(57)【要約】      （修正有）【課題】グラウンディドランニングであるか否かを判断する。【解決手段】ランニング解析装置１０は、被測定者のランニング中に加速度センサ２４で検出された当該被測定者の進行方向に対して垂直方向上向き（Ｚ軸方向）の加速度に対応する加速度情報を取得し、当該加速度情報が示す垂直の方向の加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると当該被測定者の走法を判断するようにする。【選択図】図３
2019216799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者に装着された加速度センサから取得される加速度情報に基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する加速度情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記加速度情報が示す前記垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると前記被測定者の走法を判断する判断手段と、
を備えることを特徴とするランニング解析装置。
【請求項２】
前記垂直方向上向きの加速度の最低値は、ランニング周期のうち一の足の最下時から他の足の接地時までの間を対象とした最低値であることを特徴とする請求項１に記載のランニング解析装置。
【請求項３】
前記加速度情報に基づき、前記被測定者の各足の接地タイミングを順次抽出する抽出手段と、
前記加速度情報に基づき、前記被測定者の進行方向逆向きの加速度を微分して微分信号を導出する導出手段と、
前記導出手段によって導出された前記微分信号の時間軸に対する波形において、前記抽出手段によって抽出された一の足の接地タイミングの直後に現れる極大点を離地タイミングとして推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のランニング動作解析装置。
【請求項４】
被測定者に装着された加速度センサから取得される加速度情報に基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析方法であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する加速度情報を取得する工程と、
取得された前記加速度情報が示す前記垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると前記被測定者の走法を判断する工程と、
を含むことを特徴とするランニング解析方法。
【請求項５】
被測定者に装着された加速度センサから取得される加速度情報に基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置のコンピュータを、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する加速度情報を取得する取得手段、
前記取得手段によって取得された前記加速度情報が示す前記垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると前記被測定者の走法を判断する判断手段、
として機能させることを特徴とするランニング解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランニング解析装置、ランニング解析方法及びランニング解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザに装着される加速度センサを利用して、走行時に当該ユーザの足が地面から離れる離地タイミングを推定する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６９８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている装置では、両方の足が地面に接地している期間が存在する走法（以下、グラウンディドランニングと称する）には対応していなかった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、グラウンディドランニングであるか否かを判断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るランニング解析装置は、
被測定者に装着された加速度センサから取得される加速度情報に基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する加速度情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記加速度情報が示す前記垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると前記被測定者の走法を判断する判断手段と、
を備えることを特徴とするランニング解析装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、グラウンディドランニングであるか否かを判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態のランニング解析システムを示すブロック図である。
【図２】測定装置をユーザが装着した状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）はランニング解析装置の機能構成を示すブロック図であり、（ｂ）は測定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】離地タイミング推定処理を示すフローチャートである。
【図５】グラウンディドランニングのＹ軸方向及びＺ軸方向の加速度信号の波形、並びに、Ｙ軸方向の加速度を微分した微分信号（ｄｙ）の波形の一部分を例示的に抜き出して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。
【００１０】
図１及び図２を参照して、本実施の形態の構成を説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態のランニング解析システム１を説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態のランニング解析システム１を示すブロック図である。
図１に示すように、ランニング解析システム１は、ランニング解析装置１０と、測定装置２０とを備える。
【００１２】
ランニング解析装置１０は、測定装置２０から取得可能な被測定者のセンシング情報（加速度情報や角速度情報）を利用して、当該被測定者のランニングを解析する装置である。
【００１３】
上記特許文献１に開示されている装置は、通常ランニングを想定しており、離地の際に発生する後ろ向きの加速度を検出して離地タイミングを推定しているが、グラウンディドランニングでは、上記したように両方の足が地面に接地している期間が存在する走法であり、一の足（例えば、右足）の接地タイミングと他の足（例えば、左足）の離地タイミングとの間隔が非常に短いので、離地の後ろ向き加速度が、接地の際に発生する大きな後ろ向きの加速度に埋もれてしまい、上記特許文献１に開示されている装置では、グラウンディドランニングの場合、離地タイミングを推定することができない。
これに対して、本実施の形態のランニング解析装置１０は、グラウンディドランニングを判断することを可能とするものである。
【００１４】
測定装置２０は、被測定者がランニングを行ったときの３軸方向の加速度及び角速度を測定するための装置である。測定装置２０は、例えば、図２に示すように、付属のベルトＢを有しており、ベルトＢによって、被測定者の腰の位置で測定装置２０が固定される。ここで、左右方向をＸ軸とし、前後方向をＹ軸とし、上下方向をＺ軸とする。Ｘ軸においては左手方向を正、右手方向を負とする。Ｙ軸においては進行方向逆向きを正とし、進行方向を負とする。Ｚ軸においては上方向を正、下方向を負とする。
【００１５】
次に、図３（ａ）を参照して、ランニング解析装置１０の内部の機能構成を説明する。図３（ａ）は、ランニング解析装置１０の機能構成を示すブロック図である。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、ランニング解析装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、操作部１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、表示部１４と、記憶部１５と、通信部１６とを備える。ランニング解析装置１０の各部は、バス１７を介して接続されている。
【００１７】
ＣＰＵ（取得手段、判断手段、抽出手段、導出手段、推定手段）１１は、ランニング解析装置１０の各部を制御する。ＣＰＵ１１は、記憶部１５に記憶されているシステムプログラム及びアプリケーションプログラムのうち、指定されたプログラムを読み出してＲＡＭ１３に展開し、当該プログラムとの協働で各種処理を実行する。
【００１８】
操作部１２は、キーボード等のキー入力部と、マウス等のポインティングデバイスとを有し、キー入力及び位置入力を受け付け、その操作情報をＣＰＵ１１に出力する。
【００１９】
ＲＡＭ１３は、揮発性のメモリであり、各種のデータやプログラムを一時的に格納するワークエリアを形成する。
【００２０】
表示部１４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等で構成され、ＣＰＵ１１から指示された表示情報に従い各種表示を行う。
【００２１】
記憶部１５は、不揮発性の半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等により構成される。記憶部１５は、ＣＰＵ１１で離地タイミング推定処理（後述）を実行するためのプログラムを始めとする各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵ１１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
【００２２】
通信部１６は、被測定者に装着された測定装置２０からセンシング情報（加速度情報や角速度情報）を受信するものであり、例えば、ＵＳＢ端子などの有線式の通信部や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線規格を採用した通信部である。
【００２３】
次に、図３（ｂ）を参照して、測定装置２０の機能構成を説明する。図３（ｂ）は、測定装置２０の機能構成を示すブロック図である。
【００２４】
測定装置２０は、ＣＰＵ２１と、操作部２２と、ＲＡＭ２３と、加速度センサ２４と、ジャイロセンサ２５と、記憶部２６と、通信部２７とを備える。測定装置２０の各部は、バス２８を介して接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ２１及びＲＡＭ２３は、ランニング解析装置１０のＣＰＵ１１、ＲＡＭ１３と同様であるため、重複する説明を省略し、異なる部分を主として説明する。
【００２６】
ＣＰＵ２１は、測定装置２０の各部を制御する。また、ＣＰＵ２１は、加速度センサ２４から出力される各軸の加速度情報を記憶部２６に記憶する。また、ＣＰＵ２１は、ジャイロセンサ２５から出力される各軸を中心とする角速度情報を記憶部２６に記憶する。
【００２７】
操作部２２は、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源ボタン（図示省略）、データ取得の開始／停止を指示する開始／停止ボタン（図示省略）等を備えており、この操作部２２からの指示に基づいてＣＰＵ２１は各部を制御するようになっている。
【００２８】
加速度センサ２４は、互いに直交する３軸方向の加速度を検出する。そして、加速度センサ２４は、検出された各軸の加速度に対応する加速度情報をＣＰＵ２１に出力する。
ジャイロセンサ２５は、互いに直交する３軸方向を中心とする角速度を検出する。そして、ジャイロセンサ２５は、検出された各軸を中心とする角速度に対応する角速度情報をＣＰＵ２１に出力する。
なお、各軸の加速度及び各軸を中心とする角速度は、所定のサンプリング周期（例えば、２００Ｈｚ）でサンプリングされているものとする。
【００２９】
記憶部２６は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等により構成され、データ及びプログラムを書き込み及び読み出し可能な記憶部である。記憶部２６は、ＣＰＵ２１によって時間情報が付加され各軸の加速度情報の時間同期がとられた形の加速度情報、及び、ＣＰＵ２１によって時間情報が付加され各軸を中心とする角速度情報の時間同期がとられた形の角速度情報を記憶する。
【００３０】
通信部２７は、センシング情報（加速度情報や角速度情報）をＣＰＵ２１による制御に基づいてランニング解析装置１０に出力するものであり、例えば、ＵＳＢ端子などの有線式の通信部や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線規格を採用した通信部である。
【００３１】
次に、図４及び図５を参照して、ランニング解析装置１０で実行される離地タイミング推定処理を説明する。図４は、離地タイミング推定処理を示すフローチャートである。図５は、グラウンディドランニングのＹ軸方向及びＺ軸方向の加速度信号の波形、並びに、Ｙ軸方向の加速度を微分した微分信号（ｄｙ）の波形の一部分を例示的に抜き出して示すグラフである。
ここで、上記座標は、センサ座標系からランニング動作に対して普遍なワールド座標系に変換されたものである。なお、センサ座標系からワールド座標系へのデータ変換方法は公知であるため説明は省略する。
また、離地タイミング推定処理は、ＣＰＵ１１が記憶部１５から読み出して適宜ＲＡＭ１３に展開された離地タイミング推定処理プログラムと協働することにより実行されるようになっている。
【００３２】
図４に示すように、まず、ＣＰＵ１１は、測定装置２０から取得した加速度情報に基づいて、ランニングの開始から終了までの期間において検出された、被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度であるＺ軸の加速度（Ｚ）のうちの最低値が所定の閾値（例えば、０（ｍ／ｓ２））以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、上記閾値を０（ｍ／ｓ２）としているのは、グラウンディドランニングではＺ軸の加速度が負の値にならないという特徴を有しているためである。なお、Ｚ軸の加速度（Ｚ）の最低値は、より好ましくは、各ランニング周期のうち一の足の接地中に被測定者の腰が最も低い位置を通過した最下時（一の足の最下時）から他の足の接地時までの間のものを対象とするとよい。
【００３３】
ステップＳ１において、Ｚ軸の加速度（Ｚ）のうちの最低値が所定の閾値以上ではない、すなわちグラウンディドランニングではないと判定された場合（ステップＳ１；ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、通常のランニングを対象とした離地推定処理（ステップＳ８）を実行し、離地タイミング推定処理を終了する。なお、通常のランニングを対象とした離地推定処理の詳細については、上記特許文献１に記載されているためその説明は省略する。
一方、ステップＳ１において、Ｚ軸の加速度（Ｚ）のうちの最低値が所定の閾値以上である、すなわちグラウンディドランニングであると判定された場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、測定装置２０から取得した加速度情報に基づいて、被測定者の進行方向逆向きの加速度であるＹ軸の加速度（Ｙ）を微分（ｄＹ）する（ステップＳ２）。
【００３４】
次いで、ＣＰＵ１１は、ランニングの開始タイミングを起点として、当該ランニングの終了タイミングに達するまで、次の足の接地タイミング（Ｎ）を順次抽出する（ステップＳ３）。ここで、変数Ｎは、サンプリングタイミングを表す変数である。なお、グラウンディドランニングにおける接地タイミングの抽出方法は通常のランニングを対象とした接地タイミングの抽出方法を適用することができ、当該接地タイミングの抽出方法については上記特許文献１に記載されているためその説明は省略する。
【００３５】
次いで、ＣＰＵ１１は、図５に示すように、ステップＳ２で微分された微分信号（ｄｙ）の時間軸に対応する波形に基づいて、次の足の接地タイミング（Ｎ）において、微分信号（ｄｙ）の最初の極大点ＭＰが検出されたか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３６】
ステップＳ４において、次の足の接地タイミング（Ｎ）において微分信号（ｄｙ）の最初の極大点ＭＰが検出されていないと判定された場合（ステップＳ４；ＮＯ）、微分信号（ｄｙ）の最初の極大点ＭＰが検出されるまでの間、サンプリングタイミングを１サンプルずつ更新（Ｎ＝Ｎ＋１）し（ステップＳ５）、ステップＳ４の処理を繰り返し行う。
【００３７】
そして、ステップＳ４において、微分信号（ｄｙ）の最初の極大点ＭＰが検出されたと判定された場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、図５に示すように、極大点ＭＰが検出された時間（サンプリングタイミング）を離地タイミングとして推定する（ステップＳ６）。
【００３８】
次いで、ＣＰＵ１１は、次の足の接地タイミングを抽出可能であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００３９】
ステップＳ７において、次の足の接地タイミングを抽出可能であると判定された場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、処理をステップＳ３の処理へ戻し、それ以降の処理を繰り返し行う。
一方、ステップＳ７において、次の足の接地タイミングを抽出可能ではないと判定された場合（ステップＳ７；ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、離地判定推定処理を終了する。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、ランニング解析装置１０は、被測定者のランニング中に加速度センサ２４で検出された当該被測定者の進行方向に対して垂直方向上向き（Ｚ軸方向）の加速度に対応する加速度情報を取得し、当該加速度情報が示す垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると当該被測定者の走法を判断したこととなる。
このため、ランニング解析装置１０によれば、グラウンディドランニングではＺ軸の加速度が負の値にならないという特徴を利用して、グラウンディドランニングであるか否かを判断することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、ランニング解析装置１０は、加速度センサ２４から取得される加速度情報に基づき、被測定者の各足の接地タイミングを順次抽出し、当該加速度情報に基づき、被測定者の進行方向逆向き（Ｙ軸方向）の加速度を微分して微分信号（ｄｙ）を導出し、微分信号（ｄｙ）の時間軸に対する波形において、抽出された一の足の接地タイミングの直後に現れる極大点ＭＰを離地タイミングとして推定したこととなる。
このため、ランニング解析装置１０によれば、Ｙ軸方向の加速度を微分することによって、一の足の接地の際に発生するｙ軸方向の大きな加速度に埋もれてしまう他の足の離地の際に発生するｙ軸方向の小さな加速度を検出することができるので、グラウンディドランニングの場合でも離地タイミングを好適に推定することができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、グラウンディドランニングではＺ軸の加速度が負の値にならないという特徴を利用して、グラウンディドランニングであるか否かを判断し、グラウンディドランニングと判断された場合、加速度センサ２４から取得される加速度情報に基づき、被測定者の各足の接地タイミングを順次抽出し、当該加速度情報に基づき、被測定者の進行方向逆向き（Ｙ軸方向）の加速度を微分して微分信号（ｄｙ）を導出し、微分信号（ｄｙ）の時間軸に対する波形において、抽出された一の足の接地タイミングの直後に現れる極大点ＭＰを離地タイミングとして推定したが、他の方法で判断されたグラウンディドランニングに対して、本離地タイミング推定方法を用いて離地タイミングを推定してもよい。
【００４３】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
【００４４】
〔付記〕
＜請求項１＞
被測定者に装着された加速度センサから取得される加速度情報に基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する加速度情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記加速度情報が示す前記垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると前記被測定者の走法を判断する判断手段と、
を備えることを特徴とするランニング解析装置。
＜請求項２＞
前記垂直方向上向きの加速度の最低値は、ランニング周期のうち一の足の最下時から他の足の接地時までの間を対象とした最低値であることを特徴とする請求項１に記載のランニング解析装置。
＜請求項３＞
前記加速度情報に基づき、前記被測定者の各足の接地タイミングを順次抽出する抽出手段と、
前記加速度情報に基づき、前記被測定者の進行方向逆向きの加速度を微分して微分信号を導出する導出手段と、
前記導出手段によって導出された前記微分信号の時間軸に対する波形において、前記抽出手段によって抽出された一の足の接地タイミングの直後に現れる極大点を離地タイミングとして推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のランニング動作解析装置。
＜請求項４＞
被測定者に装着された加速度センサから取得される加速度情報に基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析方法であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する加速度情報を取得する工程と、
取得された前記加速度情報が示す前記垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると前記被測定者の走法を判断する工程と、
を含むことを特徴とするランニング解析方法。
＜請求項５＞
被測定者に装着された加速度センサから取得される加速度情報に基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置のコンピュータを、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する加速度情報を取得する取得手段、
前記取得手段によって取得された前記加速度情報が示す前記垂直方向上向きの加速度の最低値が所定の閾値以上である場合、両足が地面に接地している期間を有するグラウンディドランニングであると前記被測定者の走法を判断する判断手段、
として機能させることを特徴とするランニング解析プログラム。
【符号の説明】
【００４５】
１  ランニング解析システム
１０  ランニング解析装置
１１  ＣＰＵ
１２  操作部
１３  ＲＡＭ
１４  表示部
１５  記憶部
１６  通信部
２０  測定装置
【図１】
2019216799.tif 000003
【図２】
2019216799.tif 000004
【図３】
2019216799.tif 000005
【図４】
2019216799.tif 000006
【図５】
2019216799.tif 000007