JP2020146344A - State detection device, state detection method, and program - Google Patents
State detection device, state detection method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020146344A JP2020146344A JP2019048211A JP2019048211A JP2020146344A JP 2020146344 A JP2020146344 A JP 2020146344A JP 2019048211 A JP2019048211 A JP 2019048211A JP 2019048211 A JP2019048211 A JP 2019048211A JP 2020146344 A JP2020146344 A JP 2020146344A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- control unit
- signal
- living body
- state detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
【課題】人が、良い姿勢やフォームを維持するためのコーチング情報を、身体への直接の刺激として与えることのできる状態検知装置を提供する。【解決手段】状態検知装置(1)は、センサー(5)と、制御部(3)と、信号出力部(4)と、知覚作用部(6)とを備える。センサー(5)は、生体の特定の部位における状態を検知し、検知結果である生体データを表す電気信号を出力する。制御部(3)は、前記センサー(5)から前記電気信号で伝えられる前記生体データを受信し、前記生体データが前記生体の姿勢が所定条件を満たすか否かを判定する。信号出力部(4)は、前記制御部(3)による判定結果に基づいて、前記生体の特定部位に刺激を与えるための指示信号を出力する。知覚作用部(6)は、前記信号出力部(4)からの前記指示信号に基づいて前記生体に対して刺激を知覚させる。【選択図】図1A state detection device is provided that can provide coaching information for a person to maintain good posture and form as a direct stimulus to the body. A state detection device (1) comprises a sensor (5), a control section (3), a signal output section (4), and a sensory action section (6). The sensor (5) detects the state of a specific part of the living body and outputs an electrical signal representing biometric data as a result of the detection. A control unit (3) receives the biometric data transmitted by the electrical signal from the sensor (5), and determines whether or not the biometric data satisfies a predetermined condition of the posture of the biometric body. A signal output unit (4) outputs an instruction signal for stimulating a specific part of the living body based on the result of determination by the control unit (3). A sensory action section (6) causes the living body to perceive a stimulus based on the instruction signal from the signal output section (4). [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、状態検知装置、状態検知方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a state detection device, a state detection method, and a program.
人の身体の姿勢や運動状態に関する情報をその人自身にフィードバックするための技術が存在する。 There is a technique for feeding back information on a person's body posture and motor state to the person himself / herself.
人が歩行やスポーツなどの様々な動作をするときに、良い姿勢やフォームを維持していることは,健康やパフォーマンスを維持するために重要である。しかし、人は、そういった理想的な姿勢やフォームを常に維持できるわけではない。人の姿勢やフォームが知らないうちに乱れてしまうことは、しばしば起こる。例えば第3者(コーチ等)が助言を与えることによって姿勢やフォームを正しい形に修正することは可能であるが、常に第3者が付き添うことは困難である。また、人は、動作中に第3者から適切な助言を得られたとしても、動作しながら姿勢やフォームを良い方向に修正することは熟練者でない限りは困難である。したがって、機械(装置)によって人の状態を検知しその状態に基づいて当該人にフィードバックを与える技術は、有用である。 Maintaining good posture and form when a person performs various movements such as walking and sports is important for maintaining good health and performance. However, one cannot always maintain such an ideal posture and form. It often happens that a person's posture or form is unknowingly disturbed. For example, it is possible to correct the posture and form to the correct shape by giving advice from a third party (coach, etc.), but it is difficult for the third party to always accompany him. In addition, even if a person receives appropriate advice from a third party during movement, it is difficult for a person to correct his / her posture and form in a good direction while moving, unless he / she is an expert. Therefore, a technique of detecting a person's state by a machine (device) and giving feedback to the person based on the state is useful.
特許文献1には、足底圧センサーから得られる情報を音に変換し、その音を歩行学習者にフィードバックする技術が開示されている。
特許文献2には、筋肉の伸縮をアシストするアシストウェアが記載されている。このアシストウェアには、伸縮駆動するアシスト用アクチュエーターが設けられている。そして、アシストウェアに設けられている接触センサーが外部からの接触を検知した場合に、その接触のパターンに応じて、アシストウェアは、アシスト用アクチュエーターを筋肉の伸縮方向に伸縮制御する。
特許文献3には、運動支援装置の技術が記載されている。この運動支援装置では、ユーザーに装着されたウェアラブルセンサーに基づいて、ユーザーの身体部位に装着された刺激提示部がユーザーに対する刺激を提示する。より具体的には、運動支援装置は、運動強度、目標エネルギー消費量、および体重に基づいて、ユーザーが運動すべき運動時間を算出する。そして、運動支援装置は、運動時間内に、ウェアラブルセンサーから取得した生体信号に基づいて、ユーザーの身体の負荷が高いか否かを判定する。これにより、運動支援装置は、ユーザーが過度な運動をしないように支援する。
特許文献4に記載されている技術では、移動訓練支援装置は、歩行あるいは走行訓練を行う訓練者の身体部位を取得して得られた三次元位置から訓練者の全身運動を計測し身体部位の誘導位置を計算する処理手段と、身体部位の誘導位置を視覚的に提供する映像提示手段とを備えている。これにより、移動訓練支援装置は、訓練者が歩行中に足をどこに運ぶべきかの目標を(例えば、床面上に)視覚的に示す。移動訓練支援装置は、主に歩行のリハビリを目的とした装置である。なお、訓練者の情報を取得するための検知手段として、赤外線センサー、光学カメラ、レーザセンサー、左右マイクロフォン、接触センサー、姿勢センサーを用いることが記載されている。 In the technique described in Patent Document 4, the movement training support device measures the whole body movement of the trainee from the three-dimensional position obtained by acquiring the body part of the trainee who performs walking or running training, and the body part. It is provided with a processing means for calculating the guidance position and a video presentation means for visually providing the guidance position of the body part. This allows the mobility training support device to visually indicate (eg, on the floor) the goal of where the trainee should go while walking. The mobility training support device is a device mainly intended for walking rehabilitation. It is described that an infrared sensor, an optical camera, a laser sensor, left and right microphones, a contact sensor, and an attitude sensor are used as detection means for acquiring the trainee's information.
人が動作を行う際に使用する装置等として、良い姿勢やフォームを維持するためのコーチング機能が備わっていることが望ましい。その観点からは、上で述べた従来技術のいずれにも課題が残っている。 It is desirable that a device or the like used when a person performs an operation is equipped with a coaching function for maintaining a good posture and form. From that point of view, problems remain in any of the prior arts mentioned above.
特許文献1に記載の技術では、足底圧に対応する音を歩行学習者にフィードバックするが、足底圧に関する何らかの判断を行ったり、歩行に関するコーチング情報を歩行学習者に与えたりするものではない。特許文献2に記載されている技術では、外部からの接触に応じてアクチュエーターが筋肉の伸縮をアシストするものの、筋肉自体の状態(人の動作の状態)に応じてアクチュエーターを伸縮制御させるものではない。特許文献3に記載されている技術は、人の状態を測定して情報を刺激信号という形で送るものであるが、その刺激信号は人の姿勢やフォームに基づく情報ではない。特許文献4に記載されている技術は、身体の部位を誘導する位置の情報を視覚的に提供する者である。つまり、人は、視覚によって得られる情報を自らの身体の動作に置き換える必要がある。
In the technique described in
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、人がウェア等を着用・装着するだけで、良い姿勢やフォームを維持するためのコーチング情報を、身体への直接の刺激として与えることのできる状態検知装置、状態検知方法、およびプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides coaching information for maintaining a good posture and form as a direct stimulus to the body simply by wearing and wearing clothing or the like. It is an object of the present invention to provide a state detection device, a state detection method, and a program that can be given.
この発明に係る状態検知装置は、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る状態検知装置は、生体の特定の部位における状態を検知し、検知結果である生体データを表す電気信号を出力するセンサーと、前記センサーから前記電気信号で伝えられる前記生体データを受信し、前記生体データが前記生体の姿勢が所定条件を満たすか否かを判定する制御部と、前記制御部による判定結果に基づいて、前記生体の特定部位に刺激を与えるための指示信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部からの前記指示信号に基づいて前記生体に対して刺激を知覚させる知覚作用部と、を備え、前記制御部は、前記所定条件により、前記生体があらかじめ決められた理想動作を維持していると判定したときに、前記信号出力部が所定時間間隔ごとに前記指示信号を前記知覚作用部に向けて出力する、ことを特徴とする状態検知装置である。
The state detection device according to the present invention has the following configuration.
(1): The state detection device according to one aspect of the present invention is a sensor that detects a state at a specific part of a living body and outputs an electric signal representing biological data as a detection result, and the electric signal from the sensor. A control unit that receives the transmitted biological data and determines whether or not the posture of the biological body satisfies a predetermined condition, and a stimulation to a specific part of the biological body based on the determination result by the control unit. The control unit includes a signal output unit that outputs an instruction signal for giving, and a sensory action unit that causes the living body to perceive a stimulus based on the instruction signal from the signal output unit. Therefore, when it is determined that the living body maintains a predetermined ideal operation, the signal output unit outputs the instruction signal toward the sensory action unit at predetermined time intervals. It is a state detection device.
(2):上記(1)の態様において、前記制御部は、前記所定条件を予め記憶しておいたメモリーから、前記所定条件を適宜読み出すものである。 (2): In the aspect of the above (1), the control unit appropriately reads out the predetermined condition from a memory in which the predetermined condition is stored in advance.
(3):上記(1)または(2)の態様において、前記制御部は、前記所定条件が満たされないと判定した場合には前記信号出力部が前記指示信号を出力しないように制御し、前記制御部は、前記所定条件が満たされないと判定した後において前記所定条件を満たすと判定した場合には再び前記信号出力部が前記指示信号を出力するように制御するものである。 (3): In the embodiment (1) or (2), the control unit controls the signal output unit so as not to output the instruction signal when it is determined that the predetermined condition is not satisfied. The control unit controls the signal output unit to output the instruction signal again when it is determined that the predetermined condition is not satisfied after the determination that the predetermined condition is not satisfied.
(4):上記(1)から(3)までのいずれかの態様において、前記所定時間間隔は、1秒以上、且つ60秒以下の長さである、ものである。 (4): In any of the above aspects (1) to (3), the predetermined time interval has a length of 1 second or more and 60 seconds or less.
(5):上記(1)から(4)までのいずれかの態様において、前記センサーは、歪みセンサーあるいは加速度センサーの少なくともいずれかである。 (5): In any of the above aspects (1) to (4), the sensor is at least one of a distortion sensor and an acceleration sensor.
(1)〜(5)によれば、センサーからの生体データに基づく判定をすることにより、外部(人等)に対して的確な刺激を与えることができる。また、理想状態(理想動作)が維持されているときに、的確な刺激を繰り返し与えることができる。これにより、刺激を受ける側は、理想状態を維持するための訓練を行える。
(2)によれば、判定のためのデータを適宜書き換えたり、閾値等のパラメーターを書き換えたりすることができる。
(3)によれば、刺激を受ける側は、状態検知装置の使用中の時間にわたって、理想状態(理想動作)が維持できているか否かを知覚し続けることができる。
(4)によれば、刺激を受ける側は、理想状態(理想動作)が維持できている状態において、訓練・学習のために適切な時間間隔で、そのことを知覚することができる。
(5)によれば、身体の部位の伸縮あるいは曲げ角度の状態や、身体全体の移動(加速度)の状態に基づく判定を行える。
According to (1) to (5), it is possible to give an accurate stimulus to the outside (human beings, etc.) by making a determination based on the biological data from the sensor. In addition, when the ideal state (ideal movement) is maintained, an accurate stimulus can be repeatedly given. As a result, the stimulating side can be trained to maintain the ideal state.
According to (2), the data for determination can be appropriately rewritten, and parameters such as the threshold value can be rewritten.
According to (3), the side receiving the stimulus can continue to perceive whether or not the ideal state (ideal operation) can be maintained for the time during which the state detection device is in use.
According to (4), the side receiving the stimulus can perceive it at an appropriate time interval for training / learning in a state where the ideal state (ideal movement) can be maintained.
According to (5), it is possible to make a determination based on the state of expansion / contraction or bending angle of a body part and the state of movement (acceleration) of the entire body.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本実施形態による状態検知装置の概略機能構成を示すブロック図である。図示するように、状態検知装置1は、制御部3と、信号出力部4と、センサー5と、知覚作用部6とを含んで構成される。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic functional configuration of a state detection device according to the present embodiment. As shown in the figure, the
本実施形態では、状態検知装置1は、人体の部位(体幹部、上肢部、下肢部)の基準となる(一般に良いとされる)姿勢をあらかじめ計測し基準を定め、判定のための条件としてメモリーに記憶しておく。その基準となる人の状態(姿勢)が維持している場合、状態検知装置1は、その人の人体に一定の間隔で刺激となる信号を送る。
In the present embodiment, the
制御部3や信号処理部4といった構成要素は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD−ROMなどの着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。センサー5は、検知した物理量等に応じた電気信号を制御部3に渡す。知覚作用部6は、信号出力部4から渡される電気信号に応じて、人が知覚可能な形態の刺激を発生させる。この刺激とは、例えば、光や、音や、振動や、押圧等である。図示するように、制御部3と信号出力部4とを本体2内に格納し、本体2とセンサー5との間、および本体2と知覚作用部6との間で、信号を伝達できるようにしてもよい。この場合、具体例としては、センサー5から制御部3への信号、および信号出力部4から知覚作用部6への信号を、信号線上の電気信号として伝達させるようにしてよい。また、上記の信号の伝達の過程において、近距離無線通信や、広域通信網(WAN)等の通信を用いるようにしてもよい。図示する各部の機能は、次の通りである。
Components such as the
制御部3は、センサー5から、電気信号で伝えられる生体データを受信し、生体データが生体の姿勢が所定条件を満たすか否かを判定する。なお、制御部3は、前記所定条件により、生体があらかじめ決められた理想状態(理想動作)を維持していると判定したときに、信号出力部4が所定時間間隔ごとに指示信号を出力するよう制御する。制御部3は、前記所定条件を予め記憶しておいたメモリー(不図示)から、前記所定条件を適宜読み出すようにしてもよい。制御部3は、前記所定条件が満たされないと判定した場合には前記信号出力部4が前記指示信号を出力しないように制御する。制御部3は、前記所定条件が満たされないと判定した後において前記所定条件を満たすと判定した場合には再び信号出力部4が指示信号を出力するように制御する。なお、上記の所定時間間隔は、例えば、130秒以上、且つ60秒以下の長さである。
The
信号出力部4は、制御部3による判定結果に基づいて、生体の特定部位に刺激を与えるための指示信号を出力する。
The signal output unit 4 outputs an instruction signal for stimulating a specific part of the living body based on the determination result by the
センサー5は、生体の特定の部位における状態を検知し、検知結果である生体データを表す電気信号を出力する。センサー5は、後述するように、例えば、歪みセンサーあるいは加速度センサーの少なくともいずれかである。
The
知覚作用部6は、信号出力部4からの指示信号(ポジティブ信号)に基づいて生体(人)に対して刺激を知覚させる。刺激は、振動や、押圧や、音や、光等によるものである。
The
本体2は、例えば、制御部3と信号出力部4とを格納する。
The
図2は、第1実施形態による、センサー5および知覚作用部6を設けたウェアの概略を示す概略図である。ウェア100は、例えば、人が着用することのできる運動用衣類(上半身用)である。ウェア100は、図1にも示したセンサー5や知覚作用部6を備えている。図示する例では、ウェア100は、2個の歪みセンサー5aと、4個の振動モーター6aとを備える。振動モーターは、「振動素子」とも呼ばれる。歪みセンサー5aは、センサー5の一つの具体例であり、その歪み(作用する力による伸びや縮み)を検知してその信号を制御部3に送るセンサーである。歪みセンサー5aは、例えば、物理的な力が加えられた際の歪みによる静電容量の変化を検知して、その変化に対応する電気信号を出力する。振動モーター6aは、知覚作用部6の一つの具体例であり、信号出力部4からの信号に応じて振動したり振動を停止したりするものである。振動モーター6aは、例えば、リニア共振アクチュエーター(LRA)方式、あるいは偏心回転質量(ERM)方式を用いて実現される。歪みセンサー5aや振動モーター6aは、あて布101を例えば縫い付けることによって、ウェア100上の所定の位置にほぼ固定される。歪みセンサー5aや振動モーター6aは、配線103を介して制御部3や信号出力部4と接続される。ウェア100は配線経路102を有しており、前記の配線103は、この配線経路102を通すことができるようになっている。
FIG. 2 is a schematic view showing an outline of a garment provided with a
図2は、ウェア100を背中部分側から見たものである。図示する例では、2個の歪みセンサー5aは、人の背中上部(例えば、僧帽筋のあたり)に、互いにクロスするように、且つ長手方向が斜め約45度の方向になるように、配置されている。歪みセンサー5aをこのように配置した場合、歪みセンサー5aは、腕に運動に伴う、背中部分の筋肉の変位を検知する。また、歪みセンサー5aは、人が前傾した場合などにおける背中部分の筋肉の変位を検知する。また、4個の振動モーター6aは、背中のあたり(上記の2個の歪みセンサー5aが設けられている位置の下)と、右側上腕部のあたりと、左側脇腹のあたりと、腰椎のあたりに設けられている。
FIG. 2 is a view of the
図3は、第1実施形態のための9軸センサー等と、その9軸センサーを装着する人の身体との関係を示す概略図である。同図において、人は、ウェア100を着用している。ウェア100は、図2に示した通りのものである。また、当該人は、後ろ側の腰部に、9軸センサー5bを装着している。9軸センサー5bは、図1に示したセンサー5の1つの具体例である。9軸センサー5bは、3軸加速度センサーと、3軸地磁気センサー(電子コンパス)と、3軸ジャイロセンサー(各速度センサー)との機能を併せ持つセンサーである。図示する例のように、9軸センサー5bは、歪みセンサー5aや振動モーター6aとの間の配線103と、本体2側の制御部3および信号出力部4との間での無線通信を行うための送受信装置の機能とを、併せ持つようにしてもよい。本例による9軸センサー5bは、加速度(3軸)、地磁気(3軸)、角速度(3軸)を検出し、検出したデータを本体2側の制御部3に送信する機能を有する。また、9軸センサー5bは、歪みセンサー5aからの電気信号を受信し、当該信号を無線通信によって制御部3に渡す。9軸センサー5bは、信号出力部4からの無線通信による信号を受信し、その信号を振動モーター6aに渡す。
FIG. 3 is a schematic view showing the relationship between the 9-axis sensor and the like for the first embodiment and the body of a person who wears the 9-axis sensor. In the figure, a person wears a
なお、歪みセンサー5aや、9軸センサー5bや、振動モーター6aとしては、それぞれ、市販品を用いてもよい。
As the
図4Aおよび図4Bは、状況検知装置1が人の運動の状況を検知する例を示す概略図である。図4Aおよび図4Bが示すように、状態検知装置1は、人の歩行時の、上下移動と、前傾(角度)と、腕振り幅と、左右揺れの、量の情報を取得する。これらのうち、上下移動の量および左右揺れの量は、前述の9軸センサー5bによって検知される。前傾の量と、腕振り幅の量は、前述の歪みセンサー5aによって検知される。各センサーが検知する量の詳細についてはさらに後で説明する。図4Aはネガティブな歩行(negative walk)を示し、図4Bはポジティブな歩行(positive walk)を示す。これら2種類の歩行のうち、ここでは、ポジティブな歩行が、理想的な歩行の姿勢等として訓練の目標となり得るものである。これら2種類の歩行を比較すると、次の通りである。上下移動の量は、相対的に、図4A示すネガティブ歩行において、図4Bに示すポジティブ歩行における場合よりも、小さい(上下移動201<上下移動202)。前傾の量(角度)は、相対的に、図4A示すネガティブ歩行において、図4Bに示すポジティブ歩行における場合よりも、大きい(前傾203>前傾204)。腕振り幅の量は、相対的に、図4A示すネガティブ歩行において、図4Bに示すポジティブ歩行における場合よりも、小さい(腕振り幅205<腕振り幅206)。左右揺れの量は、相対的に、図4A示すネガティブ歩行において、図4Bに示すポジティブ歩行における場合よりも、大きい(左右揺れ207>左右揺れ208)。
4A and 4B are schematic views showing an example in which the
以上、図4Aおよび図4Bを参照しながら、歩行時の姿勢に関連する量を、センサー5が検知し得ることを説明した。即ち、人の歩行時の身体の状況を、センサー5(歪みセンサー5aと9軸センサー5bの併用によるもの)は、検知することができる。制御部3は、所定のタイミングでセンサー5からの数値データを繰り返し受信し、人の身体の状況をモニタリングする。モニタリングの対象となる身体の状況とは、腕の振り幅や、首の傾斜(前傾)の度合いや、体幹部の左右方向への揺れの度合いや、身体全体の上下方向への移動の度合い等である。
As described above, it has been described that the
制御部3は、上記のモニタリングの結果として、身体が理想的な状態を維持しているか否かを判定する。ここでは、理想的な状態をポジティブな状態と呼び、その他の状態をネガティブな状態と呼ぶ。そして、制御部3は、ポジティブな状態のときには、ポジティブな状態であることを表す信号を信号出力部4が出力するよう制御する。また、制御部3は、ネガティブな状態のときには、ネガティブな状態であることを表す信号を信号出力部4が出力する(あるいは、信号出力部4が何も信号を出力しない)よう制御する。知覚作用部6(例えば、振動モーター6a)は、ポジティブな状態であることを表す信号を信号出力部4から受信した場合には、人が近く可能な刺激(音、光、振動、押圧等)を出力する。振動モーター6aを用いる場合には、振動モーター6aは、微細な振動を起こすことにより、刺激を人に知覚させる。
As a result of the above monitoring, the
制御部3は、一例として、図4Aや図4Bに例示した歩行の状態を判定することができる。センサー5から得られる情報に基づき、理想的な歩行状態(ポジティブ歩行)を所定時間維持できていると制御部3が判断した場合、信号出力部4は、知覚作用部5に対してポジティブ信号を送る。このポジティブ信号に基づき、知覚作用部6は、微細な刺激を人に対して与える。具体的には、例えば、知覚作用部6の一形態である振動モーター6aは、自らが振動することにより、人の所定の部位への刺激を与える。ポジティブな状態を絶えず維持できている場合には、制御部3は、所定周期ごとに上記の刺激を与えるよう、信号出力部4を制御する。ここでの所定周期とは、例えば、1秒以上且つ60秒以下の範囲内の長さの周期である。歩行の状態を判定する場合の周期は30秒から60秒までの範囲内が望ましい。その後、人の歩行の姿勢がいったん乱れると、制御部3は、信号出力部4がポジティブ信号を出力しないように制御する。つまり、歩行の姿勢が乱れると、人は、知覚作用部6からの刺激がなくなったことにより、姿勢が悪くなったことを知ることができる。つまり、人は、他人からの情報あるは助言等がなくても、状態検知装置1からの刺激の有無によって、状態がポジティブであるか否かを知ることができる。
As an example, the
状態検知装置1が刺激を出力する周期(信号出力部4が指示信号を知覚作用部6に向けて出力する時間間隔を、1秒以上、且つ60秒以下の長さとする理由は、次の通りである。時間間隔が1秒より短くなく60秒を超えない場合は、所定条件が満たされているかを即時的に判断できる。その時間間隔の具体的な長さは、動作の速さや状態によって適切に設定することができる。運動時の動作に対するフィードバックという観点から考えると、フィードバックの即時性を確保するために、60秒以内の時間間隔で応答を返すことが有用である。仮に時間間隔が60秒を超える場合には、即時性がなく本案による作用の効果がなくなり、または薄れる。例えば1秒というような短い時間間隔は、速い運動動作において有効である。つまり、速い運動動作の場合には、速くフィードバックを返すことが必要となる。逆に、座位のような静止状態においてフィードバックの時間間隔が短いと装着者が不快に感じることがあるため、時間間隔を長く(例えば、60秒など)したほうがよい。運動動作の種類ごとのフィードバックの時間間隔については、後でも説明する。
The reason why the cycle in which the
なお、センサー5や知覚作用部6の配置は、図2に例示した形態には限定されない。また、状況検知装置1が検知する対象は、歩行動作時の姿勢等の状態に限定されるものではない。また、センサー5として使用可能なセンサーは、歪みセンサー5aや9軸センサー5bに限定されるものではない。例えば、歪みセンサー5aは、人の身体の上肢の各部の、筋肉の状態(伸縮等)や関節の状態(関節の曲げ度合い)を、数値データとして取得する。また、9軸センサー5bは、人の、加速度(3軸)、地磁気(3軸)、角速度(3軸)を、数値データとして検知する。これらに限らず、センサーによって検知可能な様々な状態を、制御部3は取得することができる。
The arrangement of the
例えば、センサー5は、人の、手首関節の状態(曲げ角度等)や、肘関節の状態(曲げ角度等)や、肩腕部の関節の状態(曲げ角度等)、足首の関節の角度(曲げ角度等)や、膝関節や股関節のそれぞれの位置や状態(曲げ角度等)や、大腿部の位置や、腰部の姿勢や、身体のその他の部位の状態を、データとして取得することができる。制御部3は、センサー5から取得した身体の様々部位の状態と、予め記憶しておいた判定条件とから、現在の状況がポジティブな状態であるか否かを判定できる。
For example, the
歩行以外の動作の例として、次に挙げるようなものがある。即ち、例えば身体の上肢部分を中心とした動作として、テニス、ゴルフ、野球、卓球、バレーボールなどといった各種の運動における基本動作(素振りや投球等)の確認のために、状況検知装置1を用いることができる。具体的には、状況検知装置1は、身体の各部位の状態の情報をセンサー5で取得し、状態の判断結果に基づく刺激を出力することができる。動作フォームの確認のために、例えば、手首関節(手首のスナップ)の状況や、肘の位置(高さ、体幹からの距離等)や、肩腕部のテイクバックの状況を、状況検知装置1が検知して判断するようにしてよい。また、例えば跳び箱を飛ぶ動作のような非反復型の一連の動作における身体の各部位の状態の時間推移を状況検知装置1が検知して判断するようにしてよい。以上のような運動の場合、動作が連続し速いため、刺激の出力周期は、例えば1秒から2〜3秒程度までの範囲内のように比較的短い周期とすることが好ましい。また、例えば身体の下肢部分を中心とした動作として、トレーニング時におけるスクワット動作の状態の確認のために、状況検知装置1を用いることができる。スクワット動作のフォーム等の確認のために、例えば、足首関節の角度や、膝関節および股関節の位置および角度や、大腿部の位置や、腰部位置および向きなどといった状況を、状況検知装置1が検知して判断するようにしてよい。トレーニングのような運動の場合、その運動の速度にもよるが、刺激の出力周期は2〜3秒程度から10秒までの範囲内とすることが好ましい。さらにまた、座位のような姿勢を静的に維持する場合、刺激の出力周期は、例えば30秒から60秒までの範囲内のように比較的長くする。
Examples of movements other than walking include the following. That is, for example, the
運動動作の種別ごとの、フィードバックの好ましい時間間隔の目安は、次の通りである。
(1)1秒以上且つ3秒(程度)以下: 野球における投球等の様々な動作や、テニスにおけるスイングや、跳び箱のような一連の連続した素早い動作に有効である。時間間隔が比較的短いことにより、運動動作が良いかどうかの正確性を即時に認知でき、素早い動作に対してすぐにフィードバックをかけることができる。
(2)3秒以上且つ30秒以下: 歩行中の動作もしくは歩行姿勢のような連続動作で、全身に意識を巡らせることができる運動の場合に有効である。周期性を持つ運動動作の中で理想な状態(動作や状態)を保つことができる。
(3)30秒以上且つ60秒以下: 例えば座位などのような静止状態もしくは略静止状態でよい姿勢を維持する必要がある場合に有効である。つまり、静的に姿勢を維持するような場合に有効である。このような、静止状態または静止に近い状態の場合は、時間間隔があまりに短いと煩わしい感覚が生じ、好ましくない。
The guideline of the preferable time interval of feedback for each type of exercise motion is as follows.
(1) 1 second or more and 3 seconds (about) or less: Effective for various movements such as pitching in baseball, swings in tennis, and a series of continuous quick movements such as a vaulting box. Since the time interval is relatively short, it is possible to immediately recognize the accuracy of whether or not the movement is good, and to give immediate feedback to the quick movement.
(2) 3 seconds or more and 30 seconds or less: It is effective in the case of an exercise that allows the whole body to be conscious by continuous movements such as walking or walking posture. It is possible to maintain an ideal state (movement or state) in a periodic movement.
(3) 30 seconds or more and 60 seconds or less: It is effective when it is necessary to maintain a good posture in a stationary state such as a sitting position or a substantially stationary state. That is, it is effective when the posture is statically maintained. In the case of such a stationary state or a state close to stationary, if the time interval is too short, an annoying sensation occurs, which is not preferable.
以上のように、運動動作の速さや運動周期の間隔の長さによって、またどの程度姿勢を変化させるか(静止に近い状態か、連続的に姿勢を変える状態か)の頻度、程度によってフィードバックの時間間隔を変えることが好ましい。 As described above, feedback is provided according to the speed of exercise movement and the length of the interval between exercise cycles, and the frequency and degree of how much the posture is changed (whether it is in a state close to rest or in a state of continuously changing posture). It is preferable to change the time interval.
次に、様々な状況における、センサー5による実測値の例について説明する。
Next, examples of measured values by the
図5は、状態検知装置1が有する各センサーが検知した数値データの時間推移の一例を示すグラフである。このグラフは、ウェア100を装着している人が、お辞儀の姿勢(頭部を前傾させた姿勢)で静止しているときの数値データを示す。このグラフの横軸は相対時刻(分、秒、および十分の一秒を、「mm:ss.t」(mmは分、ssは秒、tは十充分の一秒)の形式で表している)である。また、縦軸は、センサー5が出力する電気信号の値(例えば、キャパシタの容量。単位はピコファラド「pF」。)である。このグラフは、5種類の項目の数値の時間推移を示している。
FIG. 5 is a graph showing an example of time transition of numerical data detected by each sensor included in the
図5において、符号301は、加速度センサー(9軸センサー5bに含まれる)が検知するX軸方向の加速度の推移を示すグラフである。符号302は、加速度センサーが検知するY軸方向の加速度の推移を示すグラフである。符号303は、加速度センサーが検知するZ軸方向の加速度の推移を示すグラフである。符号304は、2個の歪みセンサー5aのうちの一方(第1チャンネル、1ch)の歪みの推移を示すグラフである。符号305は、2個の歪みセンサー5aの両方(第1チャンネル、および第2チャンネル)の歪みの和(1ch+2ch)の推移を示すグラフである。なお、X軸方向は、人が向いている方向と直交する左右の方向であり、人の右側が正方向、左側が負方向である。Y軸方向は、人が向いている方向(前後の方向)であり、前側が正方向、後側が負方向である。Z軸方向は、上下の方向(天地の方向)であり、上側が正方向、下側が負方向である。
In FIG. 5,
図5に示すグラフでは、対象とする人は、前傾をしたままの状態で基本的にほぼ静止している。したがって、符号301から305までで示す各数値の推移は、多少の揺らぎを含むものの、基本的にはそれぞれ所定範囲内の値に収まっている。例えば、符号301で示されるX軸方向の加速度は、ほぼゼロである。他の数値も、それぞれの所定の値で安定している状態である。
In the graph shown in FIG. 5, the target person is basically stationary in a state of being tilted forward. Therefore, the transition of each numerical value shown by
なお、グラフの縦軸の数値がキャパシタである場合としてこのグラフを例示したが、他の単位を有する数値を用いてもよい。例えば、歪みセンサーの場合にはゲージ率等の数値を用いてもよい。また、加速度センサーの場合には、加速度等の数値を用いてもよい。その他のセンサーの場合にも、適宜、そのセンサーが検知する物理量等の数値を用いてもよい。 Although this graph is illustrated as the case where the numerical value on the vertical axis of the graph is a capacitor, a numerical value having another unit may be used. For example, in the case of a distortion sensor, a numerical value such as a gauge ratio may be used. Further, in the case of an acceleration sensor, a numerical value such as acceleration may be used. In the case of other sensors as well, numerical values such as physical quantities detected by the sensors may be used as appropriate.
図6は、状態検知装置1が有する各センサーが検知した数値データの時間推移の一例を示すグラフである。このグラフは、ウェア100を装着している人が、起立の姿勢(上下方向にほぼ真っすぐ立っている姿勢)で静止しているときの数値データを示す。このグラフの横軸および縦軸は、図5で説明したそれらと同様である。
FIG. 6 is a graph showing an example of time transition of numerical data detected by each sensor of the
図6における符号311,312,313,314,315は、それぞれ、図5における符号301,302,303,304,305に対応する。つまり、符号311はX軸方向の加速度の推移を、符号312はY軸方向の加速度の推移を、符号313はZ軸方向の加速度の推移を、それぞれ、示す。また、符号314は歪みセンサー5aのうちの一方(第1チャンネル、1ch)の歪みの推移を、符号315は2個の歪みセンサー5a歪みの和(1ch+2ch)の推移を示すグラフである。図6に示すグラフでは、対象とする人は、起立の状態で基本的にほぼ静止している。したがって、符号311から315までで示す各数値の推移は、多少の揺らぎを含むものの、基本的にはそれぞれ所定範囲内の値に収まっている。例えば、符号311で示されるX軸方向の加速度は、ほぼゼロである。他の数値も、それぞれの所定の値で安定している状態である。
図7は、状態検知装置1が有する各センサーが検知した数値データの時間推移の一例を示すグラフである。このグラフは、ウェア100を装着している人が、うなだれた状態を維持しながら比較的低速(2キロメートル毎時)で歩行しているときの数値データを示す。うなだれた状態での歩行は、既に述べた「ネガティブ歩行」と同様または類似のものである。このグラフの横軸および縦軸は、図5で説明したそれらと同様である。図7(A)は加速度Xを示し、図7(B)は加速度Yを示し、図7(C)は加速度Zを示し、図7(D)は歪みセンサーの1chの値を示し、図7(E)は歪みセンサーの1ch+2chの値を示すものである。
FIG. 7 is a graph showing an example of the time transition of the numerical data detected by each sensor of the
図7における符号321,322,323,324,325は、それぞれ、図5における符号301,302,303,304,305に対応する。つまり、符号321はX軸方向の加速度の推移を、符号322はY軸方向の加速度の推移を、符号323はZ軸方向の加速度の推移を、それぞれ、示す。また、符号324は歪みセンサー5aのうちの一方(第1チャンネル、1ch)の歪みの推移を、符号325は2個の歪みセンサー5a歪みの和(1ch+2ch)の推移を示すグラフである。図7に示すグラフでは、図5や図6とは異なり、X軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向の加速度(321,322,323)は、歩行の動作の周期に対応して変動している。一方、背中部分に設けられた歪みセンサー5aの出力値(321,322)は、時間に対して概ね一定であり、安定している。
図8は、状態検知装置1が有する各センサーが検知した数値データの時間推移の一例を示すグラフである。このグラフは、ウェア100を装着している人が、早歩き(5キロメートル毎時)で歩行しているときの数値データを示す。早歩きでの歩行は、既に述べた「ポジティブ歩行」と同様または類似のものである。このグラフの横軸および縦軸は、図5で説明したそれらと同様である。図8(A)は加速度Xを示し、図8(B)は加速度Yを示し、図8(C)は加速度Zを示し、図8(D)は歪みセンサーの1chの値を示し、図8(E)は歪みセンサーの1ch+2chの値を示すものである。
FIG. 8 is a graph showing an example of time transition of numerical data detected by each sensor of the
図8における符号331,332,333,334,335は、それぞれ、図5における符号301,302,303,304,305に対応する。つまり、符号331はX軸方向の加速度の推移を、符号332はY軸方向の加速度の推移を、符号333はZ軸方向の加速度の推移を、それぞれ、示す。また、符号334は歪みセンサー5aのうちの一方(第1チャンネル、1ch)の歪みの推移を、符号335は2個の歪みセンサー5a歪みの和(1ch+2ch)の推移を示すグラフである。図8に示すグラフでは、図7のグラフと同様に、X軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向の加速度(331,332,333)は、歩行の動作の周期に対応して変動している。また、各方向の加速度の変動の幅は、図8における各方向の加速度の変動の幅よりも大きい。これは、早歩きに伴って身体の動き(各方向の加速)の変化も相対的に激しくなるためである。一方、背中部分に設けられた歪みセンサー5aの出力値(331,332)は、図7に示す場合よりも、変動の幅は大きい。これは、早歩きをする際には、人は、うなだれた歩きの場合よりも両腕を大きく振る傾向があり、腕を振ることによって検知される背中部分の筋肉の歪みの変動が大きいためである。
図9は、状態検知装置1が有する歪みセンサー5aの1つ(1ch)が検知した数値データの時間推移の一例を示すグラフである。同図において、符号351は、人のうなだれた歩行(ネガティブ歩行)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。符号352は、人の早歩き(ポジティブ歩行)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。符号353は、人が起立している状態(前述)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。符号354は、人がお辞儀している状態(前述)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。このグラフの横軸および縦軸は、図5で説明したそれらと同様である。
FIG. 9 is a graph showing an example of time transition of numerical data detected by one (1ch) of the
図9に示すように、お辞儀している状態における歪みセンサー5aの出力値は、起立している状態における歪みセンサー5aの出力値よりも大きい。これは、お辞儀(前傾)する姿勢によって、人の背中部分に設けられている歪みセンサー5aの歪みの度合いが相対的に大きくなるためである。また、早歩きとうなだれた歩行とを比べると、次の通りである。即ち、早歩き(ポジティブ歩行)の際の歪みセンサー5aの出力値は、全体的に、うなだれた歩行(ネガティブ歩行)際の歪みセンサー5aの出力値よりも小さい。これは早歩きの際には、背中や首の前傾度合いが相対的に小さいために、歪みセンサー5aの歪みの度合いが相対的に小さいためである。また、早歩き(ポジティブ歩行)の際の歪みセンサー5aの出力値の変動幅は、うなだれた歩行(ネガティブ歩行)際の歪みセンサー5aの出力値の変動幅よりもかなり大きい。これは、早歩きの場合には、前述の通り、両腕を振る度合いが大きいためである。
As shown in FIG. 9, the output value of the
図10は、状態検知装置1が有する2つの歪みセンサー5aの出力値の和(1ch+2ch)の時間推移の一例を示すグラフである。同図において、符号361は、人のうなだれた歩行(ネガティブ歩行)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。符号362は、人の早歩き(ポジティブ歩行)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。符号363は、人が起立している状態(前述)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。符号364は、人がお辞儀している状態(前述)の際の、歪みセンサー5aの出力を示す。このグラフの横軸および縦軸は、図5で説明したそれらと同様である。
FIG. 10 is a graph showing an example of the time transition of the sum (1ch + 2ch) of the output values of the two
図9に示した場合と同様に、お辞儀している状態における歪みセンサー5aの出力値は、起立している状態における歪みセンサー5aの出力値よりも大きい。この理由は、既に図8を参照しながら述べた通りである。また、早歩きとうなだれた歩行とを比べると、次の通りである。即ち、早歩き(ポジティブ歩行)の際の歪みセンサー5aの出力値(362)は、全体的に、うなだれた歩行(ネガティブ歩行)際の歪みセンサー5aの出力値(361)よりも小さい。これは、既に述べたように、早歩きの際には、背中や首の前傾度合いが相対的に小さいためである。
Similar to the case shown in FIG. 9, the output value of the
図10の符号361のグラフと、図9の符号351のグラフとを比べると、後者のほうの変動周期が相対的に短い。同様に、図10の符号362のグラフと、図9の符号361のグラフとを比べると、後者のほうの変動周期が相対的に短い。これらは、図10に示すグラフのほうが2つの歪みセンサー5aの出力値の和を示しているためである。つまり、右腕と左腕等を交互に前に出す歩行動作において、図10に示すほうのグラフは、右腕を前に出す際の背中の筋肉等の変位と、左腕を前に出す際の背中の筋肉等の変位との、両方を捉えるためである。
Comparing the graph of
なお、図10に示すグラフにおけるもう一つの特徴は、符号361や362が示す数値の時間方向の平均値(所定期間の移動平均値)自体が、時間の経過とともに変動していることである。これは、歩行の動作において、歩行の動作の周期内での腕の振りの大きさ(変位)が変化するだけでなく、歩行の動作の複数周期を通したときの腕の振り幅自体が、ややなだらかに変化しているためである。
Another feature of the graph shown in FIG. 10 is that the average value (moving average value of a predetermined period) of the numerical values indicated by
図11は、状態検知装置1が有する加速度センサー(9軸センサー5b)が検知する、Y軸方向の加速度の時間推移の一例を示すグラフである。図11(A)の符号371は、人のうなだれた歩行(ネガティブ歩行)の際の、Y軸方向の加速度を示す。図11(B)の符号372は、人の早歩き(ポジティブ歩行)の際の、Y軸方向の加速度を示す。図11(C)の符号373は、人が起立している状態(前述)の際の、Y軸方向の加速度を示す。図11(D)の符号374は、人がお辞儀している状態(前述)の際の、Y軸方向の加速度を示す。このグラフの横軸および縦軸は、図5で説明したそれらと同様である。
FIG. 11 is a graph showing an example of the time transition of the acceleration in the Y-axis direction detected by the acceleration sensor (9-
図12は、状態検知装置1が有する加速度センサー(9軸センサー5b)が検知する、Z軸方向の加速度の時間推移の一例を示すグラフである。図12(A)の符号381は、人のうなだれた歩行(ネガティブ歩行)の際の、Z軸方向の加速度を示す。図12(B)の符号382は、人の早歩き(ポジティブ歩行)の際の、Z軸方向の加速度を示す。図12(C)の符号383は、人が起立している状態(前述)の際の、Z軸方向の加速度を示す。図12(D)の符号384は、人がお辞儀している状態(前述)の際の、Z軸方向の加速度を示す。このグラフの横軸および縦軸は、図5で説明したそれらと同様である。
FIG. 12 is a graph showing an example of the time transition of the acceleration in the Z-axis direction detected by the acceleration sensor (9-
図12に示すグラフの特徴は、人の早歩き(ポジティブ歩行)の際のZ軸方向の加速度(符号382)の変位が、人のうなだれた歩行(ネガティブ歩行)の際のZ軸方向の加速度(符号381)の変位よりも、かなり大きいことである。 The feature of the graph shown in FIG. 12 is that the displacement of the acceleration in the Z-axis direction (reference numeral 382) during a person's fast walking (positive walking) is the acceleration in the Z-axis direction during a person's drooping walking (negative walking). It is considerably larger than the displacement of (reference numeral 381).
以上、図5から図12までで、センサー5からの実際の出力値の時間推移の例を説明した。それらの例を分析することにより、状態検知装置1によって、例えばネガティブ歩行とポジティブ歩行とを判別するための条件を特定できる。
As described above, an example of the time transition of the actual output value from the
例えば、状態検知装置1が、ポジティブ歩行であると判定するための判定条件は、次の通りである。即ち、下に列挙する条件A、B,C,Dのすべてが真である状態が、所定秒数(パラメーターとして設定される値)以上、継続することである。
(条件A)腕の振り幅に対応する歪みセンサーの出力値の変動幅が所定の閾値以上であること。
(条件B)人の頭部あるいは首の部分の前傾の度合いに対応する、歪みセンサーの出力値の移動平均値(数秒間(例えば、5秒間)程度の移動平均値)が、所定の閾値以下であること。
(条件C)Y軸方向(歩行動作の進行方向(前後方向))の加速度の変動幅が所定の閾値以上であること。
(条件D)Z軸方向(上下方向、即ち天地方向)の加速度の変動幅が所定の閾値以上であること。
For example, the determination conditions for the
(Condition A) The fluctuation range of the output value of the strain sensor corresponding to the swing width of the arm is equal to or greater than a predetermined threshold value.
(Condition B) The moving average value of the output value of the distortion sensor (moving average value of about several seconds (for example, 5 seconds)) corresponding to the degree of forward tilt of the human head or neck is a predetermined threshold value. Must be:
(Condition C) The fluctuation range of acceleration in the Y-axis direction (walking direction (front-back direction)) is equal to or greater than a predetermined threshold value.
(Condition D) The fluctuation range of acceleration in the Z-axis direction (vertical direction, that is, the top-bottom direction) is equal to or greater than a predetermined threshold value.
なお、上に例示した条件以外の条件を用いてもよい。また、上では歩行に関して「ポジティブ」と判定するための条件を例示したが、歩行以外の動作に関して、センサー5からの出力値の時系列に関する条件を設定してもよい。制御部3は、このような判定条件を記憶したメモリー(不図示)にアクセス可能であり、適宜、予め設定しておいた判定条件を読み出すことができる。なお、判定条件は、例えば状態検知装置1のユーザーが、ユーザーインターフェース画面を通して設定することができるようにする。
In addition, conditions other than the conditions exemplified above may be used. In addition, although the conditions for determining “positive” for walking are illustrated above, conditions for the time series of output values from the
次に、状態検知装置1の処理手順について説明する。図13は、状態検知装置1による処理の手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って手順を説明する。
Next, the processing procedure of the
まず、状態検知装置1は、全体の処理を終了するか否かを判定する(ステップS11)。状態検知装置1は、所定の終了条件が満たされる場合に処理を終了する。終了条件とは、例えば、予め定められた所定期間の処理を既に終了したか否か、外部から終了の指示を受け取ったか否か、といったものである。終了する場合(ステップS11:YES)には本フローチャートの処理を終了する。終了しない場合(ステップS11:NO)には、状態検知装置1は、次のステップに進む。
First, the
次に、状態検知装置1は、所定時間待つ(ステップS12)。本ステップにおいて待つ時間の長さは、例えば、予め設定されている。待つ時間の長さは、一例として、50ミリ秒、100ミリ秒などである。所定時間の待ちを終えると、状態検知装置1は、次のステップに進む。
Next, the
次に、制御部3は、センサー5から値のデータを取得し、条件判定のために必要な数値を計算する(ステップS13)。次に、制御部3は、予め記憶されている領域から判定すべき条件を読み出し、ステップS13で算出した数値がその条件を満たすか否かを判定する(ステップS14)。判定結果は、ポジティブまたはネガティブである。ポジティブとは、人の姿勢や運動等の状況が望ましいものである場合に対応する状態である。ネガティブとは、上記ポジティブの論理的否定の状態である。
Next, the
次に、制御部3は、ステップS14での判定結果に基づいて処理の流れを分岐する(ステップS15)。判定結果がポジティブであった場合(ステップS15:YES)には、制御部3は、次のステップS16の処理に進む。判定結果がネガティブであった場合(ステップS15:NO)には、制御部3は、ステップS11に戻る。
Next, the
次に、制御部3は、信号出力部4にポジティブ信号を出力させるか否かの制御を行う(ステップS16)。具体的には、制御部3は、ポジティブな判定結果が直近N1回以上連続しており、且つ前回のポジティブ信号の出力から所定のT1秒以上が経過している場合に、信号出力部4がポジティブ信号を出力するように制御する。その他の場合には、制御部3は、信号出力部4がポジティブ信号を出力しないよう制御する。なお、上のN1は予め設定された整数値である。また、T1は予め設定された実数値である。一例として、N1は、50回、あるいは5秒などといった時間の長さに対応する回数としてよい。また、一例として、T1は、30秒などとしてよい。つまり、T1は、身体がポジティブな状態を維持している場合における、前回の刺激出力から次の刺激出力までの時間間隔を規定するパラメーターである。なお、T1は、常に一定の値であってもよいし、状況に応じて変動する値であってもよい。信号出力部4がポジティブ信号を出力した場合には、その信号を受けた知覚作用部6は、人が近くできる作用を起こす。例えば、知覚作用部6が振動モーター6aである場合には、振動モーター6aは、所定時間(例えば、1〜2秒)振動する。その他の場合にも、知覚作用部6は、予め定められた、光の刺激、触覚の刺激、圧力の刺激、音の刺激などを出力する。これにより、人は、状態がポジティブであることを知覚する。ステップS16の処理が終了すると、制御部3は、ステップS11に処理の制御を戻す。
Next, the
なお、状態検知装置1は、図2で例示したように、複数の知覚作用部6から人への刺激を与えることができる。このとき、条件判定の結果に応じて、身体の中の刺激を与えたい部位に対応する知覚作用部6のみから、人への刺激を与えるようにしてもよい。これにより、状態検知装置1を使用する人は、複数種類の異なる刺激を受けることができる。
As illustrated in FIG. 2, the
本実施形態によれば、制御部3は、センサー5から取得したデータに基づき、所定の条件を満たすか否かを判定することができる。また、信号出力部4は、制御部3による判定結果に基づいて知覚作用部6への信号を出力する。これにより、人は、自らの姿勢や状態等に基づく判定結果のフィードバックを受けることができる。つまり、状態検知装置1は、人の姿勢を常時検知し、その姿勢に関する判定結果を人に対してフィードバックすることができる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、状態検知装置1は、人体の部位(体幹部、上肢部、下肢部)の基準となる(一般に良いとされる)姿勢(理想状態)をあらかじめ計測し基準を定め、その基準となる人の状態(姿勢)を維持している場合、その人の人体に一定の間隔で刺激となる信号を送る。これにより、人は、自分自身の姿勢の状態(フォーム)を運動中に直接意識することができる。
According to the present embodiment, the
本実施形態による状態検知装置1を用いれば、人は、良い姿勢を維持しているときに人体に刺激を受け続けることによって、当人が良い姿勢を維持していることを感知できる。このため、当人に基準となる姿勢であることを気づかせ、第3者(コーチ等)がいない状態でも当人単独で良い姿勢(フォーム)を維持し続けられる。
By using the
本実施形態による状態検知装置1は、人の姿勢がポジティブな状態である場合に、ポジティブであることを示す刺激を人に対してフィードバックする。一般に、運動等に関するコーチングを行う際、ポジティブであることをフィードバックして訓練する方法は、ネガティブであることをフィードバックして訓練する方法よりも、訓練の成果が出やすい。つまり、状態検知装置1は、効果的に人に対してコーチング情報を提供することが可能である。
The
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、前実施形態において既に説明した事項については以下において説明を省略する場合がある。本実施形態における状態検知装置の機能構成は、図1(第1実施形態)において示したものと同様である。ここでは、本実施形態に特有の事項を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment of the present invention will be described. The matters already described in the previous embodiment may be omitted below. The functional configuration of the state detection device in this embodiment is the same as that shown in FIG. 1 (first embodiment). Here, the matters peculiar to the present embodiment will be mainly described.
図14は、本実施形態による状態検知装置が有するセンサーおよび知覚作用部の、生体における配置の一例を示す概略図である。本実施形態によるウェア111は、人の腕に装着するものである。ウェア111は、人の上腕部から手の甲(手の指の付け根)あたりまでを覆う衣類(アームガード)である。図示するように、ウェア111には、2個の歪みセンサー5aと、3個の振動モーター6aとが設けられている。2個の歪みセンサー5aは、それぞれ、肘窩(肘の内側,popliteal fossa)のあたりと、手首の甲のあたりに配置するように設けられている。これらの2個のセンサー5aは、それぞれ、肘関節の曲げ度合いと、手首(wrist)関節の曲げ具合とを検知し、それらの度合いに対応する数値を出力する。また、3個の振動モーター6aは、それぞれ、上腕部と、肘のあたりと、手首の甲のあたりとに設けられている。これらの振動モーター6aの役割は、第1実施形態におけるそれらと同様である。即ち、振動モーター6aは、信号出力部4からの信号に応じて、振動したり振動を停止したりするものである。なお、ウェア111は、9軸センサー5cを具備している。
FIG. 14 is a schematic view showing an example of arrangement in a living body of a sensor and a sensory action unit included in the state detection device according to the present embodiment. The
本実施形態によれば、状態検知装置は、腕、肩、手首等といった身体部位から取得した数値データに基づいて、身体状態がポジティブであるか否かを判断し、その判断結果に応じて人への刺激を与えることができる。つまり、状態検知装置は、例えばものを投げる動作をする際の、手首のスナップや、腕のテイクバックや、肘の位置などといった状態に基づいて、姿勢やフォームを判定することができる。より具体的には、例えば、野球等の球技における投球動作や、陸上競技の投てき競技における動作などの訓練のために本実施形態の状態検知装置が有用である。本実施形態の状態検知装置は、常時姿勢を検知し、対象の人にフィードバックできる。 According to the present embodiment, the state detection device determines whether or not the physical condition is positive based on numerical data acquired from body parts such as arms, shoulders, and wrists, and a person according to the determination result. Can give a stimulus to. That is, the state detection device can determine the posture and form based on the state such as the snap of the wrist, the takeback of the arm, the position of the elbow, etc. when throwing an object, for example. More specifically, for example, the state detection device of the present embodiment is useful for training such as pitching motion in ball games such as baseball and motion in throwing competition in athletics. The state detection device of the present embodiment can constantly detect the posture and provide feedback to the target person.
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、前実施形態までにおいて既に説明した事項については以下において説明を省略する場合がある。本実施形態における状態検知装置の機能構成は、図1(第1実施形態)において示したものと同様である。ここでは、本実施形態に特有の事項を中心に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The matters already explained up to the previous embodiment may be omitted below. The functional configuration of the state detection device in this embodiment is the same as that shown in FIG. 1 (first embodiment). Here, the matters peculiar to the present embodiment will be mainly described.
図15は、本実施形態による状態検知装置が有するセンサーおよび知覚作用部の、生体における配置の一例を示す概略図である。本実施形態によるウェア112は、人の脚部に装着するためのものである。ウェア112は、人の腰部のあたりから足首のあたりまでを覆う衣類(ボトム型ウェア)である。図示するように、ウェア111には、4個の歪みセンサー5aと、2個の振動モーター6aとが設けられている。4個の歪みセンサー5aは、それぞれ、太もも(大腿二頭筋、半腱様筋、半膜様筋等)のあたりと、膝関節のあたりと、ふくらはぎ(腓腹筋等)のあたりと、足首のあたりに配置するように設けられている。これらの4個のセンサー5aの各々は、関節の曲げ具合や、筋肉の伸縮具合を検知し、それらの度合いに対応する数値を出力する。また、2個の振動モーター6aは、それぞれ、太もものあたりと、膝の下部(膝蓋靭帯)のあたりに設けられている。これらの振動モーター6aの役割は、第1実施形態におけるそれらと同様である。即ち、振動モーター6aは、信号出力部4からの信号に応じて、振動したり振動を停止したりするものである。なお、ウェア112は、9軸センサー5cを具備している。
FIG. 15 is a schematic view showing an example of arrangement of the sensor and the sensory action unit included in the state detection device according to the present embodiment in a living body. The
本実施形態によれば、状態検知装置は、脚部とその周辺(腰、太もも、膝、ふくらはぎ、足首等)から取得した数値データに基づいて、身体状態がポジティブであるか否かを判断し、その判断結果に応じて人への刺激を与えることができる。つまり、状態検知装置は、例えばボールを蹴ったり、脚の屈伸運動をしたりといった動作をする際の、例えば、膝の位置、ももの位置、足首の向き、腰の姿勢、脚部の各筋肉の伸縮などといった状態に基づいて、姿勢やフォームを判定することができる。より具体的には、例えば、フットボール等の球技において蹴る動作や、陸上競技の競歩や長距離競走における動作や、スクワット等の反復動作などのために本実施形態の状態検知装置が有用である。本実施形態の状態検知装置は、常時姿勢を検知し、対象の人にフィードバックできる。 According to the present embodiment, the state detection device determines whether or not the physical condition is positive based on the numerical data acquired from the legs and their surroundings (waist, thigh, knee, calf, ankle, etc.). , It is possible to give a stimulus to a person according to the judgment result. That is, the state detection device is used for movements such as kicking a ball or bending and stretching a leg, for example, knee position, thigh position, ankle orientation, hip posture, and leg muscles. The posture and form can be determined based on the state such as expansion and contraction of the body. More specifically, for example, the state detection device of the present embodiment is useful for kicking motions in ball games such as football, motions in athletics racewalking and long-distance races, and repetitive motions such as squats. The state detection device of the present embodiment can constantly detect the posture and provide feedback to the target person.
[変形例]
上述した各実施形態では、センサー5によって取得されたデータを基に、動作が「ポジティブ」であると制御部3が判定した場合に、信号出力部4がポジティブであることを示す信号(ポジティブ信号)を出力した。また、信号出力部4からのポジティブ信号に基づいて、知覚作用部5が、人等が近く可能な刺激を出力した。変形例として、ポジティブとネガティブとを逆にしてもよい。この場合、センサー5によって取得されたデータを基に、動作が「ネガティブ」であると制御部3が判定した場合に、信号出力部4がネガティブであることを示す信号(ネガティブ信号)を出力した。また、信号出力部4からのネガティブ信号に基づいて、知覚作用部5が、人等が近く可能な刺激を出力する。
[Modification example]
In each of the above-described embodiments, when the
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and substitutions are made without departing from the gist of the present invention. Can be added.
1 状態検知装置
2 本体
3 制御部
4 信号出力部
5 センサー
5a 歪みセンサー
5b,5c 9軸センサー
6 知覚作用部
6a 振動モーター
100 ウェア
101 あて布
102 配線経路
103 配線
111,112
1
Claims (7)
前記センサーから前記電気信号で伝えられる前記生体データを受信し、前記生体データが前記生体の姿勢が所定条件を満たすか否かを判定する制御部と、
前記制御部による判定結果に基づいて、前記生体の特定部位に刺激を与えるための指示信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部からの前記指示信号に基づいて前記生体に対して刺激を知覚させる知覚作用部と、
を備え、
前記制御部は、前記所定条件により、前記生体があらかじめ決められた理想動作を維持していると判定したときに、前記信号出力部が所定時間間隔ごとに前記指示信号を前記知覚作用部に向けて出力する、
ことを特徴とする状態検知装置。 A sensor that detects the state of a specific part of the living body and outputs an electrical signal that represents the biological data that is the detection result.
A control unit that receives the biometric data transmitted by the electric signal from the sensor and determines whether or not the biometric data satisfies a predetermined condition for the posture of the living body.
A signal output unit that outputs an instruction signal for stimulating a specific part of the living body based on the determination result by the control unit.
A sensory action unit that causes the living body to perceive a stimulus based on the instruction signal from the signal output unit,
With
When the control unit determines that the living body maintains a predetermined ideal operation under the predetermined conditions, the signal output unit directs the instruction signal to the sensory action unit at predetermined time intervals. Output,
A state detection device characterized by this.
請求項1に記載の状態検知装置。 The control unit appropriately reads the predetermined condition from the memory in which the predetermined condition is stored in advance.
The state detection device according to claim 1.
前記制御部は、前記所定条件が満たされないと判定した後において前記所定条件を満たすと判定した場合には再び前記信号出力部が前記指示信号を出力するように制御する、
請求項1または請求項2に記載の状態検知装置。 The control unit controls the signal output unit so as not to output the instruction signal when it is determined that the predetermined condition is not satisfied.
After determining that the predetermined condition is not satisfied, the control unit controls the signal output unit to output the instruction signal again when it is determined that the predetermined condition is satisfied.
The state detection device according to claim 1 or 2.
請求項1から3までのいずれか一項に記載の状態検知装置。 The predetermined time interval has a length of 1 second or more and 60 seconds or less.
The state detection device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4までのいずれか一項に記載の状態検知装置。 The sensor is at least one of a distortion sensor and an acceleration sensor.
The state detection device according to any one of claims 1 to 4.
前記電気信号で伝えられた前記生体データが前記生体の姿勢が所定条件を満たすか否かを前記制御部が判定する過程と、
前記制御部による判定結果に基づいて、前記生体の特定部位に刺激を与えるための指示信号を信号出力部が出力する過程と、
前記信号出力部からの前記指示信号に基づいて前記生体に対して知覚作用部が刺激を知覚させる過程と、
を含み、
前記制御部は、前記所定条件により、前記生体があらかじめ決められた理想動作を維持していると判定したときに、前記信号出力部が所定時間間隔ごとに前記指示信号を前記知覚作用部に向けて出力する、
状態検知方法。 The process of the control unit receiving the electrical signal from a sensor that detects the state of a specific part of the living body and outputs an electrical signal representing the biological data that is the detection result.
A process in which the control unit determines whether or not the posture of the living body satisfies a predetermined condition based on the biological data transmitted by the electric signal.
A process in which the signal output unit outputs an instruction signal for stimulating a specific part of the living body based on the determination result by the control unit.
A process in which the sensory action unit perceives a stimulus to the living body based on the instruction signal from the signal output unit.
Including
When the control unit determines that the living body maintains a predetermined ideal operation under the predetermined conditions, the signal output unit directs the instruction signal to the sensory action unit at predetermined time intervals. Output,
State detection method.
前記電気信号で伝えられた前記生体データが前記生体の姿勢が所定条件を満たすか否かを前記制御部が判定する過程と、
前記制御部による判定結果に基づいて、前記生体の特定部位に刺激を与えるための指示信号を信号出力部が出力する過程と、
をコンピューターに実行させるプログラムであって、
前記制御部は、前記所定条件により、前記生体があらかじめ決められた理想動作を維持していると判定したときに、前記信号出力部が所定時間間隔ごとに前記指示信号を前記知覚作用部に向けて出力する、
プログラム。 The process of the control unit receiving the electrical signal from a sensor that detects the state of a specific part of the living body and outputs an electrical signal representing the biological data that is the detection result.
A process in which the control unit determines whether or not the posture of the living body satisfies a predetermined condition based on the biological data transmitted by the electric signal.
A process in which the signal output unit outputs an instruction signal for stimulating a specific part of the living body based on the determination result by the control unit.
Is a program that causes a computer to execute
When the control unit determines that the living body maintains a predetermined ideal operation under the predetermined conditions, the signal output unit directs the instruction signal to the sensory action unit at predetermined time intervals. Output,
program.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019048211A JP2020146344A (en) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | State detection device, state detection method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019048211A JP2020146344A (en) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | State detection device, state detection method, and program |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020146344A true JP2020146344A (en) | 2020-09-17 |
Family
ID=72431012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019048211A Pending JP2020146344A (en) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | State detection device, state detection method, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020146344A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112021003285T5 (en) | 2020-06-17 | 2023-04-06 | Denso Corporation | heat exchanger |
| JP2023120175A (en) * | 2022-02-17 | 2023-08-29 | 功憲 末次 | Head tilting motion support system and head tilting motion support program |
| TWI817713B (en) * | 2022-09-12 | 2023-10-01 | 弘昇健康科技股份有限公司 | Intelligent exercise intensity assessment system and its assessment method |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008125888A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Univ Waseda | Sensory detection presentation device and walking rehabilitation support device |
| JP2009247529A (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Yamaha Corp | Exercise evaluation apparatus and program |
| JP2010246636A (en) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Panasonic Corp | Operation display device |
| JP2010273746A (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Panasonic Corp | Rehabilitation motion judgment device |
| JP2015002964A (en) * | 2013-05-20 | 2015-01-08 | セイコーインスツル株式会社 | Exercise form analysis apparatus and exercise form analysis method |
| JP2015085030A (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | カシオ計算機株式会社 | Training support device and system, form analysis device and method, and program |
| JP2015177925A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 日本電信電話株式会社 | Walking support device, gait measurement device, method and programs |
| JP2018068669A (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 株式会社フジキン | Exercise advisor system |
-
2019
- 2019-03-15 JP JP2019048211A patent/JP2020146344A/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008125888A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Univ Waseda | Sensory detection presentation device and walking rehabilitation support device |
| JP2009247529A (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Yamaha Corp | Exercise evaluation apparatus and program |
| JP2010246636A (en) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Panasonic Corp | Operation display device |
| JP2010273746A (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Panasonic Corp | Rehabilitation motion judgment device |
| JP2015002964A (en) * | 2013-05-20 | 2015-01-08 | セイコーインスツル株式会社 | Exercise form analysis apparatus and exercise form analysis method |
| JP2015085030A (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | カシオ計算機株式会社 | Training support device and system, form analysis device and method, and program |
| JP2015177925A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 日本電信電話株式会社 | Walking support device, gait measurement device, method and programs |
| JP2018068669A (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 株式会社フジキン | Exercise advisor system |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112021003285T5 (en) | 2020-06-17 | 2023-04-06 | Denso Corporation | heat exchanger |
| JP2023120175A (en) * | 2022-02-17 | 2023-08-29 | 功憲 末次 | Head tilting motion support system and head tilting motion support program |
| JP7431366B2 (en) | 2022-02-17 | 2024-02-14 | 功憲 末次 | Head tilting motion support system and head tilting motion support program |
| JP2024052666A (en) * | 2022-02-17 | 2024-04-11 | 功憲 末次 | Head tilt motion support system and head tilt motion support program |
| JP7685582B2 (en) | 2022-02-17 | 2025-05-29 | 功憲 末次 | Head tilt motion support system and head tilt motion support program |
| TWI817713B (en) * | 2022-09-12 | 2023-10-01 | 弘昇健康科技股份有限公司 | Intelligent exercise intensity assessment system and its assessment method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200410893A1 (en) | Wearable position training system | |
| US10576326B2 (en) | Method and system for measuring, monitoring, controlling and correcting a movement or a posture of a user | |
| US11273344B2 (en) | Multimodal sensory feedback system and method for treatment and assessment of disequilibrium, balance and motion disorders | |
| US11406285B2 (en) | Exosuit systems and methods for posture session segmentation and biomechanical feedback | |
| CN109310913B (en) | Three-dimensional simulation method and device | |
| AU2016381634B2 (en) | A therapy and physical training device | |
| US20190374161A1 (en) | Exosuit systems and methods for detecting and analyzing lifting and bending | |
| US9149222B1 (en) | Enhanced system and method for assessment of disequilibrium, balance and motion disorders | |
| US10258259B1 (en) | Multimodal sensory feedback system and method for treatment and assessment of disequilibrium, balance and motion disorders | |
| US9526946B1 (en) | Enhanced system and method for vibrotactile guided therapy | |
| JP7109612B2 (en) | Methods, systems, programs, and computer devices for identifying causal sites of compensatory movements, and methods and systems for eliminating compensatory movements | |
| US20100280418A1 (en) | Method and system for evaluating a movement of a patient | |
| US8652072B2 (en) | Kinematic system | |
| JP2009125506A (en) | Gait improvement support system | |
| CN113571153A (en) | Passive training sensing system for limb rehabilitation of cerebral palsy patient and client side thereof | |
| JP2020146344A (en) | State detection device, state detection method, and program | |
| WO2021032970A1 (en) | Joint motion capture | |
| Bannwart et al. | Mediolateral damping of an overhead body weight support system assists stability during treadmill walking | |
| WO2022250099A1 (en) | Information processing device, electronic equipment, information processing system, information processing method, and program | |
| KR102039381B1 (en) | Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking | |
| JP2016150179A (en) | Motion measuring device | |
| JP2016150178A (en) | Motion measuring device | |
| Nassour et al. | Development of a wearable modular imu sensor network suit with a distributed vibrotactile feedback for on-line movement guidance | |
| KR20180035179A (en) | The method and system for providing gait rehabilitation service using rhythmic auditory stimulation | |
| KR20220170414A (en) | Virtual Exercise Device and Virtual Exercise System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220823 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221004 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221223 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230620 |