(57)【要約】【課題】歩数判定の精度の高い歩行測定装置を提供すること。【解決手段】第１の検出部１０１は、歩行部位の加速度の大きさを基にヒールオフ状態１１とフットフラット状態１２との少なくとも一方を検出する。第２の検出部１０２は、加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを検出する。判定部１０３は、１歩の動作が行われたか否かを判定する。１歩の動作の判定は、第１の検出部１０１においてヒールオフ状態１１の開始が検出された後に第２の検出部１０２において加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された場合に行う。あるいは第２の検出部１０２において加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された後に第１の検出部１０１においてフットフラット状態１２が検出された場合に行う。【選択図】図３
2016206903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行動作に応じて移動する部位の加速度の大きさを基に、踵が歩行面から離れたヒールオフ状態と、足底が歩行面に接しているフットフラット状態との少なくとも一方を検出する第１の検出部と、
前記加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを検出する第２の検出部と、
前記第１の検出部において前記ヒールオフ状態の開始が検出された後に前記第２の検出部において前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された場合、あるいは前記第２の検出部において前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された後に前記第１の検出部において前記フットフラット状態が検出された場合に、１歩の動作が行われたと判定する判定部と
を有する歩数計測装置。
【請求項２】
前記ヒールオフ状態の開始の検出と前記フットフラット状態の検出との間のピーク測定期間において、それぞれ加速度の大きさの最大値であるピーク値を検出するピーク値検出部と、
複数の前記ピーク測定期間について、前記ピーク値検出部で検出された複数の前記ピーク値を基に、前記ピークしきい値を決定するしきい値決定部と
をさらに有する請求項１に記載の歩数計測装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記第１の検出部による前記ヒールオフ状態の開始の検出と、前記第２の検出部による前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたことの検出と、前記第１の検出部による前記フットフラット状態の検出とが順に行われた場合に、前記１歩の動作が行われたと判定する
請求項１または請求項２に記載の歩数計測装置。
【請求項４】
所定の時間間隔の複数のピーク測定期間のそれぞれについて前記加速度の大きさのピーク値を検出するピーク値検出部と、
前記複数のピーク測定期間について、前記ピーク値検出部で検出された複数の前記ピーク値を基に、前記ピークしきい値を決定するしきい値決定部と
をさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載の歩数計測装置。
【請求項５】
前記判定部は、
前記ヒールオフ状態の開始を判定した後に、最初に前記フットフラット状態と判定する迄の間を前記ヒールオフ状態と判定し、前記ヒールオフ状態と判定するとき前記フットフラット状態は終了し、前記フットフラット状態と判定するとき前記ヒールオフ状態は終了したと判定する、
請求項１〜４のいずれかに記載の歩数測定装置。
【請求項６】
前記第１の検出部は、前記加速度の大きさがヒールオフしきい値を所定期間連続して超えた場合に前記ヒールオフ状態が開始したと検出し、
前記加速度の大きさが所定のしきい値範囲以内にある期間が、所定期間内の所定の割合以上である場合に前記フットフラット状態であると検出する
請求項１〜５のいずれかに記載の歩数計測装置。
【請求項７】
前記第１の検出部は、前記歩行動作が階段下がり動作である場合に、前記歩行動作が平地動作あるいは階段上り動作である場合に比べて、値が大きい前記ヒールオフしきい値を用いる
請求項６に記載の歩数計測装置。
【請求項８】
前記第１の検出部は、前記歩行動作が階段下がり動作である場合に、前記歩行動作が平地動作あるいは階段上り動作である場合に比べて、幅が広い前記しきい値範囲を用いる
請求項６に記載の歩数計測装置。
【請求項９】
歩行動作に応じて移動する部位の加速度の大きさを基に、踵が歩行面から離れたヒールオフ状態と、足底が歩行面に接しているフットフラット状態との少なくとも一方を検出する第１の工程と、
前記加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを検出する第２の工程と、
前記ヒールオフ状態の開始が検出された後に前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された場合、あるいは前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された後に前記フットフラット状態が検出された場合に、１歩の動作が行われたと判定する第３の工程と
を有する歩数計測方法。
【請求項１０】
請求項９に記載された歩数計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の歩数を計測する歩数計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、３軸加速度センサを用いた歩数計が開示されている。この歩数計は、３軸加速度センサの出力により３軸加速度の２乗和の変化量を算出し、変化量に応じた歩数検出しきい値と歩数検出時間しきい値に基づき歩数を計測する装置である。特許文献１の歩数計によれば、歩行者の歩行動作により、歩行者の身体に衝撃が加わるので、その衝撃のピークを求め、そのピーク値が所定のしきい値を超えた場合に、１歩と計測するという構成をとっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６２５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
すなわち、身体に加わった衝撃がしきい値を超えた場合は、すべて歩数による衝撃と計測していた。したがってしきい値の設定が適切でない場合、実際には１歩を歩いていないような場合に加わった衝撃についても、１歩と計測してしまうという計測の誤りの問題が生じていた。例えば、センサ装着の緩みやノイズなどによって身体に加わる衝撃の大きさの測定が正確でない場合がある。また、計測装置が身体に密着している場合に限らず、身体に装着されながらも、密着せず身体の動作とともに計測装置に動きが生じる場合がある。この場合、誤って大きな値が検出されてしきい値を超え、１歩を計測してしまう場合や、誤って小さな値が検出されて検出されるべき１歩が検出されない場合があった。
【０００５】
また、日常生活の中で身体に装着するという計測装置の性質上、多様な装着状態が想定される。特にアクセサリ性を考慮した場合、必ずしも固定した状態で装着されるとは限らない。このような計測装置の装着状態に対して想定される幅広い測定誤差に対しても、正確に歩数計測をすることが求められている。しかしながら、従来は単に衝撃のピーク測定を行うというだけであり、この衝撃のピーク測定の精度が必ずしも高くはなかったことから、精度の高い歩数判定が出来なかった。
【０００６】
この発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされ、歩数判定の精度を向上することができる歩数計測装置、歩数計測方法及び歩数計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る歩数計測装置は、歩行動作に応じて移動する部位の加速度の大きさを基に、踵が歩行面から離れたヒールオフ状態と、足底が歩行面に接しているフットフラット状態との少なくとも一方を検出する第１の検出部と、前記加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを検出する第２の検出部と、前記第１の検出部において前記ヒールオフ状態の開始が検出された後に前記第２の検出部において前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された場合、あるいは前記第２の検出部において前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された後に前記第１の検出部において前記フットフラット状態が検出された場合に、１歩の動作が行われたと判定する判定部と、を有する。
【０００８】
この構成によれば、歩行動作に応じて移動する部位の加速度の大きさを基に、ヒールオフ状態とフットフラット状態との少なくとも一方、及び加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを検出することができるので、これらに基づき、１歩の動作を判定することができる。したがって、従来はピーク検出のみから行ってきた歩数の計測を、フットフラット状態及びヒールオフ状態の検出により、より精度の高いものとすることができる。
【０００９】
好適には、本発明の歩数計測装置は、前記ヒールオフ状態の開始の検出と前記フットフラット状態の検出との間のピーク測定期間において、それぞれ加速度の大きさの最大値であるピーク値を検出するピーク値検出部と、複数の前記ピーク測定期間について、前記ピーク値検出部で検出された複数の前記ピーク値を基に、前記ピークしきい値を決定するしきい値決定部と、をさらに有する。
【００１０】
この構成によれば、まずヒールオフ状態の開始の検出とフットフラット状態の検出との間のピーク値を検出して、検出された複数のピーク値を基に、ピークしきい値を決定する。そしてピークしきい値を超えたものに基づき、１歩の動作を判定する。したがって、ピークしきい値１歩の動作の判定の精度をさらに高めることができる。
【００１１】
好適には、本発明の歩数計測装置の前記判定部は、前記第１の検出部による前記ヒールオフ状態の開始の検出と、前記第２の検出部による前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたことの検出と、前記第１の検出部による前記フットフラット状態の検出とが順に行われた場合に、前記１歩の動作が行われたと判定する。
【００１２】
この構成によれば、ヒールオフ状態の検出とフットフラット状態の検出の両方に基づいて１歩の動作の判定を行うので、１歩の動作の判定の条件をさらに狭め、ノイズに基づく判定の可能性を除去することができ、１歩の動作の判定の精度をさらに高めることができる。
【００１３】
好適には、本発明の歩数計測装置は、所定の時間間隔の複数の基準タイミングを基準とした複数のピーク測定期間のそれぞれについて前記加速度の大きさのピーク値を検出するピーク値検出部と、前記複数のピーク測定期間について、前記ピーク値検出部で検出された複数の前記ピーク値を基に、前記ピークしきい値を決定するしきい値決定部と、をさらに有する。
【００１４】
この構成によれば、複数のピーク測定期間のそれぞれについて加速度の大きさのピーク値を検出し、これに基づいてピークしきい値を決定し、さらにヒールオフ状態とフットフラット状態との少なくとも一方、及び加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かに基づき１歩の判定を行う。複数のピーク測定期間ごとにピーク値の検出を先行するので、ヒールオフ状態とフットフラット状態との少なくとも一方に基づく判断対象となるピーク値の数を減らすことになり、１歩の動作の判定の条件を狭め、ノイズに基づく判定の可能性を除去することができ、１歩の動作の判定の精度をさらに高めることができる。
【００１５】
好適には、本発明の歩数計測装置の前記判定部は、前記ヒールオフ状態の開始を判定した後に、最初に前記フットフラット状態と判定する迄の間を前記ヒールオフ状態と判定し、前記ヒールオフ状態と判定するとき前記フットフラット状態は終了し、前記フットフラット状態と判定するとき前記ヒールオフ状態は終了したと判定する。
【００１６】
好適には、本発明の歩数計測装置の前記第１の検出部は、前記加速度の大きさがヒールオフしきい値を所定期間連続して超えた場合に前記ヒールオフ状態が開始したと検出し、前記加速度の大きさが所定のしきい値範囲以内にある期間が、所定期間内の所定の割合以上である場合に前記フットフラット状態であると検出する。
【００１７】
この構成によれば、ヒールオフ状態開始の条件とフットフラット状態検出の条件が制限されたので、１歩の動作の判定の条件を狭め、ノイズに基づく判定の可能性を除去することができ、１歩の動作の判定の精度をさらに高めることができる。
【００１８】
好適には、本発明の歩数計測装置の前記第１の検出部は、前記歩行動作が階段下がり動作である場合に、前記歩行動作が平地動作あるいは階段上り動作である場合に比べて、値が大きい前記ヒールオフしきい値を用いる。
【００１９】
この構成によれば、歩行動作が階段下がり動作である場合でも、１歩の動作の判定の精度をさらに高めることができる。
【００２０】
好適には、本発明の歩数計測装置の前記第１の検出部は、前記歩行動作が階段下がり動作である場合に、前記歩行動作が平地動作あるいは階段上り動作である場合に比べて、幅が広い前記しきい値範囲を用いる。
【００２１】
この構成によれば、歩行動作が階段下がり動作である場合でも、１歩の動作の判定の精度をさらに高めることができる。
【００２２】
本発明に係る歩数計測方法は、歩行動作に応じて移動する部位の加速度の大きさを基に、踵が歩行面から離れたヒールオフ状態と、足底が歩行面に接しているフットフラット状態との少なくとも一方を検出する第１の工程と、前記加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを検出する第２の工程と、前記ヒールオフ状態の開始が検出された後に前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された場合、あるいは前記加速度の大きさが前記ピークしきい値を超えたと検出された後に前記フットフラット状態が検出された場合に、１歩の動作が行われたと判定する第３の工程とを有する。
【００２３】
本発明にかかるプログラムは、上述のいずれかの歩行測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、歩数判定の精度を向上することができる歩数計測装置、歩数計測方法、及び歩数計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】歩行者の歩行動作を説明する構成図である。
【図２】歩行状態に対応する脚部の加速度の大きさの波形を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態にかかる歩数計測装置の機能的構成を説明するブロック図である。
【図４】脚部の加速度の大きさの波形に対応する歩行状態の判定処理を説明するためのグラフである。
【図５】脚部の加速度の大きさの波形に対応する歩行状態の判定処理を説明するフローチャートである。
【図６】歩行状態に基づく歩数の計測処理を説明するフローチャートである。
【図７】歩行状態に基づく歩数の計測処理を説明するためのグラフである。
【図８】ピーク計測期間と加速度の大きさの波形の関係を説明するグラフである。
【図９】しきい値を加速度の大きさの波形とともに示したグラフである。
【図１０】本発明の実施例２に係る歩行状態に基づく歩数の計測処理を説明するためのグラフである。
【図１１】本発明の実施例２に係る歩数の計測処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本実施の形態にかかる歩行計測装置によって計測すべき、歩行動作について図１を用いて説明する。歩行者は、人体である場合を想定して説明するが、歩行者は、人体に限らず他の動物や、ロボットなど歩行動作を行ういかなる対象にも適用される。歩行者は歩行部位の一例である脚部によって空間的に歩行動作する。以下、図１、図２、及び図３を参照して実施例１、実施例２の共通形態について説明した後、図４以降で個別に説明する。
【００２７】
図１は、歩行者の歩行動作を説明する構成図である。歩行者は歩行を始める前は静止状態を保っている。歩行を開始できる状態のときは起立状態であり、この状態から歩行者は歩行を開始する。特に右脚から踏み出す場合に注目して説明するが、左右の脚どちらから歩き出してもよい。
【００２８】
このとき足首に歩行計測装置１が装着されている。歩行計測装置１の形状はアンクレット状で、足首を取り囲んで装着される。歩行計測装置１は輪の形状として装着時に輪の中に足首を通すことにより足首に装着するような形状としてもよいし、またバンド状に構成しておいて、装着時に足首に巻いて装着する形状としてもよい。またアンクレット状でなく、足の甲に装着できる構成としてもよい。足首への装着は、密着した状態としてもよいが、密着せず歩行に合わせてある程度の動きが生じる程度に緩めたものであってもよい。
【００２９】
歩行計測装置１で計測される歩行動作は、脚部への衝撃のピーク以外に、ヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２に大きく分けられる。ヒールオフ状態１１は踵が歩行面、床面から離れた状態であり、フットフラット状態１２は足底が歩行面、床面に接している状態である。
【００３０】
歩行開始時は、左右両足とも床面に接地しており、右脚から踏み出した後に左足は床面を蹴りだそうとしている。この蹴りだす前の状態はフットフラット状態１０である。そして床面を蹴りだして踵が上がり、さらに爪先も上がって左足は床面から離れる。この床面から離れていく状態がヒールオフ状態１１である。そしてヒールオフ状態１１の後、左足は再び床面に着地し、フットフラット状態１２となって1歩が終了し、次の歩行動作の前のフットフラット状態１２となる。左足、右足ともに、このヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２を繰り返して次の歩行動作へと進んでいくことにより、歩行者は歩行を続けていく。
【００３１】
フットフラット状態１２については、足底接地、荷重応答期とも呼ばれる。また、ヒールオフ状態１１については、踵が床面から離れていることから、踵離地とも呼ばれる。歩行状態を定義する単語としては、この他にヒールストライク（踵接地）、トゥオフ（爪先接地）などの多くの状態に分類されるが、ここではフットフラット状態１２以外に分類される状態はすべてヒールオフ状態１１に分類して説明する。また、ヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２は、動作開始１１、動作終了１２とすることもできる。
【００３２】
図２は、歩行状態に対応する脚部の加速度の大きさの波形を示すグラフである。本実施の形態の歩行計測装置１は、加速度の大きさに基づき、上述のヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２の２つの歩行状態を判定する。判定処理については後述する。なお、後述のヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２の判定基準は一例であり、これに限られるものではない。
【００３３】
グラフの横軸の目盛は、サンプルを取る時刻の単位である。この時刻の単位は例えば１０ミリ秒などの微細な時間の単位である。また、グラフの縦軸の目盛は加速度の大きさの値である。１〜５の値が目盛で示されているが、重力加速度に対応する値であり、オフセット値が重力加速度１ｇに対応している。オフセット値は歩行動作を開始する前の加速度の大きさの値を、最初から例えば０．５秒間のサンプルについて平均を取ったものとすることができる。
【００３４】
次に歩行動作に移ることにより、ヒールオフ状態１１に移行する。ヒールオフ状態１１のときの加速度の大きさについては、ヒールオフ波形１６に示されるとおりである。具体的には、例えば連続した３時刻で加速度の大きさがしきい値１７を超えた時に、ヒールオフ状態１１に移行したと判定する。
【００３５】
一方で、例えば連続した１０時刻中の３時刻でしきい値範囲１８以内になったとき、フットフラット状態１２であると判定する。このヒールオフ状態１１からフットフラット状態１２までを１サイクルとして計測し、この区間内に生じた加速度の大きさの最大値をピーク１９とする。または加速度の大きさの最大値ではなく、一定の基準値を超えた時に歩行状態の１つを示すピーク１９となると判定してもよい。
【００３６】
本実施の形態にかかる歩数計測装置１は、このヒールオフ状態１１、ピーク１９、フットフラット状態１２の繰り返しに着目して歩数を計測する。この歩数計測装置１の機能的構成について、図３を参照して説明する。
【００３７】
図３は本実施の形態にかかる歩数計測装置の機能的構成を説明するブロック図である。歩数計測装置１は、加速度センサ２１、送信部２２、受信部２３、演算部２４、表示部２５から構成される。歩数計測装置１については一体型であるとして説明するが、加速度センサ２１、送信部２２のみを脚部に装着し、残りの部分は分離した構成としてもよい。
【００３８】
加速度センサ２１は、歩行動作に応じて移動する部位の加速度を検出する。この部位は、すなわち歩行部位であり、脚部が挙げられる。加速度センサ２１は、例えば質量が可撓性の支持部に支持されており、加速度による質量の変位が支持部の撓み量として圧電素子などで検知される。加速度センサ２１で、互いに直交する３軸方向の加速度成分（ａｘ、ａｙ 、ａｚ）が検知される。加速度センサ２１は、互いに直交する３軸における加速度成分のすべてを検出するものとして説明するが、このうち１軸または２軸についての加速度成分のみを検出して、この１軸または２軸についての加速度成分のみを用いてもよい。
【００３９】
加速度センサ２１の検知出力は、送信部２２、受信部２３を介して演算部２４に伝えられる。無線通信の場合、送信部２２、受信部２３は無線通信機能を持ったインターフェースによって実現される。加速度センサ２１と演算部２４とが一体化している場合は、送信部２２と受信部２３は加速度センサ２１と演算部２４の間の接続端子であり、これにより両者は直接接続される。
【００４０】
演算部２４は、第１の検出部１０１、第２検出部１０２、判定部１０３、ピーク値検出部１０４、しきい値決定部１０５を備える。演算部２４はＣＰＵと、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリにより構成され、演算部２４に備えられた第１の検出部１０１、第２検出部１０２、判定部１０３、ピーク値検出部１０４、しきい値決定部１０５の各部の動作を実行する。演算部２４に備えられた各部についてはそれぞれプログラムが格納されており、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭの各部と共に動作することにより、各部の機能を実現する。
【００４１】
演算部２４は、脚部に装着されるものであってもよいし、脚部から離れた位置にあって、加速度センサ２１からの検知出力が有線または無線で演算部２４に伝達されるものであってもよい。演算部２４内にはメモリが含まれており、このメモリは、加速度センサ２１から取得した加速度の値を時刻ごとに記憶する。
【００４２】
表示部２５は、演算部２４の各部で求められた算出結果を表示するディスプレイ及びその制御部によって構成され、表示部２５の制御部が算出結果を受け取って、その内容をディスプレイに表示する。また表示部２５は、演算部２４の処理動作や、表示項目についての指示を入力するための操作画面を表示するように構成してもよい。
【００４３】
第１の検出部１０１は、加速度センサ２１の出力である加速度に基づき、ヒールオフ状態１１と、フットフラット状態１２の少なくとも一方を検出する。ヒールオフ状態１１は踵が歩行面から離れた状態であり、フットフラット状態１２は足底が歩行面に接している状態である。いずれも、図１を参照して説明した通りである。
【００４４】
ヒールオフ状態１１と、フットフラット状態１２の検出は、加速度センサ２１からの一連の加速度をすべて取得した後で行う。その一方で他の例として、加速度を取得するごとに随時行ってもよく、また、一定期間を定めてその期間ごとにそれぞれ検出してもよい。この実施形態は、一連の加速度をすべて取得した後で行う場合を例に挙げて説明する。
【００４５】
第１の検出部１０１は、加速度の大きさがヒールオフしきい値（図２に示したしきい値１７）を所定期間連続して超えた場合にヒールオフ状態１１が開始したと検出し、加速度センサ２１の出力の大きさが所定のしきい値範囲（図２に示したしきい値範囲１８）以内にある期間が、所定期間内の所定の割合以上である場合にフットフラット状態１２であると検出する。
【００４６】
第１の検出部１０１は、歩行動作が階段下がり動作である場合に、歩行動作が平地動作あるいは階段上り動作である場合に比べて、値が大きいヒールオフしきい値を用いてもよい。例えばヒールオフしきい値を基準値よりも０．１ｇ〜０．２ｇ程度大きくしてもよい。また、オフセット値を０．１ｇ〜０．２ｇ程度大きくしておいてもよい。また第１の検出部１０１は、歩行動作が階段下がり動作である場合に、歩行動作が平地動作あるいは階段上り動作である場合に比べて、幅が広いしきい値範囲を用いてもよい。例えばしきい値範囲を基準範囲よりも０．２ｇ〜０．４ｇ程度大きくしてもよい。
【００４７】
第２の検出部１０２は、加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを検出する。加速度の大きさがピークしきい値を超えたものに対して、判定部１０３で、１歩が計測される。ピークしきい値は事前に持っておいてもよいし、取得された加速度の大きさに基づく関数として変動可能な値としてもよい。固定の値ではなく、移動平均として持っていてもよい。また、基準値を超えた場合に限らず、加速度の大きさの波形のエッジを検出したときにピークしきい値を超えたとして検出してもよい。
【００４８】
判定部１０３は１歩の動作を判定する。１歩の判定は、ヒールオフ状態１１の開始が検出された後に、加速度の大きさがピークしきい値を超えたと検出された場合に行う。または、加速度の大きさがピークしきい値を超えたと検出された後にフットフラット状態１２が検出された場合に行う。ピークしきい値は、図２では縦軸の２．７ｇ付近の値となる。
【００４９】
この両者については、いずれか一方を満たした場合でもよいし、両方を満たした場合に１歩と判定してもよい。両方を満たした場合とは、ヒールオフ状態１１の開始が検出された後に、加速度の大きさがピークしきい値を超えたと検出され、そしてフットフラット状態１２が検出された場合であり、このときに１歩の動作を判定する。
【００５０】
判定部１０３は、ヒールオフ状態１１の開始を判定した後に、最初にフットフラット状態１２と判定する迄の間をヒールオフ状態１１と判定する。また判定部１０３は、ヒールオフ状態１１と判定するときフットフラット状態１２は終了し、フットフラット状態１２と判定するときヒールオフ状態１１は終了したと判定する。
【００５１】
ピーク値検出部１０４は、加速度の大きさがピークしきい値を超えたか否かを第２の検出部１０２で検出するために用いるピーク値を検出する。しきい値決定部１０５は、ピーク値検出部１０４で検出された複数のピーク値についてのピークしきい値を決定する。つまりしきい値決定部１０５は、複数のピーク測定期間について、ピーク値検出部１０４で検出された複数のピーク値を基に、ピークしきい値を決定する。例えばこの複数のピーク値の平均値をピークしきい値とする。ピーク値検出部１０４の動作については、実施例１と実施例２により説明される。
【００５２】
実施例１では、ピーク値検出部１０４は、ヒールオフ状態１１の開始の検出とフットフラット状態１２の検出との間のピーク測定期間において、それぞれ加速度の大きさの最大値であるピーク値を検出する。
【００５３】
そして判定部１０３は、第１の検出部１０１によるヒールオフ状態１１の開始の検出と、第２の検出部１０２による加速度の大きさがピークしきい値を超えたことの検出と、第１の検出部１０１によるフットフラット状態１２の検出とが順に行われた場合に、１歩の動作が行われたと判定する。
【００５４】
実施例２では、ピーク値検出部１０４は、所定の時間間隔の複数の基準タイミングを基準とした複数のピーク測定期間のそれぞれについて加速度の大きさのピーク値を検出する。ここで検出された加速度の大きさのピーク値から、第１の検出部１０１によるヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２に基づき、判定部１０３が１歩を判定する。ここまで、実施例１、実施例２の共通形態について説明した。ここから、１歩の判定について、実施例１と実施例２に分けてそれぞれ説明する。
【００５５】
（実施例１）
実施例１では、ヒールオフ状態１１とフットフラット状態１２を検出した後に、ピーク値を検出する場合の例について説明する。まず図４及び図５を参照して、ヒールオフ状態１１とフットフラット状態１２を検出する処理について説明する。
【００５６】
図４は、脚部の加速度の大きさの波形に対応する歩行状態の判定処理を説明するためのグラフである。まず図２で説明した場合と同様に、歩行動作を開始する前のオフセット値ｏｓから開始する。オフセット値ｏｓでは重力加速度はほぼ１の前後で推移する。その後歩行者は歩行を開始して図１で説明したヒールオフ状態１１に移行する。図２を参照して説明したとおり、連続した３時刻で加速度の大きさがしきい値１７を超えた時に最初に超えた時であるＴｓ（１）に、ヒールオフ状態１１に移行する。その後も加速度の大きさは上昇を続け、ピークＴｐ（１）（ピーク１９）を検出する。その後、図２を参照して説明したとおり、連続した１０時刻中の３時刻でしきい値範囲１８以内に入った時の最初の時であるＴｅ（１）に、フットフラット状態１２に移行する。
【００５７】
Ｔｅ（１）以降は、フットフラット状態１２であるのでピークの判定は行わない。次にヒールオフ状態１１を判定するとその時刻をＴｓ（２）としてピーク測定期間を開始し、ピーク値Ｔｐ（２）を検出する。その後、フットフラット状態１２を判定したＴｅ（２）までピーク測定期間を継続する。同様に、Ｔｓ（３）−Ｔｐ（３）−Ｔｅ（３）、Ｔｓ（４）−Ｔｐ（４）−Ｔｅ（４）、Ｔｓ（５）−Ｔｐ（５）−Ｔｅ（５）、とそれぞれピーク測定区間が発生する。
【００５８】
図５は、脚部の加速度の大きさの波形に対応する歩行状態の判定処理を説明するフローチャートである。図４を参照して説明した通り、加速度の大きさの変化が検出される。あらかじめメモリに記憶した加速度の大きさの値を時刻に沿って検出しながら、ヒールオフ状態１１、ピーク１９、フットフラット状態１２を検出する。
【００５９】
まず第１の検出部１０１は、ヒールオフ状態１１であるか否かを検出する（ステップＳ１０）。ヒールオフ状態１１を検出しない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ヒールオフ状態１１を検出するまで検出を繰り返す。ヒールオフ状態１１を検出した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、ピーク値検出部１０４はピークを検出する（ステップＳ１１）。
【００６０】
そして第１の検出部１０１は、フットフラット状態１２であるか否かを検出する（ステップＳ１２）。フットフラット状態１２を検出しない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、フットフラット状態１２を検出するまでピーク検出（ステップＳ１１）を繰り返す。フットフラット状態１２を検出した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ここで１つのピーク計測期間が終了する。
【００６１】
第１の検出部１０１は、この後もさらにピーク検出処理を継続して行うか否かを判定する（ステップＳ１３）。すなわち加速度のデータが残っているか、残っていても有意なデータが終了している場合、第１の検出部１０１は一連の処理を終了する。次のピーク計測期間について検出処理を継続する場合には、ステップＳ１０に戻って処理を繰り返す。
【００６２】
図４及び図５を参照して説明した通り、ヒールオフ状態１１、ピーク１９、フットフラット状態１２を検出したので、次にこのデータに基づく１歩の計測処理に移行する。そこで、図６及び図７を参照して、歩行状態に基づく歩数の計測処理について説明する。
【００６３】
図６は、歩行状態に基づく歩数の計測処理を説明するフローチャートである。また、図７は、歩行状態に基づく歩数の計測処理を説明するためのグラフである。まず、しきい値決定部１０５は、求められた図４に示すピークＴｐ（１）〜Ｔｐ（５）のピーク値から平均を取る（ステップＳ１６）。平均は単純平均でもよいし、移動平均をとっても、加重をかけて平均をとっても良い。ここで求められた平均の値が図７に示すピークしきい値ｋｒである。
【００６４】
次に、しきい値決定部１０５は、ピークＴｐ（１）〜Ｔｐ（５）のピーク値と、求められたピークしきい値ｋｒとをそれぞれ比較する（ステップＳ１７）。比較の結果、ピークＴｐ（１）〜Ｔｐ（５）のうち、Ｔｐ（２）とＴｐ（４）のみがピークしきい値ｋｒを超えているので、第２の検出部１０２は、このＴｐ（２）とＴｐ（４）を抽出する（ステップＳ１８）。
【００６５】
判定部１０３は、抽出されたこの２つのピークをそれぞれ１歩と判定する。すなわちこの区間内では、２歩歩いたことが計測された。また１歩の判定がされたことで、それぞれのヒールオフ１１の区間は、図７に示すようにＴｓ（１）−Ｔｐ（２）−Ｔｅ（２）と、Ｔｓ（３）−Ｔｐ（４）−Ｔｅ（４）、であり、ヒールオフ１１とヒールオフ１１との間の区間がフットフラット１２であることが計測される。
【００６６】
以上のように、従来はピーク検出のみから行ってきた歩数の計測を、ヒールオフ状態１１及びフットフラット状態１２の検出により修正することにより、より精度の高い歩数の計測を実現する。ピークの抽出にあたってヒールオフ状態１１及びフットフラット状態１２を考慮するので、必要以上に多くのピークを抽出することなく、限られた数のピークからピーク値の平均を取り、これをしきい値とするので、１歩の判定に用いるしきい値の設定の精度を高めることができる。
【００６７】
（実施例２）
実施例２では、ピーク値を先に検出してからフットフラット状態１２とヒールオフ状態１１を検出することにより歩数の計測をする場合の例について説明する。まず、図８を参照して、ピーク値を検出する処理について説明する。
【００６８】
図８は、ピーク計測期間と加速度の大きさの波形の関係を説明するグラフである。図２を参照して説明した通り、グラフの横軸の目盛は、サンプルを取る時刻の単位である。この時刻を、開始時刻を０から１、２、３と順番に取っていく。図８に示すグラフの場合では、時刻１１１まで目盛が付されている。特定の時刻について、時刻ｉとして説明を続けていく。
【００６９】
ピーク値検出部１０４は、この時刻ｉを中心として前後ｊの時刻の範囲とする一定の時間幅を有する、すなわち所定の時間間隔の測定区間２００を定める。測定区間２００は、時刻ｉ−ｊからｉ＋ｊまでの範囲とする。ピーク値検出部１０４は、測定区間２００の範囲内の加速度の大きさの最大値を検出し、ピーク２０１とする。１歩を歩くまでの時間はある程度幅があり、通常は一定間隔ごとに１歩ずつ進んでいくことが予想される。したがって測定区間２００は１歩の間隔であると想定される時間幅をあらかじめ設定しておいてもよいし最終的に求められた１歩の間隔をフィードバックして測定区間２００を設定しなおしてもよい。
【００７０】
以上のように時刻ｊについては設定された値であるが、時刻ｉについては０から開始する。ピーク値検出部１０４は、この時刻ｉのそれぞれで規定される複数の測定区間２００についてピーク２０１を求めていく。この時刻ｉが各測定区間２００の基準タイミングであり、この複数の基準タイミングに基づいて規定される複数の測定区間２００がピーク測定区間となる。
【００７１】
図９はピークしきい値ｋｒを加速度の大きさの波形とともに示したグラフである。ピーク値検出部１０４は、時刻ｉのそれぞれが示す測定区間２００についてピーク２０１を求めたので、しきい値決定部１０５は、このピーク２０１について平均を取る。平均の取り方については、図７を参照して説明した通り、多くの求め方が考えられるが、ここでは単純平均として説明する。求められたピーク値の平均がピークしきい値ｋｒとなる。
【００７２】
そして、第２の検出部１０２は、各ピーク値２０１をピークしきい値ｋｒと比較し、ピークしきい値ｋｒを超えるものを抽出する。抽出されたピーク値を抽出ピーク２０２として示す。
【００７３】
図１０は、実施例２に係る歩行状態に基づく歩数の計測処理を説明するためのグラフである。図９に関して、第２の検出部１０２は抽出ピーク２０２を抽出したが、これらのピークに対して、判定部１０３は、さらにヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２との比較を行う。１歩を計測する際には、ピークだけで１歩が計測されるのではなく、ヒールオフ状態１１の後にピークが検出され、その後にフットフラット状態１２が検出されることで１歩が計測される。
【００７４】
そこで判定部１０３は、抽出ピーク２０２の後にフットフラット状態１２が続くか否かを判定する。ヒールオフ状態１１、フットフラット状態１２の検出は図５のフローチャートに示した通りであるが、実施例２ではすでにピーク２０１、抽出ピーク２０２を検出しているので、ステップＳ１１のピーク検出処理については省略する。
【００７５】
図９で抽出ピーク２０２は４つ挙げられているが、このうち２つはフットフラット状態１２が続くものではないので、最終的にピークＴｐ（２）とピークＴｐ（４）が残り、判定部１０３は、これらを１歩のピークを示すものと判定する。すなわち、ピークＴｐ（２）の後にフットフラット状態Ｔｘ（２）が発生したと判定されるので、これをもってピークＴｐ（２）が１歩のピークであると判定される。同様に、ピークＴｐ（４）の後にフットフラット状態Ｔｘ（４）が発生したと判定されるので、これをもってピークＴｐ（４）が１歩のピークであると判定される。なお、判定部１０３は、このときフットフラット状態１２だけを判定するのではなく、抽出ピーク２０２がヒールオフ状態１１において発生しているかを判定し、抽出ピーク２０２に続いてフットフラット状態１２が発生するかを判定することにより、１歩であると判定してもよい。
【００７６】
図１１は、実施例２に係る歩数の計測処理を説明するフローチャートである。まず、図８に示したように、ピーク値検出部１０４は、測定区間２００ごとのピーク２０１を検出する（ステップＳ２０）。次に、しきい値決定部１０５は、ピーク２０１ごとの平均を求め、図９に示したようにピークしきい値ｋｒとする（ステップＳ２１）。
【００７７】
次に、図９に示したように、第２の検出部１０２は、ピークしきい値ｋｒを超える抽出ピーク２０２を抽出する（ステップＳ２２）。最後に判定部１０３は、抽出ピーク２０２に続いてフットフラット状態１２が発生するか否かを判定する（ステップＳ２３）。判定部１０３は、フットフラット状態１２が続いて発生する抽出ピーク２０２をさらに抽出し、抽出されたピークＴｐ（２）とＴｐ（４）を、それぞれ１歩を示すピークであると判定する。
【００７８】
以上のように、実施例１ではヒールオフ状態１１及びフットフラット状態１２の条件を満たすピークを検出してから、検出したピークに基づき歩数を計測していたところ、実施例２では先にピークを求めてから、ヒールオフ状態１１及びフットフラット状態１２の条件に基づき、歩数の計測に結びつくピークの抽出を行った。実施例２でも、実施例１と同様に従来はピーク検出のみから行ってきた歩数の計測を修正することにより、より精度の高い歩数の計測を実現する。
【００７９】
さらに、実施例２ではピークの検出を先行させたことにより、ピークの検出については別の手順で精度を高めた上で、ヒールオフ状態１１及びフットフラット状態１２の条件に基づいてさらに歩数計測の精度を高めることができる。例えば１歩に要すると想定される時間幅からピーク値を絞り込んでおくことで大まかな歩数の計測ができるが、その上でヒールオフ状態１１及びフットフラット状態１２の条件を用いるので、さらに歩数計測の精度を高めることができる。
【００８０】
本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
前記実施の形態では、歩数計測装置によって人体の歩行動作を測定することを基本として発明が説明されているが、本発明は、いわゆるロボットの歩行動作部や義足の歩行動作部の動作測定、さらには各種機械の三次元動作の角度測定に使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１…  歩行計測装置
１１…  ヒールオフ状態
１２…  フットフラット状態
１６…  ヒールオフ波形
１７…  ヒールオフしきい値
１８…  しきい値範囲
２１…  加速度センサ
２２…  送信部
２３…  受信部
２４…  演算部
２５…  表示部
１０１…  第１の検出部
１０２…  第２検出部
１０３…  判定部
１０４…  ピーク値検出部
１０５…  しきい値決定部
２００…  測定区間
２０１…  ピーク
２０２…  抽出ピーク
ｋｒ…  ピークしきい値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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