JP2018000543A - ウェアラブル機器、制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ユーザーに関する生体情報を検出する生体情報検出部16と、ユーザーの動作に関する体動信号を検出する体動検出部10と、生体情報および体動信号のうち少なくとも一方の情報に基づいて報知情報を生成する処理部50と、報知情報をユーザーに報知する報知部(表示部20)と、を備え、処理部50は、ユーザーの体動信号に基づいて動作状態Mを検知し、動作状態Mに含まれる動作状態M3を検知した場合に、報知部に報知情報を報知させる処理(制御C2)を行い、動作状態M4を検知した場合に、報知部による報知情報の報知を停止する処理(制御C1)を行うことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
また、ユーザーが意図した時にウェアラブル機器で情報を閲覧することができる利便性と、ウェアラブル機器の電力消費を低減させて、より長期間に渡り機能するウェアラブル機器が期待されていた。
また、処理部が、体動信号に基づいて第1動作状態を検知した場合に、報知部は、報知情報をユーザーに報知するため、ユーザーは、第1動作状態において報知情報を認識することができる。例えば、報知部を表示装置とした場合に、運動において、ユーザーが表示装置を視認できる状態を第1動作状態として検知し、表示装置に表示された報知情報はユーザーに視認される可能性が高く、ユーザーに伝わりやすい。また、ユーザーが運動に集中しているために表示装置を視認できないといった第1動作状態とは異なる動作状態を検知した場合には、表示装置を非表示にするため無駄な電力を消費することが無くなる。従って、ユーザーの運動状況に基づいて、運動中に測定した情報を的確にユーザーに伝えるとともに電力消費を抑制することができる。
また、第1動作状態を検知した場合に、報知情報をユーザーに報知するため、ユーザーは、第1動作状態において報知情報を認識することができる。例えば、第1動作状態をユーザーが運動していない状態とし、第1動作状態と異なる状態を、運動している状態とすることで、第1動作状態では、ユーザーは運動に集中していないため報知情報はユーザーに気付かれる可能性が高く、情報は伝わりやすい。また、第1動作状態とは異なる動作状態を検知した場合には、上述したように電力の消費を抑えている。従って、ユーザーの運動状況に基づいて、運動中に測定した情報を的確にユーザーに伝えるとともに電力消費を抑制することができる。
また、第1動作状態を検知した場合に、報知情報をユーザーに報知するため、ユーザーは、第1動作状態において報知情報を認識することができる。例えば、第1動作状態をユーザーが運動していない状態とし、第1動作状態と異なる状態を、運動している状態とすることで、第1動作状態では、ユーザーは運動に集中していないため報知情報はユーザーに気付かれる可能性が高く、情報は伝わりやすい。また、第1動作状態とは異なる動作状態を検知した場合には、上述したように電力の消費を抑えている。従って、ユーザーの運動状況に基づいて、運動中に測定した情報を的確にユーザーに伝えるとともに電力消費を抑制することができる。
(装着機器の概要)
図1は、装着機器の概要を表す説明図である。尚、本実施形態では、水泳などの水中における運動として、クロール泳法による運動を例に挙げて説明するが、水中における運動として平泳ぎ泳法、背泳ぎ泳法、バタフライ泳法、水中ウォーキング、および水中ジョギングであってもよい。また、以降の説明における泳ぎ動作には、水中ウォーキング動作、水中ジョギング動作も含まれる。
尚、表示部20は、報知部に相当し、表示情報は報知情報に相当する。また、処理部50の機能部が表示部20に対して生成した表示情報を表示させる処理は、処理部が、報知部に報知情報を報知させる処理に相当し、表示部20が機能部により非表示状態に切り替えられる処理は、報知部による報知情報の報知を停止する処理に相当する。
図2を用いて表示制御処理の概要を説明する。図2は、装着機器の表示制御処理を説明するシーケンス図である。図2の上段に示される動作状態Mは、ユーザーの動作状態の変化を帯形状に表したものであり、時間の流れに沿って(左から右へ)変化していることを示している。動作状態Mには、動作状態M1から動作状態M6までの異なる動作状態が示され、それぞれの動作状態のトリガーとなるユーザーの行動が、行動A1から行動A6に示されている。図2に示す行動A1から行動A6、および動作状態M1から動作状態M6のそれぞれを次のような行動および動作状態として定義している。
動作状態M1・・・準備行動。
行動A2 ・・・泳ぎ動作開始。
動作状態M2・・・片道往路25mクロール泳ぎ動作。
行動A3 ・・・ターン動作開始。
動作状態M3・・・ターン動作。
行動A4 ・・・泳ぎ動作開始。
動作状態M4・・・片道復路25mクロール泳ぎ動作。
行動A5 ・・・泳ぎ動作終了と静止動作開始。
動作状態M5・・・静止動作。
行動A6 ・・・離水。
動作状態M6・・・離水状態継続。
動作状態M1の期間中では、表示部20に表示(表示20a)が行われている。表示20aでは、泳ぎ動作中に測定する信号(加速度センサー11および脈拍センサー17などにおいて検出する信号)の検出状態(正常に検出されているか否か)に関する情報が表示されている。
行動A2をトリガーとして、動作状態Mが動作状態M2に遷移すると、表示部20は非表示(非表示20b)にされる。
行動A3をトリガーとして、動作状態Mが動作状態M3に遷移すると、表示部20に表示(表示20c)が行われる。表示20cでは、動作状態M2の期間中(片道往路)に測定された加速度センサー11および脈拍センサー17、またはいずれか一方のセンサーによって検出された信号に基づいて生成された表示情報(表示画面)が表示される。
行動A4をトリガーとして、動作状態Mが動作状態M4に遷移すると、表示部20は非表示(非表示20b)にされる。
行動A5をトリガーとして、動作状態Mが動作状態M5に遷移すると、表示部20に表示(表示20c)が行われる。表示20cでは、動作状態M4の期間中(片道復路)に測定された加速度センサー11および脈拍センサー17、またはいずれか一方のセンサーによって検出された信号に基づいて生成された表示情報(表示画面)が期間T1の間、表示され、期間T1が経過すると非表示(非表示20b)にされる。図12に示す画面D10は、表示画面の一例である。
行動A6をトリガーとして、動作状態Mが動作状態M6に遷移すると、期間T2が計時され、期間T2経過後に表示部20にサマリー情報が表示(表示20d)される。サマリー情報には、着水後から泳いできた動作(動作状態M2および動作状態M4)に対する分析情報などが含まれている。図13に示す画面D20は、サマリー情報の画面の一例である。
尚、期間T1は、第1の期間に相当し、期間T2は、第2の期間に相当する。
尚、動作状態M3および動作状態M5は、第1動作状態に相当し、動作状態M2および動作状態M4は、第2動作状態に相当する。
図3および図10を用いて学習処理の概要を説明する。図3は、装着機器の学習処理を説明するシーケンス図である。図10は、ユーザーの泳ぎ動作におけるストロークピッチと脈拍数の時間変化を示すグラフである。尚、図10に示すユーザーの泳ぎ動作は、クロール泳法の具体例である。
このようにして取得される期間T5における脈拍数データを、期間T6における泳ぎ動作の運動種別(クロール泳法、ストロークピッチP2)と関連付けて学習テーブル80へ格納する。尚、このとき学習テーブル80へ格納される脈拍数データは、ターゲット脈拍数として格納される。
学習処理により更新された学習テーブル80は、泳ぎ動作における脈拍数の算出に利用される。算出された脈拍数は、表示制御処理において動作状態M2または動作状態M4などの片道泳ぎ動作中における平均脈拍数や最大脈拍数の情報として、動作状態M3または動作状態M5などのターン動作または静止動作時に表示される(図12の画面D10参照)。
図11は、学習テーブルの一例を示す図である。学習テーブル80は、運動種別(列80a)、ストロークピッチ(列80b)、ターゲット脈拍数(列80c)などで構成されている。ターゲット脈拍数は、運動種別の内容およびストロークピッチの値の情報から、脈拍数を推定するために利用される情報である。
例えば、表示制御処理では、泳ぎ動作中に生体情報データ73の欠損データとなった部分の脈拍数を推定し、表示情報として必要な平均脈拍数や最大脈拍数などを算出する。表示制御処理では、生体情報データ73に含まれている欠損データとなった時間帯の運動種別とストロークピッチを運動分析データ75から取得する。そして、学習テーブル80を参照して取得した運動種別の内容とストロークピッチの値の情報からターゲット脈拍数を取得する。表示制御処理では、ターゲット脈拍数を用いて、欠損データ部分の脈拍数を推定する。そして、推定した脈拍数を用いて、片道泳ぎ動作中における平均脈拍数や最大脈拍数を算出し、表示情報を生成後、表示部20へ出力する。
図4は、装着機器の概略構成を示すブロック図である。装着機器1は、体動検出部10、生体情報検出部16、表示部20、操作部22、計時部24、通信部26、電源部30、処理部50、および記憶部70などから構成されている。
体動検出部10は、加速度センサー11、圧力センサー13、およびジャイロセンサー15などで構成されている。
加速度センサー11は、上述したように互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の3軸方向の加速度信号を検出するセンサーである。加速度センサー11は、各軸の加速度変化をサンプリング間隔ごとに計測する。好適例として、サンプリング周波数は、16Hz以上に設定されている。加速度センサー11は、ユーザーの動きを検出し、検出した加速度信号を増幅回路、波形整形回路、A/D変換回路(いずれも図示を省略する)において、増幅、整形、A/D変換し、加速度データとして体動信号取得部51(処理部50)へ出力する。また、加速度信号が、生体情報検出部16に出力されてもよく、その場合では、加速度信号は、生体情報検出部16において生体情報を検出する際に脈波信号に重畳される体動ノイズの抑制処理においても用いることができる。また、加速度信号は、処理部50の制御の元で操作部22へ出力されてもよく、その場合では、操作部22は、加速度信号に基づいた各種ユーザー操作を取得することができる。
生体情報検出部16は、脈拍センサー17を備えて構成される。
脈拍センサー17は、光電センサーや演算回路などで構成され、ユーザーの脈波を検出し、脈拍数を算出するセンサーモジュールである。光電センサーでは、発光素子と受光素子とを備え、発光素子から手首WRに向かって光を照射させ、血管で反射された反射光を受光素子により受光する。脈拍センサー17は、血管の拡張時と縮小時とで光の反射率が異なる現象を利用してユーザーの脈波を検出する。演算回路では、検出された脈波のデータを周波数分解処理し各周波数の信号強度値を分析し、脈波以外のノイズも含まれている周波数スペクトルから脈波に相当する周波数スペクトルを特定する。尚、脈波の信号(S)と脈波以外のノイズ(N)信号との比をSN比と称し、算出された脈拍数値の信頼度の判定に利用される。脈波以外のノイズの原因の一つとして、ユーザーの泳ぎ動作による手首WRの動きが影響を与えているため、手首WRの動きに伴い変化する加速度信号を参照することにより脈波に相当する周波数スペクトルを特定することができる。ただし、演算回路では、手首WRの動きが激しくなると、脈波に相当する周波数スペクトルを特定することができなくなる傾向があった。
脈拍センサー17は、算出した脈拍数を処理部50へ出力する。尚、SN比の値も処理部50へ出力してもよい。
表示部20は、文字やアイコンの表示が可能な表示装置であり、例えば、柔軟に変形可能なフレキシブルタイプのドットマトリックス型EPD(Electrophoretic Display)、および表示駆動回路などで構成される。処理部50の表示制御部57から出力される信号に従って表示駆動回路の駆動と非駆動とが切り替えられ、駆動時には表示制御部57から出力される各種表示情報が表示される。
尚、表示部20は、EPDに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、セグメント型LCD、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどであってもよい。
操作部22は、操作ボタンやスイッチ、表示部20の表示面を覆うタッチパネル(いずれも図示を省略)であり、ユーザーの操作に対応する操作信号を処理部50へ出力する。また、操作部22は、ユーザーにより意図して装着機器1に所定の操作が加えられたことを検出する機能部として構成されていてもよい。所定の操作とは、例えば、装着機器1の表面を3回タップ(軽く叩く)するという操作であり、操作部22はその操作を検出した場合に、表示部20の表示内容を切り替えたりすることができる。詳しくは、操作部22は、加速度センサー11から出力される加速度信号の出力信号のパターンからタップが3回連続されたことを検出することができる。操作部22は、3回連続のタップ操作を検出した場合に、予め決められたその操作に対応する機能を実現する。
計時部24は、リアルタイムクロックであり、加速度センサー11、圧力センサー13、ジャイロセンサー15などで利用するサンプリング間隔や、単位時間などを発生する。また、タイマー機能、カレンダー機能、時計機能、ストップウォッチ機能などの計時機能を有している。
通信部26は、好適例として電力消費を抑えた近距離無線アダプターであり、記憶部70に格納された各種データやユーザーに報知した表示情報などのデータを他の情報機器やネットワーク上のサーバーなどに送信する。また、他の情報機器やサーバーなどから装着機器1の各機能部を実現するためのプログラムなどを受信する。近距離無線アダプターは、例えば、Bluetooth(登録商標)アダプターであってもよい。尚、この構成に限定するものではなく、無線通信が可能な通信アダプターであれば良く、無線LANアダプターとして、IP(Internet Protocol)、および外部の情報端末と共通の通信プロトコルを有しているものであってもよい。また、通信部26は、物理的な通信端子を含み、他の情報機器などとケーブルを介して接続する構成であってもよい。
電源部30は、電池31および電源回路などで構成され、処理部50の制御により電池31から装着機器1の各部へ電力を供給する。電池31が充電可能な充電式の二次電池である場合は、電源回路に非接触または充電端子により外部から供給される電力を電池31へ充電する充電機能を備える。尚、電源部30は、電力発現部(図示は省略)が備えられていてもよい。装着機器1が有する電力発現部の発電は、太陽発電(ソーラーセル)により実現されてもよいし、振動発電、手巻き発電または温度差発電などにより発現されてもよい。
処理部50は、CPUやDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサーを有して構成され、装着機器1の各部を統括的に制御する制御装置および演算装置である。処理部50は、体動信号取得部51、生体情報取得部53、運動分析部55、表示制御部57、および学習部59などの機能部を含み構成されている。尚、これらの機能部は一部であり、必ずしも必須の構成要素ではなく、処理部50が実行する機能あるいは処理であるということもできる。また、他の機能部を含めてもよい。
(体動信号取得部)
体動信号取得部51は、体動検出部10から加速度データ、圧力データ、およびジャイロデータなどの体動信号に係わるデータを取得する。取得した各データを時系列に記憶部70へ体動信号データ71として記憶する。体動信号取得部51は、圧力データに基づいて着水および離水を検知し、運動分析部55および生体情報取得部53の機能部の処理を開始する。図2を用いて詳細について説明する。
体動信号取得部51は、体動検出部10から圧力データを取得すると、圧力データの変化量から着水したか否か(気圧値から水圧値に変化したか否か)を判定する(判定51a)。判定51aにより着水が判定されると、運動分析部55の処理を開始(実行G1)し、生体情報取得部53の処理を開始(実行G2)する。実行G1、実行G2、および以降で説明する実行G3〜G9は、対象機能部のプログラムをCPUへ実行させることを示し、それらのプログラムは実行されると並列処理または擬似並列処理により他のプログラムと並行して実行される。また、実行中のプログラム間では、プロセス間通信やセマフォなどにより各種データを双方向に送受信することが可能である。
体動信号取得部51は、判定51bにより離水が判定されると、運動分析部55、学習部59、および生体情報取得部53に離水が判定されたことを通知する。
生体情報取得部53は、生体情報検出部16において検出または算出された脈拍数などの生体情報および脈拍数のSN比などの関連情報を取得する。取得した各データを時系列に記憶部70へ生体情報データ73として記憶する。
運動分析部55は、体動信号に係わるデータからユーザーの動きを分析する。分析した動きの種類に応じて表示制御部57や学習部59の処理を開始する。詳しくは、運動分析部55は、体動信号データ71を参照して時系列に記憶された加速度データなどの体動信号を分析し、ユーザーの行動や動作状態を判定する。
分析するユーザーの動作状態は、運動に集中している第2動作状態と、運動の一区切りとなる(運動に集中していない)第1動作状態に大別される。
第2動作状態としては、上述の動作状態M2および動作状態M4のような泳ぎ動作に加え、水中ウォーキングやウォーターエアロビクスなどの運動最中の動作状態がある。このような動作状態におけるユーザーは、運動に集中しているため、装着機器1の表示部20を視認することは困難である。尚、泳ぎ動作としては、クロール泳法、平泳ぎ泳法、背泳ぎ泳法、バタフライ泳法などがあり、運動分析部55は、これらの種類も分析する。運動分析部55では、それぞれの泳ぎ動作を対象にして、片道距離(例えば、25m)間のストローク回数や時間や速度、1分間当たりのストローク回数であるストロークピッチ、1ストロークあたりの進行距離であるストローク距離など、泳ぎ動作の内容に関する情報を算出する。これらの泳ぎ動作の内容に関する情報は、一定単位時間(例えば1秒間)毎に運動分析データ75に記憶される。
第1動作状態としては、上述の動作状態M3および動作状態M5のようなターン動作、静止動作などのような第2動作状態の運動継続を一時中断(一区切り)する動作状態である。このような動作状態では、ユーザーは、運動に集中していない運動途中における一区切りの間に、装着機器1の表示部20を視認することが可能である。
尚、ユーザーの動作状態を第1動作状態と判定することは、第1動作状態を検知すること、に相当する。また、同様にユーザーの動作状態を第2動作状態と判定することは、第2動作状態を検知すること、に相当する。
この図は、ユーザーがクロール泳法で泳いでいる時の3軸方向における加速度データの変化の一例を示している。グラフの縦軸は、加速度信号がA/D変換された値の範囲を示し、ここでは−80〜+120の範囲を示している。横軸は、計測時間であり、目盛数値は左端を「0」として秒単位で経過時間を示している。横軸方向には、図2の説明で定義した動作状態M2、行動A3、動作状態M3、行動A4、動作状態M4がそれぞれの対応する時間帯に行われたことを示している。
グラフMxは、X軸方向の加速度データを示し、グラフMyは、Y軸方向の加速度データ、グラフMzは、Z軸方向の加速度データを示している。
動作状態M4では、グラフMx、グラフMy、グラフMz共に動作状態M2と略同様な傾向を示すグラフとなっている。
尚、運動分析部55では、3軸方向の加速度データの周期性が認めらないものの、加速度の大きさが(所定の閾値よりも)大きい(動き動作が激しい)場合では、ウォーターエアロビクスなどの運動をしている動作状態であると判定することができる。
また、運動分析データ75には、片道泳ぎ動作毎に運動分析された情報も格納されている。図9にその一例を示す。図9は、運動分析データの一例を示す図である。図9に示す運動分析データ75は、片道泳ぎ動作が終了したタイミングにおいて格納された情報を示している。列75aに、分析する運動内容の項目が示され、列75bと列75cには、ユーザーにより実施された運動内容が示されている。列75aの1行目の「本数[本]」は、プールにおいて片道を泳いだ本数であり、列75bの各項目は、1本目の運動内容が、列75cの各項目は2本目の運動内容が格納されている。次に、2行目以降の各項目について説明する。
「時間[秒]」は、片道に泳いだ時間の結果である。
「ストローク回数」は、片道のストローク回数の結果である。
「ストロークピッチ[回数/分]」は、1分間当たりのストローク回数である。ストロークピッチは、加速度の波形データ(図8)に対して周波数分解処理を適用して周波数スペクトルを取得し、この周波数スペクトルから泳ぎ動作時のストロークピッチを特定する。また、周波数分解処理を用いずに、加速度データの特定軸(例えば、グラフMx)の単位時間当たりのピーク数を用いてストロークピッチを算出してもよい。
「ストローク距離[cm]」は、1ストロークで進行した距離である。ストローク距離は、「ストロークピッチ」および「距離」の値を用いて算出する。また、進行方向の加速度データから速度情報を算出し、1ストロークごとの進行方向における進行距離を算出してもよい。
「合計距離[m]」は、片道ごとの「距離[m]」を累計して算出する。
「合計時間[秒]」は、片道ごとの「時間[秒]」を累計して算出する。
「SWOLF」は、SWOLFスコアーであり、片道の「時間[秒]」と片道のストローク回数との和から算出する。
「平均SWOLF」は、片道ごとのSWOLFスコアーの平均値である。
表示制御部57は、上述した表示制御処理を実現する機能部であり、表示部20の表示および非表示を制御する。表示制御部57は、表示部20に表示するための情報を取得または算出して、それらを表示する表示画面を生成する。表示制御部57は、引き続き、表示駆動回路を駆動して、表示指示コマンドと表示画面の情報を表示部20へ出力する。表示部20には、表示画面が表示される。また、表示制御部57は、表示駆動回路を非駆動にして、表示部20を非表示にする。表示部20に表示するための情報および表示画面は共に表示情報に相当する。
表示制御部57は、運動分析部55の判定55bの判定に基づいて起動される(実行G4)と、表示処理57bを実行し、生体情報データ73および運動分析データ75から表示に必要な情報を読み込んで表示画面を生成する。表示部20を表示20cに切り替えて、生成した表示画面を表示部20へ出力する(制御C2)。
表示制御部57は、運動分析部55の判定55cの判定に基づいて起動される(実行G6)と、表示処理57bを実行し、生体情報データ73および運動分析データ75から表示に必要な情報を読み込んで表示画面を生成する。そして、表示部20を表示20cに切り替えて、生成した表示画面を表示部20へ出力する(制御C3)。
図12は、表示画面の一例を示す図である。画面D10には、運動分析部55において生成された運動分析データ75から読み込んだ情報と、生体情報データ73から読み込んだ情報と、それぞれの情報に基づいて生成された情報とが含まれている。画面D10の表示内容には、泳いだ合計距離(累計水泳距離)と泳いだ合計時間などの累計の動作状態に関する情報が示されている。累計の情報としては、累計ターン回数、累計ストローク回数などが表示されてもよい。また、2本目(動作状態M4)の記録として、ストローク回数、ストロークピッチ、ストローク距離が示されている。尚、2本目の記録として2本目の水泳時間が含まれていてもよい。画面D10における、「平均脈拍数 153拍/分」および「最大脈拍数 160拍/分」は生体情報データ73から読み込んだ情報または表示制御部57により推定された脈拍数に基づいて生成されている(詳細は後述する)。
尚、画面D10は、表示画面の一例であり、上述の表示内容の少なくともいずれか1つが含まれていればよく、また、上述の表示内容以外の内容が表示されてもよい。また、ユーザーによって任意の表示内容を選択することができてもよい。
尚、サマリー情報として、ターン回数、疲労度情報、体力評価、トレーニング効果、ターン動作間の片道距離におけるベストタイムなどが含まれていてもよい。ターン回数、泳法、ターン動作間の片道距離におけるベストタイムは、運動分析データ75を参照することにより導出される。消費カロリー、疲労度情報、体力評価、トレーニング効果の詳細に関しては、変形例にて後述する。
表示制御部57は、生体情報データ73の脈拍数データにおいて、信頼度の高い脈拍数値が測定できているか否か判定し、信頼度の高い脈拍数が測定できている場合では、生体情報データ73から取得した脈拍数データに基づいて、表示情報を生成する。一方で、表示制御部57では、時系列に格納された生体情報データ73において、部分的に信頼できない値や異常値(突出した脈拍数値)を示す脈拍数値が存在していたり、測定ができていない欠損データがあったりした場合に、そのような脈拍数データに代わる脈拍数データを推定し補正する。尚、信頼度の高い脈拍数値が測定できているか否かの判定方法は、例えば、脈拍センサー17から出力されたSN比の値が所定の閾値以上か否かを判定することにより実現できる。
図11に示す学習テーブル80の例を用いて説明すると、表示制御部57では、欠陥脈拍数値が生じた時刻が含まれる運動種別とストロークピッチとを取得し、学習テーブル80の列80a(運動種別)と列80b(ストロークピッチ)とを参照して列80cのターゲット脈拍数を取得する。
表示制御部57では、生体情報データ73を参照し欠陥脈拍数値の前後に存在する信頼度の高い脈拍数値と、取得したターゲット脈拍数と、を用いて、欠陥脈拍数値となっている脈拍数データに対応する脈拍数の値を推定する(特開2012−232010号公報参照)。生体情報データ73の欠陥脈拍数値となっている脈拍数データの部分を、推定した脈拍数の値に置き換える。このようにして更新された生体情報データ73を用いて、平均脈拍数や最大脈拍数を算出する。算出した平均脈拍数や最大脈拍数の情報を含めて表示画面を生成した後、表示部20へ出力する。
学習部59は、上述した学習処理を実現する機能部であり、学習テーブル80を生成する。また、学習テーブル80の内容を更新する。図3に示すように学習部59は、運動分析部55の判定55dによって、泳ぎ動作の開始が判定されると、実行G8により処理が開始される。また、その後、運動分析部55の判定55eによって、静止動作の開始が判定されると、実行中の学習部59にその旨の情報(静止動作の開始)が送信される(実行G9)。以降に詳細について説明する。
まず、動作状態M4の運動内容が安定していた期間を抽出する。この抽出期間は、動作状態M4の泳ぎ動作終了時点(判定55e)から遡って、運動内容が安定していた期間であり、少なくとも期間T3以上の長さの期間となる。
尚、期間T3、および期間T4の期間を示す値は、予め記憶部70に記憶されている。それぞれの値は、運動種別ごとに、また、片道距離の長さによって異なる値が設定されている。例えば、クロール泳法で片道25mの場合では、期間T3は、10秒から20秒程度の期間が設定され、期間T4は、10秒程度の期間が設定されている。
次に図5、図6および図7を中心に適宜、図2および図3などの各図を用いて制御方法について説明する。
図5は、表示制御処理の流れを示すフローチャート図である。図6は、サマリー情報の表示処理の流れを示すフローチャート図である。図7は、学習処理の流れを示すフローチャート図である。
図5、図6、および図7に示すフローは、記憶部70に記憶されるプログラム83が処理部50により読み込まれて実行されることにより実現される処理の流れである。尚、図5に示すフローは、報知制御方法に相当し、図7に示すフローは生成方法に相当し、図5、図6、および図7のフローは制御方法に相当する。また、以降のフローにおける表示処理は、報知処理に相当する。
ステップS10では、準備が行われる。具体的には、本フローの以降のステップで使用される時刻データを格納する変数Tstおよび変数Tcntの初期化を行う。「GetTime」は、現在の時刻を取得する関数を示している。「変数Tst=GetTime」では、ステップS10が実行される時刻が変数Tstに格納されることを示している。
ステップS60からステップS80では、表示部20を駆動し(ステップS60)、表示部20に運動分析データおよび生体情報データを表示し(ステップS70)、変数Tstに現在時刻を格納する(ステップS80)。変数Tstには、表示部20に表示情報を表示した時刻が格納される。ステップS60〜S80の処理は、図2に示す制御C2および制御C3により表示20cに切り替えて表示情報を表示する処理に相当する。
ステップS110では、現在の時刻を取得して変数Tcntへ格納する。
ステップS120では、変数Tcntから変数Tstを差し引いた時間が、期間T1以上になったか否か判定する。詳しくは、変数Tstは、表示部20に表示情報を表示した時刻であるため、変数Tcntを差し引いた時間は、表示部20に表示情報が表示されている経過時間になる。その経過時間が、期間T1以上となった場合は(ステップS120;Yes)、ステップS130へ進み、表示部20を非駆動にし、期間T1未満の場合は(ステップS120;No)、表示部20の情報表示が継続された状態でステップS20へ移る。ステップS100〜S130の処理は、図2に示す期間T1経過後に制御C4により表示20cを非表示20bに切り替える処理に相当する。
ステップS200では、準備が行われる。具体的には、本フローの以降のステップで使用される時刻データを格納する変数Tstおよび変数Tcntの初期化を行う。本ステップでは、時刻を格納する変数Tstおよび変数Tcntとして初期化するために、現在の時刻を格納する。
ステップS220では、現在の時刻を取得して変数Tstに格納する。
ステップS230では、現在の時刻を取得して変数Tcntに格納する。
ステップS240では、変数Tcntから変数Tstを差し引いた時間が、期間T2以上になったか判定し、期間T2以上になった場合(ステップS240;Yes)は、ステップS250へ進み、期間T2未満の場合は(ステップS240;No)はステップS230へ戻る。つまり、期間T2が経過するまでステップS230とS240とを繰り返す。
ステップS250では、表示部20を駆動し、ステップS260では、サマリー情報を生成して、表示部20に表示する。
ステップS300では、準備が行われる。具体的には、本フローの以降のステップで使用される時刻データを格納する変数Tstおよび変数Tcntに現在の時刻を設定して初期化を行う。また、同様に以降のステップで使用される変数のひとつである学習フラグをOFFに初期化する。学習フラグは、学習が可能な場合はONに設定される。
ステップS330では、変数Tstに現在の時刻が格納される。変数Tstには、動作状態が変わったタイミングの時刻が格納されている。
ステップS340からステップS480は、動作状態が変わっていない場合、つまり同じ動作状態が継続されている場合に、繰り返し処理されるステップである。
ステップS350では、運動分析データを取得する。運動分析データは、泳ぎ動作中に記憶部70に運動分析データ75として記憶されているので、そこから時系列に格納されている運動強度のデータを取得する。運動強度のデータは、例えば、1秒単位で算出されたストロークピッチのデータである。
ステップS360では、運動強度が安定しているか否か判定する。詳しくは、運動強度のデータを直近5秒分程度の移動平均値を算出し、移動平均値と最新の運動強度との値を比較し、差異量が所定の閾値よりも小さい場合は、運動強度が安定していると判定し、所定の閾値以上である場合は、運動強度が安定していない(不安定)と判定する。運動強度が安定していると判定した場合は(ステップS360;Yes)、ステップS370へ進み、運動強度が不安定と判定した場合は(ステップS360;No)、ステップS400へ進む。ステップS400では、現在の時刻を変数Tstに格納し、ステップS310へ移る。
ステップS380では、変数Tcntから変数Tstを差し引いた期間が、期間T3以上になったか否か判定する。期間が、期間T3以上になった場合は(ステップS380;Yes)、ステップS390へ進み、期間が、期間T3未満の場合は(ステップS380;No)、ステップS310に移る。
記憶する運動強度は、例えば、ステップS360で算出した移動平均値でもよいし、期間T3中の運動強度の最小と最大の値であってもよい。このような運動強度の情報が、抽出期間におけるも運動強度として、記憶部70に記憶される。このとき、運動種別についても記憶される。記憶された運動強度および運動種別の情報は、後述するステップS470で利用される。
ステップS450では、生体情報データ73を取得する。ここでは、静止動作中に検出された生体情報を取得する。
尚、ステップS450では、抽出期間における生体情報データ73を取得して、その生体情報の信頼度を判定してもよい。抽出期間における生体情報の信頼度が高いと判定された場合は、その生体情報データを用いてステップS470(ステップS460はスキップ)へ進む。抽出期間における生体情報の信頼度が高くないと判定された場合は、ステップS460へ進む。
ステップS460では、静止動作状態において生体情報を検出し、検出した生体情報の信頼度が高く、静止動作開始から期間T4以上経過した場合に(ステップS460;Yes)、ステップS470へ進み、そうでない場合(ステップS460;No)は、ステップS310へ移る。
装着機器1では、体動検出部10、体動信号取得部51、および運動分析部55によりユーザーの体動信号を検出し、ユーザーの行動および動作状態を検知することができる。また、装着機器1では、生体情報検出部16および生体情報取得部53によりユーザーの生体情報を検出する。装着機器1の表示制御部57では、運動分析部55および生体情報取得部53から取得した情報に基づいて、ユーザーに報知する表示情報を生成する。
運動分析部55では、ターン動作、静止動作、泳ぎ動作、などの動作状態を検知し、泳ぎ動作時には、運動種別を判定し、運動強度を算出する。
運動分析部55によりターン動作および静止動作が検知されると、表示制御部57の処理が開始され、表示部20に生成した表示情報を表示する。運動分析部55により泳ぎ動作が検知されると、表示制御部57の処理が開始され、表示部20を非駆動にして非表示にする。
上述の実施形態では、体動検出部10は、加速度センサー11、圧力センサー13、およびジャイロセンサー15を備える構成としているが、必ずしも全てのセンサーを備えていなくてもよい。例えば、処理部50によりユーザーの動きを分析するために、加速度センサー11およびジャイロセンサー15のうちいずれか一方が備えられている構成であってもよい。また、装着機器1のバンド5から露出する2点の外部端子を設け、2点の外部端子間の導通、非導通によって着水および離水を検知する構成であってもよい。その場合では、必ずしも圧力センサー13が備えられなくてもよい。
上述の実施形態および変形例では、生体情報検出部16は、生体情報として脈拍数を検出するために脈拍センサー17を備えるとしているが、生体情報としては脈拍数に加えて、さらに、SpO2(血中酸素濃度)、消費カロリー、体温などが検出されてもよい。具体的には、赤色光および赤外光を照射し、それらの反射光を受光する(受光素子)センサーを備えることで、SpO2を検出することができる。また、手首WRの皮膚表面に接触して体温を検出する温度センサー、手首WRまたはユーザーの皮膚から放射される赤外線を検出して体温を検出する非接触温度センサーを備えることで、体温を検出することができる。また、消費カロリーは、脈拍センサー17によって検出した脈拍数の変化と酸素摂取量の変化との相関関係を用いて運動強度を算出し運動強度に対応する消費カロリーを参照して求めることができる。
上述の実施形態および変形例では、表示制御部57では、生体情報データ73を用いて算出する情報として、平均脈拍数や最大脈拍数としているが、それらの情報に限定されない。生体情報データ73を用いて算出される情報であればよい。
例えば、脂肪燃焼ゾーンにおける運動時間、筋力アップゾーンにおける運動時間などであってもよい。脂肪燃焼ゾーンは、脂肪燃焼に有効な脈拍数の範囲、筋力アップゾーンは筋力アップに有効な脈拍数の範囲であり、生体情報データ73に時系列に格納される脈拍数データを用いて算出される。
例えば、リラックスと緊張度合を表す指標の情報であってもよい。リラックスと緊張度合を表す指標は、心臓の交感神経および副交感神経の活動状況と脈拍数の変化状況とにおける相関関係に基づいて導出される。
例えば、疲労度情報に関する情報が算出されてもよい。疲労度情報は、トレーニングで蓄積した身体負荷の回復度合を表す指標であり、疲労度と自律神経の活性状態、および最低脈拍数(安静脈拍数、睡眠時または起床時の脈拍数)との間にある相関関係に基づいて、自律神経の活動状態を測定することで疲労の回復度合を推測することができる。ここで、自律神経の活動状態は、脈拍センサー17によって検出された脈波信号を処理して拍動間隔の揺らぎを表すHRV(Heart rate variability)の分布状態に基づいて算出される。
例えば、体力評価に関する情報が算出されてもよい。体力評価としては、脈拍数と運動強度との相関関係に基づいて算出(推定)された最大酸素摂取量や、最大脈拍数に至るまでの泳ぎ動作時間を体力評価の指標としてもよい。また、脈拍数に基づいて推定される持久力の指標などを体力評価の指標としてもよい。
例えば、トレーニング効果に関する情報が算出されてもよい。トレーニング効果は、EPOC(Excess Post-exercise Oxygen Consumption)を用いて導出された指標であり、脈拍数と運動強度とに基づいてEPOC値を算出し、運動後に算出されたEPOC値を過去の運動におけるEPOC値と比較することによりトレーニング効果を推定することができる。また、単独の運動においてもEPOC値の大小によりトレーニング効果を推定してもよい。
表示制御部57では、上述した情報を用いて表示画面およびサマリー情報の表示画面を生成し、表示部20へ出力する。
図7を用いて説明する。
上述の実施形態および変形例では、処理部50が実現されることにより処理される学習処理の処理フローにおいて、ステップS380でNoと判定された場合に、ステップS310に移るとしているが、ステップS310に移る前に、期間T3が経過するまでの時間を表示部20に表示してもよい。
具体的には、以下の式(1)によって期間TXを算出し、「あと、TX秒継続して泳いで下さい。」といった文言の表示情報を生成し、表示部20へ出力してもよい。
期間TX=期間T3 −(変数Tcnt − 変数Tst) ・・・式(1)
なお、期間TXは、第3の期間に達するまでの残り時間に相当する。
また、上述のような文言を表示情報として生成する代わりに、期間T3が経過するまでの間の時間に表示部20を全点灯し、期間T3の経過後に表示部20を消灯する制御情報を表示情報としてもよい。表示部20では、このような制御情報の内容に応じて、液晶装置の全点灯および消灯を行う。このようにすることにより、ユーザーは表示部20が全点灯している間は泳ぎ動作を継続することを認識して泳ぐことができる。
以上、本変形例によれば、表示情報を意識して泳ぎ動作を継続させることにより、学習テーブル80に記憶される運動種別を増やすことができる。学習テーブル80は、多様な運動種別に対応することができる。
図7を用いて説明する。
上述の実施形態および変形例では、処理部50が実現されることにより処理される学習処理の処理フローにおいて、ステップS460でNoと判定された場合に、ステップS310に移るとしているが、ステップS310に移る前に、期間T4が経過するまでの時間を表示部20に表示してもよい。
具体的には、以下の式(2)によって期間TYを算出し、「あと、TY秒静止動作を継続して下さい。」といった文言の表示情報を生成し、表示部20へ出力してもよい。
期間TY=期間T4 −(変数Tcnt − 変数Tst) ・・・式(2)
なお、期間TYは、第1動作状態を維持させる時間に相当する。
このような表示情報によって、ユーザーに静止動作を維持させることができ、信頼度の高い生体情報を検出しやすくなる。学習テーブル80に記憶される運動種別と関連する生体情報を増やすことができる。
上述の実施形態および変形例では、泳ぎ動作中に生体情報検出部16によって生体情報を検出するとしているが、泳ぎ動作中における全てまたは一部の期間、生体情報検出部16を非駆動にして、生体情報を検出しない期間があってもよい。詳しくは、泳ぎ動作中に生体情報を検出できなかった場合に、学習テーブル80を利用して体動信号に基づいて判定された運動種別から生体情報を推定することができる。従って、泳ぎ動作中に生体情報検出部16の駆動電力を節約するために、生体情報検出部16を非駆動にしたとしても、体動信号を検出していれば、そのときの生体情報を推定することができる。
このように装着機器1においては、表示部20に限らず、生体情報検出部16においても泳ぎ動作中に非駆動に制御することにより、電力消費を抑えることができる。
上述の実施形態および変形例における水中における運動として、横泳ぎ泳法や犬掻き泳法や古式泳法などの各種泳法、ドルフィンキック泳法などの潜水泳法であってもよい。これらの泳法の場合であっても、運動分析部55では、ターン動作や静止動作を第1動作状態として検知することにより上述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
上述の実施形態および変形例における水中における運動として、必ずしもプールにおいて往復する運動とは限らない。例えば、ウォーターエアロビクスであってもよい。この場合では、運動分析部55において静止動作を第1動作状態として検知することができ、上述の実施形態と同様な効果を得ることができる。また、ウォーターエアロビクスでは、泳ぎ動作において運動強度としてストロークピッチを例示したが、ウォーターエアロビクスにおいては、例えば、運動分析部55において、加速度センサー11またはジャイロセンサー15から出力された体動信号に基づいて単位時間当たり動作変化量を算出し、その値を運動強度としてもよい。また、動作変化量に対応する運動強度の指数(メッツ)を算出して、その値で運動強度を示してもよい。
上述の実施形態および変形例では、報知部の一例として表示部20について説明しているが、報知部は表示部20に限らず、音出力部および振動部などであってもよい。
また、音出力部および振動部では、図7に示す学習処理の処理フローで、静止動作が安定している状態が期間T4以上となった(ステップS460でYesと判定された)場合に、音出力部および振動部から音出力や振動が発せられてもよい。
また、音出力部および振動部では、表示部20において表示すべき表示情報が表示されたタイミングで、音出力部および振動部から音出力や振動が発せられてもよい。
このような音出力部や振動部により発せられる音出力や振動で、ユーザーは、運動中に振動による身体への刺激、または聴覚への音出力によって、上述に例示した報知内容に気付きやすい。
上述の実施形態および変形例では、運動種別の運動強度としてストロークピッチを例にして説明しているが、運動強度はストロークピッチに限定されない。運動強度と相関を示す指標であればよく、例えば、体動信号の解析情報から算出される動作に伴う周波数やパワースペクトル、単位時間当たりの動作量や消費カロリー、METSなどであっても適用可能である。
また、学習テーブル80には、上述のような運動強度と相関を示す指標に関する情報も格納されていてもよい。
上述の実施形態および変形例では、学習テーブル80の利用として、生体情報データ73の欠損部分の脈拍数を算出する例を示したが、そのような利用用途に限定されない。
例えば、学習テーブル80を利用して、体動検出部10により逐次検出される体動信号に基づいて、脈拍数を算出することも可能である。このような利用により、装着機器1に生体情報検出部16(脈拍センサー17)が備えらえていなくとも、ユーザーの脈拍数を提示することができる。
また、装着機器1に、生体情報検出部16(脈拍センサー17)が備えられている場合では、このように体動信号から算出された脈拍数を用いて、脈拍センサー17における信号解析処理に利用することができる。このような利用により、脈拍センサー17によって検出される脈拍数の信頼度を高めることが可能になる。
Claims (21)
- ユーザーに関する生体情報を検出する生体情報検出部と、
前記ユーザーの動作に関する体動信号を検出する体動検出部と、
前記生体情報および前記体動信号のうち少なくとも一方の情報に基づいて報知情報を生成する処理部と、
前記報知情報を前記ユーザーに報知する報知部と、
を備え、
前記処理部は、前記ユーザーの前記体動信号に基づいて動作状態を検知し、前記動作状態に含まれる第1動作状態を検知した場合に、前記報知部に前記報知情報を報知させる処理を行い、前記第1動作状態とは異なる前記動作状態を検知した場合に、前記報知部による前記報知情報の報知を停止する処理を行うことを特徴とするウェアラブル機器。 - 前記処理部は、前記報知部に前記報知情報を報知させる処理を行ってから第1の期間が経過した場合に、前記報知情報の報知を停止することを特徴とする請求項1に記載のウェアラブル機器。
- 前記処理部は、検知した前記第1動作状態から第2動作状態に遷移したことを検知した場合に、前記報知部による前記報知情報の報知を停止する処理を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のウェアラブル機器。
- 前記第1動作状態は、水泳における静止動作を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- 前記第2動作状態は、泳ぎ動作、水中ウォーキング、およびウォーターエアロビクスのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のウェアラブル機器。
- 前記生体情報検出部により検出される前記生体情報は、脈拍数を少なくとも含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- 前記報知情報は、前回のターン動作から今回のターン動作までの片道距離間における最大脈拍数および平均脈拍数の少なくともいずれか一方、ストローク回数、ストロークピッチ、ストローク距離、および水泳時間のうち少なくとも1つの情報を含むことを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- 前記報知情報は、累計ターン回数、および累計水泳距離とのうち少なくとも1つの情報を含むことを特徴とする請求項4から請求項7のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- 前記体動検出部は、加速度センサー、圧力センサー、およびジャイロセンサー、のうち少なくとも1つを備えることを特徴とする請求項4から請求項8のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- 前記圧力センサーを用いて前記ユーザーに装着された前記ウェアラブル機器の着水と離水とを検知することを特徴とする請求項9に記載のウェアラブル機器。
- 前記処理部は、前記ウェアラブル機器が前記着水から前記離水の状態に遷移したのち第2の期間が経過した場合に、サマリー情報を前記報知部に報知させる処理を行うことを特徴とする請求項10に記載のウェアラブル機器。
- 前記サマリー情報は、平均脈拍数、最大脈拍数、体力評価、トレーニング効果、および疲労度情報の少なくとも1つと、水泳時間、水泳距離、ターン回数、泳法、消費カロリー、平均SWOLFおよびターン動作間の片道距離におけるベストタイムの少なくとも1つと、を含むことを特徴とする請求項11に記載のウェアラブル機器。
- ユーザーに関する生体情報を検出する生体情報検出部と、
前記ユーザーの動作に関する体動信号を検出する体動検出部と、
前記生体情報および前記体動信号のうち少なくとも一方の情報に基づいて報知情報を生成する処理部と、
前記報知情報を前記ユーザーに報知する報知部と、
を備え、
前記処理部は、
前記体動検出部によって検出された前記体動信号に基づいて前記ユーザーにより行われる運動種別を判定し、
前記運動種別の運動が第3の期間以上継続した場合であって、かつ、前記体動信号に基づいて第1動作状態を検知した場合に、前記第1動作状態において前記生体情報検出部により検出された前記生体情報を取得し、
前記運動種別と取得した前記生体情報との関連情報を生成し、
前記関連情報に基づいて前記生体情報を推定すること、
を特徴とするウェアラブル機器。 - 前記処理部は、前記第3の期間に達するまでの残り時間を示す情報を生成することを特徴とする請求項13に記載のウェアラブル機器。
- 前記報知部は、前記第3の期間に達したら振動および音出力の少なくとも一方で前記ユーザーに報知することを特徴とする請求項13または請求項14に記載のウェアラブル機器。
- 前記処理部は、前記ユーザーに対して前記第1動作状態を維持させる時間を含む前記報知情報を生成し、前記報知部へ報知させることを特徴とする請求項13から請求項15のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- 前記ウェアラブル機器は、さらに、
前記運動種別の運動強度と、前記第1動作状態において検出された前記生体情報との前記関連情報を前記運動種別に関連付けて記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項13から請求項16のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。 - 前記処理部は、前記関連情報を参照して、前記体動検出部により検出された前記ユーザーの前記体動信号に基づいて、前記ユーザーの現在の前記生体情報を決定することを特徴とする請求項13から請求項17のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- 前記運動種別は、クロール泳法、平泳ぎ泳法、背泳ぎ泳法、バタフライ泳法、および水中ウォーキングのうち少なくとも1つの種別を含むことを特徴とする請求項13から請求項18のいずれか一項に記載のウェアラブル機器。
- ユーザーに関する生体情報を取得し、
前記ユーザーの動作に関する体動信号を取得し、
前記ユーザーに報知するための報知情報を報知する報知処理を行い、
前記生体情報および前記体動信号のうち少なくとも一方の情報に基づいて前記報知情報を生成し、
前記ユーザーの前記体動信号に基づいて動作状態を検知し、前記動作状態に含まれる第1動作状態を検知した場合に、前記報知処理に前記報知情報の報知を実行させる処理を行い、
前記第1動作状態とは異なる前記動作状態を検知した場合に、前記報知情報の報知を停止する処理を行う報知制御方法と、
前記体動信号に基づいて前記ユーザーにより行われる運動種別を判定し、
前記運動種別の運動が第3の期間以上継続した場合であって、かつ、前記体動信号に基づいて前記第1動作状態を検知した場合に、前記第1動作状態における前記生体情報を取得し、
取得した前記生体情報と判定した前記運動種別との関連情報を生成する生成方法と、
を有することを特徴とする制御方法。 - ユーザーに関する生体情報を取得し、
前記ユーザーの動作に関する体動信号を取得し、
前記ユーザーに報知するための報知情報を報知する報知処理を行い、
前記生体情報および前記体動信号のうち少なくとも一方の情報に基づいて前記報知情報を生成し、
前記ユーザーの前記体動信号に基づいて動作状態を検知し、前記動作状態に含まれる第1動作状態を検知した場合に、前記報知処理に前記報知情報の報知を実行させる処理を行い、
前記第1動作状態とは異なる前記動作状態を検知した場合に、前記報知情報の報知を停止する処理を行う報知制御方法と、
前記体動信号に基づいて前記ユーザーにより行われる運動種別を判定し、
前記運動種別の運動が第3の期間以上継続した場合であって、かつ、前記体動信号に基づいて前記第1動作状態を検知した場合に、前記第1動作状態における前記生体情報を取得し、
取得した前記生体情報と判定した前記運動種別との関連情報を生成する生成方法と、
を有することを特徴とする制御方法を、コンピューターに実行させるプログラム。
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