JP6698997B2 - Activity meter - Google Patents
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Description
本発明は活動量計に関する。 The present invention relates to an activity meter.
ダイエットや生活習慣病予防のため、１日の総消費カロリを測定する製品が上市されており、このための技術が下記の特許文献１に開示されている。
For the purpose of diet and prevention of lifestyle-related diseases, a product for measuring the total daily calorie consumption has been put on the market, and a technique therefor is disclosed in
特許文献１に開示された従来技術は、人に装着された加速度検出手段の、重力方向の加速度と水平方向の加速度と各加速度のノルムとから行動シーンを判定するものである。
The conventional technique disclosed in
図５に基づき特許文献１に開示された従来技術の概略を説明する。
図５は特許文献１に開示された活動量計のブロック図を示し、人体に装着され重力方向、および水平方向の各加速度を検出する加速度検出手段３００と、当該加速度検出手段３００により得られた加速度に基づき人の行動シーンを判定する行動シーン判定手段４００と、行動シーン判定手段４００による判定結果に基づいて加速度検出手段３００により得られた加速度から活動量を算出する活動量算出手段５００と、表示手段６００及び記憶手段７００とを備え、行動シーン判定手段４００は、加速度検出手段３００により得られた重力方向の加速度と水平方向の加速度との比率と、加速度検出手段３００により得られた各加速度をベクトル成分とするノルムとに基づいて人の行動シーンを判定するように構成されている。
An outline of the conventional technique disclosed in
FIG. 5 is a block diagram of the activity meter disclosed in
特許文献１に開示された従来技術の活動量計は、例えば、なわ跳びや、いわゆるランニングマシンなど、上下動が中心の運動等では重力方向に比べ水平方向の加速度が小さくなるので、活動の形態の判定が不正確になり、正確な活動量を測定することが困難である。また歩数計を腕に装着した場合は重力方向の加速度と水平方向の加速度との比率が頻繁に変わり人の行動シーンの判定が難しく正確な活動量の測定が困難である。
The activity meter of the prior art disclosed in
本発明は前記した従来技術の課題を解決し、なわ跳びや、いわゆるランニングマシンなど、上下動が中心の運動に対して、また通常のウオーキングやランニング等水平方向の移動を伴う運動に対しても、さらに腕に装着した状態でも正確に活動量を測定することが可能な活動量計を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, such as a jump rope, a so-called running machine, etc., for vertical movement as a center movement, and also for movement accompanied by horizontal movement such as normal walking and running. Moreover, it is an object of the present invention to provide an activity meter capable of accurately measuring the activity amount even when worn on the arm.
なお、以降の説明において活動消費カロリとは、体の動きによって生じるすべての消費エネルギー量（単位はｋｃａｌ）と定義する。 In the following description, the activity-consuming calorie is defined as all energy consumption (unit is kcal) generated by the movement of the body.
上記課題を解決するため本発明に係る活動量計は次の構成を採用する。 In order to solve the above problems, the activity meter according to the present invention adopts the following configuration.
本発明の活動量計は、使用者の身体に装着する活動量計において、前記使用者の体動を検出してｘ方向信号及びｙ方向信号及びｚ方向信号からなる３軸加速度信号を出力する３軸加速度センサと、前記３軸加速度信号を入力して１次ステップ信号を出力する第１のフィルタ手段と、前記１次ステップ信号を入力して合成加速度信号を出力する第１の演算手段と、前記合成加速度信号を入力して長帯域信号及び中帯域信号及び短帯域信号を各々出力するフィルタｃ部及びフィルタｄ部及びフィルタｅ部を備えた第２のフィルタ手段と、前記長帯域信号及び中帯域信号及び短帯域信号を入力して２次ステップ信号を出力する第２の演算手段と、前記第１のフィルタ手段が出力する１次ステップ信号を入力して前記活動量計の装着部位が腕装着であるか否かを判別する装着部位信号を出力する装着部位検出手段と、前記第２の演算手段が出力する２次ステップ信号と装着部位検出手段が出力する装着部位信号とを入力して、３次ステップ信号を出力するステップ検出手段と、前記３次ステップ信号と装着部位検出手段が出力する装着部位信号とを入力して、活動消費カロリデータを含む運動諸データを出力する運動データ演算手段と、通信手段とを備えたことを特徴とする。 The activity meter of the present invention is an activity meter worn on a user's body, and detects a body motion of the user to output a triaxial acceleration signal including an x-direction signal, a y-direction signal, and a z-direction signal. A triaxial acceleration sensor, first filter means for inputting the triaxial acceleration signal and outputting a primary step signal, and first computing means for inputting the primary step signal and outputting a composite acceleration signal. Second filter means having a filter c unit, a filter d unit, and a filter e unit for inputting the synthetic acceleration signal and outputting a long-band signal, a medium-band signal, and a short-band signal, respectively, the long-band signal, The second operation means for inputting the middle band signal and the short band signal and outputting the secondary step signal, and the primary step signal output by the first filter means for inputting the mounting site of the activity meter. The wearing part detecting means for outputting a wearing part signal for judging whether or not it is worn on the arm, the secondary step signal outputted by the second computing means, and the wearing part signal outputted by the wearing part detecting means are inputted. Exercise data that outputs a tertiary step signal and step data that outputs the tertiary step signal and the attachment site signal output by the attachment site detection means, and outputs exercise data including activity consumption calorie data. It is characterized by comprising a computing means and a communication means.
また、装着部位検出手段は、順位付手段と識別手段と判別手段とからなり、順位付手段は、前記１次ステップ信号を構成するｘ方向信号及びｙ方向信号及びｚ 方向信号の各々の振幅を大きい順に１位と２位とに順位付けした順位データと、前記１位と２位との振幅差データと、からなる評価データを出力し、識別手段は、順位付手段が出力する評価データを入力して順位データの順位が替わりかつ振幅差データが所定水準を超えると識別信号を出力し、判別手段は、前記識別手段からの識別信号を入力する毎に経過時間を計測し、当該経過時間が所定の時間以上になると装着部位信号として非腕着信号を出力し、経過時間が所定の時間未満であれば腕着信号を出力するように構成することが望ましい。 Further, the mounting portion detecting means includes a ranking means, an identifying means, and a discriminating means, and the ranking means determines the amplitude of each of the x-direction signal, the y-direction signal and the z-direction signal forming the primary step signal. Outputting evaluation data composed of rank data ranked first and second in descending order and amplitude difference data between the first rank and second rank, and the identifying means outputs the evaluation data output by the ranking means. When the order of the input order data is changed and the amplitude difference data exceeds a predetermined level, an identification signal is output, and the determination means measures the elapsed time each time the identification signal from the identification means is input, and the elapsed time It is desirable to output the non-arm wear signal as a wearing part signal when the time exceeds a predetermined time, and to output the arm wear signal when the elapsed time is less than the predetermined time.
さらに、前記ステップ検出手段は、２次ステップ信号の回数を評価する回数閾値と２次ステップ信号の振幅を評価する振幅閾値とを備え、前記腕着信号が入力されると、前記回数閾値と振幅閾値とを変更し、前記運動データ演算手段は、腕着信号が入力されると、運動諸データの活動消費カロリデータの算出を変更するように構成することが望ましい。 Further, the step detecting means includes a number threshold value for evaluating the number of secondary step signals and an amplitude threshold value for evaluating the amplitude of the secondary step signal, and when the arm wearing signal is input, the number threshold value and amplitude It is preferable that the exercise data calculation means is configured to change the threshold value and change the calculation of the activity consumption calorie data of the exercise data when the arm wear signal is input.
さらに、前記第２の演算手段は、前記運動データ演算手段が出力する運動諸データの値に応じて長帯域信号及び中帯域信号及び短帯域信号のいずれかを選択して２次ステップ信号として出力するように構成することが望ましい。 Further, the second calculation means selects any one of the long band signal, the middle band signal and the short band signal according to the value of the various motion data output by the motion data calculation means and outputs it as a secondary step signal. It is desirable to configure it.
さらに通信手段は、ＮＦＣＩＰ−２に定められた技術基準に基づく近距離通信機能を備えていることが望ましい。 Further, it is desirable that the communication means has a short-range communication function based on the technical standard defined by NFCIP-2.
本発明によれば上下動が中心の運動に対しても、また水平方向の移動を伴う運動に対しても、また活動量計を腕に装着した場合でも、正確に活動量を測定可能な活動量計を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the amount of activity even with respect to a motion centered on vertical movement, with a motion involving horizontal movement, and even when the activity meter is worn on the arm. A quantity meter can be provided.
以下、図１から図３を用いて本発明に係る活動量計の具体的構成を詳細に説明する。
〔ブロック図の説明〕
図１及び図２を用いて活動量計１の構成を説明する。図１は本発明による活動量計１の全体の構成を示すブロック図であり、図２は本発明による活動量計のうち装着部位検出手段の構成を示すブロック図である。
Hereinafter, a specific configuration of the activity meter according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
[Explanation of block diagram]
The configuration of the
図１において、本発明の活動量計１は、体動を検出してｘ方向信号及びｙ方向信号及びｚ方向信号からなる３軸加速度信号Ｓａを出力する３軸加速度センサ１０と、３軸加速度信号Ｓａを入力して１次ステップ信号Ｓｎを出力する第１のフィルタ手段２０と、１次ステップ信号Ｓｎを入力して合成加速度信号Ｓｇを出力する第１の演算手段３０と、合成加速度信号Ｓｇを入力して長帯域信号Ｓｆ２１及び中帯域信号Ｓｆ２２及び短帯域信号Ｓｆ２３を各々出力するフィルタｃ部４１及びフィルタｄ部４２及びフィルタｅ部４３を備えた第２のフィルタ手段４０と、長帯域信号Ｓｆ２１又は中帯域信号Ｓｆ２２又は短帯域信号Ｓｆ２３を入力して２次ステップ信号Ｓｋを出力する第２の演算手段５０と、第１のフィルタ手段２０が出力する一次ステップ信号Ｓｎを入力して装着部位信号Ｓｕｃを出力する装着部位検出手段９０と、第２の演算手段５０が出力する２次ステップ信号Ｓｋと装着部位検出手段９０が出力する装着部位信号Ｓｕｃとを入力して３次ステップ信号Ｓｓを出力するステップ検出手段６０と、３次ステップ信号Ｓｓを入力して運動諸データＳｓｃを出力する運動データ演算手段７０と、通信手段８０とから構成される。
In FIG. 1, an
なお、説明のため、図１には後述するパーソナルコンピュータ８１とリーダライタ８２と、通信用媒体である通信用磁界Ｍ とを破線で併せて示してある。
For the sake of explanation, in FIG. 1, a personal computer 81, a reader/
３軸加速度センサ１０は、活動量計を携えた使用者の体の動きに応じて生じる３軸方向、すなわちｘ、ｙ、ｚ方向の加速度を検出し、３軸加速度信号Ｓａを出力する。３軸加速度信号Ｓａは、ｘ方向信号Ｓａｘ と、ｙ方向信号Ｓａｙ と、ｚ方向信号Ｓａｚとの３つの成分を有している。なおｘ方向信号Ｓａｘ及びｙ方向信号Ｓａｙ及びｚ方向信号Ｓａｚは、いずれも各方向信号の振幅を示す０−２５５の数値であって、３軸加速度センサ１０ の出力の絶対値を電子回路的手法で数値に換算したものである。
The
第１のフィルタ手段２０は、６データ以上の３軸加速度信号Ｓａを移動平均し 次ステップ信号Ｓｎとして出力する。 The first filter means 20 performs a moving average of the triaxial acceleration signal Sa of 6 data or more and outputs it as a next step signal Sn.
第１の演算手段３０は、１次ステップ信号Ｓｎの各成分であるｘ方向信号Ｓｎｘ、ｙ方向信号Ｓｎｙ、ｚ方向信号Ｓｎｚを各々二乗して合算したのち、この合算値またはこの合算値の平方根を合成加速度信号Ｓｇとして出力する。 The first calculation means 30 squares the x-direction signal Snx, the y-direction signal Sny, and the z-direction signal Snz, which are the respective components of the primary step signal Sn, and sums them, and then sums this sum or the square root of this sum. Is output as a synthetic acceleration signal Sg.
第２のフィルタ手段４０は、フィルタｃ部４１と、フィルタｄ部４２と、フィルタｅ部４３とから構成される。
フィルタｃ部４１は１分間当たり略９０歩未満のゆっくりとした歩行を検出して長帯域信号Ｓｆ２１として出力する。
The second filter means 40 includes a filter c section 41, a filter d section 42, and a filter e section 43.
The filter c unit 41 detects a slow walk of less than about 90 steps per minute and outputs it as a long-band signal Sf21.
フィルタｄ部４２は１分間当たり略９０−１４０歩の通常の速度の歩行を検出して中帯域信号Ｓｆ２２として出力する。
また、フィルタｅ部４３は１分間当たり略１４０歩を超える早い歩行ないしランニング動作を検出して短帯域信号Ｓｆ２３として出力する。
The filter d unit 42 detects walking at a normal speed of about 90 to 140 steps per minute and outputs it as a middle band signal Sf22.
Further, the filter e unit 43 detects a fast walking or running motion of more than about 140 steps per minute and outputs it as a short band signal Sf23.
第２の演算手段５０は、後述する運動データ演算手段７０からの運動諸データＳｓｃを入力して、第２のフィルタ手段４０で算出された長帯域信号Ｓｆ２１〜短帯域信号Ｓｆ２３の中で使用者の動きに最も合ったものを選択し２次ステップ信号Ｓｋとして出力する。 The second calculation means 50 inputs the various exercise data Ssc from the movement data calculation means 70, which will be described later, among the long band signal Sf21 to the short band signal Sf23 calculated by the second filter means 40. The one most suitable for the movement of is selected and output as the secondary step signal Sk.
次に、図２を用いて装着部位検出手段９０の構成を説明する。図２に示すように、装着部位検出手段９０は、順位付手段９１と、識別手段９２と、判別手段９３とからなり、第１のフィルタ手段２０が出力する１次ステップ信号Ｓｎ を入力して装着部位信号Ｓｕｃを出力する。 Next, the configuration of the mounting site detecting means 90 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the mounting site detecting means 90 comprises a ranking means 91, an identifying means 92, and a determining means 93, and receives the primary step signal Sn output from the first filter means 20. The mounting site signal Suc is output.
順位付手段９１は、１次ステップ信号Ｓｎを構成するｘ方向信号Ｓｎｘ及びｙ方向信号Ｓｎｙ及びｚ方向信号Ｓｎｚの、各々の振幅を大きい順に１位と２位とに順位付けした順位データＳ１ｊと、１位の信号の振幅と２位の信号の振幅との差である振幅差データＳ１ｄ と、からなる評価データＳ１を出力する。 The ranking means 91 has ranking data S1j that ranks the amplitudes of the x-direction signal Snx, the y-direction signal Sny, and the z-direction signal Snz, which form the primary step signal Sn, in descending order of amplitude. The evaluation data S1 including the amplitude difference data S1d, which is the difference between the amplitude of the first-ranked signal and the amplitude of the second-ranked signal, is output.
順位データＳ１ｊとは、例えば、ｚ方向信号Ｓｎｚの振幅＞ｘ方向信号Ｓｎｘの振幅＞ｙ方向信号Ｓｎｙの振幅、であれば、Ｓ１ｊ ＝（ｚ，ｘ）のように、１位の信号と２位の信号とをｘｙｚ記号を用いて順に並べた記号列形式のデータである。なお、各信号の振幅の順位が判別できれば他の形式であっても良いのは勿論である。 If the order data S1j is, for example, the amplitude of the z-direction signal Snz>the amplitude of the x-direction signal Snx>the amplitude of the y-direction signal Sny, the first-order signal and the second-order signal S2j=(z,x) It is data in a symbol string format in which the order signal and the order signal are arranged in order using xyz symbols. Of course, other formats may be used as long as the order of amplitude of each signal can be determined.
振幅差データＳ１ｄとは、評価データＳ１の１位の信号の振幅と２位の信号の振幅との差である。例えば、Ｓ１ｊ＝（ｚ，ｘ）であって、Ｓｎｚ＝１２８、Ｓｎｘ＝５７、であれば振幅差データＳ１ｄ＝１２８−５７＝７１、である。 The amplitude difference data S1d is the difference between the amplitude of the signal at the first place and the amplitude of the signal at the second place in the evaluation data S1. For example, if S1j=(z, x) and Snz=128 and Snx=57, then the amplitude difference data S1d=128−57=71.
識別手段９２は、順位付手段９１が出力する評価データＳ１を入力し、評価データＳ１を構成する順位データＳ１ｊの１位の信号が替わり、かつ振幅差データＳ１ｄが所定水準を超えるという２つの条件が満たされると識別信号Ｓ２を出力する。 The discriminating means 92 receives the evaluation data S1 output from the ranking means 91, changes the first-order signal of the order data S1j constituting the evaluation data S1, and sets the amplitude difference data S1d to exceed a predetermined level. When is satisfied, the identification signal S2 is output.
例えば、順位データＳ１ｊの内容が、Ｓ１ｊ＝（ｚ，ｘ）から、Ｓ１ｊ＝（ｘ， ｚ）、あるいはＳ１ｊ＝（ｙ，ｚ）に、１位の信号がｚ方向からｘ方向あるいはｙ方向に替わり、かつ振幅羞データＳ１ｄ が、Ｓ１ｄ＝７１であって所定水準を超えたと判断されると識別信号Ｓ２が出力される。なお、所定水準は１０−３０程度の範囲で予め設定されている。 For example, the content of the ranking data S1j is changed from S1j=(z,x) to S1j=(x,z) or S1j=(y,z), and the first-order signal is changed from the z direction to the x direction or the y direction. Alternately, if it is determined that the amplitude data S1d is S1d=71 and exceeds the predetermined level, the identification signal S2 is output. The predetermined level is preset within the range of about 10-30.
判別手段９３は、識別手段９２からの識別信号Ｓ２を入力する毎に時間計測を０秒から開始し、経過時間が所定時間以上になると腕装着ではないことを示す非腕着信号Ｓｕｃｎを部位信号Ｓｕｃとして出力する。 The determination means 93 starts time measurement from 0 seconds each time the identification signal S2 from the identification means 92 is input, and outputs a non-arm wearing signal Sucn indicating that the wearer is not wearing the arm when the elapsed time reaches a predetermined time or longer. Output as Suc.
また判別手段９３は、識別手段９２から識別信号Ｓ２が頻繁に入力され、経過時間が所定時間に達することがなければ、判別手段９３は腕装着であることを示す腕着信号Ｓｕｃｙを部位信号Ｓｕｃとして出力する。 Further, if the identification signal S2 is frequently input from the identification unit 92 and the elapsed time does not reach the predetermined time, the determination unit 93 outputs the arm wearing signal Sucy indicating that the user is wearing the arm to the part signal Suc. Output as.
図１に戻り活動量計１の全体の構成を説明する。
図１に示すように、ステップ検出手段６０は、第２の演算手段５０からの２次ステップ信号Ｓｋと装着部位検出手段９０からの装着部位信号Ｓｕｃとから、３次ステップ信号Ｓｓを出力する。さらに詳述すると、ステップ検出手段６０は、第２の演算手段５０からの２次ステップ信号Ｓｋの回数及び振幅を評価する回数閾値及び振幅閾値を備え、２次ステップ信号Ｓｋをこれら２つの閾値と比較し、その結果と装着部位検出手段９０からの装着部位信号Ｓｕｃとから、使用者の活動量計１の装着部位を判別するとともに、使用者が明確にステップないし体動動作を行ったか否かを判断する。使用者がステップないし体動動作を行ったと認識すると３次ステップ信号Ｓｓを出力する。
Returning to FIG. 1, the overall configuration of the
As shown in FIG. 1,
さらに詳述すると、ステップ検出手段６０に、装着部位検出手段９０から装着部位信号Ｓｕｃとして腕着信号Ｓｕｃｙが入力されると、すなわち使用者が活動量計１を腕に装着していると判別されると、ステップ検出手段６０の回数閾値は、それまでの値の２倍に変更され、さらにステップ検出手段６０の振幅閾値は、それまでの値の１．５倍に変更される。なお、回数閾値及び振幅閾値の変更の程度はこれに限らず他の値でも良い。ステップ検出手段６０の回数閾値及び振幅閾値を変更する理由は、ステップ検出手段６０の検出感度を低下させ、ノイズによる誤カウントを防止するためである。
More specifically, when the arm wearing signal Sucy is input to the step detecting means 60 from the wearing part detecting means 90 as the wearing part signal Suc, that is, it is determined that the user wears the
運動データ演算手段７０は、ステップ検出手段６０から出力される使用者の歩行やジョギングなどの動作による３次ステップ信号Ｓｓと、装着部位検出手段９０からの装着部位信号Ｓｕｃと、後述する通信手段８０から出力される個人データＫｄとを入力して、運動諸データＳｓｃを出力する。なお個人データとは、伸長、体重、年齢、性別等である。
Athletic data computing means 70, and the third-order step signal Ss by the operation such as walking or jogging of a user output from the
また運動諸データＳｓｃとは主に歩行又はジョギング時の歩数、歩行又は走行時間、歩行又は走行距離、運動強度、運動時間、活動消費カロリデータ、基礎代謝量であるが、これらに限られない。
運動データ演算手段７０は、装着部位検出手段９０から装着部位信号Ｓｕｃとして腕着信号Ｓｕｃｙを入力すると、すなわち活動量計１の装着部位が腕と判別されると、活動消費カロリデータの算出方法を変更し、活動消費カロリデータを所定割合減少する。なお所定割合とは１０％〜５０％の範囲である。活動消費カロリデータの算出方法を変更する理由は、腕の振りによって活動消費カロリデータが過剰に計算されることを防ぐためである。
The exercise data Ssc is mainly, but not limited to, the number of steps during walking or jogging, walking or running time, walking or running distance, exercise intensity, exercise time, activity consumption calorie data, and basal metabolic rate.
When the exercise data calculation means 70 receives the arm wearing signal Sucy as the wearing area signal Suc from the wearing area detecting means 90, that is, when the wearing area of the
通信手段８０は、図３の説明において述べるように、通信チップ８０ｃと、アンテナ８０ａと、リード線８０ｔとから構成される。通信チップ８０ｃは一般にＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信方式として知られている通信チップである。通信手段８０は、後述する図４ に示すリーダライタ８２を通じてパソコンやタブレットあるはスマートフォンなどの外部情報端末とデータ通信を行い、使用者の個人データを活動量計１に送り、かつ使用者の歩行又はジョギングあるいは家事や労働などにおける運動諸データＳｓｃを外部情報端末に送信する。
The
〔構造説明〕
次に、図３を用いて、本発明の活動量計１の構造を説明する。
図３は活動量計１の構造を示す断面図であり、活動量計１は上ケース２４１ と下ケース２４２とからなる函体内に収納されている。なお、上ケース２４１ と下ケース２４２は、特に図示しないが、溶着または防水パッキンを介して止めネジ等によって固定され防水構造となっている。また、上ケース２４１の内面にはアンテナ８０ａが取り付けられている
[Structure description]
Next, the structure of the
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the
回路基板２１０の一方の面に電池抑えバネ１３１、１３２を用いてボタン電池１３０を搭載し、他方の面には３軸加速度センサ１０と、信号処理回路２１３と通信チップ８０ｃとを搭載している。なお信号処理回路２１３は、図１に示す第１のフィルタ手段２０から運動データ演算手段７０までの機能を実行する１チップマイコンである。
The
アンテナ８０ａは、フレキシブルプリント基板上に、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。アンテナ８０ａと通信チップ８０ｃとはリード線８０ｔを介して接続する。なお、アンテナ８０ａとして、回路基板２１０上に、回路基板２１０の銅箔を用いてコイル状のアンテナパターンを形成するようにしてもよい。
The antenna 80a is formed by forming a circuit pattern of copper foil in a coil shape on a flexible printed circuit board, but it can be realized by winding a thin conductive wire in a coil shape. The antenna 80a and the communication chip 80c are connected via the lead wire 80t. As the antenna 80a, a coil-shaped antenna pattern may be formed on the
〔動作説明〕
次に、図１、図２及び図４に基づき活動量計１の動作を説明する。
図４は、活動量計１と、外部情報端末８１としてのパーソナルコンピュータと、リーダライタ８２とから構成される鍵康管理システムの構成を示す外観図である。
[Operation explanation]
Next, the operation of the
FIG. 4 is an external view showing a configuration of a key management system including the
図４において、使用者はパーソナルコンピュータを用いて、身長、体重、年令、性別等からなる個人データを活動量計１ に入力する。
In FIG. 4, the user uses a personal computer to input personal data including height, weight, age, sex, etc. into the
使用者は個人データを入力したのち、図示していないが活動量計１を腰に装着し歩行やジョギングなどの運動や家事など活動を行う。
After inputting the personal data, the user wears the
使用者が活動を始めると、図１に示すように、３軸加速度センサ１０は３軸加速度信号Ｓａを出力し、第１のフィルタ手段２０は、３軸加速度信号Ｓａを所定の時間内平均し１次ステップ信号Ｓｎとして出力する。
When the user starts the activity, the
第１の演算手段３０は、１次ステップ信号Ｓｎの信号を構成するｘ方向信号Ｓｎｘ及びｙ方向信号Ｓｎｙ及びｚ方向信号Ｓｎｚを各々二乗して合算したのち、この合算値または合算値の平方根を合成加速度信号Ｓｇとして出力する。従って、使用者が歩行やジョギングなど移動を伴う運動を行った場合でも、また跳躍運動など移動を伴わない上下動中心の運動を行った場合でも、身体の運動により生じる加速度の変化は、ｘ方向信号Ｓｎｘ又はｙ方向信号Ｓｎｙ又はｚ方向信号Ｓｎｚの、少なくとも何れかに生じる。 The first computing means 30 squares the x-direction signal Snx, the y-direction signal Sny, and the z-direction signal Snz, which form the signal of the primary step signal Sn, and sums them, and then calculates the sum or the square root of the sum. The resultant acceleration signal Sg is output. Therefore, even when the user performs a movement involving movement such as walking or jogging, or when performing a movement centered up and down without movement such as a jumping movement, the change in acceleration caused by the movement of the body is The signal Snx and/or the y-direction signal Sny and/or the z-direction signal Snz occur.
次に、第２のフィルタ手段４０は、合成加速度信号Ｓｇによって、ステップないし体動動作の速さを弁別する。例えば歩行やジョギングの場合、ピッチに応じて、長帯域信号Ｓｆ２１〜短帯域信号Ｓｆ２３の、各々の値が変化する。一例として使用者が、１分間当たり略１２０歩の中程度のピッチで歩行を行うと、中帯域信号Ｓｆ２２の値が大きく、他の長帯域信号Ｓｆ２１や短帯域信号Ｓｆ２３の値は小さい。 Next, the second filter means 40 discriminates the speed of the step or the body movement operation based on the synthetic acceleration signal Sg. For example, in the case of walking or jogging, the values of the long band signal Sf21 to the short band signal Sf23 change according to the pitch. As an example, when the user walks at a medium pitch with about 120 steps per minute, the value of the middle band signal Sf22 is large and the values of the other long band signals Sf21 and short band signals Sf23 are small.
また使用者が１分間当たり略８０歩の低速で歩行を行うと、長帯域信号Ｓｆ２１の値が大きく、中帯域信号Ｓｆ２２及び短帯域信号Ｓｆ２３の値は小さい。 When the user walks at a low speed of about 80 steps per minute, the long band signal Sf21 has a large value, and the middle band signal Sf22 and the short band signal Sf23 have small values.
このように使用者の歩行やジョギングの速さに応じて長帯域信号Ｓｆ２１〜 短帯域信号Ｓｆ２３のそれぞれの大きさが変わり、第２の演算手段５０に入力される。 As described above, the magnitudes of the long-band signal Sf21 to the short-band signal Sf23 are changed according to the walking or jogging speed of the user, and are input to the second calculating means 50.
次に、第２の演算手段５０は、第２のフィルタ手段４０からの長帯域信号Ｓｆ２１〜 短帯域信号Ｓｆ２３と、後述する運動データ演算手段７０からの運動諸データＳｓｃとを入力し、長帯域信号Ｓｆ２１〜短帯域信号Ｓｆ２３のいずれか最適な信号を選択し、２次ステップ信号Ｓｋとして出力する。運動の初めでデータが無い場合は、第２の演算手段５０に内蔵された機能によって中帯域信号Ｓｆ２２を選択し、２次ステップ信号Ｓｋとして出力する。 Next, the second calculation means 50 inputs the long band signal Sf21 to the short band signal Sf23 from the second filter means 40 and the motion data Ssc from the motion data calculation means 70, which will be described later, and outputs the long band signal Ssc. An optimum signal is selected from the signals Sf21 to the short band signal Sf23, and is output as the secondary step signal Sk. When there is no data at the beginning of the exercise, the middle band signal Sf22 is selected by the function incorporated in the second calculation means 50 and is output as the secondary step signal Sk.
第２の演算手段５０が出力する２次ステップ信号Ｓｋは、活動量計１の加速度センサ１０でとらえた使用者の体の動きから、歩行やジョギングなどの運動を認識する基本的データであって、使用者が活動量計１を腰に装着した場合には、２次ステップ信号Ｓｋは時系列上で波形の変化が少ない安定した波形であり、使用者が活動量計１を腕に装着した場合には、腕の振り方や振り方向による加速度が加わるため、２次ステップ信号Ｓｋは時系列上で波形の変化が大きい不安定な波形になる。
The secondary step signal Sk output from the second calculation means 50 is basic data for recognizing a movement such as walking or jogging from the movement of the user's body captured by the
次に装着部位検出手段９０の動作を説明する。
Next, the operation of the mounting
〔腰に装着した場合の動作〕
先ず、使用者が活動量計１を腰に装着した場合について説明する。
初めに活動量計１の装着姿勢についての例を規定する。すなわち当初腰に装着した状態では、活動量計１がｚ方向と認識する方向が重力方向であり、活動量計１がｘ方向と認識する方向が使用者の歩行やジョギングの方向であり、活動量計１がｙ方向と認識する方向が使用者の歩行やジョギングの方向と直角かつ水平な方向であるとする。この場合、一般的な歩行者の歩行やジョギングであれば、第１のフィルタ手段２０が出力する１次ステップ信号Ｓｎのｘ方向信号Ｓｎｘ及びｙ方向信号Ｓｎｙ及びｚ方向信号Ｓｎｚの大小関係は、重力加速度が最も大きく、次は歩行やジョギングにおける身体の進行方向もしくは歩行やジョギングにおける身体の進行方向と直角かつ水平な方向となるので、Ｓｎｚ＞Ｓｎｘ＞ＳｎｙもしくはＳｎｚ＞Ｓｎｙ＞Ｓｎｘとなり、最も大きい信号は重力方向のｚ方向であって、使用者が体を極端に動かさない限りこの大小関係は変わらない。
以上活動量計１の姿勢を特定な例で説明したが、他の姿勢においても略同様である。
[Operation when worn on the waist]
First, a case where the user wears the
First, an example of the mounting posture of the
Although the posture of the
装着部位検出手段９０の順位付手段９１は、第１のフィルタ手段２０が出力する１次ステップ信号Ｓｎのｘ方向信号Ｓｎｘ及びｙ方向信号Ｓｎｙ及びｚ方向信号Ｓｎｚの、各々の振幅を大きい順に１位と２位とに順位付けした順位データＳ１ｊを出力するが、活動量計１の装着部位が腰であれば最も振幅の大きい信号はｚ方向に固定され、順位データＳ１ｊの１位の信号が替わらないので、識別手段９２は識別信号Ｓ２を出力しない。
The ranking means 91 of the mounting portion detection means 90 sets the x-direction signal Snx, the y-direction signal Sny, and the z-direction signal Snz of the primary step signal Sn output by the first filter means 20 in descending order of the respective amplitudes. The rank data S1j ranked in the second rank and the rank second rank are output, but if the mounting site of the
そして判別手段９３は、識別手段９２からの識別信号Ｓ２が入力されないので時間計測が続行され、その結果経過時間が所定時間以上になり、判別手段９３は装着部位信号Ｓｕｃとして腕装着ではないことを示す非腕着信号Ｓｕｃｎを出力し、この非腕着信号Ｓｕｃｎはステップ検出手段６０に入力される。 Then, the discriminating means 93 does not input the discrimination signal S2 from the discriminating means 92, so that the time measurement is continued, and as a result, the elapsed time becomes the predetermined time or longer, and the discriminating means 93 indicates that the arm is not worn as the mounting site signal Suc. The non-arm wear signal Sucn shown is output, and this non-arm wear signal Sucn is input to the step detection means 60.
ステップ検出手段６０は、判別手段９３からの非腕着信号Ｓｕｃｎを受け、ステップ検出手段６０の回数閾値及び振幅閾値は変更せず、当初の回数閾値と振幅閾値とを用いて、２次ステップ信号Ｓｋを評価し、使用者がステップないし体動動作を行ったと認識すると、活動量計１を腰に装着した状態における、３次ステップ信号Ｓｓが出力される。
The
〔腕に装着した場合の動作〕
次に、使用者が活動量計１の装着部位を腰から腕に変えた場合について説明する。
先ず、活動量計１の装着姿勢についての例を規定する。すなわち活動量計１ を腕に装着した姿勢は、例として使用者が静止した状態で、活動量計１の３軸加速度センサ１０のｚ方向と重力方向とが同一であり、使用者の歩行やジョギングの方向が、ｘ方向と同一であり、使用者の歩行やジョギングの方向と直角かつ水平な方向がｙ方向と同一であったとする。
この場合、使用者が歩行ないしジョギングを始めると、ｘ方向もしくはｙ方向に腕の振り方や振り方向による加速度が加わるので、歩行やジョギングのステップ毎に１次ステップ信号Ｓｎのｘ方向信号Ｓｎｘ及びｙ方向信号Ｓｎｙ及びｚ方向信号Ｓｎｚの大小関係が頻繁に変化する。
[Operation when worn on the arm]
Next, a case where the user changes the wearing site of the
First, an example of the mounting posture of the
In this case, when the user starts walking or jogging, acceleration is applied in the x direction or the y direction depending on the arm swinging method or the swinging direction. Therefore, the x-direction signal Snx of the primary step signal Sn and The magnitude relationship between the y-direction signal Sny and the z-direction signal Snz changes frequently.
そして装着部位検出手段９０の順位付手段９１は、１次ステップ信号Ｓｎのｘ方向信号Ｓｎｘ及びｙ方向信号Ｓｎｙ及びｚ方向信号Ｓｎｚの、各々の振幅を大きい順に１位と２位とに順位付けした順位データＳ１ｊを出力するが、活動量計１の装着部位が腕なので加速度センサ１０には、腕の振り方や振り方向による加速度が加わり、この結果順位データＳ１ｊの１位の信号が頻繁に替わり、順位付手段９１が出力する評価データＳ１の振幅差データＳ１ｄも頻繁に所定水準を超える。この結果、識別手段９２は識別信号Ｓ２を頻繁に出力する。
Then, the ranking means 91 of the mounting portion detection means 90 ranks the amplitude of each of the x-direction signal Snx, the y-direction signal Sny, and the z-direction signal Snz of the primary step signal Sn into the first rank and the second rank in descending order. The position data S1j is output, but since the mounting portion of the
判別手段９３は、識別手段９２から識別信号Ｓ２が頻繁に入力されるので、時間計測が０秒から頻繁に繰り返され経過時間が所定時間に達することがないので、判別手段９３は腕装着であることを示す腕着信号Ｓｕｃｙを装着部位信号Ｓｕｃとして出力し、ステップ検出手段６０に入力する。ステップ検出手段６０ は腕着信号Ｓｕｃｙを入力すると、回数閾値及び振幅閾値を当初の値から各々２倍及び１．５倍に変更する。
Since the discrimination signal S2 is frequently input from the discrimination means 92 to the discrimination means 93, the time measurement is frequently repeated from 0 seconds and the elapsed time does not reach the predetermined time. Therefore, the discrimination means 93 is worn on the arm. The arm wearing signal Sucy indicating that is output as the mounting site signal Suc and is input to the
そしてステップ検出手段６０は、変更した回数閾値と振幅閾値によって、２ 次ステップ信号Ｓｋを評価し、使用者がステップないし体動動作を行ったと認識すると、活動量計１を腕に装着した状態における、３次ステップ信号Ｓｓが出力される。ステップ検出手段６０の回数閾値及び振幅閾値の変更によってステップ検出手段６０の検出感度は低下するので、使用者が活動量計１を腕に装着した場合の腕の振り方や振り方向による影響は最小限に抑えられる。
Then, the step detection means 60 evaluates the secondary step signal Sk based on the changed number of times threshold and amplitude threshold, and when it is recognized that the user has performed a step or a body motion, the
次に、運動データ演算手段７０によって、３次ステップ信号Ｓｓと個人データＫｄと装着部位信号Ｓｕｃとから、歩行又はジョギング時の歩数、走行時間、歩行距離、運動強度、運動時間、活動消費カロリデータ、基礎代謝量に関するデータが運動諸データＳｓｃとして出力され、通信手段８０によって外部情報端末に送信される。活動量計１を腕に装着したと判別された場合は、活動消費カロリデータは所定割合減少される。
Next, the exercise data calculation means 70 uses the tertiary step signal Ss, the personal data Kd, and the wearing site signal Suc to determine the number of steps during walking or jogging, the running time, the walking distance, the exercise intensity, the exercise time, and the activity-consuming calorie data. The data relating to the basal metabolic rate is output as the exercise data Ssc and transmitted to the external information terminal by the communication means 80. When it is determined that the
さらに、運動データ演算手段７０によって運動諸データＳｓｃは第２の演算手段５０に入力される。第２の演算手段５０は、入力された運動諸データＳｓｃによって、第２のフィルタ手段４ ０ から入力された長帯域信号Ｓｆ２１〜 短帯域信号Ｓｆ２３の何れかを選択する。使用者が１分間当たり略１２０歩のピッチで歩行を行った場合には、中帯域信号Ｓｆ２２が選択される。 Further, the exercise data computing means 70 inputs the various exercise data Ssc to the second computing means 50. The second calculation means 50 selects one of the long band signal Sf21 to the short band signal Sf23 input from the second filter means 40 according to the input motion data Ssc. When the user walks at a pitch of about 120 steps per minute, the medium band signal Sf22 is selected.
以上のように、本発明による活動量計は活動量計１の装着部位を判別する装着部位検出手段９０を備えており、該装着部位検出手段９０によって装着部位が腕であると判別すると、体の動きから歩行やジョギングを認識する際の判定基準である２種類の閾値を変更し、歩行やジョギングを認識する精度を高めるとともに活動消費カロリの過剰計算を防ぎ算出精度の高い活動量計が実現する。
As described above, the activity meter according to the present invention is equipped with the wearing part detecting means 90 for judging the wearing part of the
１：活動量計
１０：３軸加速度センサ
２０：第１のフィルタ手段
３０：第１の演算手段
４０：第２のフィルタ手段
４１：フィルタｃ部
４２：フィルタｄ 部
４３：フィルタｅ 部
５０：第２の演算手段
６０：ステップ検出手段
７０：運動データ演算手段
８０：通信手段
８０ａ：アンテナ
８０ｃ：通信チップ
８０Ｔ：リード線
８１：外部情報端末
８２：リーダライタ
９０：部位検出手段
９１：順位付手段
９２：識別手段
９３：判別手段
１３０：ボタン電池
１３１：電池抑えバネ
１３２：電池抑えバネ
２１０：回路基板
２１３：信号処理回路
２４１：上ケース
２４２：下ケース
２１３：信号処理回路
３００：加速度検出手段
４００：行動シーン判定手段
５００：活動量算出手段
６００：表示手段
７００：記憶手段
Ｋｄ：個人データ
Ｓａ：３軸加速度信号
Ｓａｘ、Ｓｎｘ：ｘ方向信号
Ｓａｙ、Ｓｎｙ：ｙ方向信号
Ｓａｚ、Ｓｎｚ：ｚ方向信号
Ｓｕｃ：装着部位信号
Ｓｕｃｙ：腕着信号
Ｓｕｃｎ：非腕着信号
Ｓ１：評価データ
Ｓ１ｊ：順位データ
Ｓ１ｄ：振幅差データ
Ｓ２：識別信号
Ｓｎ：１次ステップ信号
Ｓｆ２１：長帯域信号
Ｓｆ２２：中帯域信号
Ｓｆ２３：短帯域信号
Ｓｇ：合成加速度信号
Ｓｋ：２次ステップ信号
Ｓｓ：３次ステップ信号
Ｓｓｃ：運動諸データ
Ｍ：通信用磁界
1: Activity meter 10: 3-axis acceleration sensor 20: First filter means 30: First calculation means 40: Second filter means 41: Filter c section 42: Filter d section 43: Filter e section 50: First 2 calculation means 60: step detection means 70: motion data calculation means 80: communication means 80a: antenna 80c: communication chip 80T: lead wire 81: external information terminal 82: reader/writer 90: site detection means 91: ranking means 92 : Identification means 93: Determination means 130: Button battery 131: Battery holding spring 132: Battery holding spring 210: Circuit board 213: Signal processing circuit 241: Upper case 242: Lower case 213: Signal processing circuit 300: Acceleration detection means 400: Action scene determination means 500: Activity amount calculation means 600: Display means 700: Storage means Kd: Personal data Sa: 3-axis acceleration signal Sax, Snx: x-direction signal Say, Sny: y-direction signal Saz, Snz: z-direction signal Suc : Wearing part signal Sucy: Arm wear signal Sucn: Non-arm wear signal S1: Evaluation data S1j: Order data S1d: Amplitude difference data S2: Identification signal Sn: First step signal Sf21: Long band signal Sf22: Middle band signal Sf23: Short band signal Sg: synthetic acceleration signal Sk: secondary step signal Ss: tertiary step signal Ssc: various motion data
M : Communication magnetic field
Claims (5)
前記使用者の体動を検出してｘ方向信号及びｙ方向信号及びｚ方向信号からなる３軸加速度信号（Ｓａ）を出力する３軸加速度センサ（１０）と、
前記３軸加速度信号（Ｓａ）を入力して１次ステップ信号（Ｓｎ）を出力する第１のフィルタ手段（２０）と、
前記１次ステップ信号（Ｓｎ）を入力して合成加速度信号（Ｓｇ）を出力する第１の演算手段（３０）と、
前記合成加速度信号（Ｓｇ）を入力して長帯域信号（Ｓｆ２１）及び中帯域信号（Ｓｆ２２）及び短帯域信号（Ｓｆ２３）を各々出力するフィルタｃ部（４１）及びフィルタｄ部（４２）及びフィルタｅ部（４３）を備えた第２のフィルタ手段（４０）と、
前記長帯域信号（Ｓｆ２１）及び前記中帯域信号（Ｓｆ２２）及び前記短帯域信号（Ｓｆ２３）を入力して２次ステップ信号（Ｓｋ）を出力する第２の演算手段（５０）と、
前記第１のフィルタ手段（２０）が出力する１次ステップ信号（Ｓｎ）を入力して前記活動量計の装着部位が腕装着であるか否かを判別する装着部位信号（Ｓｕｃ）を出力する装着部位検出手段（９０）と、
前記第２の演算手段（５０）が出力する前記２次ステップ信号（Ｓｋ）と前記装着部位検出手段（９０）が出力する前記装着部位信号（Ｓｕｃ）とを入力して、３次ステップ信号（Ｓｓ）を出力するステップ検出手段（６０）と、
前記３次ステップ信号（Ｓｓ）と前記装着部位検出手段（９０）が出力する前記装着部位信号（Ｓｕｃ）とを入力して、活動消費カロリデータを含む運動諸データ（Ｓｓｃ）を出力する運動データ演算手段（７０）と、
通信手段（８０）と、
を備えたことを特徴とする活動量計。 In the activity meter worn on the user's body,
A triaxial acceleration sensor (10) that detects the body movement of the user and outputs a triaxial acceleration signal (Sa) consisting of an x-direction signal, a y-direction signal, and a z-direction signal;
First filter means (20) for inputting the triaxial acceleration signal (Sa) and outputting a primary step signal (Sn);
A first calculation means (30) for inputting the primary step signal (Sn) and outputting a synthetic acceleration signal (Sg);
A filter c unit (41), a filter d unit (42), and a filter for inputting the synthetic acceleration signal (Sg) and outputting a long band signal (Sf21), a middle band signal (Sf22), and a short band signal (Sf23), respectively. second filter means (40) having an e-section (43),
Second computing means (50) for inputting the long band signal (Sf21), the middle band signal (Sf22) and the short band signal (Sf23) and outputting a secondary step signal (Sk);
The primary step signal (Sn) output from the first filter means (20) is input and a mounting site signal (Suc) for determining whether or not the mounting site of the activity meter is worn on the arm is output. Wearing part detection means (90),
The secondary step signal (Sk) output by the second computing means (50) and the mounting site signal (Suc) output by the mounting site detecting means (90) are input, and a tertiary step signal ( Step detection means (60) for outputting Ss),
Exercise data that inputs the tertiary step signal (Ss) and the attachment site signal (Suc) output by the attachment site detection means (90) and outputs exercise data (Ssc) including activity consumption calorie data. Computing means (70),
Communication means (80),
An activity meter characterized by having.
前記順位付手段（９１）は、前記１次ステップ信号（Ｓｎ）を構成するｘ方向信号及びｙ方向信号及びｚ方向信号の各々の振幅を大きい順に１位と２位とに順位付けした順位データ（Ｓ１ｊ）と、前記１位と前記２位との振幅差データ（Ｓ１ｄ）と、からなる評価データ（Ｓ１）を出力し、
前記識別手段（９２）は、前記順位付手段（９１）が出力する前記評価データ（Ｓ１）を入力して前記順位データ（Ｓ１ｊ）の順位が替わりかつ前記振幅差データ（Ｓ１ｄ）が所定水準を超えると識別信号（Ｓ２）を出力し、前記判別手段（９３）は、前記識別手段（９２）からの前記識別信号（Ｓ２）を入力する毎に経過時間を計測し、該経過時間が所定の時間以上になると前記装着部位信号（Ｓｕｃ） として非腕着信号（Ｓｕｃｎ）を出力し、前記経過時間が所定の時間未満であれば腕着信号（Ｓｕｃｙ）を出力するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の活動量計。 The mounting site detecting means (90) comprises a ranking means (91), an identifying means (92) and a discriminating means (93),
The ranking means (91) ranks the first step signal and the second step signal in order of increasing amplitude of each of the x-direction signal, the y-direction signal, and the z-direction signal forming the primary step signal (Sn). Output evaluation data (S1) consisting of (S1j) and amplitude difference data (S1d) between the first and second positions,
The identification means (92) inputs the evaluation data (S1) output by the ranking means (91) to change the rank of the rank data (S1j) and the amplitude difference data (S1d) to a predetermined level. When it exceeds, an identification signal (S2) is output, and the determination means (93) measures an elapsed time each time the identification signal (S2) is input from the identification means (92), and the elapsed time is set to a predetermined value. When it is time or more, a non-arm wear signal (Sucn) is output as the wearing part signal (Suc), and if the elapsed time is less than a predetermined time, a arm wear signal (Sucy) is output. The activity meter according to claim 1.
前記運動データ演算手段（７０）は、前記腕着信号（Ｓｕｃｙ）が入力されると、前記運動諸データ（Ｓｓｃ）の前記活動消費カロリデータの算出を変更するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の活動量計。 The step detecting means (60) comprises a number-of-times threshold value for evaluating the number of times of the secondary step signal (Sk) and an amplitude threshold value for evaluating the amplitude of the secondary step signal (Sk). ) Is input, the frequency threshold and the amplitude threshold are changed,
The exercise data calculating means (70) is configured to change the calculation of the activity consumption calorie data of the exercise data (Ssc) when the arm wearing signal (Sucy) is input. The activity meter according to claim 2.
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