JP2021007762A - Exercise support apparatus, exercise support method, and exercise support program - Google Patents

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JP2021007762A JP2020159497A JP2020159497A JP2021007762A JP 2021007762 A JP2021007762 A JP 2021007762A JP 2020159497 A JP2020159497 A JP 2020159497A JP 2020159497 A JP2020159497 A JP 2020159497A JP 2021007762 A JP2021007762 A JP 2021007762A
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Abstract

To provide an exercise support apparatus, exercise support method, and exercise support program capable of evaluating an exercise ability and efficiency thereof by easily and accurately estimating a subject's oxygen uptake during a daily practice and an actual race.SOLUTION: An exercise support apparatus calculates force applied to a user's body during exercise on the basis of sensor data corresponding to a moving state of the user's body output by a motion sensor of a sensor device 100; by using that the force is equal to force exerted by the body activities, calculates an average value (K value) per minute applied to 1 kg of a body weight of the user US; and estimates an amount of oxygen (an oxygen uptake VO2) ingested by the user US per 1 kg of the body weight per minute.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、人体の運動時の動作状態(運動状態)を把握して、その効率性の評価や向上に役立てることができる運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラムに関する。 The present invention relates to an exercise support device, an exercise support method, and an exercise support program that can grasp the motion state (exercise state) of the human body during exercise and use it for evaluation and improvement of its efficiency.

近年、健康志向の高まりなどを背景に、日常的にランニングやウォーキング、サイクリング等の運動を行う人々が増えている。一方、ランニングやサイクリングのように、比較的均一な動作を長い時間、周期的に繰り返す運動の研究分野においては、従来、運動中に測定される酸素摂取量に基づいて、運動能力やその効率性(例えば、ランニングエコノミー)を評価する手法が知られている。 In recent years, the number of people who perform exercises such as running, walking, and cycling on a daily basis is increasing against the background of increasing health consciousness. On the other hand, in the research field of exercise that repeats relatively uniform movements for a long period of time, such as running and cycling, exercise ability and its efficiency are conventionally based on the oxygen uptake measured during exercise. A method for evaluating (for example, running economy) is known.

ここで、運動中の酸素摂取量を測定する手法としては、例えば特許文献1に記載されているように、被験者がサンプリングチューブを介して測定装置に接続されたマウスピースやマスクを装着した状態で、トレッドミル上で走行して、ランニング中の被験者の呼気を直接採取する手法が広く知られている。 Here, as a method of measuring the oxygen uptake during exercise, for example, as described in Patent Document 1, the subject is wearing a mouthpiece or a mask connected to the measuring device via a sampling tube. , A method of running on a treadmill and directly collecting the exhaled breath of a running subject is widely known.

特開2003−573号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-573

上述した特許文献1に記載されているように、被験者の酸素摂取量を直接測定する手法においては、装置構成が大型かつ据え置き式であることに加え、被験者が比較的重く、嵩張る装置を装着した状態で、トレッドミル上で走行しなければならない。このような手法においては、被験者の負担が大きいうえ、測定環境や条件が制限されることになり、日常のトラックやロード(路上)での練習や、実際の競技会やレースの場での測定を行うことは事実上不可能であった。そのため、トレッドミル上での走行状態とは異なる練習やレースの場において、走行距離や時間の経過による酸素摂取量や運動能力、その効率性の変化を把握して評価することができない、という問題を有していた。また、このような装置は、一般に高価であるため、研究目的か一流のアスリートでない限り、容易に利用することができない、という問題も有していた。 As described in Patent Document 1 described above, in the method of directly measuring the oxygen uptake of a subject, in addition to the device configuration being large and stationary, the subject was equipped with a relatively heavy and bulky device. In the state, you have to run on the treadmill. In such a method, the burden on the subject is heavy, and the measurement environment and conditions are restricted, so that daily practice on a track or road (on the road) or measurement in an actual competition or race is performed. Was virtually impossible to do. Therefore, there is a problem that it is not possible to grasp and evaluate changes in oxygen uptake, athletic ability, and efficiency with the passage of mileage and time in practice and race settings that are different from the running conditions on the treadmill. Had. In addition, such devices are generally expensive and therefore have the problem that they cannot be easily used unless they are for research purposes or first-class athletes.

そこで、本発明においては上記問題点に鑑みて、被験者の酸素摂取量を簡易に推定することができる運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an exercise support device, an exercise support method, and an exercise support program that can easily estimate the oxygen uptake of a subject.

本発明に係る運動支援装置は、
互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するセンサデータ取得部と、
前記加速度データに基づいて前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量を推定する演算処理部と、
を備え、
演算処理部は、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出し、
前記単位動作力と前記酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記酸素摂取量を推定することを特徴とする。
The exercise support device according to the present invention
An acceleration sensor that measures changes in the user's operating velocity during moving motion and outputs it as acceleration data by detecting accelerations in the three axial directions that are orthogonal to each other, and an acceleration sensor in the rotation direction centered on each of the three axes. A sensor data acquisition unit that acquires the acceleration data and the angular velocity data from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs it as angular velocity data by detecting the angular velocity. When,
An arithmetic processing unit that estimates the oxygen uptake per unit time of the user based on the acceleration data, and
With
The arithmetic processing unit
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
The unit motion force is calculated based on the period of the normalized average waveform.
It is characterized in that the oxygen uptake is estimated based on the correlation peculiar to the user between the unit movement force and the oxygen uptake.

また、本発明に係る運動支援装置は、
互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するセンサデータ取得部と、
前記加速度データに基づいて前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量の変動を推定する演算処理部と、
を備え、
演算処理部は、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出し、
前記単位動作力の変動に応じて前記酸素摂取量の変動を推定することを特徴とする。
Further, the exercise support device according to the present invention is
An acceleration sensor that measures changes in the user's operating velocity during moving motion and outputs it as acceleration data by detecting accelerations in the three axial directions that are orthogonal to each other, and an acceleration sensor in the rotation direction centered on each of the three axes. A sensor data acquisition unit that acquires the acceleration data and the angular velocity data from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs it as angular velocity data by detecting the angular velocity. When,
An arithmetic processing unit that estimates fluctuations in oxygen uptake per unit time of the user based on the acceleration data, and
With
The arithmetic processing unit
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
The unit motion force is calculated based on the period of the normalized average waveform.
It is characterized in that the fluctuation of the oxygen uptake is estimated according to the fluctuation of the unit operating force.

本発明に係る運動支援方法は、
互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するステップと、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出するステップと、
前記単位動作力と前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記酸素摂取量を推定するステップと、
を含むことを特徴とする。
The exercise support method according to the present invention
An acceleration sensor that measures changes in the user's operating velocity during moving motion and outputs it as acceleration data by detecting accelerations in the three axial directions that are orthogonal to each other, and an acceleration sensor in the rotation direction centered on each of the three axes. A step of acquiring the acceleration data and the angular velocity data from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs the angular velocity data by detecting the angular velocity.
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
A step of calculating a unit motion force based on the period of the normalized average waveform, and
A step of estimating the oxygen uptake based on the user-specific correlation between the unit movement force and the oxygen uptake of the user per unit time.
It is characterized by including.

本発明は、
運動支援装置における運動支援プログラムであって、
前記運動支援装置は、互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するセンサデータ取得部を有し、
コンピュータに、
前記センサデータ取得部より前記加速度データ及び前記角速度データを取得させ、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出させ、
前記単位動作力と前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記酸素摂取量を推定させることを特徴とする運動支援プログラム。
The present invention
An exercise support program for exercise support devices
The motion support device measures an acceleration of a user's motion velocity during a moving motion by detecting accelerations in three axial directions orthogonal to each other and outputs the acceleration data as acceleration data, and each of the three axes. The acceleration data and the angular velocity data are obtained from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs it as angular velocity data by detecting the angular velocity in the rotation direction around the center. It has a sensor data acquisition unit to acquire
On the computer
The acceleration data and the angular velocity data are acquired from the sensor data acquisition unit.
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
The unit motion force is calculated based on the period of the normalized average waveform.
An exercise support program characterized in that the oxygen uptake is estimated based on the correlation peculiar to the user between the unit movement force and the oxygen uptake per unit time of the user.

本発明によれば、被験者の酸素摂取量を簡易に推定することができる。 According to the present invention, the oxygen uptake of a subject can be easily estimated.

本発明に係る運動支援装置の第1の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows the 1st Embodiment of the exercise support device which concerns on this invention. 第1の実施形態に係る運動支援装置に適用される構成例を示す機能ブロック 図である。It is a functional block diagram which shows the structural example applied to the exercise support apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る運動支援装置に適用されるK値と酸素摂取量VOと の相関関係の一例を示す検証データである。This is verification data showing an example of the correlation between the K value applied to the exercise support device according to the first embodiment and the oxygen uptake VO 2 . 第1の実施形態に係る運動支援方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the exercise support method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る運動支援装置の変形例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the modification of the exercise support device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態の変形例に適用される平均波形検出処理の説明図(その1) である。It is explanatory drawing (the 1) of the average waveform detection processing applied to the modification of 1st Embodiment. 第1の実施形態の変形例に適用される平均波形検出処理の説明図(その2) である。It is explanatory drawing (the 2) of the average waveform detection processing applied to the modification of 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る運動支援装置に適用される構成例を示す機能ブロック 図である。It is a functional block diagram which shows the structural example applied to the exercise support apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その1)を示す図で ある。It is a figure which shows the display example (the 1) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その2)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 2) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その3)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 3) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その4)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 4) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その5)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 5) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その6)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 6) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その7)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 7) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その8)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 8) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例(その9)を示す図 である。It is a figure which shows the display example (the 9) of the analysis result in the exercise support apparatus which concerns on this invention.

以下に、本発明に係る運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラムについて、実施形態を示して詳しく説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明に係る運動支援装置のユーザ(被験者)がランニングを行う場合について詳しく説明するが、比較的均一な動作を長い時間、周期的に繰り返す運動であれば、ウォーキングやサイクリング等の他の運動に適用するものであってもよい。 Hereinafter, the exercise support device, the exercise support method, and the exercise support program according to the present invention will be described in detail by showing embodiments. In the following embodiment, the case where the user (subject) of the exercise support device according to the present invention runs is described in detail, but if it is an exercise in which a relatively uniform motion is periodically repeated for a long time, It may be applied to other exercises such as walking and cycling.

<第1の実施形態>
(運動支援装置)
図1は、本発明に係る運動支援装置の第1の実施形態を示す概略図である。図2は、本実施形態に係る運動支援装置に適用される構成例を示す機能ブロック図である。図2(a)はセンサ機器の構成例を示す機能ブロック図であり、図2(b)は外部表示機器の構成例を示す機能ブロック図である。図3は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるK値と酸素摂取量VOとの相関関係の一例を示す検証データである。
<First Embodiment>
(Exercise support device)
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of the exercise support device according to the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example applied to the exercise support device according to the present embodiment. FIG. 2A is a functional block diagram showing a configuration example of a sensor device, and FIG. 2B is a functional block diagram showing a configuration example of an external display device. FIG. 3 is verification data showing an example of the correlation between the K value and the oxygen uptake VO 2 applied to the exercise support device according to the present embodiment.

第1の実施形態に係る運動支援装置は、例えば図1(a)、(b)に示すように、被験者であるユーザUSの胴体に装着されるセンサ機器100と、センサ機器100により取得されたセンサデータ等に基づいて算出又は推定される、ユーザUSの運動能力やその効率性を規定し評価するための指標(後述するK値、酸素摂取量VO;以下、「運動能力評価指標」と記す)を含む、運動状態に関する解析結果を表示する外部表示機器200と、を有している。 The exercise support device according to the first embodiment is acquired by the sensor device 100 mounted on the body of the user US, which is the subject, and the sensor device 100, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), for example. An index for defining and evaluating the exercise ability of the user US and its efficiency, which is calculated or estimated based on sensor data, etc. (K value, oxygen intake VO 2 described later; hereinafter, "exercise ability evaluation index" It has an external display device 200 that displays the analysis result regarding the exercise state, including (described).

(センサ機器100)
センサ機器100は、ランニングやウォーキング、サイクリング等の運動中の身体の周期的な動作を、モーションセンサを用いて測定し、収集したセンサデータに基づいて、運動中のユーザUSの運動能力評価指標を含む、運動状態に関する各種の解析データを算出又は推定する機能を有している。
(Sensor device 100)
The sensor device 100 measures the periodic movement of the body during exercise such as running, walking, and cycling using a motion sensor, and based on the collected sensor data, sets an exercise ability evaluation index of the user US during exercise. It has a function to calculate or estimate various analysis data related to the exercise state including.

センサ機器100は、例えば図1(a)、(b)に示すように、直方体形状や曲面体形状等を有する小型の電子機器であって、運動中のユーザUSの身体の動きをモーションセンサにより正確に測定するために、ユーザUSの背中側の腰部に密着して装着される。ここで、センサ機器100の装着箇所は、少なくともユーザUSの運動中、胴体の動きに対応した動きをする人体の部位に密着して装着されるものであればよく、具体的には、運動中に胴体の動きと対応することなく激しく動く四肢や頭部等の部位を除く、胴体及び頸部の付け根の任意の箇所に装着されるものであればよい。また、センサ機器100装着方法は、例えばユーザUSが着用しているウェアTWやベルトにクリップで挟み込む形態や接着テープで貼り付ける形態等を適用して着脱可能に装着するものであってもよいし、吸盤や粘着部材等を介して直接人体に着脱可能に装着されるものであってもよいし、ユーザUSが着用しているウェアの生地に組み込んだ形態を適用するものであってもよい。 As shown in FIGS. 1A and 1B, for example, the sensor device 100 is a small electronic device having a rectangular parallelepiped shape, a curved body shape, or the like, and the movement of the body of the user US during exercise is detected by a motion sensor. It is worn in close contact with the lumbar region on the back side of the user US for accurate measurement. Here, the mounting location of the sensor device 100 may be at least as long as it is mounted in close contact with a part of the human body that moves in accordance with the movement of the body during the movement of the user US, and specifically, during the movement. It may be attached to any part of the torso and the base of the neck except for parts such as limbs and head that move violently without corresponding to the movement of the torso. Further, the sensor device 100 may be attached detachably by applying, for example, a form of being clipped to a wear TW or a belt worn by the user US, a form of being attached with an adhesive tape, or the like. , It may be attached to the human body directly via a suction cup, an adhesive member, or the like, or it may be a form incorporated in the fabric of the wear worn by the user US.

センサ機器100は、具体的には、例えば図2(a)に示すように、センサ部110と、速度情報取得部120と、演算処理部130と、メモリ部150と、インターフェース部(以下、「I/F部」と略記する)160と、電源供給部170と、を備えている。 Specifically, as shown in FIG. 2A, for example, the sensor device 100 includes a sensor unit 110, a speed information acquisition unit 120, an arithmetic processing unit 130, a memory unit 150, and an interface unit (hereinafter, “” It includes a 160 (abbreviated as "I / F unit") and a power supply unit 170.

センサ部110は、モーションセンサとして加速度センサ112とジャイロセンサ(角速度センサ)114とを有し、ユーザUSの運動中の身体の動きを測定する。加速度センサ112は、3軸加速度センサを有し、互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、ユーザUSの運動中の動作速度の変化を計測する。ジャイロセンサ114は、3軸角速度センサを有し、上記加速度を規定する3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、ユーザUSの運動中の動作方向の変化を計測する。加速度センサ112により検出された加速度データ、及び、ジャイロセンサ114により検出された角速度データは、各々、経過時間の時間データに関連付けられてメモリ部150に保存される。 The sensor unit 110 has an acceleration sensor 112 and a gyro sensor (angular velocity sensor) 114 as motion sensors, and measures the movement of the body during exercise of the user US. The acceleration sensor 112 has a three-axis acceleration sensor, and measures a change in the operating speed of the user US during exercise by detecting acceleration in the three-axis directions orthogonal to each other. The gyro sensor 114 has a three-axis angular velocity sensor, and measures a change in the operating direction of the user US during exercise by detecting an angular velocity in the rotation direction centered on each of the three axes that define the acceleration. The acceleration data detected by the acceleration sensor 112 and the angular velocity data detected by the gyro sensor 114 are stored in the memory unit 150 in association with the time data of the elapsed time, respectively.

ここで、運動中の身体に働く力は、作用反作用の関係から、当該運動における身体活動によって発揮される力と同等であることから、加速度センサやジャイロセンサ等のモーションセンサにより身体に働く力を測定することは、身体活動により発揮される力(すなわち、運動能力)を測定することを意味する。なお、加速度センサ112及びジャイロセンサ114の3軸方向は、例えば図1(a)にしたランニング中の人体の前後方向をy軸(ユーザUSの進行方向を−方向)とし、人体の左右方向をx軸(ユーザUSの左方向を+方向)とし、x−y平面に直交する人体の上下方向をz軸(ユーザUSの頭上方向を+方向)となるように設定されている。また、各軸の+方向に向かって右回り方向に生じる角速度が+方向に設定されている。 Here, since the force acting on the body during exercise is equivalent to the force exerted by the physical activity in the exercise due to the relationship of action and reaction, the force acting on the body by a motion sensor such as an acceleration sensor or a gyro sensor is used. To measure means to measure the force exerted by physical activity (that is, athletic ability). As for the three-axis directions of the acceleration sensor 112 and the gyro sensor 114, for example, the front-back direction of the human body during running as shown in FIG. 1A is the y-axis (the traveling direction of the user US is the − direction), and the left-right direction of the human body is The x-axis (the left direction of the user US is the + direction) is set, and the vertical direction of the human body orthogonal to the xy plane is set to be the z-axis (the overhead direction of the user US is the + direction). Further, the angular velocity generated in the clockwise direction toward the + direction of each axis is set in the + direction.

速度情報取得部120は、移動する運動中のユーザUSの移動速度(ランニングの場合は、走行速度)に関する情報を取得する。速度情報取得部120は、例えば、全地球測位システム(GPS;Global Positioning System)のGPS衛星から送信される速度情報に関する信号を直接受信して、運動中の移動速度を取得する手法を適用することができる。この場合、速度情報取得部120は、GPS信号の受信機能を有している。 The speed information acquisition unit 120 acquires information on the moving speed (in the case of running, the running speed) of the user US during the moving exercise. The speed information acquisition unit 120 applies, for example, a method of directly receiving a signal related to speed information transmitted from a GPS satellite of a Global Positioning System (GPS) to acquire a moving speed during exercise. Can be done. In this case, the speed information acquisition unit 120 has a GPS signal reception function.

また、速度情報取得部120は、例えば、ジャイロセンサ114により取得されたユーザUSの進行方向の変化と、予め用意されたランニングコース等の移動経路に関する地図データとを参照し、移動経路上の位置の変化から算出される移動距離と経過時間とに基づいて移動速度を算出する手法を適用することもできる。この場合、速度情報取得部120は、地図データ等の保存、参照機能を有している。 Further, the speed information acquisition unit 120 refers to, for example, the change in the traveling direction of the user US acquired by the gyro sensor 114 and the map data related to the movement route such as the running course prepared in advance, and the position on the movement route. It is also possible to apply a method of calculating the moving speed based on the moving distance and the elapsed time calculated from the change of. In this case, the speed information acquisition unit 120 has a function of saving and referencing map data and the like.

また、速度情報取得部120は、例えば、移動経路上やその近傍に設置された、ワイファイ(WiFi;wireless fidelity(登録商標))等の無線通信のアクセスポイントやビーコン発信器、磁気発生装置等から送信される、位置を特定する信号等を受信することにより、現在位置を特定し、移動距離と経過時間とに基づいて移動速度を算出する手法を適用することもできる。ここで、位置を特定する信号等を送信するアクセスポイントやビーコン発信器、磁気発生装置は、商用目的で常設されているものであってもよいし、競技会やレースの開催期間中や特定の練習時のみ設置される仮設のものであってもよい。この場合、速度情報取得部120は、無線通信信号やビーコンの受信機能、又は、磁気センサ等の磁気の検出機能を有している。 Further, the speed information acquisition unit 120 is, for example, from a wireless communication access point such as WiFi (wireless fidelity (registered trademark)), a beacon transmitter, a magnetic generator, etc. installed on or near the movement path. It is also possible to apply a method of specifying the current position by receiving a transmitted signal for specifying the position and calculating the moving speed based on the moving distance and the elapsed time. Here, the access point, beacon transmitter, and magnetic generator that transmit a signal for specifying the position may be permanently installed for commercial purposes, or may be used during a competition or race, or may be specific. It may be a temporary one that is installed only during practice. In this case, the speed information acquisition unit 120 has a function of receiving wireless communication signals and beacons, or a function of detecting magnetism such as a magnetic sensor.

なお、ユーザUSの運動中の移動速度を取得する手法は、これらのいずれか一つであってもよいし、これらを任意に組み合わせて補完的に使用するものであってもよいし、これら以外の他の手法を適用するものであってもよい。速度情報取得部120により取得された速度データは、経過時間の時間データに関連付けられて、後述するメモリ部150に保存される。 The method for acquiring the moving speed of the user US during exercise may be any one of these, or any combination of these may be used in a complementary manner, or other than these. Other methods may be applied. The speed data acquired by the speed information acquisition unit 120 is associated with the time data of the elapsed time and is stored in the memory unit 150 described later.

演算処理部130は、計時機能を備えたCPU(中央演算処理装置)やMPU(マイクロプロセッサ)等の演算処理装置であって、所定の制御プログラムを実行することにより、加速度センサ112やジャイロセンサ114におけるセンシング動作や、後述するメモリ部150における各種のデータ等の保存及び読出し動作、I/F部160における外部表示機器200への解析データの出力動作等の、センサ機器100全体の動作を制御する。また、演算処理部130は、所定のアルゴリズムプログラムを実行することにより、センサ部110により取得されたセンサデータ、及び、速度情報取得部120により取得された速度データに基づいて、運動中のユーザUSの運動能力評価指標を含む、運動状態に関する各種の解析データを算出又は推定する処理を実行する。 The arithmetic processing unit 130 is an arithmetic processing unit such as a CPU (central processing unit) or MPU (microprocessor) having a timing function, and by executing a predetermined control program, the acceleration sensor 112 or the gyro sensor 114 Controls the operation of the entire sensor device 100, such as the sensing operation in the memory unit 150, the storage and reading operation of various data in the memory unit 150 described later, and the output operation of analysis data to the external display device 200 in the I / F unit 160. .. Further, the arithmetic processing unit 130 executes a predetermined algorithm program, and based on the sensor data acquired by the sensor unit 110 and the speed data acquired by the speed information acquisition unit 120, the user US during exercise. Performs a process of calculating or estimating various analytical data related to the motor state, including the motor ability evaluation index of.

演算処理部130は、例えば図2(a)に示すように、地軸推定部132と、接地検出部134と、周期検出部136と、K値計算部(単位動作力計算部)138と、VO推定部140と、を有している。 As shown in FIG. 2A, for example, the arithmetic processing unit 130 includes a ground axis estimation unit 132, a grounding detection unit 134, a period detection unit 136, a K value calculation unit (unit operation force calculation unit) 138, and a VO. It has 2 estimation units 140 and.

地軸推定部132は、上述したセンサ部110により取得されたセンサデータに基づいて、地表に垂直な重力方向を示す地軸(鉛直軸)を推定する。具体的には、地軸推定部132は、加速度センサ112により検出される3軸方向の加速度を、走行動作の数周期分又は一定期間分について平均化することにより、重力方向のベクトルを算出し、これに基づいて地軸を特定する。 The earth's axis estimation unit 132 estimates the earth's axis (vertical axis) indicating the direction of gravity perpendicular to the ground surface based on the sensor data acquired by the sensor unit 110 described above. Specifically, the earth's axis estimation unit 132 calculates a vector in the direction of gravity by averaging the accelerations in the three-axis directions detected by the acceleration sensor 112 for several cycles or a certain period of running motion. The earth's axis is specified based on this.

接地検出部134は、センサ部110により検出されたセンサデータに基づいて、運動中にユーザUSの左右いずれかの足が地面に接地したタイミングを検出する。具体的には、一般的な走行動作においては、地軸推定部132により推定された地軸に基づいて重力方向に検出される加速度の時間変化は、ユーザUSの左右いずれかの足が接地するタイミングに密接に関連した波形を示すので、接地検出部134は、この波形変化に基づいて接地タイミングを検出する。 The ground contact detection unit 134 detects the timing when either the left or right foot of the user US touches the ground during exercise based on the sensor data detected by the sensor unit 110. Specifically, in a general running motion, the time change of the acceleration detected in the direction of gravity based on the earth's axis estimated by the earth's axis estimation unit 132 is the timing when either the left or right foot of the user US touches the ground. Since it shows a closely related waveform, the grounding detection unit 134 detects the grounding timing based on this waveform change.

なお、接地検出部134は、上述したように、運動中にユーザUSの左右いずれかの足が地面に接地したタイミングを単に検出するだけでなく、運動中に接地した足が左右のいずれの足であるかを判定する左右接地検出機能(後述する変形例の左右接地検出部144参照)を備えるものであってもよい。 As described above, the ground contact detection unit 134 not only detects the timing when either the left or right foot of the user US touches the ground during exercise, but also the left or right foot touches the ground during exercise. It may be provided with a left / right grounding detection function (see the left / right grounding detection unit 144 of a modified example described later) for determining whether or not the above.

周期検出部136は、接地検出部134により検出されたユーザUSの左右いずれかの足の一歩ごとの接地タイミング、及び、走行動作は左右の足が交互に接地するという前提に基づいて、右→左→右、又は、左→右→左の足の運びからなる走行動作の1周期分の時間を算出する。なお、走行動作における周期を算出する手法は、上記の手法に限定されるものではなく、他の手法を適用するものであってもよい。 The cycle detection unit 136 is based on the grounding timing for each step of either the left or right foot of the user US detected by the grounding detection unit 134, and the running operation on the premise that the left and right feet are alternately grounded. Calculate the time for one cycle of the running motion consisting of left-to-right or left-to-right-to-left foot movement. The method for calculating the period in the running motion is not limited to the above method, and other methods may be applied.

K値計算部138は、センサ部110により取得されたセンサデータ、及び、上記の周期検出部136により算出された走行動作の1周期の時間に基づいて、ユーザUSにより、1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力、すなわち、ユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力の1分間当たりの平均値を算出する。本実施形態においては、走行動作の1分間あたりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力(単位動作力)を「K値」と称し、運動能力評価指標の一つとして規定する。 The K value calculation unit 138 is based on the sensor data acquired by the sensor unit 110 and the time of one cycle of the running operation calculated by the cycle detection unit 136 described above by the user US, and the user US per minute. The average value per minute of the force acting on 1 kg of the body weight of the user US, that is, the force acting on the body weight of 1 kg of the user US is calculated. In the present embodiment, the force (unit motion force) acting on 1 kg of the body weight of the user US per minute of the running motion is referred to as "K value" and is defined as one of the athletic ability evaluation indexes. ..

具体的には、走行動作における1周期の期間に人体に作用している力の累積値は、次の式(11)に示すように、時間関数であるF(人体に働く力)を1周期に亘って積分することにより算出される。したがって、1周期にユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力の累積値Wは、式(11)に示すFの積分値をユーザUSの体重mで除することにより算出される。ここで、時間関数で表される力Fは、加速度aと質量(体重m)とを乗じた値であるので、ユーザUSの身体の体重1kg分に働く力の累積値Wは、加速度aを1周期に亘って積分することにより算出される。この力の累積値Wの単位は、(N/kg/周期)となる。また、加速度センサ112に適用される3軸加速度センサにおいては、直交するx、y、zの各軸方向の加速度が検出されるので、これらの二乗平均値を求めることにより加速度の大きさ(上記の加速度a)が算出される。 Specifically, the cumulative value of the force acting on the human body during one cycle of the running motion is F (force acting on the human body), which is a time function, for one cycle, as shown in the following equation (11). It is calculated by integrating over. Therefore, the cumulative value W of the force acting on 1 kg of the body weight of the user US in one cycle is calculated by dividing the integral value of F shown in the equation (11) by the body weight m of the user US. Here, since the force F expressed by the time function is a value obtained by multiplying the acceleration a and the mass (body weight m), the cumulative value W of the forces acting on the body weight of the user US for 1 kg is the acceleration a. It is calculated by integrating over one cycle. The unit of the cumulative value W of this force is (N / kg / cycle). Further, in the three-axis acceleration sensor applied to the acceleration sensor 112, accelerations in the respective axial directions of orthogonal x, y, and z are detected. Therefore, the magnitude of the acceleration (above) is obtained by obtaining the root mean square value of these. Acceleration a) is calculated.

Figure 2021007762
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そして、次の式(12)に示すように、上記の力の累積値Wを周期検出部136により算出された走行動作の1周期分の時間T(単位は秒;sec)で除し、60を乗じて分単位に換算することにより、1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力K、すなわち、1周期の期間において、ユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力の1分間当たりの平均値、が算出される。この力Kの単位は、(N/kg/min)となる。 Then, as shown in the following equation (12), the cumulative value W of the above forces is divided by the time T (unit: seconds; sec) for one cycle of the running motion calculated by the cycle detection unit 136, and 60 By multiplying by and converting to minutes, the force K acting on 1 kg of the body weight of the user US per minute, that is, acting on 1 kg of the body weight of the user US in one cycle period. The average value of the force being applied per minute is calculated. The unit of this force K is (N / kg / min).

Figure 2021007762
Figure 2021007762

なお、走行動作における1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力Kを算出する手法は、上記の手法に限定されるものではない。例えば、センサ機器100のセンサ部110により取得されたセンサデータに基づいて、走行動作の運動状態に関する解析データとして一般に良く使われているピッチP(1分間の歩数;単位はstep/min)が算出されている場合には、走行動作における1周期は左右2歩分の接地タイミングの間隔の合計であることから、次の式(13)に示すように、加速度aを1周期(時間T)に亘って積分した値(力の累積値W;上式(11)参照)にピッチP/2を乗じることにより、上述した1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力Kを算出することができる。 The method for calculating the force K acting on the body weight of the user US for 1 kg per minute in the running motion is not limited to the above method. For example, based on the sensor data acquired by the sensor unit 110 of the sensor device 100, the pitch P (steps per minute; unit is step / min), which is generally used as analysis data regarding the motion state of running motion, is calculated. If this is the case, one cycle in the running operation is the sum of the intervals of the ground contact timings for two left and right steps. Therefore, as shown in the following equation (13), the acceleration a is set to one cycle (time T). By multiplying the integrated value (cumulative value W of force; see the above equation (11)) by the pitch P / 2, the force K acting on 1 kg of the body weight of the user US per minute described above. Can be calculated.

Figure 2021007762
Figure 2021007762

VO推定部140は、K値計算部138により算出された、1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力Kに基づいて、予め取得されたユーザUS固有のK値と酸素摂取量VOとの相関関係を参照することにより、ユーザUSの今回の走行動作における、ユーザUSが、1分間当たりに体重1kg当たりに摂取する酸素量(酸素摂取量VO)を推定する。この酸素摂取量VOの単位は、(ml/kg/min)となる。本実施形態においては、VO推定部140により推定される酸素摂取量VOを、上記K値とともに、運動能力評価指標の一つとして規定する。 VO 2 estimation unit 140, calculated by the K value calculation unit 138, based on the force K acting on the body weight 1kg content of the user US of the body per minute, has been previously obtained user US-specific K values By referring to the correlation between and oxygen uptake VO 2 , the amount of oxygen (oxygen uptake VO 2 ) that the user US ingests per 1 kg of body weight per minute in this running operation of the user US is estimated. To do. The unit of this oxygen uptake VO 2 is (ml / kg / min). In the present embodiment, the oxygen uptake VO 2 estimated by the VO 2 estimation unit 140 is defined as one of the athletic ability evaluation indexes together with the above K value.

ここで、K値と酸素摂取量VOとの相関関係について、本願発明者らが各種実験により検証したところ、ユーザUSの体格や性別、心肺機能、走行時のフォーム等の生理的能力の違いにより、ユーザUS毎に個別の特性を有していることが判明した。 Here, when the inventors of the present application verified the correlation between the K value and the oxygen uptake VO 2 by various experiments, the difference in the physique and gender of the user US, the cardiopulmonary function, the physiological ability such as the form during running, etc. It was found that each user US has individual characteristics.

具体的には、例えば図3(a)〜(f)に示すように、生理的能力が異なる6人のユーザUSがトレッドミル上で走行した場合に測定されたK値と酸素摂取量VOとの関係は、相関係数が0.97〜0.99であり、いずれも酸素摂取量VOが増加するとK値が一次関数的に上昇するという比較的高い線形性を有している。一方、K値と酸素摂取量VOとの相関関係を示す回帰線の傾き及び切片の値は、各個人の生理的能力に起因して個人毎に互いに異なる値を有している。具体的には、図3(a)では、傾き4.26、切片584.69、図3(b)では、傾き4.33、切片628.84、図3(c)では、傾き5.51、切片644.15、図3(d)では、傾き9.49、切片396.66、図3(e)では、傾き6.90、切片548.70、図3(f)では、傾き7.58、切片535.61となっている。 Specifically, for example, as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (f), the K value and oxygen uptake VO 2 measured when six user USs having different physiological abilities run on a treadmill. The correlation coefficient is 0.97 to 0.99, and both have a relatively high linearity that the K value increases linearly as the oxygen uptake VO 2 increases. On the other hand, the slope of the regression line and the intercept value showing the correlation between the K value and the oxygen uptake VO 2 have different values for each individual due to the physiological ability of each individual. Specifically, in FIG. 3A, the slope is 4.26 and the intercept is 584.69, in FIG. 3B, the slope is 4.33 and the intercept is 628.84, and in FIG. 3C, the slope is 5.51. , Section 644.15, Slope 9.49 in FIG. 3 (d), Slope 396.66, Slope 6.90 in FIG. 3 (e), Slope 548.70, Slope 7. In FIG. 3 (f). 58, intercept 535.61.

このような検証結果によれば、ユーザUSごとに生理的能力が異なるため、他のユーザUSとの間でK値を比較することによりユーザUS間の走行時の酸素摂取量VOの値を比較することはできないものの、例えば、同一のユーザUS個人の中では、予め取得したK値と酸素摂取量VOとの相関関係を参照することにより、K値の変化から、走行時のフォームの影響等による酸素摂取量VOの変化について、高い精度で推定することができることが判明した。なお、上記の各個人の回帰線の傾き及び切片の値は、各個人に対応させてメモリ部150の所定の記憶領域に保存されている。 According to such verification results, since the physiological ability differs for each user US, the value of oxygen uptake VO 2 during running between user USs can be determined by comparing the K value with other user USs. Although it is not possible to compare, for example, in the same user US individual, by referring to the correlation between the K value acquired in advance and the oxygen uptake VO 2 , the change in the K value can be seen in the form of the running form. It was found that the change in oxygen uptake VO 2 due to the influence can be estimated with high accuracy. The slope of the regression line and the intercept value of each individual are stored in a predetermined storage area of the memory unit 150 corresponding to each individual.

メモリ部150は、センサ部110により取得されたセンサデータ(加速度データ、角速度データ)、及び、速度情報取得部120により取得された速度データを、経過時間の時間データに関連付けて所定の記憶領域に順次保存する。また、メモリ部150は、上述した演算処理部130において、所定の制御プログラムやアルゴリズムプログラムを実行することにより、運動中に取得されたセンサデータに基づいて算出又は推定される運動能力評価指標を含む、運動状態に関する各種の解析データ等を所定の記憶領域に保存する。なお、メモリ部150は、その一部または全部がリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、センサ機器100に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。 The memory unit 150 associates the sensor data (acceleration data, angular velocity data) acquired by the sensor unit 110 and the velocity data acquired by the velocity information acquisition unit 120 with the time data of the elapsed time, and stores them in a predetermined storage area. Save sequentially. In addition, the memory unit 150 includes an athletic ability evaluation index calculated or estimated based on sensor data acquired during exercise by executing a predetermined control program or algorithm program in the above-mentioned arithmetic processing unit 130. , Various analysis data related to the exercise state are stored in a predetermined storage area. A part or all of the memory unit 150 may have a form as a removable storage medium and may be configured to be detachable from the sensor device 100.

I/F部160は、後述する外部表示機器200に対して、センサ機器100において取得された各種の解析データ等を所定の方法や方式で出力する。具体的には、I/F部160は、例えばブルートゥース(登録商標)(Bluetooth(登録商標))やワイファイ(WiFi(登録商標))等の各種の無線通信方式を使用してセンサ機器100から外部表示機器200に、各種の解析データ等を出力する手法を適用することができる。また、I/F部160は、例えばUSB(Universal Serial Bus)規格の通信ケーブル(USBケーブル)等や、メモリカード等のリムーバブル記憶媒体を介して、外部表示機器200に解析データ等を出力する手法を適用することもできる。 The I / F unit 160 outputs various analysis data and the like acquired by the sensor device 100 to the external display device 200, which will be described later, by a predetermined method or method. Specifically, the I / F unit 160 is external from the sensor device 100 by using various wireless communication methods such as Bluetooth (registered trademark) (Bluetooth (registered trademark)) and Wi-Fi (WiFi (registered trademark)). A method of outputting various analysis data and the like can be applied to the display device 200. Further, the I / F unit 160 is a method of outputting analysis data or the like to the external display device 200 via, for example, a USB (Universal Serial Bus) standard communication cable (USB cable) or a removable storage medium such as a memory card. Can also be applied.

電源供給部170は、センサ機器100内部の各構成に駆動用電力を供給するバッテリであって、周知のボタン型電池等の一次電池や、リチウムイオン電池等の二次電池のほか、振動や光、熱、電磁波等のエネルギーにより発電する環境発電技術による電源等を、単独で、又は、適宜組み合わせて適用することができる。 The power supply unit 170 is a battery that supplies driving power to each configuration inside the sensor device 100, and is a primary battery such as a well-known button type battery, a secondary battery such as a lithium ion battery, and vibration or light. , A power source based on environmental power generation technology that generates electricity from energy such as heat and electromagnetic waves, alone or in combination as appropriate.

(外部表示機器200)
外部表示機器200は、上述したセンサ機器100によりユーザUSの運動中に取得したセンサデータ等に基づいて算出又は推定された運動能力評価指標(K値、酸素摂取量)を含む、運動状態に関する解析結果を、ユーザUSが指定した任意の表示形態、又は、予め設定された表示形態で表示する機能を有している。
(External display device 200)
The external display device 200 includes an analysis of an exercise state including an exercise ability evaluation index (K value, oxygen intake) calculated or estimated based on sensor data or the like acquired during exercise by the user US by the sensor device 100 described above. It has a function of displaying the result in an arbitrary display form designated by the user US or a preset display form.

外部表示機器200は、例えば図1(a)に示すように、表示機能を備えた電子機器であって、パーソナルコンピュータやスマートフォン、タブレット機器、腕時計型又はリストバンド型のリスト機器、専用端末等を適用することができる。すなわち、外部表示機器200は、ユーザUSが運動中に携帯又は装着しているものであってもよいし、ユーザが携帯することなく、別個に設置されているものであってもよい。 The external display device 200 is, for example, as shown in FIG. 1A, an electronic device having a display function, such as a personal computer, a smartphone, a tablet device, a wristwatch type or wristband type wrist device, a dedicated terminal, or the like. Can be applied. That is, the external display device 200 may be carried or worn by the user US during exercise, or may be separately installed without being carried by the user.

外部表示機器200は、具体的には、例えば図2(b)に示すように、操作部210と、I/F部220と、制御部230と、メモリ部240と、表示部250と、報知部260と、電源供給部270と、を有している。 Specifically, as shown in FIG. 2B, for example, the external display device 200 notifies the operation unit 210, the I / F unit 220, the control unit 230, the memory unit 240, the display unit 250, and the notification unit. It has a unit 260 and a power supply unit 270.

操作部210は、外部表示機器200に付設されるキーボードやマウス、タッチパッド、後述する表示部250の前面に設けられたタッチパネル、機器筐体の前面や側面に設けられた押しボタン等の入力手段を有している。操作部210は、センサ機器100から出力された運動能力評価指標を含む、運動状態に関する解析結果を表示部250に所定の表示形態で表示させる際の入力操作に用いられる。また、I/F部220は、無線や有線による所定の通信方式や、リムーバブル記憶媒体を介する方法により、センサ機器100において取得された各種の解析データ等を取り込む。 The operation unit 210 is an input means such as a keyboard, mouse, and touch pad attached to the external display device 200, a touch panel provided on the front surface of the display unit 250 described later, and push buttons provided on the front surface and side surfaces of the device housing. have. The operation unit 210 is used for an input operation when displaying the analysis result regarding the exercise state including the exercise ability evaluation index output from the sensor device 100 on the display unit 250 in a predetermined display form. In addition, the I / F unit 220 captures various analysis data acquired by the sensor device 100 by a predetermined communication method by wireless or wired, or a method via a removable storage medium.

制御部230は、CPUやMPU等の演算処理装置であって、所定の制御プログラムを実行することにより、表示部250における各種データや情報の表示動作や、報知部260における報知動作、メモリ部240における各種データ等の保存及び読出し動作、I/F部220におけるセンサ機器100からの解析データ等の取り込み動作等の、外部表示機器200全体の動作を制御する。メモリ部240は、I/F部220を介してセンサ機器100から出力された各種の解析データ等を所定の記憶領域に保存する。 The control unit 230 is an arithmetic processing unit such as a CPU or MPU, and by executing a predetermined control program, various data and information display operations on the display unit 250, notification operations on the notification unit 260, and memory units 240. Controls the operation of the entire external display device 200, such as the operation of saving and reading various data and the like in the I / F unit 220, and the operation of capturing analysis data and the like from the sensor device 100 in the I / F unit 220. The memory unit 240 stores various analysis data and the like output from the sensor device 100 via the I / F unit 220 in a predetermined storage area.

表示部250は、例えば液晶方式や発光素子方式等の表示パネルを有し、少なくとも操作部210を用いた入力操作に関するアイコンやメニュー、センサ機器100から出力された各種の解析データ等を、ユーザUSが操作部210を用いて指定した任意の表示形態、又は、予め設定された表示形態で、解析結果として表示する。なお、表示部250において表示される解析結果の具体例については後述する。また、表示部250は、上記の情報の他に、外部表示機器200が備える各種の機能に関連した情報や、時刻情報等を表示するものであってもよい。 The display unit 250 has, for example, a display panel of a liquid crystal system, a light emitting element system, or the like, and at least displays icons and menus related to input operations using the operation unit 210, various analysis data output from the sensor device 100, and the like. Is displayed as an analysis result in an arbitrary display form designated by using the operation unit 210 or in a preset display form. A specific example of the analysis result displayed on the display unit 250 will be described later. Further, in addition to the above information, the display unit 250 may display information related to various functions included in the external display device 200, time information, and the like.

報知部260は、例えば発光部や音響部、振動部、刺激部等の報知手段を有している。報知部260は、例えば表示部250に表示される解析結果に連動して、当該解析結果が所定の基準値や許容範囲に対して逸脱している程度に応じて、一段階又は複数段階の報知情報を出力する。報知部260から出力される報知情報は、視覚や聴覚、触覚等を通してユーザUSに提供される。なお、報知部260における報知動作の具体例については後述する。 The notification unit 260 has, for example, notification means such as a light emitting unit, an acoustic unit, a vibration unit, and a stimulation unit. The notification unit 260 notifies one step or a plurality of stages in conjunction with, for example, the analysis result displayed on the display unit 250, depending on the degree to which the analysis result deviates from a predetermined reference value or allowable range. Output information. The notification information output from the notification unit 260 is provided to the user US through visual, auditory, tactile, and the like. A specific example of the notification operation in the notification unit 260 will be described later.

電源供給部270は、外部表示機器200内部の各構成に駆動用電力を供給する。電源供給部270は、ノート型のパーソナルコンピュータやスマートフォン、タブレット端末、リスト機器等の携帯型の電子機器においては、リチウムイオン電池等の二次電池が適用される。また、デスクトップ型のパーソナルコンピュータ等の据置型の電子機器においては、商用交流電源が適用される。 The power supply unit 270 supplies driving power to each configuration inside the external display device 200. A secondary battery such as a lithium ion battery is applied to the power supply unit 270 in a portable electronic device such as a notebook personal computer, a smartphone, a tablet terminal, or a wrist device. In addition, commercial AC power supplies are applied to stationary electronic devices such as desktop personal computers.

なお、本実施形態においては、外部表示機器200がセンサ機器100から出力された各種の解析データ等を、所定の表示形態の解析結果として表示するための機能を備える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外部表示機器200として、ユーザUSが運動中に携帯又は装着するスマートフォンやリスト機器等を適用する場合には、当該外部表示機器200の操作部210をユーザUSが操作することにより、I/F部220を介して操作信号を送信して、センサ機器100におけるセンシング動作の開始や終了、運動能力評価指標を含む各種の解析データの算出又は推定処理の進行状況等を制御する機能等を有しているものであってもよい。 In the present embodiment, the case where the external display device 200 has a function for displaying various analysis data and the like output from the sensor device 100 as the analysis result of a predetermined display form has been described. Is not limited to this. For example, when applying a smartphone, a wrist device, or the like that the user US carries or wears while exercising as the external display device 200, the user US operates the operation unit 210 of the external display device 200 to perform I / It has a function of transmitting an operation signal via the F unit 220 to control the start and end of the sensing operation in the sensor device 100, the calculation of various analysis data including the motor ability evaluation index, and the progress of the estimation process. It may be what you are doing.

(運動支援方法)
次に、本実施形態に係る運動支援装置における制御方法(運動支援方法)について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す運動支援方法は、センサ機器100の演算処理部130、及び、外部表示機器200の制御部230において、所定のプログラムを実行することにより実現される。
図4は、本実施形態に係る運動支援方法の一例を示すフローチャートである。
(Exercise support method)
Next, the control method (exercise support method) in the exercise support device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The exercise support method shown below is realized by executing a predetermined program in the arithmetic processing unit 130 of the sensor device 100 and the control unit 230 of the external display device 200.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the exercise support method according to the present embodiment.

本実施形態に係る運動支援方法においては、図4のフローチャートに示すように、まず、ユーザUSがセンサ機器100を腰部に装着した状態で、ランニング等の走行動作を開始することにより、センサ機器100の演算処理部130は、センサ部110の加速度センサ112及びジャイロセンサ114によりユーザUSの身体の動きに対応したセンサデータ(加速度データ、角速度データ)を検出させるとともに、速度情報取得部120により速度データを取得させて、時間データに関連付けてメモリ部150の所定の記憶領域に保存させる(ステップS102)。このようなセンサデータ等の検出処理は、ユーザUSが走行動作を終了するまでの間、所定のサンプリング周期で定期的に継続して実行されて、センサデータ及び速度データがサンプリングの時間データに関連付けられてメモリ部150の所定の記憶領域に順次保存される。 In the exercise support method according to the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 4, first, the sensor device 100 is started by the user US wearing the sensor device 100 on the waist and starting a running operation such as running. The arithmetic processing unit 130 of the above causes the acceleration sensor 112 and the gyro sensor 114 of the sensor unit 110 to detect sensor data (acceleration data, angular velocity data) corresponding to the movement of the body of the user US, and the velocity information acquisition unit 120 detects the speed data. Is stored in a predetermined storage area of the memory unit 150 in association with the time data (step S102). Such detection processing of the sensor data and the like is continuously executed periodically at a predetermined sampling cycle until the user US finishes the running operation, and the sensor data and the speed data are associated with the sampling time data. It is sequentially stored in a predetermined storage area of the memory unit 150.

次いで、演算処理部130は、ユーザUSが走行動作を終了した後、あるいは、上記のセンサデータ及び速度データが所定の時間(少なくとも走行動作の1周期分の時間)分以上、収集された時点で、運動中のユーザUSの運動能力評価指標(K値、酸素摂取量VO)を含む、運動状態に関する各種の解析データを算出又は推定する一連の処理動作を実行する。 Next, the arithmetic processing unit 130 collects the sensor data and the speed data for a predetermined time (at least one cycle of the running operation) after the user US finishes the running operation. , Performs a series of processing operations to calculate or estimate various analytical data related to the exercise state, including the exercise ability evaluation index (K value, oxygen uptake VO 2 ) of the user US during exercise.

具体的には、演算処理部130は、まず、地軸推定部132において、加速度センサ112により検出された3軸方向の加速度データに基づいて、重力方向のベクトルを算出し、地軸を特定する地軸推定処理を実行する(ステップS104)。次いで、演算処理部130は、接地検出部134において、加速度センサ112により検出された加速度データのうち、地軸推定処理により推定された地軸に基づいて重力方向に検出される加速度成分の時間変化を示す波形に基づいて、ユーザUSの左右いずれかの足が地面に接地したタイミングを検出する接地検出処理を実行する(ステップS106)。 Specifically, the arithmetic processing unit 130 first calculates a vector in the gravity direction based on the acceleration data in the three-axis direction detected by the acceleration sensor 112 in the earth's axis estimation unit 132, and estimates the earth's axis to specify the earth's axis. The process is executed (step S104). Next, the arithmetic processing unit 130 indicates the time change of the acceleration component detected in the gravity direction based on the ground axis estimated by the ground axis estimation process among the acceleration data detected by the acceleration sensor 112 in the grounding detection unit 134. Based on the waveform, a ground contact detection process for detecting the timing when either the left or right foot of the user US touches the ground is executed (step S106).

次いで、演算処理部130は、周期検出部136において、接地検出処理により検出された接地タイミングに基づいて、走行動作の1周期分の時間を算出する運動周期検出処理を実行する(ステップS108)。次いで、演算処理部130は、K値計算部138において、加速度センサ112により取得された加速度データ、及び、運動周期検出処理により算出された走行動作の1周期の時間に基づいて、走行動作の1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力であるK値を算出するK値算出処理を実行する(ステップS110)。 Next, the arithmetic processing unit 130 executes the motion cycle detection process in the cycle detection unit 136 to calculate the time for one cycle of the running operation based on the ground contact timing detected by the ground contact detection process (step S108). Next, the arithmetic processing unit 130, in the K value calculation unit 138, based on the acceleration data acquired by the acceleration sensor 112 and the time of one cycle of the running motion calculated by the motion cycle detection process, 1 of the running motion. The K value calculation process for calculating the K value, which is the force acting on 1 kg of the body weight of the user US per minute, is executed (step S110).

次いで、演算処理部130は、VO推定部140において、K値算出処理より算出された力Kに基づいて、予め取得されたユーザUS固有のK値と酸素摂取量VOとの相関関係を参照することにより、ユーザUSの今回、又は、直近の走行動作における酸素摂取量VOを推定するVO推定処理を実行する(ステップS112)。なお、上記のステップS104〜S112の一連の処理動作において、算出又は推定される各データや運動能力評価指標を含む各種の解析データは、時間データに関連付けられてメモリ部150の所定の記憶領域に保存される。 Next, the arithmetic processing unit 130 determines the correlation between the user US-specific K value acquired in advance and the oxygen uptake VO 2 based on the force K calculated by the K value calculation processing in the VO 2 estimation unit 140. by reference, the current user US, or executes the VO 2 estimation process for estimating the oxygen intake VO 2 as of the most recent travel operation (step S112). In the series of processing operations of steps S104 to S112, various analysis data including each data calculated or estimated and an athletic ability evaluation index are associated with the time data and stored in a predetermined storage area of the memory unit 150. It will be saved.

次いで、演算処理部130は、I/F部160を介して、センサ機器100と外部表示機器200とが無線や有線による通信方式により接続されることにより、又は、メモリカード等のリムーバブル記憶媒体が接続されることにより、メモリ部150に保存されている各種の解析データ等を出力する(ステップS114)。ここで、センサ機器100から無線や有線による通信方式により、又は、リムーバブル記憶媒体を介して外部表示機器200に出力される各種の解析データ等は、上記のステップS104〜S112の一連の処理動作により算出又は推定された運動能力評価指標(K値、酸素摂取量VO)や速度データ等をそのまま出力するものであってもよいし、後述する解析結果の表示例に対応した関連付けがされた状態で出力されるものであってもよい。 Next, in the arithmetic processing unit 130, the sensor device 100 and the external display device 200 are connected via the I / F unit 160 by a wireless or wired communication method, or a removable storage medium such as a memory card is connected. By being connected, various analysis data and the like stored in the memory unit 150 are output (step S114). Here, various analysis data and the like output from the sensor device 100 to the external display device 200 by a wireless or wired communication method or via a removable storage medium are obtained by a series of processing operations in steps S104 to S112 described above. The calculated or estimated athletic ability evaluation index (K value, oxygen uptake VO 2 ), speed data, etc. may be output as they are, or they may be associated with each other according to the analysis result display example described later. It may be output by.

次いで、外部表示機器200の制御部230は、I/F部220を介して、センサ機器100から出力された各種の解析データ等を取り込んで、メモリ部240の所定の記憶領域に保存する。そして、ユーザUSが外部表示機器200の操作部210を操作して、表示部250に任意の解析結果を表示する入力操作が行われると、制御部230は、メモリ部240に保存された各種の解析データ等の中から、指示された解析結果に関連するデータを抽出して解析結果として表示部250に所定の表示形態で表示する(ステップS116)。ここで、制御部230は、表示部250に表示された解析結果について、例えば走行速度に対する酸素摂取量VOが、予め設定された所定の基準値や許容範囲に対して、超過する等の逸脱が生じた場合には、表示部250や報知部260において、表示色や発光色を段階的に変化させたり(緑→黄→赤)、アラーム音の音量や音色を変化させたりしてもよい。また、外部表示機器200として、ユーザUSが運動中に携帯又は装着するスマートフォンやリスト機器等を適用する場合には、振動の強度やパターンを変化させたり、人体に軽度の電気ショックを与えたりしてもよい。なお、人体に軽度の電気ショックを与える報知方法を利用する場合には、外部表示機器200の筐体の人体に接触する箇所に、微量の電流を流すための電極が露出した構造が適用される。 Next, the control unit 230 of the external display device 200 takes in various analysis data and the like output from the sensor device 100 via the I / F unit 220 and stores them in a predetermined storage area of the memory unit 240. Then, when the user US operates the operation unit 210 of the external display device 200 and performs an input operation for displaying an arbitrary analysis result on the display unit 250, the control unit 230 receives various types of data stored in the memory unit 240. Data related to the instructed analysis result is extracted from the analysis data and the like and displayed as the analysis result on the display unit 250 in a predetermined display form (step S116). Here, the control unit 230 deviates from the analysis result displayed on the display unit 250, for example, the oxygen uptake VO 2 with respect to the running speed exceeds a predetermined reference value or allowable range set in advance. When this occurs, the display color and the emission color may be changed stepwise (green → yellow → red), or the volume and tone of the alarm sound may be changed in the display unit 250 and the notification unit 260. .. Further, when the user US applies a smartphone, a wrist device, or the like that is carried or worn while exercising as the external display device 200, the intensity or pattern of vibration may be changed or a slight electric shock may be given to the human body. You may. When a notification method that gives a slight electric shock to the human body is used, a structure in which electrodes for passing a small amount of current are exposed is applied to a portion of the housing of the external display device 200 that comes into contact with the human body. ..

このように、本実施形態においては、身体に密着させて装着したセンサ機器100のモーションセンサにより検出されるセンサデータに基づいて運動中の身体に働く力を算出し、その力が身体活動によって発揮される力と同等であることを利用して、1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用する力(K値)を算出することで、ユーザUSが、1分間当たりに体重1kg当たりに摂取する酸素量(酸素摂取量VO)を推定する。 As described above, in the present embodiment, the force acting on the body during exercise is calculated based on the sensor data detected by the motion sensor of the sensor device 100 mounted in close contact with the body, and the force is exerted by the physical activity. By calculating the force (K value) acting on 1 kg of the body weight of the user US per minute by utilizing the fact that it is equivalent to the force to be applied, the user US per 1 kg of body weight per minute. Estimate the amount of oxygen ingested in the body (oxygen uptake VO 2 ).

本実施形態においては、上記の酸素摂取量VOを求める際に、予め取得されたユーザUS固有のK値と酸素摂取量VOとの相関関係を参照することにより、走行時のフォームに起因する酸素摂取量VOの変化を高い精度で推定することができ、ユーザUSの運動能力やその効率性を適切に評価することができる。 In the present embodiment, when the above oxygen uptake VO 2 is obtained, the correlation between the user US-specific K value acquired in advance and the oxygen uptake VO 2 is referred to, which is caused by the running form. The change in oxygen uptake VO 2 to be performed can be estimated with high accuracy, and the exercise ability of the user US and its efficiency can be appropriately evaluated.

また、本実施形態においては、モーションセンサを備えた小型のセンサ機器100を身体に密着して装着させた簡易な測定環境で、走行時の酸素摂取量VOを高い精度で推定することができるので、日常の練習や実際のレース等、場所や時間、費用を選ぶことなく必要なときにいつでも酸素摂取量VOを推定して、運動能力やその効率性を適切に評価することができる。 Further, in the present embodiment, the oxygen uptake VO 2 during running can be estimated with high accuracy in a simple measurement environment in which a small sensor device 100 equipped with a motion sensor is attached in close contact with the body. because, practice and the actual race, such as the day-to-day, place and time, to estimate the oxygen intake VO 2 at any time when needed without having to choose the cost, exercise capacity and its efficiency can be properly evaluated.

<変形例>
次に、上述した第1の実施形態における変形例について図面を参照して説明する。
図5は、本実施形態に係る運動支援装置の変形例を示す機能ブロック図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については同一の符号を付してその説明を簡略化する。図6、図7は、本変形例に適用される平均波形検出処理の説明図である。
<Modification example>
Next, a modification of the above-described first embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a functional block diagram showing a modified example of the exercise support device according to the present embodiment. Here, the same reference numerals are given to the configurations equivalent to those of the above-described embodiment to simplify the description. 6 and 7 are explanatory views of the average waveform detection process applied to this modification.

上述した第1の実施形態においては、運動中にセンサ部110により取得されたセンサデータ(加速度データ、角速度データ)に基づいて、演算処理部130により地軸検出、接地検出を行い、走行動作の1周期分の時間を算出する場合について説明した。ここで、一般的な走行動作において、予期しない静止や躓き、ふらつき等の、本来の周期的な動作以外の突発的な動作が発生して、センサ部110により取得されるセンサデータのなまりや、走行動作の1周期にばらつきが生じると、上述した式(11)〜式(13)に関連するK値計算部138やVO推定部140において運動能力評価指標(K値、酸素摂取量VO)が正確に算出又は推定されなくなる場合がある。 In the first embodiment described above, the arithmetic processing unit 130 detects the earth's axis and the ground based on the sensor data (acceleration data, angular velocity data) acquired by the sensor unit 110 during the exercise, and the traveling operation 1 The case of calculating the time for a cycle has been described. Here, in a general running operation, a sudden operation other than the original periodic operation such as unexpected rest, stumbling, or wobbling occurs, and the sensor data acquired by the sensor unit 110 is rounded or staggered. When one cycle of the running motion varies, the exercise ability evaluation index (K value, oxygen uptake VO 2 ) is used in the K value calculation unit 138 and the VO 2 estimation unit 140 related to the above equations (11) to (13). ) May not be calculated or estimated accurately.

そこで、本変形例においては、例えば図5に示すように、上述した第1の実施形態に示した構成に加え、運動中に接地した足が左右のいずれの足であるかを判定する左右接地検出部144と、運動中の走行動作の突発的な変化による周期のばらつきを抑制する平均化処理を行う平均波形検出部146と、を有している。 Therefore, in this modified example, for example, as shown in FIG. 5, in addition to the configuration shown in the first embodiment described above, left and right ground contact for determining which foot is the left or right foot touched during exercise. It has a detection unit 144 and an average waveform detection unit 146 that performs an averaging process that suppresses periodic variations due to sudden changes in running motion during exercise.

左右接地検出部144は、一般的な走行動作において、運動中に人体の前後方向に設定されたy軸について検出される角速度の時間変化は、左右の各足の運びに密接に関連した波形を示すので、この波形変化に基づいて、上述した接地検出部134と同等の機能により検出された接地タイミングについて左右のいずれの足が接地したかを判定する。なお、左右の各足の接地タイミングを判定する手法としては、y軸の角速度データを用いる手法の他に、x軸の加速度データを用いる手法や、z軸の角速度データを用いる手法を適用するものであってもよい。 In general running motion, the left and right ground contact detection unit 144 displays a waveform that is closely related to the movement of each of the left and right feet by the time change of the angular velocity detected about the y-axis set in the front-back direction of the human body during exercise. As shown above, based on this waveform change, it is determined which of the left and right feet has touched the ground at the grounding timing detected by the same function as the grounding detection unit 134 described above. As a method for determining the contact timing of each of the left and right feet, in addition to the method using the y-axis angular velocity data, the method using the x-axis acceleration data and the method using the z-axis angular velocity data are applied. It may be.

平均波形検出部146は、まず、図6(a)〜(c)に示すように、周期検出部136により算出された走行動作の各周期のセンサデータ(3軸方向の加速度データ)を、各周期の時間を同じ時間にするように正規化し、この1周期の期間を例えば0〜400のサンプルポイントに分割し、各周期の同一サンプルポイントのセンサデータを平均した波形を求め、0〜399の各サンプルポイントについて各周期の検出波形と平均波形との差分を算出する。平均波形検出部146は、このような検出波形と平均波形との差分の算出処理を、センサ部110に設定されたx、y、zの各軸について実行し、図6(d)に示すように、これらの3軸の二乗平均値を求めて、0〜399の各サンプルポイントにおける二乗平均値を合算することにより、各周期における平均波形との差分を求める。これは、各サンプルポイントにおける加速度の平均ベクトルと個別ベクトルの差分ベクトルを求め、差分ベクトルの大きさを1周期に亘って合算することに相当する。 First, as shown in FIGS. 6A to 6C, the average waveform detection unit 146 first obtains sensor data (acceleration data in the three axial directions) of each cycle of the traveling operation calculated by the cycle detection unit 136. Normalize the time of the cycle so that it is the same time, divide the period of this one cycle into sample points of 0 to 400, for example, obtain the waveform obtained by averaging the sensor data of the same sample point of each cycle, and obtain a waveform of 0 to 399. For each sample point, the difference between the detected waveform and the average waveform of each cycle is calculated. The average waveform detection unit 146 executes such a process of calculating the difference between the detected waveform and the average waveform for each of the x, y, and z axes set in the sensor unit 110, as shown in FIG. 6 (d). In addition, the root mean square values of these three axes are obtained, and the root mean square values at each sample point from 0 to 399 are added up to obtain the difference from the mean waveform in each period. This corresponds to finding the difference vector between the average vector of acceleration and the individual vector at each sample point and adding up the magnitudes of the difference vectors over one cycle.

次いで、平均波形検出部146は、各周期の順番を上記の差分の小さい順にソートして、センサデータの検出波形の平均に必要な数の周期を抽出して、平均化処理に利用する。例えば、10波形の平均を求める場合には、ソートされた各周期の波形の先頭から10波形分を選択し、20波形の平均を求める場合には、先頭から20波形分を選択して次の平均化処理を行う。 Next, the average waveform detection unit 146 sorts the order of each cycle in ascending order of the above difference, extracts the number of cycles required for averaging the detected waveforms of the sensor data, and uses them for the averaging process. For example, when calculating the average of 10 waveforms, select the 10 waveforms from the beginning of the sorted waveforms of each cycle, and when calculating the average of 20 waveforms, select the 20 waveforms from the beginning and select the next. Perform averaging processing.

ここで、平均波形検出部146は、センサデータの検出波形について、左足と右足を別々に正規化して平均する。これは、例えば、左足の接地から次の左足の着地までの時間をそろえる場合、右足の接地時間にばらつきが生じると、右足の接地タイミングの近辺の波形になまりが発生するため、このような波形のなまりの影響を抑制するためである。 Here, the average waveform detection unit 146 averages the detected waveforms of the sensor data by separately normalizing the left foot and the right foot. This is because, for example, when the time from the contact of the left foot to the landing of the next left foot is the same, if the contact time of the right foot varies, the waveform near the contact timing of the right foot becomes blunt. This is to suppress the influence of the rounding.

センサデータの検出波形の平均化処理においては、平均波形検出部146は、まず、平均化のために選択された各検出波形の周期を求めて、これらの周期の平均値(cyc)を算出する。次いで、各周期において左足の接地から右足の接地までの時間を求めて、これらの時間の平均値(cyc_L)を算出する。次いで、各周期において右足の接地から左足の接地までの時間を求めて、上記と同様にこれらの時間の平均値(cyc_R)を算出する。 In the process of averaging the detected waveforms of the sensor data, the average waveform detection unit 146 first obtains the period of each detected waveform selected for averaging and calculates the average value (cyc) of these periods. .. Next, the time from the contact of the left foot to the contact of the right foot is obtained in each cycle, and the average value (cyc_L) of these times is calculated. Next, the time from the contact of the right foot to the contact of the left foot is obtained in each cycle, and the average value (cyc_R) of these times is calculated in the same manner as described above.

次いで、これらの平均値に基づいて、正規化の対象となるサンプルポイントの数を次式のように求める。
左足ポイント数=round(400×cyc_L/cyc)
右足ポイント数=round(400×cyc_R/cyc)
Then, based on these average values, the number of sample points to be normalized is calculated by the following equation.
Number of left foot points = round (400 x cyc_L / cyc)
Number of right foot points = round (400 x cyc_R / cyc)

そして、これらのサンプルポイントを連続するように繋ぎ合わせることにより、0〜400のサンプルポイントに分割された1周期分のデータとする。例えば図7(a)においては、左足のポイント数が197である場合の補完データの波形を示し、図7(b)においては、右足のポイント数が203である場合の補完データの波形を示し、これらの左足と右足の補完データを連続するように繋ぎ合わせることにより、図7(c)に示すように、0〜400のサンプルポイントからなる1周期分の平均波形が得られる。 Then, by connecting these sample points so as to be continuous, data for one cycle divided into 0 to 400 sample points is obtained. For example, FIG. 7 (a) shows the waveform of the complementary data when the number of points of the left foot is 197, and FIG. 7 (b) shows the waveform of the complementary data when the number of points of the right foot is 203. By connecting the complementary data of the left foot and the right foot in succession, as shown in FIG. 7 (c), an average waveform for one cycle consisting of 0 to 400 sample points can be obtained.

このように、本変形例においては、各周期のセンサデータについて右足区間と左足区間とを別々に求めた補完データを平均化することにより、接地時の検出波形の大きな変化をなまらせることなく、かつ、ノイズが除去された滑らかな波形(平均波形)を得ることができる。 As described above, in this modified example, by averaging the complementary data obtained by separately obtaining the right foot section and the left foot section for the sensor data of each cycle, a large change in the detected waveform at the time of touchdown is not blunted. Moreover, a smooth waveform (average waveform) from which noise has been removed can be obtained.

ここで、平均化処理により得られた平均波形は、周期の時間Tが既知であり、その周期を400サンプルポイントのセンサデータ(加速度データ)で表した波形である。
1サンプルポイント当たりの時間は、T/400(sec)となるので、400サンプルポイントの加速度の大きさをすべて合計したものにT/400を乗じることにより、1周期にユーザUSの身体の体重1kg分に働く力の累積値Wが求められる。
Here, the average waveform obtained by the averaging process is a waveform in which the time T of the cycle is known and the cycle is represented by sensor data (acceleration data) of 400 sample points.
Since the time per sample point is T / 400 (sec), by multiplying the sum of all the acceleration magnitudes of 400 sample points by T / 400, the body weight of the user US is 1 kg per cycle. The cumulative value W of the force acting on the minute is obtained.

ここで、1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力Kを求めるためには、時間Tの単位が秒(sec)であるので、上記の式(12)に示したように、力の累積値Wに60/Tを乗じることになる。したがって、力Kの値は、400サンプルポイントの加速度の大きさを足し合わせたものに、60/400を乗じることにより求めることができる。そして、上述した第1の実施形態と同様に、VO推定部140において、力Kに基づいて、予め取得されたユーザUS固有のK値と酸素摂取量VOとの相関関係を参照することにより、ユーザUSの今回の走行動作における酸素摂取量VOを推定することができる。 Here, in order to obtain the force K acting on 1 kg of the body weight of the user US per minute, the unit of time T is seconds (sec), so it is shown in the above equation (12). As described above, the cumulative value W of the force is multiplied by 60 / T. Therefore, the value of the force K can be obtained by multiplying the sum of the magnitudes of the accelerations of 400 sample points by 60/400. Then, as in the first embodiment described above, in the VO 2 estimation unit 140, based on the force K, the reference to the correlation between the previously acquired user US-specific K value and oxygen uptake VO 2 Therefore, the oxygen uptake VO 2 in the current running operation of the user US can be estimated.

このように、本変形例においては、走行動作における1分間当たりにユーザUSの身体の体重1kg分に作用している力Kを求める際に、ランニング等の運動の特徴である動作の周期性に着目して、平均波形を利用することにより、予期しない静止や躓き、ふらつき等の、本来の周期的な動作以外の突発的な動作に影響されることなく、定常的に走行した場合と同等のフォームに起因する酸素摂取量VOを推定することができる。 As described above, in this modification, when the force K acting on the body weight of the user US 1 kg per minute in the running motion is obtained, the periodicity of the motion, which is a feature of the exercise such as running, is used. Focusing on it, by using the average waveform, it is equivalent to running constantly without being affected by sudden movements other than the original periodic movements such as unexpected rest, stumbling, and wobbling. Oxygen uptake VO 2 due to foam can be estimated.

また、上記実施形態においては、K値と酸素摂取量VOとの相関関係を示す回帰線の傾き及び切片の個人毎の値がメモリ部150に保存されていて、回帰線の傾き及び切片の値に基づいてK値より酸素摂取量VOの値を推定するとした。ここで、この回帰線の傾き及び切片の値が求められていない場合には、酸素摂取量VOの正確な値を推定することは困難である。しかしながら、各個人においては、体重や体型等に大きな変化がなければ、K値と酸素摂取量VOとの間には一定の相関関係が存在していると考えることができる。そのため、K値の変動は酸素摂取量VOの変動に対応していると考えることができる。すなわち、K値がある割合で増加した場合は酸素摂取量VOも同じ割合で増加したと考えることができ、K値がある割合で減少した場合は酸素摂取量VOも同じ割合で減少したと考えることができる。これにより、K値の変動を求めることにより、各個人における酸素摂取量VOの変動を推定して、各個人の運動能力やその効率性の変動を評価することができる。 Further, in the above embodiment, the slope of the regression line indicating the correlation between the K value and the oxygen uptake VO 2 and the individual value of the intercept are stored in the memory unit 150, and the slope of the regression line and the intercept of the section are stored. It was assumed that the value of oxygen uptake VO 2 was estimated from the K value based on the value. Here, it is difficult to estimate the accurate value of the oxygen uptake VO 2 when the slope of the regression line and the intercept value are not obtained. However, in each individual, can be considered if there is no significant change in body weight and body type, etc., a certain correlation between K value and the oxygen uptake VO 2 is present. Therefore, variations in the K value can be considered to correspond to variations in oxygen uptake VO 2. That is, if the K value increases at a certain rate, the oxygen uptake VO 2 can be considered to have increased at the same rate, and if the K value decreases at a certain rate, the oxygen uptake VO 2 also decreases at the same rate. Can be thought of. As a result, by obtaining the fluctuation of the K value, the fluctuation of the oxygen uptake VO 2 in each individual can be estimated, and the fluctuation of the exercise ability and its efficiency of each individual can be evaluated.

<第2の実施形態>
次に、本発明に係る運動支援装置の第2の実施形態について図面を参照して説明する。
図8は、第2の実施形態に係る運動支援装置に適用される構成例を示す機能ブロック図である。図8(a)はセンサ機器の構成例を示す機能ブロック図であり、図8(b)は外部表示機器の構成例を示す機能ブロック図である。ここで、上述した第1の実施形態と同等の構成については同一の符号を付してその説明を簡略化する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the exercise support device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration example applied to the exercise support device according to the second embodiment. FIG. 8A is a functional block diagram showing a configuration example of the sensor device, and FIG. 8B is a functional block diagram showing a configuration example of the external display device. Here, the same reference numerals are given to the configurations equivalent to those of the first embodiment described above to simplify the description.

上述した第1の実施形態においては、センサ機器100により、運動中のセンサデータを取得し、当該センサデータに基づいてK値及び酸素摂取量VO等の運動能力評価指標を算出し、外部表示機器200により、当該運動能力評価指標を含む解析結果を表示する場合について説明した。第2の実施形態においては、センサ機器100は、運動中のセンサデータを取得する機能のみを有し、外部表示機器200は当該運動中、又は、当該運動の終了後に、センサ機器100から取得したセンサデータに基づいて運動能力評価指標を算出して、解析結果を表示する機能を有している。 In the first embodiment described above, the sensor device 100 acquires sensor data during exercise, calculates an exercise ability evaluation index such as K value and oxygen uptake VO 2 based on the sensor data, and displays it externally. The case where the analysis result including the athletic ability evaluation index is displayed by the device 200 has been described. In the second embodiment, the sensor device 100 has only a function of acquiring sensor data during exercise, and the external display device 200 acquires the sensor data from the sensor device 100 during or after the exercise. It has a function to calculate the athletic ability evaluation index based on the sensor data and display the analysis result.

本実施形態に係る運動支援装置に適用されるセンサ機器100は、例えば図8(a)に示すように、センサ部110と、速度情報取得部120と、制御部330と、メモリ部150と、I/F部160と、電源供給部170と、を有している。ここで、センサ部110、速度情報取得部120、メモリ部150、I/F部160、電源供給部170は、上述した第1の実施形態と同等の構成及び機能を有している。 The sensor device 100 applied to the exercise support device according to the present embodiment includes, for example, as shown in FIG. 8A, a sensor unit 110, a speed information acquisition unit 120, a control unit 330, a memory unit 150, and the like. It has an I / F unit 160 and a power supply unit 170. Here, the sensor unit 110, the speed information acquisition unit 120, the memory unit 150, the I / F unit 160, and the power supply unit 170 have the same configurations and functions as those of the first embodiment described above.

制御部330は、所定の制御プログラムを実行することにより、センサ部110や速度情報取得部120、メモリ部150、I/F部160における各種の動作を制御する。これにより、センサ機器100は、上述した第1の実施形態に示した構成(図2(a)参照)において、少なくとも、ランニング等の運動中に取得されたセンサデータや速度データを時間データに関連付けてメモリ部150に順次保存する機能と、I/F部160により、運動中に取得したセンサデータや速度データを外部表示機器200にそのまま出力する機能と、を有している。 The control unit 330 controls various operations in the sensor unit 110, the speed information acquisition unit 120, the memory unit 150, and the I / F unit 160 by executing a predetermined control program. As a result, the sensor device 100 associates at least the sensor data and the speed data acquired during exercise such as running with the time data in the configuration shown in the first embodiment described above (see FIG. 2A). It has a function of sequentially storing in the memory unit 150 and a function of outputting the sensor data and speed data acquired during exercise to the external display device 200 as they are by the I / F unit 160.

外部表示機器200は、例えば図8(b)に示すように、操作部210と、I/F部220と、演算処理部430と、メモリ部240と、表示部250と、報知部260と、電源供給部270と、を有している。ここで、操作部210、I/F部220、メモリ部240、表示部250、報知部260及び電源供給部270は、上述した第1の実施形態と同等の構成及び機能を有している。また、演算処理部430は、上述した第1の実施形態に示した演算処理部130と同等の機能を有する、地軸推定部432と、接地検出部434と、周期検出部436と、K値計算部438と、VO推定部440と、を有している。 As shown in FIG. 8B, for example, the external display device 200 includes an operation unit 210, an I / F unit 220, an arithmetic processing unit 430, a memory unit 240, a display unit 250, a notification unit 260, and the like. It has a power supply unit 270. Here, the operation unit 210, the I / F unit 220, the memory unit 240, the display unit 250, the notification unit 260, and the power supply unit 270 have the same configurations and functions as those in the first embodiment described above. Further, the arithmetic processing unit 430 has the same functions as the arithmetic processing unit 130 shown in the first embodiment described above, and includes the earth's axis estimation unit 432, the grounding detection unit 434, the periodic detection unit 436, and the K value calculation. It has a unit 438 and a VO 2 estimation unit 440.

演算処理部430は、所定の制御プログラムを実行することにより、上述した第1の実施形態と同様に、表示部250における表示動作や、報知部260における報知動作、メモリ部240における各種データ等の保存及び読出し動作、I/F部220におけるセンサ機器100からのセンサデータや速度データ等の取り込み動作等の、外部表示機器200全体の動作を制御する。また、演算処理部430は、所定のアルゴリズムプログラムを実行することにより、センサ部110から出力されたセンサデータや速度データに基づいて、運動中のユーザUSの運動能力評価指標(K値、酸素摂取量VO)を含む、運動状態に関する各種の解析データを算出又は推定する処理を実行する。 By executing a predetermined control program, the arithmetic processing unit 430 can perform a display operation on the display unit 250, a notification operation on the notification unit 260, various data on the memory unit 240, and the like, as in the first embodiment described above. It controls the operation of the entire external display device 200, such as the save / read operation and the operation of capturing sensor data, speed data, etc. from the sensor device 100 in the I / F unit 220. Further, the arithmetic processing unit 430 executes a predetermined algorithm program, and based on the sensor data and speed data output from the sensor unit 110, the exercise ability evaluation index (K value, oxygen intake) of the user US during exercise. A process of calculating or estimating various analysis data related to the exercise state including the quantity VO 2 ) is executed.

すなわち、本実施形態においては、センサ機器100は、データロガーとしての機能を有し、外部表示機器200は、センサ機器100から出力されたセンサデータに基づいて、K値や酸素摂取量VO等の運動能力評価指標を算出して、解析結果を表示部250に表示する機能を有している。 That is, in the present embodiment, the sensor device 100 has a function as a data logger, and the external display device 200 has a K value, an oxygen uptake VO 2, etc. based on the sensor data output from the sensor device 100. It has a function of calculating the motor ability evaluation index of the above and displaying the analysis result on the display unit 250.

これにより、本実施形態によれば、センサ機器100における処理負担が大幅に軽減されるので、装置を小型化したりバッテリによる駆動時間を長くしたりすることができる。また、センサ機器100に比較して処理能力の高い演算処理装置を備えた外部表示機器200により運動能力評価指標の算出処理や解析結果の表示動作を行うことができるので、演算処理を高速化することができる。 As a result, according to the present embodiment, the processing load on the sensor device 100 is significantly reduced, so that the device can be miniaturized and the drive time by the battery can be lengthened. Further, since the external display device 200 provided with the arithmetic processing device having a higher processing capacity than the sensor device 100 can perform the calculation processing of the motor ability evaluation index and the display operation of the analysis result, the arithmetic processing is speeded up. be able to.

なお、本実施形態においては、外部表示機器200がセンサ機器100から出力されたセンサデータ等に基づいて、運動能力評価指標を算出し、解析結果を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、外部表示機器200として、運動中にユーザが携帯又は装着するスマートフォンやリスト機器等を適用する場合には、外部表示機器200は、例えばI/F部220を介してセンサ機器100との間で双方向の無線通信を行うことにより、操作部210における操作に応じて、センサ機器100における各種の動作(センシング動作の開始又は終了、センサデータ等の出力又は停止等)を制御する機能を有しているものであってもよい。 In the present embodiment, the case where the external display device 200 calculates the athletic ability evaluation index based on the sensor data or the like output from the sensor device 100 and displays the analysis result has been described. It is not limited to. In the present invention, when the external display device 200 is a smartphone, a wrist device, or the like that the user carries or wears during exercise, the external display device 200 is connected to the sensor device 100 via, for example, the I / F unit 220. A function of controlling various operations (start or end of sensing operation, output or stop of sensor data, etc.) in the sensor device 100 in response to an operation in the operation unit 210 by performing two-way wireless communication between the two. It may have.

また、本実施形態においては、外部表示機器200の演算処理部430が、上述した第1の実施形態に示した、センサ機器100の演算処理部130に対応した構成(図2(a)参照)を有する場合について説明したが、上述した第1の実施形態の変形例に示した、センサ機器100の演算処理部130に対応した構成(図5参照)を有するものであってもよい。 Further, in the present embodiment, the arithmetic processing unit 430 of the external display device 200 corresponds to the arithmetic processing unit 130 of the sensor device 100 shown in the first embodiment described above (see FIG. 2A). However, it may have a configuration (see FIG. 5) corresponding to the arithmetic processing unit 130 of the sensor device 100 shown in the modified example of the first embodiment described above.

(解析結果の表示例)
次に、上述した各実施形態に示した運動支援装置において、外部表示機器200の表示部250に表示される解析結果の例について、図面を参照して具体的に説明する。
図9〜図17は、本発明に係る運動支援装置における解析結果の表示例を示す図である。
(Display example of analysis result)
Next, in the exercise support device shown in each of the above-described embodiments, an example of the analysis result displayed on the display unit 250 of the external display device 200 will be specifically described with reference to the drawings.
9 to 17 are diagrams showing a display example of analysis results in the exercise support device according to the present invention.

図9、図10は、実際のレースにおいて取得されたセンサデータ及び速度データに基づいて算出又は推定された、走行速度に対するK値及び酸素摂取量VO2、ピッチ、上下動、スライド身長比の変化を示す解析結果である。ここで、図9、図10中の「Standard protocol」は、事前の練習において走行速度を変えて7本走行した際に取得したセンサデータに基づいて算出された運動能力評価指標(K値、酸素摂取量VO)の速度変化を示す特性線である。また、図11〜図13は、実際のレースにおいて取得されたセンサデータ及び速度データに基づいて算出又は推定された、走行距離に対する走行速度、ピッチ、上下動の変化を示す解析結果である。 9 and 10 show changes in K value and oxygen uptake VO2 , pitch, vertical movement, and slide height ratio with respect to running speed, which are calculated or estimated based on sensor data and speed data acquired in an actual race. It is an analysis result showing. Here, the "Standard protocol" in FIGS. 9 and 10 is an athletic ability evaluation index (K value, oxygen) calculated based on the sensor data acquired when seven runs were carried out at different running speeds in the preliminary practice. It is a characteristic line showing the rate change of the intake amount VO 2 ). Further, FIGS. 11 to 13 are analysis results showing changes in running speed, pitch, and vertical movement with respect to running distance, which are calculated or estimated based on sensor data and speed data acquired in an actual race.

これらの解析結果の表示例によれば、今回のレースでは走行時のフォームが悪く、図9に示すように、酸素摂取量VO(又はK値)が、練習時(Standard protocol)に比較して大きくなっていたことが分かる。 According to the display example of these analysis results, the form during running was poor in this race, and as shown in FIG. 9, the oxygen uptake VO 2 (or K value) was compared with that during practice (Standard protocol). You can see that it was getting bigger.

そこで、このような結果となった原因を探るために、関連指標として、ピッチ、上下動、スライド身長比の走行速度に対する変化を具体的に見ると、図10(a)〜(c)に示すように、どの解析結果も練習時(Standard protocol)と異なった傾向を示しているが、図10(a)に示す走行速度に対するピッチの変化が、走行速度に対する酸素摂取量VO(又はK値)の変化と比較的似ていることがわかる。 Therefore, in order to find out the cause of such a result, the changes in pitch, vertical movement, and slide height ratio with respect to the running speed are specifically viewed as related indexes, and are shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c). As shown, all the analysis results show different tendencies from those during practice (Standard protocol), but the change in pitch with respect to the running speed shown in FIG. 10 (a) is the oxygen uptake VO 2 (or K value) with respect to the running speed. ) Is relatively similar to the change.

また、図11〜図13に示すように、酸素摂取量VO(又はK値)は、レース時の走行速度、上下動の変化とは相関が低いが、一方、ピッチに対しては同じような変化傾向を示している(相関が高い)ことがわかる。
したがって、今回のレースでの結果は、普段よりピッチが大きくなったことが主要因と推測される。
Further, as shown in FIGS. 11 to 13, the oxygen uptake VO 2 (or K value) has a low correlation with the change in running speed and vertical movement during the race, but is the same for the pitch. It can be seen that the change tendency is high (high correlation).
Therefore, it is presumed that the main reason for the result of this race was that the pitch was larger than usual.

図14〜図16は、月日の異なる練習において取得されたセンサデータ及び速度データに基づいて算出又は推定された、走行速度に対するK値及び酸素摂取量VOの変化を示す解析結果である。ここで、図14〜図16に示された解析結果は、上述した図3(a)に示したK値と酸素摂取量VOとの相関関係が得られたユーザUSと同一人物によるものである。ここで、図3(a)に示された回帰線の式は、次式のように表される。
Y=4.26X+584.69
Y:K(N/kg/min)
X:VO(ml/kg/min)
14 to 16 was calculated or estimated based on the sensor data and the velocity data obtained at a different practice of date, an analysis result indicating a K value and the change in oxygen uptake VO 2 with respect to the running speed. Here, the analysis results shown in FIGS. 14 to 16 are based on the same person as the user US who obtained the correlation between the K value shown in FIG. 3 (a) and the oxygen uptake VO 2 described above. is there. Here, the equation of the regression line shown in FIG. 3A is expressed as the following equation.
Y = 4.26X + 584.69
Y: K (N / kg / min)
X: VO 2 (ml / kg / min)

これに基づいて、YからXを求める計算は、次式のように表される。
X=0.23Y−137.34
この式のYに図14のグラフのK値を当てはめることにより、図15のグラフに示す走行速度に対する酸素摂取量VOの変化を示す解析結果に換算される。
Based on this, the calculation for finding X from Y is expressed as follows.
X = 0.23Y-137.34
By applying the K value of the graph of FIG. 14 to Y of this equation, it is converted into an analysis result showing the change of oxygen uptake VO 2 with respect to the running speed shown in the graph of FIG.

これらの解析結果の表示例によれば、図14、図15に示すように、2015年10月31日の練習時に比較して、2015年12月19日の練習時のK値及び酸素摂取量VOが低くなっていることがわかる。また、2016年5月5日の練習時のK値及び酸素摂取量VOは2015年12月19日の練習時に比較して、低速域では変化が無いものの、高速域で低くなっていることがわかる。このことから、練習の成果によりフォームが良くなっているものと推測される。 According to the display examples of these analysis results, as shown in FIGS. 14 and 15, the K value and oxygen uptake during the practice on December 19, 2015 are compared with those during the practice on October 31, 2015. It can be seen that VO 2 is low. Also, the K value and the oxygen intake VO 2 during practice May 5, 2016 as compared to when practicing December 19, 2015, although there is no change in the low-speed range, that is lower in the high speed range I understand. From this, it is presumed that the form has improved due to the results of the practice.

さらに、図16に示すように、実際のレース時に使用する、5.4m/s〜6.2m/sの速度を一定に保持して比較した場合においても、2015年10月31日の練習時に比較して、2015年12月19日の練習時の酸素摂取量VOが低くなっていることがわかる。また、2016年5月5日の練習時の酸素摂取量VOは低速域では変化が無いものの、高速域で低くなっていることがわかる。このことからも、練習の成果によりフォームが良くなっているものと推測される。 Further, as shown in FIG. 16, even when the speeds of 5.4 m / s to 6.2 m / s used in the actual race are kept constant and compared, at the time of practice on October 31, 2015. in comparison, it can be seen that the oxygen intake amount at the time of exercise of the December 19, 2015 VO 2 is low. In addition, oxygen intake VO 2 at the time of practice of May 5, 2016 Although the change in the low-speed range is not, it can be seen that is lower in the high-speed range. From this, it is presumed that the form has improved due to the results of the practice.

図17は、外部表示機器として、リスト機器を適用した場合のアラーム通知の表示例である。この表示例においては、例えば図17(a)に示すように、例えば実際のレース中に取得されたセンサデータ及び速度データに基づいて算出又は推定された、スプリットや走行距離、酸素摂取量VO等の解析結果が、外部表示機器200であるリスト機器の表示部250に数値情報254として随時表示される。ここで、図17(a)に示すように、数値情報254として表示される解析結果が、予め設定された基準値や許容範囲内にある場合には、数値情報254の文字サイズや背景252の発光色は初期状態(基準色は例えば緑色)に設定される。一方、図17(b)、(c)に示すように、数値情報254として表示される解析結果が、基準値や許容範囲を逸脱した場合には、その程度に応じて数値情報254の文字サイズを大きくしたり、背景252の発光色を危険色(例えば赤色)や警告色(例えば黄色)に変更したりして、運動状態の変化や異常をユーザUSに通知する。ここで、ユーザUSへの通知方法は、表示部250における表示に加え、報知部260によりアラーム音の音量や音色を変化させたり、振動の強度やパターンを変化させたり、人体に軽度の電気ショックを与えたりしてもよい。 FIG. 17 is a display example of an alarm notification when a wrist device is applied as an external display device. In this display example, for example, as shown in FIG. 17A, split, mileage, and oxygen uptake VO 2 calculated or estimated based on, for example, sensor data and speed data acquired during an actual race. The analysis result of the above is displayed as numerical information 254 on the display unit 250 of the list device which is the external display device 200 at any time. Here, as shown in FIG. 17A, when the analysis result displayed as the numerical information 254 is within the preset reference value or allowable range, the character size of the numerical information 254 and the background 252 The emission color is set to the initial state (the reference color is, for example, green). On the other hand, as shown in FIGS. 17B and 17C, when the analysis result displayed as the numerical information 254 deviates from the reference value or the permissible range, the character size of the numerical information 254 is adjusted according to the degree. Is increased, or the emission color of the background 252 is changed to a dangerous color (for example, red) or a warning color (for example, yellow) to notify the user US of a change or abnormality in the exercise state. Here, as a method of notifying the user US, in addition to the display on the display unit 250, the notification unit 260 changes the volume and timbre of the alarm sound, changes the intensity and pattern of vibration, and causes a slight electric shock to the human body. May be given.

なお、上述したような表示例は、一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。また、外部表示機器200への解析結果の表示は、ユーザUSが走行動作を終了した後に、取得した全てのセンサデータについて所定の演算処理を行って、解析結果を一括して表示するものであってもよいし、ユーザUSの走行動作中に、センサデータが所定の時間(例えば1周期)分以上、収集された時点で所定の演算処理を行って、ユーザが携帯又は装着しているスマートフォンやリスト機器に解析結果を随時表示するものであってもよい。 The display example as described above is an example, and the present invention is not limited thereto. Further, the analysis result is displayed on the external display device 200 by performing a predetermined arithmetic process on all the acquired sensor data after the user US finishes the running operation, and the analysis result is collectively displayed. Alternatively, a smartphone or a smartphone carried or worn by the user by performing a predetermined arithmetic process when the sensor data is collected for a predetermined time (for example, one cycle) or more during the traveling operation of the user US. The analysis result may be displayed on the wrist device at any time.

このように、本実施形態によれば、日常の練習や実際のレースの場において取得したセンサデータ等に基づいて、走行距離や時間の経過によるK値や酸素摂取量VO等の運動能力評価指標を含む各種の解析データの変化を、解析結果として表示部250に表示することができるので、ユーザはその変化の傾向や特性を適切に把握して評価することができ、運動状態やフォームの改善等に役立てることができる。
また、本実施形態によれば、表示された解析結果が、所定の基準値や許容範囲に対して逸脱している程度に応じて報知情報を出力することができるので、解析結果の変化や異常を迅速かつ確実に把握して、運動状態やフォームの改善等に役立てることができる。
As described above, according to the present embodiment, the exercise ability evaluation such as the K value and the oxygen uptake VO 2 according to the mileage and the passage of time is based on the sensor data acquired in the daily practice and the actual race. Since changes in various analysis data including indexes can be displayed on the display unit 250 as analysis results, the user can appropriately grasp and evaluate the tendency and characteristics of the changes, and can evaluate the movement state and form. It can be used for improvement.
Further, according to the present embodiment, since the notification information can be output according to the degree to which the displayed analysis result deviates from a predetermined reference value or allowable range, changes or abnormalities in the analysis result can be output. Can be used to improve exercise status and form by quickly and surely grasping.

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
Although some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
Hereinafter, the inventions described in the claims of the original application of the present application will be added.

(付記)
[1]
移動動作中の利用者の身体の動作状態に対応するセンサデータを出力するセンサ部と、
前記センサデータに基づいて前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量を推定する演算処理部と、
を備え、
演算処理部は、
前記センサデータに基づいて、前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の前記単位時間当たりの平均値を単位動作力として算出し、
前記単位動作力と前記酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記酸素摂取量を推定することを特徴とする運動支援装置。
(Additional note)
[1]
A sensor unit that outputs sensor data corresponding to the operating state of the user's body during mobile operation,
An arithmetic processing unit that estimates the oxygen uptake per unit time of the user based on the sensor data, and
With
The arithmetic processing unit
Based on the sensor data, the average value of the force acting on the unit weight of the user's body per unit time is calculated as the unit motion force.
An exercise support device for estimating the oxygen uptake based on a correlation specific to the user between the unit movement force and the oxygen uptake.

[2]
演算処理部は、
前記センサデータに基づいて、前記利用者の前記移動動作の周期を検出し、
前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の前記周期の期間に亘る累積値を算出し、
前記累積値に基づいて前記単位動作力を算出することを特徴とする[1]に記載の運動支援装置。
[2]
The arithmetic processing unit
Based on the sensor data, the cycle of the movement operation of the user is detected.
The cumulative value of the force acting on the unit weight of the user's body over the period of the cycle is calculated.
The exercise support device according to [1], wherein the unit motion force is calculated based on the cumulative value.

[3]
前記演算処理部において、前記酸素摂取量は前記単位動作力の一次関数とされ、複数の利用者における前記一次関数の係数が互いに異なっており、
前記演算処理部は、特定の前記利用者における前記一次関数の特定の係数を記憶しており、前記特定の利用者の前記酸素摂取量を推定するときに、前記特定の係数を用いて前記特定の利用者の前記酸素摂取量を推定することを特徴とする[1]又は[2]に記載の運動支援装置。
[3]
In the arithmetic processing unit, the oxygen uptake is regarded as a linear function of the unit operating force, and the coefficients of the linear function in a plurality of users are different from each other.
The arithmetic processing unit stores a specific coefficient of the linear function in the specific user, and when estimating the oxygen uptake of the specific user, the specific coefficient is used. The exercise support device according to [1] or [2], which estimates the oxygen uptake of the user.

[4]
前記センサ部は、前記移動動作において前記身体に加わる加速度を検出して加速度データとして出力する加速度センサと、前記移動動作において前記身体に加わる角速度を検出して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有し、
前記演算処理部は、前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作の周期を検出することを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載の運動支援装置。
[4]
The sensor unit includes an acceleration sensor that detects the acceleration applied to the body in the moving motion and outputs it as acceleration data, and a gyro sensor that detects the angular velocity applied to the body in the moving motion and outputs it as angular velocity data. Have and
The exercise support device according to any one of [1] to [3], wherein the arithmetic processing unit detects a cycle of the movement operation based on either the acceleration data or the angular velocity data.

[5]
前記センサ部は、前記利用者の前記移動動作に対して、前記利用者の胴体の動きに対応した動きをする人体の部位に密着して装着されることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載の運動支援装置。
[5]
The sensor unit is attached in close contact with a part of the human body that moves in response to the movement of the user's torso in response to the user's movement movement [1] to [4]. ] The exercise support device according to any one of.

[6]
前記演算処理部は、
前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期とし、複数の周期における前記センサデータの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記センサデータの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数のセンサデータの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成して、前記周期を検出し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、前記動作力を算出することを特徴とする[1]乃至[5]のいずれかに記載の運動支援装置。
[6]
The arithmetic processing unit
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the sensor data in a plurality of cycles is calculated by setting the interval of the contact timing of one foot of the user in the moving operation as one cycle.
For the period from the ground contact timing of one foot to the ground contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of sensor data is calculated.
A second waveform obtained by averaging the waveforms of a plurality of sensor data was calculated for the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion, detects the period, and
The exercise support device according to any one of [1] to [5], wherein the motion force is calculated based on the period of the normalized average waveform.

[7]
前記酸素摂取量を運動能力評価指標として含む解析結果を、所定の表示形態で表示する表示部を、さらに備えることを特徴とする[1]乃至[6]のいずれかに記載の運動支援装置。
[7]
The exercise support device according to any one of [1] to [6], further comprising a display unit that displays an analysis result including the oxygen uptake as an exercise ability evaluation index in a predetermined display form.

[8]
移動動作中の利用者の身体の動作状態に対応するセンサデータを出力するセンサ部と、
前記センサデータに基づいて前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量の変動を推定する演算処理部と、
を備え、
演算処理部は、
前記センサデータに基づいて、前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の前記単位時間当たりの平均値を単位動作力として算出し、
前記単位動作力の変動に応じて前記酸素摂取量の変動を推定することを特徴とする運動支援装置。
[8]
A sensor unit that outputs sensor data corresponding to the operating state of the user's body during mobile operation,
An arithmetic processing unit that estimates fluctuations in oxygen uptake per unit time of the user based on the sensor data, and
With
The arithmetic processing unit
Based on the sensor data, the average value of the force acting on the unit weight of the user's body per unit time is calculated as the unit motion force.
An exercise support device characterized in that the fluctuation of the oxygen uptake is estimated according to the fluctuation of the unit movement force.

[9]
移動動作中の利用者の身体の動作状態に対応するセンサデータを出力するセンサ部より前記センサデータを取得するステップと、
前記センサデータに基づいて、前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の単位時間当たりの平均値を単位動作力として算出するステップと、
前記単位動作力と前記利用者の前記利用者の前記単位時間当たりの酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記利用者の前記酸素摂取量を推定するステップと、
を含むことを特徴とする運動支援方法。
[9]
A step of acquiring the sensor data from a sensor unit that outputs sensor data corresponding to the operating state of the user's body during the moving operation, and
Based on the sensor data, a step of calculating the average value per unit time of the force acting on the unit weight of the user's body as a unit motion force, and
A step of estimating the oxygen uptake of the user based on the correlation peculiar to the user between the unit movement force and the oxygen uptake of the user per unit time of the user.
An exercise support method characterized by including.

[10]
運動支援装置における運動支援プログラムであって、
前記運動支援装置は、移動動作中の利用者の身体の動作状態に対応するセンサデータを出力するセンサ部を有し、
コンピュータに、
前記センサ部より前記センサデータを取得させ、
前記センサデータに基づいて、前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の単位時間当たりの平均値を単位動作力として算出させ、
前記単位動作力と前記利用者の前記利用者の前記単位時間あたりの酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて前記利用者の前記酸素摂取量を推定させることを特徴とする運動支援プログラム。
[10]
An exercise support program for exercise support devices
The exercise support device has a sensor unit that outputs sensor data corresponding to the operating state of the user's body during the moving motion.
On the computer
The sensor data is acquired from the sensor unit, and the sensor data is acquired.
Based on the sensor data, the average value per unit time of the force acting on the unit weight of the user's body is calculated as the unit motion force.
It is characterized in that the oxygen uptake of the user is estimated based on the correlation peculiar to the user between the unit movement force and the oxygen uptake of the user per unit time of the user. Exercise support program.

100 センサ機器
110 センサ部
112 加速度センサ
114 ジャイロセンサ
120 速度情報取得部
130 演算処理部
132 地軸推定部
134 接地検出部
136 周期検出部
138 K値計算部
140 VO推定部
144 左右接地検出部
146 平均波形検出部
150 メモリ部
160 I/F部
200 外部表示機器
210 操作部
220 I/F部
230 制御部
240 メモリ部
250 表示部
260 報知部
330 制御部
430 演算処理部
432 地軸推定部
434 接地検出部
436 周期検出部
438 K値計算部
440 VO推定部
US ユーザ
100 Sensor equipment 110 Sensor unit 112 Accelerometer 114 Gyro sensor 120 Velocity information acquisition unit 130 Calculation processing unit 132 Ground axis estimation unit 134 Grounding detection unit 136 Period detection unit 138 K value calculation unit 140 VO 2 estimation unit 144 Left and right grounding detection unit 146 Average Waveform detection unit 150 Memory unit 160 I / F unit 200 External display device 210 Operation unit 220 I / F unit 230 Control unit 240 Memory unit 250 Display unit 260 Notification unit 330 Control unit 430 Calculation processing unit 432 Ground axis estimation unit 434 Grounding detection unit 436 Period detection unit 438 K value calculation unit 440 VO 2 estimation unit US user

利用者の腰部に装着され、互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、前記利用者の移動動作に伴う前記3軸方向についての動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記利用者の前記移動動作に伴う前記3軸方向についての動作方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データをセンサデータとして取得するセンサデータ取得部と、
前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の単位時間当たりの平均値である単位動作力と、前記利用者が単位時間当たりに単位重さ分について摂取する酸素量である酸素摂取量と、の相関関係を示す相関テーブルが、利用者毎に記憶されている記憶部と、
前記移動動作に伴う前記利用者の前記酸素摂取量を導出する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部は、
前記センサデータから得られる加速度の鉛直方向成分の時系列的変化を示す波形に基づいて、前記利用者における何れか一方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでにかかる平均時間を検出する第1処理と、
所定の算出式における係数に前記第1処理で検出された平均時間を代入することにより得られる前記単位動作力と、前記利用者に対応する前記相関テーブルと、に基づいて、前記移動動作に伴う前記利用者の前記酸素摂取量を導出する第2処理と、
を実行し、
前記第1処理は、
前記一方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでの期間に対応する前記波形を、前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの第1期間に対応する第1波形と、前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでの第2期間に対応する第2波形と、に分けて、複数回分の前記波形を適用することにより、前記第1波形と前記第2波形とを個別に平均化して前記第1期間における第1平均時間と前記第2期間における第2平均時間を導出する第1サブ処理と、
前記第1平均時間に前記第2平均時間を加えることにより前記平均時間を導出する第2サブ処理と、
を含むことを特徴とする運動支援装置。
Is mounted on the user's waist, acceleration output by detecting an acceleration in three axial directions perpendicular to each other, as the acceleration data by measuring a change in the operating speed of the said three directions caused by the movement of the user a sensor, by detecting the angular velocity of the rotating direction around each of the three axes, and outputs the angular velocity data to measure the direction of movement of change for the three-axis direction due to the movement of the user A sensor data acquisition unit that acquires the acceleration data and the angular velocity data as sensor data from a sensor having a gyro sensor.
The unit movement force, which is the average value per unit time of the force acting on the unit weight of the user's body, and the oxygen, which is the amount of oxygen that the user ingests for the unit weight per unit time. A correlation table showing the correlation between the intake amount and the intake amount is stored in the storage unit for each user.
An arithmetic processing unit that derives the oxygen uptake of the user associated with the moving operation, and
With
The arithmetic processing unit
On the basis of the waveform showing a time-series change in the vertical component of the resultant acceleration from sensor data, the usage Average time from the ground timing of one of the legs until the next ground timing of the one leg in person The first process to detect
Accompanied by the moving motion based on the unit motion force obtained by substituting the average time detected in the first process into the coefficient in the predetermined calculation formula and the correlation table corresponding to the user. The second process of deriving the oxygen uptake of the user and
And run
The first process is
The waveform corresponding to the period from the contact timing of one foot to the next contact timing of the one foot corresponds to the first period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot. The waveform is divided into one waveform and a second waveform corresponding to the second period from the contact timing of the other foot to the next contact timing of the one foot, and the waveforms for a plurality of times are applied. A first sub-process in which the first waveform and the second waveform are individually averaged to derive the first average time in the first period and the second average time in the second period.
A second sub-process for deriving the average time by adding the second average time to the first average time, and
An exercise support device characterized by including .

運動支援装置における運動支援方法であって、
利用者の腰部に装着され、互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、前記利用者の移動動作に伴う前記3軸方向についての動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記利用者の前記移動動作に伴う前記3軸方向についての動作方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データをセンサデータとして取得するセンサデータ取得ステップと、
前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の単位時間当たりの平均値である単位動作力と、前記利用者が単位時間当たりに単位重さ分について摂取する酸素量である酸素摂取量と、の相関関係を示す相関テーブルが、利用者毎に記憶されている記憶ステップと、
前記移動動作に伴う前記利用者の前記酸素摂取量を導出する演算ステップと、
を含み、
前記演算ステップは、
前記センサデータから得られる加速度の鉛直方向成分の時系列的変化を示す波形に基づいて、前記利用者における何れか一方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでにかかる平均時間を検出する第1処理と、
所定の算出式における係数に前記第1処理で検出された平均時間を代入することにより得られる前記単位動作力と、前記利用者に対応する前記相関テーブルと、に基づいて、前記移動動作に伴う前記利用者の前記酸素摂取量を導出する第2処理と、
を実行し、
前記第1処理は、
前記一方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでの期間に対応する前記波形を、前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの第1期間に対応する第1波形と、前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでの第2期間に対応する第2波形と、に分けて、複数回分の前記波形を適用することにより、前記第1波形と前記第2波形とを個別に平均化して前記第1期間における第1平均時間と前記第2期間における第2平均時間を導出する第1サブ処理と、
前記第1平均時間に前記第2平均時間を加えることにより前記平均時間を導出する第2サブ処理と、
を含むことを特徴とする運動支援方法。
It is an exercise support method in an exercise support device.
Is mounted on the user's waist, acceleration output by detecting an acceleration in three axial directions perpendicular to each other, as the acceleration data by measuring a change in the operating speed of the said three directions caused by the movement of the user a sensor, by detecting the angular velocity of the rotating direction around each of the three axes, and outputs the angular velocity data to measure the direction of movement of change for the three-axis direction due to the movement of the user A sensor data acquisition step of acquiring the acceleration data and the angular velocity data as sensor data from a sensor having a gyro sensor, and
The unit movement force, which is the average value per unit time of the force acting on the unit weight of the user's body, and the oxygen, which is the amount of oxygen that the user ingests for the unit weight per unit time. A correlation table showing the correlation between intake and intake is stored for each user, and the storage steps are stored.
An arithmetic step for deriving the oxygen uptake of the user associated with the moving operation, and
Including
The calculation step is
Based on the waveform showing the time-series change of the vertical component of the acceleration obtained from the sensor data, the average time taken from the contact timing of one of the feet to the next contact timing of the one foot in the user. The first process to detect
Accompanied by the moving motion based on the unit motion force obtained by substituting the average time detected in the first process into the coefficient in the predetermined calculation formula and the correlation table corresponding to the user. The second process of deriving the oxygen uptake of the user and
And run
The first process is
The waveform corresponding to the period from the contact timing of one foot to the next contact timing of the one foot corresponds to the first period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot. The waveform is divided into one waveform and a second waveform corresponding to the second period from the contact timing of the other foot to the next contact timing of the one foot, and the waveforms for a plurality of times are applied. A first sub-process in which the first waveform and the second waveform are individually averaged to derive the first average time in the first period and the second average time in the second period.
A second sub-process for deriving the average time by adding the second average time to the first average time, and
An exercise support method characterized by including.

運動支援装置のコンピュータに、
利用者の腰部に装着され、互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、前記利用者の移動動作に伴う前記3軸方向についての動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記利用者の前記移動動作に伴う前記3軸方向についての動作方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データをセンサデータとして取得するセンサデータ取得部、
前記利用者の身体の単位重さ分に作用している力の単位時間当たりの平均値である単位動作力と、前記利用者が単位時間当たりに単位重さ分について摂取する酸素量である酸素摂取量と、の相関関係を示す相関テーブルが、利用者毎に記憶されている記憶部、
前記移動動作に伴う前記利用者の前記酸素摂取量を導出する演算処理部、
として機能させ、
前記演算処理部は、
前記センサデータから得られる加速度の鉛直方向成分の時系列的変化を示す波形に基づいて、前記利用者における何れか一方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでにかかる平均時間を検出する第1処理と、
所定の算出式における係数に前記第1処理で検出された平均時間を代入することにより得られる前記単位動作力と、前記利用者に対応する前記相関テーブルと、に基づいて、前記移動動作に伴う前記利用者の前記酸素摂取量を導出する第2処理と、
を実行し、
前記第1処理は、
前記一方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでの期間に対応する前記波形を、前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの第1期間に対応する第1波形と、前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の次回の接地タイミングまでの第2期間に対応する第2波形と、に分けて、複数回分の前記波形を適用することにより、前記第1波形と前記第2波形とを個別に平均化して前記第1期間における第1平均時間と前記第2期間における第2平均時間を導出する第1サブ処理と、
前記第1平均時間に前記第2平均時間を加えることにより前記平均時間を導出する第2サブ処理と、
を含むことを特徴とする運動支援プログラム。
On the computer of the exercise support device ,
Acceleration that is attached to the waist of the user and detects accelerations in the three axial directions that are orthogonal to each other to measure changes in the operating velocity in the three axial directions that accompany the movement of the user and output them as acceleration data. By detecting the angular velocity in the rotation direction centered on each of the three axes with the sensor, the change in the operation direction in the three axis directions accompanying the movement operation of the user is measured and output as angular velocity data. A sensor data acquisition unit that acquires the acceleration data and the angular velocity data as sensor data from a sensor having a gyro sensor.
The unit movement force, which is the average value per unit time of the force acting on the unit weight of the user's body, and the oxygen, which is the amount of oxygen that the user ingests for the unit weight per unit time. A storage unit in which a correlation table showing the correlation between intake and intake is stored for each user,
An arithmetic processing unit that derives the oxygen uptake of the user associated with the moving operation ,
To function as
The arithmetic processing unit
Based on the waveform showing the time-series change of the vertical component of the acceleration obtained from the sensor data, the average time taken from the contact timing of one of the feet to the next contact timing of the one foot in the user. The first process to detect
Accompanied by the moving motion based on the unit motion force obtained by substituting the average time detected in the first process into the coefficient in the predetermined calculation formula and the correlation table corresponding to the user. The second process of deriving the oxygen uptake of the user and
And run
The first process is
The waveform corresponding to the period from the contact timing of one foot to the next contact timing of the one foot corresponds to the first period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot. The waveform is divided into one waveform and a second waveform corresponding to the second period from the contact timing of the other foot to the next contact timing of the one foot, and the waveforms for a plurality of times are applied. A first sub-process in which the first waveform and the second waveform are individually averaged to derive the first average time in the first period and the second average time in the second period.
A second sub-process for deriving the average time by adding the second average time to the first average time, and
An exercise support program characterized by including .

Claims (8)

互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するセンサデータ取得部と、
前記加速度データに基づいて前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量を推定する演算処理部と、
を備え、
演算処理部は、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出し、
前記単位動作力と前記酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記酸素摂取量を推定することを特徴とする運動支援装置。
An acceleration sensor that measures changes in the user's operating velocity during moving motion and outputs it as acceleration data by detecting accelerations in the three axial directions that are orthogonal to each other, and an acceleration sensor in the rotation direction centered on each of the three axes. A sensor data acquisition unit that acquires the acceleration data and the angular velocity data from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs it as angular velocity data by detecting the angular velocity. When,
An arithmetic processing unit that estimates the oxygen uptake per unit time of the user based on the acceleration data, and
With
The arithmetic processing unit
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
The unit motion force is calculated based on the period of the normalized average waveform.
An exercise support device for estimating the oxygen uptake based on a correlation specific to the user between the unit movement force and the oxygen uptake.
前記演算処理部において、前記酸素摂取量は前記単位動作力の一次関数とされ、複数の利用者における前記一次関数の係数が互いに異なっており、
前記演算処理部は、特定の前記利用者における前記一次関数の特定の係数を記憶しており、前記特定の利用者の前記酸素摂取量を推定するときに、前記特定の係数を用いて前記特定の利用者の前記酸素摂取量を推定することを特徴とする請求項1に記載の運動支援装置。
In the arithmetic processing unit, the oxygen uptake is regarded as a linear function of the unit operating force, and the coefficients of the linear function in a plurality of users are different from each other.
The arithmetic processing unit stores a specific coefficient of the linear function in the specific user, and when estimating the oxygen uptake of the specific user, the specific coefficient is used. The exercise support device according to claim 1, wherein the oxygen uptake of the user is estimated.
前記センサは、前記利用者の前記移動動作に対して、前記利用者の胴体の動きに対応した動きをする人体の部位に密着して装着されることを特徴とする請求項1又は2に記載の運動支援装置。 The sensor according to claim 1 or 2, wherein the sensor is attached in close contact with a part of the human body that moves in response to the movement of the user's torso with respect to the movement of the user. Exercise support device. 前記酸素摂取量を運動能力評価指標として含む解析結果を、所定の表示形態で表示する表示部を、さらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の運動支援装置。 The exercise support device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a display unit that displays an analysis result including the oxygen uptake as an exercise ability evaluation index in a predetermined display form. 互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するセンサデータ取得部と、
前記加速度データに基づいて前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量の変動を推定する演算処理部と、
を備え、
演算処理部は、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出し、
前記単位動作力の変動に応じて前記酸素摂取量の変動を推定することを特徴とする運動支援装置。
An acceleration sensor that measures changes in the user's operating velocity during moving motion and outputs it as acceleration data by detecting accelerations in the three axial directions that are orthogonal to each other, and an acceleration sensor in the rotation direction centered on each of the three axes. A sensor data acquisition unit that acquires the acceleration data and the angular velocity data from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs it as angular velocity data by detecting the angular velocity. When,
An arithmetic processing unit that estimates fluctuations in oxygen uptake per unit time of the user based on the acceleration data, and
With
The arithmetic processing unit
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
The unit motion force is calculated based on the period of the normalized average waveform.
An exercise support device characterized in that the fluctuation of the oxygen uptake is estimated according to the fluctuation of the unit movement force.
前記センサは、当該運動支援装置に備えられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の運動支援装置。 The exercise support device according to any one of claims 1 to 5, wherein the sensor is provided in the exercise support device. 互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するステップと、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出するステップと、
前記単位動作力と前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記酸素摂取量を推定するステップと、
を含むことを特徴とする運動支援方法。
An acceleration sensor that measures changes in the user's operating velocity during moving motion and outputs it as acceleration data by detecting accelerations in the three axial directions that are orthogonal to each other, and an acceleration sensor in the rotation direction centered on each of the three axes. A step of acquiring the acceleration data and the angular velocity data from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs the angular velocity data by detecting the angular velocity.
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
A step of calculating a unit motion force based on the period of the normalized average waveform, and
A step of estimating the oxygen uptake based on the user-specific correlation between the unit movement force and the oxygen uptake of the user per unit time.
An exercise support method characterized by including.
運動支援装置における運動支援プログラムであって、
前記運動支援装置は、互いに直交する3軸方向の加速度を検出することにより、移動動作中の利用者の動作速度の変化を計測して加速度データとして出力する加速度センサと、前記3軸の各々を中心とする回転方向の角速度を検出することにより、前記移動動作中の利用者の進行方向の変化を計測して角速度データとして出力するジャイロセンサと、を有するセンサから前記加速度データ及び前記角速度データを取得するセンサデータ取得部を有し、
コンピュータに、
前記センサデータ取得部より前記加速度データ及び前記角速度データを取得させ、
前記加速度データ及び前記角速度データのいずれかに基づいて、前記移動動作における前記利用者の一方の足の接地タイミングの間隔を一周期として検出し、
複数の周期における前記加速度データの波形を平均した平均波形を算出し、
前記一方の足の接地タイミングから他方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第1の波形を算出し、
前記他方の足の接地タイミングから前記一方の足の接地タイミングまでの期間について、複数の前記加速度データの波形を平均した第2の波形を算出し、
前記平均波形に基づいて前記第1の波形及び前記第2の波形を正規化して、前記正規化された前記第1の波形及び前記第2の波形を、時間が連続するように繋ぎ合わせることにより、前記移動動作における正規化された一周期の平均波形を生成し、
前記正規化された平均波形の周期に基づいて、単位動作力を算出させ、
前記単位動作力と前記利用者の単位時間当たりの酸素摂取量との前記利用者に固有の相関関係に基づいて、前記酸素摂取量を推定させることを特徴とする運動支援プログラム。
An exercise support program for exercise support devices
The motion support device measures an acceleration of a user's motion velocity during a moving motion by detecting accelerations in three axial directions orthogonal to each other and outputs the acceleration data as acceleration data, and each of the three axes. The acceleration data and the angular velocity data are obtained from a sensor having a gyro sensor that measures a change in the traveling direction of the user during the moving operation and outputs it as angular velocity data by detecting the angular velocity in the rotation direction around the center. It has a sensor data acquisition unit to acquire
On the computer
The acceleration data and the angular velocity data are acquired from the sensor data acquisition unit.
Based on either the acceleration data or the angular velocity data, the interval of the contact timing of one foot of the user in the movement operation is detected as one cycle.
An average waveform obtained by averaging the waveforms of the acceleration data in a plurality of cycles is calculated.
For the period from the contact timing of one foot to the contact timing of the other foot, a first waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
For the period from the contact timing of the other foot to the contact timing of the one foot, a second waveform obtained by averaging the waveforms of the plurality of acceleration data is calculated.
By normalizing the first waveform and the second waveform based on the average waveform, and joining the normalized first waveform and the second waveform so as to be continuous in time. , Generates a normalized one-cycle average waveform in the moving motion,
The unit motion force is calculated based on the period of the normalized average waveform.
An exercise support program characterized in that the oxygen uptake is estimated based on the correlation peculiar to the user between the unit movement force and the oxygen uptake per unit time of the user.
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