JPH07144039A - 運動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人の運動機能を測定する運動測定装置におい
て、正確に運動量や歩数を計測することを目的とする。 【構成】 靴底に組み込まれた振動検知手段１と、一定
時間間隔を計測する第１のタイマー２と、第１のタイマ
ー２で計時された時間間隔毎に振動検知手段１の出力の
積分値を算出する積分手段５と、積分手段５の出力が第
１の設定値を超えると信号を出力する振動発生判定手段
を備えた構成により、同じ一歩でもその運動量の大、小
を正確に測定することができ、同時に歩数を正確にカウ
ントできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人の運動機能を測定する
運動測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の運動機能を測定する装置と
して、腰部等に取り付けて計測する万歩計がよく知られ
ている。これらは、振動センサーで振動を検知し、その
振動の回数を歩数として計数し、表示部を設け歩数を表
示していた。これらは、振動検知部、制御部、表示部と
もに腰部等に装着する構成で、身体の体幹部の上下振動
を検知していた。この上下運動の回数をカウントして相
対的な身体の運動量の目安としていた。ところが、振動
検知部を腰部等に装着するものは身体の運動、とくに歩
いた場合の振動を正確に表示することができなかったた
め、実公昭６３−４４０８号公報、実開昭５６−１５３
８１２号公報、実開昭６４−４９１０５号公報に見られ
るように靴に感圧センサーを設けるものが知られてい
た。また、特開平５−５６２８号公報に見られるよう
に、歩数・走数の計数を、振動を電圧に変換する圧電素
子と、その圧電素子の振動による電圧変化を計数するカ
ウンター回路とにより行うもの（万歩計）が示されてお
り、このものは、そのケースが手や腕等に装着すること
ができ、精度の高い運動量を測定できるものとして知ら
れていた。

【０００３】実公昭６３−４４０８号公報、実開昭５６
−１５３８１２号公報、実開昭６４−４９１０５号公報
等では、靴底に配設された感圧タイプのセンサーが、一
歩毎に一回のパルス信号を出力し歩数計によって歩数を
カウントし、また、特開平５−５６２８号公報では、電
圧変化の＋側の変化量を一回の歩数として計数している
ため、歩数の計測はできても、足に負荷された実際の衝
撃による振動信号を振動量として信号処理していないの
で、運動の強度を正確に測定することが不可能であっ
た。また、歩いているのか走っているのか等の運動の種
類は判定しておらず、カウントの速度から歩行速度を、
また、カウントの回数から歩幅を予め入力することで歩
行距離を、また、体重を入力しての消費カロリーを演算
していたに過ぎなかった。また、同時に運動による足部
への負荷量を２次元的に検知してはいなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、上記各
公報に示されたものは、正確な運動量や運動種類や運動
量の演算ができないという問題点を有していた。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、正確な運動量と歩数を同時に計測でき、また、運動
種類を正確に判定でき、また、運動活動量を正確に演算
でき、さらに、足底にかかる負荷の分布を測定できる運
動測定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の運動測定装置は、靴底に組み込まれた振動検
知手段と、一定時間間隔を計測する第１のタイマーと、
第１のタイマーで計時された時間間隔毎に振動検知手段
の出力の積分値を算出する積分手段と、積分手段の出力
が第１の設定値を超えると信号を出力する振動発生判定
手段を備えた構成、またはその構成に振動発生判定手段
から出力される信号の発生時間間隔を計時する第２のタ
イマーと、積分手段より得られた積分値と第２のタイマ
ーで計時された発生時間間隔のデータに基づいて運動の
種類を判定する運動判定手段を付加した構成、もしくは
その構成に運動判定手段の判定結果に基づき各運動の種
類に応じてその累積時間を計時する第３のタイマーと、
運動判定手段で判定される運動の種類に対応して定数を
記憶する定数記憶手段と、第３のタイマーで計時された
累積時間と定数記憶手段の定数を用いて活動量を演算す
る活動量演算手段を付加した構成、または上記の各構成
で複数の振動検知手段を設けた構成としたものである。

【０００７】

【作用】この構成において下記のように作用することと
なる。

【０００８】靴底に組み込まれた振動検知手段が運動の
度に生じる振動を検知し、一定時間間隔を計測する第１
のタイマーで計時された時間間隔毎に振動検知手段の出
力の積分値を積分手段が算出し、積分手段の出力が第１
の設定値を超えると振動発生判定手段が信号を出力す
る。

【０００９】また、第２のタイマーが振動発生判定手段
から出力される信号の発生時間間隔を計時し、運動判定
手段が積分手段より得られた積分値と第２のタイマーで
計時された発生時間間隔のデータに基づいて運動の種類
を判定する。

【００１０】また、第３のタイマーが運動判定手段の判
定結果に基づき各運動の種類に応じてその累積時間を計
時し、定数記憶手段が運動判定手段で判定される運動の
種類に対応して定数を記憶し、活動量演算手段が第３の
タイマーで計時された累積時間と定数記憶手段の定数を
用いて活動量を演算する。

【００１１】また、複数の振動検知手段が足底の各部分
に負荷される振動を検知する。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の実施例１について説明する。

【００１３】図１および図２に示すように、ポリ弗化ビ
ニリデン製の薄膜形状の圧電センサーで構成された振動
検知手段１は靴底９に内蔵され、第１のタイマー２、ア
ンプ３、バンドパスフィルター４、積分手段５、振動発
生判定手段６、測定部７等はユニット１０に内蔵されて
いる。また、ユニット１０には表示部８が例えば靴紐等
に固定されたり、もしくは靴の表面に組み込んだりされ
て、外部から見えるように配設されている。

【００１４】以上のように構成された運動測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。歩行や走行等の運動に
より靴底９に振動が与えられると圧電センサーに電圧変
化が生じ、この電圧変化が振動検知手段１から出力とし
てユニット１０に送られる。この出力は第１のタイマー
２で計時された時間間隔毎にアンプ３、バンドパスフィ
ルター４を通り、積分手段５で積分され、振動発生判定
手段６へと送られる。

【００１５】図３の曲線（ａ）に示すように、振動検知
手段１で検知された一歩毎の振動による信号出力は、第
１のタイマー２で計時した時間間隔毎に積分手段５で積
分されて、図３の曲線（ｂ）に示すような積分値とな
る。ここで、３歩目、４歩目のような信号出力となるジ
ャンプのような激しい運動のときは、足底にかかる振動
も大きく積分値は多くなり、１・２歩目、５・６歩目の
ようなゆっくり歩くときのような穏やかな運動であれ
ば、足底にかかる振動も小さく積分値も少なくなる。振
動発生判定手段６では、激しい運動でも、穏やかな運動
でも１歩でも運動を行うと検知できるような第１の設定
値Ｉを設けていて、第１の設定値Ｉ以上の出力がある
と、図３の曲線（ｃ）に示すような振動発生信号を出力
する。第１の設定値Ｉを設けることで、ノイズとみなさ
れるような歩行や走行運動を伴わない小さな振動を間違
って検知することが生じない。測定部７では、計測リセ
ットが行われない限り、積分手段５の積分値の累積値、
または、振動発生判定手段６の信号出力回数を計測し
て、積分値の累積値を運動量として、または、信号発生
判定手段６の信号出力回数を歩数として表示部８に表示
する。

【００１６】以上のように本実施例によれば、靴底９に
組み込まれた振動検知手段１で実際に運動することで靴
底９に生じた振動を検知して、振動の積分値を演算する
ことで、同じ一歩でも、運動量の多い一歩なのかまたは
少ない一歩なのかを正確に測定でき、同時に歩数のカウ
ントもできる。

【００１７】（実施例２）以下本発明の実施例２につい
て説明する。

【００１８】図４に示すように、本実施例の特徴とする
ところは、前述実施例１の構成に、振動発生判定手段６
から出力される信号の発生時間間隔を計時する第２のタ
イマー１１と、積分手段５より得られた積分値と第２の
タイマー１１で計時された発生時間間隔のデータに基づ
いて運動の種類を判定する運動判定手段１２を備えた点
である。

【００１９】以上のように構成された運動測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。前述実施例１で説明し
た動作と同じ動作については説明を省略する。前述実施
例１と同様に歩行や走行等の運動による振動の発生を振
動発生判定手段６により判定して出力された信号の発生
時間間隔Δｔを第２のタイマー１１で計時する。運動判
定手段１２では、図５の曲線（ａ）と、曲線（ｂ）に示
すようなΔｔまたはΔｔ′の値と、ΔｔまたはΔｔ′時
間に積分手段５において積分された積分値ＳまたはＳ′
を用いて、図６に示すように運動種類の判定を行う。例
えば、発生時間間隔Δｔが閾値Ｔａ以下で短く、積分値
Ｓが閾値Ｓａ以上で運動量が多ければ、図中のＡで示し
た領域にあり、このときの運動種類はジョギング状態の
ような「速く走る」状態であると判定される。また、散
歩のようにゆっくり歩いていれば、発生時間間隔Δｔが
閾値Ｔａ以上で長く、積分値Ｓが閾値Ｓａ以下で運動量
が少なければ、図中のＢで示した領域にあり、このとき
の運動種類は「ゆっくり歩く」と判断される。これらの
領域カテゴリーの他に、「全速力で走る」、「ゆっくり
走る」、「速く歩く」等の他の領域を設け、各々のカテ
ゴリー毎にカウントした歩数を表示部８で表示する。

【００２０】以上のように本実施例によれば、運動中の
振動の発生時間間隔と、振動量で表わされる運動強度と
を基準として運動の種類を判定することで、正確な運動
種類の判定が可能になり、運動の測定としてより高度な
測定ができる。

【００２１】（実施例３）以下本発明の実施例３につい
て説明する。

【００２２】図７に示すように、本実施例の特徴とする
ところは、前述実施例２の構成に、運動判定手段１２の
判定結果に基づき各運動の種類に応じてその累積時間を
計時する第３のタイマー１３と、運動判定手段１２で判
定される運動の種類に対応した定数を記憶する定数記憶
手段１４と、第３のタイマー１３で計時された累積時間
と定数記憶手段１４の定数を用いて活動量を演算する活
動量演算手段１５を備えた点である。

【００２３】以上のように構成された運動測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。運動種類判定手段１２
までの動作は前述実施例２の動作と同様なので説明を省
略する。

【００２４】運動種類判定手段１２において判定された
運動種類毎の累積時間から第３のタイマー１３で計時さ
れ、また、運動種類判定手段１２で判定される運動種類
に対応した（表１）に示す定数（Ｈ１〜Ｈ５）が定数記
憶手段１４で記憶されている。

【００２５】

【表１】

【００２６】第３のタイマー１３において計時された累
積時間（ｔ１〜ｔ５）と定数記憶手段１４において記憶
されている定数との積（Ｅ１〜Ｅ５）とその和を活動量
演算手段１５で演算した計算値Ｅ-all（＝Ｅ１＋Ｅ２＋
Ｅ３＋Ｅ４＋Ｅ５）を一日の総活動量として算定する。

【００２７】以上のように本実施例によれば、正確な運
動種類を判定し、運動種類毎の累積時間の計時を行い、
運動種類に応じた定数を用いて活動量を演算するので、
より正確な活動量の演算が可能になり、この活動量はエ
ネルギー消費量の指標とすることもできる。

【００２８】（実施例４）以下本発明の実施例４につい
て説明する。

【００２９】図８に示すように、靴底の複数の位置、例
えば親指の付け根、小指の付け根、土踏まず、かかと等
の各部位にそれぞれ対応して複数の振動検知手段１ａ〜
１ｄを配設し、リレースイッチ１６、第１のタイマー
２、アンプ３、バンドパスフィルター４、積分手段５、
記憶部１７が前述実施例１と同様にユニットに内蔵さ
れ、表示部８が前述実施例１と同様に外から見えるよう
にユニットに配設されている。

【００３０】以上のように構成された運動測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。振動検知手段１ａ〜１
ｄにより、足底の各々の部位の振動が検知され、検知さ
れた振動信号は、第１のタイマー２で刻まれた一定時間
間隔毎に、リレースイッチ１６によって順次、アンプ
３、バンドパスフィルター４へ送られ、積分手段５にお
いて積分される。積分値は記憶部１７において各部位毎
に記憶される。この積分値の記憶により、計測開始から
計測終了までに行われた運動により生じた足底の各部位
での相対的な運動量、つまりは運動負荷量がわかり、こ
の値が表示部８で表示される。

【００３１】以上のように本実施例によれば、足底の各
部に負荷された振動の強度を測定でき、負荷の分布を知
ることができる。

【００３２】なお、本実施例では靴底に振動検知手段１
ａ〜１ｄを組み込んだ例を示したが、靴下の足裏部に組
み込むこともできる。

【００３３】さらに、前述実施例１〜３で説明した振動
検知手段１を本実施例のように複数個とすることによ
り、本実施例と同様な効果が得られ、実際の運動時に足
底や身体の部位に極度に負担がかかっていないかどうか
の分布がわかるので、運動時の事故や、運動による身体
の故障等の原因を推測することや予測することができ
る。

【００３４】なお、実施例１〜４に表示手段や記憶手段
を設けることで、モニター機能が充実し、表示手段にお
いて、測定された運動強度等に応じて表示を変化させる
ことでモニター効果をあげ、運動自体にアミューズメン
ト性を取り入れることもできる。

【００３５】また、実施例１〜４の運動測定装置を用い
れば、適正な運動がなされているか否かがわかり、フィ
ードバックできるので、リハビリテーションや各種スポ
ーツの練習時に使って有効である。

【００３６】また、実施例１〜４の運動測定装置の構成
では片足ずつの歩数を計測するが、振動検知手段とユニ
ット間をワイヤレス接続にして、ユニットで両足の歩数
信号を受信するような構成にしてもよいことはいうまで
もない。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
は、靴底に組み込まれた振動検知手段と、一定時間間隔
を計測する第１のタイマーと、第１のタイマーで計時さ
れた時間間隔毎に振動検知手段の出力の積分値を算出す
る積分手段と、積分手段の出力が第１の設定値を超える
と信号を出力する振動発生判定手段を備えた構成、また
はその構成に振動発生判定手段から出力される信号の発
生時間間隔を計時する第２のタイマーと、積分手段より
得られた積分値と第２のタイマーで計時された発生時間
間隔のデータに基づいて運動の種類を判定する運動判定
手段を付加した構成、もしくはその構成に運動判定手段
の判定結果に基づき各運動の種類に応じてその累積時間
を計時する第３のタイマーと、運動判定手段で判定され
る運動の種類に対応して定数を記憶する定数記憶手段
と、第３のタイマーで計時された累積時間と定数記憶手
段の定数を用いて活動量を演算する活動量演算手段を付
加した構成、または上記の各構成で複数の振動検知手段
を設けた構成により、正確な運動量と歩数を同時に計測
でき、また運動種類を正確に判定でき、また運動活動量
を正確に演算でき、さらに足底にかかる負荷の分布を測
定できる優れた運動測定装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の運動測定装置のブロック図

【図２】同運動測定装置の概略外観図

【図３】同運動測定装置の振動検知手段と積分手段と振
動発生判定手段の出力を示したグラフ

【図４】本発明の実施例２の運動測定装置のブロック図

【図５】同運動測定装置の積分手段と第２のタイマーの
出力を示したグラフ

【図６】同運動測定装置の運動判定手段による運動種類
判定の説明図

【図７】本発明の実施例３の運動測定装置のブロック図

【図８】本発明の実施例４の運動測定装置のブロック図

【符号の説明】

１ 振動検知手段 ２ 第１のタイマー ５ 積分手段 ６ 振動発生判定手段 １１ 第２のタイマー １２ 運動判定手段 １３ 第３のタイマー １４ 定数記憶手段 １５ 活動量演算手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 靴底に組み込まれた振動検知手段と、一
   定時間間隔を計測する第１のタイマーと、前記第１のタ
   イマーで計時された時間間隔毎に前記振動検知手段の出
   力の積分値を算出する積分手段と、前記積分手段の出力
   が第１の設定値を超えると信号を出力する振動発生判定
   手段を備えた運動測定装置。
2. 【請求項２】 振動発生判定手段から出力される信号の
   発生時間間隔を計時する第２のタイマーと、積分手段よ
   り得られた積分値と前記第２のタイマーで計時された発
   生時間間隔のデータに基づいて運動の種類を判定する運
   動判定手段を備えた請求項１記載の運動測定装置。
3. 【請求項３】 運動判定手段の判定結果に基づき各運動
   の種類に応じてその累積時間を計時する第３のタイマー
   と、前記運動判定手段で判定される運動の種類に対応し
   て定数を記憶する定数記憶手段と、前記第３のタイマー
   で計時された累積時間と前記定数記憶手段の定数を用い
   て活動量を演算する活動量演算手段を備えた請求項１ま
   たは２記載の運動測定装置。
4. 【請求項４】 複数の振動検知手段を備えた請求項１な
   いし３のいずれかに記載の運動測定装置。