(57)【要約】【課題】  歩幅を設定して歩行距離を算出する機能を有する歩数計において、現在および過去の歩行時間に基づいて利用者の歩幅が疲労により減少したと推定することで、より適正な歩幅設定を行うこと。【解決手段】  ＣＰＵ１０８は使用者による入力手段１０９の操作に応じて歩行時間を計測し、計測された歩行時間を記憶手段１１３に記憶する。ＣＰＵ１０８は過去複数回の歩行時間の平均値である平均時間を算出し、今回の歩行における現在の歩行時間が該平均時間を超えたか否かを判定し、該現在の歩行時間が該平均時間を超えていれば設定手段により設定した歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め歩幅を設定する設定手段と、歩数を計数する計数手段と、設定された歩幅と計数された歩数に基づき歩行距離を算出する距離算出手段とを備えた歩数計において、
歩行時間を計測する計時手段と、
該計時手段により計測された歩行時間を記憶する第１の記憶手段と、
該計時手段により計測された過去複数回の歩行時間に基づいて所定の基準時間を算出する時間算出手段と、
今回の歩行における現在の歩行時間が該基準時間を超えたか否かを判定し、該現在の歩行時間が該基準時間を超えていれば前記設定手段により設定した歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更する設定変更手段とを備えたことを特徴とする歩数計。
【請求項２】
前記計数手段による計数結果と前記計時手段による計測結果から歩行ピッチを算出するピッチ算出手段と、
該ピッチ算出手段により算出された歩行ピッチを記憶する第２の記憶手段と、
該ピッチ算出手段により算出された過去複数回の歩行ピッチに基づいて所定の基準ピッチを算出する基準ピッチ算出手段とをさらに備え、
前記設定変更手段は更に、今回の歩行における現在の歩行ピッチが該基準ピッチの所定比率よりも大きいか否かを判定し、該現在の歩行ピッチが該基準ピッチよりも大きいときには前記現在の歩行時間と前記基準時間の関係に関らず前記歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更することを特徴とする請求項１に記載の歩数計。
【請求項３】
前記時間算出手段は、前記基準時間として、前記計時手段により計測された過去複数回の歩行時間の平均値である平均時間を算出し、
前記設定変更手段は、今回の歩行における現在の歩行時間が該平均時間を超えたか否かを判定し、該現在の歩行時間が該平均時間を超えていれば前記設定手段により設定した歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更することを特徴とする請求項１又は２記載の歩数計。
【請求項４】
前記基準ピッチ算出手段は、前記基準ピッチとして、前記ピッチ算出手段により算出された過去複数回の歩行ピッチの平均値である平均ピッチを算出し、
前記設定変更手段は更に、今回の歩行における現在の歩行ピッチが該平均ピッチの所定比率よりも大きいか否かを判定し、該現在の歩行ピッチが該平均ピッチよりも大きいときには前記現在の歩行時間と前記基準時間の関係に関らず前記歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の歩数計。
【請求項５】
前記設定変更手段は、前記現在の歩行時間が前記平均時間に対して所定割合を超えたか否かを判定し、超えていれば前記現在の歩行ピッチが前記平均ピッチの所定比率よりも大きいか否かを判定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一に記載の歩数計。
【請求項６】
前記平均ピッチの所定比率は前記平均ピッチの１．０５倍であることを特徴とする請求項４又は５記載の歩数計。
【請求項７】
前記所定割合は９０パーセントであることを特徴とする請求項５又は６記載の歩数計。
【請求項８】
前記小さな値は前記設定値の８０パーセント以上９０パーセント以下の値であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の歩数計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は本発明装置を装着した利用者の歩行（本明細書並びに対応の特許請求の範囲においてエクササイズ歩行および走行を含む）を検出して歩数測定を行う歩数計に関する。特に詳細には、本発明は、歩幅を設定して該歩幅と測定した歩数に基づき歩行距離を算出する機能を有する歩数計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歩数測定を行う歩数計において、歩幅を設定して該歩幅と測定した歩数との乗算を行って歩行距離を算出することのできるものが知られている。
【０００３】
このような歩数計にあっては、歩数はある程度満足できる精度で測定することができるものの歩幅は一定でなく歩行条件および利用者のコンディションにより変化するために、如何にして適正な歩幅設定を行うかが課題となっている。そこで、歩幅と歩行ピッチの間に一定の相関関係があると考え、この相関および測定したピッチに基づいて歩幅を補正することで適正な歩幅設定を行うことが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された携帯用電子機器である歩数計では、利用者の歩行ピッチ−歩幅特性を算出し、該歩行ピッチ−歩幅特性を記憶し、該歩行ピッチ−歩幅特性に従って利用者の歩幅を算出して歩行距離を得ている。
【０００５】
特許文献２に記載された運動指標測定装置では、利用者の歩幅を予め記憶し、利用者の走行ピッチあるいは拍数の変動に伴い、予め記憶された歩幅を補正している。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３３３０００号公報（段落０００９〜００１０，図１〜図３，図８）
【特許文献２】特開平１０−２１６２９３号公報（段落００３３〜００３５，００３８〜００４３，図１，図２，図８，図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願出願人の実験によれば、歩幅と歩行ピッチの間には、限られた条件において例外的に一定の相関関係が認められる場合もあるが、常に一定の相関関係が認められる訳ではない。したがって、歩幅と歩行ピッチの間に一定の相関関係が成り立つことを前提とした上記の従来技術では必ずしも適正な歩幅設定を行える訳ではなく、歩幅と歩数から算出する歩行距離に誤差を生じる結果となっていた。
そこで、本発明の目的は、現在および過去の歩行時間に基づいて利用者の歩幅が疲労により減少したと推定することで、適正な歩幅設定を行って上記の課題を解決することのできる歩数計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、予め歩幅を設定する設定手段と、歩数を計数する計数手段と、設定された歩幅と計数された歩数に基づき歩行距離を算出する距離算出手段とを備えた歩数計において、歩行時間を計測する計時手段と、該計時手段により計測された歩行時間を記憶する第１の記憶手段と、該計時手段により計測された過去複数回の歩行時間に基づいて所定の基準時間を算出する時間算出手段と、今回の歩行における現在の歩行時間が該基準時間を超えたか否かを判定し、該現在の歩行時間が該基準時間を超えていれば前記設定手段により設定した歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更する設定変更手段とを備えたことを特徴とする歩数計が提供される。
設定変更手段は、今回の歩行における現在の歩行時間が該基準時間を超えたか否かを判定し、該現在の歩行時間が該基準時間を超えていれば前記設定手段により設定した歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更する。
【０００９】
ここで、前記計数手段による計数結果と前記計時手段による計測結果から歩行ピッチを算出するピッチ算出手段と、該ピッチ算出手段により算出された歩行ピッチを記憶する第２の記憶手段と、該ピッチ算出手段により算出された過去複数回の歩行ピッチに基づいて所定の基準ピッチを算出する基準ピッチ算出手段とをさらに備え、前記設定変更手段は更に、今回の歩行における現在の歩行ピッチが該基準ピッチの所定比率よりも大きいか否かを判定し、該現在の歩行ピッチが該基準ピッチよりも大きいときには前記現在の歩行時間と前記基準時間の関係に関らず前記歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更するように構成してもよい。
【００１０】
また、前記時間算出手段は、前記基準時間として、前記計時手段により計測された過去複数回の歩行時間の平均値である平均時間を算出し、前記設定変更手段は、今回の歩行における現在の歩行時間が該平均時間を超えたか否かを判定し、該現在の歩行時間が該平均時間を超えていれば前記設定手段により設定した歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更するように構成してもよい。
【００１１】
また、前記基準ピッチ算出手段は、前記基準ピッチとして、前記ピッチ算出手段により算出された過去複数回の歩行ピッチの平均値である平均ピッチを算出し、前記設定変更手段は更に、今回の歩行における現在の歩行ピッチが該平均ピッチの所定比率よりも大きいか否かを判定し、該現在の歩行ピッチが該平均ピッチよりも大きいときには前記現在の歩行時間と前記基準時間の関係に関らず前記歩幅の設定値を該設定値よりも小さな値に変更するように構成してもよい。
【００１２】
また、前記設定変更手段は、前記現在の歩行時間が前記平均時間に対して所定割合を超えたか否かを判定し、超えていれば前記現在の歩行ピッチが前記平均ピッチの所定比率よりも大きいか否かを判定するように構成してもよい。
また、前記平均ピッチの所定比率は前記平均ピッチの１．０５倍であるように構成してもよい。
【００１３】
また、前記所定割合は９０パーセントであるように構成してもよい。
また、前記小さな値は前記設定値の８０パーセント以上９０パーセント以下の値であるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、今回の歩行における現在の歩行時間が過去複数回の歩行時間の平均値である平均時間を超えていれば、利用者の歩幅が疲労により減少したと推定することができるので、予め設定した歩幅をより小さな値に変更するよう設定し直してより適正に歩幅設定を行え、これにより変更された歩幅と計数された歩数に基づき歩行距離をより正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本願出願人は、疲労が生じると歩幅が減少するという疲労と歩幅の相関関係、および、歩行時間が長時間に及ぶと疲労が生じることに着目し、下記の形態により本発明を実施した。本願出願人の実験によれば、歩行時間と歩幅の間に一定の相関関係が認められ、下記の実施形態はこの相関関係に基づくものである。
【００１６】
図１は、本発明に係る歩数計の第１実施形態のブロック図である。  
図１において、歩数計は、被測定者の移動動作を検出する毎に対応する電荷の検出信号を出力する歩行センサ（本実施形態では加速度センサ）１０１、歩行センサ１０１からの検出信号を対応する電圧の検出信号に変換して出力する電荷−電圧変換手段１０２、電荷−電圧変換手段１０２からの信号の所定周波数以上の信号を遮断するフィルタ手段１０５、フィルタ手段１０５からの検出信号を増幅して出力する増幅手段１０６、増幅手段１０６からのアナログ信号形式の検出信号をデジタル信号形式の検出信号に変換して出力する二値化手段１０７を備えている。
【００１７】
また、歩数計は、二値化手段１０７からの検出信号に基づいて歩数の算出処理等を行う中央処理装置（ＣＰＵ）１０８、操作スイッチ等によって構成され歩数測定開始操作等の各種操作を行う入力手段１０９、測定した歩数やピッチ等を表示する表示手段１１０、警報等を音で行う報音手段１１１、ＣＰＵ１０８用の基準クロック信号や計時動作を行う際の時間信号の元になる信号を発生する発振手段１１２、および記憶手段１１３を備えている。記憶手段１１３は、ＣＰＵ１０８が実行するプログラムを記憶したＲＯＭおよびＣＰＵ１０８がプログラムを実行する際に作業領域として使用されるＲＡＭから構成され、ＲＡＭには測定した歩数等のデータが記憶される。
【００１８】
ＣＰＵ１０８は、検出信号を受信するための入力端子を有しており、この入力端子に入力された検出信号に基づいて歩数算出処理を行う。フィルタ手段１０５は、ノイズ除去のために、その周波数特性が所定周波数以上の信号を遮断するように構成されている。フィルタ手段１０５はバンドパスフィルタによって構成することができるが、あるいはローパスフィルタ及びハイパスフィルタの組み合わせによって構成しても良い。二値化手段１０７はコンパレータによって構成され、信号レベルが所定の基準値以上の信号を検出信号として出力するように構成されている。
【００１９】
なお、ＣＰＵ１０８と入力手段１０９と記憶手段１１３のＲＡＭで設定手段を構成し、設定した歩幅を記憶手段１１３に記憶しておくことができる。歩行センサ１０１と電荷−電圧変換手段１０２とフィルタ手段１０５と増幅手段１０６と二値化手段１０７とＣＰＵ１０８で計数手段を構成し、歩行センサ１０１が利用者の歩行に応じて検出した加速度の変化に基づき歩行を検出し歩数を計数することができる。ＣＰＵ１０８と入力手段１０９と発振手段１１２で計時手段を構成し、入力手段１０９の操作に応じて歩行時間等の時間計測をすることができる。ＣＰＵ１０８で距離算出手段及び時間算出手段及び設定変更手段及びピッチ算出手段及び基準ピッチ算出手段を構成し、設定された歩幅と計数された歩数を乗算して歩行距離を算出すること、計測された過去複数回の歩行時間の平均値等の基準時間を算出すること、記憶手段１１３に記憶した歩幅の設定値を変更すること、計測された時間と計数された歩数からピッチを算出すること、および、算出された過去複数回の平均値等の基準ピッチを算出することができる。記憶手段１１３のＲＡＭで第１及び第２の記憶手段を構成し、計測された歩行時間および算出された歩行ピッチを記憶することができる。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートであり、主としてＣＰＵ１０８が記憶手段１１３のＲＯＭに記憶したプログラムを記憶手段１１３のＲＡＭにロードして実行することによって行う処理を示している。以下では本実施形態に係る歩数計を走行時に使用するものとして説明するが、歩行時またはエクササイズ歩行時に使用することもできる。
【００２１】
本実施形態の歩数計による処理がされる前に、使用者が本歩数計を自己の腕等に装着し入力手段１０９を操作して本歩数計に歩幅を初期設定して走行することで、記憶手段１１３のＲＡＭに使用者の走行に関連したデータが記憶される。図３は記憶手段１１３のＲＡＭのＲＡＭマップを示す図であり、走行関連データが記憶される様子を表している。
【００２２】
使用者の走行に応じ走行時間および歩数が計測および計数され、設定歩幅、時、分、秒、１／１００秒および歩数が記憶される。平均ピッチは走行時間と歩数から算出されて記憶され、走行距離は歩数と設定歩幅から算出されて記憶される。図３の例では、過去１０回の走行における平均走行時間および平均ピッチがさらに算出されて記憶される。
【００２３】
以下、走行時に使用された際に歩幅の初期設定値を現在の走行時間に応じて変更するように構成された本実施形態の処理について説明する。
【００２４】
本歩数計を自己の腕等に装着した使用者が入力手段１０９によって開始操作を行うことで、歩数の測定が開始され、同時に、ＣＰＵ１０８が入力手段１０９の開始操作に応答して図２の本実施形態の処理を開始する。
【００２５】
まず、ＣＰＵ１０８は計測した現在の走行時間が過去の平均走行時間を超えたかを判断する（ステップＳ２００）。過去の走行時間としては過去１０回の走行における上記平均走行時間を使用することができるが、サンプル数は１０に限定されない。現在の走行時間が過去の平均走行時間を超えていなければ、ＣＰＵ１０８は設定歩幅１を使用して走行距離を累積計算した後、停止命令があったか判断する（ステップＳ２１０，２１２）。設定歩幅１としては使用者が設定した歩幅を使用することができる。ＣＰＵ１０８は停止命令があった場合はデータを保存して本処理を終了し（ステップＳ２０８）、停止命令がなければステップＳ２００の処理に戻る。
【００２６】
一方、ステップＳ２００において現在の走行時間が過去の平均走行時間を超えたと判断した場合は、利用者の歩幅が疲労により減少したと推定することができるので、ＣＰＵ１０８は設定歩幅１からより小さな値の設定歩幅２に切り替えて、設定歩幅２を使用して走行距離を累積計算し、停止命令があったか判断して停止命令があるまで計算を継続する（ステップＳ２０２，２０４，２０６）。設定歩幅２としては例えば設定歩幅１の８０〜９０パーセントの値を使用することができるが、設定歩幅１よりも小さく疲労に見合った値であればよく、この値に限定されない。ステップＳ２０２の処理を行うことでより適正に歩幅設定を行え、ステップＳ２０４における計算を使用者の疲労を考慮したより正確なものにすることができる。
【００２７】
一方、ステップＳ２０６において停止命令があった場合は、ＣＰＵ１０８は記憶手段１１３にデータを保存して本処理を終了する（ステップＳ２０８）。
【００２８】
本実施形態の歩数計によれば、走行中に計測した現在の走行時間および過去に計測した走行時間の平均時間に基づいて利用者の疲労を推測し、利用者が疲労して歩幅が減少したと推定される場合に設定歩幅を疲労に見合った適正な値に設定し直すことでより正確な走行距離の計算が行える。設定し直した歩幅を、消費カロリー、走行距離、走行速度等他の歩行関連情報の算出に使用するように本実施形態を変形して実施することもできる。
【００２９】
図４は、第２実施形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートであり、主としてＣＰＵ１０８が記憶手段１１３のＲＯＭに記憶したプログラムを記憶手段１１３のＲＡＭにロードして実行することによって行う処理を示している。
【００３０】
本実施形態の歩数計による処理は第１実施形態の処理の前にステップＳ４００〜４０８を追加したものであり、ステップＳ２００以降は第１実施形態の処理と同様であるので適宜その説明を簡略化または割愛する。本実施形態の処理がされる前に、図３に示したＲＡＭマップが記憶手段１１３に記憶される点も第１実施形態と同様である。
【００３１】
本歩数計を自己の腕等に装着した使用者が入力手段１０９によって開始操作を行うことで、歩数の測定が開始され、同時に、ＣＰＵ１０８が入力手段１０９の開始操作に応答して図４の本実施形態の処理を開始する。
【００３２】
まず、使用者の走行を検出して歩数測定を行うと、ＣＰＵ１０８は設定歩幅１を使用して走行距離を累積計算した後、算出した現在の走行時間が過去の平均走行時間のβ倍の時間を超えたかを判断する（ステップＳ４００，４０２）。過去の走行時間としては過去１０回の走行における上記平均走行時間を使用することができるが、サンプル数は１０に限定されない。βの値としては０．９を使用することができるが、現在の走行時間が過去の平均走行時間に近づいたと判断できる値であればよく、例えば０．８５または０．９５であってもよい。ＣＰＵ１０８は現在の走行時間が過去の平均走行時間のβ倍の時間を超えていなければ停止命令があったか判断し、停止命令があった場合はデータを保存して本処理を終了し、停止命令がなければステップＳ４００の処理に戻る（ステップＳ４０４，４０６）。
【００３３】
一方、ステップＳ４０２において現在の走行時間が過去の平均走行時間のβ倍の時間を超えたと判断した場合は、現在の走行時間が過去の平均走行時間に近づいたと推定することができるので、ＣＰＵ１０８は算出した現在の走行ピッチが過去の平均走行ピッチのα倍を超えたか判断する（ステップＳ４０８）。αの値としては１．０５を使用することができるが、現在の走行ピッチが過去の平均走行ピッチと比べて大きいことを判断できる値であればよく、例えば１．０３また１．１であってもよい。
【００３４】
現在の走行ピッチが過去の平均走行ピッチと比べて大きい場合にはピッチが変わらない場合より早く疲労することが予測される。そこで、ステップＳ４０８においてＣＰＵ１０８が現在の走行ピッチが過去の平均走行ピッチのα倍を超えていないと判断した場合は第１実施形態と同様にステップＳ２００の判断処理をするが、ステップＳ４０８において現在の走行ピッチが過去の平均走行ピッチのα倍を超えたと判断した場合、現在の走行時間が過去の平均走行時間を超えているか否かに係わらず、ＣＰＵ１０８は第１実施形態のステップＳ２０２以降の処理と同様の処理を行って、予測される疲労に見合った適正な歩幅に設定し直すことでより正確な走行距離の計算を行う。
【００３５】
本実施形態によれば、現在の走行ピッチが過去の平均走行ピッチと比べて大きい場合には現在の走行時間が過去の平均走行時間にある程度近づいていれば平均走行時間を超えていなくとも設定歩幅を疲労に見合った適正な値に設定し直すことで、第一実施形態と同様より正確な走行距離の計算が行える。設定し直した歩幅を、消費カロリー、走行距離、走行速度等他の歩行関連情報の算出に使用するように本実施形態を変形して実施することもできる。
【００３６】
なお、上記各実施形態では、被測定者の腕に装着して使用する腕時計型の歩数計の例で説明したが、腰に装着して使用する方式の歩数計、バッグ等に収納して保持した状態で使用する方式の歩数計、時計機能を内蔵する歩数計等、各種の歩数計に適用可能である。
【００３７】
また、基準時間として、記憶手段１１３に記憶した走行時間の平均値を用いたが、最近のデータになるほど大きな重み付けを行って基準時刻を算出したり、最近の所定数の走行時間データを用いて基準時間を算出する等、基準時間の算出方法は適宜選定できる。
【００３８】
また、基準ピッチについても、記憶手段１１３に記憶した走行ピッチの平均値を用いたが、最近のデータになるほど大きな重み付けを行って基準ピッチを算出したり、最近の所定数の走行ピッチデータを用いて基準ピッチを算出する等、基準ピッチの算出方法は適宜選定可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
腕に装着して使用する方式の歩数計、腰に装着して使用する方式の歩数計、バッグ等に収納して保持した状態で使用する方式の歩数計、時計機能を内蔵する歩数計等、各種の歩数計に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に係る歩数計のブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１および第２実施形態に係るＲＡＭマップ図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０１・・・歩行センサ
１０２・・・電荷−電圧変換手段
１０５・・・フィルタ手段
１０６・・・増幅手段
１０７・・・二値化手段
１０８・・・ＣＰＵ
１０９・・・入力手段
１１０・・・表示手段
１１１・・・報音手段
１１２・・・発振手段
１１３・・・記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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