JP5489105B2

JP5489105B2 - 歩数計

Info

Publication number: JP5489105B2
Application number: JP2010199438A
Authority: JP
Inventors: 稔原
Original assignee: 株式会社アコーズ
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: JP2012058862A

Description

本発明は小型で収納が容易であり、歩数データを記録し健康管理を行う上で使い勝手を向上した歩数計に関する。

歩行は健康増進と疾病の予防及び回復に効果があるので、多くの人が日常生活の中に取り入れている。しかし歩行の効果を上げるためには、日々の歩数や消費エネルギを把握し、目標に向けて改善を行うなど、目標管理をしなくてはならない。
そのため歩数計のデータをパソコンに入力し目標達成に向けた管理活動を支援する技術が後述の特許文献１に開示されている。

以下、添付の図６を用いて特許文献１に開示された技術を説明する。
図６は、特許文献１で開示された健康データ収集システムのブロック図である。
図６において、破線のブロック５０は健康データ収集システムであり、５１ａ〜５１ｎは健康計測器群、５２は健康データ収集装置、５３はデータ処理装置である。健康計測器群５１ａ〜５１ｎは、歩数計、電子体温計、体重計、体脂肪計、血圧計などであり、健康データ収集装置５２は、健康計測器群５１ａ〜５１ｎが計測した計測データを、電波や赤外線によってワイヤレスで受信し、データ処理装置５３は、健康データ収集装置５２が受信した計測データなどを処理して健康履歴データとして記憶し表示する。

特許文献１の開示技術においては、使用者は毎日の歩行など運動を終えると、健康データ収集装置５２に電波や赤外線によってワイヤレスで、歩数などの計測データを送信する。
健康データ収集装置５２に入力された歩数データは、一週間或いは一ヶ月所定の期間でグラフ化され、使用者は目標と実績を認識できる。

特開２００３−３１０５５９号公報

特許文献１の開示技術においては、歩数計などの健康計測器からパソコンへの計測データの送信は、電力消費が大きい電波や赤外線によって行われるので、必要な電力を賄うため大きい電池が必要となり、コストも高くなる。また電池が大きいので歩数計も大きくなり、身体に装着する上で制約が増える。

また、一般家庭で歩数などのデータを管理する場合は、歩数計の所有者が限られるので、パソコンは送られたデータの識別が不要であるが、たとえばアスレチッククラブや自治体が会員や住民に歩数計を貸し出して健康管理を行う場合などでは、歩数計の所有者が変わる度に使用者リストを書き換えなくてはならず、管理が煩雑であった。

本発明の目的は、歩数計における上記のような問題を解決し、安価でどこにでも収納可能であって、個人が健康増進を行う上でも、またアスレチッククラブや自治体が、会員や住民に貸与して健康管理を行う上でも管理が極めて容易な歩数計を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る歩数計は下記の構成を採用する。

すなわち、請求項１に係る発明は、通信手段を備えた歩数計において、加速度センサと処理チップと不揮発メモリと電池とを搭載した歩数測定基板と、誘導コイルと通信チップとを搭載した通信基板とからなり、前記歩数測定基板は前記電池を搭載する第一の面と、前記加速度センサと前記処理チップと前記不揮発メモリとを搭載する第二の面とを有し、前記通信基板は前記通信チップを搭載する第三の面と、前記誘導コイルを搭載する第四の面とを有し、前記歩数測定基板の第二の面と前記通信基板の前記第三の面とを対向して構成したことを特徴とする歩数計である。

この構成により、歩数計の構造は必要最小限の体積に圧縮され、歩数計全体の大きさが小さくなる。すなわち、基板の両側に部材が分散されて搭載されるので、搭載に必要な面積が小さくなるとともに、歩数測定基板の第一の面に電池が搭載されるので、電池交換が容易になり、さらに通信基板の第四の面にアンテナが配置されるので通信の効率が向上する。

次に、請求項２に係る発明は、前記通信基板の前記通信チップは、外部通信機器が発生する通信用磁界によって前記通信基板の前記誘導コイルに誘導された誘導電流を検出し前記通信チップ自らを起動する誘導電流検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の歩数計である。

この構成により、パソコンなどの外部通信機器が発生する通信用磁界中に歩数計を持ち込むと自動的に歩数計が起動するので、歩数計での無駄な待機中の電力消費を防ぐことができる。

さらに、請求項３に係る発明は、書き換え不可能な第１識別記号と、書き換え可能な第２識別記号とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歩数計である。

この構成により歩数計を貸与する際の管理が容易になる。

上述のように、本発明に係る歩数計によれば、小型でどこでも収納でき、電池寿命が長い経済的な歩数計を提供することができる。
またパソコンが発生する通信用磁界中に設置すると、歩数計の通信機能が自動的に立ち上がるので、不要な電力消費がなく安価な環境配慮商品である。

また、歩数計の固有の情報は、第１識別記号として保持されるので製造メーカが品質管理に有用であり、第２識別記号は、アスレチッククラブや自治体が会員や住民に貸与して健康管理を行う上で有用である。

本発明による歩数計の構成を示すブロック図である。本発明による歩数計の構造を示す概略断面図である。本発明による歩数計の構造を示す平面図である。本発明による歩数計とパソコンのシステムの構成を示す外観図である。本発明による歩数計とパソコンの動作を示すフローチャートである。従来の健康データ収集システムを示すブロック図である。

本発明に係る歩数計の大まかな動作は、歩数計測機能と通信機能を具備した歩数計において、歩数計測手段と通信手段を、立体的に積み重ねた構造にして体積を最小化するとともに、通信に磁気による誘導電流を検出する方式を用いることによって、消費電力を低減するものである。

以下、図１及び図４を用いて本発明に係る歩数計の一実施形態を詳述する。

先ず、図１及び図４に基づいて、本発明に係る歩数計の構成を説明する。
図１は歩数計１の構成を説明するブロック図であり、図４は歩数計１とパソコン４０との間で、データ通信を行う際の構成を示す外観図である。

図１において歩数計１は、歩数を検出し記憶する歩数測定基板１０と、パソコン４０とデータの送受信を行う通信基板２０とで構成される。なお、説明のため、後述するパソコン４０のリーダライタ４１を破線で示してある。
図４において、１は本発明による歩数計であり、４０は歩数のデータ管理を行うパソコンであり、４１は歩数計１とデータ通信を行うためのリーダライタである。

図４において歩数計１はパソコン４０のリーダライタ４１の近傍に、あるいはリーダライタ４１の上に載せて、リーダライタ４１が発生する通信用磁界Ｗを変調することによって、歩数に係るデータを歩数計１からパソコン４０に送信し、通信に係るデータをパソコン４０から歩数計１に送る。なお、リーダライタ４１をパソコン４０の中に内蔵することも可能である。

図１を用いて歩数測定基板１０の構成を説明する。
歩数測定基板１０は加速度センサ１１と処理チップ１２と不揮発メモリ１３と電池１４とから構成される。加速度センサ１１は使用者の歩行によって発生する加速度信号Ｋｓを検出して処理チップ１２に入力する。

処理チップ１２は加速度信号Ｋｓから歩行毎に生じる歩行ステップを検出し、歩数データＨｓを算出し不揮発メモリ１３に記憶する。不揮発メモリ１３は処理チップ１２から歩数データＨｓを入力し、図示していないが処理チップ１２からのカレンダー情報とともに記憶する。

次に、図１を用いて通信基板２０の構成を説明する。通信基板２０は、誘導コイル２１と通信チップ２２とから構成される。さらに通信チップ２２は誘導電流検出手段２２１とデータ送受信手段２２２を備えている。

図１に示すように、誘導コイル２１は歩数計１をパソコン４０のリーダライタ４１に載せることによって、リーダライタ４１が発生する約１３メガヘルツの通信用磁界Ｗを受け、数百μＡないし数ｍＡの誘導電流Ｙｄを発生する。

通信チップ２２の誘導電流検出手段２２１は、誘導コイル２１が発生する誘導電流Ｙｄを入力すると起動信号Ｒｅを出力する。

通信チップ２２のデータ送受信手段２２２は、誘導電流検出手段２２１が発生する起動信号Ｒｅを入力すると起動信号Ｒｅによって自らを起動し、通信チップ２２の動作を開始させる。

通信チップ２２および通信チップ２２のデータ送受信手段２２２は、起動信号Ｒｅによって起動し動作を開始すると、歩数測定基板１０から入力される歩行データＭｄを入力して誘導コイル２１に変調信号Ｈｄを出力する。

データ送受信手段２２２が出力する変調信号Ｈｄは、パソコン４０のリーダライタ４１が発生する通信用磁界Ｗによって、誘導コイル２１に誘導された誘導電流Ｙｄの大きさを歩行データＭｄなどのデータによって変化させる負荷として働く。すなわち、歩行データＭｄなどのデータによって生じた誘導電流Ｙｄの変化は、リーダライタ４１を通じてパソコン４０で検出されるので、歩数計１からパソコン４０にデータが送られる。

以上のようにして、歩数計１がパソコン４０のリーダライタ４１に近づくか、またはリーダライタ４１の上に載ると、歩数計１とパソコン４０とが約１３メガヘルツの通信用磁界Ｗで結合し、一方が送るべきデータで通信用磁界Ｗを変調し、他方が変調された約１３メガヘルツの通信用磁界Ｗを復調してデータ通信を行う。
実施例ではパソコン４０のリーダライタ４１が発生する通信用磁界Ｗは、周波数が約１３メガヘルツの交流磁界であるが、別の周波数を使用することも可能である。
上述したように、歩数計１がリーダライタ４１に近づくか、またはリーダライタ４１に載っていないと、歩数計１の通信基板２０は非動作状態である。

電池１４は歩数測定基板１０の大きさを最小限にするため、コイン状の薄型のボタン電池を用いるのが好ましい。

次に、図２及び図３を用いて、本発明に係る歩数計１の構造を説明する。
図２は歩数計１の構造を示す概略断面図であり、図３は内部構造を示す平面図である。図２において、歩数測定基板１０はガラスエポキシ板の両面に銅箔の回路パターンを敷設し、第一の面１０ａには電池押さえバネ１４１によって薄型のボタン電池１４を搭載し、第二の面１０ｂには加速度センサ１１と処理チップ１２と不揮発メモリ１３とを配設してある。

実施例では加速度センサ１１には一般に知られているＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた３軸加速度センサを使用し、処理チップ１２にはマイクロプロセッサを、また不揮発メモリ１３にはフラッシュメモリを用いたが、他の部材で実現することも可能である。

通信基板２０はガラスエポキシ材の両面に銅箔の回路パターンを敷設し、第三の面２０ａには通信チップ２２を搭載し、第四の面２０ｂには誘導コイル２１を搭載したものである。

実施例では、通信チップ２２は低消費電力型デジタルシグナルプロセッサを用い、誘導コイル２１としては、通信基板２０の第四の面２０ｂに、銅箔の回路パターンをコイル状に形成したものを用いたが、細い導線をコイル状に巻いて実現することも可能である。

図３を用いて誘導コイル２１の構造を説明する。
図３は歩数計１の通信基板２０の第四の面２０ｂを示す平面図である。図３に示すように誘導コイル２１は、通信基板２０の第四の面２０ｂに、銅箔の回路パターンを矩形のコイル状にして形成されている。コイルの巻き数は、図では簡略化して示しているが、５ターンないし１０ターンである。

図２において、非電磁性結合部材３０は歩数測定基板１０と通信基板２０の間に配置し、歩数測定基板１０の第二の面１０ｂと通信基板２０の第三の面２０ａとが対向位置するよう構成している。
また歩数測定基板１０と通信基板２０とは接続コネクタ１６の接続電極１６ａによって電気的に接続される。全体は上ケース２５と下ケース２６によって覆われる。なお、上ケース２５は電池１４を着脱するための電池蓋２７を備えている。実施例では上ケース２５および下ケース２６および電池蓋２７にはプラスチックなどの非電磁性材料を用いた。

次に、図４を用いて本発明に係る歩数計１とパソコン４０との間でデータ通信を行う際のシステムの構成を説明する。図４において、歩数計１はデジタル時計程度の大きさなので、図示していないが使用者はポケットやカバンなどに収納して歩数を計測することができる。

図４に示す様に、使用者は歩行を終えると、歩数計１をパソコン４０のリーダライタ４１に近づけるかまたはリーダライタ４１の上に載せる。

リーダライタ４１は例えば非接触ＩＣカードリーダライタなどの名称で一般的に知られているパソコン端末部品であり、図示していないが歩数計１の通信基板２０の誘導コイル２１と同等の誘導コイルを内蔵しており、パソコン４０の制御でこの誘導コイルから発生した通信用磁界Ｗをデータで変調し、歩数計１とのデータの送受信を行う。
以下に、歩数データの送信について詳細を述べる。

図５を中心に、図１と図４を併用して、本発明の歩数計１から歩数データをパソコン４０や、あるいはパソコン経由のウェブサイトに送信する動作を説明する。
図５は歩数計１から歩数データをパソコン４０に送信する際の動作フローを示しており、Ｓ１からＳ８までは歩数計１の動作フローを示し、Ｓ２１からＳ２８まではパソコン４０の動作フローを示している。

使用者はポケットやカバンなどに歩数計１を収納して歩数を測定し、その後歩行を終了する。（Ｓ１〜Ｓ２）

パソコン４０が起動される。（Ｓ２１）

図４において、パソコン４０のリーダライタ４１は通信用磁界Ｗを発生し、パソコン４０は通信用磁界Ｗの変化を調べ、歩数計１がリーダライタ４１に近づいたか、またはリーダライタ４１の上に載せられたかを、数百ミリ秒の間隔で監視する。（Ｓ２２）

図４において、使用者は歩数計１をパソコン４０のリーダライタ４１に近づけるかまたはリーダライタ４１の上に載せる。（Ｓ３）

図１において、歩数計１の通信基板２０の誘導コイル２１には、パソコン４０のリーダライタ４１が発生する通信用磁界Ｗによって誘導電流Ｙｄが発生し、誘導コイル２１の誘導電流検出手段２２１は、この誘導電流Ｙｄを入力して起動信号Ｒｅを出力し、データ送受信手段２２２に入力する。

図１において、歩数計１の通信基板２０のデータ送受信手段２２２は、起動信号Ｒｅを入力すると、歩数計１がリーダライタ４１に近づいたかまたはリーダライタ４１に載せられた事を認識し、変調信号Ｈｄを誘導コイル２１に出力する。

図１において、歩数計１の通信基板２０の誘導コイル２１は、変調信号Ｈｄを入力すると通信用磁界Ｗに磁界変化△Ｗを発生する。
図４に示すようにパソコン４０のリーダライタ４１は、通信用磁界Ｗの磁界変化△Ｗを調べて、リーダライタ４１に歩数計１が近づいたかまたはリーダライタ４１の上に歩数計１が載せられた事を検出すると、パソコン４０はリーダライタ４１が発生する通信用磁界Ｗを認識問信号Ｋｗ１で変調することによって、認識問信号Ｋｗ１を歩数計１に送信する。（Ｓ２３）

図４において、パソコン４０のリーダライタ４１が発生する通信用磁界Ｗは、パソコン４０によって認識問信号Ｋｗ１で変調され、図１に示す歩数計１の通信基板２０の誘導コイル２１にはこの変調された通信用磁界Ｗによる変調信号Ｈｄが誘導され、通信チップ２２のデータ送受信手段２２２に入力される。

図１において、歩数計１の通信基板２０のデータ送受信手段２２２は、認識問信号Ｋｗ１で変調された変調信号Ｈｄを入力して認識問号Ｋｗ１を認識する。（Ｓ４）

図１において、歩数計１の通信基板２０のデータ送受信手段２２２は、認識問信号Ｋｗ１を認識した事を示す認識答信号Ｋｗ２により変調信号Ｈｄを変調して誘導コイル２１に出力する。誘導コイル２１は認識答信号Ｋｗ２により、通信用磁界Ｗに新たな磁界変化△’Ｗを発生する。（Ｓ５）

図４において、パソコン４０のリーダライタ４１は、通信用磁界Ｗの新たな磁界変化△’Ｗを検出して歩数計１から送られた認識答信号Ｋｗ２を認識する。（Ｓ２４）

以上、Ｓ１からＳ５およびＳ２１からＳ２４までの動作フローで、歩数計１とパソコン４０は、お互いの存在を認識する。
なお、以下の説明においては、歩数計１の通信基板２０の誘導コイル２１と、パソコン４０のリーダライタ４１との通信用磁界Ｗの磁界変化△Ｗによる通信の原理的な説明は省略する。

図４において、歩数計１は通信用磁界Ｗを通じてパソコン４０に第１識別記号Ｓｋ１と第２識別記号Ｓｋ２を送信する。（Ｓ６）

図４において、パソコン４０は第１識別記号Ｓｋ１と第２識別記号Ｓｋ２とを受信し、第１識別記号Ｓｋ１からたとえば製造番号などの歩数計１の固有情報を認識し、第２識別記号Ｓｋ２から使用者の所属する団体を認識する。（Ｓ２５）

図４において、歩数計１は、歩数、歩行時間、運動強度を示すＭｅｔｓ値、運動量を示すＥｘ値、カロリーなどの運動に係るデータや身長、体重、年齢などの個人データをパソコン４０に送信する。（Ｓ７）

特に図示していないが、パソコン４０は歩数計１からのデータを受信し、第２識別記号Ｓｋ２に対応した領域に記憶する。（Ｓ２６）

図４において、歩数計１はデータ終了信号をパソコン４０に送信するとともに、Ｓ１に戻り歩行開始を待つ。（Ｓ８）

図示していないが、パソコン４０は歩数計１からデータ終了信号を受信すると通信を終了し、受信したデータをモニタ画面に表示するとともに、Ｓ２１に戻り歩数計１がリーダライタ４１に近づいたかまたはリーダライタ４１の上に載せられたか、を監視する。（Ｓ２７〜Ｓ２８）
以上のようにして歩数計１から歩数データをパソコン４０や、あるいはパソコン経由のウェブサイトに送信する。

上述のように本発明に係る歩数計１によれば、歩数測定基板１０と通信基板２０を立体的に結合したので全体が小型になり収納がきわめて容易となる。また、電池が上ケース直下にあるので、電池の着脱が容易である。
さらに、通信コイルが下ケース直下にあるので、パソコン４０のリーダライタ４１との距離が近くなり通信の効率がきわめて良好になると共に、歩数計１は、パソコン４０との通信を待機する状態では電力消費が少ないので、その分電池寿命が長くなり経済的且つ環境配慮商品となる。

また、第１識別記号は書き換えのできない情報として保持されるので、製造メーカが品質管理を行う上で有用であり、第２識別記号は、アスレチッククラブや自治体が会員や住民に貸与する際に、その組織の会員番号を第２識別記号として使用することができるので、使用者リストを作成し定期的にメンテナンスをする等の手間が不要になり、管理の上で甚だ有利である。

１：歩数計
１０：歩数測定基板
１０ａ：第一の面
１０ｂ：第二の面
１１：加速度センサ
１２：処理チップ
１３：不揮発メモリ
１４：電池
１４１：電池押さえバネ
１５：回路パターン
１６：接続コネクタ
１６ａ：接続電極
２０：通信基板
２０ａ：第三の面
２０ｂ：第四の面
２１：誘導コイル
２２：通信チップ
２２１：誘導電流検出手段
２２２：データ送受信手段
２３：接続コネクタ
２５：上ケース
２６：下ケース
２７：電池蓋
３０：非電磁性結合部材
４０：パソコン
４１：リーダライタ
５０：健康データ収集システム
５１ａ〜５１ｎ：健康計測器群
５２：健康データ収集装置
５３：データ処理装置
Ｋｓ：加速度信号
Ｈｓ：歩数データ
Ｍｄ：歩行データ
Ｒｅ：起動信号
Ｙｄ：誘導電流
Ｈｄ：変調信号
Ｗ：通信用磁界
△Ｗ：磁界変化
△’Ｗ：新たな磁界変化
Ｋｗ１：認識問信号
Ｋｗ２：認識答信号
Ｓｋ１：第１識別記号
Ｓｋ２：第２識別記号

Claims

通信手段を備えた歩数計において、
加速度センサと処理チップと不揮発メモリと電池とを搭載した歩数測定基板と、
誘導コイルと通信チップとを搭載した通信基板とからなり、
前記歩数測定基板は前記電池を搭載する第一の面と、前記加速度センサと前記処理チップと前記不揮発メモリとを搭載する第二の面とを有し、
前記通信基板は前記通信チップを搭載する第三の面と、前記誘導コイルを搭載する第四の面とを有し、
前記歩数測定基板の前記第二の面と前記通信基板の前記第三の面とを対向して構成したことを特徴とする歩数計。
前記通信基板の前記通信チップは、
外部通信機器が発生する通信用磁界よって前記通信基板の前記誘導コイルに誘導された誘導電流を検出し前記通信チップ自らを起動する誘導電流検出手段を
備えたことを特徴とする請求項１に記載の歩数計。
前記歩数計は、
書き換え不可能な第１識別記号と、
書き換え可能な第２識別記号と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の歩数計。