JP6468992B2 - 情報提示装置、情報提示方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、内発的動機を誘発する情報提示装置、情報提示方法及びプログラムに関する。

歩行訓練装置には、ユーザの歩容を提示するものがある。歩行訓練装置は、左右バランス又は歩行ペースなどの歩容をグラフ化してユーザにフィードバックする。このような歩容は、グラフから良い歩容又は悪い歩容といった評価が行えるユーザに対しては有効な情報であるが、そのような知識・技術を持たないユーザに対しては有効な情報であるとはいえない。また、歩容の良し悪しがグラフから理解できるユーザでも、数値又はグラフでは緊急性や重要性を感じないことも多く、ユーザの歩容をフィードバックしてもユーザの歩容改善の動機に繋がらないこともありうる。

歩行可視化技術による慢性疾患患者の日常生活情報共有への取り組み：NTT技術ジャーナル２０１２年７月（http://www.ntt.co.jp/journal/1207/files/jn201207031.pdf）

上記の課題を解決するために、歩容を容易に理解することができる情報を提供しユーザに歩行改善の内発的動機を誘発する情報提示装置、情報提示方法及びプログラムを提供する。

実施形態によれば、情報提示装置は、取得部と、歩容状態解析部と、歩容パラメータ補正部と、提示情報生成部と、記憶部と、更新部と、を備える。取得部は、ユーザの歩行に応じて検出されたセンサデータを取得する。歩容状態解析部は、前記センサデータに基づいて歩容パラメータを算出する。歩容パラメータ補正部は、前記歩容パラメータに応じた補正値に基づいて前記ユーザの歩容を誇張するように前記歩容パラメータを補正した提示用歩容パラメータを生成する。提示情報生成部は、前記提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成する。記憶部は、ユーザごとに補正モデルパラメータを格納する。更新部は、前記歩容パラメータと前回保存した歩容パラメータとの差が閾値未満である場合、前記補正モデルパラメータを更新する。前記歩容パラメータ補正部は、前記補正モデルパラメータに基づいて補正値を生成する。

実施形態によれば、歩行訓練装置は、ユーザの歩容を誇張した歩容をわかりやすく示す提示情報をユーザに提示することができる。その結果、歩行訓練装置は、歩容を容易に理解することができる情報を提供しユーザに歩行改善の内発的動機を誘発することができる。

図１は、第１実施形態に係る歩行訓練装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態に係る歩容パラメータ補正データベースの構成例を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る提示情報の例を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る歩行訓練装置の動作例を示すフローチャートである。 図５は、第２実施形態に係る歩行訓練装置の構成例を示すブロック図である。 図６は、第２実施形態に係る補正モデルパラメータの例を示す図である。 図７は、第２実施形態に係る補正モデルパラメータの初期値の例を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る補正値の例を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る歩行訓練装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
実施形態に係る歩行訓練装置（情報提示装置）は、ユーザの動きなどを検出するセンサからのセンサデータに基づいてユーザの歩容を解析する。歩行訓練装置は、解析したユーザの歩容に基づいて、ユーザの歩容を示す提示情報を生成する。歩行訓練装置は、生成した提示情報を表示し、ユーザに歩容をフィードバックする。その結果、歩行訓練装置は、ユーザの歩行訓練を促す。

図１は、第１実施形態に係る歩行訓練装置１０の構成例を示すブロック図である。
図１が示すように、歩行訓練装置１０は、処理部１００、センサ１００１及び表示装置１００２などを備える。処理部１００は、センサデータ入力部１０１、歩容状態解析部１０２、歩容パラメータ補正データベース１０３、歩容パラメータ補正部１０４及び提示情報生成部１０５などを備える。

センサ１００１は、ユーザの状態を測定するためのセンサである。即ち、センサ１００１は、歩容パラメータの解析を可能とする情報を測定する。また、センサ１００１は、歩容パラメータの解析を可能とする位置に設けられる。センサ１００１は、測定した情報をセンサデータとして処理部１００のセンサデータ入力部１０１へ送信する。また、センサ１００１は、複数個のセンサから構成されてもよい。センサ１００１の構成は、特定の構成に限定されるものではない。ここでは、センサ１００１は、ユーザの胸の中心に付与される加速度センサであるものとする。

処理部１００は、センサ１００１からのセンサデータに基づいて提示情報を表示装置１００２に出力する。たとえば、処理部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＭ及びインターフェースなどから構成される。たとえば、処理部１００は、ＰＣ、ノートＰＣ又はタブレットなどである。

たとえば、処理部１００が実現する機能は、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現される。即ち、プログラムは、歩行訓練装置１０の少なくとも一部分として動作するコンピュータに用いられる。

センサデータ入力部１０１（取得部）は、センサ１００１からセンサデータの入力を受け付ける。また、センサデータ入力部１０１は、ノイズ除去などを行ってもよい。センサデータ入力部１０１は、センサデータを歩容状態解析部１０２へ出力する。

歩容状態解析部１０２は、センサデータに基づいて、歩容パラメータを算出する。たとえば、歩容状態解析部１０２は、センサデータ入力部１０１からセンサデータを取得する。歩容状態解析部１０２は、所定のアルゴリズムに従って、取得されたセンサデータの特徴量を算出し、歩容パラメータを算出する。

歩容パラメータは、歩行の様態を示すパラメータである。たとえば、歩容パラメータは、歩幅又は速度などである。歩容パラメータは、特定の構成に限定されるものではない。

ここでは、歩容パラメータは、ユーザの上体の左右傾斜角度である。歩容状態解析部１０２は、センサ１００１がセンサデータとして測定する加速度の方向と鉛直とのなす角を算出し、歩容パラメータとしてユーザの上体の左右傾斜角度を算出する。
また、歩容状態解析部１０２は、歩容パラメータを歩容パラメータ補正部１０４へ出力する。

歩容パラメータ補正データベース１０３（補正値記憶部）は、歩容パラメータを補正するための補正値を格納する。たとえは、補正値は、歩容パラメータに加算されることで歩容パラメータを補正する。ここでは、歩容パラメータ補正データベース１０３は、歩容パラメータごとに補正値を格納する。なお、補正値は、歩容パラメータから減算されるものであってもよいし、積算又は除算されるものであってもよい。

図２は、歩容パラメータ補正データベースの構成例を示す。
図２が示すように、歩容パラメータ補正データベースは、歩容パラメータと補正値とを対応付けて格納する。図２が示す例では、歩容パラメータが「０」、「５」、「１０」、「１５」、「２０」、「２５」又は「３０」である場合、それぞれ補正値は、「０」、「１０」、「２０」、「３０」、「４０」、「５０」又は「６０」である。なお、歩容パラメータ補正データベースの構成は、特定の構成に限定されるものではない。

歩容パラメータ補正部１０４は、歩容パラメータ補正データベースに基づいて歩容を誇張するように歩容状態解析部１０２からの歩容パラメータを補正して、提示用歩容パラメータを生成する。即ち、提示用歩容パラメータは、歩容パラメータを誇張したパラメータである。たとえば、歩容パラメータ補正部１０４は、歩容状態解析部１０２から歩容パラメータを取得する。歩容パラメータ補正部１０４は、歩容パラメータ補正データベースから、取得された歩容パラメータに対応する補正値を取得する。歩容パラメータ補正部１０４は、以下の式に従って提示用歩容パラメータを生成する。

［提示用歩容パラメータ］＝［歩容パラメータ］＋補正値
即ち、歩容パラメータ補正部１０４は、歩容パラメータに補正値を加算した値を提示用歩容パラメータとして生成する。たとえば、歩容パラメータが１５度である場合、補正値は３０度であり、提示用歩容パラメータは４５度となる。

歩容パラメータ補正部１０４は、生成された提示用歩容パラメータを提示情報生成部１０５へ出力する。
なお、歩容パラメータ補正部１０４は、歩容パラメータから補正値を減算、積算又は除算して提示用歩容パラメータを生成してもよい。また、歩容パラメータ補正部１０４は、複数個の補正値に用いて提示用歩容パラメータを生成してもよい。また、歩容パラメータ補正部１０４は、補正値を用いずに提示用歩容パラメータを生成してもよい。歩容パラメータ補正部１０４が提示用歩容パラメータを生成する方法は、特定の方法に限定されるものではない。

提示情報生成部１０５は、歩容パラメータ補正部１０４からの提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成する。たとえば、提示情報生成部１０５は、歩容パラメータ補正部１０４から提示用歩容パラメータを取得する。提示情報生成部１０５は、取得された提示用歩容パラメータに基づいて、ユーザの歩容を示す提示情報を生成する。

たとえば、提示情報生成部１０５は、提示情報として、人形モデルを示す画像を生成する。たとえば、提示情報生成部１０５は、提示用歩容パラメータが示す歩容の人形モデルの画像を生成する。

図３は、提示情報を示す図である。
図３（ａ）は、提示情報が示す人形モデルの例を示す。図３（ａ）は、人形モデルの初期状態である。なお、提示情報生成部１０５は、提示用歩容パラメータを取得していない場合、提示情報として、図３（ａ）が示す画像を生成してもよい。

図３（ｂ）は、歩容パラメータが示す歩容の人形モデルである。即ち、図３（ｂ）は、ユーザの実際の歩容状態を示す人形モデルである。

図３（ｃ）は、提示用歩容パラメータが示す歩容の人形モデルである。即ち、提示情報生成部１０５は、提示情報として、図３（ｃ）が示す人形モデルの画像を生成する。

図３が示すように、提示情報は、現実のユーザの上体の左右傾斜角度よりも上体の左右傾斜角度が大きくなる。即ち、提示情報は、現実のユーザの歩容を誇張した歩容を示すものである。
提示情報生成部１０５は、生成された提示情報を表示装置１００２へ出力する。

表示装置１００２は、処理部１００の提示情報生成部１０５が生成する提示情報をユーザに提示する。即ち、表示装置１００２は、提示情報生成部１０５から提示情報を取得し、取得された提示情報を表示する。たとえば、表示装置１００２は、液晶モニタなどであってもよい。また、表示装置１００２は、ＰＣ、タブレットＰＣ、スマートフォン、又は、ウェアラブル端末などであってもよい。表示装置１００２の構成は、特定の構成に限定されるものではない。

次に、歩行訓練装置１０の動作例について説明する。
図４は、歩行訓練装置１０の処理部１００の動作例を説明するためのフローチャートである。
ここでは、センサ１００１は、センサデータを処理部１００へ出力するものとする。

まず、処理部１００は、センサデータ入力部１０１の機能として、センサ１００１からセンサデータを取得する（Ｓ１１）。センサデータを取得すると、処理部１００は、歩容状態解析部１０２の機能として、センサデータに基づいて歩容パラメータを算出する（Ｓ１２）。

歩容パラメータを算出すると、処理部１００は、歩容パラメータ補正部１０４の機能として、歩容パラメータ補正データベース１０３を参照して歩容パラメータを補正し、提示用歩容パラメータを生成する（Ｓ１３）。

提示用歩容パラメータを生成すると、処理部１００は、提示情報生成部１０５の機能として、提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成する（Ｓ１４）。

提示情報を生成すると、処理部１００は、提示情報生成部１０５の機能として、生成された提示情報を表示装置１００２へ出力する（Ｓ１５）。提示情報を表示装置１００２へ出力すると、処理部１００は、動作を終了する。

表示装置１００２は、処理部１００からの提示情報をユーザに提示する。即ち、表示装置１００２は、処理部１００から提示情報を取得し、取得された提示情報を表示部などに表示する。

なお、処理部１００は、所定の間隔でＳ１１乃至Ｓ１５を連続して実行してもよい。また、処理部１００は、歩容パラメータに変化があった場合に、提示情報を生成し出力してもよい。

以上のように構成された歩行訓練装置は、ユーザの歩容を誇張するように歩容パラメータを補正して、提示用歩容パラメータを生成する。歩行訓練装置は、提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成し、ユーザに提示する。その結果、歩行訓練装置は、ユーザの歩容を誇張してユーザに提示することができる。従って、歩行訓練装置は、歩容を容易に理解することができる提示情報を提供することができ、ユーザに歩行改善の内発的動機を誘発することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る歩行訓練装置は、ユーザごとに補正モデルパラメータを更新する点で第１実施形態に係る歩行訓練装置と異なる。

図５は、第２実施形態に係る歩行訓練装置２０の構成例を示すブロック図である。
図５が示すように、歩行訓練装置２０は、処理部２００、センサ２００１及び表示装置２００２などを備える。処理部２００は、センサデータ入力部２０１、歩容状態解析部２０２、歩容パラメータ補正データベース更新部２０３、歩容パラメータ補正データベース２０４、歩容パラメータ補正部２０５及び提示情報生成部２０６などを備える。

センサデータ入力部２０１、センサ２００１及び表示装置２００２は、それぞれセンサデータ入力部１０１、センサ１００１及び表示装置１００２と同様であるため説明を省略する。

歩容状態解析部２０２は、センサ２００１からのセンサデータに基づいて、歩容パラメータを算出し、歩容パラメータ補正データベース更新部２０３へ出力する。歩容状態解析部２０２が歩容パラメータを算出する方法は、歩容状態解析部１０２と同様であるため説明を省略する。また、歩容状態解析部２０２は、算出された歩容パラメータをＮＶＭなどに格納する。

歩容パラメータ補正データベース２０４（補正モデルパラメータ記憶部）は、ユーザごとに補正モデルパラメータを格納する。補正モデルパラメータは、歩容パラメータを補正して提示用歩容パラメータを生成するためのパラメータである。

図６は、補正モデルパラメータの構成例を示す。
図６が示すように、補正モデルパラメータは、「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」から構成される。図６が示す例では、補正モデルパラメータは、「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」としてそれぞれ「１」、「１５」及び「４０」を備える。なお、補正モデルパラメータの構成は、特定の構成に限定されるものではない。

また、歩容パラメータ補正データベース２０４は、ユーザの属性ごとに補正モデルパラメータの初期値を格納する。たとえば、歩容パラメータ補正データベース２０４は、ユーザの性別及び年齢ごとに補正モデルパラメータの初期値を格納する。

図７は、補正モデルパラメータの初期値の構成例を示す。
図７が示すように、歩容パラメータ補正データベース２０４は、性別及び年齢ごとに補正モデルパラメータの初期値を格納する。たとえば、歩容パラメータ補正データベース２０４は、２０代男性の初期値の補正モデルパラメータ「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」としてそれぞれ「１」、「３」及び「２０」を格納する。
なお、補正モデルパラメータの初期値は、特定の構成に限定されるものではない。

歩容パラメータ補正部２０５は、補正モデルパラメータに基づいて歩容状態解析部２０２からの歩容パラメータを補正し、提示用歩容パラメータを生成する。たとえば、歩容パラメータ補正部２０５は、歩容状態解析部２０２から歩容パラメータを取得する。歩容パラメータ補正部２０５は、歩容パラメータ補正データベース２０４から、ユーザに対応する補正モデルパラメータを取得する。歩容パラメータ補正部２０５は、取得された補正モデルパラメータに基づいて歩容パラメータを補正し、提示用歩容パラメータを生成する。

歩容パラメータ補正部２０５は、複数の数式の組み合わせで表現が可能な歩容パラメータ補正モデルを用いてもよい。たとえば、歩容パラメータ補正部２０５は、以下の式に従って補正値を算出する。

ここで、ｅは、補正値を示す。

図８は、上記の式に従った歩容パラメータと補正値との関係を示す。

図８が示すように、歩容パラメータが０〜ｂである場合、補正値は、「０」である。また、歩容パラメータがｂ〜ｃである場合、補正値は、傾き「ａ」の直線として表される。また、歩容パラメータがｃ以上である場合、補正値は、ａ（ｃ−ｂ）である。

歩容パラメータ補正部２０５は、歩容パラメータに補正値を加算して、提示用歩容パラメータを生成する。
なお、歩容パラメータ補正部２０５が提示用歩容パラメータを生成する方法は、特定の方法に限定されるものではない。

提示情報生成部２０６は、歩容パラメータ補正部２０５からの提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成する。提示情報生成部２０６が提示情報を生成する方法は、提示情報生成部１０５と同様であるため説明を省略する。

歩容パラメータ補正データベース更新部２０３は、所定の条件が満たされる場合に、補正モデルパラメータを更新する。たとえば、歩容パラメータ補正データベース更新部２０３は、所定の条件として歩容状態解析部２０２からの歩容パラメータと前回保存した歩容パラメータとの差が閾値未満である場合に、補正モデルパラメータを更新する。即ち、歩容パラメータ補正データベース更新部２０３は、所定の期間前の歩容パラメータと、今回の歩容パラメータとの差が閾値未満である場合に、補正モデルパラメータを更新する。なお、歩容パラメータ補正データベース更新部２０３が補正モデルパラメータを更新する所定の条件は、特定の構成に限定されるものではない。

歩容パラメータ補正データベース更新部２０３は、以下の式に従って補正モデルパラメータを更新する。
ａ＝ａ＋ｒａｎｄｏｍ（−１〜１）
ｂ＝ｂ＋ｒａｎｄｏｍ（−１〜１）
ｃ＝ｃ＋ｒａｎｄｏｍ（−１〜１）
ここで、ｒａｎｄｏｍ（−１〜１）は、−１から１までの乱数を生成する関数である。

なお、歩容パラメータ補正データベース更新部２０３が補正モデルパラメータを更新する方法は、特定の方法に限定されるものではない。

歩容パラメータ補正データベース更新部２０３は、補正モデルパラメータを上記の式に従って更新し、歩容パラメータ補正データベース２０４に格納する。

次に、歩行訓練装置２０の動作例について説明する。

図９は、歩行訓練装置２０の処理部２００の動作例を説明するためのフローチャートである。
ここでは、センサ２００１は、センサデータを処理部２００へ出力するものとする。

まず、処理部２００は、センサデータ入力部２０１の機能として、センサ２００１からセンサデータを取得する（Ｓ２１）。センサデータを取得すると、処理部２００は、歩容状態解析部２０２の機能として、センサデータに基づいて歩容パラメータを算出する（Ｓ２２）。

歩容パラメータを算出すると、処理部２００は、メモリなどから前回保存した歩容パラメータを取得する（Ｓ２３）。前回保存した歩容パラメータを取得すると、処理部２００は、Ｓ２２で算出された歩容パラメータとＳ２３で取得された歩容パラメータとの差が閾値未満であるか判定する（Ｓ２４）。

両歩行パラメータの差が閾値未満であると判定すると（Ｓ２４、ＹＥＳ）、処理部２００は、歩容パラメータ補正データベース更新部２０３の機能として、ユーザに対応する補正モデルパラメータを更新する（Ｓ２５）。

両歩行パラメータの差が閾値未満でないと判定した場合（Ｓ２４、ＮＯ）、又は、補正モデルパラメータを更新した場合（Ｓ２５）、処理部２００は、補正モデルパラメータに基づいて歩容パラメータを補正し、提示用歩容パラメータを生成する（Ｓ２６）。

提示用歩容パラメータを生成すると、処理部２００は、提示情報生成部２０６の機能として、提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成する（Ｓ２７）。

提示情報を生成すると、処理部２００は、提示情報生成部２０６の機能として、生成された提示情報を表示装置２００２へ出力する（Ｓ２８）。提示情報を表示装置２００２へ出力すると、処理部２００は、動作を終了する。

表示装置２００２は、処理部２００からの提示情報をユーザに提示する。

以上のように構成された歩行訓練装置は、ユーザの属性に合わせて適切な補正モデルパラメータを設定することができる。その結果、歩行訓練装置は、より適切な提示用歩容パラメータを生成し、提示情報をユーザに提示することができる。

また、歩行訓練装置は、ユーザごとに補正モデルパラメータを更新することができる。その結果、歩行訓練装置は、ユーザごとにより適切な提示用歩容パラメータを生成し、提示情報をユーザに提示することができる。

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

また、各実施形態に記載した手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現する計算機は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、計算機内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。

１０…歩行訓練装置、２０…歩行訓練装置、１００…処理部、１０１…センサデータ入力部、１０２…歩容状態解析部、１０３…歩容パラメータ補正データベース、１０４…歩容パラメータ補正部、１０５…提示情報生成部、２００…処理部、２０１…センサデータ入力部、２０２…歩容状態解析部、２０３…歩容パラメータ補正データベース更新部、２０４…歩容パラメータ補正データベース、２０５…歩容パラメータ補正部、２０６…提示情報生成部、１００１…センサ、１００２…表示装置、２００１…センサ、２００２…表示装置。

Claims (3)

1. ユーザの歩行に応じて検出されたセンサデータを取得する取得部と、
   前記センサデータに基づいて歩容パラメータを算出する歩容状態解析部と、
   前記歩容パラメータに応じた補正値に基づいて前記ユーザの歩容を誇張するように前記歩容パラメータを補正した提示用歩容パラメータを生成する歩容パラメータ補正部と、
   前記提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成する提示情報生成部と、
   ユーザごとに補正モデルパラメータを格納する補正モデルパラメータ記憶部と、
   前記歩容パラメータと前回保存した歩容パラメータとの差が閾値未満である場合、前記補正モデルパラメータを更新する更新部と、
   を備え、
   前記歩容パラメータ補正部は、前記補正モデルパラメータに基づいて補正値を生成する、
   情報提示装置。
2. ユーザの歩行に応じて検出されたセンサデータを取得し、
   前記センサデータに基づいて歩容パラメータを算出し、
   ユーザごとの補正モデルパラメータに基づいて前記ユーザの歩容を誇張するように前記歩容パラメータに応じた補正値を生成し、
   前記補正値に基づいて前記歩容パラメータを補正した提示用歩容パラメータを生成し、
   前記提示用歩容パラメータに基づいて提示情報を生成し、
   前記歩容パラメータと前回保存した歩容パラメータとの差が閾値未満である場合、前記補正モデルパラメータを更新する、
   情報提示方法。
3. 請求項１に記載の情報提示装置の一部分として動作するコンピュータに用いられるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記取得部と、前記歩容状態解析部と、前記歩容パラメータ補正部と、前記提示情報生成部と、前記補正モデルパラメータ記憶部と、前記更新部と、
   として機能させるためのプログラム。