JP4785553B2

JP4785553B2 - 歩数測定装置

Info

Publication number: JP4785553B2
Application number: JP2006039476A
Authority: JP
Inventors: 佳介津端
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-02-16
Also published as: US20070202997A1; JP2007218732A; EP1821071A1; US7805277B2

Description

本発明は、歩数を測定する歩数測定装置に関する。

従来から、歩数を測定するために歩数測定装置が使用されている。
歩行時と、エクササイズウオーキング（走行時と同じように肘を振りながら、歩行と同程度の速度で歩く移動動作）時及び走行時とは肘の角度が異なり、着地衝撃をセンサによって移動動作を検出しようとした場合に、センサの最適感度軸が異なるため、１つのセンサで歩行、エクササイズウオーキング及び走行の全てを検出することは困難である。
この問題を解決するために、感度軸の異なる数のセンサを使用することによって、あらゆる動きに対応するようにした技術が公知である（例えば、特許文献１、２参照）。

図５は、前記特許文献１に記載された歩数計のブロック図である。前記歩数計は、２系統の検出部（感度軸の異なるセンサ６１、６５、フィルタ回路６２、６６、増幅回路６３、６７、波形整形回路６４、６８）を用いて歩行信号を検出し、発振回路７０のクロック信号に基づいて動作するＣＰＵ６９が歩数を算出し、表示装置等の出力装置７２に出力する。尚、７１は入力装置である。
これにより、歩行や走行等の動きに対応可能であるが、構成が複雑になり、小型化や省電力化が困難という問題がある。

この問題を解決する方法として、特許文献３に記載された電子歩数計では、検出する動きに制約を設け、１つのセンサで小型化、低消費電力化を図っている。
図６は、前記特許文献３に記載された電子歩数計のブロック図である。前記電子歩数計は、１つのセンサ５１、フィルタ回路５２、増幅回路５３、波形整形回路５４を用いて歩行信号を検出し、発振回路５６のクロック信号に基づいて動作するＣＰＵ５５が歩数を算出し、表示装置等の出力装置５８に出力する。尚、５７は入力装置である。
これにより、１つのセンサを用いて歩数検出が可能になるため、小型化、省電力化が可能になるが、検出する動きに制約があるという問題がある。

特開平９−２２３２１４号公報（段落〔００１８〕、〔００１９〕、図２）特開２００３−１５９３５９号公報（段落〔００３４〕〜〔００４１〕、図１、図５）特開２００５−３０９６９３号公報（段落［００１６］〜［００２３］、図２）

本発明は、簡単な構成によって省電力化を図ると共に、複数の動きに対応可能な歩数測定装置を提供することを課題としている。

本発明によれば、移動動作を検出して対応する検出信号を出力すると共に感度軸が相互に異なる複数のセンサと、前記いずれかのセンサを選択するセンサ選択手段と、前記センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号に基づいて、移動動作ピッチを算出する第１算出手段と、前記センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号に基づいて、複数種類の処理の中から制御手段が選択した処理を行うことによって移動動作ピッチを算出する第２算出手段と、前記複数種類の処理の中からいずれかの処理を選択すると共に、前記第１算出手段及び第２算出手段が算出した移動動作ピッチが異なるとき、前記複数種類の処理の中の他の処理を選択する前記制御手段と、前記制御手段が選択した処理によって歩数測定を行う歩数測定手段とを備えて成ることを特徴とする歩数測定装置が提供される。
第１算出手段は、センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号に基づいて、移動動作ピッチを算出する。第２算出手段は、前記センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号に基づいて、複数種類の処理の中から制御手段が選択した処理を行うことによって移動動作ピッチを算出する。前記制御手段は、前記複数種類の処理の中からいずれかの処理を選択すると共に、前記第１算出手段及び第２算出手段が算出した移動動作ピッチが異なるとき、前記複数種類の処理の中の他の処理を選択する。歩数測定手段は、前記制御手段が選択した処理によって歩数測定を行う。

ここで、前記制御手段は、前記センサ選択手段が選択したセンサから所定の検出信号が出力されていない場合、他のセンサを選択するように前記センサ選択手段を制御する。
また、前記センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号を増幅して出力する増幅手段を有し、前記制御手段は前記増幅手段のゲインを前記選択した処理に応じたゲインに変更し、前記増幅手段から出力される検出信号に基づいて、前記第１算出手段、第２算出手段は移動動作ピッチを算出すると共に前記歩数測定手段は歩数測定を行うように構成してもよい。

また、前記複数のセンサには歩行検出に適した感度軸を有する歩行用センサと走行検出に適した感度軸を有する走行用センサとが含まれると共に、前記複数の処理には歩行用処理と走行用処理とが含まれて成り、前記制御手段は、歩行時の歩数測定を行う場合には前記歩行用センサ及び歩行用処理を選択し、エクササイズウオーキング時の歩数測定を行う場合には前記走行用センサ及び歩行用処理を選択し、走行時の歩数測定を行う場合には前記走行用センサ及び走行用処理を選択し、前記歩数測定手段は、前記制御手段が選択したセンサ及び処理を用いて歩数測定を行うように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記処理を走行用処理に設定している状態で、前記第２算出手段が算出した移動動作ピッチが走行に相当するピッチではないと判断した場合、前記処理を歩行用処理に切り替えるように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記処理を歩行用処理に設定している状態で、前記第１算出手段と第２算出手段の算出した移動動作ピッチが相互に異なる場合、前記処理を走行用処理に切り替えるように構成してもよい。

本発明によれば、複数系統の検出部を設けることなく簡単な構成で、省電力化が可能になると共に、複数の動きに対応が可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態に係る歩数測定装置のブロック図である。
図１において、歩数測定装置は、歩行検出に適した感度軸を有し被測定者の移動動作（本実施の形態では、歩行、エクササイズウオーキング及び走行）を検出して対応する検出信号を出力する歩行用センサ（第１センサ）１１、センサ１１とは感度軸が異なると共に走行検出に適した感度軸を有し被測定者の移動動作を検出して対応する検出信号を出力するする走行用センサ（第２センサ）１２、センサ１１とセンサ１２のいずれか一方を選択して該選択したセンサの出力信号である検出信号を出力する切替回路１３、切替回路１３を介して出力されたセンサ１１又はセンサ１２からの検出信号中からノイズを除去して出力するフィルタ回路１４、フィルタ回路からの検出信号を増幅して出力する増幅回路１５、増幅回路１５からの検出信号を波形整形して矩形波状の検出信号を出力する波形整形回路１６、波形整形回路１６からの検出信号に基づく移動動作ピッチ算出、歩数算出、切替回路１３の制御、増幅回路１５のゲイン制御等を行う中央処理装置（ＣＰＵ）１７、ＣＰＵ１７が実行するプログラム及びピッチや歩数等のデータを記憶するメモリ１８、ＣＰＵ１７用のクロック信号や計時動作の基準となる時計信号を発生する発振回路１９、表示切換等の入力操作を行う入力装置２０、液晶表示装置等によって構成され歩数や時刻等を表示する出力装置２１を備えている。

ここで、切替回路１３はセンサ選択手段を構成し、増幅回路１５は増幅手段を構成し、ＣＰＵ１７は第１算出手段、第２算出手段、制御手段及び歩数測定手段を構成し、メモリ１８は記憶手段を構成している。
尚、走行時に得られる検出信号のレベルは、歩行時に得られる検出信号よりも大きい。ＣＰＵ１７に入力される検出信号のレベルを移動動作の種類に関わりなく均質化するために、ＣＰＵ１７は、増幅器１５のゲインを、後述する歩行用アルゴリズム（処理）を用いて移動動作ピッチ算出や歩数測定を行う場合には、所定の高ゲインに設定し、走行用アルゴリズムを用いて移動動作ピッチ算出や歩数測定を行う場合には、前記ゲインよりも所定ゲイン低い低ゲインに設定するように増幅回路１５を制御する。

図２は、本実施の形態に係る歩数測定装置の処理を示すフローチャートである。
図３は、本実施の形態に係る歩数測定装置の処理を示すタイミング図である。
また、図４は、本実施の形態に係る歩数測定装置の動作を説明するための説明図である。図４に示すように、被測定者の移動動作として、歩行、エクササイズウオーキング（走行時と同じように肘を振りながら、歩行と同程度の速度で歩く移動動作）、走行の３種類を想定している。

歩行時においては、腕は下げた状態、移動動作ピッチである歩行ピッチは遅く、センサから得られる信号強度は弱い。エクササイズウオーキング（ＥＷ）時においては、腕は肘を曲げた状態、移動動作ピッチは歩行と同じく遅く、センサから得られる信号強度は弱い。また、走行時においては、腕は肘を曲げた状態、移動動作ピッチである走行ピッチは歩行よりも早く、センサから得られる信号強度は歩行等よりも強い。
詳細は後述するが、本実施の形態では、歩行時には、歩行用センサ１１を使用すると共に、歩数等を測定するためのアルゴリズム（処理）は歩行用アルゴリズムを使用する。エクササイズウオーキング時には、走行用センサ１２を使用すると共に、歩数等を測定するためのアルゴリズムは歩行用アルゴリズムを使用する。また、走行時には、走行用センサ１２を使用すると共に、歩数等を測定するためのアルゴリズムは走行用アルゴリズムを使用するようにしている。尚、前記複数のアルゴリズムはメモリ１８に記憶されており、ＣＰＵ１７が実行することにより、移動動作のピッチ測定や歩数測定を行う。また、本実施の形態では、歩行用アルゴリズムではピッチが８０〜１５０の範囲の測定が可能であり、又、走行用アルゴリズムではピッチが１５０〜２２０の範囲の測定が可能であるとしている。

以下、図１〜図４を用いて、本実施の形態の動作を説明する。
先ず、ＣＰＵ１７は、移動動作検出用のセンサとして走行用センサ１２を選択するように切替回路１３を制御すると共に、メモリ１８に記憶された走行用アルゴリズムを選択する。また、ＣＰＵ１７は、前記アルゴリズムにあわせて増幅回路１５のゲインを低ゲインに設定する（ステップＳ２１）。

この状態で、ＣＰＵ１７は、センサ１１、切替回路１３、フィルタ回路１４、増幅回路１５及び波形整形回路１６を介して、移動動作の検出信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ２２）、前記検出信号が入力されていないときは、センサの感度軸と肘の角度が一致していないと判断し、使用するセンサとして他のセンサである歩行用センサ１１を選択するように切替回路１３を制御して、処理ステップＳ２２に戻る（ステップＳ２３）。
ＣＰＵ１７は、ステップＳ２２において、前記検出信号が入力されたと判断した場合、ピッチが移動動作の範囲と考えられる所定範囲（例えば、８０〜２２０）外の信号はフィルタ処理によって除去した後、前記検出信号に基づいてピッチを算出する（ステップS２４）。ステップＳ２４は第１算出手段を構成している。

次に、ＣＰＵ１７は、アルゴリズムが走行用アルゴリズムに設定されていると判断した場合（ステップＳ２５）、走行用アルゴリズムにより、処理ステップＳ２４によってフィルタリングされた後の検出信号に基づいて、移動動作のピッチを算出し（ステップＳ２６）、走行に相当するピッチ（例えば、１５０〜２２０）か否かを判断する（ステップＳ２７）。ステップＳ２６は第２算出手段を構成している。ＣＰＵ１７は、走行に相当するピッチと判断した場合には、当該アルゴリズムは適正と判断して、該アルゴリズムにより、前記検出信号に基づいて歩数算出を行う。算出した歩数の情報は出力装置２１に出力して表示等を行う。

ＣＰＵ１７は、ステップＳ２７において、走行に相当するピッチではないと判断した場合には、遅いピッチ（歩行又はエクササイズウオーキング）で移動動作を行っていると判断し、アルゴリズムを歩行用アルゴリズムに切替えて、ステップＳ２２に戻る（ステップＳ２８）。
一方、ＣＰＵ１７は、ステップＳ２５において、歩行用アルゴリズムに設定されていると判断した場合、歩行用アルゴリズムにより、処理ステップＳ２４によってフィルタリングされた後の検出信号に基づいて、移動動作のピッチを算出し（ステップＳ２９）、ステップ２４で算出したピッチと同じか否かを判断する（ステップＳ３０）。ステップＳ２９は第２算出手段を構成している。

図３は、ＣＰＵ１７が、ステップ３０において、ピッチが同じと判断する場合及び異なると判断する場合の例を示しており、歩行と走行の境界となるピッチを１４５に設定した場合の例である。尚、各パルス信号は、波形整形回路１６からＣＰＵ１７に入力される検出信号である。
ステップＳ２４におけるピッチ演算処理では、波形整形回路１６から図３（Ａ）〜（Ｃ）の信号がＣＰＵ１７に入力された場合、各検出信号の周期から単純に移動動作ピッチを算出するため、各々、ピッチとして、１３０、１４０、１５０が得られる。一方、ステップＳ２９においては、アルゴリズムが歩行用アルゴリズムの場合、仮に歩行と走行の境界をピッチ１４５に設定していた場合、図３（Ａ）、（Ｂ）では各々、ピッチ１３０、１４０が得られるため、ステップ２４において算出したピッチと同じになる。

しかしながら、同図（Ｃ）の場合、ピッチが１５０であるため測定不能であり、検出信号を１つ置きに検出して（有効として）、半分のピッチ７５と誤算出してしまうため、ステップ２４において算出したピッチとは異なる値となってしまう。このように、適切なアルゴリズムが選択されていれば、同じピッチが得られるが、不適切なアルゴリズムが選択されている場合には、異なるピッチが得られることになる。

ＣＰＵ１７は、ステップＳ３０において、ピッチが同じと判断した場合、当該アルゴリズムは適正と判断して、該アルゴリズムにより、前記検出信号に基づいて歩数算出を行う。算出した歩数の情報は出力装置２１に出力して表示等を行う。
ＣＰＵ１７は、ステップ３０において、ピッチが異なると判断した場合、歩行よりも速いピッチ（走行）で移動動作を行っていると判断し、アルゴリズムを走行用アルゴリズムに切替えて、ステップＳ２２に戻り（ステップＳ３１）、前記処理を繰り返す。ステップＳ３０、Ｓ３１は制御手段を構成している。

以上述べたように、前記実施の形態によれば、切替回路１３が選択したセンサ１１、１２からの検出信号に基づいて移動動作ピッチを算出し、又、切替回路１３が選択したセンサ１１、１２からの検出信号に基づいて、メモリ１８に記憶した複数種類の処理の中から選択した処理を行うことによって移動動作ピッチを算出し、前記両移動動作ピッチが異なるとき、前記複数種類の処理の中の他の処理を選択して移動動作ピッチを算出し、前記両移動動作ピッチが同じになるとき、該選択した処理によって歩数測定を行うように構成している。

したがって、複数系統の検出部を用いることなく構成が簡単であり省電力化が可能になる。
また、移動動作に制約を設けることなく、複数の移動動作に対応可能である。
また、多軸のセンサを使用せず、単一センサ方式の歩数測定装置にセンサを１つ追加するだけで、複数の移動動作（歩行、エクササイズウオーキング、走行）に対応可能になる。
また、歩行用と走行用の２種類のセンサ及び２種類のアルゴリズムを用いることにより、３種類の移動動作に対応可能になる。

歩行や走行等の各種移動動作における歩数測定に適用可能である。

本発明の実施の形態に係る歩数測定装置のブロック図である。本実施の形態における処理を示すフローチャートである。本実施の形態における処理を示すタイミング図である。本実施の形態の動作を説明するための説明図である。従来の歩数測定装置のブロック図である。従来の歩数測定装置のブロック図である。

符号の説明

１１・・・歩行用センサ
１２・・・走行用センサ
１３・・・センサ選択手段を構成する切替回路
１４・・・フィルタ回路
１５・・・増幅手段を構成する増幅回路
１６・・・波形整形回路
１７・・・第１算出手段、第２算出手段、制御手段、歩数測定手段を構成するＣＰＵ
１８・・・記憶手段を構成するメモリ
１９・・・発振回路
２０・・・入力装置
２１・・・出力装置

Claims

移動動作を検出して対応する検出信号を出力すると共に感度軸が相互に異なる複数のセンサと、
前記いずれかのセンサを選択するセンサ選択手段と、
前記センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号に基づいて、移動動作ピッチを算出する第１算出手段と、
前記センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号に基づいて、複数種類の処理の中から制御手段が選択した処理を行うことによって移動動作ピッチを算出する第２算出手段と、
前記複数種類の処理の中からいずれかの処理を選択すると共に、前記第１算出手段及び第２算出手段が算出した移動動作ピッチが異なるとき、前記複数種類の処理の中の他の処理を選択する前記制御手段と、
前記制御手段が選択した処理によって歩数測定を行う歩数測定手段とを備えて成ることを特徴とする歩数測定装置。
前記制御手段は、前記センサ選択手段が選択したセンサから所定の検出信号が出力されていない場合、他のセンサを選択するように前記センサ選択手段を制御することを特徴とする請求項１記載の歩数測定装置。
前記センサ選択手段が選択したセンサからの検出信号を増幅して出力する増幅手段を有し、
前記制御手段は前記増幅手段のゲインを前記選択した処理に応じたゲインに変更し、
前記増幅手段から出力される検出信号に基づいて、前記第１算出手段、第２算出手段は移動動作ピッチを算出すると共に前記歩数測定手段は歩数測定を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の歩数測定装置。
前記複数のセンサには歩行検出に適した感度軸を有する歩行用センサと走行検出に適した感度軸を有する走行用センサとが含まれると共に、前記複数の処理には歩行用処理と走行用処理とが含まれて成り、
前記制御手段は、歩行時の歩数測定を行う場合には前記歩行用センサ及び歩行用処理を選択し、エクササイズウオーキング時の歩数測定を行う場合には前記走行用センサ及び歩行用処理を選択し、走行時の歩数測定を行う場合には前記走行用センサ及び走行用処理を選択し、
前記歩数測定手段は、前記制御手段が選択したセンサ及び処理を用いて歩数測定を行う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測定装置。
前記制御手段は、前記処理を走行用処理に設定している状態で、前記第２算出手段が算出した移動動作ピッチが走行に相当するピッチではないと判断した場合、前記処理を歩行用処理に切り替えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の歩数測定装置。
前記制御手段は、前記処理を歩行用処理に設定している状態で、前記第１算出手段と第２算出手段の算出した移動動作ピッチが相互に異なる場合、前記処理を走行用処理に切り替えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の歩数測定装置。