JP2016032525A - 運動能力評価方法、運動能力評価装置、運動能力評価システム、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーに対して、筋肉能力に関するアドバイスを適切に行うことが可能な運動能力評価方法、運動能力評価装置、運動能力評価システム、および運動能力評価装置を備えた運動能力評価システムにより筋肉能力運動能力評価方法を実行するプログラムを提供する。【解決手段】ユーザーの運動時における全身持久力に関する計測データを取得するステップと、前記全身持久力に関する基準データを取得するステップと、前記計測データと前記基準データとを比較するステップと、前記計測データと前記基準データとの比較結果に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価し、運動能力評価情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする運動能力評価方法。【選択図】図３

Description

本発明は、運動能力評価方法、運動能力評価装置、運動能力評価システム、および運動能力評価装置を備えた運動能力評価システムにより運動能力評価方法を実行するプログラムに関する。

従来より、ユーザーの運動時の生体情報を計測した結果に基づいて、ユーザーの体力や運動能力を推定して示す方法が紹介されている。例えば、特許文献１に、ユーザーが歩行を開始してから所定の測定時間内に脈拍計が測定した脈拍の最大値、および安静時脈拍数により相対的心拍余力を算出し、相対的心拍余力により測定時間に移動した歩行距離を補正して、補正された歩行距離と性別に対応して設定されている係数により体力年齢を算出する方法が紹介されている。

特開２０１１−１６１０７９号公報

運動能力（スポーツ能力）を高める要素として、心肺能力、筋肉能力，技術スキルの３つがあり、近年、心肺能力や技術スキルについては運動解析技術により評価する方法が種々紹介されてきているが、特に競技者やスポーツ愛好者の関心が集まる筋肉能力を簡便に得る方法がなかった。特許文献１に記載の運動能力評価方法（運動指標測定方法）についても、心拍に基づく体力年齢の算出に関する内容であり、筋肉能力の評価に関しての記載はない。
したがって、ユーザーに対して、筋肉能力に関するアドバイスを適切に行えない虞があるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］ 本適用例にかかる運動能力評価方法は、ユーザーの運動時における全身持久力に関する計測データを取得するステップと、前記全身持久力に関する基準データを取得するステップと、前記計測データと前記基準データとを比較するステップと、前記計測データと前記基準データとの比較結果に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価し、運動能力評価情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、全身持久力に関する基準値と、ユーザーの全身持久力との比較結果に基づいて、基準値に対するユーザーの筋肉能力の優劣やその度合を運動能力評価情報として示すことができる。これにより、運動能力評価結果に基づいて、トレーニング方法のヒントをユーザーに提供することができ、トレーニングへのモチベーションを高める効果を得ることができる。

［適用例２］ 上記適用例にかかる運動能力評価方法において、前記全身持久力の指標は、前記ユーザーの心肺能力、乳酸値、疲労度、および酸素摂取量のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする。

本適用例によれば、従来の全身持久力の指標やそれらの算出方法を用いて、ユーザーに自身の筋肉能力を示すことができる。

［適用例３］ 上記適用例にかかる運動能力評価方法において、前記全身持久力の指標は、前記ユーザーの所定距離当たりの走行時間であることを特徴とする。

本適用例によれば、例えば、所定距離当たりの最大努力による走行時間から、全身持久力の指標のうちの最大酸素摂取量を算出して、比較的容易に筋肉能力を求めることができる。

［適用例４］ 上記適用例にかかる運動能力評価方法において、前記指標は前記酸素摂取量であり、前記酸素摂取量は、所定時間内における走行テスト、または所定距離を往復する走行テストにより計測されることを特徴とする。

本適用例によれば、酸素摂取量を指標として全身持久力を求める方法として一般的な１２分間走や１５分間走、あるいは所定距離を往復する走行テストであるシャトルランにより、計測された酸素摂取量から筋肉能力を求めてユーザーに示すことができる。

［適用例５］ 上記適用例にかかる運動能力評価方法において、前記指標は酸素摂取量であり、前記ユーザーの脈拍データと、体動データとに基づいて前記酸素摂取量を算出することを特徴とする。

本適用例によれば、ユーザーの運動時に計測して得た脈拍データと運動出力とにより酸素摂取量を算出するので、より精度の高い運動能力評価情報（運動能力評価データ）を得ることができる。
また、脈拍データから最大心拍数と安静時心拍数を求めることができれば、既知の推定式を用いることにより、ユーザーに無理な作業（運動）をさせることなく、比較的容易に酸素摂取量を求めることができる。

［適用例６］ 上記適用例にかかる運動能力評価方法において、前記基準データとする前記酸素摂取量は、安静時の心拍数と、最大心拍数とに基づき取得されることを特徴とする。

本適用例によれば、最大心拍数と安静時心拍数を求めることができれば、ユーザーに無理な作業（運動）をさせることなく、比較的容易に酸素摂取量を求めることができる。

［適用例７］ 上記適用例にかかる運動能力評価方法において、前記計測データと前記基準データとの差分に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価し、前記運動能力評価情報を生成することを特徴とする。

本適用例によれば、比較的容易にユーザーの運動能力評価情報の生成を行うことができる。

［適用例８］ 本適用例にかかる運動能力評価装置は、全身持久力に関する基準データが格納された記憶部と、ユーザーの運動時における全身持久力に関する計測データと前記基準データとの比較結果に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価して運動能力評価情報を生成する運動能力評価情報生成部と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、全身持久力に関する基準値と、ユーザーの全身持久力との比較結果に基づいて、基準値に対するユーザーの筋肉能力の優劣やその度合を運動能力評価情報として示すことができる。

［適用例９］ 本適用例にかかる運動能力評価システムは、ユーザーの運動時における全身持久力に関する計測データを取得する計測装置と、前記計測装置が計測した前記計測データを取得する計測データ取得部と、全身持久力に関する基準データを記憶する記憶部と、前記計測データと前記基準データとの比較結果に基づいて前記ユーザーの運動能力評価情報を生成する運動能力評価情報生成部と、を有する運動能力評価装置と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、全身持久力に関する基準値と、センサーや脈拍計等の測定装置によって検知されるユーザーの全身持久力の計測データとの比較結果に基づいて、基準値に対するユーザーの筋肉能力の優劣やその度合を運動能力評価情報として示すことが可能な運動能力評価システムを提供することができる。

［適用例１０］ 本適用例にかかるプログラムは、ユーザーの運動時における全身持久力の計測データを取得することと、前記計測データと、前記全身持久力に関する基準データとを比較して比較結果を得ることと、前記比較結果に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価して運動能力評価情報を生成することと、をコンピューターに実行させることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に記載の運動能力評価装置、および、それを備えた運動能力評価システムにより、全身持久力に関する基準値と、ユーザーの全身持久力の計測データとの比較結果に基づいて、基準値に対するユーザーの筋肉能力の優劣やその度合を運動能力評価情報を生成してユーザーに示すプログラムを提供することができる。

実施形態１に係る運動能力評価システムの概要を示す説明図。 実施形態１に係る運動能力評価装置および表示装置の構成例を示す機能ブロック図。 運動能力評価処理の手順の一例を示すフローチャート。 運動能力評価データ生成処理の一例を示すものであり、計測データと基準データとの比較処理の概要を示す説明図。 図４の比較処理により運動能力評価データを生成する処理の概要を示す説明図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材について実際とは異なる尺度で示している場合がある。
また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る運動能力評価システムの概略構成について図面に沿って説明する。

〔１．運動能力評価システム〕
１．システムの概要
図１は、本実施形態の運動能力評価システム１の概要について説明するための図である。図１に示すように、本実施形態の運動能力評価システム１は、運動能力評価装置２及び表示装置３を含んで構成されている。本実施形態の運動能力評価装置２は、ユーザーの胴体部分（例えば、右腰、左腰、又は腰の中央部）に装着される。運動能力評価装置２は、センサーとしての慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）１０を内蔵し、ユーザーの走行（歩行も含む）における動きを捉えて、速度、位置、姿勢角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）等を計算し、さらに、ユーザーの運動を解析し、ユーザーの全身持久力に関する物理量を計測する。本実施形態では、ユーザーが静止している状態で、慣性計測ユニット（ＩＭＵ）１０の１つの検出軸（以下ではｚ軸とする）が重力加速度方向（鉛直下向き）とほぼ一致するように、運動能力評価装置２がユーザーに装着される。運動能力評価装置２は、計測したユーザーの全身持久力に関する物理量の計測データに基づいて生成される運動能力評価情報の少なくとも一部を表示装置３に送信する。

表示装置３は、リスト型（腕時計型）の携帯情報機器であり、ユーザーの手首等に装着される。ただし、表示装置３は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mount Display）やスマートフォン等の携帯情報機器であってもよい。ユーザーは、走行開始前又は走行中に表示装置３を操作して運動能力評価装置２による計測（後述する慣性航法演算処理及び運動能力評価処理）のスタートやストップを指示することができる。また、ユーザーは、走行終了後に表示装置３を操作して運動能力評価装置２による運動能力評価情報に基づいたフィードバック情報の表示（後述）や走行分析処理（後述）の開始や終了を指示することができる。表示装置３は、計測スタートや計測ストップを指示するコマンド、運動能力評価情報に基づいたフィードバック情報の表示や走行分析処理の開始や終了を指示するコマンド等を運動能力評価装置２に送信する。

運動能力評価装置２は、計測スタートのコマンドを受信すると、慣性計測ユニット（ＩＭＵ）１０による計測を開始し、計測データと後述する基準データとの比較評価結果に基づきユーザーの運動能力（筋肉能力）を解析して運動能力評価情報を生成する。運動能力評価装置２は生成した運動能力評価情報の少なくとも一部を表示装置３に送信する。そして、表示装置３は運動能力評価情報を受信し、受信した運動能力評価情報を文字、図形、音、振動等の各種の形態でユーザーに提示する。ユーザーは、走行中に表示装置３を介して運動能力評価情報（フィードバック情報、アドバイス）を認識することができる。

また、運動能力評価装置２は、走行分析処理の開始を指示するコマンドを受信すると、過去の走行中に生成した運動解析情報を用いて、当該過去の走行を分析し、分析結果の情報を表示装置３又は不図示のパーソナルコンピューターやスマートフォン等の情報機器に送信する。そして、表示装置３又は当該情報機器は、分析結果の情報を受信し、受信した運動解析情報を文字、図形、音、振動等の各種の形態でユーザーに提示する。ユーザーは、表示装置３又は当該情報機器を介して過去の走行の分析結果を認識することができる。

なお、運動能力評価装置２と表示装置３との間のデータ通信は、無線通信でもよいし、有線通信でもよい。

本実施形態では、以下において、運動能力評価装置２がユーザーの走行運動（ランニング）時における全身持久力評価データに基づいて運動能力評価情報を生成する場合を例に挙げて詳細に説明するが、本実施形態の運動能力評価システム１は、走行以外の運動における全身持久力評価データに基づいて運動能力評価情報を生成する場合にも、同様に適用することができる。

２．座標系
以下の説明において必要となる座標系を定義する。
・ｅフレーム（Earth Centerd Earth Fixed Frame）：地球の中心を原点とし、自転軸に平行にｚ軸をとった右手系の三次元直交座標
・ｎフレーム（Navigation Frame）：移動体（ユーザー）を原点とし、ｘ軸を北、ｙ軸を東、ｚ軸を重力方向とした三次元直交座標系
・ｂフレーム（Body Frame）：センサー（慣性計測ユニット（ＩＭＵ）１０）を基準とする三次元直交座標系
・ｍフレーム（Moving Frame）：移動体（ユーザー）を原点とし、移動体（ユーザー）の進行方向をｘ軸とした右手系の三次元直交座標系

３．システムの構成
図２は、運動能力評価装置２及び表示装置３の構成例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、運動能力評価装置２は、慣性計測ユニット（ＩＭＵ）１０、処理部２０、記憶部３０、通信部４０、ＧＰＳ（Global Positioning System）ユニット５０及び地磁気センサー６０を含んで構成されている。処理部２０は、計測データ取得部２１および運動能力評価データ生成部２５０を含む。ただし、本実施形態の運動能力評価装置２は、これらの構成要素の一部を削除又は変更し、あるいは、他の構成要素を追加した構成であってもよい。

慣性計測ユニット１０（慣性センサーの一例）は、加速度センサー１２、角速度センサー１４及び信号処理部１６を含んで構成されている。

加速度センサー１２は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（加速度データ）を出力する。

角速度センサー１４は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、計測した３軸角速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（角速度データ）を出力する。

信号処理部１６は、加速度センサー１２及び角速度センサー１４から、それぞれ加速度データと角速度データを受け取って時刻情報を付して不図示の記憶部に記憶し、記憶した加速度データ、角速度データ及び時刻情報を所定のフォーマットに合わせたセンシングデータを生成し、処理部２０に出力する。

加速度センサー１２及び角速度センサー１４は、それぞれ３軸が、慣性計測ユニット１０を基準とするセンサー座標系（ｂフレーム）の３軸と一致するように取り付けられるのが理想的だが、実際には取り付け角の誤差が生じる。そこで、信号処理部１６は、取り付け角誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、加速度データ及び角速度データをセンサー座標系（ｂフレーム）のデータに変換する処理を行う。なお、信号処理部１６の代わりに後述する処理部２０が当該変換処理を行ってもよい。

さらに、信号処理部１６は、加速度センサー１２及び角速度センサー１４の温度補正処理を行ってもよい。なお、信号処理部１６の代わりに後述する処理部２０が当該温度補正処理を行ってもよいし、加速度センサー１２及び角速度センサー１４に温度補正の機能が組み込まれていてもよい。

加速度センサー１２と角速度センサー１４は、アナログ信号を出力するものであってもよく、この場合は、信号処理部１６が、加速度センサー１２の出力信号と角速度センサー１４の出力信号をそれぞれＡ／Ｄ変換してセンシングデータを生成すればよい。

ＧＰＳユニット５０は、測位用衛星の一種であるＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ衛星信号を受信し、当該ＧＰＳ衛星信号を利用して測位計算を行ってｎフレームにおけるユーザーの位置及び速度（大きさと向きを含むベクトル）を算出し、これらに時刻情報や測位精度情報を付したＧＰＳデータを処理部２０に出力する。なお、ＧＰＳを利用して、位置や速度を算出する方法や時刻情報を生成する方法については公知であるため、詳細な説明を省略する。

地磁気センサー６０は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の地磁気を検出し、検出した３軸地磁気の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（地磁気データ）を処理部２０に出力する。ただし、地磁気センサー６０は、アナログ信号を出力するものであってもよく、この場合は、処理部２０が、地磁気センサー６０の出力信号をＡ／Ｄ変換して地磁気データを生成してもよい。

記憶部３０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣメモリーやハードディスクやメモリーカードなどの記録媒体等により構成される。

記憶部３０には、処理部２０によって読み出され、運動能力評価処理（図３参照）を実行するための運動能力評価プログラム３７０、および、運動解析処理を実行するための運動解析プログラム３００が記憶されている。
また、記憶部３０には、基準データとしての運動能力基準データ３８０、センシングデータテーブル３１０、ＧＰＳデータテーブル３２０、地磁気データテーブル３３０、算出データテーブル３４０及び運動解析情報３５０等が記憶される。

運動能力基準データ３８０は、処理部２０が運動能力評価情報を生成する際に、慣性計測ユニット１０、ＧＰＳユニット５０及び地磁気センサー６０からそれぞれ受け取ったセンシングデータ、ＧＰＳデータ及び地磁気データの少なくとも一部を用いて得られるユーザーの全身持久力に関する計測データと比較される、全身持久力に関する基準データである。本実施形態では、全身持久力の指標として最大酸素摂取量が用いられ、その最大酸素摂取量の年齢毎の基準値が男女別に運動能力基準データ３８０として記憶部３０に記憶されている。

センシングデータテーブル３１０は、処理部２０が慣性計測ユニット１０から受け取ったセンシングデータ（慣性計測ユニット１０の検出結果）を時系列に記憶するデータテーブルである。

ＧＰＳデータテーブル３２０は、処理部２０がＧＰＳユニット５０から受け取ったＧＰＳデータ（ＧＰＳユニット（ＧＰＳセンサー）５０の検出結果）を時系列に記憶するデータテーブルである。

地磁気データテーブル３３０は、処理部２０が地磁気センサー６０から受け取った地磁気データ（地磁気センサーの検出結果）を時系列に記憶するデータテーブルである。

算出データテーブル３４０は、処理部２０がセンシングデータを用いて算出した速度、位置及び姿勢角を時系列に記憶するデータテーブルである。

運動解析情報３５０は、ユーザーの運動に関する各種情報であり、処理部２０が生成したユーザーの運動の解析情報や走行軌跡情報、あるいはユーザーにより予め入力される体重等の入力情報などの各種情報を含む。

処理部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成され、記憶部３０に記憶されている各種プログラムに従って、各種の演算処理や制御処理を行う。例えば、処理部２０は、慣性計測ユニット１０、ＧＰＳユニット５０及び地磁気センサー６０からそれぞれセンシングデータ、ＧＰＳデータ及び地磁気データを受け取り、これらのデータを用いてユーザーの速度、位置、姿勢角等を算出してユーザーの全身持久力に関する計測データとして取得する計測データ取得部２１を有している。また、処理部２０は、計測データ取得部２１の計測データと、記憶部３０の運動能力基準データ３８０とを比較し、その比較結果に基づいて、ユーザーの筋肉能力を主なものとした運動能力評価情報を生成する運動能力評価データ生成部２５０を有している。そして、処理部２０は、生成した運動能力評価情報の少なくとも一部を、通信部４０を介して表示装置３に送信し、表示装置３は受信した運動能力評価情報をテキスト、画像、音、振動等の形態で出力する。

通信部４０は、表示装置３の通信部１４０との間でのデータ通信を行うものであり、処理部２０が生成した運動能力評価情報や走行中出力情報、あるいは走行後出力情報を受け取って表示装置３に送信する処理、表示装置３から送信されたコマンド（計測スタート／ストップのコマンドや走行分析処理の開始／終了のコマンド等）を受信して処理部２０に送る処理等を行う。

表示装置３は、処理部１２０、記憶部１３０、通信部１４０、操作部１５０、計時部１６０、表示部１７０、音出力部１８０及び振動部１９０を含んで構成されている。ただし、本実施形態の表示装置３は、これらの構成要素の一部を削除又は変更し、あるいは、他の構成要素を追加した構成であってもよい。

処理部１２０は、記憶部１３０に記憶されているプログラムに従って、各種の演算処理や制御処理を行う。例えば、処理部１２０は、操作部１５０から受け取った操作データに応じた各種処理（計測スタート／ストップのコマンドや走行分析処理の開始／終了のコマンドを通信部１４０に送る処理や操作データに応じた表示処理や音出力処理等）、通信部１４０から走行中出力情報や走行後出力情報を受け取り、走行中出力情報や走行後出力情報に応じたテキストデータや画像データを表示部１７０に送る処理、走行中出力情報や走行後出力情報に応じた音データを音出力部１８０に送る処理、走行中出力情報に応じた振動データを振動部１９０に送る処理を行う。また、処理部１２０は、計時部１６０から受け取った時刻情報に応じた時刻画像データを生成して表示部１７０に送る処理等を行う。

記憶部１３０は、例えば、処理部１２０が各種処理を行うためのプログラムやデータが記憶されるＲＯＭや処理部１２０の作業領域となるＲＡＭ等の各種ＩＣメモリーにより構成される。

通信部１４０は、運動能力評価装置２の通信部４０との間でのデータ通信を行うものであり、処理部１２０から操作データに応じたコマンド（計測スタート／ストップのコマンドや走行分析処理の開始／終了のコマンド等）を受け取って運動能力評価装置２に送信する処理、運動能力評価装置２から送信された運動能力評価情報や走行中出力情報、あるいは走行後出力情報を受信して処理部１２０に送る処理等を行う。

操作部１５０は、ユーザーからの操作データ（計測スタート／ストップ、表示内容の選択等の操作データ）を取得し、処理部１２０に送る処理を行う。操作部１５０は、例えば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどであってもよい。

計時部１６０は、年、月、日、時、分、秒等の時刻情報を生成する処理を行う。計時部１６０は、例えば、リアルタイムクロック（ＲＴＣ：Real Time Clock）ＩＣなどで実現される。

表示部１７０は、処理部１２０から送られてきた画像データやテキストデータを、文字、グラフ、表、アニメーション、その他の画像として表示するものである。表示部１７０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ、ＥＰＤ（Electrophoretic Display）等のディスプレイで実現され、タッチパネル型ディスプレイであってもよい。なお、１つのタッチパネル型ディスプレイで操作部１５０と表示部１７０の機能を実現するようにしてもよい。

音出力部１８０は、処理部１２０から送られてきた音データを、音声やブザー音等の音として出力するものである。音出力部１８０は、例えば、スピーカーやブザーなどで実現される。

振動部１９０は、処理部１２０から送られてきた振動データに応じて振動する。この振動が表示装置３に伝わり、表示装置３を装着したユーザーが振動を感じることができる。振動部１９０は、例えば、振動モーターなどで実現される。

〔運動能力評価方法（処理の手順）〕
次に、ユーザーの運動能力評価方法について図面を参照しながら説明する。図３は、処理部２０が行う運動能力評価処理の手順の一例（運動能力評価方法の一例）を示すフローチャートである。処理部２０は、記憶部３０に記憶されている運動能力評価プログラム３７０を実行することにより、図３のフローチャートの手順で運動能力評価処理を実行する。
本発明の運動能力評価方法は、ユーザーの運動時における全身持久力に関する計測データを取得し、その計測データと、記憶部３０の運動能力基準データ３８０に格納された基準データとを比較し、その比較結果に基づいてユーザーの筋肉能力を評価して運動能力評価情報を生成するものである。本実施形態では、ユーザーの全身持久力を求める指標として最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを用い、その最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを推定する評価データとして、ユーザーの単位時間当たりの最大努力の走行による走行距離を用いる。最大酸素摂取量ＶＯ_2maxは、その値が高ければ高いほどエネルギー生産量が多くなり、運動強度の高い運動ができるので、筋肉能力をはじめとする全身持久力の指標として好適に用いることができる。なお、本実施形態におけるユーザーは男性とする。

図３において、処理部２０は、計測スタートのコマンドを受信するまで待機し（ステップＳ１０のＮ）、計測スタートのコマンドを受信した場合（ステップＳ１０のＹ）、まず、ユーザーが静止しているものとして、慣性計測ユニット１０が計測したセンシングデータ、及び、ＧＰＳデータを用いて、初期姿勢、初期位置、初期バイアスを計算するとともに、ユーザーに最大努力の走行開始を求めるためのデータを生成して表示装置３に送る（ステップＳ２０）。走行開始を求めるためのデータは、上述のテキストデータ、画像データ、音データ、および振動データのうち、ユーザーが表示部１７０を見続けていなくても走行開始が求められたことを認識できる音データや振動データが好ましいが、テキストデータや画像データを表示装置３に表示させることとしてもよい。ユーザーは、走行開始を求めるデータを表示装置３からの音や振動などにより認識したとき、最大努力による走行を開始する。

ステップＳ２０のユーザーの走行開始から所定時間経過後に、処理部２０は、慣性計測ユニット１０からセンシングデータを取得し、取得したセンシングデータをセンシングデータテーブル３１０に付加する（ステップＳ３０）。上述のとおり、本実施形態では、単位時間当たりのユーザーの走行距離を計測データとするので、ステップＳ２０で求められたユーザーの初期位置と、ステップＳ３０で取得されたユーザーの位置とから、単位時間当たりのユーザーの最大努力の走行による走行距離を算出し、算出した走行距離は計測データとして計測データ取得部２１が取得する。

次に、処理部２０は、記憶部３０の運動能力基準データ３８０から計測データとの比較評価に用いる基準データを取得する（ステップＳ４０）。この運動能力基準データ３８０から取得する基準データの一例は後述する。

次に、処理部２０は、ステップＳ３０でデータ取得部２１が取得した計測データとステップＳ４０で運動能力基準データ３８０から取得した基準データとを比較して、ユーザーの筋肉能力を主なものとする運動能力評価データ生成を運動能力評価データ生成部２５０に実行させる制御を行う（ステップＳ５０）。以下、運動能力評価データ生成処理の一例について図面を参照して詳細に説明する。図４は、運動能力評価データ生成処理の一例を示すものであり、計測データと基準データとの比較処理の概要を示す説明図である。また、図５は、図４の比較処理により運動能力評価データを生成する処理の概要を示す説明図である。
図４において、縦軸は本実施形態において全身持久力の指標としている最大酸素摂取量ＶＯ_2max、横軸は年齢である。この２軸の指標の関係を示す図表に、最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの男性の年齢ごとの基準値を示す基準データＡ_Man、および、最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの女性の年齢ごとの基準値を示す基準データＡ_Womanがプロットされている。
また、図４には、ユーザーの単位時間当たりの最大努力の走行による走行距離の実測データ（実測値）から推測されたユーザーの最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの実測値Ｂ_Userがプロットされている。単位時間当たりの最大努力の走行による走行距離から最大酸素摂取量を推定する方法は、走行した単位時間に応じた周知の方法を用いることができる。例えば、走行する単位時間を１２分とした「１２分間走」で走った距離をＸ（ｍ）から、次の推定式にて最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを推定することができる。

また、走行する単位時間を１５分とした「１５分間走」で走った距離をＸ（ｍ）から、次の推定式にて最大酸素摂取量ＶＯ₂ｍａｘを推定することができる。

なお、上述の１２分間走や１５分間走の走行距離Ｘ（ｍ）から推定式（数１）や推定式（数２）を用いて、最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの男性の年齢ごとの基準値を示す基準データＡ_Man、および、最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの女性の年齢ごとの基準値を示す基準データＡ_Womanを生成し、記憶部３０の運動能力基準データ３８０に格納しておくこととしてもよい。

図４において、男性であるユーザーの最大酸素摂取量ＶＯ_2maxは、同年齢の男性の最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの基準値よりもａの分だけ少ない。この差は、筋肉能力（筋肉量）をはじめとした全身持久力が同年齢の基準値よりも不足している度合を示している。この実測値（計測データ）と基準データとの比較処理により運動能力評価データを生成する処理の一例の概要が図５の説明図に示されている。図５において、横軸がユーザーの最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの実測値と同年齢の基準値との差の大きさを示し、縦軸はその差の大きさから推定される筋肉不足度（基準値に対する筋肉不足度合）である。当然のことながら、最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの実測値と同年齢の基準値との差が大きいほどに筋肉不足度が大きくなる。運動能力評価データ生成部２５０は、その筋肉不足度などを運動能力評価データとして生成する。
なお、図４の横軸には年齢を用いたが、この他の指標を単独あるいは複合して横軸に用いたり、図４の年齢などの指標を補正する要素として用いたりしてもよい。例えば、体重、体組成、運動に伴う乳酸値、最大心拍数、あるいは日頃の運動レベルの相対値などの指標を、単独あるいは複合させて図４の横軸として用いたり、係数として用いる構成としてもよい。これにより、運動能力評価データの精度を向上させることが可能になる。

次に、処理部２０は、ステップＳ５０で生成した運動能力評価データの内容をユーザーに通知するか否かを判定する（ステップＳ６０）。生成した運動能力評価データの内容をユーザーに通知する必要がないと判断した場合（ステップＳ６０でＮ）、運動能力評価データ生成処理を終了する。これとは別に、例えば、図５に示す筋肉不足度が閾値を超えて大きくなったときなど、生成した運動能力評価データをユーザーに通知すると判断した場合（ステップＳ６０でＹ）に、処理部２０は運動能力評価データの内容に基づいて、ユーザーに通知する所望のデータ種類にて通知データ（アドバイスデータ）を生成し（ステップＳ７０）、通信部４０を介して表示装置３に送る（ステップＳ８０）。通知データは、例えば、筋肉不足度が同年齢の同性に比して大きいといったことや、筋力を含む全身持久力トレーニングの必要性を通知するメッセージなど、様々な通知が考えられる。
なお、生成した運動能力評価データの内容の通知をリアルタイムに常時行う構成としてもよい。
通知データをユーザーに通知した後は、一連の運動能力評価データ生成処理を終了する。

以上述べたように、本実施形態に係る運動能力評価システム１、および、それを用いた運動能力評価方法によれば、ユーザーに対して、ユーザー自身の筋肉能力をはじめとした全身持久力の相対的な評価結果を示すことができる。これにより、例えば、ユーザーと同性で且つ同年齢の筋肉能力の基準値に対するユーザーの筋肉能力の優劣やその度合を示してユーザーに認識させ、その後のトレーニング方法を決めるうえでのヒントとさせたり、ユーザーのトレーニングに対するモチベーションの向上を図ったりする効果が期待できる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上述した実施形態１に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。上記実施形態の他の実施形態について以下に述べる。

（実施形態２）
実施形態１の運動能力評価方法では、ユーザーの全身持久力の指標に最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを用いて、その最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを、１２分間走や１５分間走などの走行距離の実測値として求め、その走行距離を推定式に代入することにより推定する方法を説明した。
これに限らず、「シャトルラン・テスト」によりユーザーの最大酸素摂取量ＶＯ_2maxの実測値を算出することができる。
シャトルラン・テストのなかでも特に一般的な「２０ｍシャトルラン」の測定方法は、距離２０ｍのシャトルラン（往復持久走）を時速８ｋｍの速さで２分間走り、その後２分毎に時速０．５ｋｍずつペースリズムを徐々に高めていって、ペースリズムについていけなくなった時点を個人の最高走行スピードがＸ〔ｋｍ／ｈ〕であったとすると、最大酸素摂取量ＶＯ_2maxは以下の推定式で求めることができる。

実施形態２の運動能力評価方法によれば、ユーザーの走行は漸増負荷により段階的に最大努力に近づけていく形態であるため、１２分間または１５分間などのまとまった時間を最大努力で走行する実施形態１に比して、最大努力を発揮する苦しい時間が短時間となるので、ユーザーに対して比較的安全な作業となるという効果を奏する。

（実施形態３）
実施形態１の運動能力評価方法では、ユーザーの全身持久力の指標に最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを用いて、その最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを、１２分間走や１５分間走など、ユーザーの単位時間当たりの最大努力の走行による走行距離を実測値（計測データ）として推定式に代入してその最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを得た。
これに限らず、例えば、フルマラソンやハーフマラソンなど、所定距離を最大努力で走行したスタートからゴールまでの所要時間を計測データ（実測値）としてもよい。
実施形態３の運動能力評価方法は、マラソンランナーや運動強度の比較的高い運動を継続的に行っているユーザーや、同一競技に携わるユーザー同士において、競技により近い内容の運動能力評価データが得られたり、モチベーションが高められたりする効果が期待できる。

（実施形態４）
実施形態１では、ユーザーの全身持久力の指標として最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを用いた運動能力評価方法において、ユーザーに装着された慣性計測ユニット（ＩＭＵ）１０の加速度センサー１２や角速度センサー１４、およびＧＰＳユニット５０などにより、計測データ取得作業（走行）におけるユーザーの位置情報を検知して走行距離を計測し、最大酸素摂取量を推定して運動能力評価データを生成した。ユーザーの単位時間当たりの最大努力の走行による走行距離を実測値（計測データ）とし、基準データとの比較結果に基づいてのユーザーの運動能力評価データを生成した。
これに限らず、複数のセンサーを用いて、運動中のユーザーの位置情報の他、運動出力や生体情報などを計測して得た計測データから最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを求めることができる。以下、その方法の一実施形態について述べる。

ユーザーに装着された慣性計測ユニット（ＩＭＵ）１０の加速度センサー１２や角速度センサー１４、およびＧＰＳユニット５０などによれば、走行中のユーザーの位置情報の他にも、移動中のユーザーの運動出力を計測することができる。
また、本実施形態では、ユーザーは、走行テストにおける走行中のユーザーの脈拍を計測する脈拍センサー（図示せず）を装着する。そして、脈拍センサーにより得られる走行テスト中のユーザーの脈拍データと、慣性計測ユニット１０により計測されるユーザーの運動出力とから、得られた脈拍と運動出力とに基づいて最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを算出することができる。
ここで、ユーザーが装着する脈拍計は、例えば、図１の表示装置３に実装される腕時計型の脈拍計を装着し、あるいは、ハートレーセンサーをベルトで胸に巻き付けて走行し、当該脈拍計あるいは当該ハートレーセンサーの計測値を用いて、運動解析情報の一項目としてユーザーの走行中の心拍数を算出してもよい。
安静時の心拍数（ＨＲ_rest）と、最大心拍数（ＨＲ_max）から、下記の推定式により、最大酸素摂取量（ＶＯ_2Max）の相対値を推定することができる。

本実施形態の最大酸素摂取量の推定方法によれば、最大心拍数と安静時心拍数を求めることができれば、ユーザーに無理な作業（運動）をさせることなく、比較的容易に最大酸素摂取量を求めることができる。

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、ユーザーの全身持久力の指標として最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを用いて、その最大酸素摂取量ＶＯ_2maxを、１２分間走や１５分間走など、ユーザーの単位時間当たりの最大努力の走行による走行距離を実測値（計測データ）から推定する構成とした。
これに限らず、例えば、フルマラソンやハーフマラソンなど、所定距離を最大努力で走行したスタートからゴールまでの所要時間を計測データ（実測値）として、ユーザーの筋肉能力をはじめとしたユーザーの全身持久力を相対的に把握し、運動能力評価データを生成することもできる。

また、上記実施形態では、酸素摂取量を全身持久力の評価軸とした場合の基準データを、推定式により推定する例について説明したが、呼気ガス測定器で計測した実測値でもよいことは云うまでもない。

また、上記実施形態では、全身持久力の指標として最大酸素摂取量を用いた例を説明したが、最大酸素摂取量とは異なる全身持久力の指標を用いて運動能力評価データを生成することが可能である。
最大酸素摂取量とは異なる全身持久力の指標としては、例えば、酸素摂取量（ＶＯ）、心肺能力、乳酸値、疲労度などを指標として全身持久力に関する計測データを取得し、運動能力評価データを生成することが可能である、

また、上記実施形態において、全身持久力の指標の一つである最大酸素摂取量を求める推定式（数１）〜（数４）を示したが、これらの式における係数は代表例であってこれらに限定されるものではない。

１…運動能力評価システム、２…運動能力評価装置、３…表示装置、１０…慣性計測ユニット、１２…加速度センサー、１４…角速度センサー、１６…信号処理部、２０…処理部、２１…計測データ取得部、２５…運動能力評価情報生成部、３０…記憶部、４０…通信部、５０…ＧＰＳユニット、６０…地磁気センサー、１２０…（表示装置の）処理部、１３０…（表示装置の）記憶部、１４０…通信部、１５０…操作部、１６０…計時部、１７０…表示部、１８０…音出力部、１９０…振動部、２５０…運動能力評価データ生成部、３００…運動解析プログラム、３１０…センシングデータテーブル、３２０…ＧＰＳデータテーブル、３３０…地磁気データテーブル、３４０…算出データテーブル、３５０…運動解析情報、３７０…運動能力評価プログラム、３８０…運動能力基準データ。

Claims (10)

1. ユーザーの全身持久力に関する計測データを取得するステップと、
   前記全身持久力に関する基準データを取得するステップと、
   前記計測データと前記基準データとを比較するステップと、
   前記計測データと前記基準データとの比較結果に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価し、運動能力評価情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする運動能力評価方法。
2. 請求項１に記載の運動能力評価方法において、
   前記全身持久力の指標は、前記ユーザーの心肺能力、乳酸値、疲労度、および酸素摂取量のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする運動能力評価方法。
3. 請求項１に記載の運動能力評価方法において、
   前記全身持久力の指標は、前記ユーザーの所定距離当たりの走行時間であることを特徴とする運動能力評価方法。
4. 請求項２に記載の運動能力評価方法において、
   前記指標は前記酸素摂取量であり、
   前記酸素摂取量は、所定時間内における走行テスト、または所定距離を往復する走行テストにより計測されることを特徴とする運動能力評価方法。
5. 請求項２に記載の運動能力評価方法において、
   前記指標は酸素摂取量であり、
   前記ユーザーの脈拍データと、体動データとに基づいて前記酸素摂取量を算出することを特徴とする運動能力評価方法。
6. 請求項４または５に記載の運動能力評価方法において、
   前記基準データとする前記酸素摂取量は、安静時の心拍数と最大心拍数（ＨＲ_max）とに基づき取得されることを特徴とする運動能力評価方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の運動能力評価方法において、
   前記計測データと前記基準データとの差分に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価し、前記運動能力評価情報を生成することを特徴とする運動能力評価方法。
8. 全身持久力に関する基準データが格納された記憶部と、
   ユーザーの全身持久力に関する計測データと前記基準データとの比較結果に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価して運動能力評価情報を生成する運動能力評価情報生成部と、を含むことを特徴とする運動能力評価装置。
9. ユーザーの全身持久力に関する計測データを取得する計測装置と、
   前記計測装置が計測した前記計測データを取得する計測データ取得部と、全身持久力に関する基準データを記憶する記憶部と、前記計測データと前記基準データとの比較結果に基づいて前記ユーザーの運動能力評価情報を生成する運動能力評価情報生成部と、を有する運動能力評価装置と、
   を含むことを特徴とする運動能力評価システム。
10. 取得したユーザーの全身持久力に関する計測データと、前記全身持久力に関する基準データとを比較して比較結果を得ることと、
    前記比較結果に基づいて、前記ユーザーの筋肉能力を評価して運動能力評価情報を生成することと、をコンピューターに実行させるプログラム。

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