(57)【要約】【課題】簡易な構成で、運動中の足の接地時間を正確に推定して、自らの運動状態の把握や、その判断、改善に役立てることができる支援情報を、ユーザに提供することができる運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラムを提供する。【解決手段】運動支援装置は、人体の胸部に装着した加速度計測部１１０により計測される３軸方向の加速度信号に基づいて、運動時の１周期（１歩）分の上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）と、１周期分の１軸方向以上の加速度信号から生成した合成加速度信号の、最大値の時間位置の前後で、所定のしきい値以下となる最も近い２つの極小値間の時間（極値間隔：Ｗ）とを取得する。そして、これらの特徴量（Ｐ、Ｗ）を用いた計算式（（１）式又は（３）式）により接地時間を算出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得する加速度計測部と、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を取得する上下加速度最大値取得部と、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得する極値間隔取得部と、
前記極値間隔取得部により前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出する接地時間算出部と、
を有することを特徴とする運動支援装置。
【請求項２】
前記接地時間算出部は、前記極値間隔取得部において前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の運動支援装置。
【請求項３】
前記極値間隔取得部は、
前記合成加速度信号の最大値の時間位置の前後方向に、所定のしきい値以下となる極小値を探索し、前記最大値の前方向で前記最大値に最も近い第１の極小値と前記最大値の後方向で前記最大値に最も近い第２の極小値とを前記２つの変化点として取得し、前記第１の極小値と前記第２の極小値との間の時間を、前記極値間隔として取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の運動支援装置。
【請求項４】
前記加速度計測部により取得された前記上下方向の加速度信号を重力方向と一致させるように、前記加速度信号の各軸を回転させて、各軸の前記加速度信号の値を補正する軸補正部を有し、
前記上下加速度最大値取得部は、前記軸補正部により補正された前記加速度信号に基づいて、前記上下方向の加速度信号の最大値を取得し、
前記極値間隔取得部は、前記軸補正部により補正された前記加速度信号に基づいて前記極値間隔を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の運動支援装置。
【請求項５】
前記運動中の利用者の前記３軸の回転方向の角速度信号を取得する角速度計測部を有し、
前記軸補正部は、前記角速度計測部により取得された前記角速度信号に基づいて、前記重力方向を推定して、前記加速度信号の値を補正することを特徴とする請求項４に記載の運動支援装置。
【請求項６】
前記接地時間算出部により算出された前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じて報知信号を生成する判定部と、
前記報知信号に基づいて、所定の運動支援情報を前記利用者に提供する情報提供部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに運動支援装置。
【請求項７】
前記加速度計測部及び前記記憶部と、前記上下加速度最大値取得部、前記極値間隔取得部、前記接地時間算出部及び前記判定部と、前記情報提供部は、それぞれ直接的又は間接的にネットワークに接続され、
前記上下加速度最大値取得部、前記極値間隔取得部及び前記接地時間算出部は、前記ネットワークを介して受信した前記加速度信号に基づいて、それぞれ、前記上下方向の加速度信号の最大値及び前記合成加速度信号における前記極値間隔を取得して、前記接地時間を算出し、
前記情報提供部は、前記ネットワークを介して受信した、少なくとも前記判定部における前記判定結果に応じた前記報知信号に基づいて、前記運動支援情報を前記利用者に提供することを特徴とする請求項６に記載の運動支援装置。
【請求項８】
前記加速度計測部により取得された前記加速度信号を随時保存する記憶部を有し、
前記上下加速度最大値取得部、前記極値間隔取得部及び前記接地時間算出部は、前記運動終了後に、前記記憶部に保存された前記加速度信号に基づいて、それぞれ、前記上下方向の加速度信号の最大値及び前記極値間隔を取得して、前記接地時間を算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の運動支援装置。
【請求項９】
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動き身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得し、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を算出し、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得し、
前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出し、前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出し、
前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じた運動支援情報を前記利用者に提供する、
ことを特徴とする運動支援方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動き身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得させ、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を算出させ、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得させ、
前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出させ、前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出させ、
前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じた運動支援情報を前記利用者に提供させる、
ことを特徴とする運動支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラムに関し、特に、人体の運動時の動作状態（運動状態）を的確に把握して、その判断や改善に役立てることができる運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康志向や競技志向の高まりなどを背景に、日常的にランニングやウォーキング、サイクリング等の運動を行い、健康状態を維持、増進したり、競技大会等への参加を目指したりする人が増えている。このような人々は、自らの健康状態や運動状態の把握や、効率的かつ効果的なトレーニングを実現するため、種々の生体情報や運動情報を数値やデータで測定したり、記録したりすることに対して、意識や関心が高い。
【０００３】
このような測定項目の一つとして、従来、運動中（走行中）の足の接地時間や揚上時間が知られている。ここで、接地時間は、例えば人体の疲労状態を推定する際の目安となったり、ピッチ走法やストライド走法等の走り方が適切にできているか否かを知る際の目安となったりするものである。また、接地時間に基づいて、走行中の歩調や移動速度、移動距離、エネルギー消費量等を算出することもできる。
【０００４】
運動中の足の接地時間の算出方法としては、力学的計測機器であるフォースプレートを走行中に踏み込み、力が加えられている時間から接地時間を算出するという方法や、高速度カメラ（ハイスピードカメラ）で撮影した動画像から接地時間を算出する方法、足にモーションセンサを取り付けて接地時間を推定する方法等、種々の手法が提案されている。
【０００５】
また、例えば特許文献１に記載されているように、運動中に加速度計により取得される信号波形に基づいて、ユーザの足が着地する瞬間と離地する瞬間を表す正と負の信号スパイクを検出し、当該スパイク間の時間間隔を測定することにより、足接地時間の平均値を算出することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６０３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した足の接地時間を算出するための手法としては、上述した種々の手法のうち、フォースプレートや高速度カメラを用いる手法が一般的に用いられている。しかしながら、これらの手法においては、正確に接地時間を算出することができる反面、機器が大掛かりになったり高価になったりするという問題や、フォースプレートが設置されている領域や、高速度カメラの撮影視野の範囲内の、数歩分のデータしか得られないという問題を有している。
【０００８】
また、足にモーションセンサを取り付ける手法においては、下肢に関する情報取得に特化するという点においては有利であるが、運動中の上体の動作状態や心拍数等、他の情報を同時に取得することができず、それらの情報を得るためには更に異なる部位にもセンサ等を装着しなければならないという問題を有していた。
【０００９】
また、発明者の検証によれば、特許文献１に開示されている加速度データに基づいて算出する手法では着地と離地のタイミングを的確に検出することができず、正確な接地時間を算出することができない場合があることが判明した。なお、具体的に検証結果については、後述する実施形態において説明する。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みて、簡易な構成で、運動中の足の接地時間を正確に推定して、自らの運動状態の把握や、その判断、改善に役立てることができる支援情報を、ユーザに提供することができる運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラ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】
【００１１】
本発明に係る運動支援装置は、
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得する加速度計測部と、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を取得する上下加速度最大値取得部と、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得する極値間隔取得部と、
前記極値間隔取得部により前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出する接地時間算出部と、
を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る運動支援方法は、
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動き身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得し、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を算出し、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得し、
前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出し、前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出し、
前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じた運動支援情報を前記利用者に提供する、
ことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る運動支援プログラムは、
コンピュータに、
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動き身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得させ、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を算出させ、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得させ、
前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出させ、前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出させ、
前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じた運動支援情報を前記利用者に提供させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成で、運動中の足の接地時間を正確に推定して、自らの運動状態の把握や、その判断、改善に役立てることができる支援情報を、ユーザに提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る運動支援装置を人体に装着した際の一例を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る運動支援装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係る運動支援方法に適用される足の接地時間の推定方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態に係る接地時間の推定方法に適用される上下方向の加速度信号の最大値取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る運動支援方法により取得される３軸方向の加速度信号の一例を示す信号波形図である。
【図７】第１の施形態に係る接地時間の推定方法に適用される上下方向の加速度信号の最大値取得処理を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態に係る接地時間の推定方法に適用される極値間隔取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施形態に係る接地時間の推定方法に適用される極値間隔取得処理を説明するための図である。
【図１０】地面反力に基づいて求められる接地時間（実際の接地時間）と上下方向の加速度との関係を示す図である。
【図１１】第１の実施形態において算出される接地時間と実際の接地時間との関係を示す図である。
【図１２】本発明に係る運動支援装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１３】第２の実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係る運動支援方法に適用される加速度信号の軸補正処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態に係る加速度信号の軸補正処理により補正された３軸方向の加速度信号の一例を示す信号波形図である。
【図１６】本発明に係る運動支援装置の第３の実施形態を示す概略図である。
【図１７】第３の実施形態に係る運動支援装置に適用されるチェスト機器の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１８】第３の実施形態に係る運動支援装置に適用される報知機器の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１９】第３の実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明に係る運動支援装置の第４の実施形態を示す概念図である。
【図２１】第４の実施形態に係る運動支援装置に適用される情報処理装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図２２】第４の実施形態に係る運動支援装置に適用されるネットワークサーバの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図２３】第４の実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る運動支援装置及び運動支援方法、運動支援プログラムについて、実施形態を示して詳しく説明する。
＜第１の実施形態＞
（運動支援装置）
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る運動支援装置を人体に装着した際の一例を示す概略図である。ここで、図１（ａ）は、本実施形態に係る運動支援装置を人体に装着した状態を、正面（胸）側から見た概略図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る運動支援装置を人体に装着した状態を、左腕側から見た概略図である。図２は、本実施形態に係る運動支援装置の構成例を示す機能ブロック図である。ここでは、図示の都合上、各機能ブロック間の信号やデータのやり取りが同時に行われているように表されているが、実際には、後述する運動支援方法に基づいて、各信号やデータのやり取りが順次行われる。
【００１８】
第１の実施形態に係る運動支援装置は、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、被測定者であるユーザＵＳの胸部に装着される胸部装着型のセンサ機器（以下、便宜的に「チェスト機器」と記す）１００を有している。チェスト機器１００は、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、大別して、ユーザＵＳの運動状態や生体情報を検出して、所定の運動支援情報を提供する機器本体１０１と、ユーザＵＳの胸部に巻き付けることにより機器本体１０１を装着するためのベルト部１０２と、を有している。
【００１９】
チェスト機器１００（機器本体１０１）は、具体的には、例えば図２に示すように、概略、加速度計測部１１０と、演算処理回路１２０と、記憶部１３０と、操作スイッチ１４０と、報知部１５０と、動作電源１６０と、を備えている。
【００２０】
加速度計測部１１０は、ユーザＵＳの運動中（走行中）の動作速度の変化の割合（加速度）を計測する。本実施形態においては、加速度計測部１１０は、３軸加速度センサを有し、互いに直交する３軸方向の加速度成分を検出して加速度信号（加速度データ）として出力する。ここでは、加速度計測部１１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ユーザＵＳに対して、上下方向（重力方向）と、前後方向（運動時の進行、後退方向）と、左右方向（図中の左右両腕の延伸方向）と、の各加速度成分を検出する。加速度計測部１１０により取得された各方向の加速度信号は、演算処理回路１２０において生成される時間データに関連付けられて、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存されるとともに、演算処理回路１２０（信号処理部１２４）における足の接地時間の推定処理に使用される。
【００２１】
演算処理回路１２０は、計時機能を備えたＣＰＵ（中央演算処理装置）やＭＰＵ（マイクロプロセッサ）等の演算処理装置であって、制御部１２２と、信号処理部（上下加速度最大値取得部、極値間隔取得部、接地時間算出部）１２４と、判定部１２６と、を有している。
【００２２】
制御部１２２は、所定の動作クロックに基づいて、所定の制御プログラムに従って処理を行うことにより、加速度計測部１１０におけるセンシング動作や、記憶部１３０への各種のデータの保存や読出し動作、報知部１５０における報知動作等の、機器本体１０１内の各構成における動作を制御して所定の機能を実現する。
【００２３】
また、信号処理部１２４は、所定の動作クロックに基づいて、所定のアルゴリズムプログラムに従って処理を行うことにより、運動中の周期的な足の動きにおける１周期（１歩）ごとに、上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）と、上下方向及び前後方向の合成加速度信号における着地及び離地に関わる変化点間の間隔（極値間隔：Ｗ）と、を取得する。そして、信号処理部１２４は、これらの特徴量に基づいて、所定の計算式を用いて接地時間を算出（推定）する。信号処理部１２４により算出された接地時間は、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存される。
【００２４】
判定部１２６は、信号処理部１２４により算出された接地時間について、例えば予め設定された数値範囲と比較する分析処理を実行する。また、判定部１２６は、例えば、算出された接地時間に基づいて、接地時間に関連する各種の運動情報（例えば、疲労状態や走り方、移動速度、エネルギー消費量等）を取得して、それらの運動情報の良否を判定する。判定部１２６は、これらの判定結果に応じて、報知部１５０における動作を制御するための報知信号を出力するとともに、これらの判定結果を、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存する。
【００２５】
記憶部１３０は、不揮発性メモリを有し、加速度計測部１１０により取得された加速度信号を、時間データに関連付けて所定の記憶領域に保存する。また、記憶部１３０は、上述した演算処理回路１２０において所定の制御プログラムやアルゴリズムプログラムに従って処理を行う際に使用する、又は、当該プログラムに従って処理を行う際に生成される各種データを一時的に保存する。さらに、記憶部１３０は、上述した信号処理部１２４において所定のアルゴリズムプログラムに従って処理を行うことにより得られる接地時間や、接地時間に関連して取得された各種の運動情報、その判定結果を所定の記憶領域に保存する。ここで、記憶部１３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory；読み出し専用メモリ）やフラッシュメモリを有し、上述した演算処理回路１２０において実行される制御プログラムやアルゴリズムプログラムを保存するものであってもよい。なお、記憶部１３０を構成する不揮発性メモリ部分は、その一部又は全部が、例えばメモリカード等のリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、チェスト機器１００に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。
【００２６】
操作スイッチ１４０は、少なくとも電源スイッチを有し、ユーザＵＳが当該操作スイッチ１４０を操作することにより、動作電源１６０から機器本体１０１内の各構成に供給される駆動用電力を供給又は遮断して、チェスト機器１００の電源のオン（起動）、オフ（停止）を制御する。ここで、操作スイッチ１４０は、センサ制御用スイッチを有し、ユーザＵＳが当該操作スイッチ１４０を操作することにより、加速度計測部１１０におけるセンシング動作の開始又は終了を制御するものであってもよい。なお、操作スイッチ１４０は、上記電源スイッチのみを有し、ユーザＵＳが当該操作スイッチ１４０を操作して機器本体１０１の電源をオン（起動）することにより、加速度計測部１１０におけるセンシング動作が開始され、機器本体１０１の電源をオフ（停止）することにより、上記のセンシング動作が終了されるものであってもよい。
【００２７】
報知部（情報提供部）１５０は、例えば振動部１５２や音響部１５４を有し、演算処理回路１２０（判定部１２６）からの報知信号に基づいて、所定の振動情報や音情報を発生して、ユーザＵＳに運動支援情報を報知する。振動部１５２は、例えば振動モータや振動子等の振動機器（バイブレータ）を有し、所定の振動パターンやその強弱等の振動情報を発生することにより、触覚を通してユーザＵＳに各種の情報を提供又は報知する。また、音響部１５４は、例えばブザーやスピーカ等の音響機器を有し、所定の音色や音パターン、音声メッセージ等の音情報を発生することにより、聴覚を通してユーザＵＳに各種の情報を提供又は報知する。なお、報知部１５０は、上記の振動部１５２及び音響部１５４の双方を備えるものであってもよいし、いずれか一方を備えるものであってもよい。
【００２８】
動作電源１６０は、チェスト機器１００（機器本体１０１）の各構成に駆動用電力を供給する。動作電源１６０は、例えば市販のコイン型電池やボタン型電池等の一次電池や、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を適用することができる。また、動作電源１６０は、これらの一次電池や二次電池のほか、振動や光、熱、電磁波等のエネルギーにより発電する環境発電（エナジーハーベスト）技術による電源等を適用することもできる。
【００２９】
（運動支援方法）
次に、本実施形態に係る運動支援装置における運動支援方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される足の接地時間の推定方法の一例を示すフローチャートである。図５は、本実施形態に係る接地時間の推定方法に適用される上下方向の加速度信号の最大値取得処理の一例を示すフローチャートである。図６は、本実施形態に係る運動支援方法により取得される３軸方向の加速度信号の一例を示す信号波形図である。図７は、本実施形態に係る接地時間の推定方法に適用される上下方向の加速度信号の最大値取得処理を説明するための図である。図８は、本実施形態に係る接地時間の推定方法に適用される極値間隔取得処理の一例を示すフローチャートである。図９は、本実施形態に係る接地時間の推定方法に適用される極値間隔取得処理を説明するための図である。
【００３０】
本実施形態に係る運動支援方法においては、例えば図３のフローチャートに示すように、まず、ユーザＵＳが身体に装着したチェスト機器１００の操作スイッチ１４０を操作することにより、電源を投入してチェスト機器１００を起動させる（ステップＳ１０１）。そして、チェスト機器１００の加速度計測部１１０においてセンシング動作を開始させる。これにより、ユーザＵＳの運動中（走行中）の３軸方向の加速度成分が検出されて、加速度信号（図中、「センサデータ」と表記）として収集され、時間データに関連付けられて記憶部１３０の所定の記憶領域に随時保存される（ステップＳ１０２）。ここで、加速度計測部１１０におけるセンシング動作は、間欠的に実行されるものであってもよいし、継続的に実行されるものであってもよい。
【００３１】
次いで、収集された加速度信号に基づいて、演算処理回路１２０の信号処理部１２４が所定のアルゴリズムプログラムに従って処理を行うことにより、次に示すような足の接地時間を推定する処理を実行する（ステップＳ１０３）。すなわち、信号処理部１２４は、接地時間推定処理において、例えば図４のフローチャートに示すように、上下加速度最大値取得処理（ステップＳ１１１）と、極値間隔取得処理（ステップＳ１１２）と、接地時間算出処理（ステップＳ１１３、Ｓ１１４、Ｓ１１５）と、を実行する。
【００３２】
（上下加速度最大値取得処理）
上下加速度最大値取得処理においては、具体的には、例えば図５のフローチャートに示すように、まず、信号処理部１２４は、収集された３軸方向の加速度信号から、運動中の周期的な足の動きにおける１周期（１歩）分の、上下方向の加速度信号を抽出して取得する（ステップＳ１２１）。
【００３３】
ここで、１周期（１歩）分の加速度信号の抽出方法は、例えば次のような手法を適用することができる。一般に、ランニング等の走動作においては、例えば図６に示すように、加速度計測部１１０により取得される３軸方向の加速度信号（生データ）のうち、特に上下方向の加速度信号は、左右の足の一歩ごとに周期性を有する信号波形を示すことが知られている。このことから、上下方向の加速度信号の信号波形について、特定の基点を設定することにより、右足又は左足の１歩分の加速度信号を切り出す（抽出する）ことができる。なお、図６に示した３軸方向加速度信号においては、左右の足の一歩ごとの信号波形を説明するため、便宜的に（右足）、（左足）と表記したが、左右の足が逆であっても何ら問題はない。
【００３４】
本実施形態においては、例えば上下方向の加速度信号において、周期的に現れる加速度信号の最大値間の時間（例えば平均時間）を１周期と規定して、当該最大値の時間位置を中心（基点）にして、時間軸の前後方向（＋方向と−方向）に、それぞれ半周期分ずつの加速度信号を抽出する方法を適用することができる。このようにして抽出された、１周期分の上下方向の加速度信号の信号波形の一例は、図７中に点線で示される。ここでは、上下方向の加速度が概ね最大値となる時間位置（０．１５秒）を基点として、時間軸の前後方向に、それぞれ１周期（０．３０秒）の半分の時間（０．１５秒）の範囲の加速度信号を抽出した、１周期分の信号波形を示す。
【００３５】
次いで、信号処理部１２４は、ステップＳ１２１により取得された１周期分の上下方向の加速度信号について、所定サイズの移動平均フィルタを適用する（ステップＳ１２２）。このような加速度信号へのフィルタの適用は、ある瞬間（短時間）の加速度よりも、ある程度の長さの時間の移動平均値の加速度を考慮した方が、実際の接地時間をより反映している、という検証結果に基づくものである。ここで適用される移動平均フィルタのサイズは、ユーザごとに最適値が異なるものであるが、発明者の検証によれば、１周期の長さ（一方の足が着地してから他方の足が着地するまでの長さ）を１として、例えば０．２〜０．４程度のサイズのフィルタを適用することにより、概ね良好な結果が得られることを確認した。このような移動平均フィルタが適用された、上下方向の加速度信号の信号波形の一例は、図７中に実線で示される。
【００３６】
次いで、信号処理部１２４は、ステップＳ１２２により移動平均フィルタを適用した、上下方向の加速度信号について、図７に示すように、加速度信号の最大値（Ｐ）を取得する（ステップＳ１２３）。取得された加速度信号の最大値（Ｐ）は、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存されて、上記の上下加速度最大値取得処理が終了する。
【００３７】
（極値間隔取得処理）
次に、極値間隔取得処理においては、具体的には、例えば図８のフローチャートに示すように、まず、信号処理部１２４は、収集された３軸方向の加速度信号から、１周期（１歩）分の、３軸方向の加速度信号を抽出して取得する（ステップＳ１３１）。なお、１周期（１歩）分の加速度信号の抽出方法は、例えば上述したステップＳ１２１と同等の手法を適用することができる。このようにして抽出された、１周期分の上下方向の加速度信号の信号波形の一例は、図９中に粗い点線で示され、前後方向加速度信号の信号波形の一例は、図９中に細かい点線で示される。
【００３８】
次いで、信号処理部１２４は、ステップＳ１３１により取得された１周期分の、３軸方向の加速度信号のうち、上下方向の加速度信号（上下加速度）と前後方向の加速度信号（前後加速度）を合成して、合成加速度を生成する（ステップＳ１３２）。具体的には、次の（１１）式に基づいて、合成加速度が生成される。
合成加速度＝（(上下加速度)２＋(前後加速度)２ ）１／２      ・・・（１１）
このようにして生成された、合成加速度信号の信号波形の一例は、図９中に実線で示される。
【００３９】
次いで、信号処理部１２４は、ステップＳ１３２により生成された合成加速度信号について、図９に示すように、合成加速度信号の最大値（Ｑ）と、そのときの時間位置（最大位置：Ｖ）を取得する（ステップＳ１３３）。取得された合成加速度信号の最大値（Ｑ）と、そのときの時間位置（最大位置：Ｖ）は、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存される。
【００４０】
次いで、信号処理部１２４は、ステップＳ１３３により取得された最大値（Ｑ）に所定の係数を乗じて、足の着地及び離地に関わる変化点を探索する処理に用いるしきい値を決定する（ステップＳ１３４）。ここで適用される係数は、発明者の検証によれば、例えば０．２程度の値に設定することにより、概ね良好な結果が得られることを確認した。なお、この係数の値は０．２に限定されるものではなく、種々の条件により適宜設定される。例えば、特定の中心地を含む所定の数値範囲から任意に選択されるものであってもよいし、予め設定された固定値を用いるものであってもよい。
【００４１】
次に、信号処理部１２４は、ステップＳ１３３により取得された最大値（Ｑ）の時間位置（最大位置：Ｖ）を基点にして、図９に示すように、時間軸の前後方向に、それぞれ合成加速度信号が上記しきい値以下となる最初の極小値（Ｍ１、Ｍ２）を探索する（ステップＳ１３５）。ここで探索される極小値は、１周期（１歩）分の合成加速度信号における、足の着地及び離地に関わる変化点に相当する。発明者の検証によれば、足の着地及び離地に関わる変化点として、上記のように探索した極小値を適用することにより、後述する作用効果の検証（図１１参照）に示すように、推定接地時間と実際の接地時間とが極めて高い相関関係を示すことを確認した。なお、本実施形態においては、合成加速度信号の最大値（Ｑ）に所定の係数を乗じたしきい値を用いて、合成加速度信号の極小値を探索する手法を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の手法を用いて合成加速度信号における、足の着地及び離地に関わる変化点を探索するものであってもよい。
【００４２】
そして、信号処理部１２４は、この探索の結果、上記最大位置（Ｖ）を基点にして、時間軸の前後両方向に、一対計２箇所の合成加速度信号の極小値が見つかったか否かを判定する（ステップＳ１３６）。時間軸の前後両方向に極小値が見つからなかった場合には、信号処理部１２４は、上記の極値間隔取得処理を終了する。一方、図９に示すように、時間軸の前後両方向に極小値（Ｍ１、Ｍ２）が見つかった場合には、信号処理部１２４は、２つの極小値（Ｍ１、Ｍ２）間の差である極値間隔（Ｗ）を取得する（ステップＳ１３７）。取得された合成加速度信号の極値間隔（Ｗ）は、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存されて、上記の極値間隔取得処理が終了する。
【００４３】
なお、本実施形態に適用される極値間隔取得処理においては、３軸方向の加速度信号のうち、上下方向と前後方向の加速度信号からなる合成加速度信号を用いて、極値間隔を取得する場合について説明した。これは、発明者による検証の結果、上下方向と前後方向の加速度信号の組み合わせが最も安定して極小値を探索することが取得できることが確認されたことに基づくものである。ここで、複数の軸方向の加速度信号の組み合わせとして、左右方向の加速度信号を含めることも可能であるが、左右方向の加速度は個人差が顕著に表れる傾向があり、実際の接地時間を反映していない場合があるため、合成加速度の対象から除外した。しかしながら、被測定者であるユーザＵＳの走り方等によっては、左右方向の加速度信号を用いた場合であっても、実際の接地時間を反映している場合もある。したがって、本発明においては、極値間隔取得処理に適用される加速度信号の組み合わせを限定するものではなく、２軸方向以上の加速度信号を含む合成加速度信号を適用することができる。
【００４４】
（接地時間算出処理）
次に、接地時間算出処理においては、具体的には、例えば図４のフローチャートに示すように、まず、信号処理部１２４は、極値間隔取得処理（ステップＳ１１２）において極値間隔（Ｗ）が取得されたか否かを判定する（ステップＳ１１３）。極値間隔（Ｗ）が正常に取得できた場合には、信号処理部１２４は、次の（１）式（第１の計算式）に従って、係数a1、b1、c1及び上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）、極値間隔（Ｗ）に基づいて、接地時間を算出する（ステップＳ１１４）。
接地時間＝a1×上下加速度最大値＋b1×極値間隔
＋c1×上下加速度最大値×極値間隔      ・・・（１）
【００４５】
上記（１）式において、接地時間及び極値間隔の単位を［秒］、上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）の単位を［ｍ／ｓ２］とした場合に、１２人の異なる被験者の計３６０サンプルを用いた時の係数a1、b1、c1の最適値は、次のように示される。
a1＝0.0070（0.0063〜0.0158)
b1＝1.5270（1.4584〜1.8768)
c1＝-0.0746（−0.1404〜−0.0688)
【００４６】
ここで、各係数a1、b1、c1における括弧内の数値は、１２人の被験者における、それぞれの最適値の範囲を示すものである。また、通常、係数a1及びb1の符号は正であり、係数c1の符号は負である。また、各係数a1、b1、c1の各々の単位はそれぞれ異なり、a1は［a1×上下加速度最大値］の単位が時間となる単位を有し、b1は［b1×極値間隔］の単位が時間となる単位を有し、c1は［c1×上下加速度最大値×極値間隔］の単位が時間となる単位を有している。
【００４７】
なお、上記の係数a1、b1、c1を導出するための対象となった被験者は、いずれもフルマラソンの経験者やマラソン競技への参加を目指している競技志向の高い人々である。これに対して、マラソン競技への参加を目指していない人々やランニング初心者（ビギナー）等の場合には、熟練度や走り方の特徴、体力等に応じて適切な数値の係数が適用される。したがって、予めヒギナーモードや競技モード等の、複数種類の係数を用意しておいて、ユーザＵＳの熟練度や走り方の特徴、体力等に応じて、接地時間算出のための係数を適宜切り替えるものであってもよい。
【００４８】
また、上記（１）式を変形すると、次の（２）式のように表される。
接地時間＝b1×極値間隔＋上下加速度最大値×（c1×極値間隔＋a1）      ・・・（２）
上述した係数a1、b1、c1の数値範囲においては、（２）式の第１項（b1×極値間隔）は、実際の接地時間よりも必ず大きくなり、第２項（上下加速度最大値×（c1×極値間隔＋a1））は必ず負の値になる。これは、接地時間と上下方向の加速度とは、逆の動きをする傾向、つまり接地時間が短いほど上下方向の加速度が大きくなる傾向があり、この逆方向の動きにより極値間隔（Ｗ）が調整されていることによるものと考えることができる。
【００４９】
一方、ステップＳ１１３において、極値間隔（Ｗ）が取得できなかった場合には、信号処理部１２４は、次の（３）式（第２の計算式）に従って、係数a2及び上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）に基づいて、接地時間を算出する（ステップＳ１１５）。
接地時間＝a2×（１／上下加速度最大値）      ・・・（３）
【００５０】
上記（３）式において、接地時間の単位を［秒］、上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）の単位を［ｍ／ｓ２］とした場合に、上述した場合と同様に、１２人の異なる被験者の計３６０サンプルを用いた時の係数a2の最適値は、次のように示される。
a2＝0.0169（0.0109〜0.0267）
【００５１】
ここで、係数a2における括弧内の数値は、１２人の被験者における、それぞれの最適値の範囲を示すものである。なお、この場合においても、接地時間と上下加速度とは、逆の動きをする傾向があるといえる。また、係数a2は［a2×（１／上下加速度最大値)］の単位が時間となる単位を有している。
【００５２】
このようにして算出（推定）された接地時間は、発明者の検証によれば、ステップＳ１１４（すなわち、（１）式又は（２）式）により算出された接地時間の方が、ステップＳ１１５（すなわち、（３）式）により算出された接地時間よりも、実際の接地時間を反映していることを確認した。
【００５３】
次いで、図３のフローチャートに戻って、演算処理回路１２０は、接地時間推定処理（ステップＳ１０３）において算出された接地時間について、分析処理を実行する（ステップＳ１０４）。具体的には、演算処理回路１２０の判定部１２６が、算出された接地時間そのものについて、例えば、予め設定された基準値（又は基準範囲）を逸脱していないか否かの分析や、運動中に取得した接地時間の平均値に対して、所定以上の変化が生じていないか否かの分析を行う。また、判定部１２６は、算出された接地時間に基づいて導出される各種の運動情報（例えば、疲労状態や走り方、移動速度、エネルギー消費量等）について、予め設定された基準値（又は基準範囲）と比較することにより、それらの運動情報の良否を判定する。そして、判定部１２６は、これらの分析の結果、接地時間や各種の運動情報が特定の状態（例えば異常状態等）を示した場合には、その判定結果に応じて報知信号を生成して報知部１５０に出力する。また、上述した分析処理において生成される分析データや判定結果は、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存される。
【００５４】
次いで、報知部１５０は、演算処理回路１２０から出力される報知信号に基づいて、所定の振動情報や音情報を発生して、上述した分析処理の判定結果（特に異常状態）を運動支援情報としてユーザＵＳに報知する（ステップＳ１０５）。これにより、ユーザＵＳの触覚や聴覚を通して、運動支援情報が提供されるので、ユーザＵＳは運動中に略リアルタイムで接地時間や各種の運動情報の変化や異常を確実に認識することができる。
【００５５】
次いで、上述した一連の処理を終了するか否かが判断される（ステップＳ１０６）。具体的には、演算処理回路１２０の制御部１２２が、例えばユーザＵＳがチェスト機器１００の電源をオフさせたか否か、あるいは、加速度計測部１１０におけるセンシング動作を停止させる操作を行ったか否か（機器停止指示があるか否か）を判断する。機器停止指示がない場合には、制御部１２２は、ステップＳ１０２に戻って、上述した一連の運動支援方法（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）を繰り返し実行する。一方、機器停止指示がある場合には、制御部１２２は、上述した運動支援方法を終了する。
【００５６】
（作用効果）
次に、上述した運動支援装置及び運動支援方法における作用効果について検証する。
図１０は、フォースプレートを用いて取得される地面反力に基づいて求められる接地時間（実際の接地時間）と上下方向の加速度との関係を示す図であり、図１１は、本実施形態において算出される接地時間と実際の接地時間との関係を示す図である。
【００５７】
フォースプレートを用いて取得される地面反力は、例えば図１０（ａ）に示すように、被測定者であるユーザがフォースプレートに乗っていないとき（フォースプレートにユーザの体重が加わっていないとき）には略０に近い値を示し、ユーザがフォースプレートに乗っているとき（フォースプレートに体重が加わっているとき）には各軸方向に加わった力を示す。図１０（ａ）では、上下方向に加わった力を示す。ここで、地面反力が０付近から所定値（ここでは０［Ｎ］）を超えた時点を足の着地、所定値を下回った時点を足の離地と規定し、この着地と離地との間の時間を接地時間と定義する。
【００５８】
一方、胸部に装着したチェスト機器１００に備えられた加速度計測部１１０により取得された上下方向の加速度信号は、例えば図１０（ｂ）のような信号波形で示され、全体としては図１０（ａ）に示した地面反力と類似する変化傾向を有している。しかしながら、これらを詳しく検証すると、特に足の着地や離地に相当する時点の近傍における信号波形に顕著な差異があることが確認できる。これは、地面に接地する足から、チェスト機器１００（加速度計測部１１０）が装着されている胸部までの間に複数の関節や筋肉が介在しており、足裏で受ける力がそれらの関節等を介して胸部に伝わる過程で分散したり、外部から別の力が加わったりすることで変化するものと考えられる。そのため、胸部において計測された加速度信号のみを用いて、上述した定義に基づく接地時間を正確に算出（推定）することは困難であった。
【００５９】
そこで、本実施形態においては、上述したように、人体の胸部に装着した加速度計測部１１０により計測される３軸方向の加速度信号に基づいて、運動時の１周期（１歩）分の上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）と、１周期分の２軸方向以上の加速度信号から生成した合成加速度信号の、最大値の時間位置の前後で、所定のしきい値以下となる最も近い２つの極小値間の時間（極値間隔：Ｗ）とを取得する。そして、上記極値間隔が取得された場合には、これらの特徴量（Ｐ、Ｗ）に所定の係数を乗算して加算する計算式（（１）式）を用いて接地時間を算出する。一方、上記極値間隔が取得されなかった場合には、上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）に所定の係数を乗算する計算式（（３）式）を用いて接地時間を算出する。
【００６０】
このようにして算出（推定）された接地時間と、地面反力に基づいて算出された接地時間（実際の接地時間）との相関関係は、例えば図１１のように示される。ここでは、上述した場合と同様に、１２人の異なる被験者の計３６０サンプルにおける、推定接地時間と実際の接地時間の相関分布を示した。この図１１に示した相関分布の検証から、両者の相関関係は極めて高く、０．９６４の相関係数が得られた。すなわち、本実施形態によれば、胸部において計測された加速度信号に基づいて、精度よく接地時間を推定することができることが判明した。
【００６１】
また、本実施形態においては、チェスト機器１００単体で、運動中にセンサデータ（加速度信号）を収集し、算出した接地時間や各種の運動情報を分析して特定の状態（異常状態等）にあると判定した場合には、当該状態を報知する運動支援情報がユーザＵＳに略リアルタイムで提供される。したがって、ユーザＵＳは、簡易な構成の運動支援装置（チェスト機器１００）を装着するだけで、運動中に接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を略リアルタイムで把握して、現在の運動状態の改善に速やかに反映させることができる。
【００６２】
なお、本実施形態においては、運動中に取得したセンサデータに基づく分析処理の判定結果を、報知部１５０から略リアルタイムにユーザＵＳに報知する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態に示したチェスト機器１００は、外部の情報処理装置（例えばパーソナルコンピュータやスマートフォン、タブレット端末等；図示を省略）に各種のデータを転送するためのインターフェース部をさらに備える構成を有するものであってもよい。これにより、運動中に取得されたセンサデータに基づいて算出された接地時間や各種の運動情報、また、それらの分析処理の判定結果を、運動終了後に上記のインターフェース部を介して情報処理装置に転送して、当該情報処理装置の表示部等に数値データやグラフ等により表示するものであってもよい。これにより、接地時間や各種の運動情報の変化の傾向等を、視覚を通してユーザＵＳに提供することができるので、ユーザＵＳは自己の運動状態を直感的に把握することができ、今後の運動時に効果的に反映させることができる。なお、チェスト機器１００に備えられるインターフェース部については、後述する第３の実施形態において詳しく説明する。
【００６３】
また、本実施形態に係るチェスト機器１００は、図２に示した構成に加え、例えば運動中のユーザＵＳの心拍データ（生体情報）を取得する心拍計測部や、ＧＰＳ（全地球測位システム；Global Positioning System）を利用してユーザＵＳの現在位置等（地理情報）を取得するＧＰＳ受信回路等を備えているものであってもよい。心拍計測部やＧＰＳ受信回路等により取得された生体情報や地理情報は、例えば演算処理回路１２０の判定部１２６により、異常な運動負荷が加わった状態を判定する際や、算出された接地時間や各種の運動情報（疲労状態や走り方、移動速度、エネルギー消費量等）との関連性を分析する際に使用される。これにより、どの程度の運動負荷がかかったときに、上述した接地時間や各種の運動情報に変化が生じるかを分析することができる。
【００６４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る運動支援装置及び運動支援方法について説明する。
上述した第１の実施形態においては、加速度計測部１１０により取得された３軸方向の加速度信号をそのまま用いて接地時間推定処理を実行する場合について説明した。第２の実施形態においては、加速度計測部１１０により取得された３軸方向の加速度信号について、チェスト機器１００を装着した上体の傾き等の影響を補正することを特徴としている。
【００６５】
（運動支援装置）
図１２は、本発明に係る運動支援装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
【００６６】
第２の実施形態に係る運動支援装置は、例えば図１２に示すように、図２に示した第１の実施形態のチェスト機器１００において、角速度計測部１７０及び軸補正部１２８を付加した構成を有している。
【００６７】
角速度計測部１７０は、ユーザＵＳの運動中（走行中）の動作方向の変化（角速度）を計測する。本実施形態においては、角速度計測部１７０は、３軸角速度センサを有し、図１（ａ）、（ｂ）に示した、互いに直交する３軸について、各軸の回転方向に生じる角速度成分を検出して角速度信号（角速度データ）として出力する。角速度計測部１７０により取得された各軸の回転方向の角速度信号は、時間データに関連付けられて、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存されるとともに、演算処理回路１２０（軸補正部１２８）における加速度信号の軸補正処理に使用される。
【００６８】
軸補正部１２８は、演算処理回路１２０に設けられ、角速度計測部１７０により計測された角速度から重力方向を推定し、加速度計測部１１０により計測された上下方向の加速度信号の軸方向が重力方向と一致するように、加速度信号の各軸を回転させて、加速度信号の値を補正する。軸補正部１２８により補正された各軸方向の加速度信号は、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存されるとともに、上述した信号処理部１２４における足の接地時間の推定処理において、上下方向の加速度信号の最大値（Ｐ）と、合成加速度信号における極値間隔（Ｗ）と、を取得する際に使用される。
【００６９】
なお、図１２に示した加速度計測部１１０、演算処理回路１２０の制御部１２２と信号処理部１２４と判定部１２６、記憶部１３０、操作スイッチ１４０、報知部１５０、動作電源１６０は、上述した第１の実施形態と同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
【００７０】
（運動支援方法）
次に、本実施形態に係る運動支援装置における運動支援方法について説明する。
図１３は、本実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。ここで、上述した第１の実施形態と同等の手順については、その説明を簡略化する。また、図１４は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される加速度信号の軸補正処理の一例を示すフローチャートである。図１５は、本実施形態に係る加速度信号の軸補正処理により補正された３軸方向の加速度信号の一例を示す信号波形図である。
【００７１】
本実施形態に係る運動支援方法においては、例えば図１３のフローチャートに示すように、まず、ユーザＵＳがチェスト機器１００の電源を投入して起動させる（ステップＳ２０１）。そして、チェスト機器１００の加速度計測部１１０及び角速度計測部１７０におけるセンシング動作を開始させることにより、ユーザＵＳの運動中（走行中）の加速度信号及び角速度信号（図中、「センサデータ」と総称して表記）が収集されて、相互に関連付けられて記憶部１３０の所定の記憶領域に随時保存される（ステップＳ２０２）。
【００７２】
次いで、収集された加速度信号及び角速度信号に基づいて、演算処理回路１２０の軸補正部１２８が所定のアルゴリズムプログラムに従って処理を行うことにより、次に示すような加速度信号を軸補正する処理を実行する（ステップＳ２０３）。すなわち、人体の上体（特に体幹）に装着された加速度計測部１１０や角速度計測部１７０等の、人体の運動状態を検出するモーションセンサにおいては、上体の傾きなどの影響により、重力方向とセンサの上下方向の軸に差異が生じている。この軸方向の差異は時間的にも変化しているため、計測された加速度や角速度の値から、時刻ごとに異なる軸方向の差異を補正する必要がある。
【００７３】
そこで、本実施形態においては、例えば図１４のフローチャートに示すように、まず、軸補正部１２８は、収集された加速度信号と角速度信号から、時刻ごとの加速度信号と角速度信号を取得する（ステップＳ２１１）。次いで、軸補正部１２８は、ステップＳ２１１により取得された角速度信号から各時刻の重力方向を推定する（ステップＳ２１２）。そして、軸補正部１２８は、ステップＳ２１２により推定した重力方向と、上下方向の加速度信号の軸方向が一致するように、加速度信号の各軸を回転させることにより、各軸方向の加速度信号の値を補正する（ステップＳ２１３）。
【００７４】
具体的には、ユーザＵＳが一定の速度で走行している時に、複数の周期分の加速度信号を取得して平均した場合、センサの上下方向と重力方向が一致していれば、左右や前後方向の加速度信号の平均値は０になる。しかしながら、走動作における体の傾きなどの影響で、重力加速度が左右や前後方向の加速度に付加されることになるため、上記平均値は実際には０にならない。そこで、軸補正の一手法として、それらの軸の平均値が０になるように傾き角を求め（ステップＳ２１２）、回転行列を算出して、各方向の加速度に適用する（ステップＳ２１３）ことにより軸補正を行う。
【００７５】
このようにして軸補正を行った後の３軸方向の加速度信号は、例えば図１５のように示される。図６に示した、軸補正を行う前の３軸方向の加速度信号（生データ）に比較して、各軸方向とも加速度の値が変化しており、特に左右方向と前後方向の加速度信号は補正の効果を大きく受けていることが確認された。
【００７６】
なお、加速度信号の軸補正の手法は、上述したものに限定されるものはない。例えば加速度信号の時間平均を計算することにより重力方向を推定して、軸補正を行うものであってもよい。
【００７７】
次いで、図１３のフローチャートに戻って、信号処理部１２４は、軸補正処理（ステップＳ２０３）において補正された３軸方向の加速度信号に基づいて、上述した第１の実施形態と同様に、上下加速度最大値取得処理、極値間隔取得処理、接地時間算出処理を含む接地時間推定処理を実行する（ステップＳ２０４）。これにより、走動作における体の傾きなどの影響が抑制（除去）されて、実際の接地時間が反映されたより正確な接地時間を算出（推定）することができる。
【００７８】
次いで、判定部１２６は、接地時間推定処理（ステップＳ２０４）において算出された接地時間について、各種の分析処理を実行し、これらの判定結果に応じた報知信号を生成して報知部１５０に出力する（ステップＳ２０５）。そして、報知部１５０は、報知信号に基づいて、所定の振動情報や音情報を発生させることにより、運動支援情報をユーザＵＳに報知する（ステップＳ２０６）。これにより、ユーザＵＳは運動中に触覚や聴覚を通して、接地時間や各種の運動情報の変化や異常を確実に認識することができる。
【００７９】
次いで、上述した一連の処理を終了するか否かが判断され、処理を終了しない場合には、ステップＳ２０２に戻って、一連の運動支援方法（ステップＳ２０２〜Ｓ２０６）を繰り返し実行し、処理を終了する場合には、運動支援方法を終了する。
【００８０】
上述したように、本実施形態においては、運動中のユーザの上体が傾いている場合であっても、胸部において計測されたセンサデータ（加速度信号及び角速度信号）に基づいて、体の傾きなどの影響を抑制（除去）することができ、実際の接地時間が反映されたより正確な接地時間を算出（推定）することができる。また、ユーザＵＳは、簡易な構成の運動支援装置を装着するだけで、運動中に接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を略リアルタイムで的確に把握して、現在の運動状態の改善に速やかに反映させることができる。
【００８１】
なお、本実施形態においては、角速度計測部１７０により取得された角速度信号を、加速度信号の軸補正に使用する場合について説明したが、取得した角速度信号を、判定部１２６における次のような分析に使用するものであってもよい。
【００８２】
すなわち、上述した第１の実施形態においては、上下方向の加速度信号に基づいて、運動中の周期的な足の動きにおける１周期（１歩）分を切り出す手法を示した。この手法においては、１歩ごとの動作について、右足の動きに関連する信号波形であるのか、左足の動きに関連する信号波形であるのかを判別することができない。
【００８３】
そこで、左右いずれかの足に全体重が乗ったタイミングを含む所定の期間における、上下方向（重力方向）の軸に生じる角速度の極性を検出することにより、運動中の身体がどちらに回転しているかを判定して、接地している足が右足か左足かを判別することができる。
【００８４】
これにより、上述した上下加速度最大値取得処理及び極値間隔取得処理において切り出される１周期分の加速度信号と、上述した左右の足の判別処理により判別された左右の足の動きと、を関連付けて、上述した接地時間や各種の運動情報を取得することにより、ユーザＵＳの運動時の左右のバランスや運動姿勢（ランニングフォーム）の良否を判定することができる。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る運動支援装置及び運動支援方法について説明する。
上述した第１及び第２の実施形態においては、身体に装着したチェスト機器１００単体（単一の機器）で、ユーザＵＳの運動中に取得したセンサデータに基づいて、足の接地時間を推定し、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を分析して、特定の状態が発生した場合にリアルタイムで運動支援情報を報知する場合について説明した。第３の実施形態においては、チェスト機器１００に加え、身体に装着した別体の報知機器（別個の機器）を備え、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等の判定結果を、報知機器を介してリアルタイムで提供することを特徴としている。
【００８６】
（運動支援装置）
図１６は、本発明に係る運動支援装置の第３の実施形態を示す概略図である。ここで、図１６（ａ）は、本実施形態に係る運動支援装置を人体に装着した状態を示す概略図である。また、図１６（ｂ）は、本実施形態に係る運動支援装置に適用される報知機器の一構成例を示す外観図である。図１７は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるチェスト機器の一構成例を示す機能ブロック図である。ここで、図１７（ａ）は、本実施形態に係るチェスト機器の一構成例を示す機能ブロック図であり、図１７（ｂ）は、本実施形態に係るチェスト機器の他の構成例を示す機能ブロック図である。図１８は、本実施形態に係る運動支援装置に適用される報知機器の一構成例を示す機能ブロック図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
【００８７】
第３の実施形態に係る運動支援装置は、例えば図１６（ａ）に示すように、ユーザＵＳの胸部に装着されるチェスト機器１００と、手首（前腕部）等に装着される腕時計型又はリストバンド型の報知機器（以下、便宜的に「リスト機器」と記す）２００と、を有している。チェスト機器１００は、上述した第１又は第２の実施形態と同等の外観を有している。リスト機器２００は、例えば図１６（ｂ）に示すように、大別して、ユーザＵＳに少なくとも接地時間や運動情報の変化や異常等を報知する機器本体２０１と、ユーザＵＳの手首に巻き付けることにより機器本体２０１を装着するためのベルト部２０２と、を有している。
【００８８】
チェスト機器１００（機器本体１０１）は、例えば図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した第１又は第２の実施形態（図２、図１２参照）に示した構成において、報知部１５０を省略するとともに、インターフェース部（図中、「Ｉ／Ｆ部」と表記）１８０を備えた構成を有している。なお、チェスト機器１００は、上述した第１又は第２の実施形態（図２、図１２参照）に示した構成に加えて、Ｉ／Ｆ部１８０を備えた構成を有するものであってもよい。ここで、加速度計測部１１０、演算処理回路１２０、記憶部１３０、操作スイッチ１４０、動作電源１６０及び角速度計測部１７０は、上述した第１又は第２の実施形態と同等であるので、その説明を省略する。
【００８９】
Ｉ／Ｆ部１８０は、少なくとも、演算処理回路１２０の判定部１２６において実行される、足の接地時間や各種の運動情報に関する分析処理の判定結果に応じて生成された報知信号を、リスト機器２００に送信する際の通信インターフェースとして機能する。また、Ｉ／Ｆ部１８０は、当該報知信号に加え、信号処理部１２４により算出された接地時間そのものや各種の運動情報、判定部１２６における分析処理において生成されて、記憶部１３０に保存された分析データや判定結果を、リスト機器２００に送信するものであってもよい。
【００９０】
なお、Ｉ／Ｆ部１８０を介して、チェスト機器１００とリスト機器２００との間で、データや情報等を転送する手法としては、例えばブルートゥース（Bluetooth（登録商標））やワイファイ（WiFi；wireless fidelity（登録商標））等の各種の無線通信方式や、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ケーブル等の通信ケーブルを介した各種の有線通信方式を適用することができる。また、本実施形態において、演算処理回路１２０の制御部１２２は、所定の制御プログラムに従って処理を行うことにより、上述した第１又は第２の実施形態に示した各種の動作に加え、Ｉ／Ｆ部１８０におけるデータの転送動作を制御する。
【００９１】
リスト機器２００は、具体的には、例えば図１８に示すように、概略、演算処理回路２２０と、記憶部２３０と、操作スイッチ２４０と、報知部２５０と、動作電源２６０と、Ｉ／Ｆ部２８０と、を備えている。
【００９２】
演算処理回路２２０は、計時機能を備えたＣＰＵやＭＰＵ等の演算処理装置であって、所定の制御プログラムに従って処理を行うことにより、後述する報知部２５０における報知動作や、Ｉ／Ｆ部２８０におけるデータの転送動作等の、各構成における動作を制御して所定の機能を実現する。
【００９３】
記憶部２３０は、不揮発性メモリを有し、少なくともチェスト機器１００から送信された報知信号を、時間データに関連付けて所定の記憶領域に保存する。また、記憶部２３０は、上記報知信号に加え、チェスト機器１００から送信された接地時間や各種の運動情報、その分析処理において生成された分析データや判定結果を、時間データに関連付けて所定の記憶領域に保存するものであってもよい。なお、記憶部２３０は、上述した演算処理回路２２０において実行される制御プログラムを保存するものであってもよい。また、記憶部２３０を構成する不揮発性メモリ部分は、その一部又は全部が、例えばメモリカード等のリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、リスト機器２００に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。
【００９４】
操作スイッチ２４０は、例えば図１６（ｂ）に示すように、機器本体２０１の側面に突出するように設けられた押しボタン型のスイッチであってもよいし、後述する報知部２５０の表示部２５６の前面側（視野側）に設けられたタッチパネル型のスイッチであってもよい。操作スイッチ２４０は、例えばチェスト機器１００において実行された分析処理の判定結果に応じた運動支援情報を報知する際の動作制御や、表示部２５６に表示する項目の設定等の、各種の入力操作に用いられる。
【００９５】
報知部（情報提供部）２５０は、例えば図１８に示すように、振動部２５２と、音響部２５４と、表示部２５６と、を有している。振動部２５２及び音響部２５４は、上述した第１又は第２の実施形態に示したチェスト機器１００の報知部１５０と同等の機能を有し、少なくともチェスト機器１００から送信された報知信号に基づいて、所定の振動情報や音情報を発生することにより、触覚や聴覚を通してユーザＵＳに運動支援情報を報知する。ここで、振動部２５２や音響部２５４により提供される運動支援情報は、表示部２５６の表示に連動するものであってもよい。
【００９６】
また、表示部２５６は、例えば液晶方式や発光素子方式等の表示パネルを有し、少なくともチェスト機器１００から送信された報知信号に基づいて、所定の画像情報や文字情報を表示したり、所定の発光色や発光パターン等の発光情報を発光させたりすることにより、視覚を通してユーザＵＳに運動支援情報を報知する。また、表示部２６２は、チェスト機器１００から送信された接地時間や各分析処理において生成された分析データや判定結果を、そのまま数値データとして表示したり、例えばグラフ等の形態で表示したりするものであってもよい。さらに、表示部２５６は、現在時刻や走行時間、ピッチ、ラップタイム等の種々の情報を表示するものであってもよい。なお、報知部２５０は、振動部２５２と音響部２５４と表示部２５６のうち、少なくともいずれか一つを備えた構成を有しているものであってもよい。
【００９７】
動作電源２６０は、リスト機器２００（機器本体２０１）の各構成に駆動用電力を供給する。動作電源２６０は、上述したチェスト機器１００の動作電源１６０と同様に、周知の一次電池や二次電池を適用することができるほか、環境発電技術による電源等を適用することもできる。
【００９８】
インターフェース部２８０は、少なくとも、チェスト機器１００から送信される報知信号を受信する際の通信インターフェースとして機能する。また、インターフェース部２８０は、当該報知信号に加え、チェスト機器１００から送信された接地時間や各種の運動情報、その分析処理において生成された分析データや判定結果を受信するものであってもよい。
【００９９】
（運動支援方法）
次に、本実施形態に係る運動支援装置における運動支援方法について説明する。ここでは、図１７（ａ）に示した構成を有するチェスト機器１００を適用した場合の運動支援方法について説明するが、図１７（ｂ）に示した構成を有する場合には、軸補正した加速度信号を用いて、略同等の運動支援方法が実行される。
【０１００】
図１９は、本実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。ここで、上述した第１又は第２の実施形態と同等の手順については、その説明を簡略化する。
【０１０１】
本実施形態に係る運動支援方法においては、図１９のフローチャートに示すように、まず、ユーザＵＳがチェスト機器１００及びリスト機器２００の電源を投入して起動させる（ステップＳ３０１）。これにより、チェスト機器１００とリスト機器２００との間で、動作クロックの同期が行われる。そして、チェスト機器１００において、加速度計測部１１０におけるセンシング動作を開始することにより、ユーザＵＳの運動中（走行中）のセンサデータ（少なくとも加速度信号）が収集されて、記憶部１３０の所定の記憶領域に随時保存される（ステップＳ３０２）。
【０１０２】
次いで、収集されたセンサデータに基づいて、信号処理部１２４は、上述した第１の実施形態と同様に、上下加速度最大値取得処理、極値間隔取得処理、接地時間算出処理を含む接地時間推定処理を実行する（ステップＳ３０３）。これにより、実際の接地時間が反映された正確な接地時間が算出（推定）される。
【０１０３】
次いで、判定部１２６は、接地時間推定処理（ステップＳ３０３）において算出された接地時間について、各種の分析処理を実行し、これらの判定結果に応じた報知信号を生成する（ステップＳ３０４）。制御部１２２は、ステップＳ３０４により生成された報知信号を、Ｉ／Ｆ部１８０を介して、例えば無線通信方式により、チェスト機器１００からリスト機器２００に随時送信する（ステップＳ３０５）。
【０１０４】
そして、リスト機器２００において、チェスト機器１００から送信された報知信号に基づいて、報知部２５０から当該運動中に所定の振動情報や音情報、表示情報を発生させることにより、運動支援情報をユーザＵＳに報知する（ステップＳ３０６）。これにより、ユーザＵＳの触覚や聴覚、視覚を通して、接地時間や各種の運動情報の変化や異常を確実に認識することができる。
【０１０５】
次いで、上述した一連の処理を終了するか否かが判断され、処理を終了しない場合には、ステップＳ３０２に戻って、一連の運動支援方法（ステップＳ３０２〜Ｓ３０６）を繰り返し実行し、処理を終了する場合には、運動支援方法を終了する。
【０１０６】
上述したように、本実施形態においては、ユーザＵＳが胸部に装着したチェスト機器１００により取得した運動中のセンサデータに基づいて、実際の接地時間が反映された正確な接地時間が算出（推定）され、接地時間や各種の運動情報に関する分析処理の判定結果に応じて生成された報知信号が、手首に装着したリスト機器２００に随時送信される。そして、リスト機器２００により受信した報知信号に応じた運動支援情報がユーザＵＳに略リアルタイムで提供される。したがって、ユーザＵＳは、手首に装着したリスト機器２００から提供される運動支援情報により、運動中に接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を略リアルタイムで把握して、現在の運動状態を速やかに修正することができる。
【０１０７】
なお、本実施形態においては、チェスト機器１００により運動中に取得したセンサデータに基づいて算出された接地時間についての、分析処理の判定結果に応じて生成された報知信号を、リスト機器２００に随時送信して、略リアルタイムでユーザＵＳに運動支援情報として報知する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態に示した運動支援装置は、チェスト機器１００において算出された接地時間そのものや各種の運動情報、その分析データや判定結果を、随時リスト機器２００に随時送信して、リスト機器２００の表示部２５６に数値データやグラフ等の形態で表示するものであってもよい。これにより、運動中に接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を、視覚を通してユーザＵＳに略リアルタイムで提供することができるので、ユーザＵＳは自己の運動状態を的確に把握して、現在の運動状態の改善に速やかに反映させることができる。
【０１０８】
また、本実施形態においては、チェスト機器１００から送信された報知信号に基づいて、ユーザＵＳに所定の運動支援情報を提供する報知機器として、ユーザＵＳの手首に装着するリスト機器２００を一例として示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態に適用可能な報知機器は、視覚や触覚、聴覚等、人間の感覚を通して運動支援情報を提供することができるものであればよい。したがって、報知機器として、例えば耳部に装着するイヤホン型やイヤーピース型、首部に装着するネックレス型、眼鏡形状のスポーツグラス型等の、種々の形態の機器を適用するものであってもよいし、例えばスマートフォンを上腕部に装着するものであってもよい。
【０１０９】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る運動支援装置及び運動支援方法について説明する。
上述した第１乃至第３の実施形態においては、チェスト機器１００によりユーザＵＳの運動中に取得したセンサデータに基づいて、足の接地時間を推定し、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を分析して、その判定結果に応じた報知信号を生成する場合について説明した。第４の実施形態においては、チェスト機器１００により取得したセンサデータを、外部の情報処理装置（別個の機器）に転送して、当該情報処理装置において足の接地時間を推定し、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を分析して、その判定結果に応じた運動支援情報を報知することを特徴としている。
【０１１０】
（運動支援装置）
図２０は、本発明に係る運動支援装置の第４の実施形態を示す概念図である。図２１は、本実施形態に係る運動支援装置に適用される情報処理装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図２２は、本実施形態に係る運動支援装置に適用されるネットワークサーバの一構成例を示す機能ブロック図である。ここで、上述した第１乃至第３の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
【０１１１】
第４の実施形態に係る運動支援装置は、例えば図２０に示すように、チェスト機器１００と、情報処理装置３００と、ネットワーク４００と、ネットワークサーバ５００と、ユーザ端末７００と、を有している。ここで、チェスト機器１００は、上述した第３の実施形態に示した構成において、運動中に取得されたセンサデータを随時記憶部１３０に保存する機能と、チェスト機器１００の外部の情報処理装置３００との間で、データの転送を行う機能と、を有している。すなわち、チェスト機器１００は、上述した第１乃至第３の実施形態に示した、運動中に取得したセンサデータに基づいて、ユーザＵＳの足の接地時間を推定し、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を分析して、その判定結果に応じた報知信号を生成する機能を有していない。
【０１１２】
情報処理装置３００は、少なくともチェスト機器１００との間で、上述した無線通信方式や有線通信方式により、あるいは、メモリカード等の記憶媒体を介して、各種のデータの転送を行うことができる電子機器である。また、情報処理装置３００は、後述するようにネットワーク４００への接続機能やウェブブラウザ機能を備えている。情報処理装置３００は、例えば図２０に示すように、ノートブック型やデスクトップ型のパーソナルコンピュータ３０１や、スマートフォン３０２、タブレット端末３０３等の汎用機器、もしくは、運動支援装置の専用機器（図示を省略）が適用される。なお、本実施形態において、情報処理装置３００は、後述するユーザ端末７００として適用することができるものである。
【０１１３】
情報処理装置３００は、具体的には、例えば図２１に示すように、概略、演算処理回路３２０と、記憶部３３０と、入力操作部３４０と、表示部３５０と、動作電源３６０と、Ｉ／Ｆ部３８０と、を備えている。
【０１１４】
演算処理回路３２０は、計時機能を備えたＣＰＵやＭＰＵ等の演算処理装置であって、所定の制御プログラムに従って処理を行うことにより、表示部３５０における各種情報の表示動作、インターフェース部３８０におけるデータの転送動作等の、各構成における動作を制御する。
【０１１５】
記憶部３３０は、チェスト機器１００から転送されたセンサデータ（少なくとも加速度信号）を、所定の記憶領域に一時保存する。また、情報処理装置３００をネットワークサーバ５００において算出されたユーザＵＳの足の接地時間や、分析処理された接地時間や各種の運動情報の判定結果等を閲覧するためのユーザ端末７００として適用する場合には、記憶部３３０は、ネットワーク４００を介して受信した分析情報を所定の記憶領域に保存する。なお、記憶部３３０は、上述したチェスト機器１００やリスト機器２００と同様に、その一部または全部がリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、情報処理装置３００に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。
【０１１６】
入力操作部３４０は、パーソナルコンピュータ３０１やスマートフォン３０２、タブレット端末３０３等に付設される、キーボードやマウス、タッチパッド、タッチパネル等の入力装置である。入力操作部３４０は、表示部３５０に表示される任意のアイコンやメニューを選択したり、画面表示中の任意の位置を指示したりすることにより、当該アイコンやメニュー、当該位置に対応する機能が実行される。
【０１１７】
表示部３５０は、例えば液晶方式や発光素子方式等の表示パネルを有し、少なくとも上述したチェスト機器１００から受信したセンサデータを、後述するネットワーク４００を介して、ネットワークサーバ５００に転送する際の、通信状態や転送状況を表示する。また、情報処理装置３００をユーザ端末７００として適用する場合には、表示部（情報提供部）３５０は、上記センサデータや接地時間、各種の運動情報、その分析データや判定結果を、数値データやグラフ等の形態で表示する。
【０１１８】
動作電源３６０は、情報処理装置３００の各構成に駆動用電力を供給する。動作電源３６０は、スマートフォン３０２やタブレット端末３０３等の可搬型の電子機器（モバイル機器）においては、例えばリチウムイオン電池等の二次電池が適用される。また、ノートブック型のパーソナルコンピュータ３０１等においては、二次電池や商用電源が適用される。また、デスクトップ型のパーソナルコンピュータにおいては、商用電源が適用される。
【０１１９】
インターフェース部３８０は、チェスト機器１００から送信されるセンサデータを受信する際のインターフェースとして機能する。また、インターフェース部３８０は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク４００への接続機能を備え、ネットワークサーバ５００との間でセンサデータ（図中、「転送データ」と表記）や分析情報を送受信する際のインターフェースとして機能する。
【０１２０】
また、ネットワーク４００は、上述した情報処理装置３００とネットワークサーバ５００との間で、センサデータ（転送データ）や分析情報の送受信を行うことができるコンピュータネットワークである。ここで、ネットワーク４００は、インターネット等の公衆利用が可能なネットワークであってもよいし、企業や地域、教育機関等の特定の団体による限定的に利用可能なネットワークであってもよい。
【０１２１】
ネットワークサーバ５００は、上述したネットワーク４００を介して、情報処理装置３００に接続されている。ネットワークサーバ５００は、少なくとも、情報処理装置３００から転送された、運動中に取得したセンサデータに基づいて、上述した第１乃至第３の実施形態に示した、ユーザＵＳの足の接地時間を推定し、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を分析して、その判定結果に応じた報知信号を生成する機能を備えたアプリケーションサーバである。
【０１２２】
ネットワークサーバ５００は、具体的には、例えば図２２に示すように、概略、演算処理回路５２０と、記憶部５３０と、入力操作部５４０と、表示部５５０と、動作電源５６０と、Ｉ／Ｆ部５８０と、データベース６００と、を備えている。ここで、入力操作部５４０と、表示部５５０と、動作電源５６０は、それぞれ上述した情報処理装置３００の入力操作部３４０と、表示部３５０と、動作電源３６０と同等の機能を有しているので、その説明を省略する。また、データベース６００は、ネットワークサーバ５００に内蔵されるものであってもよいし、ネットワークサーバ５００に外付け接続、または、ネットワーク４００に直接接続されるものであってもよい。
【０１２３】
演算処理回路５２０及び記憶部５３０は、上述した第１乃至第３の実施形態に示した演算処理回路１２０及び記憶部１３０と同等の機能を有している。すなわち、演算処理回路５２０は、計時機能を備えた演算処理装置であって、所定の制御プログラムに従って処理を行うことにより、センサデータ（転送データ）や分析情報等の記憶部５３０やデータベース６００への保存、読み出し動作や、表示部５５０における各種情報の表示動作、インターフェース部５８０におけるデータの転送動作等の、各構成における動作を制御する。また、演算処理回路５２０は、所定のアルゴリズムプログラムに従って処理を行うことにより、インターフェース部５８０を介して受信したセンサデータ（転送データ）に基づいて、上述した第１乃至第３の実施形態に示した、ユーザＵＳの足の接地時間を推定し、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を分析する処理を行う。この分析処理において生成された分析データや判定結果は、例えばデータベース６００の所定の記憶領域に保存される。また、ユーザＵＳがユーザ端末７００を用いてネットワークサーバ５００にアクセスすることにより、演算処理回路５２０は、データベース６００からユーザＵＳの要求に応じたセンサデータや各種の運動情報、その分析データや判定結果を適宜読み出して、ユーザ端末７００に備えられたウェブブラウザにおいて数値やグラフ等を用いた表示形態で表示するためのウェブ表示データを生成する。そして、当該ウェブ表示データを分析情報としてネットワーク４００を介してユーザ端末７００に送信する。
【０１２４】
また、記憶部５３０は、上述した演算処理回路５２０において所定の制御プログラムやアルゴリズムプログラムに従って処理を行う際に使用する、又は、当該プログラムに従って処理を行う際に生成される各種データを一時的に保存する。
【０１２５】
インターフェース部５８０は、上述した情報処理装置３００から転送されたセンサデータを受信する際や、ネットワークサーバ５００において算出された接地時間や各種の運動情報、その分析データや判定結果等を含む分析情報を、ユーザ端末７００に送信する際のインターフェースとして機能する。
【０１２６】
ユーザ端末７００は、上述した情報処理装置３００と同等の構成（図２１参照）を有する電子機器である。ユーザ端末７００は、ネットワークサーバ５００にアクセスすることにより、ネットワークサーバ５００において生成されたウェブ表示データを、ネットワーク４００を介して受信して、ウェブブラウザにより表示する。これにより、運動中に取得したセンサデータに基づいて算出された接地時間や各種の運動情報、その分析データや判定結果が、表示部に数値データやグラフ等の形態で表示される。なお、ユーザ端末７００は、センサデータのネットワークサーバ５００への転送に用いた情報処理装置３００をそのまま適用するものであってもよいし、当該情報処理装置３００とは別個の、ネットワーク接続機能を備えた電子機器を適用するものであってもよい。
【０１２７】
（運動支援方法）
次に、本実施形態に係る運動支援装置における運動支援方法について説明する。
図２３は、本実施形態に係る運動支援装置において実行される運動支援方法の一例を示すフローチャートである。ここで、上述した第１乃至第３の実施形態と同等の手順については、その説明を簡略化する。
【０１２８】
本実施形態に係る運動支援方法においては、図２３のフローチャートに示すように、まず、ユーザＵＳが身体に装着したチェスト機器１００の電源を投入して起動させる（ステップ４０１）。次いで、ユーザＵＳの運動開始と同時に、又は、運動開始と前後して、チェスト機器１００におけるセンシング動作を開始させることにより（ステップＳ４０２）、ユーザＵＳの運動中のセンサデータ（少なくとも加速度信号）が収集されて、記憶部１３０の所定の記憶領域に保存される（ステップＳ４０３）。このセンサデータの収集は、ユーザＵＳが運動終了と同時に、又は、運動終了と前後して、チェスト機器１００におけるセンシング動作を終了させるまで継続される（ステップＳ４０４）。
【０１２９】
次いで、ユーザＵＳの運動終了後、チェスト機器１００の記憶部１３０に保存されたセンサデータを、無線通信方式や有線通信方式により、あるいは、メモリカード等を介して、情報処理装置３００に転送し、さらに、情報処理装置３００によりネットワーク４００を介して、当該センサデータをネットワークサーバ５００に転送する（ステップＳ４０５）。ネットワークサーバ５００に転送されたセンサデータ（転送データ）は、記憶部５３０又はデータベース６００の所定の記憶領域に保存される。
【０１３０】
次いで、ネットワークサーバ５００において、記憶部５３０に保存されたセンサデータに基づいて、演算処理回路５２０が、上述した第１乃至第３の実施形態と同様に、ユーザＵＳの足の接地時間を推定し、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を分析して、その判定結果に応じた報知信号を生成する処理を実行する（ステップＳ４０６、Ｓ４０７）。算出された接地時間や各種の運動情報、その分析データや判定結果は、データベース６００の所定の記憶領域に保存される。
【０１３１】
次いで、ユーザＵＳが情報処理装置３００又はユーザ端末７００を操作して、ネットワーク４００を介してネットワークサーバ５００にアクセスして、任意の分析情報の表示を要求（リクエスト）する操作を行う。これにより、ネットワークサーバ５００は、演算処理回路５２０によりデータベース６００に保存された接地時間や各種の運動情報、その分析データや判定結果を読み出して、上記の要求に応じた所定の表示形態を有するウェブ表示データを生成する。生成されたウェブ表示データは、インターフェース部５８０によりネットワーク４００を介して、分析情報として情報処理装置３００やユーザ端末７００に送信される。情報処理装置３００やユーザ端末７００に送信された分析情報は、ウェブブラウザを用いて表示部３５０に数値データやグラフ等の形態で表示される（ステップＳ４０８）。
【０１３２】
上述したように、本実施形態においては、ユーザＵＳが胸部に装着したチェスト機器１００により運動中のセンサデータを収集し、運動終了後に、情報処理装置３００によりネットワーク４００を介してネットワークサーバ５００に転送する。そして、ネットワークサーバ５００において、上述したユーザＵＳの足の接地時間の算出や、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等の分析が実行される。そして、ユーザＵＳは、情報処理装置３００やユーザ端末７００によりネットワークサーバ５００にアクセスすることにより、ネットワークサーバ５００からセンサデータや接地時間、各種の運動情報、その分析データや判定結果等が分析情報として送信されて、情報処理装置３００やユーザ端末７００の表示部３５０に表示される。これにより、本実施形態においては、ユーザＵＳは、簡易な構成の運動支援装置（チェスト機器１００）を装着するだけで、運動後に接地時間や各種の運動情報の変化や異常等を、視覚を通して直感的に把握することができるので、今後の運動時に効果的に反映させることができる。
【０１３３】
また、本実施形態においては、チェスト機器１００は、少なくとも運動中のセンサデータを収集して保存する機能を有していればよく、情報処理装置３００は、少なくともネットワークサーバ５００へのセンサデータの転送機能と、ウェブブラウザによる分析情報の表示機能を有していればよい。したがって、本実施形態に係る運動支援装置を安価かつ簡易に構成することができる。
【０１３４】
また、本実施形態においては、ネットワークサーバ５００において、ユーザＵＳの足の接地時間の算出や、接地時間や各種の運動情報の変化の傾向等の分析が行われる。これにより、ネットワークサーバ５００において、例えば接地時間の算出に関わるアルゴリズムプログラムや、接地時間や各種の運動情報の分析に関わるアルゴリズムプログラムを随時更新することにより、常に最新の手法の算出処理や分析処理を実行することができ、自己の運動状態を的確に把握することができる。
【０１３５】
なお、本実施形態においては、チェスト機器１００により取得されたセンサデータ（少なくとも加速度信号）を、情報処理装置３００によりネットワーク４００を介してネットワークサーバ５００に転送し、当該ネットワークサーバ５００において、上述したユーザＵＳの足の接地時間の算出や、接地時間や各種の運動情報の変化や異常等の分析を行う場合について説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、図２０に示すように、チェスト機器１００の外部に設けられた情報処理装置３００（例えばノートブック型やデスクトップ型のパーソナルコンピュータ３０４）において、上述した接地時間の算出や、接地時間や各種の運動情報の分析を行うものであってもよい。この場合、情報処理装置３００は、図２１に示した演算処理回路３２０において所定のアルゴリズムプログラムに従って処理を行うことにより、接地時間の算出や、接地時間や各種の運動情報の分析を行う機能を有し、ネットワーク４００への接続機能を必ずしも有している必要はない。したがって、情報処理装置３００がネットワーク４００への接続ができない（又は、困難な）環境にあっても、接地時間の算出処理や、接地時間や各種の運動情報の分析処理を良好に実行して、接地時間や各種の運動情報の分析データや判定結果を、表示部３５０に数値データやグラフ等の形態で表示することができる。これにより、接地時間や各種の運動情報の変化の傾向等を、視覚を通してユーザＵＳに提供することができるので、ユーザＵＳは自己の運動状態を直感的に把握することができ、今後の運動時に効果的に反映させることができる。
【０１３６】
また、上述した各実施形態においては、加速度計測部１１０や角速度計測部１７０を備えたチェスト機器１００を胸部に装着した構成について詳しく説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではない。本発明は、少なくとも運動中（走行中）の３軸方向の加速度信号を取得できるものであれば、身体の他の部位、例えば腰部や頸部等の人体の上体に装着するもの、より好ましくは四肢を除く体幹に装着するものであってもよく、発明者による検証によれば、体幹に装着することにより、上述した実施形態に係る手法を用いて精度よく接地時間を算出（推定）できることを確認した。
【０１３７】
また、上述した各実施形態においては、本発明を適用する運動としてランニングを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばウォーキング等の周期動作により構成される種々の運動に適用するものであってもよい。
【０１３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【０１３９】
（付記）
［１］
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得する加速度計測部と、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を取得する上下加速度最大値取得部と、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得する極値間隔取得部と、
前記極値間隔取得部により前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出する接地時間算出部と、
を有することを特徴とする運動支援装置。
【０１４０】
［２］
前記接地時間算出部は、前記極値間隔取得部において前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出することを特徴とする［１］に記載の運動支援装置。
【０１４１】
［３］
前記極値間隔取得部は、
前記合成加速度信号の最大値の時間位置の前後方向に、所定のしきい値以下となる極小値を探索し、前記最大値の前方向で前記最大値に最も近い第１の極小値と前記最大値の後方向で前記最大値に最も近い第２の極小値とを前記２つの変化点として取得し、前記第１の極小値と前記第２の極小値との間の時間を、前記極値間隔として取得することを特徴とする［１］又は［２］に記載の運動支援装置。
【０１４２】
［４］
前記加速度計測部により取得された前記上下方向の加速度信号を重力方向と一致させるように、前記加速度信号の各軸を回転させて、各軸の前記加速度信号の値を補正する軸補正部を有し、
前記上下加速度最大値取得部は、前記軸補正部により補正された前記加速度信号に基づいて、前記上下方向の加速度信号の最大値を取得し、
前記極値間隔取得部は、前記軸補正部により補正された前記加速度信号に基づいて前記極値間隔を取得することを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の運動支援装置。
【０１４３】
［５］
前記運動中の利用者の前記３軸の回転方向の角速度信号を取得する角速度計測部を有し、
前記軸補正部は、前記角速度計測部により取得された前記角速度信号に基づいて、前記重力方向を推定して、前記加速度信号の値を補正することを特徴とする［４］に記載の運動支援装置。
【０１４４】
［６］
前記接地時間算出部により算出された前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じて報知信号を生成する判定部と、
前記報知信号に基づいて、所定の運動支援情報を前記利用者に提供する情報提供部と、
を有することを特徴とする［１］乃至［５］のいずれかに運動支援装置。
【０１４５】
［７］
前記加速度計測部及び前記記憶部と、前記上下加速度最大値取得部、前記極値間隔取得部、前記接地時間算出部及び前記判定部と、前記情報提供部は、それぞれ直接的又は間接的にネットワークに接続され、
前記上下加速度最大値取得部、前記極値間隔取得部及び前記接地時間算出部は、前記ネットワークを介して受信した前記加速度信号に基づいて、それぞれ、前記上下方向の加速度信号の最大値及び前記合成加速度信号における前記極値間隔を取得して、前記接地時間を算出し、
前記情報提供部は、前記ネットワークを介して受信した、少なくとも前記判定部における前記判定結果に応じた前記報知信号に基づいて、前記運動支援情報を前記利用者に提供することを特徴とする［６］に記載の運動支援装置。
【０１４６】
［８］
前記加速度計測部により取得された前記加速度信号を随時保存する記憶部を有し、
前記上下加速度最大値取得部、前記極値間隔取得部及び前記接地時間算出部は、前記運動終了後に、前記記憶部に保存された前記加速度信号に基づいて、それぞれ、前記上下方向の加速度信号の最大値及び前記極値間隔を取得して、前記接地時間を算出することを特徴とする［１］乃至［７］のいずれかに記載の運動支援装置。
【０１４７】
［９］
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動き身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得し、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を算出し、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得し、
前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出し、前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出し、
前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じた運動支援情報を前記利用者に提供する、
ことを特徴とする運動支援方法。
【０１４８】
［１０］
コンピュータに、
周期的に足を動かして移動する運動中の利用者の身体の動き身体の動きに対応する３軸方向の加速度信号を取得させ、
前記運動中の利用者の１周期分の足の動きに対応する上下方向の前記加速度信号における最大値を算出させ、
前記１周期分の前記３軸方向における少なくとも２軸方向の前記加速度信号を合成した合成加速度信号における最大値の時間位置の前後で、前記合成加速度信号に対する前記利用者の足の着地と離地に関わる２つの変化点を取得したときに、前記２つの変化点間の時間を極値間隔として取得させ、
前記極値間隔が取得されたとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値と前記極値間隔に基づいて、前記運動中の利用者の前記足の接地時間を算出させ、前記極値間隔が取得されなかったとき、前記上下方向の加速度信号の前記最大値に基づいて前記接地時間を算出させ、
前記接地時間を所定の基準値と比較して、前記比較の判定結果に応じた運動支援情報を前記利用者に提供させる、
ことを特徴とする運動支援プログラム。
【符号の説明】
【０１４９】
１００    チェスト機器
１１０    加速度計測部
１２０、３２０、５２０    演算処理回路
１２２    制御部
１２４    信号処理部
１２６    判定部
１２８    軸補正部
１３０、３３０、５３０    記憶部
１５０、２５０    報知部
１５２、２５２    振動部
１５４、２５４    音響部
１７０    角速度計測部
１８０、２８０、３８０、５８０    インターフェース部
２００    リスト機器
２５６    表示部
３００    情報処理装置
３５０    表示部
４００    ネットワーク
５００    ネットワークサーバ
６００    データベース
７００    ユーザ端末
ＵＳ      ユーザ
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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