JP2018072205A - Operation information gathering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、自転車,ボート,ヨット,スキー等の運動器具をその操作者が操作する際に用いられる操作情報収集システムに係り、特に、操作される運動器具の運動状態と操作者の体調とを検知して無線により遠隔で収集可能な操作情報収集システムに関するものである。 The present invention relates to an operation information collecting system that is used when an operator operates an exercise apparatus such as a bicycle, boat, yacht, or ski, and in particular, the exercise state of the operated exercise apparatus and the physical condition of the operator. It is related with the operation information collection system which can be collected remotely by radio | wireless.
従来、この種の操作情報収集システムとしては、例えば、特開平7−289540号公報(特許文献1)に掲載された技術が知られている。図19に示すように、この操作情報収集システムは、操作者により操作される自転車用のものである。自転車Kには、自転車Kの運動状態を検知する運動センサが付設され、運動センサとして、速度を検知する速度センサ100,重量センサ101及び姿勢センサ102が用いられている。速度センサ100はタイヤの回転速度を検知し、重量センサ101はタイヤを除く自転車の重量と操作者の体重を合わせた総重量を検知し、姿勢センサ102は自転車Kの水平度等を検知する。また、自転車Kには、操作者の体調状態を検知する体調センサが備えられている。体調センサとしては、心拍数センサ103と体温センサ104が用いられている。心拍数センサ103及び体温センサ104は、自転車Kの操作者が視認できるハンドルに付設された表示器105に有線で接続され、表示器105に心拍及び体温をリアルタイムで表示できるようにしている。また、自転車Kには、運動センサとしての速度センサ100,重量センサ101及び姿勢センサ102が有線で接続され、体調センサとしての心拍数センサ103及び体温センサ104が表示器105を介して有線で接続され、これらのセンサの検知データを集約する制御部106が付設されている。制御部106には、各センサに電力を供給する電源手段と、各センサからの検知データを加工する演算処理手段と、各センサからの検知データを記憶するデータ記憶部と、データ記憶手段で記憶した検知データを表示器105に表示させる表示手段と、データ記憶手段で記憶した検知データを無線で外部に送信するデータ送受信手段107とが備えられている。
Conventionally, as this type of operation information collection system, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-289540 (Patent Document 1) is known. As shown in FIG. 19, this operation information collection system is for a bicycle operated by an operator. The bicycle K is provided with a motion sensor that detects the motion state of the bicycle K, and a
これにより、各センサからの検知データに基づいて、表示器105に現在の運動状態を表示し、操作者に体力判定等を行わせることができる。また、データ送受信手段107から外部器機にデータを送信して管理することもできる。例えば、過去の検知データを処理して、運動量を定量的に求め、自分自身の運動能力の変化や他人との比較を行ったり、運動器具の操作の仕方を体調との関係で把握して、操作方法の改善などに役立てることができる。
Thereby, based on the detection data from each sensor, the present exercise state can be displayed on the
ところで、上記従来の操作情報収集システムにあっては、各センサ100,101,102,103,104は、制御部106と有線で接続されているので、センサの設置場所の自由度が少なく、また、有線なので配線が運動器具としての自転車Kに付帯することから、運動の邪魔になったり、外観を損ねるという問題があった。特に、体調センサ103,104に接続されている配線は操作者の運動に邪魔になりやすく、操作者にとって煩わしく、また、操作者の激しい運動等により接続されている配線が外れる虞もあり、確実なデータ検知に支障をきたすという問題もある。更に、配線が露出することから水密性に劣るという問題もある。
By the way, in the above-described conventional operation information collecting system, each
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、(1)各センサの設置場所の自由度を増加させるとともに、(2)各センサからのデータ収集において可能な限り操作者の運動の障害にならないようにし、(3)しかも、水密性を確実に確保できるようにした操作情報収集システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. (1) While increasing the degree of freedom of the installation location of each sensor, (2) As much as possible of the movement of the operator in data collection from each sensor. It is an object of the present invention to provide an operation information collecting system that does not become an obstacle and (3) can reliably ensure watertightness.
このような目的を達成するための本発明の操作情報収集システムは、操作者により操作されて動かされる運動器具を当該操作者が操作する際に用いられる操作情報収集システムにおいて、
上記運動器具に付設されるとともに該運動器具の運動状態を検知する運動センサが設けられ該運動センサが検知した運動検知データを第1の無線通信手段により送信する運動器具用検知部と、
上記操作者に装着されるとともに該操作者の体調状態を検知する体調センサが設けられ該体調センサが検知した体調検知データを第1の無線通信手段により送信する操作者用検知部と、
上記運動器具に付設されるとともに上記運動器具用検知部の運動センサの運動検知データ及び上記操作者用検知部の体調センサの体調検知データを第1の無線通信手段により受信して集約し該集約した運動検知データ及び体調検知データを第2の無線通信手段により送信する中継部と、
上記運動器具とは離れたところで上記中継部で集約した運動検知データ及び体調検知データを上記第2の無線通信手段により受信して格納する管理部とを備えて構成した構成としている。
The operation information collection system of the present invention for achieving such an object is an operation information collection system used when the operator operates an exercise device that is operated and moved by the operator.
An exercise device attached to the exercise device and provided with an exercise sensor for detecting an exercise state of the exercise device, and transmitting exercise detection data detected by the exercise sensor by a first wireless communication means;
A detection unit for an operator that is attached to the operator and that is provided with a physical condition sensor that detects the physical condition of the operator, and that transmits physical condition detection data detected by the physical condition sensor using a first wireless communication unit;
The movement detection data of the movement sensor of the detection unit for the exercise apparatus and the physical condition detection data of the physical condition sensor of the detection unit for the operator are received by the first wireless communication means and aggregated. A relay unit that transmits the motion detection data and physical condition detection data by the second wireless communication means;
A configuration is provided that includes a management unit that receives and stores exercise detection data and physical condition detection data collected by the relay unit at a distance from the exercise apparatus by the second wireless communication unit.
第1の無線通信手段が採用する通信方式と第2の無線通信手段が採用する通信方式とは同様の通信方式でも良く、また、互いに異なる通信方式になっていても良い。通信方式としては、例えばIEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.15近距離無線通信規格によるBluetooth(登録商標)やZigBee(登録商標)などの方式や、IEEE802.11およびIEEE802.11ahなどの規格による無線LAN(Local Area Network)方式や、IrDA(Infrared Data Association)などの赤外線通信規格による方式などがある。無線LANの場合の通信端末装置および電子機器は、WiFi(登録商標)機器であってもよい。 The communication method employed by the first wireless communication unit and the communication method employed by the second wireless communication unit may be the same communication method, or may be different from each other. As a communication method, for example, a method such as Bluetooth (registered trademark) or ZigBee (registered trademark) according to IEEE (The Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.15 near field communication standard, IEEE802.11, IEEE802.11ah, or the like. There are a wireless LAN (Local Area Network) system based on a standard and a system based on an infrared communication standard such as IrDA (Infrared Data Association). The communication terminal device and electronic device in the case of a wireless LAN may be a WiFi (registered trademark) device.
これにより、運動センサは運動器具用検知部に設けられ、体調センサは操作者用検知部に設けられ、各センサの検知データは、第1の無線通信手段により中継部に集約されるので、運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部の相互の間に配線が不要になり、そのため、運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部の設置の自由度が増加する。また、配線が不要になる分、操作者の運動の障害になる事態を防止することができる。更に、無線により配線が不要になる分、運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部をケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。 Accordingly, the motion sensor is provided in the exercise device detection unit, the physical condition sensor is provided in the operator detection unit, and the detection data of each sensor is collected in the relay unit by the first wireless communication unit. Wiring is not required between the appliance detection unit, the operator detection unit, and the relay unit, which increases the degree of freedom of installation of the exercise device detection unit, the operator detection unit, and the relay unit. In addition, since the wiring is not necessary, it is possible to prevent a situation in which the operator's movement becomes an obstacle. Furthermore, since the wiring is unnecessary by radio, the exercise device detection unit, the operator detection unit, and the relay unit can be housed in the case to improve the watertightness.
そして本システムによれば、運動器具に付設した運動器具用検知部においては、運動センサが運動器具の運動状態を検知し、この検知データを無線で中継部に送信する。また、操作者に装着した操作者用検知部においては、体調センサが操作者の体調状態を検知し、この検知データを無線で中継部に送信する。中継部は運動検知データ及び体調検知データを集約して無線により管理部に送信する。管理部は、中継部で集約した運動検知データ及び体調検知データを無線により受信して格納する。これにより、管理部においては、各センサからの検知データに基づいて、運動器具の運動状態と、操作者の体調状態を、相関に把握することができる。そのため、操作者の運動量を定量的に求め、操作者の体力判定や、操作者自身の運動能力の変化や他人との比較を行ったり、運動器具の操作の仕方を体調との関係で把握して、操作方法の改善などに役立てることができる。 According to this system, in the exercise device detection unit attached to the exercise device, the exercise sensor detects the exercise state of the exercise device, and wirelessly transmits the detection data to the relay unit. In the operator detection unit worn by the operator, the physical condition sensor detects the physical condition of the operator, and transmits the detection data to the relay unit wirelessly. The relay unit aggregates the motion detection data and the physical condition detection data and transmits them to the management unit by radio. The management unit wirelessly receives and stores the motion detection data and the physical condition detection data collected by the relay unit. Thereby, in the management part, based on the detection data from each sensor, it can grasp | ascertain the exercise state of an exercise device and the physical condition of an operator by correlation. Therefore, the amount of exercise of the operator is obtained quantitatively, the operator's physical strength is determined, the operator's own exercise ability is changed and compared with others, and the operation method of the exercise equipment is grasped in relation to the physical condition. Can be used to improve the operation method.
そして、必要に応じ、上記第1の無線通信手段及び第2の無線通信手段の内、少なくとも、第1の無線通信手段は、近距離無線通信規格による通信方式を用いる構成としている。近距離無線通信規格としてはIEEE802.15規格があり、この規格の通信方式としては、例えば、Bluetooth(登録商標)やZigBee(登録商標)などがある。これにより、小型、軽量、低消費電力化を図ることができるという性能面の利点がある。 If necessary, at least the first wireless communication unit of the first wireless communication unit and the second wireless communication unit is configured to use a communication method based on the short-range wireless communication standard. The short-range wireless communication standard includes the IEEE 802.15 standard, and examples of the communication system of this standard include Bluetooth (registered trademark) and ZigBee (registered trademark). As a result, there is a performance advantage that it is possible to achieve a reduction in size, weight, and power consumption.
また、必要に応じ、上記運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部は、動作用のバッテリーと、該バッテリーに対して外部の無線給電器から無線伝送される電力を受電して充電を行う受電制御部とを備えた構成としている。
これにより、バッテリーに対する充電を無線で行うので、充電用の電気端子等の接触部を有する部品を用いなくても良く、そのため、運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部を夫々ケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。
In addition, if necessary, the exercise device detection unit, the operator detection unit, and the relay unit receive and charge the operation battery and electric power wirelessly transmitted from an external wireless power supply to the battery. And a power reception control unit for performing the above.
As a result, the battery is charged wirelessly, so there is no need to use a part having a contact portion such as an electrical terminal for charging. Therefore, the exercise device detection unit, the operator detection unit, and the relay unit are respectively provided as cases. It is possible to improve the watertightness by storing in the container.
また、必要に応じ、上記運動器具に、上記運動器具の操作部に係わり合う操作者の体の一部を該操作部とともに撮像するカメラを付設し、上記中継部は、上記カメラからの撮像データを受けて第2の無線通信手段により送信する機能を備え、上記管理部は、上記中継部から送信された撮像データを上記第2の無線通信手段により受信して格納する機能を備えた構成としている。
これにより、操作者による運動器具の操作部の操作状態を視覚的に把握できるので、操作の欠点や長所を知ることができ、操作等の改善に役立たせることができる。
この場合、上記カメラを、上記運動器具用検知部及び/または中継部に内装したことが有効である。これにより、カメラに対してもバッテリーに対する充電を無線で行うことになるので、充電用の電気端子等の接触部を有する部品を用いなくても良く、そのため、運動器具用検知部及び中継部を夫々ケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。
In addition, if necessary, a camera that images a part of the operator's body engaged with the operation unit of the exercise apparatus together with the operation unit is attached to the exercise apparatus, and the relay unit captures image data from the camera. And having the function of receiving the image data transmitted from the relay unit by the second wireless communication unit and storing it. Yes.
Thereby, since the operation state of the operation part of the exercise device by the operator can be visually grasped, it is possible to know the disadvantages and advantages of the operation, which can be used for improving the operation and the like.
In this case, it is effective that the camera is built in the exercise device detection unit and / or the relay unit. As a result, since the battery is also charged wirelessly for the camera, it is not necessary to use a part having a contact portion such as an electrical terminal for charging. Each can be housed in a case to improve water tightness.
更にまた、必要に応じ、上記操作者用検知部は、頭部に装着される構成としている。頭部には体調計測に適した血管構造があり信頼性の高い計測が可能である。また一般に器具を操作する競技では頭部を急激に動かすことは少なく、機器の操作の運動が激しくても計測に対する影響を可能な限り少なくしてデータ収集することができる。 Furthermore, the operator detection unit is configured to be mounted on the head as necessary. The head has a blood vessel structure suitable for physical condition measurement, and measurement with high reliability is possible. In general, in a competition in which equipment is operated, the head is rarely moved rapidly, and even if the operation of the equipment is intense, data can be collected with as little influence on measurement as possible.
この場合、上記操作者用検知部は、上記体調センサの検知データに基づく身体情報を聴覚で認識できるようにする音響出力手段を備えたことが有効である。音響出力手段により、少なくとも体調について操作者へ直接伝えることができる。この音響出力手段により、運動器具用検知部の運動センサが検知した運動検知データに基づく運動情報を聴覚で認識できるようにしても良いことは勿論である。 In this case, it is effective that the detection unit for the operator is provided with a sound output unit that enables the body information based on the detection data of the physical condition sensor to be recognized by hearing. By the sound output means, at least the physical condition can be directly communicated to the operator. Of course, this sound output means may make it possible to recognize the movement information based on the movement detection data detected by the movement sensor of the detection unit for exercise equipment by hearing.
そしてまた、必要に応じ、上記体調センサとして、乳酸値を直接計測する乳酸値センサを備えた構成としている。乳酸値を直接検知するので、CPU等の構成を簡易にすることができる。一般に、運動競技における選手体内の乳酸値は、持久力に関係があると言われている。ただし選手個々の特性があり、乳酸値の絶対量によりそのような評価ができるとは一概には言えない。しかし、個々の選手の運動量、心拍数、体温と乳酸値の関係データを長期間積み重ねることにより、その選手固有の持久力に関する推定が可能になる。 And if needed, it is set as the said physical condition sensor provided with the lactic acid value sensor which measures a lactic acid value directly. Since the lactic acid value is directly detected, the configuration of the CPU and the like can be simplified. In general, it is said that the lactic acid level in the athlete's body in athletics is related to endurance. However, there are characteristics of each player, and it cannot be generally said that such an evaluation can be made based on the absolute amount of lactic acid. However, it is possible to estimate the endurance unique to each player by accumulating long-term data on the relationship between the amount of exercise, heart rate, body temperature, and lactic acid level of each player.
本発明によれば、運動センサは運動器具用検知部に設けられ、体調センサは操作者用検知部に設けられ、各センサの検知データは、第1の無線通信手段により中継部に集約されるので、運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部の相互の間に配線が不要になり、そのため、運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部の設置の自由度が増加する。また、配線が不要になる分、操作者の運動の障害になる事態を防止することができる。更に、無線により配線が不要になる分、運動器具用検知部,操作者用検知部及び中継部をケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。 According to the present invention, the motion sensor is provided in the exercise device detection unit, the physical condition sensor is provided in the operator detection unit, and the detection data of each sensor is collected in the relay unit by the first wireless communication means. As a result, no wiring is required between the exercise device detection unit, the operator detection unit, and the relay unit, which increases the degree of freedom in installing the exercise device detection unit, the operator detection unit, and the relay unit. To do. In addition, since the wiring is not necessary, it is possible to prevent a situation in which the operator's movement becomes an obstacle. Furthermore, since the wiring is unnecessary by radio, the exercise device detection unit, the operator detection unit, and the relay unit can be housed in the case to improve the watertightness.
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムについて詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムSは、操作者Mにより操作されて動かされる運動器具としての自転車Kを、操作者Mが操作する際に用いられるシステムである。自転車Kは、例えば、前後方向に延びるフレーム1の前後のフォーク2,3にハブ軸4を介して車輪5を設け、フレーム1の前側にハンドルステム6を介してハンドル7を設け、後側にサドル8を設けて構成されている。符号9はペダルである。
Hereinafter, an operation information collection system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, an operation information collecting system S according to an embodiment of the present invention is a system used when an operator M operates a bicycle K as an exercise device that is operated and moved by the operator M. It is. In the bicycle K, for example, wheels 5 are provided on the front and
本システムは、図1に示すように、自転車Kに付設される運動器具用検知部10と、操作者Mに装着される操作者用検知部40と、自転車Kに付設される中継部60と、自転車Kとは離れたところに設けられる管理部80とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the present system includes an exercise
運動器具用検知部10は、図1乃至図6に示すように、自転車Kの運動状態を検知する運動センサ11を備え、運動センサ11が検知した運動検知データを第1の無線通信手段により送信するものである。第1の無線通信手段が採用する通信方式は、実施の形態では、Bluetooth(登録商標)からなる近距離無線通信規格の方式である。
As shown in FIGS. 1 to 6, the exercise
詳しくは、運動器具用検知部10は、図2に示すように、後側のハブ軸4に嵌合する凹所12を備えた円盤状のケース体13と、ケース体13をハブ軸4に装置後に凹所12に嵌合させられケース体13のハブ軸4からの抜けを阻止する固定キー14と、ケース体13に一端が固着されケース体13及び固定キー14の外周縁に沿って巻回される索体15とを備えている。索体15には工業用ファスナー(面ファスナー)が設けられており、このファスナーを係着させることにより固定キー14をロックする。運動器具用検知部10は、ハブ軸4と同動して回転する。
Specifically, as shown in FIG. 2, the exercise
ケース体13内には、図3及び図5に示すように、運動センサ11,運動センサ11からの検知データを一時的に格納処理するマイコンからなる計測制御部16,計測制御部16の検知データを送信する第1の無線通信手段に係るデータ送信部17,運動センサ11及び計測制御部16等のためのリチウムイオン電池からなるバッテリー18,バッテリー18に対して外部の後述の無線給電器90から無線伝送される電力を受電して充電を行う無線受電部19とが内装されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
ケース体13は、内部の器機を密封し、水密に形成される。ケース体13の構造を示す。尚、操作者用検知部40及び中継部60においても、ケース体(42,61)の構造はケース体13と同様であるので、共通して説明する。基本的には、図4に示すように、ケース体13(42,61)は、プラスチック素材による密閉包装材で形成されている。ケース体13(42,61)内部においては、絶縁シート20上に回路基板21及び表面実装部品である発熱源22が実装されるとともに、絶縁シート下に放熱用素材23が設けられ、更に熱伝導を行う充填材24が充填されて、各実装要素は充填材24内に埋設されている。これにより、センサや電子部品が発生する熱を効果的に外部に伝え、空中等に放熱を行うことができるようにしている。
The
図3及び図5に示すように、運動センサ11としては、3軸の加速度センサ、3軸ジャイロセンサ、3軸コンパスセンサが搭載された9軸センサから構成され、ウェアラブル端末やゲーム等で広く使われている周知の素子が用いられる。この運動センサ11により、自転車Kの加速度、姿勢、方位、車輪5の回転数が検知される。ジャイロセンサによる姿勢検知は、自転車Kのゆれの検出を行っており、正面からみた自転車Kにおける車体の左右のゆれ(ロール角)の測定を行っている。図5に示すように、計測制御部16は運動センサ11からの検知データを受け、例えば、平均値演算等を行い、競技指導に有用な数値にして演算処理して、メモリに格納すると同時に、データ送信部17(BLE送信モジュール)に出力制御する。データ送信部17は、上記の近距離無線通信規格の方式により、中継部60に検知データを送信する。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
次に、図6を用い、無線受電部19の構成を示す。尚、操作者用検知部40及び中継部60においても、バッテリー(47,70)に対する無線受電部(48,71)を備え、その構成は無線受電部19と同様であるので、共通の説明とする。無線受電部19(48,71)は、後述の無線給電器90の内部にある給電コイル99により送信された電磁波エネルギーを、受電コイル30で受電する。この受電は受電制御部31と呼ぶ専用モジュールを使い、リチウムイオン二次電池からなるバッテリー18(47,70)に充電を行う。受電状況は受電状況無線送信部32で無線給電器90に無線送信し、受電完了等をバッテリー状態表示部33で表示する。バッテリー管理システム34も稼働し、電池充電状況であるSOC(Status of Charge)等の状況を記録する。この記録等に基づき、無線給電器90に本センサのバッテリー18(47,70)の状況を送信するバッテリー状態送信部35を備える。いずれも専用ICを用いた機能となる。
Next, the configuration of the wireless
操作者用検知部40は、図1,図7乃至図12に示すように、操作者Mに装着されるとともに操作者Mの体調状態を検知する体調センサ41が設けられ体調センサ41が検知した体調検知データを第1の無線通信手段により送信するものである。第1の無線通信手段が採用する通信方式は、実施の形態では、Bluetooth(登録商標)からなる近距離無線通信規格の方式である。
As shown in FIGS. 1, 7 to 12, the
詳しくは、図7に示すように、操作者用検知部40は、頭部に上から被冠されて装着されるリング状のケース体42と、ケース体42の左右側部のいずれか一方に一端が止着され何れか他方に他端が着脱可能に止着されるとともに、止着時に顎下に掛渡されてケース体42を頭に拘束する保持帯43とを備えて構成されている。ケース体42は、ある程度の柔軟性が付与され、両側部に耳を露出させる貫通孔44が形成され、眼鏡使用等に支障を生じないように形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 7, the
ケース体42内には、図7に示すように、体調センサ41,体調センサ41からの検知データを一時的に格納処理するマイコンからなる計測制御部45,計測制御部45の検知データを送信する第1の無線通信手段に係るデータ送信部46,体調センサ41及び計測制御部45等のためのリチウムイオン電池からなるバッテリー47,バッテリー47に対して外部の後述の無線給電器90から無線伝送される電力を受電して充電を行う無線受電部48とが内装されている。無線受電部48は、図6に示すと同様である。また、ケース体42内には主に骨伝導を主とする音響出力手段に係る音響出力素子49も内装されている。ケース体42は、内部の器機を真空密封し、水密に形成される。ケース体42内は、図4に示すように、上述したと同様に構成されている。
In the
体調センサ41は、体温センサ41Aと、乳酸・心拍センサ41Bとからなる。体温センサ41Aは、図8に示すように、計測制御部45に検知データを送る。計測制御部45においては、例えば、体温計測値として演算処理し、メモリに格納すると同時に、データ送信部46(BLE送信モジュール)に出力制御する。尚、操作者用検知部40の装着の際には、体温センサ41Aや乳酸・心拍センサ41Bの位置は、所定の位置になるように調整する。この位置調整は、記録を開始する前、条件設定用PCにより確認することができる。
The
次に、図9及び図10を用い、乳酸・心拍センサ41Bについて説明する。この乳酸・心拍センサ41Bは、図10に示すように、側頭部こめかみ(temple)付近に波長の異なる2種の赤外線を夫々人体の皮膚56に照射する一対の照射部(LED)50,51と、各照射部50,51から皮膚56内の血管57を通って散乱する散乱光を夫々受光する分光フィルタを備えた一対の受光ユニット52,53とを備えている。42aはケース体42の外装である。実施の形態では、一方の照射部50から波長λ1の光を照射し、他方の照射部51から波長λ2の光を照射する。また、計測制御部45には、受光ユニット52,53で受光したデータをAD変換して所要の電圧振幅に変換し、AD変換した後は、乳酸の推定値の算出、心拍波形の再生のための処理を行うマイクロプロセッサからなる演算処理部54,55が備えられている。
Next, the lactic acid /
詳しくは、血流に含まれる乳酸値は、2つの入射光λ1、λ2の吸収、反射の周波数スペクトラム特性があり、その特性により測定可能である原理を応用する。計測制御部45では、反射波波形Sλ1及びSλ2を用い、下記の式(1)による演算出力yを乳酸の推定値(計測値)としている。
y=(Sλ1−Sλ2)/(Sλ1+Sλ2)・・・・・・(1)
Specifically, the lactic acid value contained in the bloodstream has a frequency spectrum characteristic of absorption and reflection of two incident lights λ1 and λ2, and applies a principle that can be measured by the characteristic. In the
y = (Sλ1-Sλ2) / (Sλ1 + Sλ2) (1)
この演算式は人工衛星リモートセンシングにおけるNDVI(Normalized Difference Vegetation Index正規化植生指数)の着想をもとに、照射部50,51の条件や操作者用検知部40のケース体42の装着条件(汗や振動等)による外乱をキャンセルする目的で比演算を導入する。さらにこの測定を効果的に行うため、照射部50,51及び受光ユニット52,53を血流量の多い側頭部こめかみ付近に装着し、計測制御部45では照射、測定を繰り返し行うものとする。計測値yは、正規分布状のゆらぎを持つことを想定し、計測精度を向上するために繰り返し計測したデータの加算平均演算を行い、計測品質を向上させる。さらに乳酸値そのものは、時間変化が緩慢である。長時間の計測と体温センサ41Aによる体温値、また心拍数による補正等を組込み、計測値の信頼性を向上させる。
This calculation formula is based on the concept of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index normalized vegetation index) in satellite remote sensing, and the conditions of the
心拍数は、反射波波形Sλ1及びSλ2を用い、計測制御部45による周波数分析により基本波周波数を割り出す。それを心拍数として記録し、結果を送信する。この分析も平均演算を行い、設定時間内での平均心拍数として出力する。
For the heart rate, the reflected wave waveforms Sλ1 and Sλ2 are used, and the fundamental frequency is determined by frequency analysis by the
また、音響出力手段について説明する。図11に示すように、音響出力手段は、計測制御部45により、体調センサ41の検知データを聴覚で認識できるようにするもので、計測制御部45からの検知データを、音響出力素子49により微小音響を出力し、操作者Mへ直接伝える。音響出力素子49は後頭部の両耳付近に配置され、骨伝導で音響を伝えるものである。音響は競技等に邪魔にならない「効果音」とし、そのパターンは使用する選手の好みに応じて、適宜、選択できるものとする。その音響の設定は、競技練習前のPC等による設定で行うことができる。更に、後述の管理部80において、個々人の長期間に及ぶ競技計測データの積み重ね(データベース)があるので、その記録内容と比較して運動状況や体調の判定基準を組み合わせ、警告を目的にした音響を出力することができる。この機能は、指導者がいない場合の自己管理による競技機能の向上に有効である。
The sound output means will be described. As shown in FIG. 11, the sound output means enables the
また、図12に示すように、計測制御部45は体調センサ41からの検知データを受け、例えば、平均値演算等を行い、競技指導に有用な数値にして演算処理して、メモリに格納すると同時に、データ送信部46(BLE送信モジュール)に出力制御する。データ送信部46は、上記の近距離無線通信規格の方式により、中継部60に検知データを送信する。
Also, as shown in FIG. 12, the
中継部60は、図1,図13乃至図15に示すように、自転車Kに付設されるとともに運動器具用検知部10の運動センサ11の運動検知データ及び操作者用検知部40の体調センサ41の体調検知データを第1の無線通信手段により受信して集約し、この集約した運動検知データ及び体調検知データを第2の無線通信手段により送信する。第2の無線通信手段が採用する通信方式は、Wi-Fiからなる無線通信規格の方式である。この通信方式によれば、体調センサ41及び運動センサ11からの電波発信電力が微小(Bluetooth Low Energy,BLE)なため、この中継部60を中継して転送(ゲートウェイ)を行い、より遠方へ競技選手や機器の情報を伝達することができる。
As shown in FIGS. 1, 13 to 15, the
また、中継部60内には、自転車Kの操作部に係わり合う操作者Mの体の一部を操作部とともに撮像するカメラ58が内装されている。実施の形態では、カメラ58は、自転車Kのペダル9を漕ぐ操作者Mの足を、ペダル9とともに撮像する(図18中カメラ画像部82)。カメラ58は、広角レンズを採用し、視野角を広くしている。
In addition, the
詳しくは、中継部60は、図13に示すように、運動器具により独特の形状に形成され、体調センサ41、運動センサ11とは別の箇所、操作者M(競技選手)の活動に支障をおよぼすことのない箇所に取り付けられる。実施の形態では、中継部60は、自転車Kのサドル8の下のフレーム1に取り付けられる。中継部60は、自転車Kのフレーム1に吊下されるケース体61と、ケース体61の上部に取付部62を介して設けられフレーム1に巻回されてケース体61を吊下する一対の索体63とを備えている。索体63には工業用ファスナー(面ファスナー)が設けられており、このファスナーを係着させることによりケース体61をフレーム1に固定する。ケース体61の形状は高速走行時の空気抵抗等が少なくなるように、偏平状で先端が流線型に形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 13, the
ケース体61内には、図14及び図15に示すように、運動器具用検知部10の運動センサ11の運動検知データを受信する運動センサ受信部64(BLE),操作者用検知部40の体調センサ41の体調検知データを受信する体調センサ受信部65(BLE),カメラ58,カメラ58からの撮像データを処理するビデオ処理部66,運動センサ受信部64,体調センサ受信部65及びビデオ処理部66からのデータを集約して通信可能に処理する通信制御部67,通信制御部67からのデータを送信するデータ送信部68(Wi-Fi送信部),通信制御部67からのデータを保存するデータ保存部69が内装されている。カメラ58の撮像データは、データ保存部69に格納される。また、上記と同様に、通信制御部67等のためのリチウムイオン電池からなるバッテリー70と、バッテリー70に対して外部の後述の無線給電器90から無線伝送される電力を受電して充電を行う無線受電部71とが内装されている。カメラ58の電源もバッテリー70から供給される。無線受電部71は、図6に示すと同様である。ケース体61は、内部の器機を真空密封し、水密に形成される。ケース体61内は、図4に示すと同様に構成されている。
In the
管理部80は、図1に示すように、例えば、パーソナルコンピュータ,スマートフォン,タブレット等で構成され、自転車Kとは離れたところで中継部60で集約した運動検知データ,体調検知データ及びカメラ58の撮像データを第2の無線通信手段により受信して格納する。また、管理部80は、各センサ器機の設定操作,Bluetoothのモニター機能,Wi-Fiのモニター機能を有する。また、管理部80は、図18に示すように、格納した運動検知データ,体調検知データを、表示部81に出力して表示することができる。また、カメラ58の撮像データもカメラ画像部82に出力することができる。また、管理部80は、これらのデータを加工して保存,出力を行うことができる。例えば、個人データの計測記録・表示とクラウド管理,多次元データのレーダー図形等による可視化機能,付帯事項の記録(例えば、食事や疾病等の特記すべき事項との関連付),統計解析ツールによる説明変数設定と推定系数値の算出(乳酸,心拍,体温,加速度,距離,揺動等),運動負荷・乳酸値,心拍等の時間変化傾向分析(エキスパートシステム,ウェーブレット変換等による分析アドバイス(オプション))等の機能を搭載することができる。
As shown in FIG. 1, the
次に、無線給電器90について説明する。無線給電器90は、図1,図16及び図17に示すように、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60に近接若しくは接触して無線給電を行う器機であり、矩形状のベース91上にドーム状の突出部92を設けた形状のもので、上記の操作者用検知部40のリング状のケース体42を、この突出部92を囲繞してベース91上に載置可能にしている。また、無線給電器90は、表示部93,充電制御通信部94,無線給電部95を備えており、充電制御通信部94の制御により電灯線100V〜220Vを電源として無線給電を行う。96aはAC-DC変換器であり、ACは100V〜220Vに対応させ5V直流に変換を行う。また、96bはUSB電源による供給部である。AC-DC変換器96a及びUSB電源による供給部96bの何れの充電機能の使用でも充電が可能になっている。
Next, the
無線給電部95(A)(B)(C)は、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60に夫々対応して設けられており、夫々、無線電力供給部97、昇圧部98及び給電コイル99を備えている。また、図6に示したように、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60は、夫々、内蔵するリチウムイオンバッテリー18,47,70に対し、SOC(充電状況、Status of Charge)等のバッテリー70状態の送信を行うバッテリー状態送信部35を備えており、無線給電器90は、これらバッテリー状態送信部35からのバッテリー70状態を受信して個別に管理するBMS(バッテリー管理システム、Battery Management System)の機能要素からなる受電状態検出部94aを備えている。充電制御通信部94は受電状態検出部94aの検出に基づいて無線給電部95を駆動する。また、受電状態検出部94aは、バッテリー状態を管理、記録し、長期に及ぶSOH(バッテリー寿命、Status of Health)の推定にも用いられる。
The wireless power feeding units 95 (A), (B), and (C) are provided corresponding to the exercise
無線給電部95は、充電制御通信部94に制御を受けて、電磁波結合方式による所定の電力を送信するためにいったん昇圧部98で昇圧を行う。図6に示すように、この昇圧電圧が、給電コイル99を通じてマグネットで所定位置及び所定距離におかれた送電先の無線受電部19,48,71(受電コイル30や専用IC等)へ電磁エネルギーを送り、給電することになる。この給電の結果、受電コイル30を通じ、受電側のバッテリー管理システムIC(受電制御部31)により管理が行われ、充電状況がバッテリー状態送信部35を通じて本給電器内の受電状態検出部94aに送り込まれる。各センサへの充電状況等は、表示部93に表示される。
Under the control of the charging
従って、実施の形態に係る操作情報収集システムSによれば、運動センサ11は運動器具用検知部10に設けられ、体調センサ41は操作者用検知部40に設けられ、各センサの検知データは、第1の無線通信手段により中継部60に集約されるので、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60の相互の間に配線が不要になり、そのため、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60の設置の自由度が増加する。また、配線が不要になる分、操作者Mの運動の障害になる事態を防止することができる。更に、無線により配線が不要になる分、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60をケース13,42,61に収納して水密性を向上させることができるようになる。
Therefore, according to the operation information collecting system S according to the embodiment, the
そして、本システムSによれば、自転車Kに付設した運動器具用検知部10においては、運動センサ11が自転車Kの運動状態を検知し、この検知データを無線で中継部60に送信する。また、操作者Mに装着した操作者用検知部40においては、体調センサ41が操作者Mの体調状態を検知し、この検知データを無線で中継部60に送信する。この場合、操作者用検知部40は、頭部に装着されているので、操作者Mの運動が激しくても、影響を可能な限り少なくしてデータ収集することができる。また、操作者Mは、操作者用検知部40に設けた音響出力素子49から、体調センサ41の検知データを聴覚で認識できるので、リアルタイムで体調について知ることができる。
According to the present system S, in the exercise
また、中継部60は運動検知データ及び体調検知データを集約して無線により管理部80に送信する。管理部80は、自転車Kとは離れたところで中継部60で集約した運動検知データ及び体調検知データを無線により受信して格納する。これにより、管理部80においては、各センサからの検知データに基づいて、例えば、図18に示すような表示を行い、自転車Kの運動状態と、操作者Mの体調状態を、相関に把握することができる。そのため、操作者Mの運動量を定量的に求め、操作者Mの体力判定や、操作者M自身の運動能力の変化や他人との比較を行ったり、自転車Kの操作の仕方を体調との関係で把握して、操作方法の改善などに役立てることができる。
Further, the
また、中継部60は、カメラ58からの撮像データを受けて無線により管理部80に送信するので、図18に示すように、管理部80において、操作者Mの操作状態を視覚的に把握できる。そのため、操作の欠点や長所を知ることができ、操作等の改善に役立たせることができる。特に、カメラ58は、運動器具の操作部に係わり合う操作者Mの体の一部を操作部とともに撮像する。即ち、実施の形態では、カメラ58は、自転車Kの操作部としてのペダル9をこれを漕ぐ操作者Mの足とともに撮像し、このカメラ58の撮像データは、データ保存部69に格納される。その結果、表示部81のカメラ画像部82を見て、また記録した映像を再生して、操作者によるペダル9の操作状態を視覚的に把握でき、そのことにより、操作の欠点や長所を知ることができ、操作等の改善に役立たせることができる。また、体調センサ41として、乳酸値を直接計測する乳酸値センサを備えたので、個々の選手の運動量、心拍数、体温と乳酸値の関係データを長期間積み重ねることにより、その選手固有の持久力に関する推定が可能になる。
Further, since the
そして、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60においては、図16に示すように、適時に、無線給電器90によりバッテリー18,47,70に対して充電を行う。この場合、バッテリー18,47,70に対する充電を無線で行うので、充電用のコンセント用いなくても良く、そのため、運動器具用検知部10,操作者用検知部40及び中継部60を夫々ケース13,42,61に収納して水密性を向上させることができるようになる。
In the exercise
尚、上記実施の形態において、管理部80は、自転車Kとは離れたところに設けたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、自転車Kに搭載するようにしても良く、また、複数台設けるようにしても良く、適宜変更して差支えない。また、実施の形態では運動器具用検知部10は自転車Kの後側のハブ軸4に付帯するように構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、別の部位に付帯するように構成しても良く、適宜変更して差支えない。運動センサ11の機能を分散して運動器具用検知部10を複数設けても良い。更に、実施の形態では、操作者用検知部40は頭部用のもので説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、腕時計様にして腕に装着するように構成しても良く、適宜変更して差支えない。また、体調センサ41の機能を分散して操作者用検知部40を複数設けても良いことは勿論である。更にまた、実施の形態では中継部60は自転車Kのサドル8の下のフレーム1に取り付けるよう構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、別の部位に付帯するように構成しても良く、適宜変更して差支えない。
In the above embodiment, the
また、本システムを運動器具としての自転車Kに適用したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、ボート,ヨット,スキー等の各種運動器具に適用して良いことは勿論である。また、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施の形態に多くの変更を加えることが容易であり、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。 In addition, although the present system is applied to the bicycle K as an exercise equipment, the present invention is not necessarily limited to this, and may of course be applied to various exercise equipment such as boats, yachts, and skis. Also, those skilled in the art can easily make many changes to these illustrative embodiments without substantially departing from the novel teachings and advantages of the present invention, and many of these modifications Included in the range.
運動器具を用いる運動競技には、例えば自転車、ボート、ヨット、スキーなどがある。これらの運動競技において選手の競技機能の向上を図るには、選手自身の体調や、器具と選手との相対的な姿勢の計測、記録が重要である。本発明は、練習の際、運動器具の姿勢や速度、加速度、傾き等の運動データとともに、選手の体温、心拍、乳酸値等の体調データを同時に把握できるので、競技機能の向上を図り、監督指導の用に役立つことができ、極めて有用になる。 Examples of athletic competitions that use exercise equipment include bicycles, boats, yachts, and skis. In these athletic competitions, it is important to measure and record the physical condition of the players themselves and the relative posture between the equipment and the players in order to improve the competitive functions of the players. Since the present invention can simultaneously grasp physical condition data such as body temperature, heart rate, and lactic acid level of athletes as well as exercise data such as posture, speed, acceleration, and inclination of exercise equipment during practice, it is intended to improve the competition function and to supervise It can be useful for teaching and will be extremely useful.
S 操作情報収集システム
M 操作者
K 自転車(運動器具)
1 フレーム
2,3 フォーク
4 ハブ軸
5 車輪
7 ハンドル
8 サドル
9 ペダル
10 運動器具用検知部
11 運動センサ
12 凹所
13 ケース体
14 固定キー
15 索体
16 計測制御部
17 データ送信部
18 バッテリー
19 無線受電部
30 受電コイル
31 受電制御部
32 受電状況無線送信部
33 バッテリー状態表示部
34 バッテリー管理システム
35 バッテリー状態送信部
40 操作者用検知部
41 体調センサ
41A 体温センサ
41B 乳酸・心拍センサ
42 ケース体
43 保持帯
45 計測制御部
46 データ送信部
47 バッテリー
48 無線受電部
49 音響出力素子
50,51 照射部(LED)
52,53 受光ユニット
54,55 演算処理部
58 カメラ
60 中継部
61 ケース体
63 索体
64 運動センサ受信部
65 体調センサ受信部
66 ビデオ処理部
67 通信制御部
68 データ送信部
69 データ保存部
70 バッテリー
71 無線受電部
80 管理部
90 無線給電器
91 ベース
92 突出部
93 表示部
94 充電制御通信部
94a 受電状態検出部
95 無線給電部
96a AC-DC変換器
96b USB電源による供給部
97 無線電力供給部
98 昇圧部
99 給電コイル
S Operation information collection system M Operator K Bicycle (exercise equipment)
DESCRIPTION OF
52, 53
Claims (8)
上記運動器具に付設されるとともに該運動器具の運動状態を検知する運動センサが設けられ該運動センサが検知した運動検知データを第1の無線通信手段により送信する運動器具用検知部と、
上記操作者に装着されるとともに該操作者の体調状態を検知する体調センサが設けられ該体調センサが検知した体調検知データを第1の無線通信手段により送信する操作者用検知部と、
上記運動器具に付設されるとともに上記運動器具用検知部の運動センサの運動検知データ及び上記操作者用検知部の体調センサの体調検知データを第1の無線通信手段により受信して集約し該集約した運動検知データ及び体調検知データを第2の無線通信手段により送信する中継部と、
上記中継部で集約した運動検知データ及び体調検知データを上記第2の無線通信手段により受信して格納する管理部とを備えて構成したことを特徴とする操作情報収集システム。 In the operation information collection system used when the operator operates the exercise equipment that is operated and moved by the operator,
An exercise device attached to the exercise device and provided with an exercise sensor for detecting an exercise state of the exercise device, and transmitting exercise detection data detected by the exercise sensor by a first wireless communication means;
A detection unit for an operator that is attached to the operator and that is provided with a physical condition sensor that detects the physical condition of the operator, and that transmits physical condition detection data detected by the physical condition sensor using a first wireless communication unit;
The movement detection data of the movement sensor of the detection unit for the exercise apparatus and the physical condition detection data of the physical condition sensor of the detection unit for the operator are received by the first wireless communication means and aggregated. A relay unit that transmits the motion detection data and physical condition detection data by the second wireless communication means;
An operation information collection system comprising: a management unit that receives and stores the motion detection data and the physical condition detection data collected by the relay unit by the second wireless communication unit.
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