歩数計
オムロンのデジタル歩数計HJ-112
機械式歩数計

歩数計（ラテン語のpēs（足）と古代ギリシャ語のμέτρον（métron （尺度）に由来）に由来）または歩数カウンタは、人の手や腰の動きを検出することで歩数をカウントする、通常はポータブルで電子式または電気機械式の装置です。歩数には個人差があるため、距離を長さの単位（キロメートルやマイルなど）で表示したい場合は、ユーザーによる非公式の較正が必要です。ただし、現在では電子機器とソフトウェアを使用して歩数の変化を自動的に判断する歩数計もあります。移動距離（歩行またはその他の手段による）は、GPS受信機で直接測定できます。

歩数計は、もともとスポーツやフィットネス愛好家によって使用されていましたが、今では日常的な運動量を測り、モチベーションを高めるツールとして人気が高まっています。ベルトに装着して一日中装着することが多く、その日の歩数、つまりキロメートルまたはマイル（距離 = 歩数 × 歩幅）を記録できます。歩数計の中には、靴紐を結ぶためにかがんだり、車に乗っているときに道路の凹凸にぶつかったりといった歩行以外の動きも誤って記録してしまうものもありますが、最新の機器ではこうした「誤った歩数」を記録することが少なくなっています。歩数計は、フィットネスや減量に向けて自分自身と競い合うモチベーションを与えてくれます。

1日1万歩（8キロメートル（5.0マイル）相当）をアクティブなライフスタイルの基準として推奨する人もいます。しかし、この目標は歩数計メーカーのマーケティングキャンペーンから生まれたものであり[ 1 ]、1日約7,000歩で最大の健康効果が得られるという証拠があります[ 2 ]。30分間の中程度のウォーキングは、歩数計で測定すると3,000～4,000歩に相当します[ 3 ] 。歩数計は、音楽プレーヤー、スマートフォン、携帯電話、腕時計（アクティビティトラッカーと呼ばれる） などの携帯型消費者向け電子機器にますます多く搭載されています。

使用法

歩数計は、身体活動量を増やしたい人にとってモチベーションを高めるツールとなり得ます。進捗状況を追跡できるウェブサイトは数多く存在しますが、毎日の歩数や心拍数をカレンダーに入力することもモチベーション向上に繋がると考える人も多いでしょう。臨床研究では、歩数計が身体活動量を増加させ、血圧とBMI（ボディマス指数）を低下させることが示されています。2007年11月に米国医師会雑誌に掲載された研究[ 4 ]では、「歩数計の使用は、身体活動量の有意な増加と、BMI（ボディマス指数）および血圧の有意な低下に関連していることを示唆する結果が出た」と結論付けられています。

1日1万歩という目標が最初に提案されました。[ 5 ] この目標は、米国の公衆衛生局長官と英国保健省によって推奨されています。[ 6 ] [ 7 ]普遍的な目標を設定することに対する主な批判は、運動機能に問題のある高齢者や慢性疾患のある人にとっては達成不可能であるという点ですが、一方で、この目標は子供にとっては低すぎる可能性があります。[ 6 ]

歩数計に対する批判の一つは、運動強度を記録しないということだが、歩数目標に時間制限を設けることで記録できる（例えば、10分間で1000歩は中程度の運動とみなされる）。[ 8 ]

歴史

歴史的な歩数計、南ドイツ、1590年

レオナルド・ダ・ヴィンチ（1452–1519）は、軍事用途の機械式歩数計を構想した。[ 9 ] [ 10 ]ニュルンベルクのゲルマン国立博物館には、1590年頃の歩数計が収蔵されている（写真参照）。1685年、ゴットフリート・ライプニッツはフランス滞在中のことをこう書いている。「…数年前（1672–1674年）、私は初めて、携帯すると歩行者の歩数を自動的に記録する機器を見た。」[ 11 ] 1780年、スイスのアブラハム＝ルイ・ペルレは、歩行中の歩数と距離を測定する歩数計を製作した。これは、彼が1770年に考案した自動巻き時計を動かす機構を基にしていた。[ 12 ]フランスから入手した機械式歩数計は、トーマス・ジェファーソンによって米国に導入された。[ 13 ]この歩数計はジェファーソンの発明であると広く信じられていますが、[ 14 ] [ 15 ]彼は自身の発明のいずれにも特許を申請していなかったため、証明を得るのは困難です。[ 16 ]

日本

1963年、 1964年の東京オリンピックを控えた頃、東京最大級のクリニックの院長であった大矢巌は、時計メーカーの山佐時計計器（時計と計器を意味する）の東京の技術者である加藤樹里に、1960年代の日本の身体活動レベルの低さに対する懸念を伝えた。大矢によると、解決策は誰もが1日1万歩歩くことだという。[ 17 ] 2年間の開発を経て、加藤樹里は万歩計、つまり「1万歩計」を開発した。[ 17 ]

万歩計の影響は大きかった。[ 17 ] [ 18 ]その後まもなく、日本一万歩ウォーキング協会が設立され、すぐに47都道府県すべてに支部が設立され、ヤマサの装置で測定できる定期的なウォーキングを企画するようになった。[ 17 ]

1980年2月26日、加藤樹里の息子である加藤安治は、歩数計の特許を米国特許商標庁に出願し、現在は山佐時計計器株式会社に譲渡されている[ 19 ]。

2015年には厚生労働省も1日1万歩を推奨した。[ 20 ]しかし、この推奨は確固たる証拠に基づいていない。[ 21 ]

テクノロジー

歩数計の技術には、機械式センサーと歩数をカウントするソフトウェアが含まれます。初期の歩数計は、機械式スイッチとシンプルなカウンターを用いて歩数を検出していました。これらの機器を振ると、鉛の球が前後に滑る音や、振り子が揺れて停止する音が聞こえます。今日の高度な歩数計は、MEMS慣性センサーと高度なソフトウェアを用いて歩数を検出します。これらのMEMSセンサーは、1軸、2軸、または3軸の加速度検出機能を備えています。MEMS慣性センサーの使用により、より正確な歩数検出が可能になり、誤検知も少なくなります。慣性センサーの出力を解釈し、「正確な歩数」を計測するために使用されるソフトウェア技術は多岐にわたります。現代の日常生活において、このような歩数計は、ユーザーが頻繁に持ち歩く場所（ベルト、シャツ／ズボンのポケット、ハンドバッグ、バックパックなど）で正確にカウントすることが求められているという事実が、この問題をさらに複雑にしています。近年では、コンピュータービジョンを用いた、より高度な歩数測定手法が開発されています。[ 22 ]

正確さ

歩数計の精度は機器によって大きく異なります。一般的に、機器を最適な位置（通常はベルトクリップに垂直）に設置すれば、平らな面を歩く程度の速度であれば歩数計の精度は十分に得られます。従来の歩数計は角度や場所を変えると精度が大きく低下しますが、近年の技術革新により、そのような理想的な設置条件以外でも精度が向上しています。それでも、ほとんどの歩数計は、ユーザーが車を運転しているときや、一日を通して機器が使用する他の習慣的な動作をしているときには、歩数を誤ってカウントしてしまいます。この誤差は、通勤時間が中程度のユーザーの場合、蓄積されていきます。[ 23 ]距離測定の精度は、ユーザーが入力した歩幅にも左右されます。

最も優れた歩数計の精度は±5％以内です。[ 24 ] [ 25 ]

個人用電子機器への統合

アップル製品

ナイキ+iPod スポーツキット

Nike+iPodスポーツキット

AppleとNike, Inc.は、 Nike+iPod Sport Kitを発表しました。このキットは、Nikeのシューズ、または他社のシューズの靴紐に装着するポケットに装着できるモーションセンサーを搭載しています。このセンサーは、iPhone（3GS以降）、iPod touch（第2世代以降）、iPod nano（第4世代以降）、または専用アダプタと通信し、経過時間、移動距離、消費カロリーなどのワークアウト情報を送信します。

アップル iPhone 5s

iPhone 5sは、 Apple Motion Coprocessorを搭載した最初のiPhoneでした。これは、最初の64ビットARMベースのAppleプロセッサであるApple A7 SoC（System on a Chip）とペアになったM7チップと呼ばれました。独立した常時オンのコプロセッサの追加により、加速度計、MEMSジャイロスコープ、デジタルコンパスで構成される慣性測定ユニット（IMU）を使用して、メインCPUが電話の動きを追跡している間、メインCPUがスヌーズすることができます。つまり、ユーザーがジョギングしているか車に乗っているかを認識し、その情報を取得して保存することができ、メインCPUを実行させてバッテリーを消耗させる必要はありません。後日ダウンロードしたアプリにデータを組み込むことができるため、新しいCoreMotion APIを使用するM7対応アプリはどれも、最近のトレーニングに関する情報を提供できます。

アップル iPhone 6

iPhone 6と6 Plus には、M8 モーション コプロセッサを搭載した次世代の Apple モーション コプロセッサが搭載されています。このチップは大幅に改良されたApple A8 SoC プロセッサとペアリングされ、 Bosch Sensortech気圧計のセンサー入力が追加され、M8 が気圧の変化によって高度の変化を感知できるようになりました。

アップル iPhone 6s

iPhone 6sと6s Plusでは、 Apple Motion Coprocessorが新しいApple A9 SoCプロセッサのダイに統合され、より高性能になりました。これによりスペースが節約され、ロジックボードのサイズが縮小されるとともに、端末の消費電力も削減されました。このチップは、初代iPhone SEの心臓部にも採用されています。Apple A9の派生型であるApple A9XもM9プロセッサをダイに搭載しており、Apple iPad Proを駆動しています。

アップルウォッチ

Apple Watchは、Apple S1 SIP（​​System in Package ）に内蔵された加速度計とジャイロスコープを活用し、Apple初のウェアラブルデバイスとして歩数計測機能を拡張しました。Apple Watchは接続されたiPhoneと連携して動作し、ユーザーの歩数計測精度を向上させます。[ 26 ]

フィットビット

2017年のFitbit Ionic腕時計

Fitbitは常時オンの電子歩数計で、歩数をカウントするだけでなく、移動距離、上昇した高度（歩数でカウント）、消費カロリー、現在の強度、時刻も表示します。夜間にアームバンドで着用すると、ユーザーの睡眠の長さと質も測定されるとされています。1 日の目標として 10,000 歩と階段 10 段を設定しています。USB でコンピューターに接続すると、ユーザーのデータは自動的にアップロードされ、Web ベースのプロフィール ページに表示されます。このページでは履歴データが追跡され、これに食事摂取データを追加することもできます。アクティビティに基づいて、ユーザーには毎日の歩数と上昇目標に対するバッジが授与され、同じ目標に対して「生涯」賞も授与されます。米国と英国では、ユーザーはデータの記録と表示用の iOS または Android アプリをダウンロードすることもできます。

ほとんどのFitbitデバイスは、歩数、歩数の強度、ユーザーのプロフィールデータ（特に性別と身長）に基づいて移動距離を推定します。個人は平均歩幅を測定して調整することで、歩幅設定の精度を向上させることができます。一部の上位モデルには、心拍数モニタリングやGPSトラッキングなどの追加機能が搭載されています。

スマートフォン/MP3プレーヤー用歩数計

ほとんどのスマートフォン、iPod Touch、一部のMP3プレーヤーには加速度計が内蔵されているため、これらのデバイスに歩数計機能を導入することが可能です。このオプションは多くのスマートフォンアプリケーション開発者によって実現されており、[ 27 ] [ 28 ]、フィットネスに熱心なスマートフォンユーザーであれば、歩数だけでなく移動距離や消費カロリーも記録できます。

NTTドコモ 富士通 歩数計付き携帯電話

これは、従来の歩数計のように歩数をカウントする常時オンの歩数計を搭載した初の統合型携帯電話です。センサーはADI製です。この端末は2004年に日本で発売され、300万台以上を販売しました。[ 29 ]

ノキア製品

Nokia 5500 スポーツフォン

Nokia 5500スポーツフォン
ソニー・エリクソン W710ウォークマン

Nokia 5500 Sports Phoneは、内蔵の3軸MEMS慣性センサーを使用してユーザーの歩数を検出します。歩数計アプリは、歩数、経過時間、移動距離を記録します。ただし、このアプリはバッテリーを消耗するため、連続して動作させることはできません。そのため、使用には限界があります。

ノキア スポーツトラッカー

Nokia Sports Trackerは、加速度計を搭載したNokia Symbianスマートフォン用の歩数計です。加速度計は、写真の正しい向きを保存し、GPS測位機能を向上させるためにスマートフォンに搭載されています。

Nokia ステップカウンター

Nokia Step Counterは、 Nokia Beta Labsから入手可能な無料アプリケーションで、幅広いNokia Nシリーズスマートフォンで動作します。この歩数計アプリケーションは、歩数、経過時間、移動距離を記録します。バッテリーの消費量もそれほど多くないため、一日中起動したままでも問題ありません。

ソニー・エリクソン W710 ウォークマン、W580 ウォークマン

Sony Ericsson Walkman W710およびW580 は、内蔵の2軸MEMS慣性センサーを使用してユーザーの歩数を検出します。W710はクラムシェル型の携帯電話で、ユーザーの歩数は外部ディスプレイに表示されます。歩数をカウントするには、W710を閉じる必要があります。歩数計が起動すると、1日を通して検出された歩数がカウントされ、午前0時に日ごとの歩数履歴が保存され、ゼロにリセットされます。

任天堂のゲーム機

2008年11月1日、任天堂は2つの歩数計を搭載したニンテンドーDSタイトル『パーソナルトレーナー：ウォーキングDS 』を発売しました。赤外線信号を介してゲーム カードに接続します。

2009年9月12日、任天堂は日本で『ポケットモンスター ハートゴールド・ソウルシルバー』を発売した。各ゲームにはポケウォーカーと呼ばれる機器が同梱されており、歩数計として機能し、プレイヤーは赤外線信号を介してゲームからポケモンを1匹ポケウォーカーに転送することができる。パーソナルトレーナー：ウォーキングのような歩数計とは異なり、ポケウォーカーは小さな液晶画面と複数のボタンを備えている。ポケウォーカーと一緒に歩くと、ポケモンに経験値が得られる。[ 30 ]

2011年3月27日に発売されたニンテンドー3DSには、スリープモード中でも毎日の歩数をカウント・記録する歩数計が内蔵されています。100歩ごとにプレイコインが1枚獲得でき、このコインは様々な特典やボーナスと交換できます。[ 31 ]しかし、この歩数計は簡単に騙されやすく、歩くように手で持ち上げるだけで「歩数」としてカウントされてしまいます。[ 32 ]

2013年10月31日、任天堂はWii Fit Uを発売しました。これはフィットメーターと連携することができました。フィットメーターはポケウォーカーと同様のハードウェアを搭載していましたが、Wii Fit Uをテーマにしており、ユーザーのMiiを保存・表示する機能がありました。Wii U Gamepadの上部にある赤外線トランシーバーを介してゲームにチェックインし、プレイヤーの歩行中の高度を計測することができました。

Philips Activa ワークアウトモニタリング MP3 プレーヤー

2010年5月にフィリップスから発売された。MP3対応のこの歩数計は、有酸素運動の強度を測定し、プレイリストの曲とマッチすることで、ユーザーの興味とモチベーションを維持する。[ 33 ]

トラクティビティ

Tractivityは、靴に装着するセンサーを含む健康関連サービス群です。Tractivityセンサーは、歩行または走行距離、消費カロリー、活動時間を記録し、ユーザーはプライベートウェブページで閲覧できます。Tractivityのオンラインウェブアプリケーションは、人々がより健康的なライフスタイルを送るよう促すためのグラフィック体験とモチベーションリソースを提供します。Tractivityは、歩行者やランナーの歩幅の変化（ペースの変化による）を考慮します。センサーは活動データをワイヤレスで安全なサーバーに送信し、ユーザーのコンピュータで閲覧できるようにします。[ 34 ]

アンドロイド

Androidはバージョン4.4（KitKat）で歩数計を統合しました。[ 35 ]

このセンサーを既にサポートしているデバイスとしては、Nexus 5があります。また、Samsung Galaxy S5も歩数計を内蔵したスマートフォンで、S Health（後にSamsung Healthに名称変更）ソフトウェアを使用して毎日の歩数やその他のフィットネス情報を表示できます。現在、ほとんどのSamsungデバイスには、このソフトウェアが標準でバンドルされています。

参考文献

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