JP2017000240A - 指標導出装置、ウェアラブル機器及び携帯機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るセンサユニットSUの外観斜視図である。図2は、センサユニットSUにおける筐体3内の構成を示す模式図である。センサユニットSUは、部品群1、基板2及び筐体3を備える。基板2上に部品群1を構成する各電子部品が実装される。部品群1が実装された基板2は、所定形状を有する樹脂又は金属にて形成された筐体3内に収容及び固定される。筐体3は厚みが比較的薄い円筒形状を有しており、結果、センサユニットSUはメダル形状を有しているため、センサユニットSUをセンサメダルと呼ぶこともできる。筐体3の外形形状は厳密に円筒形状である必要は無く、例えば、円筒の底面に相当する部分が湾曲していても良い。更に、筐体3の外形形状は円筒形状以外でも良く、例えば直方体形状を有していても良い。
本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態並びに後述の第3及び第4実施形態は第1実施形態を基礎とする実施形態であり、第2実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第1実施形態の記載が第2〜第4実施形態にも適用される。第2実施形態において、第1及び第2実施形態間で矛盾する事項については第2実施形態の記載が優先される(後述の第3及び第4実施形態についても同様)。また、矛盾無き限り、第1〜第4実施形態の内、任意の2以上の実施形態を組み合わせて実施することも可能である。
フィルタリング信号に基づいて導出される指標には指標P1が含まれていて良い。指標P1は、例えば、
P1=(加速度最大値データ−重力加速度)/(体重×筋肉率)、即ち、
P1=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT×MSPER) …(1A)
にて表される。ACCMAXは[m/s2]を単位とする加速度最大値データであり、WEIGHTは被験者の体重を表し、MSPERは被験者の筋肉率を表す。被験者の筋肉率は、被験者の体重を占める被験者の筋肉量の割合を指すため、指標P1は、
P1=(加速度最大値データ−重力加速度)/筋肉量、
とも表現できる。即ち、式(1A)を下記式(1B)に書き直すこともできる。
P1=(ACCMAX−9.8)/MSAMT …(1B)
MSAMTは被験者の筋肉量(即ち被験者の体に含まれる筋肉の重さ)を表す。
人体が“筋肉”と“脂肪”と“骨及び内臓”から形成されると考えると共に“骨及び内臓”は被験者の体格差に関係なく一定であると仮定すると、筋肉率又は筋肉量の代わりに、比較的容易に測定及び取得しやすい体脂肪率又は体脂肪量を用いて指標P1を導出することができる。
P1=(ACCMAX−9.8)/WEIGHT×(1−BFPER) …(2A)
P1=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT−BFAMT) …(2B)
BFPERは被験者の体脂肪率を表す。BFAMTは被験者の体脂肪量(即ち被験者の体に含まれる脂肪の重さ)を表す。式(2A)及び式(2B)では、簡単化のため、“骨及び内臓”の重さを無視していることになる。式(2A)又は式(2B)を用いて指標P1を導出する際、被験者の体重WEIGHTと体脂肪率BFPER、又は、被験者の体重WEIGHTと体脂肪量BFAMTは、予めマイコン20に与えられているものとする。
P1=(ACCMAX−9.8)/WEIGHT×(1−BFPER−KA1) …(2C)
P1=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT−BFAMT−KA2) …(2D)
フィルタリング信号に基づいて導出される指標には指標P2が含まれていて良い。指標P2は、例えば、
P2=(加速度最大値データ−重力加速度)/(体重×体脂肪率)、即ち、
P2=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT×BFPER) …(3A)
にて表される。ACCMAXは[m/s2]を単位とする加速度最大値データであり、被験者の体脂肪率BFPERは、被験者の体重WEIGHTを占める被験者の体脂肪量の割合を指すため、指標P2は、
P2=(加速度最大値データ−重力加速度)/体脂肪量、
とも表現できる。即ち、式(3A)を式(3B)に書き直すこともできる。
P2=(ACCMAX−9.8)/BFAMT …(3B)
フィルタリング信号に基づいて導出される指標には指標P3が含まれていて良い。指標P3は、評価期間中におけるフィルタリング信号の波形形状に基づき導出される。例えば、指標P3は、下記(4A)、(4B)又は(4C)によって算出される。
P3=kB1(ACCMAX−9.8)−kB2・Δt …(4A)
P3=kB1(ACCMAX−9.8)/Δt …(4B)
P3=kB1/Δt …(4C)
センサユニットSUを用いて、以下の実験データ収集処理を行うことができる。実験データ収集処理は、例えば、センサユニットSUが製品として消費者(一般消費者や介護又は医療従事者など)に使用される前のセンサユニットSUの設計又は製造段階において実行される。実験データ収集処理は、単位実験の繰り返しから成る。単位実験では、或る年齢の一人の被験者に評価用運動を行わせ、その被験者について上述の方法により指標P1〜P3を導出する。このような単位実験を、様々な年齢を持つ多数の被験者に対して実行する。
第i年齢層に属する複数の被験者について導出された複数の指標P2の平均値、分散の正の平方根を、夫々、AVEP2[i]、σP2[i]にて表す。
第i年齢層に属する複数の被験者について導出された複数の指標P3の平均値、分散の正の平方根を、夫々、AVEP3[i]、σP3[i]にて表す。
図17を参照し、クラス分け用データ群の利用方法の説明を含む、センサユニットSUの使用例の具体的な流れを説明する。図17のステップS11〜S15の動作は、クラス分け用データ群が取得された後に実行される。
“P1<AVEP1[i]−2・σP1[i]”
の成立時には第1クラスに分類し、
“AVEP1[i]−2・σP1[i]≦P1≦AVEP1[i]−σP1[i]”
の成立時には第2クラスに分類し、
“AVEP1[i]−σP1[i]<P1<AVEP1[i]+σP1[i]”
の成立時には第3クラスに分類し、
“AVEP1[i]+σP1[i]≦P1≦AVEP1[i]+2・σP1[i]”
の成立時には第4クラスに分類し、
“AVEP1[i]+2・σP1[i]<P1”
の成立時には第5クラスに分類する。
年齢層ごとの値(AVEP1[i]−2・σP1[i])、値(AVEP1[i]−σP1[i])、値(AVEP1[i]+σP1[i])及び値(AVEP1[i]+2・σP1[i])は、指標P1についてのクラス分け処理における所定の基準値として機能する。
“P2<AVEP2[i]−2・σP2[i]”
の成立時には第1クラスに分類し、
“AVEP2[i]−2・σP2[i]≦P2≦AVEP2[i]−σP2[i]”
の成立時には第2クラスに分類し、
“AVEP2[i]−σP2[i]<P2<AVEP2[i]+σP2[i]”
の成立時には第3クラスに分類し、
“AVEP2[i]+σP2[i]≦P2≦AVEP2[i]+2・σP2[i]”
の成立時には第4クラスに分類し、
“AVEP2[i]+2・σP2[i]<P2”
の成立時には第5クラスに分類する。
年齢層ごとの値(AVEP2[i]−2・σP2[i])、値(AVEP2[i]−σP2[i])、値(AVEP2[i]+σP2[i])及び値(AVEP2[i]+2・σP2[i])は、指標P2についてのクラス分け処理における所定の基準値として機能する。
“P3<AVEP3[i]−2・σP3[i]”
の成立時には第1クラスに分類し、
“AVEP3[i]−2・σP3[i]≦P3≦AVEP3[i]−σP3[i]”
の成立時には第2クラスに分類し、
“AVEP3[i]−σP3[i]<P3<AVEP3[i]+σP3[i]”
の成立時には第3クラスに分類し、
“AVEP3[i]+σP3[i]≦P3≦AVEP3[i]+2・σP3[i]”
の成立時には第4クラスに分類し、
“AVEP3[i]+2・σP3[i]<P3”
の成立時には第5クラスに分類する。
年齢層ごとの値(AVEP3[i]−2・σP3[i])、値(AVEP3[i]−σP3[i])、値(AVEP3[i]+σP3[i])及び値(AVEP3[i]+2・σP3[i])は、指標P3についてのクラス分け処理における所定の基準値として機能する。
本発明の第3実施形態を説明する。
ことで、単位時間ごとの活動量を次々と算出する。
マイコン20は、上述のように導出された活動量と、第2実施形態の方法により導出された筋力に関する指標(指標P1又はP3であって、以下、筋力指標と呼ぶ)とを用いて、活動量及び筋力指標とは異なる指標である活動効率指標を導出できる。活動効率指標は、活動量が筋力指標に与えた影響を示す指標であり、いわば身体活動の質を表すと考えることができる。
QL=(VB−VA)/ACT …(5)
本発明の第4実施形態を説明する。第4実施形態では、センサユニットSUを利用した応用技術又は変形技術などを説明する。第4実施形態で述べる技術は第1〜第3実施形態で述べた技術と組み合わせて実施される。
ウェアラブル機器WD1は、第2実施形態で挙げた測定装置(図7(a)等参照)と同様、腕時計型のウェアラブル機器であり、センサユニットSUと、センサユニットSUに結合され且つセンサユニットSUをユーザの手首部分に装着させるための装着バンドと、を備える。ウェアラブル機器WD1は、センサユニットSUの計時部40を利用して得られる現在時刻を表示する表示画面を有していても良い(ウェアラブル機器WD2〜WD4でも同様であって良い)。
ウェアラブル機器WD2は、リストバンド型のウェアラブル機器であり、センサユニットSUと、センサユニットSUに結合され且つセンサユニットSUをユーザの手首部分に装着させるための輪形状の装着バンドと、を備える。
ウェアラブル機器WD3は、ネックレス型のウェアラブル機器であり、センサユニットSUと、センサユニットSUに結合され且つセンサユニットSUをユーザの首から釣りさげるための輪形状のリング部と、を備える。ユーザがウェアラブル機器WD3を装着したとき、ネックレスのペンダントトップの位置にセンサユニットSUが位置することになる。
ウェアラブル機器WD4は、バッチ型のウェアラブル機器であり、センサユニットSUと、センサユニットSUに結合され且つセンサユニットSUをユーザの着衣又はユーザの腰部に巻いているベルト等に取り付けるためのクリップ部と、を備える。
上述の実施形態にて具現化された発明について考察する。
TM 端末装置
1 部品群
2 基板
3 筐体
10 センサ部
11 加速度センサ
12 気圧センサ
13 方位センサ
20 マイクロコンピュータ
30 メモリ
40 計時部
50 無線処理部
Claims (14)
- 加速度を検出する加速度センサを有して人体の活動量を導出可能な指標導出装置であって、
前記加速度センサの検出結果に基づき人体の筋力に関する筋力指標を導出する筋力指標導出部と、
所定の活動対象期間中の前記活動量に対する前記筋力指標の変化に応じた別指標を導出する別指標導出部と、を備えた
ことを特徴とする指標導出装置。 - 前記別指標導出部は、前記活動対象期間中の前記加速度センサの検出結果に基づいて導出された前記活動量と、前記活動対象期間の開始タイミングを基準とした第1時期での前記加速度センサの検出結果に基づいて導出された前記筋力指標と、前記活動対象期間の終了タイミングを基準とした第2時期での前記加速度センサの検出結果に基づいて導出された前記筋力指標とに基づき、前記別指標を導出する
ことを特徴とする請求項1に記載の指標導出装置。 - 前記筋力指標導出部は、前記人体が所定運動を行う評価期間中における前記加速度センサの検出結果に基づいた加速度信号に基づき、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の指標導出装置。 - 前記筋力指標導出部は、前記加速度信号に含まれる加速度最大値データを用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする請求項3に記載の指標導出装置。 - 前記筋力指標導出部は、前記加速度最大値データと前記人体の体重と前記人体の体脂肪率を用いて、又は、前記加速度最大値データと前記人体の体重と前記人体の体脂肪量を用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする請求項4に記載の指標導出装置。 - 前記筋力指標導出部は、前記加速度最大値データと前記人体の体重と前記人体の筋肉率を用いて、又は、前記加速度最大値データと前記人体の筋肉量を用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする請求項4に記載の指標導出装置。 - 前記筋力指標導出部は、前記所定運動における前記人体の単位筋肉量あたりの加速度最大値を、前記筋力指標として導出する
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の指標導出装置。 - 前記加速度センサによる検出加速度は、前記人体の運動による加速度成分と重力による加速度成分とを含み、
前記筋力指標導出部は、前記加速度最大値データから前記重力による加速度成分を除去した値を用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする請求項4〜7の何れかに記載の指標導出装置。 - 前記加速度センサは、前記加速度を互いに直交する三軸方向の夫々において検出し、
前記筋力指標の導出に用いる前記加速度信号は、前記三軸方向の加速度にて形成される加速度ベクトルの大きさを示す
ことを特徴とする請求項3〜8の何れかに記載の指標導出装置。 - 前記所定運動は、前記人体が立ち上がる運動を含む
ことを特徴とする請求項3〜9の何れかに記載の指標導出装置。 - 気圧を検出する気圧センサを更に備え、
前記活動量は、前記加速度センサの検出結果と前記気圧センサの検出結果に基づいて導出される
ことを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の指標導出装置。 - 前記加速度センサを含むセンサ部と、前記活動量を導出するとともに前記筋力指標導出部及び前記別指標導出部を構成する演算処理部と、無線通信を実現する無線処理部とが実装された基板と、
前記基板を収容する筐体と、を備えた
ことを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載の指標導出装置。 - 請求項1〜12の何れかに記載の指標導出装置を備えた
ことを特徴とするウェアラブル機器。 - 請求項1〜12に何れかに記載の指標導出装置を備えた
ことを特徴とする携帯機器。
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