度センサの出力を所定周期でサンプリングしてデジタル形式の加速度値に変換して出力するＡ／Ｄ変換部からなる加速度検出手段と、加速度値を元にして人の行動シーンを判定する行動シーン判定手段と、行動シーン判定手段の判定結果に応じて加速度値を示すビット列から一部を抽出し、当該一部を用いて活動量を算出する活動量算出手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、加速度値を示すビット列から一部を抽出して活動量の算出を行うから、加速度値を示すビット列全てを用いて活動量を算出する場合に比べて、活動量の算出に必要な処理時間の短縮化が図れ、そのため、高機能な演算処理装置を用いなくて済むようになり、製造コストの低減が図れる。その上、加速度値を示すビット列から一部を抽出するにあたっては、加速度値を元に判定した行動シーンに基づいて抽出する部分を選択するから、例えば、行動シーンが、相対的に加速度が大きくなる走行時であれば、加速度値を示すビット列のうち下位側のビット列による影響が少ないので、加速度値を示すビット列のうち上位側のビット列を用いて活動量を算出することにより、加速度値を示すビット列の全てを用いて算出した活動量とほぼ等しい活動量を得ることが可能になり、結果として、正確な活動量を算出できる。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、行動シーン判定手段は、行動シーンが生活活動、歩行、および走行のいずれであるかを判定するように構成され、活動量算出手段は、行動シーンが生活活動である場合には、加速度値を示すビット列から下位側の一部を抽出し、行動シーンが走行である場合には、加速度値を示すビット列から上位側の一部を抽出し、行動シーンが歩行である場合には、加速度データを示すビット列から中央側の一部を抽出するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明によれば、行動シーンが、相対的に加速度の小さい生活活動であれば、加速度値を示すビット列のうちの上位側のビット列の影響が少ないので、下位側のビット列を用いて活動量を算出し、行動シーンが相対的に加速度の大きい走行であれば、下位側のビット列の影響が少ないので、上位側のビット列を用いて活動量を算出し、行動シーンが相対的に生活活動と走行の間の加速度となる歩行であれば、上位側のビット列および下位側のビット列の影響が少ないので、中央側のビット列を用いて活動量を算出するから、加速度値を示すビット列の全てを用いて活動量を算出する場合に比べて、活動量の算出に必要な処理時間の短縮化および製造コストの低減が図れ、その上、正確な活動量を算出できる。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、行動シーン判定手段は、加速度検出手段により得られた加速度の大きさにより人の行動シーンを判定するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明によれば、加速度値を示すビット列から一部を抽出して活動量の算出を行うから、加速度値を示すビット列全てを用いて活動量を算出する場合に比べて、活動量の算出に必要な処理時間の短縮化が図れ、そのため、高機能な演算処理装置を用いなくて済むようになり、製造コストの低減が図れる。その上、加速度値を示すビット列から一部を抽出するにあたっては、加速度値を元に判定した行動シーンに基づいて抽出する部分を選択するから、例えば、行動シーンが、相対的に加速度が大きくなる走行時であれば、加速度値を示すビット列のうち下位側のビット列による影響が少ないので、加速度値を示すビット列のうち上位側のビット列を用いて活動量を算出することにより、加速度値を示すビット列の全てを用いて算出した活動量とほぼ等しい活動量を得ることが可能になり、結果として、正確な活動量を算出できる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項の発明において、行動シーン判定手段は、加速度検出手段により得られた加速度から単位時間当たりの歩数を算出し、当該歩数により人の行動シーンを判定するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明によれば、加速度値を示すビット列から一部を抽出して活動量の算出を行うから、加速度値を示すビット列全てを用いて活動量を算出する場合に比べて、活動量の算出に必要な処理時間の短縮化が図れ、そのため、高機能な演算処理装置を用いなくて済むようになり、製造コストの低減が図れる。その上、加速度値を示すビット列から一部を抽出するにあたっては、加速度値を元に判定した行動シーンに基づいて抽出する部分を選択するから、例えば、行動シーンが、相対的に加速度が大きくなる走行時であれば、加速度値を示すビット列のうち下位側のビット列による影響が少ないので、加速度値を示すビット列のうち上位側のビット列を用いて活動量を算出することにより、加速度値を示すビット列の全てを用いて算出した活動量とほぼ等しい活動量を得ることが可能になり、結果として、正確な活動量を算出できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、製造コストの低減および処理時間の短縮化を図りながらも正確な活動量を算出できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態の活動量計は、図１（ａ）に示すように、人体に装着される加速度センサ１ａ、および加速度センサ１ａの出力を所定周期でサンプリングしてデジタル形式の加速度値に変換して出力するＡ／Ｄ変換部１ｂからなる加速度検出手段１と、加速度値を元にして人の行動シーンを判定する行動シーン判定手段２と、行動シーン判定手段２の判定結果に応じて、加速度値を示すビットｂ１〜ｂ１６（図１（ｂ）参照）により構成されたビット列から一部を抽出し、当該一部を用いて活動量を算出する活動量算出手段３と、活動量算出手段３で算出した活動量などを表示する表示手段４と、加速度検出手段１により得られた加速度などの種々のデータが記憶されるＲＡＭやＨＤＤなどの記憶装置からなる記憶手段５と、活動量計のオンオフ操作などを行うための操作手段（図示せず）と、活動量計を駆動する電池などの電源手段（図示せず）と、これらを収納する筐体（図示せず）とを備えている。なお、上記筐体は、例えば樹脂成形品などからなり、人が携行可能な大きさに形成されている。
【００１７】
加速度センサ１ａは、例えば、互いに垂直な３軸の各加速度をアナログ形式で出力する３軸の加速度センサである。このような加速度センサ１ａとしては、小型で低消費電力なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を利用した加速度センサを用いることができる。なお、加速度センサ１ａとしては、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を採用することができる。また、３軸の加速度センサとしては、２軸の加速度センサと１軸の加速度センサとを組み合わせて３軸の加速度値を出力可能としたものを用いてもよいし、１軸の加速度センサを３つ用いて３軸の加速度値を出力可能としたものを用いてもよい。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部１ｂは、加速度センサ１ａの出力を所定周期でサンプリングしてデジタル形式の加速度値に変換して出力するように構成された加速度検出回路からなり、例えば、図１（ｂ）に示すように、加速度センサ１ａの出力を、１６のビットｂ１〜ｂ１６からなるビット列（すなわち１６ビットのビット列）の加速度値に変換して出力するように構成されている。なお、このようなＡ／Ｄ変換部１ｂは従来周知のものを採用できるから詳細な説明は省略する。
【００１９】
行動シーン判定手段２は、加速度検出手段１の加速度値の大きさ、本実施形態では加速度検出手段１により得られた各軸の加速度値をベクトル成分とするノルム（つまり合成加速度値）の所定時間における変動平均（標準偏差）Ｓにより行動シーンを判定するように構成されている。
【００２０】
例えば、行動シーン判定手段２は、図２に示すように、変動平均Ｓが第１の閾値（本実施形態では０．３Ｇ）未満であれば行動シーンを歩行を伴わない低強度の行動である「生活活動」と判定し、変動平均Ｓが第１の閾値より大きい第２の閾値（本実施形態では０．６Ｇ）以上であれば行動シーンを「走行」と判定し、変動平均Ｓが第１の閾値以上、第２の閾値未満であれば行動シーンを「歩行」と判定する。このような判定結果は、活動量算出手段３に出力される。
【００２１】
ここで、第１の閾値は、「生活活動」と「歩行」との境界となる値であって、例えば、人の行動シーンが「生活活動」から「歩行」に切り換わる際の変動平均Ｓの統計データなどから得ることができる。同様に、第２の閾値は、「歩行」と「走行」との境界となる値であって、例えば、人の行動シーンが「歩行」から「走行」に切り換わる際の変動平均Ｓの統計データなどから得ることができる。また、本実施形態における各閾値の値はあくまで一例であり、この数値に限定する趣旨ではない。この点は、後述する実施形態２，３においても同様である。
【００２２】
活動量算出手段３は、行動シーン判定手段２の判定結果を受け取った際に、加速度検出手段１により得られた加速度、本実施形態では加速度検出手段１により得られた各軸の加速度をベクトル成分とするノルムの所定時間における変動平均（標準偏差）Ｓにより活動量を算出するものであって、活動量を算出するにあたっては、加速度値を示すビット列から一部（本実施形態では、連続する８ビットの列）を抽出し、当該一部を用いて（つまり、抽出するビット列以外は０とみなして）活動量を算出するように構成されている。
【００２３】
すなわち、活動量算出手段３は、加速度値を示すビットｂ１〜ｂ１６からなるビット列の全てを用いて活動量を算出するのではなく、ビット列の一部を用いて活動量を算出するように構成されており、例えば、判定結果が「生活活動」である場合には、ビットｂ１〜ｂ８からなる下位側のビット列ｂＬ（すなわちビット列の下位側の一部）を、判定結果が「走行」である場合には、ビットｂ９〜ｂ1６からなる上位側のビット列ｂＨ（すなわちビット列の上位側の一部）を、判定結果が「歩行」である場合には、ビットｂ５〜ｂ１２からなる中央側のビット列ｂｃ（すなわちビット列の中央側の一部）をそれぞれ用いて、変動平均Ｓの算出を行う。また、ビット列の一部を用いて変動平均Ｓを算出した後には、ビット列の全てを用いて変動平均Ｓを算出した場合とビット数を合致させるために（データ形式を合致させるために）、ビット数を１６ビットに変換する補正が行われ、補正後の変動平均Ｓが活動量の算出に使用される。この補正は、例えば、上位側のビット列ｂＨであるｂ９〜ｂ１６を用いた場合にはいずれも０であるビットｂ１〜ｂ８を、下位側のビット列ｂＬであるｂ１〜ｂ８を用いた場合にはいずれも０であるビットｂ９〜ｂ１６を、中央側のビット列ｂＣであるｂ５〜ｂ１２を用いた場合にはいずれも０であるビットｂ１〜ｂ４，ｂ１３〜ｂ１６をそれぞれ付加することにより行われる。
【００２４】
変動平均Ｓから活動量を算出するにあたっては、例えば、変動平均Ｓと酸素消費量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が用いられる。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と、その運動の強さに対応する変動平均Ｓとの相関関係により得ることができる。
【００２５】
本実施形態では、活動量として、アメリカスポーツ医学会で用いられている、運動時の消費エネルギが安静時の消費エネルギ（安静時代謝量）の何倍になっているかを示す値である「ＭＥＴｓ（metabolic equivalents）」値を用いている。ここで、１[ＭＥＴｓ]は、３．５［ｍｌ／ｋｇ／ｍｉｎ］の酸素消費量に相当するから、上記データテーブルや演算式により求めた酸素消費量から算出できる。
【００２６】
したがって、本実施形態の活動量算出手段３は、相対的に加速度の小さい「生活活動」であれば、加速度値を示すビット列のうちの上位側のビット列（例えば、連続するビットｂ９〜ｂ１６からなるビット列）の影響が少ないので、下位側のビット列（例えば、連続するビットｂ１〜ｂ８からなるビット列）を用いて活動量を算出する。また、行動シーンが相対的に加速度の大きい「走行」であれば、下位側のビット列（例えば、連続するビットｂ１〜ｂ８からなるビット列）の影響が少ないので、上位側のビット列（例えば、連続するビットｂ９〜ｂ１６からなるビット列）を用いて活動量を算出する。また、行動シーンが相対的に「生活活動」と「走行」の間の加速度となる「歩行」であれば、上位側のビット列（例えば、連続するビットｂ１３〜ｂ１６からなるビット列）および下位側のビット列（例えば、連続するビットｂ１〜ｂ４からなるビット列）の影響が少ないので、中央側のビット列（例えば、連続するビットｂ５〜ｂ１２からなるビット列）を用いて活動量を算出する。
【００２７】
そのため、活動量算出手段３では、加速度値を示すビット列の全てを用いて活動量を算出する場合に比べて、活動量の算出に必要な処理時間の短縮化が図れる。
【００２８】
ところで、活動量算出手段３は、上記のように活動量を算出する機能の他に、１時間や１日などの単位時間における活動量の平均や、エクササイズ［ＭＥＴｓ・ｈ］、１日のエクササイズ量、消費カロリ、歩数、運動時間など、人の活動に関する種々のデータ（以下、「活動データ」と称する）を算出するように構成されていてもよい。なお、エクササイズや、消費カロリなどの算出方法は、従来周知のものを利用できるから詳細な説明を省略する。また、活動量算出手段３は、活動データを記憶手段５に記憶させることで、各活動データの履歴を残すように構成されている。
【００２９】
なお、行動シーン判定手段２および活動量算出手段３は、例えば上記筐体に収納されたマイクロコンピュータなどのハードウェア資源からなる演算処理装置（図示せず）と、当該演算処理装置に情報の演算、加工などを行わせるソフトウェアとにより実現されている。また、上記演算処理装置は、行動シーン判定手段２および活動量算出手段３の他に、表示手段４を制御する表示制御手段（図示せず）など、活動量計の種々の機能を発揮するために必要な手段を備えている。
【００３０】
表示手段４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの画像表示装置（図示せず）およびその駆動回路（図示せず）で構成されたものであって、上記表示制御手段により、記憶手段５に記憶された活動データを上記画像表示装置に表示するように制御される。また、操作手段は、活動量計のオンオフ操作用のスイッチや、活動量の演算を開始させるスイッチ、活動量の表示をリセットするスイッチ、表示する活動データを切り替えるためのスイッチなどを備えているものである。
【００３１】
以上述べた本実施形態の活動量計では、例えば、変動平均Ｓが第１閾値未満であれば、行動シーン判定手段２により行動シーンが「生活活動」であると判定され、活動量算出手段３では加速度値の下位側のビット列ｂＬを用いて活動量の算出が行われる。また、変動平均Ｓが第１閾値以上、第２閾値未満であれば、行動シーン判定手段２により行動シーンが「歩行」であると判定され、活動量算出手段３では加速度値の中央側のビット列ｂＣを用いて活動量の算出が行われる。また、変動平均Ｓが第２閾値以上であれば、行動シーン判定手段２により行動シーンが「走行」であると判定され、活動量算出手段３では加速度値の上位側のビット列ｂＨを用いて活動量の算出が行われる。
【００３２】
したがって、本実施形態の活動量計によれば、加速度値を示すビット列から一部を抽出して活動量の算出を行うから、加速度値を示すビット列全てを用いて活動量を算出する場合に比べて、活動量の算出に必要な処理時間の短縮化が図れ、そのため、高価な高機能の演算処理装置を用いなくて済むようになり、製造コストの低減が図れる。
【００３３】
その上、加速度値を示すビット列から一部を抽出するにあたっては、加速度値を元に判定した行動シーンに基づいて抽出する部分を選択するので、例えば、上述したように、行動シーンが、相対的に加速度が大きくなる走行時であれば、加速度値を示すビット列のうち下位側のビット列による影響が少ないので、加速度値を示すビット列のうち上位側のビット列を用いて活動量を算出することにより、加速度値を示すビット列の全てを用いて算出した活動量とほぼ等しい活動量を得ることが可能になり、結果として、正確な活動量を算出できる。
【００３４】
なお、本実施形態では、１６ビットのビット列を例に挙げて、行動シーンが「生活活動」のときにビットｂ１〜ｂ８からなるビット列を、行動シーンが「走行」のときにビットｂ９〜ｂ１６からなるビット列を、行動シーンが「歩行」のときにビットｂ５〜ｂ１２からなるビット列をそれぞれ用いるようにしているが、このような例はあくまで一例であって、これに限定する趣旨ではない。どのビット列を使用するかは、実際の加速度センサ１ａや、Ａ／Ｄ変換部１ｂの特性などを考慮して、好適なものを選択すればよい。
【００３５】
また、本実施形態では、行動シーンとして「生活活動」、「歩行」、および「走行」を挙げているが、これもあくまで一例であって、行動シーンをこれらに限定する趣旨ではない。さらに、本実施形態における加速度検出手段１は、互いに直交する３軸の加速度を検出する加速度センサを利用したものであったが、１軸の加速度センサや、互いに直交する２軸の加速度を検出する加速度センサを利用するようにしてもよい。
【００３６】
（実施形態２）
本実施形態の活動量計は、行動シーン判定手段２の構成が上記実施形態１と異なっており、その他の構成は上記実施形態１と同様であるから図示および説明を省略する。
【００３７】
本実施形態における行動シーン判定手段２は、加速度検出手段１により得られた加速度から単位時間（本実施形態では１分）当たり歩数[歩数／ｍｉｎ（分）]を算出し、当該単位時間当たりの歩数により行動シーンの判定を行うように構成されている。ここで、歩数のカウントは、例えば、加速度検出手段１により得られた各軸の加速度をベクトル成分とするノルムにおいて、ピーク値が所定の閾値を越えるピークの数をカウントすることにより行われる。加速度検出手段１により得られた加速度から人の歩数をカウントする方法は、従来周知のものを採用できるから詳細な説明は省略する。
【００３８】
例えば、行動シーン判定手段２は、図３に示すように、上記単位時間当たりの歩数が第１の閾値（本実施形態では６０）未満であれば行動シーンを「生活活動」と判定し、上記単位時間当たりの歩数が第１の閾値より大きい第２の閾値（本実施形態では１２０）以上であれば行動シーンを「走行」と判定し、上記単位時間当たりの歩数が第１の閾値以上、第２の閾値未満であれば行動シーンを「歩行」と判定する。
【００３９】
ここで、第１の閾値は、「生活活動」と「歩行」との境界となる値であって、例えば、人の行動シーンが「生活活動」から「歩行」に切り換わる際の上記単位時間当たりの歩数の統計データなどから得ることができる。同様に、第２の閾値は、「歩行」と「走行」との境界となる値であって、例えば、人の行動シーンが「歩行」から「走行」に切り換わる際の上記単位時間当たりの歩数の統計データなどから得ることができる。
【００４０】
以上述べた本実施形態の活動量計によれば、上記実施形態１と同様の効果が得られる上に、本実施形態の活動量計では、単位時間当たりの歩数により行動シーンを判定するので、加速度とは異なる観点から行動シーンを判定できるから、加速度の変動平均Ｓが同じ場合であっても、行動シーンを判定でき、さらに正確な活動量の算出が行える。
【００４１】
（実施形態３）
本実施形態の活動量計は、行動シーン判定手段２の構成が上記実施形態１と異なっており、その他の構成は上記実施形態１と同様であるから図示および説明を省略する。
【００４２】
本実施形態における行動シーン判定手段２は、実施形態１と同様に変動平均Ｓにより行動シーンを判定する第１判定機能と、実施形態２と同様に単位時間（本実施形態では１分）当たり歩数により行動シーンの判定する第２判定機能とを備えている。
【００４３】
そして、行動シーン判定手段２は、第１判定機能と第２判定機能との判定結果が一致した際にのみ判定結果を活動量算出手段３に出力して、活動量算出手段３に活動量の算出を行わせるようになっている。すなわち、行動シーン判定手段２は、第１判定機能と第２判定機能との判定結果が一致しない際には、いずれの行動シーンにも該当せず、加速度検出手段１により得られた加速度は、人の行動に起因するものではないと判定する。この場合、活動量算出手段３では活動量の算出を行わないようにしている。
【００４４】
したがって、本実施形態の活動量計によれば、第１判定機能と第２判定機能の２種類の判定を行うから、行動シーンの判定が正確に行えるようになり、その結果、さらに正確な活動量の算出が行えるようになる。
【００４５】
なお、本実施形態では、２種類の判定を行うようにしているが、さらに多くの判定を行うようにしてもよいし、その判定方法も上記方法に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない程度に変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は実施形態１の活動量計のブロック図、（ｂ）は同上における説明図である。
【図２】同上における行動シーンの判定方法の説明図である。
【図３】実施形態２の活動量計における行動シーンの判定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    加速度検出手段
１ａ  加速度センサ
１ｂ  Ａ／Ｄ変換部
２    行動シーン判定手段
３    活動量算出手段
【図１】
2008237604.tif 000003
【図２】
2008237604.tif 000004
【図３】
2008237604.tif 000005