(57)【要約】  角度計測モジュール（２０）は、加速度センサ（２１）の計測軸をポールのシャフトに対して固定しておき、制御部（２５）はセンサ出力値を取得する。制御部（２５）の接地判定部（２５２）が、加速度センサ（２１）の出力が極大値であったことを判定した後、角度算出部（２５３）が加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値になったときに、加速度ベクトルの方向とシャフトの延在方向との角度を算出する。そして、角度判定部（２５４）が、計測した角度が予め定めた範囲以内であるか否かを判定し判定結果に応じてスピーカ（２４）が異なる判定音を出力する。
2019187035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサと、
前記ポールが接地した直後に取得した前記加速度センサの各計測軸のセンサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備える角度計測モジュール。
【請求項２】
前記角度算出部が算出した前記角度が予め定めた範囲以内であるか否かについて判定する角度判定部を、更に備える、
請求項１に記載の角度計測モジュール。
【請求項３】
前記角度算出部が算出した前記角度が、予め定めた範囲以内であったときと、前記角度が前記範囲以内でなかったときと、の少なくともいずれか一方に、互いに判別可能な判定音を出力するスピーカを、更に備える、
請求項１又は２に記載の角度計測モジュール。
【請求項４】
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項５】
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項６】
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値にならなかったときに、異常を示す報知音を出力するスピーカを、更に備える、
請求項５に記載の角度計測モジュール。
【請求項７】
前記加速度センサの低周波数領域の信号を出力するローパスフィルタを、更に備え、
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の前記角度計測モジュールを有するポール。
【請求項９】
ポールのシャフトに対して固定した加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得ステップと、
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有する角度計測方法。
【請求項１０】
コンピュータを、
ポールのシャフトに対して固定した加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛直方向に対する角度を計測する角度計測モジュール、鉛直方向に対する角度を計測する機能を有するポール、角度計測方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノルディック・ウォーキング又はスキー等の運動を行う際、運動者は両手又は片手にポールを持つ。運動者は、ポールで地面を突くことで、運動姿勢を正常に保つとともに、全身の筋肉を刺激して運動効率を高める。しかし、運動者の姿勢やポールの使用方法が正しくなければ、運動効率が低下すると言われている。【０００３】
このようなポールにセンサを搭載して運動の状態を取得する機能を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。【０００４】
特許文献１に記載のポールは、先端部近くに圧力センサを備え、グリップ部にユーザインタフェースを備えている。圧力センサが取得したデータに基づいて生理学的効果を測定し、ディスプレイに表示することによりユーザは正しい種類の運動を行う事ができると説明されている。【０００５】
また、歩行障害を持つ患者の歩行を補助する杖に加速度センサを備えて、進行方向に対する杖の方向が正常であるか判断する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。【０００６】
特許文献２に記載の歩行補助器具は、重力センサが、前に突こうとする杖の移動によって生じた力の向きを感知して、進行方向に対する現在の杖の方向にずれが生じていないかをジャイロセンサにより判断する。そしてずれが生じている場合には、レーザ光源部を回転移動させて進行方向を示す光を照射することにより、患者に対して適正な歩行を促すことができると説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５２０９２５号公報
【特許文献２】特開２０１６−１５９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ノルディック・ウォーキング又はスキー等の運動において、ポールのシャフトが、鉛直方向に対してどういった角度で接地しているかによって、運動時のポールの軌跡が変わり、運動効率が変化する。運動者は、接地時のシャフトの鉛直方向に対する角度が適正か否かを正確に判断することができず、運動効率を高めることが困難であった。【０００９】
特に、ノルディック・ウォーキング又はスキー等の運動には、複数種類のスタイルがあり、スタイルに応じた適正な角度でポールを接地させなければ、運動効率が低下し、運動者の特定の部位の負担が増加することもある。よって、運動者はシャフトの延在方向が適正な方向にあるかを確認しつつ運動を行うのが望ましい。特許文献１に記載のポールの圧力センサは、接地したときの圧力を検出するものであり、これによりシャフトの角度が適正か否かを正確に判断することはできなかった。【００１０】
また、歩行障害を持つ患者の歩行を補助する杖においても、接地時の杖の、鉛直方向に対する角度によって、歩行時の杖の軌跡が変わり、患者への負担も変化する。患者は、接地時の杖の鉛直方向に対する角度が適正か否かを正確に判断することができず、患者への負担が増加する場合があった。特許文献２に記載の歩行補助器具は、加速度センサで杖の方向を検出し、進行方向に対するずれを検出するものであるため、接地のタイミングでの杖の方向の適否を判断することができず、効率的に適正な杖の使用方法を患者に示すことができなかった。【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、接地のタイミングにおけるシャフトの延在方向の鉛直方向に対する角度を正確に計測することができる角度計測モジュール等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る角度計測モジュールは、
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサと、
前記ポールが接地した直後に取得した前記加速度センサの各計測軸のセンサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備えることを特徴とする。【００１３】
前記角度算出部が算出した前記角度が予め定めた範囲以内であるか否かについて判定する角度判定部を、更に備えてもよい。【００１４】
前記角度算出部が算出した前記角度が、予め定めた範囲以内であったときと、前記角度が前記範囲以内でなかったときと、の少なくともいずれか一方に、互いに判別可能な判定音を出力するスピーカを、更に備えてもよい。【００１５】
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出してもよい。【００１６】
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出してもよい。【００１７】
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値にならなかったときに、異常を示す報知音を出力するスピーカを、更に備えてもよい。【００１８】
前記加速度センサの出力の低周波数領域を出力するローパスフィルタを、更に備え、
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出してもよい。【００１９】
また、本発明の第２の観点に係るポールは、第１の観点に係る角度計測モジュールを有することを特徴とする。【００２０】
また、本発明の第３の観点に係る角度計測方法は、
ポールのシャフトに対して固定した加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得ステップと、
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有することを特徴とする。【００２１】
また、本発明の第４の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
ポールのシャフトに対して固定した加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、接地のタイミングにおけるシャフトの延在方向の鉛直方向に対する角度を正確に計測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係るポールの外観を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る角度計測モジュールのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る角度計測モジュールの機能構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る角度判定処理のフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係る角度計測モジュールの機能構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２に係る角度判定処理のフローチャートである。
【図７】他の例の角度計測モジュールのハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態１）
本発明に係るポールは、ノルディック・ウォーキングやスキー等のスポーツにおいて用いられるポール及びストック、並びに、歩行障害を持つ患者の歩行を補助する杖等の歩行補助具を含む。本実施の形態では、一例として、ノルディック・ウォーキングで用いるポールについて説明する。図１は、本実施の形態に係るポール１の外観を示す図である。
【００２５】
ポール１は、図１に示すように、グリップ１０と、ストラップ１１と、シャフト１２と、先端部１３とを備える。ポール１の使用者は、グリップ１０を握り、ストラップ１１で手の甲を固定させた状態で、先端部１３を接地させることにより、ポール１で地面を突いて歩行等の運動を行う。使用者は運動時、ポール１を片手又は両手に持って運動する。
【００２６】
シャフト１２は、一定の長さを有するものでもよく、あるいは、伸縮可能な構成でもよい。図１は伸縮可能な構成を示している。シャフト１２は、２本の径の異なるパイプ状体１２１、１２２を備え、径の細い下側のパイプ状体１２２を径の太い上側のパイプ状体１２１の内側に挿入させる。そして、挿入量を調整することにより長さを変化させ、固定スリーブ１２３で固定する。
【００２７】
先端部１３は、接地時の衝撃低減や滑り止めのために、合成ゴム等の弾性体からなるカバーで覆われている。
【００２８】
シャフト１２には、角度計測モジュール２０が着脱可能に備えられている。図２は、角度計測モジュール２０のハードウェア構成を示すブロック図である。角度計測モジュール２０は、図２に示すように、加速度センサ２１と、ＡＤコンバータ（Analog-Digital Converter：ＡＤＣ）２２と、記憶部２３と、スピーカ２４と、制御部２５と、を備える。
【００２９】
加速度センサ２１は、互いに直交する３軸の計測軸を有し、３軸方向の加速度の値を出力するものである。ここでは、図１に示すように、ｚ軸をポール１のシャフト１２の延在方向に一致するように、加速度センサ２１の計測軸がポール１に対して固定されている。
【００３０】
ＡＤコンバータ２２は、加速度センサ２１から出力されるアナログ信号を、一定のサンプリング周波数でサンプリングして生成したデジタル信号を出力する。そして、そのデジタル信号は、加速度センサ２１の各計測軸のセンサ出力値として制御部２５に出力される。すなわち、制御部２５には、一定の間隔でセンサ出力値が入力される。
【００３１】
記憶部２３は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリから構成される。記憶部２３の一部の記憶領域は、センサ出力値を上書き保存するバッファとして用いられる。また、記憶部２３のその他の記憶領域は制御部２５が実行する各種プログラムを記憶する。
【００３２】
スピーカ２４は、制御部２５からの制御信号に基づいて、複数種類の報知音を出力する。
【００３３】
制御部２５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）から構成される。制御部２５は、記憶部２３に記憶されているプログラムを実行することにより、図３に示すように、センサ出力値取得部２５１、接地判定部２５２、角度算出部２５３、角度判定部２５４の各機能部として機能する。なお、制御部２５の各機能部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用回路で構成してもよい。
【００３４】
センサ出力値取得部２５１は、加速度センサ２１の各計測軸の出力をＡＤコンバータ２２でＡＤ変換したセンサ出力値を取得し、センサ出力値を記憶部２３のバッファに記憶するとともに、接地判定部２５２と角度算出部２５３にセンサ出力値を渡す。
【００３５】
接地判定部２５２は、入力されたセンサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えたときに先端部１３が接地したと判定する。ここで、判定は、センサ出力値のｚ軸の大きさのみで判定してもよいし、センサ出力値の各計測軸の大きさから加速度ベクトルの大きさを算出し、加速度ベクトルの大きさに基づいて判定してもよい。閾値を高めに設定しておくことにより、接地の衝撃のみを検出することができ、誤検出を回避することができる。
【００３６】
接地判定部２５２が接地を判定したとき、角度算出部２５３がセンサ出力値に基づいて角度の算出を行う。角度算出部２５３は、接地判定部２５２が接地を判定した後に、センサ出力値取得部２５１から入力されたセンサ出力値の３軸の大きさから求めた加速度ベクトルの大きさが、重力加速度を示す値になった時のセンサ出力値から角度を算出する。ここで、加速度ベクトルの大きさが重力加速度の値を中心に予め定めた誤差範囲内にあるときに、重力加速度を示す値になったと判断してもよい。
【００３７】
また、加速度ベクトルの大きさが予め定めた回数連続して重力加速度を示す値になったときに、ポール１が地面を突いたことによる衝撃ノイズが収まったと判断できるため、センサ出力値から角度を算出するようにしてもよい。以下の説明では、加速度ベクトルの大きさがｎ回（ｎは自然数）連続して重力加速度を示す値になったときに、角度を算出する場合について説明する。
【００３８】
センサ出力値の大きさが閾値を超える大きな値を示すことにより接地判定部２５２が接地を判定した後、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となったタイミングは、先端部１３が接地した直後のタイミングを示している。また、このとき、加速度ベクトルの方向は鉛直方向を示している。この接地した直後のタイミングで、制御部２５は接地の衝撃の影響のない正確な角度の計測を行うことができる。
【００３９】
計測を行う角度は、センサ出力値の各計測軸の大きさから求めた加速度ベクトルと、ポール１のシャフト１２の延在方向と、の角度である。ここでは、シャフト１２の延在方向に加速度センサ２１のｚ軸を合わせているので、制御部２５は、センサ出力値の３軸の大きさから求めた加速度ベクトルとｚ軸の角度を計測する。
【００４０】
角度判定部２５４は、角度算出部２５３が角度を算出したとき、算出した角度が、予め定めた方向であるか否かを判定し、予め定めた方向であった場合と、予め定めた方向でなかった場合と、で互いに異なる報知音をスピーカ２４から出力させる。報知音は任意の種類の判別可能な音であり、例えば、「ピッ」「ブーッ」という２種類の音である。
【００４１】
例えば、ノルディック・ウォーキングのディフェンシブ・スタイルの場合、ポール１のシャフト１２の方向は、鉛直方向が望ましい。このため、角度算出部２５３が算出した角度が、０度を中心とする予め定めた範囲内であったときにスピーカ２４は「ピッ」という報知音を出力し、当該範囲外であったときにスピーカ２４は「ブーッ」という報知音を出力する。これにより、ユーザは、接地直後のシャフト１２の方向が正しいことを「ピッ」という報知音から判断でき、方向が正しくないことを「ブーッ」という報知音から判断できる。
【００４２】
以上のように構成された角度計測モジュール２０の動作について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。図４は制御部２５が実行する角度判定処理のフローチャートである。角度計測モジュール２０の電源が入っているとき、制御部２５は、角度判定処理を実行する。
【００４３】
センサ出力値取得部２５１は、加速度センサ２１の出力をＡＤコンバータ２２でＡＤ変換したセンサ出力値を取得する（ステップＳ１０１）。接地判定部２５２は、センサ出力値取得部２５１が取得するセンサ出力値が、極大値であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、接地判定部２５２は、ポール１の先端部１３が地面を突いた時の衝撃によりセンサ出力値が予め定めた閾値を超えたときに、センサ出力値が極大値であると判定する。
【００４４】
センサ出力値が極大値でなかったときは（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、制御部２５はセンサ出力値の取得と、センサ出力値が極大値であるか否かの判定を継続する（ステップＳ１０１，１０２）。センサ出力値が極大値であったときは（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、センサ出力値取得部２５１が、さらにセンサ出力値を取得する（ステップＳ１０３）。
【００４５】
角度算出部２５３は、ステップＳ１０３で取得したセンサ出力値から加速度ベクトルの大きさを算出し、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であるか（加速度ベクトルの大きさ＝ｇ；ｇは重力加速度）否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、角度算出部２５３は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度の値ｇを中心に予め定めた誤差範囲内にあるときに、重力加速度を示す値になったと判断してもよい。
【００４６】
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値でない場合は（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻りセンサ出力値取得部２５１が次のセンサ出力値を取得する。角度算出部２５３は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であった場合は（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、重力加速度を示す値となることが連続してｎ回以上（ｎは自然数であり、予め設定した、ノイズが収まったと予測できる連続計測回数である。）であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ｎ回未満であった場合は（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻りセンサ出力値取得部２５１が次のセンサ出力値を取得する。
【００４７】
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してｎ回以上になったときには（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、ポール１が地面を突いたことによる衝撃ノイズが収まったと考えられるため、角度算出部２５３は、加速度ベクトルの方向とｚ方向との角度を算出する（ステップＳ１０６）。
【００４８】
角度判定部２５４は、ステップＳ１０６で算出した角度が予め定めた範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。例えば、ノルディック・ウォーキングのディフェンシブ・スタイルの場合、ポール１のシャフト１２の方向は、鉛直方向が望ましい。このため、角度判定部２５４は、ステップＳ１０６で算出した角度が、０度を中心とする予め定めた範囲内であるか否かを判定する。
【００４９】
ステップＳ１０６で算出した角度が予め定めた範囲内であった場合には（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、角度判定部２５４は、正しい角度であることを報知する正常判定音をスピーカ２４から出力させる（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０６で算出した角度が予め定めた範囲内でなかった場合には（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、正しい角度でなかったことを報知する異常判定音をスピーカ２４から出力させる（ステップＳ１０９）。その後ステップＳ１０１に戻り、センサ出力値取得部２５１が次のセンサ出力値を取得する。
【００５０】
このようにして、角度計測モジュール２０は、加速度センサ２１の出力に基づいて、ポール１が接地した直後のシャフト１２の鉛直方向に対する角度を計測し、その角度が適切な角度か否かを判定し、報知音を出力することができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態において、角度計測モジュール２０は、加速度センサ２１の計測軸をポール１のシャフト１２に対して固定しておき、制御部２５はセンサ出力値を取得する。制御部２５の接地判定部２５２が、加速度センサ２１の出力が極大値であったことを判定した後、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値になったときに、角度算出部２５３が加速度ベクトルの方向とシャフト１２の延在方向との角度を算出する。そして、角度判定部２５４が、計測した角度が予め定めた範囲以内であるか否かを判定し判定結果に応じてスピーカ２４が異なる判定音を出力することとした。これにより、ユーザは、接地のタイミングでのシャフト１２の延在方向の鉛直方向に対する角度が正しいか否かを知ることができ、正しいポール１の使用方法を習得することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る角度計測モジュール２０は、実施の形態１と同様に加速度センサ２１の出力に基づいて鉛直方向に対するシャフト１２の延在方向の角度を計測するモジュールであり、ハードウェア構成も実施の形態１と同様である。制御部３５の機能構成と制御部３５が実行する角度判定処理が実施の形態１と異なるため、これらについて図５、６を用いて詳細に説明する。
【００５３】
図５は角度計測モジュール２０の機能構成を示すブロック図である。制御部３５は、記憶部２３に記憶されているプログラムを実行することにより、図５に示すように、センサ出力値取得部２５１、接地判定部２５２、角度算出部２５３、角度判定部２５４、タイマー３５１として機能する。センサ出力値取得部２５１、接地判定部２５２、角度算出部２５３、角度判定部２５４は実施の形態１と同様の機能を有する。タイマー３５１は、ポール１が接地したことにより、加速度センサ２１のセンサ出力値が極大値であったと判定したときからの時間を計測する。
【００５４】
以上のように構成された角度計測モジュール２０の動作について、図６に示すフローチャートに沿って説明する。図６は制御部３５が実行する角度判定処理のフローチャートである。角度計測モジュール２０の電源が入っているとき、制御部３５は、角度判定処理を実行する。
【００５５】
センサ出力値取得部２５１は、加速度センサ２１の出力をＡＤコンバータ２２でＡＤ変換したセンサ出力値を取得する（ステップＳ１０１）。接地判定部２５２は、センサ出力値取得部２５１が取得するセンサ出力値が、極大値であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、接地判定部２５２は、ポール１の先端部１３が地面を突いた時の衝撃によりセンサ出力値が予め定めた閾値を超えたときに、センサ出力値が極大値であると判定する。
【００５６】
センサ出力値が極大値でなかったときは（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、制御部２５はセンサ出力値の取得と、センサ出力値が極大値であるか否かの判定を継続する（ステップＳ１０１，１０２）。センサ出力値が極大値であったときは（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、タイマー３５１が時間ｔの計測を０からスタートする（ステップＳ２０１）。そして、時間ｔが予め定めた制限時間ｔ０を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００５７】
時間ｔが制限時間ｔ０を超えていないときは（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、センサ出力値取得部２５１が、さらにセンサ出力値を取得する（ステップＳ１０３）。
【００５８】
角度算出部２５３は、ステップＳ１０３で取得したセンサ出力値から加速度ベクトルの大きさを算出し、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であるか（加速度ベクトルの大きさ＝ｇ；ｇは重力加速度）否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、角度算出部２５３は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度ｇの値を中心に予め定めた誤差範囲内にあるときに、重力加速度を示す値になったと判断してもよい。
【００５９】
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値でない場合は（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻る。角度算出部２５３は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であった場合は（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、重力加速度を示す値となることが連続してｎ回以上（ｎは自然数）であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ｎ回未満であった場合は（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻る。
【００６０】
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してｎ回以上になったときには（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、ポール１が地面を突いたことによる衝撃ノイズが収まったと考えられるため、角度算出部２５３は、加速度ベクトルの方向とｚ方向との角度を算出する（ステップＳ１０６）。
【００６１】
角度判定部２５４は、ステップＳ１０６で算出した角度が予め定めた範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。例えば、ノルディック・ウォーキングのディフェンシブ・スタイルの場合、ポール１のシャフト１２の方向は、鉛直方向が望ましい。このため、角度判定部２５４は、ステップＳ１０６で算出した角度が、０度を中心とする予め定めた範囲内であるか否かを判定する。
【００６２】
ステップＳ１０６で算出した角度が予め定めた範囲内であった場合には（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、角度判定部２５４は、正しい角度であることを報知する正常判定音をスピーカ２４から出力させる（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０６で算出した角度が予め定めた範囲内でなかった場合には（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、正しい角度でなかったことを報知する異常判定音をスピーカ２４から出力させる（ステップＳ１０９）。その後ステップＳ１０１に戻り、センサ出力値取得部２５１が次のセンサ出力値を取得する。
【００６３】
ステップＳ２０２で、タイマー３５１が計測する時間ｔが制限時間ｔ０を超えたときは、（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、異常判定音をスピーカ２４から出力させる（ステップＳ１０９）。ステップＳ２０２で時間ｔが制限時間ｔ０を超える状態は、センサ出力値から算出した加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してｎ回に達することなく、制限時間ｔ０が経過したという状態である。この状態は、ノイズ等により角度を正確に計測できなかったと考えられるため、スピーカ２４が異常判定音を出力する。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態において、角度計測モジュール２０は、タイマー３５１が加速度センサ２１の出力が極大値であったことを判定してからの時間ｔを計測し、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してｎ回に達することなく制限時間ｔ０が経過した場合にも、異常判定音を出力することとした。これにより、ポール１が地面を突いた後、正常に角度を計測できない場合に判定音が出力されないという状態を回避することができ、異常判定音を出力してユーザに報知することができる。
【００６５】
このように本発明は、角度計測モジュールが、ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサを備え、ポールが接地した直後に取得した加速度センサの各計測軸のセンサ出力値に基づいて、シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出することとした。これにより、接地のタイミングにおけるシャフトの延在方向の鉛直方向に対する角度を正確に計測することが可能になる。
【００６６】
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【００６７】
例えば、図７は、他の例の角度計測モジュール３０の機能構成を示す図である。上記実施の形態において、角度計測モジュール３０は、加速度センサ２１の出力をＡＤコンバータ２２でデジタル信号に変換して制御部２５に入力するとしたが、図７に示すように、ＡＤコンバータ２２と制御部２５の間にローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）３１を更に備えてもよい。このとき、加速度センサ２１の出力をＡＤコンバータ２２でＡＤ変換した信号はローパスフィルタ３１に入力され、ローパスフィルタ３１を通過した後の低周波帯域の信号が制御部２５に入力される。これにより、加速度センサ２１の出力のうち高周波帯域の雑音を排除することができ、接地判定部２５２の接地判定や、角度算出部２５３の角度算出において、加速度の大きさや方向の誤検出を回避することができる。
【００６８】
また、制御部２５の角度算出部２５３が算出した角度に基づいて、その角度が予め定めた範囲以内であるか否かに応じてスピーカ２４から２通りの判定音を出力するとしたが、算出した角度が予め定めた範囲以内であったときと、当該範囲以内でなかったときと、のいずれか一方に判定音を出力するようにしてもよい。
【００６９】
あるいは、範囲を分ける角度の閾値を３値以上設定して、４以上の範囲のうちのいずれの範囲に、算出した角度が属するかに応じて３通り以上の判定音を出力するようにしてもよい。例えば、角度の閾値としてθ１、θ２、θ３の３値を設定して、θ１以上θ２未満の場合、「ピッ」という判定音を出力し、θ２以上θ３未満の場合、「ピッピッ」という判定音を出力し、θ１未満及びθ３以上の場合、「ブー」という判定音を出力するようにしてもよい。
【００７０】
また、スピーカ２４からの判定音を出力する処理と同時に又はそれに代えて、角度計測モジュール２０，３０は振動を発生させてユーザに報知するようにしてもよい。また、図７に示すように、角度計測モジュール３０に通信部３２を備え、角度算出部２５３で計測した角度を通信部３２が外部のデータ処理装置４０に送信してもよい。データ処理装置４０は、受信した角度を記憶し、履歴を表示部に表示させてもよい。
【００７１】
また、角度算出部２５３が算出した角度の正常範囲を任意に設定することにより、角度計測モジュール２０，３０を他のスタイルのノルディック・ウォーキング、他のスポーツ、歩行障害を有する者の歩行訓練に利用することができる。また、角度計測モジュール２０，３０は、角度の正常範囲をユーザが任意に設定することができるように構成してもよい。
【００７２】
また、角度計測モジュール２０，３０はポール１のシャフト１２に着脱可能に備えられているとしたが、ポール１に内蔵されていてもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態の制御部２５，３５が実行するプログラムを、既存のスマートフォンや時計端末等の情報端末にインストールすることで、当該端末を本発明に係る角度計測モジュールとして機能させることも可能である。
【００７４】
このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto Optical Disc）、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、携帯電話網やインターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…ポール
１０…グリップ
１１…ストラップ
１２…シャフト
１３…先端部
２０，３０…角度計測モジュール
２１…加速度センサ
２２…ＡＤコンバータ
２３…記憶部
２４…スピーカ
２５，３５…制御部
３１…ローパスフィルタ
３２…通信部
４０…データ処理装置
１２１，１２２…パイプ状体
２５１…センサ出力値取得部
２５２…接地判定部
２５３…角度算出部
２５４…角度判定部
３５１…タイマー
【図１】
2019187035.tif 000003
【図２】
2019187035.tif 000004
【図３】
2019187035.tif 000005
【図４】
2019187035.tif 000006
【図５】
2019187035.tif 000007
【図６】
2019187035.tif 000008
【図７】
2019187035.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月30日(2019.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る角度計測モジュールは、
複数の計測軸を有する加速度センサと、
前記加速度センサのセンサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記複数の計測軸のうち１つの計測軸の方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、前記一定時間以内に、重力加速度を示す値になることが連続して予め定めた回数に達しなかったときに、異常を示す報知音を出力するスピーカを、更に備えてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
前記加速度センサの出力の低周波数領域を出力するローパスフィルタを、更に備え、
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出してもよい。
前記加速度センサの前記複数の計測軸をポールのシャフトに対して固定しており、
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出してもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明の第３の観点に係る角度計測方法は、
複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得ステップと、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記複数の計測軸のうち１つの計測軸の方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、本発明の第４の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記複数の計測軸のうち１つの計測軸の方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の計測軸を有する加速度センサと、
前記加速度センサのセンサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記複数の計測軸のうち１つの計測軸の方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備える角度計測モジュール。
【請求項２】
前記角度算出部が算出した前記角度が予め定めた範囲以内であるか否かについて判定する角度判定部を、更に備える、
請求項１に記載の角度計測モジュール。
【請求項３】
前記角度算出部が算出した前記角度が、予め定めた範囲以内であったときと、前記角度が前記範囲以内でなかったときと、の少なくともいずれか一方に、互いに判別可能な判定音を出力するスピーカを、更に備える、
請求項１又は２に記載の角度計測モジュール。
【請求項４】
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、前記一定時間以内に、重力加速度を示す値になることが連続して予め定めた回数に達しなかったときに、異常を示す報知音を出力するスピーカを、更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項５】
前記加速度センサの低周波数領域の信号を出力するローパスフィルタを、更に備え、
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項６】
前記加速度センサの前記複数の計測軸をポールのシャフトに対して固定しており、
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の前記角度計測モジュールを有するポール。
【請求項８】
複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得ステップと、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記複数の計測軸のうち１つの計測軸の方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有する角度計測方法。
【請求項９】
コンピュータを、
複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記複数の計測軸のうち１つの計測軸の方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させるプログラム。
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月30日(2019.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る角度計測モジュールは、
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサと、
前記加速度センサのセンサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
前記加速度センサの出力の低周波数領域を出力するローパスフィルタを、更に備え、
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明の第３の観点に係る角度計測方法は、
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得ステップと、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、本発明の第４の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサと、
前記加速度センサのセンサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備える角度計測モジュール。
【請求項２】
前記角度算出部が算出した前記角度が予め定めた範囲以内であるか否かについて判定する角度判定部を、更に備える、
請求項１に記載の角度計測モジュール。
【請求項３】
前記角度算出部が算出した前記角度が、予め定めた範囲以内であったときと、前記角度が前記範囲以内でなかったときと、の少なくともいずれか一方に、互いに判別可能な判定音を出力するスピーカを、更に備える、
請求項１又は２に記載の角度計測モジュール。
【請求項４】
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、前記一定時間以内に、重力加速度を示す値になることが連続して予め定めた回数に達しなかったときに、異常を示す報知音を出力するスピーカを、更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項５】
前記加速度センサの低周波数領域の信号を出力するローパスフィルタを、更に備え、
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の角度計測モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の前記角度計測モジュールを有するポール。
【請求項７】
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得ステップと、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有する角度計測方法。
【請求項８】
コンピュータを、
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させるプログラム。
【国際調査報告】
2019187035.tif 000010
2019187035.tif 000011
2019187035.tif 000012
2019187035.tif 000013