JP2007020977A - 運動支援装置及び運動器具 - Google Patents

Abstract

【目的】 音楽を効果的に利用して運動を楽しく行えるようにする。
【構成】 ベース台２と、ベース台２に固定された軸体４と、運動者が乗り、運動者の動作に応じて軸体４に沿って移動させることができる移動体１０と、移動体１０を軸体４の長手方向の中心に向けて付勢するバネ５とを有する運動器具１において、荷重センサ及び位置センサにより、移動体１０が周期的に移動した場合にその周期を持続的に検出し、演奏の進行速度をその周期に連動させて変化させながらスピーカ７から楽曲を出力するようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、音楽を利用して楽しく運動を行えるようにするための運動支援装置及び、このような運動支援装置の主要構造部としてあるいはこのような運動支援装置と共に利用するに適した運動器具に関する。

近年、日本や欧米等の先進国において、肥満が急増している。そして、肥満を防止するための手段として、サプリメントや薬の他、エアロビクス（有酸素運動）に注目が集まっている。
また、このようなエアロビクスを行うための装置としては、室内で自転車のペダルを漕ぐ運動を行うことができるようにするエアロバイクを始め、従来から種々のものが知られている。そして、例えばエアロバイクにおいては、ピッ、ピッ、といった音を適当な間隔で鳴らし、運動者にペースの目安を提供するようにすることが知られている。そして、このような装置によれば、運動者は、そのリズムに合わせて運動することにより、適切なペースで運動を行うことができる。

なお、音楽やリズムに合わせて体を動かすこと自体は、ダンスとして広く行われている。そして、ダンスのように体を動かす動作に対応して楽音を鳴らす器具としても、例えば、靴にセンサやキーを設け、その靴を履いて運動してセンサやキーを押圧することにより楽音を鳴らすことができるようにした器具が知られている。このような器具については、特許文献１や特許文献２に記載されている。
また、特許文献３や特許文献４には、ユーザの動作を検出し、その内容に応じて、自動演奏におけるテンポ等のパラメータを変更する装置が記載されている。
特開昭５４−１９３３８号公報 特許第２９７０４９４号公報 特許第３４３６０８９号公報 特許第３５９８６１３号公報

しかしながら、上述したような従来の装置では、運動を楽しく行えるようにするという観点からは、十分なものではなかった。
すなわち、エアロバイクを始めとする定置型の器具を用いて行う運動は、単調で面白みに欠けるものになりがちであるが、この点を解消する試みが十分になされていなかった。このような器具において、運動中に音を鳴らす機能を設けたとしても、それは単にペースメーカーとしての機能に留まるものであり、運動をその音に合わせて行うことができないと、却ってストレスを感じてしまうという問題があった。

また、運動しながら自由に移動できる自転車のような器具であっても、連続的に運動を行う際には動作自体はある程度単調にならざるを得ない場合が多いが、この点を解消できるような試みも十分になされていなかった。
従って、運動自体をあまり楽しめない人にとっては、長時間の運動継続が難しく、結果として運動不足の解消やカロリーの消費といった目的が達成できなくなってしまうという問題があった。

なお、特許文献１や特許文献２に記載されているような装置は、あくまでも楽器としての使用を想定したものであり、装置を装着すると運動性が低下し、体が動かしづらいことによるストレスを感じてしまう場合があるという問題があった。
また、特許文献３や特許文献４に記載されているような装置は、ユーザの動作を演奏の指示として検出し、その指示に応じた演奏を行うのみであり、特に運動ということを意識したものではなかった。
この発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、音楽を効果的に利用して運動を楽しく行えるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、この発明の運動支援装置は、運動者の動作に応じて特定の経路又は範囲を移動する移動体と、上記移動体が周期的に移動した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、楽曲を出力する楽曲出力手段と、上記楽曲出力手段が出力する楽曲の進行速度を上記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲速度制御手段とを設けたものである。
このような運動支援装置において、上記移動体の移動を検出する移動検出手段を設け、上記周期検出手段を、上記移動検出手段の出力を用いて上記周期を検出する手段とするとよい。
さらに、上記移動体の周期的な移動が、上記特定の経路又は範囲内での往復移動であり、上記往復移動の強度又は移動量が所定値以上の場合に上記楽曲出力手段が出力する楽曲に所定の音を追加する手段を設けるとよい。

また、この発明の別の運動支援装置は、運動者又は運動者の使用する運動器具に装着し、その装着した部分の移動を検出する移動検出手段と、上記移動検出手段が周期的な移動を検出した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、楽曲を出力する楽曲出力手段と、上記楽曲出力手段が出力する楽曲の進行速度を上記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲速度制御手段とを設けたものである。
このような運動支援装置において、上記移動検出手段を複数設け、上記周期検出手段は、上記各移動検出手段からの出力を用いて、上記周期的な移動につき、上記各移動検出手段と対応する複数の異なる位相の周期を検出する手段を設け、上記楽曲速度制御手段に、上記周期的な移動のうちの、上記複数の異なる位相の各々と対応する時点で上記楽曲の進行速度を更新する手段を設けるとよい。

また、上記の各運動支援装置において、上記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を変更する楽曲変更手段を設けるとよい。
さらに、上記楽曲変更手段を、上記速度制御手段が定める楽曲の進行速度に応じて、上記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を変更する手段とするとよい。

また、この発明は、運動者の動作に応じて特定の経路又は範囲を移動する移動体と、上記移動体が周期的に移動した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、楽曲を出力する楽曲出力手段と、上記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を、上記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲変更手段とを設けた運動支援装置も提供する。
さらに、運動者又は運動者の使用する運動器具に装着し、その装着した部分の移動を検出する移動検出手段と、上記移動検出手段が周期的な移動を検出した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、楽曲を出力する楽曲出力手段と、上記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を、上記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲変更手段とを設けた運動支援装置も提供する。

また、上記の各運動支援装置において、上記周期検出手段の出力に基づいて、上記運動者の運動時間及び運動量を算出する算出手段と、上記算出手段が算出した運動時間及び運動量を表示する表示手段を設けるとよい。
さらに、映像を出力する映像出力手段と、上記映像出力手段が出力する映像の進行速度を上記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる映像速度制御手段とを設けるとよい。
さらに、上記映像出力手段が出力する映像の種類又は映像に加える効果を変更する映像変更手段を設けるとよい。
さらにまた、上記映像変更手段を、上記速度制御手段が定める映像の進行速度に応じて、上記映像出力手段が出力する映像の種類又は映像に加える効果を変更する手段とするとよい。

また、この発明の運動器具は、ベース台と、そのベース台に固定された軸体と、運動者が乗り、その運動者の動作に応じて上記軸体に沿って移動させることができる移動体とを有し、上記運動者が、上記移動体を上記軸体の長手方向の各端部に向かって蹴るように交互に移動させることにより運動を持続させられるようにしたものである。
また、この発明の別の運動器具は、ベース台と、そのベース台に固定された軸体と、運動者が乗り、その運動者の動作に応じて上記軸体に沿って移動させることができる移動体と、上記移動体を上記軸体の長手方向の中心に向けて付勢する付勢手段とを設けたものである。
これらの運動器具において、上記移動体に、上記軸体と直交する方向に距離を隔てて、その移動体の上記軸体に沿った移動を補助する２つの補助輪を設けるとよい。

以上のようなこの発明の運動支援装置によれば、音楽を効果的に利用して運動を楽しく行えるようにすることができる。
また、この発明の運動器具によれば、上記のような運動支援装置の主要構造部としてあるいは上記のような運動支援装置と共に利用することにより、同様な効果を得ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔第１の実施形態：図１乃至図１５〕
まず、この発明の運動支援装置の第１の実施形態である運動器具について説明する。この運動器具は、この発明の運動器具の実施形態でもある。
図１は、その運動器具の構成を示す斜視図である。

この運動器具１は、平らな面に置いて使用する器具であり、図１に示すように、ベース台２と、ベース台上に設けた一対の軸固定部３，３と、その軸固定部３，３によってベース台２に固定される軸体４とを備えている。また、運動者が乗って操作する部分として、一対の移動体１０，１０を備え、この移動体１０の透孔１１に軸体４を通すことにより、移動体１０を軸体４に沿って移動可能かつ軸体を中心に回動可能としている。なお、移動体１０又は軸体４には、透孔１１の内面と軸体４との間の摩擦を低減する手段を設けることが好ましい。この手段としては、例えばベアリングや潤滑剤を利用することが考えられる。また、移動体１０上には、運動者が乗る位置を規制し、安全に運動できるようにするための規制部材１２を設けている。これらの材質は、金属、強化プラスチック等、運動に伴う衝撃に耐えられる程度の強度を有するものを用いるとよい。

そして、運動者は、移動体１０，１０の上面に片足ずつ乗り、体重移動や足の屈伸運動等を利用して、移動体１０を軸体４の長手方向の各端部に向かって蹴るように交互に移動させることにより、運動を行う。すなわち、図１に示すように両方の移動体１０，１０が軸体４の中央部にある状態から運動を開始し、まず右側の移動体１０を一旦右側の軸固定部３付近まで移動させてから中央部に戻し、その後左側の移動体１０を左側の軸固定部３付近まで移動させてから中央部に戻す、という運動を繰り返す。このとき、両足を揃えて運動しても、移動体１０を移動させない方の足を適当な位置に残し、片足ずつ運動してもよい。移動体１０を移動させない方の足は、移動体１０から離してしまってもよい。図２には、運動者が運動器具１を用いてこのように運動している状態の例を示している。

また、運動器具１においては、軸体４の両端部に、バネ５による付勢手段を設け、移動体１０を軸体４の長手方向の中心に向けて付勢するようにしている。このことにより、移動体１０を軸固定部３付近に移動する運動に負荷をかけ、かつ中央部付近に戻す運動を容易にして次の反対側への運動を連続して行い易くし、運動を効率的に行えるようにすることができる。

また、図３の端面図及び図４，図５の断面図に示すように、移動体１０には、その下面に、移動体１０の軸体４に沿った移動を補助するための補助輪１４を設けている。そして、この補助輪１４は、軸体４と直交する方向に距離を隔てて、移動体１０の前端付近（図４）と後端付近（図５）とに１つずつ、計２つ設けている。また、補助輪１４は、移動体の下面に固定した留め具１３に軸支されるように設け、弾性変形するゴム又は樹脂により形成するとよい。そして、図２に示すように、補助輪１４は、移動体１０が軸体４に沿って移動する際に、ベース台２の上面８上を転がり、移動体１０が滑らかに移動できるようにする。

以上のような運動器具１によれば、運動者は、効果的に有酸素運動を行い、脂肪を燃焼させることができるので、このことを通じて、肥満防止、健康増進といった効果を得ることができる。また、筋力増強の効果も得られる。さらに、運動器具１による運動は、スケートによる滑走を模したものであるので、スケートや、スキーのスケーティングの練習にも活用することができる。そして、このような運動器具１は、運動者の自宅等でプライベートに使用しても良いが、フィットネスクラブや遊園地、スケート場等に設置して、利用者の運動や練習の用に供してもよい。

なお、運動器具１において、補助輪１４を、前端補助輪と後端補助輪とが同時にベース台２の上面８に触れず、移動体１０の軸体４回りの回動位置に応じて、いずれか一方のみ上面８に触れるか又はどちらも触れない状態となるように、遊びを持たせた位置及びサイズに形成してもよい（図５参照）。このようにすれば、運動者は、運動時に前後のバランスも調整することを要求され、スケートやスキーの練習を行う際にフォームの改善に利用できる。また、運動の自由度を広げて面白みを増すことができる。
さらに、前端補助輪が、ベース台２に設置している状態（図４）で前傾姿勢がとれるように、この状態では移動体１０の上面が水平位置より前方に傾斜するようにしてもよい。

また、運動器具１は、ここまでに説明したような機械的な構成のみで使用しても運動を楽しく効果的に行うことができるが、ここでは、運動器具１を用いた運動を音楽と組み合わせ、より一層楽しく運動ができるようにしている。このための構成について更に説明する。
まず、運動器具１には、図４及び図５に示すように、各移動体１０の前側及び後ろ側に、それぞれ荷重センサ１５，１６を設け、運動者が移動体１０に乗ったり移動体１０を動かしたりすることにより移動体１０にかかる荷重を計測できるようにしている。

さらに、移動体１０の位置を検出するためのセンサも設けている。このセンサとしては、例えば、図６及び図７に示すようなものを用いることができる。すなわち、移動体１０の一部を切り出した状態で示す図６に示すように、移動体１０の透孔１１の内部に磁石１７を設け、軸体４の一部を切り出した状態で示す図７に示すように、軸体４の磁石１７と概ね対向する位置に磁気センサ（位置センサ）４ａを設けるとよい。そして、磁気センサ４ａは、磁石１７が自身と概ね対向する位置を通過したこと及びその際の移動方向を検出できるセンサとし、移動体１０の移動に伴って磁石１７が磁気センサ４ａ上を通過する際にその通過時点及び移動方向を検出することができるようにするとよい。この磁気センサ４ａが、移動検出手段である。

なおここでは、磁気センサ４ａは、移動体１０，１０に対応させて一対設けている。そして、軸方向の設置位置としては、図８に示すように、移動体１０の初期位置から、運動者に最低限要求する移動体１０の移動幅Ｄ１だけ端部方向に離れた位置に設け、移動体１０がこの位置を内側から外側へ通過した場合に片足分の１回の運動が完了したとカウントするようしている。また、磁気センサ４ａを複数設け、検出に使用するセンサを切り替えることにより運動者に要求する移動体の移動幅Ｄ１を変更して運動の強度を調整できるようにしたり、リニアエンコーダとして使用して、移動体１０の位置をより精密に測定できるようにしたりしてもよい。
また、これらの目的に、磁気センサ以外のセンサを用い、例えば光学センサを用いて、センサが透孔１１の内部に位置するか外部に位置するかによる明暗の違いを認識するようにしてもよいことはもちろんである。

また、運動器具１には、左右の軸固定部３，３に、それぞれ当接センサ６を設け、移動体１０の軸体４端部方向への運動に伴い、バネ５を介して軸固定部３に与えられる力を計測できるようにしている。そして、この当接センサ６の出力により、移動体１０がどの程度の勢いで外側に蹴り出されたかについての情報を取得できるようにしている。その計算値は例えば、バネ５のバネ常数と、バネの変形及び摩擦による補正値とによって決定することができる。

運動器具１においては、以上の各センサによる検出結果を利用して、運動者による運動の状態、特にその周期を持続的に検出し、その状態に応じた内容の楽曲や効果音を発生させる機能を設けている。そして、これらの楽曲や効果音を出力するためのスピーカ７，７も設けている。また、これらの発音に関する設定を受け付けるための操作部２１及び、これに関連するメッセージ等を表示するための液晶ディスプレイ等による表示部２２も設けている。

次に、楽曲や効果音の発生を行うための構成について説明する。
まず、図９に、楽曲や効果音の発生に使用する、運動器具１の電気的制御部の構成を示す。
この図に示すように、運動器具１は、電気的制御部として、荷重センサ１５，１６，当接センサ６，位置センサ（図７では磁気センサとして示したが、以後はより一般的なこの名称で呼ぶ）４ａ，操作部２１に接続されたコンピュータ装置１００を備えている。この接続は、有線でも無線でも構わない。また、コンピュータ装置１００には、表示部２２，演奏データメモリ１１１，音源部１１２も接続され、コンピュータ装置１００によってこれらの動作を制御できるようにしている。なお、各部に電源を供給するためのバッテリについては図示を省略している。また、コンピュータ装置１００，演奏データメモリ１１１，音源部１１２及びバッテリは、ベース台２の内部に設けるとよい。

このうちコンピュータ装置１００は、ＣＰＵ１０１，タイマ１０２，ＲＯＭ１０３，ＲＡＭ１０４を備えるマイクロコンピュータとして構成している。そして、このＣＰＵ１０１は、主制御手段であり、不揮発性記憶手段であるＲＯＭ１０３に格納されている制御プログラムを実行することにより、楽曲データに基づく自動演奏、各センサによる運動者の運動の検出、操作部２１の操作に応じた設定変更、表示部２２へのメッセージの表示等の種々の制御動作を行うことができる。ＲＯＭ１０３をフラッシュメモリ等の書き換え可能な記憶手段とすることにより、制御プログラムをアップデート可能とすることも考えられる。タイマ１０２は、音源部１１２による自動演奏等のタイミングを取るためのものであり、ＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０１によりワークエリアとして使用される。

また、演奏データメモリ１１１は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成される記憶手段であり、楽音を発生させるための演奏データを含む各種のデータを記憶している。このデータの具体例としては、例えば、ＭＩＤＩ（Musical Instruments Digital Interface：登録商標）形式の楽曲データ、リズムパターンを示すリズムデータ、効果音の波形を示す波形データ等が考えられる。

そして、上記のうち楽曲データは、各パートで発音開始や発音停止させる音の音高、音量、音色等を設定するイベントを、１拍に４８クロックのテンポクロックのタイミングと対応させて記憶させる形式のデータである。そして、楽曲データに基づく自動演奏（楽曲データの再生）は、カウンタによりテンポクロックの数をカウントし、各タイミングでそのタイミングと対応するイベントを音源部１１２に供給し、そのイベントに応じた発音制御を行わせることにより、実現できる。そして、音源部１１２は、イベントに応じた波形データを生成してサウンドシステム１１３に供給し、その波形データに基づく発音を行わせる。
このとき、発音はメロディーパートの音でもリズムパートの音でも同じように行わせることができる。従って、リズムパートのみにより構成される楽曲もあり得る。また、メロディーパートとリズムパートを別々の楽曲データとして複数記憶させておき、これらを任意に組み合わせて自動演奏を行うことも可能である。

また、自動演奏を行う際に、発音開始や発音停止のタイミングは、テンポクロックのカウント数により計るようにしているため、テンポクロックの周期を変更することにより、自動演奏のテンポを変更することができる。各楽曲には、標準的なテンポが設定されているが、テンポを変更したい場合には、上記の通りテンポクロックの周期を変更すればよい。
また、波形データについては、任意のタイミングで音源部１１２に供給して再生を指示することにより、その波形データに基づく発音を行わせることができる。
演奏データメモリ１１１には、種々のジャンルの種々のテンポの楽曲やリズムに関するデータを、多数記憶させておくとよい。

なお、図９に破線で示すように、外部装置と無線通信を行うための無線受信部１２１及び無線送信部１２２を設け、外部の操作用リモートコントローラ１２３からの操作指示を受け付けたり、自動演奏用のイベントや波形データを、音源部やサウンドシステムを備えた外部の音楽用リモートボックス１２４に送信して発音を行わせたりすることも考えられる。このようにする場合、運動器具１側には、操作部２１，表示部２２，音源部１１２，サウンドシステム１１３を設けなくてもよい。
また、コンピュータ装置１００及び演奏データメモリ１１１に相当する機能も音楽用リモートボックス１２４に設け、運動器具１側からは、単にセンサの検出値を送信するのみとしてもよい。

ところで、上述したコンピュータ装置１００は、各センサの出力に基づいて運動者の運動の周期を検出し、それに合わせて自動演奏を制御することにより、運動者の動きに合わせて楽曲の出力を行うようにしている。この点が、この実施形態の重要な特徴の一つである。
次に、このためにＣＰＵ１０１が行う処理について説明する。

まず、図１０に、ＣＰＵ１０１が行う制御のメイン処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１０１は、図示しない電源スイッチにより運動器具１の電源が投入されると、ＣＰＵ１０１は図１０のフローチャートに示す処理を開始する。そして、まず所要の初期設定処理を行った後（Ｓ１１）、操作部２１の操作に従って種々のパラメータを設定するパラメータ設定処理を行う（Ｓ１２）。

図１２に、このパラメータ設定処理のフローチャートを示す。
この図に示すように、パラメータ設定処理においては、まず操作部２１における操作内容をスキャンし（Ｓ４１）、その後、そのスキャンにより検出した操作に応じた処理を行う。
すなわち、ジャンル選択指示があった場合には、指示に従って、自動演奏に使用する楽曲のジャンルを設定する（Ｓ４２，Ｓ４３）。このジャンルは、例えば、ラップ，ロック，ラテン，サルサ等であり、演奏データメモリ１１１に記憶させる楽曲データに、その曲がどのジャンルの曲かを示すデータを予め含めておき、そのデータが示すジャンルを選択できるようにする。

また、演奏スピード指定があった場合には（Ｓ４４）、初期テンポＬを指定された値に設定すると共に（Ｓ４５）、演奏データメモリ１１１に楽曲データを記憶している曲から、ステップＳ４３で設定したジャンルかつテンポＬに好適な曲を選択候補として抽出し（Ｓ４６）、その中から１曲を再生対象として設定する（Ｓ４７）。
なお、テンポＬに好適な曲は、例えば、標準的なテンポＳが、
｛Ｌ＋１０−ＭＯＤ（Ｌ／１０）｝≧Ｓ≧｛Ｌ−ＭＯＤ（Ｌ／１０）｝
ＭＯＤ（）は、カッコ内の式の剰余を示す。
を満たす曲とすればよい。例えば、Ｌ＝１１８であれば、テンポが１１０から１２０までの曲が好適な曲となる。これ以外にも、｜Ｌ−Ｓ｜≦５等を基準としてもよい。ステップＳ４７で設定する曲は、後で変更できるので、メモリの記憶アドレスが先頭の曲等、適当な基準で選べばよい。

すなわち、曲変更指示があった場合には、再生対象の曲を、ステップＳ４６で抽出した曲の中の次候補に変更する（Ｓ４８，Ｓ４９）。この変更は、ロールダウン、ロールアップ操作に応じた次候補／前候補への変更でもよい。
また、その他の操作があった場合にも、その操作内容に応じて各種パラメータの値を変更する（Ｓ５０，Ｓ５１）。

以上の処理の後、元の処理、すなわち図１０のステップＳ１３以降の処理に戻る。
そして、センサの計測値をスキャンする（Ｓ１３）。ここで、Ｌ（左側の移動体１０）又はＲ（右側の移動体１０）の荷重センサの計測値が所定以上であれば（Ｓ１４）、人が移動体１０に乗っていると判断し、ステップＳ１５に進む。そしてここで、荷重センサの計測値が大きい側の位置センサ４ａが片足分の１回の運動完了を検出していれば（Ｓ１５）、周期の検出を試みるタイミングであると判断してステップＳ１６以下の処理に進む。なお、荷重センサの計測値としては、前側の荷重センサ１５と後ろ側の荷重センサ１６の計測値の平均を用いている。

そして、ステップＳ１６で、タイマがカウント中か否かを示すタイマインタラプトフラグＴＭＩＦの値を参照し、カウント中であることを示す「１」でない場合、ＴＭＩＦを「１」に設定して（Ｓ１７）タイマのカウントを開始し、ステップＳ１２に戻って処理を繰り返す。
なお、タイマは、所定時間毎、例えば２ミリ秒毎に図１３に示す処理を行い、タイマインタラプトフラグＴＭＩＦが１の場合のみ、タイマ値Ｔをカウントアップし、Ｔの値により時間の経過を示すものである。

一方、ステップＳ１６でＴＭＩＦが「１」であれば、位置センサ４ａが１回の運動完了を検出する間隔の計測値を示すタイマインタバルＴＩが、無効な値である「０」か否かを判断する（Ｓ１８）。
そして、「０」であれば、今回のタイムインタバルと比較するための前回の計測値である旧タイムインタバルＴＩＯに、初期値として、図１２のステップＳ４３で設定した初期テンポＬと対応するタイマ値を設定する（Ｓ１９）。「０」でなければ、ＴＩには前回の計測値が設定されているはずであるから、旧タイムインタバルＴＩＯに、タイムインタバルＴＩの値を設定する（Ｓ２０）。

どちらの場合も、次に、タイムインタバルＴＩに、処理時点のタイマ値Ｔの値を設定すると共に、Ｔを０にリセットし、また、自動再生の実行可否を示すランフラグＲＵＮにも、実行可を示す「１」を設定する（Ｓ２１）。この処理により、タイムインタバルＴＩに、ステップＳ１５で前回運動完了を検出してから今回運動完了を検出するまでの時間、すなわち運動者が左右に交互に周期的な運動を繰り返す場合の、左から右又は右から左の、半周期分の運動を行う時間を示す値が設定されることになる。

そして、次にこのタイムインタバルＴＩと旧タイムインタバルＴＩＯを比較し、その差が所定値Ｔｃ以下であれば（Ｓ２２）、運動の周期があまり急激に変動しておらず、運動が正常に継続されていると判断する。そこで、図１１のフローチャートに示す処理に進み、運動の周期を示すテンポＴＳの値を、前回の計測値である旧テンポＴＳＰとして退避し（Ｓ２５）、テンポＴＳに、テーブルによりタイムインタバルＴＩを換算した新たな計測値を設定する（Ｓ２６）。
なお、このテンポＴＳの値は、楽曲の自動演奏を行う際のテンポとしても使用する値であり、ステップＳ１５で検出する１回の運動完了を１拍分とし、１分間当たりの拍数を示す値としている。また、以上のステップＳ１３乃至Ｓ２６の処理において、ＣＰＵ１０１及び荷重センサ１５，１６と位置センサ４ａが、周期検出手段として機能する。

そしてその後、ステップＳ２６で求めたテンポＴＳが、再生対象の曲に好適な範囲から外れたか否か判断する（Ｓ２７）。この好適な範囲は、例えば、図１２のステップＳ４６の場合と同様な、
｛Ｓ＋１０−ＭＯＤ（Ｓ／１０）｝≧ＴＳ≧｛Ｓ−ＭＯＤ（Ｓ／１０）｝
の式を用い、再生中の曲の標準的なテンポＳについて、現在のテンポＴＳが上式を満たす場合に好適であると判断するようにすればよい。これ以外の基準を用いることも当然可能である。

そして、好適な範囲から外れていた場合、テンポＴＳに好適な曲を選びなおすべく、演奏データメモリ１１１に記憶している曲から、図１２のステップＳ４３で設定したジャンルかつテンポＴＳに好適な曲を選択候補として抽出し（Ｓ２８）、抽出した曲のうち１曲を再生対象として設定する（Ｓ２９）。これらの処理は、図１２のステップＳ４５，Ｓ４６の処理と同様なものである。また、ステップＳ２８及びＳ２９において、ＣＰＵ１０１は楽曲変更手段として機能する。

そしてその後、再生位置を示すカウンタＴＣＬをリセットし（Ｓ３０）、ステップＳ３１以下のビート音付加の処理に進む。ステップＳ２７でＮＯであれば、そのままステップＳ３１以下に進む。
そして、ステップＳ３１では、左側の（Ｌ）当接センサ６が所定強度以上の衝撃又は圧力を検出したか否か判断し、検出した場合は、音源部１１２に、Ｌ当接センサ６の検出値に対応する音量での第１のビート音の発生を指示する（Ｓ３２）。また、右側の（Ｒ）当接センサ６についても、同様な処理を行う（Ｓ３３，Ｓ３４）。発生を指示するのは、第２のビート音であるが、これは第１のビート音と同じ音色（波形）でも違っていてもよい。

この部分の処理においては、運動者が移動体１０を外側に向けて振り出す際に、当接センサ６にバネ５を介して衝撃や圧力が加わるので、これを検出し、運動者が所定以上の強度（速度又は力）で運動を行ったと判断した場合に、再生中の楽曲に、運動者が移動体１０を振り出したタイミングでビート音を出力するようにしている。
このことにより、運動者は、自分が行っている運動が十分な強度のものか否かを容易に認識することができる。また、監督者がいる場合には、運動者がズルをして楽をしていないことを、監督者にも容易に認識させることができる。
なお、上記の所定強度は、操作部２１により設定可能とするとよい。また、当接センサ６の検出値が所定強度を超えた後、検出値の微分値が０となった時点を、検出値が最大となる位置とみなし、その時点でビート音の発生指示を行うようにしてもよい。

ＣＰＵ１０１が行うメイン処理は、以上のステップＳ３３でＮＯの場合あるいはステップＳ３４の後、図１０のステップＳ１２に戻って処理を繰り返す。
なお、図１０のステップＳ１５でＮＯであった場合にも、周期の検出を試みるタイミングでないと判断してステップＳ１２に戻る。

また、ステップＳ１４でＮＯの場合には、移動体１０に人が乗っておらず、運動が中止された可能性があると判断してステップＳ２３に進む。そして、ここでＬ又はＲの荷重センサの計測値が０レベル以下の状態が所定時間、例えば２．０秒続くと、運動が中止されたと判断し、各フラグ及びレジスタをリセットして（Ｓ２４）、ステップＳ１２に戻る。この時点で、楽曲が再生中であっても、再生は中止される。ステップＳ２４でＮＯの場合には、ステップＳ１２に戻る。
なお、ステップＳ２３での所定時間は、図１２のステップＳ５０，Ｓ５１の処理により変更できるようにしてもよい。
また、ステップＳ２２でＮＯの場合にも、運動の周期が大きく狂っており、周期的な運動が繰り返されていないと判断して、ステップＳ２４に進み、楽曲の再生を中止する。

以上の処理により、ＣＰＵ１０１は、各センサの出力をもとに、運動者が行っている運動の周期を持続的に検出すると共に、その運動の強度が所定値以上の場合に、出力する楽曲にビート音を追加することができる。また、運動者が運動を中止したり、そのテンポが大きく狂ったりした場合に、楽曲の再生を停止することもできる。

次に、図１４及び図１５に、自動演奏に関する処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１０１は、運動器具１の電源が投入され、所定の初期化処理が完了すると、図１４に示す処理を開始し、以後この処理を継続して、テンポＴＳの値に基づき、１拍の１／４８の期間毎に割り込みを発生させて自動演奏処理を行う（Ｓ７１，Ｓ７２）。この割り込みの周期は、テンポＴＳが変更されればそれに応じて変更されるし、ＴＳに０が設定されている間は、周期を無限大として割り込みを発生させないようにしてもよい。

そして、自動演奏処理の内容は、図１５のフローチャートに示すものであり、まず、ランフラグＲＵＮが「１」でない場合には（Ｓ８１）、そのまま処理を終了する。そして、ランフラグＲＵＮが「１」であれば、再生対象の曲の演奏データを参照し、演奏データに、再生の進行状況を示すカウンタＴＣＬ（初期値は０）のカウント値と対応するタイミングのイベントがあるか否か判断する（Ｓ８２）。
ここでイベントがあり、かつそれが曲の終了を示す再生終了イベントでなければステップＳ８３にてＮＯと判断され、発見したイベントを音源部１１２に渡し、イベント内容に従って発音を制御させる。そして、カウンタＴＣＬを１インクリメントして元の処理に戻る。

また、ステップＳ８２でＮＯの場合には、単にカウンタＴＣＬを１インクリメントして元の処理に戻る。また、ステップＳ８３でＹＥＳの場合には、カウンタＴＣＬ及びランフラグＲＵＮをそれぞれ０にリセットして（Ｓ８５）、元の処理に戻る。なお、ランフラグＲＵＮを１のままとしておき、同じ曲を先頭から再度再生するようにしたり、再生する曲を図１１のステップＳ２８や図１２のステップＳ４６で抽出した曲の中の次の候補に変更した上でカウンタＴＣＬをリセットし、続けて次の曲の再生を行うようにしたりしてもよい。

ＣＰＵ１０１は、以上の処理により、図１１のステップＳ２６で設定したテンポＴＳに応じたテンポで、再生対象の楽曲の自動演奏を行うことができる。すなわち、楽曲の再生速度を、移動体の移動周期、ひいては運動者の運動の周期に連動させて変化させて楽曲の出力を行うことができる。そして、図１４のステップＳ７１では、ＣＰＵ１０１が楽曲速度制御手段として機能する。

以上説明してきたような運動器具１によれば、運動者は、自分の運動の周期（ペース）に合ったテンポで出力される楽曲を聴きながら運動を行うことができるため、単調な動きの連続になりがちな周期的な運動でも、楽しく行うことができる。そして、運動の継続への意欲を増進し、運動による身体機能の増進や肥満防止等の結果を、実現し易くすることができる。

この場合において、運動者は、固定された出力音のテンポに運動のペースを合わせる必要がないので、自分のペースで快適に運動を行うことができる。また、自分の運動により楽曲のテンポを操作できることから、この点でも面白みのある運動を行うことができる。
さらに、運動のペースが頻繁に変わると、出力される楽曲のテンポがふらつき、不自然な聴感となるので、これを参考にペースを調整すれば、一定のペースで運動を継続することが容易となる。数値表示の周期や、単純なピッチ音を参考にするより、はるかにペースのふらつきが分かりやすい。逆に、楽曲のテンポのふらつきが気になる場合には、楽曲のテンポに反映させる運動の周期を、半周期ではなく、１周期あるいは複数周期の平均値とすることを選択できるようにし、テンポのふらつきを抑えられるようにしてもよい。

また、出力させる楽曲の種類を変更できるようにしているので、楽曲の単調さも解消し、飽きが来ないようにすることができる。また、運動の周期が再生中の楽曲にそぐわない程度に変化した場合には、運動の周期に応じて楽曲の種類を自動的に変更するようにしているので、楽曲の進行速度が原曲と大きく変わって違和感が生じてしまうことを防止できると共に、この点でも単調さを解消し、変化に富んだ楽曲を聴きながら楽しく運動を行うことができる。

なお、テンポ８０から９０まで、９０から１００までといったテンポ範囲毎に、あるいはさらにジャンル毎に、デフォルトの曲をユーザが設定できるようにし、図１１のステップＳ２９で曲を設定する際に、その曲を設定するようにしてもよい。また、ユーザの選択により図１２のステップＳ４９で設定した曲は、図１１のステップＳ２９で曲が変更された場合でも記憶しておき、後で元の曲に適したテンポ範囲に戻った場合に、その際のステップＳ２９の処理で、前回ステップＳ４９で設定した曲に変更するようにするとよい。

また、テンポが遅い場合にはゆったりした曲、テンポが速い場合には激しい曲等、運動時の気分に合わせた楽曲を再生できるような設定を可能としてもよい。また、楽曲の変更について、楽曲全体を変更しなくても、メロディーパートのみ、リズムパートのみといった変更を可能としてもよい。さらに、１から数小節単位のフレーズを組み合わせて曲を構成する場合には、フレーズ単位での切り替えを可能としてもよい。また、所定時間一定のテンポを保ったり、所定テンポ以上の運動を継続するといった一定の目標を達成した場合に、普段と異なる楽曲や効果音等を出力することも考えられ、このようにすれば、目的を持ってより面白みのある運動を行うことができる。

〔第１の実施形態の変形例：図１６乃至図１９〕
以上説明してきた第１の実施形態は、あくまでもこの発明の一例であり、種々の変形が可能である。そこで、次に、上述した第１の実施形態の変形例について説明する。
まず、第１の実施形態においては、出力は音のみであったが、これに加えて映像も出力し、その映像の進行速度も、ＣＰＵ１０１が検出した運動の周期に連動させて変化させるようにしてもよい。

この場合、運動器具１に図９に破線で示したようなディスプレイ等の映像表示部１３２を設けたり、運動器具１に外部のディスプレイを接続したりして、そのディスプレイに映像を出力させるようにするとよい。また、映像の内容を示す動画データを、図９に破線で示した映像データメモリ１３１に記憶させておき、ＣＰＵ１０１がここからデータを読み出すと共に、進行速度を制御してディスプレイの表示回路に表示を指示するようにするとよい。

このようにする場合、ＣＰＵ１０１に実行させる処理に、図１６及び図１７のフローチャートに示す処理を追加するようにするとよい。
まず、図１１のステップＳ２６の後に、図１６のフローチャートに示す処理を実行させるようにする。
そして、この処理においてはまず、映像の再生速度ＶＩＳＰＤを、テーブルにより、テンポＴＳあるいはタイムインタバルＴＩを換算した値に設定し（Ｖ１）、このＶＩＳＰＤに従って、図示しない動画再生処理により、運動の周期に連動させた進行速度で映像を出力できるようにする。

そしてその後、図１１のステップＳ２７乃至Ｓ２９の場合と同様に、再生速度ＶＩＳＰＤが、再生対象の映像に好適な範囲から外れた場合に、選択されているジャンルかつ再生速度ＶＩＳＰＤに好適な画像を新たに再生対象として設定すると共に、再生位置を示すカウンタＶＣＬをリセットし、新たに設定した映像を最初から再生できるようにする（Ｖ２〜Ｖ４）。

また、操作部２１により、再生する映像のジャンルの指定を受け付けることができるようにし、図１２のステップＳ４３又はＳ４６の後で、図１７のフローチャートに示す処理を実行し、映像のジャンルの指定があった場合には、指定されたジャンルの標準映像を再生対象として設定し、その映像の標準的な再生速度をＶＩＳＰＤに設定するようにするとよい（Ｖ５〜Ｖ７）。
これらの処理において、ＣＰＵ１０１及びディスプレイが、映像出力手段及び映像速度制御手段として機能する。

以上のような変形を行えば、運動者は、音楽だけでなく映像も、運動のペースに合った進行速度のものを見ながら運動できるので、運動をより一層面白みのあるものにすることができる。
この場合において、映像の内容としては、例えば、標準映像は、人や動物あるいは自動車や汽車等が平地を走っている映像、運動のペースが速まった場合には下り坂の映像、運動のペースが遅くなった場合には上り坂の映像、運動を中止した場合には止まった映像等が考えられる。また、犬好きな人のために、犬と人間が、あるいは犬だけが走っている映像を用意することを考えた場合、走っている映像なのに歩くような速度で再生するのは不自然であるから、運動のペースが遅い場合には速歩や普通の歩きの映像に変更するようなことも考えられる。もちろん、これらに限られることはない。

また、ジャンルを変えた場合に、足で走る、自転車で走る、泳ぐ、空を飛ぶ、等のように映像の内容を変更することが考えられる。あるいは、ペースが速い場合にそのことを示すような放射状の線を追加するというように、映像にペースに応じた種々の効果を付することも考えられる。また、当接センサ６により検出した運動の強度に応じて映像の内容を変えるようにしてもよい。

また、以上の他、各センサの出力に基づいて算出する運動の有無及びピッチや強度に基づいて、運動者の運動時間及び運動量を算出し、これを上述のディスプレイあるいは表示部２２に表示するようにすることも考えられる。
このようにする場合、例えば、図１５のステップＳ８６の後で、図１８のフローチャートに示す処理を実行するようにするとよい。第１の実施形態で説明した処理では、楽曲の再生を行う期間が、運動者が運動を行っている期間とほぼ一致するためである。そして、この処理においては、まず、運動の時間をテンポＴＳに応じてカウントアップし（Ｃ１）、その後、運動の時間、テンポＴＳ、予め入力された運動者の体重等から、運動量に応じた消費カロリーを計算し（Ｃ２）、これらの時間や消費カロリーの表示を行う（Ｃ３）。消費カロリーの計算は、適宜公知の方法を採用して行えばよい。
以上のような処理を行うことにより、ユーザに、運動時間や運動量の情報を提示し、どの程度の運動を行ったか、また行えばよいかについての目安を提供することができる。

また、楽曲の再生について、テンポＴＳの値によらず、各楽曲の再生は、常に標準的なテンポで行うようにしてもよい。このようにしても、図１１のステップＳ２７乃至Ｓ３０の処理で、テンポＴＳの値に好適な楽曲を再生対象として設定するようにすれば、運動のペースに合ったテンポの楽曲の出力という効果を、ある程度得ることができる。

また、図１１のステップＳ３１乃至Ｓ３４で行うようなビート音の発生を、位置センサ４ａが、移動体１０の移動量が所定値（例えばＤ１）以上であることを検出した場合に行うようにしてもよい。移動量が大きければ、運動の強度も大きいと考えられるので、このような基準で判断を行っても、同様な効果が得られる。また、位置センサ４ａが複数の位置で移動体１０を検出できるようにする場合には、図１０のステップＳ１５での運動完了検出のための閾値と、ビート音の発生を行う閾値とを、別々の値としてもよい。
さらにまた、映像表示部を設ける場合には、ビート音の発生に加え、又はこれに代えて、ガッツポーズ等のワンポイントの特殊な映像の表示を行うようにしてもよい。

また、運動器具１の機械的な構成の点でも、種々の変形が可能である。例えば、移動体１０に設ける規制部材１２を、靴、ビンディング、バンド等の留め具の構造とし、運動者の足を移動体１０に固定できるようにすることも考えられる。このようにすれば、運動者は、移動体１０の移動をより自由に制御することができる。また、移動体１０を、スケートやスキー等の用具を模した形状としてもよい。
また、付勢手段の強度を弱くしたり、付勢手段を設けるのを止めたりして、移動体１０を、運動者の力で軸体４の中央付近に引き戻させるようにしてもよい。

さらに、移動体１０を、２つでなく１つとし、ここに両足で乗って運動を行うようにしてもよい。あるいは、移動体１０の移動経路を、直線でなく、軸周りの水平方向或いは垂直方向の回転としてもよい。これには、移動体をエアロバイクのペダルのような構成とすることも含む。これらの場合、移動体の移動は、軸周りの回転角を計測するセンサを設け、このセンサの出力により求めるようにするとよい。さらに、移動体１０を、ブランコのように支点から吊り下げ、その支点を中心に移動させるようなものとしてもよい。さらに、運動の補助とするため、運動者がつかまる手すり等を設けてもよい。

〔第２の実施形態：図１９乃至図２２〕
次に、この発明の運動支援装置の第２の実施形態について説明する。
この実施形態の運動支援装置は、運動支援機能を特定の運動器具と結びつけたものではなく、運動者又は運動者の使用する運動器具に装着し、任意の運動を行う際に使用できるようにしたものである。

図１９に、この運動支援装置の構成例を示す。
図１９に示すように、この運動支援装置２００は、ランドセル型又はリュック型の構成としており、本体２０１に、左右のバンド２０２，２０３を設けて運動者が背中に背負って装着できるようにすると共に、ベルト２０４を設けて、さらに運動者の腰にも固定できるようにしている。

そして、本体２０１の側面には、運動者の運動を検出するための一対のセンサユニット２０５，２０５を設けている。このセンサユニットは、本体２０１に設けた格納部２０６に格納することも可能であるが、本体２０１とはケーブル２０７によって接続され、本体２０１から引き出して、運動者の腕や足、あるいは運動者が使用する自転車等の運動器具に装着できるようにしている。そしてこのため、固定用のバンド２０５ａを設けている。また、ケーブル２０７のうち不要な部分は、格納部２０６の孔２０６ａから本体２０１の内部に挿入し、格納することができるようにしている。あるいは、センサユニット２０５と、本体２０１側の制御部とを、無線通信可能とすることも考えられ、このようにすればケーブル２０７は不要である。
また、センサユニット２０５には、加速度センサを設け、このセンサにより、運動者の運動を検出できるようにしている。

また、本体２０１には、蝶番部２０９を中心に回動可能な上蓋２０８を設け、この上蓋２０８を開けた内部に、図示は省略するが、運動支援装置２００に対する種々の設定や操作を受け付けるための操作子や、メッセージ等を表示するための表示器を設けている。スペースに余裕があれば、荷物を収納するスペースを設けてもよい。このようにすれば、長距離を移動するような運動を行う際、水筒やタオルや地図といった荷物を収納して持ち運ぶことができ、利便性を向上させることができる。
なお、上蓋２０８は、止め具２１０により本体２０１に固定できるようにしている。
さらにまた、この運動支援装置２００には、音を出力するためのスピーカ２１１も備えている。

図２０に、この運動支援装置２００の使用状態の例を示す。
この図には、運動者３００が運動器具である自転車３１０に乗った状態で運動支援装置２００を使用している例を示している。そして、この例の場合、運動者３００は、バンド２０２，２０３により運動支援装置２００を背負うと共に、ベルト２０４により運動支援装置２００を腰に固定している。
また、センサユニット２０５は、ここでは格納部２０６に格納した状態で使用しているが、破線で示すように、自転車３１０の本体に装着したり、周期的な運動を行うペダル３１１や運動者の足３０１に装着したりすることも考えられる。

そして、このような運動支援装置２００には、第１の実施形態で説明した運動器具１の場合と同様、運動者の周期的な運動を検出し、その周期に合ったテンポでスピーカ２１１により楽曲を出力する機能を設けている。次に、この楽曲の発生を行うための構成について説明する。
まず、図２１に、楽曲の発生に使用する、運動支援装置２００の電気的制御部の構成を示す。

この図に示すとおり、運動支援装置２００においても、電気的制御部の構成は、運動器具１の場合と概ね同様であり、設けているセンサの種類が異なることと、それらのセンサの出力から運動者の運動の周期を検出するための、周期検出用ＩＣ２３０を設けていることが異なるのみである。そこで、これら以外の構成については、運動器具１の場合と同じ符号を付している。また、図２１に示す各構成要素のうち、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂはセンサユニット２０５の内部に、それ以外は本体２０１の内部に設けるとよい。

なお、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂは、センサに加えられる所定方向の加速度を検出し、一定レベル以上の加速度を検出した場合に、そのレベルに応じた電気信号を出力するセンサである。そして、運動者が周期的な運動を行う場合、方向を決めて加速度を計測すると、加速度は周期的に変化すると考えられることから、例えば加速度のピークの間隔を計測することにより、運動の周期を求めることができると考えられる。また、運動の周期が一定である場合、加速度を別の方向から計測すれば、間隔が同じで位置が異なるピークが得られると考えられる。すなわち、運動の周期を、異なる位相に注目して計測できると考えられる。
これは、運動者の体の一部でも、運動者が使用する運動器具でも、運動に伴って周期的に移動する部分にセンサユニット２０５が装着していれば、同様に当てはまる。

そこで、運動支援装置２００においては、加速度センサを２つ設け、異なる２つの位相に注目して運動の周期を計測できるようにしている。なお、この用途のためには、加速度センサは、所定方向のプラスの加速度を検出した場合のみ、検出信号を出力するようにするとよい。また、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂの感度や不感帯の幅は、コンピュータ装置１００により設定できるようにしている。さらに、保護回路や増幅回路を設けてもよい。

図２２に、以上のような周期の検出を行う周期検出用ＩＣの構成を示す。
この図に示す通り、周期検出用ＩＣ２３０は、２つの加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂに対応させて、波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂ，カウンタ２３２Ａ，２３２Ｂ，ラッチ回路２３３Ａ，２３３Ｂを設けている。また、これらの他、クロック供給部２３４，コンパレータ２３５，セレクタ２３６を設けている。

そして、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂは、感度及び不感帯の調整により、それぞれ異なる所定方向について、所定値以上の加速度を検出した場合に検出信号を出力するようにしておき、この信号は、それぞれ波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂに入力する。
また、波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂは、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂからの検出信号を検出すると、そのタイミングで検出パルスを出力するようにしている。そして、この検出パルスの出力先では、検出パルスの立ち上がり（前）又は立ち下がり（後）をトリガに動作を行う。

カウンタ２３２Ａ，２３２Ｂはそれぞれ、クロック供給部２３４が供給するクロックをカウントし、カウント値をラッチ回路２３３Ａ，２３３Ｂに出力するカウンタである。また、波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂの検出パルスの立ち下がりをトリガにカウント値のリセットを行い、さらに、カウント値がオーバーフローした場合には、自身をリセットすると共に、オーバーフロー信号をラッチ回路２３３Ａ，２３３Ｂに送信し、その出力をリセットする。なお、カウンタ２３２Ａ，２３２Ｂには、通常想定される周期で運動が行われている場合にはオーバーフローしないような容量を持たせるようにする。

ラッチ回路２３３Ａ，２３３Ｂはそれぞれ、波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂの検出パルスの立ち上がりをトリガにカウンタ２３２Ａ，２３２Ｂのカウント値をラッチし、これをコンパレータ２３５及びセレクタ２３６に出力する。ラッチ回路２３３Ａ，２３３Ｂがラッチするカウント値はそれぞれ、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂが検出パルスを出力してから次に検出パルスを出力するまでの時間、すなわち運動者による運動の周期を示す値となる。

コンパレータ２３５は、ラッチ回路２３３Ａ及び２３３Ｂからの入力を比較し、これらが略等しい場合に、イネーブル信号をセレクタ２３６に出力して、セレクタ２３６からの周期検出結果の出力を許可する。
セレクタ２３６は、イネーブル端子ＥＮにイネーブル信号が入力している間のみ、ラッチ回路２３３Ａ，２３３Ｂから入力する信号の一方を選択してコンピュータ装置１００に出力する。どちらを選択するかは、選択端子ＳＡ，ＳＢに入力する信号により制御される。すなわち、波形整形回路２３１Ａから検出パルスの立ち上がりのタイミングで選択端子ＳＡに信号が入力すると、その後選択端子ＳＢに信号が入力するまではラッチ回路２３３Ａから入力する信号を出力し、波形整形回路２３１Ｂから検出パルスの立ち上がりのタイミングで選択端子ＳＢに信号が入力すると、その後選択端子ＳＡに信号が入力するまではラッチ回路２３３Ｂから入力する信号を出力する。

図２３に、以上の各部が出力する信号の例を示すが、（ａ）に示すように、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂが同じ周期で検出パルスを出力している場合には、ラッチ回路２３３Ａとラッチ回路２３３Ｂとでラッチするカウント値が一致し、その結果、コンパレータ２３５がイネーブル信号を出力して、セレクタ２３６から周期の検出結果が出力される。この場合において、周期が多少変動したとしても、波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂのいずれかで検出パルスが立ち上がるタイミングで、すなわち加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂのいずれかが検出信号を出力する位相と対応するタイミングで、セレクタ２３６が出力する周期の情報を更新することができる。
なお、図２３においては、波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂの出力パルスは、実際よりも大幅に幅を拡大して示している。また、この図に示す例では、加速度センサ２２０Ａと加速度センサ２２０Ｂが、概ね半周期ずれた位相で検出信号を出力するようになっているが、このようにすることは必須ではなく、２つの検出信号が略重なるような場合でも、問題なく検出を行うことができる。

また、運動の周期が大きく狂い、このことにより、（ｂ）に示すように、加速度センサ２２０Ａの出力にノイズＮが入る一方、加速度センサ２２０Ｂの出力は（ａ）の場合と変わらないとすると、コンパレータ２３５の比較結果は、ノイズＮの部分で一致しなくなり、セレクタ２３６の出力が行われなくなる。そして、このことにより、コンピュータ装置１００は、運動の周期が狂ったことを認識できる。
運動の周期が大きく狂う原因としては、運動を止める、運動中に不自然な動きをする等が考えられる。

以上のような周期検出用ＩＣ２３０によれば、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂの出力に基づき、運動者の運動の周期を検出し、その周期を示す信号をコンピュータ装置１００に出力することができる。ここでは、この周期検出用ＩＣ２３０が周期検出手段に該当する。
なお、運動者の運動以外に起因するノイズにより周期の検出が正常に行えない場合に対応するため、加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂと波形整形回路２３１Ａ，２３１Ｂとの間に、運動に起因する特定の加速度レベルに対応する検出信号のみを通過させるフィルタを設け、ノイズを取り除くようにするとよい。この場合、フィルタの特性はユーザが調整できるようにするとよい。

また、複数の加速度センサを設け、位相の異なる位置で周期を検出し、これがほぼ一致した（所定誤差範囲内の）場合のみ周期の検出結果を出力するようにしているので、信頼性の高い検出結果を得ることができる。さらに、周期の値の更新を、各加速度センサ２２０Ａ，２２０Ｂが検出信号を出力する位相と対応するタイミングで行うようにしているので、１周期分の運動完了を待たずに周期の値を更新でき、運動の周期の変動に速やかに追随した出力が可能である。
ただし、加速度センサを複数用いることは必須ではなく、１つの加速度センサからの検出信号を用いて周期を検出し、複数周期でこれを比較して変動が少ない場合に検出値を出力するといった構成も可能である。加速度センサを複数用いる場合でも、セレクタを用いず、常に一方の加速度センサの検出信号に基づく計測値のみを出力するようにしてもよい。

そして、コンピュータ装置１００においては、周期検出用ＩＣ２３０から入力する周期の値をタイムインタバルＴＩとして利用し、第１の実施形態で図１０乃至図１５のフローチャートを用いて説明したような処理を行うことにより、運動器具１の場合と同様に、運動者の運動の周期に合ったテンポでスピーカ２１１により楽曲を出力することができる。
ただし、ＴＩの導出に係る、図１０のステップＳ１３乃至ステップＳ２４の処理は不要である。これに代えて、周期検出用ＩＣ２３０から入力する信号が、周期の値を示すものであった場合にランフラグＲＵＮを１にセットし、周期を検出できなかった旨のものであった場合に、図１０のステップＳ２４と同様に各フラグやレジスタをリセットする処理を行うようにすればよい。

以上のような運動支援装置２００によれば、第１の実施形態の運動器具１の場合と同様、運動者は、自分の運動の周期（ペース）に合ったテンポで出力させる楽曲を聴きながら運動を行うことができるため、単調な動きの連続になりがちな周期的な運動でも、楽しく行うことができる等の効果を得られる。

また、これに加え、運動支援装置２００は、特定の運動器具に設けられたものではないため、運動者は、任意の（ただし、周期的な動きが生じるような）運動につき、運動支援装置２００を使用することができる。例えば、自転車、ランニング、ボート漕ぎ等である。第１の実施形態で説明した運動器具１を、機械的な構成のみ利用し、運動の周期の計測や楽曲の出力を、運動支援装置２００を用いて行うことも考えられる。

また、第１の実施形態の場合と同様な変形も適用可能である。この場合において、映像を出力する場合、運動支援装置２００と共に持ち運べるようなディスプレイ、たとえば眼鏡型で、視界に半透明な映像を写せるようなディスプレイを用いることが好ましい。また、視界の半分だけに映像を写すようなディスプレイでもよい。
さらに、運動支援装置がランドセル型に限られないことはもちろんである。

図２４には、ウエストポーチ型とした例を示す。
ここに示す運動支援装置２５０においては、本体２５１にベルト２５２を設けて腰に装着できるようにしている。そして、運動支援装置２００の場合と同様、２つのセンサユニット２５３を設けている（図に表わされているのは１つのみ）。また、操作子群２５４も設けているが、小型化のため、表示器やスピーカは設けていない。ヘッドホン端子を設け、音声は着脱可能なヘッドホン２５５により聞けるようにしている。また、ヘッドホンとしてマイクロホン付きのものを用い、運動支援装置２５０に音声解析機能を設け、声により運動支援装置に対する設定を可能としてもよい。
また、装置をさらに小型化し、ポケットに入る程度のサイズとすることも考えられる。

以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成や具体的な処理内容等が上述の各実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
また、各実施形態において説明した構成や変形例を、矛盾しない範囲で自由に組み合わせて適用してよいことも、もちろんである。

以上の説明から明らかなように、この発明の運動支援装置によれば、音楽を効果的に利用して運動を楽しく行えるようにすることができる。また、この発明の運動器具によれば、上記のような運動支援装置の主要構造部としてあるいは上記のような運動支援装置と共に利用することにより、同様な効果を得ることができる。
従って、この発明によれば、ユーザに、楽しく運動を行える環境を提供することができる。

この発明の運動支援装置及び運動器具の第１の実施形態である運動器具の構成を示す斜視図である。 図１に示した運動器具の使用状態を示す図である。 図１に示した運動器具の３−３線に沿った端面図である。 同じく４−４線に沿った断面図である。 同じく５−５線に沿った断面図である。 同じく移動体の一部を切り出した状態で示す図である。 同じく軸体の一部を切り出した状態で示す図である。 軸体に位置センサを設ける位置について説明するための図である。 図１に示した運動器具の電気的制御部の構成を示す図である。 図９に示したＣＰＵが実行する制御のメイン処理のフローチャートである。

図１０の続きの処理を示すフローチャートである。 図１０のステップＳ１２で実行するパラメータ設定処理のフローチャートである。 図９に示したＣＰＵが実行するタイマカウント処理のフローチャートである。 同じく演奏タイミング調整処理のフローチャートである。 図１４のステップＳ７２で実行する自動演奏処理のフローチャートである。 第１の実施形態の変形例において追加する処理の例を示すフローチャートである。 その別の部分を示すフローチャートである。 そのさらに別の部分を示すフローチャートである。 この発明の運動支援装置の第２の実施形態の構成例を示す斜視図である。 図１９に示した運動支援装置の使用状態を示す図である。

図１９に示した運動支援装置の電気的制御部の構成を示す図である。 同じく周期検出用ＩＣの構成を示す図である。 図２２に示した周期検出用ＩＣの各部の出力信号波形の例を示す図である。 運動支援装置の第２の実施形態の別の構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１…運動器具、２…ベース台、３…軸固定部、４…軸体、４ａ…位置センサ、５…バネ、６…当接センサ、７…スピーカ、８…上面、１０…移動体、１１…透孔、１２…規制部材、１３…留め具、１４…補助輪、１５，１６…荷重センサ、１７…磁石、１００…コンピュータ装置、１１１…演奏データメモリ、１１２…音源部、１１３…サウンドシステム、２００，２５０…運動支援装置、２０１，２５１…本体、２０５，２５３…センサユニット、２２０Ａ，２２０Ｂ…加速度センサ、２３０…周期検出用ＩＣ

Claims (16)

1. 運動者の動作に応じて特定の経路又は範囲を移動する移動体と、
   前記移動体が周期的に移動した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、
   楽曲を出力する楽曲出力手段と、
   前記楽曲出力手段が出力する楽曲の進行速度を前記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲速度制御手段とを設けたことを特徴とする運動支援装置。
2. 請求項１記載の運動支援装置であって、
   前記移動体の移動を検出する移動検出手段を設け、
   前記周期検出手段は、前記移動検出手段の出力を用いて前記周期を検出する手段であることを特徴とする運動支援装置。
3. 請求項１又は２記載の運動支援装置であって、
   前記移動体の周期的な移動は、前記特定の経路又は範囲内での往復移動であり、
   前記往復移動の強度又は移動量が所定値以上の場合に前記楽曲出力手段が出力する楽曲に所定の音を追加する手段を設けたことを特徴とする運動支援装置。
4. 運動者又は運動者の使用する運動器具に装着し、その装着した部分の移動を検出する移動検出手段と、
   前記移動検出手段が周期的な移動を検出した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、
   楽曲を出力する楽曲出力手段と、
   前記楽曲出力手段が出力する楽曲の進行速度を前記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲速度制御手段とを設けたことを特徴とする運動支援装置。
5. 請求項４記載の運動支援装置であって、
   前記移動検出手段を複数有し、
   前記周期検出手段は、前記各移動検出手段からの出力を用いて、前記周期的な移動につき、前記各移動検出手段と対応する複数の異なる位相の周期を検出する手段を有し、
   前記楽曲速度制御手段は、前記周期的な移動のうちの、前記複数の異なる位相の各々と対応する時点で前記楽曲の進行速度を更新する手段を有することを特徴とする運動支援装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項記載の運動支援装置であって、
   前記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を変更する楽曲変更手段を設けたことを特徴とする運動支援装置。
7. 請求項６記載の運動支援装置であって、
   前記楽曲変更手段が、前記速度制御手段が定める楽曲の進行速度に応じて、前記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を変更する手段であることを特徴とする運動支援装置。
8. 運動者の動作に応じて特定の経路又は範囲を移動する移動体と、
   前記移動体が周期的に移動した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、
   楽曲を出力する楽曲出力手段と、
   前記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を、前記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲変更手段とを設けたことを特徴とする運動支援装置。
9. 運動者又は運動者の使用する運動器具に装着し、その装着した部分の移動を検出する移動検出手段と、
   前記移動検出手段が周期的な移動を検出した場合にその周期を持続的に検出する周期検出手段と、
   楽曲を出力する楽曲出力手段と、
   前記楽曲出力手段が出力する楽曲の種類又は、その楽曲中のフレーズ、メロディー又はリズムの種類を、前記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる楽曲変更手段とを設けたことを特徴とする運動支援装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項記載の運動支援装置であって、
    前記周期検出手段の出力に基づいて、前記運動者の運動時間及び運動量を算出する算出手段と、
    前記算出手段が算出した運動時間及び運動量を表示する表示手段を設けたことを特徴とする運動支援装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項記載の運動支援装置であって、
    映像を出力する映像出力手段と、
    前記映像出力手段が出力する映像の進行速度を前記周期検出手段が検出した周期に連動させて変化させる映像速度制御手段とを設けたことを特徴とする運動支援装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項記載の運動支援装置であって、
    前記映像出力手段が出力する映像の種類又は映像に加える効果を変更する映像変更手段を設けたことを特徴とする運動支援装置。
13. 請求項１２記載の運動支援装置であって、
    前記映像変更手段が、前記速度制御手段が定める映像の進行速度に応じて、前記映像出力手段が出力する映像の種類又は映像に加える効果を変更する手段であることを特徴とする運動支援装置。
14. ベース台と、
    該ベース台に固定された軸体と、
    運動者が乗り、該運動者の動作に応じて前記軸体に沿って移動させることができる移動体とを有し、
    前記運動者が、前記移動体を前記軸体の長手方向の各端部に向かって蹴るように交互に移動させることにより運動を持続させられるようにしたことを特徴とする運動器具。
15. ベース台と、
    該ベース台に固定された軸体と、
    運動者が乗り、該運動者の動作に応じて前記軸体に沿って移動させることができる移動体と、
    前記移動体を前記軸体の長手方向の中心に向けて付勢する付勢手段とを有することを特徴とする運動器具。
16. 請求項１４又は１５記載の運動器具であって、
    前記移動体に、前記軸体と直交する方向に距離を隔てて、該移動体の前記軸体に沿った移動を補助する２つの補助輪を設けたことを特徴とする運動器具。
    

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