(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の体幹軸上に装着されたセンサ部が計測して当該利用者の進行方向をＹ軸としたときの前記Ｙ軸の角速度データをセンサデータの一部として出力する、前記センサデータを取得するセンサデータ取得手段と、
前記センサデータから判定されるタイミングであって、かつ、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの前記Ｙ軸の角速度データを第１の成分として用いて、前記着地タイミングにおいて着地した足が前記利用者の前記左右の足のいずれであるかを判定する左右着地判定手段と、
を有し、
前記左右着地判定手段は、１度、着地した足が左右の足の何れかであるかを判定した後は、前記センサ部を無効にして一歩当りの時間変動が大きいか否かを監視し、一歩当りの時間変動が大きい場合は前記センサ部を有効にして、再度、左右着地判定をやり直し、一歩当りの時間変動が大きくない場合は前記センサ部を無効のままにする、ことを特徴とする運動支援装置。
【請求項２】
前記センサ部は、更に、前記進行方向に対して直交し、且つ地面に水平な方向をＸ軸とし、前記進行方向に対して直交し、且つ地面に垂直な方向をＺ軸として、前記Ｙ軸の角速度データに加えて、前記Ｘ軸の加速度データと、前記Ｚ軸の角速度データを前記センサデータの一部として出力し、
前記左右着地判定手段は、前記Ｙ軸の角速度データを前記センサデータの前記第１の成分として用いて前記判定を行うことに加えて、前記Ｘ軸の加速度データを前記センサデータの前記第１の成分として用いて前記判定を行うことと、前記Ｚ軸の角速度データを前記センサデータの前記第１の成分として用いて前記判定を行うこと、を特徴とする請求項１に記載の運動支援装置。
【請求項３】
前記左右着地判定手段は、それぞれの前記判定により、着地した足が前記利用者の右足であると判定した数と、着地した足が前記利用者の左足であると判定した数との比較に基づいて、前記着地タイミングにおいて着地した足が前記左右の足のいずれであるかを決定することを特徴とする請求項２に記載の運動支援装置。
【請求項４】
前記左右着地判定手段は、それぞれの前記判定により、着地した足が前記利用者の右足であると判定した数と、着地した足が前記利用者の左足であると判定した数の尤度に基づいて、前記着地タイミングにおいて着地した足が前記左右の足のいずれであるかを決定することを特徴とする請求項２に記載の運動支援装置。
【請求項５】
前記左右着地判定手段により前記左右いずれの足であるか判定された結果に基づいて算出される前記利用者の身体の動作状態に関する指標を、所定の形態で表示する表示部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の運動支援装置。
【請求項６】
前記左右着地判定手段により前記左右いずれの足であるか判定された結果に基づいて算出される前記利用者の身体の動作状態に関する指標を、所定の形態で表示する表示部を有し、
前記左右着地判定手段は、前記左右いずれの足であるか判定した結果の尤度に応じて、前記表示部における前記指標の表示形態を変更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７】
前記センサ部は、更に、前記進行方向に対して直交し、地面に水平な方向をＸ軸とし、前記進行方向に対して直交し、地面に垂直な方向をＺ軸として、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸の加速度データを前記センサデータの一部として出力し、
前記Ｚ軸又は前記Ｙ軸の加速度データを、前記センサデータの、前記第１の成分と異なる第２の成分として用いて、前記着地タイミングを検出する歩判定手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の運動支援装置。
【請求項８】
利用者の体幹軸上に装着されたセンサ部が計測して当該利用者の進行方向をＹ軸としたときの前記Ｙ軸の角速度データをセンサデータの一部として出力する、前記センサデータを取得し、
前記センサデータから判定されるタイミングであって、かつ、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの前記Ｙ軸の角速度データを第１の成分として用いて、前記着地タイミングにおいて着地した前記足が前記利用者の左右の足のいずれであるかを判定し、
前記判定において、１度、着地した足が左右の足の何れかであるかを判定した後は、前記センサ部を無効にして一歩当りの時間変動が大きいか否かを監視し、一歩当りの時間変動が大きい場合は前記センサ部を有効にして、再度、左右着地判定をやり直し、一歩当りの時間変動が大きくない場合は前記センサ部を無効のままにする、ことを特徴とする運動支援方法。
【請求項９】
コンピュータに、
利用者の体幹軸上に装着されたセンサ部が計測して当該利用者の進行方向をＹ軸としたときの前記Ｙ軸の角速度データをセンサデータの一部として出力する、前記センサデータを取得させ、
前記センサデータから判定されるタイミングであって、かつ、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの前記Ｙ軸の角速度データを第１の成分として用いて、前記着地タイミングにおいて着地した前記足が前記利用者の左右の足のいずれであるかを判定させ、
前記判定において、１度、着地した足が左右の足の何れかであるかを判定した後は、前記センサ部を無効にして一歩当りの時間変動が大きいか否かを監視し、一歩当りの時間変動が大きい場合は前記センサ部を有効にして、再度、左右着地判定をやり直させ、一歩当りの時間変動が大きくない場合は前記センサ部を無効のままにさせる、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、人体の運動時の動作状態（運動状態）を把握して、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、増進する人々が増えている。また、日常の運動を通して、マラソン大会等の競技大会への参加を目指す人も増加している。このような人々は、自らの健康状態や運動状態を把握するため、種々の生体情報や運動情報を計測したり、記録したりすることに対して高い意識や関心を持っている。また、競技大会等への参加を目指す人々は、当該競技での好成績を目標としているため、効率的かつ効果的なトレーニング方法に対する意識や関心も非常に高い。
【０００３】
一方で、これらの人々の多くは、自らの運動方法や運動姿勢（フォーム）等について、専門家や指導者等から適切な指導を受ける機会は極めて少ない。そのため、自己の運動（例えばランニング）時の身体の使い方のバランスを把握して、適切か否かを判断することは非常に難しかった。また、身体の使い方のバランスを欠いた運動を継続することは、効率が悪いばかりか、身体の故障の原因にもなりかねない。
【０００４】
例えば、ランニング時の身体の使い方における左右のバランスを調べるためには、ランニング中に計測される様々な事象が、右足の着地に起因するものか、左足の着地に起因するものかを、運動指標として判定することが重要である。このような左右の足の着地判定については、例えば特許文献１に、センサ（計測器）を装着した姿勢における左右方向の回転量を用い、最大回転量となる方向（プラス方向かマイナス方向か）に基づいて、一歩を成す脚の左右を判定する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５１０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ランニング時における身体の動きは、腰部分と胸部分の鉛直軸回りの回転が逆方向になることが知られている。しかしながら、ランニング動作において、スピードを上げた場合には、胸部分の回転が腰部分の回転よりも大きくなって、鉛直軸における回転の中間点（回転方向が切り替わる中心点）が腰に近い位置に移動することになる。そのため、センサ機器を人体の体幹軸上、例えば、腰に装着してランニング時の動作を計測する場合、ランニング時の振動等によりセンサ機器の装着位置が上下にずれることによって、腰部分の回転が適切に検知されにくくなり、左右の足の着地判定が不安定になったり不正確になったりするという問題を有している。
【０００８】
そこで、本発明においては上記問題点に鑑みて、センサ機器を人体の体幹軸上で装着した場合であっても、正確に左右の足の着地判定を行う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】
【０００９】
本発明に係る運動支援装置は、
利用者の体幹軸上に装着されたセンサ部が計測して当該利用者の進行方向をＹ軸としたときの前記Ｙ軸の角速度データをセンサデータの一部として出力する、前記センサデータを取得するセンサデータ取得手段と、
前記センサデータから判定されるタイミングであって、かつ、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの前記Ｙ軸の角速度データを第１の成分として用いて、前記着地タイミングにおいて着地した足が前記利用者の前記左右の足のいずれであるかを判定する左右着地判定手段と、
を有し、
前記左右着地判定手段は、１度、着地した足が左右の足の何れかであるかを判定した後は、前記センサ部を無効にして一歩当りの時間変動が大きいか否かを監視し、一歩当りの時間変動が大きい場合は前記センサ部を有効にして、再度、左右着地判定をやり直し、一歩当りの時間変動が大きくない場合は前記センサ部を無効のままにする、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る運動支援方法は、
利用者の体幹軸上に装着されたセンサ部が計測して当該利用者の進行方向をＹ軸としたときの前記Ｙ軸の角速度データをセンサデータの一部として出力する、前記センサデータを取得し、
前記センサデータから判定されるタイミングであって、かつ、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの前記Ｙ軸の角速度データを第１の成分として用いて、前記着地タイミングにおいて着地した前記足が前記利用者の左右の足のいずれであるかを判定し、
前記判定において、１度、着地した足が左右の足の何れかであるかを判定した後は、前記センサ部を無効にして一歩当りの時間変動が大きいか否かを監視し、一歩当りの時間変動が大きい場合は前記センサ部を有効にして、再度、左右着地判定をやり直し、一歩当りの時間変動が大きくない場合は前記センサ部を無効のままにする、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る運動支援プログラムは、
コンピュータに、
利用者の体幹軸上に装着されたセンサ部が計測して当該利用者の進行方向をＹ軸としたときの前記Ｙ軸の角速度データをセンサデータの一部として出力する、前記センサデータを取得させ、
前記センサデータから判定されるタイミングであって、かつ、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの前記Ｙ軸の角速度データを第１の成分として用いて、前記着地タイミングにおいて着地した前記足が前記利用者の左右の足のいずれであるかを判定させ、
前記判定において、１度、着地した足が左右の足の何れかであるかを判定した後は、前記センサ部を無効にして一歩当りの時間変動が大きいか否かを監視し、一歩当りの時間変動が大きい場合は前記センサ部を有効にして、再度、左右着地判定をやり直させ、一歩当りの時間変動が大きくない場合は前記センサ部を無効のままにさせる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低消費電力で正確に左右の足の着地判定を行うことでき、運動時の身体の使い方のバランスを的確に把握して判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る運動支援装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】第１の本実施形態に係る運動支援装置に適用される各構成を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に適用される加速度センサ及び角速度センサにおける３軸方向を示す概略図である。
【図４】第１の実施形態に係る運動支援方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態に係る運動支援方法に適用される歩判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る加速度計測部により取得される各軸の加速度波形（平滑化フィルタ処理後）の一例を示す波形図である。
【図７】第１の実施形態に係る運動支援方法に適用される左右着地判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態に係る加速度計測部により取得されるＺ軸の加速度波形（平滑化フィルタ処理後）と、角速度計測部により取得されるＹ軸の角速度波形の一例を示す波形図である。
【図９】第１の実施形態に係る運動支援方法に適用される運動指標の表示例を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る運動支援方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態に係る運動支援方法に適用される左右着地判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施形態に係る運動支援方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係る加速度計測部により取得される加速度データと、角速度計測部により取得される角速度データの一例を示す実測波形図である。
【図１４】第３の実施形態に係る運動支援方法に適用される左右着地判定処理の最終処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係る運動支援装置の第４の実施形態を示す概略図である。
【図１６】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端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】第４の実施形態に適用される情報処理端末における運動指標の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、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。なお、以下の実施形態においては、本発明に係る運動支援装置のユーザ（利用者）がランニングを行う場合について説明するが、周期的に左右の足を交互に動かす運動であれば、ウォーキングやサイクリング等の他の運動であってもよい。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
（運動支援装置）
図１は、本発明に係る運動支援装置の第１の実施形態を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る運動支援装置に適用される各構成を示す機能ブロック図である。図２（ａ）はセンサ機器の構成を示す機能ブロック図であり、図２（ｂ）はリスト機器の構成を示す機能ブロック図である。図３は、本実施形態に適用されるモーションセンサにおける３軸方向を示す概略図である。
【００１６】
第１の実施形態に係る運動支援装置は、例えば図１に示すように、ユーザ（利用者）ＵＳの背面側の腰部に装着されるセンサ機器１００と、ユーザＵＳの手首等に装着される腕時計型又はリストバンド型のコントロール機器（以下、便宜的に「リスト機器」と記す）２００と、を有している。
【００１７】
センサ機器１００は、ランニングやマラソン等の移動を伴う運動中の人体の動作を、モーションセンサ（加速度計測部、角速度計測部）を用いて測定し、収集したセンサデータに基づいて、運動時の身体の使い方における左右バランスを示す運動指標を含む、ユーザＵＳの運動状態に関する各種のデータを算出する機能を有している。なお、図１においては、センサ機器１００としてユーザＵＳの腰部に装着する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。センサ機器１００は、人体の中心を通る体軸上又はその近傍に装着するものであれば他の位置、例えば胸部や頸部、腹部等に装着されるものであってもよい。また、センサ機器１００の人体への装着方法についても、特に限定するものではなく、例えばトレーニングウェアにクリップで挟み込む形態やテープ部材等で貼り付ける形態、ベルト等により体に巻き付ける形態等、種々の装着方法を適宜適用するものであってもよい。
【００１８】
センサ機器１００は、具体的には、例えば図２（ａ）に示すように、加速度計測部１１０と、角速度計測部１２０と、軸補正部１３０と、記憶部１４０と、信号処理部１５０と、制御部１６０と、通信用インターフェース部（以下、「通信Ｉ／Ｆ部」と略記する）１７０と、を備えている。
【００１９】
加速度計測部（センサ部）１１０は、ユーザＵＳの運動中の動作速度の変化の割合（加速度）を計測する。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軸の各々に沿った加速度（加速度信号）を検出して、加速度データとして出力する。本実施形態においては、図３に示すように、ランニング中のユーザＵＳに対して、進行方向を＋Ｙ軸方向、右手方向を＋Ｘ軸方向、Ｘ−Ｙ平面に直交する天井方向を＋Ｚ軸方向となるように、センサ機器１００（加速度計測部１１０）がユーザＵＳの腰部に装着される。加速度計測部１１０により取得された加速度データ（Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の加速度データＡｃｃＸ、ＡｃｃＹ、ＡｃｃＺ）は、経過時間の時間データに関連付けられて、後述する記憶部１４０に保存される。
【００２０】
角速度計測部（センサ部）１２０は、ユーザＵＳの運動中の動作方向の変化（角速度）を計測する。角速度計測部１２０は、３軸角速度センサを有し、上記加速度データを規定する、互いに直交する３軸について、各軸を中心とする回転運動の回転方向に生じる角速度（角速度信号）を検出して、角速度データとして出力する。本実施形態においては、図３に示すように、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸について、各軸の加速度の＋方向に向かって右回り方向に生じる角速度を＋方向と規定する。角速度計測部１２０により取得された角速度データ（Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の角速度データＧｙｒＸ、ＧｙｒＹ、ＧｙｒＺ）は、経過時間の時間データに関連付けられて記憶部１４０に保存される。
【００２１】
軸補正部１３０は、加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０により取得されたセンサデータ（加速度データ、角速度データ）に対して軸補正処理を実行する。具体的には、一般に、人体の背面側の腰部は直立状態においても、地表に垂直な重力方向を示す鉛直軸に対して前傾しているため、装着されたセンサ機器１００の上下方向の軸（Ｚ軸）も鉛直軸に対して前傾している。そして、ユーザＵＳが走り出すと、腰部はさらに前傾してセンサ機器１００のＺ軸がさらに傾斜するため、取得されたセンサデータに対して走行動作に起因する角度変動がさらに加わることになる。そこで、軸補正部１３０は、まず、各軸の加速度を走行動作の数周期分について平均化する。この平均化により加速度の重力方向の成分が残る（抽出される）ので、これに基づいて重力方向を特定する。軸補正部１３０は、加速度計測部１１０により取得された加速度データの天井（上）方向が、上記の特定された重力方向と一致するように、加速度、角速度信号の各軸を回転することで、加速度データ及び角速度データを補正する。
【００２２】
記憶部１４０は、軸補正部１３０において軸補正されたセンサデータ（加速度データ、角速度データ）を、経過時間の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１４０は、後述する信号処理部１５０や制御部１６０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を実行することにより、当該センサデータに基づいて算出される運動指標を含む、運動状態に関する各種のデータ等を所定の記憶領域に保存する。なお、記憶部１４０は、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、センサ機器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。
【００２３】
信号処理部（歩判定処理部、左右着地判定部、計測制御部）１５０は、後述する制御部１６０からの指示に基づいて、記憶部１４０に保存された軸補正後のセンサデータに基づいて着地した足が左右の足の何れであるかを判定して、運動時の身体の使い方における左右バランスを示す運動指標を含む、ユーザＵＳの運動状態に関する各種のデータを算出する処理を実行する。
【００２４】
制御部（計測制御部）１６０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、所定の動作クロックに基づいて、所定の制御プログラムを実行する。これにより、制御部１６０は、加速度計測部１１０や角速度計測部１２０におけるセンシング動作や、記憶部１４０における各種のデータ等の保存及び読出し動作、後述する通信Ｉ／Ｆ部１７０におけるリスト機器２００との通信動作等を制御する。また、制御部１６０は、所定のアルゴリズムプログラムを実行することにより、軸補正部１３０におけるセンサデータの軸補正処理や、信号処理部１５０における着地した足が左右の足の何れであるかの判定や運動指標等の算出等の所定の信号処理を制御する。なお、信号処理部１５０及び制御部１６０において実行される信号処理については詳しく後述する。
【００２５】
通信Ｉ／Ｆ部１７０は、少なくとも、後述するリスト機器２００と通信を行い、リスト機器２００からの制御信号を受信することにより、加速度計測部１１０や角速度計測部１２０におけるセンシング動作の開始又は終了が制御される。また、通信Ｉ／Ｆ部１７０は、加速度計測部１１０や角速度計測部１２０により収集されたセンサデータや、当該センサデータに基づいて信号処理部１５０により算出された運動状態に関する各種データ等を、リスト機器２００に送信する。ここで、通信Ｉ／Ｆ部１７０において、センサ機器１００とリスト機器２００との間で、各種の信号やデータを送受信する手法としては、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が適用される。
【００２６】
なお、センサ機器１００は、上述した加速度計測部１１０や角速度計測部１２０に加え、地磁気センサを備えた計測部や、ＧＰＳ（全地球測位システム；Global Positioning System）計測部等の他の計測手段を備えているものであってもよい。これらの計測部により取得されたセンサデータ（地磁気データや測位データ等）は、経過時間の時間データに関連付けられて記憶部１４０に保存される。これらのセンサデータは、上述した信号処理部１５０において算出された運動状態に関する各種データを、地形や地理的な条件に関連付けて分析する際等に使用することができる。
【００２７】
リスト機器２００は、ユーザＵＳが視認しやすい位置の人体の部位（例えば手首）に装着され、センサ機器１００に対して、所定の無線通信方式を用いて接続される。リスト機器２００は、センサ機器１００におけるセンシング動作の開始又は終了を指示する機能や、センサ機器１００において取得されたセンサデータに基づいて算出された運動状態に関する各種データ等を、ユーザＵＳに視認可能な形態で表示する機能を有している。ここで、図１においては、コントロール機器としてユーザＵＳの手首に装着する腕時計型（又はリストバンド型）の形態を有する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものでない。コントロール機器は、例えばポケットに収納されたり、上腕部に装着されたりしたスマートフォン等の携帯情報端末や専用端末であってもよい。
【００２８】
リスト機器２００は、具体的には、例えば図２（ｂ）に示すように、入力操作部２１０と、表示部２２０と、記憶部２４０と、制御部２６０と、通信Ｉ／Ｆ部２７０と、を備えている。
【００２９】
入力操作部２１０は、リスト機器２００の筐体に設けられたボタンスイッチや後述する表示部２２０の前面に設けられたタッチパネル等の入力手段である。入力操作部２１０は、例えばセンサ機器１００におけるセンシング動作の開始又は終了を指示する際や、表示部２２０に所望の情報等を表示させたり各種の設定を行ったりする際の入力操作に用いられる。
【００３０】
表示部２２０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、少なくとも入力操作部２１０を用いた入力操作に関する情報や、センサ機器１００から送信されたユーザＵＳの運動状態に関する各種データ等を所定の形態で表示する。なお、表示部２２０は、上記の情報に加え、センサ機器１００の動作状態に関する情報や、時刻情報等を表示するものであってもよい。
【００３１】
記憶部２４０は、少なくとも後述する通信Ｉ／Ｆ部２７０を介してセンサ機器１００から送信されたユーザＵＳの運動状態に関する各種データ等を所定の記憶領域に保存する。制御部２６０は、所定の制御プログラムを実行することにより、表示部２２０における各種データ等の表示動作や、記憶部２４０におけるデータの保存及び読出し動作、通信Ｉ／Ｆ部２７０におけるセンサ機器１００との通信動作等を制御する。
【００３２】
通信Ｉ／Ｆ部２７０は、所定の無線通信方式を適用してセンサ機器１００と通信を行うことにより、入力操作部２１０を操作することにより設定されるセンサ機器１００におけるセンシング動作の開始又は終了を指示する制御信号等をセンサ機器１００に送信する。また、通信Ｉ／Ｆ部２７０は、センサ機器１００において算出されたユーザＵＳの運動状態に関する各種データ等を受信する。
【００３３】
（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制御方法（運動支援方法）について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す運動支援方法は、センサ機器１００及びリスト機器２００の各制御部において所定のアルゴリズムプログラムを実行することにより実現される。
【００３４】
図４は、本実施形態に係る運動支援方法の一例を示すフローチャートである。図５は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される歩判定処理の一例を示すフローチャートである。図６は、本実施形態に係る加速度計測部により取得される各軸の加速度波形（平滑化フィルタ処理後）の一例を示す波形図である。図７は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される左右着地判定処理の一例を示すフローチャートである。図８は、本実施形態に係る加速度計測部により取得されるＺ軸の加速度波形（平滑化フィルタ処理後）と、角速度計測部により取得されるＹ軸の角速度波形の一例を示す波形図である。図９は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される運動指標の表示例を示す図である。
【００３５】
本実施形態に係る運動支援方法においては、図４のフローチャートに示すように、まず、ユーザＵＳがセンサ機器１００を腰部に装着した状態で、ランニングを開始する際に、手首等に装着したリスト機器２００を操作してセンサ機器１００におけるセンシング動作を開始する。具体的には、ユーザＵＳがリスト機器２００を操作することにより、センサ機器１００におけるセンシング動作の開始を指示する制御信号がリスト機器２００から通信Ｉ／Ｆ部１７０を介してセンサ機器１００に送信される。これにより、センサ機器１００の制御部１６０は、加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０を有効化するとともに、ランニング中の足の運び（左右の足の各一歩からなる２歩）を判定するための歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値を「０」に設定する初期化動作を実行する（ステップＳ１０２）。加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０は、制御部１６０により有効化されると、所定のサンプリング周波数に基づいてセンサデータを取得するサンプリング動作を開始する。ここで、加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０におけるサンプリング動作は同期して実行され、同一のタイミングで加速度データ及び角速度データが取得される。
【００３６】
制御部１６０は、ユーザＵＳがリスト機器２００を操作することにより、センサ機器１００におけるセンシング動作の終了を指示する制御信号が通信Ｉ／Ｆ部１７０を介して受信されて、処理の終了判断をするまで（ステップＳ１０４）、以下の一連の処理動作（ステップＳ１０６〜Ｓ１２４）を繰り返し実行する。
【００３７】
すなわち、制御部１６０は、まず、加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０によりセンサデータの取得（サンプリング）が通知されたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。制御部１６０は、加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０からサンプリング通知を受け取ると（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、加速度計測部１１０により取得された加速度データをリングバッファに格納する（ステップＳ１０８）。一方、サンプリング通知を受け取っていない場合には、制御部１６０は、ステップＳ１０４に戻って処理を継続し、次回のサンプリング通知を待つ。また、角速度計測部１２０が有効化されている場合には、制御部１６０は、上記の加速度データの取得と同時に、角速度データをリングバッファに格納する（ステップＳ１１０）。ここで、加速度データ及び角速度データが格納されるリングバッファは、記憶部１４０に設けられているものであってもよいし、後述する歩判定処理を実行する信号処理部１５０に設けられているものであってもよい。
【００３８】
次いで、制御部１６０は、信号処理部１５０を制御して、取得した加速度データに基づいて、ランニング中の左右の足の一歩ごとの足の運びを判定する歩判定処理を行う（ステップＳ１１２）。本実施形態に係る歩判定処理においては、加速度計測部１１０により取得された加速度データのうち、Ｚ軸の加速度データ（第２の成分）ＡｃｃＺを用いてランニング中の一歩ごとの足の運びを判定する。すなわち、加速度計測部１１０によりランニング中に取得される加速度データを軸補正し、平滑化フィルタ処理を施した後の波形は、例えば図６に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸でそれぞれ特徴的な波形を有している。ここで、Ｚ軸の加速度データＡｃｃＺにおける、時間経過とともに加速度の値が大きく変化する波形の周期は、一歩ごとの足の運びを表す歩周期に相当する。したがって、Ｚ軸の加速度データＡｃｃＺに基づいて、ランニング中の一歩ごとの足の運びを判定することができる。
【００３９】
歩判定処理においては、図５のフローチャートに示すように、信号処理部１５０は、まず、加速度計測部１１０により取得された加速度データのうち、最新（直近）の例えば４サンプル分のＺ軸の加速度データＡｃｃＺを用いて、移動平均値Ａ０を算出する（ステップＳ２０２）。
【００４０】
次いで、信号処理部１５０は、Ｚ軸の加速度データＡｃｃＺの移動平均値Ａ０に基づいて、足の運び（歩）が進んだか否かを判定する。具体的には、信号処理部１５０は、算出されたＺ軸の加速度データＡｃｃＺの移動平均値Ａ０が、１サンプル前に取得した加速度データに基づいて算出された、Ｚ軸の加速度データＡｃｃＺの移動平均値Ａ１よりも大きく、かつ、予め設定された閾値ＴＨ０以上であるか否かを判定することにより、足の運び（歩）の切れ目を検出する。すなわち、信号処理部１５０は、移動平均値Ａ１が閾値ＴＨ０よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ２０４）、移動平均値Ａ１が閾値ＴＨ０よりも小さい場合には（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、移動平均値Ａ０が閾値ＴＨ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。移動平均値Ａ０が閾値ＴＨ０以上である場合には（ステップＳ２０６のＹｅｓ）、信号処理部１５０は、移動平均値Ａ０を移動平均値Ａ１に設定するとともに、足の運び（歩）の切れ目が検出されて足の運び（歩）が進んだと判定して、フラグＩＳ_ＳＴＥＰを１に設定する。信号処理部１５０は、これらの移動平均値Ａ１及びフラグＩＳ_ＳＴＥＰを記憶部１４０の所定の記憶領域に保存する（ステップＳ２０８）。ここで、算出されたＺ軸の加速度データＡｃｃＺの移動平均値Ａ０の大きさを規定するための閾値ＴＨ０は、例えば過去に行ったランニング時に取得された加速度データに基づいて設定されるものであってもよく、例えば１２ｍ／ｓ２程度に設定される。
【００４１】
一方、移動平均値Ａ１が閾値ＴＨ０以上である場合（ステップＳ２０４のＮｏ）や、移動平均値Ａ１が閾値ＴＨ０よりも小さいが、移動平均値Ａ０が閾値ＴＨ０よりも小さい場合には（ステップＳ２０６のＮｏ）、信号処理部１５０は、移動平均値Ａ０を移動平均値Ａ１に設定するとともに、足の運び（歩）の切れ目が検出されず足の運び（歩）が進んでいないと判定して、フラグＩＳ_ＳＴＥＰを０に設定する。信号処理部１５０は、これらの移動平均値Ａ１及びフラグＩＳ_ＳＴＥＰを記憶部１４０の所定の記憶領域に保存し（ステップＳ２２０）、歩判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。なお、上記の足の運び（歩）の有無の判定処理（ステップＳ２０４、Ｓ２０６）に適用される、１サンプル前に取得した加速度データに基づいて算出される移動平均値Ａ１は、初期状態では不定である。そのため、信号処理部１５０は、最初の数サンプルで取得した加速度データに基づいて算出される移動平均値Ａ０に対しては、上記の判定処理を行わず、足の運び（歩）が進んでいないと判定して、フラグＩＳ_ＳＴＥＰを０に設定し、歩判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。
【００４２】
次いで、上記の足の運び（歩）の有無の判定処理（ステップＳ２０４、Ｓ２０６）により、足の運び（歩）の切れ目が検出されて足の運び（歩）が進んだと判定され、フラグＩＳ_ＳＴＥＰが１に設定された場合（ステップＳ２０８）には、信号処理部１５０は、足の運び（歩）の切れ目の時刻を規定するパラメータｔ０Ｎｏｗを現在時刻に設定して記憶部１４０の所定の記憶領域に保存する（ステップＳ２１０）。
【００４３】
次いで、信号処理部１５０は、上記の足の運び（歩）の判定処理の結果に基づいて、足の運び（歩）が２歩進んだか否かを判定する。具体的には、信号処理部１５０は、足の運び（歩）の２歩を判定するための歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値が０か否かを判定する（ステップＳ２１２）。歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値が０である場合（ステップＳ２１２のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、足の運び（歩）が一歩目であると判定して、前回の足の運び（歩）の切れ目の時刻を規定するパラメータｔ１Ｎｏｗと、現在時刻に設定されたパラメータｔ０Ｎｏｗとの差分時間を、パラメータＳＴＥＰ０に設定して記憶部１４０の所定の記憶領域に保存する（ステップＳ２１４）。
【００４４】
一方、歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値が０でない場合（ステップＳ２１２のＮｏ）には、信号処理部１５０は、足の運び（歩）が２歩目以降であると判定して、前回の足の運び（歩）の切れ目の時刻を規定するパラメータｔ１Ｎｏｗに設定された時刻からの経過時間を、パラメータＳＴＥＰ１に設定して記憶部１４０の所定の記憶領域に保存する（ステップＳ２１６）。ここで、パラメータＳＴＥＰ１に設定される経過時間は、パラメータｔ１Ｎｏｗとパラメータｔ０Ｎｏｗとの差分時間に相当する。
【００４５】
次いで、信号処理部１５０は、パラメータｔ１Ｎｏｗにパラメータｔ０Ｎｏｗの時刻を設定して記憶部１４０の所定の記憶領域に保存し（ステップＳ２１８）、歩判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。なお、上記の足の運び（歩）の一歩当たりの時間の算出処理（ステップＳ２１２〜Ｓ２１６）に適用される、前回の足の運び（歩）の切れ目の時刻を規定するパラメータｔ１Ｎｏｗは、初期状態では不定である。そのため、信号処理部１５０は、最初のサンプルで取得した加速度データに基づいて足の運び（歩）の切れ目の時刻を規定するパラメータｔ０Ｎｏｗに対しては、上記の算出処理を行わず、パラメータｔ１Ｎｏｗを現在時刻に設定（更新）する処理のみを行って、フラグＩＳ_ＳＴＥＰを０に設定し、歩判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。
【００４６】
次いで、制御部１６０は、上述した歩判定処理（ステップＳ１１２）において、足の運び（歩）が進んだと判定されたか否かを判定する。具体的には、信号処理部１５０は、歩判定処理において、足の運び（歩）が進んだか否かの判定結果を示すフラグＩＳ_ＳＴＥＰが１に設定されて、足の運び（歩）が進んで一歩の判定がされているか否かを判定する（ステップＳ１１４）。足の運び（歩）が進んで一歩の判定がされている場合（ステップＳ１１４のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値をインクリメントして更新する（ｃｔＳｔｅｐ←ｃｔＳｔｅｐ＋１）（ステップＳ１１６）。次いで、信号処理部１５０は、足の運び（歩）が２歩進んだか否かを判定する。具体的には、信号処理部１５０は、更新された歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値が２であるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値が２である場合（ステップＳ１１８のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、足の運び（歩）が２歩進んだと判定して、左右の足の着地を判定する左右着地判定処理を行う（ステップＳ１２０）。
【００４７】
一方、歩判定処理において、フラグＩＳ_ＳＴＥＰが１に設定されておらず、足の運び（歩）における一歩が判定されていない場合（ステップＳ１１４のＮｏ）や、歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値が２ではなく、足の運び（歩）が２歩進んでいないと判定された場合（ステップＳ１１８のＮｏ）には、制御部１６０は、ステップＳ１０４に戻って処理を継続し、次回のサンプリング通知を受信するまで待機する。
【００４８】
本実施形態に係る左右着地判定処理（ステップＳ１２０）においては、図７のフローチャートに示すように、制御部１６０は、信号処理部１５０を制御して、まず、角速度計測部１２０が有効化されているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここで、角速度計測部１２０が有効化された状態とは、角速度計測部１２０に駆動電力が供給（電源ＯＮ）されて有効に動作している状態を意味し、無効化された状態とは、角速度計測部１２０への駆動電力が遮断（電源ＯＦＦ）又は抑制されて有効に動作していない状態を意味する。角速度計測部１２０が有効化されていない（無効である）場合（ステップＳ３０２のＮｏ）には、信号処理部１５０は、上述した歩判定処理（ステップＳ１１２）により算出された一歩当たりの時間の変動が大きいか否かを判定する（ステップＳ３１６）。ここで、一歩当たりの時間変動の判定は、例えばパラメータＳＴＥＰ０に設定された一歩目の足の運びに要した時間と、パラメータＳＴＥＰ１に設定された２歩目の足の運びに要した時間との差分が、予め設定した閾値よりも大きい場合に、時間変動が大きいと見なしてもよい。あるいは、直近１０歩分の経過時刻を保存しておき、その平均値と一歩目の足の運びに要した時間（パラメータＳＴＥＰ０の設定値）、又は、２歩目の足の運びに要した時間（パラメータＳＴＥＰ１の設定値）とを比較して、その差分が予め設定した閾値よりも大きい場合に、時間変動が大きいと見なしてもよい。そして、一歩当たりの時間の変動が大きい場合（ステップＳ３１６のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、角速度計測部１２０を有効化して（ステップＳ３１８）、左右着地判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。一方、一歩当たりの時間の変動が小さい場合（ステップＳ３１６のＮｏ）には、信号処理部１５０は、その状態で左右着地判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。この場合には、既に設定されている変数ＳＴＥＰ０_ＩＳ_ＬＥＦＴの値が保持される。
【００４９】
ステップＳ３０２において、角速度計測部１２０が有効化されている場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、角速度計測部１２０により取得された各軸の角速度データのうち、Ｙ軸の角速度データ（第１の成分）ＧｙｒＹを用いてランニング中の左右の足の着地を判定する。具体的には、ランニング中に加速度計測部１１０により取得される加速度データの、平滑化フィルタ処理後のＺ軸の加速度データＡｃｃＺの波形は、例えば図８（ａ）のように示され、また、角速度計測部１２０により取得される角速度データにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの波形は、例えば図８（ｂ）のように示される。図８（ａ）、（ｂ）においては、時間軸が一致するように示されている。ここで、角速度データにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹは、左右の各足の運びに対応して概ね逆の変化の傾向を示し、左足が着地した場合にはＹ軸の角速度データＧｙｒＹが正（プラス）の値を示し、右足が着地した場合にはＹ軸の角速度データＧｙｒＹが負（マイナス）の値を示す。このＹ軸の角速度データＧｙｒＹの変化傾向は、左右の各足が着地した瞬間から若干遅れて顕著に現れる傾向にある。また、左右いずれかの足が着地するタイミングは、加速度データの、平滑化フィルタ処理後のＺ軸の加速度データＡｃｃＺの値が増加して、重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）を越える時間位置Ｔ１０１、Ｔ１０２の若干手前に存在する。したがって、加速度データにおけるＺ軸の加速度データＡｃｃＺが重力加速度を越える時間位置Ｔ１０１、Ｔ１０２（すなわち、着地タイミングの直後）における角速度データにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹに基づいて左右の足の着地を判定することができる。
【００５０】
すなわち、信号処理部１５０は、直近の時間位置Ｔ１０２における角速度データにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ１０２）から、１つ前の時間位置Ｔ１０１におけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ１０１）を差し引いた値（差分）を算出し、パラメータＤに設定する（ステップＳ３０４）。なお、図８（ａ）、（ｂ）に示した波形においては、パラメータＤは正の値に設定される。一方、逆の足の着地タイミングにおいては、パラメータＤは負の値に設定される。ここで、本実施形態において、パラメータＤの単位は、［rad／s］である。
【００５１】
次いで、信号処理部１５０は、パラメータＤが正の値（Ｄ＞０）であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。パラメータＤが正の値である場合（ステップＳ３０６のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、直近の時間位置Ｔ１０２の直前に着地した足が左足であると判定して、変数ＳＴＥＰ０_ＩＳ_ＬＥＦＴに１を設定して記憶部１４０の所定の記憶領域に保存する（ステップＳ３０８）。一方、パラメータＤが負の値である場合（ステップＳ３０６のＮｏ）には、信号処理部１５０は、直近の時間位置Ｔ１０２の直前に着地した足が右足であると判定して、変数ＳＴＥＰ０_ＩＳ_ＬＥＦＴに０を設定して記憶部１４０の所定の記憶領域に保存する（ステップＳ３１０）。そして、信号処理部１５０は、角速度計測部１２０を無効化して（ステップＳ３１２）、左右着地判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。
【００５２】
次いで、制御部１６０は、歩数カウンタｃｔＳｔｅｐの値を「０」に設定する初期化を実行する（ステップＳ１２２）。その後、制御部１６０は、通信Ｉ／Ｆ部１７０を介して、上述した歩判定処理（ステップＳ１１２）や左右着地判定処理（ステップＳ１２０）により取得された各種データや判定結果等をリスト機器２００に送信する。これにより、リスト機器２００の表示部２２０に、ランニング中の左右の足の運びに関連する各種のデータが運動指標として、数値や文字、アイコン等の所定の形態で略リアルタイムに表示更新されて、ユーザＵＳに提供される（ステップＳ１２４）。
【００５３】
リスト機器２００の表示部２２０に表示される運動指標は、具体的には、例えば図９（ａ）に示すように、歩判定処理や左右着地判定処理により取得された各種データや判定結果等に基づいて算出されるピッチ（図中、上段）や、左右の各足の着地タイミング間の経過時間（図中、中段及び下段）等が、数値や文字等により表示される。ここで、ピッチは１分当たりの歩数（単位［ｂｐｍ］）であるので、上述した歩判定処理においてパラメータＳＴＥＰ０、ＳＴＥＰ１に設定された値に基づいて、次の式により算出される。なお、図９（ａ）では、算出例として「１６９ｂｐｍ」と表記した。
（ピッチ）＝６０／（ＳＴＥＰ０＋ＳＴＥＰ１）
【００５４】
また、右足の着地タイミングから左足の着地タイミングまでの経過時間は、上述した左右着地判定処理において変数ＳＴＥＰ０_ＩＳ_ＬＥＦＴに１が設定されている場合には、パラメータＳＴＥＰ１に設定された値（図９（ａ）は例えば「１８０ｍｓ」と表記）が表示部２２０に表示される。また、左足の着地タイミングから右足の着地タイミングまでの経過時間は、左右着地判定処理において変数ＳＴＥＰ０_ＩＳ_ＬＥＦＴに１が設定されている場合には、パラメータＳＴＥＰ０に設定された値（図９（ａ）は例えば「１７６ｍｓ」と表記）が表示部２２０に表示される。
【００５５】
なお、図９（ａ）においては、リスト機器２００の表示部２２０に、ピッチや左右の各足の着地タイミング間の経過時間を運動指標として表示する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、左右の足の運びに関するものであれば、左右の足の交互の動きに関連する各種のデータを運動指標として表示するものであってもよいし、左右のそれぞれの足の独立した動きに関連する各種のデータを運動指標として表示するものであってもよい。ここで、後者の例としては、加速度データのうちのＺ軸の加速度データＡｃｃＺを積分して得られる、ランニング中の身体の上下動を示す値を運動指標として表示するものであってもよい。これによれば、右足の着地タイミングから左足の着地タイミングまでの身体の上下動、及び、左足の着地タイミングから右足の着地タイミングまでの身体の上下動の変動量を把握したり、これらを比較して把握したりすることができる。
【００５６】
その後、制御部１６０は、ステップＳ１０４に戻って、処理の終了判断をするまで、上述した一連の処理動作（ステップＳ１０６〜Ｓ１２４）を繰り返し実行する。
【００５７】
このように、本実施形態においては、ランニング中に取得された、地面に対して鉛直の加速度（軸補正後のＺ軸の加速度データＡｃｃＺ）の変化に基づいて、ランニング中の左右の足の着地タイミングを検出し、直近及び前回の着地タイミングの直後における進行方向軸周りの角速度（Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹ）の差分（パラメータＤ）が正負いずれの値であるかに基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定する。
【００５８】
これにより、本実施形態に係る運動支援装置は、ユーザが腰部にセンサ機器を装着してランニングを行った場合に、振動等によりセンサ機器の装着位置が上下にずれて腰部分の回転が適切に検知されない場合であっても、進行方向軸周り角速度に基づいて正確に左右の足の着地判定を行って、ユーザに運動指標として提供することができる。したがって、ユーザは運動時の身体の使い方のバランスを的確に把握して、その判断や改善に役立てることができる。
【００５９】
また、本実施形態においては、ランニング時の振動等によりセンサ機器の装着位置がある程度ずれた場合であっても正確に左右の足の着地判定を行うことができるので、センサ機器の装着構造として、例えばランニングウェアにセンサ機器をクリップ等で固定するような簡易な構造を適用することができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る運動支援方法においては、一度左右の足の着地判定を行った後には、角速度計測部を無効化する。また、鉛直方向の加速度の変化が周期的であるか否かを判定し、周期的ではないと判定された場合には、角速度計測部を有効化して進行方向軸周りの角速度（Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹ）に基づいて左右着地判定処理を再開する。
【００６１】
すなわち、本実施形態においては、左右の足の着地判定のために、一般に加速度計測部に比較して消費電力が大きい角速度計測部を用いている。そこで、本実施形態においては、一度左右の足の着地判定を行った後は、角速度計測部を無効化して左右着地判定処理が必要なときに再度有効化する間欠駆動を行うことにより、角速度計測部における電力の消費を必要最小限に留めて、センサ機器の低消費電力化を図ることができる。ここで、ユーザがランニング中に躓いたり立ち止まったりして、鉛直方向の加速度の変化が周期的ではなくなった場合には、角速度計測部を有効化して左右着地判定処理を再開することにより、左右の足の着地判定を適切に行うことができる。
【００６２】
なお、本実施形態においては、ランニング中の、左右の足の着地タイミングを検出する手法として、加速度計測部により取得される加速度データのうち、Ｚ軸の加速度データＡｃｃＺを用いる手法を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば加速度データのうち、Ｙ軸の加速度データＡｃｃＹを用いて上記の着地タイミングを検出するものであってもよい。具体的には、図６に示した加速度データのＸ、Ｙ、Ｚの各軸の加速度データにおいて、平滑化フィルタ処理後のＺ軸の加速度データＡｃｃＺが増加傾向にある期間中に、Ｙ軸の加速度データＡｃｃＹに現れる負のピーク値の時間位置を抽出することにより、左右の足の着地タイミングを検出することができる。
【００６３】
また、本実施形態においては、着地した足が左右いずれの足であるかを判定する手法として、角速度計測部により取得される角速度データのうち、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹに関わる特定のパラメータの極性（正負いずれの値であるか）を用いる手法を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば後述する第３の実施形態に示すように、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹを用いた手法や、Ｘ軸の加速度データＡｃｃＸを用いた手法、Ｚ軸の角速度データＧｙｒＺを用いた手法を用いて左右の足を判定するものであってもよい。これらの手法については、詳しく後述する。
【００６４】
また、本実施形態においては、一度左右着地判定を行った後は、角速度計測部を無効化して左右着地判定処理を間欠的に実行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い。本発明は、例えば特定の期間、角速度計測部を継続的に有効化して左右着地判定処理を連続して複数回実行し、その判定結果をフィルタリングして（評価、判別して絞り込んで）ユーザに運動指標として提供し、上記の特定の期間終了後は角速度計測部を継続的に無効化するものであってもよい。
【００６５】
（変形例）
次に、上述した本実施形態における変形例について図面を参照して説明する。
図１０は、本実施形態に係る運動支援方法の変形例を示すフローチャートである。ここで、上述した実施形態と同等の処理動作については、その説明を簡略化する。
【００６６】
上述した本実施形態においては、歩判定処理や左右着地判定処理により取得された各種データや判定結果等に基づいて、リスト機器２００の表示部２２０にランニング中の左右の足の運びに関連する運動指標として表示する場合について説明した。本実施形態の変形例においては、左右の足の着地判定処理の結果の安定度や正確さを示す尤度に基づいて、リスト機器２００の表示部２２０への運動指標の表示方法を変更することを特徴としている。
【００６７】
すなわち、本変形例においては、上述した第１の実施形態と同様に、左右着地判定処理（ステップＳ１２０）において、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、Ｚ軸の加速度データＡｃｃＺが重力加速度を越える時間位置Ｔ１０１、Ｔ１０２で、角速度計測部１２０により取得されたＹ軸の角速度データＧｙｒＹ相互の差分が算出されて、パラメータＤに設定される（ステップＳ３０４）。そして、パラメータＤが正負いずれの値であるかに基づいて、直近に着地した足が左右いずれの足であるかが判定される（ステップＳ３０６〜Ｓ３１０）。
【００６８】
その後、本実施形態の変形例においては、図１０のフローチャートに示すように、信号処理部１５０が、パラメータＤの値に基づいて、上述した左右の足の着地判定処理の結果の、統計学上の安定度や正確さを示す尤度（尤もらしさ）ＬＨを設定する（ステップＳ３２２）。ここで、尤度ＬＨは、左右の足の着地判定の安定度や正確さを１〜０の範囲の値で示し、安定度や正確さが高い場合には１で示され、安定度や正確さが低い場合には０に近い値で示される。すなわち、パラメータＤの値が正負の境である０から離れているほど、左右の足の着地判定処理の結果は安定度や正確さが高いことになる。これにより、信号処理部１５０は、パラメータＤの絶対値が例えば２以上（すなわち、Ｄ≧＋２、又は、Ｄ≦−２）である場合には、尤度ＬＨを１に設定する。一方、信号処理部１５０は、パラメータＤの絶対値が２未満（すなわち、−２＜Ｄ＜＋２）である場合には、尤度ＬＨを次の式のように設定する。ここで、ｓは調整係数であり、例えば１に設定される。また、Abs(_)は絶対値を取得する関数である。
ＬＨ＝exp（−(２−Abs(Ｄ))／ｓ）
【００６９】
そして、信号処理部１５０は、上記の尤度ＬＨを記憶部１４０の所定の記憶領域に保存した後、角速度計測部１２０を無効化して（ステップＳ３１２）、左右着地判定処理を終了し、上述した実施形態と同様に、図４に示したフローチャートに戻る。
【００７０】
次いで、制御部１６０は、歩数カウンタｃｔＳｔｅｐを初期化（ステップＳ１２２）した後、リスト機器２００の表示部２２０に、上述した歩判定処理や左右着地判定処理により取得された各種データや判定結果等に基づく運動指標が所定の形態で略リアルタイムに表示されて、ユーザＵＳに提供される（ステップＳ１２４）。
【００７１】
本変形例において、リスト機器２００の表示部２２０に表示される運動指標は、例えば図９（ｂ）に示すように、歩判定処理や左右着地判定処理により取得された各種データや判定結果等に基づいて算出されるピッチ（図中、上段）や、左右の各足の着地タイミング間の経過時間（図中、中段及び下段）等が、上述した尤度ＬＨに応じた所定の形態で表示される。ここでは、表示部２２０に表示される運動指標について、尤度ＬＨの大きさ（すなわち、左右の足の着地判定処理の結果の安定度や正確さ）が表示部２２０を視認するユーザに直感的かつ即座に認識されるように表示形態を設定する。具体的には、表示部２２０に尤度ＬＨそのものを数値情報として表示するものであってもよいし、例えば図９（ｂ）に示すように、左右の足の着地判定に関連する運動指標の表示濃度や表示色等を、尤度ＬＨに応じて変更するものであってもよい。ここで、尤度ＬＨが低いということは、左右の足の着地判定の安定度や正確さが低いことを意味しているので、上述した左右着地判定処理において設定された尤度ＬＨが低い場合には、ユーザにその改善を促す表示を行ってもよい。具体的には、例えば図９（ｃ）に示すように、ランニング中に左足が着地したタイミングで表示部２２０の前面のタッチパネルをタップしたり、ボタンスイッチを操作したりするように促す表示を行い、マニュアル操作により着地タイミングを設定するとともに、左右の足の着地判定を行うようにしてもよい。
【００７２】
このように、本変形例においては、左右着地判定処理において算出される進行方向軸周りの角速度の差分（パラメータＤ）に基づいて、左右の足の着地判定の安定度や正確さを示す尤度を設定し、尤度に応じた表示形態で運動指標をユーザに提供する。ここで、尤度が低い場合にはユーザに認識され易い形態で尤度を表示する。さらに、その改善を促す表示をして、ユーザのマニュアル操作により着地タイミングを設定するとともに、左右の足の着地判定を行って、センサ機器における左右の足の着地判定処理の結果を実質的に無効にする。
【００７３】
これにより、本変形例においては、上述した実施形態と同等の作用効果を実現することができるとともに、左右の足の着地判定の安定度や正確さ（尤度）に応じた表示形態でユーザに運動指標を提供することができる。ここで、左右の足の着地判定の安定度や正確さが低い場合には、ユーザにマニュアル操作を促して着地タイミングの設定や左右の足の着地判定を行うことができる。したがって、ユーザは運動時の身体の使い方のバランスをより的確に把握して、その判断や改善に役立てることができる。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る運動支援装置の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図１１は、第２の実施形態に係る運動支援方法に適用される左右着地判定処理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の実施形態及びその変形例と同等の処理動作については、その説明を簡略化する。
【００７５】
上述した第１の実施形態においては、直近及び前回の着地タイミングにおける進行方向軸周りの角速度（Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹ）の差分（パラメータＤ）が正負いずれの値であるかに基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定する場合について説明した。第２の実施形態においては、特定の期間に取得したセンサデータに基づいて予め算出した進行方向軸周りの角速度（Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹ）の平均値、又は、予め設定した所定の閾値に対する、直近の着地タイミングにおける進行方向軸周りの角速度の大小関係に基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定することを特徴としている。
【００７６】
すなわち、第２の実施形態においては、上述した第１の本実施形態に示した運動支援方法（図４のフローチャート参照）に適用される左右着地判定処理（ステップＳ１２０）において、図１１のフローチャートに示すように、制御部１６０は、信号処理部１５０を制御して、まず、角速度計測部１２０が有効化されているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。角速度計測部１２０が有効化されている場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、記憶部１４０の所定の記憶領域に保存されているＹ軸の角速度データＧｙｒＹの平均値ＧＹａｖを読み出して（ステップＳ３３２）、角速度計測部１２０により取得された、直近の着地タイミングにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ）が平均値ＧＹａｖよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３３４）。ここで、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの平均値ＧＹａｖは、ユーザが最近、あるいは、過去に行ったランニングにおいて、角速度計測部１２０により特定の期間取得したセンサデータ（例えば、数歩分〜１０歩分のセンサデータ）のうち、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹを用いて算出され、記憶部１４０の所定の記憶領域に予め保存される。
【００７７】
そして、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ）が平均値ＧＹａｖよりも大きい場合（ステップＳ３３４のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、当該タイミングで着地した足が左足であると判定して、変数ＳＴＥＰ０_ＩＳ_ＬＥＦＴに１を設定する（ステップＳ３０８）。一方、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ）が平均値ＧＹａｖよりも小さい場合（ステップＳ３３４のＮｏ）には、信号処理部１５０は、当該タイミングで着地した足が右足であると判定して、変数ＳＴＥＰ０_ＩＳ_ＬＥＦＴに０を設定する（ステップＳ３１０）。その後、信号処理部１５０は、角速度計測部１２０を無効化して（ステップＳ３１２）、左右着地判定処理を終了して図４に示したフローチャートに戻る。
【００７８】
このように、本実施形態においては、上述したように、予め算出された平均値と直近の着地タイミングにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹとの大小関係に基づいて、左右の足の着地判定を行うことができるので、判定対象となる一歩分のセンサデータのみでランニング中の左右の足の着地判定を正確に行うことができる。なお、上述した第１の実施形態においては、直近と前回の着地タイミングにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹ相互の差分（パラメータＤ）に基づいて、左右の足の着地判定を行う手法であるため、少なくとも２歩分以上のセンサデータを収集する必要がある。これにより、本実施形態においては、上述した第１の実施形態と同等の作用効果を実現することができるとともに、少ないバッファデータで左右の足の着地判定を行うことができ、処理負担を軽減して迅速に判定処理を行うことができる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、特定の期間に取得したＹ軸の角速度データＧｙｒＹの平均値ＧＹａｖに対する、直近の着地タイミングにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ）の大小関係に基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定する手法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。本発明は、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの平均値ＧＹａｖに替えて、予め設定した所定の閾値に対する、直近の着地タイミングにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ）の大小関係に基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定するものであってもよい。ここで、予め設定される閾値は、過去のユーザのランニング時に取得したセンサデータ（Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹ）の平均値に基づくものであってもよいし、平均値の経時的な変化の傾向に基づいて推定されるものであってもよい。
【００８０】
また、本実施形態においても、上述した第１の実施形態の変形例と同様に、左右の足の着地判定処理の結果の安定度や正確さを示す尤度を設定して、当該尤度に基づいて、リスト機器２００の表示部２２０への運動指標の表示方法を変更するものであってもよい。ここで、本実施形態において尤度は、例えば左右着地判定処理に先立って設定されるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの平均値ＧＹａｖ又は閾値を基準にした、直近の着地タイミングにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの値ＧＹ（Ｔ）の比率に基づいて設定される。
【００８１】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る運動支援装置の第３の実施形態について図面を参照して説明する。
図１２は、第３の実施形態に係る運動支援方法の一例を示すフローチャートである。図１３は、本実施形態に係る加速度計測部により取得される加速度データと、角速度計測部により取得される角速度データの一例を示す実測波形図である。図１４は、本実施形態に係る運動支援方法に適用される左右着地判定処理の最終処理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の実施形態及びその変形例と同等の処理動作については、その説明を簡略化する。
【００８２】
上述した第１の実施形態においては、着地タイミングの直後に取得されるＹ軸の角速度データＧｙｒＹ（厳密には、着地後に生じる身体の回転動作に起因するＹ軸の角速度データの変化）に基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定する手法について説明した。第３の実施形態においては、加速度データ又は角速度データを用いて、異なる複数の手法により左右着地判定処理を行い、これらの判定処理の結果の組み合わせにより、着地した足が左右いずれの足であるかを最終的に判定することを特徴としている。
【００８３】
第３の実施形態に係る運動支援方法においては、図１２のフローチャートに示すように、まず、ランニング中に取得したセンサデータに基づいて、足の運び（歩）の切れ目を検出する前準備処理を行う（ステップＳ４０２）。具体的には、ランニングを開始する際に、ユーザＵＳがリスト機器２００を操作することにより、センシング動作の開始を指示する制御信号がセンサ機器１００に送信されて、加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０が有効化されてサンプリング動作が開始される。加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０により取得されたセンサデータ（加速度データ及び角速度データ）はそれぞれリングバッファに格納されて、信号処理部１５０により、ランニング中の左右の足の運び（歩）の切れ目が検出される。
【００８４】
すなわち、ランニング中に加速度計測部１１０により取得される加速度データのＺ軸の加速度データＡｃｃＺの波形は、例えば図１３（ａ）のように示され、Ｘ軸の加速度データＡｃｃＸ、及び、Ｙ軸の加速度データＡｃｃＹの波形は、例えば図１３（ｃ）のように示される。また、角速度計測部１２０により取得される角速度データにおけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹ、及び、Ｚ軸の角速度データＧｙｒＺの波形は、例えば図１３（ｃ）のように示される。
【００８５】
信号処理部１５０は、図１３に示すように、少なくとも一歩分以上の加速度データ及び角速度データが取得された状態で、図１３（ａ）に示したＺ軸の加速度データＡｃｃＺに対して、移動平均等の平滑化フィルタ処理を施して、図１３（ａ）に示すように、平滑化加速度データＦＡｃｃＺを算出する。この平滑化加速度データＦＡｃｃＺの波形は、上述した第１の実施形態において図６、図８（ａ）に示した、平滑化フィルタ処理後のＺ軸の加速度データＡｃｃＺに相当する。
【００８６】
次いで、信号処理部１５０は、平滑化加速度データＦＡｃｃＺが極大値となる時間位置Ｔ２０１、Ｔ２０２、Ｔ２０３・・・を抽出し、各時間位置Ｔ２０１〜Ｔ２０２間、Ｔ２０２〜Ｔ２０３間、Ｔ２０３〜・・・の加速度データＡｃｃＺを２回積分することにより、図１３（ｂ）に示すように、高さ変動を示すデータを算出する。
【００８７】
次いで、信号処理部１５０は、図１３（ｂ）に示すように、高さ変動データが最大値となる時間位置Ｔ２１１、Ｔ２１２、Ｔ２１３・・・を抽出して、左右の足の運び（歩）の切れ目の時刻として設定する。ここで、図１３においては、図示の都合により、時刻５．２〜６．０秒までの加速度データ及び角速度データのみを示したが、上記の足の運び（歩）の切れ目を検出する処理においては、その前後の時刻（例えば時刻６．０秒以降）のデータも当然に用いられる。
【００８８】
なお、本実施形態に適用される前準備処理は、上述したＺ軸の加速度データＡｃｃＺを平滑化した後、２回積分して足の運び（歩）の切れ目の時刻を算出する手法に限定されるものではなく、上述した第１の実施形態に示した歩判定処理を適用するものであってもよい。
【００８９】
次いで、信号処理部１５０は、ランニング中の左右いずれかの足が着地するタイミングを検出する（ステップＳ４０４）。具体的には、信号処理部１５０は、例えば図１３（ｃ）に示すように、平滑化加速度データＦＡｃｃＺが増加傾向にある期間中に、Ｙ軸の加速度データＡｃｃＹが負のピーク値となる時間位置を抽出して、着地タイミングＴ１１１、Ｔ１１２・・・として設定する。ここで、平滑化加速度データＦＡｃｃＺが増加傾向にある期間は、図１３（ｂ）に示すように、足の運び（歩）の切れ目の時刻である時間位置Ｔ２１１、Ｔ２１２、Ｔ２１３・・・の、各時間位置Ｔ２１１〜Ｔ２１２間、Ｔ２１２〜Ｔ２１３間、Ｔ２１３〜・・・の前半の期間に対応し、この期間中のＹ軸の加速度データＡｃｃＹの負のピークに基づいて、着地タイミングＴ１１１、Ｔ１１２・・・が設定される。また、着地タイミングを検出するための他の手法としては、例えば、上述した第１の実施形態に示した手法（図８参照）を適用して、平滑化フィルタ処理後のＺ軸の加速度データＡｃｃＺが、重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）を越える時間位置の若干手前の時間位置を、着地タイミングとして設定するものであってもよい。
【００９０】
次いで、信号処理部１５０は、加速度計測部１１０及び角速度計測部１２０により取得されたセンサデータの、特定のデータ成分を用いて、異なる複数の手法により左右の足の着地を判定する左右着地判定処理を行う。本実施形態においては、Ｙ軸の角速度データ（第１の成分）ＧｙｒＹを用いた手法と、Ｘ軸の加速度データ（第１の成分）ＡｃｃＸを用いた手法と、Ｚ軸の角速度データ（第１の成分）ＧｙｒＺを用いた手法と、により左右着地判定処理を行う。ここで、これらの３つの手法による左右着地判定処理は、時系列的に実行されるものであってもよいし、並列的に実行されるものであってもよい。また、処理を実行する順序についても特に限定されるものではない。これらの左右着地判定処理の結果は、記憶部１４０の所定の記憶領域に保存される。以下、各手法による左右着地判定処理について具体的に説明する。
【００９１】
第１の手法による左右着地判定処理においては、信号処理部１５０は、上述した着地タイミング検出処理（ステップＳ４０４）により検出された着地タイミングから一定の時間範囲におけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹに基づいて、左右の足の着地を判定する処理を行う（ステップＳ４０６）。具体的には、信号処理部１５０は、図１３（ｄ）に示すように、上記の着地タイミングＴ１１１、Ｔ１１２・・・から一定の時間範囲、例えば７０ｍsecの期間内におけるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの極値（図中、実線丸囲みで表記）を検出し、当該極値が正負いずれの値であるかに基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定する。Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの極値が正の値である場合には、信号処理部１５０は、当該タイミングで着地した足が左足であると判定し、一方、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの極値が負の値である場合には、当該タイミングで着地した足が右足であると判定する。ここで、着地タイミングＴ１１１、Ｔ１１２・・・から一定の時間範囲に、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの極値が検出されない場合には、信号処理部１５０は、着地した足の判定結果を不定値とする。
【００９２】
すなわち、ランニング中の人体においては、足が着地した際の衝撃を和らげるために、着地すると骨盤が一瞬下がって、その後、元に戻るような動きをする。例えば左足で着地した場合、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹがプラス方向に大きく変動した後、元に戻るという現象が生じる。また、右足で着地した場合には、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹがマイナス方向に大きく変動した後、元に戻るという現象が生じる。したがって、着地タイミングの直後に取得されるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの極値の正負に基づいて左右の足の着地を判定することができる。
【００９３】
なお、上述した第１の実施形態においても、上記と同様の技術思想に基づいて左右の足の着地を判定する処理を適用している。第１の実施形態においては、直近と前回（１つ前）の各着地タイミングの直後に取得されるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの差分（パラメータＤ）が正負いずれの値であるかに基づいて、左右の足の着地を判定する処理を行っている。一般に、ランニング動作においては、走り方や走行スピードが異なると、着地タイミングの直後に取得されるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの変化傾向が異なる（例えば、上記の変動が遅延する）場合がある。そのため、第１の実施形態に示したような、着地タイミング直後のＹ軸の角速度データＧｙｒＹの値を用いる手法では、左右の足を判別できる程度の違いが得られない場合には、着地判定の精度がやや低下することが考えられる。そこで、本実施形態においては、上述したように、着地タイミングの直後に取得されるＹ軸の角速度データＧｙｒＹの極値の正負を用いる手法を適用することにより、左右の足の着地判定の精度をより向上させることができる。
【００９４】
第２の手法による左右着地判定処理においては、信号処理部１５０は、上述した着地タイミング検出処理（ステップＳ４０４）により検出された着地タイミングから一定の時間範囲におけるＸ軸の加速度データＡｃｃＸに基づいて、左右の足の着地を判定する処理を行う（ステップＳ４０８）。具体的には、信号処理部１５０は、図１３（ｃ）に示すように、上記の着地タイミングＴ１１１、Ｔ１１２・・・から一定の時間範囲、例えば７０ｍsecの期間内におけるＸ軸の加速度データＡｃｃＸの極値（図中、実線丸囲みで表記）を検出する。そして、当該時間範囲において、複数の極値が検出され、着地タイミングＴ１１１、Ｔ１１２・・・直後の最初の２つの極値が正の値、負の値の順序である場合には、信号処理部１５０は、当該タイミングで着地した足が左足であると判定し、一方、２つの極値が負の値、正の値の順序である場合には、信号処理部１５０は、当該タイミングで着地した足が右足であると判定する。ここで、着地タイミングＴ１１１、Ｔ１１２・・・から一定の時間範囲に、Ｘ軸の加速度データＡｃｃＸの極値が１つしか検出されなかった場合には、信号処理部１５０は、当該極値が正の値である場合には、着地した足が左足であると判定し、一方、当該極値が負の値である場合には、着地した足が右足であると判定する。
【００９５】
すなわち、ランニング中の人体においては、足が着地した際に、着地した足とは逆足方向に骨盤が動いて、その後、元に戻るような動きをする。例えば左足で着地した場合、Ｘ軸の加速度データＡｃｃＸがプラス方向に大きく変動した後、急激にマイナス方向へ変動し、その後、元に戻るという現象が生じる。また、右足で着地した場合には、Ｘ軸の加速度データＡｃｃＸがマイナス方向に大きく変動した後、急激にプラス方向へ変動し、その後、元に戻るという現象が生じる。したがって、着地タイミングの直後に取得されるＸ軸の加速度データＡｃｃＸの連続する極値の正負に基づいて左右の足の着地を判定することができる。
【００９６】
第３の手法による左右着地判定処理においては、信号処理部１５０は、上述した前準備処理（ステップＳ４０２）により検出された足の運び（歩）の切れ目の時刻から遡った（手前の）一定の時間範囲におけるＺ軸の角速度データＧｙｒＺに基づいて、左右の足の着地を判定する処理を行う（ステップＳ４１０）。具体的には、信号処理部１５０は、図１３（ｄ）に示すように、上記の足の運び（歩）の切れ目の時刻（時間位置Ｔ２１１、Ｔ２１２、Ｔ２１３・・・）から遡った一定の時間範囲におけるＺ軸の角速度データＧｙｒＺ（図中、点線丸囲みで表記）を積分し、当該積分値が正負いずれの値であるかに基づいて、着地した足が左右いずれの足であるかを判定する。ここで、足の運び（歩）の切れ目の時刻から遡った一定の時間範囲は、各時間位置Ｔ２１１〜Ｔ２１２間、Ｔ２１２〜Ｔ２１３間、Ｔ２１３〜・・・の後半の期間（例えば、各時間位置Ｔ２１１、Ｔ２１２、Ｔ２１３・・・から、時間位置間全体の６０〜９０％の時間が経過した期間）に設定される。Ｚ軸の角速度データＧｙｒＺの積分値が正の値である場合には、信号処理部１５０は、当該タイミングで着地した足が左足であると判定し、一方、Ｚ軸の角速度データＧｙｒＺの積分値が負の値である場合には、当該タイミングで着地した足が右足であると判定する。ここで、足の運び（歩）の切れ目の時刻（時間位置Ｔ２１１、Ｔ２１２、Ｔ２１３・・・）から遡った一定の時間範囲において、Ｚ軸の角速度データＧｙｒＺの積分値が０（ゼロ）である場合には、信号処理部１５０は、着地した足の判定結果を不定値とする。
【００９７】
すなわち、ランニング中の人体においては、一方の足を着地して他方の足を前に振り上げる（離地する）ときに、上半身が下半身に対して体軸の逆方向に捻る動きをする。例えば左足で着地した場合、上半身を捻るタイミングでＺ軸の角速度データＧｙｒＺが離地前の一定の時間範囲でプラス方向に変動し、その後、元に戻るという現象が生じる。また、右足で着地した場合には、上半身を捻るタイミングでＺ軸の角速度データＧｙｒＺが離地前の一定の時間範囲でマイナス方向に変動し、その後、元に戻るという現象が生じる。したがって、足の運び（歩）の切れ目の時刻（離地のタイミング）の手前の一定の時間範囲に取得されるＺ軸の角速度データＧｙｒＺの積分値の正負に基づいて左右の足の着地を判定することができる。
【００９８】
次いで、信号処理部１５０は、上述した異なる複数の手法による左右着地判定処理（ステップＳ４０６〜Ｓ４１０）の結果に基づいて、左右の足の着地を最終的に判定する最終左右判定処理を行う（ステップＳ４１２）。本実施形態に係る最終左右判定処理においては、図１４のフローチャートに示すように、制御部１６０は、信号処理部１５０を制御して、まず、上述した３つの手法による左右着地判定処理の結果から、着地した足が左足であると判定した数（左足判定数）が、着地した足が右足であると判定した数（右足判定数）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０２）。左足判定数が右足判定数よりも大きい場合（ステップＳ５０２のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、着地した足が左足であると最終的に判定して（ステップＳ５１２）、最終左右判定処理を終了して図１２に示したフローチャートに戻る。
【００９９】
一方、左足判定数が右足判定数よりも大きくない場合（ステップＳ５０２のＮｏ）には、信号処理部１５０は、左足判定数が右足判定数よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５０４）。左足判定数が右足判定数よりも小さい場合（ステップＳ５０４のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、着地した足が右足であると最終的に判定して（ステップＳ５１４）、最終左右判定処理を終了して図１２に示したフローチャートに戻る。
【０１００】
一方、左足判定数が右足判定数よりも小さくない場合（ステップＳ５０４のＮｏ）には、信号処理部１５０は、左足判定数と右足判定数とが同じであるか、あるいは、全ての判定処理の結果が不定値であると判定する（ステップＳ５０６）。この場合、信号処理部１５０は、前回の最終左右判定処理における左足又は右足の判定数の値が存在するか否かを判定する（ステップＳ５０８）。前回の処理における判定数が存在する場合（ステップＳ５０８のＹｅｓ）には、信号処理部１５０は、前回判定された足とは逆の足を今回着地した足であると最終的に判定して（ステップＳ５１６）、最終左右判定処理を終了して図１２に示したフローチャートに戻る。
【０１０１】
一方、前回の処理のおける判定数が存在しない場合（ステップＳ５０８のＮｏ）には、信号処理部１５０は、判定処理の結果を不定値に設定して（ステップＳ５１０）、最終左右判定処理を終了して図１２に示したフローチャートに戻る。これらの最終左右判定処理の結果は、記憶部１４０の所定の記憶領域に保存される。また、信号処理部１５０は、上述した第１の実施形態と同様に、最終左右判定処理を終了する際に、角速度計測部１２０を無効化する。
【０１０２】
次いで、制御部１６０は、少なくとも上述した最終左右判定処理（ステップＳ４１２）により取得された判定結果をリスト機器２００に送信する。これにより、リスト機器２００の表示部２２０に、ランニング中の左右の足の運びに関連する各種のデータが運動指標として略リアルタイムに表示更新されて、ユーザＵＳに提供される（ステップＳ４１４）。
【０１０３】
なお、上述した最終左右判定処理（ステップＳ４１２）においては、３つの手法による左右着地判定処理の結果から、左足判定数と右足判定数が同じである場合には、前回の最終左右判定処理における左足判定数及び右足判定数の値に基づいて、今回着地した足を最終的に判定する手法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、上記の左足判定数と右足判定数が同じである場合には、前回一回の最終左右判定処理における判定数の値ではなく、過去複数回の最終左右判定処理における判定数の値に基づいて、今回着地した足を最終的に判定するものであってもよい。これによれば、最終左右判定処理における判定結果の安定度や正確さを向上させることができる。
【０１０４】
このように、本実施形態においては、加速度データ又は角速度データを用いて、異なる複数の手法により左右着地判定処理を行い、これらの判定処理の結果の組み合わせ（又は、多数決）により、着地した足が左右いずれの足であるかを最終的に判定する。ここで、本実施形態においては、左右着地判定処理の手法として、ランニング中の着地タイミングの直後に取得されたＹ軸の角速度データＧｙｒＹの極値の正負判定に基づく手法と、着地タイミングの直後に取得されたＸ軸の加速度データＡｃｃＸの連続する極値の正負判定に基づく手法と、離地タイミング前の一定期間に取得されたＺ軸の角速度データＧｙｒＺの積分値の正負判定に基づく手法と、を適用する。
【０１０５】
これにより、本実施形態に係る運動支援装置は、ランニングを行った際の走り方や走行スピードの違いにより、Ｙ軸の角速度データＧｙｒＹの変化傾向が異なり、左右着地判定処理の結果が影響を受ける場合であっても、異なる複数の手法により左右着地判定処理を行い、これらに基づいて総合的に左右の足の着地判定を行うことにより、着地判定の精度を向上させて、ユーザに正確な運動指標を提供することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態においては、上述した３つの手法による左右着地判定処理（ステップＳ４０６〜Ｓ４１０）において、判定対象となる一歩分のセンサデータのみでランニング中の左右の足の着地判定を行う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。本発明は、例えば第１の実施形態に示したように、少なくとも２歩分以上のセンサデータを収集して、連続する２歩の着地タイミングの前後において取得されるセンサデータ相互の差分を用いて左右の足の着地判定を行うものであってもよい。
【０１０７】
また、本実施形態においては、上述した３つの手法による左右着地判定処理（ステップＳ４０６〜Ｓ４１０）の各々において、着地した足が左右いずれの足であるかを判定し、その後、最終左右判定処理（ステップＳ４１２）において、当該判定結果（左足か、右足か、あるいは、不定値か）の多数決に基づいて、着地した足を最終的に判定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。本発明は、例えば第１の実施形態の変形例に示したように、３つの手法による左右着地判定処理の各々において、判定結果の安定度や正確さを示す尤度を算出し、それらの尤度の値を比較することにより着地した足を最終的に判定するものであってもよい。
【０１０８】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る運動支援装置の第４の実施形態について図面を参照して説明する。
図１５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略図である。図１６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端末の構成を示す機能ブロック図である。図１７は、本実施形態に適用される情報処理端末における運動指標の表示例を示す図である。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の符号を付してその説明を簡略化する。
【０１０９】
上述した第１乃至第３の実施形態においては、センサ機器１００によりランニング中のセンサデータを取得し、当該センサデータに基づいて着地した足を判定する処理を行い、その判定結果をリスト機器２００に送信して略リアルタイムで所定の運動指標をユーザに提供する場合について説明した。第４の実施形態においては、センサ機器１００によりランニング中のセンサデータを収集し、ランニングの終了後に当該センサデータを外部機器（情報処理端末やサーバ機器）に送信して、外部機器において着地した足を判定する処理を行って、所定の運動指標をユーザに提供することを特徴としている。
【０１１０】
第４の実施形態に係る運動支援装置は、例えば図１５に示すように、センサ機器１００と、リスト機器２００と、情報処理端末３００と、を有している。ここで、センサ機器１００は、上述した各実施形態に示した構成（図２（ａ）参照）において、少なくとも、ランニング中に取得されたセンサデータを時間データに関連付けて記憶部１４０に順次保存する機能と、通信Ｉ／Ｆ部１７０によりリスト機器２００に加え、外部機器である情報処理端末３００との間で、各種の信号やデータを送受信する機能と、を有している。すなわち、センサ機器１００は、データロガーとしての機能を有し、上述した各実施形態に示した、信号処理部１５０によりランニング中に取得したセンサデータに基づいて、着地した足を判定する処理や運動指標等の算出する処理を行う機能を有していなくてもよい。
【０１１１】
また、リスト機器２００は、上述した各実施形態に示した構成（図２（ｂ）参照）において、少なくとも、ユーザＵＳが入力操作部２１０を操作することにより、センサ機器１００におけるセンシング動作の開始又は終了を指示する機能を有している。すなわち、リスト機器２００は、センサ機器１００において取得されたセンサデータに基づいて算出された運動状態に関する各種データ等を表示する機能を有していなくてもよい。
【０１１２】
情報処理端末３００は、少なくともセンサ機器１００との間で所定の通信方式により、各種の信号やデータを送受信することができるとともに、センサ機器１００から受信したセンサデータに基づいて算出される運動指標を含む、運動状態に関する各種のデータ等を表示することができる電子機器である。情報処理端末３００は、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や、スマートフォン、タブレット端末等の汎用機器、もしくは、専用機器が適用される。
【０１１３】
情報処理端末３００は、具体的には、例えば図１６に示すように、入力操作部３１０と、表示部３２０と、記憶部３４０と、信号処理部３５０と、制御部３６０と、通信Ｉ／Ｆ部３７０と、を備えている。
【０１１４】
入力操作部３１０は、情報処理端末３００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手段である。入力操作部３１０は、表示部３２０に所望の情報等を表示させたり、各種の処理や設定を行ったりする際の入力操作に用いられる。表示部３２０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、少なくとも入力操作部２１０を用いた入力操作に関する情報や、センサ機器１００との通信状態、センサ機器１００から送信されたセンサデータに基づいて算出された運動状態に関する各種データ等を、所定の形態で表示する。ここで、表示部３２０は、人体に装着するリスト機器２００に適用される表示部２２０に比較して、画面サイズが大きく高精細の表示パネルを有していることが好ましい。
【０１１５】
記憶部３４０は、後述する通信Ｉ／Ｆ部３７０を介してセンサ機器１００から送信された、ランニング中に取得したセンサデータを所定の記憶領域に保存する。また、記憶部３４０は、後述する信号処理部３５０や制御部３６０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を実行することにより、当該センサデータに基づいて算出される運動指標を含む、運動状態に関する各種のデータ等を所定の記憶領域に保存する。なお、記憶部３４０は、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、情報処理端末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】
信号処理部３５０は、後述する制御部３６０からの指示に基づいて、センサ機器１００から送信されたセンサデータに基づいて着地した足を判定して、運動時の身体の使い方における左右バランスを示す運動指標を含む、ユーザＵＳの運動状態に関する各種のデータを算出する処理を実行する。
【０１１７】
制御部３６０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を実行することにより、表示部２２０における各種データ等の表示動作や、記憶部３４０における各種のデータ等の保存及び読出し動作、通信Ｉ／Ｆ部３７０におけるセンサ機器１００との通信動作等を制御する。また、制御部３６０は、所定のアルゴリズムプログラムを実行することにより、信号処理部３５０における着地した足の判定や運動指標等の算出等の所定の信号処理を制御する。ここで、制御部３６０に適用される演算処理装置は、人体に装着するセンサ機器１００やリスト機器２００に適用される演算処理装置に比較して、演算処理能力の高いものを適用することが好ましい。なお、信号処理部３５０及び制御部３６０において実行される信号処理については、上述した各実施形態に示した運動支援方法と同等であるので、具体的な説明を省略する。また、通信Ｉ／Ｆ部３７０は、少なくとも、センサ機器１００と通信を行い、ランニング中に取得したセンサデータを受信する。
【０１１８】
本実施形態においては、このような構成を有する運動支援装置において、ランニング中にセンサ機器１００により収集されたセンサデータが、ランニング後にセンサ機器１００から情報処理端末３００に送信される。情報処理端末３００は、上述した各実施形態に示した運動支援方法と同様に、信号処理部３５０及び制御部３６０において、受信したセンサデータに基づいて、着地した足の判定や運動指標の算出等の所定の信号処理を含む、詳細かつ様々な分析処理を実行し、表示部３２０にユーザＵＳの運動状態に関する各種データ等を所定の形態で表示する。
【０１１９】
情報処理端末３００の表示部３２０に表示される運動状態に関する各種データ等は、具体的には、例えば図１７に示すように、ランニング中の左右の足の運びと、身体の上下動との関係の時間変化がグラフの形態で表示される。ここでは、例えば異なるユーザ（例えば選手Ａと選手Ｂ）のグラフが、表示部３２０の画面の上下に並列的に配置されて、比較可能な状態で表示される。図１７の上下に示したグラフは、それぞれ選手Ａ、選手Ｂがトラックを２周走行した際の身体の上下動を表したものである。図１７に示された各種データ等の表示形態によれば、選手Ａは身体の上下動そのものが比較的少なく、左右の足における上下動の差もほとんどないことが見て取れる。これに対して、選手Ｂは身体の上下動が大きいだけでなく、左右の足における差も大きいことが見て取れる。なお、表示部３２０に表示される各種データ等は、図１７に示した表示形態に限定されるものではなく、特定のユーザの特定の日のトレーニングに関する各種データのグラフや数値を単独で表示するものであってもよいし、異なる日のトレーニングに関するグラフや数値を並列的に表示するものであってもよい。
【０１２０】
このように、本実施形態によれば、センサ機器１００により収集されたセンサデータに基づいて、情報処理端末３００において着地した足の判定や運動指標の算出等の信号処理を含む、詳細かつ様々な分析処理を実行し、比較的画面サイズが大きく高精細の表示部３２０に所定の形態で表示することにより、ユーザは運動時の身体の使い方のバランスを的確かつ多面的に把握して、その判断や改善に役立てることができる。
【０１２１】
また、本実施形態においては、センサ機器１００は、ランニング中にセンサデータを収集する機能を有していればよく、着地した足の判定や運動指標の算出等の信号処理を行う機能を有していなくてもよいので、センサ機器における処理負担を軽減してバッテリ駆動時間を長くしたり、センサ機器１００の装置構造を簡素化して小型軽量化したりすることができる。
【０１２２】
なお、本実施形態においては、センサ機器１００によりランニング中に収集されたセンサデータを情報処理端末３００に送信して、情報処理端末３００において着地した足の判定や運動指標の算出等の信号処理を実行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、例えば図１５に示すように、センサ機器１００によりランニング中に収集されたセンサデータを、情報処理端末３００やネットワーク中継機器４００を介してサーバ機器５００に転送して、サーバ機器５００において、着地した足の判定や運動指標の算出等の信号処理を実行するものであってもよい。
【０１２３】
この場合、情報処理端末３００は、少なくともセンサ機器１００から送信されたセンサデータをサーバ機器５００に転送する機能に加え、ネットワークに接続して、サーバ機器５００において実行された信号処理により生成されたユーザの運動状態に関する各種データ等を閲覧できる機能を有していればよく、着地した足の判定や運動指標の算出等の信号処理を行う機能を有していなくてもよい。また、ネットワーク中継機器４００は、センサ機器１００から送信されたセンサデータをサーバ機器５００に転送する機能のみを有している。また、サーバ機器５００は、図１６に示した情報処理端末３００と略同等の構成を有し、少なくとも情報処理端末３００やネットワーク中継機器４００を介して転送されるセンサデータを受信する機能と、センサデータに基づいて着地した足の判定や運動指標の算出等の信号処理を実行する機能を有している。これによれば、ユーザは演算処理能力が比較的低い簡易な構成の情報処理端末３００を用いてサーバ機器５００にアクセスすることにより、運動状態に関する各種データ等を閲覧することができるので、本発明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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
（付記）
［１］
利用者の身体に装着されて、移動動作中の前記利用者の身体の動作状態を検出して、前記動作状態に対応するセンサデータを出力するセンサ部と、
前記センサデータから判定される、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの第１の成分を用いて、前記着地タイミングにおいて着地した足が前記利用者の前記左右の足のいずれであるかを判定する左右着地判定部と、
を有し、
前記センサ部は、前記利用者の進行方向をＹ軸とし、前記Ｙ軸を中心とする回転運動の角速度データを前記センサデータの一部として出力する角速度計測部を有し、
前記左右着地判定部は、少なくとも、前記角速度計測部から出力される前記Ｙ軸の前記角速度データを前記センサデータの前記第１の成分として用いて、前記判定を行うことを特徴とする運動支援装置。
【０１２６】
［２］
前記センサ部は、更に、前記進行方向に対して直交し、地面に水平な方向をＸ軸とし、前記進行方向に対して直交し、地面に垂直な方向をＺ軸として、前記センサデータとして、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸の３軸の加速度データを前記センサデータの一部として出力する加速度計測部を有し、
前記角速度計測部は、前記Ｙ軸に前記Ｘ軸と前記Ｚ軸とを加えた３軸の前記角速度データを前記センサデータの一部として出力することを特徴とする［１］に記載の運動支援装置。
【０１２７】
［３］
更に、前記センサデータの、前記第１の成分と異なる第２の成分を用いて前記着地タイミングを検出する歩判定処理部を有し、
前記歩判定処理部は、前記加速度計測部から出力される前記Ｚ軸又は前記Ｙ軸の前記加速度データを前記第２の成分として用いて、前記着地タイミングを判定し、
前記左右着地判定部は、更に、前記角速度計測部から出力される前記Ｚ軸の前記角速度データ、及び、前記加速度計測部から出力される前記Ｘ軸の前記加速度データ、の少なくとも何れかを前記第１の成分として用いて、前記判定を行なうことを特徴とする［２］に記載の運動支援装置。
【０１２８】
［４］
更に、前記センサデータの、前記第１の成分と異なる第２の成分を用いて前記着地タイミングを検出する歩判定処理部を有し、
前記歩判定処理部は、前記加速度計測部から出力される前記Ｚ軸又は前記Ｙ軸の前記加速度データを前記第２の成分として用いて、前記着地タイミングを判定し、
前記左右着地判定部は、更に、前記角速度計測部から出力される前記Ｚ軸の前記角速度データ、前記加速度計測部から出力される前記Ｘ軸の前記加速度データ、のそれぞれを前記第１の成分として用いて、前記判定を個別に行い、
前記着地した足が前記利用者の右足であると判定した数と前記着地した足が前記利用者の左足であると判定した数との比較に基づいて、前記着地タイミングにおいて着地した足が前記左右の足のいずれであるかを決定することを特徴とする［２］に記載の運動支援装置。
【０１２９】
［５］
更に、前記センサデータの、前記第１の成分と異なる第２の成分を用いて前記着地タイミングを検出する歩判定処理部を有し、
前記歩判定処理部は、前記加速度計測部から出力される前記Ｚ軸又は前記Ｙ軸の前記加速度データを前記第２の成分として用いて、前記着地タイミングを判定し、
前記左右着地判定部は、更に、前記角速度計測部から出力される前記Ｚ軸の前記角速度データ、前記加速度計測部から出力される前記Ｘ軸の前記加速度データ、のそれぞれを前記第１の成分として用いて、前記判定を個別に行い、
前記左右の足の判定結果の尤度に基づいて、前記着地タイミングにおいて着地した足が前記左右の足のいずれであるかを決定することを特徴とする［２］に記載の運動支援装置。
【０１３０】
［６］
前記左右着地判定部は、前記判定を間欠的に行い、
前記左右着地判定部が前記判定を行っていない期間において、前記角速度計測部を無効状態に設定する計測制御部を有することを特徴とする［２］乃至［５］のいずれかに記載の運動支援装置。
【０１３１】
［７］
前記左右着地判定部により前記左右いずれの足であるか判定された結果に基づいて算出される前記利用者の身体の動作状態に関する指標を、所定の形態で表示する表示部を有することを特徴とする［１］乃至［６］のいずれかに記載の運動支援装置。
【０１３２】
［８］
前記左右着地判定部は、前記左右いずれの足であるか判定した結果の尤度に応じて、前記表示部における前記指標の表示形態を変更することを特徴とする［７］に記載の運動支援装置。
【０１３３】
［９］
利用者の身体に装着されたセンサ部により、移動動作中の前記利用者の身体の動作状態を検出して、前記動作状態に対応するセンサデータを出力し、
前記センサデータから判定される、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの第１の成分を用いて、前記着地タイミングにおいて着地した前記足が前記利用者の左右の足のいずれであるかを判定し、
前記判定において、前記センサ部は、前記利用者の進行方向をＹ軸とし、前記Ｙ軸を中心とする回転運動の角速度データを前記センサデータの一部として出力する角速度計測部を有していて、少なくとも、前記角速度計測部から出力される前記Ｙ軸の前記角速度データを前記センサデータの前記第１の成分として用いて、前記判定を行うことを特徴とする運動支援方法。
【０１３４】
［１０］
コンピュータに、
利用者の身体に装着されたセンサ部により、移動動作中の前記利用者の身体の動作状態を検出させて、前記動作状態に対応するセンサデータを出力させ、
前記センサデータから判定される、前記利用者の左右の足のいずれかが着地した着地タイミングを基準とした所定のタイミングにおける、前記センサデータの第１の成分を用いて、前記着地タイミングにおいて着地した前記足が前記利用者の左右の足のいずれであるかを判定させ、
前記判定において、前記センサ部は、前記利用者の進行方向をＹ軸とし、前記Ｙ軸を中心とする回転運動の角速度データを前記センサデータの一部として出力する角速度計測部を有していて、少なくとも、前記角速度計測部から出力される前記Ｙ軸の前記角速度データを前記センサデータの前記第１の成分として用いて、前記判定を行わせることを特徴とする運動支援プログラム。
【符号の説明】
【０１３５】
１００    センサ機器
１１０    加速度計測部
１２０    角速度計測部
１４０    記憶部
１５０    信号処理部
１６０    制御部
１７０    通信Ｉ／Ｆ部
２００    リスト機器
２１０    入力操作部
２２０    表示部
２４０    記憶部
２６０    制御部
２７０    通信Ｉ／Ｆ部
３００    情報処理端末
３１０    入力操作部
３２０    表示部
３４０    記憶部
３５０    信号処理部
３６０    制御部
３７０    通信Ｉ／Ｆ部
５００    サーバ機器
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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