(57)【要約】【課題】人体の昇降動作の検出精度の向上が図れる昇降動作検出装置およびそれを用いた活動量計を提供することにある。【解決手段】活動量計は、人体に装着され人体の前後方向、幅方向、および身長方向の各加速度を検出する加速度検出手段１と、加速度検出手段１により得られた各加速度をベクトル成分とするノルムを元にして前記人体の歩行ピッチを算出する第１演算手段２と、前記前後方向の加速度に対する前記身長方向の加速度の比率からなる判定値を算出する第２演算手段３と、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値の範囲と歩行ピッチとの関係を示すデータテーブルが記憶された記憶手段４と、第１演算手段で算出された歩行ピッチをデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値と第２演算手段で算出された判定値とを比較することにより人体の昇降動作の判定を行う昇降判定手段５とを備える昇降動作検出装置１０を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着され人体の前後方向、幅方向、および身長方向の各加速度を検出する加速度検出手段と、
加速度検出手段により得られた各加速度をベクトル成分とするノルムを算出するとともに算出したノルムを元にしてノルムの特徴量を算出する第１演算手段と、
加速度検出手段により得られた前記身長方向の加速度と前記前後方向の加速度との比率からなる判定値を算出する第２演算手段と、
昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値の範囲とノルムの特徴量との関係を示すデータテーブルが記憶された記憶手段と、
第１演算手段で算出されたノルムの特徴量をデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値と第２演算手段で算出された判定値とを比較することにより人体の昇降動作の判定を行う昇降判定手段とを備えていることを特徴とする昇降動作検出装置。
【請求項２】
人体に装着され人体の前後方向、幅方向、および身長方向の各加速度を検出する加速度検出手段と、
加速度検出手段により得られた各加速度をベクトル成分とするノルムを算出するとともに算出したノルムを元にしてノルムの特徴量を算出する第１演算手段と、
加速度検出手段により得られた前記身長方向の加速度と前記前後方向の加速度との比率からなる判定値を算出する第２演算手段と、
昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれにおける判定値とノルムの特徴量との相関を示す演算式が記憶された記憶手段と、
第１演算手段で算出されたノルムの特徴量を演算式に当て嵌めて得られる判定値と第２演算手段で算出された判定値とを比較することにより人体の昇降動作の判定を行う昇降判定手段とを備えていることを特徴とする昇降動作検出装置。
【請求項３】
第２演算手段は、判定値として、前記前後方向の加速度に対する前記上下方向の加速度の比率を用いるように構成され、
昇降判定手段は、前記ノルムの特徴量をデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値における昇り歩行時と平地歩行時の境界値よりも第２演算手段で算出された判定値が小さければ昇り歩行時であると判定し、前記ノルムの特徴量をデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値における降り歩行時と平地歩行時の境界値よりも第２演算手段で算出された判定値が大きければ降り歩行時であると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記載の昇降動作検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の昇降動作検出装置と、第１演算手段により算出されたノルムの特徴量および昇降判定手段の判定結果に基づいて運動強度を算出する運動強度演算手段とを備えていることを特徴とする活動量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が階段などを昇降する際の動作を検出する昇降動作検出装置およびそれを用いた活動量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人の行動によって消費された運動エネルギからなる活動量を算出する活動量計が提供されている。
【０００３】
この種の活動量計としては、人体に装着された加速度センサを備え、加速度センサにより検出した人体の加速度を元にして活動量の算出を行うものが数多く提案されている。加速度センサを用いた活動量計では、例えば、加速度センサにより検出した加速度と活動量の相関関係を利用して活動量の算出を行っており、この相関関係では、加速度が大きくなれば、活動量も大きくなる。
【０００４】
ところで、上述した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、人が平地を歩行している場合であれば特に問題はないが、人が階段や坂などを昇降した際には、正確な活動量が得られなくなるおそれがある。
【０００５】
この点は、昇り歩行時と降り歩行時とでは、足が着地する際の衝撃や、重力の影響などによって加速度の大きさが平地とは異なることに起因する。すなわち、昇り歩行時には平地に比べて加速度が小さくなり、降り歩行時には平地に比べて加速度が大きくなるという傾向があるため、単に加速度のみから活動量を算出した場合には、活動量の大きさは、降り歩行時＞平地歩行時＞昇り歩行時となるが、実際の活動量は、昇り歩行時＞平地歩行時＞降り歩行時となるからである。
【０００６】
そのため、上述したような活動量計において正確な活動量を算出するためには、人が階段や坂を昇降したか否か（人体が昇降動作を行ったか否か）を検出することが望ましい。
【０００７】
そこで、活動量を算出するための加速度センサに加えて、昇降移動に応じた気圧の変化を検出して人（被測定者）の人体の昇降動作判定するためのセンサとして気圧センサを備えた消費カロリ演算装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３４７０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のような気圧センサを利用して人体の昇降動作を検出するものでは、気圧センサの出力を元にして標高を予測し、歩行時の気圧の変化状態によって活動量の補正を行う。
【０００９】
しかしながら、気圧の変化は、屋内の空調や気圧のコントロールの影響を受け易く、また、１階〜２階（１フロアや２フロア）程度の高低差における人体の昇降動作を検出することは難しく、良好な検出精度が得られなかった。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、人体の昇降動作の検出精度の向上が図れる昇降動作検出装置およびそれを用いた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】
【００１１】
上述の問題を解決するために、請求項１の発明では、人体に装着され人体の前後方向、幅方向、および身長方向の各加速度を検出する加速度検出手段と、加速度検出手段により得られた各加速度をベクトル成分とするノルムを算出するとともに算出したノルムを元にしてノルムの特徴量を算出する第１演算手段と、加速度検出手段により得られた前記身長方向の加速度と前記前後方向の加速度との比率からなる判定値を算出する第２演算手段と、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値の範囲とノルムの特徴量との関係を示すデータテーブルが記憶された記憶手段と、第１演算手段で算出されたノルムの特徴量をデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値と第２演算手段で算出された判定値とを比較することにより人体の昇降動作の判定を行う昇降判定手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によれば、人が階段や坂などを昇る昇り歩行時には、人体の身長方向の加速度および前後方向の加速度が平地歩行時に比べて小さくなる一方で、人が階段や坂などを降る降り歩行時には、人体の身長方向の加速度が平地歩行時に比べて大きくなるとともに人体の前後方向の加速度が平地歩行時に比べて小さくなることに着目し、人体における身長方向の加速度と前後方向の加速度との比率を人体の昇降動作の判定値として用いるから、人体の昇降動作の検出精度の向上が図れる。また、人体の昇降動作の判定を行うにあたっては、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値の範囲と第１演算手段で算出したノルムの特徴量との関係を示すデータテーブルを用いるので、ノルムの特徴量の変化に伴う前記判定値の範囲の変化に起因する誤判定を防止できるから、人体の昇降動作の検出精度のさらなる向上が図れる。
【００１３】
請求項２の発明では、人体に装着され人体の前後方向、幅方向、および身長方向の各加速度を検出する加速度検出手段と、加速度検出手段により得られた各加速度をベクトル成分とするノルムを算出するとともに算出したノルムを元にしてノルムの特徴量を算出する第１演算手段と、加速度検出手段により得られた前記身長方向の加速度と前記前後方向の加速度との比率からなる判定値を算出する第２演算手段と、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれにおける判定値とノルムの特徴量との相関を示す演算式が記憶された記憶手段と、第１演算手段で算出されたノルムの特徴量を演算式に当て嵌めて得られる判定値と第２演算手段で算出された判定値とを比較することにより人体の昇降動作の判定を行う昇降判定手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、人が階段や坂などを昇る昇り歩行時には、人体の身長方向の加速度および前後方向の加速度が平地歩行時に比べて小さくなる一方で、人が階段や坂などを降る降り歩行時には、人体の身長方向の加速度が平地歩行時に比べて大きくなるとともに人体の前後方向の加速度が平地歩行時に比べて小さくなることに着目し、人体における身長方向の加速度と人体の前後方向の加速度との比率を人体の昇降動作の判定値として用いるから、人体の昇降動作の検出精度の向上が図れる。また、人体の昇降動作の判定を行うにあたっては、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれにおける判定値と第１演算手段で算出したノルムの特徴量との相関を示す演算式を用いるので、ノルムの特徴量の変化に伴う前記判定値の変化に起因する誤判定を防止できるから、人体の昇降動作の検出精度のさらなる向上が図れる。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、第２演算手段は、判定値として、前記前後方向の加速度に対する前記上下方向の加速度の比率を用いるように構成され、昇降判定手段は、前記ノルムの特徴量をデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値における昇り歩行時と平地歩行時の境界値よりも第２演算手段で算出された判定値が小さければ昇り歩行時であると判定し、前記ノルムの特徴量をデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値における降り歩行時と平地歩行時の境界値よりも第２演算手段で算出された判定値が大きければ降り歩行時であると判定するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、人が階段や坂などを昇る昇り歩行時には、人体の身長方向の加速度および前後方向の加速度が平地歩行時に比べて小さくなる一方で、人が階段や坂などを降る降り歩行時には、人体の身長方向の加速度が平地歩行時に比べて大きくなるとともに人体の前後方向の加速度が平地歩行時に比べて小さくなることに着目し、人体の前後方向の加速度に対する人体の前後方向の加速度の比率を人体の昇降動作の判定値として用いるから、人体の昇降動作の検出精度の向上が図れる。また、人体の昇降動作の判定を行うにあたっては、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値の範囲とノルムの特徴量との関係を示すデータテーブルを用いるので、ノルムの特徴量の変化に伴う前記判定値の範囲の変化に起因する誤判定を防止できるから、人体の昇降動作の検出精度のさらなる向上が図れる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、請求項１〜３のうちいずれか１項記載の昇降動作検出装置と、第１演算手段により算出されたノルムの特徴量および昇降判定手段の判定結果に基づいて運動強度を算出する運動強度演算手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によれば、人体の昇降動作を精度良く検出できるから、運動強度の正確な評価を行うことができ、結果として、正確な活動量を算出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１，２の発明は、人体の昇降動作を精度良く検出できるという効果を奏する。
【００２０】
請求項４の発明は、運動強度の正確な評価を行うことができ、結果として、正確な活動量を算出することが可能とな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】
【００２１】
（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、人体に装着され人体の前後方向、幅方向、および身長方向の各加速度を検出する加速度検出手段１と、加速度検出手段１により得られた各加速度をベクトル成分とするノルムを算出するとともに算出したノルムを元にしてノルムの特徴量を算出する第１演算手段２と、加速度検出手段１により得られた人体の前後方向の加速度と人体の身長方向の加速度との比率からなる判定値Ｒを算出する第２演算手段３と、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値Ｒの範囲とノルムの特徴量との関係を示すデータテーブル（下記表１参照）が記憶された記憶手段４と、第１演算手段で算出されたノルムの特徴量をデータテーブルに当て嵌めて得られる判定値Ｒと第２演算手段で算出された判定値Ｒとを比較することにより人体の昇降動作の判定を行う昇降判定手段５とを備える昇降動作検出装置１０を備えている。
【００２２】
また、活動量計は、上記昇降動作検出装置１０に加えて、第１演算手段２により算出されたノルムの特徴量および昇降判定手段５の判定結果に基づいて運動強度Ｉを演算する運動強度演算手段６と、運動強度算出手段６の演算結果を表示する表示手段７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、これらを収納する筐体（図示せず）とを備えている。
【００２３】
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。なお、第１演算手段２、第２演算手段３、昇降判定手段５、および運動強度演算手段６は、例えば、前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と、ハードウェア資源に情報の演算、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。
【００２４】
加速度検出手段１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（図示せず）と、当該３軸の加速度センサの出力を所定周期でサンプリングしデジタル形式に変換して出力する加速度検出回路（図示せず）とを備えている。ここで、上記３軸の加速度センサは、図１（ｂ）に示すように、人体Ｐの前後（進行）方向（図１（ｂ）において矢印ｘで示す方向であり、以下、「ｘ軸方向」と称する）と、人体Ｐの幅（横）方向（図１（ｂ）において矢印ｙで示す方向であり、以下、「ｙ軸方向」と称する）と、人体Ｐの身長（上下）方向（図１（ｂ）において矢印ｚで示す方向であり、以下、「ｚ軸方向」と称する）との加速度を検出可能なように人体Ｐに装着される。なお、加速度検出回路には、３軸の加速度センサの各軸と、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの方向とのずれを補正する機能を設けるようにしてもよい。
【００２５】
上記３軸の加速度センサとしては、例えば、小型で低消費電力なＭＥＭＳ（MicroElectro Mechanical Systems）を利用した加速度センサを用いている。なお、加速度センサとしては、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。
【００２６】
加速度検出手段１から出力された各軸の加速度値は、図１（ａ）に示すように、第１演算手段２と、第２演算手段３とにそれぞれ出力される。
【００２７】
第１演算手段２は、ノルムの特徴量として人体Ｐの歩行ピッチｐ[歩数／ｍｉｎ]を算出して昇降判定手段５に出力するように構成されている。歩行ピッチｐの算出を行うにあたっては、まず、入力された各軸の加速度に対して、各軸の加速度をベクトル成分とするノルムの算出が行われる。ここで、ｘ軸方向の加速度をＡｘｉ、ｙ軸方向の加速度をＡｙｉ、ｚ軸方向の加速度をＡｚｉとすれば、ノルムは、（Ａｘｉ２＋Ａｙｉ２＋Ａｚｉ２）１／２で表される（但し、ｉは各加速度のサンプリング番号を示す整数）。歩行ピッチｐは、上述したように算出したノルムのピーク位置を少なくとも２つ検出することにより行われる。ここで、検出した２つのピーク位置間の時間間隔をｔｐ、前記２つのピーク位置間に存在する山または谷の数をｎｐとすれば、歩行ピッチｐは、次式（１）で表される。
【００２８】
【数１】
2008173251.tif 000003
【００２９】
また、第１演算手段２は、ノルムの特徴量としてノルムの変動平均Ｓａを算出して昇降判定手段５に出力するように構成されている。ここで、ノルムの変動平均Ｓａは、ｘ軸方向の加速度Ａｘｉの変動平均Ｓｘと、ｙ軸方向の加速度Ａｙｉの変動平均Ｓｙと、ｚ軸方向の加速度Ａｚｉの変動平均Ｓｚとを用いれば、Ｓａ＝（Ｓｘｉ２＋Ｓｙｉ２＋Ｓｚｉ２）１／２で表され、変動平均Ｓｘは、ｘ軸方向の加速度Ａｘｉの標準偏差として求めることができる。つまり、変動平均Ｓｘは次式（２）で表すことができる。なお、標準偏差を算出するにあたっては、標本分散ではなく不偏分散を用いている。また、ｎは、一定時間における各加速度のサンプリング数を示す整数である。
【００３０】
【数２】
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【００３１】
同様にして、変動平均Ｓｙ，Ｓｚは、それぞれ次式（３），（４）で表すことができる。
【００３２】
【数３】
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【００３３】
したがって、ノルムの変動平均Ｓａは、次式（５）で表される。
【００３４】
【数４】
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【００３５】
第２演算手段３は、加速度検出手段１により得られたｚ軸方向の加速度Ａｚｉとｘ軸方向の加速度Ａｘｉとの比率からなる判定値Ｒを算出し、算出した判定値Ｒを昇降判定手段５に出力するように構成されている。本実施形態では、判定値Ｒとして、ｘ軸方向の加速度Ａｘｉに対するｚ軸方向の加速度Ａｚｉの比率を用いており、このような判定値Ｒは、ｘ軸方向の加速度Ａｘｉの変動平均Ｓｘと、ｚ軸方向の加速度Ａｚｉの変動平均Ｓｚとを用いて次式（６）で表される。
【００３６】
【数５】
2008173251.tif 000007
【００３７】
昇降判定手段５は、第１演算手段２で算出された歩行ピッチｐと、第２演算手段３で算出された判定値Ｒと、記憶手段４に記憶されたデータテーブルとに基づいて人体の昇降動作の判定を行い、判定結果を変動平均Ｓａとともに運動強度算出手段６に出力するように構成されている。
【００３８】
ここで、記憶手段４に記憶されているデータテーブルは、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値Ｒの範囲と歩行ピッチｐとの関係を示すものであり、本実施形態では、下記の表１に示すようなデータテーブルを用いている。但し、このデータテーブルでは、歩行ピッチｐが１００を越えた場合には、歩行ピッチｐは１００とみなして計算を行う。なお、データテーブル上段の歩行ピッチｐの範囲は歩行時の歩行ピッチｐの範囲を示し、データテーブル中段の歩行ピッチｐの範囲は競歩時の歩行ピッチｐの範囲を示し、データテーブル下段の歩行ピッチｐの範囲は走行時の歩行ピッチｐの範囲を示している。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
第１演算手段２で算出された歩行ピッチｐを表１に示すデータテーブルに当て嵌めれば、判定値Ｒにおける降り歩行時と平地歩行時の境界値（以下、「降り境界値」と称する）Ｂ１と、判定値Ｒにおける昇り歩行時と平地歩行時の境界値（以下、「昇り境界値」と称する）Ｂ２とが得られる。表１に示すデータテーブルを参照すれば、降り境界値Ｂ１の値は−０．００６６＊ｐ＋１．２５となり、昇り境界値Ｂ２の値はｐ＜８０であれば０．６、ｐ≧８０であれば０．５となる。
【００４１】
したがって、昇降判定手段５は、第２演算手段３で算出された判定値Ｒが、降り境界値Ｂ１よりも大きければ降り歩行時であると判定し、昇り境界値Ｂ２よりも小さければ昇り歩行時であると判定し、昇り境界値Ｂ２以上降り境界値Ｂ１以下であれば平地歩行時であると判定する。例えば、第１演算手段２で算出された歩行ピッチｐが７０、第２演算手段３で算出された判定値Ｒが０．８であった際には、降り境界値Ｂ１＝０．７８８、昇り境界値Ｂ２＝０．６となるから、昇降判定手段５は降り歩行時と判定する。また、歩行ピッチｐが９０、第２演算手段３で算出された判定値Ｒが０．４５であった際には、降り境界値Ｂ１＝０．６５６、昇り境界値Ｂ２＝０．５となるから、昇降判定手段５は昇り歩行時と判定する。
【００４２】
運動強度演算手段６は、例えば、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の何倍になっているか示す値である「ＭＥＴｓ」値からなる運動強度Ｉの演算を行うように構成されている。本実施形態における運動強度演算手段６では、運動強度Ｉの演算を行うにあたっては、昇り歩行時、降り歩行時、平地歩行時それぞれにおける運動強度Ｉと変動平均Ｓａとの相関関係を表す演算式を用いている。これらの演算式は、図２に示すように、昇り歩行時、降り歩行時、平地歩行時それぞれの運動強度Ｉの実測値と、そのときの変動平均Ｓａの実測値とを元にして最小二乗法などを行って近似式を求めることによって得ることができる。なお、図２に示すグラフにおいてＡで示す直線は昇り歩行時の運動強度Ｉと変動平均Ｓａとに基づく近似直線を示し、その式は、Ｉ＝１０．０＊Ｓａ＋１．０（回帰係数＝１０．０、定数＝１．０）である。また、図２にＢで示す直線は降り歩行時の運動強度Ｉと変動平均Ｓａとに基づく近似直線を示し、その式は、Ｉ＝４．１＊Ｓａ＋１．０（回帰係数＝４．１、定数＝１．０）である。また、図２にＣで示す直線は平地歩行時の運動強度Ｉと変動平均Ｓａとに基づく近似直線を示し、その式は、Ｉ＝６．１＊Ｓａ＋１．０（回帰係数＝６．１、定数＝１．０）である。
【００４３】
このような運動強度演算手段６では、昇降判定手段５の判定結果に応じて、上記３つの演算式のなかから使用する演算式が選択され、選択された演算式に変動平均Ｓａを代入することによって運動強度Ｉが算出される。また、運動強度演算手段６では、算出した運動強度Ｉを用いて人体のエネルギ消費量を示す活動量を算出するように構成されている。なお、運動強度Ｉを用いての活動量の算出方法としては従来周知の方法を採用できるから詳細な説明は省略する。
【００４４】
表示手段７は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの画像表示装置（図示せず）などを備え、昇降判定手段５の判定結果と、運動強度演算手段６で演算された運動強度Ｉおよび活動量とを画像表示装置に表示するように構成されている。また、表示手段７は、昇降判定手段５の判定結果と、運動強度演算手段６で演算された運動強度Ｉおよび活動量とを上記記憶手段４に記憶することで、運動状態の履歴を残すように構成されている。
【００４５】
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、記憶手段４に記憶された運動状態の履歴を表示するためのスイッチなどを備えているものである。
【００４６】
以上述べた昇降動作検出装置１０によれば、人が階段や坂などを昇る昇り歩行時には、ｚ軸方向の加速度Ａｚｉおよびｘ軸方向の加速度Ａｘｉが平地歩行時に比べて小さくなる一方で、人が階段や坂などを降る降り歩行時には、ｚ軸方向の加速度Ａｚｉが平地歩行時に比べて大きくなるとともにｘ軸方向の加速度Ａｘｉが平地歩行時に比べて小さくなることに着目し、ｘ軸方向の加速度Ａｘｉに対するｚ軸方向の加速度Ａｚｉとの比率を人体の昇降動作の判定値Ｒとして用いるから、人体の昇降動作の検出精度の向上が図れる。
【００４７】
ところで、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値Ｒの範囲は歩行ピッチｐの変化に伴って変化することが実際の測定により確かめられている。そのため、前記判定値Ｒの範囲を常に一定としたのでは、判定値Ｒの値が同じであっても歩行ピッチｐの値によって判定結果が異なり、これが誤判定の原因となってしまう。例えば、歩行ピッチｐが５０のときは、Ｒ＞０．９２で降り歩行時、Ｒ＜０．６で昇り歩行時、０．６≦Ｒ≦０．９２で平地歩行時と判定されるが、歩行ピッチｐが９０のときは、Ｒ＞０．６５６で降り歩行時、Ｒ＜０．５で昇り歩行時、０．５≦Ｒ≦０．６５６で平地歩行時と判定される。したがって、Ｒが０．６５６＜Ｒ≦０．９２である場合、歩行ピッチｐが５０であれば、平地歩行時と判定されるものの、歩行ピッチｐが９０であれば、降り歩行時であると判定される。
【００４８】
これに対して本実施形態における昇降動作検出装置１０では、人体の昇降動作の判定を行うにあたっては、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値Ｒの範囲と歩行ピッチｐとの関係を示すデータテーブル（上記表１参照）を用いるので、歩行ピッチｐの変化に伴う前記判定値Ｒの範囲の変化に起因する誤判定を防止できるから、人体の昇降動作の検出精度のさらなる向上が図れる。
【００４９】
また、上記昇降動作検出装置１０を備える本実施形態の活動量計によれば、人体の昇降動作を精度良く検出できるから、運動強度の正確な評価を行うことができ、結果として、正確な活動量を算出することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態における昇降判定手段５では、第１演算手段２で算出された歩行ピッチｐをデータテーブルに当て嵌めて得られる降り境界値Ｂ１よりも第２演算手段３で算出された判定値Ｒが大きければ降り歩行時であると判定しているが、降り境界値Ｂ１の値は、第２演算手段３で算出された判定値Ｒが降り境界値Ｂ１以上であれば降り歩行時であると判定するような値としてもよい。同様に、昇り境界値Ｂ２は、第２演算手段３で算出された判定値Ｒが昇り境界値Ｂ２以下であれば昇り歩行時であると判定するような値としてもよい。
【００５１】
ところで、本実施形態における第１演算手段２では、ノルムの特徴量として、人体Ｐの歩行ピッチｐや、変動平均Ｓａを算出するようにしているが、ノルムの特徴量はこれらに限られるものではなく、判定値Ｒと相関関係にある値であればよい。
【００５２】
本実施形態における第２演算手段３では、判定値Ｒとしてｘ軸方向の加速度Ａｘｉに対するｚ軸方向の加速度Ａｚｉの比率としてＳｚ／Ｓｘを用いているが、判定値Ｒとしては、ｚ軸方向の加速度Ａｚｉに対するｘ軸方向の加速度Ａｘｉの比率、すなわち、Ｓｘ／Ｓｚを用いてもよい。この場合、判定値Ｒが、降り境界値Ｂ１の逆数である１／Ｂ１よりも小さければ降り歩行時と判定し、昇り境界値Ｂ２の逆数である１／Ｂ２よりも大きければ昇り歩行時と判定し、１／Ｂ１以上１／Ｂ２以下であれば平地歩行時と判定するようにすればよい。
【００５３】
また、本実施形態における記憶手段４に記憶されているデータテーブルは、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値Ｒの範囲と歩行ピッチｐとの関係を示すものであるが、データテーブルとしては、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれに含まれる判定値Ｒの範囲とノルムの変動平均Ｓａとの関係を示すものを用いてもよい。この場合、歩行ピッチｐの算出を行う必要がなくなるので、第１演算手段２によける演算量を減じることができるから、処理時間の短縮化が図れる。
【００５４】
（実施形態２）
本実施形態の活動量計は、昇降動作検出装置１０において、上記表１に示すようなデータテーブルの代わりに演算式を用いて昇降判定を行う点で上記実施形態１と異なっている。なお、同様の構成については説明を省略する。
【００５５】
本実施形態における記憶手段４には、昇り歩行時、降り歩行時、平地歩行時それぞれの判定値Ｒと、歩行ピッチｐとの実測値を元にして最小二乗法などを行うことによって算出した近似式からなる演算式が記憶されている。なお、本実施形態では、判定値Ｒとして、ｘ軸方向の加速度Ａｘｉに対するｚ軸方向の加速度Ａｚｉの比率、すなわちＳｚ／Ｓｘを用いている。また、以下の説明では、説明の簡略化のために、昇り歩行時の判定値ＲをＲ１、平地歩行時の判定値ＲをＲ２、降り歩行時の判定値ＲをＲ３でそれぞれ示す。また、判定値Ｒ１と歩行ピッチｐとの相関関係を示す演算式は次式（７）で、判定値Ｒ２と歩行ピッチｐとの相関関係を示す演算式は次式（８）で、判定値Ｒ３と歩行ピッチｐとの相関関係を示す演算式は次式（９）でそれぞれ表される。
【００５６】
【数６】
2008173251.tif 000009
【００５７】
本実施形態における昇降判定手段５では、第１演算手段２で算出された歩行ピッチｐを上式（７）〜（９）に代入することで各判定値Ｒ１〜Ｒ３を求めて、第２演算手段３で算出された判定値Ｒと各判定値Ｒ１〜Ｒ３との残差ｄｋ＝｜Ｒｋ−Ｒ｜（但し、ｋは１，２，３）を求め、残差ｄ１〜ｄ３のなかで値が最も小さいものに対応する状態を、判定結果として出力する。例えば、第１演算手段２で算出された歩行ピッチｐが７０、第２演算手段３で算出された判定値Ｒが０．８であった際には、判定値Ｒ１＝０．４８２２、判定値Ｒ２＝０．７５２７、判定値Ｒ３＝０．８２７２となり、残差ｄ１＝０．３１８７、残差ｄ２＝０．０４７３、残差ｄ３＝０．０２７２となるから、昇降判定手段５によれば、値が最も小さい残差ｄ３に対応する状態、すなわち降り歩行時であると判定される。また、歩行ピッチｐが９０、第２演算手段３で算出された判定値Ｒが０．４５であった際には、判定値Ｒ１＝０．４６８２、判定値Ｒ２＝０．６７０７、判定値Ｒ３＝０．６９５２となり、残差ｄ１＝０．０１８２、残差ｄ２＝０．２２０７、残差ｄ３＝０．２４５２となるから、昇降判定手段５によれば、値が最も小さい残差ｄ１に対応する状態、すなわち昇り歩行時であると判定される。
【００５８】
以上述べた昇降動作検出装置１０によれば、実施形態１と同様に、ｚ軸方向の加速度Ａｚｉの変動平均Ｓｚとｘ軸方向の加速度Ａｘｉの変動平均Ｓｘとの比率を人体の昇降動作の判定値Ｒとして用いるから、人体の昇降動作の検出精度の向上が図れる。
【００５９】
ところで、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれにおける判定値Ｒの値は歩行ピッチｐの変化に伴って変化することが実際の測定により確かめられている。そのため、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれの判定値Ｒの値を常に一定としたのでは、判定値Ｒの値が同じであっても歩行ピッチｐの値によって判定結果が異なり、これが誤判定の原因となってしまう。
【００６０】
これに対して本実施形態における昇降動作検出装置１０では、人体の昇降動作の判定を行うにあたっては、昇り歩行時、降り歩行時、および平地歩行時それぞれにおける判定値Ｒと歩行ピッチｐとの相関を示す演算式を用いるので、歩行ピッチｐの変化に伴う判定値Ｒの変化に起因する誤判定を防止できるから、実施形態１と同様に、人体の昇降動作の検出精度のさらなる向上が図れる。
【００６１】
また、上記昇降動作検出装置１０を備える本実施形態の活動量計によれば、人体の昇降動作を精度良く検出できるから、運動強度の正確な評価を行うことができ、結果として、正確な活動量を算出することが可能となる。
【００６２】
ところで、本実施形態では、昇り歩行時、降り歩行時、平地歩行時それぞれの場合において、判定値Ｒ（Ｒ１〜Ｒ３）と歩行ピッチｐとの相関関係を示す演算式（上記式（７）〜（９））を用いているが、平地歩行時の判定値Ｒ２と歩行ピッチｐとの相関関係を示す演算式（上記式（８））のみを用いるようにしてもよい。この場合、演算式（８）に第１演算手段２で算出した歩行ピッチｐを代入して得られた判定値Ｒ２と、第２演算手段３で算出した判定値Ｒとの値を比較し、その結果がＲ＜０．９＊Ｒ２であれば昇り歩行時、Ｒ＞１．１＊Ｒ２であれば降り歩行時、０．９＊Ｒ２≦Ｒ≦１．１＊Ｒ２であれば平地歩行時と判定するようにしてもよい。このようにすれば、必要な演算式の数を減らすことができるとともに、昇降判定手段５における演算量を減じることができるから、処理時間の短縮化が図れる。
【００６３】
また、本実施形態における記憶手段４に記憶されている演算式は、判定値Ｒと歩行ピッチｐとの関係を示すものであるが、判定値Ｒと変動平均Ｓａとの関係を示すものを用いるようにしてもよい。この場合、歩行ピッチｐの算出を行う必要がなくなるので、第１演算手段２によける演算量を減じることができるから、処理時間の短縮化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）は実施形態１の活動量計のブロック図、（ｂ）は加速度の検出方向の説明図である。
【図２】ノルムの変動平均と運動強度との相関関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１    加速度検出手段
２    第１演算手段
３    第２演算手段
４    記憶手段
５    昇降判定手段
６    運動強度演算手段
１０    昇降動作検出装置
【図１】
2008173251.tif 000010
【図２】
2008173251.tif 000011