(57)【要約】      （修正有）【課題】各センサの設置場所の自由度を増加させ、可能な限り操作者の運動の障害にならないようにし、しかも、水密性を確実に確保できるようにする操作情報システムを提供する。【解決手段】運動器具としての自転車Ｋに付設されその運動状態を検知する運動センサによる運動検知データを第１の無線通信手段により送信する運動器具用検知部１０と、操作者Ｍに装着されその体調状態を検知する体調センサによる体調検知データを第１の無線通信手段により送信する操作者用検知部４０と、自転車Ｋに付設され運動検知データ及び体調検知データを第１の無線通信手段により受信して集約し第２の無線通信手段により送信する中継部６０と、自転車Ｋとは離れたところで中継部６０で集約した運動検知データ及び体調検知データを第２の無線通信手段により受信して格納する管理部８０とを備えた。【選択図】図１
2018072205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者により操作されて動かされる運動器具を当該操作者が操作する際に用いられる操作情報収集システムにおいて、
上記運動器具に付設されるとともに該運動器具の運動状態を検知する運動センサが設けられ該運動センサが検知した運動検知データを第１の無線通信手段により送信する運動器具用検知部と、
上記操作者に装着されるとともに該操作者の体調状態を検知する体調センサが設けられ該体調センサが検知した体調検知データを第１の無線通信手段により送信する操作者用検知部と、
上記運動器具に付設されるとともに上記運動器具用検知部の運動センサの運動検知データ及び上記操作者用検知部の体調センサの体調検知データを第１の無線通信手段により受信して集約し該集約した運動検知データ及び体調検知データを第２の無線通信手段により送信する中継部と、
上記中継部で集約した運動検知データ及び体調検知データを上記第２の無線通信手段により受信して格納する管理部とを備えて構成したことを特徴とする操作情報収集システム。
【請求項２】
上記第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段の内、少なくとも、第１の無線通信手段は、近距離無線通信規格による通信方式を用いることを特徴とする請求項１記載の操作情報収集システム。
【請求項３】
上記運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部は、動作用のバッテリーと、該バッテリーに対して外部の無線給電器から無線伝送される電力を受電して充電を行う受電制御部とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の操作情報収集システム。
【請求項４】
上記運動器具に、上記運動器具の操作部に係わり合う操作者の体の一部を該操作部とともに撮像するカメラを付設し、上記中継器は、上記カメラからの撮像データを受けて第２の無線通信手段により送信する機能を備え、上記管理部は、上記中継部から送信された撮像データを上記第２の無線通信手段により受信して格納する機能を備えたことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の操作情報収集システム。
【請求項５】
上記カメラを、上記運動器具用検知部及び／または中継部に内装したことを特徴とする請求項４記載の操作情報収集システム。
【請求項６】
上記操作者用検知部は、頭部に装着されることを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の操作情報収集システム。
【請求項７】
上記操作者用検知部は、上記体調センサの検知データに基づく身体情報を聴覚で認識できるようにする音響出力手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の操作情報収集システム。
【請求項８】
上記体調センサとして、乳酸値を直接計測する乳酸値センサを備えたことを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の操作情報収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自転車，ボート，ヨット，スキー等の運動器具をその操作者が操作する際に用いられる操作情報収集システムに係り、特に、操作される運動器具の運動状態と操作者の体調とを検知して無線により遠隔で収集可能な操作情報収集システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の操作情報収集システムとしては、例えば、特開平７−２８９５４０号公報（特許文献１）に掲載された技術が知られている。図１９に示すように、この操作情報収集システムは、操作者により操作される自転車用のものである。自転車Ｋには、自転車Ｋの運動状態を検知する運動センサが付設され、運動センサとして、速度を検知する速度センサ１００，重量センサ１０１及び姿勢センサ１０２が用いられている。速度センサ１００はタイヤの回転速度を検知し、重量センサ１０１はタイヤを除く自転車の重量と操作者の体重を合わせた総重量を検知し、姿勢センサ１０２は自転車Ｋの水平度等を検知する。また、自転車Ｋには、操作者の体調状態を検知する体調センサが備えられている。体調センサとしては、心拍数センサ１０３と体温センサ１０４が用いられている。心拍数センサ１０３及び体温センサ１０４は、自転車Ｋの操作者が視認できるハンドルに付設された表示器１０５に有線で接続され、表示器１０５に心拍及び体温をリアルタイムで表示できるようにしている。また、自転車Ｋには、運動センサとしての速度センサ１００，重量センサ１０１及び姿勢センサ１０２が有線で接続され、体調センサとしての心拍数センサ１０３及び体温センサ１０４が表示器１０５を介して有線で接続され、これらのセンサの検知データを集約する制御部１０６が付設されている。制御部１０６には、各センサに電力を供給する電源手段と、各センサからの検知データを加工する演算処理手段と、各センサからの検知データを記憶するデータ記憶部と、データ記憶手段で記憶した検知データを表示器１０５に表示させる表示手段と、データ記憶手段で記憶した検知データを無線で外部に送信するデータ送受信手段１０７とが備えられている。
【０００３】
これにより、各センサからの検知データに基づいて、表示器１０５に現在の運動状態を表示し、操作者に体力判定等を行わせることができる。また、データ送受信手段１０７から外部器機にデータを送信して管理することもできる。例えば、過去の検知データを処理して、運動量を定量的に求め、自分自身の運動能力の変化や他人との比較を行ったり、運動器具の操作の仕方を体調との関係で把握して、操作方法の改善などに役立てることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２８９５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の操作情報収集システムにあっては、各センサ１００，１０１，１０２，１０３，１０４は、制御部１０６と有線で接続されているので、センサの設置場所の自由度が少なく、また、有線なので配線が運動器具としての自転車Ｋに付帯することから、運動の邪魔になったり、外観を損ねるという問題があった。特に、体調センサ１０３，１０４に接続されている配線は操作者の運動に邪魔になりやすく、操作者にとって煩わしく、また、操作者の激しい運動等により接続されている配線が外れる虞もあり、確実なデータ検知に支障をきたすという問題もある。更に、配線が露出することから水密性に劣るという問題もある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、（１）各センサの設置場所の自由度を増加させるとともに、（２）各センサからのデータ収集において可能な限り操作者の運動の障害にならないようにし、（３）しかも、水密性を確実に確保できるようにした操作情報収集システム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】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明の操作情報収集システムは、操作者により操作されて動かされる運動器具を当該操作者が操作する際に用いられる操作情報収集システムにおいて、
上記運動器具に付設されるとともに該運動器具の運動状態を検知する運動センサが設けられ該運動センサが検知した運動検知データを第１の無線通信手段により送信する運動器具用検知部と、
上記操作者に装着されるとともに該操作者の体調状態を検知する体調センサが設けられ該体調センサが検知した体調検知データを第１の無線通信手段により送信する操作者用検知部と、
上記運動器具に付設されるとともに上記運動器具用検知部の運動センサの運動検知データ及び上記操作者用検知部の体調センサの体調検知データを第１の無線通信手段により受信して集約し該集約した運動検知データ及び体調検知データを第２の無線通信手段により送信する中継部と、
上記運動器具とは離れたところで上記中継部で集約した運動検知データ及び体調検知データを上記第２の無線通信手段により受信して格納する管理部とを備えて構成した構成としている。
【０００８】
第１の無線通信手段が採用する通信方式と第２の無線通信手段が採用する通信方式とは同様の通信方式でも良く、また、互いに異なる通信方式になっていても良い。通信方式としては、例えばＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１５近距離無線通信規格によるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの方式や、ＩＥＥＥ８０２．１１およびＩＥＥＥ８０２．１１ａｈなどの規格による無線ＬＡＮ（Local Area Network）方式や、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）などの赤外線通信規格による方式などがある。無線ＬＡＮの場合の通信端末装置および電子機器は、ＷｉＦｉ（登録商標）機器であってもよい。
【０００９】
これにより、運動センサは運動器具用検知部に設けられ、体調センサは操作者用検知部に設けられ、各センサの検知データは、第１の無線通信手段により中継部に集約されるので、運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の相互の間に配線が不要になり、そのため、運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の設置の自由度が増加する。また、配線が不要になる分、操作者の運動の障害になる事態を防止することができる。更に、無線により配線が不要になる分、運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部をケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。
【００１０】
そして本システムによれば、運動器具に付設した運動器具用検知部においては、運動センサが運動器具の運動状態を検知し、この検知データを無線で中継部に送信する。また、操作者に装着した操作者用検知部においては、体調センサが操作者の体調状態を検知し、この検知データを無線で中継部に送信する。中継部は運動検知データ及び体調検知データを集約して無線により管理部に送信する。管理部は、中継部で集約した運動検知データ及び体調検知データを無線により受信して格納する。これにより、管理部においては、各センサからの検知データに基づいて、運動器具の運動状態と、操作者の体調状態を、相関に把握することができる。そのため、操作者の運動量を定量的に求め、操作者の体力判定や、操作者自身の運動能力の変化や他人との比較を行ったり、運動器具の操作の仕方を体調との関係で把握して、操作方法の改善などに役立てることができる。
【００１１】
そして、必要に応じ、上記第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段の内、少なくとも、第１の無線通信手段は、近距離無線通信規格による通信方式を用いる構成としている。近距離無線通信規格としてはＩＥＥＥ８０２．１５規格があり、この規格の通信方式としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などがある。これにより、小型、軽量、低消費電力化を図ることができるという性能面の利点がある。
【００１２】
また、必要に応じ、上記運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部は、動作用のバッテリーと、該バッテリーに対して外部の無線給電器から無線伝送される電力を受電して充電を行う受電制御部とを備えた構成としている。
これにより、バッテリーに対する充電を無線で行うので、充電用の電気端子等の接触部を有する部品を用いなくても良く、そのため、運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部を夫々ケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。
【００１３】
また、必要に応じ、上記運動器具に、上記運動器具の操作部に係わり合う操作者の体の一部を該操作部とともに撮像するカメラを付設し、上記中継部は、上記カメラからの撮像データを受けて第２の無線通信手段により送信する機能を備え、上記管理部は、上記中継部から送信された撮像データを上記第２の無線通信手段により受信して格納する機能を備えた構成としている。
これにより、操作者による運動器具の操作部の操作状態を視覚的に把握できるので、操作の欠点や長所を知ることができ、操作等の改善に役立たせることができる。
この場合、上記カメラを、上記運動器具用検知部及び／または中継部に内装したことが有効である。これにより、カメラに対してもバッテリーに対する充電を無線で行うことになるので、充電用の電気端子等の接触部を有する部品を用いなくても良く、そのため、運動器具用検知部及び中継部を夫々ケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。
【００１４】
更にまた、必要に応じ、上記操作者用検知部は、頭部に装着される構成としている。頭部には体調計測に適した血管構造があり信頼性の高い計測が可能である。また一般に器具を操作する競技では頭部を急激に動かすことは少なく、機器の操作の運動が激しくても計測に対する影響を可能な限り少なくしてデータ収集することができる。
【００１５】
この場合、上記操作者用検知部は、上記体調センサの検知データに基づく身体情報を聴覚で認識できるようにする音響出力手段を備えたことが有効である。音響出力手段により、少なくとも体調について操作者へ直接伝えることができる。この音響出力手段により、運動器具用検知部の運動センサが検知した運動検知データに基づく運動情報を聴覚で認識できるようにしても良いことは勿論である。
【００１６】
そしてまた、必要に応じ、上記体調センサとして、乳酸値を直接計測する乳酸値センサを備えた構成としている。乳酸値を直接検知するので、ＣＰＵ等の構成を簡易にすることができる。一般に、運動競技における選手体内の乳酸値は、持久力に関係があると言われている。ただし選手個々の特性があり、乳酸値の絶対量によりそのような評価ができるとは一概には言えない。しかし、個々の選手の運動量、心拍数、体温と乳酸値の関係データを長期間積み重ねることにより、その選手固有の持久力に関する推定が可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、運動センサは運動器具用検知部に設けられ、体調センサは操作者用検知部に設けられ、各センサの検知データは、第１の無線通信手段により中継部に集約されるので、運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の相互の間に配線が不要になり、そのため、運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の設置の自由度が増加する。また、配線が不要になる分、操作者の運動の障害になる事態を防止することができる。更に、無線により配線が不要になる分、運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部をケースに収納して水密性を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて運動器具用検知部の機械的構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて運動器具用検知部の内部構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の共通する構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて運動器具用検知部の内部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の無線受電部の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて操作者用検知部の機械的構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて操作者用検知部の体温センサ及び計測制御部の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて操作者用検知部の乳酸・心拍センサ及び計測制御部の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて操作者用検知部の乳酸・心拍センサの検知原理を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて操作者用検知部の音響出力素子と計測制御部の関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて操作者用検知部の計測制御部及びデータ送信部の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて中継部の機械的構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて中継部の内部構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて中継部の内部構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の無線受電部に無線給電を行う無線給電器をその充電状態とともに示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて運動器具用検知部，操作者用検知部及び中継部の無線受電部に無線給電を行う無線給電器を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムにおいて管理部の出力例を示す図である。
【図１９】従来の操作情報収集システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムについて詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る操作情報収集システムＳは、操作者Ｍにより操作されて動かされる運動器具としての自転車Ｋを、操作者Ｍが操作する際に用いられるシステムである。自転車Ｋは、例えば、前後方向に延びるフレーム１の前後のフォーク２，３にハブ軸４を介して車輪５を設け、フレーム１の前側にハンドルステム６を介してハンドル７を設け、後側にサドル８を設けて構成されている。符号９はペダルである。
【００２０】
本システムは、図１に示すように、自転車Ｋに付設される運動器具用検知部１０と、操作者Ｍに装着される操作者用検知部４０と、自転車Ｋに付設される中継部６０と、自転車Ｋとは離れたところに設けられる管理部８０とを備えて構成されている。
【００２１】
運動器具用検知部１０は、図１乃至図６に示すように、自転車Ｋの運動状態を検知する運動センサ１１を備え、運動センサ１１が検知した運動検知データを第１の無線通信手段により送信するものである。第１の無線通信手段が採用する通信方式は、実施の形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）からなる近距離無線通信規格の方式である。
【００２２】
詳しくは、運動器具用検知部１０は、図２に示すように、後側のハブ軸４に嵌合する凹所１２を備えた円盤状のケース体１３と、ケース体１３をハブ軸４に装置後に凹所１２に嵌合させられケース体１３のハブ軸４からの抜けを阻止する固定キー１４と、ケース体１３に一端が固着されケース体１３及び固定キー１４の外周縁に沿って巻回される索体１５とを備えている。索体１５には工業用ファスナー（面ファスナー）が設けられており、このファスナーを係着させることにより固定キー１４をロックする。運動器具用検知部１０は、ハブ軸４と同動して回転する。
【００２３】
ケース体１３内には、図３及び図５に示すように、運動センサ１１，運動センサ１１からの検知データを一時的に格納処理するマイコンからなる計測制御部１６，計測制御部１６の検知データを送信する第１の無線通信手段に係るデータ送信部１７，運動センサ１１及び計測制御部１６等のためのリチウムイオン電池からなるバッテリー１８，バッテリー１８に対して外部の後述の無線給電器９０から無線伝送される電力を受電して充電を行う無線受電部１９とが内装されている。
【００２４】
ケース体１３は、内部の器機を密封し、水密に形成される。ケース体１３の構造を示す。尚、操作者用検知部４０及び中継部６０においても、ケース体（４２，６１）の構造はケース体１３と同様であるので、共通して説明する。基本的には、図４に示すように、ケース体１３（４２，６１）は、プラスチック素材による密閉包装材で形成されている。ケース体１３（４２，６１）内部においては、絶縁シート２０上に回路基板２１及び表面実装部品である発熱源２２が実装されるとともに、絶縁シート下に放熱用素材２３が設けられ、更に熱伝導を行う充填材２４が充填されて、各実装要素は充填材２４内に埋設されている。これにより、センサや電子部品が発生する熱を効果的に外部に伝え、空中等に放熱を行うことができるようにしている。
【００２５】
図３及び図５に示すように、運動センサ１１としては、３軸の加速度センサ、３軸ジャイロセンサ、３軸コンパスセンサが搭載された９軸センサから構成され、ウェアラブル端末やゲーム等で広く使われている周知の素子が用いられる。この運動センサ１１により、自転車Ｋの加速度、姿勢、方位、車輪５の回転数が検知される。ジャイロセンサによる姿勢検知は、自転車Ｋのゆれの検出を行っており、正面からみた自転車Ｋにおける車体の左右のゆれ（ロール角）の測定を行っている。図５に示すように、計測制御部１６は運動センサ１１からの検知データを受け、例えば、平均値演算等を行い、競技指導に有用な数値にして演算処理して、メモリに格納すると同時に、データ送信部１７（ＢＬＥ送信モジュール）に出力制御する。データ送信部１７は、上記の近距離無線通信規格の方式により、中継部６０に検知データを送信する。
【００２６】
次に、図６を用い、無線受電部１９の構成を示す。尚、操作者用検知部４０及び中継部６０においても、バッテリー（４７，７０）に対する無線受電部（４８，７１）を備え、その構成は無線受電部１９と同様であるので、共通の説明とする。無線受電部１９（４８，７１）は、後述の無線給電器９０の内部にある給電コイル９９により送信された電磁波エネルギーを、受電コイル３０で受電する。この受電は受電制御部３１と呼ぶ専用モジュールを使い、リチウムイオン二次電池からなるバッテリー１８（４７，７０）に充電を行う。受電状況は受電状況無線送信部３２で無線給電器９０に無線送信し、受電完了等をバッテリー状態表示部３３で表示する。バッテリー管理システム３４も稼働し、電池充電状況であるSOC(Status of Charge)等の状況を記録する。この記録等に基づき、無線給電器９０に本センサのバッテリー１８（４７，７０）の状況を送信するバッテリー状態送信部３５を備える。いずれも専用ICを用いた機能となる。
【００２７】
操作者用検知部４０は、図１，図７乃至図１２に示すように、操作者Ｍに装着されるとともに操作者Ｍの体調状態を検知する体調センサ４１が設けられ体調センサ４１が検知した体調検知データを第１の無線通信手段により送信するものである。第１の無線通信手段が採用する通信方式は、実施の形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）からなる近距離無線通信規格の方式である。
【００２８】
詳しくは、図７に示すように、操作者用検知部４０は、頭部に上から被冠されて装着されるリング状のケース体４２と、ケース体４２の左右側部のいずれか一方に一端が止着され何れか他方に他端が着脱可能に止着されるとともに、止着時に顎下に掛渡されてケース体４２を頭に拘束する保持帯４３とを備えて構成されている。ケース体４２は、ある程度の柔軟性が付与され、両側部に耳を露出させる貫通孔４４が形成され、眼鏡使用等に支障を生じないように形成されている。
【００２９】
ケース体４２内には、図７に示すように、体調センサ４１，体調センサ４１からの検知データを一時的に格納処理するマイコンからなる計測制御部４５，計測制御部４５の検知データを送信する第１の無線通信手段に係るデータ送信部４６，体調センサ４１及び計測制御部４５等のためのリチウムイオン電池からなるバッテリー４７，バッテリー４７に対して外部の後述の無線給電器９０から無線伝送される電力を受電して充電を行う無線受電部４８とが内装されている。無線受電部４８は、図６に示すと同様である。また、ケース体４２内には主に骨伝導を主とする音響出力手段に係る音響出力素子４９も内装されている。ケース体４２は、内部の器機を真空密封し、水密に形成される。ケース体４２内は、図４に示すように、上述したと同様に構成されている。
【００３０】
体調センサ４１は、体温センサ４１Ａと、乳酸・心拍センサ４１Ｂとからなる。体温センサ４１Ａは、図８に示すように、計測制御部４５に検知データを送る。計測制御部４５においては、例えば、体温計測値として演算処理し、メモリに格納すると同時に、データ送信部４６（ＢＬＥ送信モジュール）に出力制御する。尚、操作者用検知部４０の装着の際には、体温センサ４１Ａや乳酸・心拍センサ４１Ｂの位置は、所定の位置になるように調整する。この位置調整は、記録を開始する前、条件設定用PCにより確認することができる。
【００３１】
次に、図９及び図１０を用い、乳酸・心拍センサ４１Ｂについて説明する。この乳酸・心拍センサ４１Ｂは、図１０に示すように、側頭部こめかみ(temple）付近に波長の異なる２種の赤外線を夫々人体の皮膚５６に照射する一対の照射部（ＬＥＤ）５０，５１と、各照射部５０，５１から皮膚５６内の血管５７を通って散乱する散乱光を夫々受光する分光フィルタを備えた一対の受光ユニット５２，５３とを備えている。４２ａはケース体４２の外装である。実施の形態では、一方の照射部５０から波長λ１の光を照射し、他方の照射部５１から波長λ２の光を照射する。また、計測制御部４５には、受光ユニット５２，５３で受光したデータをAD変換して所要の電圧振幅に変換し、AD変換した後は、乳酸の推定値の算出、心拍波形の再生のための処理を行うマイクロプロセッサからなる演算処理部５４，５５が備えられている。
【００３２】
詳しくは、血流に含まれる乳酸値は、２つの入射光λ1、λ2の吸収、反射の周波数スペクトラム特性があり、その特性により測定可能である原理を応用する。計測制御部４５では、反射波波形Sλ1及びSλ2を用い、下記の式（１）による演算出力ｙを乳酸の推定値（計測値）としている。
ｙ＝（Ｓλ１−Ｓλ２）／（Ｓλ１＋Ｓλ２）・・・・・・（１）
【００３３】
この演算式は人工衛星リモートセンシングにおけるNDVI（Normalized Difference Vegetation Index正規化植生指数）の着想をもとに、照射部５０，５１の条件や操作者用検知部４０のケース体４２の装着条件（汗や振動等）による外乱をキャンセルする目的で比演算を導入する。さらにこの測定を効果的に行うため、照射部５０，５１及び受光ユニット５２，５３を血流量の多い側頭部こめかみ付近に装着し、計測制御部４５では照射、測定を繰り返し行うものとする。計測値ｙは、正規分布状のゆらぎを持つことを想定し、計測精度を向上するために繰り返し計測したデータの加算平均演算を行い、計測品質を向上させる。さらに乳酸値そのものは、時間変化が緩慢である。長時間の計測と体温センサ４１Ａによる体温値、また心拍数による補正等を組込み、計測値の信頼性を向上させる。
【００３４】
心拍数は、反射波波形Sλ1及びSλ2を用い、計測制御部４５による周波数分析により基本波周波数を割り出す。それを心拍数として記録し、結果を送信する。この分析も平均演算を行い、設定時間内での平均心拍数として出力する。
【００３５】
また、音響出力手段について説明する。図１１に示すように、音響出力手段は、計測制御部４５により、体調センサ４１の検知データを聴覚で認識できるようにするもので、計測制御部４５からの検知データを、音響出力素子４９により微小音響を出力し、操作者Ｍへ直接伝える。音響出力素子４９は後頭部の両耳付近に配置され、骨伝導で音響を伝えるものである。音響は競技等に邪魔にならない「効果音」とし、そのパターンは使用する選手の好みに応じて、適宜、選択できるものとする。その音響の設定は、競技練習前のPC等による設定で行うことができる。更に、後述の管理部８０において、個々人の長期間に及ぶ競技計測データの積み重ね（データベース）があるので、その記録内容と比較して運動状況や体調の判定基準を組み合わせ、警告を目的にした音響を出力することができる。この機能は、指導者がいない場合の自己管理による競技機能の向上に有効である。
【００３６】
また、図１２に示すように、計測制御部４５は体調センサ４１からの検知データを受け、例えば、平均値演算等を行い、競技指導に有用な数値にして演算処理して、メモリに格納すると同時に、データ送信部４６（ＢＬＥ送信モジュール）に出力制御する。データ送信部４６は、上記の近距離無線通信規格の方式により、中継部６０に検知データを送信する。
【００３７】
中継部６０は、図１，図１３乃至図１５に示すように、自転車Ｋに付設されるとともに運動器具用検知部１０の運動センサ１１の運動検知データ及び操作者用検知部４０の体調センサ４１の体調検知データを第１の無線通信手段により受信して集約し、この集約した運動検知データ及び体調検知データを第２の無線通信手段により送信する。第２の無線通信手段が採用する通信方式は、Wi-Fiからなる無線通信規格の方式である。この通信方式によれば、体調センサ４１及び運動センサ１１からの電波発信電力が微小(Bluetooth Low Energy,BLE)なため、この中継部６０を中継して転送（ゲートウェイ）を行い、より遠方へ競技選手や機器の情報を伝達することができる。
【００３８】
また、中継部６０内には、自転車Ｋの操作部に係わり合う操作者Ｍの体の一部を操作部とともに撮像するカメラ５８が内装されている。実施の形態では、カメラ５８は、自転車Ｋのペダル９を漕ぐ操作者Ｍの足を、ペダル９とともに撮像する（図１８中カメラ画像部８２）。カメラ５８は、広角レンズを採用し、視野角を広くしている。
【００３９】
詳しくは、中継部６０は、図１３に示すように、運動器具により独特の形状に形成され、体調センサ４１、運動センサ１１とは別の箇所、操作者Ｍ（競技選手）の活動に支障をおよぼすことのない箇所に取り付けられる。実施の形態では、中継部６０は、自転車Ｋのサドル８の下のフレーム１に取り付けられる。中継部６０は、自転車Ｋのフレーム１に吊下されるケース体６１と、ケース体６１の上部に取付部６２を介して設けられフレーム１に巻回されてケース体６１を吊下する一対の索体６３とを備えている。索体６３には工業用ファスナー（面ファスナー）が設けられており、このファスナーを係着させることによりケース体６１をフレーム１に固定する。ケース体６１の形状は高速走行時の空気抵抗等が少なくなるように、偏平状で先端が流線型に形成されている。
【００４０】
ケース体６１内には、図１４及び図１５に示すように、運動器具用検知部１０の運動センサ１１の運動検知データを受信する運動センサ受信部６４(BLE)，操作者用検知部４０の体調センサ４１の体調検知データを受信する体調センサ受信部６５(BLE)，カメラ５８，カメラ５８からの撮像データを処理するビデオ処理部６６，運動センサ受信部６４，体調センサ受信部６５及びビデオ処理部６６からのデータを集約して通信可能に処理する通信制御部６７，通信制御部６７からのデータを送信するデータ送信部６８（Wi-Fi送信部），通信制御部６７からのデータを保存するデータ保存部６９が内装されている。カメラ５８の撮像データは、データ保存部６９に格納される。また、上記と同様に、通信制御部６７等のためのリチウムイオン電池からなるバッテリー７０と、バッテリー７０に対して外部の後述の無線給電器９０から無線伝送される電力を受電して充電を行う無線受電部７１とが内装されている。カメラ５８の電源もバッテリー７０から供給される。無線受電部７１は、図６に示すと同様である。ケース体６１は、内部の器機を真空密封し、水密に形成される。ケース体６１内は、図４に示すと同様に構成されている。
【００４１】
管理部８０は、図１に示すように、例えば、パーソナルコンピュータ，スマートフォン，タブレット等で構成され、自転車Ｋとは離れたところで中継部６０で集約した運動検知データ，体調検知データ及びカメラ５８の撮像データを第２の無線通信手段により受信して格納する。また、管理部８０は、各センサ器機の設定操作，Bluetoothのモニター機能，Wi-Fiのモニター機能を有する。また、管理部８０は、図１８に示すように、格納した運動検知データ，体調検知データを、表示部８１に出力して表示することができる。また、カメラ５８の撮像データもカメラ画像部８２に出力することができる。また、管理部８０は、これらのデータを加工して保存，出力を行うことができる。例えば、個人データの計測記録・表示とクラウド管理，多次元データのレーダー図形等による可視化機能，付帯事項の記録（例えば、食事や疾病等の特記すべき事項との関連付），統計解析ツールによる説明変数設定と推定系数値の算出（乳酸，心拍，体温，加速度，距離，揺動等），運動負荷・乳酸値，心拍等の時間変化傾向分析（エキスパートシステム，ウェーブレット変換等による分析アドバイス（オプション））等の機能を搭載することができる。
【００４２】
次に、無線給電器９０について説明する。無線給電器９０は、図１，図１６及び図１７に示すように、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０に近接若しくは接触して無線給電を行う器機であり、矩形状のベース９１上にドーム状の突出部９２を設けた形状のもので、上記の操作者用検知部４０のリング状のケース体４２を、この突出部９２を囲繞してベース９１上に載置可能にしている。また、無線給電器９０は、表示部９３，充電制御通信部９４，無線給電部９５を備えており、充電制御通信部９４の制御により電灯線100V〜220Vを電源として無線給電を行う。９６ａはAC-DC変換器であり、ACは100V〜220Vに対応させ５V直流に変換を行う。また、９６ｂはUSB電源による供給部である。AC-DC変換器９６ａ及びUSB電源による供給部９６ｂの何れの充電機能の使用でも充電が可能になっている。
【００４３】
無線給電部９５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０に夫々対応して設けられており、夫々、無線電力供給部９７、昇圧部９８及び給電コイル９９を備えている。また、図６に示したように、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０は、夫々、内蔵するリチウムイオンバッテリー１８，４７，７０に対し、SOC（充電状況、Status of Charge)等のバッテリー７０状態の送信を行うバッテリー状態送信部３５を備えており、無線給電器９０は、これらバッテリー状態送信部３５からのバッテリー７０状態を受信して個別に管理するBMS（バッテリー管理システム、Battery Management System)の機能要素からなる受電状態検出部９４ａを備えている。充電制御通信部９４は受電状態検出部９４ａの検出に基づいて無線給電部９５を駆動する。また、受電状態検出部９４ａは、バッテリー状態を管理、記録し、長期に及ぶSOH(バッテリー寿命、Status of Health）の推定にも用いられる。
【００４４】
無線給電部９５は、充電制御通信部９４に制御を受けて、電磁波結合方式による所定の電力を送信するためにいったん昇圧部９８で昇圧を行う。図６に示すように、この昇圧電圧が、給電コイル９９を通じてマグネットで所定位置及び所定距離におかれた送電先の無線受電部１９，４８，７１（受電コイル３０や専用IC等）へ電磁エネルギーを送り、給電することになる。この給電の結果、受電コイル３０を通じ、受電側のバッテリー管理システムIC（受電制御部３１）により管理が行われ、充電状況がバッテリー状態送信部３５を通じて本給電器内の受電状態検出部９４ａに送り込まれる。各センサへの充電状況等は、表示部９３に表示される。
【００４５】
従って、実施の形態に係る操作情報収集システムＳによれば、運動センサ１１は運動器具用検知部１０に設けられ、体調センサ４１は操作者用検知部４０に設けられ、各センサの検知データは、第１の無線通信手段により中継部６０に集約されるので、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０の相互の間に配線が不要になり、そのため、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０の設置の自由度が増加する。また、配線が不要になる分、操作者Ｍの運動の障害になる事態を防止することができる。更に、無線により配線が不要になる分、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０をケース１３，４２，６１に収納して水密性を向上させることができるようになる。
【００４６】
そして、本システムＳによれば、自転車Ｋに付設した運動器具用検知部１０においては、運動センサ１１が自転車Ｋの運動状態を検知し、この検知データを無線で中継部６０に送信する。また、操作者Ｍに装着した操作者用検知部４０においては、体調センサ４１が操作者Ｍの体調状態を検知し、この検知データを無線で中継部６０に送信する。この場合、操作者用検知部４０は、頭部に装着されているので、操作者Ｍの運動が激しくても、影響を可能な限り少なくしてデータ収集することができる。また、操作者Ｍは、操作者用検知部４０に設けた音響出力素子４９から、体調センサ４１の検知データを聴覚で認識できるので、リアルタイムで体調について知ることができる。
【００４７】
また、中継部６０は運動検知データ及び体調検知データを集約して無線により管理部８０に送信する。管理部８０は、自転車Ｋとは離れたところで中継部６０で集約した運動検知データ及び体調検知データを無線により受信して格納する。これにより、管理部８０においては、各センサからの検知データに基づいて、例えば、図１８に示すような表示を行い、自転車Ｋの運動状態と、操作者Ｍの体調状態を、相関に把握することができる。そのため、操作者Ｍの運動量を定量的に求め、操作者Ｍの体力判定や、操作者Ｍ自身の運動能力の変化や他人との比較を行ったり、自転車Ｋの操作の仕方を体調との関係で把握して、操作方法の改善などに役立てることができる。
【００４８】
また、中継部６０は、カメラ５８からの撮像データを受けて無線により管理部８０に送信するので、図１８に示すように、管理部８０において、操作者Ｍの操作状態を視覚的に把握できる。そのため、操作の欠点や長所を知ることができ、操作等の改善に役立たせることができる。特に、カメラ５８は、運動器具の操作部に係わり合う操作者Ｍの体の一部を操作部とともに撮像する。即ち、実施の形態では、カメラ５８は、自転車Ｋの操作部としてのペダル９をこれを漕ぐ操作者Ｍの足とともに撮像し、このカメラ５８の撮像データは、データ保存部６９に格納される。その結果、表示部８１のカメラ画像部８２を見て、また記録した映像を再生して、操作者によるペダル９の操作状態を視覚的に把握でき、そのことにより、操作の欠点や長所を知ることができ、操作等の改善に役立たせることができる。また、体調センサ４１として、乳酸値を直接計測する乳酸値センサを備えたので、個々の選手の運動量、心拍数、体温と乳酸値の関係データを長期間積み重ねることにより、その選手固有の持久力に関する推定が可能になる。
【００４９】
そして、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０においては、図１６に示すように、適時に、無線給電器９０によりバッテリー１８，４７，７０に対して充電を行う。この場合、バッテリー１８，４７，７０に対する充電を無線で行うので、充電用のコンセント用いなくても良く、そのため、運動器具用検知部１０，操作者用検知部４０及び中継部６０を夫々ケース１３，４２，６１に収納して水密性を向上させることができるようになる。
【００５０】
尚、上記実施の形態において、管理部８０は、自転車Ｋとは離れたところに設けたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、自転車Ｋに搭載するようにしても良く、また、複数台設けるようにしても良く、適宜変更して差支えない。また、実施の形態では運動器具用検知部１０は自転車Ｋの後側のハブ軸４に付帯するように構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、別の部位に付帯するように構成しても良く、適宜変更して差支えない。運動センサ１１の機能を分散して運動器具用検知部１０を複数設けても良い。更に、実施の形態では、操作者用検知部４０は頭部用のもので説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、腕時計様にして腕に装着するように構成しても良く、適宜変更して差支えない。また、体調センサ４１の機能を分散して操作者用検知部４０を複数設けても良いことは勿論である。更にまた、実施の形態では中継部６０は自転車Ｋのサドル８の下のフレーム１に取り付けるよう構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、別の部位に付帯するように構成しても良く、適宜変更して差支えない。
【００５１】
また、本システムを運動器具としての自転車Ｋに適用したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、ボート，ヨット，スキー等の各種運動器具に適用して良いことは勿論である。また、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施の形態に多くの変更を加えることが容易であり、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
運動器具を用いる運動競技には、例えば自転車、ボート、ヨット、スキーなどがある。これらの運動競技において選手の競技機能の向上を図るには、選手自身の体調や、器具と選手との相対的な姿勢の計測、記録が重要である。本発明は、練習の際、運動器具の姿勢や速度、加速度、傾き等の運動データとともに、選手の体温、心拍、乳酸値等の体調データを同時に把握できるので、競技機能の向上を図り、監督指導の用に役立つことができ、極めて有用になる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ  操作情報収集システム
Ｍ  操作者
Ｋ  自転車（運動器具）
１  フレーム
２，３  フォーク
４  ハブ軸
５  車輪
７  ハンドル
８  サドル
９  ペダル
１０  運動器具用検知部
１１  運動センサ
１２  凹所
１３  ケース体
１４  固定キー
１５  索体
１６  計測制御部
１７  データ送信部
１８  バッテリー
１９  無線受電部
３０  受電コイル
３１  受電制御部
３２  受電状況無線送信部
３３  バッテリー状態表示部
３４  バッテリー管理システム
３５  バッテリー状態送信部
４０  操作者用検知部
４１  体調センサ
４１Ａ  体温センサ
４１Ｂ  乳酸・心拍センサ
４２  ケース体
４３  保持帯
４５  計測制御部
４６  データ送信部
４７  バッテリー
４８  無線受電部
４９  音響出力素子
５０，５１  照射部（ＬＥＤ）
５２，５３  受光ユニット
５４，５５  演算処理部
５８  カメラ
６０  中継部
６１  ケース体
６３  索体
６４  運動センサ受信部
６５  体調センサ受信部
６６  ビデオ処理部
６７  通信制御部
６８  データ送信部
６９  データ保存部
７０  バッテリー
７１  無線受電部
８０  管理部
９０  無線給電器
９１  ベース
９２  突出部
９３  表示部
９４  充電制御通信部
９４ａ  受電状態検出部
９５  無線給電部
９６ａ  AC-DC変換器
９６ｂ  USB電源による供給部
９７  無線電力供給部
９８  昇圧部
９９  給電コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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