JP4830765B2

JP4830765B2 - 活動量計測システム

Info

Publication number: JP4830765B2
Application number: JP2006269492A
Authority: JP
Inventors: 吉浩松村; 健司西野; 裕山中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008086479A

Description

本発明は、活動量計測システムに関するものである。

従来、例えば歩数等から消費エネルギを予測することにより、健康管理を目的とするものや、加速度及び角加速度センサの情報を用いて人体の行動を分類することにより、消費エネルギを算出する運動測定装置（例えば特許文献１に開示）が提供されている。
特開２００２−２６３０８６号公報（段落００１７〜００２０）

ところで、上述の歩数等から消費エネルギを予測することにより、健康管理を目的とするものでは、歩行状態データを蓄積するようにはなっていなかった。

また、特許文献１に開示されている運動測定装置では、歩数のみを用いて消費エネルギを算出するために、歩行時も走行時も同じ歩数であれば算出される消費エネルギは同じ値となってしまうという問題があった。かように歩行や、走行など行動の類別と運動強度との関係を被測定者に提示することができなかった。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、測定装置で得られた測定データから被測定者の行動を類別と、その行動における運動強度の代表値を求めることができ、その結果被測定者に生活習慣の改善を図るために役立つ行動情報を提示することが可能な活動量計測システムを提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、被測定者の運動強度を測定する測定手段、及び、前記測定手段よって測定された前記運動強度の測定データを、時刻データを発生する時刻発生部から取得した時刻データに対応付けて逐次記憶する記憶手段を有する測定装置と、前記測定装置から前記運動強度の測定データを前記時刻データとともに通信により取得し、所定時間の時間枠が複数連続してできる窓枠単位で被測定者の行動を類別する行動類別手段を有し、前記行動類別手段によって類別された行動毎に各行動における運動強度の平均値を算出するデータ処理装置とを備え、前記行動類別手段は、類別対象とする各行動を特徴付ける運動強度の代表値を基準値として、各時間枠に対応付けて前記基準値を記憶し、各時間枠において前記運動強度の測定データから求めた代表値と前記基準値とを比較することによって、前記窓枠単位で被測定者の行動を類別することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、測定装置で得られた測定データから被測定者の行動を類別するとともに、類別された行動毎に各行動における運動強度の平均値を求めることができ、それにより各行動における運動強度の平均値が生活習慣の改善を図るのに必要な目標値等に達しているか否かなどの判断材料を提示することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記行動類別手段は、各時間枠において前記運動強度の測定データから求めた代表値と各行動に対応した前記基準値との残差が全て所定範囲内である場合に、前記窓枠単位で被測定者の行動を類別することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、行動の類別を、測定データから求めた運動強度の代表値と、予め記憶してある基準値と比較するだけで、簡単に抽出することができる。

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記データ処理装置は、行動毎に算出した前記運動強度の平均値を、予め登録されている運動目標基準値と比較し、行動毎に前記運動目標基準値に達しているか否かを判断し、判断結果を表示部に表示させることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、行動毎に運動目標基準値に達しているか否かを判断した判断結果を表示部に表示させることができる。

請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記行動類別手段は、前記運動強度の測定データをクラスター分析した結果と、前記基準値に対してクラスター分析を行った結果との類似性の比較から行動の類別を抽出することを特徴とする。

請求項４の発明によれば、クラスター分析によって、行動の類別の抽出が行え、測定データの代表値の算出などを必要としない。

請求項５の発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記データ処理装置は、前記被測定者の社会的な個人特性に関連付けられたカレンダーを作成して、該カレンダーデータに基づき、類別する行動の基準となる代表値を設定する手段を備え、前記行動類別手段は、設定された該代表値を行動の類別抽出に用いる前記基準値とすることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、カレンダーに反映させた社会的な個人特性から被測定者がとりえない行動など類別対象外の行動によるノイズを除去することができ、行動の抽出精度を向上させることができる。

本発明は、測定装置で得られた測定データから被測定者の行動を類別するとともに、類別された行動毎に各行動における運動強度の平均値を求めることができ、それにより各行動における運動強度の平均値が生活習慣の改善を図るのに必要な目標値等に達しているか否かなどの判断材料を提示することができるという効果がある。

以下本発明を一実施形態により説明する。

図１は本発明の活動量計測システムの一実施形態を示し、本実施形態は図示するように被測定者の歩数及び運動強度を測定するための測定装置１と、この測定装置１との間でデータの授受を行い、測定装置１で測定した歩数、運動強度の測定データに基づいて運動強度（或いは歩数）の代表値の算出等の演算処理を行うデータ処理装置２とで構成される。

測定装置１は、被測定者が携行できる大きさに形成された本体(図示せず）に、被測定者の動きに応じて加速度を検出する加速度センサ１０、測定装置１での信号処理や制御のためのＣＰＵからなる演算処理部１１、読み書き自在なメモリ部１２ａ、１２ｂ、歩数等の測定データを表示するための表示部１３、データ処理装置２との間でデータ授受を行うために設けた例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の汎用の通信部１４と、時刻発生部１５と、測定装置１の動作電源を得るための二次電池や一次電池からなる電池電源（図示せず）等を備えている。

演算処理部１１は、加速度センサ１０が検出する例えば上下方向の加速度から歩数をカウントし、また加速度の大きさから運動強度を算出する歩数・強度算出機能を備え、この機能と加速度センサ１０とで測定手段を構成する。また演算処理部１１にはメモリ部１２ａ、１２ｂに対する読み書きの制御、通信部１４の送受信の制御、表示部１３の制御の機能を備えている。

データ処理装置２は、例えば、活動量計測システムのデータ処理に対応したアプリケーションソフトを実行する汎用のパーソナルコンピュータによって構成されるもので、パーソナルコンピュータとして備えている外部記憶装置２０、ＵＳＢ等の通信部２１、演算処理部２２，入力部２３、ディスプレイ装置からなる表示部２４を利用しており、外部記憶装置２０には活動量計測システムとして必要な個人特性データ（被測定者の身長、体重、性別、年齢、職業等、個人ＩＤ、使用する機器ＩＤ）、更に被測定者の行動を類別抽出するために必要な類別対象としている各行動の運動強度（或いは歩数）の代表値、例えば平均値、標準偏差、最大強度（最大歩数）、最小強度（最小歩数）、最大強度（最大歩数）と最小強度（最小歩数）との差、継続する時間の幅などにより行動の波形を特徴付けるパラメータを基準値として記憶している。尚行動が継続する時間幅は行動により異なるため、例えば５分を最小単位として２時間までの５分単位の時間枠で上述の代表値を記憶している。

図２は類別する行動の波形例を示し、（ａ）は卓球・テニスのような行動の運動強度の変化波形、（ｂ）は買物のような行動の運動強度の変化波形、（ｃ）はウォーキングのような行動の運動強度の変化波形を示し、図中縦軸は運動強度の大きさを、横軸は時間を夫々示す。

次に本実施形態の活動量計測システムについて説明する。

まず、被測定者が携行する測定装置１のメモリ部１２ｂには、データ処理装置２でデータベースＤＢに登録されている当該被測定者に対応した個人ＩＤ、機器ＩＤの各データをデータ処理装置２から通信部１４を用いた通信により取得して格納しているものとする。また歩数や、運動強度の算出に必要な演算用係数もメモリ部１２ｂに格納しているものとする。

このように被測定者は、一日の内の行動期間（活動期間）中、当該測定装置１を装着携行して行動する。これにより被測定者の動きに応じた加速度が加速度センサ１０により検出され、その加速度データに基づいて演算処理部１１は歩数と運動強度を算出し、その算出した結果を夫々の測定データとしてメモリ部１２ａに逐次保存するとともに、時刻発生部１５から取得する時刻データに測定データを対応付けた時刻暦データをメモリ部１２ａに記憶させる。このようにして被測定者の行動に伴う歩数や運動強度のデータが時刻暦データとともに、メモリ部１２ａに蓄積されることになる。

そして、例えば一日の行動が終了した時点で、被測定者は、測定装置１の通信部１４をデータ処理装置２の通信部２１に通信ケーブル（図示せず）により接続して、演算処理部１１及びデータ処理装置２の演算処理部２２の制御下で通信を行わせることで、メモリ部１２ａに記憶されている時刻暦データ及び測定データを個人ＩＤ及び機器ＩＤのデータとともにデータ処理装置２に転送させる。

データ処理装置２では、演算処理部２２の制御下で、測定装置１から送られてきた個人ＩＤ及び機器ＩＤの認証を行い、この認証後、通信により取得した時刻暦データ及び測定データを当該個人ＩＤに対応する被測定者のデータとしてデータベースＤＢに保存する処理を行う。

また演算処理部２２の制御下で、例えば表示部２４にはデータ処理のための操作画面が表示されており、被測定者は、表示部２４に表示された操作画面に基づいて入力部２３を操作し、演算指示を行う。

この演算指示があると、演算処理部２２は被測定者の行動類別抽出のための手段としてまず測定装置１から転送させてきた歩数及び運動強度のデータ並びに時刻暦データから、行動抽出のために例えば運動強度データの時間暦を５分毎と、１０分毎というように時間枠を定め、２時間までの窓枠単位について、各時間枠単位基準値と対応する代表値を運動強度データから算出する。次にこの算出した代表値とデータベースＤＢに記憶してある各行動毎の基準値とを比較し、算出した代表値が各時間枠の基準値を越えているかをチェックする。そしてどの行動の類別を決定する係数として、各時間枠における基準値と測定データから求めた代表値との残差が全て所定値範囲（運動強度での残差であれば例えば±１ＭＥＴｓ）内であれば、その２時間の窓枠単位での行動の類別を決定抽出する。

この類別抽出した後、演算処理部２２は抽出した行動における運動強度の平均値或いは歩数の平均値を算出し、この算出結果を更にデータベースＤＢに登録している運動目標基準値と比較し、行動が運動目標基準値に達しているか否かの判断を行い、その判断結果を表示部２４に表示する。この場合行動毎に算出した歩数の平均値或いは運動強度の平均値をも合わせて表示する。被測定者はこの表示を今後の行動の指標として生活習慣の改善を図ることができるのである。

尚上述の測定データから求めた代表値と、基準値との残差を求める方法以外に、クラスター分析によって行動の類別抽出を行っても良い。

この場合、演算処理部２２は、例えばクラスター分析のパラメータを上述の２時間の窓枠単位内の各時間枠毎の運動強度を用い、例えば測定データから求めた各窓枠単位内の時間枠毎の運動強度のユークリッド距離を求めて、その距離が近いものがあれば、同じクラスターとする。同様にデータベースＤＢに記憶している各行動に対応する基準値についてもクラスター分析を行ってユークリッド距離を求め、両クラスター分析の結果を比較して基準値側で求めたユークリッド距離に近い測定データ側のクラスターを当該基準値に対応する行動であると判定し、類別抽出を行うのである。

また、データ処理装置２において、演算処理部２２の制御下で、図３に示すような入力画面を用いて、被測定者自身が居住地、職業、職種、家族構成等の個人特性データを入力することでデータベースＤＢに登録し、且つ被測定者毎に、その社会的な個人特性に対応した図４に示すようなカレンダーＡのデータ作成を行うことができるようにするとともに、個人特性データやカレンダーＡのデータに基づいて、類別する行動の上述する代表値を定めてデータベースＤＢに記憶するようにしても良い。これにより演算処理部２２が上述の行動の類別抽出するときに、当該被測定者が勤務中の平日にとりえない行動や、或いは自転車や乗り物を通勤時に利用する場合にとりえない行動等は、類別対象外の行動として判定し、ノイズによる行動を除去し、行動の類別抽出の精度を高めることができる。

一実施形態のシステム構成図である。一実施形態のデータ処理装置において類別抽出する行動の運動強度の変化波形例を示し、左から順に（ａ）は卓球・テニスのような行動の運動強度の変化波形、（ｂ）は買物のような行動の運動強度の変化波形、（ｃ）はウォーキングのような行動の運動強度の変化波形を示す。一実施形態のデータ処理装置の表示部で表示される個人特性データ入力画面の表示例図である。一実施形態のデータ処理装置の表示部で表示されるカレンダーデータ作成用画面の表示例図である。

符号の説明

１測定装置
１０加速度センサ
１１演算処理部
１２ａ，１２ｂメモリ部
１３表示部
１４通信部
１５時刻発生部
２データ処理装置
２０外部記憶装置
２１通信部
２２演算処理部
２３入力部
２４表示部
ＤＢデータベース

Claims

被測定者の運動強度を測定する測定手段、及び、前記測定手段によって測定された前記運動強度の測定データを、時刻データを発生する時刻発生部から取得した時刻データに対応付けて逐次記憶する記憶手段を有する測定装置と、
前記測定装置から前記運動強度の測定データを前記時刻データとともに通信により取得し、所定時間の時間枠が複数連続してできる窓枠単位で被測定者の行動を類別する行動類別手段を有し、前記行動類別手段によって類別された行動毎に各行動における運動強度の平均値を算出するデータ処理装置とを備え、
前記行動類別手段は、類別対象とする各行動を特徴付ける運動強度の代表値を基準値として、各時間枠に対応付けて前記基準値を記憶し、各時間枠において前記運動強度の測定データから求めた代表値と前記基準値とを比較することによって、前記窓枠単位で被測定者の行動を類別することを特徴とする活動量計測システム。
前記行動類別手段は、各時間枠において前記運動強度の測定データから求めた代表値と各行動に対応した前記基準値との残差が全て所定範囲内である場合に、前記窓枠単位で被測定者の行動を類別することを特徴とする請求項１記載の活動量計測システム。
前記データ処理装置は、行動毎に算出した前記運動強度の平均値を、予め登録されている運動目標基準値と比較し、行動毎に前記運動目標基準値に達しているか否かを判断し、判断結果を表示部に表示させることを特徴とする請求項１又は２記載の活動量計測システム。
前記行動類別手段は、前記運動強度の測定データをクラスター分析した結果と、前記基準値に対してクラスター分析を行った結果との類似性の比較から行動の類別を抽出することを特徴とする請求項１記載の活動量計測システム。
前記データ処理装置は、前記被測定者の社会的な個人特性に関連付けられたカレンダーを作成して、該カレンダーデータに基づき、類別する行動の基準となる代表値を設定する手段を備え、前記行動類別手段は、設定された該代表値を行動の類別抽出に用いる前記基準値とすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の活動量計測システム。