JP2016086922A

JP2016086922A - 運動負荷量提示装置及び方法

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Publication number: JP2016086922A
Application number: JP2014222011A
Authority: JP
Inventors: 昭宏千葉; Akihiro Chiba; 十季武田; Toki Takeda; 誉宗巻口; Takamune Makiguchi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-23
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: JP6283594B2

Abstract

【課題】ユーザが装着した布状部材から運動の負荷量を直感的に把握することができるようにする。【解決手段】運動負荷量提示装置１は、ユーザに装着され、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を備える。センサ部１０は、上記第１の布状部材を介して上記ユーザの生体情報を計測する。信号制御部３０は、上記計測されたユーザの生体情報に基づき、上記ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する。出力部２０は、上記導出された出力値に応じた出力信号を上記第２の布状部材に出力して、上記第２の布状部材の温度を変化させることにより、上記温度に応じて上記ユーザに運動負荷量を提示する。【選択図】図１

Description

この発明は、運動負荷量提示装置及び方法に関する。

布形状を持つ衣料等の如き、装着対象から提示される刺激を変化させたい場合、例えば色刺激であれば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル（例えば、非特許文献１参照）のようなフレキシブルなディスプレイや、微小なＬＥＤ（Light Emitting Diode）を布状部材に貼り付ける方法がある。

野本和正、他,"トップエミッション型フレキシブル有機ＥＬディスプレイの開発" 映像情報メディア学会誌Vol. 67, No.12, pp.1033~1037, 2013 橋本輸, "蓄光・感温変色繊維「サランアート（登録商標）シリーズ」"、繊維と工業、Vol. 66, No.9, pp.313-318, 2010

しかしながら、有機ＥＬパネル等を貼り付けた装着対象は、有機ＥＬパネル又はＬＥＤといった構成物がかさばり、布が厚くなってしまうという不都合がある。また、一般的に布状の衣料に要求される安価で洗濯可能といった要件を満たすことができない、という不都合がある。

この種の不都合を解消する観点から、本発明者の検討によれば、装着対象から提示される色刺激を変化させる他の方法として、感温性の繊維（例えば、非特許文献２参照）からなる布状部材によりヒータを包み込む構成により、感温性の布状部材をヒータで温める方法が考えられる。この方法は、例えば電気毛布と同様に、安価且つ洗濯可能となる場合があるものの、ヒータ部分の布が厚くなってしまう不都合がある。なお、ヒータによる不都合は、色刺激に限らず、例えば、熱刺激でも同様に存在する。

即ち、本発明者の検討によれば、有機ＥＬパネル、ＬＥＤ及びヒータを用いずに、衣料のような装着対象から提示される刺激を変化させる技術が望まれる。このような技術は、例えば、ユーザが装着した布状部材から運動の負荷量を直感的に把握するといった用途が本発明者により考えられる。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ユーザが装着した布状部材から運動の負荷量を直感的に把握することができるようにした運動負荷量提示装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の第１の観点は、以下のような構成要素を備えている。すなわち、運動負荷量提示装置は、ユーザに装着され、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を備え、上記ユーザの運動負荷量を提示する。上記運動負荷量提示システムは、上記第１の布状部材を介して上記ユーザの生体情報を計測する。上記計測されたユーザの生体情報に基づき、上記ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する。上記導出された出力値に応じた出力信号を上記第２の布状部材に出力して、上記第２の布状部材の温度を変化させることにより、上記温度に応じて上記ユーザに運動負荷量を提示するようにしたものである。

また、この発明の第１の観点は以下のような態様を備えることを特徴とする。

第１の態様は、上記第２の布状部材に対し、温度に応じて変色する示温インクを染み込ませて構成される。上記変化させた温度に応じて上記第２の布状部材の色を更に変化させることにより、上記色に応じて上記ユーザに運動負荷量を提示するようにしたものである。

第２の態様は、上記第１の布状部材を電極として機能させ、上記ユーザの生体情報を計測するようにしたものである。

第３の態様は、上記第２の布状部材を抵抗器として機能させ、上記第２の布状部材の温度を変化させることにより、上記温度に応じて上記ユーザに運動負荷量を提示するようにしたものである。

第４の態様は、上記第１の布状部材と、上記第２の布状部材とは一体の布状部材であり、上記一体の布状部材を介して生体情報を計測する状態と、上記一体の布状部材の温度を変化させる状態とを切替えるようにしたものである。

第５の態様は、上記生体情報は、心拍情報及び／又は筋電情報を含む。上記計測された生体情報を正規化する。上記正規化された生体情報に基づき、上記運動負荷量に対応するパラメタを導出する。上記導出されたパラメタに基づき、上記出力値を導出するようにしたものである。

この発明の第１の観点によれば、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を含み、ユーザに装着されて、運動負荷量を提示する。また、第１の布状部材を介してユーザの生体情報を計測する。また、計測された生体情報に基づき導出された出力を第２の布状部材に出力して、第２の布状部材の温度を変化させることにより、温度に応じてユーザに運動負荷量が提示される。このため、ユーザは、装着した布状部材から運動負荷量を温度の変化を熱刺激として感じ取ることができる。したがって、ユーザが装着した布状部材から運動の負荷量を直感的に把握することが可能となる。

第１の態様によれば、第２の布状部材は、温度に応じて変色する示温インクを染み込ませて構成される。このため、第２の布状部材が運動負荷量の温度を変化させることにより、変化させた温度に応じて第２の布状部材の色を更に変化させることができるようになる。したがって、ユーザは、装着した衣料から運動の負荷量を更に直感的に把握することが可能となる。また、発熱部分と発色部分が同一部分なため、温度伝達のロスが小さく、且つコンパクトな構成とすることができる。

第２の態様によれば、第１の布状部材は、電極として機能する。このため、ユーザが第１の布状部材を装着することで、生体情報を計測することができるようになる。したがって、ユーザの装着時に違和感の少ない布状部材で、ユーザの生体情報を計測することが可能となる。

第３の態様によれば、第２の布状部材は、抵抗器として機能することにより発熱する。このため、ユーザが第２の布状部材を装着することで、運動負荷量を提示することができるようになる。したがって、ユーザの装着時に違和感の少ない布状部材で、ユーザに運動負荷量を提示することが可能となる。

第４の態様によれば、第１の布状部材と、第２の布状部材とは一体の布状部材であり、一体の布状部材を介して生体情報を計測する状態と、一体の布状部材の温度を変化させる状態とを切替える。このため、センサ部と出力部とを一体となった布状部材を提供することができるようになる。したがって、よりコンパクトな構成とすることができ、ユーザの装着時に違和感の少ない布状部材で、運動の負荷量を直感的に把握することが可能となる。

第５の態様によれば、生体情報は、心拍情報及び／又は筋電情報を生体情報特徴量として含み、当該生体情報特徴量に基づき、出力値が導出される。このため、運動の種類の違いによって生じる生体情報の変化の特徴を考慮した運動負荷量の提示をすることができるようになる。したがって、様々な運動のシチュエーションに応じて運動負荷量を直感的に把握することが可能となる。

すなわち、この発明によれば、ユーザが装着した布状部材から運動の負荷量を直感的に把握できるようにした運動負荷量提示装置、及び方法を提供することができる。

この発明の一実施形態に係る運動負荷量提示装置の機能構成の一例を示すブロック図である。同実施形態におけるルックアップテーブルの一例を示す模式図である。同実施形態における重みテーブルの一例を示す模式図である。同実施形態における動作を説明するための一例を示すフローチャートである。同実施形態における動作を説明するための一例を示すフローチャートである。同実施形態の変形例におけるルックアップテーブルの一例を示す模式図である。同実施形態の変形例における動作を説明するための一例を示すフローチャートである。この発明の他の実施形態に係る運動負荷量提示装置の機能構成の一例を示すブロック図である。同実施形態における動作を説明するための一例を示すフローチャートである。同実施形態における動作を説明するための一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照してこの発明に関わる実施形態を説明する。

［一実施形態］
図１は、この発明の一実施形態に係る運動負荷量提示装置の機能構成の一例を示すブロック図であり、図２は、ルックアップテーブルの一例を示す模式図であり、図３は、重みテーブルの一例を示す模式図である。運動負荷量提示装置１は、ユーザに装着され、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を備える。また、運動負荷量提示装置１は、センサ部１０、出力部２０及び信号制御部３０を備えており、ユーザに運動負荷量を提示する。

なお、運動負荷量提示装置１は、図１に如き腕部に装着される例に限らず、任意の身体部位に装着可能となっている。また、図１中、運動負荷量提示装置１の第１の布状部材及び第２の布状部材は、腕部に装着されるスポーツサポータに使用されるが、これに限らず、シャツ等の任意の装着対象に使用可能となっている。このような実施形態は、例えば“hitoe”（登録商標）（http://www.ntt.co.jp/news2014/1401/140130a.htmlを参照）に代表される、装着されたユーザの生体情報を連続して計測することを可能とする機能素材を用いた布状部材等を第１の布状部材及び第２の布状部材としてユーザが装着することにより実現可能である。

センサ部１０は、第１の布状部材を含むセンサであり、計測部１１を備えている。

計測部１１は、第１の布状部材を介してユーザの生体情報を計測し、計測した生体情報に応じた計測信号を信号制御部３０に送信する。

また、計測部１１は、第１の布状部材を電極として機能させ、ユーザの生体情報を計測してもよい。

なお、計測部１１は、生体情報特徴量Ａを含む生体情報を計測してもよい。生体情報特徴量Ａは、心拍情報Ａ_１及び／又は筋電情報Ａ_２を含んでもよい。計測部１１は、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を、それぞれ装着部位における脈拍及び筋肉の電気的な活動の様子として計測してもよく、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２の計測値は、電位差等として計測されてもよい。

出力部２０は、第２の布状部材を含むアクチュエータであり、提示部２１を備えている。

提示部２１は、信号制御部３０から出力値に応じた出力信号を受信し、出力値に応じた出力信号として電圧値に応じた電圧信号を受信してもよい。提示部２１は、受信した出力信号を第２の布状部材に出力して、第２の布状部材の温度を変化させることにより、温度に応じてユーザに運動負荷量を提示する。

また、提示部２１は、第２の布状部材を抵抗器として機能させることにより、第２の布状部材の温度を変化させ、ユーザに運動負荷量を提示してもよい。

信号制御部３０は、センサ部１０から受信する生体情報に応じた計測信号、及び出力部２０へ送信する出力値に応じた出力信号を制御する。信号制御部３０は、記憶部３１、生体情報特徴量抽出部３２、パラメタ導出部３３、及び出力値導出部３４を備えている。

記憶部３１は、各部から読出し／書込み可能なメモリである。ただし、図面を簡潔にするため、記憶部３１に対するデータの読出し／書込みは、図示を省略している。記憶部３１は、図２に示すように、ルックアップテーブル１００ａを予め記憶している。また、記憶部３１は、計測部１１から受信した計測信号に応じた生体情報、生体情報特徴量抽出部３２が抽出した生体情報特徴量Ａ、正規化の際に使用する各値、パラメタ導出部３３が導出したパラメタ、及び出力値導出部３４が出力値等をそれぞれ記憶してもよい。

ルックアップテーブル１００ａは、熱刺激パラメタＰｓと、電圧値Ｅとを互いに関連付けて記憶されるテーブル情報である。なお、ルックアップテーブル１００ａは、熱刺激パラメタＰｓに対応する発熱量Ｔを熱刺激パラメタＰｓと関連付け、発熱量Ｔに対応する電圧値Ｅを発熱量Ｔと関連付けることで、熱刺激パラメタＰｓと、電圧値Ｅとを互いに関連付けてもよい。

ここで、熱刺激パラメタＰｓは、ユーザに提示すべき運動負荷量に対応するパラメタであり、ユーザに運動負荷量として提示する温度を出力する出力値を導出するための引数である。また、発熱量Ｔは、出力値に応じた出力信号を第２の布状部材に出力して、第２の布状部材の温度を変化させることにより、温度に応じてユーザに運動負荷量を提示する際に変化する温度の変化量である。また、電圧値Ｅは、当該発熱量Ｔを出力するために必要な出力値である。

発熱量Ｔは、その取り得る値の範囲（例えば、０℃〜２℃）を熱刺激パラメタＰｓの値の取り得る範囲（例えば、０〜１）と対応させてもよい。また、電圧値Ｅと発熱量Ｔとの対応関係（例えば、２℃の発熱量を得るために、５Ｖの電圧値が必要）は、予め実施した実験によって導出されてもよい。

生体情報特徴量抽出部３２は、生体情報に応じた計測信号を計測部１１から受信し、アナログ／デジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換と言う。）し、生体情報として抽出する。生体情報特徴量抽出部３２は、抽出した生体情報に基づき、生体情報の生体情報特徴量Ａを抽出し、パラメタ導出部３３に送信する。

生体情報特徴量抽出部３２は、生体情報から、心拍情報Ａ_１を生体情報特徴量Ａとして抽出する場合、心拍の周期に基づいて発生するピーク電圧値を検出し、そのピーク電圧値の間の時間間隔（ＲＲＩ：R-R Interval）を導出してもよい。また、生体情報特徴量抽出部３２は、当該ＲＲＩに基づいて導出した心拍数を心拍情報Ａ_１として抽出してもよい。

また、生体情報特徴量抽出部３２は、生体情報から、筋電情報Ａ_２を生体情報特徴量Ａとして抽出する場合、一定の時間間隔における筋電の振幅のピーク電圧値を検出し、そのピーク電圧値の間の電位差を筋電情報Ａ_２として抽出してもよい。これに限らず、筋電情報Ａ_２は、例えば、一定の時間間隔における筋電の振幅の最大値、平均値又は積分値等としてもよい。

パラメタ導出部３３は、生体情報特徴量Ａを生体情報特徴量抽出部３２から受信し、当該生体情報特徴量Ａを正規化する。パラメタ導出部３３は、正規化された生体情報特徴量Ａ’に基づき、ユーザの運動負荷量に対応するパラメタを導出し、出力値導出部３４に送信する。なお、パラメタ導出部３３は、パラメタとして熱刺激パラメタＰｓを導出し、出力値導出部３４に送信してもよい。

パラメタ導出部３３は、以下に示す式に従い、生体情報特徴量Ａを０〜１の範囲の値に正規化してもよい。

ここで、Ａ’は、計測された生体情報特徴量Ａを正規化した値である。また、ｍａｘ^＊及びｍｉｎ^＊は、それぞれ正規化する際に設定する生体情報特徴量Ａの最大値及び最小値であり、ｍａｘ_{ｂｅｆｏｒｅ}及びｍｉｎ_{ｂｅｆｏｒｅ}は、前回正規化した際に設定した生体情報特徴量Ａの最大値及び最小値である。ａｖｒ_{ｔｏｄａｙ}は、今回計測された生体情報特徴量Ａの平均値である。

なお、パラメタ導出部３３は、当該式の適用に際し、生体情報特徴量Ａを予め定められた時間間隔に分割してもよく、当該時間間隔毎に集計した生体情報特徴量Ａに基づき、正規化を実施してもよい。また、パラメタ導出部３３は、前回正規化した際に設定した生体情報特徴量Ａの最大値ｍａｘ_{ｂｅｆｏｒｅ}及び最小値ｍｉｎ_{ｂｅｆｏｒｅ}を記憶部３１に書込み、正規化の際に読出してもよい。

パラメタ導出部３３は、正規化された生体情報特徴量Ａ’をパラメタに設定してもよい。パラメタ導出部３３は、正規化された生体情報特徴量Ａ’が複数存在する場合、正規化された各生体情報特徴量Ａ’に基づき、熱刺激パラメタＰｓを導出してもよい。例えば、正規化された生体情報特徴量Ａ’として、心拍情報Ａ_１’及び筋電情報Ａ_２’が存在する場合、以下の式に基づき、熱刺激パラメタＰｓを導出してもよい。
Ｐｓ＝ｗ_１×Ａ_１’＋ｗ_２×Ａ_２’
ここで、ｗ_１及びｗ_２は、それぞれ、熱刺激パラメタＰｓを導出する際における心拍情報Ａ_１’ 及び筋電情報Ａ_２’に対する重みを表しており、任意に設定可能な値である。なお、重みｗ_１及びｗ_２は、運動負荷量提示装置１を装着したユーザが実施するスポーツによって異なる値が設定されてもよく、当該スポーツ毎に設定された異なる重みｗ_１及びｗ_２は、例えば、図３に示すように、重みテーブル１００ｂとして記憶部３１に予め記憶されていてもよい。

出力値導出部３４は、ユーザの運動負荷量に対応するパラメタをパラメタ導出部３３から受信し、当該パラメタに基づき、ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する。出力値導出部３４は、導出された出力値に応じた出力信号を提示部２１に送信する。

また、出力値導出部３４は、パラメタとして熱刺激パラメタＰｓを受信してもよく、ユーザの運動負荷量を提示するための出力値として電圧値を導出してもよい。出力値導出部３４は、導出された電圧値をデジタル／アナログ変換（以下、Ｄ／Ａ変換と言う。）し、得られた電圧信号を出力信号として提示部２１に送信してもよい。

出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ａを記憶部３１から読出し、受信した熱刺激パラメタＰｓの値に対応する電圧値Ｅをルックアップテーブル１００ａから抽出し、電圧値を導出してもよい。なお、電圧値の導出方法は、ルックアップテーブル１００ａを参照する方法に限らず、熱刺激パラメタＰｓと電圧値Ｅとを対応付けるモデル式を適用する等の任意の方法が適用可能である。

次に、以上のように構成された運動負荷量提示装置の動作の一例について図４及び図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、生体情報は、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を生体情報特徴量Ａとして含んでおり、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２に基づき、熱刺激パラメタＰｓを導出する場合について述べる。

始めに、ユーザは、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を含む運動負荷量提示装置１としてのスポーツサポータを装着し、運動を実施する。

計測部１１は、第１の布状部材を介してユーザの生体情報を計測し（ＳＴ１０１）、計測された生体情報に応じた計測信号を信号制御部３０に送信する。計測部１１は、第１の布状部材を電極として機能させることで、ユーザの生体情報を計測してもよい。

信号制御部３０は、ユーザの生体情報に応じた計測信号を受信し、当該生体情報に基づき、ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する。具体的には、以下に示すように、生体情報特徴量抽出部３２、パラメタ導出部３３、及び出力値導出部３４がステップＳＴ１０２〜ＳＴ１０５を実行する。

生体情報特徴量抽出部３２は、生体情報に応じた計測信号を受信し、当該生体情報の生体情報特徴量Ａを抽出する（ＳＴ１０２）。具体的には、生体情報特徴量抽出部３２は、受信した計測信号をＡ／Ｄ変換し、生体情報として抽出する。生体情報特徴量抽出部３２は、抽出された生体情報から生体情報特徴量Ａとして、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を抽出し、パラメタ導出部３３に送信する。

パラメタ導出部３３は、生体情報特徴量Ａとして、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を受信し、当該心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を正規化する（ＳＴ１０３）。パラメタ導出部３３は、当該正規化された心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２に基づき、熱刺激パラメタＰｓを導出する（ＳＴ１０４）。パラメタ導出部３３は、導出された熱刺激パラメタＰｓを出力値導出部３４に送信する。

出力値導出部３４は、熱刺激パラメタＰｓをパラメタ導出部３３から受信し、ルックアップテーブル１００ａを記憶部３１から読出す。出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ａを参照し、受信した熱刺激パラメタＰｓに対応する出力値として電圧値Ｅを導出する（ＳＴ１０５）。具体的には、出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ａを参照し、熱刺激パラメタＰｓに対応する発熱量Ｔを導出する。また、出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ａを参照し、導出した発熱量Ｔに対応する電圧値Ｅを導出する。

出力値導出部３４は、導出された電圧値ＥをＤ／Ａ変換し、電圧値Ｅに対応する電圧信号を出力信号として提示部２１に送信する。

提示部２１は、導出された電圧値に応じた電圧信号を第２の布状部材に出力して、第２の布状部材の温度を変化させることにより、当該温度に応じてユーザに運動負荷量を提示する（ＳＴ１０６）。提示部２１は、第２の布状部材を抵抗器として機能させることで、第２の布状部材の温度を変化させ、ユーザに運動負荷量を提示してもよい。

以上詳述したように、一実施形態では、運動負荷量提示装置は、ユーザに装着され、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を備え、上記ユーザの運動負荷量を提示する。上記運動負荷量提示システムは、上記第１の布状部材を介して上記ユーザの生体情報を計測する。上記計測されたユーザの生体情報に基づき、上記ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する。上記導出された出力値に応じた出力信号を上記第２の布状部材に出力して、上記第２の布状部材の温度を変化させることにより、上記温度に応じて上記ユーザに運動負荷量を提示するようにしている。

したがって、ユーザは、装着した布状部材から運動負荷量を温度の変化を熱刺激として感じ取ることができる。つまり、ユーザが装着した布状部材（例えば、スポーツサポータ）から運動の負荷量を直感的に把握することができる
また、第１の布状部材は、電極として機能する。このため、ユーザが第１の布状部材を装着することで、生体情報を計測することができるようになる。したがって、ユーザの装着時に違和感の少ないスポーツサポータで、ユーザの生体情報を計測することが可能となる。

また、第２の布状部材は、抵抗器として機能することにより発熱する。このため、ユーザが第２の布状部材を装着することで、第２の布状部材の温度を変化させ、運動負荷量を提示することができるようになる。したがって、ユーザの装着時に違和感の少ないスポーツサポータで、ユーザに運動負荷量を提示することが可能となる。

また、生体情報は、心拍情報及び／又は筋電情報を生体情報特徴量として含み、当該生体情報特徴量に基づき、出力値が導出される。このため、運動の種類の違いによって生じる生体情報の変化の特徴を考慮した運動負荷量の提示をすることができるようになる。したがって、様々な運動のシチュエーションに応じて運動負荷量を直感的に把握することが可能となる。

また、本実施形態によれば、センサ部（入力装置）と出力部（アクチュエータ）とを備えた布状の装着対象（例、スポーツサポータ）を実現することができる。

また、導電性素材からなる布状部材を発熱させることにより、ヒータを包み込む従来の構成を不要にでき、薄い布の状態でユーザに熱刺激を与えることができる。

（変形例の説明）
その他、運動負荷量提示装置の構成や機能、通信手順、処理手順と処理内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

例えば、出力部２０は、温度に応じて変色する示温インクを染み込ませて構成された第２の布状部材を含み、提示部２１は、変化させた温度に応じて第２の布状部材の色を更に変化させることができるように構成されていてもよい。

なお、このような実施形態は、例えば“hitoe”に代表される、親水性の高い機能素材を用いた布状部材等を示温インクで染色することにより、布の厚さを変えることなく実現可能である。

この場合、提示部２１は、信号制御部３０から出力値に応じた出力信号を受信し、出力値に応じた出力信号として電圧値に応じた電圧信号を受信してもよい。提示部２１は、受信した出力信号を第２の布状部材に出力して、第２の布状部材の色を変化させることにより、当該色に応じてユーザに運動負荷量を提示する。

なお、提示部２１は、色の変化のさせ方として、第２の布状部材を単色で発色させてもよく、第２の布状部材の場所ごとに異なる色が発色するようにしてもよい。提示部２１は、例えば、第２の布状部材を縞模様やグラデーションとなるように発色させてもよい。

ここで、第２の布状部材の場所毎に異なる色を発色させる場合、例えば、提示部２１は、心拍情報Ａ_１に基づく第１の出力信号と、筋電情報Ａ_２に基づく第２の出力信号とを、第２の布状部材の異なる領域毎に出力するようにしてもよい。また、第２の布状部材の異なる領域は、例えば、温度と色との関係が異なる複数の示温インクで染色することにより、形成してもよい。また、第２の布状部材の異なる領域は、例えば、第２の布状部材の所定領域を互いに異なる抵抗値の抵抗器として機能させることにより、形成してもよい。第１及び第２の出力信号は、交互に出力されてもよく、同時に並列に出力されてもよい。この場合、信号制御部３０は、例えば、第１の出力信号を提示部２１に送信するための第１の各部３２〜３４と、第２の出力信号を提示部２１に送信するための第２の各部３２〜３４とを備えていてもよい。

記憶部３１は、図６に示すように、ルックアップテーブル１００ｃを予め記憶している。また、記憶部３１は、計測部１１から受信した計測信号に応じた生体情報、生体情報特徴量抽出部３２が抽出した生体情報特徴量Ａ、正規化の際に使用する各値、パラメタ導出部３３が導出した色刺激パラメタＰｃ、及び出力値導出部３４が出力値として導出した電圧値Ｅ等をそれぞれ記憶してもよい。

ルックアップテーブル１００ｃは、色刺激パラメタＰｃと、電圧値Ｅとを互いに関連付けて記憶されるテーブル情報である。なお、ルックアップテーブル１００ｃは、色刺激パラメタＰｃに対応する色相角Ｈを色刺激パラメタＰｃと関連付け、色相角Ｈに対応する発熱量Ｔを色相角Ｈと関連付け、更に発熱量Ｔに対応する電圧値Ｅを発熱量Ｔと関連付けることで、色刺激パラメタＰｃと、電圧値Ｅとを互いに関連付けてもよい。

ここで、色刺激パラメタＰｃは、ユーザに提示すべき運動負荷量に対応するパラメタであり、ユーザに運動負荷量として提示する色を出力する出力値を導出するための引数である。また、色相角Ｈは、当該色刺激パラメタＰｃに対応し、ユーザに運動負荷量として提示される色の変化量である。また、発熱量Ｔは、当該色相角Ｈに対応し、出力値に応じた出力信号を第２の布状部材に出力して、第２の布状部材の色を変化させることにより、当該色に応じてユーザに運動負荷量を提示させるために必要な温度の変化量である。電圧値Ｅは、当該発熱量Ｔを出力するために必要な出力値である。

色相角Ｈは、その取り得る値の範囲（例えば、０ｒａｄ〜３６０ｒａｄ）を色刺激パラメタＰｃの値の取り得る範囲（例えば、０〜１）と対応させてもよい。また、発熱量Ｔは、その取り得る値の範囲（例えば、０℃〜２℃）を色相角Ｈの値の取り得る範囲と対応させてもよい。なお、電圧値Ｅと発熱量Ｔとの対応関係（例えば、２℃の発熱量を得るために、５Ｖの電圧値が必要）及び発熱量Ｔと色相角Ｈとの対応関係（例えば、３６０ｒａｄの色の変化を得るために、２℃の発熱量が必要）は、予め実施した実験によって導出されてもよい。

なお、色刺激パラメタＰｃは、第２の布状部材に対して複数個の色刺激パラメタＰｃが設定されていてもよく、各色刺激パラメタＰｃがそれぞれ第２の布状部材の一部分の発色に対応していてもよい。したがって、パラメタ導出部３３は、各色刺激パラメタＰｃに対応する出力電圧値Ｅを導出できるように、それぞれの色刺激パラメタＰｃに対応するルックアップテーブル１００ｃを記憶部３１から読出してもよい。

パラメタ導出部３３は、正規化された生体情報特徴量Ａ’が複数存在する場合、正規化された各生体情報特徴量Ａ’に基づき、色刺激パラメタＰｃを導出してもよく、導出された色刺激パラメタＰｃを出力値導出部３４に送信してもよい。例えば、正規化された生体情報特徴量Ａ’として、心拍情報Ａ_１’及び筋電情報Ａ_２’が存在する場合、以下の式に基づき、色刺激パラメタＰｃを導出してもよい。
Ｐｃ＝ｗ_３×Ａ_１’＋ｗ_４×Ａ_２’
ここで、ｗ_３及びｗ_４は、それぞれ、色刺激パラメタＰｃを導出する際における心拍情報Ａ_１’ 及び筋電情報Ａ_２’に対する重みを表しており、任意に設定可能な値である。なお、重みｗ_３及びｗ_４は、運動負荷量提示装置１を装着したユーザが実施するスポーツによって異なる値が設定されてもよい。また、当該スポーツ毎に設定された異なる重みｗ_３及びｗ_４は、例えば、図３に示すように、重みｗ_１及びｗ_２と併用された重みテーブル１００ｂとして記憶部３１に予め記憶されていてもよく、また、重みテーブル１００ｂとは異なる値が重みテーブル１００ｂとは異なるテーブルとして記憶部３１に予め記憶されていてもよい。

出力値導出部３４は、運動負荷量に対応するパラメタとして色刺激パラメタＰｃをパラメタ導出部３３から受信してもよく、ユーザの運動負荷量を提示するための出力値として電圧値を導出してもよい。出力値導出部３４は、導出された電圧値をデジタル／アナログ変換（以下、Ｄ／Ａ変換と言う。）し、得られた電圧信号を提示部２１に送信してもよい。

出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ｃを記憶部３１から読出し、受信した色刺激パラメタＰｃの値に対応する電圧値Ｅをルックアップテーブル１００ｃから抽出し、電圧値を導出してもよい。なお、電圧値の導出方法は、ルックアップテーブル１００ｃを参照する方法に限らず、色刺激パラメタＰｃと電圧値Ｅとを対応付けるモデル式を適用する等の任意の方法が適用可能である。

次に、以上のように構成された運動負荷量提示装置の変形例の動作の一例について図４及び図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、生体情報は、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を生体情報特徴量Ａとして含んでおり、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２に基づき、色刺激パラメタＰｃを導出する場合について述べる。

始めに、ユーザは、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を含む運動負荷量提示装置１を装着し、運動を実施する。第２の布状部材は、温度に応じて変色する示温インクを染み込ませて構成される。

パラメタ導出部３３は、生体情報特徴量Ａとして、心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を受信し、当該心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２を正規化する（ＳＴ１０３）。パラメタ導出部３３は、当該正規化された心拍情報Ａ_１及び筋電情報Ａ_２に基づき、色刺激パラメタＰｃを導出する（ＳＴ１０４）。パラメタ導出部３３は、導出された色刺激パラメタＰｃを出力値導出部３４に送信する。

出力値導出部３４は、色刺激パラメタＰｃをパラメタ導出部３３から受信し、ルックアップテーブル１００ｃを記憶部３１から読出す。出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ｃを参照し、受信した色刺激パラメタＰｃに対応する出力値として電圧値Ｅを導出する（ＳＴ１０５）。具体的には、出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ｃを参照し、色刺激パラメタＰｃに対応する色相角Ｈを導出する。また、出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ｃを参照し、導出した色相角Ｈに対応する発熱量Ｔを導出する。また、出力値導出部３４は、ルックアップテーブル１００ｃを参照し、導出した発熱量Ｔに対応する電圧値Ｅを導出する。
出力値導出部３４は、導出された電圧値ＥをＤ／Ａ変換し、電圧値Ｅに対応する電圧信号を出力信号として提示部２１に送信する。

提示部２１は、導出された電圧値に応じた電圧信号を第２の布状部材に出力して、第２の布状部材の温度を変化させる。提示部２１は、当該変化させた温度に応じて第２の布状部材の色を更に変化させることにより、当該色に応じてユーザに運動負荷量を提示する（ＳＴ１０６）。なお、提示部２１は、第２の布状部材を抵抗器として機能させることで、第２の布状部材の温度を変化させ、ユーザに運動負荷量を提示してもよい。

このように、この変形例では、第２の布状部材は、温度に応じて変色する示温インクを染み込ませて構成されるようにしている。

これにより、第２の布状部材が運動負荷量の温度を変化させることにより、変化させた温度に応じて第２の布状部材の色を更に任意の色に変化させることができるようになる。したがって、ユーザは、装着した布状部材から運動の負荷量を更に直感的に把握することが可能となる。

また、第２の布状部材を抵抗器として機能させる場合、第２の布状部材が直接発熱し、その熱に反応して第２の布状部材に染み込ませた示温インクが変色する。これにより、電流量の大きさに応じて発熱量が変化し、それに伴って色も連続的に変化する。したがって、従来とは異なり、発熱部分と発色部分を同一部分とする構成が可能となり、発熱部分から発色部分への温度伝達のロスが小さく、且つコンパクトな構成とすることができる。

［他の実施形態］
図８は、本発明の他の実施形態に係る運動負荷量提示装置の機能構成を示すブロック図である。本発明の他の実施形態は、本発明の一実施形態におけるセンサ部１０と出力部２０とが一体となり、センサ部１０として機能する状態（以下、計測状態と言う。）と出力部２０として機能する状態（以下、提示状態と言う。）とを切替え可能な運動負荷量提示装置１をユーザが装着する場合を想定する。即ち、運動負荷量提示装置１は、ユーザに装着され、導電性素材からなる一体の布状部材を備える。また、運動負荷量提示装置１は、信号制御部３０及びセンサ／出力部４０を備えており、ユーザに運動負荷量を提示する。なお、以下の説明では、一実施形態と異なる機能構成についてのみ説明する。

信号制御部３０は、センサ／出力部４０から受信する生体情報に応じた計測信号、及び送信する出力値に応じた出力信号を制御する。信号制御部３０は、記憶部３１、生体情報特徴量抽出部３２、パラメタ導出部３３、出力値導出部３４、及び切替部３５を備えている。

記憶部３１は、計測状態の場合、出力値導出部３４が導出した出力値を書込む。また、記憶部３１は、提示状態の場合、出力値導出部３４へ記憶された出力値を読出す。

生体情報特徴量抽出部３２は、計測状態の場合、生体情報に応じた計測信号を切替部３５から受信し、アナログ／デジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換と言う。）し、生体情報として抽出する。生体情報特徴量抽出部３２は、抽出した生体情報に基づき、生体情報の生体情報特徴量Ａを抽出し、パラメタ導出部３３に送信する。

パラメタ導出部３３は、計測状態の場合、生体情報特徴量Ａを生体情報特徴量抽出部３２から受信し、当該生体情報特徴量Ａを正規化する。パラメタ導出部３３は、正規化された生体情報特徴量Ａ’に基づき、ユーザの運動負荷量に対応するパラメタを導出し、出力値導出部３４に送信する。

出力値導出部３４は、計測状態の場合、ユーザの運動負荷量に対応するパラメタをパラメタ導出部３３から受信し、当該パラメタに基づき、ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する。出力値導出部３４は、計測状態の場合、導出した出力値を記憶部３１に書込む。また、出力値導出部３４は、提示状態の場合、記憶部３１から出力値を読出し、当該出力値に応じた出力信号を切替部３５に送信する。

切替部３５は、計測部１１が一体の布状部材を介して生体情報を計測する状態と、提示部２１が一体の布状部材の温度を変化させる状態とを切替える。即ち、切替部３５は、センサ／出力部４０を、計測状態と提示状態とに切替える。

切替部３５は、計測状態の場合、計測部１１から生体情報に応じた計測信号を受信し、生体情報特徴量抽出部３２に送信する。また、切替部３５は、提示状態の場合、出力値導出部３４から出力値に応じた出力信号を受信し、当該出力値に応じた出力信号を提示部２１に送信する。

センサ／出力部４０は、一体の布状部材を含み、交互にセンサ又はアクチュエータとして機能し、計測部１１及び提示部２１を備えている。

センサ／出力部４０は、切替部３５によって、計測部１１が一体の布状部材を介して生体情報を計測する状態と、提示部２１が一体の布状部材の温度を変化させる状態とを切替えられる。即ち、センサ／出力部４０は、切替部３５によって、計測状態と提示状態とに切替えられる。

計測部１１は、計測状態に切替えられた場合、一体の布状部材を介して生体情報を計測し、計測した生体情報に応じた計測信号を信号制御部３０に送信する。

また、計測部１１は、一体の布状部材を電極として機能させ、ユーザの生体情報を計測してもよい。

提示部２１は、提示状態に切替えられた場合、信号制御部３０から出力値に応じた出力信号を受信する。提示部２１は、出力値に応じた出力信号として電圧値に応じた電圧信号を受信してもよい。提示部２１は、受信した出力信号を一体の布状部材に出力して、一体の布状部材の温度を変化させることにより、温度に応じてユーザに運動負荷量を提示する。

また、提示部２１は、一体の布状部材を抵抗器として機能させることにより、一体の布状部材の温度を変化させ、ユーザに運動負荷量を提示してもよい。

次に、以上のように構成された運動負荷量提示装置の動作について図９及び図１０に示すシーケンス図を用いて説明する。

まず、切替部３５がセンサ／出力部４０を計測状態に切替えた場合の運動負荷量提示装置の動作について図９のシーケンス図を用いて説明する。

始めに、ユーザは、導電性素材からなる一体の布状部材を含む運動負荷量提示装置１を装着し、運動を実施する。

切替部３５は、センサ／出力部４０を、計測部１１が一体の布状部材を介して生体情報を計測する状態に切替える。

計測部１１は、一体の布状部材を介してユーザの生体情報を計測し（ＳＴ１０１）、計測された生体情報に応じた計測信号を信号制御部３０に送信する。計測部１１は、一体の布状部材を電極として機能させることで、ユーザの生体情報を計測してもよい。

信号制御部３０は、ユーザの生体情報に応じた計測信号を受信し、当該生体情報に基づき、ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する。具体的には、以下に示すように、記憶部３１、生体情報特徴量抽出部３２、パラメタ導出部３３、出力値導出部３４、及び切替部３５がステップＳＴ２０２〜ＳＴ２０６を実行する。

切替部３５は、生体情報に応じた計測信号を受信する。切替部３５は、計測状態であることを確認し、生体情報に応じた計測信号を生体情報特徴量抽出部３２に送信する。

ステップＳＴ２０２〜ＳＴ２０５は、一実施形態におけるステップＳＴ１０２〜ＳＴ１０５と同様の動作であるため、説明を省略する。

出力値導出部３４は、導出された出力値として、電圧値Ｅを記憶部３１に書込む（ＳＴ２０６）。

次に、切替部３５がセンサ／出力部４０を提示状態に切替えた場合の運動負荷量提示装置の動作について図１０のシーケンス図を用いて説明する。

切替部３５は、センサ／出力部４０を、提示部２１が一体の布状部材の温度を変化させる状態に切替える。

出力値導出部３４は、出力値を記憶部３１から読出し（ＳＴ３０１）、当該出力値に応じた出力信号を切替部３５に送信する。出力値導出部３４は、出力値として電圧値を記憶部３１から読出し、当該電圧値に応じた電圧信号を切替部３５に送信してもよい。

切替部３５は、出力値に応じた出力信号を受信し、提示部２１に送信する。

提示部２１は、出力値に応じた出力信号を受信する。提示部２１は、当該出力信号を一体の布状部材に出力して、一体の布状部材の温度を変化させることにより、当該温度に応じてユーザに運動負荷量を提示する（ＳＴ３０２）。

以上詳述したように、他の実施形態では、運動負荷量提示装置は、一実施形態における第１の布状部材と、第２の布状部材とが一体の布状部材として構成される。また、運動負荷量提示装置は、一実施形態に加えて、更に、計測手段が上記一体の布状部材を介して生体情報を計測する状態と、提示手段が上記一体の布状部材の温度を変化させる状態とを切替えるようにしている。

このため、センサ部と出力部とが一体となった布状部材からなる装着対象（例、スポーツサポータ）を提供することができるようになる。したがって、スポーツサポータをよりコンパクトな構成とすることができ、より違和感のない状態でスポーツサポータを装着することが可能となる。

つまり、他の実施形態によれば、一実施形態の効果に加え、ユーザは、よりコンパクトな構成の布状部材を装着して運動の負荷量を直感的に把握することができるようになる。

また、他の実施形態は、一実施形態と同様に、一体の布状部材を電極又は抵抗器として機能させる、一体の布状部材に示温インクを染み込ませて一体の布状部材の色を更に変化させる等というように、適宜、変形して実施することができる。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…運動負荷量提示装置、１０…センサ部、１１…計測部、２０…出力部、２１…提示部、３０…信号制御部、３１…記憶部、３２…生体情報特徴量抽出部、３３…パラメタ導出部、３４…出力値導出部、３５…切替部、４０…センサ／出力部、１００ａ，１００ｃ…ルックアップテーブル、１００ｂ…重みテーブル。

Claims

ユーザの運動負荷量を提示する運動負荷量提示装置であって、
前記ユーザに装着され、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材と、
前記第１の布状部材を介して前記ユーザの生体情報を計測する計測手段と、
前記計測されたユーザの生体情報に基づき、前記ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する導出手段と、
前記導出された出力値に応じた出力信号を前記第２の布状部材に出力して、前記第２の布状部材の温度を変化させることにより、前記温度に応じて前記ユーザに運動負荷量を提示する提示手段と、
を備えることを特徴とする運動負荷量提示装置。
前記第２の布状部材は、温度に応じて変色する示温インクを染み込ませて構成され、
前記提示手段は、
前記変化させた温度に応じて前記第２の布状部材の色を更に変化させることにより、前記色に応じて前記ユーザに運動負荷量を提示する
ことを特徴とする請求項１に記載の運動負荷量提示装置。
前記計測手段は、前記第１の布状部材を電極として機能させ、前記ユーザの生体情報を計測する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の運動負荷量提示装置。
前記提示手段は、前記第２の布状部材を抵抗器として機能させ、前記第２の布状部材の温度を変化させることにより、前記温度に応じて前記ユーザに運動負荷量を提示する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の運動負荷量提示装置。
前記第１の布状部材と、前記第２の布状部材とは一体の布状部材であり、
前記計測手段が前記一体の布状部材を介して生体情報を計測する状態と、前記提示手段が前記一体の布状部材の温度を変化させる状態とを切替える切替手段、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の運動負荷量提示装置。
前記生体情報は、心拍情報及び／又は筋電情報を生体情報特徴量として含み、
前記導出手段は、
前記計測された生体情報から生体情報特徴量を抽出する抽出手段と、
前記抽出された生体情報特徴量を正規化する正規化手段と、
前記正規化された生体情報特徴量に基づき、前記運動負荷量に対応するパラメタを導出するパラメタ導出手段と、
前記導出されたパラメタに基づき、前記出力値を導出する出力値導出手段と、
を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の運動負荷量提示装置。
ユーザに装着され、導電性素材からなる第１の布状部材及び第２の布状部材を含み、前記ユーザの運動負荷量を提示する運動負荷量提示装置における運動負荷量提示方法であって、
前記第１の布状部材を介して前記ユーザの生体情報を計測する計測工程と、
前記計測されたユーザの生体情報に基づき、前記ユーザの運動負荷量を提示するための出力値を導出する導出工程と、
前記導出された出力値を前記第２の布状部材に出力して、前記第２の布状部材の温度を変化させることにより、前記温度に応じて前記ユーザに運動負荷量を提示する提示工程と、
を備えることを特徴とする運動負荷量提示方法。