JP7458650B2 - 泳者のモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステム及び方法に関し、特に水上競技、具体的には水泳における応用のためのそのようなシステム及び方法に関する。本発明は、ストローク技能を集合的にモニタリングするためのウェアラブルデバイス及び関連するソフトウェアを含む。いくつかの実施形態は、特に上記応用を参照してここに説明されるが、本発明は、そのような使用分野に限定されず、より広い文脈で適用可能であることが理解されるはずである。

明細書全体にわたる背景技術の議論は、そのような技術が広く知られていること又はその分野における一般的知識の一部を形成していることの承認として見なされるべきではない。

スポーツ能力をモニタリングするためのウェアラブルアクセサリがプロの競技者の間でよく知られており、一般的である。最近では、スポーツ能力をモニタリングするためのより安価なウェアラブルデバイスの出現により、そのような能力モニタリングが一般人にももたらされてきている。従来、入力や労力に関する洞察ではなく、結果のみに関する洞察を提供するストップウォッチ、ストローク数カウント、及び心拍数モニタリング等の基本的なツールしか利用可能ではなかった。

水上競技をより具体的に見ると、全ての技能レベルの水上競技の競技者にとって、彼らの水泳能力に関する情報を測定及び収集することがますます一般的になっている。泳者及び／又は泳者のコーチは、収集した情報を用いて弱点の領域を評価し、水泳のラップタイムを短縮することを目的として能力を向上させることができる。

水泳は本質的に複雑なモーションである。能力は、競技者が生成する身体システム上の抵抗力及び推進力に依存する。抵抗力は、競技者の前進方向と反対に作用する種々の形態の抗力（摩擦、圧力、及び波の抗力等）を含み、通常はフォーム及び技能に依存する。腕、足、及び全身のモーションによる推進力は、競技者がどの方向に労力を発揮しているのかに応じて、種々の方法で作用する。しかし、最終的には、前進方向における労力の成分のみが、競技者の希望の方向に競技者を前進させる。

競技者が行った労力をベクトルとして定量的に測定することにより、それが力、パワー、圧力、又は何らかの他の関連する測定基準であるかどうかにかかわらず、真の能力及び労力効率の測定基準を導き出すことができ、これは、全ての方向における競技者の総出力労力を、泳者の希望の方向にのみ泳者を推進する労力に関連付けるものである。泳者に彼／彼女の技能をよりよく知らせることができる効率に関連する他の能力測定基準は、速度、ストロークレート、時間、及びストロークあたりの距離等の利用可能な他の測定基準と比較した場合、総労力の測定基準、及び希望の方向のみにおける労力から導き出すことができる。

推進力、抵抗力、及び上述したような測定基準をモニタリング及び分析することにより、泳者は、抵抗力を最小化すると共に推進力の大きさ及び方向を増加及び最適化することによって、速度を増加させることができる。

推進力を測定するための種々の既知技術が存在する。これらは、泳者にロープを取り付けること、ビデオシステムを用いること、制御された流水路を用いること、及びプール外機械を含む。このような既知のシステムは、簡単には持ち運ぶことができず、コストがかかり、また多くの場合、操作するのに訓練を受けた専門家を必要とする。これらのシステムは、通常、生体力学研究者向けに調整されている。従って、これらの設備は、通常、エリート競技者向けの最新鋭のトレーニングセンターにのみ設置されてそこで使用される。

推進力を測定するための他の既知技術は、上述した設備の制限に悩まされることのないウェアラブルパーソナルデバイスを用いることを含む。これらの方法では、泳者の手のレベルで発生する推進力を評価するために、泳者の手の上での圧力センサの使用が検討される。

水泳に関与する動力学及び運動学は非常に複雑である。殆どのコーチは、技能に関する泳者のミスを視覚的に特定できる（労力と時間がかかり、大きな間違いのみについて定性的なフィードバックを提供するだけではある）が、より微妙な技能のミスは特定するのが難しい可能性があり、前述の設備のいくつかが必要になる場合がある。これらの設備が扱いにくく高価であるだけでなく、捕捉データを分析して理解するのに通常は生体力学研究者を必要とするので、コーチがこれらの設備の使用を適用することはまれである。

既知のデバイスは、手の周りの多数の圧力センサを用いて力の大きさの推定値を得ることに重点を置いて、手の上の圧力センサを用いて力を推定する。場合によっては、既知のデバイスは、個別のセンサを用いて方向をモニタリングすることもある。

＜関連技術の説明＞
米国特許第４，６５４，０１０号は、泳者の手に装着された圧力変換器を利用する、水泳技能を測定するための方法及びデバイスを開示している。システムは、泳者の手のひらと手の甲の間の圧力差を測定する。データは時間に対してプロットされ、曲線の下の面積は水泳の「有効性」の測定値を与える。これは本質的には、時間の経過に伴う持続的な力出力の尺度であり、前進方向に関連する水泳の有効性を定量化するものではない。

米国特許第５，６６３，８９７号は、水泳中に着用することができる手装着デバイス上で水泳能力及び水泳ストローク効率を測定する方法及び装置を開示している。能力及び効率の測定基準は、ストロークレート、サイクルタイム、距離、及び速度を含むが、これらに限定されない。その発明は、ストロークのカウントを可能にする回路の一部である力応答性膜の使用を開示している。その発明は、泳者によって生成される力の連続的なスカラー又はベクトルの測定値は開示していない。

米国特許第６，１８３，３９６号は、泳者の手に取り付けられるように設計された手のひらプレートを開示している。プレートには、支持力、腕サイクル数、生成された力、消費カロリー、水温、及びパルスを算出することができるマイクロプロセッサに信号を送信する少なくとも１つの圧力センサが備えられており、上記の支持力等は全て読み出し画面上に表示することができる。その発明は、生成された力の方向の測定値は開示していない。

米国特許出願第２０１０／０２１０９７５号は、水泳を含む種々の活動の能力をモニタリングするためのシステム及び方法を開示している。その発明は、活動の能力の特性又はその活動が行われる環境の特性を感知するための、一次デバイスあるいは随意的な追加の二次デバイス又は第三者デバイスを含む。圧力センサを用いて泳者の身体にかかる力の大きさ又は方向を算出することについての直接的な開示はない。

米国特許第８，４０６，０８５号は、手首、手、及び足に配置された多数のセンサユニットを含む水泳デバイスを開示している。手首ユニットは少なくとも１つの圧力センサを含み、手／足ユニットは、指又は足の親指の第１体節に着用されるキャップに取り付けられた少なくとも１つの圧力センサを含む。その発明の目的は、経過時間を測定し、１セッションにおけるラップ数をカウントすることである。その発明は、ユーザに対する圧力情報の提示を開示しているが、慣性センサ又は位置センサを有していないので、圧力の方向情報は提供しない。

米国特許出願第２０１４／０２７７６２８号は、特に泳者のターン、遠泳、又は水泳スタイルの決定に用いることができる１つ以上のモーション敏感センサを備える方法及びデバイスを開示している。泳者が行った労力の測定値の開示はない。

クドウらの「非定常流条件で手モデルに作用する流体力の予測」(Kudo et al "Prediction of fluid forces acting on a hand model in unsteady flow conditions" Journal of Biomechanics 41.5 (2008): 1131-1136)は、非定常流水泳条件で人間の手に作用する流体力を予測する方法について論じている。機械的システムを用いて、水中で手モデルを回転させる。手にかかる力が測定され、高次の多項式を介して、何点かで手に取り付けられた１２個の圧力トランスデューサと相関させられた。

米国特許出願第２０１７／００４３２１２号は、泳者の手の指又は手のひらにフィットする小さなパドルデバイスであって、コンピュータソフトウェアを介して競技者のモーションに対するリアルタイム測定及び分析を提供するパドルデバイスを含むシステムを開示している。しかし、このデバイスは、圧力センサ、及び測定された力の要素に入れられるべき方向データの両方の使用は開示していない。

米国特許出願第２０１７／０１２８８０８号は、泳者の手又はパドルの周りに結び付けられた力感知ウェアラブルデバイスであって、水に働く力を測定する力感知ウェアラブルデバイスを含むシステムを開示している。しかし、この製品もまた、圧力センサ、及び測定された力の要素に入れられるべき方向データの両方の使用は開示していない。

使用に便利で且つ正確なデータを提供するデバイスを用いてスポーツ能力をモニタリングすることが望ましい。本発明の目的は、先行技術の不利な点の少なくとも１つを克服又は改善すること、あるいは有用な代替を提供することである。

本発明の第１の態様によると、ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
マイクロプロセッサを介して少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方から入力データを受信するためにウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、を備え、
少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データが組み合わされ、組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が処理されて能力測定基準を提供する、システムが提供される。

一実施形態では、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向の両方を推測するために、組み合わされた入力データが用いられる。更なる実施形態では、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データを組み合わせることは、外部ユニットによって実施される。

代替的実施形態では、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データを組み合わせることは、マイクロプロセッサによって実施される。別の実施形態では、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データを組み合わせることは、外部ユニット又はマイクロプロセッサによって実施される。

一実施形態では、前進方向にある力の大きさの割合を評価することによって能力測定基準が算出される。更なる実施形態では、前進方向にある力の大きさの割合を評価することは、少なくとも１つの圧力センサからの圧力データをＩＭＵからの慣性データで増強することを含む。

別の実施形態では、全てのグローバル軸にわたって総インパルスを乗算した時間間隔の逆数を評価することによって能力測定基準が算出される。更なる実施形態では、全てのグローバル軸にわたって総インパルスを乗算した時間間隔の逆数を評価すること並びに正規化及びスケーリングを適用することによって能力測定基準が算出される。

一実施形態では、抗力及び第１の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向が算出される。

一実施形態では、抗力及び第１の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が各々算出される。

一実施形態では、抗力、第１の押し上げ力、及び第２の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向が算出される。別の実施形態では、抗力、第１の押し上げ力、及び第２の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が各々算出される。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは少なくとも２つの圧力センサを含む。更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手に着用されるように適合されている。別の更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手のひらに巻き付けられるように適合されている。別の実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手に着用され又はユーザの手のひらに巻き付けられるように適合されている。一実施形態では、少なくとも２つの圧力センサは、使用中に、手のひら及び手の甲側に隣接して配置される。代替的実施形態では、少なくとも２つの圧力センサは、使用中に、ウェアラブルセンサデバイスの直交表面上に配置される。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、外向きの外面を含み、少なくとも２つの圧力センサは、使用中に、上記外面の反対側の外向き面上に配置される。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、少なくとも４つの圧力センサを含む。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手首に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの足に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの胴に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの背中に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの腰に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの頭に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手首、足、胴、背中、腰、及び頭の群からの少なくとも１つに着用されるように適合されている。

一実施形態では、前進方向を案出するためにＩＭＵからの慣性データが少なくとも部分的に用いられる。

一実施形態では、外部ユニットはスマートフォンである、一実施形態では、スマートフォンは、入力データを分析して能力測定基準を生成するためのソフトウェアを含む。更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、スマートフォンと無線通信する。別の更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスはブルートゥース（登録商標）トランシーバを含み、無線通信はブルートゥース（登録商標）を経由する。別の更なる実施形態では、ブルートゥース（登録商標）トランシーバはＡＮＴ＋ハードウェアを含み、無線通信もまた、ＡＮＴ＋プロトコルによるものである。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスの少なくとも１つの筐体内に外部ユニットが収容される。代替的実施形態では、外部ユニットは、ウェアラブルセンサデバイスとは別個であり且つスマートウォッチ、コンピュータ、及び外部ウェアラブルトレーニングエイドを含む群のうちの１つである。

一実施形態では、ＩＭＵは、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計からなる群からの１つ以上を含む。別の実施形態では、ＩＭＵは、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計を含む。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは複数のＩＭＵを含む。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスはデジタルディスプレイを含む。更なる実施形態では、ディスプレイは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイである。

一実施形態では、システムは、身体の異なる部分に着用される複数のウェアラブルセンサデバイスを含む。更なる実施形態では、複数のウェアラブルセンサデバイスは互いに無線通信する。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは複数の筐体を含み、各筐体は、マイクロプロセッサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びＩＭＵのうちの１つ以上を収容する。更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは複数の圧力センサを含み、複数の圧力センサの各々は、複数の筐体のうちの独立した１つに収容される。別の更なる実施形態では、複数の筐体はユーザ上の異なる位置に装着される。

一実施形態では、モーションは水上競技モーションである。より好ましい実施形態では、水上競技モーションは水泳ストロークである。

一実施形態では、筐体は実質的に防水のものである。

更なる実施形態では、システムは、ユーザのモーション力をグラフィック的に表示するためのディスプレイを含み、ユーザのモーション力は３６０°極座標プロットで表示される。

本発明の第２の態様によると、ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すための方法であって、
（ａ）理想的なリグ設定から取られた複数の入力変数に基づいて力のモデルを作成することと、
（ｂ）モーションに係わっている間の使用のために、ウェアラブルセンサデバイスをユーザ上に配置することと、
（ｃ）入力変数と相関する入力データをウェアラブルセンサデバイスから受信することと、
（ｄ）ウェアラブルセンサデバイス入力データを力のモデルに適用することに基づいて力の推定値を算出することと、
（ｅ）力の推定値に基づいてモーションの能力測定基準を算出することと、を備える方法が提供される。

一実施形態では、方法の計算はマイクロプロセッサ上で行われてよい。代替的には、方法の計算は外部ユニット上で行われてよい。更なる実施形態では、方法の計算はマイクロプロセッサ又は外部ユニット上で行われてよい。一実施形態では、受信された入力データは慣性測定ユニット（ＩＭＵ）データを含み、能力測定基準は力の推定値及びＩＭＵデータに基づく。

一実施形態では、（ｅ）のステップは、前進方向の動きを入力することと、前進方向の動きに対して力の推定値を回転させることと、前進方向の動きにおける力の推定値の一部分を算出することと、を含み、能力測定基準は、前進方向の動きにおける力の推定値の一部分に基づく。

一実施形態では、モデルは１つ以上の統計的モデリング技術を用いて作成される。更なる実施形態では、１つ以上の統計的モデリング技術は、回帰分析モデリングを含む。別の更なる実施形態では、回帰分析モデリングは、線形回帰モデル、多重線形回帰モデル、多項式回帰モデル、非線形回帰モデル、及びノンパラメトリック回帰モデルからなる群のうちの１つ以上を含む。

一実施形態では、１つ以上の統計的モデリング技術は、決定木回帰、Ｋ最近傍アルゴリズム、人工ニューラルネットワーク、及びサポートベクトル機械からなる群のうちの１つ以上を含む。

一実施形態では、（ｃ）のステップの後に、特定のユーザ変数を力のモデルに入力する更なるステップを含む。更なる実施形態では、特定のユーザ変数は、手のサイズ、指の広がり、及びカッピングの程度を含む群のうちの１つ以上を含む。

本発明の第３の態様によると、水泳ストロークの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びＩＭＵを収容する防水筐体と、を含む防水ウェアラブルセンサデバイスと、
マイクロプロセッサを介して少なくとも１つの圧力センサ及び（ＩＭＵ）の両方から入力データを受信するためにウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、を備え、入力データが、少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、入力データが処理されて能力測定基準を提供する、システムが提供される。

一実施形態では、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向の両方を推測するために、組み合わされた入力データが用いられる。更なる実施形態では、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データを組み合わせることは、外部ユニットによって実施される。

代替的実施形態では、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データを組み合わせることは、マイクロプロセッサによって実施される。

一実施形態では、前進方向にある力の大きさの割合を評価することによって能力測定基準が算出される。更なる実施形態では、前進方向にある力の大きさの割合を評価することは、少なくとも１つの圧力センサからの圧力データをＩＭＵからの慣性データで増強することを含む。

一実施形態では、抗力及び第１の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向が算出される。

一実施形態では、抗力及び第１の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が各々算出される。

一実施形態では、抗力、第１の押し上げ力、及び第２の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向が算出される。別の実施形態では、抗力、第１の押し上げ力、及び第２の押し上げ力から少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が各々算出される。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは少なくとも２つの圧力センサを含む。更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手に着用されるように適合されている。別の更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手のひらに巻き付けられるように適合されている。一実施形態では、少なくとも２つの圧力センサは、使用中に、手のひら及び手の甲側に隣接して配置される。代替的実施形態では、少なくとも２つの圧力センサは、使用中に、ウェアラブルセンサデバイスの直交表面上に配置される。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、外向きの外面を含み、少なくとも２つの圧力センサは、使用中に、上記外面の反対側の外向き面上に配置される。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、少なくとも４つの圧力センサを含む。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの手首に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの足に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの胴に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの背中に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの腰に着用されるように適合されている。代替的実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、ユーザの頭に着用されるように適合されている。

一実施形態では、前進方向を案出するためにＩＭＵからの慣性データが少なくとも部分的に用いられる。別の実施形態では、前進方向を案出するためにＩＭＵからの磁気データが少なくとも部分的に用いられる。更なる実施形態では、前進方向を案出するために慣性データ及び磁気データの組み合わせが少なくとも部分的に用いられてよい。

一実施形態では、外部ユニットはスマートフォンである、一実施形態では、スマートフォンは、入力データを分析して能力測定基準を生成するためのソフトウェアを含む。更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは、スマートフォンと無線通信する。別の更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスはブルートゥース（登録商標）トランシーバを含み、無線通信はブルートゥース（登録商標）を経由する。別の更なる実施形態では、ブルートゥース（登録商標）トランシーバはＡＮＴ＋ハードウェアを含み、無線通信もまた、ＡＮＴ＋プロトコルによるものである。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスの少なくとも１つの筐体内に外部ユニットが収容される。代替的実施形態では、外部ユニットは、ウェアラブルセンサデバイスとは別個であり且つスマートウォッチ、コンピュータ、タブレット、及び外部ウェアラブルトレーニングエイドを含む群のうちの１つである。

一実施形態では、ＩＭＵは、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計からなる群からの１つ以上を含む。別の実施形態では、ＩＭＵは、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計を含む。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは複数のＩＭＵを含む。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスはデジタルディスプレイを含む。更なる実施形態では、ディスプレイは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイである。

一実施形態では、システムは、身体の異なる部分に着用される複数のウェアラブルセンサデバイスを含む。更なる実施形態では、複数のウェアラブルセンサデバイスは互いに無線通信する。

一実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは複数の筐体を含み、各筐体は、マイクロプロセッサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びＩＭＵのうちの１つ以上を収容する。更なる実施形態では、ウェアラブルセンサデバイスは複数の圧力センサを含み、複数の圧力センサの各々は、複数の筐体のうちの独立した１つに収容される。別の更なる実施形態では、複数の筐体はユーザ上の異なる位置に装着される。

本発明の第４の態様によると、ユーザのモーション力を算出及び表示するための方法であって、
ユーザ上に配置された少なくとも１つの圧力センサ及び慣性測定ユニット（ＩＭＵ）の両方から方位データを受信するステップと、
方位データを校正及び／又はフィルタリングするステップと、
校正及び／又はフィルタリングされた方位データに基づいてユーザ上の少なくとも１つのモーション力を推定するステップと、
ユーザの前進方向座標系を推定し、推定された少なくとも１つのモーション力を座標系内へと回転させるステップと、
３６０°プロットを提供し、プロットを複数（ｎ個）のビン内ににセグメント化するステップと、
推定され回転させられた少なくとも１つのモーション力に対して、選択された平面内の対応するモーション力の方向を算出するステップと、
対応するモーション力の方向に基づいて、推定され回転させられた少なくとも１つのモーション力を適切なビンに蓄積してグラフィックデータを生成するステップと、
グラフィックデータを線グラフとしてプロットするステップと、
線グラフを３６０°極座標プロットグラフに変換することによってユーザのモーション力を表示するステップと、を備える方法が提供される。

一実施形態では、複数のモーションが同時にプロットされる。一実施形態では、複数のモーションの各々に対して、複数の圧力センサのうちの１つと複数のＩＭＵのうちの１つとから方位データが受信される。一実施形態では、複数の圧力センサの各々と複数のＩＭＵとのうちの少なくとも２つがユーザ上の２つの異なる位置に配置される。

本発明の第５の態様によると、ユーザのモーション力を表示するためのシステムであって、
少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
マイクロプロセッサを介して少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方から入力データを受信するためにウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットであって、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データが組み合わされ、組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が処理されてユーザのモーション力を提供する外部ユニットと、
ユーザのモーション力をグラフィック的に表示するためのディスプレイであって、ユーザのモーション力が３６０°極座標プロットで表示されるディスプレイと、を備えるシステムが提供される。

一実施形態では、複数のモーションが同時にプロットされる。一実施形態では、システムは複数のウェアラブルセンサデバイスを含み、複数のモーションの各々に対して、複数のウェアラブルセンサデバイスのうちの１つから方位データが受信される。一実施形態では、複数のウェアラブルセンサデバイスのうちの少なくとも２つがユーザ上の２つの異なる位置に配置される。更なる実施形態では、少なくとも１つの筐体は実質的に防水のものである。

本発明の第６の態様によると、ユーザのモーション力を表示するためのシステムであって、
少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
マイクロプロセッサを介して少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方から入力データを受信するためにウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットであって、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データが組み合わされ、組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が処理されてユーザのモーション力を提供する外部ユニットと、
図１９Ａ及び２０Ａに示されるプロットタイプに従いユーザのモーション力をグラフィック的に表示するためのディスプレイと、を備えるシステムが提供される。

一実施形態では、一対のモーションが同時にプロットされる。一実施形態では、システムは一対のウェアラブルセンサデバイスを含み、一対のモーションの各々に対して、一対のウェアラブルセンサデバイスのうちのそれぞれ１つから方位データが受信される。一実施形態では、一対のウェアラブルセンサデバイスのそれぞれがユーザ上の２つの異なる位置に配置される。更なる実施形態では、少なくとも１つの筐体は実質的に防水のものである。

本発明の第７の態様によると、各々が力の大きさ及び力の方向を有する複数の力に対して３６０°極座標プロットグラフを提供するための方法であって、
３６０°プロットを提供し、プロットを複数（ｎ個）のビン内にセグメント化するステップと、
複数の力の各々に対して、各それぞれの力の方向に基づいて、選択された平面内の対応するモーション力の方向を算出するステップと、
モーション力の方向に基づいて、複数の力の各々に対する力の大きさを適切なビン内にに蓄積してグラフィックデータを生成するステップと、
グラフィックデータを線グラフとしてプロットするステップと、
線グラフを３６０°極座標プロットグラフに変換するステップと、を備える方法が提供される。

一実施形態では、複数のモーションが同時にプロットされる。

本明細書全体を通して、「１つの実施形態」、「いくつかの実施形態」、又は「一実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通して、種々の場所での「１つの実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、又は「一実施形態において」という句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を参照するとは限らないが、そうであることもある。更に、１つ以上の実施形態では、本開示から当業者に明らかであろうように、特定の特徴、構造、又は特性が任意の適切な方法で組み合わされてよい。

本発明のいずれかの態様によると、ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
マイクロプロセッサを介して少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方から入力データを受信するためにウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、
少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットと、を備え、
組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ又は少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、
少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向が処理されて能力測定基準を提供する、システムが提供される。

更なる実施形態では、少なくとも１つの圧力センサ及びＩＭＵの両方からの入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットが、外部ユニット又はマイクロプロセッサの少なくとも一部を形成する。１つの実施形態では、処理ユニットはマイクロプロセッサの一部である。別の実施形態では、処理ユニットは外部ユニットの一部である。代替的実施形態では、処理ユニットは、マイクロプロセッサ及び／又は外部ユニットとは別個であるが、マイクロプロセッサ及び／又は外部ユニットと通信する。

ここで用いられる場合、共通の対象を説明するための序数形容詞「第１」、「第２」、「第３」等の使用は、特に明記されない限り、単に同様の対象の異なる事例が参照されていることを示し、そのように説明された対象が、時間的に、空間的に、順位付けにおいて、又は任意の他の方法において所定の順序である必要があることを暗示するものではない。

以下の特許請求の範囲及びここでの説明において、備えている(comprising)、備えられる(comprised of)、又は備える(which comprises)の用語の任意の１つは、少なくとも以下の要素／特徴を含むが、他のものを除外しないことを意味する開放された用語である。従って、特許請求の範囲で用いられる場合、備えているという用語は、その後に列挙される手段、要素、又はステップを限定するものとして解釈されるべきではない。例えば、Ａ及びＢを備えているデバイスという表現の範囲は、要素Ａ及びＢのみからなる(consisting only of)デバイスに限定されるべきではない。ここで用いられる場合、含んでいる(including)又は含む(which includes or that includes)の用語の任意の１つもまた、少なくとも以下の要素／特徴を含むが、他のものを除外しないことを意味する開放された用語である。従って、「含んでいる」は、「備えている」と同義であり、「備えている」を意味する。

本開示の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して、例としてのみ以下に説明される。
図１は本発明のシステムの概念的ブロック図である。 図２Ａは使用中の図１のシステムのウェアラブルセンサデバイスの上面図である。 図２Ｂは図２Ａのウェアラブルセンサデバイスの右側面図である。 図２Ｃは図２Ａ及び２Ｂのウェアラブルセンサデバイスの底面図である。 図２Ｄは図２Ａ～２Ｃのウェアラブルセンサデバイスの左側面図である。 図３Ａは使用中の図１のシステムのウェアラブルセンサデバイスの代替的実施形態の上面図である。 図３Ｂは図３Ａのウェアラブルセンサデバイスの右側面図である。 図３Ｃは図３Ａ及び３Ｂのウェアラブルセンサデバイスの底面図である。 図３Ｄは図３Ａ～３Ｃのウェアラブルセンサデバイスの左側面図である。 図３Ｅは図３Ａ～３Ｄのウェアラブルセンサデバイスの右上正投影図であり、係合していない調節可能バンドを示している。 図４Ａは使用中の図１のシステムのウェアラブルセンサデバイスの代替的実施形態の底面図である。 図４Ｂは図４Ａのウェアラブルセンサデバイスの右側面図である。 図４Ｃは図４Ａ及び４Ｂのウェアラブルセンサデバイスの上面図である。 図５Ａは使用中の図１のシステムのウェアラブルセンサデバイスの代替的実施形態の底面図である。 図５Ｂは図５Ａのウェアラブルセンサデバイスの右側面図である。 図５Ｃは図５Ａ及び５Ｂのウェアラブルセンサデバイスの上面図である。 図６Ａは使用中の図１のシステムのウェアラブルセンサデバイスの代替的実施形態の上面図である。 図６Ｂは図６Ａのウェアラブルセンサデバイスの底面図である。 図６Ｃは使用中でない図６Ａ及び６Ｂのウェアラブルセンサデバイスの右上正投影図である。 図７Ａは使用中の図１のシステムのウェアラブルセンサデバイスの代替的実施形態の底面図である。 図７Ｂは図７Ａのウェアラブルセンサデバイスの右側面図である。 図７Ｃは図７Ａ及び７Ｂのウェアラブルセンサデバイスの上面図である。 図８は図１のウェアラブルセンサデバイスの表示の複数バージョン例の図である。 図９は図１のシステムの力モデルの主要構成要素を示すシステムの概念的ブロック図である。 図１０はウェアラブルセンサデバイスのハードウェアの概念的ブロック図である。 図１１はフィードバックアルゴリズムをグラフィック的に示すフローチャート図である。 図１２はフィードバックアルゴリズムをグラフィック的に示すフローチャート図である。 図１３は図９の力モデルを含む図１のシステムの一般的なプロセスのフローチャート図である。 図１４は図１のシステムのユーザインターフェースの出力表示の一実施形態の図である。 図１５は図１のシステムのユーザインターフェースの出力表示の一実施形態の図である。 図１６は図１のシステムのユーザインターフェースの出力表示の一実施形態の図である。 図１７Ａは図１のシステムのユーザインターフェースの出力ディスプレイに示される力プロファイルを示す図（その１）である。 図１７Ｂは、図１のシステムのユーザインターフェースの出力ディスプレイに示される力プロファイルを示す図（その１）である。 図１８は図１のシステムのユーザインターフェースの出力表示の一実施形態の図である。 図１９Ａは、ユーザのモーションを示す円形プロット出力表示の一実施形態の図である。 図１９Ｂは、図１９Ａに示されるモーションの線形プロット出力の一実施形態の図である。 図２０Ａは、異なる記録モーションを示す図１９Ａの円形プロット出力の代替バージョンである。 図２０Ｂは、図２０Ａに示されるモーションの線形プロット出力の一実施形態の図である。

図１及び図３Ａ～３Ｅを参照すると、ユーザ、好ましくは泳者のモーション、好ましくは水上競技モーション、より好ましくは水泳ストロークの能力測定基準を系統的に表すためのシステム１００が提供される。システム１００はウェアラブルセンサデバイス１０１を含み、ウェアラブルセンサデバイス１０１は、２つの圧力センサ２０１及び２０２と、９自由度（９－ＤＯＦ）慣性測定ユニット（ＩＭＵ）２０５と、圧力センサ２０１及び２０２並びにＩＭＵ２０５と通信するマイクロプロセッサ（図示せず）と、マイクロプロセッサ、圧力センサ２０１及び２０２並びにＩＭＵ２０５を収容する可撓性シリコーンバンド１１０の形態にある防水筐体と、を含む。

システム１００はまた、好ましくはスマートフォン１１１、タブレット１１２、スマートウォッチ若しくはウェアラブルデバイス（集合的に参照番号１１３によって表される）、又はパーソナルコンピュータの形態にある外部コンピュータユニット１１５を含み、外部コンピュータユニット１１５は、マイクロプロセッサを介して、圧力センサ２０１及び２０２とＩＭＵ２０５との両方からの入力データを受信し、随意的又は追加的にはそれらの入力データを組み合わせるために、デバイス１０１と通信する。圧力センサ２０１及び２０２とＩＭＵ２０５との両方からの入力データの組み合わせは、外部コンピュータユニット１１５又は任意の他の外部ユニットによって受信される前に、マイクロプロセッサ上で生じてよいことが理解されるはずである。代替的には、圧力センサ２０１及び２０２とＩＭＵ２０５との両方からの入力データの組み合わせは、外部コンピュータユニット１１５によって受信された後で、外部ユニット上で生じてよい。入力データは、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、またモーションの能力測定基準を提供するために用いられる。

代替的実施形態では、システム１００は、圧力センサ２０１及び２０２とＩＭＵ２０５との両方からの入力データを組み合わせるように構成された処理ユニット（図示せず）を更に含む。処理ユニットは、マイクロプロセッサ（図示せず）の少なくとも一部を形成していてよく、あるいはマイクロプロセッサに組み込まれていてよい。代替的には、処理ユニットは、外部コンピュータユニット１１５の少なくとも一部を形成していてよく、あるいは外部コンピュータユニット１１５に組み込まれていてよい。他の実施形態では、処理ユニットは、マイクロプロセッサ及び／又は外部コンピュータユニットから分離されていてよいが、マイクロプロセッサ及び／又は外部コンピュータユニットと通信してよい。

＜ウェアラブルデバイス＞
特に図３Ａ～３Ｅを参照すると、デバイス１０１は、手のひら２１１にぴったりと巻き付けられてユーザの手２１０に着用されるように適合されている。図示された実施形態は、左手２１０に着用されているものとして示されているが、同様に右手の対応する位置に着用可能である。デバイス１０１は、２つの圧力センサ３０１及び３０２を含む。図３Ａに示されるように、圧力センサ３０１は、使用中に、圧力センサ３０１が手のひら２１１の実質的に中央に位置するように、デバイス１０１上に配置される。図３Ｄに示されるように、圧力センサ３０２は、使用中に、圧力センサ３０２が小指２１３に隣接する左手２１０の短縁側に位置するように、デバイス１０１上に配置される。ＩＭＵ２０５（図３Ａ～３Ｅには図示せず）は、ＩＭＵ２０５からのデータの測定には影響を及ぼさないので、デバイス１０１の任意の部分上に配置され得ることが理解されるはずである。尚、この実施形態では、バンド１１０は、以下でより詳細に説明される調節可能バンド配置である。

他の実施形態では、デバイス１０１は、３つ以上の圧力センサを含むことが理解されるはずである。特に図２Ａ～２Ｄを参照すると、デバイス１０１の代替的実施形態は、参照番号２０１、２０２、２０３、及び２０４によって示される４つの圧力センサを含む。図２Ａに示されるように、圧力センサ２０１は、使用中に、圧力センサ２０１が左手２１０の甲側２１２の実質的に中央に位置するように、デバイス１０１上に配置される。図２Ｃに示されるように、圧力センサ２０２は、使用中に、圧力センサ２０２が手のひら２１１の実質的に中央に位置するように、デバイス１０１上に配置される。図２Ｂに示されるように、圧力センサ２０３及びＩＭＵ２０５は、使用中に、圧力センサ２０３及びＩＭＵ２０５が人差し指２１４及び親指２１５に隣接する左手２１０の短縁側に位置するように、デバイス１０１上で互いに実質的に隣接して配置される。図２Ｄに示されるように、圧力センサ２０４は、使用中に、圧力センサ２０４が小指２１３に隣接する左手２１０の短縁側に位置するように、デバイス１０１上に配置される。上述したように、他の実施形態では、ＩＭＵ２０５は、例えば、小指２１３に隣接する左手２１０の反対側の短縁上での使用中に、デバイス１０１の他の部分上に配置される。

他の実施形態では、２つ又は４つ以外の個数の圧力センサが存在することが理解されるはずである。図３Ａ～３Ｅの２つの圧力センサ構成は、調節可能バンドなしで図２Ａ～２Ｄの実施形態にも適用可能であることが更に理解されるはずである。そのような実施形態では、デバイス１０１は、圧力センサ２０２及び２０４のみを含んでいてよい。別の実施形態では、デバイス１０１は、使用中にユーザの左手の手のひらの実質的に中央に位置する１つの圧力センサを含む。

他の実施形態では、２つ以上の圧力センサは、使用中に手のひら、甲、遠位、近位、又は親指若しくは小指の近くの手のいずれかの短縁上に配置することができ、ＩＭＵは手のどこかに貼り付けることができる。他の実施形態では、複数の圧力センサは、使用中に遠位（指先に隣接）及び近位（手首に近い）を含む手及び指上の任意の位置に配置することができる。圧力センサの配置は、防水筐体の形状によってのみ制限されることが理解されるはずである。

水泳に特有の実施形態では、それぞれ２組の圧力センサ及びＩＭＵが、泳者の両手上に配置される。更に他の実施形態では、複数の圧力センサ及びＩＭＵが、手首、腕の他の部分、肩、足、脚、胴、背中、腰、及び頭のうちの１つ以上を含む泳者の身体上に配置される。好ましい実施形態では、複数の圧力センサ及びＩＭＵは無線通信する。他の実施形態では、複数の圧力センサ及びＩＭＵは、互いに配線で接続される。

尚、２つ以上の圧力センサの使用により、センサ対の差動信号を取ることによって、能力測定基準を算出することの一部として静水圧の影響を取り除くことが可能である。これら２つ以上の圧力センサは、使用中に手の互いに反対の側で対称的に配置され又は代替的には手の前面及び側面等に配置されるように配列することができる。好ましい４つの圧力センサの実施形態は、これらの構成の両方を網羅することが理解される。

マイクロプロセッサは、ＡＲＭマイクロプロセッサの形態を取る。更に、デバイス１０１は、オンボード不揮発性メモリを含み、リチウムイオン充電式バッテリ（正電圧レギュレータを含む）によってパワーを供給される。デバイス１０１はまた、デバイス１０１と外部コンピュータユニット１１５の間の無線通信を可能にするためのトランシーバの形態で、ブルートゥース（登録商標）機能、より好ましくはブルートゥース（登録商標）低エネルギー(Bluetooth Low Energy)を含む。デバイス１０１は、心拍数モニター等の他の知覚ウェアラブルデバイス又は異なる肢に着用された別のデバイス１０１との通信に特に有用なＡＮＴ＋ハードウェアを含む。他の実施形態では、外部コンピュータユニット１１５の構成要素及び／又は機能は、デバイス１０１に組み込まれ、同じ筐体、この場合はバンド１１０内に収容される。

図２Ａの実施形態に最もよく示されるように、デバイス１０１は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ２２０を含む。他の実施形態では、ディスプレイは、ＯＬＥＤディスプレイ以外、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）である。更に、図３Ａ～３Ｅのものと同様の他の実施形態では、ディスプレイが含まれることが理解されるはずである。ディスプレイ２２０は、バッテリパワー等の一般的なデバイス情報を提供し、また効率フィードバックをユーザに提供する。ユーザは、どの測定基準がディスプレイ２２０上に表示されるべきか、従ってどの測定基準が水泳等の活動中に見られるべきかを選択的に設定することができる。図８を参照すると、ディスプレイ２２０によって表示される測定基準のいくつかの例が示されており、これらは、インパルス(IMPULSE)（この例では「４２．０Ｎｓ」として表示）、ペース(PACE)（この例では「０００．０ｓ／１００ｍ」として表示）、抗力(DRAG)（この例では「２３．０％」として表示）、効率(EFF.)（この例では「８９．５％」として表示）、前進力(FORWARD FORCE)（この例では「０００．０％」として表示）、及びピーク加速度(PEAK ACCEL.)（この例では「０００．０ｍ／ｓ^２」として表示）を含む。

他の実施形態では、異なる能力測定基準が利用可能であり、これらは以下のものを含むが、それらに限定されない。
・身体部分上の力（ニュートン単位）。
・効率（パーセンテージ）。
・各グローバル軸における力（ニュートン単位）。実施形態では、グローバル軸は、前進方向のモーション、即ち、ユーザのモーションの結果としての所望の方向の動きに関係している。他の実施形態では、グローバル軸は、泳者の身体の一部に関係している。
・生成されたパワー（ワット単位）。
・仕事量（ジュール単位）。
・各グローバル軸におけるインパルス（ニュートン秒単位）。
・エントリー、プル、プッシュ、エグジット、リカバリーを含むストロークの各部分において開示された任意の測定基準。
・ストローク長（メートル又はフィート単位）。
・ストロークレート（１分あたりのストローク数単位）。
・ラップタイム（秒又はミリ秒単位）。
・スプリットタイム（秒又はミリ秒単位）。
・ラップ数。
・ラップあたりのストローク数。
・ストロークタイプ（自由形、平泳ぎ、バタフライ、又は背泳ぎのいずれか）。
・速度又はペース（メートル／秒、秒／１００メートル、又は帝国単位相当）。
・手／身体加速度（メートル／秒^２）。
・ストロークパス（３Ｄプロットとして表示）。
・ストローク全体での手の角度（図／プロットとして表示）。
・平均／中央値／ピーク力角度（度単位）。

別の実施形態では、能力測定基準は、全てのグローバル軸における総インパルスで乗算された時間間隔の逆数を取ることから導出される逆インパルス秒であってよい。時間間隔は、ラップタイム又は他の適切な時間間隔であってよい。逆インパルス秒能力測定基準のいくつかの実施形態では、正規化及びスケーリングが、全てのグローバル軸における総インパルスで乗算されたラップタイムの逆数に適用されてよい。逆インパルス秒能力測定基準は、所定の期間の能力を反映する値を出力する。更に、ラップタイムとラップに沿った総インパルス（即ち、力の積分）の両方が低い場合に、最適値が与えられる場合がある。

例えば、水泳等の水上競技との関連では、短いラップタイムは迅速に泳いでいることを示し、低いラップタイムでの低いインパルスは効率的に泳いでいることを意味する。インパルスが高く、ラップタイムが低い場合、水泳モーションが非効率的であると判断されてよい。更に、インパルスが低く、ラップタイムが高い場合、水泳モーションが効率的であると判断されてよいが、ユーザは十分なパワーを投入していない可能性がある。ラップタイムとインパルスの両方が高い場合、泳者が水泳モーションに多大な労力を費やしていると判断されてよいが、ユーザは結果を出していない。

逆インパルス秒能力測定基準又はその任意の変形は、「ｉｉｍｐｓ」と略称されることがあるが、任意の他の名前が用いられ得ることが理解されるはずである。

更に、異なる実施形態では、上記測定基準は、代替的な測定単位を利用して提供されてよいことが理解されるはずである。

更に、異なる実施形態では、上記測定基準は、ディスプレイ２２０又は外部コンピュータユニット１１５上で可視化され得ることが理解されるはずである。他の実施形態では、ある数字（図又はプロットを必要とするような数字）を超えてより複雑な表現を必要とする測定基準は、外部コンピュータユニット１１５上でのみ可視化され得る。しかし、ディスプレイ２２０の代替的実施形態は、より複雑な表現を表示することが可能である。

図１４～１８を参照すると、特に力プロファイルを表示するために、いくつかのより複雑な表現が提供されている。
・図１４は、能力測定基準（この場合はパワー）を示すグラフィック的な力プロファイルの例を示しており、これは、ストロークを４つのフェーズ（エントリ１４０１、プル１４０２、プッシュ１４０３、エグジット１４０４）にセグメント化し、エントリの現在のパワー測定値を示し、それを泳者の６０日間の平均と比較している。
・図１５は、ストローク、ラップ、セッション、又は任意の期間のうちの１つの要約を示すグラフィック的な力プロファイルの例を示している。このグラフ表示は、３つの軸に分解された力プロファイルの大きさを示している。数値は、ストロークのインパルス又は複数の平均を表している。
・図１６は、ある期間にわたる３つのストロークの力「漏れ」を示すグラフィック的な力プロファイルの例を示している。力「漏れ」は、上向き軸及び右向き軸に加えられる力である。
・図１７Ａ及び１７Ｂは、それぞれ、各方向に対して積分線グラフとして示される単一ストロークのグラフィック的な力プロファイルの例と、各方向に対して同じ軸上でプロットされた線グラフとして示される単一ストロークのグラフィック的な力プロファイルの例と、を示している。両図とも２つ以上のストロークを示すことができ、全期間を表示するためのアプリケーションパラダイムとして用いられる。
・図１８は、ラップ距離上でプロットされたインパルスストロークのグラフィック的な表現の例を示している。特に、ピーク力、ストロークあたりの距離、及びストロークあたりの時間を含む他の測定基準も同様の方法でプロットすることができる。

更なる実施形態では、測定基準及び／又はデータは、捕捉された画像又は映像等の視覚媒体と同期して表示されてよい。同期は、関連データ上のタイムスタンプを利用及び／又は調整することによって制御されてよい。しかし、任意の適切な同期手段が用いられてよいことが理解されるはずである。同期されたデータは、同じディスプレイ又は別々のディスプレイ上で表示されてよい。データ及び視覚媒体は、同期して並べて表示されてよい。代替的実施形態では、同期されたデータは、映像にデータを重ねることによって表示されてよい。

そのような力プロファイルの算出及び生成を以下で詳細に説明する。

最後に、他の実施形態では、デバイス１０１は、汎用ボタンを含む。他の実施形態では、２つ以上の汎用ボタンが含まれる。実施形態では、ボタンは、バンド１１０と一体的に形成される。ユーザは、汎用ボタンを用いて測定基準の各々を切り替えることができる。

ＩＭＵ２０５は、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計を含む。他の実施形態では、ＩＭＵは、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計のうちの任意の１つ、又は加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計のうちの任意の２つの組み合わせを含む。

更なる実施形態では、デバイス１０１は、複数のＩＭＵを含む。異なる実施形態では、ＩＭＵの各々は、互いに同一又は異なり、あるいは同一及び異なるＩＭＵの組み合わせのいずれかである。

バンド１１０は、使用時の快適さのために設計された完全防水の可撓性シリコーン構造である。異なる実施形態では、バンド１１０は、泳者に応じて異なるサイズであり、しっかりしたフィッティングを確実にする調節機能のための手段を含む。例えば、バンド１１０は、異なるサイズのバンドが人口の大多数にフィットするように、いくつかの予め定義されたサイズ（「小」、「中」、及び「大」サイズとしてラベル付けされている）で製造される。

図２Ａ～２Ｄに示されるように、バンド１１０は、手の指の周りではなく、手のひらの周りに着用され、ぴったりとしたリング状に結び付けられる。このような手との係合は、指が遮られない状態にし、泳者がより良い「水に対する感触」を得ることを可能にするので、水泳にとって好ましい。また、自然な指の広がりは、指装着デバイスにより拘束され得る泳者ごとに異なる。更に、手のひらの比較的大きな表面積を考慮すると、かなり大きな圧力が手のひらにかかるため、手のひらは指よりも優れた感知位置である。

柔軟なシリコーン構造は、手の周りでの快適でぴったりとしたフィッティングを確実にするのに適合している。柔軟な材料と異なるバンドサイズの組み合わせは、デバイス１０１が使用中に脱落しないように手のひらの周りにぴったりとフィットするというデバイスに対する要求を満たす。

図３Ａ～３Ｅを参照すると、この実施形態では、バンド１１０は、調節機能付きの「万能サイズ」のバンドである。図３Ｅに最もよく示されるように、このバンドは、複数の開口３１１の１つと係合するバンド１１０の一端のピン３１０によって調節可能であり、ピン３１０と開口３１１の１つとの間に締まりばめが存在することで、バンド１１０を特定の望ましいサイズに設定する。

主として水泳用に設計されたデバイス１０１の他の実施形態を以下に示す。
・図４Ａ～４Ｃは、全ての実施形態と同様に、３つの圧力センサ４０１、４０２、及び４０３とディスプレイ４２０とＩＭＵ（図示せず）とを備えたリング着用デバイスとしてのデバイス１０１を示しており、この実施形態は、泳者の左手の人差し指及び中指に着用するように適合されている。
・図５Ａ～５Ｃは、３つの圧力センサ５０１、５０２、及び５０３とディスプレイ５２０とＩＭＵ（図示せず）とを備えたグローブ状デバイスとしてのデバイス１０１を示しており、この実施形態は、泳者の左手に着用するように適合されており、それぞれ親指、手首、及び他の指の制約のない伸長を可能にするための３つの開口を有する。
・図６Ａ～６Ｃは、少なくとも２つの圧力センサ６０１及び６０２とディスプレイ６２０とＩＭＵ（図示せず）とを備えたパドル構成の一部としてのデバイス１０１を示しており、この実施形態は、泳者の左手のひらの周りにデバイス１０１によって結び付けられるパドル６１０であって、泳者の左手の中指６０９に補助ストラップ６１１によって結び付けられるパドル６１０を含む。
・図７Ａ～７Ｃは、３つの圧力センサ７０１、７０２、及び７０３とディスプレイ７２０とＩＭＵ（図示せず）とを備えた手首着用デバイスとしてデバイス１０１を示しており、この実施形態は、泳者の左手首７１０の周りに着用するように適合されている。

次に図１０を参照すると、デバイス１０１の一実施形態のアーキテクチャのより一般的な概略図が示されている。より具体的には、上述したセンサは、参照番号１００１によって集合的に表され、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計（上述したようにこれらはＩＭＵ２０５に集合的に含まれる）等のハードウェアと、圧力センサ２０１、２０２、２０３、及び２０４を集合的に代表する圧力センサと、を含む。センサ１００１は、上述したマイクロプロセッサを代表するプロセッサコア１００２に入力を提供し、プロセッサコア１００２はメモリストレージモジュール１００３及び通信モジュール１００４と通信する。モジュール１００４は、上述したブルートゥース（登録商標）トランシーバ及びＡＮＴ＋ハードウェアを代表する無線通信ハードウェアを含む。プロセッサコア１００２はユーザインターフェース出力１００５に入力を提供し、ユーザインターフェース出力１００５は、視覚出力（ディスプレイ２２０等）、聴覚出力（ユーザが着用するヘッドセット又はヘッドホンを介して）、及びデバイス１０１のユーザに関与する触覚出力を含む。デバイス１０１には、プロセッサコア１００２及び通信モジュール１００４への入力を提供するユーザインターフェース入力１００６（汎用ボタン等）も含まれる。最後に、デバイス１０１は、バッテリ１００７及びパワー管理モジュール１００８を含み、これらは協働してデバイス１０１にパワーを供給し、デバイス１０１のパワー効率を最適化するためのものである。

＜力のモデリング及び測定＞
デバイス１０１から取られたデータが有用であるためには、データをソフトウェアモデルに適用して意味のある結果を系統的に表すことができるように、ソフトウェアモデリングが必要である。具体的には、抗力、第１の押し上げ力、及び第２の押し上げ力の推定値を提供するためには、３つの別々の力モデルが必要である。各力モデルは、最適な精度で力の推定値を提供するために作成され、次いでモデルをリアルタイムで用いて、ユーザが生成している対応する力を算出することができる。力の各モデルは、いくつかの入力変数、主にセンサデータを用いて同じ基本的な方法で作成される。従って、「モデル」への言及は、３つの別々の力モデルのいずれか又は任意の組み合わせに関連するものと解釈される。

好ましい実施形態では、モデルは、機械的リグで取得される一連のテストデータを用いて確立され、機械的リグは、デバイス１０１に対してほぼ同じ形状並びに同じセンサ構成及び配置を有するリグ固定具にかかる力を測定するように構成される。作成されたモデルは次いでライブで用いられ、入力データは、テストデータの各データソースに対応する方法で、各データソース（圧力センサ又はＩＭＵ等）からモデルに供給される。つまり、特定の場所に位置する特定のセンサから取得したデータは、同じセンサから取得した「最適な精度の力の推定値」相当量と比較される。少なくとも１つの測定値（直接のもの又は導出されたものにかかわらず）が、圧力センサ２０１及び２０２のうちの少なくとも１つ及びＩＭＵ２０５の各々から取られる。力、圧力、慣性、及び位置の測定値の間には相関関係があるので、これら全ての要因を組み合わせることで、力の推定値の精度が向上する。モデルを作成するプロセスは、最も正確な力測定値をもたらす全ての入力変数の重みを導出することを含む。

好ましい実施形態では、モデルは、回帰分析等の統計的モデリング技術を用いて作成される。回帰モデルは、特に、線形回帰モデル、多重線形回帰モデル、多項式回帰モデル、非線形回帰モデル、及びノンパラメトリック回帰モデルを含む。他の実施形態では、モデリング技術は、決定木回帰、Ｋ最近傍アルゴリズム、人工ニューラルネットワーク、及びサポートベクトル機械を含む。

圧力センサ２０１及び２０２並びにＩＭＵ２０５から多くのタイプの変数データを得ることができ、これらは、圧力信号、差圧信号、線形加速度、線形速度、線形変位、角加速度、角速度、角位置、方位、迎え角、深さ、泳者の動きの方向、泳者の速度、前の時点での変数、又はそれらの任意の組み合わせを含む。更に、温度等の他の関連要因を追跡する他のセンサを含めることができ、これらの関連要因は、上記タイプの任意の変数データと組み合わせることもできる。

水泳に関連して、ＩＭＵ２０５からの入力データは、システム１００が泳者の前進方向を推測することを可能にする。更に、ＩＭＵ２０５の存在により、ストローク全体にわたり泳者の手の角度を検出し、ストローク全体にわたり泳者の手の変位を検出し、前進方向に対して生成された力を分解し、手の速度を算出し、身体の速度を推測するためのデータが提供される。更に、圧力センサ２０１及び２０２並びにＩＭＵ２０５からの入力データの組み合わせにより、システム１００が泳者のストロークのセグメント化及びフェーズを識別することが可能になる。

リグ固定具は、適切には、人間の左手の形状である。他の実施形態では、リグ固定具は、足等の人体構造の他の部分の形状を取る。この場合、泳者の足に対する靴下状形態要因等、デバイス１０１の全く異なる構成が用いられてよい。別の実施形態では、リグ固定具は人間の腕の形態をとり、デバイス１０１の構成は、腕の手首に装着されたバンドの形態要因等、この場合もやはり異なる。

圧力センサ２０１、２０２、２０３、及び２０４から得られたデータ、即ち圧力差は、静水圧の影響を取り除くために用いられる（２つのセンサ間の深さの差を除く）。他の実施形態では、ＩＭＵ２０５から得られたデータは、静水圧の影響を取り除くために用いられ、即ち、深さを算出するために加速度計の二重積分を介して用いられる。別の実施形態では、ＩＭＵ２０５並びに圧力センサ２０１、２０２、２０３、及び２０４からのデータは、深さの状態推定値を作成するためにセンサフュージョンを通して組み合わせて用いることができ、深さの状態推定値は、圧力信号の静水圧成分を取り除くために用いられる。前述の実施形態に加えて、他の実施形態では、ＩＭＵ２０５は、水中での手の方位に応じた異なるセンサ位置での異なる静水圧を把握するために用いることができる。

一実施形態では、生の入力データは、モデルを通過させられるのに先立ちフィルタリングされる。これは、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バターワースフィルタ、アルファベータフィルタ、及びカルマンフィルタ等の線形フィルタ、非線形フィルタ、及び周波数フィルタを単独で用いる形態又は組み合わせて用いる形態を取ることができる。このようなフィルタリングにより、よりクリーンなデータをモデルに提供して、より正確な結果を作成することが可能になる。より具体的には、フィルタリングのタイプとどのデータであるのかとに応じて（モデルからの力等の生データ又は推定状態等）、フィルタリングは、センサに固有の高周波ノイズを取り除き、精度に影響を与える可能性があるセンサの低周波バイアス（即ち、加速度計バイアス）を取り除き、他のアルゴリズム（即ち、ピーク検出用アルゴリズム）においてより正確な結果を得るためにデータをより秩序のある状態にし、視覚的に単純なデータを提供してユーザに提示する。

いくつかの実施形態では、データがモデルに渡されるのに先立ち状態推定器が用いられ、状態は入力変数として力モデルに渡される。状態推定器は、いくつかの実施形態では、算出された力が他の状態を推定するために用いられる力モデルを進めることにも用いられる。状態推定器は、統計的ノイズを低減すると共に平均又は単一の測定のみよりも正確であろう選択された状態の推定値を作成する線形二次推定器又はカルマンフィルタの形態を取ることができるが、これに限定されない。状態は、圧力センサ２０１及び２０２からの測定値、ＩＭＵ２０５からの測定値、又は任意の他の得られた測定値の他、新たな状態、例えば方位、泳者の方向及び速度を形成するために組み合わせることができる入力データの任意の組み合わせを含む。状態推定器はまた、モデルから生成された力出力をデバイス１０１の高次機能に関連する結果に対する状態として用いることもでき、そのような高次機能は、水泳方向、ストロークカウント、及び手の位置情報を含むが、これらに限定されない。

一実施形態では、機械学習技術は、ストローク開始／終了のセグメント化、ストロークタイプの分類、ストロークフェーズの識別、及び水泳又は休息の分類に用いられる。別の実施形態では、発見的アルゴリズム又はファジー論理が用いられる。

いくつかの実施形態では、発見的問題解決法、ファジー論理等が能力測定基準に適用され、次いでこれを用いて、テキスト、映像、又はオーディオの形態でコーチングフィードバックを系統的に表すことができる。そのような実施形態では、泳者のフォームは、彼らの能力を改善するのを支援するために、フラグを立てて泳者に提示することができる。特に、泳者に提供されるフィードバックは、技能に関するフィードバック、泳者の能力に役立つプール外での可能なエクササイズ、及び水泳に関する一般的な助言を含む。

コーチングフィードバックが泳者にどのように提供されるかの例を図１１～１３のフローチャートに示す。

図１１を参照すると、泳者のキャッチ位置に関するフィードバックを提供するアルゴリズムが示されている。先ず、モーションの方向がＩＭＵ２０５からのデータから導出され、次いで、迎え角が姿勢（即ち、手／腕の形）とモーションの方向から算出される。泳者の個々のストロークが次いでセグメント化され、セグメントの種々の状態に基づいてキャッチ位置が識別される。最後に、キャッチ角度が取得され、９０°未満の角度（早いキャッチ）、９０°を超える角度（遅いキャッチ）、又は約９０°の角度（正しいキャッチ）に基づいてフィードバックが提供されることになる。

図１２を参照すると、水にエントリする泳者のストロークの効率に関するフィードバックを提供するアルゴリズムが示されている。先ず、泳者の個々のストロークがセグメント化され、セグメントの種々の状態に基づいてエントリフェーズが識別される。上述したモデルからの力の推定値が積分されて泳者のストロークが水にエントリする際の総「仕事量」が算出され、この「仕事量」が閾値と比較される。「仕事量」が閾値よりも小さい場合（最小限のエネルギー消費）又は「仕事量」が閾値を超える場合（過剰なエネルギー消費）のフィードバックが提供されることになる。

図１３を参照すると、センサデータがどのようにフィードバックに変換されるのかを示すより一般的なフローチャートが示されている。即ち、センサデータ（圧力センサ２０１、２０２、２０３、及び２０４並びにＩＭＵ２０５からのデータ）は、力モデル、能力算出、ストローク及びフェーズの識別、並びに洞察の分類に入力される。更に、力モデルの出力もストローク及びフェーズの識別に入力され、能力算出並びにストローク及びフェーズの識別の出力も洞察の分類に入力され、これにより、ユーザインタフェース（ＵＩ）を介して泳者にフィードバックが提供される。

次に図１９Ａ及び２０Ａを参照すると、円形プロットの２つの可能な出力が示されており（図１９Ａでは参照番号１９００で示され、図２０Ａでは参照番号２０００で示される）、これらはユーザの前進方向に関するユーザからの力の分布を示している。図１９Ａはかなり効率的なストロークを示しているのに対して、図２０Ａははるかに効率の悪いストロークを示している。より具体的には、それぞれ２つの網掛け領域１９０１及び１９０２並びに２００１及び２００２は泳者の左手と右手の力を示し、円形プロット表示の上部に向かう領域１９０１、１９０２、２００１、及び２００２の部分は逆方向の力（即ち、所望の前進方向と反対）を表し、円形プロット表示の下部に向かう領域１９０１、１９０２、２００１、及び２００２の部分は前進方向の力を表し、円形表示の左右方向に向かう領域１９０１、１９０２、２００１、及び２００２の部分は、前進方向に対してそれぞれ左右方向の力を表している。

力モデルから推定された力は、前進方向に対する推進方向、横方向、及び垂直方向の力成分及びインパルス成分を提供する。最初にプロットを複数（ｎ個）のビンにセグメント化することによって作成された円形の３６０°プロットにおいては、用いるビンが多いほど、結果はより正確になる。力モデルから出力された各推定力又はインパルスから、対応する力の方向が、選択された平面において、この場合には水平面において（即ち、泳者を上方から見下ろす視点から）算出される。推定された力又はインパルスの大きさは、適切なビン内にその対応する力又はインパルスの方向に基づいて蓄積されて、グラフィック的なデータを生成する。このデータは、先ず線グラフ（図１９Ｂ及び２０Ｂに示される）としてプロットされ、次いでこの線グラフが３６０°極座標プロットグラフ（それぞれ図１９Ａ及び２０Ａのグラフ）に変換される。その結果、３６０°極座標プロットグラフは、２Ｄ空間での実際の物理的モーションを表す。

尚、先ず線形グラフをプロットし次いでこれを円形プロットに変換することにより、より少ないプロセッサ電力を用いて３６０°極座標プロットをより効率的に表示することができるという点で、技術的利点がもたらされる。より複雑な３６０°極座標プロットを生成する比較的複雑なプロットアルゴリズムを実行するためには、かなりのプロセッサ電力が必要とされるであろうことが、当業者によって理解されるはずである。しかし、かなり単純な線形プロットアルゴリズム及びそれに続く別の単純な変換アルゴリズムの発明者による利用は、他の方法では享受されないであろうプロセッサ効率を提供する。

更に、図１９Ａ及び２０Ａ（図１４～１８と共に）における上述した情報は、ストローク中に力がどこに向けられているのかに関して泳者に直接的で瞬間的なフィードバックを提供し、従って、泳者は任意の誤った方向の力をどのように修正するのかを容易に理解することができる。

機械的リグから作成されたモデルは、入力データが処理及び分析されるように外部コンピュータユニット１１５上で読み取り及び実行が可能であるソフトウェアの一部を形成し、効率が泳者に提供される。

最後に、他の要因をモデルに手動で入力して、手のサイズ、指の広がり、及び手のカッピングの程度等の手の変数を含むより正確な能力測定基準を作成することができる。例えば、一実施形態では、異なる個別の手のサイズ（例えば、小、中、及び大のサイズの手、又は１が最小で１０が最大である１から１０までの手のサイズの数値スケール）をモデルに入力することができ、この場合、ユーザは彼／彼女の手のサイズに最も近いものを選択する。同様に、これは他の身体部分のモデリングにも適用することができる。

一実施形態では、デバイス１０１は、そのような手の変数を直接測定することができるフレックスセンサ（又は同様の技術）であって、従ってシステムがより高い精度のために力モデルにおいてこれらの変数を自動的に把握することを可能にするフレックスセンサを備えたグローブの形状である。

非常におおまかに見ると、能力測定基準は、前進方向における力の大きさの割合を評価することによって算出される。これは、少なくとも１つの圧力センサからの圧力データをＩＭＵからの慣性データで増強することによって算出される。

能力測定基準は、力モデルの１つから各々算出される抗力、第１の押し上げ力、及び第２の押し上げ力から導出される。

図９は、力モデルの背後にあるプロセスを示す簡略化されたブロック図である。上述したように、センサデータ（参照番号９０１）は、力モデル（参照番号９０２）に供給され、及び／又はセンサデータを処理して導出データを得るためにモジュール（参照番号９０３）に供給され、導出データは次いで力モデル９０２に供給される。力モデルは、次いで力の推定値（参照番号９０４）を出力する。種々の実施形態では、導出データは、状態推定器及び二重積分器のうちの１つ以上を含むが、これらを含むことには限定されない。上述したように、これら３つの別々のモデルは、抗力、第１の押し上げ力、及び第２の押し上げ力を推定するために用いられ、「ｘ」力、ｙ力、及び「ｚ」力として表すことができる。

＜結論＞
本発明は、上記制限又は欠点のうちの１つ以上を克服及び／又は改善しようとするものである。

システム１００は、泳者、コーチ、及び生体力学研究者にとって理解可能で実施可能な、泳者によって発揮される流体力の正確で信頼性が高く有効な測定を提供する。水上競技モーションの力の推定値の精度、再現性、及び有効性を改善することは、複雑なプロセスである。力、圧力、及び加速度は関連する測定基準であるが、１つから他への算出に寄与する要因は無数にある。例えば、力は加速度と質量の乗算を通して算出することができる。加速度は加速度計又は位置センサから取得することができる一方で、質量は、単に水中を移動している対象の質量であるだけでなく、手が水と一緒に押す水の質量である「追加質量」でもある。これは、他の要因の中でも、手の角度、手のサイズ、及び指の外転の程度の関数である。同様に、圧力センサが用いられる場合、力は面積に圧力を乗じて算出され、対象は、選択された単一又は複数の圧点を必ずしも表していない圧力プロファイルを有する。対象全体の圧力は、対象の形状に応じて複雑さが増すのに従って不均一に変化する。圧力センサの数と位置によっては、例えば、手が非常に小さな「迎え角」で水中を移動している場合、手に作用する力の有益な推定値を確立するのに十分な情報がない場合がある。システム１００は、これらの複雑さを前提として、力ベクトル推定値の精度、再現性、及び有効性を改善するためのシステム及び方法を特徴付けている。

競技者、特にエリート競技者は、彼らの技能又は能力の微妙な変化が正確に測定、評価、及び検討され得るように、彼らのツールが正確で再現性があり有効であることに頼っている。特に水泳の能力の大幅な向上に貢献することができるのは、これらの小さな変化である。また、日々のセッション間、又は数か月から数年離れたセッション間でさえ、競技者の能力が確実に比較され得るようにするためには、それが必要である。異なる競技者のデータセットを比較する場合、精度、再現性、及び有効性も大きな役割を果たす。力のデータを生成するために説明した前述の方法を考慮すると、例えば手のサイズが異なる泳者の間には、把握するのが困難なより大きなばらつきがある可能性がある。データセットを、競技者にとって重要であり得る他の測定基準、例えばラップタイム及び消費カロリーと比較する場合にも、精度、再現性、及び有効性が不可欠である。

いくつかの実施形態では、システム１００は、デバイス１０１からの多数のセンサデータを用いて複雑な力モデルを確立するために、機械学習を採用する。作成されたモデルは、抗力及び押し上げ力を種々の手の速度及び角度での手の圧力と相関させる。力モデルは、精度を大幅に向上させると共に水泳モーションの流体力学的複雑さに対処するために、圧力センサに加えてＩＭＵデータの使用を採用する。

手の周りに配置された２つの圧力センサ（２０１及び２０２）の使用は、システム１００が静水圧を補償することを可能にし、ＩＭＵのみの使用を含む方法よりも高い精度を保証する。

既知の製品に対するシステム１０１の多くの利点があり、これらは以下を含む。
・手及び／又は前腕の戦略的な位置での使用において配置された、力の推定値に絡む多数の圧力センサの使用。流体流のこれらの追加的データポイントは、モデルの性能、従って精度を向上させるためにモデルにおいて用いられる。
・回帰、決定木、及びニューラルネットワークを含む高度な数学的モデリングの使用。流体力学は非常に非線形で複雑であるので、このような高度なモデルは、生成される力のより正確な推定値を提供する。
・ユーザ固有の変数（例えば、特に手のサイズ、指の広がり、カッピングの程度）を把握することができ、これによりユーザ間の力の推定値における精度向上、あるいはユーザが彼／彼女の手の形を変更した場合の精度向上が提供される。
・３軸の力の推定値（抗力、第１の押し上げ力、第２の押し上げ力）を算出するための、速度ベクトル及び方位から導出された迎え角の使用。全ての既知の既存の製品は、生成された合力の最大で３０％を除外する可能性のある抗力のみを推定するので、上記により、はるかに高い力推定精度がもたらされる。
・力の推定における追加的な入力（即ち、特に迎え角、加速度、及び速度）としてのＩＭＵデータの使用。このＩＭＵデータ（及び導出された推定状態）は、圧力とは異なるパラダイムであり、モデルの性能を大幅に向上させる。
・手の異なる部分に装着された２つ以上の圧力センサの使用により、静水圧を補償するための入力データももたらされる。このような補償方法は、仮定（例えば、水の密度）に頼ると共に加速度ドリフトに起因する大きな誤差を生成するＩＭＵデータを二重積分するよりもはるかに優れている。
・ＩＭＵデータを用いて泳者の前進方向を推測することは、有効な泳力を算出するのに不可欠である。
・ＩＭＵデータを用いてストローク全体での手の角度を検出することにより、泳者は手の方位をモニタリングし、泳者のストロークのこの態様を調整して水泳効率を高めることが可能になる。
・ＩＭＵデータを用いてストローク全体での手の変位を検出することにより、泳者は手の変位をモニタリングし、泳者のストロークのこの態様を調整して水泳効率を高めることが可能になる。
・ＩＭＵデータを用いて前進方向に対して生成された力を分解することは、有効な泳力を算出するのに不可欠である。
・ＩＭＵデータを用いて、手の速度を算出すると共に身体の速度を推測すること。これにより、生成されたパワーの算出が可能になる（力だけが算出される場合とは対照的に）。
・ＩＭＵデータ及び／又は圧力センサデータと共にモデルからの力のデータを用いるストロークセグメント化及びフェーズ識別。これにより、ユーザがストロークごと及びストローク内のレベルで洞察を生成することが支援される。
・デバイス上のディスプレイは、水泳中に即時のフィードバック（ユーザによって選択された測定基準についてのフィードバック）を提供し、トレーニングプログラムとのインターフェースを可能にする。
・汎用ボタンは、ディスプレイ上で異なる測定基準が循環されることを可能にし、例えば、泳者がトレーニングプログラムを選択することを可能にする。
・ＩＭＵ２０５は、機能を起動するためのモーション又は動作を含むユーザインターフェイスの双方向性を可能にする。これらの機能は、「ダブルタップ」機能又は「レイズトゥウェイク(raise to wake)」モーション機能を含む。
・デバイス１０１は、指に着用されるのとは対照的に手のひらの周りに着用され、リング状に結び付けられる。この構成は、泳者の指が遮られない状態にし、泳者がより良い「水の感触」を得ることができるので、はるかに好ましい。更に、指の広がりも泳者間で異なり、この設計の影響は受けないであろう。最後に、手のひらの大きな表面積を考慮すると、指とは対照的に手のひらには大きな圧力がかかるので、手のひらは優れた検知位置でもある。

正確さは、スポーツ活動において基本的なものであり、新たな測定基準が能力に関する微妙なフィードバックを提供すべきであるとすれば、正確さが不可欠である。システム１００は、圧力センサデータと慣性測定ユニットからの慣性データの両方を用いることにより、高精度の力の推定値を提供する。

本発明者らは、競合するデバイスの精度について多数の試験を実施した。これらのテストは、ここで論じた機械学習力モデリングの使用を含んでいた。先ず、競合他社のデバイスとモデリングに関して、以下のいくつかの仮定を行った。
・競合他社のデバイスは、力を算出するために使用中に手のひら上に配置される１つの圧力センサのみを有する。
・深さに起因する静水圧は完全に相殺されたものとする（これは競合他社のデバイスにとって最良のシナリオである）。
・力は、単純な「圧力＝力／面積」の式又は同等の式を用いて算出されたものとする（即ち、切片のない１次多項式を用いる）。

抗力の推定値についての競合デバイス（それらは単に力を圧力に相関させている）との比較の結果、システム１００でのみ可能な技術であるより高次の多項式と共に２つのセンサ構成（手の前面及び甲に配置）が用いられた場合の顕著な改善が明らかになった。更に、押し上げ力推定についての競合デバイスとの比較の結果、２つのセンサ構成（手の前面及び甲に配置）の場合の更に顕著な改善が明らかになった。これは主として押し上げ力を考慮に入れていない競合製品に起因しており、この押し上げ力は、システム１００においてここで説明したモデリング技術なしで推定することは極めて困難である。

更に、動いている手又は腕によって生成される抗力は、押し上げ力よりも２～３倍大きいことが観察されており、これについてはタイヤーＡ．Ｍによる文献(Thayer A.M., (1990). Hand pressures as predictors of resultant and propulsive hand forces in swimming (Doctoral dissertation, The University of Iowa, 1990))を参照されたい。従って、押し上げ力を推定しないことに起因して、競合製品の精度は更に約３０％低下する。

これらの２つの結果を組み合わせると、１００Ｎストローク（タガキらの文献(Tagaki et al. (2002). Measurement of propulsion by the hand during competitive swimming (The Engineering of Sport 4, Blackwell Publishing) pp. 631-637))を参照）において、本システムは、約５．８２Ｎ程度の誤差範囲を有するものと計算される。競合他社のデバイスに関する同じ計算においては、約３４．６３Ｎ程度の誤差範囲が生じ、この相違の主な要因は、押し上げ力測定がないことである。

従って、比較によると、競合他社は、システム１００の誤差よりも最大で６００％大きい誤差を有する。

＜解釈＞
本明細書全体を通して、「要素」という用語の使用は、単一の単位構成要素、又は特定の機能又は目的を実行するために組み合わされた構成要素の集合のいずれかを意味することが意図されている。

特段の記述がない限り、以下の議論から明らかなように、「処理する」、「演算する」、「算出する」、「決定する」、「分析する」等の用語を用いる議論は、明細書全体を通して、電子的な量等の物理的な量として表されるデータを同様に物理的な量として表される他のデータに操作及び／又は変換するコンピュータ又はコンピューティングシステムあるいは同様の電子コンピューティングデバイスの動作及び／又は処理を参照することが理解される。

同様に、「コントローラ」又は「プロセッサ」という用語は、例えば、レジスタ及び／又はメモリからの電子データを処理してその電子データを他の電子データ、例えばレジスタ及び／又はメモリに記憶されてよい他の電子データに変換する任意のデバイス又はデバイスの一部を参照する場合がある。「コンピュータ」又は「コンピューティング機械」あるいは「コンピューティングプラットフォーム」は、１つ以上のプロセッサを含んでいてよい。

ここで説明された方法論は、１つの実施形態では、１つ以上のプロセッサによって実行される場合にここで説明された方法の少なくとも１つを実施する一連の命令を含むコンピュータ可読（機械可読とも称される）コードを受け入れる１つ以上のプロセッサによって実行可能である。採用されるべき動作を特定する一連の命令（シーケンシャル又はその他）を実行可能な任意のプロセッサが含まれる。従って、１つの例は、１つ以上のプロセッサを含む典型的な処理システムである。各プロセッサは、ＣＰＵ、グラフィックス処理ユニット、及びプログラム可能なＤＳＰユニットの１つ以上を含んでいてよい。処理システムは、更に、主ＲＡＭ及び／又はスタティックＲＡＭ、及び／又はＲＯＭを含むメモリサブシステムを含んでいてよい。構成要素間の通信用にバスサブシステムが含まれていてよい。処理システムは、更に、ネットワークによって結合された複数のプロセッサを備えた分散処理システムであってよい。処理システムがディスプレイを必要とする場合、そのようなディスプレイ、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、又は陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイが含まれていてよい。手動のデータ入力が必要な場合、処理システムはまた、キーボード等の英数字入力ユニット、マウス等のポインティング制御デバイス等のうちの１つ以上のような入力デバイスを含む。ここで用いられるメモリユニットという用語は、文脈から明らかである場合、及び特に明記しない限り、ディスクドライブユニット等のストレージシステムをも包含する。いくつかの構成における処理システムは、音声出力デバイス及びネットワークインタフェースデバイスを含んでいてよい。従って、メモリサブシステムは、１つ以上のプロセッサによって実行される場合に、ここで説明された方法の１つ以上を実行させる一連の命令を含むコンピュータ可読コード（例えば、ソフトウェア）を伝えるコンピュータ可読キャリア媒体を含む。尚、方法がいくつかの要素、例えばいくつかのステップを含む場合、特段の記述がない限り、そのような要素の順序付けは暗示されない。ソフトウェアは、ハードディスク内に存在していてよく、あるいはコンピュータシステムによるその実行中に完全に又は少なくとも部分的にＲＡＭ内及び／又はプロセッサ内に存在していてよい。従って、メモリ及びプロセッサはまた、コンピュータ可読コードを伝えるコンピュータ可読キャリア媒体を構成する。

更に、コンピュータ可読キャリア媒体は、コンピュータプログラム製品を形成してよく又はコンピュータプログラム製品に含まれていてよい。

代替的実施形態では、１つ以上のプロセッサは、スタンドアロンデバイスとして動作し、あるいはネットワーク化された展開において、他の単一又は複数のプロセッサに接続されていてよく、例えばネットワーク化されていてよく、１つ以上のプロセッサは、サーバユーザネットワーク環境内のサーバ又はユーザ機械の能力において動作してよく、あるいはピアツーピアの又は分散されたネットワーク環境内のピア機械として動作してよい。１つ以上のプロセッサは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、ネットワークルータ、スイッチ、又はブリッジを形成してよく、あるいは任意の機械であって、その機械によって採用されるべき動作を特定する一連の命令（シーケンシャル又はその他）を実行可能な任意の機械を形成してよい。

尚、いくつかの図は、コンピュータ可読コードを伝える単一のプロセッサ及び単一のメモリのみを示している一方で、当業者であれば、上述した構成要素の多くが含まれているが、発明の態様を曖昧にしないように明示的には示されておらず又は説明されていないことを理解するはずである。例えば、単一の機械のみが示されているが、「機械」という用語は、ここで説明された方法論の任意の１つ以上を実行するために一連の命令（又は複数の一連の命令）を個別に又は共同で実行する複数の機械の任意の集合を含むものとも解釈されるものとする。

従って、ここで説明された方法の各々の１つの実施形態は、一連の命令、例えば、１つ以上のプロセッサ上、例えば、ウェブサーバ配置の一部である１つ以上のプロセッサ上での実行のためのコンピュータプログラムを伝えるコンピュータ可読キャリア媒体の形態にある。従って、当業者によって理解されるはずであるように、本発明の実施形態は、方法、特殊目的装置等の装置、データ処理システム等の装置、又はコンピュータ可読キャリア媒体、例えばコンピュータプログラム製品として具現化されてよい。コンピュータ可読キャリア媒体は、１つ以上のプロセッサ上で実行される場合にその１つ以上のプロセッサに方法を実装させる一連の命令を含むコンピュータ可読コードを伝える。従って、本発明の態様は、方法、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、又はソフトウェアの態様とハードウェアの態様とを組み合わせた実施形態の形態を取ってよい。更に、本発明は、媒体において具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを伝えるキャリア媒体（例えば、コンピュータ可読記憶媒体上のコンピュータプログラム製品）の形態を取ってよい。

ソフトウェアは、更に、ネットワークインタフェースデバイスを介してネットワーク上で送信又は受信されてよい。キャリア媒体は、例示的な実施形態では単一の媒体であると示されているが、「キャリア媒体」という用語は、１つ以上の一連の命令を記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース並びに／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むものと解釈されるべきである。「キャリア媒体」という用語はまた、複数のプロセッサの１つ以上による実行のための一連の命令を記憶し、符号化し、又は伝えることが可能な任意の媒体であって、１つ以上のプロセッサに本発明の方法論の任意の１つ以上を実行させる任意の媒体を含むと解釈されるものとする。キャリア媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、及び伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態を取ってよい。不揮発性媒体は、例えば、光ディスク、磁気ディスク、及び光磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ等の動的メモリを含む。伝送媒体は、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバを含み、これらはバスシステムを構成する線を含む。伝送媒体はまた、電波通信及び赤外線データ通信中に生成されるもの等、音響波又は光波の形態を取ってもよい。従って、「キャリア媒体」という用語は、限定はされないが、例えば、固体メモリ、光学媒体及び磁気媒体において具現化されたコンピュータ製品、１つ以上のプロセッサのうちの少なくとも１つのプロセッサによって検出可能な伝搬信号を有する媒体であって、実行される場合に方法を実装する一連の命令を表す媒体、１つ以上のプロセッサのうちの少なくとも１つのプロセッサによって検出可能な伝搬信号を有する搬送波であって、一連の命令を表す搬送波、並びに１つ以上のプロセッサのうちの少なくとも１つのプロセッサによって検出可能な伝搬信号を有するネットワークにおける伝送媒体であって、一連の命令を表す伝送媒体を含むものとして解釈されるものとする。

論じられた方法のステップは、１つの実施形態では、ストレージに記憶された命令（コンピュータ可読コード）を実行する処理（即ち、コンピュータ）システムの適切なプロセッサ（又は複数のプロセッサ）によって実行されることが理解されるはずである。本発明が特定の実装又はプログラミング技術に限定されないこと、及び本発明がここで説明された機能を実装するための任意の適切な技術を用いて実装されてよいことも理解されるはずである。本発明は、特定のプログラミング言語又はオペレーティングシステムに限定されない。

本開示の例示的な実施形態の上記説明において、本開示の種々の特徴は、本開示を簡素化すると共に発明の種々の態様の１つ以上の理解を支援する目的で、場合によっては単一の実施形態、図、又はそれらの説明においてグループ化されることが理解されるべきである。しかし、この方法の開示は、特許請求の範囲が各請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映しているものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の態様は、単一の先行して開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴にある。従って、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、この詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本開示の別個の実施形態として自立している。

更に、ここで説明した幾つかの実施形態は、他の実施形態に含まれる幾つかの他でない特徴を含むが、当業者によって理解されるはずであるように、異なる実施形態の特徴の組合せは、本開示の範囲内にあり、また異なる実施形態を形成することが意図されている。例えば、以下の特許請求の範囲において、請求した任意の実施形態は、任意の組合せにおいて用いることができる。

更に、いくつかの実施形態は、コンピュータシステムのプロセッサによって又はその機能を実施する他の手段によって実装することができる方法又は方法の要素の組み合わせとしてここで説明されている。従って、そのような方法又は方法の要素を実施するために必要な命令を有するプロセッサは、その方法又は方法の要素を実施するための手段を形成する。更に、装置の実施形態のここで説明された要素は、本発明を実施する目的でその要素によって実行される機能を実施するための手段の例である。

ここで提供した説明では、多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、本開示の実施形態は、これらの具体的な詳細なしで実施されてよいことが理解される。他の例では、本説明の理解を曖昧にしないために、周知の方法、構造、及び技術は詳細には示していない。

尚、同様に、結合されたという用語は、特許請求の範囲で用いられる場合、直接接続のみに限定されるものと解釈されるべきではない。「結合された」及び「接続された」という用語並びにそれらの派生語が用いられることがある。これらの用語は、互いの同義語として意図されていないことが理解されるべきである。従って、デバイスＢに結合されたデバイスＡという表現の範囲は、デバイスＡの出力がデバイスＢの入力に直接接続されているデバイス又はシステムに限定されるべきではない。このことは、デバイスＡの出力とＢの入力の間には経路が存在し、その経路は他のデバイス又は手段を含む経路であってよいことを意味する。「結合された」とは、２つ以上の要素が直接的な物理的、電気的、又は光学的接触のいずれかであることを意味する場合があり、あるいは２つ以上の要素が互いに直接接触してはいないが、互いに協働又は相互作用することを意味する場合がある。

従って、本開示の好ましい実施形態であると考えられているものが説明されてきた一方で、当業者であれば、本開示の精神から逸脱することなく、他の修正及び更なる修正がなされてよいことを認識するはずであり、本開示の範囲内にある全てのそのような変更及び修正を主張することが意図されている。例えば、上述した方式は、用いられてよい手順の代表的なものにすぎない。ブロック図に対して機能が追加又は削除されてよく、また機能ブロック間で動作が交換されてよい。ステップは、本開示の範囲内で説明される方法に対して追加又は削除されてよい。

Claims (19)

1. ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
   少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記ＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
   前記マイクロプロセッサを介して前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方から入力データを受信するために前記ウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、
   前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方からの前記入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットと、を備え、
   当該組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、
   前記少なくとも１つの力の大きさ及び前記少なくとも１つの力の方向が処理されて前記能力測定基準を提供し、
   前進方向にある力の大きさの割合を評価することによって前記能力測定基準が算出される、システム。
2. 前記前進方向にある力の大きさの割合を評価することが、前記少なくとも１つの圧力センサからの圧力データを前記ＩＭＵからの慣性データで増強することを含む、請求項１に記載のシステム。
3. ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
   少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記ＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
   前記マイクロプロセッサを介して前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方から入力データを受信するために前記ウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、
   前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方からの前記入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットと、を備え、
   当該組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、
   前記少なくとも１つの力の大きさ及び前記少なくとも１つの力の方向が処理されて前記能力測定基準を提供し、
   全てのグローバル軸にわたって総インパルスを乗算した時間間隔の逆数を評価することによって前記能力測定基準が算出される、システム。
4. ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
   少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記ＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
   前記マイクロプロセッサを介して前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方から入力データを受信するために前記ウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、
   前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方からの前記入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットと、を備え、
   当該組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、
   前記少なくとも１つの力の大きさ及び前記少なくとも１つの力の方向が処理されて前記能力測定基準を提供し、
   抗力及び第１の押し上げ力から、又は、抗力、第１の押し上げ力及び第２の押し上げ力から、前記少なくとも１つの力の大きさ又は前記少なくとも１つの力の方向が算出される、システム。
5. 前記ウェアラブルセンサデバイスが少なくとも２つの圧力センサを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ウェアラブルセンサデバイスが前記ユーザの手に着用され又は前記ユーザの手のひらに巻き付けられるように適合されている、請求項５に記載のシステム。
7. 前進方向を案出するために前記ＩＭＵからの慣性データ又は磁気データが少なくとも部分的に用いられる、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ＩＭＵが、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁力計からなる群からの１つ以上を含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記ウェアラブルセンサデバイスが複数のＩＭＵを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記モーションが水上競技モーションであり、前記水上競技モーションが水泳ストロークである、請求項１に記載のシステム。
11. ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
    少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記ＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
    前記マイクロプロセッサを介して前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方から入力データを受信するために前記ウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、
    前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方からの前記入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットと、を備え、
    当該組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、
    前記少なくとも１つの力の大きさ及び前記少なくとも１つの力の方向が処理されて前記能力測定基準を提供し、
    前記ユーザのモーション力をグラフィック的に表示するためのディスプレイをさらに備え、前記ユーザのモーション力が３６０°極座標プロットで表示される、システム。
12. ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
    少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記ＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
    前記マイクロプロセッサを介して前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方から入力データを受信するために前記ウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、
    前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方からの前記入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットと、を備え、
    当該組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、
    前記少なくとも１つの力の大きさ及び前記少なくとも１つの力の方向が処理されて前記能力測定基準を提供し、
    前記処理ユニットが、
    （ａ）理想的なリグ設定から取られた複数の入力変数に基づいて力のモデルを生成し、
    （ｂ）前記入力変数と相関する入力データであって、前記ＩＭＵから受信したデータを含む入力データを前記ウェアラブルセンサデバイスから受信し、
    （ｃ）当該ウェアラブルセンサデバイス入力データを前記力のモデルに適用することに基づいて力の推定値を算出し、
    （ｄ）前記力の推定値に基づいて前記モーションの能力測定基準を算出する
    ように構成されている、システム。
13. 前記（ｄ）が、前進方向の動きを入力することと、前記前進方向の動きに対して前記力の推定値を回転させることと、前記前進方向の動きにおける前記力の推定値の一部分を算出することと、を含み、前記能力測定基準が、前記前進方向の動きにおける前記力の推定値の前記一部分に基づく、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記モデルが１つ以上の統計的モデリング技術を用いて作成される、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記（ｂ）の後に、特定のユーザ変数を前記力のモデルに入力する、請求項１２に記載のシステム。
16. 前記特定のユーザ変数が、手のサイズ、指の広がり、及びカッピングの程度を含む群のうちの１つ以上を含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記処理ユニットが、
    前記ユーザ上に配置された少なくとも１つの圧力センサ及び慣性測定ユニット（ＩＭＵ）の両方から方位データを受信し、
    前記方位データを校正及び／又はフィルタリングし、
    当該校正及び／又はフィルタリングされた方位データに基づいて前記ユーザ上の少なくとも１つのモーション力を推定し、
    前記ユーザの前進方向座標系を推定し、当該推定された少なくとも１つのモーション力を前記座標系内へと回転させ、
    ３６０°プロットを提供し、前記プロットを複数（ｎ個）のビン内にセグメント化し、
    当該推定され回転させられた少なくとも１つのモーション力に対して、選択された平面内の対応するモーション力の方向を算出し、
    前記対応するモーション力の方向に基づいて、前記推定され回転させられた少なくとも１つのモーション力を適切なビンに蓄積してグラフィックデータを生成し、
    前記グラフィックデータを線グラフとしてプロットし、
    前記線グラフを３６０°極座標プロットグラフに変換することによって前記ユーザのモーション力を計算して表示するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
18. 前記ウェアラブルセンサデバイスが、前記能力測定基準を算出するときに静水圧の影響が取り除かれるように配置された２つ以上の圧力センサを含む、請求項６に記載のシステム。
19. ユーザのモーションの能力測定基準を系統的に表すためのシステムであって、
    少なくとも１つの圧力センサと、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と、前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵと通信するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記ＩＭＵを収容する少なくとも１つの筐体と、を含むウェアラブルセンサデバイスと、
    前記マイクロプロセッサを介して前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方から入力データを受信するために前記ウェアラブルセンサデバイスと通信する外部ユニットと、
    前記少なくとも１つの圧力センサ及び前記ＩＭＵの両方からの前記入力データを組み合わせるように構成された処理ユニットと、を備え、
    当該組み合わされた入力データが、少なくとも１つの力の大きさ及び少なくとも１つの力の方向を推測するために用いられ、
    前記少なくとも１つの力の大きさ及び前記少なくとも１つの力の方向が処理されて前記能力測定基準を提供し、
    水泳に関する前記能力測定基準を算出するときに、前記圧力センサ及び前記ＩＭＵからの入力データの組み合わせが泳者のストロークのセグメント化及びフェーズを識別させる、システム。