JP2016146987A - 運動評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好なトレーニング効果の得られる条件との関係において、ユーザの運動がどの程度適切であるかを評価する。
【解決手段】 加速度センサ１１６は、ユーザの手首の加速度を検出する。歪センサ１２１は、ユーザの手首を動かす腕の筋肉の収縮膨張を検出する。情報処理装置２０の評価部２２０は、ユーザの手首の加速度を示す加速度波形サンプルＶ１’のピーク間差分Ｖ１’ｐｐと、腕の筋肉の収縮膨張を示す収縮波形サンプルＶ２’のピーク間差分Ｖ２’ｐｐとに基づいて、ユーザの疲労、体調等を示す身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを算出し、情報出力部２４０に表示させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被験者の運動を評価する運動評価装置に関する。

リハビリや高齢者の運動支援等、運動機能の早期回復や低下防止を目的とするトレーニングでは、ユーザの負担を軽減しつつ大きな効果が得られるトレーニングが必要とされる。

そこで、例えば特許文献１に記載の動作表示装置では、筋電位センサ等のセンサにより身体各部の力の入り具合や筋肉の膨張度合いを測定し、その測定結果を測定部位に設けられた表示部に表示させる。この動作表示装置によれば、ユーザは、表示部を確認することにより自身の動作を正しい動作に修正して無理な運動を回避することができる。

また、特許文献２に記載の監視装置では、加速度センサおよび角速度センサによりユーザの運動に関する情報を取得するとともに、脈波センサによりユーザの生体情報を取得し、運動と生体情報の両者を組み合わせた身体状態を監視する。そして、例えば、運動量が小さいにもかかわらず、脈拍が異常に高い場合、警報を出力する。これにより、ユーザはトレーニングを一時中断するなどの危険回避措置をとることができる。

特開２０１０−２４６６３６号公報 特開２００３−２４２８７号公報

トレーニング効果を高めるためには、無理な運動を回避して、身体状態に見合った適切な運動をユーザに行わせることが必要である。しかし、特許文献１に記載の動作表示装置は、単に身体各部の力の入り具合や筋肉の膨張度合いを表示するのみである。ここで、ユーザの身体各部の力の入り具合や筋肉の膨張度合いには身体状態が現れる。しかし、ユーザは、身体各部の力の入り具合や筋肉の膨張度合いの表示を確認したとしても、ユーザの身体状態を確認するのは困難である。特許文献２に記載の監視装置では、ユーザの生体情報を検出し、この生体情報に基づいて、ユーザの身体状態を監視している。しかし、ユーザがゆっくりとした運動をしている場合には、身体状態が生体情報に現れにくく、生体情報から身体状態を求めるのは困難である。また、トレーニング効果を高めるためには、良好なトレーニング効果の得られる条件との関係においてユーザの運動がどの程度適切であるかを評価し、ユーザに行わせる運動を最適化していく必要がある。従来、このような要求に応える運動評価装置は提供されていなかった。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、ユーザの身体状態を適切に評価することができる運動評価装置を提供することにある。また、この発明の第２の目的は、良好なトレーニング効果の得られる条件との関係において、ユーザの運動がどの程度適切であるかを評価することができる運動評価装置を提供することにある。

この発明は、人体の第１の部位の動きを検出する第１のセンサと、前記人体の第１の部位を動かす第２の部位の動きを検出する第２のセンサとを具備することを特徴とする運動評価装置を提供する。

かかる運動評価装置によれば、第１のセンサから得られる検出信号と第２のセンサから得られる検出信号に基づいて、ユーザの身体状態を評価することができる。また、この運動評価装置によれば、第１のセンサにより検出される第１の部位の動き、第２のセンサにより検出される第２の部位の動きの関係から、良好なトレーニング効果の得られる条件との関係において、ユーザの運動がどの程度適切であるかを評価することができる。例えば、運動の種類によっては、第１の部位または第２の部位の一方の部位の動きにより、良好なトレーニング効果を得るための他方の部位の動きの適正範囲が定まる場合がある。この運動評価装置によれば、第１の部位の動きが第１のセンサにより検出され、第２の部位の動きが第２のセンサにより検出されるので、第１の部位または第２の部位の一方の部位の動きに基づいて他方の部位の動きの適正範囲を定め、その適正範囲との関係において、当該他方の部位の動きを評価することができる。また、運動の種類によっては、第１の部位または第２の部位の一方の部位の動きが適正な範囲内に収まっている場合に限り、良好なトレーニング効果が得られる場合がある。この運動評価装置によれば、第１の部位の動きが第１のセンサにより検出され、第２の部位の動きが第２のセンサにより検出されるので、第１の部位または第２の部位の一方の部位の動きの適正な範囲との関係に基づいて、第１の部位または第２の部位の他方の部位の動きを評価することができ、良好なトレーニング効果の得られる運動がどの程度行われているかを評価することができる。

本発明の第１実施形態である運動評価装置１の構成を示す図である。 同実施形態において運動評価装置１の機能構成を示すブロック図である。 同実施形態において評価部２２０が実行する運動の評価および身体状態の評価の例を示す図である。 同実施形態において評価部２２０が実行する身体状態の評価の他の例を示す図である。 同実施形態において評価部２２０が実行する割り込み処理プログラムの処理内容を示すフローチャートである。 同実施形態において情報記憶部２３０に記憶される加速度波形サンプルＶ１’、収縮波形サンプルＶ２’およびフレーム受信時刻を示す図である。 同実施形態において加速度波形、収縮波形から検出されるピークに関する情報がピーク検出エリアに格納される様子を示す図である。 同実施形態における身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐの表示例を示す図である。 同実施形態における身体状態評価値ｔｐｄの表示例を示す図である。 本発明の第２実施形態である運動評価装置１Ａの構成を示す図である。 同実施形態において運動評価装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態である運動評価装置１Ｂの構成を示す図である。 同実施形態において運動評価装置１Ｂの機能構成を示すブロック図である。 同実施形態において評価部２２０Ｂが実行する割り込み処理プログラムの処理内容を示すフローチャートである。 同実施形態における歩行速度および膝の屈曲角度の評価結果の表示例を示す図である。 同実施形態における歩行速度と膝の屈曲角度の関係を示す分布図の表示例を示す図である。 本発明の第４実施形態である運動評価装置１Ｃの構成を示す図である。 同実施形態において運動評価装置１Ｃの機能構成を示すブロック図である。 同実施形態において評価部２２０Ｃが実行する割り込み処理プログラムの処理内容を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である運動評価装置１の構成を示す図である。本実施形態による運動評価装置１は、ユーザの運動を評価する機能に加えて、ユーザの身体状態を評価する機能を備えている。

図１に示すように、運動評価装置１は、運動評価用装具１０および情報処理装置２０を有する。運動評価用装具１０は、主センサ部１１０、補助センサ部１２０、信号線１３０および装着部１１５により構成されている。主センサ部１１０と補助センサ部１２０は、信号線１３０により接続されている。

主センサ部１１０は、リング状の形状を有し手首に着脱可能な装着部１１５に固定され、ユーザの手首に装着される。補助センサ部１２０は、固定手段が貼着され、この固定手段を介してユーザの上腕部（ただし、肘を除く）に直接貼着される。

図２は、運動評価装置１の機能構成を示すブロック図である。主センサ部１１０は、検出回路１１１＿１および１１１＿２、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１および１１２＿２、演算回路１１３＿１および１１３＿２、通信回路１１４および加速度センサ１１６を有する。また、補助センサ部１２０は、歪センサ１２１を有する。

加速度センサ１１６は、ユーザの手首に固定される。検出回路１１１＿１は、ユーザの手首の加速度に応じた電圧値の検出信号を加速度センサ１１６から取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１は、この検出信号を一定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの手首の加速度波形を示す加速度波形サンプルＶ１として演算回路１１３＿１に出力する。演算回路１１３＿１は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１から加速度波形サンプルＶ１を取得すると、当該加速度波形サンプルＶ１に各種演算を実行する。例えば、演算回路１１３＿１は、加速度波形サンプルＶ１に移動平均によるフィルタリング処理を実行することにより、加速度波形サンプルＶ１を加工するとともに送信時のデータ量を低減させる。演算回路１１３＿１は、上記演算を実行すると、演算結果を加速度波形サンプルＶ１’として通信回路１１４に出力する。歪センサ１２１は、手首を振る運動を行うユーザの腕の筋肉を覆う皮膚の表面に固定される。検出回路１１１＿２は、ユーザの腕の筋肉の収縮膨張に応じた電圧値の検出信号を歪センサ１２１から信号線１３０を介して取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２は、この検出信号を一定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの腕の筋肉の収縮膨張波形を示す収縮波形サンプルＶ２として演算回路１１３＿２に出力する。演算回路１１３＿２は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２から収縮波形サンプルＶ２を取得すると、当該収縮波形サンプルＶ２に上記演算を実行し、演算結果を収縮波形サンプルＶ２’として通信回路１１４に出力する。

本実施形態では、加速度センサ１１６が人体の第１の部位（手首）の動きを検出する第１のセンサとして機能し、歪センサ１２１が人体の第１の部位を動かす第２の部位（腕の筋肉）の動きを検出する第２のセンサとして機能する。

簡単のため、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１および１１２＿２のサンプリングレートが同じである場合について説明するが、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１および１１２＿２のサンプリングレートは異なっていてもよい。後述する第２〜第４実施形態についても同様である。

通信回路１１４は、演算回路１１３＿１および１１３＿２から１個の加速度波形サンプルＶ１’および１個の収縮波形サンプルＶ２’が供給される毎に、それらの加速度波形サンプルＶ１’および収縮波形サンプルＶ２’からなるフレームを組み立て、情報処理装置２０に無線送信する。

情報処理装置２０は、例えば携帯電話機等の携帯端末であり、通信部２１０、評価部２２０、情報記憶部２３０および情報出力部２４０を有する。通信部２１０は、運動評価用装具１０の通信回路１１４からフレームを受信して評価部２２０に出力する装置である。

評価部２２０は、演算処理を行う手段であり、例えばＣＰＵと、このＣＰＵが実行するプログラムを記憶したＲＯＭと、ＣＰＵによってワークエリアとして用いられるＲＡＭ等により構成されている。情報記憶部２３０は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリである。情報出力部２４０は、各種の情報を表示する表示部、音を出力するサウンドシステム等により構成されている。

評価部２２０のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従い、通信部２１０により順次受信されるフレームから加速度波形サンプルＶ１’および収縮波形サンプルＶ２’を取り出して情報記憶部２３０に格納する。そして、評価部２２０のＣＰＵは、情報記憶部２３０内の加速度波形サンプルＶ１’のサンプル列および収縮波形サンプルＶ２’のサンプル列に基づいてユーザの運動の評価およびその運動の条件をなすユーザの身体状態、より具体的には緊張、疲労等の筋肉の状態を評価し、評価結果を情報出力部２４０により出力する。

図３は、評価部２２０が実行する運動の評価および身体状態の評価の例を示す図である。評価部２２０は、情報記憶部２３０に格納された加速度波形サンプルＶ１’のサンプル列から、加速度波形の正ピークおよび負ピークの検出を行う。また、評価部２２０は、情報記憶部２３０に格納された収縮波形サンプルＶ２’のサンプル列から、収縮波形の正ピークおよび負ピークの検出を行う。そして、評価部２２０は、加速度波形の正ピークおよび負ピークと、収縮波形の正ピークおよび負ピークを検出する毎に、加速度波形の正ピークと負ピークとの差分Ｖ１’ｐｐ（加速度波形の振幅）と、収縮波形の正ピークおよび負ピークとの差分Ｖ２’ｐｐ（収縮波形の振幅、すなわち筋肉の収縮の幅）とを算出する。そして、評価部２２０は、前者の差分を後者の差分により除算して比Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを算出する。本実施形態では、加速度波形の正ピークと負ピークとの差分Ｖ１’ｐｐをユーザの運動の評価値として使用し、比Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐをユーザの身体状態を示す身体状態評価値として使用する。

図４は、評価部２２０が実行する身体状態の評価の他の例を示す図である。この例において、評価部２２０は、加速度波形の正ピークと収縮波形の正ピークとの間の遅延時間ｔｐｄを算出し、この遅延時間ｔｐｄを身体状態評価値として使用する。なお、運動の評価については、図３に示す例と同様である。

次に、本実施形態による運動評価装置１の動作を説明する。ユーザは、装着部１１５を手首に装着し、補助センサ部１２０を腕部に貼着することにより運動評価用装具１０を装着し、手首を振る運動を行う。

ユーザが手首を振る運動を行う間、検出回路１１１＿１はユーザの手首に働く加速度に応じた電圧値の検出信号を加速度センサ１１６から取り出し、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１は、この検出信号をＡ／Ｄ変換して加速度波形サンプルＶ１を演算回路１１３＿１に出力する。演算回路１１３＿１は、加速度波形サンプルＶ１に各種演算（フィルタリング処理等）を実行し、演算結果を加速度波形サンプルＶ１’として通信回路１１４に出力する。また、検出回路１１１＿２は、ユーザの腕の筋肉や皮膚表面の収縮に応じた電圧値の検出信号を歪センサ１２１から取り出し、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２はこの検出信号をＡ／Ｄ変換して収縮波形サンプルＶ２を演算回路１１３＿２に出力する。演算回路１１３＿２は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２から収縮波形サンプルＶ２を取得すると、当該収縮波形サンプルＶ２に上記演算を実行し、演算結果を収縮波形サンプルＶ２’として通信回路１１４に出力する。

通信回路１１４は、演算回路１１３＿１から加速度波形サンプルＶ１’を受け取り、演算回路１１３＿２から収縮波形サンプルＶ２’を受け取る都度、それらのサンプルＶ１’およびＶ２’からなるフレームを情報処理装置２０に無線送信する。

情報処理装置２０の評価部２２０は、通信部２１０が通信回路１１４からフレームを受信する都度、割り込み処理プログラムを実行する。図５は、この割り込み処理プログラムの処理内容を示すフローチャートである。

まず、評価部２２０は、通信部２１０が受信したフレームから加速度波形サンプルＶ１’と収縮波形サンプルＶ２’とを取り出し、加速度波形サンプルＶ１’と収縮波形サンプルＶ２’とをフレーム受信時刻とともに情報記憶部２３０に格納する（ステップＳＡ１）。図６には、このようにして情報記憶部２３０にフレーム受信時刻、加速度波形サンプルＶ１’、収縮波形サンプルＶ２’が順次格納されてゆく様子が示されている。

次に評価部２２０は、直近に情報記憶部２３０に格納された加速度波形サンプルＶ１’および収縮波形サンプルＶ２’の列（最後に格納されたサンプルまでの所定個数のサンプル）に正ピークまたは負ピークがあるか否かを判定する（ステップＳＡ２）。この判定結果が「ＮＯ」である場合、評価部２２０は、割り込み処理プログラムを終了する。一方、ステップＳＡ２の判断結果が「ＹＥＳ」である場合、評価部２２０は、検出したピークに関する情報をＲＡＭ内に設定されたピーク検出エリアに格納する（ステップＳＡ３）。

図７は加速度波形サンプルＶ１’が示す加速度波形および収縮波形サンプルＶ２’が示す収縮波形と、加速度波形および収縮波形から検出されたピークに関する情報がピーク検出エリアに格納される様子を例示している。

図７に示すように、ピーク検出エリアは、収縮波形の正ピークＰ１に関する情報を記憶するエリアと、収縮波形の負ピークＰ２に関する情報を記憶するエリアと、加速度波形の正ピークＰ３に関する情報を記憶するエリアと、加速度波形の負ピークＰ４に関する情報を記憶するエリアとに分かれている。そして、初期状態において、これらの各エリアには、該当するピークが存在しないことを示すデータｎｕｌｌが格納されている。

図７に示す例では、ステップＳＡ２の実行時、収縮波形の正ピークＰ１＿１が検出され、その直後のステップＳＡ３においてこの収縮波形の正ピークＰ１＿１に関する情報がピーク検出エリアに格納されている。ここで、収縮波形の正ピークＰ１＿１に関する情報とは、具体的には、情報記憶部２３０において、当該正ピークＰ１＿１に該当する収縮波形サンプルＶ２’と、これと一組をなす加速度波形サンプルＶ１’およびフレーム受信時刻とが格納されたエリアを示すアドレスである。他のピークに関する情報も同様である。

ステップＳＡ３を終えると、評価部２２０は、処理対象ピークが揃ったか否か、具体的には、収縮波形の正ピークＰ１に関する情報、収縮波形の負ピークＰ２に関する情報、加速度波形の正ピークＰ３に関する情報、加速度波形の負ピークＰ４に関する情報の全てがピーク検出エリアに格納されているか否かを判断する（ステップＳＡ４）。

この時点では、収縮波形の正ピークＰ１＿１に関する情報しかピーク検出エリアに格納されていない。従って、ステップＳＡ４の判断結果は「ＮＯ」となり、評価部２２０は割り込み処理プログラムを終了する。

図７に示す例では、その後、フレーム受信により割り込み処理プログラムが実行されたとき、ステップＳＡ２において、加速度波形の正ピークＰ３＿１が検出され、その直後のステップＳＡ３においてこの加速度波形の正ピークＰ３＿１に関する情報がピーク検出エリアに格納される。次いで、収縮波形の負ピークＰ２＿１が検出され（ステップＳＡ２）、これに関する情報がピーク検出エリアに格納される（ステップＳＡ３）。次いで加速度波形の負ピークＰ４＿１が検出され（ステップＳＡ２）、これに関する情報がピーク検出エリアに格納される（ステップＳＡ３）。このようにしてピーク検出エリア内に４個の処理対象ピークに関する情報の全てが揃うと、ステップＳＡ４の判断結果が「ＹＥＳ」となる。

そこで、評価部２２０は、ピーク検出エリアに格納された情報（各ピークに該当するサンプルのアドレス）を利用して情報記憶部２３０にアクセスし、収縮波形の正ピークＰ１＿１および負ピークＰ２＿１に該当する各サンプルと、加速度波形の正ピークＰ３＿１および負ピークＰ４＿１に該当する各サンプルを読み出す。そして、評価部２２０は、これらの読み出しデータを用いて、加速度波形のピーク間の差分Ｖ１’ｐｐ（＝Ｐ３＿１−Ｐ４＿１）、収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐ（＝Ｐ１＿１−Ｐ２＿１）および身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを算出する（ステップＳＡ５）。

次に評価部２２０は、算出した加速度波形のピーク間の差分Ｖ１’ｐｐ、収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐおよび身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを情報記憶部２３０に格納する（ステップＳＡ６）。

次に評価部２２０は、情報記憶部２３０に格納されたＶ１’ｐｐ、Ｖ２’ｐｐおよびＶ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを情報出力部２４０に時系列的にグラフ表示させる（ステップＳＡ７）。次に評価部２２０は、ピーク検出エリアをクリアする（ステップＳＡ８）。具体的には、評価部２２０は、ピーク検出エリアの４つのエリアにデータｎｕｌｌを格納する。そして、評価部２２０は、割り込み処理プログラムを終了する。

評価部２２０は、通信部２１０がフレームを受信する都度、以上の割り込み処理プログラムを実行する。そして、図７に例示するように、収縮波形および加速度波形に現れる後続のピークＰ１＿２、Ｐ２＿２、Ｐ３＿２、Ｐ４＿２等についても、同様な処理を行い、加速度波形のピーク間の差分Ｖ１’ｐｐ、収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐおよび身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを算出し、情報記憶部２３０への格納、情報出力部２４０によるグラフ表示を行う。

図８は、情報出力部２４０が表示する身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐの時間推移を示す図である。なお、図面が煩雑になるのを防止するため、加速度波形のピーク間差分Ｖ１’ｐｐおよび収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐのグラフの図示は省略する。図８において、横軸は時間を示し、縦軸はＶ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを示す。図８に示すように、身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐが時間経過に伴って低下する場合、ユーザの体の緊張、体調の悪化が進んでいると判断することができる。これは、以下のような理由による。

ユーザの体が緊張している場合、体調が悪い場合、ユーザは、運動に対して、余計に筋肉を動かし、あるいは必要以上に力を入れる傾向があり、その場合、歪センサ１２１が出力する検出信号から得られる収縮波形サンプルＶ２’の値が増大する。このため、評価部２２０が算出する収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐが増大し、身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐが減少する。従って、身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐが時間経過に伴って低下する場合には、ユーザの体の緊張、体調の悪化が進んでいると判断してよい。

以上、身体状態評価値として、比Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐを算出する場合を例に説明したが、図４を参照して説明したように、身体状態評価値として、収縮波形と加速度波形との間の遅延時間ｔｐｄを算出してもよい。この場合、情報処理装置２０の評価部２２０は、割り込み処理プログラムのステップＳＡ６において、加速度波形の正ピークに該当するサンプルと一組をなして情報記憶部２３０に格納されたフレーム受信時刻と、収縮波形の正ピークに該当するサンプルと一組をなして情報記憶部２３０に格納されたフレーム受信時刻との間の時間差を遅延時間ｔｐｄ（＝身体状態評価値）として算出すればよい。

図９は、この態様において情報出力部２４０が表示する身体状態評価値ｔｐｄの時間推移を示す図である。図９において、横軸は時間を示し、縦軸は身体状態評価値ｔｐｄを示す。図９に示すように、身体状態評価値ｔｐｄが時間経過に伴って上昇する場合、ユーザの体の緊張、体調の悪化が進んでいると判断することができる。

ユーザの体が緊張している場合、体調が悪い場合、ユーザが筋肉を動かしてから、その効果、すなわち、手首の動きが現れるまでの遅延時間が増加する。従って、身体状態評価値ｔｐｄが時間経過に伴って上昇する場合、ユーザの体の緊張、体調の悪化が進んでいると判断してよい。

以上のように、本実施形態において情報処理装置２０は、身体状態をユーザが視認できるようにグラフで表示するため、ユーザは休憩をとる等の適切な対応をとることができる。また、ユーザは万全の状態で運動を行うことができるため、運動の効率が上がり運動能力の早期向上を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図１０は、この発明の第２実施形態である運動評価装置１Ａの構成を示す図である。図１０に示すように、運動評価装置１Ａは、運動評価用装具１０Ａおよび情報処理装置２０を有する。また、運動評価用装具１０Ａは、主センサ部１１０Ａ、補助センサ部１２０および信号線１３０を有する。運動評価用装具１０Ａは、主センサ部１１０Ａ、補助センサ部１２０および信号線１３０により構成されている。なお、図１０において、図１と共通する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態において、主センサ部１１０Ａは、固定手段が貼着され、当該固定手段を介して、ユーザの指に直接貼着される。補助センサ部１２０は、固定手段が貼着され、当該固定手段を介して、ユーザの腕部（ただし、肘を除く）に直接貼着される。

図１１は、運動評価装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。なお、図１１において、図２と共通する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１１において、主センサ部１１０Ａは、加速度センサ１１６に代えて歪センサ１２１＿１を有する点が図２と異なる。この歪センサ１２１＿１は、例えばロッククライミングを行うユーザの指関節の屈曲を検出するためのセンサである。

本実施形態において、ユーザは主センサ部１１０Ａを指に、補助センサ部１２０を腕部に貼着することにより運動評価用装具１０Ａを装着し、例えばロッククライミングを行う。

検出回路１１１＿１は、ユーザの指関節の屈曲に応じた電圧値の検出信号を歪センサ１２１＿２から取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１は、この検出信号を所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの指関節の屈曲波形を示す屈曲角度波形サンプルＶ１を演算回路１１３＿１に出力する。演算回路１１３＿１は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１から屈曲角度波形サンプルＶ１を取得すると、当該屈曲角度波形サンプルＶ１に各種演算を実行する。例えば、演算回路１１３＿１は、屈曲角度波形サンプルＶ１に移動平均によるフィルタリング処理を実行することにより、屈曲角度波形サンプルＶ１を加工するとともに送信時のデータ量を低減させる。演算回路１１３＿１は、上記演算を実行すると、演算結果を屈曲角度波形サンプルＶ１’として通信回路１１４に出力する。本実施形態では、歪センサ１２１＿１が人体の第１の部位（指関節）の動きを検出する第１のセンサとしての役割を果たす。

検出回路１１１＿２は、ユーザの腕の筋肉や皮膚表面の収縮に応じた電圧値の検出信号を歪センサ１２１＿２から取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２は、この検出信号を所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの腕の筋肉や皮膚表面の収縮波形を示す収縮波形サンプルＶ２として演算回路１１３＿２に出力する。演算回路１１３＿２は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２から収縮波形サンプルＶ２を取得すると、当該収縮波形サンプルＶ２に上記演算を実行し、演算結果を収縮波形サンプルＶ２’として通信回路１１４に出力する。本実施形態では、歪センサ１２１＿２が人体の第１の部位を動かす第２の部位（腕の筋肉）の動きを検出する第２のセンサとしての役割を果たす。

通信回路１１４は、１個の屈曲角度波形サンプルＶ１’および１個の収縮波形サンプルＶ２’が供給される都度、それらの屈曲角度波形サンプルＶ１’および収縮波形サンプルＶ２’からなるフレームを情報処理装置２０に無線送信する。

情報処理装置２０の機能および構成は、上記第１実施形態と基本的に同様である。
本実施形態において、情報処理装置２０は、ユーザの指関節の屈曲波形のピーク間差分Ｖ１’ｐｐと、運動を行っているユーザの身体状態を示す身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐの時間推移を示すグラフを表示する。従って、ユーザは指の動きと身体状態との関係を意識しながら運動を行うことができる。例えば、ユーザの指関節の屈曲波形のピーク間差分Ｖ１’ｐｐが時間経過に伴って低下し、身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐが時間経過に伴って低下した場合、ユーザは指関節の屈曲度合が減少した原因は疲労が蓄積したためであると判断することができる。

このように、情報処理装置２０は、身体状態をユーザが視認できるようにグラフで表示するため、ユーザは休憩をとる等の適切な対応をとることができる。これにより、ユーザは怪我やミスの防止を図ることができる。

また、ロッククライミングでは、体全体に必要以上に力が入っていたり異常に緊張していたりすると、限られた指の力で効率よくロッククライミングを行うことができない。効率よくロッククライミングを行うためには、必要なときだけ体に力が入り、それ以外は力が抜けて体全体がリラックスしている必要がある。本実施形態によれば、ユーザは情報出力部２４０が表示する身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐのグラフを確認して、休憩をとる等の適切な対応をとることにより、上記身体状態を実現することができる。従って、限られた指の力で効率よくロッククライミングを行うことができる。

また、本実施形態によると、ロッククライミングだけでなく、他の指関節の屈曲を伴うスポーツ、ピアノ等の楽器演奏、工場の作業、オフィスワーク等といった種々の作業においても利用することができる。これにより、被験者は、運動能力の向上、楽器の演奏能力の向上、けがや腱鞘炎の防止を図ることができる。

＜第３実施形態＞
図１２は、この発明の第３実施形態である運動評価装置１Ｂの構成を示す図である。本実施形態では、人体の第１の部位または第２の部位の一方の部位の動きにより、良好なトレーニング効果を得るための他方の部位の動きの適正範囲が定まるような運動を評価対象として想定している。具体的には、本実施形態では、歩行を評価対象として想定している。歩行のトレーニングでは、良好なトレーニング効果の得られる膝の屈曲角度（第２の部位の動き）の適正範囲が歩行速度（第１の部位の動き）に依存する。そこで、本実施形態では、第１のセンサを利用してユーザの歩行速度を求め、第２のセンサを利用してユーザの膝の屈曲角度を求め、歩行速度に応じた膝の屈曲角度の適正範囲との関係において、ユーザの膝の屈曲角度の評価を行う。

図１２に示すように、運動評価装置１Ｂは、運動評価用装具１０Ｂおよび情報処理装置２０Ｂを有する。運動評価用装具１０Ｂは、主センサ部１１０Ｂ、補助センサ部１２０Ｂ、信号線１３０および装着部１１５Ｂにより構成されている。なお、図１２において、図１と共通する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

主センサ部１１０Ｂは、固定手段が貼着され、当該固定手段を介して、ユーザの膝に直接貼着される。補助センサ部１２０Ｂは、リング状の形状を有し脚に着脱可能な装着部１１５Ｂに固定され、ユーザの脚に装着される。

図１３は、運動評価装置１Ｂの機能構成を示すブロック図である。主センサ部１１０Ｂは、検出回路１１１＿１および１１１＿２、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１および１１２＿２、演算回路１１３＿１および１１３＿２、通信回路１１４および歪センサ１２１を有する。また、補助センサ部１２０Ｂは、加速度センサ１１６を有する。本実施形態では、加速度センサ１１６が人体の第１の部位（脚）の動きを検出する第１のセンサとしての役割を果たし、歪センサ１２１が人体の第１の部位を動かす第２の部位（膝）の動き（屈曲角度）を検出する第２のセンサとしての役割を果たす。なお、図１３において、図２と共通する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

検出回路１１１＿１は、膝の屈曲角度に応じた電圧値の検出信号を歪センサ１２１から取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１は、この検出信号を一定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの膝の屈曲角度波形を示す屈曲角度波形サンプルＶ２として演算回路１１３＿１に出力する。演算回路１１３＿１は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１から屈曲角度波形サンプルＶ２を取得すると、当該屈曲角度波形サンプルＶ２に各種演算を実行する。例えば、演算回路１１３＿１は、屈曲角度波形サンプルＶ２に移動平均によるフィルタリング処理を実行することにより、屈曲角度波形サンプルＶ２を加工するとともに送信時のデータ量を低減させる。演算回路１１３＿１は、上記演算を実行すると、演算結果を屈曲角度波形サンプルＶ２’として通信回路１１４に出力する。

検出回路１１１＿２は、ユーザの脚の加速度に応じた電圧値の検出信号を加速度センサ１１６から取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２は、この検出信号を所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの脚の加速度波形を示す加速度波形サンプルＶ１として演算回路１１３＿２に出力する。演算回路１１３＿２は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２から加速度波形サンプルＶ１を取得すると、当該加速度波形サンプルＶ１に上記演算を実行し、演算結果を加速度波形サンプルＶ１’として通信回路１１４に出力する。

通信回路１１４は、１個の加速度波形サンプルＶ１’および１個の屈曲角度波形サンプルＶ２’が供給される都度、それらの加速度波形サンプルＶ１’および屈曲角度波形サンプルＶ２’からなるフレームを情報処理装置２０Ｂに無線送信する。

上記第１実施形態と同様、情報処理装置２０Ｂは、通信部２１０、評価部２２０Ｂ、情報記憶部２３０Ｂおよび情報出力部２４０Ｂを有する。

通信部２１０は、通信回路１１４が無線送信するフレームを受信する。情報記憶部２３０Ｂには、歩行速度に応じた膝の屈曲角度の適正範囲を示すテーブルが記憶されている。評価部２２０Ｂは、通信部２１０がフレームを受信する都度、割り込み処理プログラムを実行する。この割り込み処理プログラムにおいて、評価部２２０Ｂは、フレームから加速度波形サンプルＶ１’および屈曲角度波形サンプルＶ２’を取り出し、加速度波形サンプルＶ１’に基づいてユーザの歩行速度を算出する。そして、情報記憶部２３０Ｂ内のテーブルに基づいて、歩行速度に応じた膝の屈曲角度の適正範囲を求める。そして、評価部２２０Ｂは、この適正範囲に基づき、屈曲角度波形サンプルＶ２’が示す膝の屈曲角度を評価する。情報出力部２４０Ｂは、膝の屈曲角度の評価結果を示す情報を表示する。

次に本実施形態による運動評価装置１Ｂの動作を説明する。ユーザは、装着部１１５Ｂを脚に装着し、補助センサ部１２０Ｂを膝に貼着することにより運動評価用装具１０Ｂを装着し、歩行を行う。

ユーザが歩行を行う間、検出回路１１１＿２はユーザの脚に働く加速度に応じた電圧値の検出信号を加速度センサ１１６から取り出し、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２は、この検出信号をＡ／Ｄ変換して加速度波形サンプルＶ１を演算回路１１３＿２に出力する。演算回路１１３＿２は、加速度波形サンプルＶ１に各種演算（フィルタリング処理等）を実行し、演算結果を加速度波形サンプルＶ１’として通信回路１１４に出力する。また、検出回路１１１＿１は、ユーザの膝の屈曲角度に応じた電圧値の検出信号を歪センサ１２１から取り出し、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１はこの検出信号をＡ／Ｄ変換して屈曲角度波形サンプルＶ２を演算回路１１３＿１に出力する。演算回路１１３＿１は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１から屈曲角度波形サンプルＶ２を取得すると、当該屈曲角度波形サンプルＶ２に上記演算を実行し、演算結果を屈曲角度波形サンプルＶ２’として通信回路１１４に出力する。

通信回路１１４は、１個の加速度波形サンプルＶ１’および１個の屈曲角度波形サンプルＶ２’を受け取る都度、それらのサンプルＶ１’およびＶ２’からなるフレームを情報処理装置２０Ｂに無線送信する。

情報処理装置２０Ｂの評価部２２０Ｂは、通信部２１０が通信回路１１４からフレームを受信する都度、割り込み処理プログラムを実行する。図１４は、この割り込み処理プログラムの処理内容を示すフローチャートである。

まず、評価部２２０Ｂは、通信部２１０が受信したフレームから加速度波形サンプルＶ１’と屈曲角度波形サンプルＶ２’とを取り出し、フレーム受信時刻とともに情報記憶部２３０Ｂに格納する（ステップＳＢ１）。

次に評価部２２０Ｂは、フレームから取り出した加速度波形サンプルＶ１’の積分を行ってユーザの歩行速度を算出する（ステップＳＢ２）。

次に評価部２２０Ｂは、直近に情報記憶部２３０Ｂに格納された屈曲角度波形サンプルＶ２’の列（最後に格納されたサンプルまでの所定個数のサンプル）に正ピークがあるか否かを判定する（ステップＳＢ３）。この判定結果が「ＮＯ」である場合、評価部２２０Ｂは、割り込み処理プログラムを終了する。

一方、ステップＳＢ３の判断結果が「ＹＥＳ」である場合、評価部２２０Ｂは、ステップＳＢ２により算出した最新の歩行速度に応じた膝の屈曲角度の適正範囲を情報記憶部２３０Ｂから読み出す（ステップＳＢ４）。次に評価部２２０Ｂは、ステップＳＢ３において検出した膝の屈曲角度波形の正ピークに該当する屈曲角度波形サンプルＶ２’を情報記憶部２３０Ｂから読み出し、この屈曲角度波形サンプルＶ２’をステップＳＢ４において読み出した適正範囲に基づいて評価する（ステップＳＢ５）。そして、評価部２２０Ｂは、膝の屈曲角度の評価結果を出力する（ステップＳＢ６）。具体的には、評価部２２０Ｂは、ユーザの歩行速度、膝の屈曲角度波形サンプルＶ２’、膝の屈曲角度の評価結果を情報記憶部２３０Ｂに格納するとともに、情報出力部２４０Ｂに時系列的にグラフ表示させる。そして、評価部２２０Ｂは、割り込み処理プログラムを終了する。

図１５（ａ）は、ステップＳＢ６において情報出力部２４０Ｂに表示されるユーザの歩行速度を例示している。また、図１５（ｂ）は、ステップＳＢ６において情報出力部２４０Ｂに表示されるユーザの膝の屈曲角度の評価結果を例示している。これらの図において横軸は時間軸である。図１５（ｂ）に示す例では、歩行速度に応じて定まる屈曲角度の適正範囲に対するユーザの膝の屈曲角度の相対関係が示されている。この例において、ユーザは、歩行開始当初、膝の屈曲角度が適正範囲よりも大きくなりがちであるが、歩行開始から時間が経過するに従って、膝の屈曲角度が次第に適正範囲内に収まり、歩行が安定してゆく。

このように本実施形態によれば、ユーザが歩行する際、歩行速度に応じた適正範囲に基づいて、膝の屈曲角度が評価され、その評価結果が表示される。従って、ユーザは、歩行速度に対して、どの程度適正な膝の屈曲角度で歩行を行っているかを客観的に評価することができる。

また、本実施形態における評価部２２０Ｂは、ユーザが歩行を行う間、歩行速度、膝の屈曲角度を検出して情報記憶部２３０Ｂに格納する。そこで、図１６（ａ）および（ｂ）に例示するように、ユーザの歩行速度を示す横軸と膝の屈曲角度を示す縦軸とからなる２次元座標にユーザの歩行速度に対する膝の屈曲角度の関係を示す分布図を表示してもよい。このようにすることで、ユーザの歩行の特徴を視覚化することができ、効果的な歩行トレーニングを実現することができる。

＜第４実施形態＞
図１７は、この発明の第４実施形態である運動評価装置１Ｃの構成を示す図である。本実施形態では、人体の第１の部位または第２の部位の一方の部位の動きが適正範囲内に収まっている場合に限り、良好なトレーニング効果が得られるような運動を評価対象として想定している。具体的には、本実施形態では、ゆっくりした腕の曲げ伸ばし運動を評価対象として想定している。ゆっくりした運動は、体を痛めにくいため推奨されている。この腕の曲げ伸ばし運動もその１つである。この腕の曲げ伸ばしのトレーニングでは、良好なトレーニング効果を得るために、手首に働く加速度を上限値以内に収めた状態で、腕の曲げ伸ばしを行う必要がある。そこで、本実施形態では、第１のセンサを利用してユーザの手首の加速度を求め、第２のセンサを利用してユーザの肘の屈曲角度を求め、ユーザの手首の加速度とその適正範囲との関係に基づいて、腕の曲げ伸ばし運動（肘の屈曲運動）の評価を行う。

図１７に示すように、運動評価装置１Ｃは、運動評価用装具１０Ｃおよび情報処理装置２０Ｃを有する。運動評価用装具１０Ｃは、主センサ部１１０Ｃ、補助センサ部１２０Ｃ、信号線１３０および装着部１１５により構成されている。なお、図１７において、図１と共通する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

主センサ部１１０Ｃは、固定手段が貼着され、当該固定手段を介して、ユーザの肘に直接貼着される。補助センサ部１２０Ｃは、リング状の形状を有し、装着部１１５によりユーザの手首に装着される。

図１８は、運動評価装置１Ｃの機能構成を示すブロック図である。主センサ部１１０Ｃは、検出回路１１１＿１および１１１＿２、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１および１１２＿２、演算回路１１３＿１および１１３＿２、通信回路１１４および歪センサ１２１を有する。また、補助センサ部１２０Ｃは、加速度センサ１１６を有する。なお、図１８において、図２と共通する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

検出回路１１１＿１は、肘の屈曲角度に応じた電圧値の検出信号を歪センサ１２１から取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１は、この検出信号を一定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの肘の屈曲角度波形を示す屈曲角度波形サンプルＶ２として演算回路１１３＿１に出力する。演算回路１１３＿１は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿１から屈曲角度波形サンプルＶ２を取得すると、当該屈曲角度波形サンプルＶ２に各種演算を実行する。例えば、演算回路１１３＿１は、屈曲角度波形サンプルＶ２に移動平均によるフィルタリング処理を実行することにより、屈曲角度波形サンプルＶ２を加工するとともに送信時のデータ量を低減させる。演算回路１１３＿１は、上記演算を実行すると、演算結果を屈曲角度波形サンプルＶ２’として通信回路１１４に出力する。検出回路１１１＿２は、ユーザの手首の加速度に応じた電圧値の検出信号を加速度センサ１１６から取り出して出力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２は、この検出信号を一定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換し、ユーザの手首の加速度波形を示す加速度波形サンプルＶ１として演算回路１１３＿２に出力する。演算回路１１３＿２は、Ａ／Ｄ変換回路１１２＿２から加速度波形サンプルＶ１を取得すると、当該加速度波形サンプルＶ１に上記演算を実行し、演算結果を加速度波形サンプルＶ１’として通信回路１１４に出力する。本実施形態では、加速度センサ１１６が人体の第１の部位（手首）の動きを検出する第１のセンサ、歪センサ１２１が第１の部位を動かす第２の部位（肘）の動きを検出する第２のセンサとして機能する。本実施形態において、腕の曲げ伸ばし（肘の屈曲）を歪センサ１２１により検出するのは、評価対象である腕の曲げ伸ばしがゆっくりした動きであるため、加速度センサで検出するのに適さないためである。

通信回路１１４は、１個の加速度波形サンプルＶ１’および１個の屈曲角度波形サンプルＶ２’が供給される都度、それらの加速度波形サンプルＶ１’および屈曲角度波形サンプルＶ２’からなるフレームを情報処理装置２０Ｃに無線送信する。

情報処理装置２０Ｃは、通信部２１０、評価部２２０Ｃ、情報記憶部２３０Ｃおよび情報出力部２４０Ｃを有する。

通信部２１０は、通信回路１１４が無線送信するフレームを受信する。情報記憶部２３０Ｃは、フレームから取り出される加速度波形サンプルＶ１’および屈曲角度波形サンプルＶ２’を記憶するための手段として使用される。情報出力部２４０Ｃは、各種の情報を表示する表示部や音を出力するサウンドシステム等により構成されている。

評価部２２０Ｃは、通信部２１０がフレームを受信する都度、運動評価のための割り込み処理プログラムを実行する。この割り込み処理プログラムにおいて、評価部２２０Ｃは、フレームから加速度波形サンプルＶ１’および屈曲角度波形サンプルＶ２’を取り出し、屈曲角度波形サンプルＶ２’が示す第２の部位（肘）の動きを評価して評価値を生成する。その際、評価部２２０Ｃは、加速度波形サンプルＶ１’が適正範囲から外れるのに応じて評価値を低下させる。そして、評価部２２０Ｃは、運動の評価結果を情報出力部２４０Ｃに表示させる。

図１９は評価部２２０Ｃが実行する割り込み処理プログラムの処理内容を示すフローチャートである。以下、この図を参照し、本実施形態の動作を説明する。

通信部２１０がフレームを受信すると、評価部２２０Ｃは、まず、加点処理を実行する（ステップＳＣ１）。この加点処理では、受信フレームから加速度波形サンプルＶ１’および屈曲角度波形サンプルＶ２’を取り出して情報記憶部２３０Ｃに格納し、情報記憶部２３０Ｃに格納された直近の屈曲角度波形サンプルＶ２’の列に基づいて、ユーザが１ストローク分の運動を行ったか否かを判定する。ここで、１ストローク分の運動とは、肘の曲げ角度が所定の下側閾値よりも小さい状態から上側閾値よりも大きくなり、再び下側閾値よりも小さくなる肘の曲げ伸ばし運動である。１ストローク分の運動が行われたことを検知した場合、評価部２２０Ｃは、プラス評価値を１ストローク分の消費カロリだけ増加させる。この増分は、固定値としてもよいが、より正確に運動を評価するために、例えば１ストローク分の屈曲角度波形サンプルＶ２’を積分することにより算出してもよい。

次に評価部２２０Ｃは減点処理を実行する（ステップＳＣ２）。この減点処理では、フレームから取り出した加速度波形サンプルＶ１’が適正範囲内か否か、具体的には所定の上限値以内か否かを判定し、加速度波形サンプルＶ１’が適正範囲から外れている場合には、マイナス評価値を所定量だけ増加させる。なお、この際に、加速度波形サンプルＶ１’が適正範囲から外れる程度に応じて、マイナス評価値を増加させる増分を変化させてもよい。ステップＳＣ２において使用される上限値は、トレーナが情報処理装置２０Ｃに設けられた操作子を操作することにより予め入力する。あるいは健常者に運動評価装置１Ｃを使用した理想的な運動を行わせ、評価部２２０Ｃが、その際に得られる加速度波形サンプルＶ１’の列に基づいて加速度の上限値を設定するようにしてもよい。

次に評価部２２０Ｃは、ステップＳＣ１において算出したプラス評価値とステップＳＣ２において算出したマイナス評価値とに基づいて、ユーザの運動を評価する（ステップＳＣ３）。具体的には、プラス評価値とマイナス評価値を加算することによりユーザの運動の評価値を算出する。

次に評価部２２０Ｃは、ステップＳＣ３において算出した運動の評価値を情報出力部２４０Ｃに表示させる（ステップＳＣ４）。その際、評価部２２０Ｃは、ステップＳＣ３において算出した運動の評価値とともに、ステップＳＣ１において算出したプラス評価値とステップＳＣ２において算出したマイナス評価値を情報出力部２４０Ｃに表示させる。また、評価部２２０Ｃは、加速度波形サンプルＶ１’が上限値以内に収まっている期間はＯＫを情報出力部２４０Ｃに表示させ、加速度波形サンプルＶ１’が上限値を越えている期間はＮＧを情報出力部２４０Ｃに表示させる。また、評価部２２０Ｃは、ＮＧを表示させる場合に、警告音を情報出力部２４０Ｃに報音させる。

本実施形態によると、ユーザがゆっくりとした動作速度で手首を曲げる運動を行うと、運動の評価値が大きくなる。これにより、ユーザが急激な動作を行うことを防止することができるため、ユーザの身体に過度な負担がかかることを抑制することができる。また、ゆっくりとした運動は筋肉増強効果をもたらすので、リハビリや高齢者の運動支援など、ユーザの早期回復を目的とする場面で大きな効果を発揮する。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の各種の実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。

（１）第１実施形態において、手首の加速度波形のピーク間差分Ｖ１’ｐｐと腕の筋肉の収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐとの間にある関係を利用して、ユーザの動作予測を行ってもよい。例えば、ピーク間差分Ｖ１’ｐｐおよびＶ２’ｐｐを解析した結果、手首の加速度波形のピーク間差分Ｖ１’ｐｐが増大する場合に、その予兆として腕の筋肉の収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐが増大することが発見されたとする。この場合、腕の筋肉の収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐの波形を、ユーザの動作開始を示唆する予兆データとして情報記憶部２３０に格納する。

そして、評価部２２０は、順次算出される腕の筋肉の収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐの列が予兆データと一致した場合、ユーザが動作を開始するものと予測し、例えば動作測定に使用する計測機器へ電源の投入指令を送信する。これにより、ユーザは測定開始に先立って、計測機器を手動で設定する必要がなくなる。

また、予兆データを複数用意し、順次算出される腕の筋肉の収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐの列がいずれかの予兆データと一致した場合、評価部２２０が当該予兆データに対応付けられた所定のコマンドを計測機器へ送信してもよい。これにより、ユーザは腕の筋肉の収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐを変化させる動き（すなわち、腕の筋肉の力の入れ具合を変化させる）だけで、計測機器の各種設定を行うことができる。

また、評価部２２０は、順次算出される腕の筋肉の収縮波形のピーク間差分Ｖ２’ｐｐが予め記憶された予兆データと一致した場合、ＰＣ等の情報端末に対して、所定の文字を入力すべき旨の指令を送信してもよい。この態様によれば、ユーザは、身体が不自由な場合であっても、マウスやキーボード等のユーザインタフェースを使わず、腕の筋肉を収縮膨張させるだけでＰＣの操作をすることができる。

また、手首の加速度波形のピーク間差分Ｖ１’ｐｐの列を予兆データとして利用してもよい。この態様では、ユーザが手首を振る動作を行い、その結果得られるピーク間差分Ｖ１’ｐｐの列が所定の予兆データと一致した場合、評価部２２０は、ＰＣに文字を入力すべき旨の指令を送信する。これにより、ジェスチャー入力によるユーザインタフェースを実現することができる。

（２）第１実施形態において、情報記憶部２３０をＨＤＤとし、長期間（例えば、１カ月）に亘る加速度波形サンプルＶ１’および収縮波形サンプルＶ２’の列を格納してもよい。この場合、評価部２２０に、手首の加速度波形サンプルＶ１’および腕の筋肉の収縮波形サンプルＶ２’の各列に算出したピーク間差分Ｖ１’ｐｐ、Ｖ２’ｐｐおよび身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐの各値の変動を評価させることにより、ユーザの体調の変化や動作の同一性を把握することができる。例えば、日増しに身体状態評価値Ｖ１’ｐｐ／Ｖ２’ｐｐが小さくなる傾向が確認された場合、ユーザが疲れていると判断し、トレーナはトレーニング内容を再検討する等の措置をとることができる。

（３）上記各実施形態において、各種センサを装着する身体の部位は、上記各実施形態に示した部位に限定されるものではない。例えば、第４実施形態において、主センサ部１１０Ｃを膝に、補助センサ部１２０Ｃを腰に装着してもよい。

この場合、ユーザが膝の屈伸運動を行うと、加速度センサ１１６は、膝の曲げ始めにかけて発生する正の加速度と、膝の曲げ切りにかけて発生する負の加速度を検出する。そこで、評価部２２０Ｃは、情報記憶部２３０Ｃに格納された加速度波形サンプルＶ１’の列から、加速度の正ピークＶ１’ｐｐ＋と負ピークＶ１’ｐｐ−を検出する。そして、評価部２２０Ｃは、加速度の正ピークＶ１’ｐｐ＋と負ピークＶ１’ｐｐ−の比Ｖ１’ｐｐ＋／Ｖ１’ｐｐ−を算出する。この比Ｖ１’ｐｐ＋／Ｖ１’ｐｐ−は、膝の曲げ始め時と曲げ切り時における膝の屈曲のバランスを示す評価値となる。

ここで、比Ｖ１’ｐｐ＋／Ｖ１’ｐｐ−が１に近ければバランスのよい屈伸運動が行われており、比Ｖ１’ｐｐ＋／Ｖ１’ｐｐ−が１から離れればバランスの悪い屈伸運動が行われているということになる。そこで、評価部２２０Ｃは、比Ｖ１’ｐｐ＋／Ｖ１’ｐｐ−が１から離れた場合に、情報出力部２４０Ｃにより、その旨を表示し、或いは警報を報知する。

（４）上記各実施形態において、ユーザの身体に装着するセンサの種類は、加速度センサおよび歪センサに限定されるものではない。例えば、第１実施形態において、加速度センサ１１６の換わりに角速度センサを、歪センサ１２１の換わりに筋電位センサを用いてもよい。これにより、ユーザの運動状態や身体状態を種々の観点から評価することができる。

（５）上記各実施形態において、主センサ部および補助センサ部に複数のセンサを設け、各々連動して動く身体の複数の部位にセンサを装着してもよい。例えば、第１実施形態において、補助センサ部に複数の歪センサを設け、各センサを体の末端から体幹に至るまでの各経路に装着することにより、各部位の動きの連動性を評価することができる。特に、激しいスポーツ等では、あらゆる筋肉が複雑に連動して動く。このため、身体の複数の部位に歪センサを装着することにより、ユーザが本来使用すべき筋肉を動かしているか、或いは余計な筋肉を動かしていないかといった、ユーザの身体状態をより客観的に示す情報を取得することができる。

（６）第１実施形態および第３実施形態において、３軸加速度センサを用い、ｘ軸方向成分、ｙ方向成分およびｚ軸方向成分の各方向成分に関する加速度情報を取得してもよい。この場合、演算回路１１３＿１および１１３＿２は、３軸加速度センサから取得した３軸加速度信号が示すｘ軸方向成分、ｙ軸方向成分およびｚ軸方向成分の各加速度値から重力加速度の各方向成分を減算する。そして、予め取得した加速度値と加速度勾配との対応関係を示すテーブルを参照し、上記減算後の加速度値から加速度勾配を求める。これにより、運動時の腕または脚の向きや方向も併せて知ることができる。また、３軸加速度センサと３軸角速度センサにより構成された６軸センサ用いてもよい。この場合、演算回路１１３＿１および１１３＿２は、以下の処理を実行する。演算回路１１３＿１および１１３＿２は、６軸センサから取得した検出信号を基に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のオイラー角（回転角）を算出する。そして、当該オイラー角から求まるユーザの回転姿勢を、回転の軸となる方向ベクトルおよび当該ベクトルに対するオイラー角からなるクォータニオン形式で表す。そして、演算回路１１３＿１および１１３＿２は、このクォータニオン形式で表したユーザの回転姿勢に関する情報を通信回路に出力する。これにより、運動時のユーザの運動時の腕又は脚の向きや方向を、３軸加速度センサを用いた場合よりも精度良く知ることができる。

（７）上記実施形態において、主センサ部または補助センサ部に情報出力装置を設けてもよい。これにより、ユーザがスポーツをする際に情報処理装置を携帯する必要がなくなる。

（８）上記実施形態において、運動評価装置が実行する一連の処理をスマートフォン等の情報端末に実行させてもよい。この場合、スマートフォンが内蔵するジャイロセンサや加速度センサ等の各種センサを、主センサ部或いは補助センサ部が有するセンサとして用いる。また、スマートフォンに情報処理装置が実行するプログラムをインストールし、加速度波形や歪波形のサンプルを処理させる。これにより、運動評価装置を使用する際のユーザの利便性が向上する。

（９）上記実施形態において、情報処理装置が実行する処理をスマートフォン等の情報端末に実行させ、運動評価用装具のみを運動評価装置として製造販売してもよい。この場合、スマートフォンに情報処理装置が実行するプログラムをインストールし、加速度波形や歪波形のサンプルを処理させる。これにより、運動評価装置を使用する際のユーザの利便性が向上する。

（１０）上記実施形態において、運動評価装置が実行する一連の処理をＡＳＰ（Application Service Provider）形式で実行してもよい。この場合、情報処理装置における通信部、評価部および情報記憶部が実行する各種処理をサーバ側に実行させる。そして、サンプルＶ１’およびＶ２’のサーバへの送信、および情報出力部が実行する各種算出結果の表示或いは警報はスマートフォン等の情報端末に実行させる。これにより、運動評価装置が実行する処理の負担が軽減される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…運動評価装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…運動評価用装具、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ…主センサ部、１２０，１２０Ｂ，１２０Ｃ…補助センサ部、１３０…信号線、１１５，１１５Ｂ…装着部、１１６…加速度センサ、１２１…歪センサ、２０，２０Ｂ，２０Ｃ…情報処理装置、２１０，２１０Ｂ，２１０Ｃ…通信部、２２０，２２０Ｂ，２２０Ｃ…評価部、２３０，２３０Ｂ，２３０Ｃ…情報記憶部、２４０，２４０Ｂ，２４０Ｃ…情報出力部、１１１＿１，１１１＿２…検出回路、１１２＿１，１１２＿２…Ａ／Ｄ変換回路、１１３＿１，１１３＿２…演算回路、１１４…通信回路、Ｐ１，Ｐ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ１’，Ｖ２’…検出信号。

Claims (5)

1. 人体の第１の部位の動きを検出する第１のセンサと、
   前記人体の第１の部位を動かす第２の部位の動きを検出する第２のセンサと
   を具備することを特徴とする運動評価装置。
2. 前記第１のセンサにより得られる第１の検出信号および前記第２のセンサにより得られる第２の検出信号に基づいて前記人体の運動を評価する評価手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の運動評価装置。
3. 前記評価手段は、前記第１および第２の検出信号に基づいて前記人体の身体状態を示す身体状態評価値を生成することを特徴とする請求項２に記載の運動評価装置。
4. 前記評価手段は、前記第１の検出信号に基づいて、前記第２の部位の動きの適正範囲を求め、当該適正範囲に基づいて、前記第２の部位の動きを評価することを特徴とする請求項２に記載の運動評価装置。
5. 前記評価手段は、前記第２の検出信号が示す第２の部位の動きを評価して評価値を生成するものであり、前記第１の検出信号が適正範囲から外れるのに応じて前記評価値を低下させることを特徴とする請求項２に記載の運動評価装置。

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