JP2016150118A - Motion state and psychological state determination method, device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、運動状態と心理状態を判定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for determining an exercise state and a psychological state.
野球におけるピッチング、バッティングやゴルフにおけるスイング、パッティング等のスポーツの基本動作を適切に習得する上で、行為者が自身の身体動作を客観的に把握することは極めて重要である。行為者が鏡に映った自身の姿を見ながら動作を行うことや、行為者の動作を映像に記録しそれを行為者自身が観察して動作の問題点を発見することは、動作の改善に有効なアプローチである。しかし、身体動作の観察で得られる情報は身体部位の力学的運動状態のみであり、動作を生み出す筋の活動状態を直接把握することはできない。 It is extremely important that an actor objectively grasps his / her physical movements in order to appropriately acquire basic movements of sports such as pitching in baseball, swinging in batting, golf, and putting. It is an improvement of the behavior that the actor performs while looking at himself in the mirror, or the behavior of the actor is recorded on the video and the actor himself observes it to find the problem of the behavior. This is an effective approach. However, the information obtained by observing the body movement is only the mechanical movement state of the body part, and the activity state of the muscle that produces the movement cannot be directly grasped.
これに対して、筋電位信号により筋の活動状態を取得し、その情報を身体部位の映像に重畳して提示する技術がある(例えば、非特許文献1参照。)。しかし、映像を見ながら動作を行うことはタスクを著しく阻害する場合がある。 On the other hand, there is a technique for acquiring a muscle activity state by a myoelectric potential signal and superimposing the information on an image of a body part (for example, see Non-Patent Document 1). However, performing an operation while watching a video may significantly hinder the task.
一方、音響信号を聞きながら身体動作を行うことは容易であり、聴覚情報は視覚情報に比べて身体動作を行いながら同時に取得するのに適している。聴覚情報を利用して筋力発揮状態をタスク遂行中にリアルタイムで把握することができれば、行為者自身が力を発揮したタイミングや強さの確認が容易になり、身体動作における問題点の発見が促進される。そのため、筋の活動状態の変動を音響信号の特徴変化に反映させ、聴覚情報として行為者にリアルタイム提示する技術が提案されている(例えば、非特許文献2参照。)。 On the other hand, it is easy to perform body movements while listening to acoustic signals, and auditory information is suitable for simultaneous acquisition while performing body movements compared to visual information. If the muscular strength state can be grasped in real time during task execution using auditory information, it becomes easier to confirm the timing and strength at which the actor himself exerts his power, and facilitates the discovery of problems in physical movement Is done. For this reason, a technique has been proposed in which changes in the activity state of muscles are reflected in changes in the characteristics of acoustic signals and presented to an actor in real time as auditory information (see, for example, Non-Patent Document 2).
同様に、運動のポイントとなる「ばらつき」や「リズム」などを映像や音で可視化・可聴化し、運動のコツを掴みやすくるす手法が提案されている(例えば、非特許文献3参照。)。 Similarly, a technique has been proposed in which “variation” and “rhythm”, which are points of exercise, are visualized and audible with images and sounds to make it easier to grasp the tips of exercise (see, for example, Non-Patent Document 3). .
運動のコツを掴むことができたとしても、それだけでは不十分で、普段通りのパフォーマンス又はより高いパフォーマンスを発揮するためには、より良い心理状態を保つことも重要である。極度の力みや緊張はパフォーマンスを低下させることが知られている。(例えば、非特許文献4)
また、緊張/リラックス状態を定量化する手法が知られており、例えば、心拍数変動の低周波数成分(LF: 0.05-0.15 Hz)と高周波数成分(HF: 0.15-0.4 Hz)を算出して、HFはリラックス度、LF/HFは緊張度、として評価する(非特許文献5)。
Even if you can grasp the knack of exercise, it is not enough, and it is also important to maintain a better psychological state in order to perform as usual or higher. Extreme strength and tension is known to reduce performance. (For example, Non-Patent Document 4)
There are also known methods for quantifying tension / relaxation, for example by calculating the low frequency component (LF: 0.05-0.15 Hz) and the high frequency component (HF: 0.15-0.4 Hz) of heart rate variability. , HF is evaluated as the degree of relaxation, and LF / HF is evaluated as the degree of tension (Non-patent Document 5).
上記のように、運動のポイントとなる「ばらつき」や「リズム」などを映像や音で可視化・可聴化する手法が提案されているが、「正しい運動」や「目標とする運動」が不明確なため、仮に「ばらつき」が少なくなり、「リズム」が一定になったとしても、それが運動の上達に繋がるとは言えない。 As mentioned above, methods for visualizing and audible “variation” and “rhythm”, which are the points of exercise, with images and sounds have been proposed, but “correct exercise” and “target exercise” are unclear. Therefore, even if the “variation” decreases and the “rhythm” becomes constant, it cannot be said that it leads to improvement of exercise.
つまり、現在の運動を可視化・可聴化するだけでは、運動の行為者は現在の運動が「正しい運動」や「目標とする運動」から近いのか、外れているのか分からないし、現在の運動を変化させた結果、その変化させた運動が「正しい運動」や「目標とする運動」に近づいたのか、外れたのかも分からない。 In other words, by just visualizing and audibly exercising the current exercise, the acter of the exercise does not know whether the current exercise is close to the “correct exercise” or the “target exercise” or is not, and changes the current exercise. As a result, it is not known whether the changed exercise has approached the “correct exercise” or the “target exercise” or has gone.
野球の投手の運動を例に挙げると、初動は「正しい運動」に近いが、途中から「正しい運動」から外れて、後半に「正しい」運動に戻っているかもしれない。しかしながら、このような判断がつかないため、現在の運動を可視化・可聴化するだけでは不十分であり、改善が望まれている。 Taking the baseball pitcher's movement as an example, the initial movement is close to the “correct exercise”, but it may be off the “correct exercise” in the middle and return to the “correct” exercise in the second half. However, since such a judgment cannot be made, it is not sufficient to visualize and audible the current exercise, and improvement is desired.
また、どのような心理状態が好ましいのか、その判断は難しく、現在の心理状態が好ましい状態なのか、そうでないのかを判断する仕組みが望まれている。 Further, it is difficult to determine which psychological state is preferable, and a mechanism for determining whether the current psychological state is preferable or not is desired.
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、基準となる運動状態と心理状態(正しい運動状態とより良い心理状態)に対する現在の運動と心理状態(判定対象の運動状態と心理状態)を出力する運動状態と心理状態判定方法、装置、及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to the above circumstances, and the purpose of the present invention is to determine the current exercise and psychological state (determination target) for the reference exercise state and psychological state (correct exercise state and better psychological state). It is to provide an exercise state and psychological state determination method, apparatus, and program that output (exercise state and psychological state).
(1)上記目的を達成するために、実施形態に係る運動状態と心理状態判定方法は、所定運動中の一次被検者から取得された一次生体情報に少なくとも基づき前記一次被検者の運動状態と心理状態を判定または記憶し、所定運動中の二次被検者から取得された二次生体情報に少なくとも基づき前記二次被検者の運動状態と心理状態を判定し、前記一次被検者の運動状態と心理状態と前記二次被検者の運動状態と心理状態を比較し比較結果を出力する。 (1) In order to achieve the above object, the exercise state and psychological state determination method according to the embodiment is based on at least primary biological information acquired from a primary subject during a predetermined exercise, and the exercise state of the primary subject Determining or storing the psychological state and determining the motor and psychological state of the secondary subject based at least on the secondary biological information acquired from the secondary subject during the predetermined exercise, and the primary subject. The movement state and psychological state of the second subject are compared with the movement state and psychological state of the secondary subject, and a comparison result is output.
(2)さらに、上記(1)に記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次生体情報は少なくとも筋電位データと心電位データを含み、前記二次生体情報も少なくとも筋電位データと心電位データを含む。 (2) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to (1) above, the primary biological information includes at least myoelectric potential data and cardiac potential data, and the secondary biological information also includes at least myoelectric potential data and cardiac potential. Contains data.
(3)さらに、上記(1)乃至(2)の何れかに記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者の運動状態と心理状態は、複数人の前記一次被検者からの一次生体情報に基づき判定するまたは判定されたものである。 (3) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to any one of (1) and (2) above, the primary patient's exercise state and psychological state are obtained from a plurality of the primary subjects. Or is determined based on the primary biometric information.
(4)さらに、上記(1)乃至(3)の何れかに記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者の運動状態と心理状態は、複数回の所定運動中の前記一次被検者からの一次生体情報に基づき判定するまたは判定されたものである。 (4) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to any one of the above (1) to (3), the primary patient's exercise state and psychological state are the primary during a plurality of predetermined exercises. It is determined or determined based on primary biological information from the subject.
(5)さらに、上記(1)乃至(4)の何れかに記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記二次被検者の運動状態と心理状態は、複数回の所定運動中の前記二次被検者からの二次生体情報に基づき判定するものである。 (5) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to any one of (1) to (4), the exercise state and the psychological state of the secondary subject are the plurality of times during the predetermined exercise. The determination is based on secondary biological information from the secondary subject.
(6)さらに、上記(1)、(2)、(4)乃至(5)の何れかに記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者と前記二次被検者とは、同一の被験者である。 (6) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to any one of (1), (2), (4) to (5), the primary subject and the secondary subject are: , The same subject.
(7)さらに、上記(3)乃至(6)の何れかに記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者の運動状態と心理状態は、前記一次生体情報の統計に基づき判定するまたは判定されたものである。 (7) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to any one of (3) to (6), the exercise state and psychological state of the primary subject are determined based on the statistics of the primary biological information. Is or has been determined.
(8)さらに、上記(3)乃至(7)の何れかに記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記二次被検者の運動状態と心理状態は、前記二次生体情報の統計に基づき判定するものである。 (8) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to any one of (3) to (7) above, the secondary patient's exercise state and psychological state are determined by the statistics of the secondary biological information. Judgment based on this.
(9)さらに、上記(2)、(4)乃至(6)の何れかに記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者の筋電位データは、当該被検者の複数箇所からの筋電位データであり、前記二次被検者の筋電位データは、前記二次被検者の複数箇所からの筋電位データである。 (9) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to any one of (2), (4) to (6), the myoelectric potential data of the primary subject is a plurality of locations of the subject. The myoelectric potential data of the secondary subject is myoelectric potential data from a plurality of locations of the secondary subject.
(10)さらに、上記(9)に記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者の運動状態は、前記一次生体情報の複数箇所からの筋電位データの統計に基づき判定するまたは判定され、前記二次被検者の運動状態は、前記二次生体情報の複数箇所からの筋電位データの統計に基づき判定するものである。 (10) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to (9), the exercise state of the primary subject is determined based on myoelectric potential data statistics from a plurality of locations of the primary biological information, or The movement state of the secondary subject is determined based on statistics of myoelectric potential data from a plurality of locations of the secondary biological information.
(11)さらに、上記(9)に記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者の心理状態は、第1の状況における所定運動中の前記一次被検者から取得された前記一次生体情報に基づき判定するまたは判定されたものであり、前記二次被検者の心理状態は、第2の状況における所定運動中の前記二次被検者から取得された前記二次生体情報に基づき前記二次被検者の心理状態を判定するものである。 (11) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to (9), the psychological state of the primary subject is acquired from the primary subject during a predetermined exercise in a first situation. The secondary biological information is determined or determined based on primary biological information, and the psychological state of the secondary subject is acquired from the secondary subject during a predetermined exercise in a second situation Based on the above, the psychological state of the secondary subject is determined.
(12)さらに、上記(9)に記載の運動状態と心理状態判定方法において、前記一次被検者の第1の心理状態は、第1の時刻における所定運動中の前記一次被検者から取得された前記一次生体情報に基づき判定するまたは判定されたものであり、前記二次被検者の第2の心理状態は、第2の時刻における所定運動中の前記二次被検者から取得された前記二次生体情報に基づき判定するものであり、前記第1の心理状態と前記第2の心理状態とを比較し、前記二次被検者の心理状態の変化を判定する。 (12) Furthermore, in the exercise state and psychological state determination method according to (9), the first psychological state of the primary subject is acquired from the primary subject during a predetermined exercise at a first time. The second psychological state of the secondary subject is acquired from the secondary subject during a predetermined exercise at a second time. And determining the change in the psychological state of the secondary subject by comparing the first psychological state and the second psychological state.
(13)実施形態に係る運動状態と心理状態判定装置は、上記(1)乃至(12)の何れか一つに記載の運動状態と心理状態判定方法と同様に判定及び比較を実行する。 (13) The exercise state and psychological state determination apparatus according to the embodiment executes determination and comparison in the same manner as the exercise state and psychological state determination method according to any one of (1) to (12) above.
(14)実施形態に係る運動状態と心理状態判定プログラムは、上記(1)乃至(12)の何れか一つに記載の運動状態と心理状態判定方法と同様に判定及び比較をコンピュータに実行させる。 (14) The exercise state and psychological state determination program according to the embodiment causes the computer to execute determination and comparison in the same manner as the exercise state and psychological state determination method according to any one of (1) to (12) above. .
すなわちこの発明によれば、基準となる運動状態と心理状態(正しい運動状態とより良い心理状態)に対する現在の運動と心理状態(判定対象の運動状態と心理状態)を出力する運動状態と心理状態判定方法、装置、及びプログラム提供することができる。 That is, according to this invention, the exercise state and the psychological state that output the current exercise and psychological state (the exercise state and the psychological state to be determined) with respect to the reference exercise state and the psychological state (the correct exercise state and a better psychological state) A determination method, apparatus, and program can be provided.
上記(1)の運動状態と心理状態判定方法によれば、所定運動中の一次被検者(例えば上級者やプロ(基準となる選手))から取得された一次生体情報に少なくとも基づく運動状態と心理状態(一次指標)と、実質的に同一の所定運動中の二次被検者(例えば上達志望者(未熟練者)、上級者)から取得された二次生体情報に少なくとも基づく運動状態と心理状態(二次指標)との比較結果(正しい運動との差分)から、一次被検者に対する二次被検者の運動状態と心理状態(良し悪し)を判定することができる。なお、一次生体情報と二次生体情報は同一被検者からの情報であってもよく、例えば被検者の過去の情報(例えば、調子が良いときの情報)を一次生体情報としてもよい。 According to the exercise state and psychological state determination method of (1) above, an exercise state based on at least primary biometric information acquired from a primary subject (for example, an advanced person or a professional (reference player)) during a predetermined exercise, A psychological state (primary index) and an exercise state based at least on secondary biometric information acquired from a substantially identical secondary subject during a predetermined exercise (for example, an aspiring candidate (unskilled person) or an advanced person); From the comparison result (difference from correct exercise) with the psychological state (secondary index), it is possible to determine the exercise state and psychological state (good or bad) of the secondary subject with respect to the primary subject. The primary biological information and the secondary biological information may be information from the same subject, for example, past information of the subject (for example, information when the condition is good) may be used as the primary biological information.
上記(2)の運動状態と心理状態判定方法によれば、前記一次生体情報及び前記二次生体情報は少なくとも筋電位データと心電位データを含むので、所定運動中の上級者やプロ(基準となる選手)の筋の活動レベルに基づく運動状態と心理状態と、実質的に同一の所定運動中の上達志望者の筋の活動レベルに基づく運動状態と心理状態との比較結果(正しい運動との差分)から、上級者やプロの運動状態に対する上達志望者の運動状態と心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (2) above, the primary biological information and the secondary biological information include at least myoelectric potential data and cardiac potential data. Comparison results between the exercise state and the psychological state based on the muscle activity level of the player who is) and the exercise state and psychological state based on the muscle activity level of the aspiring aspirant during substantially the same predetermined exercise (with correct exercise) From the difference), it is possible to determine the exercise state and the psychological state (good or bad) of the advanced candidate or the advanced candidate with respect to the professional exercise state.
上記(3)の運動状態と心理状態判定方法によれば、所定運動中の100人の上級者やプロ(基準となる選手)の一次生体情報に基づく運動状態と心理状態と、実質的に同一の所定運動中の上達志望者の二次生体情報に基づく運動状態と心理状態との比較結果(正しい運動との差分)から、上級者やプロの運動状態に対する上達志望者の運動状態と心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (3) above, the exercise state and psychological state based on the primary biometric information of 100 seniors and professionals (reference players) during a predetermined exercise are substantially the same. Based on the results of comparison between the physical state and psychological state based on the secondary biometric information of the aspiring candidates during a given exercise (difference from the correct motion), the motor state and psychological state of the advanced candidate and the professional state (Good or bad) can be determined.
上記(4)の運動状態と心理状態判定方法によれば、100回の所定運動中の上級者やプロ(基準となる選手)の一次生体情報に基づく運動状態と心理状態と、実質的に同一の所定運動中の上達志望者の二次生体情報に基づく運動状態と心理状態との比較結果(正しい運動との差分)から、上級者やプロの運動状態に対する上達志望者の運動状態と心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (4) above, the exercise state and the psychological state based on the primary biometric information of the advanced person or professional (reference player) during the predetermined 100 times of exercise are substantially the same. Based on the results of comparison between the physical state and psychological state based on the secondary biometric information of the aspiring candidates during a given exercise (difference from the correct motion), the motor state and psychological state of the advanced candidate and the professional state (Good or bad) can be determined.
上記(5)の運動状態と心理状態判定方法によれば、実質的に同一の100回の所定運動中の上達志望者の二次生体情報に基づく運動状態と心理状態から、上級者やプロの運動状態に対する上達志望者の運動状態と心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (5) above, from the exercise state and the psychological state based on the secondary biological information of the aspiring candidates during the substantially identical 100 times of predetermined exercise, It is possible to determine the motor status and psychological status (good or bad) of the candidate who wants to improve the motor status.
上記(6)の運動状態と心理状態判定方法によれば、一次被検者と二次被検者とを同一の被検者として運動状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (6) above, the exercise state (good or bad) can be determined with the primary subject and the secondary subject as the same subject.
上記(7)の運動状態と心理状態判定方法によれば、一次生体情報の統計に基づく運動状態と心理状態(球速が速い、コントロールが良いときのデータ)と、二次生体情報に基づく運動状態と心理状態との比較結果(正しい運動との差分)から、上級者やプロの運動状態と心理状態に対する上達志望者の運動状態と心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the motion state and psychological state determination method of (7) above, the motion state and psychological state (data when the ball speed is fast and control is good) based on the statistics of the primary biological information, and the motion state based on the secondary biological information And the psychological state (difference from correct exercise), it is possible to determine the exercise state and psychological state (good or bad) of an advanced candidate or an advanced candidate with respect to the exercise state and psychological state of a senior or professional.
上記(8)の運動状態と心理状態判定方法によれば、二次生体情報の統計に基づく運動状態と心理状態から、上級者やプロの運動状態と心理状態に対する上達志望者の運動状態と心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (8) above, from the exercise state and psychological state based on the statistics of the secondary biological information, the exercise state and psychological state of the advanced candidate and the advanced person and professional with respect to the motor state and psychological state. The state (good or bad) can be determined.
上記(9)の運動状態と心理状態判定方法によれば、所定運動中の上級者やプロ(基準となる選手)の複数箇所の筋の活動レベルに基づく運動状態と、実質的に同一の所定運動中の上達志望者の複数箇所の筋の活動レベルに基づく運動状態との比較結果(正しい運動との差分)から、上級者やプロの運動状態に対する上達志望者の運動状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (9) above, the predetermined predetermined state is substantially the same as the exercise state based on the activity levels of the muscles at a plurality of locations of a senior or a professional (reference player) during the predetermined exercise. From the results of comparison with the exercise status based on the activity level of the muscles at multiple locations of the aspiring candidates who are exercising (difference from the correct exercise), the exercise status (good or bad) of the aspiring candidates to the advanced or professional exercise status Can be determined.
上記(10)の運動状態と心理状態判定方法によれば、所定運動中の上級者やプロ(基準となる選手)の複数箇所からの筋電位データの統計に基づく運動状態と、実質的に同一の所定運動中の上達志望者の複数箇所からの筋電位データの統計に基づく運動状態との比較結果(正しい運動との差分)から、上級者やプロの運動状態に対する上達志望者の運動状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the method (10) for determining an exercise state and a psychological state, it is substantially the same as an exercise state based on statistics of myoelectric potential data from a plurality of locations of an advanced person or a professional (reference player) during a predetermined exercise. From the results of comparison with the motor status based on statistics of myoelectric potential data from multiple locations of the aspiring candidates during the predetermined exercise (difference from the correct exercise), the motor status of the advanced applicants to the advanced and professional motor status ( Good or bad) can be determined.
上記(11)の運動状態と心理状態判定方法によれば、第1の状況における所定運動中の上級者やプロ(基準となる選手)の心理状態と、第2の状況における所定運動中の上達志望者の心理状態との比較結果から、上級者やプロの心理状態に対する上達志望者の心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (11) above, the psychological state of an advanced person or a professional (reference player) during a predetermined exercise in the first situation and the improvement during the predetermined exercise in the second situation From the comparison result with the psychological state of the candidate, it is possible to determine the psychological state (good or bad) of the advanced candidate or the advanced candidate with respect to the professional psychological state.
上記(12)の運動状態と心理状態判定方法によれば、第1の時刻における所定運動中の上級者やプロ(基準となる選手)の心理状態と、第2の時刻における所定運動中の上達志望者の心理状態との比較結果から、上級者やプロの心理状態に対する上達志望者の心理状態(良し悪し)を判定することができる。 According to the exercise state and psychological state determination method of (12) above, the psychological state of an advanced person or a professional (a reference player) during a predetermined exercise at the first time, and the improvement during the predetermined exercise at the second time From the comparison result with the psychological state of the candidate, it is possible to determine the psychological state (good or bad) of the advanced candidate or the advanced candidate with respect to the professional psychological state.
上記(13)の運動状態と心理状態判定装置によれば、上記(1)乃至(12)の何れか一つに記載の運動状態と心理状態判定方法と実質的に同様の効果が得られる。 According to the exercise state and psychological state determination device of (13) above, substantially the same effect as the exercise state and psychological state determination method described in any one of (1) to (12) above can be obtained.
上記(14)の運動状態と心理状態判定プログラムによれば、上記(1)乃至(12)の何れか一つに記載の運動状態と心理状態判定方法と実質的に同様の効果が得られる。 According to the exercise state and psychological state determination program of (14), substantially the same effect as the exercise state and psychological state determination method according to any one of (1) to (12) can be obtained.
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、運動上達のためのフィードバックシステム100の一例を示す図である。図1に示すように、フィードバックシステムは、運動状態と心理状態判定装置130及びフィードバック装置140を備える。運動状態と心理状態判定装置130は、センシング部131、状態判定部132を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a
本実施形態では、フィードバックシステム100を構成する運動状態と心理状態判定装置130による運動中の運動状態と心理状態の判定を中心に説明する。また、運動の例として、野球の投球動作を取り上げて説明する。なお、本実施形態で説明するフィードバックシステムは、運動上達や高いパフォーマンスの発揮のためだけに限定されるものではなく、リハビリテーション、技能伝承等に利用することもできる。
In the present embodiment, the determination of the exercise state and the psychological state during exercise by the exercise state and the psychological
センシング部131は、一次被検者及び二次被検者に取り付けられる複数の筋電位センサー110と少なくとも一つの心電位センサー120からの信号をセンシングする。また、センシング部131は、胸部から取得される信号をセンシングしてもよいし、胸部から得られる信号に代えて手首から得られる信号をセンシングしてもよいし、胸部から得られる信号と手首から得られる信号とをセンシングし両者のセンシング結果からどちらか一方のセンシング結果を利用するようにしてもよい。複数の筋電位センサー110と心電位センサー120は、電極等で構成され、各筋電位センサー110は筋の活動レベルに応じた筋電位信号(生体情報)を出力し、各心電位センサー120は心電信号(生体情報)を出力する。例えば、複数の筋電位センサー110と心電位センサー120はウェアに取付けられたウェアラブルセンサであって、各筋電位センサー110は一次被検者及び二次被検者の体の複数箇所(腕、足、胸等)に対応するようにウェアに取付けられ、心電位センサー120は一次被検者及び二次被検者の体の胸等に対応するようにウェアに取付けられている。これにより、複数の筋電位センサー110と心電位センサー120は一次被検者及び二次被検者の体の複数箇所からのの筋の活動レベルに応じた筋電位信号と心電位信号(一次被検者からの一次生体情報及び二次被検者からの二次生体情報)を出力することができ、例えば、投球動作開始前から投球動作終了までの一定期間(即ち所定運動中)にわたる筋電位信号と心電位信号を出力することができる。また、複数の筋電位センサー110をリストバンド、グローブ等に取り付け、リストバンド、グローブ等の装着位置に応じた筋の活動レベルに応じた筋電位信号を取得するようにしてもよい。また、心電位センサー120をリストバンド、ヘアバンド等に取り付け、リストバンド、ヘアバンド等の装着位置から心電位信号を取得するようにしてもよい。なお、一次生体情報は、上記した心電位信号だけに限定されるものではなく、心電位信号、脈波、呼吸、発汗、脳波、眼球運動、及び瞳孔径のうちの少なくとも一つを一次生体情報とすることができる。
The
複数の筋電位センサー110と心電位センサー120からの複数の筋電位信号と心電位信号はセンシング部131に入力される。図2に示すように、センシング部131は、信号増幅器131a等を備え、センシング部131は、信号増幅器131aにより増幅された複数の筋電位信号と心電位信号をセンシングし、例えば、投球動作開始前から投球動作終了までの一定期間にわたる筋電位データと心電位データを取得する。
A plurality of myoelectric potential signals and cardiac potential signals from the plurality of myoelectric
例えば、一次被検者に複数の筋電位センサー110と心電位センサー120を取り付け(一次被検者が複数の筋電位センサー110と心電位センサー120が取り付けられたウェアを着用し)、センシング部131が一定期間にわたる筋電位データと心電位データ(一次生体情報)を取得する。同様に、二次被検者に複数の筋電位センサー110と心電位センサー120を取り付け(二次被検者が複数の筋電位センサー110と心電位センサー120が取り付けられたウェアを着用し)、センシング部131が一定期間にわたる筋電位データと心電位データ(二次生体情報)を取得する。なお、一次被検者と二次被検者が同一のウェアを着用してもよいし、一次被検者と二次被検者の体格が異なる場合には異なるウェアを着用してもよいが、この場合、各ウェアにおける複数の筋電位センサー110と心電位センサー120の取り付け位置は実質的に対応する同一の位置となる。
For example, a plurality of myoelectric
例えば、一次被検者とは、上級者又はプロの投手等であり、二次被検者とは、野球の投球技術を上達したい者(上達志望者)である。上級者又はプロの投手1人からの筋電位データと心電位データを取得し一次被検者からの筋電位データと心電位データとしてもよいし、上級者又はプロの投手100人からの筋電位データと心電位データを取得し一次被検者からの筋電位データと心電位データとしてもよい。例えば、統計的に上級者又はプロの投手100人からの筋電位データと心電位データを処理し理想の筋電位データと心電位データを算出し、算出された筋電位データと心電位データを一次被検者からの筋電位データと心電位データとしてもよい。 For example, the primary examinee is a senior or a professional pitcher, and the secondary examinee is a person who wants to improve baseball pitching skills (aspiring candidates). Myoelectric potential data and electrocardiographic data from one advanced pitcher or professional pitcher may be acquired and used as myoelectric potential data and electrocardiographic data from a primary subject, or myoelectric potential from 100 senior or professional pitchers. Data and electrocardiographic data may be acquired and used as myoelectric potential data and electrocardiographic data from the primary subject. For example, myoelectric potential data and electrocardiographic data from statistically 100 advanced players or professional pitchers are statistically processed to calculate ideal myoelectric potential data and electrocardiographic data. It may be myoelectric potential data and cardiac potential data from the subject.
また、同一人物の100回の投球動作中の筋電位データと心電位データを取得し一次被検者からの筋電位データと心電位データとしてもよい。例えば、上級者又はプロの投手1人の100回の投球動作からの筋電位データと心電位データを取得し一次被検者からの筋電位データと心電位データとしてもよいし、一次被検者と二次被検者とを同一人物(上達志望者)とし、上達志望者の100回の投球動作(例えば練習中の投球動作)からの筋電位データと心電位データを取得し二次被検者からの筋電位データと心電位データとし、上達志望者の1回の投球動作(例えば試合本番の投球動作)からの筋電位データと心電位データを取得し二次被検者からの筋電位データと心電位データとしてもよい。この場合、例えば、上達志望者が好調時に一次被検者となり、好調時以外(不調時)に二次被検者となる方法が考えられる。また、統計的に100回の投球動作からの筋電位データと心電位データを処理し理想の筋電位データと心電位データを算出し、算出された筋電位データと心電位データを一次被検者からの筋電位データと心電位データとしてもよい。 Further, the myoelectric potential data and the electrocardiographic data during 100 pitching operations of the same person may be acquired and used as the myoelectric potential data and the electrocardiographic data from the primary subject. For example, myoelectric potential data and electrocardiographic data from 100 pitching motions of one advanced player or professional pitcher may be acquired and used as myoelectric potential data and electrocardiographic data from the primary subject. And the secondary subject are the same person (aspiring candidate), and the myoelectric potential data and the electrocardiographic data from 100 pitching motions (for example, the pitching motion during practice) of the aspiring candidate are acquired and the secondary subject is examined. Myoelectric potential data and electrocardiographic potential data from a person, and the myoelectric potential data and electrocardiographic potential data from one pitching motion (for example, the pitching motion of the actual game) of the aspiring candidate are obtained and the myoelectric potential from the secondary subject Data and electrocardiographic data may be used. In this case, for example, a method may be considered in which a candidate who wants to improve becomes a primary subject when favorable, and becomes a secondary subject when not well (during malfunction). In addition, the myoelectric potential data and electrocardiographic data from 100 pitching motions are statistically processed to calculate ideal myoelectric potential data and electrocardiographic data, and the calculated myoelectric potential data and electrocardiographic data are used as the primary subject. The myoelectric potential data and the cardiac potential data may be used.
図3に示すように、状態判定部132は、判定器132a、運動状態と心理状態記憶部132b、切り替え器132c、比較器132dを備える。例えば、判定器132aは、一次被検者からの筋電位データと心電位データに基づき一次被検者の運動状態と心理状態を判定し、切り替え器132cは、オペレータからの入力(一次被検者からの情報入力指示)に基づき、一次被検者の運動状態と心理状態を運動状態と心理状態記憶部132bへ送り、運動状態と心理状態記憶部132bは一次被検者の運動状態と心理状態を基準運動状態と基準心理状態として記憶する。また、判定器132aは、二次被検者からの筋電位データと心電位データに基づき二次被検者の運動状態と心理状態を判定し、切り替え器132cは、オペレータからの入力(二次被検者からの情報入力指示)に基づき、二次被検者の運動状態と心理状態を比較器132dへ送る。比較器132dは、一次被検者の運動状態と心理状態と二次被検者の運動状態と心理状態とを比較し、比較結果(差異)を出力する。例えば、一次被検者の運動状態と心理状態に対する二次被検者の運動状態と心理状態(運動状態と心理状態の良し悪し)を出力する。なお、比較結果は、一次被検者と二次被検者の筋電位データと心電位データを含んでもよい。
As shown in FIG. 3, the
以下、図4A及び図4Bを参照して、運動状態の判定処理と心理状態の判定処理について分けて説明するが、これら判定処理は独立した処理であってもよいし、一方の判定結果を他方の判定結果に反映させるような関連した処理であってもよい。 Hereinafter, with reference to FIG. 4A and FIG. 4B, the determination process of the exercise state and the determination process of the psychological state will be described separately, but these determination processes may be independent processes, The related processing may be reflected in the determination result.
図4Aは、運動状態と心理状態判定装置130による運動状態の判定処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 4A is a flowchart illustrating an example of determination processing of the exercise state by the exercise state and psychological
例えば、事前に、センシング部131は、一次被検者から一次生体情報(筋電位データ)を取得し(ST11A)、判定器132aは、一次被検者の一次生体情報から運動状態を判定し(ST12A)、運動状態と心理状態記憶部132bは、一次被検者の運動状態を記憶する(ST13A)。例えば、一人の一次被検者からの一次生体情報に基づく運動状態を記憶してもよいし、複数人の一次被検者からの一次生体情報を統計的に分析し一人分の運動状態として記憶してもよいし、複数人の一次被検者からの一次生体情報に基づく複数人分の運動状態として記憶してもよい。
For example, the
続いて、センシング部131は、二次被検者から二次生体情報(筋電位データ)を取得し(ST14A)、判定器132aは、二次被検者の二次生体情報から運動状態を判定し(ST15A)、比較器132dは、一次被検者からの運動状態と二次被検者からの運動状態とを比較し(ST16A)、比較結果を出力する(ST17A)。例えば、一次被検者の運動状態の変化特性と二次被検者の運動状態の変化特性に基づき、一次被検者の運動状態と二次被検者の運動状態とを対応付けて、差分を検出する。差分の検出方法については各種方法を適用することができる。比較器132dは、一次被検者の運動状態に対する二次被検者の運動状態(運動状態の良し悪し、筋肉の使い方の良し悪し)を出力する。例えば、投球動作中の一次被検者からの筋電位データと実質的に同一の投球動作中の二次被検者からの筋電位データは、特定の動作タイミングで類似の特徴量を含む。「特定の動作タイミング」とは、一連の動作イベントからなる動作(例えば、投球動作)における特定の動作イベント(例えば、足挙げやボールリリースなど)のタイミング(時間または時間区間)を意味する。時系列の一次被検者の筋電位データと時系列の二次被検者の筋電位データから特定の動作タイミングで得られた特徴量を抽出し、一次被検者の筋電位データと二次被検者の筋電位データから抽出された特徴量に基づき、一次被検者の筋電位データと二次被検者の筋電位データを対応付けて、筋電位データの比較、筋電位データの差分検出が可能となる。
Subsequently, the
例えば、一人分の一次被検者の運動状態と二次被検者の運動状態とを比較し、一人の一次被検者の運動状態に対する二次被検者の運動状態(筋肉の使い方等)の良し悪しを比較結果として出力することができる。また、複数人分の一次被検者の運動状態と二次被検者の運動状態とを比較し、各一次被検者の運動状態に対する二次被検者の運動状態(筋肉の使い方等)の良し悪しを出力することもできる。 For example, compare the exercise status of the primary subject with the exercise status of the secondary subject, and the secondary subject's exercise status (muscle usage, etc.) relative to the exercise status of one primary subject. Can be output as a comparison result. Also, compare the primary patient's exercise status with the secondary subject's exercise status for multiple subjects, and the secondary subject's exercise status (muscle usage, etc.) for each primary subject's exercise status It is also possible to output good or bad.
本実施形態では、運動状態と心理状態記憶部132bが、基準(正解)となる運動状態を保持するケースについて説明したが、基準となる運動状態をサーバ等から受信し、受信した運動状態を用いるようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the exercise state and psychological state storage unit 132b holds the exercise state serving as a reference (correct answer) has been described. However, the exercise state serving as a reference is received from a server or the like, and the received exercise state is used. You may do it.
図4Bは、運動状態と心理状態判定装置130による心理状態の判定処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 4B is a flowchart illustrating an example of the determination process of the psychological state by the exercise state and psychological
例えば、事前に、センシング部131は、一次被検者から一次生体情報(心電位データ)を取得し(ST11B)、判定器132aは、一次被検者の一次生体情報から心理状態を判定し(ST12B)、運動状態と心理状態記憶部132bは、一次被検者の心理状態を記憶する(ST13B)。例えば、一人の一次被検者からの一次生体情報に基づく心理状態を記憶してもよいし、複数人の一次被検者からの一次生体情報を統計的に分析し一人分の心理状態として記憶してもよいし、複数人の一次被検者からの一次生体情報に基づく複数人分の心理状態として記憶してもよい。
For example, the
続いて、センシング部131は、二次被検者から二次生体情報(心電位データ)を取得し(ST14B)、判定器132aは、二次被検者の二次生体情報から心理状態を判定し(ST15B)、比較器132dは、一次被検者からの心理状態と二次被検者からの心理状態とを比較し(ST16B)、比較結果を出力する(ST17B)。例えば、一次被検者の心理状態の変化特性と二次被検者の心理状態の変化特性に基づき、差分を検出する。差分の検出方法については各種方法を適用することができる。比較器132dは、一次被検者の心理状態に対する二次被検者の心理状態(心理状態の良し悪し)を出力する。
Subsequently, the
例えば、一人分の一次被検者の心理状態と二次被検者の心理状態とを比較し、一人の一次被検者の心理状態に対する二次被検者の心理状態の良し悪しを比較結果として出力することができる。また、複数人分の一次被検者の心理状態と二次被検者の心理状態とを比較し、各一次被検者の心理状態に対する二次被検者の心理状態の良し悪しを出力することもできる。 For example, compare the psychological state of one primary subject with the psychological state of a secondary subject, and compare the quality of the secondary subject's psychological state with respect to the psychological state of one primary subject Can be output as In addition, the psychological state of the primary subject and the psychological state of the secondary subject are compared, and the quality of the secondary subject's psychological state with respect to the psychological state of each primary subject is output. You can also.
また、試合本番中の第1の時刻(5回の守備)における所定運動中の二次被検者から取得された心電位データに基づき二次被検者の第1の心理状態を判定し、試合本番中の第2の時刻(7回の守備)における所定運動中の二次被検者から取得された心電位データに基づき二次被検者の第2の心理状態を判定し、第1の心理状態と第2の心理状態を比較し、比較結果として、時間経過(例えば疲労)による二次被検者の心理状態の変化を出力することもできる。 Further, the first psychological state of the secondary subject is determined based on the electrocardiographic data acquired from the secondary subject during the predetermined exercise at the first time (5 defensives) during the game performance, The second psychological state of the secondary subject is determined based on the electrocardiographic data acquired from the secondary subject during the predetermined exercise at the second time (7 times defensive) during the game performance, and the first It is also possible to compare the psychological state of the subject and the second psychological state, and output a change in the psychological state of the secondary subject over time (for example, fatigue) as a comparison result.
本実施形態では、運動状態と心理状態記憶部132bが、基準(正解)となる心理状態を保持するケースについて説明したが、基準となる心理状態をサーバ等から受信し、受信した心理状態を用いるようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the exercise state and psychological state storage unit 132b holds a psychological state serving as a reference (correct answer) has been described. However, the psychological state serving as a reference is received from a server or the like, and the received psychological state is used. You may do it.
次に、筋電位データ(運動状態)と心電位データ(心理状態)との関係性を利用した判定処理の一例について説明する。過度の緊張はスムーズな運動を阻害することが知られている。例えば、運動状態と心理状態判定装置130は、心理状態が運動状態に悪影響を及ぼしているか否かを判定することができる。
Next, an example of determination processing using the relationship between myoelectric potential data (exercise state) and cardiac potential data (psychological state) will be described. Excessive tension is known to inhibit smooth movement. For example, the exercise state and psychological
図4Cは、運動状態と心理状態判定装置での心電位データによる筋電位データへの影響の判定処理の一例を示すフローチャートである。 FIG. 4C is a flowchart illustrating an example of determination processing of influence on electromyogram data by electrocardiographic data in the exercise state and psychological state determination device.
状態判定部132は、一次被検者の筋電位データ(運動状態)と心電位データ(心理状態)の関係(例えば理想的な関係)を分析する(ST11C)。同様に、状態判定部132は、二次被検者の筋電位データ(運動状態)と心電位データ(心理状態)の関係(例えば理想的ではない関係)を分析する(ST12C)。
The
状態判定部132は、一次被検者の筋電位データ(運動状態)と心電位データ(心理状態)の関係と、二次被検者の筋電位データ(運動状態)と心電位データ(心理状態)の関係を比較し(ST13C)、二次被検者の心電位データ(心理状態)による筋電位データ(運動状態)への影響を判定する(ST14C)。例えば、緊張により運動が乱れているなどを判定することができる。
The
また、統計的に、心電位データの変化に応じた筋電位データの変化を捉えることにより、心電位データが筋電位データに影響を及ぼしたことを判定することができる。また、このときの心電位データと筋電位データの関係から、心電位データが筋電位データに影響を及ぼしている状態を検出(判定)することもでき、その結果を出力することもできる。 In addition, statistically, it is possible to determine that the electrocardiographic data has an influence on the myoelectric potential data by capturing the change of the myoelectric potential data according to the change of the electrocardiographic data. Further, from the relationship between the electrocardiogram data and the myoelectric potential data at this time, it is possible to detect (determine) the state in which the electrocardiographic data has an influence on the myoelectric potential data, and to output the result.
例えば、投手Aの練習中の筋電位データと心電位データ(一次被検者の筋電位データと心電位データに相当)を蓄積し、状態判定部132は、蓄積した投手Aの練習中の筋電位データ(運動状態)と心電位データ(心理状態)と、投手Aの試合中の筋電位データ(運動状態)と心電位データ(運動状態)(二次被検者の筋電位データと心電位データに相当)とを比較する。つまり、同一人物の過去に蓄積された筋電位データと心電位データ(運動状態と心理状態)と、現在の筋電位データと心電位データ(運動状態と心理状態)を比較する。過去(練習中)の運動状態(及び心理状態)に対して現在(試合中)の運動状態(及び心理状態)が悪い場合、心理状態が影響し運動状態が悪くなっていると判定する。即ち、同一人物の運動状態が極端に悪化していることから、その原因は心理状態にあると判定している。また、過去と現在の時間差が小さい場合に限り、その原因は心理状態にあると判定してもよい。
For example, myoelectric potential data and electrocardiographic data (corresponding to the primary subject's myoelectric potential data and electrocardiographic data) during pitcher A's practice are accumulated, and the
なお、上記説明では、筋電位データと心電位データをセンシングするケースについて説明したが、心電位データのセンシングは必須ではない。例えば、状態判定部132が、筋電位データに基づく運動状態の判定結果から心理状態を判定するようにしてもよい。例えば、統計的に、運動状態の判定結果から心理状態を判定することができる。また、練習時の運動状態と試合時の運動状態とを比較して比較結果から心理状態の変化を判定することもできる。さらに、運動状態の変化から心理状態の変化を判定することもできる。例えば、試合前半等(第1の時間)の運動状態と試合後半等(第2の時間)の運動状態の変化から心理状態の変化を判定することができる。
In the above description, the case of sensing myoelectric potential data and cardiac potential data has been described. However, sensing of cardiac potential data is not essential. For example, the
以下、センシング部131と状態判定部132についてまとめる。ここでは、心理状態のセンシングと判定と比較だけでなく、運動状態のセンシングと判定と比較についても説明する。
Hereinafter, the
1.センシング部131
センシング部131は、一人ないし複数の対象から生体情報(運動信号及び心理信号)を計測する。生体情報をどのような手段で取得するかは問わない。
1.
The
<運動信号のセンシング>
センシング部131は、一つないし複数の筋から、筋電位信号(生体電極)を計測する。さらに、センシング部131は、一箇所ないし複数の部位の加速度信号(加速度センサ)や圧力信号(圧力センサ)、関節角度信号(曲げセンサ)を計測することもできる。
<Motion signal sensing>
The
<心理信号のセンシング>
センシング部131は、例えば心理状態を判定するために、自律神経活動を計測することもできる。例えば、センシング部131は、心電位信号(生体電極)や脈波(光センサ)を計測する。これにより、自律神経活動(興奮/リラックス)を検出できる。
<Psychological signal sensing>
The
また、センシング部131は、その他の生理反応を計測することもできる。例えば、センシング部131は、呼吸や発汗、脳波、眼球運動、瞳孔径を計測する。これにより、情動(興奮/リラックス)や感情(サプライズや選好)、注意、意図などを検出できる。
The
野球の装備で考えられる計測対象として、ヘルメット、帽子(脳波)、サングラス(眼球運動(注視方向、マイクロサッケード)、瞳孔径)、手袋(発汗、脈波、圧、加速度)、アンダーウェア(筋電、心電、呼吸、加速度)、シューズ(発汗、脈波、圧、加速度)がある。 Possible measurement targets for baseball equipment include helmet, hat (electroencephalogram), sunglasses (eye movement (gaze direction, microsaccade), pupil diameter), gloves (sweat, pulse wave, pressure, acceleration), underwear (myoelectricity) , Electrocardiogram, breathing, acceleration), shoes (sweat, pulse wave, pressure, acceleration).
2.状態判定部132
<(運動)判定器132a>
判定器132aは、計測された筋電位データなどから、下記のような運動状態を判定する。
2.
<(Exercise)
The
判定器132aは、運動パターン(コツや力み)を判定する。例えば、判定器132aは、ある動き(加速度や関節角度の変化)に対する筋活動パターンや筋活動の相互タイミングなどを判定する。
The
判定器132aは、姿勢パターン(バランス)を判定する。例えば、判定器132aは、足底圧力の変化に対する筋の組み合わせの活動状態や活動タイミングなどを判定する。例えば、判定器132aは、スキーのときの足底の圧力変化と筋の使い方などを判定する。
The
判定器132aは、筋疲労度を判定する。例えば、判定器132aは、一つないし複数の筋電位信号を周波数解析することで判定(疲労すると、筋活動のパワーが低周波帯域にシフトする)する。例えば、この判定結果は、選手の交代時の判断に用いることができる。
The
<(運動)比較器132d>
比較器132dは、運動状態の変化や良し悪しを判定するため、一人ないし複数の一次被検者から得られた情報と二次被検者から得られた情報とを比較する。
<(Motion)
The
比較器132dは、特定の対象である一次被検者の運動状態と二次被検者の運動状態とを比較する。事前に、判定器132aが、特定の上級者や一流選手など(手本)の一次被検者の運動状態を判定し、比較器132dは、一次被検者の運動状態と二次被検者の運動状態とを比較する。
The
また、比較器132dは、ある集団の一次被検者から得られた運動状態と二次被検者から得られた運動状態を比較する。例えば、事前に、判定器132aが、ある集団の一次被検者から得られる運動状態(平均パターン、データマイニングで特徴づけられたパターンなど)を判定し、比較器132dは、一次被検者の運動状態と二次被検者の運動状態とを比較する。
The
また、比較器132dは、自分(二次被検者)を一次被検者とし、一次被検者の運動状態と二次被検者の運動状態とを比較する。比較器132dは、普段(練習等で100球投げたときの平均値)の運動状態と現在(試合等の本番)の運動状態とを比較する。
Further, the
また、比較器132dが、パートナー間の運動状態の関係を比較(判定)するようにしてもよい。例えば、判定器132aが、投手と打者の運動状態(例えば力み度)を判定し、比較器132dは、投手と打者の運動状態を比較する。比較結果を駆け引きの様子や相性の判断に用いることができる。
Further, the
<(心理状態)判定器132a>
判定器132aは、心電位信号や脈波から得られる心拍数や血流の変動(ゆらぎ)を周波数解析することで自律神経状態(交感神経と副交感神経の活動のバランス=緊張/リラックス)を判定できる(例えば、非特許文献5)。緊張/リラックス状態を定量化する手法として、例えば、心拍数変動の低周波数成分(LF: 0.05-0.15 Hz)と高周波数成分(HF: 0.15-0.4 Hz)を算出して、HFはリラックス度、LF/HFは緊張度、として評価することができます。
<(Psychological state)
The
他に、判定器132aは、呼吸や発汗、脳波、眼球運動、瞳孔径などから、情動(興奮/リラックス)や感 情(サプライズや選好)、注意、意図などの状態も判定できる
<(心理状態)比較器132d>
比較器132dは、心理状態の変化や良し悪しを判定するため、一人ないし複数の一次被検者から得られた情報と二次被検者から得られた情報とを比較する。
In addition, the
The
比較器132dは、ある集団の一次被検者から得られた自律神経状態と二次被検者から得られた自律神経状態を比較する。例えば、事前に、判定器132aが、ある集団の一次被検者から得られる自律神経状態(平均値、データマイニングで特徴づけられた値など)を判定し、比較器132dは、一次被検者の自律神経状態と二次被検者の自律神経状態とを比較する。
The
また、比較器132dは、自分(二次被検者)を一次被検者とし、一次被検者の自律神経状態と二次被検者の自律神経状態とを比較する。比較器132dは、第1の状況での(普段、例えば練習中)自律神経状態と第2の状況での(現在、例えば試合等の本番中)自律神経状態とを比較する。
The
また、比較器132dは、パートナー間の心理状態の関係を比較(判定)する。例えば、判定器132aが、投手と打者の心理状態を判定し、比較器132dは、投手と打者の心理状態を比較する。比較結果を駆け引きの様子や相性の判断に用いることができる。
The
<(運動状態と心理状態)比較器132d>
比較器132dは、運動状態や自律神経状態を組み合わせることで、「自律神経状態と運動状態の関係性」を比較(判定)する。例えば、緊張すると、運動が乱れるなどの関係がわかる。
<(Exercise state and psychological state)
The
続いて、運動状態と自律神経の状態の判定について詳しく説明する。 Next, the determination of the motion state and the state of the autonomic nerve will be described in detail.
事例1として、実戦におけるプロの投手の総合的な状態モニタリングについて説明する。 As Example 1, we will explain the comprehensive monitoring of professional pitchers in actual battles.
1.投手Aが上下半身両方に、筋電位センサー110(ウェアラブルセンサー)を搭載したコンプレッションインナーウェア(例えばHitoe(登録商標))を着用する。上半身に心電位センサー120(ウェアラブルセンサー)を搭載したコンプレッションインナーウェア(例えばHitoe(登録商標))を着用する。上半身用のウェアには筋電位を計測するために、例えば、着用者の腕、肩、胸囲、腰に対応する複数箇所に筋電位センサー110が配置されている。また、上半身用のウェアには心電位を計測するために、例えば、着用者の心臓周囲に対応する複数箇所(例えば3箇所)に心電位センサー120が配置されている。下半身用のウェアには、下半身の疲労度を測定するために、着用者の臀部(下肢のその他の筋でもよい)の筋電位を計測するために、着用者の臀部に対応する複数箇所に筋電位センサー110が配置されている。
1. The pitcher A wears compression inner wear (for example, Hitoe (registered trademark)) equipped with a myoelectric potential sensor 110 (wearable sensor) on both upper and lower body. A compression inner wear (for example, Hitoe (registered trademark)) equipped with an electrocardiographic sensor 120 (wearable sensor) is worn on the upper body. In order to measure the myoelectric potential, the
2.状態判定部132は、上半身及び下半身の筋電位を周波数解析し、筋の疲労度合いを推定することができる。一方で、状態判定部132は、心電位に基づく心拍変動の解析から、投手の交感神経と副交感神経の活動バランスを推定することができる。
2. The
3.筋電位センサー110、心電位センサー120、及びセンシング部131は、普段の練習および試合から投手Aの筋電位および心電位を継続的に測定し、以下に列挙するような様々な状況におけるデータを長期的に取り貯める。
3. The
3.1 ブルペンで打者が立っていない非実戦的な状況
3.2 打者と対戦する状況(練習)
3.3 打者と対戦する状況(試合)
以上の状況から取得した以下のようなデータを、生体状態推定器として機能する状態判定部132に投入する。状態判定部132は、「3.1」、「3.2」、及び「3.3」を入力として直近の将来の投球パフォーマンスを推定するためのモデルを逐次更新する。
3.1 Unpractical situation where batter is not standing in bullpen 3.2 Situation where a batter is played (practice)
3.3 Situation where a batter is played (match)
The following data acquired from the above situation is input to the
3.4.1 筋電位から推定される客観的筋疲労度
3.4.2 全身の筋活動パターンから推定される運動連鎖の効率
3.4.3 心拍変動から推定される自律神経活動バランス
3.4.4 投球速度、コントロールのばらつき等のパフォーマンス指標
<ユーザー使用例1:実戦場面を想定>
上記3.4.1〜3.4.4の情報は、二次被検者(データを測定されている本人)、および周囲の人間が常時モニターできる状態にある。つまり、フィードバック装置140が、上記3.4.1〜3.4.4の情報を出力する。
3.4.1 Objective muscle fatigue estimated from myoelectric potential 3.4.2 Motor chain efficiency estimated from whole body muscle activity pattern 3.4.2 Autonomic nervous activity balance estimated from
The information in the above 3.4.1 to 3.4.4 is in a state where the secondary subject (the person whose data is being measured) and surrounding people can be monitored at all times. That is, the
4.試合前半:投手Aは、試合開始直後(立ち上がり)のパフォーマンスが不安定であることが課題の一つである。長期的なデータ計測から、心電位から推定されるメンタルの状態が過緊張状態に陥ることが、頻繁に生じることがわかっている。さらに、過緊張状態と投球パフォーマンスの低下に相関があることもわかっている。そのため、試合中にそのような状況に陥った場合、投手コーチが「間を取る」などの対応をすることによって、投手Aが大きくパフォーマンスを乱すことは少なくなった。 4). First half of the game: One of the challenges for pitcher A is that the performance immediately after the start of the game (rise) is unstable. From long-term data measurements, it is known that the mental state estimated from the electrocardiogram frequently falls into an overstress state. In addition, it has been found that there is a correlation between overstressing and a decrease in throwing performance. For this reason, when such a situation occurs during the match, the pitcher coach rarely disturbs the performance by taking action such as “getting a gap”.
5.試合中盤:疲労が増大していることが、モニターしている筋電位データから推測されるが、筋活動から推測される筋状態は良い状態を保っていると推測される場合(例えば疲労の蓄積は小さいと推測される場合)、首脳陣は続投させることを決断する。 5. Mid game: When fatigue is increased, it is inferred from the monitored EMG data, but the muscle state inferred from muscle activity is inferior (for example, accumulation of fatigue) The leaders decide to continue.
6.試合後半:筋疲労、メンタル面双方において、状態の劣化が推定され、全身の筋活動パターンにも疲労時特有のパターンが見られた場合、打者に打ち込まれる前に、投手Aを降板させることを決断する。 6). The second half of the game: If both the muscle fatigue and mental aspects of the condition are estimated to be degraded, and the muscle activity pattern throughout the body also shows a pattern specific to fatigue, the pitcher A must be released before being struck by the batter. Make a decision.
7.上記のような使用により、より良いタイミングでの選手交代が可能となるだけでなく、無理をさせる機会が減ることによるケガのリスク減少も期待できる。
<ユーザー使用例2:試合で生じた課題を練習で克服する>
8.投手Aには、試合で普段の練習通りのパフォーマンスを発揮できないという課題がある((メンタルが影響しているのかもしれないが)フィジカルに原因があるのではないかと周囲の人間は推測している)。
7). The use as described above not only makes it possible to change the player at a better timing, but also reduces the risk of injury due to a reduction in the chance of being forced.
<User use case 2: Overcoming challenges in the game through practice>
8). Pitcher A has the problem of not being able to demonstrate the performance as usual in the game (although it may be influenced by mental), the surrounding people speculate that there may be a physical cause )
9.上記課題を克服するために、前項3.1〜3.3各々の投球時の、全身の筋活動パターン、自律神経活動バランスおよび投球パフォーマンス指標を比較する。 9. In order to overcome the above problems, the muscle activity pattern of the whole body, the autonomic nerve activity balance, and the pitching performance index at the time of pitching in each of the preceding items 3.1 to 3.3 are compared.
10.その結果、投手Aはブルペンでの投球時のみ非常にリラックスした状態で投球をしており、打者との対戦シーン、特に試合での対戦シーンにおいて、メンタル面での変動が大きいことが判明する。さらには、メンタル面の変動を生じさせる試合状況もピックアップできる。 10. As a result, pitcher A is throwing in a very relaxed state only when throwing with a bullpen, and it is found that there is a great change in the mental aspect in a battle scene with a batter, particularly in a battle scene in a game. Furthermore, it is possible to pick up game situations that cause mental variations.
11.投手Aは「10.」のフィードバックを受けて、当該試合状況下における対応(状況の整理、気持ちの持ち方等)を指導者と議論する。さらに、練習において、当該状況を再現した実戦練習を行うことで、試合時のパフォーマンスの不安定さを改善することが期待できる。 11. Pitcher A receives the feedback of “10.” and discusses with the leader how to deal with the situation of the game (organization of the situation, how to hold feelings, etc.). Furthermore, in practice, it can be expected that the instability of performance at the time of the game will be improved by performing actual battle practice that reproduces the situation.
事例2として、オーバートレーニング予防としての心拍変動解析について説明する。 As example 2, heart rate variability analysis as prevention of overtraining will be described.
12.若手野球選手A(投手)は、シーズン中に、多くの試合と並行して、高強度なトレーニングを行わなくてはならない。疲労が蓄積した状態で試合に望むと、パフォーマンスを発揮できないだけでなく、ケガのリスクを増大させることにもつながる。そのため、当日の選手のコンディションをモニタリングすることで、流動的にその日の登板可否を判断する仕組みが有用となる。 12 The young baseball player A (pitcher) must perform high-intensity training in parallel with many matches during the season. If you want to play a game with accumulated fatigue, you will not only be able to perform well, but also increase the risk of injury. Therefore, a mechanism that fluidly determines whether or not to climb the day can be useful by monitoring the condition of the player on the day.
13.起床時の心電位から得られる心拍変動データからオーバートレーニング症候群を検知する。 13. Overtraining syndrome is detected from heart rate variability data obtained from electrocardiograms when waking up.
若手野球選手Aは起床時から日常的に心電位及び筋電位を計測することで、心拍変動および筋電位データを継続的に取り貯めている。オーバートレーニングに陥った選手には、起床時の心拍数増大や心拍変動の減少が見られることが報告されている。また、筋電位から推定される筋疲労度合いと、心拍変動から推定される疲労度には関連があることも報告されている。これらと本人の主観的な疲労度と合わせて、コンディショニングコーチは投手Aの登板可否を当日の朝に判断する。 The young baseball player A continuously collects heart rate variability and myoelectric potential data by measuring the electrocardiogram and the myoelectric potential on a daily basis from the time of getting up. It has been reported that athletes who fall into overtraining have increased heart rate and decreased heart rate variability when waking up. It has also been reported that the degree of muscle fatigue estimated from myoelectric potential is related to the degree of fatigue estimated from heart rate variability. Together with these and the subjective fatigue level of the person, the conditioning coach determines whether or not pitcher A can climb on the morning of the day.
同時に、同様の測定において最もコンディションが良いと推定される投手Bを若手野球選手Aの代わりに登板させることを決定する。 At the same time, it is determined that pitcher B, which is estimated to be in the best condition in the same measurement, is to be pitched in place of young baseball player A.
以下、図5〜図7を参照し、一次被検者及び二次被検者からの筋電位信号及び加速度信号の取得の一例について説明する。これまでの説明では、身体情報の一例として筋電位信号を中心に説明したが、身体情報は筋電位信号だけに限らず、加速度信号を含むようにしてもよい。ここでは、筋電位信号及び加速度信号を含む身体情報の提示例(身体情報提示装置の例)について説明する。図1に示す運動上達のためのフィードバックシステムは、ここで説明する身体情報提示装置を含むように構成してもよい。なお、図5に示す筋電位電極Aは、図1に示す筋電位センサー110に対応するものである。
Hereinafter, an example of acquiring myoelectric potential signals and acceleration signals from the primary subject and the secondary subject will be described with reference to FIGS. In the above description, the myoelectric potential signal has been mainly described as an example of the body information, but the body information is not limited to the myoelectric potential signal but may include an acceleration signal. Here, an example of presentation of physical information including an electromyogram signal and an acceleration signal (an example of a physical information presentation device) will be described. The feedback system for improving exercise shown in FIG. 1 may be configured to include the physical information presentation device described here. The myoelectric potential electrode A shown in FIG. 5 corresponds to the myoelectric
図5に示すように、身体情報提示装置は、筋電位信号記憶部1、筋電位信号生成部2、筋電位信号記憶部3、加速度電気信号記憶部4、加速度信号生成部5、加速度信号記憶部6、変調部10を例えば備えている。変調部10は、変調信号生成部7及び波信号変調部8を例えば備えている。身体状態提示方法は、身体情報提示装置が、図6のステップS1からステップS5の処理を行うことにより実現される。
As shown in FIG. 5, the body information presentation device includes a myoelectric potential
所望の運動タスクにおける身体動作の中で主要な役割を果たす筋に筋電位電極Aが装着され、その筋が作用する身体部位に加速度センサBが装着されるとする。図5では、上腕に筋電位電極Aが装着され、手に加速度センサBが装着されている。 Assume that the myoelectric potential electrode A is attached to a muscle that plays a major role in the body movement in a desired exercise task, and the acceleration sensor B is attached to a body part on which the muscle acts. In FIG. 5, the myoelectric potential electrode A is attached to the upper arm, and the acceleration sensor B is attached to the hand.
図7に、いくつかの基本的な運動タスクに関して、タスクごとに適した筋電位電極Aと加速度センサBの装着部位の例を示す。運動タスクが手首の屈曲である場合には、筋電位電極Aは手根屈筋に装着され、加速度センサBは手の甲に装着される。運動タスクが手首の伸展である場合には、筋電位電極Aは手根伸筋に装着され、加速センサBは手の甲に装着される。運動タスクが前腕の回外である場合には、筋電位電極Aは回外筋に装着され、加速度センサBは手の甲又は手首に装着される。運動タスクが前腕の回内である場合には、筋電位電極Aは回内筋に装着され、加速度センサBは手の甲又は手首に装着される。運動タスクが足の底屈である場合には、筋電位電極Aは腓腹筋又はヒラメ筋に装着され、加速度センサBは足の甲に装着される。運動タスクが足の背屈である場合には、筋電位電極Aは前脛骨筋に装着され、足の甲に装着される。 FIG. 7 shows an example of an attachment site of the myoelectric potential electrode A and the acceleration sensor B suitable for each task for some basic motor tasks. When the exercise task is wrist flexion, the myoelectric potential electrode A is attached to the carpal flexor and the acceleration sensor B is attached to the back of the hand. When the exercise task is wrist extension, the myoelectric potential electrode A is attached to the wrist extensor muscle, and the acceleration sensor B is attached to the back of the hand. When the exercise task is prorotation of the forearm, the myoelectric potential electrode A is attached to the supination muscle, and the acceleration sensor B is attached to the back of the hand or the wrist. When the exercise task is pronation of the forearm, the myoelectric potential electrode A is attached to the pronation muscle, and the acceleration sensor B is attached to the back of the hand or the wrist. When the exercise task is plantar flexion, the myoelectric potential electrode A is attached to the gastrocnemius or soleus, and the acceleration sensor B is attached to the instep of the foot. When the exercise task is dorsiflexion of the foot, the myoelectric potential electrode A is attached to the anterior tibial muscle and attached to the instep of the foot.
筋電位電極Aから取得される電気信号である筋電位信号xA(t)は、所定の標本周期Tで標本化され、筋電位信号記憶部1に記憶される。筋電位信号記憶部1には、最新のNA個の筋電位信号の標本値が記憶される。最新のNA個の筋電位信号の標本値系列をxA m(n)(0≦n<NA)と表記する。筋電位信号xA(t)から新しいM個の標本値が生成される毎に、例えば以下のように最新のNA個の筋電位信号の標本値系列xA m(n)(0≦n<NA)は更新される。ただしM<NAとする。
A myoelectric potential signal x A (t), which is an electrical signal acquired from the myoelectric potential electrode A, is sampled at a predetermined sampling period T and stored in the myoelectric potential
筋電位信号生成部2は、測定の対象となる筋の活動レベルを表す信号である筋電位信号PA mを生成する(ステップS1)。生成された筋電位信号は、筋電位信号記憶部3に記憶される。
Electromyogram
筋電位信号生成部2は、例えば、M個の新しい筋電位信号の標本値が得られる毎に、筋電位信号記憶部1から読み込んだ最新のNA個の筋電位信号の標本値系列xA m(n)(0≦n<NA)を用いて、筋電位信号の振幅を計算する。この筋電位信号の振幅が、測定の対象となる筋の活動レベルを表す信号である筋電位信号PA mの一例である。このため、筋電位信号の振幅についてもPA mと表記する。
Electromyogram
筋電位信号の振幅PA mは、式(1)により定義される筋電位信号の絶対値の加算平均である平均絶対振幅であってもよいし、式(2)により定義される筋電位信号の絶対値の最大値である最大絶対振幅であってもよいし、式(3)により定義される筋電位信号の相乗平均である平均二乗振幅であってもよい。 The myoelectric signal amplitude PA m may be an average absolute amplitude that is an average of absolute values of the myoelectric signal defined by the equation (1), or the myoelectric signal defined by the equation (2). It may be the maximum absolute amplitude that is the maximum absolute value, or the mean square amplitude that is the geometric mean of the myoelectric potential signal defined by Equation (3).
筋電位信号記憶部3には、最新のMA個の筋電位信号PA mが記憶される。筋電位信号記憶部3に記憶される最新のMA個の筋電位信号をPA(m)(0≦m<MA)と表記する。新しい筋電位信号PA mが生成される毎に、例えば以下のように最新のMA個の筋電位信号PA(m)(0≦m<MA)は更新される。
The electromyogram
加速度センサBから取得される電気信号である加速度電気信号xB(t)は、所定の標本周期Tで標本化され、加速度電気信号記憶部4に記憶される。加速度電気信号記憶部4には、最新のNB個の加速度電気信号の標本値が記憶される。最新のNB個の加速度電気信号の標本値系列をxB m(n)(0≦n<NB)と表記する。筋電位信号xB(t)から新しいM個の標本値が生成される毎に、例えば以下のように最新のNB個の筋電位信号の標本値系列はxB m(n)(0≦n<NB)更新される。ただし M < NB とする。 The acceleration electrical signal x B (t), which is an electrical signal acquired from the acceleration sensor B, is sampled at a predetermined sampling period T and stored in the acceleration electrical signal storage unit 4. The acceleration electric signal storage unit 4, sample values of the latest N B number of the acceleration electric signal is stored. The sample value sequence of the latest N B number of the acceleration electric signal is denoted as x B m (n) (0 ≦ n <N B). Each time a new M-number of sampled values from the myoelectric potential signal x B (t) is generated, for example, the latest sample value series N B number of myoelectric potential signals x B m (n) (0 ≦ as follows n <N B ) Updated. However, M <N B.
加速度信号生成部5は、測定の対象となる筋が作用する身体部位の運動力学的状態を表す信号である加速度信号を生成する(ステップS2)。生成された加速度信号は、加速度信号記憶部6に記憶される。
The acceleration
加速度信号生成部5は、例えば、M個の新しい加速度電気信号の標本値が得られる毎に、加速度電気信号記憶部4から読み込んだ最新のNB個の加速度電気信号の標本値系列xB m(n)(0≦n<NB)を用いて、加速度信号の振幅を計算する。この加速度信号の振幅が、測定の対象となる筋が作用する身体部位の運動力学的状態を表す信号である加速度信号PB mの一例である。このため、加速度信号の振幅についてもPB mと表記する。
加速度信号の振幅PB mは、式(4)により定義される加速度電気信号の絶対値の加算平均である平均絶対振幅であってもよいし、式(5)により定義される加速度電気信号の絶対値の最大値である最大絶対振幅であってもよいし、式(6)により定義される加速度電気信号の相乗平均である平均二乗振幅であってもよい。 The amplitude PB m of the acceleration signal may be an average absolute amplitude that is an average of the absolute values of the acceleration electrical signal defined by the equation (4), or may be an absolute value of the acceleration electrical signal defined by the equation (5). It may be the maximum absolute amplitude that is the maximum value, or the mean square amplitude that is the geometric mean of the acceleration electrical signal defined by Equation (6).
筋電位信号記憶部3には、最新のMB個の筋電位信号PBが記憶される。筋電位信号記憶部3に記憶される最新のMB個の筋電位信号をPB(m)(0≦m<MB)と表記する。新しい筋電位信号PB mが生成される毎に、例えば以下のように最新のMB個の筋電位信号PB(m)(0≦m<MB)は更新される。
The electromyogram
変調部10は、筋電位信号と加速度信号との関係に基づいて所定の波信号を変調する(ステップS5)。変調部10の処理は、変調信号生成部7によるステップS3の処理及び波信号変調部8によるステップS4の処理により実現される。以下、これらの処理について説明する。 The modulation unit 10 modulates a predetermined wave signal based on the relationship between the myoelectric potential signal and the acceleration signal (step S5). The process of the modulation unit 10 is realized by the process of step S3 by the modulation signal generation unit 7 and the process of step S4 by the wave signal modulation unit 8. Hereinafter, these processes will be described.
変調信号生成部7は、筋電位信号を加速度信号で変調した変調信号を生成する(ステップS3)。生成された変調信号は、波信号変調部8に出力される。 The modulation signal generation unit 7 generates a modulation signal obtained by modulating the myoelectric potential signal with the acceleration signal (step S3). The generated modulation signal is output to the wave signal modulation unit 8.
変調信号生成部7は、例えば、筋電位信号記憶部3から読み込んだ最新のMA個の筋電位信号PA(m)(0≦m<MA)及び加速度信号記憶部6から読み込んだ最新のMB個の加速度信号PB(m)(0≦m<MB)を用いて、以下の式により定義される変調信号PC mを生成する。MA,MBは1以上の整数である。MA,MBは特に1であってもよい。PA(m)repは筋電位信号PA(m)(0≦m<MA)の代表値であり、PB(m)repは加速度信号PB(m)(0≦m<MB)の代表値である。
Modulation signal generator 7, for example, read from the electromyogram
上記の式では、PA(m)repをMA個の筋電位信号PA(m)(0≦m<MA)の加算平均としているが、PA(m)repはMA個の筋電位信号PA(m)(0≦m<MA)を代表する値であれば他の値であってもよい。例えば、PA(m)repは、MA個の筋電位信号PA(m)(0≦m<MA)の相乗平均であってもよいし、MA個の筋電位信号 PA(m)(0≦m<MA)の最大値であってもよい。 In the equation above, although the PA to (m) rep and averaging the M A number of electromyogram PA (m) (0 ≦ m <M A), PA (m) rep is M A number of electromyogram Other values may be used as long as they represent PA (m) (0 ≦ m <M A ). For example, PA (m) rep is, M A number of electromyogram PA (m) (0 ≦ m <M A) may be a geometric mean of, M A number of electromyogram PA (m) ( The maximum value may be 0 ≦ m <M A ).
同様に、上記の式では、PB(m)repをMB個の加速度信号PB(m)(0≦m<MB)の加算平均としているが、PB(m)repはMB個の加速度信号PB(m)(0≦m<MB)を代表する値であれば他の値であってもよい。例えば、PB(m)repは、MB個の加速度信号PB(m)(0≦m<MB)の相乗平均であってもよいし、MB個の加速度信号PB(m)(0≦m<MB)の最大値であってもよい。 Similarly, in the formula above, PB and (m) rep is the arithmetic mean of M B-number of the acceleration signal PB (m) (0 ≦ m <M B), PB (m) rep is M B number of acceleration Other values may be used as long as they represent the signal PB (m) (0 ≦ m <M B ). For example, PB (m) rep may be the geometric mean of M B-number of the acceleration signal PB (m) (0 ≦ m <M B), M B -number of the acceleration signal PB (m) (0 ≦ It may be the maximum value of m <M B ).
関数fは、(1)PA(m)rep,PB(m)repのそれぞれについて単調非減少である関数f1であってもよいし、(2)PA(m)repについて単調非減少であるがPB(m)repについて単調非増加である関数f2であってもよい。(1)の場合のことを方法(1)と呼び、(2)の場合のことを方法(2)と呼ぶ。方法(1)及び方法(2)のそれぞれのメリットについては後述する。以下に、関数f1,f2を例示する。 The function f may be a function f1 that is monotonically non-decreasing for each of (1) PA (m) rep and PB (m) rep , or (2) is monotonically non-decreasing for PA (m) rep. It may be a function f2 that is monotonically non-increasing with respect to PB (m) rep . The case of (1) is called method (1), and the case of (2) is called method (2). The merits of the method (1) and the method (2) will be described later. Examples of functions f1 and f2 are given below.
なお、上記に例示した関数f2を関数fとして用いるときには、PB(m)rep=0の場合にはPC m=0とする。これにより、分母が0となることに起因してPC mの値が定まらないという不具合を回避することができる。 When the function f2 exemplified above is used as the function f, when PB (m) rep = 0, PC m = 0. Thereby, it is possible to avoid the problem that the value of PC m is not determined due to the denominator becoming zero.
このように、変調信号生成部7は、例えば所定の関数fに筋電位信号の代表値及び加速度信号の代表値を入力したときの出力値を計算することにより変調信号を生成する。 As described above, the modulation signal generation unit 7 generates the modulation signal by calculating the output value when the representative value of the myoelectric signal and the representative value of the acceleration signal are input to the predetermined function f, for example.
波信号変調部8は、変調信号PC mに基づいて所定の波信号を変調する(ステップS4)。変調された波信号は、行為者及び観察者に提示される。波信号変調部8は、所定の音源信号g(t)を変調する音源信号変調部であってもよいし、所定の光信号を変調する光信号変調部であってもよいし、所定の色信号を変調する色信号変調部であってもよい。いわゆるヒートマップ(振幅変調)やスペクトログラム(周波数変調)などで可視化してもよい。 The wave signal modulation unit 8 modulates a predetermined wave signal based on the modulation signal PC m (step S4). The modulated wave signal is presented to the actor and observer. The wave signal modulator 8 may be a sound source signal modulator that modulates a predetermined sound source signal g (t), an optical signal modulator that modulates a predetermined optical signal, or a predetermined color. It may be a color signal modulation unit that modulates a signal. You may visualize by what is called a heat map (amplitude modulation), a spectrogram (frequency modulation), etc.
波信号変調部8が音源信号変調部である場合には、波信号変調部8は、音源信号g(t)を変調信号PC mに基づいて例えば振幅変調又は周波数変調することにより音響信号s(t)を生成する。 When the wave signal modulation unit 8 is a sound source signal modulation unit, the wave signal modulation unit 8 performs, for example, amplitude modulation or frequency modulation on the sound source signal g (t) on the basis of the modulation signal PC m to generate an acoustic signal s ( t).
振幅変調は、例えば以下の式により行われる。Dは変調効果の度合いを決定するための所定のゲインである。振幅変調を行う場合には、音源信号g(t)はどのような信号であってもよい。 Amplitude modulation is performed by the following equation, for example. D is a predetermined gain for determining the degree of the modulation effect. When amplitude modulation is performed, the sound source signal g (t) may be any signal.
これに対して、周波数変調は、例えば以下の式により行われる。Gkは第k次高調波の振 幅を意味する。Dは変調効果の度合いを決定するための所定のゲインである。 On the other hand, frequency modulation is performed by the following formula, for example. Gk means the amplitude of the kth harmonic. D is a predetermined gain for determining the degree of the modulation effect.
周波数変調を行う場合には、音源信号g(t)は例えば以下の式により定義される、所定の基本周波数f及びその整数倍周波数の複合正弦波とする。 In the case of performing frequency modulation, the sound source signal g (t) is a composite sine wave having a predetermined fundamental frequency f and an integer multiple thereof defined by the following equation, for example.
波信号変調部8が光信号変調部である場合には、波信号変調部8は、所定の号を変調信号PC mに基づいて振幅変調又は周波数変調する。 When the wave signal modulation unit 8 is an optical signal modulation unit, the wave signal modulation unit 8 performs amplitude modulation or frequency modulation on a predetermined signal based on the modulation signal PC m .
振幅変調が行われる場合には、波信号変調部8は、所定の輝度の光信号の輝度を変調信号PC mに基づいて変調する。これにより、LED又はディスプレイ等に表示された光の明るさを変化させることができる。 When the amplitude modulation is performed, the wave signal modulator 8 modulates based luminance of a predetermined luminance of the light signal to the modulation signal PC m. Thereby, the brightness of the light displayed on the LED or the display can be changed.
周波数変調が行われる場合には、波信号変調部8は、所定の周波数の光信号の周波数を変調信号に基づいて変調する。これにより、LED又はディスプレイ等に表示された光の色を変化させることができる。 When frequency modulation is performed, the wave signal modulation unit 8 modulates the frequency of an optical signal having a predetermined frequency based on the modulation signal. Thereby, the color of the light displayed on the LED or the display can be changed.
波信号変調部8が音源信号変調部である場合において、方法(1)を用いる場合には、筋力発揮に伴って身体部位の運動が変化している時間区間でのみ音響信号が変化し、運動変化を伴わない筋力発揮状態は音響信号の変化に反映されない。したがって、方法(1)は、タスクにおいて最も重要な単位動作に直接関わる筋活動が、どのようなタイミングでどのくらいの強さで生じたかを把握するのに有効である。 In the case where the wave signal modulation unit 8 is a sound source signal modulation unit, when the method (1) is used, the acoustic signal changes and exercises only in a time interval in which the movement of the body part changes with the exertion of muscle strength. The state of muscular strength without change is not reflected in the change of the acoustic signal. Therefore, the method (1) is effective for grasping at what timing and with which strength the muscle activity directly related to the unit movement most important in the task has occurred.
一方、波信号変調部8が音源信号変調部である場合において、方法(2)を用いる場合には、方法2は運動変化を伴わない筋力発揮状態が音響信号変化に反映され、運動が変化している時間区間では音響信号は変化しない。したがって、方法(2)は、最小限の筋活動で滑らかな連続動作を行うべきタスクにおいて、余分な「力み」状態が生じているかどうかを把握するのに有効である。
On the other hand, when the wave signal modulation unit 8 is a sound source signal modulation unit and the method (2) is used, in the
また波信号変調部8は、身体情報を行為者及び観察者に視覚的情報として提示するものであってもよい。なお、この場合には、波信号変調部8は、運動タスクにおいて重要な動作に直接関わる筋活動のみを反映した視覚情報変化(方法(1)を用いる場合)と、運動タスクにおいて不要な力み状態のみを反映した視覚情報変化(方法(2)を用いる場合)のいずれかを選択的に、行為者や観察者に提示してもよい。 Moreover, the wave signal modulation | alteration part 8 may show a body information to an actor and an observer as visual information. In this case, the wave signal modulation unit 8 changes the visual information that reflects only the muscle activity directly related to the important motion in the exercise task (when the method (1) is used) and unnecessary force in the exercise task. Any of visual information changes reflecting only the state (when using method (2)) may be selectively presented to the actor or the observer.
筋活動レベルを直接視覚的情報に反映させると、一連の身体動作中に筋が不要な力み状態にある場合にも、的確に筋力が発揮されている場合にも提示情報が変化してしまうため、運動が高速かつ複雑になるほど提示される視覚的情報の変動が多くなり、各筋がどのようなタイミングでどの程度活動したかの把握が困難になる可能性がある。上記のように選択的に視覚情報を提示することにより、この困難性を回避することができる。 When the muscle activity level is directly reflected in the visual information, the presentation information changes even when the muscle is in an unnecessary force state during a series of physical movements and when the muscle strength is accurately demonstrated. Therefore, as the movement becomes faster and more complicated, the variation in the visual information presented increases, and it may become difficult to grasp how much each muscle has acted at what timing. This difficulty can be avoided by selectively presenting visual information as described above.
特に難易度の高いタスクを習得するには、過剰な力み状態をできるだけ少なくすることと、的確なタイミングと強さで筋力を発揮することが同時に要求される。このような身体状態提示装置及び方法を用いると、所望のタスクにおける身体動作の中での筋力発揮状態を、行為者自身がタスクを行いながらリアルタイムかつ的確に把握できる。 In order to master tasks that are particularly difficult, it is required to reduce the excessive force state as much as possible and to exert muscular strength with appropriate timing and strength at the same time. By using such a body state presentation apparatus and method, the muscular strength exerted state in the body motion in the desired task can be accurately grasped in real time while the actor himself performs the task.
[変形例等]
筋電位で観測される筋活動の開始時刻から、その活動による身体部位の力学的運動の開始時刻までの間には、約100ミリ秒未満程度の時間遅延(電気力学的遅延)が存在する。したがって、筋電位信号PA(m)と加速度信号PB(m)との間には、この電気力学的遅延に相当する時間ずれが含まれる。したがって、この電気力学的遅延に相当する時間の分だけPA(m)repと加速度信号PA(m)repとの一方をずらしてPC mを計算してもよい。
[Variations]
There is a time delay (electrodynamic delay) of less than about 100 milliseconds between the start time of the muscle activity observed with the myoelectric potential and the start time of the mechanical movement of the body part due to the activity. Therefore, a time shift corresponding to this electrodynamic delay is included between the myoelectric potential signal PA (m) and the acceleration signal PB (m). Therefore, PC m may be calculated by shifting one of PA (m) rep and acceleration signal PA (m) rep by the time corresponding to the electrodynamic delay.
例えば、電気力学的遅延に相当する時間の分だけ遅らせたPA(m)repをPA(m)rep+Δとして、以下の式により定義される変調信号PC mを計算する。PA(m)rep+Δは、具体的には、電気力学的遅延をΔ’とするとPA(m)repの時刻から離散時間Δ’/MTだけ遅れた時刻におけるPA(m)repのことである。 For example, PA (m) rep delayed by the time corresponding to the electrodynamic delay is set as PA (m) rep + Δ , and the modulation signal PC m defined by the following equation is calculated. Specifically, PA (m) rep + Δ is the PA (m) rep at a time delayed by a discrete time Δ ′ / MT from the time of PA (m) rep , where Δ ′ is the electrodynamic delay. is there.
また、電気時力学的遅延に相当する時間の分だけ早めたPB(m)repをPB(m)rep-Δとして、以下の式により定義される変調信号PC mを計算してもよい。PB(m)rep-Δは、具体的には、電気力学的遅延をΔ’とするとPB(m)repの時刻から離散時間Δ’/MTだけ早めた時刻に おけるPB(m)repのことである。 Further, as the amount corresponding earlier was PB (m) rep of time corresponding to the electrical time dynamic delay PB (m) rep-Δ, may be calculated modulated signal PC m which is defined by the following equation. PB (m) rep-Δ, specifically, that the electrodynamic delay delta 'to the PB (m) rep discrete-time from the time of delta' / MT only definitive early time PB (m) rep It is.
上記の実施形態では、波信号変調部8が音源信号変調部である場合において、一つの筋電位電極と一つの加速度センサからの信号を用いて1種類の音源を制御している。これに対して、所望のタスクにおいて重要な筋が複数部位に存在する場合には、それら複数の筋それぞれに電極を一つずつ装着し、それぞれの筋が作用する身体部位に加速度センサを一つずつ装着し、各筋電位信号及び加速度信号により制御する音源を一つずつ割り当ててもよい。ただし個々の音源は互いに聴覚的に識別可能な異なる種類の音源とする。また、複数の筋のうち、作用する身体部位が共通の筋に関しては、加速度センサを共有する構成としてもよい。また、複数の筋と複数の加速度の組み合わせにより制御する音源を一つ割り当てる構成としてもよい。 In the above embodiment, when the wave signal modulation unit 8 is a sound source signal modulation unit, one type of sound source is controlled using signals from one myoelectric potential electrode and one acceleration sensor. On the other hand, if there are multiple muscles that are important for the desired task, one electrode is attached to each of the muscles, and one acceleration sensor is attached to the body part where each muscle acts. One sound source controlled by each myoelectric potential signal and acceleration signal may be assigned one by one. However, the individual sound sources are different types of sound sources that are audibly distinguishable from each other. Moreover, it is good also as a structure which shares an acceleration sensor regarding the muscle with which the body part which acts acts among several muscles. Moreover, it is good also as a structure which allocates one sound source controlled by the combination of a some muscle and some acceleration.
身体部位の運動力学的状態を取得する手段として、加速度センサBを用いる以外に、ジャイロセンサ、傾斜計、地磁気計などを用いることもできる。または、ビデオカメラなど映像をリアルタイムで取得する装置と、取得した映像から身体のある特定部位の空間位置を推定する画像処理演算装置とを用いて、所望の身体部位の変位、速度及び加速度などの情報を取得してもよい。 As a means for acquiring the kinematic state of the body part, in addition to using the acceleration sensor B, a gyro sensor, an inclinometer, a geomagnetometer, or the like can be used. Or, using a device such as a video camera that acquires video in real time and an image processing arithmetic device that estimates the spatial position of a specific part of the body from the acquired video, the displacement, speed, acceleration, etc. of the desired body part Information may be acquired.
身体状態提示装置は、図5に破線で示す差分分散変調信号生成部9を備えていてもよい。
The physical condition presentation device may include a differential dispersion modulation
差分分散変調信号生成部9は、例えば、比較の対象となる変調信号^PC mの時系列データを有しているとする。比較の対象となる変調信号^PC mは、所定の運動タスクについての模範となる運動に基づいて予め生成されたものである。差分分散変調信号生成部9は、変調信号生成部7が生成したPC mと^PC mとの差分ΔPC mを計算し、計算された差分ΔPC mを波信号変調部8に出力する。波信号変調部8は差分ΔPC mに基づいて上記と同様にして所定の波信号を変調する。このように、比較の対象となる変調信号^PC mとの差分ΔPC mに基づく身体状態の提示を行うことにより、行為者は、模範的な運動と自分の運動との差分、言い換えれば自分の運動が模範的な運動にどのくらい近づいているのかを効果的に知覚することができる。
Difference variance
また、差分分散変調信号生成部9は、変調信号生成部7がこれまでに生成した変調信号PC mを記憶しておき、新たな変調信号PC mが生成される毎に変調信号PC mの分散σPC mを計算し、計算された分散σPC mを波信号変調部8に出力してもよい。波信号変調部8は分散σPC mに基づいて上記と同様にして所定の波信号を変調する。このように、分散σPC mに基づく身体状態の提示を行うことにより、行為者は、自分の運動がどの程度再現できているのか、言い換えれば自分の運動のブレの大きさを効果的に知覚することができる。
Further, difference variance modulation
装置及び方法において説明した処理は、記載の順にしたがって時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。 The processes described in the apparatus and method are not only executed in chronological order according to the order of description, but may be executed in parallel or individually according to the processing capability of the apparatus that executes the processes or as necessary.
なお、上記した判定及び比較等の処理の手順はソフトウェアによって実行することが可能である。このため、上記処理の手順を実行するプログラムをダウンロードしこのプログラムを通常のコンピュータやスマートフォンなどのモバイル端末にインストールして実行するだけで、上記処理を容易に実現することができる。或いは、上記処理の手順を実行するプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等を通じてこのプログラムを汎用のコンピュータやスマートフォンなどのモバイル端末にインストールして実行するだけで、上記処理を容易に実現することができる。 Note that the above-described processing procedures such as determination and comparison can be executed by software. For this reason, the said process can be easily implement | achieved only by downloading the program which performs the procedure of the said process, installing this program in mobile terminals, such as a normal computer and a smart phone. Alternatively, the program can be transferred to a general-purpose computer or a mobile terminal such as a smartphone through a computer-readable storage medium storing a program for executing the above-described processing procedure, such as a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, or a semiconductor memory The above processing can be easily realized simply by installing and executing.
例えば、運動状態と心理状態判定装置130は、上記プログラムをダウンロードし、ダウンロードしたプログラムを記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。また、運動状態と心理状態判定装置130は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体から上記プログラムを読み取り、読み取ったプログラムを記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。これにより、運動状態と心理状態判定装置130は、インストールされた上記プログラムに基づき、上記処理を容易に実現することができる。
For example, the exercise state and psychological
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ネットワークサーバ等で複数の一次被検者からの生体情報を収集し、複数の一次被検者からの生体情報を分析し、基準となる運動状態を生成し、配信するようにしてもよい。運動状態と心理状態判定装置130は、配信される基準となる運動状態を受信し、受信した運動状態と二次被検者の運動状態とを比較し、二次被検者の運動状態を判定することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, biometric information from a plurality of primary subjects may be collected by a network server or the like, biometric information from a plurality of primary subjects may be analyzed, and a reference exercise state may be generated and distributed. . The exercise state and psychological
その他にも、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。 In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
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。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
100…運動上達のためのフィードバックシステム
110…筋電位センサー
120…心電位センサー
130…運動状態と心理状態判定装置
131…センシング部
132…状態判定部
140…フィードバック装置
132a…判定器
132b…運動状態と心理状態記憶部
132c…切り替え器
132d…比較器
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記一次被検者の運動状態と心理状態と前記二次被検者の運動状態と心理状態とを比較し比較結果を出力する運動状態と心理状態判定方法。 Determine or store the exercise state and psychological state of the primary subject based at least on the primary biological information obtained from the primary subject during the predetermined exercise, and obtain the secondary obtained from the secondary subject during the prescribed exercise Determine the motor and psychological state of the secondary subject based on biological information,
An exercise state and psychological state determination method for comparing the exercise state and psychological state of the primary subject and the exercise state and psychological state of the secondary subject and outputting a comparison result.
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