JP2009222407A - 携帯型歩行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の歩行（ピッチや歩幅）を好ましい状態に導き、より効果的な歩行の実施を支援することのできる歩行支援装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る携帯型歩行支援装置は、単位時間あたりの移動距離を計測する距離計測手段と、前記単位時間あたりの歩数を計測する歩数計測手段と、前記移動距離と前記歩数とから歩幅を算出する歩幅算出手段と、前記歩数と前記単位時間とからピッチを算出するピッチ算出手段と、前記単位時間における歩幅とピッチを、歩幅軸とピッチ軸とをもつ２次元グラフ上に表示する表示手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、歩行を支援するための技術に関する。

ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を利用して歩行を支援する装置としては、以下に示すものがある。

特許文献１には、ＧＰＳ情報から算出される距離情報と、歩行センサにより算出される歩行数を用いて、正確な歩幅を算出する携帯用ナビゲーション装置が開示されている。特許文献２には、歩行センサの出力とＧＰＳ情報とから、歩行リズム（一秒間あたりの歩数）と歩幅を対応付けるためのリズム歩幅テーブルを作成すること、ＧＰＳ情報が受信できない場合にリズム歩幅テーブルを用いて歩行距離を算出すること、が開示されている。
特開平９−８９５８４号公報 特開２００１−２７２２４７号公報

成人病予防や肥満対策、運動不足の解消のために、日頃から積極的な歩行を心がけることが好ましい。また同じ距離を歩く場合でも、ゆっくり歩くよりも、大股で速く歩くほうが得られる運動効果は高くなる。しかし、従来の歩行支援装置は、歩行者を目的地へ速やかに案内することを主目的とするものにすぎず、歩行量を増加させたり、歩行のモチベーションを向上させたりするものではなかった。上記特許文献１、２の装置では、ＧＰＳ情報を用いることで利用者の歩幅や現在位置を精度良く知ることはできるものの、利用者がどのような歩き方をしているか（歩幅やピッチの良し悪し）を評価するものではなかった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、利用者の歩行内容（ピッチや歩幅）を好ましい状態に導き、より効果的な歩行運動の実施を支援する歩行支援装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用する。

本発明に係る携帯型歩行支援装置は、単位時間あたりの移動距離を計測する距離計測手段と、前記単位時間あたりの歩数を計測する歩数計測手段と、前記移動距離と前記歩数とから歩幅を算出する歩幅算出手段と、前記歩数と前記単位時間とからピッチを算出するピッチ算出手段と、前記単位時間における歩幅とピッチを、歩幅軸とピッチ軸とをもつ２次元グラフ上に表示する表示手段と、を備える。

運動量（運動効果）という観点からいうと、小股で歩くよりも大股でしっかり歩く方が望ましく、またピッチ（速度）はより速いほうが望ましい。そこで本発明では、利用者が実際に行った歩行の内容評価を、歩幅軸とピッチ軸とをもつ２次元グラフを用いて表す。このようなグラフィカル表示により、利用者は、自分自身の歩き方の良し悪し（客観的評価）を容易に理解することができる。そして利用者にこのような客観的評価を知らせることで、利用者の歩行をより好ましい状態に導くことができ、より効果的な歩行運動の実施を支援することが可能となる。

また本発明では、移動距離と歩数をそれぞれ計測し、その計測値から歩幅やピッチを算出しているので、利用者が実際に行った歩行の内容をより正確に評価することができる。

表示手段による２次元グラフの表示態様やデザインについては、どのようなものでも採用可能である。たとえば、前記表示手段が、現時点の歩幅とピッチを表すマークのみを表示することも好ましい。最新の情報のみを表示することで、利用者は現在の歩き方の良し悪しを一目で把握でき、歩幅やピッチをどのように改善したらよいかをただちに判断できるからである。

また前記表示手段が、開始時点から現時点までの各単位時間の歩幅とピッチを表す複数のマークを表示してもよい。このようなグラフ表示により、歩幅やピッチの時間的変化（履歴）を容易に把握することができる。

前記２次元グラフが複数の領域に区分されているとよい。マークがどの領域に属しているか確認することにより、利用者は歩幅やピッチの良し悪しを簡単に把握し評価することができる。さらに、現時点のマークが属している領域に応じて、アドバイスを出力するアドバイス出力手段をさらに備えることが好ましい。このように利用者の実際の歩行内容（歩幅やピッチの良し悪し）に応じてアドバイスの内容を変えることで、より効果的かつ適切な歩行の支援が可能となる。

開始時点から現時点までの歩行経路を地図上に表示する手段を備え、開始時点から現時点までの各単位時間のマークが属している領域に応じて、前記歩行経路が色分けされていることが好ましい。このような実績表示により、歩幅やピッチの良し悪し、傾向、時間的・場所的変化などを、歩行経路と対応づけながら、直感的に把握できる。このような情報表示は、利用者に満足感を与えたり、モチベーションを向上したりする効果もある。

また前記２次元グラフは、開始時点から現時点までの各単位時間の歩幅とピッチを表す２次元ヒストグラムであることも好ましい。つまり、歩幅とピッチを表す点の位置変化だけでなく、度数（点のプロット数）も表示するのである。このようなヒストグラム表示により、歩幅やピッチの時間的変化（履歴）だけでなく、歩行全体を通しての歩行内容や傾向を評価することが可能となる。

ここで、前記２次元ヒストグラムの度数の大きさが色で表現されているとよい。これにより歩幅やピッチの偏りを直感的に把握できる。また度数を３次元的に表現したり数値で表現したりするよりも、グラフ表示がシンプルで見やすくなる。さらに、２次元ヒストグラムの度数の大きさに応じてアドバイスを出力するアドバイス出力手段を設けてもよい。このように利用者の実際の歩行内容に応じてアドバイスの内容を変えることで、より効果的かつ適切な歩行の支援が可能となる。

前記距離計測手段は、ＧＰＳ情報と地図情報とに基づいて、道に沿った移動距離を算出するとよい。ＧＰＳ情報と地図情報を組み合わせることで、移動距離ひいては歩幅をより正確に算出することが可能となり、グラフに表示される歩行評価の信頼性が向上する。

本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する携帯型歩行支援装置として捉えてもよいし、上記処理の少なくとも一部を含む携帯端末による歩行支援方法、または、かかる方法を実現するためのプログラムやそのプログラムを記録した記録媒体として捉えることもできる。なお、上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明によれば、利用者の歩行（ピッチや歩幅）を好ましい状態に導き、より効果的な歩行の実施を支援することができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

（第１実施形態）
＜装置構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る携帯型歩行支援装置（以下、単に歩行支援装置とよぶ）の構成を示すブロック図である。この歩行支援装置は、利用者の歩行（特に、運動として積極的に行う歩行運動）を支援し、歩行量の増加や歩行に対するモチベーションの向上を図るためのものである。

歩行支援装置は、図１に示すように、操作部１０、時計１１、メモリ１２、表示部１３、ＧＰＳ受信部１５、位置検出部１６、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１７、加速度センサ１９、電源２０などを備えている。この歩行支援装置は専用の携帯機器として具体化することも可能であるが、たとえば、携帯電話、ＰＨＳ、歩数計、ＰＤＡ、モバイルコンピュータなどの一機能として具体化することも好ましい。以下の実施形態では携帯電話を例に挙げて説明を行う。

操作部１０は、利用者が各種入力を行うための機能であり、たとえば携帯電話の数字キーや機能キーが該当する。時計１１は、現在時刻を計時するための機能であり、この時計機能はＧＰＳによる測位や歩行時間の計算などにも利用される。メモリ１２は、プログラム、データ、歩行の実績情報（歩数や歩行経路）などを記憶する記憶手段である。表示部１３は、歩行の実績や評価（後述する２次元グラフ）などを表示するための機能であり、たとえば液晶ディスプレイパネルや有機ＥＬディスプレイパネルなどで構成される。電源２０は歩行支援装置の各部位に電力を供給するものであり、たとえばリチウムイオンバッテリなどの充電池が用いられる。ＣＰＵ１７は、メモリ１２に格納されたプログラムを読み込んで、各種の演算や制御を実行するものである。

ＧＰＳ受信部１５は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）衛星からの電波を受信する機能である。位置検出部１６は、ＧＰＳ受信部１５で受信したＧＰＳ信号に基づいて現在位置を検出する機能（位置検出手段）である。ＧＰＳ信号による測位の具体的手法については公知の技術を利用可能である。なお、測位精度を向上するために、加速度センサ１９や方位センサの出力による補正を行うことも好ましい。

加速度センサ１９は、多軸の加速度を検出可能なセンサである。加速度センサ１９の出力信号は、歩行の検出、歩数のカウント、歩幅の推定などに利用される。

＜動作説明＞
図２のフローチャートに沿って、歩行支援装置の動作を説明する。

利用者が歩行支援装置を携帯または装着して歩行を行うと、その振動（垂直方向の動加速度の変動）が加速度センサ１９によって検知される。加速度センサ１９により歩行が検知されると自動的に図２の処理が起動し、所定時間（たとえば３分間）のあいだ歩行が検出されなかった場合は図２の処理は自動的に終了する。これにより電力消費を低減している。

ステップＳ１において、ＣＰＵ１７はＧＰＳ測位により現在位置を算出する。たとえば現在位置の緯度、経度などが特定される。ステップＳ２において、ＣＰＵ１７は歩数カウ
ンタと歩行時間タイマの値を０にリセットする。

ステップＳ３、Ｓ４において、ＣＰＵ１７は、加速度センサ１９の出力波形を解析することにより、１０分間あたりの歩数を計測する。ここでは「１０分」を単位時間として歩数を計測しているが、単位時間の値は任意に設定可能である。たとえば、５分、３０分、１時間などでもよい。ただし、単位時間が長いほど後述する歩行評価の更新間隔が長くなるため、好ましくは数分〜十数分くらいの単位時間がよい。なお利用者が単位時間の設定値を変更できるようにしてもよい。加速度センサ１９およびＣＰＵ１７によるステップＳ３、Ｓ４の処理が、本発明の歩数計測手段に対応する。

ステップＳ５において、ＣＰＵ１７は、ＧＰＳ測位により現在位置を算出する。そして、ステップＳ６において、ＣＰＵ１７は、１０分前の位置と現時点の位置とから、１０分間あたりの移動距離を算出する。本実施形態では、２点間の直線距離を利用者の移動距離とみなす。歩行経路は直線とは限らないが、数分程度で進む距離はさほど大きくないため、誤差は無視しても構わないからである。もちろん、移動距離の計測精度を向上するために位置検出のサイクルを上記単位時間（１０分）より短くしてもよい。たとえば１分に１回位置を検出して移動経路をトラックすることで、より正確に移動距離を計測可能となる。ＧＰＳ情報とＣＰＵ１７によるステップＳ６の処理が、本発明の距離計測手段に対応する。

ステップＳ７において、ＣＰＵ１７は、ステップＳ６で算出された移動距離を歩数カウンタの値で除することにより、１０分間における平均の歩幅を算出する。ＣＰＵ１７のこの処理が、本発明の歩幅算出手段に対応する。

ステップＳ８において、ＣＰＵ１７は、歩数カウンタの値を１０で除することにより、１０分間における平均の歩行ピッチ（歩数／分）を算出する。ＣＰＵ１７のこの処理が、本発明のピッチ算出手段に対応する。

ステップＳ９において、ＣＰＵ１７は、ステップＳ７、Ｓ８で算出した「歩幅」と「ピッチ」を表示部１３に出力する。ＣＰＵ１７と表示部１３によるこの処理が、本発明の表示手段に対応する。図３は、表示例を示している。本実施形態では、歩幅軸（横軸）とピッチ軸（縦軸）をもつ２次元グラフ上に、現時点（最新の１０分間）の歩幅とピッチを表すマーク（図３の黒丸）がプロットされている。

運動量（運動効果）という観点からいうと、小股で歩くよりも大股でしっかり歩く方が望ましく、またピッチ（速度）はより速いほうが望ましい。つまり、図３のグラフにおいて、マークが右上に近づくほど、運動量の大きい歩行であることが判る。このようなグラフィカル表示により、利用者は、自分自身の歩き方の良し悪し（客観的評価）を容易に理解することができる。そして利用者にこのような客観的評価を提示することで、利用者の歩行内容をより好ましい状態に導くことができ、より効果的な歩行運動の実施を支援することが可能となる。

また本実施形態では、ＧＰＳ情報から移動距離を計測するとともに、加速度センサにより歩数を計測しており、それらの計測値から歩幅やピッチを算出している。よって、利用者が実際に行った歩行の内容をより正確に評価することができる。

また本実施形態では、最新の情報（現時点のマーク）のみをシンプルに表示するようにしたので、利用者は現在の歩き方の良し悪しを一目で把握でき、歩幅やピッチをどのように改善したらよいかをただちに判断できる。さらに２次元グラフが４つの領域（象限）に区分されているので、利用者はマークがどの領域に属しているかを確認することにより、
歩幅は大股か小股か、ピッチは遅いか速いか、といった歩幅やピッチの良し悪しを簡単に把握し評価することができる。

＜他の表示例＞
図４は、２次元グラフの他の表示例を示している。図４の例では、最新の情報だけでなく、歩行の開始時点から現時点までの各単位期間のマークの履歴をプロットしている。利用者が歩幅やピッチを改善すると、その歩行内容の改善がグラフ上のマークの位置変化（履歴）として現れるので、歩行の改善やモチベーションの向上に効果的である。履歴を表示するときは、現時点のマークを強調表示（大きさを変えたり、点滅させたり、色を変えたり、枠を付けたり、など）することも好ましい。

図５は、２次元グラフの他の表示例を示している。図５の２次元グラフは、開始時点から現時点までの各単位期間の歩数とピッチを表す点が累積的にプロットされた２次元ヒストグラムとなっている。ここでは、１つの点が矩形で表されており、度数（点のプロット数）の大きさがその矩形の色の違い（濃度の違いや模様の違いを含む）で表現されている。また現在の状況（最新１０分のマーク位置）は強調表示されている。

図５のようなヒストグラム表示により、歩幅やピッチの時間的変化（履歴）だけでなく、歩行全体を通しての歩行内容や傾向を評価することが可能となる。すなわち、２次元ヒストグラム上での度数の偏りをみることによって、利用者は自分自身の歩幅やピッチの傾向（歩幅が小さめであるとか、ピッチが遅めである、など）を把握でき、どのような改善を心がけるべきかを容易に理解することができる。たとえば図５の例からは、歩幅は改善傾向にあるが、ピッチは平均よりも遅めであるため、歩行ペースをもう少し高めたほうがよいことが判る。しかも図５のように度数を色の違いで表現することで、歩幅やピッチの偏りを利用者に直感的に把握させることが可能となるし、また度数を３次元的に表現したり数値で表現したりするよりも、グラフ表示がシンプルで見やすくなるという利点もある。

図３〜図５のようなグラフを表示するだけでなく、利用者の歩行内容に応じたアドバイスを出力することも好ましい。具体的には、２次元グラフの４つの領域（象限）のうち、いずれの領域に現時点のマークが属しているかによって、出力するアドバイスを決めるとよい。たとえば、左下の領域（ゆっくり且つ小股の歩き）の場合は「もう少しペースを上げて大股で歩きましょう。」、右下の領域（ゆっくり且つ大股の歩き）の場合は「もう少しペースを上げて歩きましょう。」、左上の領域（速足且つ小股の歩き）の場合は「もう少し大股で歩きましょう。」のような、歩行改善のためのアドバイスを出力するとよい。なおベストな歩行である右上の領域（速足且つ大股の歩き）の場合は、「現在のペースと歩幅を維持しましょう。」のようなアドバイスを出力するとよい。また、図５のような２次元ヒストグラム表示の場合は、度数の大きさあるいは度数分布などに応じてアドバイスを出力することも好ましい。

このように利用者の実際の歩行内容（歩幅やピッチの良し悪し）に応じてアドバイスの内容を変えることで、より効果的かつ適切な歩行の支援が可能となる。なおアドバイスは表示してもよいし、音声で出力してもよい。また２次元グラフの区分は４つに限らない。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係る歩行支援装置を説明する。第１実施形態では２次元グラフを表示するだけであったが、第２実施形態では２次元グラフだけでなく地図の表示も行う。その他の構成は第１実施形態のものと同様なため、以下、第２実施形態に特有の構成を中心に説明を行う。

図６は第２実施形態に係る歩行支援装置の構成を示すブロック図である。歩行支援装置は、地図情報取得部１４と方位センサ１８とを備えている。地図情報取得部１４は、無線通信を利用して、ネットワーク上の地図ＤＢサーバから地図情報を取得（ダウンロード）する機能である。無線通信としては、携帯電話のデータ通信を利用してもよいし、ＩＥＥＥ８０２．１１やＩＥＥＥ８０２．１５などの無線通信を利用してもよい。方位センサ１８は、装置本体が向いている方向を検出するためのセンサ（方向検出手段）であり、たとえば電子コンパス（地磁気センサ）やジャイロなどを利用可能である。

ＣＰＵ１７は、ＧＰＳ情報より現在位置を検出すると（図２のＳ１、Ｓ５）、地図情報取得部１４を介して現在位置周辺の地図情報をダウンロードする。ただし、現在位置周辺の地図情報がすでにメモリ１２内に存在する場合には、ダウンロードの必要はない。地図情報には、地図の画像データの他、経路や距離を計算するためのノードやリンクのデータ、分岐点やランドマーク（施設など）の位置を表すデータなどが含まれている。

そして、ＣＰＵ１７は、利用者の移動距離を算出する際に（図２のＳ６）、地図情報（ノードやリンクのデータ）を参照することにより、道に沿った移動距離を算出する。このようにＧＰＳ情報と地図情報を組み合わせることで、移動距離ひいては歩幅をより正確に算出することが可能となり、グラフに表示される歩行評価の信頼性が向上する。

図７は本実施形態の歩行実績の表示例を示している。図７の例では、表示部１３に、現在位置周辺の地図が表示され、開始地点（円マーク）から現在地点（星マーク）までの歩行経路２１が地図上に表示される。また、地図の下側には、開始地点から現在地点までの累積歩数（２１３５歩）と、現在時刻（１３：１０）と、アイコン状の２次元グラフ２２とが表示されている。２次元グラフ２２の４つの領域（象限）は色分けされており、２次元グラフ２２上に現時点のマークが表示されている。なおアイコン状の２次元グラフ２２を選択すると、図３〜図５のような詳細な２次元グラフが地図の代わりに（あるいは地図上に）表示される。

図７の例において、歩行経路２１は色分けして表示されている。それぞれの色は、２次元グラフ２２の領域の色に対応しており、その経路を利用者が歩行していたときの歩行内容（歩幅とピッチ）を表している。このような実績表示により、歩幅やピッチの良し悪し、傾向、時間的・場所的変化などを、歩行経路２１と対応づけながら、直感的に把握できる。このような情報表示は、利用者に満足感を与えたり、モチベーションを向上したりする効果もある。

＜変形例＞
上記実施形態は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

たとえば、歩行支援装置のメモリ１２内に必要な地図情報をすべて格納できるのであれば、地図情報を外部から取得するための機能は不要である。また歩行の検知は加速度センサ１９でなく振り子やその他の振動センサを利用してもよい。また上述した表示例はあくまでも一例にすぎず、どのような表示態様やデザインでもかまわない。

図１は第１実施形態に係る携帯型歩行支援装置の構成を示すブロック図である。 図２は歩行支援機能の処理の流れを示すフローチャートである。 図３は２次元グラフの表示例を示す図である。 図４は２次元グラフの表示例を示す図である。 図５は２次元グラフの表示例を示す図である。 図６は第２実施形態に係る携帯型歩行支援装置の構成を示すブロック図である。 図７は第２実施形態の歩行実績の表示例を示す図である。

符号の説明

１０ 操作部
１１ 時計
１２ メモリ
１３ 表示部
１４ 地図情報取得部
１５ ＧＰＳ受信部
１６ 位置検出部
１７ ＣＰＵ
１８ 方位センサ
１９ 加速度センサ
２０ 電源
２１ 歩行経路
２２ ２次元グラフ（アイコン表示）

Claims (10)

1. 単位時間あたりの移動距離を計測する距離計測手段と、
   前記単位時間あたりの歩数を計測する歩数計測手段と、
   前記移動距離と前記歩数とから歩幅を算出する歩幅算出手段と、
   前記歩数と前記単位時間とからピッチを算出するピッチ算出手段と、
   前記単位時間における歩幅とピッチを、歩幅軸とピッチ軸とをもつ２次元グラフ上に表示する表示手段と、
   を備える携帯型歩行支援装置。
2. 前記表示手段は、現時点の歩幅とピッチを表すマークのみを表示する請求項１に記載の携帯型歩行支援装置。
3. 前記表示手段は、開始時点から現時点までの各単位時間の歩幅とピッチを表す複数のマークを表示する請求項１に記載の携帯型歩行支援装置。
4. 前記２次元グラフが複数の領域に区分されている請求項１〜３のいずれかに記載の携帯型歩行支援装置。
5. 現時点のマークが属している領域に応じて、アドバイスを出力するアドバイス出力手段をさらに備える請求項４に記載の携帯型歩行支援装置。
6. 開始時点から現時点までの歩行経路を地図上に表示する手段を備え、
   開始時点から現時点までの各単位時間のマークが属している領域に応じて、前記歩行経路が色分けされている請求項４又は５に記載の携帯型歩行支援装置。
7. 前記２次元グラフは、開始時点から現時点までの各単位時間の歩幅とピッチを表す２次元ヒストグラムである請求項１に記載の携帯型歩行支援装置。
8. 前記２次元ヒストグラムの度数の大きさが色で表現されている請求項７に記載の携帯型歩行支援装置。
9. 前記２次元ヒストグラムの度数の大きさに応じて、アドバイスを出力するアドバイス出力手段をさらに備える請求項７又は８に記載の携帯型歩行支援装置。
10. 前記距離計測手段は、ＧＰＳ情報と地図情報とに基づいて、道に沿った移動距離を算出する請求項１〜９のいずれかに記載の携帯型歩行支援装置。

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