JP6843755B2 - センサ付きスポーツポール及びその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、正確には、ノルディックウォーキング、スキー用ポール、またはポールを用いて行う任意の他のスポーツといった、スポーツポール（以降、「スポーツスティック」とも言う）に関する。この場合、ポールは、動く間に、バランスを取り、かつ身体を前進させるために使用される。より精確には、このタイプの動きの間、リアルタイムで集められかつ記録される情報に基づいて、ユーザが、正しい技法を達成し、エクササイズの強度を設定し、エクササイズの目標を達成し、エクササイズ、時にはリハビリの状況におけるスポーツスティックのユーザの成果を解析するために、ユーザの上半身の活動及び矢状面の強さのバランスについての詳細な情報を伝達するのに役立つことを意味する。

ノルディックウォーキング（トレーニング及びリハビリ）、スキー、ローラスケートなどのために使用されるポールは、エクササイズの解析、及び操作性を有して進むという視点の両方から、センサを用いて繰り返し開発されている。このようなエクササイズ解析の簡略化の開発の例は、特許文献１に見られる。普通のノルディックウォーキングまたはスキー用ポールには、地上に移行する、腕によって生じた力を測定するために、電力センサが追加されている。これに基づいて、推定されるカロリー消費及び上半身矢状面の強さのバランスは測定可能である。トレーニング解析及び操作性を有して進むことによる成果の両方の例は、欧州で出願された特許文献２に見られる。センサの集合体がポールに加えられている。該センサの集合体は、加速度計傾斜センサ及び動きセンサを含むがこれらに限定されない。センサ集合体の目的は、応用分野に対応して、正しい技法を保存し、かつそれら所与の技法が記録されたモデルから極端にずれている場合にユーザに警告することである。述べられた特許文献に記載されるスポーツポールの短所は、トレーニングレベルに基づいてユーザに適したポール長を設定する機会を与えないことである。これらポールはまた、ポールがその長さについての情報を受信するポール長さセンサが欠如している。

先の文献に記載されるポールはまた、ＧＰＳ受信機が欠如している。このＧＰＳ受信機は、地形図と結び付けられており、結果としてスポーツ技法を実行する際に影響を及ぼす、地面に対するポールの傾斜を判断する。

先の文献に記載されるポールはまた、必要な人体計測（手及び脚の長さ、身長、体重など）及び生理学的（力、年齢、外傷など）ユーザ情報、ならびに、ユーザの実際の技術的能力を測定し、かつ、それらを、スポーツポール信号灯を介して正しい技法へと誘導するための、ユーザの健康保護及び技術実行の測定を最適化する方法論を記録できる状況が欠如している。

国際公開第２００３／００２２１８号 欧州特許出願公開第１９０８４９９号

本発明は、上記欠点の全てを解決することを目的とする。

人間の生物力学の必要性及びその個々の差異を全て考慮して、リアルタイムの実行情報を集めるスポーツポールが存在する。また、ポールに装備したこのいくつかのセンサは、センサの読み取り値に影響を及ぼす地面傾斜のような環境的要因を検討可能としなければならない。

発明の目的のうちの１つは、人間の身長、体重、最大の力、年齢、外傷歴、及びトレーニングレベル（これ以降、合わせて「ユーザ情報」として知られる）、また地面傾斜及びポール自体の長さといった、実行中に人間を前進させる、地面にかけられる力を正確に測定することである。これらの特質は重要であるが、なぜなら、ことによると、センサ情報を解析しかつパラメータモデルを生成する制御センタは、ユーザ情報、ポール長、地面傾斜、及び依存力印加角度から導き出される差異を検討できないからである。

例えば、使用されることが多い調節可能なノルディックウォーキングまたはトレッキングポールは、さまざまな長さに調節されている場合があり、これに起因して、それらポールにかけられる力は、著しく異なっており、場合によっては、身体の筋肉組織構造及び関節を害する。データを解析する制御センタは、このことを、情報の欠如に起因して、大幅な上半身の手の力の差異と解釈し、これに応じてユーザに通知するが、正しいモデルからの実際のずれは、異なるポール長に起因する。

本発明の別の目的は、実行中の正しい技法の評価である。これは、地面傾斜を検討する傾斜センサの測定された傾斜範囲、及びポールにかけられた力を、あらかじめ作られたモデルと比較することを意味する。しかしながら、例として、ノルディックウォーキングの場合、使用されているポールが人間の人体計測値に対して長すぎることを制御センタが知らない場合に、傾斜範囲は自分の身体の前に手を持ってくる場合にだけ補正できる。しかしながら、これは、通常のウォーキングを模倣する、正しいノルディックウォーキング技法と矛盾し、人間の肩、背部筋肉、及び上半身の手の腱の緊張を引き起こす。

技術的観点から言うと、ばねばかりまたはひずみゲージのどちらかである力センサであって、重量を測定する代わりに、ポールが地面に触れている時に、それらポールにかけられる、筋肉が生成した圧力を測定するようにセットアップされる力センサと、加速度計傾斜センサが望ましいがこれらに限定されない傾斜センサと併せて、一端から他端までシャフトを指し示す、ポール内のレーザーレンジファインダが望ましいがこれに限定されないポール長さセンサと、スポーツポールによって地勢を登るまたは下るために使用されるさまざまな技法及びユーザの記録されたユーザ情報によって影響される恐れがある傾斜センサ読み取り値を精確に理解するために地形図と協働する全地球測位システム受信機（以降ＧＰＳ）とを含むスポーツポールが開発されている。全ての結果は、制御センタによって解析され、かつユーザに通信される。

制御センタは、地面傾斜に配慮する傾斜センサからのデータに従って、手の動きの角度範囲について、ユーザの身長及び外傷歴に関する情報を解析後、ユーザがスポーツスティックの長さを短くするまたは長くするように調節するよう導くように、セットアップされている。最適な手の動きの範囲を達成後、制御センタは、肥満度指数、最大の力、及びそれらから導き出される個々の使用モデルの差異に配慮して、上半身活動及び矢状面の強さのバランスについてのデータをユーザに通信する。

所与のスポーツポールのこれらの及び他の部分、特徴、態様、及び利点は、加えられた図と共に、本発明の好ましい実施形態を明らかにする以下の詳細な説明において、当業者には明確になるであろう。

本発明の先述の及び他の性質ならびに利点は、好ましい実施形態を例示する添付の図を参照して以下により詳細に説明される。

本発明において使用される要素と共に、本発明の好ましい実施形態を表す説明図 本発明における要素及びそれらの機能についての説明図 信号灯ベースのユーザフィードバックシステムの例を示す説明図 ポールが使用されている時の制御センタの工程の例を示す説明図 ポールが使用されている時の制御センタの工程の例を示す説明図 さまざまなユーザ情報による共有ポールの使用から生じる問題に対する解決策の例を示す説明図

図を参照して本発明の可能な実施形態が後述される。この説明から、本発明の以下の好ましい実施形態は、例示のみを意味し、本発明を限定することは意図されていないことが、当業者には明確になる。

図１は本発明によるスポーツポールを示す。このスポーツポールには、スポーツの技法及び実行を解析する制御センタ、及び、スポーツの実行に対応し信号灯と共に物理値及び測地学的値を測定するセンサが設置され、これら全てがスポーツポールハンドルに位置するバッテリからエネルギーを得る。スポーツポールは、調節可能または調節不可能両方にすることができ、当業者に既知であるように一体型としても知られる。

物理値及び測地学的値を測定する先述のセンサは、ハンドルの近くに位置する傾斜センサ、ポールの底部に位置するポール長さセンサ、スポーツポールの低端に位置し、地面と直接的接触または（ポール先端部を介して）二次的接触状態にある力センサ、及び、ハンドルの近くに（または、例えばスマートフォン、腕時計などの外部デバイスに）位置する（地形図と結び付けられた）ＧＰＳ受信機である。

図２は、スポーツポール内の制御センタの、データを集めること、解析すること、及び、信号灯を介したユーザへの結果通信を示す。制御センタは、恐らく、全てを収容するケーシング、情報入力及び出力インターフェース、拡張スロットを有するメインボード、電源、ならびにハードディスクなどの記憶デバイスなどの一般的なコンピュータ部品を含むことになる。記憶デバイスは、制御センタが使用するプログラム及びユーザ情報、ならびに制御センタが到達する結果を含むことになる。入力インターフェースまたはメインボード拡張カードを通して、スポーツポールはまた、例えば、ＧＰＳ受信機、コンパス、ＷｉＦｉアダプタ、ブルートゥースアダプタ、及び外部電源へアクセスする。

以下の説明において、ノルディックウォーキング用のスポーツポールを使用することが例として採用されている。制御センタは、ポール長さセンサからデータを集めることを開始する。ポール長さセンサは、恐らく、手動によるポール長の入力の必要性を取り除くデジタルとするが、ポール上の測定器具及び入力インターフェースの組み合わせとすることもできる。この場合、ユーザは、（人間がキーボードを介してコンピュータにデータを入力するように）ポール長を制御センタのシステムに手動で入力する、または任意の他の解決策が同目的を果たす。

次に、地面に対するポール傾斜を判断する傾斜センサが使用されることになる。ＧＰＳを使用して、制御センタは最初に、地面傾斜が傾斜センサの読み取り値にどのように影響しているかを理解するためにポール傾斜を地形図と比較する。その後、傾斜センサは、押し始めから押し終わりまで地面に対するポール傾斜を意味するポール平均傾斜範囲を、そのあらかじめ作られたモデルと比較する。ユーザの活動モデルが制御センタのあらかじめ作られたモデルと大幅に異なっている場合、制御センタは、ユーザの身長、年齢、及び外傷歴をポール長と比較し、ポールの調節及び指図（短くするか長くする）の必要性を信号灯によってユーザに信号伝達する。信号灯の代わりに、同じ機能が、振動、音、ポールに取り付けられた小型ディスプレイ（ＬＣＤ、ホログラムなど）、高性能デバイスにおけるリアルタイムでワイヤレスに接続される写真、もしくは、先述のシステムの組み合わせ、または、同じ最終目標を果たす他のシステムで満たすことができる。

力センサは、事前の指標が大丈夫である時に使用することになるが、これは、ことによると、力センサの測定値が、不正確なポール長、不均衡なポール長、または間違った技法によって不正確であるからである。

制御センタは、ユーザ情報に対応する、ユーザの力を応用したモデルを作成後力センサに連絡する。ウォーキング中、制御センタは、力センサの測定値によって、ユーザが前進するためにかけている力についてのデータを得ることになる。人間のユーザ情報によると、人間は、体重の５〜４０％を前進させなければならない。同時に、力センサは、上半身の矢状面の強さのバランスを測定できるようにし、これは、左側の胴及び左手の活動を、右側の胴及び右手の活動と比較することを意味する。これは、上半身の矢状面の強さのバランスを均等にし、かつさまざまな強度レベルで側部をトレーニングするためにスポーツポールを個々に調節する可能性を広げる。この特質は、特に、リハビリの状況においてノルディックウォーキングについて語る時に重要であり、この場合、人間の動きは、一時的なまたは永久的な身体外傷に影響される。

スポーツポールはデータ測定、解析、及びユーザ通信のためにいくつかの電子デバイスを使用するため、必然的に、本発明は、デバイスに電気を提供するためのバッテリのみならず、同じ目的を果たす全ての他の解決策のようなエネルギー供給要素、及び例えばＵＳＢポートといった要素を充電するための手段も含む。しかしながら、これは、主に屋外で使用されるモバイルエクササイズツールであることを考慮すると、例えば摩擦／圧力といった、ソーラーバッテリまたは物理的エネルギーなどの発電要素を有する本発明を電気変換要素に関連付ける多数の機会が存在している。事前に述べた要素の組み合わせは、本発明のエネルギーの必要性を十分にまたは部分的にまかなうために使用されてもよい。

図３は図４において使用される信号灯の意味を説明する表を示す。

図４は、繰り返して使用される、本発明の１つの可能な実施例を特徴付ける論理方式を示す。これは、ユーザが既に入力しており、そのユーザ情報を以前に保存していることを意味する。制御センタの動作が示されており、この制御センタは、信号灯を介して、他のセンサと通信し、かつユーザと通信する。挙げられた例では、動作プロセスは、スポーツポールのポール長測定から始まり、ここで制御センタは稼働されるが、これは、ユーザが開始ボタンを押すことによってスポーツポールを近々使用することを信号伝達しているからである。代替的には、開始ボタンは、ポール先端部によって地面をたたくこと、または音声コマンドのような別の解決策と置き換えられてよい。エネルギーを節約するために、制御センタは、ポールが使用のために調節されているかどうかを調べる。スポーツポールの調節が一定の時間フレーム内で開始されていない場合、制御センタはそのセッションを自動的に取り消すことになる。

図４の１．１〜１．２において、スポーツポールが適所に調節されている、または既に使用されている場合、制御センタは、１．３〜１．４のように、傾斜センサを通して平均ポール傾斜範囲を解析することができる。同時に、制御センタは、ユーザの場所を監視し、地形図を活用して、地面傾斜によってポール傾斜範囲に影響を及ぼす要因を検討することができる。傾斜範囲があらかじめ作られたモデルと大幅に異なる場合、制御センタは、人間の身長、外傷歴、及び年齢をそのメモリからリクエストすることになり、該制御センタはポール長さセンサから受信されたポール長と比較する。７．１．１〜７．２．６においてこの解析中に、制御センタは、ユーザのエクササイズツールがユーザの人体計測値に合っているかどうかを理解することになる。例えば、スポーツポールが長すぎる場合、図３に示されるように、図４のＬＥＤ３のような、ポールの先端部における信号灯を点灯することによって、そのことをユーザに知らせるようにし、新しいポール長を計算する。スポーツポールは、ＬＥＤ４の線型照明で信号灯を点灯させて、ポール調節スケール上で新しいポール長を示すようにする。このポール長は、計算結果から受信された新しいポール長と等しい。

図４上に、プロセス６．０、７．０、７．１．１〜７．２．６、７．３、６．１．１〜６．２．４において、ポール長及び傾斜をチェックしてからでないと、制御センタは、プロセス８．１．１〜８．２．４において、力センサに連絡しない。これは、間違った技法、最適な力がかけられたポール傾斜範囲からのずれ、または不均等なスポーツポール長によってもはや影響されない、一意に解釈可能な読み取り値を保証する。傾斜範囲と共に地面傾斜の制御は停止せず、さらなる解析中に一貫して継続する。その後、制御センタは、プロセス２．１〜２．６においてユーザの平均力印加について力センサに、同時に、ユーザのユーザ情報についてメモリに一定の問い合わせを送り始める。平均力印加及びユーザ情報について解析することによって、ポールは、ユーザが前進するために多かれ少なかれ力をかける必要があるかどうかを解明するため、エクササイズは身体を刺激することになるのと同時に、最小の過負荷リスクを負い、人間に影響を及ぼすいずれの外傷も検討する。

力印加が標準である場合、スポーツポールは、信号灯ＬＥＤ７をオンにすることによってユーザに知らせるようにする。以前のように、力センサデータ収集及び解析はまた、傾斜範囲のあらかじめ作られたモデルと活動モデルとの間に不一致が現れるか、スポーツポールの使用が終わるまで、一貫して継続することになる。

スポーツポールにおけるさまざまな要素間の通信が限定されておらず、恐らく、ブルートゥース（ブルートゥースは登録商標）のようなワイヤレス通信を介して機能することになると理解することは重要であり、これによって、余分な配線、ポール重量、及びこれらから導き出される耐久性の問題が減少する。同時にまた、制御センタを、単に１つのポールに、または、完全にポール外の、例えば高性能デバイスまたはコンピュータに移動させることができる。

図５のプロファイルＡ〜Ｙのようにさまざまなユーザによる同じトレーニングツールの使用、ならびに結果として生じる完全に異なるユーザ情報及びスポーツ問題は、いわゆる「新プレーヤー」システムによって解決される。プレーヤーが新しいアカウントまたはキャラクタを作成できるコンピュータゲームのように、全ての新しいユーザはスポーツポールを使用する前に新しいプロファイルを作成する。プロファイル作成中、必要なユーザ情報及びスポーツが入力され、これによって、ユーザ及びスポーツの変更を容易にすることができる。１つのポール対に対して多くの潜在的なユーザがいる、学校、リハビリまたはトレーニングセンタ、及び他の施設では、図５に説明されるように、同じシステムが拡張可能である。ユーザプロファイルは、１つの中央システムに記録され、スポーツポールには一意なデジタルＩＤ−ｓが与えられる。挙げられた例では、ＸプロファイルはＩＤ−１のスポーツポールにアップロードされ、ＹプロファイルはＩＤ−２のスポーツポールにアップロードされ、ＺプロファイルはＩＤ−３のスポーツポールにアップロードされる。使用後、記録されたデータは中央システムにアップロードし戻され、スポーツポールは再び使用される準備ができているが、プロファイルに対して記録された情報はそれに関係なく中央システムにおいて見て解析できる。

Claims (5)

1. 制御センタ（２）と通信する、傾斜センサ（６）及び力センサ（８）を含むセンサ付きスポーツポール（１）であって、
   前記制御センタ（２）において、傾斜センサ（６）及び力センサ（８）のデータを使用して、最適なスポーツ技法を解析するためにスポーツ技法及び前記スポーツポール（１）を使用した実行についての情報が保存され、信号灯（３及び４）はユーザと通信し、ここで、前記制御センタ（２）、前記傾斜センサ（６）、前記力センサ（８）、及び前記信号灯（３及び４）はバッテリ（５）で電力供給され、
   前記スポーツポール（１）は、地面に対するスポーツポール（１）の実際の傾斜角度を判断するための、地形図データと協働するＧＰＳ受信機（９）と、スポーツポール（１）の長さを測定する長さセンサ（７）と、制御センタ（２）に保存されるユーザ情報（１０）とを含み、制御センタ（２）によって受信される少なくともＧＰＳ受信機（９）及び長さセンサ（７）のデータは、スポーツポール（１）のユーザにとって最適な長さ及び力について判断される
   ことを特徴とするスポーツポール（１）。
2. 前記スポーツポール（１）はポールの長さが調節可能である
   請求項１に記載のスポーツポール（１）。
3. 前記ユーザ情報（１０）は、スポーツポール（１）のユーザに対する、フィットネスレベル、年齢、体重、身長、及び外傷歴についての情報を含む
   請求項１に記載のスポーツポール（１）。
4. 請求項１に記載の前記スポーツポール（１）を使用する方法であって、
   スポーツポール（１）のメモリに、ユーザの身長、外傷歴、及び年齢を少なくとも含むユーザ情報（１０）を保存するステップと、
   前記制御センタ（２）に、スポーツ技法、及び前記スポーツポール（１）を使用した実行についての情報を保存するステップと、
   前記長さセンサ（７）がスポーツポール（１）の長さについての情報を制御センタ（２）に送信するステップと、
   前記制御センタ（２）が、ＧＰＳ受信機（９）における前記ユーザの場所の受信された情報を監視し、地形図データを活用して、地面傾斜から、モデルとなるポール傾斜範囲を求め、前記傾斜センサ（６）で測定したポール傾斜範囲と比較するステップと、
   前記傾斜センサ（６）で測定したポール傾斜範囲が前記モデルとなるポール傾斜範囲と大幅に異なる場合、前記制御センタ（２）は、前記ユーザの身長、外傷歴、及び年齢を前記メモリからリクエストするステップと、
   前記制御センタ（２）が、前記長さセンサ（７）から受信されたポール長を、前記ユーザの身長、外傷歴、及び年齢を少なくとも含むユーザ情報（１０）から求められるモデルとなるポール長と比較するステップと、
   前記長さセンサ（７）で測定したポール長が、前記ユーザ情報（１０）から求められるモデルとなるポール長と比べて長すぎるまたは短すぎる場合、信号灯（３及び４）の点灯によって、前記制御センタ（２）がそのことを前記ユーザに知らせるステップと、
   前記制御センタ（２）は、前記力センサ（８）によって力印加を測定し、ユーザにとってスポーツポール（１）にかける最適な力について判断するステップと、を含む
   ことを特徴とする方法。
5. 前記スポーツポール（１）は、前記信号灯（３及び４）の点灯によって、前記ユーザにとって最適な長さ及び力について前記ユーザに知らせる
   請求項４に記載の方法。

Images