JP4642338B2

JP4642338B2 - 体動測定装置

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Publication number: JP4642338B2
Application number: JP2003374495A
Authority: JP
Inventors: 富男佐藤; 賢二西林
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: US7670303B2; JP2005140533A; US20050096569A1

Description

本発明は、自由に装着又は携帯し、所定の体動（歩行等）の測定が可能な体動測定装置に関する。

近年、ポケットの中やかばんの中に所持したり、腰のベルトに装着して姿勢を変えたりして、保持する向きが変わっても常に垂直方向の振動成分を検出することが可能な歩数計が提供されている。

従来においてのこのような歩数計は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているような技術を有するものであった。

略説すると、特許文献１における歩数計は、互いに検出方向が異なる複数の加速度センサと、角度検出センサとを本体内に配置し、この角度検出センサにより本体の向き（角度）を検出し、この本体の向き（角度）において検出可能な加速度センサを複数の加速度センサのうちから選択し、この選択された加速度センサからの検出信号に基づいて歩数をカウントするといったものである。

また、特許文献２における体動検出装置は、互いに検出方向が異なる複数の加速度センサ（体動センサ）を本体内に配置し、各々の加速度センサの波形処理を行い、所定時間経過後、バッファ１に格納されている一方の加速度センサの出力信号から得られた加速度波形の数が、バッファ２に格納されている一方の加速度センサの出力信号から得られた加速度波形の数より大きいか等しければ、一方の加速度センサを選択し、そうでなければ、他方の加速度センサを選択し、この選択された加速度センサからの検出信号に基づいて歩数をカウントするといったものである。

特開平９−２２３２１４号公報特開２００２−１９１５８０号公報

しかしながら、上述した特許文献１の歩数計においては、角度検出センサを用いるために、コストが高くなるという問題があった。一方、上述した特許文献２の体動検出装置においては、体動検出装置の保持する向きが変わると、例えば、図１５に示すグラフのような角度と検出出力との関係のように、加速度センサからの検出出力も傾いた角度に応じて変化するために、その後の処理により、歩数としてカウントするに値する検出出力と見なされず、歩数のカウントに誤差を生ずることがあるといった問題があった。

そこで、本発明は、上記のような従来の問題点を解決することを目的とするもので、廉価で誤差を少なくして所定の体動を測定する体動測定装置を提供することを目的とする。

本発明の体動測定装置は、互いに直交するＸ及びＹ方向の加速度の大きさＸ及びＹを一度に検出する体動センサと、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ及びＹを、Ｖ＝ √（Ｘ ^２＋Ｙ ^２）で表される式に代入して合成ベクトルの大きさＶを演算する合成ベクトル演算手段と、前記合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルＶが基準値以上であるか否かを比較判定する合成ベクトル判定手段と、前記合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルＶが基準値以上である場合に、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ及びＹを、θ＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）で表される式に代入して角度θ を演算する角度演算手段と、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の動きの大きさＸ及びＹと、前記角度演算手段により演算した角度θとを、Ｍ＝Ｘｃｏｓθ＋Ｙｓｉｎθで表される式に代入して体動出力Ｍを演算する体動出力演算手段と、を備える。

本発明の他の体動測定装置は、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺ方向の動きの大きさＸ、Ｙ及びＺを一度に検出する体動センサと、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ、Ｙ及びＺを、Ｖ＝ √（Ｘ^２＋Ｙ^２＋Ｚ^２）で表される式に代入して合成ベクトルの大きさＶを演算する合成ベクトル演算手段と、前記合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルＶが基準値以上であるか否かを比較判定する合成ベクトル判定手段と、前記合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルＶが基準値以上である場合に、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ及びＹを、θ_ＸＹ＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）で表される式に代入して角度θ_ＸＹを演算する角度演算手段と、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさのうちのＸ及びＹと、前記角度演算手段により演算した角度θ_ＸＹとを、Ｂ＝Ｘｃｏｓθ_ＸＹ＋Ｙｓｉｎθ_ＸＹで表される式に代入して互いに直交する方向の加速度の大きさＹ及びＸによる体動出力Ｂを演算する前記体動出力演算手段とを備え、前記角度演算手段は、更に、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさのうちのＺと、前記体動出力演算手段により演算した体動出力Ｂとを、θ_ＢＺ＝ｔａｎ^−１（Ｚ／Ｂ）で表される式に代入して角度θ_ＢＺを演算し、前記体動出力演算手段は、更に、先に演算した体動出力Ｂと、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさのうちのＺと、前記角度演算手段により演算した角度θ_ＢＺとを、Ｍ＝Ｂｃｏｓθ_ＢＺ＋Ｚｓｉｎθ_ＢＺで表される式に代入して互いに直交する方向の動きの大きさＸ、Ｙ及びＺによる体動出力Ｍを演算することを特徴とする。

上述した体動測定装置において、前記体動出力演算手段で演算した体動出力Ｍが上限値よりも大きい場合に所定の体動としてカウントする体動カウント手段を備える。

上述した体動測定装置において、前記体動出力演算手段で演算した体動出力Ｍが上限値よりも上回り、更に、下限値よりも下回った場合に所定の体動としてカウントする体動カウント手段を備える。

上述した体動測定装置において、前記体動出力演算手段で演算した体動出力Ｍの上下ピーク間差が指定値を超える場合に所定の体動としてカウントすることを特徴とする。

本発明の体動測定装置は、体動センサにより検出した異なる方向の動きの大きさとの角度を考慮して、異なる方向の動きの大きさを合成するといった演算によって体動出力を求める。このため、体動測定装置がどのような角度に傾いたとしても変わりのない、すなわち、測定誤差の少ない体動出力を廉価に得ることができる。

本発明は、体動センサ（加速度センサ）からの検出情報に基づいて体動測定装置を保持している際の傾斜情報を得て、その後の体動センサからの検出情報にこの傾斜情報を加味して体動出力とし得るような次の構成で、廉価で、所定の体動の測定誤差が少ないといった目的を実現した。

本発明の体動測定装置は、異なる方向の動きの大きさを一度に検出する体動センサと、この体動センサにより検出する各々の方向の動きの大きさの関係に基づいて導かれる合成ベクトルを求める合成ベクトル演算手段と、この合成ベクトル演算手段により求めた合成ベクトルの大きさの適否を判定する合成ベクトル判定手段と、この合成ベクトル判定手段により判定された合成ベクトルの大きさが適する場合に体動センサにより検出する各々の方向の動きの大きさの関係に基づいて導かれる角度を求める角度演算手段と、体動センサにより検出する各々の方向の動きの大きさと角度演算手段による角度との関係により導かれる体動出力を求める体動出力演算手段と、所定の経過時間を計時しこの体動出力演算手段により求めた体動出力とこの経過時間との関係に基づいて所定の体動についてカウントする体動カウント手段とで構成する。

以下、図面を用いて詳細に説明する。

まず、図１の体動測定装置の内部を透視して示す斜視図、図２の体動測定装置の構成を示すブロック図を用いて、実施例１としての体動測定装置（２軸方向に対する傾きによる測定誤差の影響を防ぐ態様）の構成について説明する。

実施例１としての体動測定装置は、入力装置２及び表示装置３を筐体１の前面に備え、また、体動センサ（Ｘ軸用４ａ、Ｙ軸用４ｂ）４、増幅器５、６、ＡＤ変換器７、８、記憶装置９及びＣＰＵ１０を設けた電子基板１１を筐体１の内部に備えることにより、全体を大略構成する。

入力装置２は、測定開始・切替・設定登録等のための入力をする。表示装置３は、入力状況・測定結果等を表示する。記憶装置９は、各種データ等を記憶する。

体動センサ（Ｘ軸用）４ａは、方角（前・後・上・下・左・右）に対して筐体１の向きを図１に示すようにした場合に、筐体１が左右方向に動いたときのその大きさを検出する。また、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂは、方角（前・後・上・下・左・右）に対して筐体１の向きを図１に示すようにした場合に、筐体１が上下方向に動いたときのその大きさを検出する。なお、体動センサ（Ｘ軸用）４ａの検出と体動センサ（Ｙ軸用）４ｂの検出とは一度（同時）に行われる。

増幅器５は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａからの出力（アナログ）を増幅する。また、増幅器６は、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂからの出力を増幅する。ＡＤ変換器７は、増幅器５からの出力（アナログ）をデジタル化する。また、ＡＤ変換器８は、増幅器６からの出力（アナログ）をデジタル化する。

ＣＰＵ１０は、合成ベクトル演算手段と合成ベクトル判定手段と角度演算手段と体動出力演算手段と体動カウント手段とを兼有し各種データを演算する。

合成ベクトル演算手段は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａにより検出する方向の動きの大きさと体動センサ（Ｙ軸用）４ｂにより検出する方向の動きの大きさとの関係に基づいて導かれる合成ベクトルを求める。より具体的には、体動センサ（Ｘ軸用）４ａに基づいたＡＤ変換器７からの出力をＸとし、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂに基づいたＡＤ変換器８からの出力をＹとし、これらの出力Ｘ及びＹを、
Ｖ＝√（Ｘ^２＋Ｙ^２）・・・（１）
で表される（１）式に代入して合成ベクトルＶの大きさを演算する。

合成ベクトル判定手段は、合成ベクトル演算手段により求めた合成ベクトルの大きさの適否を判定する。より具体的には、合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルの大きさが基準値以上であるか否かを比較判定する。ここで、基準値は、所定の体動によるものとしての候補となり得る大きさを示す値である。

角度演算手段は、合成ベクトル判定手段により判定された合成ベクトルの大きさが適する場合に、体動センサ（Ｘ軸用）４ａにより検出する方向の動きの大きさと体動センサ（Ｙ軸用）４ｂにより検出する方向の動きの大きさとの関係に基づいて導かれる角度を求める。より具体的には、体動センサ（Ｘ軸用）４ａに基づいたＡＤ変換器７からの出力をＸとし、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂに基づいたＡＤ変換器８からの出力をＹとし、これら出力Ｘ及びＹを、
θ＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）・・・（２）
で表される（２）式に代入して角度θを演算する。

体動出力演算手段は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａ及び体動センサ（Ｙ軸用）４ｂにより検出する各々の方向の動きの大きさＸ及びＹと、角度演算手段による角度との関係により導かれる体動出力を求める。より具体的には、体動出力演算手段は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａに基づいたＡＤ変換器７からの出力をＸとし、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂに基づいたＡＤ変換器８からの出力をＹとし、これら出力Ｘ及びＹと、角度演算手段により演算した角度をθとを
Ｍ＝Ｘｃｏｓθ＋Ｙｓｉｎθ ・・・（３）
で表される（３）式に代入して体動出力Ｍを演算する。

体動カウント手段は、所定の経過時間を計時し、体動出力演算手段により求めた体動出力と所定の経過時間との関係に基づいて所定の体動についてカウントする。より具体的には、体動出力演算手段により求めた体動出力が上限値より大きいか否かを比較判定し、体動出力が上限値より大きい場合には、所定の体動によるものとしてカウントし、体動出力が上限値より大きくない場合には、経過時間に応じた処理をする。

次に、図３の体動測定装置の主なる動作の流れを示すメインフローチャート、図４のカウント処理についての動作の流れを示すサブルーチンフローチャート、図５の体動測定装置の傾きと出力との関係について説明するための図、図６の体動測定装置が傾いた際の出力関係について説明するための波形図を用いて、実施例１としての体動測定装置の動作について説明する。

その１として、図３のメインフローチャートによる体動測定装置の主なる動作の流れとしては、まず、使用者が体動測定装置をベルト・ポケット等に保持し、入力装置２により測定開始のための入力をすると、体動センサ（Ｘ軸用４ａ及びＹ軸用４ｂ）４で体動を一度に検出し、増幅器５、６でその出力を増幅し、ＡＤ変換器７、８でその出力をデジタル変換した出力をＣＰＵ１０によりサンプリングする（ステップＳ１）。

続いて、ＣＰＵ１０において、体動センサ（Ｘ軸用）４ａ及び体動センサ（Ｙ軸用）４ｂに基づく出力の大きさ、すなわち、互いに直交する方向の動きの大きさをＸ及びＹとし、互いに直交する方向の動きの大きさＹとＸとの比を正接で示した際の角度θ（図５の（ｂ）のθ_１、（ｃ）のθ_２、（ｄ）のθ_３等に該当）がすでに算出されているか否かを判定する（ステップＳ２）。

続いて、角度θがすでに算出されていない場合（ステップＳ２でＮＯ）には、ＣＰＵ（合成ベクトル演算手段）１０において、互いに直交する方向の動きの大きさをＸ及びＹの合成ベクトルの大きさＶを、上述した（１）式を用いて演算する（ステップＳ３）。

続いて、ＣＰＵ（合成ベクトル判定手段）１０において、この演算した合成ベクトルの大きさＶが基準値（体動出力として認める値）以上であるか否かを比較判定する（ステップＳ４）。

続いて、合成ベクトルの大きさＶが基準値以上でない場合（ステップＳ４でＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、合成ベクトルの大きさＶが基準値以上である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）には、ＣＰＵ（角度演算手段）１０において、互いに直交する方向の動きの大きさＹとＸとの比を正接で示した際の角度θを、上述した（２）式を用いて演算する（ステップＳ５）。

続いて、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、ＣＰＵ１０内のタイマ１をスタートする（ステップＳ６）。

一方、角度θがすでに算出されている場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ＣＰＵ（体動出力演算手段）１０において、体動出力Ｍを、上述した（３）式を用いて演算する（ステップＳ７）。

続いて、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、この演算した体動出力Ｍについてカウント処理を行い（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

その２として、図４のサブルーチンフローチャートによるカウント処理についての動作の流れとしては、まず、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、体動出力演算手段（ステップＳ７）により演算した体動出力Ｍが上限値（所定の体動としてカウントするに認める値、図６（ｄ）及び（ｇ）のＳｕライン）を超えているか否かを比較判定する（ステップＳ２１）。

続いて、体動出力Ｍが上限値を超えていない場合（ステップＳ２１でＮＯ）には、タイマ１がスタート（又はリセット）してからの経過時間１が基準時間１（所定の体動としてカウントするに認める時間）以下であるか否かを比較判定する（ステップＳ２２）。

続いて、経過時間１が基準時間１以下である場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）には、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、経過時間１が基準時間１以下でない場合（ステップＳ２２でＮＯ）には、先に演算した角度θを解除する（ステップＳ２３）。

続いて、タイマ１をストップ及びリセットし（ステップＳ２４）、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

一方、体動出力Ｍが上限値を超えている場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）には、所定の体動（歩数）としてカウントをアップする（ステップＳ２５）。

続いて、一定時間（次の所定の体動としてカウントするに認める時間）待機する（ステップＳ２６）。

続いて、タイマ１をリセットし（ステップＳ２７）、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

上述したように、実施例１としての体動測定装置は、体動センサにおいて、互いに直交するＸ及びＹ方向の動きの大きさを一度に検出し、合成ベクトル演算手段において、合成ベクトルの大きさＶを演算し、合成ベクトル判定手段において、合成ベクトルの大きさＶが体動出力として認められる基準値以上であるか否かを比較判定し、角度演算手段においては、互いに直交する方向の動きの大きさＹとＸとの比を正接で示した際の角度θを演算し、体動出力演算手段において、角度θを考慮した体動出力Ｍを演算し、体動カウント手段において、所定の体動についてカウントする。

したがって、図５（ａ）のように所定の体動（歩行による動き）を行う使用者が、体動測定装置を保持する向きを図５（ｂ）に示すような向きで体動測定装置を保持する場合を仮に基準状態とした場合に、図５（ｃ）のように体動測定装置が傾いて、互いに直交する方向の動きの大きさＹとＸとが、図６（ｂ）と図６（ｃ）のような出力となった場合、又は、図５（ｄ）のように体動測定装置が傾いて、互いに直交する方向の動きの大きさＹとＸとが、図６（ｅ）と図６（ｆ）のような出力となった場合のいずれにおいても使用者の体動に変わりがなければ、図６（ｄ）又は図６（ｇ）のように変わりのない体動出力を得ることができる。なお、体動測定装置がどのような角度に傾いたとしても、図７に示すように、変わりのない（略同一の大きさ）の体動出力となり得る。なお、図７は、円の中心から円方向を体動出力、円周方向を体動測定装置を傾けた際の角度として示すグラフである。

まず、図８体動測定装置の内部を透視して示す斜視図、図９の体動測定装置の構成を示すブロック図を用いて、実施例２としての体動測定装置（３軸方向に対する傾きによる測定誤差の影響を防ぐ態様）の構成について説明する。

実施例２としての体動測定装置は、入力装置２及び表示装置３を筐体１の前面に備え、また、体動センサ（Ｘ軸用４ａ、Ｙ軸用４ｂ、Ｚ軸用４ｃ）４、増幅器５、６、１２、ＡＤ変換器７、８、１３、記憶装置９及びＣＰＵ１０を設けた電子基板１１を筐体１の内部に備えることにより、全体を大略構成する。

体動センサ（Ｘ軸用）４ａは、方角（前・後・上・下・左・右）に対して筐体１の向きを図１３に示すようにした場合に、筐体１が左右方向に動いたときのその大きさを検出する。また、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂは、方角（前・後・上・下・左・右）に対して筐体１の向きを図１３に示すようにした場合に、筐体１が上下方向に動いたときのその大きさを検出する。更に、体動センサ（Ｚ軸用）４ｃは、方角（前・後・上・下・左・右）に対して筐体１の向きを図１３に示すようにした場合に、筐体１が前後方向に動いたときのその大きさを検出する。なお、体動センサ（Ｘ軸用）４ａの検出と体動センサ（Ｙ軸用）４ｂと体動センサ（Ｚ軸用）４ｃの検出とは一度（同時）に行われる。

増幅器５は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａからの出力（アナログ）を増幅する。また、増幅器６は、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂからの出力を増幅する。更に、増幅器１２は、体動センサ（Ｚ軸用）４ｃからの出力（アナログ）を増幅する。ＡＤ変換器７は、増幅器５からの出力（アナログ）をデジタル化する。また、ＡＤ変換器８は、増幅器６からの出力（アナログ）をデジタル化する。更に、ＡＤ変換器１３は、増幅器１２からの出力（アナログ）をデジタル化する。

合成ベクトル演算手段は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａにより検出する方向の動きの大きさと体動センサ（Ｙ軸用）４ｂにより検出する方向の動きの大きさと体動センサ（Ｚ軸用）４ｃにより検出する方向の動きの大きさの関係に基づいて導かれる合成ベクトルを求める。より具体的には、体動センサ（Ｘ軸用）４ａに基づいたＡＤ変換器７からの出力をＸとし、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂに基づいたＡＤ変換器８からの出力をＹとし、体動センサ（Ｚ軸用）４ｃに基づいたＡＤ変換器１３からの出力をＺとし、これらの出力Ｘ、Ｙ及びＺを、
Ｖ＝√（Ｘ^２＋Ｙ^２＋Ｚ^２）・・・（４）
で表される（４）式に代入して合成ベクトルの大きさＶを演算する。

合成ベクトル判定手段は、合成ベクトル演算手段により求めた合成ベクトルの大きさの適否を判定する。より具体的には、合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルの大きさＶが基準値以上であるか否かを比較判定する。ここで、基準値は、所定の体動によるものとしての候補となり得る大きさを示す値である。

角度演算手段は、合成ベクトル判定手段により判定された合成ベクトルの大きさが適する場合に、体動センサ（Ｘ軸用）４ａにより検出する方向の動きの大きさと体動センサ（Ｙ軸用）４ｂにより検出する方向の動きの大きさとの関係に基づいて導かれる角度を求める。より具体的には、体動センサ（Ｘ軸用）４ａに基づいたＡＤ変換器７からの出力をＸとし、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂに基づいたＡＤ変換器８からの出力をＹとし、これらの出力Ｘ及びＹを、
θ_ＸＹ＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）・・・（５）
で表される（５）式に代入して角度θ_ＸＹを演算する。加えて、角度演算手段は、体動センサ（Ｚ軸用）４ｃに基づいたＡＤ変換器１３からの出力をＺとし、この出力Ｚと、後述する体動出力演算手段により演算した互いに直交する方向の動きの大きさＸ及びＹによる体動出力Ｂとを、
θ_ＢＺ＝ｔａｎ^−１（Ｚ／Ｂ）・・・（６）
で表される式に代入して角度θ_ＢＺを演算する。

体動出力演算手段は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａ、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂ及び体動センサ（Ｚ軸用）４ｃにより検出する各々の方向の動きの大きさＸ、Ｙ及びＺと、角度演算手段による角度との関係により導かれる体動出力を求める。より具体的には、体動出力演算手段は、体動センサ（Ｘ軸用）４ａに基づいたＡＤ変換器７からの出力をＸとし、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂに基づいたＡＤ変換器８からの出力をＹとし、これら出力Ｘ及びＹと、角度演算手段により演算した角度θ_ＸＹとを、
Ｂ＝Ｘｃｏｓθ_ＸＹ＋Ｙｓｉｎθ_ＸＹ・・・（７）
で表される（７）式に代入して互いに直交する方向の動きの大きさＹ及びＸによる体動出力Ｂを演算する。加えて、体動出力演算手段は、体動センサ（Ｚ軸用）４ｃに基づいたＡＤ変換器１３からの出力をＺとし、この出力Ｚと、先に演算した体動出力Ｂと、角度演算手段により演算した角度θ_ＢＺとを、
Ｍ＝Ｂｃｏｓθ_ＢＺ＋Ｚｓｉｎθ_ＢＺ・・・（８）
で表される式に代入して互いに直交する方向の動きの大きさＸ、Ｙ及びＺによる体動出力Ｍを演算する。

次に、図１５の体動測定装置の主なる動作の流れを示すメインフローチャートを用いて、実施例２としての体動測定装置の動作について説明する。

まず、使用者が体動測定装置をベルト・ポケット等に保持し、入力装置２により測定開始のための入力をすると、体動センサ（Ｘ軸用４ａ及びＹ軸用４ｂ及びＺ軸用４ｃ）４で体動を一度に検出し、増幅器５、６、１２でその出力を増幅し、ＡＤ変換器７、８、１３でその出力をデジタル変換した出力をＣＰＵ１０によりサンプリングする（ステップＳ１３１）。

続いて、ＣＰＵ１０において、体動センサ（Ｘ軸用）４ａ、体動センサ（Ｙ軸用）４ｂ及び体動センサ（Ｚ軸用）４ｃに基づく出力の大きさ、すなわち、互いに直交する方向の動きの大きさをＸ、Ｙ及びＺとし、これらのうちのＹとＸとの比を正接で示した際の角度θ_ＸＹと、Ｘ及びＹの合成とＺとの比を正接で示した際の角度θ_ＢＺとがすでに算出されているか否かを判定する（ステップＳ１３２）。

続いて、角度θ_ＸＹ及びθ_ＢＺがすでに算出されていない場合（ステップＳ１３２でＮＯ）には、ＣＰＵ（合成ベクトル演算手段）１０において、互いに直交する方向の動きの大きさをＸ、Ｙ及びＺの合成ベクトルの大きさＶを、上述した（４）式を用いて演算する（ステップＳ１３３）。

続いて、ＣＰＵ（合成ベクトル判定手段）１０において、この演算した合成ベクトルの大きさＶが基準値（体動出力として認める値）以上であるか否かを比較判定する（ステップＳ１３４）。

続いて、合成ベクトルの大きさＶが基準値以上でない場合（ステップＳ１３４でＮＯ）には、ステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、合成ベクトルの大きさＶが基準値以上である場合（ステップＳ１３４でＹＥＳ）には、ＣＰＵ（角度演算手段）１０において、互いに直交する方向の動きの大きさＹとＸとの比を正接で示した際の角度θ_ＸＹを、上述した（５）式を用いて演算する（ステップＳ１３５）。

続いて、ＣＰＵ（体動出力演算手段）１０において、体動出力Ｂを、上述した（７）式を用いて演算する（ステップＳ１３６）。

続いて、ＣＰＵ（角度演算手段）１０において、Ｘ及びＹの合成とＺとの比を正接で示した際の角度θ_ＢＺを、上述した（６）式を用いて演算する（ステップＳ１３７）。

続いて、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、ＣＰＵ１０内のタイマ１をスタートする（ステップＳ１３８）。

一方、角度θ_ＸＹ及びθ_ＢＺがすでに算出されている場合（ステップＳ１３２でＹＥＳ）には、ＣＰＵ（体動出力演算手段）１０において、体動出力Ｂを、上述した（７）式を用いて演算する（ステップＳ１３９）。

続いて、ＣＰＵ（体動出力演算手段）１０において、体動出力Ｍを、上述した（８）式を用いて演算する（ステップＳ１４０）。

続いて、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、この演算した体動出力Ｍについてカウント処理を行い（ステップＳ１４１）、ステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

なお、カウント処理についての動作については、実施例１において図４を用いて詳述した内容と同じである。

上述したように、実施例２としての体動測定装置は、体動センサにおいて、互いに直交するＸ、Ｙ方向及びＺ方向の動きの大きさを一度に検出し、合成ベクトル演算手段において、合成ベクトルの大きさＶを演算し、合成ベクトル判定手段において、合成ベクトルの大きさＶが体動出力として認められる基準値以上であるか否かを比較判定し、角度演算手段においては、互いに直交する方向の動きの大きさＹとＸとの比を正接で示した際の角度θ_ＸＹを演算し、加えて、Ｘ及びＹの合成とＺとの比を正接で示した際の角度θ_ＢＺを演算し、体動出力演算手段において、角度θ_ＸＹを考慮した互いに直交する方向の動きの大きさＸ及びＹによる体動出力Ｂを演算し、加えて、角度θ_ＢＺを考慮した互いに直交する方向の動きの大きさＸ、Ｙ及びＺによる体動出力Ｍを演算し、体動カウント手段において、所定の体動についてカウントする。

したがって、所定の体動（歩行による動き）を行う使用者が、体動測定装置を保持する向きを替え、体動測定装置がどのように傾いても使用者の体動に変わりがなければ、変わりのない体動出力を得ることができる。

また、上述した実施例１及び２において、体動カウント手段によるカウント処理（図４）は、体動出力演算手段で演算した体動出力が上限値よりも大きい場合に所定の体動としてカウントをしたが、図１１、図１２、又は図１３及び図１４のサブルーチンフローチャートによるカウント処理についての動作の流れに示すような処理を行っても実施可能である。次に、これらの処理について説明する。

図１１のサブルーチンフローチャートによるカウント処理についての動作の流れとしては、まず、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、体動出力演算手段（ステップＳ７又はステップＳ１４０）により演算した体動出力Ｍが上限値（所定の体動としてカウントするに認める値、実施例１の場合には図６（ｄ）及び（ｇ）のＳｕライン）を上回り、下限値（所定の体動としてカウントするに認める値、実施例１の場合には図６（ｄ）及び（ｇ）のＳｄライン）を下回ったものであるか否かを比較判定する（ステップＳ４１）。続く以下のステップＳ４２〜ステップＳ４７については、図４のステップＳ２２〜ステップＳ２７と同様であるので詳述を省略する。このように、体動出力演算手段で演算した体動出力が上限値よりも上回り、更に、下限値よりも下回った場合に所定の体動としてカウントをしてもよい。

図１２のサブルーチンフローチャートによるカウント処理についての動作の流れとしては、まず、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、フラグ１がセットされているか否かを判定する（ステップＳ６１）。

続いて、フラグ１がセットされている場合（ステップＳ６１でＹＥＳ）には、体動出力演算手段（ステップＳ７又はステップＳ１４０）により演算した体動出力Ｍが上限値（所定の体動としてカウントするに認める値、実施例１の場合には図６（ｄ）及び（ｇ）のＳｕライン）以下であるか否かを比較判定する（ステップＳ６２）。

続いて、体動出力Ｍが上限値以下でない場合（ステップＳ６２でＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、体動出力Ｍが上限値以下である場合（ステップＳ６２でＹＥＳ）には、フラグ１をクリアする（ステップＳ６３）。

続いて、フラグ１がセットされていない場合（ステップＳ６１でＮＯ）には、体動出力演算手段（ステップＳ７）により演算した体動出力Ｍが上限値（所定の体動としてカウントするに認める値、実施例１の場合には図６（ｄ）及び（ｇ）のＳｕライン）を超えているか否かを比較判定する（ステップＳ６４）。

続いて、体動出力Ｍが上限値を超えていない場合（ステップＳ６４でＮＯ）には、タイマ１がスタート（又はリセット）してからの経過時間１が基準時間１（所定の体動としてカウントするに認める時間）以下であるか否かを比較判定する（ステップＳ６５）。

続いて、経過時間１が基準時間１以下である場合（ステップＳ６５でＹＥＳ）には、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、経過時間１が基準時間１以下でない場合（ステップＳ６５でＮＯ）には、先に演算した角度θ（又はθ_ＸＹ及びθ_ＢＺ）を解除する（ステップＳ６６）。

続いて、タイマ１をストップ及びリセットし（ステップＳ６７）、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

一方、体動出力Ｍが上限値を超えている場合（ステップＳ６４でＹＥＳ）には、所定の体動（歩数）としてカウントをアップする（ステップＳ６８）。

続いて、フラグ１をセットし（ステップＳ６９）、タイマ１をリセットし（ステップＳ７０）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

図１３のサブルーチンフローチャートによるカウント処理についての動作の流れとしては、まず、ＣＰＵ（体動カウント手段）１０において、体動出力演算手段（ステップＳ７又はステップＳ１４０）により演算した体動出力Ｍが上側ピーク値（実施例１の場合には図６（ｄ）及び（ｇ）のＰｕポイント）に該当するか否かを判定する（ステップＳ８１）。

続いて、体動出力Ｍが上側ピーク値に該当しない場合（ステップＳ８１でＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、体動出力Ｍが上側ピーク値に該当する場合（ステップＳ８１でＹＥＳ）には、体動出力Ｍが下側ピーク値（実施例１の場合には図６（ｄ）及び（ｇ）のＰｄポイント）に該当するか否かを判定する（ステップＳ８２）。

続いて、体動出力Ｍが下側ピーク値に該当しない場合（ステップＳ８２でＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、体動出力Ｍが下側ピーク値に該当する場合（ステップＳ８２でＹＥＳ）には、上側ピーク値と下側ピーク値との差を示す上下ピーク間差を演算する（ステップＳ８３）。

続いて、この演算した上下ピーク間差が指定値１（所定の体動としてカウントするに認める値）を超えているか否かを比較判定する（ステップＳ８４）。

続いて、上下ピーク間差が指定値１を超えていない場合（ステップＳ８４でＮＯ）には、タイマ１がスタート（又はリセット）してからの経過時間１が基準時間１（所定の体動としてカウントするに認める時間）以下であるか否かを比較判定する（ステップＳ８５）。

続いて、経過時間１が基準時間１以下である場合（ステップＳ８５でＹＥＳ）には、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、経過時間１が基準時間１以下でない場合（ステップＳ８５でＮＯ）には、先に演算した角度θ（又はθ_ＸＹ及びθ_ＢＺ）を解除する（ステップＳ８６）。

続いて、タイマ１をストップ及びリセットし（ステップＳ８７）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

一方、上下ピーク間差が指定値１を超えている場合（ステップＳ８４でＹＥＳ）には、この上下ピーク間差をバッファ１に代入し（ステップＳ８８）、フラグ１がセットされているか否かを判定する（ステップＳ８９）。

続いて、フラグ１がセットされていない場合（ステップＳ８９でＮＯ）には、バッファ１に代入されている上下ピーク間差をバッファ２に代入する（ステップＳ９０）。

続いて、フラグ１をセットし（ステップＳ９１）、タイマ２をスタートし（ステップＳ９２）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

一方、フラグ１がセットされている場合（ステップＳ８９でＹＥＳ）には、バッファ２に代入されている上下ピーク間差とバッファ１に代入されている上下ピーク間差とのピーク間差を演算し、この演算したピーク間差が０（零）を超えているか否かを比較判定する（ステップＳ９３）。

続いて、ピーク間差が０（零）を超えている場合（ステップＳ９３でＹＥＳ）には、タイマ２がスタート（又はリセット）してからの経過時間２が基準時間２以下であるか否かを比較判定する（ステップＳ９４）。

続いて、経過時間２が基準時間２以下である場合（ステップＳ９４でＹＥＳ）には、ピーク間差が指定値２を超えているか否かを比較判定する（ステップＳ９５）。

続いて、ピーク間差が指定値２を超えている場合（ステップＳ９５でＹＥＳ）には、バッファ２に指定値４を代入し（ステップＳ９６）、ステップＳ１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、上下ピーク間差が指定値２を超えていない場合（ステップＳ９５でＮＯ）には、バッファ１に代入されている上下ピーク間差をバッファ２に代入し（ステップＳ９７）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

ステップＳ９４において、一方、経過時間２が基準時間２以下でない場合（ステップＳ９４でＮＯ）には、上下ピーク間差が指定値３を超えているか否かを比較判定する（ステップＳ１０７）。

続いて、ピーク間差が指定値３を超えている場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）には、バッファ１に代入されている上下ピーク間差をバッファ２に代入し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

一方、ピーク間差が指定値３（所定の体動としてカウントするに認めない値）を超えていない場合（ステップＳ１０７でＮＯ）には、バッファ１に代入されている上下ピーク間差をバッファ２に代入し（ステップＳ１０９）、タイマ１及びタイマ２をリセットし（ステップＳ１１０）、フラグ２をクリアし（ステップＳ１１１）、所定の体動（歩数）としてカウントをアップし（ステップＳ１１２）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

ステップＳ９３において、一方、ピーク間差が０（零）を超えていない場合（ステップＳ９３でＮＯ）には、経過時間２が基準時間２以下であるか否かを比較判定する（ステップＳ９８）。

続いて、経過時間２が基準時間２以下である場合（ステップＳ９９でＹＥＳ）には、バッファ１に代入されている上下ピーク間差をバッファ２に代入し（ステップＳ９９）、フラグ２がセットされているか否かを判定する（ステップＳ１００）。

続いて、フラグ２がセットされている場合（ステップＳ１００でＹＥＳ）には、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。一方、フラグ２がセットされてない場合（ステップＳ１００ででＮＯ）には、タイマ２をリセットし（ステップＳ１０１）、フラグ２をクリアし（ステップＳ１０２）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

一方、経過時間２が基準時間２以下でない場合（ステップＳ９８でＮＯ）には、バッファ１に代入されている上下ピーク間差をバッファ２に代入し（ステップＳ１０３）、タイマ１及びタイマ２をリセットし（ステップＳ１０４）、フラグ２をクリアし（ステップＳ１０５）、所定の体動（歩数）としてカウントをアップし（ステップＳ１０６）、ステップＳ１又はステップＳ１３１に戻り、サンプリングからの処理を繰り返す。

体動測定装置の内部を透視して示す斜視図である。（実施例１）体動測定装置の構成を示すブロック図である。（実施例１）体動測定装置の主なる動作の流れを示すメインフローチャートである。（実施例１）カウント処理についての動作の流れを示すサブルーチンフローチャートである。（実施例１）体動測定装置の傾きと出力との関係について説明するための図であり、（ａ）は所定の体動（歩行による動き）を行う使用者を示し、（ｂ）は体動測定装置を基準状態に保持した際の体動センサからの出力と体動出力との関係を示し、（ｃ）は体動測定装置を基準状態から４５°傾けたて保持した際の体動センサからの出力と体動出力との関係を示し、（ｃ）は体動測定装置を基準状態から９０°傾けたて保持した際の体動センサからの出力と体動出力との関係を示す。（実施例１）体動測定装置が傾きいた際の出力関係について説明するための波形図であり、（ａ）は所定の体動（歩行による動き）による波形を示し、（ｂ）は体動測定装置を基準状態から４５°傾けたて保持した際の体動センサ（Ｘ軸用）からの出力Ｘの波形を示し、（ｃ）は体動測定装置を基準状態から４５°傾けたて保持した際の体動センサ（Ｙ軸用）からの出力Ｙの波形を示し、（ｄ）は体動測定装置を基準状態から４５°傾けたて保持した際の体動出力の波形を示し、（ｅ）は体動測定装置を基準状態から９０°傾けたて保持した際の体動センサ（Ｘ軸用）からの出力Ｘの波形を示し、（ｆ）は体動測定装置を基準状態から９０°傾けたて保持した際の体動センサ（Ｙ軸用）からの出力Ｙの波形を示し、（ｇ）は体動測定装置を基準状態から９０°傾けたて保持した際の体動出力の波形を示す。（実施例１）体動測定装置を傾けた際の角度と体動出力との関係を示すグラフである。（実施例１）体動測定装置の内部を透視して示す斜視図である。（実施例２）体動測定装置の構成を示すブロック図である。（実施例２）体動測定装置の主なる動作の流れを示すメインフローチャートである。（実施例２）別の例としてのカウント処理についての動作の流れを示すサブルーチンフローチャートである。別の例としてのカウント処理についての動作の流れを示すサブルーチンフローチャートである。別の例としてのカウント処理についての動作の流れを示すサブルーチンフローチャートである。別の例としてのカウント処理についての動作の流れを示すサブルーチンフローチャートである。体動検出装置を傾けた際の角度と体動出力との関係を示すグラフである。（背景技術）

符号の説明

１筐体
２入力装置
３表示装置
４ａ体動センサ（Ｘ軸用）
４ｂ体動センサ（Ｙ軸用）
５、６増幅器
７、８ＡＤ変換器
９記憶装置
１０ＣＰＵ
１１電子基板

Claims

互いに直交するＸ及びＹ方向の加速度の大きさＸ及びＹを一度に検出する体動センサと、
前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ及びＹを、Ｖ＝ √（Ｘ ^２＋Ｙ ^２）で表される式に代入して合成ベクトルの大きさＶを演算する合成ベクトル演算手段と、
前記合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルＶが基準値以上であるか否かを比較判定する合成ベクトル判定手段と、
前記合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルＶが基準値以上である場合に、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ及びＹを、θ＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）で表される式に代入して角度θ を演算する角度演算手段と、
前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の動きの大きさＸ及びＹと、前記角度演算手段により演算した角度θとを、Ｍ＝Ｘｃｏｓθ＋Ｙｓｉｎθで表される式に代入して体動出力Ｍを演算する体動出力演算手段と、
を備えることを特徴とする体動測定装置。
互いに直交するＸ、Ｙ及びＺ方向の動きの大きさＸ、Ｙ及びＺを一度に検出する体動センサと、
前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ、Ｙ及びＺを、Ｖ＝ √（Ｘ^２＋Ｙ^２＋Ｚ^２）で表される式に代入して合成ベクトルの大きさＶを演算する合成ベクトル演算手段と、
前記合成ベクトル演算手段で演算した合成ベクトルＶが基準値以上である場合に、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさＸ及びＹを、θ_ＸＹ＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）で表される式に代入して角度θ_ＸＹを演算する角度演算手段と、
前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさのうちのＸ及びＹと、前記角度演算手段により演算した角度θ_ＸＹとを、Ｂ＝Ｘｃｏｓθ_ＸＹ＋Ｙｓｉｎθ_ＸＹで表される式に代入して互いに直交する方向の加速度の大きさＹ及びＸによる体動出力Ｂを演算する前記体動出力演算手段とを備え、
前記角度演算手段は、更に、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさのうちのＺと、前記体動出力演算手段により演算した体動出力Ｂとを、θ_ＢＺ＝ｔａｎ^−１（Ｚ／Ｂ）で表される式に代入して角度θ_ＢＺを演算し、
前記体動出力演算手段は、更に、先に演算した体動出力Ｂと、前記体動センサにより一度に検出した互いに直交する方向の加速度の大きさのうちのＺと、前記角度演算手段により演算した角度θ_ＢＺとを、Ｍ＝Ｂｃｏｓθ_ＢＺ＋Ｚｓｉｎθ_ＢＺで表される式に代入して互いに直交する方向の動きの大きさＸ、Ｙ及びＺによる体動出力Ｍを演算することを特徴とする体動測定装置。
前記体動出力演算手段で演算した体動出力Ｍが上限値よりも大きい場合に所定の体動としてカウントする体動カウント手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の体動測定装置。
前記体動出力演算手段で演算した体動出力Ｍが上限値よりも上回り、更に、下限値よりも下回った場合に所定の体動としてカウントする体動カウント手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の体動測定装置。
前記体動出力演算手段で演算した体動出力Ｍの上下ピーク間差が指定値を超える場合に所定の体動としてカウントする体動カウント手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の体動測定装置。